Oxidarea lipidelor este una dintre cele mai importante probleme care scad durata de valabilitate a cărnii și a produselor din carne. Antioxidanții sunt utilizați pentru a restabili radicalii liberi.

Acțiunea acestora întârzie oxidarea lipidelor, întârzie dezvoltarea aromelor neplăcute și îmbunătățesc stabilitatea culorii. Este posibil să se aplice antioxidanți sintetici pentru a atenua daunele oxidative considerați nesigur pentru consumatori.

Dar, recenta creștere a înțelegerii consumatorilor despre aceste aditive au dus la înlocuirea antioxidanților sintetici cu compuși bioactivi naturali. Materialele vegetale sunt surse bogate de compuși fenolici bioactivi. Prin urmare, ele pot fi o alternativă eficientă la antioxidanții sintetici.

Studiul din care vă prezentăm acum câteva extrase, intitulat ”Natural Antioxidants in Meat and Meat Products as Preservatives: A Review”, și întocmit de un colectiv de specialiști de la London Food Institute, prezintă o imagine de ansamblu, cu privire la noile progrese în aplicarea compușilor antioxidanți naturali, cum ar fi ierburile, condimentele, fructele, uleiurile esențiale de plante și extracte, pentru a îmbunătăți calitatea și termenul de valabilitate al cărnii și al produselor din carne.

Sursă excelentă de nutrienți esențiali

Carnea și produsele din carne sunt o sursă excelentă de nutrienți esențiali cu proteine ​​de înaltă calitate, grăsimi și minerale. Există o mare varietate de produse din carne, inclusiv mezeluri, pateuri, chiftele etc. (Aminzare și colab., 2016).

Oxidarea lipidelor este o cauză majoră de deteriorare a cărnii și a produselor din carne, din cauza conținutului ridicat de grăsimi și a activității scăzute a apei, care duc la pierderea de valoare nutritivă, aromă și textură neplăcute (Garcia-Lomillo și colab., 2017; Ding și colab., 2015).

Gătitul cărnii implică formarea de hidro-peroxizi care pot fi ușor descompuși în diverși compuși organici volatili, precum alcani, alcheni, aldehide, cetone, alcooli, esteri și acizi, care sunt responsabili pentru reducerea calității senzoriale și conducerea la arome oxidative, pierderea de pigmenți și vitamine din carne și produse din carne (Garcia-Lomillo și colab., 2017).

Procesul încălzirii perturbă structura celulelor musculare, dezactivează enzimele anti-oxidative și produce fier catalitic din mioglobină, ducând la un mediu pro-oxidant intens, în care pot fi afectate atât lipidele, cât și proteinele.

Măcinarea poate distruge membranele celulelor musculare, astfel încât reacția între lipidele nesaturate cu substanțe pro-oxidante, precum fierul non-hemic, crește oxidarea lipidelor (Gallego și colab., 2015). În plus, pigmenții hemului (mioglobină și hemoglobina), sunt de asemenea oxidate într-un pigment lipidic cuplat, fiind de fapt o reacție care provoacă schimbarea de culoare.

Pentru contracarare, se pot adauga antioxidanți la carne și produse din carne în timpul procesării, fapt care întârzie oxidarea lipidelor. Dintre aceștia, polifenolii și uleiurile esențiale (EO), sunt considerate surse naturale majore de bioactivitate a compușilor, pentru a crește durata de valabilitate a cărnii și a produselor din carne.

Antioxidanții sintetici, eficienți, dar evitați

Diferenți antioxidanți sintetici, cum ar fi butilați hidroxianisol (BHA), hidroxitoluen butilat (BHT), tert-butil hidroquinonă (TBHQ), propil galat-ul (PG) și nitritul, sunt folosiți în industria cărnii.

În zilele de azi, din cauza riscurilor posibile pentru sănătate și a toxicității acestor compuși sintetici asupra sănătății umane și tendința în creștere pentru a consuma componente naturale, utilizarea lor a fost limitată. Au fost efectuate mai multe tipuri de cercetări pentru a identifica o sursă nouă și naturală de antioxidanți, pentru a înlocui antioxidanții sintetici (Florio Almeida și colab., 2017; Ehsani și colab., 2012).

