Stabilizacja

oksydacyjna mięsa

i jego przetworów

Zbigniew J. Dolatowski

Katedra Technologii Mięsa

i Zarządzania Jakością

Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie

Oksydacja – utlenianie –

żywność

jeden z głównych parametrów jakości

Objawy:

barwa
zapach
tekstura

Skutek:

obniżenie wartości biologicznej
tworzenie związków toksycznych

Tlen – pierwiastek życia

Ok. 54% atomów ziemi (tlenki H

2

O)

Atmosfera:

Ok. 21% czystego tlenu (w dolnych

warstwach)

Podczas spoczynku wdychamy około

1,6 litra tlenu

Podczas wysiłku nawet 15 x więcej

Tlen – pierwiastek śmierci i

życia

organizmy

anaerobowe

–

drobnoustroje (tlen-śmierć)
organizmy

aerobowe

:

niezbędność tlenu w atmosferze
podwyższenie tlenu - niekorzystne

działanie, zabójcze, lecznicze w

sytuacjach kryzysowych np. wyparcie

tlenku węgla, leczenia zgrzeli

gazowej (bakt. Cl. botulinum)

Tlen cząsteczkowy O

2

–

utleniacz

tlen utlenia substancje – pobiera od nich

elektrony
sam tlen ulega redukcji

O

2

+ 4e

-

+ 4H

+

→ 2H

2

O

Reakcja jest egzoergiczna (uwalnia

energię)

Reaktywne formy tlenu

cząsteczka tlenu nie zawsze ulega
pełnej redukcji (mechanika kwantowa)

tlen mając dwa niesparowane elektrony
mógłby wejść w reakcję z cząsteczką
mającą dwa niesparowane elektrony

brak cząsteczki do reakcji
dwuelektronowej powoduje, że tlen
wstępuje na drogę reakcji
jednoelektronowej (przegrupowania
na orbitali), tworząc aniorodnik
ponadtlenkowy

O

2

+ e

-

→ rekatywna cząsteczka

O

2-

+ e

-

+ 2H

+

→ H

2

O

2

Wolny rodnik

grupa atomów zdolna do
samodzielnego istnienia mająca
jeden lub więcej niesparowanych
elektronów

wysoka reaktywność (pozbywają się
lub przyłączają elektrony)

Woda

H

2

O ↔ H

+

+ OH

-

(proton, anion)

odrywa się proton H

+

(bez elektronu)

dwa elektrony pozostają przy atomie

tlenu

Woda c.d.

Rodnik hydroksylowy – to co innego niż

anion hydroksylowy

H

2

O → H

+

+ e

-

+ → ˙OH

-

(potrzebna energia – promieniowanie

jonizujące)

Układ jest gotowy do szybkiej reakcji

Wzbudzone formy są bardzo aktywne
i zostały nazwane

reaktywne formy

tlenu

.

Reagują ze składnikami żywności

Trzy typy reakcji:

inicjacja
propagacja
terminacja

Reaktywne formy tlenu (RFT)

Rodniki:

O

2-

˙

- anionondatlenkowy

OH˙

- hydroksylowy

RO

2

˙

- nadtlenkowy

RO˙

- alkoksylowy

HO

2

˙

- hydronadtlenkowy

Reaktywne formy tlenu (RFT)
c.d.

Nierodniki:

H

2

O

2

- nadtlenek wodoru

HOCl

- kwas podchlorynowy

O

3

- ozon

O

- tlen singletowy

Wpływ tlenu

MAP- tlen- czerwone mięso-oksymioglobina
Zmiany:
-pogorszenie kruchości (sieciowanie miozyny

przez mostki disiarczkowe – zmniejszenie

wolnych grup tiolowych, lub denaturacja

białek przez wysokie stężenie tlenu

-wzrost wartości wskaźnika TBARS,
-zmniejszenie poziomu witaminy E,
-zmiany smaku i zapachu- jełki, starzyzny

Wpływ tlenu

-Mieszanina askorbinianu i

cytrynianu w obecności tlenu
intensyfikuje oksydacje białek, a
hamuje utlenianie tłuszczu,

-otoczenie tlenu zwiększa ilość

tlenków cholesterolu (15 dni-
100%)- substancje toksyczne-
arterioskleroza, nowotwory

