technologia żywienia człowieka wybrane...

Technologia żywienia człowieka

– wybrane zagadnienia

Technologia żywienia człowieka

– wybrane zagadnienia

Redakcja:

Edyta Bajek

Jakub Pizoń

Lublin 2017

Recenzenci:

prof. dr hab. n. farm. Jolanta Rzymowska

dr hab. Małgorzata Karwowska

dr hab. Paweł Glibowski

dr hab. inż. Ryszard Tuz

dr Edyta Kowalczuk-Vasilev

dr inż. Monika Ostapiuk

dr n. farm. Anna Serefko

dr Paweł Gać

dr Maciej Masłyk

dr inż. Konrad Pietrykowski

dr Sławomir Sowa

dr Piotr Stanek

dr inż. Mirosław Szala

Wszystkie opublikowane rozdziały otrzymały pozytywne recenzje.

Skład i łamanie:

Ilona Żuchowska

Projekt okładki:

Marcin Szklarczyk

© Copyright by Wydawnictwo Naukowe TYGIEL sp. z o.o.

ISBN 978-83-65598-80-6

Wydawca:

Wydawnictwo Naukowe TYGIEL sp. z o.o.

ul. Głowackiego 35/341, 20-060 Lublin

www.wydawnictwo-tygiel.pl

Spis treści

Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas ............................. 7

Beata Całyniuk, Karolina Żelasko Skład posiłków śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych ...................... 19

Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym............................... 28

Aleksandra Pollap, Jolanta Kochana Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności z wykorzystaniem (bio)czujników

elektrochemicznych ........................................................................................................... 42

Zuzanna Całyniuk, Marcin Bany Badanie częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez uczniów liceów

ogólnokształcących ............................................................................................................ 51

Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych ..................................... 59

Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe ........................................................ 74

Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A.

Skibniewska Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek ......... 90

Monika Sałaga-Pylak, Andrzej Borzęcki Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka ............................................... 100

Katarzyna Ciemniak, Daria Szymanowska-Powałowska, Judyta Cielecka-Piontek,

Jędrzej Soporowski Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka .............. 111

Emilia Stańkowska, Agnieszka Włodyka-Bergier Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia ....................... 122

Katarzyna Skrypnik, Damian Skrypnik, Paweł Bogdański Żywność funkcjonalna w leczeniu nadmiernej masy ciała – regulacja sygnałów głodu

i sytości ............................................................................................................................ 132

Emilia Wojdas Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej ........................................... 140

Indeks autorów ................................................................................................................. 156

7

Mariusz Rudy1, Renata Stanisławczyk

2, Janusz Mroczek

3

Wpływ przechowywania chłodniczego

na parametry tekstury kiełbas

1. Wstęp

Nabywca mięsa i jego przetworów ocenia bezpieczeństwo i jakość produktów przez

doznania sensoryczne, estetyczne, jak również informację zawartą na opakowaniu.

Istotne są również towaroznawcze cechy jakościowe jak kruchość czy wyciek. O dob-

rych cechach jakościowych wyrobów mięsnych świadczy właściwe ich utrwalenie, długi

okres przechowywania oraz termin przydatności do spożycia [1]. Mięso, jak również

jego przetwory stanowią grupę żywności, dla której tekstura, obok smaku, jest najważ-

niejszą cechą jakościową. Z tego względu przemysł mięsny poszukuje nowych rozwią-

zań polepszenia tego wyróżnika poprzez stosowanie dodatków funkcjonalnych [2].

Kiełbasy to przetwory mięsne w osłonce sztucznej lub naturalnej, z rozdrobnionego

surowca mięsno-tłuszczowego, solone lub peklowane, wędzone lub niewędzone, pieczo-

ne, parzone lub surowe, z przyprawami, mogą też zawierać dodatki niemięsne (np. białko

roślinne) [3].

Jednym z głównych wyróżników jakościowych artykułów spożywczych podda-

wanych ocenie jest tekstura, do jej analizy służą dwie metody:

metody instrumentalne, z wykorzystaniem urządzeń mechanicznych i aparatury

pomiarowej;

metody organoleptyczne, z wykorzystaniem ludzkich zmysłów (smak, wzrok,

węch, dotyk, słuch) [4].

Mięso i przetwory mięsne charakteryzują się zazwyczaj krótką trwałością, ponieważ

ich głównym składnikiem jest woda, a jej obecność sprzyja działaniu niektórych

enzymów i jest dobrym środowiskiem do rozwoju drobnoustrojów. Z tego względu

produkty te powinny być utrwalone lub szybko spożyte. Zmiany wywołane procesem

psucia, mogą powodować lub powodują gorsze cechy jakościowe produktu, bez

niekorzystnego wpływu na zdrowie konsumentów lub też zagrażają zdrowiu, poprzez

działanie drobnoustrojów [5].

Jedną z najbardziej popularnych metod przedłużania jakości mięsa i jego prze-

tworów, która nie powoduje większych zmian właściwości jest chłodzenie. Stosowane

jest ono do ograniczenia strat i przedłużenia trwałości nietrwałych produktów, dlatego

nie jest w zasadzie zaliczane do metod ich utrwalania, w dosłownym tego słowa

1 [email protected], Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-

Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski 2 Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski 3 Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet

Rzeszowski

Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek

8

znaczeniu. Odgrywa istotną rolę w przemyśle mięsnym m.in. do schładzania smalcu po

wytopieniu, czy przy produkcji wędlin. Najnowsze technologie pozwalają na wyko-

rzystanie ciekłego azotu, bądź dwutlenku węgla podczas masowania, kutrowania oraz

mielenia, co zapobiega rozwojowi drobnoustrojów oraz kształtuje konsystencję [6].

Głównym celem tego procesu jest odprowadzenie z przetworów lub mięsa ciepła,

czyli obniżenie temperatury. Dotyczy temperatur od 0 do 10°C, jednak niektórzy autorzy

przyjmują zakres temperatur od -2 do 16°C. Proces ten jest stosowany bezpośrednio po

uboju (obniżenie temperatury tuszy z 38°C do bliskiej 0°C), jak również, jako jeden

z ostatnich etapów procesu technologicznego produkcji przetworów mięsnych [7].

Odpowiednie wystudzenie wędlin po obróbce termicznej jest ważnym elementem przy-

gotowującym do ewentualnych następnych zabiegów jak dojrzewanie czy suszenie [8].

Podczas chłodniczego przechowywania, jakość przetworów mięsnych ulega pogor-

szeniu wskutek rozwoju mikroflory tlenowej, utlenienia barwników hemowych,

aktywności bakteryjnej i enzymatycznej oraz wysychania poprzez odparowanie wody.

W procesie dystrybucji przetworów mięsnych istotną rolę odgrywa temperatura i czas

przechowywania, które determinują wzrost zanieczyszczeń mikrobiologicznych, jak

również zmiany wyróżników jakościowych, takich jak tekstura [9]. Tekstura przetworów

mięsnych jest głównym kryterium, którym posługują się konsumenci oceniając świeżość

i jakość produktu. Jest to zbiór cech mechanicznych, powierzchniowych i geometrycz-

nych odbieranych przez zmysły człowieka. Na teksturę składają się parametry

niezależne, takie jak: twardość, elastyczność, lepkość, spoistość i adhezyjność, oraz

parametry zależne, jak żujność, kruchość i gumistość [10]. Wymienione cechy stanowią

ważny element towaroznawczej oceny wędlin. Tekstura produktów mięsnych, podobnie

jak ich skład chemiczny może ulec zmianie, w stosunku do wyrobu świeżego, pod

wpływem procesów przetwarzania i późniejszego przechowywania. Dzięki analizie

profilu tekstury, można skutecznie ocenić poszczególne cechy, odbierane podczas

nagryzania (żucia) produktu przez konsumenta oraz zbadać, w jaki sposób poszczególne

parametry tekstury ulegają zmianie w kolejnych dniach przechowywania.

2. Cel pracy

Celem pracy byłaocena wpływu przechowywania chłodniczego na parametry

tekstury (twardość, sztywność, spoistość, sprężystość, adhezyjność, odbojność, żujność

i gumowatość) dwóch rodzajów kiełbas.

3. Materiały i metody

Materiał badawczy stanowiły 2 rodzaje kiełbas (KS – kiełbasa w osłonce sztucznej;

KN – kiełbasa w osłonce naturalnej). Produkcję kiełbas przeprowadzono w warunkach

półprzemysłowych na linii technologicznej przetwórstwa mięsa Katedry Przetwórstwa

i Towaroznawstwa Rolniczego Uniwersytetu Rzeszowskiego. Surowcem do produkcji

było: mięso wieprzowe kl. 1 – 45%, mięso wieprzowe kl. 2 – 45%, mięso wieprzowe

kl. 3 – 10% oraz przyprawy. Surowce poddane zostały peklowaniu (na sucho)

i rozdrabnianiu na wilku: 20 mm – mięso kl. 1, 10 mm – mięso kl. 2, 3 mm – mięso kl. 3.

Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas

9

Po rozdrobnieniu przyprawiano farsz i mieszano w celu równomiernego rozmieszczenia

składników w całej jego masie. Następne etapy procesu technologicznego uległy

modyfikacji w zależności od rodzaju kiełbasy:

1. Kiełbasa w osłonce naturalnej – otrzymany farsz nadziewano w jelita wieprzowe,

poddano osadzaniu oraz wędzeniu dymem gorącym w temperaturze 45-80°C,

przez blisko 80 minut do pożądanej brązowej barwy, a następnie chłodzono, do

osiągnięcia wewnątrz batonu temperatury poniżej 15°C;

2. Kiełbasa w osłonce sztucznej – otrzymany farsz nadziewano w poliamidowe

osłonki sztuczne (średnica 40-60 mm), poddano pieczeniu w temperaturze 85°C

przez ok. 30 min, do osiągniecia wewnątrz batonu temperatury 68-72°C, a następ-

nie parzeniu przez 70 minut w temperaturze 90°C, po czym chłodzono do

osiągnięcia wewnątrz batonu temperatury poniżej 15°C.

Wyprodukowano po 10 partii każdego rodzaju kiełbasy. Batony z poszczególnych

partii przechowywano w warunkach chłodniczych przez okres odpowiednio 3, 6 i 9 dni.

W każdym okresie przechowywania pobierano próbki z każdego batonu poszcze-

gólnych rodzajów kiełbas. W kiełbasach oznaczano wybrane parametry tekstury tych

produktów. Badania przeprowadzono w laboratorium Katedry Przetwórstwa i Towaro-

znawstwa Rolniczego Uniwersytetu Rzeszowskiego.

Pomiar tekstury kiełbas wykonano za pomocą teksturometru TextureAnalyser – CT-25

firmy Brookfield, stosując profilową analizę tekstury TPA (Texture Profile Ananlysis).

Test TPA stanowi imitację przeżuwania (kompresji) przez szczęki człowieka wybranej

próbki produktu. Próbki w kształcie sześcianu, o bokach długości 20 mm poddano 2-

krotnemu ściskaniu do 50% ich pierwotnej wysokości. Do pomiaru używano stożka

o średnicy 30 mm, długości 36 mm i kącie 60°. Prędkość głowicy przy stosowaniu testu

TPA wynosiła 2 mm/s, zaś przerwa między naciskami 2 sekundy. Przy użyciu programu

Texture Pro CT określono parametry tekstury, takie jak: twardość, sztywność, spoistość,

sprężystość, adhezyjność, odbojność, żujność i gumowatość. Podczas seryjnych

pomiarów parametry tekstury były liczone automatycznie.

Uzyskane wyniki posegregowano i poddano analizie statystyczno – matematycznej

w programie STATISTICA PL wer. 10. Średnie arytmetyczne ( ) oraz wartości odchy-

lenia standardowego (SD) każdej z badanych cech zamieszczono w tabelach. W celu

stwierdzenia zależności wpływu okresu chłodniczego przechowywania na parametry

tekstury kiełbas, skorzystano z testu istotności różnic między średnimi i analizy

wariancji, weryfikując odpowiednie hipotezy zerowe. Do obliczeń wykorzystano metodę

jednoczynnikowej analizy wariancji (ANOVA jednoczynnikowa), natomiast istotność

różnic pomiędzy średnimi ustalono na podstawie najmniejszych istotnych różnic (NIR

Fisher), przy poziomie istotności p≤0,05. Średnie wartości, pomiędzy którymi zachodziły

różnice istotne statystycznie na poziomie istotności p≤0,05, oznaczono literami A, B.

Brak wymienionych oznaczeń, bądź takie same litery, świadczą o braku statystycznie

istotnych różnic pomiędzy średnimi.


10

4. Analiza wyników

Tekstura produktów mięsnych zależy przede wszystkim od składu chemicznego

oraz recepturowego cechującego dany wyrób. Rolę teksturotwórczą pełnią, oprócz

białek, również tłuszcz, woda, węglowodany i substancje dodatkowe. Jednym z białek

tworzącym teksturę jest kolagen, który podczas obróbki termicznej, w środowisku

wodnym, przechodzi w zol, zaś w czasie obniżenia temperatury w żel (żelatynę)

i w znacznej mierze odpowiada za nadanie strukturze sprężystości. Kolejnym ważnym

składnikiem jest tłuszcz, będący nośnikiem smaku i nadający produktom mięsnym

odpowiednich właściwości mechanicznych, jak np. smarowności. Woda, która jest

podstawowym składnikiem żywności, odpowiada m.in. za smak i zapach. Jednak

w czasie przetwarzania surowca mięsnego jej zawartość, stopień i sposób wiązania, jak

również przebieg biochemicznych procesów, mają istotne znaczenie w tworzeniu

pożądanej tekstury produktu gotowego, jak pozostałe składniki. Wśród węglowodanów

istotne znaczenie teksturotwórcze mają skrobia i hydrokoloidy. Skrobie cechują się

różną zdolnością pochłaniania wody i temperaturą kleikowania, np. skrobia ziemnia-

czana posiada wysoką wodochłonność, w niskiej temperaturze tworzy lepkie kleje,

w odróżnieniu od skrobi zbożowej, której roztwory są mniej lepkie. Innymi węglo-

wodanami, którym przypisuję się właściwości teksturotwórcze są pentozany, błonnik,

karagen i celuloza, które wykorzystuje się do nadania odpowiedniej struktury wielu

produktom mięsnym o zmniejszonej zawartości tłuszczu [11].

W tabeli 1 zamieszczono wartości twardości kiełbas w czasie ich przechowywania

chłodniczego. Na podstawie przeprowadzonej analizy wariancji stwierdzono sta-

tystycznie istotne różnice dla takich cech, jak: twardość, sztywność, kohezyjność, sprę-

żystość oraz odbojność. Zaobserwowano, że wymienione cechy statystycznie istotnie

różniły się tylko w niektórych okresach przechowywania. Pozostałe zmiany parametrów

tekstury jak: adhezyjność, gumistość i żujność były nieistotne statystycznie, zarówno

w przypadku kiełbas w osłonkach sztucznych, jak i naturalnych. Początkowa średnia

twardość 1 kiełbas w osłonce sztucznej wynosiła 24,08 N (tab. 1). W każdych kolejnych

okresach przechowywania, zaobserwowano tendencję spadkową tej cechy.

Tabela 1. Wartości twardości kiełbas w czasie ich przechowywania chłodniczego

Rodzaj kiełbasy

Cecha Miara

statystyczna

Okres przechowywania (dni)

0 3 6 9

KS

Twardość 1 24,079A 22,808 18,384B 15,809B

SD 5,284 5,683 6,091 4,102

Twardość 2 18,007A 17,211 14,181 12,720B

SD 5,240 5,243 6,012 4,051

KN

Twardość 1 24,547 24,647 24,480 19,269

SD 5,235 5,442 7,113 7,403

Twardość 2 19,982 17,857 20,034 16,149

SD 4,918 4,275 7,195 6,277

A, B – różne litery oznaczają różnice istotne statystycznie na poziomie istotności p≤0,05


11

Świadczy to o tym, że w czasie przetrzymywania badanych produktów w chłodni

ich twardość maleje. Szczególnie istotne różnice odnotowano po 6 i 9 dniach prze-

chowywania. W pierwszym przypadku, wartość tego parametru zmalała do 18,38 N,

a więc znacznie poniżej wartości początkowej. Po kolejnych trzech dniach, twardość

kiełbas wynosiła już 15,81 N. Podobną zmienność zaobserwowano przy twardości 2,

gdzie wartość początkowa kształtowała się na poziomie nieco ponad 18 N, a w ko-

lejnych okresach przechowywania również malała, jednak statystycznie istotną różnicę

odnotowano pomiędzy pierwszym, a ostatnim terminem przechowywania. W tym

właśnie czasie zaobserwowano najmniejszą twardość badanych kiełbas wynoszącą

12,72 N.

Według Bourna [12] tekstura produktów mięsnych kształtowana może być w różny

sposób, m. in. przez odpowiedni dobór jakościowy i ilościowy składników receptu-

rowych z właściwie dobranymi zabiegami technologicznymi lub z udziałem substancji

dodatkowych. Tekstura jest właściwością fizyczną i nie można jej dodać jako składnik,

lecz musi być kształtowana przez prawidłowy proces produkcji i obróbki. Według

Cieracha i Stasiewicz [10], przechowywanie chłodnicze kiełbas powoduje wzrost

twardości produktu, widoczny szczególnie pomiędzy pierwszym a piętnastym dniem

chłodniczego przechowywania. Cytowani autorzy oraz McMillin [13] wnioskowali, iż

taka metoda przechowywania wyrobów mięsnych nie powoduje jakichkolwiek zmian

wyróżników tekstury.

Palka i in. [14] analizowali podstawowy skład chemiczny, jakość sensoryczną oraz

teksturę modelowych kiełbas produkowanych z mięsa świń pięciu różnych ras (duroc,

puławska, pietrain, wielka biała polska – wbp oraz polska biała zwisłoucha – pbz),

ubijanych w zróżnicowanym wieku (120, 150, 180 i 210 dni). Autorzy ci wykazali, że

skład chemiczny jest różnorodny w produktach mięsnych uzyskanych z mięsa świń

poszczególnych ras. Ilość białka we wszystkich asortymentach kiełbas utrzymywała

się na zbliżonym poziomie, niezależnie od wieku zwierząt. Z dalszej analizy składu

chemicznego wynika, iż wraz z wiekiem trzody, w modelowych wyrobach mięsnych

zwiększa się ilość tłuszczu, zaś wody maleje. Badania profilu tekstury, jednoznacznie

wykazały, że kiełbasy z mięsa świń rasy puławskiej oraz pietrain charakteryzują się

znacznie większą twardością oraz sprężystością i kohezją od wyrobów pozyskanych

z mięsa świń pozostałych ras. Dowiedziono również, że twardość wyrobów z mięsa

trzody do 180-ego dnia chowu kształtowała się na zbliżonym poziomie, zaś parametr

ulegał wzrostowi w przypadku kiełbas z mięsa świń 210-dniowych. Pozostałe

parametry, jak sprężystość, kohezyjność, żujność oraz odbojność są znacznie wyższe

w modelowych przetworach z mięsa świń 150-dniowych, zaś w pozostałych grupach

wykazują podobne wartości parametrów. Cytowani autorzy wnioskowali, że najlepszą

przydatnością do produkcji drobno rozdrobnionych kiełbas cechowało się mięso świń

rasy pbz, puławskiej, wbp oraz pietrain ubitych w 150 dniu chowu. Za najmniej

przydatne uznano wyroby z mięsa świń rasy duroc.

W tabeli 2 zamieszczono wartości sztywności kiełbas w czasie ich przechowywania

chłodniczego. Z danych tych wynika, że największą sztywność do 5 mm i 10 mm

stwierdzono w kiełbasach w osłonkach naturalnych w drugim okresie przecho-


12

wywania, kiedy wartości tej cechy wynosiły odpowiednio 8,25 N oraz 18,28 N.

W trzecim oraz czwartym terminie przechowywania chłodniczego wartości tej cechy

ulegały tendencji spadkowej, jednak zmiany sztywności nie były statystycznie istotne.

Początkowa wartość sztywności do 10 mm dla kiełbas w osłonkach sztucznych

wynosiła 17,21 N. Pomiędzy pierwszym a czwartym okresem przechowywania (11,99 N)

zaobserwowano różnicę statystycznie istotną. Wartości sztywności do 10 mm zmniej-

szały się wraz z kolejnym okresem przechowywania chłodniczego.

Wielu autorów analizowało wpływ zastosowania dodatków funkcjonalnych na

teksturę i skład chemiczny przetworów mięsnych. Piotrowska i in. [15] podjęli się

produkcji wędlin drobno rozdrobnionych, gdzie w miejsce tłuszczu wprowadzono

skrobię w odpowiedniej ilości (0, 10%, 15%, 20%). Cytowani autorzy oznaczyli

podstawowy skład chemiczny, w którym zaobserwowali, że wraz ze wzrostem stopnia

wymiany tłuszczu jego zawartość maleje, zaś białka i wody zwiększa się, w porównaniu

z próbą kontrolną. Wykazali oni również, że uwodniona skrobia, niezależnie od poziomu

wymiany, powoduje zróżnicowanie większej ilości wyróżników tekstury. Z badań tych

autorów wynika, że zastosowany zamiennik powoduje znaczne obniżenie twardości

o 15,48%, spoistości o 7,3% i elastyczności o 2,0% w porównaniu z próbą kontrolną.

Tabela 2. Wartości sztywności kiełbas w czasie ich przechowywania chłodniczego

Rodzaj

kiełbasy Cecha

Miara

statystyczna


0 3 6 9

KS

Sztywność

do 5 mm

[N]

7,316 7,065 5,801 6,034

SD 1,839 1,773 2,177 0,624

Sztywność

do 10 mm [N]

17,207A 15,667 13,894 11,995B

SD 3,731 3,931 3,782 1,893

KN

Sztywność do 5 mm

[N]

7,018 8,255 6,946 7,177

SD 1,097 2,725 2,332 1,475

Sztywność

do 10 mm

[N]

16,042 18,279 14,739 13,639

SD 3,343 4,382 5,327 4,542


W kolejnych badaniach Piotrowska i Dolata [16] analizowali wpływ zastosowania

transglutaminazy na cechy tekstury wędlin drobno rozdrobnionych. Autorzy ci

stwierdzili, że wraz ze zwiększonym udziałem tego dodatku to modelowych wędlin,

wzrasta twardość, spoistość, elastyczność oraz siła odpowiadająca granicznemu

odkształceniu w stosunku do próby kontrolnej. Podobnych obserwacji dokonali

Cierach i Grala [2].

Średnie wartości kohezji, adhezyjności, sprężystości i odbojności zamieszczono

w tabeli 3.Z danych tych wynika, że dla kohezji kiełbas w osłonkach sztucznych

wystąpiły statystycznie istotne różnice pomiędzy pierwszym a szóstym i dziewiątym


13

dniem przechowywania chłodniczego. Początkowo wartość tego parametru wyniosła

0,36i po szóstym dniu istotnie wzrosła do 0,43, zaś po 9 dniu przechowywania wartość

ta wyniosła 0,50. Wartości kohezji dla kiełbas w osłonkach naturalnych wykazywały

zbliżone wartości, jednak istotne statystycznie różnice odnotowano pomiędzy pier-

wszym, a czwartym okresem przechowywania chłodniczego, kiedy wartość tego

parametru wzrosła z 0,46 do 0,57. Według Palki i in. [14] kohezyjność kiełbas kształ-

towała się na jednakowym poziomie przez cały okres przechowywania chłodniczego.

Adhezyjność dla obydwu asortymentów mięsnych nie wykazuje różnic statystycznie

istotnych pomiędzy poszczególnymi okresami przechowywania chłodniczego. Większą

adhezją charakteryzowały się kiełbasy w osłonkach naturalnych, dla których zanotowano

wartość najwyższą tej cechy wynoszącą 0,65 mJ (w pierwszym dniu badań), jak również

wartość najniższą tego parametru 0,15 mJ (w drugim okresie przechowywania).

Tabela 3. Wartości adhezyjności, kohezyjności, sprężystości i odbojności kiełbas w czasie ich

przechowywania chłodniczego

Rodzaj kiełbasy

Cecha Miara

statystyczna


0 3 6 9

KS

Adhezyjność [mJ]

0,430 0,310 0,190 0,360

SD 0,065 0,037 0,021 0,025

Kohezyjność 0,363A 0,398 0,435B 0,501B

SD 0,062 0,070 0,073 0,087

Sprężystość [mm]

8,245A 8,759 9,580B 10,987B

SD 0,578 1,507 1,588 1,728

Odbojność 0,123 0,136 0,114 0,140

SD 0,033 0,048 0,037 0,043

KN

Adhezyjność [mJ]

0,650 0,150 0,450 0,160

SD 0,082 0,029 0,059 0,030

Kohezyjność 0,457A 0,409 0,578 0,566B

SD 0,083 0,102 0,032 0,113

Sprężystość [mm]

8,790A 9,673B 10,399 11,269B

SD 0,744 0,974 2,998 1,268

Odbojność 0,177A 0,137B 0,159 0,156

SD 0,029 0,043 0,054 0,041



14

Sprężystość jest jednym z ważniejszych parametrów tekstury, określanym również

jako elastyczność. W początkowym okresie przechowywania, wartość sprężystości

kiełbas w osłonkach sztucznych kształtowała się na poziomie 8,24 mm. Statystycznie

istotne różnice stwierdzono pomiędzy pierwszym a szóstym oraz dziewiątym dniem

przechowywania chłodniczego. W przypadku drugiego rodzaju wyrobu także przecho-

wywanie chłodnicze wpłynęło na statystycznie istotne różnice tego parametru, pomiędzy

pierwszym a drugim oraz czwartym okresem przechowywania. W pierwszym dniu

analizy sprężystości wynosiła ona 8,79 mm, natomiast z każdym kolejnymokresem

przechowywania następował wzrost badanej cechy do 11,27 mm w dniu dziewiątym.

Reasumując należy stwierdzić, że wraz z wydłużeniem czasu przechowywania chłodni-

czego kiełbasy stają się bardziej sprężyste.

Zależności takich nie potwierdzają doniesienia Cieracha i Stasiewicz [10], którzy po

przechowywaniu chłodniczym dwóch rodzajów kiełbas w atmosferze modyfikowanej

zaobserwowali, że przez cały okres przechowywania sprężystość kształtuje się na jedna-

kowym poziomie, a wzrost wartości parametru pomiędzy pierwszym, a piętnastym

dniem jest nieistotny. Autorzy wnioskowali, iż taka metoda przechowywania wyrobów

mięsnych nie powoduje jakichkolwiek zmian wyróżników tekstury. Podobnych

obserwacji dotyczących sposobu pakowania przetworów mięsnych dokonał Pikul [17].

Wartościgumistości oraz żujności zestawiono w tabeli 4. Obserwuje się statystycznie

nieistotny wzrost żujności w obu badanych asortymentach kiełbas. Zdecydowanie

większą żujnością charakteryzowały się kiełbasy w osłonkach naturalnych. Wyniki

badań własnych potwierdzają obserwacje Cieracha i Stasiewicz [10] dotyczące wzrostu

żujności kiełbas w czasie ich chłodniczego przechowywania.

Tabela 4. Wartościgumistości i żujności kiełbas w czasie ich przechowywania chłodniczego

Rodzaj

kiełbasy Cecha

Miara

statystyczna


0 3 6 9

KS

Żujność [mJ]

73,560 81,610 80,226 87,090

SD 24,347 33,697 37,452 27,973

Gumistość [N]

8,850 9,246 8,296 7,913

SD 2,702 3,307 3,360 2,169

KN

Żujność [mJ]

96,830 96,390 141,803 119,560

SD 31,784 28,049 29,451 41,411

Gumistość [N]

10,836 9,943 13,166 10,659

SD 3,113 2,761 4,679 3,722

Najmniejszą gumistością cechowały się kiełbasy w osłonkach sztucznych w ostatnim

okresie przechowywania chłodniczego (7,91 N), natomiast największą wartość tej cechy

stwierdzono w produktach w osłonce naturalnej w szóstym dniu przechowywania

13,17 N. Obydwa parametry tekstury nie wykazywały różnic statystycznie istotnych.


15

Walczycka i in. [18] przeprowadzali badania kiełbas wieprzowych w trakcie przecho-

wywania chłodniczego po 7, 14 i 21 dniach składowania. Cytowani autorzy zaobser-

wowali zmiany statystycznie istotne pomiędzy okresami przechowywania dla takich

parametrów tekstury, jak: żujność, sprężystość oraz siła cięcia. Autorzy ci zauważyli,

że cechy te systematycznie rosną, a istotne zmiany zachodzą między początkowym

okresem badań a ostatnim.

Jednym z bardziej popularnych dodatków stosowanych w przetwórstwie mięsnym

jest błonnik. Dowiedziono, że nie powoduje on znaczących zmian w składzie chemicz-

nym niezależnie od stopnia wymiany tłuszczu. Nie stwierdzono również, aby błonnik

w jakikolwiek sposób wpływał na wyróżniki tekstury wyrobów wędliniarskich [19].

Z kolei Piotrowska i in. [15] dowiedli, że błonnik w wędlinach drobno rozdrobnionych

powoduje wzrost siły i pracy cięcia, jak również spoistości w porównaniu z próba

kontrolną. Badania Krzywdzińskiej-Bartkowiak i in. [20] wskazują, iż zastosowanie

błonnika wpływa na wzrost lepkości drobno rozdrobnionych kiełbas. Pomimo różno-

rodności otrzymanych wyników, wszyscy autorzy zgodnie wnioskują, że zastosowanie

błonnika, jako zamiennika tłuszczu, skutecznie obniża kaloryczność produktów mięs-

nych oraz dostarcza niezbędnego do prawidłowego funkcjonowania włókna pokar-

mowego.

Z przeprowadzonej analizy profilu tekstury przetworów mięsnych wynika, iż

kiełbasy w osłonkach naturalnych odznaczają się wyższymi średnimi wartościami

niemal wszystkich oznaczanych wyróżników tekstury. Analizując zależność pomiędzy

pierwszym, a każdym kolejnym dniem chłodniczego przechowywania, zaobserwowano,

iż tylko kiełbasy w osłonkach sztucznych nie wykazywały statystycznie istotnych zmian

wszystkich analizowanych parametrów tekstury po trzech dniach składowania.

Statystycznie istotne różnice w tym produkcie następują dopiero w trzecim i czwartym

okresie przechowywania i dotyczą twardości, sztywności, kohezyjności oraz sprę-

żystości. Pozostałe cechy (adhezyjność, odbojność, gumistość oraz żujność) nie wyka-

zują istotnych statystycznie zmian. Ze względu na to, iż żadna z cech nie uległa istotnym

wahaniom po 3-dniowym przechowywaniu, można stwierdzić, że dopiero wydłużenie

czasu przechowywania chłodniczego kiełbas w osłonkach sztucznych powyżej trzech

dni, powoduje wyraźne zmiany wybranych parametrów tekstury.

W przypadku kiełbas w osłonkach naturalnych już po 3-dniowym chłodniczym

przechowywaniu produktu następuje istotna zmiana sprężystości i odbojności. Być może

rodzaj zastosowanej obróbki, w tym przypadku wędzenie powoduje, że zmianie ulegają

te parametry w tak krótkim czasie przechowywania.

Reasumując, kiełbasy w osłonkach sztucznych, przechowywane w tych samych

warunkach temperaturowych, przez taki sam okres, wykazywały statystycznie istotne

zmiany w większej liczbie parametrów tekstury, aniżeli kiełbasy w osłonkach natu-

ralnych. Być może rodzaj zastosowanej obróbki termicznej wpłynął na zróżnicowanie

oznaczanych parametrów tekstury.