Există diferiți compuși bioactivi în sursele de plante cum ar fi compuși fenolici, carotenoizi, tocoferoli și etc. În zilele noastre sunt utilizați pe scară largă în industria alimentară datorită capacității lor de a întârzia deteriorarea alimentelor, îmbunătățirea calității organoleptice și creșterea patogenilor de inhibiție (Hashemi și colab., 2016).

Acești compuși sunt clasificați ca alimente ”recunoscute în general ca fiind sigure” (Aminzare și colab., 2016). Polifenolii din plante, pot fi oferiți ca alternative la substanțele chimice. S-a raportat că polifenolii au o varietate de efecte biologice precum efectul antioxidant, anti-cancerigen, antiinflamator, și activități antimicrobiene (Ehsani și colab., 2017).

Potențialul compușilor naturali

Aplicarea potențială a diferiților compuși bioactivi derivați din surse vegetale și din carne, a fost raportată pentru utilizarea în produsele din carne. De aceea, studiul citat a vizat efectul înlocuirii antioxidanților naturali cu componente sintetice, pentru a întârzia reacțiile oxidative în carne și în produsele din carne.

Mecanismele de oxidare a lipidelor sunt inițiate de hidrogenul ionizat (H +), care este separat de un acid gras nesaturat, formând un radical lipidic (Ro). Formarea radicalului lipidic este un rezultat termodinamic nedorit și este inițiat de obicei de prezența altor compuși radicali (Ro), a oxigenului și a descompunerii hidroperoxizilor (ROOH) sau a pigmenților care acționează ca niște coloranți (Ahna și colab. 2017).

Radicalul alchil (Ro) modifică poziția dublei legături (de la Cis, la trans) și produce un sistem dienic conjugat. Totodată, poate reacționa cu oxigenul, pentru a forma un radical peroxil cu energie ridicată (ROOo) Chaijan, 2018). La rândul său, radicalul peroxil poate reacționa apoi cu alt hidrogen a tom (H +), de la un alt acid gras nesaturat, pentru a forma un ROOH și un nou Ro. Acest proces se propagă la un alt acid gras (Falowo și colab., 2014).

Consecințele oxidării lipidelor

Mai mulți factori pot afecta oxidarea lipidelor din carne și din produsele din carne, inclusiv un raport ridicat de acizi grași polinesaturați (PUFA). Componente ale fosfolipidelor de membrană, lipsa de antioxidanți, concentrațiile mari de pro-oxidanți și speciile radicale reactive, prezența unor cantități mari de sare (NaCl) și oxigenul molecular liber, care este de obicei introdus în amestec de carne în timpul procesării, pot determina efecte negative.

Cercetători au dovedit că sarea poate reduce activitatea glutationului peroxidază, superoxidului dismutază și a catalazei (Jiang & Xiong 2016). Deteriorarea oxidativă a cărnii și a produselor au ca rezultat dezvoltarea gustului, a decolorării, formarea de compuși toxici, pierderea de nutrienți prin picurare și astfel, scurtează termenul de valabilitate (Contini și colab., 2014; Palmieri și colab., 2007).

În condiții fiziologice normale, oxigenul molecular expune o serie de reacții care determină generarea de radicali liberi. În timpul reacțiilor metabolice, o cantitate mică de oxigen consumat este schimbat pentru a forma specii reactive de oxigen (ROS). Radicalii liberi, în special ROS și speciile de azot reactiv (RNS), care pot interacționa cu acizii grași, acizii nucleici și proteinele, iau parte ca agenți intermediari în mai multe procese homeostatice (Moylan și colab., 2014). În general, dezechilibrul dintre producția de ROS și antioxidant duce la stres oxidativ, care deseori cauzează disfuncționalitate și leziuni structurale ale organelor musculare, celulelor și membranelor.

Proteina miofibrilă poate fi afectată în timpul depozitării, fapt care afectează calitatea cărnii și deteriorează structura celulară. Dovezile au arătat că oxidarea reduce sinteza colagenului în mușchi, ceea ce crește rezistența cărnii și scăderea solubilității colagenului (Falowo și colab., 2014; Archile- Contreras și Purslow, 2011).

