د عاطف عشيبة يكتب: تطبيقات مضادات الأكسدة الطبيعية وتصنيع منتجات اللحوم والدواجن و الأسماك 

وكيل معهد بحوث تكنولوجيا الأغذية- مركز البحوث الزراعية- مصر

تعتبر الأكسدة واحدة من أبرز التحديات التي تواجه الصناعات الغذائية، حيث تؤدي إلى تدهور جودة المنتجات نتيجة تأثر المكونات الحساسة مثل الدهون والزيوت والفيتامينات، مما ينعكس سلبًا على اللون والطعم والقيمة الغذائية وقابلية التسويق. وقد اعتمدت الصناعات الغذائية لفترات طويلة على مضادات الأكسدة الاصطناعية للحد من هذه التفاعلات، غير أن المخاوف الصحية والقيود التنظيمية المتزايدة المرتبطة باستخدامها دفعت إلى البحث عن بدائل طبيعية أكثر أمانًا واستدامة.

تتميز اللحوم والدواجن والأسماك ومنتجاتها بقيمتها الغذائية العالية، حيث تحتوي على بروتينات عالية الجودة وأحماض دهنية أساسية وفيتامينات ومعادن مهمة للنمو والصحة.

إلا أن هذه المكونات نفسها تجعلها عرضة للتدهور السريع نتيجة عمليات الأكسدة الدهنية والبروتينية، وخاصة في حالة الأسماك الغنية بالأحماض الدهنية عديدة عدم التشبع (PUFAs) التي تتأكسد بسرعة أكبر من دهون اللحوم الحمراء أو البيضاء.

ويؤدي هذا التدهور إلى فقدان النكهة المرغوبة، تغير اللون والقوام، وانخفاض القيمة الغذائية، بالإضافة إلى قصر فترة الصلاحية وزيادة معدلات الهدر الغذائي. لذا، يمثل استخدام مضادات الأكسدة الطبيعية إستراتيجية فعّالة للحفاظ على جودة المنتجات وإطالة مدة تخزينها، مع تلبية طلب المستهلكين المتزايد على المنتجات الصحية.

تأثير ات السلبية للأكسدة على جودة اللحوم والدواجن والأسماك

• أكسدة الدهون غير المشبعة وتكون مركبات التزنخ

تُعد أكسدة الدهون غير المشبعة من أبرز التفاعلات التي تحد من جودة اللحوم والدواجن والأسماك، نظرًا لاحتوائها على نسب متفاوتة من الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة (PUFAs) سريعة التأثر بالعوامل البيئية مثل الأكسجين، الضوء، ودرجات الحرارة. عند تعرض هذه الدهون للأكسدة، تتكون مركبات أولية مثل البيروكسيدات الدهنية، التي سرعان ما تتحلل إلى مركبات ثانوية مثل الألدهيدات والكيتونات، وهي المسؤولة عن ظهور روائح وطعوم غير مرغوبة تُعرف بظاهرة التزنخ.

هذه الظاهرة لا تؤثر فقط على الصفات الحسية من حيث الطعم والرائحة، بل تؤدي أيضًا إلى فقدان الاستقرار الكيميائي للدهون وتدهور القيمة الغذائية نتيجة تحلل الأحماض الدهنية الأساسية.

وتزداد خطورة هذه المشكلة في منتجات الأسماك الغنية بالأحماض الدهنية طويلة السلسلة مثل DHA وEPA، حيث تكون أكثر عرضة للتأكسد مقارنة بدهون اللحوم والدواجن. لذلك فإن أكسدة الدهون وتكون مركبات التزنخ يُمثل تحديًا رئيسيًا يواجه صناعة الأغذية الحيوانية ويستدعي تدخلات تقنية وبيولوجية للحد منه باستخدام مضادات الأكسدة.

• أكسدة الميوجلوبين وفقدان اللون الأحمر/الوردي المميز

يُعد اللون من أهم المؤشرات التي يعتمد عليها المستهلك في الحكم على جودة اللحوم والدواجن والأسماك، إذ يُعطي اللون الأحمر أو الوردي المميز انطباعًا بالطزاجة. ويعود هذا اللون أساسًا إلى وجود بروتين صبغي يُسمى الميوجلوبين (Myoglobin) في اللحوم والدواجن، أو بروتينات صبغية مشابهة في الأسماك.