16

5. Wnioski

Z przeprowadzonej w poprzednim rozdziale analizy wyników można sformułować

następujące wnioski:

1. przechowywanie chłodnicze kiełbas w osłonkach sztucznych i naturalnych

wpływa tylko na niektóre parametry tekstury;

2. zarówno kiełbasy w osłonkach sztucznych, jak i naturalnych, wykazywały istotne

statystycznie różnice w przypadku sprężystości i kohezyjności, pomiędzy

pierwszym i zazwyczaj każdym kolejnym okresem przechowywania. Natomiast

większymi zmianami twardości cechowały się kiełbasy w osłonkach sztucznych;

3. w miarę wydłużania czasu przechowywania chłodniczego tekstura kiełbas

wykazuje większe zróżnicowanie poszczególnych parametrów w stosunku do

produktu świeżego;

4. podczas przechowywania chłodniczego kiełbasy w osłonkach naturalnych

wykazywały różnice w mniejszej ilości parametrów tekstury, aniżeli przetwory

w osłonkach sztucznych, dlatego należy przypuszczać, że te pierwsze utrzymają

w badanym okresie korzystniejsze właściwości tekstury.

Literatura

1. Świątkowska M., Polskie mięso – wartościowe i bezpieczne dla konsumentów, Biuletyn

Informacyjny 2, (2014), 2-14

2. Cierach M., Grala R., Tekstura i barwa przetworów mięsnych z dodatkiem

transglutaminazy, Inżynieria Rolnicza 9, (2005), 19-26

3. Florek M., Przetwory mięsne [w:] Metody oceny towaroznawczej surowców i produktów

zwierzęcych, (red. Litwińczuk Z.), Wyd. UP, Lublin, (2011), 113-129

4. Surmacka-Szcześniak A., Textureis a sensory property, Food Quality and Preference 13,

(2002), 215-225

5. Lada E., Agrobiznes. Podstawy przetwórstwa spożywczego, (2008), Wyd. WSiP, Warszawa

6. Polak E., Utrwalania żywności metodą zamrażania lub chłodzenia, Chłodnictwo 3, (2007),

42-43

7. Jankiewicz L., Słowiński M., Produkcja i przetwórstwo mięsa, [w:] Technologia żywności,

4 (red. Dłużewski M.), (2001), Wyd. WSiP, Warszawa

8. Kłoczko I., Świderski F., Przetwory mięsne, [w:] Towaroznawstwo żywności przetworzonej

z elementami technologii (red. Świderski F.), (2010), Wyd. SGGW, Warszawa

9. Cegielska-Radziejewska R., Kijowski J., Nowak E., Zabielski J., Wpływ temperatury na

dynamikę zmian liczny bakterii w wybranych wędlinach przechowywanych w warunkach

handlu hurtowego i detalicznego, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4(73), (2007), 76-88

10. Cierach M., Stasiewicz M., Zmiany tekstury przetworów mięsnych przechowywanych

w atmosferze modyfikowanych, Inżynieria Rolnicza 07, (2006), 67-72

11. Borowy T., Kubiak M., Tekstura produktów mięsnych determinantem wyboru przez

konsumentów, Mięsne Technologie, 08, (2012), 62-70

12. Bourne M., Food Texture and viscosity; concept and measurement, Second Ed. Food Sci.

Technol., (2002), Inter. Series, Acad. Press, New York, 69-75

13. McMillin K., Where is MAP Going? A review and future potential of modified atmosphere

packing for meat, Meat Science, 9, (2008), 43-65


17

14. Palka K., Migdał W., Wojtysiak D., Natonek-Wiśniewska M., Dudkiewicz A., Muzyczka

K., Wantuch M., Bauerek E., Wpływ rasy i wieku świń na właściwości modelowych farszów

mięsnych i kiełbas, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 1(68), (2010), 80-92

15. Piotrowska E., Dolata W., Krzywdzińska-Bartkowiak M., Nowicka A., Ocena tekstury

wędlin wyprodukowanych z różnymi dodatkami funkcjonalnymi w warunkach

przemysłowych, Inżynieria Rolnicza 9, (2005), 271-278

16. Piotrowska E., Dolata W., Ocena jakości wędlin drobno rozdrobnionych

wyprodukowanych z udziałem mięsa odkostnionego mechanicznie z dodatkiem

transglutaminazy, Żywność, 03(44), (2005), 185-190

17. Pikul J., Pakowanie i przechowywanie żywności w modyfikowanej atmosferze, Chłodnictwo

9, (2000), 66-70

18. Walczycka M., Węsierska E., Młynarska M., Wakulińska J., Ocena jakości dwóch

popularnych rodzajów kiełbas w zależności od sposobu ich pakowania, [w:] Właściwości

produktów i surowców żywnościowych. Wybrane zagadnienia, (red. Tarko T., Duda-

Chodak A., Witczak M., Najgebauer-Lejka D.), Wyd. Polskie Towarzystwo Technologów

Żywności Kraków, (2014), 88-104

19. Cegielska A., Zastosowanie olejów roślinnych i preparatów błonnikowych do produkcji

burgerów z mięsa kurcząt, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3(82), (2012), 88-100

20. Krzywdzińska-Bartkowiak M., Dolata W., Piątek M., Michalski K., Wpływ wymiany tłuszczu

zwierzęcego tłuszczem roślinnym i błonnikiem pokarmowym, na jakość farszów i kiełbas

drobno rozdrobnionych, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4(59), (2008), 61-67


18


Dzięki analizie profilu tekstury można skutecznie ocenić poszczególne cechy odbierane podczas nagryzania

(żucia) produktu przez konsumenta oraz zbadać, w jaki sposób poszczególne parametry tekstury ulegają

zmianie w kolejnych dniach przechowywania. Celem pracy była ocena wpływu przechowywania

chłodniczego na parametry tekstury dwóch rodzajów kiełbas. Materiał badawczy stanowiły kiełbasy w osłonkach naturalnych – KN i w osłonkach sztucznych – KS. Produkcję kiełbas przeprowadzono

w warunkach półprzemysłowych na linii technologicznej przetwórstwa mięsa Katedry Przetwórstwa

i Towaroznawstwa Rolniczego Uniwersytetu Rzeszowskiego. Pomiar parametrów tekstury kiełbas wykonano

za pomocą teksturometruTexture Analyser – CT – 25 firmy Brookfield, stosując profilową analizę tekstury TPA (Texture Profile Analysis). Przy użyciu programu Texture Pro CT określono parametry tekstury, takie

jak: twardość, sztywność, spoistość, sprężystość, adhezyjność, odbojność, żujność i gumowatość. Z badań

wynika, że przechowywanie chłodnicze kiełbas w osłonkach sztucznych i naturalnych w analizowanym

okresie wpływa tylko na niektóre parametry tekstury tych przetworów.W miarę wydłużania czasu przechowywania chłodniczego tekstura kiełbas wykazuje większe zróżnicowanie poszczególnych

parametrów w stosunku do produktu świeżego.Podczas przechowywania chłodniczego kiełbasy w osłonkach

naturalnych wykazywały różnice w mniejszej ilości parametrów tekstury, aniżeli przetwory w osłonkach

sztucznych. Słowa kluczowe: profil tekstury, kiełbasa, przechowywanie chłodnicze

The impact of cold storage on texture parameters of sausages

By analyzing the texture profile one can effectively evaluate the various features perceived while biting

(chewing) a product by the consumer and examine how each texture parameters are changed in the

subsequent days of storage. The aim of the study was to evaluate the impact of cold storage on texture

parameters of two types of sausages. The research material consisted of sausages in natural casings – KN and artificial casings – KS. Production of the sausages was conducted in semi-industrial conditions on

a technological line for meat processing at the Department of Processing and Agricultural Commodity

of the University of Rzeszów. The measurement of parameters of texture of sausages was made using the

texturometer TextureAnalyser – CT – 25 of Brookfield Company, applying the texture profile analysis TPA (Texture Profile Analysis). Using the program Texture Pro CT there were determined the parameters

of texture such as hardness, rigidity, cohesiveness, springiness, adhesiveness, resilience, chewiness and

gumminess. The research shows that cold storage of sausages in artificial casings and natural casings in the

analyzed period affects only some texture parameters of these products. With increasing time of cold storage, the texture of sausages shows greater variation of individual parameters in relation to the fresh

product. During cold storage, sausages in natural casings showed differences in a lower number of texture

parameters than the products in artificial casings.

Keywords: texture profile, sausage, cold storage

19

Beata Całyniuk1, Karolina Żelasko

1

Skład posiłków śniadaniowych

zamieszczanych na blogach kulinarnych

1. Wstęp

Blog jest to internetowa forma dziennika prowadzona przez jedną lub więcej osób,

gdzie zamieszczane są kolejno datowane wpisy. Sama nazwa pochodzi od słów web

– czyli sieć, oraz log – oznaczający dziennik [1]. Takie strony internetowe zazwyczaj

są ogólnodostępne, gdzie potencjalny czytelnik może czytać dany wpis, komentować

go, a także udostępniać innym użytkownikom sieci.

Blog odróżnia od zwykłych stron internetowych personalny charakter, autor bardzo

często dzieli się swoim prywatnym zdaniem, czy przemyśleniem. Otwiera się na

czytelnika ukazując mu własne przeżycia, wydarzenia z dnia codziennego.

Tematyka blogów jest bardzo różnorodna. Każdy twórca może poruszać całkowicie

odmienne tematy. Według badaczki psychospołecznych aspektów obcowania z Inter-

netem [2] społeczeństwo chętniej rozmawia i eksponuje swoje poglądy właśnie w sieci,

omijając tradycyjne sposoby komunikacji, a blog jest dla nich platformą, aby poddać

swoją opinie ocenie innych użytkowników.

Blogerzy tworzący o podobnej tematyce dość często wymieniają się doświad-

czeniami, komentują i śledzą poczynania. Dzięki takim zabiegom tworzy się blogosfera

– grupa w której wszyscy nie znając się w realnym życiu, znają się wirtualnie [3]. Mają

takie same lub podobne zainteresowania, czy hobby. Wymieniają się przydatnymi

linkami, poradami.

W ostatnich, latach zarówno w świeci jak i w Polsce bardzo rozwinęły się dzienniki

poświęcone tematyce kulinarnej. Początkowo były to po prostu wpisy, które zawierały

krótki opis przygotowanego dania, czy deseru oraz przepis i zdjęcia gotowego już

posiłku. Z czasem, kiedy powstawały kolejne strony poświęcone temu tematowi ich

autorzy zaczynali być bardziej otwarci w stronę czytelnika i w tworzonych postach

pojawiać zaczęły się osobiste wzmianki o życiu, pracy, czy przygodach podczas

tworzenia przepisu. Według badań przeprowadzonych w ostatnich kilku latach ta strefa

blogowania jest aktualnie najbardziej popularną, przeżywa swoje najlepsze lata

popularności [4].

Doszło również do podziału blogosfery kulinarnej na blogi typowo kulinarne oraz

o tematyce śniadaniowej. Autorzy zamieszczają śniadania, które spożyli danego dnia

wraz ze zdjęciem i opisem tego, co znajduje się w skomponowanym przez nich

posiłku. Blogi takie prowadzą głównie młode dziewczyny w wieku od czternastu do

dwudziestu-kilku lat. Jest to okres, w którym najczęściej zaczyna się dla nich liczyć

1 Zakład Żywienia Człowieka, Wydział Zdrowia Publicznego w Bytomiu, Śląski Uniwersytet Medyczny

w Katowicach

Beata Całyniuk, Karolina Żelasko

20

wygląd zewnętrzny, czyli to, czy ich masa ciała jest prawidłowa. Nierzadko oznaczają

je tytułami pełnowartościowych, zdrowych lub fit.

Śniadanie to ważny posiłek w aspekcie w żywienia codziennego. Dla człowieka jest

to pierwszy posiłek po najdłuższej przerwie fizjologicznej, dlatego powinien być

pełnowartościowy i dostarczać potrzebnej energii dla organizmu na kolejnych kilka

godzin [5]. Spożyty zaraz po przebudzeniu i porannej toalecie w spokojnej atmosferze

pomaga wkroczyć w nowy dzień z zasobem dobrej energii i siły.

2. Cel pracy

Celem badań była ocena jakościowa oraz ocena wartości energetycznej i zawartości

makroskładników w posiłkach śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych.

3. Materiał i metody

Materiałem do pracy były zebrane tygodniowe zestawy śniadaniowe, które zostały

przesłane przez kobiety prowadzące blogi o tematyce śniadaniowej i równocześnie

zamieszczane na ich autorskich blogach. Poproszono, aby badani przesyłali opisy

posiłków wraz ze zdjęciem gotowego dania oraz opisem wykorzystanych i zważonych

do tego celu produktów spożywczych. Do badań zakwalifikowano zestawy śniadaniowe,

które zawierały zdjęcie gotowej potrawy oraz przepis na jej przygotowanie.

Do badania zaproszono 26 blogerek, łącznie analizowano 182 zestawy śniadaniowe.

W badaniu wzięły udział kobiety w wieku 19-25 lat. Badane zostały poproszone również

o podanie swojego wieku, aktualnej masy ciała, aktualnego zajęcia (szkoła, studia, praca)

oraz poziomu aktywności fizycznej (na tej podstawie ustalony został współczynnik

aktywności PAL physical acitivity level).

Do obliczenia ilościowego składu wykorzystany został program Dieta 5, w którym

obliczono wartość energetyczną zestawów (kcal), zawartość białka (g), tłuszczu (g),

węglowodanów (g) oraz błonnika pokarmowego (g). Uzyskane wyniki zostały porów-

nane z normą przyjętą dla rozkładu całodziennego, gdzie ilość posiłków wynosiłaby

4 lub 5, co według przyjętych kryteriów wynosi 25-30% dobowego zapotrzebowania

energetycznego [6]. Norma ta odnosiła się do kobiet w wieku 19-30 lat o umiarkowanej

aktywności fizycznej, równej współczynnikowi aktywności fizycznej 1,75 [6].

Podane dane zostały również przeanalizowane ze względu na jakość danego posiłku

w oparciu o test Bielińskiej z modyfikacją Kuleszy [7]. Test ten polega na przydzieleniu

danego posiłku do któregoś z wymienionych typów, na podstawie analizy jego składu.

4. Wyniki

W tab. 1 przedstawione zostały wyniki dla wartości energetycznej i odżywczej

(białko, tłuszcz, węglowodany, błonnik pokarmowy) badanych zestawów śniada-

niowych.

Wartość energetyczna prezentowanych śniadań średnio wynosiła 511,9±170 kcal,

gdzie zalecane jest spożywanie śniadania o wartości energetycznej mieszącej się

w przedziale od 615 kcal (przy rozkładzie 25% dla śniadania z całodziennej racji

Skład posiłków śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych

21

pokarmowej) do 739 kcal (przy rozkładzie 30%). Białko występowało w badanych

zestawach śniadaniowych średnio w ilości 21±10,75 g, a więc spełniało założenia

norm, które zalecają podaż białka w tym posiłku w przedziale 19,2g-23,1 g. Tłuszcz

występował w ilości 17,9±9,96 g w posiłkach śniadaniowych, gdzie zalecane jest dla

tej części społeczeństwa jego spożywanie w granicach 18,80 g-23,08 g. Największe

odchylenie względem norm zaobserwowane zostało podczas obliczania zawartości

węglowodanów, gdzie średnio śniadanie zawierało ich 64,2 g ±24,25 g, a zalecana

ilość na ten składnik odżywczy według obliczonych zaleceń wynosiła 80,7 g-96,9 g.

Również błonnik pokarmowy występował w ilościach zbliżonych do przyjętej normy.

Średnia jego zawartość wynosiła 5,48±3,25 g, a preferowana wielkość spożycia ze

śniadaniem zawiera się w przedziale od 6,25 g-7,50 g.

Tabela 1. Wyniki dotyczące zawartości składników odżywczych w badanych zestawach śniadaniowych

Składnik

odżywczy Średnia SD Me Min Max Norma % z Normy

Energia (kcal) 511,9 170,0 500,2 169,4 1206,6 615,0-739,0 83,2-69,3

Białko (g) 21,0 10,7 19,0 3,7 75,1 19,2-21,3 109,4-98,6

Tłuszcze (g) 17,9 9,9 16,8 1,2 51,1 18,8-23,1 95,2-77,5

Węglowodany

(g) 64,2 24,2 63,7 12,5 132,5 80,7-96,9 79,5-66,2

Błonnik

pokarmowy (g) 5,5 3,2 5,1 0,0 17,1 6,2-7,5 87,7-73,1

Źródło: Opracowanie własne

Po przeanalizowaniu wszystkich zestawów śniadaniowych poddane zostały one

ocenie jakościowej na podstawie testu Bielińskiej z modyfikacją Kuleszy.

W tab. 2 przedstawione zostały wyniki dotyczące tej oceny, oraz obliczony został

procent, w jakim dany typ śniadania występował.

Największy odsetek całości stanowiły posiłki o typie 6 (38,46%), tzn. zawierający

węglowodany, lub węglowodany i tłuszcze oraz dodatek mleka lub przetworów mlecz-

nych oraz warzywa lub owoce. Nieco mniej, bo 32,42% stanowiły śniadania o typie 7,

zawierające węglowodany, lub węglowodany i tłuszcze oraz dodatek produktów

będących źródłem białka zwierzęcego, dodatek mleka lub przetworów mlecznych oraz

warzywa lub owoce. Bardzo niski odsetek (0,55%) stanowiły śniadania o typie 1, nie

zawierające białka zwierzęcego oraz warzyw lub owoców.


22

Tabela 2. Ocena jakościowa zestawów śniadaniowych

Typ

posiłki Opis typu posiłku

Liczba zestawów

śniadaniowych

% wszystkich

analizowanych

zestawów

1 Węglowodany, lub

węglowodany i tłuszcze 1 0,55%

2 Tak jak 1 + produkty będące

źródłem białka zwierzęcego 2 1,10%

3 Tak jak 1+ dodatek mleka

lub przetworów mlecznych 6 3,30%

4

Tak jak 1 + produkty będące

źródłem białka zwierzęcego

+ mleko lub produkty

mleczne

8 4,40%

5 Tak jak 2 + warzywa lub

owoce 24 13,19%


owoce 70 38,46%


owoce 59 32,42%


owoce 12 6,59%

9 Warzywa lub owoce brak brak

Razem 182 100%


5. Dyskusja

Udowodniono w wielu badaniach, że dzieci i młodzież, która spożywa pierwszy

posiłek w domu ma o wiele lepsze wyniki w nauce, potrafi się skoncentrować, dużo

łatwiej zapamiętuje informacje. Zanotowano również dużo większą częstotliwość

dobrego nastroju, niż u młodzieży, która pomija poranny posiłek [8]. W pracy Samples

[8] ukazano 5 ważnych i pozytywnych obserwacji, które zachodzą w organizmie poprzez

regularne spożywanie śniadania: zmniejsza się ryzyko zawału serca, wystąpienia

cukrzycy typu 2, zwiększa się podzielność uwagi i szybciej organizm mobilizuje się do

pracy, a także pomaga to utrzymać prawidłową masę ciała. Wykazano, że omijając

śniadanie, aż 17% dorosłych w USA dostarczała wraz z dietą mniej mikro- i makro-

składników i spożywało mniej owoców i warzyw [9]. Dzięki temu, że organizm rano

otrzyma odpowiednią ilość energii również w formie węglowodanów, pozwoli mu to

na utrzymanie równowagi w stężeniu glukozy we krwi w ciągu całego dnia, co ma

istotne znaczenie dla metabolizmu i zdrowia. Dowiedziono również, że spożywanie

śniadania wpływało na wartość energetyczną pozostałych posiłków, gdzie na przykład

obiad u osób omijających pierwszy posiłek miał, aż o 17% większą wartość ener-

getyczną i obfitował w niepożądane tłuszcze i cukry [9].


23

Według aktualnych norm żywienia śniadanie powinno pokrywać dzienne zapotrze-

bowanie na energię w 25%-30%, dla rozkładu, gdzie spożywane jest 4 lub 5 posiłków

w ciągu całej doby [6]. Dla kobiet w wieku 19-30 lat, o współczynniku aktywności

(PAL) równym 1,75; normy te przewidują, iż dobowa podaż energii powinna wynosić

średnio 2460 kcal/dobę. Dlatego przy założeniu, że śniadanie wynosi 25%-30% dobowej

podaży energii, śniadanie powinno dostarczać od 615 kcal (przy rozkładzie 5 posiłków

na dzień) do 739 kcal (przy rozkładzie 4 posiłków na całą dobę) [6].

Badania własne wykazały niską wartość energetyczną analizowanych zestawów

śniadaniowych, niską zawartość węglowodanów i tłuszczu, a jedynym składnikiem

występującym w normie było białko. Spowodowane może to być celowym minimalizo-

waniem wartości energetycznej śniadań w trosce o szczupłą sylwetkę. Wiele dziewcząt

w tym wieku zaczyna przesadnie dbać o własne ciało zmniejszając wartość energetyczną

posiłków.

Twórczynie blogów i tychże śniadań to osoby młode (19-25 lat), w czasie, kiedy

kształtują się ich nawyki żywieniowe, tworzy ostateczna masa kości (poprzez dostar-

czanie z pożywieniem wapnia). Prezentowane śniadania w większości charakteryzowały

się niedoborami, co równocześnie może świadczyć o ich niewiedzy, jak powinny być

skomponowane prawidłowo posiłki śniadaniowe. Równocześnie wiąże się z tym ich

przekonanie o idealnie stworzonym daniu (o czym zapewniają w swoich postach).

Posiłki te prezentowane były na stronach internetowych ogólnie dostępnych dla każdego.

Dość często opatrzone były chwytliwymi tytułami „bez tłuszczu”, „bez cukru”, „pełno-

wartościowe a niskokaloryczne”, „zapewniające odpowiedni start!” i tym podobne.

Poprzez to trafić mogą one do szerokiego grona publiczności nastawionej właśnie na

poszukiwanie takich posiłków. Często poszukiwaczami są osoby zagubione, szukające

jakichkolwiek informacji o racjonalnym żywieniu czy chcące zmienić swoje nawyki

żywieniowe. Obserwatorzy tych blogów, widząc kuszące zdjęcia i opis korzystają

z niego, a następnie sami zaczynają wierzyć, że przygotowywane przez nich dania są

prawidłowo skomponowane. W dłuższym czasie może to doprowadzić jednak do

niedoborów zarówno energetycznych, jak i witaminowych czy mineralnych. Takie osoby

powinny zdawać sobie sprawę, że nie można w 100% traktować wszelkich informacji

zamieszczanych na blogach, a najlepiej weryfikować je z odpowiednim, rzetelnym

źródłem.

Jak zauważono we wstępie śniadanie ma bardzo pozytywny wpływ na organizm

każdego człowieka. Posiłek ten powinien dostarczać 25-30% dobowego zapotrzebo-

wania energetycznego. Badane zestawy śniadaniowe charakteryzowały się niską podażą

energetyczną, co odpowiadało jedynie 83,2-69,3% normy obliczonej dla śniadań. Za tym

wynikiem może kryć się chęć utraty masy ciała, aby zachować szczupłą sylwetkę, lub po

prostu brak wiedzy o wartości energetycznej posiłku. Badanie Wanat i wsp. [10]

pokazuje, że warunkiem prawidłowego rozwoju jest dostarczenie odpowiedniej podaży

energii potrzebnej dla podstawowej przemiany materii i aktywności fizycznej. Dzięki

temu można uniknąć złych nawyków żywieniowych, a w późniejszym okresie

problemów z otyłością czy chorobami sercowo-naczyniowymi. To samo badanie [10]

uwidacznia problem z brakiem wiedzy żywieniowej młodzieży oraz chęcią zacho-


24

wania przez dziewczęta niskiej masy ciała. Dlatego ważna jest edukacja żywieniowa

od najwcześniejszych lat, aby unikać sytuacji zagrażających zdrowiu.

Tłuszcze są ważnym elementem codziennej diety każdego człowieka. Występują

one w organizmie, jako zapasowy i skondensowany materiał energetyczny oraz

składnik błon komórkowych [7]. W badaniu własnym wykazano, że polecane zestawy

śniadaniowe zawierały 17,9g tłuszczu (95,2-77,5% normy obliczonej dla śniadania).

Po analizie zestawów śniadaniowych można stwierdzić, iż tłuszcz znajdujący się

w nich pochodził głównie z źródeł tak zwanego tłuszczu ukrytego, to znaczy tłuszczu,

który występuję w danym produkcie spożywczym, ale jako jego składnik. Źródłem

tłuszczu było głównie mleko, jego przetwory (np.: jogurt, ser twarogowy), a także

różnego rodzaju orzechy. W badaniu Stachury i wsp. [11] spożycie tłuszczów przez

młodzież wiejską, wynosiło 90-106% normy dla całodziennej racji pokarmowej

a głównym źródłem były tłuszcze dodane (24,8%), a następnie mięso oraz ryby

(24,4%). W badaniu Smorczewskiej-Czupryńskiej i wsp. [12] wykazano wręcz

odwrotną sytuację. Wartość energetyczna wynosiła jedynie 65-62% obliczonej normy,

a zawartość tłuszczu przekroczona była w dość dużym stopniu 113-115% normy [12].

Jedynym składnikiem odżywczym którego zawartość była zgodna z przyjętą normą

było białko. Odpowiednia ilość białka, którą należy dostarczać wraz z pożywieniem

ma decydujący wpływ na prawidłowy wzrost, rozwój człowieka, a także odnowę

uszkodzonych tkanek [7]. Należy jednak pamiętać, iż nadmiar ma bardzo niekorzystny

wpływ na organizm, ze względu na azot, który w nadmiarze obciąża zarówno wątrobę

jak i nerki [13]. W analizowanych posiłkach białko występowało w ilości 21g (109,38-

98,59% normy obliczonej dla śniadań) wpasowując się w zalecane ilości. Głównym

źródłem były jajka, mleko oraz orzechy. Bardzo rzadko w analizowanych śniadaniach

występowały wędliny czy mięso. Podobne wyniki uzyskali inni autorzy: Smorczewska-

Czurpyńska i wsp [12], Chrakiewicz i wsp. [14], Gacek [15].

Kolejnym składnikiem odżywczym niezbędnym do funkcjonowania organizmu są

węglowodany. Pod względem żywieniowym dzieli się je na: przyswajalne i nieprzy-

swajalne (główny składnik błonnika). Jako przyswajalne stanowią one główne źródło

energii dla organizmu człowieka. W analizowanych zestawach śniadaniowych składnik

ten występował średnio w ilości 64,2g, co nie odpowiadało zalecanej normie, bowiem

spełniało jedynie 79,5-66,2% normy obliczonej dla tego posiłku. Głównym źródłem

węglowodanów były kasze (manna, jaglana, płatki owsiane), a także różnego rodzaju

owoce. Niska podaż węglowodanów może wynikać z wielkości porcji. Jak pokazuje

badanie Smorczewskiej-Czupryńskiej i wsp. [12], także całodzienne racje pokarmowe

charakteryzowały się niską zawartością węglowodanów. Podobne wyniki zanotowali

również w swoim badaniu Markiewicz-Żukowska i wsp. [16], w którym badana

młodzież w całodziennych racjach pokarmowych nie dostarczała odpowiedniej ilości

tego składnika. Wcześniejsze wnioski o braku wiedzy na temat właściwie kompono-

wanych posiłków potwierdzają badania Bawa i wsp. [17], gdzie ponad połowa bada-

nych zestawiła swoje racje pokarmowe źle, jadłospis nie nadawał się do poprawienia.

Dodatkowo dowiedli, iż wiedzę żywieniową 54% badanych uczennic można określić

jako niedostateczną.


25

Błonnik pokarmowy potrzebny jest w diecie, aby zapewnić odpowiedni czas pasażu

jelitowego, pomóc w stymulowaniu procesów fermentacyjnych w jelicie grubym,

a także zapobiec chorobom, takim jak: zaparcia, nowotwory jelita grubego. W badanych

zestawach śniadaniowych występował nieznaczny niedobór błonnika pokarmowego

(5,5g), bowiem pokrywał zapotrzebowanie w 87,7-73,1% normy obliczonej dla śniadań.

Niska podaż tego składnika może wiązać się z niedoborem węglowodanów lub wynikać

z niskiej podaży energii. Mimo, że analizowane posiłki zawierały w swoim składzie

produkty będące źródłem błonnika. W badaniu Głodek i Gil [18] niedobory spożycia

pokarmowego wykazano w grupie dziewcząt z nadwagą. Może to potwierdzać tezę, iż

przesadne dbanie o zachowanie niskokalorycznej diety wpływa na obniżenie podaży

włókna pokarmowego.

Ocena jakościowa posiłku według Bielińskiej z modyfikacją Kuleszy odnosi się do

całodziennych racji pokarmowych. W tym badaniu, ze względu na brak informacji

o pozostałych posiłkach, zostały ocenione jedynie śniadania. Największy odsetek, bo

aż 38,46% analizowanych zestawów śniadaniowych, stanowiły śniadania o typie 6, to

znaczy będące źródłem węglowodanów lub węglowodanów i tłuszczu, zawierające

dodatek mleka lub przetworów mlecznych, a także dodatek warzyw lub owoców.

Wynik ten nie jest zaskakujący, gdyż przeważająca część śniadań zawierała kaszę

ugotowaną na bazie mleka, lub jogurt naturalny, czy twaróg wykorzystany na wiele

sposobów. Nieco mniejszą liczbę (59 posiłków) stanowiły dania składające się z węglo-

wodanów lub węglowodanów i tłuszczu, z produktami będącymi źródłem białka

zwierzęcego oraz mleko lub produkty mleczne, a także dodatek owoców lub warzyw.

Źródłem białka było najczęściej jajko. Liczba zestawów o typie 5, tzn. składających się

z węglowodanów lub węglowodanów i tłuszczu oraz dodatku produkty będącego

źródłem białka (bez mleka) zwierzęcego, dodatek warzyw lub owoców wyniosła 13,19%

zestawów śniadaniowych. Zarówno typ 5, 6, jak i 7 może być traktowany, jako posiłek

racjonalny [7]. Zatem 84,17% zestawów śniadaniowych była skomponowana racjo-

nalnie. Pozostałą część, (dania o typie 1, 2, 3, 4, 8) w ilości 15,83% stanowiły śniadania

źle zbilansowane pod względem zawartości poszczególnych grup produktów spo-

żywczych. W żadnym z analizowanych posiłków nie wystąpił typ 9, to znaczy

składający się z samych warzyw lub owoców.

6. Wnioski

Wartość energetyczna zestawów śniadaniowych blogerek była niższa od wartości

energetycznej zalecanej dla tej grupy badanych. Wykazano niedobory tłuszczu

i węglowodanów. Podaż białka była zgodna z przyjętymi założeniami. 84,17%

badanych zestawów było skomponowanych poprawnie i zawierało wszystkie zalecane

dla śniadania produkty spożywcze. Ze względu na to, że analizowane zestawy śniadań

są rozpowszechniane poprzez blogi jako zalecane, czytelnicy uzyskują nie zawsze

prawdziwą informację. Takie osoby powinny zdawać sobie sprawę, że nie można ich

bezkrytycznie stosować, a najlepiej weryfikować je z rzetelnym źródłem.