Powstawanie wolnych

rodników

promieniowanie jonizujące
ultradźwięki (kawitacja)
promieniowanie nadfioletowe
światło
utlenianie komórkowe (reakcje powszechne

w komórkach)
utlenianie ksenobiotyków – substancje obce

dla komórki – pożywienie, leki, trucizny
łańcuch oddechowy – najważniejsze źródło

wolnych rodników

Wolne rodniki – organizmy

żywe

regulowanie metabolizmu
udział w procesach fizjologicznych
starzenie komórek – apoptoza

Konieczność:

tworzenia równowagi między RFT

(wolne reaktywne rodniki), a

potencjałem przeciwutleniającym

Wzrost RFT – stres oksydacyjny –

przyczyna licznych chorób

Destrukcyjny wpływ RFT

peroksydacja lipidów
utlenianie białek
reakcje z kwasami nukleinowymi
cukrowce (glukoza ulega utlenianiu)
stany patologiczne

Bogata literatura na temat wpływu RFT

na różne choroby: nowotworowe,

cukrzyca, choroby nerek, nadciśnienie,

miażdżyca i inne.

Przeciwutleniacze tkanki

mięśniowej

Procesy utleniania:

lipidy:

tworzenie wolnych rodników

aldehydy, wodoronadtlenki lipidowe

(dialdehyd malonowy)

białka:

blokowanie grup tiolowych,

tyrozylowych itp.

Przeciwutleniacze tkanki

mięśniowej c.d.

sieciowanie białka

: tworzenie

nowego układu struktury, obniżenie

wartości biologicznej, utrata funkcji

biologicznej (in vivo)

utlenianie DNA

(uszkodzenia kodu

genetycznego)

Przeciwutleniacze

In vivo:

trzy linie obrony:

·

enzymy przeciwutleniające

(peroksydaza glutationowa, katalaza,

dysmutaza)

·

białka

wiążące prooksydacyjne jony

metali

·

hydrofilowe i hydrofobowe

niskocząsteczkowe

związki

antyoksydacyjne

(witaminy C, E)

Przeciwutleniacze c.d.

In vitro – w żywności
·

enzymy

– nie funkcjonują (procesy

przetwórcze)

· podstawowa linia obrony –

niskocząsteczkowe związki

przeciwutleniające

naturalne lub

sztuczne (BHT, BHA, TBHQ, kwas

askorbinowy)

Oksydacja składników mięsa

Substancje

tłuszcz (fosfolipidy, triacyloglicerydy,
cholesterol)
białka (barwniki, inne)

Prooksydanty

metale (Cu, Fe; anty- i prooksydanty )
RFT – wolne rodniki
enzymy

Przeciwutleniacze w mięsie

Rozpuszczalne w tłuszczach

:

>tokoferole (witamina E)- chroni

cholesterol przed utlenieniem;

>karotenoidy;
>koenzym Q (ubichinon);
>skoniugowany kwas linolowy-
-zmniejsza kumulację kwasów

nienasyconych;

Przeciwutleniacze w mięsie

c.d.

Rozpuszczalne w wodzie:

>kwas askorbinowy (wit. C);
>karnozyna, anseryna;
>glutation (GSH);
>poliamidy (putrescyna, spermidyna);
>pochodne adeniny;
>kwas moczowy;
>peptydy, aminokwasy, selen

Przeciwutleniacze w mięsie

c.d.

Enzymy:

>

katalaza;

>dysmutaza;
>peroksydaza glutationowa;
>białka z dużą ilością cysteiny i

tyrozyny

Substancje bioaktywne w
mięsie

Komponenty aktywne fizjologicznie w

mięsie:

-L-karnityna,
-koenzym Q

10 (ubichinon),

-karnozyna,
-anseryna,
-kwas liponowy,
-sprzężone dieny kwasu linolowego (CLA),
-bioaktywne peptydy

L-karnityna

Działanie:
-w przemianach tłuszczu-spalanie,
-wzrost sprawności fizycznej,
Niedobór:
-choroby serca,
-poprawa koncentracji przy chorbie

Alzheimera

L-karnityna

Biodostępność:
-mięso; 80%
-jaja i produkty mleczne; 15% ,
-rośliny – minimalne ilości

Koenzym Q

10

Działanie:
-transport elektronów w procesie utleniania,
-skuteczny przeciwutleniacz,
-regeneracja przeciwutleniaczy,
-metabolizm fosfolipidów,
-podnoszenie wydolności serca,
-obniżenie nadciśnienia tętniczego,
-opóźnienie starzenia (zmniejszenie stresu

oksydatywnego)

Koenzym Q

10

Biodostępność:
-drobnoustroje,
-rośliny,
-mięso,
-jaja,
-mleko i przetwory
: 55-65% mięso