إلا أن هذه البروتينات حساس جدًا للأكسدة، حيث يتحول الأوكسي-ميوجلوبين (وهو الشكل المسؤول عن اللون الأحمر الزاهي) إلى الميت-ميوجلوبين (Metmyoglobin) البني غير المرغوب عند تعرضه للأكسجين أو العوامل المحفزة للأكسدة مثل الضوء والمعادن الانتقالية.

هذا التحول يؤدي إلى فقدان اللون الطبيعي المرغوب، ما يقلل من جاذبية المنتج بصريًا حتى لو ظل صالحًا للاستهلاك من الناحية الميكروبيولوجية.

وتزداد هذه المشكلة في المنتجات المفرومة أو المعرضة للهواء بشكل أكبر مثل البرجر أو السجق، حيث تتسارع عملية الأكسدة.

وبالتالي فإن أكسدة الميوجلوبين وفقدان اللون الأحمر أو الوردي تُعد من أبرز التحديات التي تواجه الصناعات الغذائية الحيوانية، لأنها ترتبط مباشرة بقرار المستهلك الشرائي وقبوله للمنتج.

• تدهور الجودة الحسية للمنتجات

تعد الصفات الحسية من أهم معايير تقييم جودة المنتجات الغذائية الحيوانية، حيث يعتمد المستهلك في حكمه على النكهة، الرائحة، والقوام بشكل أساسي.

وعند حدوث الأكسدة في هذه المنتجات، تبدأ الدهون غير المشبعة في التحلل وتكوين مركبات ثانوية مثل الألدهيدات والكيتونات والهيدروكربونات، وهي المسؤولة عن الروائح والنكهات غير المرغوبة المعروفة باسم التزنخ.

كما أن أكسدة البروتينات قد تُسهم في تغير القوام من خلال فقدان العصيرية وازدياد الصلابة نتيجة تكوين روابط متشابكة بين سلاسل الأحماض الأمينية.

ينعكس ذلك في صورة لحوم ودواجن وأسماك أقل طراوة، وأقل قبولًا من الناحية الحسية. بالإضافة إلى ذلك، فإن التفاعلات التأكسدية قد تؤثر على النكهة الطبيعية المميزة للأسماك الغنية بالأحماض الدهنية غير المشبعة مثل DHA وEPA، فتفقد جاذبيتها الطازجة بسرعة أكبر من لحوم الدواجن أو الأبقار.

لذلك فإن تراجع الصفات الحسية الناتج عن الأكسدة يُمثل تحديًا رئيسيًا لهذه الصناعة ، لأنه يرتبط مباشرة بدرجة تقبل المستهلك، وبالتالي بقدرة المنتج على المنافسة في السوق.

• انخفاض القيمة الغذائية

لا تقتصر التفاعلات التأكسدية في منتجات اللحوم والدواجن والأسماك على التأثيرات الحسية فقط، بل تمتد لتشمل القيمة الغذائية التي تمثل أحد أهم أسباب استهلاك هذه المنتجات.

فعند تعرض الدهون غير المشبعة للأكسدة، يحدث تحلل تدريجي للأحماض الدهنية الأساسية مثل حمض اللينوليك، وكذلك الأحماض الدهنية طويلة السلسلة الغنية بها الأسماك مثل DHA وEPA، والتي تُعرف بدورها الحيوي في تعزيز صحة القلب والدماغ والجهاز المناعي.

كما تؤدي هذه التفاعلات إلى تدهور الفيتامينات الذائبة في الدهون مثل فيتامين E وA، والتي تعمل كمضادات أكسدة طبيعية داخل الغذاء.