26

Literatura

1. Krajewski M., POPamiętanie, Słowo, Obraz. Terytoria., 2006, s. 15

2. Olszański L., Dziennikarstwo internetowe, Wydawnictwa Akademickie i Profesjonalne,

2006, s. 34-36

3. Fiut I., Matuzik M., Blogi Literatura Interaktywna w Sieci, Magazyn Estetyka i Krytyka,

2(3) 2002

4. Noren L., Food Blog Study, Sierpień 2012, URL:

http://thesocietypages.org/graphicsociology/category/food-blog-study-2/

5. Miller M. C., How important is a good breakfast for a children?, Harvard Mental Health

Letter, 46 (1) 2004, s. 120-126

6. Jarosz M., Normy Żywienia dla populacji polskiej-nowelizacja, Instytut Żywności

i Żywienia, 2012, s. 155-160

7. Gawęcki J., Żywienie Człowieka Podstawy Nauki o żywieniu, PWN, 2010, s. 520

8. Samples E. Y., Built a better breakfast, American Fitness Magazine, 2013, s. 1-4

9. Parker P. M., Breakfast Matters, Consumer Reports, 79 (10) 2014, s. 15

10. Wanat G., Stolarczyk A., Grochowska-Niedworok E., Kardas M., Badania nad edukacją

żywieniową i poziomem wiedzy o racjonalnym żywieniu uczniów gimnazjum, Hygiena

Public Health, 46 (3) 2011, s. 376-380

11. Stachura A., Pisulewski P. M., Kopeć A., Leszczyńska T., Biezanowska-Kopeć R.,

Oszacowanie spożycia tłuszczów ogółem oraz kwasów tłuszczowych przez młodzież wiejską

Beskidu Żywieckiego, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 5(66) 2009, s. 119-131

12. Smorczewska-Czupryńska B., Ustymowicz-Fabiszewska., Cymek P., Dubiel J.,

Karczewski J., Analiza wartości energetycznej całodziennych racji pokarmowych studentek

UM w Białymstoku oraz zawartość w nich podstawowych składników odżywczych,

Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, 42 (3) 2009, s. 714-717

13. Ciborowska H., Dietetyka Żywienie Zdrowego i Chorego Człowieka, PZWL, 2007, s.108

14. Chrakiewicz W. J., Markiewicz R., Borwaska M. H., Ocena sposobu żywienia studentek

dietetyki Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku, Bromatologia i Chemia

Toksykologiczna, 42 (3) 2009, s. 484-490

15. Gacek M., Ocena sposobu żywienia i stanu odżywienia kobiet w wieku 19-25 lat

o zróżnicowanej aktywności fizycznej, Roczniki Państwowego Zakładu Higieny, 58 (4)

2007, s. 649-655

16. Markiewicz-Żukowska R., Mystkowska K., Omeljaniuk W. J., Borawska M. H., Wartość

odżywcza całodziennych racji pokarmowych młodzieży licealnej z Bursy Szkolnej,

Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, 44 (3) 2011, s. 398-403

17. Bawa H. S., Tołubińska M., Myszkowska-Ryciak J., Harton A., Gajewska D., Ocena

sposobu żywienia i stanu odżywienia oraz ryzyka wystąpienia zaburzeń odżywiania

u młodzieży licealnej w wieku 16-20 lat, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, 45 (3)

2012, s. 845-851

18. Głodek E., Gil M., Ocena częstości spożycia wybranych źródeł błonnika pokarmowego

wśród studentek Uniwersytetu Rzeszowskiego, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna,

47 (1) 2014, s. 10-17


27


Blog jest to internetowa forma pamiętnika, dziennika prowadzona przez jedną lub więcej osób, gdzie

zamieszczane są kolejno datowane wpisy. W blogosferze kulinarnej wyróżniamy blogi typowo kulinarne,

oraz o tematyce śniadaniowej. Celem badań była ocena jakościowa oraz ocena wartości energetycznej

i zawartości makroskładników w posiłkach śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych. Materiałem do pracy były zebrane jadłospisy tygodniowe, które zostały przesłane przez kobiety

prowadzące blogi o tematyce śniadaniowej i równocześnie zamieszczane na ich autorskich blogach. Do

badań zakwalifikowano zestawy śniadaniowe, które zawierały zdjęcie gotowej potrawy oraz przepis na jej

przygotowanie, łącznie analizowano 182 zestawy śniadaniowe. Obliczenia wykonano w programie program Dieta 5. Uzyskane wyniki zostały porównane z normą przyjętą dla śniadań 25-30% dobowego

zapotrzebowania energetycznego. Oceny jakościowej dokonano w oparciu o test Bielińskiej z modyfikacją

Kuleszy. Wartość energetyczna zestawów śniadaniowych blogerek była niższa od wartości energetycznej

zalecanej dla tej grupy badanych. Wykazano niedobory tłuszczu i węglowodanów. Podaż białka była zgodna z przyjętymi założeniami. 84,17% badanych zestawów było skomponowanych poprawnie

i zawierało wszystkie zalecane dla śniadania produkty spożywcze. Czytelnicy blogów powinni zdawać

sobie sprawę, że nie można ich bezkrytycznie stosować, a najlepiej weryfikować je z rzetelnym źródłem.

Słowa kluczowe: blog, śniadanie, wartość energetyczna

The composition of meals breakfast posted on blogs culinary

A blog is a form of Internet diary, journal kept by one or more persons, which are published consecutively dated entries. In the blogosphere culinary we distinguish typical culinary blogs, and a breakfast room. The

aim of the study was a qualitative assessment and evaluation of the energy and macronutrient content in the

meals of breakfast recipes posted on blogs. The material to work were collected weekly menus that were

sent by women blogging of breakfast and simultaneously posted on the author's blog. The study was set menus, which contained photos of prepared meals and a recipe for its preparation, a total of 182 analyzed

breakfast sets. The calculations were made in the program Diet 5. The results were compared with the

standard adopted for breakfast 25-30% of the daily energy needs. Qualitative assessment was made based

on the test Bielińska the modification Kulesza. The energy value of breakfast menus bloggers was lower than the energy value recommended for this group of patients. It has been shown deficiencies of fat and

carbohydrates. Protein intake was in line with the assumptions. 84.17% of respondents were composed

of sets correctly and contained all recommended for breakfast foods. Blog readers should be aware that

they can not be used indiscriminately, and the best to verify them with a reliable source. Keywords: blog, breakfast, energy value

28

Piotr Żelazowski1, Anna Durlak, Monika Wszołek

2

Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów

z mlekiem kobiecym

1. Wstęp

Mleko jest to pierwszy, najważniejszy i niezastąpiony pokarm wszystkich ssaków,

w tym również człowieka. Dostarcza nowo narodzonym wszystkich niezbędnych dla

ich wzrostu składników odżywczych, takich jak białka, tłuszcze czy cukry. Na prze-

strzeni ostatnich 10 lat podjęto liczne badania dotyczące składu mleka różnych gatun-

ków. Niektóre z badań i publikacji podają rozbieżne wartości poszczególnych mikro

i makro składników. Z tego względu celem poniższej pracy jest zebranie i usystematyzo-

wanie dostępnych informacji, dotyczących składu chemicznego mleka oślego, kobylego,

krowiego (najpopularniejszego jak dotąd surowca w przemyśle mleczarskim) i mleka

kobiecego.

2. Ogólna charakterystyka mleka oślego, kobylego, kobiecego i krowiego

Mleko wszystkich ssaków zawierają te same, główne składniki takie jak: woda,

białko, tłuszcz, laktoza, witaminy czy minerały, lecz ich zawartość jest różna u przeżu-

waczy i nieprzeżuwaczy (wykres 1). Nawet w obrębie tego samego gatunku mogą

występować pewne odchylenia w składzie mleka. Wynikają one głównie z czynników:

genetycznych (zarówno z gatunku jak i z rasy zwierzęcia);

fizjologicznych (okresu laktacji, częstotliwości doju);

żywieniowych (jakości i ilości dawki pokarmowej);

warunków środowiskowych (pory rok).

Białka mleka takie jak kazeina, laktoalbuminy, immunoglobuliny zawierają nie-

zbędne aminokwasy i peptydy. Dodatkowo w skład jego tłuszczu wchodzą unikalne

w przyrodzie krótkołańcuchowe lotne kwasy tłuszczowe, nasycone średnio- i długołań-

cuchowe kwasy tłuszczowe, kwas linolowy, fosfolipidy w tym sfingomieliny oraz roz-

puszczalne w tłuszczach witaminy i minerały wpływające na jego wartość odżywczą [1].

1 [email protected], Katedra Przetwórstwa Produktów Zwierzęcych, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 2 [email protected], Katedra Przetwórstwa Produktów Zwierzęcych, Wydział Technologii

Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym

29

Wykres 1 Skład mleka oślego, kobylego, kobiecego i krowiego. Szarym kolorem zaznaczono wartości

minimalne, natomiast czarnym przedział maksymalny. Źródło: Opracowanie własne na podstawie [2]

Mleko koniowatych (ośle i kobyle) charakteryzuje się unikalnymi właściwościami

odżywczymi, które mogą dostarczać potrzebnych składników dla rozwoju organizmu,

stanowiąc dodatkowo substytut mleka kobiecego. Mleko ośle i kobyle odznacza się

bardzo niską zawartością tłuszczu i cholesterolu. To właśnie im przypisuje się wiele

kosmetycznych, ale również terapeutycznych właściwości (na przykład poprawa meta-

bolizmu, wydajności wątroby czy pracy jelit, leczenie łuszczycy, zapobieganie miaż-

dżycy, zapaleniu stawów czy nowotworom). Scharakteryzowanie takich właściwości

w stosunku do mleka danego gatunku wymaga nie tylko potwierdzenia związku

przyczynowego, ale również zagwarantowania, że odpowiednie i aktywne składniki

występują w wystarczająco dużych ilościach, niezależnie od czynników zewnętrznych.

Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek

30

Podczas gdy mleko krowie jest produkowane na skale przemysłową i jako takie jest

normalizowane pod względem zawartości tłuszczu i białka, mleko klaczy lub innych

gatunków jest zwykle wytwarzane na skalę lokalną i wykazują większą zmienność

składu chemicznego.

Mleko kobiece stanowi podstawowe źródło energii dla noworodka, zapewniające

dobrze zbilansowaną dietę oraz inne właściwości biologiczne. Mikro i makro elementy

obecne w mleku są niezbędne do wzrostu niemowląt, rozwoju układu odpornościo-

wego i prawidłowego dojrzewania. Spożywanie mleka w pierwszych miesiącach życia

zapewnia budowanie odporności immunologicznej organizmu, zapobiega kolonizacji

szkodliwych dla zdrowia patogenów oraz wpływa na pozytywną modulację układu

trawiennego [3].

Mleko ośle to stosunkowo nowy surowiec. Większość badań nad tym mlekiem

rozpoczęto mniej więcej na początku XXI wieku. Na podstawie danych literaturowych

można zauważyć bardzo duże podobieństwo tego mleka do mleka kobylego (wykres 1)

[1]. W przeciągu ostatnich 10 lat populacja osłów na świecie zwiększyła się [4], co

dodatkowo skłania do badań nad mlekiem tego gatunku. Niektóre źródła podają, że

produkcja mleka oślego stanowi około 0,1% globalnej produkcji mleka na świecie [5].

Bordorano i wsp. [4] przeprowadzili badania dotyczące wydajności mlecznej i składu

mleka oślego w zależności od pory roku i wieku zwierząt. Badania przeprowadzono na

grupie 46 oślic rasy Ragusana, dokonując porównania 62 laktacji u zwierząt w wieku 3

– 17 lat z regionu wschodniej Sycylii. Na podstawie badań ustalono, że rasa ta

charakteryzuje się największą wydajnością mleczną w okresie zimowym bo aż 1,8 l.

Wraz z największą wydajnością w tym okresie, mleko zawiera najwięcej tłuszczu

i białka porównując z mlekiem z innych okresów.

Klacze wykazują zróżnicowaną wydajność mleczną. Jednym z głównych proble-

mów użytkowania mlecznego tych zwierząt jest częstotliwość ich doju. Zwierzęta te

wymagają około 5-o krotnego dojenia w ciągu dnia (co 2 godziny) [6]. W 2013 roku

opublikowano badania dotyczące składu mleka kobylego pochodzącego z 10 farm

z terenów wschodniej i zachodniej Flandrii (Belgia). Wykazano zróżnicowane wydaj-

ności mleczne zwierząt – od 1 do nawet 6 kg mleka dziennie. Wraz z nią zmianie

ulegała zawartość białka, tłuszczu i innych składników [7].

W celu wykazania prozdrowotnych właściwości mleka różnych gatunków

prowadzone były liczne prace. W badaniach Trincheze i wsp. [8] na szczurach

suplementowanych mlekiem krowim, oślim i ludzkim wykazano zwiększony wydatek

energetyczny w przypadku zwierząt karmionych dodatkiem mleka oślego i ludzkiego,

co było skorelowane ze zmniejszoną masą ciała i poziomem lipidów wątrobowych.

Stwierdzono wyższą wydajność oddechową i masy mitochondriów oraz zmniejszenie

stresu oksydacyjnego w komórkach wątroby podczas zwiększenia zdolności

wykorzystania tłuszczu jako paliwa energetycznego. Dodatkowo zaobserwowano, że

suplementacja diety mlekiem oślim i kobiecym wpływa na rozwój flory bakteryjnej

powiązanej z właściwościami przeciwzapalnymi jak Bacteroides i Parabacteroides,

które charakteryzują się wytwarzaniem krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych.

W przypadku zwierząt karmionych z dodatkiem mleka oślego stwierdzono zwiększony


31

udział bakterii z rodzaju Streptococcus i Lactococcus. Jak zaobserwowano wcześniej,

probiotyki z dodatkiem bakterii Streptococcus thermophilus chronią jelita oraz

pomagają w stanach zapalnych okrężnicy u szczurów laboratoryjnych [8]. W Polsce

przeprowadzono badania na myszach laboratoryjnych BALB/c, w celu zbadania

reakcji immunologicznej organizmu po podaniu mleka klaczy. Na podstawie wyników

określono, że mleko kobyle wykazuje niższą alergenność w stosunku do mleka

krowiego. Zaobserwowano pozytywny wpływ mleka kobylego na rozwój korzystnej

mikroflory, poprzez rozwój bakterii z rodzaju Bifidobacterium w przewodzie pokar-

mowym zwierząt. Niska zawartość białek kazeinowych w mleku kobylim jest korzystna,

ponieważ to głównie one przyczyniają się do występowania alergii pokarmowych.

Badania wykazały pozytywny wpływ mleka kobylego na zmniejszenie zawartości IgE

(przeciwciała wskazującego na chorobę alergiczną) oraz wzrost ilości komórek Treg,

które posiadają właściwości immunosupresyjne (hamują wytwarzanie przeciwciał

i komórek odpornościowych). Wyniki dowodzą również, że mleko kobyle wykazuje

pozytywny wpływ na wrodzoną odporność, poprzez zmniejszenie ekspresji inter-

leukiny 4 (która posiada właściwości prozapalne) [9].

2.1. Białko

Na początku należałoby wprowadzić rozróżnienie na mleko „kazeinowe” (jak na

przykład mleko przeżuwaczy, które jest bogate w tę frakcję białkową) i mleko

„albuminowe” (tj. mleko, które charakteryzuje się wyższą zawartością białek ser-

watkowych). Mleko albuminowe odznacza się niskim stosunkiem kazeiny do białek

serwatkowych [10, 11]. Mleko kobyle, ośle i kobiece to przykłady mleka albuminowego

(gdzie występuje wysoki odsetek białek serwatkowych), natomiast mleko krowie to

mleko kazeinowe (tabela 1).


32

Tabela 1. Skład frakcji białkowych w mleku kobiecym, klaczy, oślim i krowim (w g/1000g mleka)

Ozbaczenia: α-k: α-kazeina, β-k: β-kazeina, κ-k: κ-kazeina, WP: (whey protein) białka serwatkowe, β-Lg: β-laktoglobulina, α-La: α-Laktoalbumina, SA: (serum albumin) albumina serum, Lf: laktoferyna, Lz: lizozym,

Ig: immunoglobuliny, NPN: (non-protein nitrogen) azot niebiałkowy/resztkowy, CN/WP: kazeina/białka

serwatkowe.


Mówiąc o białku należy zwrócić uwagę na pewien ważny aspekt technologiczny

jakim jest jego stabilność. Mleko jako układ koloidalny oprócz, laktozy i innych

ważnych składników, zawiera białko. Termiczna stabilność mleka różni się pomiędzy

gatunkami ze względu na różnice w sekwencji aminokwasów w łańcuchu

polipeptydowym (liczbie wiązań disiarczkowych i grup tiolowych –SH) oraz różne pH.

Na przykład laktoferyna i albumina serum mają podobną termostabilność w krowim

i kobylim mleku. Jednak kobyla β-laktoglobulina i α-laktoalbumina charakteryzuje sie

wyższą termostabilnością niż krowia. Wyższa stabilność kobylej β-Lg może wynikać

z obecności form monomerycznych i braku wolnych grup –SH [6].

Innym ważnym aspektem białka jest jego wartość żywieniowa. Zależy ona

w głównej mierze od ilości aminokwasów egzogennych wchodzących w skład białek.


33

Wykres 2 Zawartość aminokwasów egzogennych w mleku kobiecym, kobylim, oślim i krowim

w przeliczeniu na 100g białka.

Źródło: Opracowanie własne na podstawie [17]

Profil aminokwasów w mleku kobylim, oślim i krowim pokazuje mniejszą ilość

niezbędnych aminokwasów (36,7-38,2 g/100g białka) niż w mleku kobiecym (40,7

g/100g białka), co może stanowić pewien minus. Dodatkowo tryptofan nie został

zaobserwowany w mleku oślim. Co więcej poziom leucyny w mleku kobiecym jest

najwyższy spośród wszystkich gatunków [18].

Oprócz aminokwasów wchodzących w skład białek, w mleku występują też wolne

aminokwasy. Są znacznie łatwiej wchłaniane z przewodu pokarmowego niż te

związane w postaci białek [2]. Mleko kobiece zawiera 3020 µmol/l wolnych amino-

kwasów. Mleko krowie ma ich około 6 razy mniej bo 578 µmol/l, natomiast mleko

kobyle zawiera 1960 µmol/l [6]. Wolne aminokwasy pełnią ważne funkcje. Na przykład

kwas glutaminowy i glutamina są źródłem kwasu α-ketoglutarowego w cyklu kwasu

cytrynowego oraz działają jako neuroprzekaźnik w mózgu. Tauryna (kwas amino-

sulfonowy pochodzący z metioniny i cysteiny) i karnityna (związek syntetyzowany

z lizyny i metioniny) są niezbędne do prawidłowego rozwoju u niemowląt ze względu na

niewystarczającą syntezę w organizmie. Tauryna może działać jako stabilizator błon

komórkowych i modulator wzrostu oraz odgrywa ważną rolę w tworzeniu kwasów

żółciowych, które ułatwiają proces trawienia i wchłaniania lipidów [19].

Wolne aminokwasy reprezentują około 10-20% azotu niebiałkowego (NPN – non-

protein nitrogen) w mleku. Azot niebiałkowy stanowią głównie mocznik, peptydy

i amoniak. Dodatkowo NPN zawiera niektóre poliaminy i nukleotydy, które

wspomagają biosyntezę organizmu (podczas wzrostu kiedy zapotrzebowanie dziecka

na poliaminy jest większe). Mleko krowie charakteryzuje się mniejszą zawartością

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

Za

wa

rto

ść a

min

ok

wa

sów

[g

/10

0g

bia

łka

]

mleko kobiece mleko kobyle mleko ośle mleko krowie


34

NPN w stosunku do mleka kobiecego, kobylego i oślego. Zawartość tych związków

różni się między gatunkami a nawet między rasami zwierząt [20].

Omawiając substancje azotowe warto zwrócić uwagę na pewne szczególne frakcje.

Oprócz niskiej zawartości kazeiny (w przypadku mleka koniowatych i kobiecym)

w mleku występują białka serwatkowe. Wśród nich obecne są niektóre frakcje,

charakteryzujące się właściwościami przeciwbakteryjnymi i immunostymulującymi.

Tabela 2 Charakterystyka wybranych białek obecnych w mleku

Frakcja

białkowa

Właściwości anty-

mikrobiologiczne Uwagi Źródło

Lak

tofe

ryn

a

(LF

) synergistyczne

oddziaływanie

z lizozymem

wiąże jony żelaza

występuje w dużych ilościach w siarze

średnia zawartość w mleku:

kobiece>kobyle>krowie>ośle

zastosowanie w kosmetykach,

suplementach diety

21

Liz

ozy

m

wraz z laktoferyną

oddziałuje na

bakterie G-

średnia zawartość w mleku:

ośle>kobyle>kobiece>krowie

największa ilość występuje w białku

jaja kurzego (3400-5840 mg/l)

enzym katalizujący hydrolizę ścian

komórkowych

22, 23

Imm

un

o-

glo

bu

lin

y

oddziaływanie

bakteriostatyczne

buduje odporność

młodych ssaków

stosowana w odżywkach dla

niemowląt

występuje w dużych ilościach w siarze 2, 21


2.2. Tłuszcz

W mleku oślim występuje niewielka ilość tłuszczu (0,19-0,70%) [24, 25]. Według

dostępnych badań mleko kobyle zawiera go od 1 do nawet 2%. Natomiast mleko

krowie i kobiece charakteryzuje się zawartością odpowiednio 4-4,4 i 3-5% tłuszczu [26].


35

Tabela 3 Charakterystyka tłuszczu mlekowego różnych gatunków

SCFA – (Short Chain Fatty Acid) krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (≤C10)

MCFA – (Medium Chain Fatty Acid) średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe (≥C11 ≤C17)

LCFA – (Long Chain Fatty Acid) długołańcuchowe kwasy tłuszczowe (≥C18)

SFA – (Saturated Fatty Acid) nasycone kwasy tłuszczowe MUFA – (Mono Unsaturated Fatty Acid) jednonienasycone kwasy tłuszczowe

PUFA – (Polyunsaturated Fatty Acid) wielonienasycone kwasy tłuszczowe


Skład poszczególnych frakcji kwasów tłuszczowych jest charakterystyczny dla

każdego gatunku, jednak można zauważyć pewne zależności. Tłuszcz mleka gatunków

monogastrycznych takich jak koń, osioł i człowiek charakteryzują się wysoką

zawartością nienasyconych kwasów tłuszczowych (UFA/SFA odpowiednio 1,21; 1,16

i 1,55). We frakcji tłuszczowej mleka kobylego i oślego dominują głównie nienasycone

kwasy tłuszczowe, co jest interesujące z żywieniowego punktu widzenia. Mleko krowie

ze względu na przynależność gatunkową krów do przeżuwaczy, charakteryzuje się

większą ilością nasyconych kwasów tłuszczowych. Obserwowane różnice w składzie

kwasów tłuszczowych mleka, do pewnego stopnia związane są z różnymi paszami, ale

również różnicami w mechanizmach syntezy tych związków. Podczas gdy kompozycja

tłuszczu mlecznego od zwierząt innych niż przeżuwacze ściśle odzwierciedla skład

lipidów diety, kwasy tłuszczowe w paszach przeżuwaczy są uwodorniane przez

mikroorganizmy bytujące w żwaczu przed ich absorpcją [35]. Z żywieniowego punktu

widzenia ważnym aspektem jest również długość kwasów tłuszczowych. Kwas

stearynowy (C18:0) ma neutralny wpływ na zdrowie, podczas gdy kwasy od masłowego

(C4:0) do kaprynowego (C10:0) mają pozytywny wpływ na zdrowie. Kwasy od

mirystynowego (C14:0) do palmitynowego (C16:0) są uznawane za negatywne

oddziaływanie na organizm ze względu na zwiększanie ilości cholesterolu LDL

w surowicy. Dodatkowo stwierdza się, że szczególnie krótko- i średniołańcuchowe

kwasy tłuszczowe są lepiej przyswajane przez organizm niż długołańcuchowe [25].

W mleku kobylim, podobnie jak w oślim, ponad 40% tłuszczu stanowią nasycone

kwasy tłuszczowe. Frakcja średniołańcuchowych jest w większości reprezentowana


36

przez C16:0. W długołańcuchowych kwasach w przeważającej większości znajdują się

kwasy C18:1 i C18:2-ω6. Występują one w stosunku około 4:3 (20,91:16,17). Badania

prowadzone na mleku podczas pierwszych 5 miesięcy laktacji wykazują zmienność

frakcji kwasów tłuszczowych. Nie odnotowano natomiast zmian we wzajemnych

proporcjach między nienasyconymi, jedno- i wielonienasyconymi a nasyconymi

kwasami tłuszczowymi [26].

W mleku kobylim odnotowuje się różnice w proporcjach kwasów tłuszczowych Ω-

3 i Ω-6. Mleko pochodzące od kobył o wysokiej wydajności mlecznej (powyżej 3 kg)

zawiera około 2 razy więcej kwasów Ω-6 w stosunku do tych, które dają mniej mleka.

Dodatkowo zwierzęta te wykazują zwiększoną zawartość tłuszczu w mleku pocho-

dzącym z końcowego i początkowego etapu laktacji [7, 31].

Wykres 3 Zawartość suchej masy i tłuszczu w mleku klaczy w zależności od okresu po oźrebieniu.

Na wykresie przedstawiono średnie ± odchylenie standardowe.

Opracowanie własne na podstawie [31]

W tłuszczu mleka oślego zauważalne są podobne proporcje poszczególnych grup

kwasów tłuszczowych (SCFA, MCFA, LCFA) obecnych w mleku kobylim. Różnice

występują w ilości kwasu linolowego (C18:2-ω6), którego w mleku oślim jest średnio

o prawie 25% mniej niż w mleku kobylim [26, 26].

Spośród porównywanych gatunków mleka, wysoką zawartością wielonienasyconych

kwasów tłuszczowych charakteryzuje się mleko kobiece i ośle. Jest ona znacznie

wyższa (15-29%) w stosunku do mleka przeżuwaczy. W porównaniu do ludzkiego

mleka, w którym większość wielonienasyconych kwasów tłuszczowych (PUFA

– polyunsaturated fatty acids) jest reprezentowana przez kwas linolowy (C18:2-ω6),

mleko ośle zawiera więcej kwasu linolenowego [24].

Zawartość tłuszczu w mleku kobiecym jest wielkością zmienną, zależną od wielu

czynników, takich jak tydzień laktacji, czy dieta przestrzegana przez karmiące matki.

Największą zawartością miedzy innymi tłuszczu ale również laktozy, charakteryzuje

się mleko powyżej 15 dnia laktacji [32]. Profil kwasów tłuszczowych mleka zależy od

zdrowia dziecka. Frakcje tłuszczowe mleka kobiecego są porównywalne do składu

0

5

10

15

20

25

30

Sucha masa Tłuszcz

Za

wa

rto

ść [

%]

0-0,5 dni po

oźrebieniu

2-5 dni po oźrebieniu

8-45 dni po

oźrebieniu


37

tłuszczowego mleka oślego. Średnia zawartość tłuszczu w mleku ludzkim wynosi

około 3,46%. [33]. Największe znaczenie dla rozwoju, zarówno w łonie matki jak i po

urodzeniu, mają wielonienasycone kwasy tłuszczowe (z ang. LCPUFA – Low Chain

Polyunsaturated Fatty Acid) [34], wśród których za najważniejsze przyjmuje się kwas

linolowy i kwas α-linolenowy (C18:3-ω3) zaliczane do niezbędnych kwasów

tłuszczowych, które nie są syntetyzowane w organizmie ludzkim, więc za ich jedyne

źródło uważa się pokarm spożywany przez matki. Wspomniane wcześniej kwasy są

podstawowymi substratami do produkcji innych długołańcuchowych wielonie-

nasyconych kwasów tłuszczowych, m.in. γ-linolenowego (C18:3-ω6), arachidonowego

(C20:4-ω6), dokozaheksaenowego (C22:6-ω3) czy eikozapentaenowego (C20:5-ω3).

Tłuszcz mleka kobiecego dostarcza jednak nie tylko korzystnych związków dla rozwoju

małych dzieci, lecz może być źródłem substancji zaburzających rozwój niemowląt

– kwasów tłuszczowych konfiguracji trans, które zaburzają desaturację i elongację

LCPUFA w organizmie [35].

W mleku krowim nasycone kwasy tłuszczowe występują najliczniej, stanowiąc

około 65% wszystkich kwasów tłuszczowych. W mleku tym odnotowuje się najwyższą

zawartość tej frakcji w stosunku do wszystkich porównywanych gatunków mleka.

W porównaniu do mleka kobylego, tłuszcz mleka krowiego zawiera 2 razy więcej

kwasu C14:0. Spośród innych MCFA, tłuszcz ten obfituje (tak samo jak mleko kobyle

[26]) w kwas C14:0. W obrębie LCFA mleko krowie stanowi źródło kwasów C18:0

i C18:1-ω9 (odpowiednio 10 i 21%). W mleku kobylim odnotowuje sie ponad 5 razy

mniej kwasów C18:0 [28]. Stosunek nienasyconych i nasyconych kwasów tłuszczowych

jest najmniejszy spośród wymienionych gatunków.

Oprócz tłuszczu w mleku ważnym aspektem jest obecność cholesterolu. Jest to lipid

niezbędny do prawidłowego rozwoju mózgu i układu hormonalnego u niemowląt. Jest

on prekursorem ważnych dla człowieka steroidów, włączając w to kwasy żółciowe,

witaminę D i hormony [35]. Jego zwiększona ilość u dorosłych może być powiązana

z ryzykiem choroby sercowo-naczyniowej [24]. Podczas 24 godzin organizm ludzki

asymiluje około 300-500 mg cholesterolu z diety, równocześnie produkując samo-

dzielnie 700-900 mg z acetylo-CoA [35]. Mleko kobyle w swoim składzie zawiera

30-110 mg cholesterolu na 100 g tłuszczu [24]. Wartość ta w porównaniu z mlekiem

krowim (410-460 mg [36]) i oślim (330-560 mg [24]) jest stosunkowo niska. W mleku

kobiecym odnotowuje się zawartość cholesterolu na poziomie 350-500 mg na 100 g

tłuszczu [29].

2.3. Laktoza

Laktoza (O-β-D-galaktopiranozylo-(1→4)-β-D-glukopiranoza), redukujący dwucukier

zbudowany z D-galaktozy i D-glukozy połączonych wiązaniem β-glikozydowym, to

dominujący sacharyd zarówno w mleku ludzkim jak i w mleku pozostałych ssaków.

Zawartość laktozy w mleku kobiecym wynosi około 7 g/100g mleka i odpowiada

ona za stabilizację ciśnienia osmotycznego, absorpcję wapnia oraz jest materiałem

zabezpieczającym prawidłowy przebieg reakcji enzymatycznych [38]. Laktoza wraz

z pozostałymi sacharydami mleka ludzkiego pełni także rolę czynnika wzrostowego


38

flory bakteryjnej przewodu pokarmowego, głównie Bifidobacterium bifidum i Lacto-

bacillus acidophilus [39].

Najbardziej zbliżone pod względem koncentracji laktozy do mleka kobiecego jest

mleko ośle i kobyle, ponieważ zawartość w nich również oscyluje w granicach

7 g/100g mleka. Tak wysoka ilość wspomnianego dwucukru ma pozytywny wpływ na

właściwości organoleptyczne (smak), oraz na mikroflorę przewodu pokarmowego

młodych źrebiąt [9]. Laktozie przypisywane są również liczne właściwości immuno-

modulujące.

Wartością odbiegającą od wspomnianych, cechuje się najpopularniejsze mleko

– mleko krowie. Koncentracja laktozy w nim wynosi bowiem średnio 4,80g/100g [40].

