CC BY
6
УДК 664.94.016.9:637.5
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ АНТИОКСИДАНТОВ В ТЕХНОЛОГИИ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
УЗАКОВ ЯСИН МАЛИКОВИЧ
Академик, Доктор Технических наук, Профессор, Алматинский Технологический
Университет, Алматы, Казахстан
АВЫЛОВ ЧОЛПОНКУЛ КЫДЫРМЫШЕВИЧ
Доктор ветеринарных наук, Профессор, Российский биотехнологический университет,
Москва, Российская Федерация
АИТБАЕВА АЗИЗА МУРАТОВНА
Докторант кафедры ТПП, Алматинский Технологический Университет,
Алматы, Казахстан
ТОРТАЙ АРСЕН НУРСУЛТАНОВИЧ
Докторант кафедры ТПП, Алматинский Технологический Университет,
Алматы, Казахстан
ОНГАРБЕК ДИЛЬНАЗ АМИРХАНОВНА
Магистрант кафедры ТПП, Алматинский Технологический Университет,
Алматы, Казахстан
Аннотация: В статье проводится анализ современных литературных данных о применении натуральных антиоксидантов в мясной промышленности, с акцентом на использование клюквы и барбариса в составе мясных продуктов. Рассматриваются антиоксидантные свойства этих ягод, их влияние на качество, стабильность и безопасность мясных продуктов. На основании результатов исследований обосновывается целесообразность их применения в качестве природных заменителей синтетических антиоксидантов. Особое внимание уделено экологическим и функциональным преимуществам натуральных ингредиентов в контексте современных потребительских запросов. В статье подчеркивается значимость дальнейших исследований, направленных на оптимизацию технологий использования клюквы и барбариса для создания инновационных и функциональных продуктов питания.
Ключевые слова: мясные продукты, натуральные антиоксиданты, клюква, барбарис, качество продуктов, безопасность, функциональные ингредиенты, экологичность, инновационные технологии.
Введение: Окисление в мясных продуктах — это сложный процесс, который напрямую влияет на качество, вкус и срок хранения. Основными видами окисления являются процессы, затрагивающие липиды, миоглобин и белки, и каждая из этих реакций имеет свои особенности и последствия.
Липидное, белковое и миоглобиновое окисление — ключевые процессы, которые оказывают значительное влияние на качество, пищевую ценность и срок хранения мясных продуктов. Эти процессы обусловлены комплексными химическими реакциями, включающими взаимодействие ненасыщенных жирных кислот, кислорода и катализаторов, таких как металлы переходных групп, тепло и свет. Углубленное понимание механизмов окисления играет решающую роль в разработке технологий, направленных на минимизацию этих неблагоприятных изменений. [1]
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
Липиды в мясе, особенно полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), подвержены окислительным процессам, которые приводят к ухудшению вкуса, запаха и текстуры продукта. Окисление липидов проходит три стадии: инициирование, распространение и завершение.
Инициирование: На первом этапе генерируются свободные радикалы, которые возникают в результате теплового разложения, фотоокисления или взаимодействия с переходными металлами, такими как железо и медь. Под действием тепла разрушаются молекулы липидов, высвобождая нестабильные соединения. Кроме того, свет инициирует образование активного кислорода, который активно реагирует с жирными кислотами, вызывая их окисление.
Распространение:Свободные радикалы взаимодействуют с соседними молекулами липидов, образуя липидные радикалы, которые затем реагируют с кислородом, формируя липидные гидропероксиды. Эти гидропероксиды являются основным продуктом липидного окисления, но их дальнейшее разложение приводит к образованию вторичных соединений, таких как альдегиды, кетоны и короткоцепочечные жирные кислоты, которые вызывают неприятные запахи и вкусы.
Завершение: Процесс завершается, когда свободные радикалы объединяются, формируя стабильные молекулы, или реагируют с антиоксидантами, которые предотвращают дальнейшее окисление. [2,3]
Миоглобин, белок, определяющий цвет мяса, также подвержен окислительным процессам. Его способность связывать кислород в значительной степени зависит от состояния железа в молекуле: двухвалентное железо (Fe2+) обеспечивает насыщенно-красный цвет свежего мяса, в то время как окисление до трехвалентного железа (Fe3+) превращает миоглобин в метмиоглобин, придающий мясу бурый оттенок.