Karnozyna i Anseryna

Działanie:
-bufor pH,
-właściwości przeciwutleniające,
-hamowanie pewnych reakcji proteolitycznych,
-substancja antystarzeniowa,
-tworzenie kompleksów z jonami metali

(miedź, cynk, kobalt),

-hamuje wzrost Helicobacter pylori,
-neuroprzekaźnik

Karnozyna i Anseryna

Występowanie:
-mięso czerwone i białe,

Brak w innych produktach

żywnosciowych

Tauryna

Kwas 2-aminoetanosulfonowy (nie jest

składnikiem białek)

Działanie:
-powstawanie sprzężonych kwasów żółciowych,
-rozwój siatkówki i układu nerwowego,
-osmoregulacja,
-modulowanie poziomu wapnia,
-wzmacnia siłę skurczu mięśnia sercowego,
Dodawana do napojów energetyzujących

Tauryna

Występowanie – synteza:
-pobranie z pożywieniem (owoce

morza,mieso, ryby,

-synteza z metioniny i cysteiny,
-reasorbcja w nerkach

Sprzężone dieny kwasu

linolowego (CLA)

Powiązanie podwójne może być w różnych

miejscach łańcucha konfiguracji trans i cis

Działnie:
-antyrakowe (hamowanie śmierci komórek),
-hamowanie otyłości,
-hamowanie miażdżycy,
-regulacja cholesterolu LDL:HDL,
-wpływ na układ immunologiczny i kostny,
-wpływ na poziom cukru – problem badany

Kreatyna

Działanie:
-oddawanie energii w pracy mieśnia
Wystepowanie:
-mięso
-synteza w organiźmie

Glutation

Działanie:
-przeciwutleniacz wewnątrzkomórkowy,
-synteza hormonów,
-ekspresje genów- przepisanie informacji na

białka,

-synteza DNA i białek, układu

odpornościowego,

-kluczowa rola w chorobach: rak, Alzheimer,

Parkinson, AIDS, zawał serca, starzenie

Glutation

Występowanie:
-mięso,
-produkty mleczne,
-synteza

Kwas liponowy

Działanie:
-kofaktor różnych kompleksów

enzymatycznych,

-układ oksydoredukcyjny

(wychwytywanie wolnych
rodników, przeciwutleniacz)

-tworzy kompleksy z jonami metali

Kwas liponowy

Występowanie:
-mięso –nerki, wątroba,
-niektóre warzywa,

Bioaktywne peptydy

Działanie:
-obniżają ciśnienie krwi,
-antymikrobiologicznie,
-przeciwutleniająco,
-wspomaganie układu

odpornościowego

Bioaktywne peptydy

Występowanie:
-mięso i mleko

Problemy dodawania

naturalnych antyoksydantów

do żywności

identyfikacja związków;

mechanizm działania;

faza dodatku;

wpływ na jakość

Oksydacja tkanki mięśniowej

Zmiany:

barwa (powszechnie znany problem

utlenienie grupy hemowej)
zapach (oksydacja tłuszczów)
tekstura (zmiany w strukturze białek

i tłuszczów)
właściwości odżywcze (produkcja

substancji toksycznych)

Stabilizacja procesów

utleniania

naturalna

wzbogacanie paszy

kondycja przedubojowa

technologiczne dodatki

pakowanie (próżniowe, MAP)

Potencjalne zagrożenia

żywiec

pasza

przeciwutleniacze

prooksydanty (Fe, Cu i jakość

tłuszczu)

kondycja

przedubojowa

mięso,

produkty

parametry procesu, obróbki

cieplnej

rozdrabnianie (tlen)

ciśnieniowanie

dodatki przeciwutleniacze (zakaz

stosowania chemicznych,

syntetycznych przeciwutleniaczy

BHT, BHA)

pakowanie (światło, dostęp tlenu,

czas, rozwój drobnoustrojów)

Przyszłe rozwiązania

(badania)

Co determinuje szybkość utleniania?
Co hamuje utlenianie?
Jakie przeciwutleniacze i w jakiej
ilości?

np.: witamina C?, inne?, jakie?

Jakie produkty?

Produkty fermentowane

(stabilność oksydacyjna)

kultury starterowe – enzymy

przeciwutleniające (katalaza,

reduktazy azotanowe i inne)
rola NaCl – nieznana
karnozyna, grupy sulfydrylowe
inne grupy przeciwutleniające

Antyoksydant – Prooksydant

niedobór – szkodliwy

nadmiar – szkodliwy

Co dalej? …

Dziękuję za uwagę