Z laktozą wiąże się bezpośrednio zagadnienie dotyczące nietolerancji laktozy, czyli

zaburzeń trawienia podczas których organizm człowieka wytwarza zbyt małe ilości lub

nie wytwarza wcale laktazy – enzymu odpowiedzialnego za prawidłowy rozkład cukru

mlecznego.

3. Podsumowanie

Mleko jako wydzielina gruczołów mlekowych ssaków, to produkt wyjątkowy ze

względu na swoje właściwości odżywcze, lecznicze czy kosmetyczne. Jest ono surowcem

znanym i wykorzystywanym od lat. Stanowi dobre źródło pełnowartościowego białka,

łatwo przyswajalnego tłuszczu, laktozy (cukru mlecznego), czy innych niezbędnych

organizmom mikro i makroelementów oraz witamin. Na podstawie wielu badań można

wykazać liczne podobieństwa pomiędzy mlekiem różnych gatunków, np. między

kobylim a oślim czy kobiecym, w związku z czym, z powodzeniem zastępuje się mleko

jednych gatunków mlekiem pochodzącym od innych gatunków. Różnice między tymi

produktami spowodowane są predyspozycjami własnymi, zależnymi od wielu czyn-

ników i potrzeb odżywczych noworodków danych gatunków i ras.

Bezsprzecznie można zauważyć, iż zaskakująco duża ilość danych pochodzi z lite-

ratury zagranicznej, co może wskazywać na małe zainteresowanie mlekiem oślim,

kobylim czy ludzkim w Polsce.

Mleko krowie to produkt najbardziej odbiegający składem od pozostałych omówio-

nych w pracy. Charakteryzuje się największą zawartością suchej masy, tłuszczu i białka,

jednak ze względów ekonomicznych, kulturowych i regionalnych jest najczęściej

spożywanym mlekiem. Mleko kobyle i ośle swym składem najbardziej przypomina

mleko ludzkie, przez co zasługuje na szczególną uwagę.


39

Literatura

1. Nikkham A., Equidae, Camel, and Yak Milks as Functional Foods: A Review, Journal

of Nutrition & Food Science, 1:5 (2011)

2. Claeys W. L., Verraes C., Cardoen S., De Block S., Huyghebaert A., Raes K., Dewettinck

K., Herman L., Composition of raw or heated milk from different species: An evaluation

of the nutritional and potential health benefits, Food Control, 42 (2014), s. 188-201

3. Su M.. Y., Broadhurst M., Liu C. P., Gathercole J., Cheng W. L., Qi X. Y., Clerens S.,

Dyer J. M., Day J., Haigh B., Comparative analysis of human milk and infant formula

derived peptides following in vitro digestion, Food Chemistry, 221 (2017), s. 1895-1903

4. Bordonaro S., Dimauro C., Criscione A., Marletta D., Macciotta N. P. P., The mathematical

modeling of the lactation curve for dairy traits of the donkey (Equus asinus), Journal

of Dairy Science, 96 (2013), s. 4005-4014

5. Giacometti F., Bardasi L., Merialdi G., Morbarigazzi M., Federici S., Piva S., Serraino A.,

Shelf life of donkey milk subjected to different treatment and storage conditions, Journal

of Dairy Science, Vol. 99, no. 6 (2016), s. 4291-4299

6. Uniacke-Lowe T., Huppertz T., Fox P. F., Equine milk proteins: Chemistry, structure and

nutritional significance, International Dairy Journal, 20 (2010), s. 609-629

7. Naert L., Vande vyvere B., Verhoeven G., Duchateau L., De Smet S., Coopman F.,

Assessing heterogeneity of the composition of mare’s milk in Flanders, Vlaams

Diergeneeskundig Tijdschrift, 82 (2013), s. 23-30

8. Trinchese G., Caveliere G., Canani R. B., Matamoros S., Bergamo P., Filippo C., Aceto S.,

Gaita M., Cerino P., Negri R., Greco L., Cani P. D., Mollica M., Human, donkey and cow

milk different affects energy efficiency and inflammatory state by modulating mitochodrial

function and gut microbiota, Journal of Nutritional Biochemistry, 26 (2015), s. 1136-1146

9. Fotschki J., Szyc A. M., Laparra J. M., Markiewicz L. H., Wróblewska B., Immune-

modulating properties of horse milk administered to mice sensitized to cow milk, Journal

of Dairy Science, Vol. 99 No. 12 (2016), s. 9395-9404

10. Potočnik K., Gantner V., Kuterovac K., Cividini A., Mare’s milk: composition and protein

fraction in comparison with different milk species, Mljekarstvo, 61 (2011), s. 107-113

11. Malacarne M., Martuzzi F., Summer A., Mariani P., Protein and fat composition of mare’s

milk: some nutritional remarks with reference to human and cow’s milk, International

Dairy Journal, 12 (2002), s. 869-877

12. Ustundag B., Yilmaz E., Dogan Y., Akarsu S., Canatan H., Halifeoglu I., Cikim G., Aygun

A. D., Levels of cytokines (IL-1beta, IL-2, IL-6, IL- 8, TNF-alpha) and trace elements (Zn,

Cu) in breast milk from mothers of preterm and term infants, Mediators Inflamm, 2005,

s. 331-336 13. Markiewicz-Kęszycka M., Wójtowski J., Kuczyńska B., Puppel K., Czyżak-Runowska G.,

Bagnicka E., Strzałkowska N., Jóźwik A., Krzyżewski J., Chemical composition and whey

protein fraction of late lactation mares’ milk, International Dairy Journal, 31 (2013), s. 62-64

14. Bornaz S., Guizani N., Sammari J., Allouch W., Sahli A., Attia H., Physicochemical

properties of fermented Arabian mares’ milk, International Dairy Journal, 20 (2010),

s. 500-505

15. Tidona F., Criscione A., Devold T., Bordonaro S., Marletta D., Vegarud G., Protein

composition and micelle size of donkey milk with different protein patterns: Effects on

digestibility, International Dairy Journal., 35 (2014), s. 57-62

16. Vincenzetti S., Polidori P., Mariani P., Cammertoni N., Fantuz F., Vita A., Donkey’s milk

protein fractions characterization, Food Chemistry, 106 (2008), s. 640-649


40

17. Guo H. Y., Pang K., Zhang X. Y., Zhao L., Chen s. W., Dong M. L., Ren F. Z.,

Composition, Physiochemical Properties, Nitrogen Fraction Distribution, and Amino Acid

Profile of Donkey Milk, Journal of Dairy Science, Vol. 90 No. 4, 2007, s. 1635-1643

18. Salimei E., Fantuz F., Equid milk for human consumption, International Dairy Journal,

24 (2012), s. 130-142

19. Park Y. W., Juárez M., Ramos M., Haenlein G. F. W., Physico-chemical characterization

of goat and sheep milk, Small Ruminant Research, 68 (2007), s. 88-113

20. La Torre G. L., Saitta M., Potortì A. G., Di Bella G., Dugo G., High performance liquid

chromatography coupled with atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry

for sensitive determination of bioactive amines in donkey milk, Journal of Chromatography

A, 1217 (2010), s. 5215-5224

21. Farrel H. M., Jimenez-Flores R., Bleck G. T., Brown E. M., Butler J. E., Creamer L. K.,

Hicks C. L., Hollar C. M., Ng-Kwai-Hang K. F., Swaisgood H. E., Nomenclature of the

Proteins of Cows’ Milk – Sixth Revision, Journal of Dairy Science, vol. 87, no. 6 (2004),

s. 1641-1674

22. Golinelli L., Mere E., Aguila D., Paschoalin M., Silva J., Adam C., Functional Aspect

of Colostrum and Whey Proteins in Human Milk, Journal of Human Nutrition and Food

Science, vol.2 issue 3 (2014), s. 1035

23. Benkerroum N., Antimicrobial activity of lysozyme with special relevance to milk, African

Journal of Biotechnology, vol. 7(25), 2008, s. 4856-4867

24. Contarini G., Pelizzola V., Scurati S., Povolo M., Polar lipid of donkey milk fat:

Phospholipid, ceramide and cholesterol composition, Journal of Food Composition and

Analysis, 57 (2017), s. 16-23

25. Martemucci G., D’Alessandro A. G., Fat content, energy value and fatty acid profile

of donkey milk during lactation and implications for human nutrition, Lipids in Health and

Disease, 11 (2012):113

26. Pikul J., Wójtowstki J., Fat and cholesterol content and fatty acid composition of mares’

colostrums and milk during five lactation month, Livestock Science, 113 (2008), s. 285-290

27. Martini M., Altomonte I., MAnica E., Salari F., Changes in donkey milk lipids in relation to

season and lactation, Journal of Food Composition and Analysis, 41 (2015), s. 30-34

28. Conte G., Serra A., Cremonesi P., Chessa S., Castiglioni B., Cappucci A., Bulleri E., Mele

M., Investigating mutual relationship among milk fatty acids by multivariate factor analysis

in dairy cows, Livestock Science, 188 (2016), s. 124-132

29. Yao Y., Zhao G., Xiang J., Zou X., Jin Q., Wang X., Lipid composition and structural

characteristics of bovine, caprine and human milk fat globules, International Dairy Journal,

56 (2016), s. 64-73

30. Stender S., Astrup A., Dyerberg J., Ruminant and industrially produced trans fatty acids:

health aspects, Food & Nutrition Research, 52:1 2008, 1651, DOI: 10.3402/ fnr.v52i0.1651

31. Salamon R. V., Salamon S., Csapó-Kiss Zs., Csapó J., Composition of mare’s colostrum

and milk I. Fat content, fatty acid composition and vitamin contents, Acta Univ. Sapientiae,

Alimentaria, 2, 1 (2009), s. 119-131

32. Aydin S., Aydin S., Ozkan Y., Kumru S., Ghrelin is present in human colostrum,

transitional and mature milk, Peptides., 27 (2006), s. 878-882

33. Hossi S., Honma K., Daimatsu T., Kiyokawa M., Aikawa T., Watanabe S., Lower energy

content of human milk than calculated using conversion factors, Pediatrics Inter, 47 (2005),

s. 177-181


41

34. Milligan L. A., Bazinet R. P., Evolutionary modifications of human milk composition:

evidence from long chain polyunsaturated fatty acid composition of anthropoid milks,

Journal of Human Evolution, 55, 2008, s. 1086-1095

35. Koletzko B., Trans fatty acids may impair biosynthesis of long-chain polyunsaturates

and growth in man, Acta Paediatr, 81, 1992, s. 302-306

36. Strzałkowska N., Jóźwik A., Bagnicka E., Krzyżewski J., Horbańczyk J., Studies upon

genetic and environmental factors affecting the cholesterol content of cow milk. I.

Relationship between the polymorfic form of beta-lactoglobulin, somatic cell count, cow

age and stage of lactation and cholesterol content of cow milk, Animal Science Papers and

Reports, vol. 27 (2009) no. 2, s. 95-103

37. Markiewicz-Kręszycka M., Wójtowski J., Czyżak-Runowska G., Kuczyńska B., Puppel K.,

Krzyżewski J., Strzałkowska N., Jóźwik A., Bagnicka E., Concentration of selected fatty

acids, fat-soluble vitamins and β-carotene in late lactation mares’ milk, International Dairy

Journal, 38 (2014), s. 31-36

38. Ustundag B., Yilmaz E., Dogan Y., Akarsu S., Canatan H., Halifeoglu I., Cikim G., Aygun

A. D., Levels of cytokines (IL-1beta, IL-2, IL-6, IL- 8, TNF-alpha) and trace elements (Zn,

Cu) in breast milk from mothers of preterm and term infants, Mediators Inflamm, 2005;

2005: 331-336

39. Hamosh M., Digestion in the neonate, Clin. Perinatol, 1996, 23, 191 40. Salimei E., Animals that produce dairy foods – Donkey, [W:] Encyclopaedia of Dairy

Sciences, Eds. Fuquay J. W., Fox P. F., McSweeney P. L. H., 2nd ed., Academic Press, San

Diego, CA, USA, 2011, vol. 1, s. 365-373


Mleko to produkt o dość kontrowersyjnej w pewnych kręgach opinii. Wśród opinii publicznej krąży

mnóstwo mitów dotyczących mleka. Wielu badaczy, w tym dietetyków, udowadnia zalety codziennego

spożywania mleka, podczas gdy sceptycy w swych badaniach wykazują negatywne cechy diety z jego

uwzględnieniem. W niniejszej pracy porównano skład chemiczny mleka kobiecego, kobylego i oślego na tle mleka krowiego, oraz omówiono wpływ i właściwości poszczególnych frakcji. Na podstawie licznych

danych literaturowych wykazano znaczące podobieństwa pomiędzy pierwszymi trzema, a także pod-

kreślono odmienność mleka krowiego – najłatwiej dostępnego i najczęściej spożywanego, zarówno

w postaci mleka spożywczego jak i w formie przetworzonej. Słowa kluczowe: mleko kobiece, mleko koniowatych, białko, tłuszcz,

Comparison of the composition of mare, donkey and cow’s with human milk

Milk is a controversial product. Among the public opinion there are a lot of myths about milk. Many

researchers and nutritionists have proven the benefits of daily consumption of milk, while sceptics in their

research show signs of negative effect of milk diet. In this study were compared the chemical composition

of human, mare and donkey milk against cow milk, and discusses the influence and characteristics of the individual fractions. On the basis of numerous literature data it demonstrated significant similarities

between the first three and also highlighted the diversity of cow's milk – the easiest accessible and the most

commonly consumed as both liquid milk and processed food.

Keywords: milk human, equine milk, protein, fat,

42

Aleksandra Pollap1, Jolanta Kochana

2

Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności

z wykorzystaniem (bio)czujników elektrochemicznych

1. Wprowadzenie

Spożywanie pokarmu przez organizmy żywe ma duże znaczenie dla ich prawid-

łowego funkcjonowania. Dostarczane wraz z nim składniki odżywcze, pełniące rolę

budulcową i regulującą szereg procesów zachodzących w organizmie, stanowią

kluczowy element dla ich zdrowia i prawidłowego rozwoju. Z perspektywy konsumenta

należy oczekiwać, iż dostępna na rynku żywność jest bezpieczna, co wiąże się

z faktem, iż nie zawiera substancji szkodliwych bądź ich zawartość nie przekracza

dopuszczalnegopoziomu, zdefiniowanego przez szereg ustaw i rozporządzeń. Niestety,

coraz częściej w żywności można napotkać na wiele niepożądanych substancji, w tym

pozostałości antybiotyków. Antybiotyki, ze względu na swoje antybakteryjne właści-

wości są często stosowane w medycynie weterynaryjnej. Skutkiem tego zjawiska jest

obecność pozostałości antybiotyków zarówno w tkankach zwierzęcych, jak i w pro-

duktach pochodzenia zwierzęcego: mleku, miodzie czy jajach [1]. Obecność preparatów

bakteriobójczych w żywności może być spowodowana m.in. nieprzestrzeganiem okresu

karencji bądź niewłaściwym dawkowaniem farmaceutyków [2]. Według naukowców,

spożywanie pokarmu zawierającego nawet niewielkie ilości antybiotyków może

wywołać wiele niepożądanych efektów dla zdrowia, w tym występowanie reakcji aler-

gicznych [1].

Obecnie, coraz większym wyzwaniem analitycznym staje się konieczność wykry-

wania i oznaczania szkodliwych związków chemicznych, w tym antybiotyków wystę-

pujących w produktach spożywczych w niewielkich ilościach. Poza powszechnie

stosowanymi metodami, obejmującymi wykorzystanie technik chromatograficznych

i spektroskopowych [3], należy zwrócić uwagę na możliwość zastosowania (bio)czuj-

ników elektrochemicznych, które stanowią bardzo ciekawe narzędzie analityczne.

W niniejszej pracy przedstawiono możliwości zastosowania czujników elektro-

chemicznych do oznaczania pozostałości antybiotyków w żywności, które – jak

wykazano – z powodzeniem mogą być wykorzystywane w tym zakresie.

[email protected], Zakład Chemii Analitycznej, Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie [email protected], Zakład Chemii Analitycznej, Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński

w Krakowie

Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności z wykorzystaniem (bio)czujników elektrochemicznych

43

2. (Bio)czujniki elektrochemiczne

Z intensywnym rozwojem nauk chemicznych wiąże się postęp w jednej z jej

kluczowych dyscyplin – chemii analitycznej. W jej zasięgu znajdują się czujniki (sensory)

chemiczne, których początki sięgają XX wieku. Zgodnie z definicją określoną przez

IUPAC sensorem chemicznym można określić układ pomiarowy, który pozwala na

przekształcenie informacji chemicznej dotyczącej jakości lub ilości analituw próbce na

sygnały użyteczne analitycznie [4]. W konstrukcji czujnika elektrochemicznego można

wyróżnić dwa główne elementy: receptor i przetwornik (Rysunek 1.).

Rysunek 1. Schemat czujnika elektrochemicznego [5]

Część receptorowa umożliwia zmianę informacji chemicznej na daną postać

energii, podczas gdy część przetwornikowa przekształca energię na użyteczny sygnał:

akustyczny, optyczny lub elektryczny [5]. Podobnie jak w przypadku charakterystyki

określonych procedur analitycznych, sensory chemiczne możnaocenić pod kątem

zakresu liniowości, czułości, granicy wykrywalności, a także powtarzalności i odtwa-

rzalności. Dodatkowymparametremokreślającymwłaściwości czujników chemicznych

jest czas życia definiowany jako okres, w którym sensor działa poprawnie, a także czas

odpowiedzi, czyli czas potrzebny do osiągnięcia 95% końcowej wartości sygnału [4, 5].

Wśród sensorów chemicznych należy wyróżnić bioczujniki chemiczne. Ich działanie

opiera się o rozpoznawanie analitu przez substancje aktywne biologicznie, takie jak

kultury bakterii, enzymy czy przeciwciała. Bioczujniki chemiczne charakteryzują się

zazwyczaj wysoką selektywnością ze względu na specyficzne oddziaływanie z ozna-

czaną substancją [4].

zmiana informacji

chemicznej w daną

postać energii

SYGNAŁ

ANALITYCZNY

Część przetwornikowa

Część receptorowa

PRÓBKA

Aleksandra Pollap, Jolanta Kochana

44

Jednym z kluczowych etapów podczas konstrukcji sensora lub biosensora elektro-

chemicznego jest dobór odpowiedniego składu matrycy (nanokompozytu) modyfi-

kującego powierzchnię elektrody. Jej zadaniem jest przede wszystkim unieruchomienie

(immobilizacja) substancji aktywnej biologicznie na powierzchni czujnika. Dodatkowo

nanokompozyt stanowi pewnego rodzaju osnowę dla pozostałych substancji, wzboga-

cających jej skład [4, 5]. Dobór odpowiedniego składu matrycy jest istotny nie tylko

z perspektywy poprawy parametrów analitycznych skonstruowanego sensora, ale

również ze względu na zapewnienie optymalnej szybkości przedostawania się substratów

do powierzchni czujnika [5]. Nanokompozyt matrycowy może być uzupełniany o szereg

komponentów, takich jak materiały węglowe, polimery przewodzące bądź metale i ich

związki. Wśród materiałów węglowych, często wykorzystywanych podczas opracowy-

wania nowych sensorów wymienić należy nanorurki węglowe, a także węgiel mezo-

porowaty, określany jako CMK-n (litera n symbolizuje typ uzyskanej repliki węglowej),

których zadaniem jest zwiększenie przewodności elektrycznej, a także unieruchomienie

większej ilości bioelementu ze względu na dużą powierzchnię właściwą [6, 7]. Kolejnym

przykładem nanokomponentów uzupełniających skład matrycy są nanocząstki metali,

które podobnie jak materiały węglowe umożliwiają zwiększenie przewodności

elektrycznej [8]. Polimery przewodzące stanowią kolejny, często wykorzystywany

składnik nanokompozytów matrycowych. Ich zdolność do przewodzenia prądu

elektrycznego wynika z obecności układu sprzężonych wiązań podwójnych. Delo-

kalizacja elektronów umożliwia przepływ ładunku wzdłuż łańcucha polimerowego.

Dodatkową zaletą wykorzystania polimerów przewodzących jestunieruchomienie

bioelementu, a także zwiększenie czasu życia sensora [9]. Podczas doboru składu

nanokompozytu matrycowego modyfikującego powierzchnię elektrody należy zwrócić

uwagę nie tylko na rodzaj zastosowanego nanokomponentu, ale również na dobraniejego

optymalnej ilości, co znacznie wpływa na parametry analityczne, charakteryzujące

skonstruowany (bio)czujnik elektrochemiczny.

3. Problem obecności pozostałości antybiotyków w żywności

Jak wcześniej wspomniano, antybiotyki należą do jednej z najbardziej popularnych

grup farmaceutyków stosowanych w medycynie weterynaryjnej. Szacuje się, iż w 2012

roku w krajach Unii Europejskiej sprzedaż preparatów przeciwdrobnoustrojowych

mających zastosowanie w leczeniu zwierząt sięgała 7974,2 ton [10]. Szczególne zna-

czenie ma stosowanie antybiotyków podczas hodowli zwierząt w celu pozyskiwania

produktów ich pochodzenia: mięsa, mleka, jaj czy miodu. Pozostałości antybiotyków

w żywności mogą stanowić poważne zagrożenie dla osób ją spożywających, skutkując

występowaniem reakcji alergicznych, powstawaniem w organizmie szczepów bakterii

odpornych na działanie leków, a także nieprawidłowościami w funkcjonowaniu

tkanek, przekładającymi się na działanie kancerogenne i mutagenne [1].

W celu monitorowania pozostałości leków weterynaryjnych, uwzględniających

również obecność antybiotyków, w 1996 roku w Unii Europejskiej wprowadzono

specjalny program (zgodnie z Rozporządzeniem Rady (EWG) nr 2377/90 i późniejszymi

modyfikacjami zgodnie z Rozporządzeniami nr 470/2009 i 37/2010) obejmujący m.in.


45

sposób i częstotliwośćpobierania próbek produktów spożywczych do analizy oraz

podjęte w tym celu działania [3].

W Tabeli 1. przedstawiono wybrane klasy antybiotyków wraz z przykładami

substancji aktywnych.

Tabela 1. Wybrane klasy antybiotyków stosowanych podczas hodowli zwierząt

Klasa Przykłady substancji aktywnych

tetracykliny tetracyklina, oksytetracyklina

penicyliny amoksycylina, benzylopenicylina, ampicylina

sulfonamidy sulfadiazyna, sulfametoksazol, sulfadoksyna

makrolidy erytromycyna, tylozyna

aminoglikozydy kanamycyna, neomycyna, gentamycyna

fluorochinolony enrofloksacyna, flumechina

Źródło: [10]

Wśród najbardziej popularnych klas antybiotyków stosowanych podczas hodowli

zwierząt należy wymienić tetracykliny, penicyliny i sulfonamidy [10].

4. Zastosowanie (bio)czujników elektrochemicznych do oznaczania

pozostałości antybiotyków w żywności

W literaturze można odnaleźć wiele przykładów czujników bądź bioczujników,

które można zastosować w analizie żywności pod kątem zawartości różnego typu

antybiotyków.

W celu oznaczania amoksycyliny – antybiotyku z grupy penicylin grupa naukowców

z Malezji opracowała czujnik oparty na wielościennych nanorurkach węglowych

dekorowanychnanocząstkami złota z zastosowaniem etylenodiaminy jako czynnika

sieciującego [11]. Podstawę czujnika stanowiła elektroda sitodrukowana. Po zoptyma-

lizowaniu warunków pomiarowych, opracowany sensor scharakteryzowano pod kątem

analitycznym. Jako technikę pomiarową wykorzystano adsorpcyjną woltamperometrię

stripingową.Granica wykrywalności (ang. Limit of Detection, LOD) wyniosła

0,015µmol · L-1

, zakres liniowy sięgał od 0,2 do 10 µmol · L-1 i od 10 do 30 µmol · L

-1,

a czułości pomiarów w danych zakresach były równe odpowiednio 2,88 µA · L · µmol-1

i 0,88 µA · L · µmol-1. Skonstruowany czujnik zastosowano do oznaczenia amoksy-

cyliny w matrycy mleka na dwóch różnych poziomach stężeń. W tym celu do mleka

wprowadzono określone porcje amoksycyliny, uzyskując stężenie odpowiednio

1,0 i 2,0 µmol · L-1

. Wartości odzysku nieznacznie odbiegające od 100% pozwoliły

stwierdzić, iż opracowany czujnik może znaleźć zastosowanie do oznaczania tego

antybiotyku w mleku.Innym przykładem czujnika umożliwiającego oznaczanie

amoksycyliny jest sensor oparty na bardziej złożonym nanokompozycie, składającym

się z jednościennych i wielościennych nanorurek węglowych, molekularnie druko-

wanego polimeru, a także nanocząstek palladu i platyny, umieszczonych na elektrodzie


46

z węgla szklistego [12]. Wykonując pomiary techniką woltamperometrii pulsowej

różnicowej, określono zakres liniowości (1,0 · 10-3-1,0 µmol · L

-1 i 1,0-6,0 µmol · L

-1),

czułość (odpowiednio 45,7 i 7,78 µA · L · µmol-1

dla wymienionych zakresów),

a także LOD (8,9 · 10-4 µmol · L

-1). Aby sprawdzić działanie opracowanego czujnika

pod kątem możliwości oznaczania amoksycyliny w mleku i miodzie, wprowadzono do

tych produktów określone porcje antybiotyku, uzyskując stężenie 0,05 i 0,25 µmol · L-1.

Wartości odzysku mieszczące się w przedziale od 88 do 96% świadczą o tym, iż

zaproponowana metoda może być z powodzeniem stosowana do oznaczania amoksy-

cyliny nie tylko w mleku, ale i w próbkach o bardziej skomplikowanej matrycy, czyli

miodzie. Warto także zaznaczyć, iż w porównaniu z wcześniej wymienionym

czujnikiem, sensor o bardziej złożonym składzie nanokompozytu charakteryzował się

niższą granicą wykrywalności, co umożliwia analizę próbek zawierających mniejsze

ilości tego antybiotyku.

Innymfarmaceutykiem, należącym do grupy aminoglikozydówjest kanamycyna.

Przykładem bioczujnika umożliwiającego jej oznaczanie w produktach spożywczych

jest aptasensor, którego konstrukcja opierała się na wykorzystaniu (poza aptamerem)

tioniny funkcjonalizowanej grafenem oraz hierarchicznym, nanoporowatym stopem

platyny i miedzi [13]. Wykonując pomiary techniką woltamperometrii pulsowej różni-

cowej, scharakteryzowano opracowany aptasensor pod kątem granicy wykrywalności

(równiej 8,66 · 10-7

µmol · L-1) i zakresu liniowości (1,032 · 10

-6-1,032 · 10

-1 µmol · L

-1).

Ze względu na fakt, iż antybiotyki mogą występować w tkankach zwierzęcych,

przeprowadzono próbę oznaczenia kanamycyny w ekstraktach z wieprzowiny i kurzej

wątroby. W tym celu wprowadzono określone porcje tego antybiotyku do badanych

próbek, uzyskując stężenie odpowiednio 2,0, 8,0 i 15,0 µg · kg-1. Wartości odzysku,

mieszące się od 97,4 do 106,1% pozwalają wnioskować, iż skonstruowany aptasensor

pozwala na oznaczanie kanamycyny w produktach mięsnych na niewielkich poziomach

stężeń. Inna grupa naukowców również skonstruowała aptasensor umożliwiający

oznaczanie kanamycyny w produktach spożywczych. W jego konstrukcji wykorzystano

peroksydazę chrzanową, a także nanokompozyty grafenu i polianiliny oraz poliamido-

aminy i nanocząstekzłota, które nakładano na powierzchnię elektrody z węgla

szklistego [14]. Podczas pomiarów zastosowano technikę woltamperometrii pulsowej

różnicowej. Opracowany apatasensor umożliwiał oznaczanie kanamycyny w zakresie

stężeń sięgającym od 1,032 · 10-5

do 8,256 · 10-2

µmol · L-1 przy niskiej granicy

wykrywalności – 9,494 · 10-6

µmol · L-1. Zaproponowaną metodę sprawdzono podczas

analizy próbek mleka, do których wprowadzono ten antybiotyk, uzyskując stężenia

odpowiednio 5 · 10-4, 8 · 10

-4, 1 · 10

-3, 5 · 10

-3 i 8 · 10

-3 µg · mL

-1. Uzyskane wyniki

porównano z wynikami uzyskanymi na podstawie testu immunoenzymatycznego

ELISA. Rozbieżności pomiędzy otrzymanymi wynikami były niewielkie, co mogło

świadczyć o możliwości oznaczania kanamycyny w mleku z zastosowaniem skon-

struowanego aptasensora. Porównując wcześniej wymieniony aptasensor do ozna-

czania kanamycyny z aptasensorem wykorzystującym peroksydazę chrzanową, można

zauważyć, iż pierwszy sensor odznacza się szerszym zakresem liniowości i niższą


47

granicą wykrywalności, niemniej jednak oba aptasensory mogą z powodzeniem

znaleźć zastosowanie w analizie próbek żywności.

Jak wcześniej wspomniano, jedną z najpowszechniej stosowanych grup antybiotyków

w zakresie medycyny weterynaryjnej są tetracykliny. Dlatego też w celu oznaczenia

antybiotyków z tej grupy opracowano różne czujniki elektrochemiczne. Pierwszy z nich,

umożliwiający oznaczanie zarówno tetracykliny jak i doksycykliny, wykorzystywał

węglową elektrodę pastową modyfikowaną β-cyklodekstryną [15]. Pomiary prowadzone

techniką woltamperometrii pulsowej różnicowej pozwoliły określić zakres liniowy

wynoszący dla tetrackliny i doksycyliny 1,125 · 10-6 – 2,025 · 10

-4 µmol · L

-1, a także

granicę wykrywalności tych antybiotyków – 4,050 · 10-7 µmol · L

-1. W celu sprawdzenia

możliwości aplikacyjnych zaproponowanego sensora sprawdzono możliwość oznaczenia

tetracykliny i doksycykliny w matrycy mleka. W tym celu wykorzystano mleko

naturalne, odtłuszczone, półtłuste i tłuste. Dla każdej z próbek wartość odzysku

w nieznacznym stopniu odbiegała od wartości 100%, toteż stwierdzono, iż opracowany

sensor może być wykorzystywany w celu oznaczania tetracykliny i doksycykliny

w mleku o różnej zawartości tłuszczu. Grupa naukowców z Chin również opracowała

czujnik umożliwiający oznaczanie tetracykliny w produktach spożywczych. W tym celu

wykorzystano elektrodę z węgla szklistego modyfikowaną montmorylonitem (glino-

krzemianem) wzbogaconym o kationy Zn2+

i Fe+[16]. Stosując technikę woltamperometrii

pulsowej różnicowej, wyznaczono zakres liniowej odpowiedzi czujnika wobec stężenia

tetracykliny, który mieścił się w przedziale od 0,30 do 52,0 µmol · L-1, a także LOD,

która wyniosła 0,10 µmol · L-1.Możliwość praktycznego zastosowania skonstruowanego

czujnika sprawdzono podczas próby oznaczenia tetracykliny w ekstraktach z mięsa

kurzego, ryby, krewetek, a także w ekstrakcie z karmy dla kurcząt. Wartości odzysku

mieszczące się w przedziale od 97,2 do 103% mogą świadczyć o możliwości wyko-

rzystania skonstruowanego czujnika do oznaczania tetracykliny w wymienionych

produktach.