Факторы, ускоряющие этот процесс, включают воздействие кислорода, света, низкий уровень pH и присутствие переходных металлов. Окисление миоглобина не только ухудшает внешний вид мяса, но и косвенно способствует формированию реактивных кислородных соединений, способствующих окислению липидов и белков. [4]
Белки в мясе также подвержены окислительным изменениям, которые включают модификацию боковых цепей аминокислот, образование дисульфидных связей и межмолекулярных сшивок. Эти процессы влияют на текстуру, сочность и вкусовые характеристики продукта.
Окисление белков может происходить под воздействием свободных радикалов, генерируемых в ходе липидного окисления, а также при наличии переходных металлов и ультрафиолетового света. Результатом является снижение питательной ценности мяса, поскольку некоторые аминокислоты утрачивают биологическую активность. [5]
Цель статьи: Литературный обзор и анализ научных исследований, посвященных о перспективах использования растительных антиоксидантов, и в частности клюквы и барбариса, для нахождения исследовательского пробела для проведения дальнейших исследовательских работ.
Для предотвращения и замедления процессов окисления в технологии производства мясных продуктов используются антиоксиданты — вещества, способные нейтрализовать свободные радикалы и прерывать цепные реакции окисления. Антиоксиданты не только сохраняют органолептические свойства мяса, но и продлевают срок его хранения.
Особое значение антиоксиданты приобретают в условиях современной мясной промышленности, где потребители все больше ориентируются на продукты с минимальным количеством искусственных добавок. Применение эффективных антиоксидантов, в том числе натуральных, позволяет не только улучшить качество продуктов, но и удовлетворить требования рынка к их безопасности и экологичности. [6]
Антиоксиданты широко применяются в мясной промышленности для предотвращения окисления липидов и белков, улучшения срока хранения и сохранения органолептических
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
свойств продуктов. Однако синтетические антиоксиданты, такие как бутилгидроксианизол (БГА), бутилгидрокситолуол (БГТ), пропилгаллат (111) и трет-бутилгидрохинон (ТБГХ), вызывают все больше опасений из-за их потенциального вреда для здоровья человека.
Бутилгидроксианизол (БГА) ингибирует процессы окисления, взаимодействуя с активными формами кислорода и прерывая цепные реакции свободных радикалов. Это соединение действует как ловушка для радикалов, стабилизируя их и предотвращая повреждение липидов. Бутилгидрокситолуол (БГТ), как и БГА, стабилизирует свободные радикалы, предотвращая их реакцию с ненасыщенными жирными кислотами. Его механизм основан на донорстве водорода, что делает его эффективным ингибитором окислительных процессов в жирах и маслах. Пропилгаллат взаимодействует с пероксидными радикалами, тормозя образование вторичных продуктов окисления. Он эффективен в жировых матрицах, но подвержен термическому разложению. Трет-бутилгидрохинон (ТБГХ) является синтетическим антиоксидантом, который предотвращает распад первичных продуктов окисления. Он обладает высокой стабильностью, но его использование связано с определенными рисками для здоровья. [7]
В своей статье, ученый Karre E. A. пришел к выводу, что длительное использование синтетических антиоксидантов связано с рядом негативных эффектов. БГА и БГТ показали канцерогенные свойства в экспериментах на животных. В исследовании также установлено, что длительное потребление продуктов с высоким содержанием этих веществ вызывает структурные изменения в ДНК, повышая риск онкологических заболеваний. БГТ нарушает работу гормональных рецепторов, что приводит к эндокринным сбоям, ТБГХ может вызывать токсичные эффекты на печень, почки и ЦНС при превышении дозировок, а также БГА и ТБГХ провоцируют аллергические реакции, включая высыпания и ухудшение состояния у людей с астмой. [8]
В исследовании ученого Alvarado-Martinez Z. и его коллег, ученые отмечают, что растущие опасения относительно токсичности синтетических антиоксидантов стимулировали интерес к природным альтернативам. подтверждают, что природные антиоксиданты не имеют канцерогенных и мутагенных свойств. В исследовании ученые пришли к выводу, что использование природных антиоксидантов снижает токсикологические риски, улучшая при этом органолептические характеристики продуктов. Это делает их безопасной и перспективной альтернативой синтетическим соединениям. [9]
Современная пищевая промышленность сталкивается с необходимостью поиска натуральных компонентов для продления срока хранения и улучшения качества мясных продуктов. Одним из перспективных натуральных источников антиоксидантов, обладающих также антимикробными свойствами, является клюква. Благодаря высокому содержанию полифенольных соединений, таких как антоцианы и проантоцианидины, клюква демонстрирует способность ингибировать окислительные процессы, что делает ее особенно ценной для применения в мясной промышленности. В данной главе будут рассмотрены химический состав, антиоксидантные и антимикробные свойства клюквы, а также влияние ее экстрактов на качество и безопасность мясных продуктов.