ومع تراجع مستويات هذه المكونات الحيوية، يفقد المنتج جزءًا من قيمته الصحية والوظيفية، مما يقلل من فائدته للمستهلك. وتزداد خطورة هذا التدهور في المنتجات المخزنة لفترات طويلة أو تحت ظروف غير مثالية، حيث تتسارع معدلات الأكسدة، وهو ما ينعكس سلبًا على قدرة المنتج على تلبية الاحتياجات الغذائية المتوقعة منه.

• قصر العمر التخزيني وزيادة الهدر الغذائي

يُعتبر قصر العمر التخزيني لمنتجات اللحوم والدواجن والأسماك من أبرز النتائج السلبية للتفاعلات التأكسدية، حيث تُسرّع عملية أكسدة الدهون والبروتينات من فقدان الجودة الحسية والغذائية لهذه المنتجات، مما يقلل من فترة صلاحيتها للاستهلاك.

فعلى سبيل المثال، يؤدي تكوّن مركبات التزنخ إلى روائح وطعوم غير مقبولة، بينما يتسبب فقدان اللون الطبيعي في تقليل جاذبية المنتج بصريًا، حتى وإن ظل آمنًا من الناحية الميكروبيولوجية.

هذا التدهور السريع في الجودة يُجبر المنتجين والموزعين على تقليص مدة التخزين والتداول، مما يزيد من احتمالية التخلص من كميات كبيرة من المنتجات قبل استهلاكها.

وبالتالي تساهم الأكسدة بشكل مباشر في ارتفاع معدلات الهدر الغذائي والخسائر الاقتصادية على مستوى سلسلة الإنتاج والتوزيع.

وتزداد حدة هذه المشكلة في منتجات الأسماك الغنية بالأحماض الدهنية عديدة عدم التشبع ، حيث تكون أكثر عرضة للأكسدة السريعة مقارنة باللحوم الحمراء أو البيضاء. لذلك فإن السيطرة على التفاعلات التأكسدية تُعد ضرورة أساسية لإطالة فترة الصلاحية، تقليل الهدر، وضمان استدامة الموارد الغذائية.

طرق إضافة مضادات الأكسدة في اللحوم والدواجن والأسماك

• الإضافة المباشرة

تُعد الإضافة المباشرة لمضادات الأكسدة الطبيعية من أكثر الطرق شيوعًا في صناعة اللحوم والدواجن ومنتجاتها. حيث يتم دمج المستخلصات النباتية (مثل مستخلص إكليل الجبل، الشاي الأخضر، قشر الرمان، الكركم، والقرنفل) أو الفيتامينات خاصة فيتامين ( E و (C مباشرة في المنتجات مثل السجق، البرجر، واللحم المفروم.

هذه الطريقة تساهم في تثبيط عمليات الأكسدة التي تؤدي إلى التزنخ، وتحافظ على اللون والنكهة لفترة أطول خلال التخزين. على سبيل المثال، أظهر مستخلص قشر الرمان عند إضافته إلى لحم الدجاج المخزن مبردًا انخفاضًا ملحوظًا في قيم TBARS بنسبة وصلت إلى 60%.

كما أن مستخلص إكليل الجبل ساعد في خفض معدلات الأكسدة في اللحم المفروم دون التأثير السلبي على القبول الحسي. وبالنسبة إلى الشاي الأخضر، فقد أدت إضافته إلى السجق إلى تقليل الأكسدة بشكل ملحوظ مع تعزيز الخصائص الصحية بفضل محتواه من الكاتيشينات.

في حين أثبت كل من القرنفل والكركم فاعليتهما في تثبيط أكسدة الدهون وإبطاء نمو البكتيريا، مما يساهم في تحسين العمر التخزيني والحفاظ على الصفات الحسية للمنتجات.هذه التقنية سهلة التطبيق، قليلة التكلفة نسبيًا، ولها فاعلية مباشرة في تحسين جودة المنتج وإطالة فترة صلاحيته.

كما تعد  الإضافة المباشرة لمضادات الأكسدة من أكثر الطرق استخدامًا في منتجات الأسماك، خصوصًا لأنها تحتوي على نسب عالية من الأحماض الدهنية غير المشبعة شديدة الحساسية للأكسدة.