Innego typu farmaceutykiem jest chloramfenikol – antybiotyk, którego stosowanie

w hodowli zwierząt jest od kilku lat zabronione. W 2004 r. Śląski Wojewódzki

Inspektorat Inspekcji Handlowej w Katowicach wykrył obecność tego antybiotyku

w miodzie pszczelim pewnej firmy, czego skutkiem była konieczność wycofania go ze

sprzedaży. Przykładem czujnika umożliwiającego oznaczanie chloramfenikolu jest sensor

oparty na trójwymiarowych strukturach zredukowanego tlenku grafenu modyfikujących

powierzchnię elektrody z węgla szklistego [17]. Cechował się on dobrymi parametrami

analitycznymi, obejmującymi szeroki zakres liniowości (1-113 µmol · L-1) i niską

granicę wykrywalności (0,15 µmol · L-1), które określono na podstawie pomiarów

techniką woltamperometrii pulsowej różnicowej. Aby zweryfikować skuteczność

opracowanej metody, przeprowadzono próbę oznaczenia chloramfenikolu w matrycy

mleka, dodając do niego określone porcje tego antybiotyku tak, aby stężenie wyniosło

10 i 50 µmol · L-1. Średnie wartości odzysku wynoszące odpowiednio 97,3 i 98,4%

pozwalają stwierdzić, iż opracowany czujnik może znaleźć praktyczne zastosowanie.

Inną metodę oznaczania chloramfenikolu zaproponowała grupa naukowców z Korei

Południowej, która opracowała w tym celu immunosensor, umożliwiający wykrycie tego


48

antybiotyku dzięki specyficznym reakcjom przeciwciało-antygen [18]. W celu jego

opracowania wykorzystano przeciwciało (acetylotransferazę anty-chloramfenikolu),

które unieruchomiono w matrycy wzbogaconej o nanocząstki złota idendrymery

modyfikowane nanocząstkami kadmu i siarki. Stosowaną techniką pomiarową była

woltamperometria cykliczna. Zakres liniowej odpowiedzi opracowanego immunosensora

sięgał od 1,55 · 10-4 do2,94 · 10

-3 µmol · L

-1, a LOD wyniosła 1,39 · 10

-4 µmol · L

-1.

Opracowaną metodę zastosowano w celu oznaczenia chloramfenikolu w próbkach

mięsa kurzego, wołowego i wieprzowego, zakupionych w lokalnym sklepie. Antybiotyk

ten wykryto w każdej z próbek, stwierdzając, iż największe stężenie chloramfenikolu

wystąpiło w mięsie kurzym – w ekstrakcie zawartość tego antybiotyku wyniosła

9,57 · 10-3 µmol · L

-1. Otrzymane wyniki porównano z wynikami uzyskanymi z zasto-

sowaniem techniki chromatograficznej. W przypadku mięsa kurzego i wołowego

stężenie chloramfenikolu było odpowiednio 2- i 5-krotnie zaniżone w stosunku do

metody odniesienia, natomiast wyniki dla mięsa wieprzowego były w dużej mierze

zgodne. Zdaniem autorów, różnice pomiędzy wynikami uzyskanymi na drodze elektro-

chemicznej i chromatograficznej mogły wynikać z różnego sposobu przygotowania

próbek do analizy.

5. Podsumowanie

Antybiotyki należą do powszechnie stosowanych środków antybakteryjnych

w medycynie weterynaryjnej. Z tego powodu mogą występować w produktach pocho-

dzenia zwierzęcego, takich jak mięso, mleko czy miód pszczeli. Nawet niewielkie ilości

antybiotyków w produktach spożywczych mogą mieć poważne konsekwencje dla

zdrowia organizmów, które je spożywają, obejmujące m.in. uodparnianie się na działanie

leków czy występowanie reakcji alergicznych. Dlatego też tak ważne jest zwrócenie

uwagi na problem obecności pozostałości antybiotyków w żywności oraz poszukiwanie

nowych metod ich oznaczania. W poszukiwania te bardzo dobrze wpisują się (bio)czuj-

niki elektrochemiczne, które stanowią dobrą alternatywę wobec powszechnie stoso-

wanych metod, bazujących na technikach chromatograficznych i spektroskopowych.

(Bio)czujniki elektrochemiczne często charakteryzują się bardzo dobrymi parametrami

analitycznymi, a ich różnorodność konstrukcyjna pozwala na oznaczanie szeregu anty-

biotyków o różnej strukturze, czyniąc je ciekawym narzędziem analitycznym. Należy

także podkreślić, iż mogą być one z powodzeniem stosowane do oznaczania anty-

biotyków w żywności, często bez konieczności specjalnego przygotowania próbki do

analizy.


49

Literatura

1. Posyniak A., Występowanie antybiotyków w żywności – aspekty prawne i analityczne

kontroli pozostałości, Żywienie weterynaryjne, 86 (2011), s. 717-721

2. Różańska H., Skrzypiec E., Osek J., Pozostałości antybiotyków w żywności – ciągle

aktualny problem, Żywienie weterynaryjne, 89 (2014), s. 67-68

3. Pilehvar S., Gielkens K., Trashin s. A., Dardenne F., Blust R., De Wael K. (Electro)Sensing

of Phenicol Antibiotics-A Review, Critical Reviews in Food Science and Nutrition,

56 (2016), s. 2416-2429

4. Hulanicki A., Współczesna chemia analityczna. Wybrane zagadnienia, Wydawnictwo

Naukowe PWN, Warszawa (2001), rozdz. 15, s. 119-124; 132; 138; 143-144

5. Brzózka Z., Wróblewski W., Sensory chemiczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki

Warszawskiej, Warszawa (1998), s. 7-10; 110-123; 133-145

6. Sadowska K., Nanorurki węglowe modyfikowane ugrupowaniami elektrochemicznie aktyw-

nymi. Synteza, charakterystyka i zastosowanie, Rozprawa doktorska wykonana w Katedrze

Technologii Chemicznej Wydziału Chemii na Politechnice Gdańskiej (2009), s. 7-8

7. Gościańska J., Przewoźna M., Pietrzak R., Otrzymywanie, charakterystyka i zastosowanie

mezoporowatych węgli w procesach adsorpcyjnych,(2012), s. 111-128

8. Traczewska T., Interdyscyplinarne zagadnienia w inżynierii i ochronie środowiska.

Chemiczne wzmacnianie sygnałów w sensorach i biosensorach, Oficyna Wydawnicza

Politechniki Wrocławskiej, Wrocław (2012), Tom 2, s. 135-136

9. Malhotra B., Chaubey A., Singh S., Prospects of conducting polymers in biosensors,

AnalyticaChimicaActa, 578 (2006), s. 59-74

10. Kivirand K., Kagan M., Rinken T., Biosensors for the Detection of Antibiotic Residues

in Milk, Biosensors – Micro and Nanoscale Applications, rozdz. 16 (2015), s. 425-456

11. Muhammad A., YusofN.A., Hajian R., Abdullah J., Construction of an Electrochemical

Sensor Based on Carbon Nanotubes/Gold Nanoparticles for Trace Determination

of Amoxicillin in Bovine Milk, Sensors, 16 (2016), s. 1-13

12. Yang G., Zhao F., Molecularly imprinted polymer grown on multiwalled carbon nanotube

surface for the sensitive electrochemical determination of amoxicillin, ElectrochimicaActa,

174 (2015), s. 33-40

13. Qin X., Yin Y., Yu H., Guo W., Pei M., A novel signal amplification strategy of an

electrochemical aptasensor for kanamycin, based on thionine functionalized graphene and

hierarchical nanoporousPtCu, Biosensors and Bioelectronics, 77 (2016), s. 752-758

14. Xu W., Wang Y. Liu S., Yu J.Wanga H., Huang J., A novel sandwich-type electrochemical

aptasensor for sensitive detection of kanamycin based on GR–PANI and PAMAM–Au

nanocomposites, New Journal of Chemistry, 38 (2014), s. 4931-4937

15. Yakout A. A., El-Hadyac D. A., A combination of b-cyclodextrin functionalized magnetic

graphene oxide nanoparticles with bcyclodextrin-based sensor for highly sensitive and

selective voltammetric determination of tetracycline and doxycycline in milk samples,

Royal Society of Chemistry, 6 (2016), s. 41675-41686

16. Gan T., Shi Z., Sun J., Liu Y., Simple and novel electrochemical sensor for the

determination of tetracycline based on iron/zinc cations–exchanged montmorillonite

catalyst, Talanta, 121 (2014), s. 187-193

17. Zhang X,, Zhang Y.-C., Zhang J.-W., Highly selective electrochemical sensor for

chloramphenicol based on three-dimensional reduced graphene oxide architectures,

Talanta, 161 (2016), s. 567-573


50

18. Kima D.-M., Rahmanb M. A., Doa M. H., Banc C., Shima Y. B., An amperometric

chloramphenicol immunosensor based on cadmium sulfide nanoparticles modified-dendrimer

bonded conducting polymer, Biosensors and Bioelectronics, 25 (2010), s. 1781-1788

Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności z wykorzystaniem

(bio)czujników elektrochemicznych

Celem niniejszej pracy było przedstawienie możliwości zastosowania (bio)czujników elektrochemicznych

w analizie żywności pod kątem zawartości pozostałości antybiotyków. Wykorzystanie antybiotyków

w hodowli zwierząt może skutkować występowaniem tych substancji w produktach pochodzenia zwierzęcego, m.in. w mleku, miodzie pszczelim czy mięsie. Spożywanie produktów zanieczyszczonych

pozostałościami antybiotyków może być przyczyną lekooporności, a także występowania silnych reakcji

alergicznych. Dlatego też poszukiwanie nowych metod oznaczania antybiotyków w żywności staje się

coraz większym wyzwaniem analitycznym. W pracy przedstawiono przykłady czujników i bioczujników elektrochemicznych umożliwiających oznaczanie różnego typu antybiotyków: amoksycyliny, tetracykliny,

kanamycyny i chloramfenikolu w produktach spożywczych. Wykazano, iż (bio)czujniki elektrochemiczne

mogą charakteryzować się bardzo dobrymi parametrami analitycznymi. Dodatkowo, możliwość modyfikacji

ich powierzchni czyni je ciekawym narzędziem analitycznym, które może być wykorzystywane do ozna-czania antybiotyków o bardzo zróżnicowanych strukturach.

Słowa kluczowe: antybiotyki, żywność, czujnik, bioczujnik

Determination of antibiotic residues in food by application of electrochemical

(bio)sensors

The topic of this work relates to the possibility of application of electrochemical (bio)sensors in food

analysis taking into account the antibiotics’ content. Application of antibiotics during animal husbandry

may result in the presence of these compounds in animal products such as milk, honey or meat. Consumption

of products contaminated with antibiotic residues might cause drug resistance, as well as severe allergic reactions. Therefore, the search for new methods for thedetermination of antibiotic in food is becoming an

important analytical challenge. In this work the examples of application of electrochemical sensors and

biosensors during determination of different antibiotics including amoxicillin, tetracycline, kanamycin and

chloramphenicol in food products are presented. It has been shown that electrochemical (bio)sensors,

exhibiting good analytical parameters, can be used in food analyses for antibiotic residues. In addition, the

ability of modification of their surfaces makes them an interesting analytical tool that can be used for the

determination of antibiotics of very diverse structures.

Keywords: antibiotics, food, sensor, biosensor

51

Zuzanna Całyniuk1, Marcin Bany

1

Badanie częstotliwości i preferencji spożycia mięsa

przez uczniów liceów ogólnokształcących

1. Wstęp

Rynek produktów żywnościowych pochodzenia zwierzęcego jest jednym z głównych

segmentów gospodarki żywnościowej na świecie. Globalna produkcja zwierzęca wykazuje

wzrostową tendencję, co jest wynikiem rosnącego popytu na mięso i jego przetwory [1].

Mięso i jego przetwory odgrywają ważną rolę w życiu człowieka. Spożywanie

mięsa łączy się ściśle z historią człowieka, który już w zaraniu istnienia traktował ten

produkt jako podstawowy w żywieniu. W gospodarce naturalnej źródłem mięsa była

zwierzyna leśna. Później rozwinął się chów różnych gatunków zwierząt domowych.

Z czasem zmieniały się technologie chowu zwierząt, ich uboju i przetwórstwa mięsa.

Zmieniały się również zwyczaje spożywania produktów mięsnych. Z biegiem czasu

doszło do specjalizacji w chowie zwierząt gospodarskich [1].

Mięso i jego przetwory są doskonałym uzupełnieniem urozmaiconej diety, do-

starczają bowiem wielu cennych składników odżywczych, takich jak: niezbędne

aminokwasy, jony żelaza, cynku, selenu, witaminy B6, B12. Są źródłem łatwo przy-

swajalnego białka o wysokiej zawartości niezbędnych aminokwasów. Jednakże,

spożywane w nadmiarze lub w niewłaściwych proporcjach, mogą mieć niekorzystny

wpływ na zdrowie. Głównie ze względu na zawartość nasyconych kwasów tłuszczo-

wych, cholesterolu, sodu [2]. Przy analizie białek zwierzęcych zwraca się uwagę, że

zawierają one 2-3 razy więcej aminokwasów siarkowych oraz tryptofan i cysteinę,

których białka roślinne prawie nie zawierają. Zawarta metionina może ulegać

demetylacji do homocysteiny. Ten związek stanowi czynnik ryzyka miażdżycy tętnic

wieńcowych, mózgowych i obwodowych. Może być też przyczyną zmian zakrze-

powych [3].

Mięso może zawierać 12-25% białka w zależności od jego rodzaju. Najwyższy

procent białka zawiera mięso cielęce, następnie drobiowe i wołowe, najniższy – wie-

przowina. Białko dostarczane wraz z mięsem jest zasadniczym budulcem wszystkich

tkanek ustroju człowieka, a także enzymów, hormonów i przeciwciał. Aminokwasy

regulują działanie ośrodkowego układu nerwowego, który m.in. odpowiedzialny jest za

stan emocjonalny i nastrój ludzi [4].

Mięso, a zwłaszcza podroby dostarczają wielu składników mineralnych, przede

wszystkim znacznych ilości dobrze przyswajalnego żelaza, cynku i miedzi. Ze

względu na duży udział związków fosforu i siarki, mięso i jego przetwory zalicza się

do pokarmów wybitnie kwasotwórczych. W mięsie obecne są w większych ilościach

1 [email protected], Studenckie Koło Naukowe Sekcja Hodowli i Biotechnologii Świń, Uniwersytet

Przyrodniczy w Lublinie, Opiekun Koła: Dr hab. Marek Babicz prof. nadzw. UP

Zuzanna Całyniuk, Marcin Bany

52

witaminy z grupy B, zwłaszcza kwas pantotenowy. Rozpuszczalne w tłuszczach

witaminy A, D i K magazynowane są w narządach wewnętrznych zwierząt, stąd

wątroba i nerki należą do ich dobrych źródeł [5].

Według ekspertów Światowej Organizacji Zdrowia oraz Organizacji Narodów

Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa oraz Polskiego Towarzystwa

Dietetyki udział białka w pokryciu zapotrzebowania na energię powinien wynosić od

10 do 15%. Znaczący wpływ na poziom i strukturę spożycia mięsa mają zalecenia

dietetyczne, czynniki ekonomiczne, psychologiczne. Jednocześnie istotnym elementem

decydującym o wyborze mięsa są preferencje.

Preferencje określają postawy ludzi wobec danego produktu wyrażające stopień

chęci jego zakupu, spożycia na podstawie ogólnego wyobrażenia o jego cechach. Jest

to system ocen i priorytetów, dzięki któremu jedne produkty są oceniane wyżej niż

inne [6, 7]. Wiedza na temat preferencji konsumenckich umożliwia ocenę sposobu

żywienia oraz jest użyteczna w edukacji żywieniowej, a producentom pozwala dosto-

sować profil produkcji do oczekiwań [8]. Znajomość preferencji dotyczących różnych

grup produktów spożywczych, jak również określenie czynników je warunkujących,

jest bardzo istotna zarówno z punktu widzenia oceny sposobu żywienia, jak i stanowi

ważne źródło informacji dla producentów i handlowców [9]. W warunkach dość dużej

konkurencji znajomość czynników decydujących o wyborze mięsa jest bardzo ważna.

Konsument ocenia produkt na podstawie wrażeń emocjonalnych, które uwarunko-

wane są szeregiem różnorodnych czynników. Czynniki te mogą być związane z samym

produktem, jak i profilem konsumenta. Czynnikami związanymi z produktem są np.:

cena, walory organoleptyczne, dostępność produktu, wielkość opakowania, wartość

odżywcza, trwałość. Natomiast do czynników związanych z konsumentem należą

czynniki demograficzne, czynniki społeczno – ekonomiczne, a ponadto charakte-

rystyczne cechy osobowości oraz motywacja psychologiczna [6, 7].

2. Cel pracy

Celem badań była ocena częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez licealistów

z województwa śląskiego.


Badanie przeprowadzono z wykorzystaniem autorskiego kwestionariusza ankiety

wśród 100 licealistów z dwóch szkół w Bytomiu i Tarnowskich Górach. Kwestionariusz

zawierał do wyboru 9 produktów: mięso wołowe, wieprzowe, cielęce, królicze, kurczak,

indyk, kaczka, gęś i dziczyzna. Do oceny preferencji wykorzystano skalę hedoniczną

9-stopniową. Do oceny częstości spożycia wykorzystano skalę szczegółową

uwzględniającą dni tygodnia i miesiąca.

Udzielonym odpowiedziom przydzielono punkty: 9 pkt. – odpowiedź najbardziej

lubię, spożywam 7 razy w tygodniu; 8 pkt. – odpowiedź bardzo lubię, spożywam 6 razy

w tygodniu; 7 pkt. – odpowiedź lubię, spożywam 5 razy w tygodniu; 6 pkt. – odpowiedź

raczej lubię, spożywam 4 razy w tygodniu; 5 pkt. – odpowiedź ani lubię ani nie lubię,

Badanie częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez uczniów liceów ogólnokształcących

53

spożywam 3 razy w tygodniu; 4 pkt. – odpowiedź raczej nie lubię, spożywam 2 razy

w tygodniu; 3 pkt. – odpowiedź nie lubię, spożywam 4 lub 3 razy w miesiącu; 2 pkt.

– odpowiedź bardzo nie lubię, spożywam 2 lub 1 razy w miesiącu; 1 pkt. – odpowiedź

najbardziej nie lubię, spożywam sporadycznie lub nie spożywam.

Otrzymanym średnim wartościom liczbowym przyporządkowano rangi, tworząc

szereg częstotliwości i preferencji spożycia. W celu określenia stopnia zależności

pomiędzy tymi szeregami, zastosowano analizę korelacji rang Kendalla. Interpretację

przeprowadzono w oparciu o następujące poziomy korelacji (p≤ 0,05): ≤ 0,4 – kore-

lacja słaba, ≤ 0,6 – korelacja umiarkowana, ≥ 0,7 – korelacja silna. Analizę statystyczną

przeprowadzono wykorzystując program statystyczny Statistica 10.0.

4. Wyniki

W tab. 1 przedstawione zostały wyniki deklarowanej częstości spożycia mięsa. 49%

badanych licealistów spożywa codziennie mięso kurczaka, kolejne 10% – 6 razy

w tygodniu. Codzienne spożycie mięsa indyka deklarowało 13%. Mięsem, którego

badani nie spożywają lub spożywają sporadycznie była dziczyzna (100%) oraz mięso

królika (97%).

Tabela 1. Częstotliwość spożycia mięsa (% odp)

produkty Raz w tygodniu Raz

w miesiącu

Sporady-

cznie

Nie

spożywam

7 6 5 4 3 2 1 3 2 1

wołowina 0 0 0 0 1 18 23 27 2 1 23 5

wieprzowina 0 0 0 0 11 12 27 5 10 13 15 7

cielęcina 0 0 0 0 0 0 5 15 12 22 44 2

królik 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 47 50

kurczak 49 10 6 5 8 7 0 7 2 2 2 2

indyk 13 2 0 2 2 3 10 25 27 5 8 3

kaczka 0 0 0 0 0 0 2 16 18 13 39 12

gęś 0 0 0 0 0 2 3 11 14 2 30 38

dziczyzna 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 30 70


W tab. 2 przedstawione zostały wyniki deklarowanych preferencji spożycia mięsa.

55% badanych deklarowało, że najbardziej lubi lub lubi mięso kurczaka, 47% – mięso

wieprzowe. Najbardziej nie lubianym mięsem okazało się mięso królicze – 72%

badanych oraz dziczyzna 33% badanych.


54

Tabela 2. Preferencje spożycia mięsa (% odp) P

rod

uk

ty

Naj

bar

dzi

ej

lubię

Bar

dzo

lu

bię

Lub

ię

Rac

zej

lub

ię

An

i lu

bię

an

i

nie

lu

bię

Rac

zej

nie

lubię

Nie

lu

bię

Bar

dzo

nie

lubię

Naj

bar

dzi

ej

nie

lu

bię

wołowina 13 20 32 8 0 10 7 10 0

wieprzowina 22 25 17 12 6 6 8 3 1

cielęcina 7 16 14 13 15 26 0 6 3

królik 3 0 1 6 5 6 7 51 21

kurczak 32 23 32 3 5 0 4 0 1

indyk 18 5 7 12 24 0 10 10 14

kaczka 2 2 0 18 20 0 43 5 10

gęś 2 3 3 21 23 3 27 0 18

dziczyzna 5 1 4 7 2 44 4 14 19


W tab. 3 przedstawione zostały szeregi częstości i preferencji spożycia mięsa. Na

pierwszym miejscu w szeregu częstości (najczęściej spożywane) znalazło się mięso

kurczaka, zaraz za nim mięso indycze. Zaś na ostatnich miejscach (najrzadziej spoży-

wane) dziczyzna i gęś. Na pierwszym miejscu w szeregu preferencji znalazło się

również mięso kurczaka a na drugim mięso wołowe. Zaś na ostatnich miejscach królik

i dziczyzna. Przeprowadzona analiza statystyczna potwierdziła istnienie umiarkowanej

zależności (rk= 0,432) pomiędzy preferencjami a częstością spożycia mięsa wśród

badanych licealistów.


55

Tabela 3. Szeregi częstości i preferencji spożycia mięsa

CZĘSTOŚĆ SPOŻYCIA PREFERENCJE SPOŻYCIA

_

X pkt. rangi

_ X pkt.

rangi

wołowina 5,56 4 3,49 2

wieprzowina 5,93 3 3,42 3

cielęcina 4,91 5 3,22 4

królik 3,64 7 1,30 9

kurczak 7,90 1 5,99 1

indyk 6,16 2 2,40 6

kaczka 4,85 6 3,08 5

gęś 3,06 9 1,57 7

dziczyzna 3,47 8 1,50 8

rk = 0,432 p≤0,05


5. Dyskusja

W Polsce do celów konsumpcyjnych wykorzystuje się: mięso zwierząt rzeźnych

(cielęcina, wołowina, wieprzowina, baranina, kozina, sporadycznie konina, mięso

drobiu (kurczęta, kury, kaczki, gęsi, indyki, perliczki), mięso drobnych zwierząt ho-

dowlanych (króliki, nutrie), mięso dzikiego ptactwa (kaczki, bażanty, przepiórki,

kuropatwy) i zwierząt łownych (zające, dziki, sarny, jelenie) [1].

Światowa produkcja mięsa drobiowego stanowi 1/3 globalnej produkcji mięsa.

W latach 1970-2009 produkcja mięsa drobiowego na świecie wzrosła o 601%,

wieprzowego o 288%, a wołowego tylko o 177% [10]. Badanie własne wykazał, że

najczęściej spożywanym mięsem było mięso drobiu. 49% badanych deklaruje codzienne

spożywanie mięsa kurczaka a 13% mięsa indyka.

W badaniu przeprowadzonym przez Rudego i wsp. [11] w roku 2011, również

najczęściej spożywanym mięsem było mięso drobiowe (68% badanych w wieku

16-25 lat tak deklarowało). W badaniu Połom i Baryło-Piekielnej [12] wykazano, że co

czwarty konsument spożywał mięso raz dziennie każdego dnia. Z roku na rok mięso

drobiowe staje się konkurencyjnym surowcem względem wieprzowiny i innych

gatunków mięsa [13]. Decydujący wpływ na te wybory konsumentów mają ceny

i walory dietetyczne oraz stosunkowo szybka i prosta obróbka termiczna [13]. Jednocześnie badanie własne wykazało, że licealiści nie tyko często spożywają ale

również lubią i bardzo lubią mięso kurczaka. Kurczak znalazł się na pierwszym miejscu w szeregu zarówno preferencji jak i częstości (Tab. 3). Mięso drobiowe jest


56

źródłem pełnowartościowego białka zwierzęcego. Pod względem odżywczym mięso drobiowe przewyższa mięso wieprzowe i wołowe, gdyż zawiera więcej białka oraz mniej tkanki łącznej, zwłaszcza kolagenu [14]. Popyt na mięso drobiu grzebiącego (kury i indyki) nieustannie wzrasta. Tendencja rozwojowa produkcji i spożycia mięsa drobiu grzebiącego ma dwie przyczyny. Pierwsza to aspekt finansowy, druga przyczyna to aspekt zdrowotny. Mięso to charakteryzuje się niższą zawartością tłuszczu, dużą wartością technologiczną oraz wysokimi walorami sensorycznymi [15].

W latach 2008-2012 średnio w krajach UE konsumowano 41-42 kg wieprzowiny na jednego mieszkańca, a także nieco ponad 23 kg mięsa drobiowego rocznie. Na tle krajów Unii Europejskiej przeciętny Polak spożywał 41,4-43,6 kg mięsa wieprzowego rocznie [10].

W badaniu własnym na 3 miejscu w szeregu częstości spożycia znalazło się mięso wieprzowe a na czwartym mięso wołowe (Tab. 3). W badaniu Rudego i wsp. [11] wykazano, że w podobnej grupie wiekowej 31,58% badanych deklarowało spożycie mięsa wieprzowego 4-6 razy w tygodniu, zaś mięsa wołowego 5,26%.

Od wielu lat mięso wieprzowe zajmuje dominującą pozycję w ogólnej konsumpcji mięsa zarówno w Polsce jak i na świecie. Obecnie kraje Unii Europejskiej plasują się na drugim miejscu w świecie pod względem konsumpcji tego rodzaju mięsa. Według unijnych ekspertów prognozowany jest dalszy wzrost spożycia wieprzowiny w krajach członkowskich, o 2% do 2020 roku [16].

Na ostatnich miejscach w szeregu częstości spożycia znalazły się gęsina i dziczyzna natomiast w szeregu preferencji królik i dziczyzn. Inne badania potwierdzają małą częstotliwość spożycia tych gatunków mięsa [11, 13, 17].

Dziczyzna należy do zwierząt wolno żyjących, mają one zapewniony dobrostan i nieograniczony dostęp do naturalnych pastwisk, dokonując swobodnego wyboru pożywienia. Taki sposób żywienia sprawia, że mięso zwierząt łownych w przeci-wieństwie do mięsa zwierząt hodowlanych nie zawiera pozostałości po wysoko-wydajnej technologii chowu [18]. Dziczyzna nie jest zbyt popularnym mięsem w Polsce z kilku powodów: ceny, utrudnionej dostępności oraz obaw, czy jej jedzenie jest bez-pieczne. Największe zarzuty stawiane mięsu pochodzącemu z dzika czy sarny dotyczą faktu, iż zwierzęta te mogą być nosicielami toksoplazmozy lub włośnicy. Toksoplazmą można się zarazić jedząc mięso surowe a źródłem zakażenia włośnicą może być jedynie mięso dzika. Obowiązkowo przed spożyciem mięso z dzika musi przejść kontrolę weterynaryjną, ponieważ jest to zwierze wszystkożerne, dlatego może zjeść padlinę zarażając się włośnicą.

Obserwacja rynku mięsa i przetworów w Polsce wskazuje, że decyzje zakupowe i dotyczące konsumpcji uwarunkowane są postawami i zachowaniami samych konsumentów. W dużej mierze uzależnione są również od postrzegania samych pro-duktów i ich jakości ale też działań o charakterze promocji. Zachowania konsumentów mięsa przy zakupie należą często do decyzji rutynowych niż świadomych. Nabywcy mięsa, podejmując decyzje dotyczące jego zakupu, często kierują się przyzwycza-jeniami lub nawykami wyniesionymi z domu rodzinnego [19]. Pozycjonując mięso i produkty mięsne na rynku należy uwzględniać złożoność czynników implikujących nabywanie i spożycie.


57

6. Wnioski

Licealiści preferują spożycie mięsa drobiowego oraz wołowego. Z przeprowa-

dzonego badania wynika, że najrzadziej spożywanym i najmniej lubianym gatunkiem

mięsa jest dziczyzna. Stwierdzono umiarkowaną korelację między stopniem lubienia

a częstością spożycia mięsa.

Literatura

1. Kapusta F., Wybrane zagadnienia produkcji i przetwórstwa mięsa w Polsce w pierwszej

dekadzie XXI wieku, Nauki Inżynierskie i Technologie, 2 (2013), s. 123-129

2. Salejda A. M., Korzeniowska M., Krasnowska G., Zachowania konsumentów na rynku

mięsa, Nauki Inżynierskie i Technologie, 4 (2013), s. 223-230

3. Blicharski T., Aktualna wartość dietetyczna wieprzowiny, jej znaczenie w diecie i wpływ na

zdrowie konsumentów, Polski Związek Hodowców i Producentów Trzody Chlewnej

„POLSUS”, 2013, s. 37-48

4. Sakowska A., Łopacka J., Rafalska U. K., Żontała K., Lipińska A., Konarska M. Znaczenie

mięsa w diecie osób z chorobą Parkinsona, Geriatria, 9 (2015), s. 161-169

5. Murawska A., Uwarunkowania postaw konsumentów wobec produktów mięsnych, Zeszyty

Naukowe SGGW w Warszawie, Ekonomika i Organizacja Gospodarki Żywnościowej,

113 (2016), s. 159-171

6. Szczęsna T., Wojtala M., Waszkowiak K., Wpływ wiedzy żywieniowej, edukacji oraz

sytuacji materialnej na preferencje pokarmowe i zachowania żywieniowe studentów

akademii rolniczej zamieszkałych w akademiku, Problemy Higieny i Epidemiologii,

86 (2005), s. 30-35

7. Trziszka T., Nowak M., Kaźmierska M., Preferencje konsumentów jaj na rynku

wrocławskim, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3 (2006), s. 107-117

8. Mojka K., Biel V., Czynniki wpływające na wybór mlecznych napojów fermentowanych przez

młodzież akademicką – doniesienie wstępne, Hygeia Public Health, 47 (2012), s. 371- 377

9. Skibniewska A., Radzymińska M., Jaworska M., Babicz–Zielińska E., Badanie zwyczajów

żywieniowych studentów polskich i belgijskich, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość,

4 (2009), s. 250-258

10. Sokołowicz Z., Krawczyk J., Zmiany w rozwoju krajowej produkcji mięsa drobiowego

po integracji Polski z Unią Europejską, Stowarzyszenie Ekonomistów Rolnictwa

i Agrobiznesu, Roczniki Naukowe, 17 (2015), s. 357

11. Rudy M., Stanisławczyk R., Głodek E., Wpływ wieku konsumentów z województwa

podkarpackiego na ich preferencje w stosunku do produktów mięsnych, Postępy Techniki

Przetwórstwa Spożywczego, 1 (2011), s. 76-82

12. Połom A., Baryłko-Piekielna N., Analiza czynników decydujących o preferencjach

polskich konsumentów mięsa wieprzowego, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość,

3 (2004), s. 7-27

13. Grochowska K., Kołodziejczyk D., Socha S., Znaczenie mięsa w żywieniu człowieka

i preferencje konsumentów związane z jego spożyciem w Polsce na przestrzeni ostatnich

30 lat, Wiadomości Zootechniczne, 54 (2016), s. 34-45

14. Nowak M., Trziszka T., Zachowania konsumentów na rynku mięsa drobiowego, Żywność.

Nauka. Technologia. Jakość, 1 (2010), s. 114-120

15. Orkusz A., Czynniki kształtujące jakość mięsa drobiu grzebiącego. Praca przeglądowa.

Nauki Inżynierskie i Technologie, 1 (2015), s. 47-60


58

16. Kalinowska-Wojtasik I., Konarska M., Sakowska A., Guzek D., Głąbska D., Wierzbicka

A., Sektor mięsa wieprzowego w Polsce i na świecie w latach 2000-2012, Zeszyty

Naukowe Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Problemy Rolnictwa

Światowego, 14 (2014), s. 205-215

17. Batorska M., Michalczuk M., Damariak K., Siennicka A., Łojek A., Kryteria wyboru mięsa

w ocenie studentów, Wiadomości Zootechniczne, 34 (2016), s. 76-81

18. Kasprzyk A. Porównanie parametów chemicznych i fizycznych mięśnia a longissimus dorsi

dzików i tuczników, Anneles Universitatis Maria Curie-Skłodowska Lublin, 33 (2015), s. 1-9

19. Świątkowska M., Polskie mięso – wartościowe i bezpieczne dla konsumentów

20. Biuletyn Informacyjny Agencji Rynku Rolnego, 2 (2014), s. 2-14

Badanie częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez uczniów Liceów

Ogólnokształcących

Rynek produktów żywnościowych pochodzenia zwierzęcego jest jednym z głównych segmentów gospodarki żywnościowej na świecie. Globalna produkcja zwierzęca wykazuje tendencję wzrostową, co

jest wynikiem rosnącego popytu na produkty pochodzenia zwierzęcego, w tym mięsa i jego przetworów.