Клюква богата биоактивными соединениями, включая флавоноиды, антоцианы, проантоцианидины и другие полифенолы. Их концентрация варьируется в зависимости от вида клюквы и условий выращивания. Исследования показывают, что содержание антоцианов может достигать 207,3 мг на 100 г продукта [10]. Эти соединения проявляют мощные антиоксидантные свойства, эффективно нейтрализуя свободные радикалы и ингибируя окислительные процессы в продуктах питания. Кроме того, фенольные соединения клюквы обладают антимикробными свойствами, подавляя рост патогенных микроорганизмов, таких как Listeria monocytogenes и Escherichia coli [11,12].
Ключевым преимуществом клюквы как антиоксиданта является ее способность ингибировать окисление липидов и белков, что особенно важно для мясных продуктов, подверженных этим процессам в ходе хранения. Исследования демонстрируют, что
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
экстракты клюквы эффективно снижают уровень тиобарбитуровой кислоты, маркера окислительного повреждения, увеличивая срок годности продуктов [13].
Добавление клюквенного экстракта (до 2 %) в мясные продукты, такие как вареная ветчина или гамбургеры, показало значительное улучшение антиоксидантной активности, особенно на стадии переваривания [14]. Эти улучшения достигаются благодаря способности полифенолов клюквы защищать липиды от окисления и нейтрализовать свободные радикалы.
Помимо антиоксидантной активности, клюква демонстрирует выраженные антимикробные свойства. Ее экстракты ингибируют рост различных микроорганизмов, включая как порченые бактерии, так и патогенные штаммы [11]. Исследования показывают, что использование клюквенных экстрактов снижает количество вторичных продуктов окисления, которые могут быть вредны для здоровья человека [15].
Эти свойства делают клюкву эффективным натуральным консервантом, способным не только продлевать срок хранения, но и повышать безопасность мясных продуктов.
Включение клюквенного экстракта в мясные продукты не оказывает отрицательного влияния на органолептические свойства. Исследования подтверждают, что мясные изделия с добавлением клюквы сохраняют приятный вкус и текстуру, что делает их приемлемыми для потребителей [16,17].
С точки зрения здоровья, регулярное употребление продуктов с клюквой связано с противовоспалительными и противораковыми эффектами, что обусловлено высокой концентрацией антиоксидантов [12]. Однако для подтверждения долгосрочной пользы необходимы дальнейшие клинические исследования.
Несмотря на очевидные преимущества, широкое применение клюквы в мясной промышленности сталкивается с рядом ограничений. В частности, необходимо учитывать дозировку экстракта, чтобы избежать изменений во вкусовых характеристиках продукта. Кроме того, эффективность клюквенных экстрактов может варьироваться в зависимости от типа мясного продукта и условий его хранения [15].
Тем не менее клюква остается многообещающим компонентом, предлагающим одновременно улучшение качества, безопасности и питательной ценности мясных продуктов. Проведение дальнейших исследований позволит оптимизировать рецептуры и разработать эффективные технологии включения клюквы в мясные изделия.