على سبيل المثال، أظهرت إضافة مستخلص الشاي الأخضر إلى فيليه السمك المجمد قدرة على تقليل معدلات التزنخ والحفاظ على النكهة الطبيعية لفترة أطول.

كما أثبت مستخلص إكليل الجبل فعاليته عند إضافته إلى السردين المعلب، حيث عمل على تقليل أكسدة الدهون دون التأثير على القبول الحسي. إضافة مستخلص قشر العنب أو الرمان ساعدت أيضًا في تقليل أكسدة الدهون وتثبيت اللون في الأسماك المبردة، مما زاد من العمر التخزيني والجودة الحسية للمنتجات.

• إضافة مضادات الأكسدة للعلائق

يُعتبر التدعيم عبر العلائق استراتيجية وقائية تبدأ قبل الذبح أو الصيد، وتهدف إلى تعزيز قدرة أنسجة اللحوم والدواجن والأسماك على مقاومة الأكسدة أثناء التصنيع والتخزين.

ويتم ذلك من خلال إدخال مضادات الأكسدة الطبيعية مثل فيتامين (E) أو مستخلصات نباتية (كالشاي الأخضر وإكليل الجبل) في علائق الحيوانات والطيور والأسماك، مما يؤدي إلى زيادة ترسيب الفيتامينات والمركبات الفينولية في الأنسجة العضلية. هذه الترسيبات تمنح اللحوم والأسماك قدرة أعلى على مقاومة أكسدة الدهون والميوجلوبين بعد الذبح أو الصيد، وتحافظ على اللون والنكهة الطبيعية لفترة أطول.

على سبيل المثال، أثبتت الدراسات أن تغذية الدواجن على علائق مدعمة بفيتامين E حسّنت من استقرار الدهون وقللت من تغير اللون أثناء التخزين المبرد، كما أن تدعيم أعلاف الأسماك بمضادات الأكسدة الطبيعية أدى إلى تعزيز ثبات الدهون غير المشبعة ورفع القيمة الغذائية للمنتج النهائي.

ومن ثمّ، يُعد التدعيم عبر العلف حلاً طويل الأمد وأكثر استدامة، إذ يُحسن من الجودة الطبيعية للمنتجات ويُقلل من الحاجة إلى الإضافات المباشرة لاحقًا.

• التغليف النشط

يُعد التغليف النشط من أكثر التقنيات ابتكارًا في مجال حفظ الأغذية، حيث يهدف إلى جعل مواد التعبئة والتغليف جزءًا فاعلًا في الحفاظ على جودة المنتج، وليس مجرد غلاف خارجي عازل. تعتمد هذه التقنية على دمج مضادات الأكسدة، سواء الطبيعية أو الصناعية، في طبقات مواد التغليف (البلاستيكية أو الأفلام متعددة الطبقات أو الأغشية الصالحة للأكل)، بحيث تُطلق هذه المركبات تدريجيًا أثناء التخزين.

ويمثل هذا النظام وسيلة ذكية لتوفير حماية مستمرة من التفاعلات التأكسدية التي تؤثر على اللون، النكهة، والقيمة الغذائية، دون الحاجة إلى إضافة مضادات الأكسدة مباشرة إلى الغذاء، مما يرفع من قبول المستهلكين ويعزز سلامة المنتج.

في منتجات اللحوم والدواجن، أظهرت الدراسات أن دمج مستخلصات طبيعية مثل إكليل الجبل أو زيت القرنفل في مواد التغليف البلاستيكية ساعد في تقليل تكوّن مركبات التزنخ (TBARS) والحفاظ على اللون الوردي المميز للحوم لفترات أطول.

فعلى سبيل المثال، أشارت إحدى الدراسات إلى أن استخدام أفلام بلاستيكية مدعمة بمستخلص إكليل الجبل في تغليف اللحم المفروم أدى إلى خفض مؤشرات الأكسدة بنسبة تفوق 50% مقارنة بالتغليف التقليدي بعد أسبوعين من التخزين المبرد.

كما أن إضافة الزيوت العطرية (Essential oils) كالقرنفل والقرفة داخل طبقات التغليف أظهرت تأثيرًا مزدوجًا، حيث ساعدت في تثبيط الأكسدة والحد من نمو البكتيريا الهوائية، مما زاد من العمر التخزيني للمنتجات.