Znaczący wpływ na poziom i strukturę spożycia mięsa mają zalecenia dietetyczne, czynniki ekonomiczne,

psychologiczne. Jednocześnie istotnym elementem decydującym o wyborze mięsa są preferencje. Celem badań była ocena częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez licealistów z województwa śląskiego.

Badanie przeprowadzono z wykorzystaniem autorskiego kwestionariusza ankiety wśród 100 licealistów

z dwóchszkół w Bytomiu i Tarnowskich Górach. Kwestionariusz zawierał do wyboru 9 produktów: mięso

wołowe, wieprzowe, cielęce, królicze, dziczyzna, kurczak, indyk, kaczka, gęś. Do oceny preferencji wyko-rzystano skalę hedoniczną 9-stopniową. Do oceny częstości spożycia wykorzystano skalę szczegółową

uwzględniającą dni tygodnia i miesiąca. 55% osób badanych lubi lub bardzo lubi mięso kurczaka, 47%

preferuje mięso wieprzowe. Najbardziej nie lubianym gatunkiem mięsa jest królik dziczyzna. Badani

deklarowali spożywanie mięsa drobiowego (kurczak i indyk) codziennie (62%), mięsa wieprzowego raz w tygodniu (27%). 70% ankietowanych nie spożywa dziczyzny a pozostali spożywają sporadycznie.

Licealiści preferują spożycie mięsa drobiowego oraz wołowego. Z przeprowadzonego badania wynika, że

najrzadziej spożywanym i najmniej lubianym gatunkiem mięsa jest dziczyzna. Stwierdzono umiarkowaną

korelację między stopniem lubienia a częstością spożycia mięsa.

Słowa kluczowe: preferencje, częstość spożycia, mięso

Evaluation of frequency and preferences of meat consumption by students of high

school

The food market of animal origin is the one of the main segments of the food economy in the world. Global livestock production is on an upward trend as a result of growing demand for animal products,

including meat and its products. Significant influence on the level and structure of meat consumption are

dietary recommendations, economic factors, psychological factors. At the same time, preferences are the

decisive factor in choosing meat. The aim of the research was evaluation of frequency and preferences of meat consumption by students of high school on silesia. Evaluation was conducted using the author’s

questionnaire survey among 100 high school students from two schools in Bytom and Tarnowskie Góry.

The questionnaire included 9 products: beef, pork, veal, rabbit, game, chicken, turkey, duck, goose. To the

assessment of preferences used 9-step hedonic scale. 55% people like or like chicken, 47% prefer pork. The most unlike meat species is rabbit. Respondents declared daily consumption of poultry meat (chicken

and turkey) (62%), pork meat once a week (27%). 70% of the respondents do not eat venison and the rest

eat occasionally. Students of the high school prefer poultry and beef. The research shows that the least

consumed and least favored meat species is game. There was a moderate correlation between the degree of liking and the frequency of meat intake.

Keywords: preferences, frequency of consumption, meat

59

Aleksandra Zielińska1, Elwira Tomczak

2

Mikrofiltracja mleka

z zastosowaniem membran ceramicznych

1. Wprowadzenie

Procesy membranowe są coraz częściej wykorzystywane w różnych gałęziach

przemysłu. Generuje to ciągły rozwój oraz udoskonalanie właściwości fizycznych

i chemicznych membran. W celu zwiększenia wydajność filtracji dąży się do osiąg-

nięcia stabilności membrany, uzyskania wysokich strumieni oraz najdłuższego czasu

pracy. Wynalezienie membran ceramicznych odpornych na wysokie temperatury,

stabilnych chemicznie, odpornych na wysokie ciśnienia i uszkodzenia, umożliwiło

stosowanie technik membranowych w procesach, w których były przeciwskazania, ze

względu na ograniczenia membran polimerowych. Membrany ceramiczne cechują się

wysoką selektywnością. Umożliwiają prowadzenie mikrofiltracji (MF), ultrafiltracji

(UF) oraz nanofiltracji (NF). Osiągnięcie wysokich strumieni przepływu przyczyniło

się do rozwoju zastosowań przemysłowych.

2. Charakterystyka membran ceramicznych

Membrany ceramiczne posiadają najczęściej strukturę asymetryczną. Składają się

z trzech różnych poziomów porowatości: warstwy nośnej, warstwy pośredniej oraz

warstwy aktywnej. Dwie pierwsze warstwy wykonane są z proszku ceramicznego, który

może być prasowany lub odlewany, a następnie jest suszony i wypalany. Warstwa

aktywna decyduje o właściwościach separacyjnych membrany. Najpowszechniej stosuje

się membrany z tlenku glinu, tytanu, cyrkonu oraz krzemu. Każdy tlenek ma różny

ładunek powierzchniowy w roztworze. Warstwa aktywna nakładana jest poprzez zanu-

rzanie powstałych elementów ceramicznych w zawiesinie powyższych związków, na-

stępnie zostaje wysuszona i wypalona, jak w przypadku poprzednich dwóch warstw [1].

Tubularne membrany ceramiczne mogą występować w formie pojedynczych

kanałów albo wielokanałowych konstrukcji (Rysunek 1). W zależności od producenta,

membrany mogą być o przekroju okrągłym lub sześciokątnym. Membranę umieszcza

się w specjalnej, dopasowanej obudowie będącej częścią instalacji. W przemyśle

stosuje się klika modułów zorganizowanych w równoległe konfiguracje wyposażone

w wielokanałowe membrany, zwiększając tym samym powierzchnię czynną filtracji.

W zależności od potrzeb, membrany ceramiczne wykorzystuje się w procesach

1 [email protected], Katedra Termodynamiki Procesowej, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka 2 [email protected], Katedra Termodynamiki Procesowej, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony

Środowiska, Politechnika Łódzka

Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak

60

mikrofiltracji, ultrafiltracji oraz nanofiltracji. Dostępne są membrany o różnych

średnicach porów od 1 kD do 5 μm [2].

Rysunek 1. Przykłady membran ceramicznych tubularnych jedno i wielokanałowych [3]

Membrany ceramiczne stosuje się do filtracji w trybie „cross flow”. Jest to ciągły

proces, podczas którego doprowadzany strumień (nadawa) płynie równolegle (stycznie)

do powierzchni filtracyjnej membrany i generuje dwa wychodzące strumienie – permeat

(ciecz przepływająca przez pory) i retentat (ciecz z zatrzymywanymi cząsteczkami na

membranie). Frakcjonowania cząstek dokonuje się poprzez wywoływanie różnicy

ciśnień na membranie (ciśnienie transmembranowe). W procesach wykorzystujących

membrany ceramiczne zazwyczaj stosuje się ciśnienia do 1 MPa [1].

Membrany ceramiczne posiadają wysoką zdolność separacji. Cechują się chemiczną

i fizyczną stabilnością oraz trwałością. Mogą być wykorzystywane w procesach

wysokotemperaturowych (odporność termiczna w zakresie do 300°C) [4] o ekstremalnej

kwasowości lub zasadowości. Powyższe cechy wskazują na możliwość zastosowania

membran ceramicznych, tam gdzie istnieją przeciwskazania do użycia membran

polimerowych.

Membrany ceramiczne umożliwiają działanie przy wysokich wartościach przepływu

z zachowaniem stałego ciśnienia transmembranowego, co jest niezwykle ważne przy

zastosowaniach przemysłowych, co gwarantuje ciągłość procesu. W instalacjach z zasto-

sowaniem opisywanych membran jest zachowana ciągłość procesu.

Membrany ceramiczne posiadają wysoką odporność mikrobiologiczną. Niewątpliwą

zaletą jest możliwość sterylizacji membrany za pomocą pary wodnej oraz płukania

zwrotnego (backflushing). Jest to szczególnie ważne dla przemysłu spożywczego, czy

farmaceutycznego, gdzie dużą uwagę przykłada się do zachowania sterylności

produktów przeznaczonych do spożycia. Dodatkowo dzięki fizycznemu procesowi

Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych

61

rozdziału, bez konieczności stosowania przemian fazowych, możliwe jest zachowanie

pożądanych fizycznych i chemicznych cech kluczowych składników żywności [5].

Mimo powyższych zalet koszty produkcji elementów membran ceramicznych są

bardzo wysokie. W każdym systemie filtracji membranowej wydajność membrany

spada wraz z czasem trwania procesu, co jest najczęściej związane z foulingiem.

Fouling to zjawisko polegające na odkładaniu się cząstek w porachoraz na powierzchni

membrany. Ogranicza to w znacznym stopniu jej przepuszczalność, co w efekcie

prowadzi do wymiany membrany lub jej czyszczenia. W przypadku membran

ceramicznych usuwanie zanieczyszczeń z porów jest możliwe, jednak często nie można

odzyskać początkowej wydajności procesu [6÷8]. W celu zapobiegania zarastaniu

membran ceramicznych zalecane jest utrzymywanie wysokich szybkości przepływu

krzyżowego, który minimalizuje niekorzystny fouling [9]. Wadą membran jest również

ich waga.

W przemyśle ważne jest zachowanie stałych parametrów procesu, w tym celu

opracowano membrany ceramiczne umożliwiające zachowanie jednakowej wartości

ciśnienia transmembranowego. Zmiana polegała na wytworzeniu oporu przepływu na

wlocie nadawy i zmniejszanie go wzdłuż długości membrany tak, aby najmniejszy był

na wylocie. Tego typu membrany ceramiczne wytwarzają dwaj producenci. Membrany

Membralox GP (ang. graded permeability) produkowane przez Pall Corporation

posiadają zmienną przepuszczalność warstwy nośnej wzdłuż długości membrany.

Grubość oraz porowatość warstwy aktywnej pozostaje stała. Membrany Isoflux

produkowane przez Tami Industries cechują się stopniową zmianą grubości warstwy

aktywnej wzdłuż membrany, jednak porowatość pozostaje bez zmian [10].

3. Zastosowanie membran ceramicznych

Specyficzne właściwości oraz wytrzymałość membran ceramicznych znajduje

szerokie zastosowanie w przemyśle o wysokich wymaganiach procesowych. Przykłady

zastosowań zawarto w tabeli 1. Filtracja membranowa jest wykorzystywana podczas

wstępnego oczyszczania wody. Pozwala na usunięcie większości bakterii i patogenów.

Możliwa jest również regeneracja wód odpadowych umożliwiająca ich ponowne

użycie, przynosząc duże oszczędności, w porównaniu do innych metod. Membrany

ceramiczne stosuje się w celu regeneracji solanki w przetwórstwie ryb. Umożliwia to

odzyskiwanie koncentratu rybnych protein, które następnie mogą posłużyć jako

surowiec wtórny [11, 12]. Ważnym zastosowaniem membran ceramicznych w prze-

myśle tekstylnym i włókienniczym jest usuwanie barwników organicznych z roztwo-

rów wodnych [13].


62

Tabela 1. Zastosowanie membran ceramicznych [14, 15]

Obszar przemysłu Zastosowanie

Ochrona środowiska

oczyszczanie ścieków przemysłowych i komunalnych,

oczyszczanie odcieków z wysypisk, regeneracja wody

w basenach kąpielowych, usuwanie fenolu, pestycydów

i radionuklidów, usuwanie olejów

Przemysł spożywczy

klarowanie piwa, wina i soków, zatężanie soków owocowych,

usuwanie bakterii z mleka i serwatki, frakcjonowanie

składników mleka i serwatki, odsalanie i odtłuszczanie

serwatki, separacja drożdży

Przemysł chemiczny

zatężanie zawiesin polimerowych i roztworów wodorotlenków

metali, odzyskiwanie katalizatorów, odsalanie produktów,

oczyszczanie i odzyskiwanie rozpuszczalników organicznych,

frakcjonowanie, zatężanie i sterylizacja antybiotyków,

enzymów, protein, aminokwasów i witamin

Przemysł tekstylny,

papierniczy

odzyskiwanie składników kąpieli farbiarskich, odzyskiwanie

ługów powarzelnych, regeneracja kąpieli technologicznych,

odzyskiwanie rozpuszczalników i kwasów

Przemysł maszynowy

i metalurgiczny

odzyskiwanie kąpieli odtłuszczających, odzyskiwanie metali

ciężkich, odwadnianie paliw, oczyszczanie wód zęzowych,

odolejanie kąpieli myjących, przygotowanie wody do celów

chłodniczych, regeneracja kąpieli trawiących

3.1. Zastosowanie membran ceramicznych w przemyśle mleczarskim

Techniki membranowe znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle mleczarskim

wpływając na zwiększenie wydajności produkcji poszczególnych asortymentów

mleczarskich. Membrany ceramiczne wykorzystywane są do procesów mikrofiltracji

i ultrafiltracji, zaś w przypadku nanofiltracji i odwróconej osmozy stosuje się mem-

brany polimerowe. Separację składników mleka przedstawiono na rysunku 2.


63

Rysunek 2. Separacja składników mleka przez membrany: MF,UF,NF [opracowanie własne]

Membrany ceramiczne mikrofiltracyjne służą głównie do usuwania bakterii

i przetrwalników z mleka lub serwatki [16]. Dzięki filtracji membranowej możliwe jest

fizyczne usunięcie drobnoustrojów bez zmiany składu chemicznego produktów.

Jednocześnie MF pozwala zachować najcenniejsze wartości odżywcze, witaminy

i minerały. Proces ten prowadzi się najczęściej na membranie 1,4 μm przy wysokich

prędkościach przepływu nadawy i niskim ciśnieniu transmembranowym. Prawidłowo

przeprowadzona mikrofiltracja zapewnia redukcję mikroorganizmów nawet o 99,9%.

Dzięki redukcji większości bakterii możliwe jest wydłużenie terminu przydatności

mleka do spożycia z 6-8 dni, jak w przypadku mleka pasteryzowanego, do 16-21 dni.

Unika się także posmaku mleka gotowanego jaki występuje w przypadku obróbki

mleka metodą UHT [17].

Filtrację membranową stosuje się również do oddzielania i frakcjonowania

składników mleka, np. tłuszczu lub białek [18]. Odtłuszczanie mleka przeprowadza się

przy pomocy membran mikrofiltracyjnych o średnicy porów od 2 do 5 μm. Proces

umożliwia redukcję ponad 80% tłuszczu. Za pomocą membran o różnych wielkościach

porów można dokonać rozdziału kuleczek tłuszczowych zawartych w mleku. Dodat-

kowo membrany mikrofiltracyjne stosuje się do odtłuszczania serwatki przeznaczonej

na koncentrat białka serwatkowego. Zarówno mikrofiltrację jak i ultrafiltrację stosuje

się do zagęszczania białek serwatkowych w mleku lub serwatce.


64

Rysunek 3. Separacja składników mleka na membranie mikrofiltracyjnej 0,14 μm [opracowanie własne]

Frakcjonowanie białek mleka odbywa się na podstawie różnicy wielkości pomiędzy

micelami kazeinowymi (0,2 μm), a białkami serum (0,0036 μm). Ich rozdział jest

możliwy przy użyciu membran mikrofiltracyjnych o średnicy porów od 0,1 do 0,2 μm.

Frakcjonowanie białek przedstawiono na rysunku 3. W wyniku filtracji mleka produ-

kowany jest permeat. Przypomina on słodką serwatkę, jednak różni się od niej

niektórymi właściwościami. Permeat składa się głównie z laktozy, α-laktoalbuminy,

β-laktoglobuliny, soli mineralnych oraz azotu niebiałkowego [19]. Zawiera około 20%

białek zawartych w mleku oraz nieznaczne ilości tłuszczu, który negatywnie wpływa

na zapach, smak, właściwości pianotwórcze oraz czas przechowywania. Z permeatu

otrzymuje się koncentrat białek serum wykorzystywany produkcji: płynnego izolatu

białek serum mleka (MSPI – ang. milk serum protein isolate), izolatów β-lakto-

globuliny i α-laktoalbuminy, wzbogaconych w białko i wapń niemlecznych napojów,

a także mrożonych batonów owocowych wzbogaconych w białko i wapń. W wyniku

filtracji, oprócz permeatu, otrzymujemy retentat (koncentrat mleka) określany jako

koncentrat kazeiny micelarnej (MCC – ang. micellar case in concentrate). Koncentrat

kazeiny stosuje się do otrzymywania produktów o wysokich właściwościach

odżywczych. Preparaty te są ostatnio niezwykle popularne wśród osób ćwiczących na

siłowni oraz diabetyków. Wykorzystywany jest również jako baza do napojów, w za-

bielaczach do kawy oraz jako surowiec do produkcji mleka wzbogaconego w białko

i wapń. Koncentrat kazeiny micelarnej stosowany w produkcji serów przynosi wiele

korzyści, np. zmniejszenie ilości kwaśnej serwatki podczas wytwarzania serów

twarogowych, zmniejszenie zużycia mleka na kg sera, czy skrócenie czasu uzyskania

skrzepu [5, 20].

Ultrafiltrację wykorzystuje się do standaryzacji mleka przeznaczonego do wyrobu

przetworów mlecznych tj. na sery czy jogurty. Innym przykładem zastosowania

membran w przetwórstwie serwatki jest oczyszczanie solanki powstałej na skutek

produkcji serów.


65

4. Aparatura i metodyka badań

Celem badań była ocena możliwości frakcjonowania białek występujących

w mleku, w procesie mikrofiltracji przy użyciu jednokanałowej membrany ceramicznej

o średnicy porów 0,14 μm. Na podstawie eksperymentuscharakteryzowano zmiany

w właściwościach transportowych membrany.

Badania przeprowadzono na instalacji laboratoryjnej do filtracji membranowej

firmy INTERMASZ. Aparat przeznaczony jest do prowadzenia procesów mikrofiltracji,

ultrafiltracji oraz nanofiltracji z wykorzystaniem membrany ceramicznej umieszczonej

w module. Schemat instalacji przedstawiono na rysunku 4.

Rysunek 4. Schemat technologiczny instalacji filtracji membranowej 1 – zbiornik nadawy, 2 – pompa

obiegowa, 3 – moduł filtracyjny, 4 – termostat, PT1 – manometr przed membraną, PT2 – manometr za membraną po stronie retentatu, PT3 – manometr za membraną po stronie permeatu [opracowanie własne]

Doświadczenia zostały przeprowadzone w trybie ciągłym poprzez jednoczesne

odprowadzanie permeatu oraz zawracanie retentatu do układu. W badaniach została

użyta membrana ceramiczna o średnicy porów 0,14 μm, z warstwą aktywną zawierającą

cząsteczki tlenku tytanu. Charakterystyka membrany została podana w tabeli 2.

Tabela 2. Charakterystyka membrany ceramicznej [3]

Materiał warstwy aktywnej TiO2

Materiał warstwy podporowej ceramika

Powierzchnia membrany 0,0125 m2

Średnica wewnętrzna 6 mm

Średnica zewnętrzna 10 mm

Długość 600 mm

Ilość kanałów 1

Zakres ciśnienia max. 0,9MPa

Zakres pH 0-14

Temperatura sterylizacji 121°C – 30’

Temperatura procesu < 350°C


66

Proces mikrofiltracji przeprowadzono w temperaturze 22-25°C (aparat był termo-statowany), przy zachowaniu stałego przepływu nadawy oraz całkowitego ciśnienia transmembranowego (TMP – ang. total membrane pressure), wynoszącego 0,1 MPa. Do każdego eksperymentu wykorzystywano 2 litry mleka komercyjnego. Badania przeprowadzono dla mleka pasteryzowanego JOGO w butelce (zawartość białka 3,3g w 100g) oraz mleka pasteryzowanego OSM Saniki (zawartość białka 3,0g w 100g). Oba mleka zawierały identyczną zawartość tłuszczu (3,2%), pH~6,5.

Badaniapolegały na przeprowadzeniu frakcjonowania białek zawartych w mleku,za pomocą procesu mikrofiltracji. Procentową zawartość białek wyznaczano metodą formolową. Metoda miareczkowania formolowego Walkera polega na miareczkowym oznaczeniu ilości jonów wodorowych uwalnianych z białek mleka, które zostaje zobojętnione poprzez dodanie roztworu formaliny (aldehydu mrówkowego) [21]. Ponadto obliczono wielkości charakteryzujące pracę membrany: hydrodynamikę, objętościowe strumienie permeatu, opór membrany oraz opisano zmiany transportowe membrany związane ze zjawiskiem foulingu.

5. Wyniki i interpretacja badań

Przed wykonaniem procesu separacji mleka zbadano hydrodynamikę czystej membrany ceramicznej (o średnicy porów 0,14 μm). Pomiary zostały wykonane dla pięciu ciśnień transmembranowych w zakresie od 0,05 do 0,25 MPa. Strumień określono na podstawie pomiaru objętości permeatu w założonym czasie, korzystając z równania 1. Wyniki przedstawiono na rysunku 5.

(1)

gdzie: J- objętościowy strumień permeatu [m3/h*m

2], V- mierzona objętość [m

3],t-

czas [h],A- powierzchnia membrany [m2].

Rysunek 5. Hydrodynamika membrany 0,14μm [opracowanie własne]


67

Pomiary wykazały, iż wraz ze wzrostem ciśnienia transmembranowego wartość strumienia dla wody (Jw) wzrasta liniowo.

Podczas eksperymentu pomiary wykonywane były w 15 minutowych odstępach. Pobierano próbkę retentatu do oznaczania ilościowego białka metodą formolową, oraz sprawdzano strumień permeatu na podstawie pomiaru objętości permeatu w określo-nym czasie. Każdy eksperyment powtarzano czterokrotnie.

Stwierdzono, że zawartość białka w mleku po mikrofiltracji (w retentacie) jest mniejsza względem zawartości początkowej. W procesie mikrofiltracji przez membranę 0,14μm można odseparować białka serwatkowe (permeat) od miceli kazeiny (retentat). W doświadczeniu wykazano, że ze wszystkich białek znajdujących się w mleku w retentacie zostało ich około 80%, co stanowi zawartość kazeiny w białku mleka zgodnie z literaturą [22÷25]. Wpermeacienatomiast znajduje się około 20% białek serwatkowych mleka. Wykazaną zależność zobrazowano na rysunku 6.

Rysunek 6. Zawartość białek w mleku poddanym procesowi mikrofiltracji [opracowanie własne]

W trakcie procesu odczytywano wartości ciśnienia z 3 manometrów: PT1 – przed membraną, PT2- za membraną po stronie retentatu, PT3- za membraną po stronie permeatu. Ciśnienie transmembranowe zostało obliczone z równania 2, co pozwoliło na obliczenie oporu (równanie 3) [26] dla „czystej” membrany oraz po kolejnych separacjach.

(2)

gdzie: TMP – ciśnienie transmembranowe [MPa]

(3)

gdzie: R – opór membrany [1/m], η – lepkość badanego medium [Pa*s]

dla wody η=8,9•10-4

Pa*s, dla mleka η=5•10-3 Pa*s

Wartość strumienia permeatu dla procesu (Jm) w trakcie jednego badania jest stała, lecz spada wraz z prowadzeniem kolejnych procesów przy stałym ciśnieniu trans-membranowym, zarówno dla mleka JOGO jak i dla mleka OSM Saniki, co przed-stawiono na rysunku 7 i 8.


68

Rysunek 7. Strumień permeatu w procesie mikrofiltracji dla mleka JOGO [opracowanie własne]

Rysunek 8. Strumień permeatu w procesie mikrofiltracji dla mleka OSM Saniki [opracowanie własne]

Wykresy wykazują tę samą tendencję. Strumień permeatu maleje wraz z kolejnymi

procesami, lecz w trakcie jednego eksperymentu utrzymuje się na tym samym

poziomie. Otrzymane wyniki porównano z danymi literaturowymi (Rysunek 9). Na

wykresie widzimy, że największy spadek strumienia permeatu odnotowano na

początku procesu (pierwsze 200 sekund każdego eksperymentu).


69

Rysunek 9. Strumień permeatu w procesie mikrofiltracji [27]

Spadek strumienia po każdym użyciu membrany jest związany ze zjawiskiem

foulingu, które jest szczególnie istotne w procesie mikrofiltracji. W przypadku mleka

pory membrany zarastają głównie warstwą tłuszczu powstającą od strony nadawy.

Pomimo mycia membrany zgodnie z zaleceniami producenta, membrana traciła

zdolności transportowe, co przedstawiono na rysunku 10.

Rysunek 10. Strumień permeatu dla wody po kolejno przeprowadzonych procesach mikrofiltracji

[opracowanie własne]


70

Wraz z kolejnymi użyciamirósł opór membrany (rysunek 11), co potwierdza utratę

zdolności transportowych.

Rysunek 11. Wzrost oporu membrany po kolejno przeprowadzonych procesach mikrofiltracji

[opracowanie własne]

6. Podsumowanie

Membrany ceramiczne posiadają szerokie zastosowanie w przemyśle. Są wyko-

rzystywane głównie tam, gdzie nie sprawdziły się membrany polimerowe ze względu na

trudne warunki procesu. W przemyśle spożywczym stosuje się membrany ceramiczne ze

względu na wysokie strumienie, możliwość sterylizacji oraz odporność na działanie

bakterii. W mleczarstwie membrany ceramiczne stosuje się do frakcjonowania

i zatężania mleka w celu osiągnięcia koncentratów oraz usuwania drobnoustrojów

z mleka i serwatki w celu przedłużenia terminu przydatności do spożycia.

Przeprowadzone badania miały na celu ocenę możliwości frakcjonowania białek

występujących w mleku w procesie mikrofiltracji. Zakres badań obejmował ocenę

skuteczności separacji dla dwóch rodzajów mleka pochodzącego od różnych

producentów, jednak o zbliżonych charakterystykach. Eksperyment prowadzony był dla

takich samych parametrów pracy. Zastosowanie membrany ceramicznej o średnicy

porów 0,14 μm umożliwiło separację kazeiny od białek serwatkowych. Badania wyka-

zały, że po procesie mikrofiltracji zawartość białka w mleku w retentacie spadła

w stosunku do zawartości początkowej o około 20%. Zgodnie z literaturą odpowiada to

zawartości białek serwatkowych w mleku.

Podczas doświadczenia obliczono wielkości charakteryzujące pracę membrany:

hydrodynamikę czystej membrany, objętościowe strumienie permeatu oraz opór

membrany po procesie. Stwierdzono, że wartość strumienia permeatu podczas

przeprowadzania pojedynczego badania jest stała. Istnieje natomiast wyraźna tendencja

spadkowa wraz z kolejnymi próbami przy jednoczesnym zachowaniu stałego ciśnienia

transmembranowego. Przyczyną spadku strumienia może być zjawisko foulingu, które


71

jest bardzo powszechne w procesie mikrofiltracji. Intensywne osadzanie się tłuszczu

powoduje powstanie dodatkowej warstwy separacyjnej na membranie, przez którą

proces staje się coraz mniej efektywny. W konsekwencji powoduje to zmniejszenie

zdolności transportowych oraz wzrost oporu membrany wraz z każdym przepro-

wadzonym procesem. Jest to główny problem w stosowaniu membran ceramicznych

w przemyśle, będący wiodącym nurt w badaniach związanych z zapobieganiem

zjawisku foulingu.

Literatura

1. Sondhi R., Bhave R., Jung G., Applications and benefits of ceramic membranes, Membrane

Technology,11(2003), s. 5-8

2. http://www.lenntech.com/ceramic-membranes-features.htm

3. http://intermasz.com/cms/js/xinha/plugins/ExtendedFileManager/upload/InsideCeRAM_m

embranes.pdf

4. http://www.induceramic.com/industrial-ceramic-product/ceramic-membrane

5. Żulewska J., Membrany, Forum Mleczarskie Biznes,

9(2010),http://www.forummleczarskie.pl/RAPORTY/142/membrany-odwrocona-osmoza-

nanofiltracja-ultrafiltracja-mikrofiltracja/

6. Kyung-Jo K., Jang A., Fouling characteristic of NOM during the ceramic membrane

microfiltration process for water treatment, Desalination & Water Treatment, 57(2016),

s. 9034-9042

7. Lim A. L., Bai R., Membrane fouling and cleaning in microfiltration of activated sludge

wastewater, Journal of Membrane Science, 216(2003), s. 279-290

8. Brião V. B., Tavares C. R. G., Pore blocking mechanism for the recovery of milk solids

from dairy wastewater by ultrafiltration, Brazilian Journal of Chemical Engineering,

29(2012), s. 393-407

9. Żulewska J., Newbold M. W., Efficiency of serum protein removal from skim milk with

ceramic and polymeric membranes at 50°C, Journal of Dairy Science, 92(2009),

s. 1361-1377

10. Saboya L. V., Maubois J. L., Current developments of microfiltration technology in the

dairy industry, Le Lait, 80(2000), s. 541-554

11. Kuca M., Szaniawska D., Application of microfiltration and ceramic membranes for treat-

ment of salted aqueous effluents from fish processing, Desalination. (241)2009, s. 227-235

12. Szmukala M., Szaniawska D., Application of ceramic membranes in water treatment

for fish hatchery supplying purposes, Desalination, (240)2009, s. 117-126

13. Kawiecka-Skowron J., Majewska-Nowak K., Effect of dye content in a treated solution

on performance of the UF ceramic membrane, Environment Protection Engineering,

37(2011),s. 5-12

14. Finley J.,Ceramic membranes: a robust filtration alternative, Filtration and separation,

42(2006), s. 34-37

15. http://www.lenntech.pl/membrany-ceramiczne

16. Zander L., Zander Z., Techniki membranowe w przetwórstwie mleka, Ogólnopolski

Informator Mleczarski, 95(2004), s. 1-3

17. Bindith O., Cordier J., Jost R., Cross-flow microfiltration of skim milk: germredustion

and effect on alkaline phosphatase and serum proteins, Heat treatments and alternative

methods, International Dairy Federation, Bulletin 9602(1996), s. 222-231


72

18. Pouliot Y., Wijers M. C., Gauthier s. F., Nadeau L.,Fractionation of whey protein

hydrolysates using charged UF/NF membranes, Journal of Membrane Science, 158(1999),

s. 105-114

19. Cheang B., Zydney A. L., Separation of alpha-lactalbumin and beta-lactoglobulin using

membrane ultrafiltration, Biotechnology and Bioengineering, 83(2003), s. 201-209

20. Almecija M. C., Ibanez R., Guadix A., Guadix E. M., Effect of pH on the fractionation

of whey proteins with a ceramic ultrafiltration membrane, Journal of Membrane Science,

288(2007), s. 28-35

21. Kumirska J., Gołębiowski M., Paszkiewicz M., Bychowska A., Analiza żywności, Skrypt

z ochrony środowiska,Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, (2010), s. 12-15, 173-179

22. Gaygadzhiev Z., Massel V., Alexander M., Corredig M., Addition of sodium caseinate

to skim milk inhibits rennet-induced aggregation of casein micelles, Food Hydrocolloids,

26 (2012), s. 405-411

23. Tailford K. A., Berry C. L., Thomas A. C., Campbell J. H., A casein variant in cow’s milk

is atherogenic, Atherosclerosis, 170 (2003), s. 13-19

24. Jenness R., Comparative aspects of milk proteins, Journal of Dairy Research, 46(1979),

s. 197-210

25. Hussain R., Gaiani C., Scher J., From high milk protein powders to the rehydrated

dispersions in variable ionic environments: A review,Journal of Food Engineering,

113 (2012), s. 486-503

26. Abdelrasoul A., Doan H., Lohi A. and Cheng C., Mass Transfer Mechanisms and

Transport Resistances in Membrane Separation Process, Mass Transfer – Advancement

in Process Modelling, InTech,.2015, ISBN 978-953-51-2192-3,

https://www.intechopen.com/books/mass-transfer-advancement-in-process-

modelling/mass-transfer-mechanisms-and-transport-resistances-in-membrane-separation-

process

27. Gabruś E., Wybrane metody adsorpcyjno-membranowe w inżynierii procesowej,

Warszawa, (2016), s. 67-68


73


Membrany ceramiczne są coraz częściej wykorzystywane w przemyśle. Posiadają wiele zalet m.in.

odporność na wysokie temperatury, czy stabilność chemiczną. Sprawdzają się w przemyśle spożywczym

ze względu na możliwość sterylizacji parą wodną oraz odporność na działanie bakterii. W przemyśle

mleczarskim membrany ceramiczne wykorzystuje się m.in. do usuwania bakterii i przetrwalników z mleka lub serwatki, frakcjonowania i zatężania białek w mleku w celu produkcji koncentratów.