Одним из наиболее исследуемых натуральных антиоксидантов, демонстрирующих высокую эффективность в мясной промышленности, является барбарис (Berberis spp.). Его применение связано с рядом преимуществ, включая повышение окислительной стабильности, улучшение сенсорных характеристик и снижение микробиологического риска в мясных продуктах. В последние годы барбарис активно изучается благодаря своим антиоксидантным и антимикробным свойствам, что делает его привлекательным компонентом для замены синтетических консервантов.
Барбарис богат фенольными соединениями, алкалоидами и органическими кислотами, которые обеспечивают его сильную антиоксидантную активность. Например, исследования показывают, что использование экстракта черного барбариса в составе вареных колбас значительно уменьшает окисление липидов и увеличивает срок хранения продуктов [18]. Это особенно важно для мясных продуктов, которые подвержены быстрой порче из-за процессов окисления, вызывающих ухудшение их органолептических свойств. Включение экстрактов барбариса в рацион животных, как, например, в исследованиях с овечьим мясом, также продемонстрировало улучшение стабильности цвета и текстуры мяса, что подчеркивает его потенциал как кормовой добавки [19].
Применение барбариса способствует улучшению сенсорных характеристик мясных изделий, таких как цвет, вкус и аромат. Исследования показали, что мясные продукты, обогащенные экстрактами барбариса, получают высокие оценки по органолептическим показателям, зачастую сравнимые или даже превосходящие контрольные образцы с
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
традиционными консервантами [18]. Кроме того, натуральные антиоксиданты, такие как барбарис, соответствуют растущему спросу потребителей на более здоровые и экологически чистые продукты питания без добавления синтетических компонентов [16].
Не менее важным является антимикробный потенциал барбариса. Экстракты Berberís vulgaris демонстрируют высокую активность против различных патогенных микроорганизмов, включая Listeria monocytogenes и Escherichia coli, благодаря содержанию фенольных соединений [20,21]. Исследования с молотым овечьим мясом показали, что использование экстрактов барбариса позволяет значительно снизить общее количество жизнеспособных микроорганизмов, что увеличивает срок хранения продукта и повышает его микробиологическую безопасность [20].
Также важно учитывать, что применение барбариса способствует снижению концентрации синтетических консервантов, таких как нитриты, в мясных продуктах. Это особенно актуально в свете современных тенденций снижения использования химических добавок в пищевой промышленности [21]. Использование натуральных консервантов, таких как барбарис, помогает достичь баланса между качеством, безопасностью и потребительской приемлемостью мясных продуктов.
Заключение: Несмотря на многочисленные преимущества, дальнейшие исследования необходимы для оптимизации методов экстракции и концентраций активных соединений барбариса и клюквы, чтобы обеспечить его максимальную эффективность в промышленных масштабах. Кроме того, важно учитывать возможные ограничения, связанные с влиянием экстракта на вкусовые качества продукта, а также регулировочные аспекты, связанные с его внедрением.
Таким образом, барбарис и клюква представляет собой натуральный источник антиоксидантов и антимикробных веществ, который может успешно заменить синтетические консерванты в мясной промышленности. Ее применение способствует продлению срока годности, повышению безопасности и улучшению сенсорных характеристик мясных продуктов, одновременно предлагая дополнительные преимущества для здоровья потребителей. Однако дальнейшие исследования необходимы для полного раскрытия потенциала барбариса и клюквы и устранения ограничений, связанных с ее промышленным использованием.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Al-Shibli M. A. et al. Evaluation of meat and meat product oxidation and off-flavor formation: Managing oxidative changes //Теория и практика переработки мяса. - 2023. - Т. 8. - №. 4. -С. 302-315.
2. Domínguez R. et al. A comprehensive review on lipid oxidation in meat and meat products //Antioxidants. - 2019. - Т. 8. - №. 10. - С. 429.