أما في منتجات الأسماك، فيُعتبر التغليف النشط أداة استراتيجية بالغة الأهمية، نظرًا لاحتواء الأسماك على نسب عالية من الأحماض الدهنية غير المشبعة (PUFAs) شديدة الحساسية للتأكسد.

وقد بيّنت التجارب أن دمج مضادات الأكسدة مثل مستخلصات إكليل الجبل أو زيت القرنفل في الأغشية البلاستيكية المستخدمة لتعبئة شرائح الأسماك أدى إلى تقليل تراكم المركبات الطيارة المسببة للروائح الكريهة غير المرغوبة، مثل الألدهيدات والكيتونات، مع الحفاظ على اللون المميز للأسماك.

كما أن هذه التقنية أثبتت فاعلية خاصة مع الأنواع الغنية بالأحماض الدهنية مثل السلمون والماكريل، حيث ساعدت في إطالة فترة صلاحيتها بما لا يقل عن 5–7 أيام إضافية عند التخزين المبرد، مقارنة بالتغليف التقليدي.

من الناحية الاقتصادية والبيئية، يُسهم التغليف النشط في تقليل الفاقد الغذائي من خلال إطالة فترة الصلاحية وتقليل معدلات الهدر، كما يعزز من توجه الصناعات الغذائية نحو استخدام بدائل طبيعية وصديقة للبيئة بدلًا من الإضافات الصناعية المباشرة.

ومع ذلك، يظل هذا المجال بحاجة إلى مزيد من الدراسات حول التفاعلات بين مضادات الأكسدة ومواد التغليف المختلفة، وتأثيرها على الخصائص الحسية للمنتجات، بما يضمن التوازن بين الفاعلية والجودة الحسية المقبولة لدى المستهلك.

• الأغشية الصالحة للأكل

تُعتبر الأغشية الصالحة للأكل (Edible Coatings/Films) من التقنيات الحديثة والواعدة في مجال حفظ اللحوم والدواجن والأسماك، حيث تقوم على تكوين طبقة رقيقة من مواد طبيعية مثل البروتينات، الكربوهيدرات، أو البوليمرات الحيوية (وأشهرها الكيتوزان)، تُغلف سطح المنتج الغذائي لتعمل كحاجز فعال ضد انتقال الأكسجين والرطوبة.

ويمكن تعزيز هذه الأغشية بإضافة مضادات الأكسدة الطبيعية، لتؤدي دورًا مزدوجًا يتمثل في تقليل معدلات الأكسدة من خلال إطلاق المركبات الفعالة ببطء على السطح، مع تثبيط نمو الكائنات الدقيقة المسؤولة عن الفساد.

وقد أثبتت هذه التقنية فعاليتها في اللحوم الطازجة والدواجن وكذلك الأسماك، حيث ساعدت على إبطاء تغير اللون، خفض معدلات التزنخ، وتقليل تكوّن الروائح غير المرغوبة، مع الحفاظ على الخصائص الحسية للمنتج.

على سبيل المثال، أظهر تغليف صدور الدجاج الطازجة بأغشية من الكيتوزان المدعمة بمستخلصات نباتية نتائج مميزة في تثبيط نمو البكتيريا وتقليل الأكسدة أثناء التخزين المبرد، كما أن استخدام أغشية الكيتوزان المدعمة بمستخلص الشاي الأخضر في تغليف شرائح الأسماك أدى إلى تقليل نمو البكتيريا المسببة للفساد وخفض معدلات أكسدة الدهون بشكل ملحوظ، مما ساعد على إطالة فترة الصلاحية مع تحسين الجودة الحسية.

وبذلك، تُعد هذه التقنية خيارًا آمنًا وصديقًا للبيئة يلبي متطلبات المستهلكين المتزايدة نحو منتجات طبيعية خالية من المواد الكيميائية الصناعية، كما تساهم في تقليل الهدر الغذائي وتعزيز استدامة سلاسل الإنتاج الغذائي.