W pracy został opisany proces frakcjonowania białek mleka komercyjnego przy użyciu jednokanałowej

membrany ceramicznej o średnicy porów 0,14 μm. Mikrofiltrację przeprowadzono na laboratoryjnym

układzie filtracyjnym wyposażonym w membranę ceramiczną. Proces przeprowadzono w zakresie temperatur 23-25°C, dla ciśnienia transmembranowego wynoszącego 0,1 MPa, przy stałym natężeniu

przepływu nadawy. W pracy przeanalizowano zmianę zawartości odpowiednich frakcji białka w mleku

przed i po mikrofiltracji. Zawartość białka w strumieniu retentatu analizowano metodą formolową.

Zbadano hydrodynamikę membrany 0,14 μm. Rozważono również spadek strumienia permeatu oraz wzrost oporu membrany w kolejnych szarżach mikrofiltracji świadczący o zjawisku foulingu. Dalsze

badania powinny być związane z zapobieganiemfoulingu.

Słowa kluczowe: membrany ceramiczne, mikrofiltracja, separacja białek

Microfiltration of milk using ceramic membranes

Ceramic membranes are more and more used in the industry. They have many advantages, for example

resistance to high temperatures and chemical stability. The huge benefit of ceramic membranes is the resistance to bacteria and the ability to steam sterilization, which is essential in food preparation.

Microfiltration in dairy industry is used to removal of bacteria, protein separation and production of milk and

whey concentrates.

In this study there is describe the process of fractionation of commercial milk proteins by using a single-channel ceramic membrane with a pore diameter of 0.14 μm. Microfiltration was performed on a laboratory

filtration system equipped with a ceramic membrane. The process was carried out at a temperature range

of 23-25 °C, for a transmembrane pressure of 0.1 MPa and at constant feedrate. The work analyzes the change

of protein fractions in milk before and after microfiltration. The protein content of the retentate stream was analyzed by the formalin method. In research was tested the hydrodynamics of a 0.14 μm membrane. In study

was measure the drop in permeate flow and the increase in membrane resistance in further microfiltration tests

what could be induce by fouling. Further research should be concerned with restoring the membrane's

transport properties and prevention of fouling. Keywords: ceramic membranes, microfiltration, protein separation

74

Renata Stanisławczyk1, Mariusz Rudy

2, Janusz Ryszard Mroczek

3

Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe

1. Wprowadzenie

Dane epidemiologiczne wskazują na wyraźny związek pomiędzy niektórymi składni-

kami żywności a występowaniem określonych chorób, np. nowotworowych. Do

najbardziej szkodliwych związków wyizolowanych z artykułów spożywczych należą

m.in. heterocykliczne aminy aromatyczne (HCA), wielopierścieniowe węglowodory

aromatyczne (WWA) oraz nitrozoaminy [1]. Są to związki o udokumentowanym

działaniu mutagennym i karcynogennym [2].

Zanieczyszczenie środowiska metalami ciężkimi jest również jednym z ważniejszych

zagrożeń dla zdrowia ludzi. Do organizmu człowieka metale ciężkie są wchłaniane przez

skórę, wdychane, spożywane z produktami roślinnymi i zwierzęcymi. Do najbardziej

toksycznych metali ciężkich należą: ołów, rtęć i kadm. Stwierdzono istotne zależności

między stężeniami metali ciężkich w spożywanych pokarmach czy wdychanym po-

wietrzu a umieralnością na nowotwory [3].

Spośród wielu potencjalnych chemicznych zanieczyszczeń żywności, dioksyny,

w tym: polichlorowane dibenzo-p-dioksyny (PCDD) i dibenzofurany (PCDF) oraz

dioksynopodobne polichlorowane bifenyle (dl-PCB) są także powszechnie uważane za

jedne z najbardziej niebezpiecznych dla naszego zdrowia ze względu na ich właściwości

toksykologiczne. Wśród niekorzystnych skutków zdrowotnych związanych z prze-

wlekłym narażeniem na dioksyny wymienia się m.in. wzrost ryzyka wystąpienia chorób

nowotworowych [4].

2. Heterocykliczne aminy aromatyczne (HCA)

Niektóre sposoby przetwarzania żywności mogą powodować powstawanie w niej szkodliwych związków chemicznych, w tym mutagennych i kancerogennych hetero-cyklicznych amin aromatycznych (HCA) [1, 5, 6].

HCA (heterocyclic aromatic amines) to grupa związków będących produktami pirolizy aminokwasów i białek, które powstają podczas termicznej obróbki żywności (gotowanie, smażenie, pieczenie, grillowanie), głównie mięsa czerwonego oraz ryb. W wysokiej temperaturze (150 ≤ 300°C) aminokwasy budujące białka mięsa ulegają reakcji z kreatyną i sacharydami występującymi w mięśniach (reakcja Maillarda), tworząc w ten sposób HCA. Powstają więc głównie na powierzchni mięsa i ryb

1 [email protected], Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-Rolniczy,

Uniwersytet Rzeszowski 2 [email protected], Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski 3 [email protected], Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-Rolniczy,

Uniwersytet Rzeszowski


75

pieczonych nad otwartym ogniem. W temperaturze niższej (150-200oC) na powierzchni

smażonego mięsa, jak również w wywarze mięsnym, powstają produkty pochodne, tj. chinoliny, chinoksaliny i pirydyny, równie niebezpieczne, jak HCA [2, 7, 8].

Ilość HCA powstałych podczas obróbki termicznej mięsa nie jest stała i zależy od:

czasu i temperatury − ilość powstałych HCA jest wprost proporcjonalna do czasu i temperatury termicznej obróbki mięsa;

rodzaju mięsa − najwięcej HCA znajduje się w dobrze wysmażonym, czerwo-nym mięsie;

sposobu przygotowania − mięso poddane procesowi marynowania, smażenia lub grillowania zawiera więcej HCA niż mięso niepeklowane lub gotowane [2].

W tab. 1. przedstawiono wyniki oznaczeń najczęściej występujących HCA w wy-branych produktach mięsnych poddanych różnym rodzajom obróbki cieplnej. Szacuje się, że średnie dzienne spożycie HCA przez jedną osobę wynosi około 0,4-16 µg [9].

Heterocykliczne aminy aromatyczne to związki potencjalnie mutagenne. Potwier-dzono to w teście Amesa dla ponad 20 z nich. HCA wykazują działanie mutagenne dla bakterii oraz niektórych tkanek ssaków, powodują aberracje chromosomowe oraz wymiany siostrzanych chromatyd w koloniach komórkowych. Niektóre z hetero-cyklicznych amin aromatycznych są bardziej mutagenne w stosunku do niektórych zwierząt niż typowe muta- i karcinogeny, takie jak benzo[a]piren czy aflatoksyna B1. HCA są ponad 100 razy bardziej mutagenne niż aflatoksyna B1 i ponad 2000 razy bardziej mutagenne niż benzo[a]piren. W stosunku do Sallmonella typhimurium HCA wykazują działanie wysoce mutagenne powodując mutacje genowe: delecję i addycję prowadzące do przesunięcia ramki odczytu (S. typhimurium TA98) i substytucję (S. typhimurium TA100). Tego samego typu mutacje występują również w komórkach ssaków narażonych na działanie HCA, co potwierdzono w badaniach in vitro i in vivo. HCA wykazują karcinogenne działanie w stosunku do gryzoni, zwiększając ryzyko nowotworów różnych narządów, tj.: jama ustna, wątroba, żołądek, płuca, jelito grube, prostata czy gruczoły mlekowe. Potwierdzono to w długofalowych badaniach opartych na karmieniu paszą z dodatkiem HCA [5].

Tabela 1. Zawartość HCA w wybranych produktach mięsnych poddanych obróbce termicznej [2]

Produkt

HCA [ng/g mięsa]

IQ MeIQ Me-

IQx PhIP

Trp-

P-1

Trp-P-

2

befsztyk pieczony

5-15 min w temp. 190-

275°C

0,3-2 nd* 3-12 23,5-48,5 nd nd

pieczona wołowina 0,19 nd 2,11 15,7 0,21 0,25

pieczone kurczę nd nd 2,33 38,1 0,12 0,18

pieczona baranina nd nd 1,01 42,5 nd 0,15

pieczona wieprzowina 0,04 0,02 0,8-8,5 1,7-91 nd nd

smażona ryba 0,16-20 0,03-20 0,8-8,5 1,7-91 13,0 13,0

*nd – niewykrywalne

Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek

76

Wyniki prac populacyjnych dotyczących związku miedzy spożyciem HCA a zapa-

dalnością na nowotwory są jednak niejednoznaczne. W diecie zachodniej (europejskiej,

amerykańskiej itp.) główne źródło HCA stanowi smażone i grillowane mięso. Wyzna-

cznikiem ekspozycji na HCA w przeprowadzonych analizach była ilość oraz sposób

przygotowania potraw mięsnych. Zauważono 4,6-krotnie wyższe ryzyko zachorowania

na raka piersi u kobiet spożywających mięso poddane silnej obróbce termicznej

w porównaniu do kobiet preferujących mięso średnio lub słabo wysmażone. W innych

analizach wskazuje się, że spożywanie mięsa o silnie zarumienionej powierzchni

zwiększa ryzyko zachorowania na raka okrężnicy i odbytnicy, odpowiednio 2,8 i 6 razy.

Ryzyko zachorowania na raka trzustki jest 1,7 razy większe u ludzi spożywających

smażone lub grillowane mięso raz w tygodniu i około 13,4-krotnie większe w przypadku

konsumpcji takich potraw prawie codziennie. Stwierdzono również większą zapadalność

na raka układu moczowego wśród ludzi spożywających smażone mięso przynajmniej raz

w tygodniu. Wykazano ponadto związek między częstym jedzeniem czerwonego mięsa

a ryzykiem zachorowania na raka żołądka i przełyku [9].

Międzynarodowa Agencja ds. Badań Nad Rakiem (IARC) po przeanalizowaniu

szeregu badań nad karcinogennością HCA zakwalifikowała IQ do grupy substancji

prawdopodobnie karcinogennych dla ludzi (grupa 2A), a MeIQ, Me- IQx, PhIP, AαC,

MeAαC, Glu-P-1, Glu-P-2, Trp-P-1 oraz Trp-P-2 do substancji prawdopodobnie

mających działanie karcinogenne dla ludzi (grupa 2B) [5].

3. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA)

Występowanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA)

w żywności jest spowodowane głównie zanieczyszczeniem środowiska i niektórymi

technologicznymi procesami utrwalania żywności, jak wędzenie, smażenie lub grillo-

wanie [10, 11]. WWA (polycyclic aromatic hydrocarbons) powstają w trakcie wytwa-

rzania żywności szczególnie wtedy, gdy występuje niepełne spalanie materii organicznej

[12], w efekcie pirolizy tłuszczu podczas obróbki cieplnej, zwłaszcza nad otwartym

ogniem. Przetworzona termicznie żywność szczególnie obfituje w te karcynogeny

[2, 12], zwłaszcza gdy proces spalania przebiega w temperaturze od 500oC do 1000

oC

lub wyższej [13].

W przetwórstwie mięsa zmierza się do zmniejszania zawartości wielopierście-

niowych węglowodorów aromatycznych w wyrobach wędzonych, do czego obligują

rygorystyczne rozporządzenia unijne limitujące zawartość tych związków [12]. Od

1.09.2014 roku obowiązują nowe wymagania Unii Europejskiej dotyczące najwyższych

dopuszczalnych poziomów WWA w mięsie i produktach mięsnych wędzonych (tab. 2),

które zostały ujęte w rozporządzeniu Komisji (UE) Nr 835/2011 [14].


77

Tabela 2. Wymagania Unii Europejskiej dotyczące najwyższych dopuszczalnych poziomów WWA w mięsie

i produktach mięsnych wędzonych (µg/kg) [14]

Środek

spożywczy Związek WWA

Najwyższe

dopuszczalne

poziomy

Okres

obowiązywania

Mięso

wędzone

i produkty

mięsne

wędzone

benzo[a]piren

5,0 do 31 sierpnia 2014 r.

2,0 począwszy od 1

września 2014 r.

suma benzo[a]pirenu,

benz[a]antracenu,

benzo[b]fluorantenu

i chryzenu

30,0 od 1 września 2012 r.

do 31 sierpnia 2014 r.

12,0 począwszy od 1

września 2014 r.

Badania zawartości WWA w mięsie i produktach mięsnych poddanych obróbkom

cieplnym informują o poziomie zanieczyszczenia tymi związkami w poszczególnych

grupach wyrobów mięsnych [10]. Najwięcej tych związków stwierdza się w żywności

wędzonej, a zwłaszcza grillowanej, np. w grillowanej stwierdzono 212 μg/kg benzo[a]pi-

renu, a w wędzonej 12 μg/kg [15]. Po procesie wędzenia zawartość WWA w gotowych

wyrobach wzrasta przeciętnie od ok. 22% do ponad 41% w stosunku do ich zawartości

w farszach [12]. Przeprowadzone badania wykazują występowanie WWA w wędzonych

rybach i mięsie nawet w ilości 200 μg/kg, w pieczonym mięsie w ilości 130 μg/kg,

podczas gdy w surowej żywności występowały w stężeniach od 0,01 do 1 μg/kg [2].

Pod względem wielkości pobrania WWA, mięso i jego przetwory wnosi do dziennej

porcji żywności około 0,41 µg związków kancerogennych, w tym 0,05 µg B[a]P.

Stanowi to 13,4% sumarycznego dziennego pobrania z żywnością WWA, uznanych za

indykator potencjału kancerogenności [16]. Zależnie od stylu życia dawka WWA, na

którą narażony jest człowiek, wynosi średnio 3 µg/dzień w przypadku osób niepalą-

cych [2].

Zaostrzenie wymagań w zakresie dopuszczalnych zawartości wielopierścieniowych

węglowodorów aromatycznych w wyrobach wynika z właściwości rakotwórczych

i mutagennych tych związków [12]. WWA są to wysoce niebezpieczne substancje

wykazujące właściwości zarówno kancerogenne, jak i mutagenne [2, 17]. Pobór nawet

niewielkich ilości tych związków może powodować uszkodzenia DNA, co w efekcie

może prowadzić do karcynogenezy [2]. Najlepiej poznanym węglowodorem z grupy

WWA jest benzo[a]piren – B[a]P [10], który wykazuje najsilniejsze właściwości

rakotwórcze [12].

W organizmie człowieka związki te mogą być przekształcane przez nitroreduktazę

mikroorganizmów jelitowych do amin aromatycznych, poprzez zamianę grupy nitrowej

na aminową, z wytworzeniem N-hydroksy produktów pośrednich. Właściwość tę

wykazują głównie bakterie z rodzajów Clostridium oraz Eubacterium. Stwierdzono, że

u gnotobiotycznych szczurów poziom redukcji grupy nitrowej w kwasie p-nitrobenzo-

esowym był o wiele niższy niż u zwierząt o naturalnym składzie mikroorganizmów

przewodu pokarmowego. Redukcja tego kwasu do kwasu 4-aminobenzoesowego powo-

dowała generowanie szeregu wolnych rodników o właściwościach genotoksycznych.


78

Wykryto, iż 1-nitropiren to związek powstający w reakcji tlenków azotu z pirenem,

powszechnie występujący w spalinach samochodowych. Stanowi poważne zagrożenie

dla zdrowia człowieka, gdyż odznacza się silną mutagennością oraz wysoką karcyno-

gennością. Mikroorganizmy jelitowe odpowiadają za aktywację metaboliczną 1-nitro-

pirenu do 1-aminopirenu, czego dowodem jest fakt, że w moczu gnotobiotycznych

szczurów nie wykrywa się 1-aminopirenu. Wykazano także, że mikroorganizmy jelitowe

przyczyniają się do przekształcania WWA do ich bardziej aktywnych pochodnych

estrogenowych. WWA są wysoce genotoksyczne i w znacznym stopniu odpowiedzialne

za indukcję nowotworów jelita grubego [2].

4. Nitrozoaminy

W czasie konserwowania mięsa, a szczególnie w trakcie peklowania zachodzą

reakcje, w wyniku których mogą powstawać związki szkodliwe dla organizmu [18].

Dieta bogata w jony azotanowe(V) oraz ich prekursory – jony azotanowe(III) sprzyja

endogennej reakcji nitrozowania, tj. tworzenia nitrozozwiązków, w tym nitrozoamin.

Jony azotanowe(V) same w sobie nie są szkodliwe, ale po przedostaniu się do orga-

nizmu mogą być przekształcane przez enzym bakteryjny – reduktazę azotanową do

jonów azotanowych(III), a te z kolei, przy udziale nitroreduktazy mogą reagować

z aminami pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowymi, a także aminokwasami, amidami,

indolami lub fenolami, tworząc nitrozoaminy. Czynnikiem sprzyjającym endogennemu

nitrozowaniu w jelicie grubym jest dieta bogata w mięso, zwłaszcza czerwone, co

w efekcie może prowadzić do powstania nowotworu jelita grubego [2].

Komitet ekspertów FAO/WHO ustalił, że maksymalne dopuszczalne dzienne

pobranie (ADI) azotanów(V) przez człowieka ze względu na możliwość tworzenia się

nitrozoamin nie powinno przekraczać 5 mg/kg masy ciała (co odpowiada 1,13 mg N-

NO3). Wartość ta w odniesieniu do azotanów(III) wynosi 0,2 mg/kg masy ciała (co

odpowiada 0,06 mg N-NO2) [19, 20]. Badane przetwory mięsne w Polsce charakte-

ryzowały się bardzo zróżnicowaną zawartością azotanów(V) od 18÷64 mg/100 g,

podczas gdy zawartość azotanów(III) we wszystkich badanych wyrobach była mała

– do 2,5 mg NO2/100 g produktu [19].

Ze względu na szkodliwość azotanów(III) i azotanów(V) ich stosowanie podlega

ścisłym ograniczeniom, zarówno jeśli chodzi o ilości wprowadzane w procesie pro-

dukcji, jak i ich pozostałości w środku spożywczym [21]. W Polsce ilość stosowanych

w produkcji azotanów(III) i azotanów(V) oraz ich zawartość w gotowym produkcie

jest ściśle regulowana Rozporządzeniem Ministra Zdrowia z dnia 22 listopada 2010 r.

w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych [22].

Nitrozoaminy to grupa związków chemicznych znanych od ponad 100 lat i wykazu-

jących działanie kancerogenne odkryte w 1956 r. Przyczyniło się to do podjęcia dalszych

badań nad nitrozoaminami, w których udowodniono, że 90% z 300 przebadanych

związków ma właściwości kancerogenne [2, 17, 23, 24, 25]. Ponadto wykazują działania

mutagenne, teratogenne, embriotoksyczne oraz neurotoksyczne i nefrotoksyczne [23,

25]. W wielu krajach obserwuje się korelację między zapadalnością na raka żołądka

(powodowanego jak się wydaje przez nitrozoaminy), a poziomem spożycia azota-


79

nów(III) [24]. Nitrozoaminy są odpowiedzialne za indukcję nowotworów w różnych

organach, najczęściej wątroby, jelita grubego, płuc, trzustki, żołądka, nerek, pęcherza

moczowego, przełyku i języka (tab. 3) [2, 26].

Tabela 3. Umiejscowienie nowotworów u szczurów wywołanych przez wybrane związki nitrozowe po

dodaniu dożołądkowym [21, 23]

Związek N-nitrozowy

LD50

mg∙kg-1

m.c.

Umiejscowienie

nowotworu

Rakotwórczość

dla ludzi

N-nitrozodietyloamina (NDEA) 280 wątroba, przełyk,

nerki grupa 2A

N-etylo-nitrozomocznik

(ENMO) 300

mózg, układ

krwionośny grupa 2A

N-metylo-N’-nitro-N-

nitrozoguanidyna (NMGU) 90

nerki, pęcherz,

moczowód grupa 2A

N-nitrozometylo-etyloamina

(NMEA) 90 wątroba grupa 2B

N-nitrozodimetylo-amina

(NDMA) 40

wątroba, płuca,

nerki grupa 2A

N-metylo-nitrozomocznik

(MNMO) 110 skóra, przydatki grupa 2A

N-nitrozodipropylo-amina

(NDPA) 480 wątroba, płuca grupa 2A

N-nitrozodibutylo-amina

(NDBA) 1200

wątroba, przełyk,

pęcherz grupa 2B

Grupa 2A – czynnik prawdopodobnie rakotwórczy dla ludzi

Grupa 2B – czynnik przypuszczalnie rakotwórczy dla ludzi

Działanie karcynogenne nitrozoamin związane jest z aktywacją metaboliczną za pośrednictwem enzymów mikrosomalnych, w wyniku której powstaje jon alkilokarbo-niowy. Aktywność nitrozoamin prowadząca do zmian nowotworowych, mutagennych i teratogennych zależy w dużym stopniu od ich budowy i jest odwrotnie proporcjo-nalna do liczby atomów węgla w łańcuchu alkilowym [24]. Nitrozoaminy wykazują również wpływ na rozrodczość [23]. Istotne dla zdrowia jest, że powstające w trakcie obróbki termicznej nitrozoaminy również przekształcają hemoglobinę w methemoglo-binę, niewiążącą tlenu, co może powodować zaburzenia w układzie krążenia u ludzi [18].

Obecnie wiadomo, że w szczególności N-nitrozodimetyloamina (NDMA) jest związkiem o wysokiej aktywności kancerogennej, mutagennej oraz teratogennej [17, 20, 25, 27]. Duże zagrożenie stwarzają również N-nitrozopiperydyna i N-nitrozo-pirolidyna [20, 25].

NDMA jest nitrozoaminą najpowszechniej występującą w pożywieniu, a także powstającą w wyniku endogennego nitrozowania. Jest również najlepiej poznana ze względu na odnotowane przypadki ostrego zatrucia. W badaniach na zwierzętach wykazano, że NDMA powoduje bardzo ciężkie uszkodzenia wątroby, owrzodzenie, krwawienie z jelit oraz działa drażniąco na błony śluzowe i skórę [2].


80

5. Metale ciężkie

W ciągu ostatnich kilkunastu lat obserwuje się w środowisku naturalnym, a w tym

również w żywności, wzrost różnego rodzaju skażeń chemicznych. Wśród wielu czyn-

ników skażających środowisko człowieka poważne niebezpieczeństwo stanowią

metale ciężkie [28, 29]. Zanieczyszczenie środowiska metalami ciężkimi jest jednym

z ważniejszych zagrożeń dla zdrowia ludzi. Do organizmu człowieka te pierwiastki

toksyczne są wchłaniane przez skórę, wdychane, spożywane z produktami roślinnymi

i zwierzęcymi. Do najbardziej toksycznych metali ciężkich należą: ołów, rtęć i kadm

[3, 30]. Pierwiastki te są zaliczane do priorytetowych zanieczyszczeń żywności,

ponieważ stwarzają największe zagrożenie dla zdrowia ludzkiego, zarówno ze względu

na ich właściwości toksykologiczne, jak i powszechność występowania [28]. Skutki

oddziaływania tych pierwiastków są zwykle odległe i długotrwałe, objawy chorobowe

uwidaczniają się na ogół po upływie wielu miesięcy, a nawet lat [3, 28]. Metale ciężkie

kumulują się w organizmie [3]. Wykazują one nie tylko działanie nefrotoksyczne,

hepatotoksyczne i neurotoksyczne, ale również mutagenne i kancerogenne [31]. Kan-

cerogenne oddziaływanie występuje, gdy poziom metalu w danym organizmie osiągnie

lub przekroczy dawkę progową. Często organami najbardziej atakowanymi są te

organy, które są związane z detoksykacją lub eliminacją metalu. Dlatego też metale

ciężkie głównie atakują wątrobę i nerki. Ponadto często stwierdza się kumulację metali

w kościach, mózgu i mięśniach. Metale mogą wywołać natychmiastowe ostre zatrucia

lub stany przewlekłe. Schorzenia przewlekłe występują przez długi czas w formie

utajonej. Po pewnym czasie mogą wywołać bardzo niebezpieczne zmiany mutagenne

lub uszkodzenia centralnego systemu nerwowego. Zmiany mutagenne mogą prowadzić

do schorzeń nowotworowych. Stwierdzono istotne zależności między stężeniami metali

ciężkich w spożywanych pokarmach czy wdychanym powietrzu a umieralnością na

nowotwory [3]. Metale ciężkie działają również na układ krwiotwórczy, nerwowy,

często powodują zaburzenia rozwoju umysłowego, czynności fizjologicznych,

biochemicznych i behawioralnych [31]. Poszczególne metale wykazują różnorodne

efekty toksyczne [17]. Oddziaływanie ich na organizm człowieka oraz poszczególne

narządy jest zróżnicowane i zależy od ilości wchłoniętej dawki, czasu trwania procesu

skażenia oraz wieku konsumenta [32]. Zgodnie z opracowaniem IARC – Międzynaro-

dowej Agencji Badań nad Rakiem, kadm (Cd) zaklasyfikowano do 1 grupy obejmującej

substancje rakotwórcze dla człowieka, a związki nieorganiczne ołowiu, uprzednio

klasyfikowane w grupie 2B (możliwie rakotwórcze dla człowieka) w 2006 roku zakwa-

lifikowano do grupy 2A, w której znajdują się substancje prawdopodobnie rakotwórcze

dla człowieka [31].

Metale ciężkie przenikają do żywności zarówno z powietrza, gleby, jak i wody

[17]. Aktualnie głównym źródłem narażenia ludzi i zwierząt na pierwiastki toksyczne

jest spożywanie zanieczyszczonej żywności i pasz [33]. Głównymi źródłami metali

ciężkich, które zanieczyszczają środowisko są: procesy spalania paliw, transport,

składowanie i spalanie odpadów. Dodatkowym źródłem metali ciężkich w produktach

spożywczych są środki ochrony roślin i nawozy stosowane w ich uprawie [17]. Ze


81

względu na zagrożenie dla zdrowia ludzkiego ogromne znaczenie ma kontrola jakości

produktów zanieczyszczonych tymi pierwiastkami [28]. Badanie zawartości pier-

wiastków toksycznych w żywności zwierzęcego pochodzenia jest niezwykle ważnym

elementem w aspekcie ochrony zdrowia człowieka [33]. Średnią zawartość ołowiu,

kadmu i rtęci w mięśniach zwierząt przedstawiono w tab. 4.

Tabela 4. Średnia zawartość ołowiu, kadmu i rtęci w mięśniach zwierząt (mg/kg św.m.) [33]

Badane

parametry

Badany materiał

bydło świnie zwierzęta

łowne drób konie ryby

Pb 0,015 0,013 0,273 0,010 0,028 0,016

Cd 0,002 0,001 0,002 0,001 0,059 0,001

Hg <0,001 0,001 0,004 <0,001 <0,001 0,036

Oceny wyników zawartości ołowiu, kadmu i rtęci w żywności dokonuje się zgodnie

z rozporządzeniem Komisji (WE) Nr 1881/2006 [34], wraz z późniejszymi zmianami,

ustalającym najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach

spożywczych (tab. 5):

1. Rozporządzenie Komisji (UE) 2015/1005 [35];

2. Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 488/2014 [36];

3. Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 420/2011 [37].

Tabela 5. Najwyższe dopuszczalne poziomy zanieczyszczeń pierwiastkami toksycznymi żywności

pochodzenia zwierzęcego (mg/kg św.m.), przyjęte dla urzędowych badań kontrolnych [33, 35, 36, 37]

Produkt Ołów Kadm Rtęć

Mięso 0,10 0,05* 0,02

Wątroba 0,50 0,50 0,05

Nerki 0,50 1,00 0,05

Ryby 0,30 0,05** 0,50

*Mięso koni – 0,20 mg/kg;

**Mięso ryb z wyjątkiem gatunków: makrela, tuńczyk; mięso ryb: makrela, tuńczyk – 0,10 mg/kg; mięso ryb:

sardela, włócznik, sardynka – 0,25 mg/kg


82

6. Dioksyny i dioksynopodobne polichlorowane bifenyle (dl-PCB)

Dioksyny oraz polichlorowane bifenyle należą do grupy związków chemicznych,

zwanych Trwałymi Zanieczyszczeniami Organicznymi (Persistent Organic Pollutants),

czyli substancji chemicznych obecnych w środowisku, które za pośrednictwem żywności

dostają się zarówno do organizmu człowieka, jak i zwierząt [38, 39].

W skład grupy dioksyn wchodzi 75 toksycznych kongenerów polichlorowanych

dibenzo-p-dioksyn (PCDD) i 135 kongenerów polichlorowanych dibenzofuranów

(PCDF). Szczególne zagrożenie dla zdrowia człowieka stanowi 17 kongenerów zawie-

rających w swojej cząsteczce od 4 do 6 atomów chloru. Bardzo toksyczne wśród PCDD

i PCDF są związki, w których atomy chloru występują w pozycjach 2, 3, 7 i 8, np.