3. Yu L. et al. Identification and selection of volatile compounds derived from lipid oxidation as indicators for quality deterioration of frozen white meat and red meat using HS-SPME-GC-MS combined with OPLS-DA //Food Chemistry. - 2025. - Т. 463. - С. 141112.
4. Zhang L. et al. Research Progress on the Mechanism of the Impact of Myofibrillar Protein Oxidation on the Flavor of Meat Products //Foods. - 2024. - Т. 13. - №. 20. - С. 3268.
5. Mohan A. et al. Oxidative reactions of 4-oxo-2-Nonenal in meat and meat products //LWT. -2022. - Т. 165. - С. 113747.
6. Villalobos-Delgado L. H. et al. Natural antioxidants in fresh and processed meat //Sustainable meat production and processing. - Academic Press, 2019. - С. 207-236.
7. Zahid M. A. et al. Comparison of butylated hydroxytoluene, ascorbic acid, and clove extract as antioxidants in fresh beef patties at refrigerated storage //Food science of animal resources. -2019. - Т. 39. - №. 5. - С. 768.
8. Karre E. A. An overview of some natural antioxidants used in meat and poultry products. - 2009.
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
9. Alvarado-Martinez Z., Aditya A., Biswas D. Plant antioxidants, extraction strategies, and their application in meat //Meat quality analysis. - Academic Press, 2020. - C. 241-264.
10. Jurikova T. et al. Bioactive compounds, antioxidant activity, and biological effects of European cranberry (Vaccinium oxycoccos) //Molecules. - 2018. - T. 24. - №. 1. - C. 24.
11. Karim N. et al. An updated review on chemical compositions, biological capabilities, and clinical benefits of cranberries //Food Bioscience. - 2023. - T. 54. - C. 102877.
12. Raal A. et al. Multi-use of cranberries (vaccinium spp.): heritage and pharmaceutical results //folklore (14060957). - 2023. - t. 89.
13. Taraseviciene Z. et al. The effect of berry pomace on quality changes of beef patties during refrigerated storage //Foods. - 2022. - T. 11. - №. 15. - C. 2180.
14. Tamkute L. et al. Cranberry and black chokeberry extracts isolated with pressurized ethanol from defatted by supercritical CO2 pomace inhibit colorectal carcinoma cells and increase global antioxidant response of meat products during in vitro digestion //Food Research International. - 2022. - T. 161. - C. 111803.
15. Pasichnyi V. et al. Studying the influence of berry extracts on the quality and safety indicators of half-smoked sausages //Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. - 2022. - T. 1.
- №. 11. - C. 115.
16. Fathy A. M. et al. Sustainable Preservation of Beef Burgers Using Blueberry //Assiut Journal of Agricultural Sciences. - 2023. - T. 54. - №. 3. - C. 1-22.
17. Das Q. et al. Potential of berry extracts to control foodborne pathogens //Food Control. - 2017.
- T. 73. - C. 650-662.
18. Khalehgi A. et al. Combined use of black barberry (Berberis crataegina L.) extract and nitrite in cooked beef sausages during the refrigerated storage //Journal of Agricultural Science and Technology. - 2016. - T. 18. - №. 3. - C. 601-614.
19. Seyedin S. M. V. et al. Partial substitution of alfalfa hay by Berberis vulgaris leaf modulated the growth performance, meat quality and antioxidant status of fattening lambs //Veterinary Medicine and Science. - 2022. - T. 8. - №. 6. - C. 2605-2615.
20. Aliakbarlu J., Mohammadi S. Effect of Sumac (R hus coriaria L.) and barberry (B erberis vulgaris L.) Water extracts on Microbial Growth and Chemical Changes in Ground Sheep Meat //Journal of food processing and preservation. - 2015. - T. 39. - №. 6. - C. 1859-1866.
21. Riazi F. et al. Determination of the minimum inhibitory concentration of the barberry extract and the dried residue of red grape and their effects on the growth inhibition of sausage bacteria by using response surface methodology (RSM) //Nutrition and Food Sciences Research. - 2015.
- T. 2. - №. 4. - C. 55-63.
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