Reacția de oxidare

Cuvântul ”antioxidant” înseamnă orice substanță care poate întârzia sau preveni oxidarea unui substrat oxidabil. Diverși factori pot favoriza oxidarea lipidelor, inclusiv prezența oxigenului, a ionilor metalici, a umezelii, a căldurii și a luminii.

Prin urmare, pentru a preveni sau a întârzia oxidarea în alimentele sensibile, oxigenul și catalizatorii metalici trebuie îndepărtați, iar alimentele trebuie păstrate la temperaturi scăzute și protejate din lumină (Rather et al., 2016).

Antioxidanții previn peroxidarea lipidelor prin prevenirea unei reacții în lanț, eliminarea ROS-urilor, ruperea reacției în lanț a auto-oxidativului, stingerea radicalilor O2 și prevenirea dezvoltării de peroxizi și legarea la catalizatori, precum ionii metalici. Există un număr mare de componente despre care s-a propus să posede activitate antioxidantă (Shah și colab., 2014).

Unii antioxidanți naturali inhibă dezvoltarea a radicalilor liberi și promovarea ROS. Activitatea antioxidantului se datorează structurii lor moleculare. Grupurile OH și structurile orto-3, 4-dihidroxi, cresc activitatea antioxidantă a componentelor naturale. La rândul lor, pigmenții vegetali, precum antocianinele, au grupuri –OH, care pot avea efecte benefice. (Rather et al., 2016).

Cei mai importanți antioxidanți sunt cei care întrerup reacțiile în lanț ale radicalilor liberi. De obicei, acești compuși conțin inele aromatice sau fenolice, care donează H +, formându-se radicali liberi în timpul oxidării și fiins transformați în radicali intermediari. Acești radicali intermediari sunt stabilizați prin rezonanța (delocalizarea) electronului în inelul aromatic și formarea structurilor chinonice (Maqsood și colab., 2014).

Produse

Plantele reprezintă o sursă potențială de substanțe bioactive valoroase și au fost evaluate ca antioxidanți naturali, pentru a îmbunătăți calitatea chimică a cărnii și a produselor din carne (Shah et al ,. 2014). În zilele noastre, s-au făcut multe studii pe diferite plante medicinale, ca surse puternice de antioxidanti, pentru conservarea alimentelor și îmbunătățirea calității nutriționale a produselor din carne.

Majoritatea plantelor (ierburi și condimente) au macronutrienți relativ mari (cum ar fi proteinele, grăsimile și carbohidrații), micronutrienți (mineralele și vitaminele) și mai puține proprietăți anti-nutriționale. Ca urmare, aditivii naturali cu acțiune antioxidantă au fost dezvoltați având proprietăți necesare pentru a controla oxidarea lipidelor și formarea produselor secundare, de defalcare în alimente.

Potențialul antioxidant total al materialelor vegetale, precum ierburile culinare, condimentele, legumele, precum și fructele și produsele din semințe oleaginoase,  sunt legate de acidul ascorbic (vitamina C), alfa tocoferol (vitamina E), beta-caroten (vitamina A precursor), numeroși flavonoizi și alți compuși fenolici. Condimentele și ierburile sunt folosite în alimente pentru aroma lor și adesea conțin concentrații mari de componente fenolice cu o activitate extremă de donare a H.

Majoritatea compușilor fenolici anti-oxidanți din plante pot fi clasificați în grupuri incluzând diter fenolic (acid carnosic și carnosol), flavonoide (quercetină și catehină), fenolice acizi (acizi galici, rosmarinici și acid cafeic) și volatili uleiuri (carvacrol, eugenol, timol și mentol) (Falowo și colab., 2014). Extractele de plante obținute din diferite surse, precum fructe, legume, ierburi și condimente s-au dovedit ca posedând o puternică activitate antioxidantă, deoarece au un conținut ridicat de compuși fenolici.

Tehnici de extracție

Aceste extrase sunt preparate din materialele vegetale, folosind diferite solvenți și metode de extracție. Procesul de extracție ar trebui să ofere cel mai mare randament și calitate a compușilor țintă.

Există multe tehnici pentru a obține antioxidanți din plante, cum ar fi extracția fluidelor supercritice (SFE), extracția Soxhlet (SE), extracția asistată cu ultrasunete (EAU), extracția apei subcritice (SWE) etc. În general, în procesul de extracție a solventului, materialele vegetale

sunt curățate, spălate, uscate și măcinate în pulbere fină.

Există diferiți solvenți pentru extracție, cum ar fi acetonă, metanol, etanol pur, 70, 80, 90% etanol, dimetil sulfoxid și apă (Shah și colab., 2014). Recent, tehnologii verzi precum SFE sau extracția lichidului sub presiune (PLE), adesea împreună cu utilizarea solvenților GRAS, cum au fost apa, dioxidul de carbon (CO2) sau chiar etanolul, au dezvoltat combinații diferite care pot îmbunătăți eficiența extracției. De fapt tehnicile de extracție verde sunt eficiente pentru extragerea compușilor bioactivi din surse naturale (Alanon și colab., 2017).

Uleiurile esențiale din plante sunt metaboliți secundari care se aplică ca aromă și agenți conservanți. Diferite proprietăți ale EO-urilor se datorează flavonoidelor, alcaloizilor și terpenoizilor, fiind cei importanți metaboliți secundari (Hashemi și colab., 2017).

Însă, pentru a reduce sau a inhiba reacțiile oxidative în alimentele din carne, componentele antioxidante sunt de obicei utilizate la un nivel mediu. O concentrație mai mare poate provoca diverse efecte colaterale, prin acțiune pro-oxidativă. (Falowo și colab., 2014).

Datele din rapoartele științifice indică faptul că majoritatea plantelor conțin o mare varietate de componente cu activitate antioxidantă. Fructele, oleaginoasele, ierburile, extractele de condimente și uleiurile esențiale sunt cele mai importante surse antioxidante utilizate în carne și produse din carne.

Extractele din fructe

O grupă aparte o reprezintă extractele din fructe. În general, fructele și legumele sunt surse excelente de antioxidanți. Rodii, căpșuni, ciuperci, acerola, struguri albi, prune, coacăz negru, annatto, afine, banane, și sapodilla sunt unele eșantioane care conțin relativ concentrații mari de antioxidanți.

Aceste fructe au fost bine documentate pentru utilizări în industrie, având în vedere activitate antioxidantă. Pulberea de semințe Annatto (Bixaorellana L.), care a fost folosită ca un colorant natural, conține bixină și nor-bixină-apocarotenoizi, ca agenți antimicrobieni și antioxidanți.

Cuong și Chin (2016) au arătat că acest aditiv poate întârzia oxidarea lipidelor și a proteinelor la carnea de porc. Acerola (Malpighia emarginata L.), un extract de fructe cu un conținut ridicat de fitochimicale, este bine cunoscut ca o sursă excelentă de vitamine C.

S-a arătat că Acerola poate îmbunătăți culoarea și stabilitatea lipidelor și scădere aromei rânce ale părților de carne de vită sărate,  crude, fără a afecta sarcina microbiană (Realini și colab., 2015).

Strugurii sunt recunoscuți ca o clasă de putere din categoria antioxidanților. Subproduse din struguri, cum ar fi tescovina de struguri (tescovina de vin), sunt o sursă bogată de compuși fenolici cu mari proprietăți medicamentoase, dar, de obicei, este irosită în industria sucurilor și a vinului.

Garcia-Lomillo și colab. (2017) a indicat că porțiile de carne de vită formulate cu fracțiunea de coașă de strugure roșu a avut cea mai scăzută oxidare a lipidelor. Munekata et al. (2015) au indicat că aplicarea extractului de coajă de arahide (Arachishypogaea L.) a acționat foarte eficient ca antioxidant natural în produsele din carne de pui fierte, putând preveni oxidarea lipidelor în timpul depozitării frigorifice.

Prezența compușilor bioactivi, cum ar fi acizii fenolici, stilbenii, flavan-3-olii, biflavonoizii, izoflavonele, flavanolii și flavonele din PSE, fac alternativa naturală viabilă, față de antioxidantii sintetici, reducând pierderea culorii și prelungind termenul de valabilitate al produselor din carne de oaie (Munekata și colab., 2016).