2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioksyna (TCDD). Do grupy związków o właściwościach

podobnych do dioksyn, zwanych też dioksynopodobnymi (dioxin like – dl-PCB), zalicza

się 12 kongenerów polichlorowanych bifenyli, zawierających co najmniej 4 atomy chloru

w cząsteczce oraz wykazujących podobną budowę strukturalną do TCDD [38, 40, 41].

Nigdy związków tych nie produkowano celowo ani też nie były półproduktami

w dalszych syntezach. Powstają one najczęściej w procesach termicznych podczas

spalania substancji organicznych w obecności związków chloru lub fluoru (np. spalanie

odpadów komunalnych). Tworzą się także w procesach metalurgicznych oraz procesach

termicznych według dwóch zasadniczych mechanizmów: w wyniku niecałkowitego

termicznego rozkładu, z tak zwanych prekursorów. Następuje wówczas przegrupowanie

w cząsteczkach związków, będących prekursorami w wyniku tzw. syntezy de novo oraz

bez udziału organicznych prekursorów [42]. Dioksyny są też produktami ubocznymi

wielu procesów chemicznych, np. podczas wybielania pulpy celulozowej, produkcji

niektórych pestycydów. Obecność polichlorowanych bifenyli w środowisku jest zwią-

zana z działalnością człowieka. Głównymi źródłami przedostawania się polichloro-

wanych bifenyli do środowiska są wycieki z kondensatorów oraz transformatorów,

nieodpowiednie przechowywanie zużytych olejów przemysłowych, ich niewłaściwa

regeneracja oraz niewłaściwe procesy utylizacyjne [38 ].

Uczeni szacują, że około 97% dioksyn dostaje się do organizmu człowieka z poży-

wieniem takim jak: mięso wołowe, mleko i jego przetwory, drób, wieprzowina, ryby

i jaja. Natomiast pozostałe 3% dostają się drogą wziewną i przez skórę. Ryby i przetwory

rybne charakteryzują się zwykle większym skażeniem związkami z grupy dioksyn niż

mięso i jego przetwory (tab. 6) [43].


83

Tabela 6. Średnia zawartość PCDD/PCDF, dl-PCB oraz sumy PCDD/PCDF/dl-PCB (pg WHO-TEQ/g ś.m.)

w rybach bałtyckich oraz w mięsie zwierząt hodowlanych w 2015 r. [44]

Gatunek PCDD/PCDF dl-PCB PCDD/PCDF/dl-PCB

Łosoś bałtycki 2,04 ± 0,7 3,65 ± 1,03 5,7 ± 1,68

Mięso świń 0,17 ± 0,09 0,13 ± 0,07 0,3 ± 0,17

Mięso drobiu 0,25 ± 0,36 0,1 ± 0,1 0,36 ± 0,42

Mięso wołowe 0,37 ± 0,21 0,34 ± 0,21 0,71 ± 0,42

Mięso końskie 1,72 ± 1,46 1,94 ± 1,31 3,66 ± 2,71

Mięso owcze

Wątroba owcza

1,06 ± 1,24

0,69 ± 0,58

0,42 ± 0,27

0,23 ± 0,11

1,48 ± 1,33

0,91 ± 0,67

U ludzi dioksyny i polichlorowane bifenyle są transportowane przez lipidy krwi do

wątroby oraz tkanki tłuszczowej, gdzie ulegają kumulacji. W komórkach dioksyny i dl-

PCB łączą się z receptorem cytozolowym węglowodorów aromatycznych. Aktywny

kompleks dioksyna-receptor w jądrze komórkowym łączy się z fragmentem DNA

i następuje stymulacja transkrypcji genu cytochromu P-450 oraz cytochromu P-448, co

skutkuje zwiększonym wytwarzaniem hydroksylaz węglowodorów aromatycznych.

Enzymy te uczestniczą w procesie metabolizmu dioksyn. Jego pierwszym etapem jest

hydroksylacja, a drugim reakcja sprzęgania z kwasem glukuronowym lub glutationem,

bądź reakcja acetylacji. Powstające metabolity są rozpuszczalne wodzie i wydalane są

z moczem [38].

Dioksyny są najbardziej trującymi związkami jakie otrzymał w wyniku syntezy

człowiek [45]. Posiadają zdolność do długotrwałego kumulowania się w organizmie,

prowadzącego do naruszania różnych mechanizmów homeostatycznych, odpowie-

dzialnych za adaptację organizmu do środowiska, a wywołane przez te związki efekty

biologiczne mogą się przejawiać nawet w drugim pokoleniu. Pierwszym objawem

zatrucia dioksynami jest zwykle podrażnienie skóry, przeobrażające się w niegojące się

owrzodzenia, które sprzyjają zmianom w procesach komórkowych, prowadząc

w efekcie nawet do promocji zmian nowotworowych [39]. Dioksyny wykazują:

działanie toksyczne na skórę powoduje powstanie trądzika chlorowego charakte-

ryzującego się zaburzeniem w budowie i czynności gruczołów łojowych skóry

z hiperplazją i hiperkeratozą naskórka. Na twarzy i małżowinach usznych

stwierdza się nieregularnie wyniosłą powierzchnię skóry ze zgrubieniami

i stwardnieniami, wywołanymi przez liczne zaskórniki z zaczopowaniem

masami rogowymi ujść mieszków włosowych;


84

działanie hormonalne – prowadzi do zmian poziomu hormonów tarczycy

z następowym upośledzeniem rozwoju sprawności psychomotorycznej z pod-

wyższonym poziomem hormonu TSH; u osób narażonych zawodowo na

ekspozycję dioksynową;

działanie rakotwórcze – wśród pracowników zawodowo narażonych na dioksyny

(produkcja herbicydów, awarie chemiczne) obserwuje się, spowodowane

aberracją chromosomów, zwiększone ryzyko zgonu z powodu nowotworów

(chłoniak, mięsak, nowotwory płuc, nowotwory przewodu pokarmowego) [45,

46]. W 1997 roku dioksyny zostały uznane przez Międzynarodową Agencję

Badań nad Nowotworami (IRAC) za kancerogeny grupy A [38]. Z kolei

polichlorowane bifenyle zaliczane są przez IRAC do grupy 2A – związków

o prawdopodobnym działaniu rakotwórczym dla człowieka [17].

W przypadku kobiet w ciąży bardzo niebezpieczne, zwłaszcza w pierwszych

3 miesiącach ciąży – jest przenikanie przez łożysko czynników teratogennych, prowa-

dzących do obumarcia zarodka lub wykształcenia się wad rozwojowych. Należą do nich

także dioksyny [45].

Z powodu dużej szkodliwości dioksyn i polichlorowanych bifenyli ich stężenie

w produktach żywnościowych powinno być monitorowane [38]. W Polsce najwyższe

dopuszczalne poziomy dioksyn, polichlorowanych bifenyli o działaniu podobnym do

dioksyn i polichlorowanych bifenyli o działaniu niepodobnym do dioksyn w żywności

pochodzenia zwierzęcego reguluje Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 1259/2011 [47]

oraz Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 1067/2013 [48] (tab. 6). Kontrola narażenia na

zatrucie dioksynami ma na celu ocenę ryzyka wystąpienia niekorzystnych skutków

zdrowotnych, wynikających z narażenia na te związki, i powinna być skoncentrowana

na redukcji emisji dioksyn do środowiska i zaniechania procesów technologicznych,

będących źródłami ich powstawania [42].


85

Tabela 6. Najwyższe dopuszczalne poziomy dioksyn i polichlorowanych bifenyli o działaniu podobnym do

dioksyn w wybranych środkach spożywczych [47, 48]

Środki spożywcze

Najwyższe dopuszczalne poziomy

Suma dioksyn

(WHO-PCDD/F-TEQ)

Suma dioksyn i polichlorowanych

bifenyli o właściwościach

podobnych do dioksyn

(WHO-PCDD/F-PCB-TEQ)

Mięso i produkty mięsne

(z wyłączeniem jadalnych

podrobów) następujących

zwierząt:

bydło i owce

drób

świnie

2,5 pg/g tłuszczu

1,75 pg/g tłuszczu

1,0 pg/g tłuszczu

4,0 pg/g tłuszczu

3,0 pg/g tłuszczu

1,25 pg/g tłuszczu

Wątroba zwierząt

lądowych, z wyjątkiem

owiec, i produkty z niej

pochodzące

0,30* pg/g

świeżej masy

0,50** pg/g

świeżej masy

Mięso ryb i produkty

rybołówstwa oraz

produkty z nich

pochodzące

3,5 pg/g świeżej masy 6,5 pg/g świeżej masy

Tłuszcz z następujących

zwierząt:

bydło i owce

drób

świnie

2,5 pg/g tłuszczu

1,75 pg/g tłuszczu

1,0 pg/g tłuszczu

4,0 pg/g tłuszczu

3,0 pg/g tłuszczu

1,25 pg/g tłuszczu

*Wątroba owiec i produkty z niej pochodzące – 1,25 pg/g świeżej masy; **Wątroba owiec i produkty z niej pochodzące – 2,00 pg/g świeżej masy


86

7. Podsumowanie

Mięso i przetwory mięsne są dla człowieka źródłem zarówno niezbędnych składni-

ków odżywczych, jak i wielu związków mogących powodować w jego organizmie

zmiany chorobowe, w tym nowotworowe. Obróbka termiczna mięsa, szczególnie

w wysokiej temperaturze sprzyja powstawaniu związków o działaniu kancerogennym.

Występujące w mięsie i przetworach mięsnych nitrozoaminy, heterocykliczne aminy

aromatyczne (HCA) oraz wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) to

związki o udokumentowanym działaniu kancerogennym. Istnieje związek pomiędzy

częstym spożywaniem przetworzonego mięsa a częstotliwością występowania nowo-

tworów u ludzi. Problemem dla zdrowia człowieka są także zanieczyszczenia metaliczne

mięsa. Do najbardziej toksycznych metali ciężkich należą: ołów, rtęć i kadm. Skutki

oddziaływania tych pierwiastków są zwykle odległe i długotrwałe. Wykazują one nie

tylko działanie kancerogenne, ale również mutagenne, nefrotoksyczne, hepatotoksyczne

i neurotoksyczne. Stwierdzono istotne zależności między stężeniami metali ciężkich

w spożywanych pokarmach czy wdychanym powietrzu a umieralnością na nowotwory.

Również dioksyny i dioksynopodobne polichlorowane bifenyle (dl-PCB) obecne

w mięsie są związkami powszechnie uważanymi za jedne z najbardziej niebezpiecznych

dla organizmu ludzkiego. W 1997 roku dioksyny zostały uznane przez Międzynarodową

Agencję Badań nad Nowotworami (IRAC) za kancerogeny grupy A.

Literatura

1. Majcherczyk J., Surówka K., Heterocykliczne aminy aromatyczne jako zagrożenie chemiczne w produktach mięsnych poddawanych obróbce termicznej, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość., 1, 98 (2015), s. 16-34

2. Nowak A., Libudzisz Z., Karcynogeny w przewodzie pokarmowym człowieka, Żywność. Nauka Technologia. Jakość, 4, 59 (2008), s. 9-25

3. Ociepa−Kubicka A., Ociepa E., Toksyczne oddziaływanie metali ciężkich na rośliny, zwierzęta i ludzi, Inżynieria i Ochrona Środowiska, 15, 2 (2012), s. 169-180

4. Struciński P., Piskorska−Pliszczyńska J., Góralczyk K., Warenik−Bany M., Maszewski S., Czaja K., Ludwicki J. K., Dioksyny a bezpieczeństwo żywności, Roczniki Państwowego Zakładu Higieny, 62, 1 (2011), s. 3-17

5. Waszkiewicz−Robak B., Szterk A., Kaczmarczuk., Bezpieczeństwo zdrowotne mięsa wołowego poddanego obróbce cieplnej, Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego, 1 (2014a), s. 69-76

6. Olatunji O. S., Fatoki O. S., Opeolu B. O., Ximba B. J., Benzo[a]pyrene and benzo[k]fluoranthene in some processed fish and fish products, International Journal of Environmental Research and Public Health,, 12 (2015), s. 940-951

7. Gibis M., Heterocyclic aromatic amines in cooked meat products: causes, formation, occurrence, and risk assessment, Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 15 (2016), s. 269-302

8. Jamali M. A., Zhang Y., Teng H., Li S., Wang F., Peng Z., Inhibitory effect of Rosa rugosa tea extract on the formation of heterocyclic amines in meat patties at different temperatures, Molecules, 21, 173 (2016), s. 1-14

9. Woziwodzka A., Piosik J., Heterocykliczne aminy aromatyczne: charakterystyka i znaczenie w indukcji procesów nowotworowych, Biotechnologia, 4, 87 (2009), s. 133-151


87

10. Kubiak M. S., Polak M., Siekierko U., Zawartość B[A]P w rynkowych przetworach mięsnych, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3, 76 (2011), s. 120-129

11. Mičulis J., Valdovska A., Šterna V., Zutis J., Polycyclic aromatic hydrocarbons in smoked fish and meat, Agronomy Research, 9 (Special Issue II), (2011), s. 439-442

12. Waszkiewicz−Robak B., Szterk A., Rogalski M., Kruk M., Rokowska E., Zarodkiewicz M., Mikiciuk J., Wpływ procesu wędzenia wyrobów wieprzowych otrzymanych z mięsa o różnej jakości początkowej na zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2, 93 (2014b), s. 73-92

13. Szymański P., Borys A., Skażenie WWA mięsa i wędlin, nowe regulacje prawne, Przemysł Spożywczy, 66 (2012), s. 32-35

14. Rozporządzenie Komisji (UE) NR 835/2011 z dnia 19 sierpnia 2011 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 odnośnie do najwyższych dopuszczalnych poziomów wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w środkach spożywczych

15. Ciemniak A., Porównanie wpływu metody grillowania na zawartość benzo[a]piranu w mięsie kurcząt, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3, 52 (2007), s. 54-61

16. Wieczorek J., Wieczorek Z., Pobranie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych z żywnością, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, XLIV, 3 (2011), s. 725-731

17. Kumirska J., Gołębiowski M., Paszkiewicz M., Bychowska A., Skrypt z ochrony środowiska. Analiza żywności, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk 2010

18. Migdał W., Spożycie mięsa a choroby cywilizacyjne, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 6, 55 (2007), s. 48-61

19. Dżugan M., Pasternakiewicz A., Ocena dziennego pobrania azotanów z wyrobami mięsnymi i wodą pitną, Proceedings of EC Opole, 1, ½ (2007), s. 129-132

20. Skrabka-Błotnicka T., Higiena żywności, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej we Wrocławiu, Wrocław 2001

21. Andrejko M., Czarniecka-Skubina E., Andrejko D., Kluza F., Zawiślak K., Głuszak A., Pacek M., Zagrożenia bezpieczeństwa zdrowotnego żywności, Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie, Lublin 2012

22. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 22 listopada 2010 r. w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych (Dziennik Ustaw Nr 232, Poz. 1525)

23. Andrejko D., Andrejko M., Zanieczyszczenia żywności. Źródła i oddziaływanie na organizm człowieka, Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie, Lublin 2009

24. Stanisławczyk R., Nitrozoaminy w przetworach mięsnych, Gospodarka Mięsna, 10 (2014), s. 16-21

25. Skrabka-Błotnicka T., Masłowski B., Bezpieczeństwo żywności, Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu, Wrocław 2008

26. Jakszyn P., González C. A., Nitrosamine and related food intake and gastric and esophageal cancer risk: A systematic review of the epidemiological evidence, World Journal of Gastroenterology, 21, 12, 27 (2006), s. 4296-4303

27. Song P., Wu L., Guan W., Dietary nitrates, nitrites, and nitrosamines intake and the risk of gastric cancer: A meta-analysis, Nutrients, 7 (2015), s. 9872-9895

28. Bartodziejska B., Gajewska M., Czajkowska A., Oznaczenie poziomu zanieczyszczeń metalami ciężkimi żywności pochodzącej z samodzielnej produkcji rolnej techniką spektro-metrii absorpcji atomowej, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 43 (2010), s. 38-44

29. Jan A. T., Azam M., Siddiqui K., Ali A., Choi I., Haq Q. M. R., Heavy metals and human health: Mechanistic insight into toxicity and counter defense system of antioxidants, International Journal of Molecular Sciences, 16 (2015), s. 29592-29630


88

30. Hoha G. V., Costăchescu E., Leahu A., Păsărin B., Heavy metals contamination levels in processed meat marketed in Romania, Environmental Engineering and Management Journal, 13, 9 (2014), s. 2411-2415

31. Kozłowska A., Mikołajczyk A., Boroń M., Kasperczyk S., Pawlas N., Narażenie na ołów a stężenie we krwi kadmu, selenu i wartości morfologii, Medycyna Środowiskowa − Environmental Medicine, 18, 2 (2015), s. 17-25

32. Stanisławczyk R., Zawartość ołowiu w tkankach zwierząt, Gospodarka Mięsna, 5 (2016), s. 30-33

33. Szkoda J., Nawrocka A., Kmiecik M., Żmudzki J., Badania kontrolne pierwiastków toksycznych w żywności pochodzenia zwierzęcego, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 48 (2011), s. 475-484

34. Rozporządzenie Komisji (WE) NR 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r. ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych (L 364/5 20.12.2006)

35. Rozporządzenie Komisji (UE) 2015/1005 z dnia 25 czerwca 2015 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów ołowiu w niektórych środkach spożywczych (L 161/9 26.6.2015)

36. Rozporządzenie Komisji (UE) NR 488/2014 z dnia 12 maja 2014 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów kadmu w środkach spożywczych (L 138/75 13.5.2014)

37. Rozporządzenie Komisji (UE) NR 420/2011 z dnia 29 kwietnia 2011 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych (L 111/3 30.4.2011)

38. Stec M., Kurzeja E., Kościołek A., Pawłowska-Góral K., Zagrożenia wynikające z narażenia na dioksyny i dioksynopodobne polichlorowane bifenyle, Problemy Higieny i Epidemiologii, 93, 4 (2012), s. 639-646

39. Żukiewicz-Sobczak W., Chmielewska−Badora J., Krasowska E., Wojtyła A., Piątek J., Wpływ dioksyn na środowisko i organizm człowieka, Medycyna Ogólna i Nauki o Zdrowiu, 18, 1 (2012), s. 59-63

40. Rozporządzenie Komisji (UE) NR 1259/2011 z dnia 2 grudnia 2011 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów dioksyn, polichlorowanych bifenyli o działaniu podobnym do dioksyn i polichlorowanych bifenyli o działaniu niepodobnym do dioksyn w środkach spożywczych (L 320/18 3.12.2011)

41. Hess H. D., Geinoz M., A farm survey on the presence of dioxins and dl-PCB in beef production systems in Switzerland, Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement, 15, S1 (2011), s. 31-37

42. Cieślik I., Migdał W., Dioksyny, furany i polichlorowane bifenyle − toksyczność i występowanie w środowisku, Inżynieria i Ochrona Środowiska, 15, 3 (2012), s. 237-247

43. Śmiechowska M., Zagrożenie żywności i środowiska dioksynami i akrylamidem w świadomości ekologicznej społeczeństwa województwa pomorskiego, Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 55, 4 (2010), s. 150-157

44. Piskorska-Pliszczyńska J., Pajurek M., Mikołajczyk S., Maszewski S., Pietroń W., Raport z badań kontrolnych dioksyn, furanów, dioksynopodobnych polichlorowanych bifenyli (dl-PCB) i niedioksynopodobnych PCB (ndl-PCB) u zwierząt i w produktach pochodzenia zwierzęcego przeprowadzonych w roku 2015, Państwowy Instytut Weterynaryjny − Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Radiobiologii, Puławy 2016, s. 1-24

45. Brzeski Z., Dioksyny i furany w środowisku i ich wpływ na organizm, Medycyna Ogólna i Nauki o Zdrowiu, 17, 3 (2011), s. 161-164


89

46. Solomon-Wisdom G. O., Ndana R. W., Dioxin effect on human health – a review, Journal of Global Biosciences, 1 (2012), s. 10-16

47. Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 1259/2011 z dnia 2 grudnia 2011 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów dioksyn, polichlorowanych bifenyli o działaniu podobnym do dioksyn i polichlorowanych bifenyli o działaniu niepodobnym do dioksyn w środkach spożywczych

48. Rozporządzenie Komisji (UE) NR 1067/2013 z dnia 30 października 2013 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów zanieczyszczeń: dioksyn, polichlorowanych bifenyli o właściwościach podobnych do dioksyn i polichlorowanych bifenyli o właściwościach niepodobnych do dioksyn w wątrobie zwierząt lądowych (L 289/56 31.10.2013)


Istnieje związek pomiędzy częstym spożywaniem przetworzonego mięsa a częstotliwością występowania nowotworów u ludzi. Niektóre sposoby przetwarzania żywności mogą powodować powstawanie w niej szkodliwych związków chemicznych, w tym mutagennych i kancerogennych heterocyklicznych amin aromatycznych (HCA), nitrozoamin oraz wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA). Związki te przejawiają szereg niebezpiecznych efektów biologicznych, dlatego celem tej pracy jest analiza dostępnego piśmiennictwa i naświetlenie aktualnego problemu. Zanieczyszczenie środowiska metalami ciężkimi jest jednym z ważniejszych zagrożeń dla zdrowia ludzi. Do najbardziej toksycznych metali ciężkich należą: ołów, rtęć i kadm. Stwierdzono istotne zależności między stężeniami metali ciężkich w spożywanych pokarmach czy wdychanym powietrzu a umieralnością na nowotwory. Dioksyny i dio-ksynopodobne polichlorowane bifenyle (dl-PCB) są związkami powszechnie uważanymi za jedne z najbardziej niebezpiecznych dla organizmu ludzkiego. W 1997 roku dioksyny zostały uznane przez Międzynarodową Agencję Badań nad Nowotworami (IRAC) za kancerogen grupy A. W pracy wskazano także najważniejsze źródła narażenia człowieka na te związki i mechanizm ich działania toksycznego. Członkostwo Polski we Wspólnocie Europejskiej obliguje nasz kraj do prowadzenia stałego nadzoru i kontroli pozostałości substancji szkodliwych w środkach spożywczych. Dodatkowo w pracy przedstawiono regulacje prawne dotyczące maksymalnych dopuszczalnych poziomów substancji szkodliwych w mięsie w aspekcie przydatności do spożycia. Słowa kluczowe: związki kancerogenne, nitrozoaminy, heterocykliczne aminy aromatyczne (HCA), wielo-pierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), metale ciężkie, dioksyny

Meat and meat products and cancer diseases

There is a correlation between frequent consumption of processed meat and cancer incidences in humans. Some food processing methods can cause many chemical compounds to form in food, including mutagenic and carcinogenic heterocyclic aromatic amines (HAA), nitrosamines and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). These compounds show a number of hazardous biological effects, therefore, the objective of the study was analysis of the available literature and highlighting the current problem. Contamination of the environment with heavy metals is one of the major threats for human health. The most toxic heavy metals include lead, mercury and cadmium. There is a significant correlation between the concentrations of heavy metals in consumed foods or inhaled air and cancer mortality. Dioxins and dioxin like polychlorinated biphenyls (dl-PCB) are commonly considered as bearing substantial risk for human body. In 1997 dioxins were recognized as a group A carcinogen by the International Agency for Research on Cancer (IARC). The most important sources of human exposure to these compounds are also indicated, as are the mechanism of their toxic effect. Membership of Poland in European Union obligates our country to conduct constant supervision and control of remains of substances, which are harmful in food. In addition the work presents legal regulations, concerning maximum acceptable levels of harmful substances in meat in aspect of usefulness to eat. Keywords: carcinogens, nitrosamines, heterocyclic aromatic amines (HAA), polycyclic aromatic hydro-

carbons (PAH), heavy metals, dioxins

90

Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A.

Skibniewska1

Wpływ ultradźwięków

na wybrane właściwości mechaniczne

kruchych ciastek

1. Wprowadzenie

Ze względu na wysokie walory sensoryczne wyroby ciastkarskie stanowią popularną

grupę produktów spożywczych. W Polsce kruche ciastka są produktem powszechnie

spożywanym bez względu na poziom zamożności, m.in. z powodu wysokiej wartości

odżywczej, długiego okresu trwałości oraz dostępności w różnych smakach. Ich spożycie

w Polsce wynosi ok. 4,5 kg/osobę [1]. Konsumenci stawiają tej grupie produktów

wysokie wymagania dotyczące cech sensorycznych wyrobu, wśród których specjalne

znaczenie ma tekstura [2]. Badania przeprowadzone w ciągu kilku ostatnich lat

potwierdzają, że klienci podczas wyboru produktu nie sugerują się tylko ceną, ale

również jego właściwościami odżywczymi i sensorycznymi [3].

Wraz ze wzrostem świadomości właściwości zdrowotnych i pochodzenia produktu

konsumenci coraz częściej decydują się na zakup „zdrowej żywności”. W związku

z tym producenci żywności starają się sprostać oczekiwaniom stawianym przez

klientów. Jednym ze sposobów produkcji żywności wysokiej jakości jest stosowanie

prozdrowotnych odmian zbóż do wypieku kruchych ciastek oraz stosowanie dodatków

o właściwościach prozdrowotnych podnoszących wartość odżywczą [4].

W latach 90-tych XX. w zaobserwowano wzrost zainteresowania uprawą pszenic

pierwotnych tj. diploidalnej samopszy (Triticum monococcum ssp L. monococcum),

tertaploidalnej płaskurki (Triticum turgidum ssp. dicoccum) i heksaploidalnego orkiszu

(Triticum aestivum ssp. spelta). Rozwój tych upraw to szansa na pozyskanie ziarna

konsumpcyjnego o potencjalnie większej zawartości składników biologicznie czynnych

w porównaniu z ich zawartością w ziarnie pszenicy zwyczajnej [5].

Pszenica samopsza (Triticum monococcum ssp L. monococcum) należy do gatunków

pierwotnych pszenic. Udomowienie tego gatunku rozpoczęło się w okresie neolitu (ok.

10000 lat p.n.e) [6]. Obecnie w Europie wzrasta zainteresowanie tą odmianą pszenicy ze

względu na postrzeganie przez konsumentów tego zboża, jako źródła mikroskładników

odżywczych o specyficznych właściwościach [7]. W stosunku do pszenicy zwyczajnej

mąka z całego ziarna samopszy charakteryzuje się wysoką wartością biologiczną.

Wpływa na to wysoka zawartość związków o charakterze antyoksydacyjnym – sprzę-

żonych polifenoli, fitosteroli, karotenoidów, tokoli oraz niska aktywność beta-amylazy

i lipooksygenazy, która ogranicza degradację przeciwutleniaczy podczas produkcji

1 [email protected], Katedra Podstaw Bezpieczeństwa, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek

91

żywności [7, 8]. Samopsza odznacza się także wyższą w stosunku do tradycyjnych

odmian pszenicy zawartością białka (średnio o 59%), tłuszczów (o 50%), w tym mono-

nienasyconych kwasów tłuszczowych (o 53%), tokoli (o 46%), tokotrienoli (o 88%)

oraz luteiny (o 483%) [9]. W badaniach nad zawartością karotenoidów w mące

z samopszy wykazano znacznie wyższą (nawet ośmiokrotnie) zawartość karotenoidów

w stosunku do mąki pszenicy zwyczajnej. Ponadto, karotenoidy zawarte w mące

z samopszy wolniej ulegają degradacji w procesie pieczenia [10, 11].

Konsumenci dużą uwagę przywiązują do cech sensorycznych wyrobu, do których

należą zarówno smak jak i tekstura [12]. Tekstura to jedna z najważniejszych cech

wpływających na jakość i akceptację przez konsumentów produktów spożywczych.

Tekstura jest cechą sensoryczną i psychologiczną, która uzależniona jest zarówno od

struktury jak i budowy chemicznej oraz właściwości reologicznych produktu. Teksturę

żywności można opisać w sensie fizycznym jak i sensorycznym. Zgodnie z definicją

podaną przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (International Organization

for Standaryzation) tekstura jest sensoryczną i funkcjonalną oznaką właściwości

reologicznych i strukturalnych, geometrycznych i powierzchniowych żywności, które

mogą być odbierane przez człowieka za pomocą receptorów mechanicznych, dotyko-

wych, ewentualnie słuchowych i wzrokowych [2].

Szwajcarski Instytut Badań nad Rolnictwem ekologicznym opublikował badania

dotyczące preferencji sensorycznych europejskich konsumentów dotyczące ciastek

ekologicznych. Z raportu wynika, że polscy konsumenci żywności ekologicznej wybie-

rają ciastka o delikatnie korzennym smaku, kruche o umiarkowanej słodkości. Do

cechpożądanych charakteryzujących kruche ciastka zalicza się suchość, kruchość,

ogólną jakość, mączny smak, tłuszczowy zapach, zapach kojarzący się z przyrumie-

nieniem, słonecznikowym smakiem i zapachem. Konsumenci jako cechy nielubiane

wymienili wysoką twardość oraz ostry i silny zapach [3].

Jedną z technik pozwalających na modyfikowanie właściwości sensorycznych

produktów spożywczych są ultradźwięki. Wykorzystanie ultradźwięków w procesach

produkcji żywności staje się coraz popularniejsze. Stosuje się je do modyfikacji cech

wyrobów, intensyfikacji różnego rodzaju procesów, a także do utrwalania produktów

[13-17]. Ultradźwiękami nazywamy fale dźwiękowe o częstotliwościach od 16 kHz do

10 GHz znajdujące się powyżej progu słyszenia aparatu słuchowego człowieka. Mają

charakter fali, której propagacja jest wynikiem przenoszenia drgań mechanicznych

cząstek ośrodka wokół położenia równowagi [18]. Liczne badania wskazują na

szerokie spektrum możliwości i potencjał zastosowania techniki ultradźwiękowej do

wspomagania produkcji i przetwórstwa [19-21].

2. Cel i zakres pracy

Celem pracy było zbadanie wpływu sonikacji na wybrane właściwości mechaniczne

kruchych ciastek. Sprawdzono, czy zastosowanie techniki ultradźwiękowej o różnej

częstotliwości i czasie działania na ciasto przed wypiekiem wpływa na zmianę

właściwości mechanicznych wypieczonych z niego ciastek.

Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A. Skibniewska

92


Materiał do badań stanowiły kruche ciastka wypieczone z mąki jasnej oraz z pełnego

przemiału z samopszy (Triticum monococcum) oraz pszenicy zwyczajnej (Triticum

aestivum). Ciasto pochodziło z projektu (nr HOR-RE-MSZ-0780-10/15(442)) realizo-

wanego w ramach badań podstawowych dotyczących przetwórstwa ekologicznego.

Ciasto przygotowano w miesiarce spiralnej Eberhardt (Wagner & Wagner, Niemcy)

z mąki, tłuszczu i cukru przy zachowaniu proporcji wagowej 3:2:1, jako dodatkowy

surowiec zastosowano jaja. Ciasto zamrożono i przechowywano w temperaturze -20oC,

przez okres 3 miesięcy.

Przed wypieczeniem ciasto rozmrożono w warunkach chłodniczych, a następnie

poddano działaniu ultradźwięków (myjka ultradźwiękowa wyprodukowana na

zamówienie przez firmę Ultron, Polska) o częstotliwości 20, 40 oraz 100 kHz w czasie 3,

5 oraz 10 minut. Ciasto przed wypiekiem było rozwałkowywane w specjalnie przygo-

towanej drewnianej formie w celu uzyskania jednakowych wymiarów (30x30x5mm)

ciastek. Ciastka wypieczono w temp. 170oC przez 15 min. w kuchence gazowo-

elektrycznej (WROZAMET typ 3000, Polska). Po wystudzeniu ciastka pakowano

w opakowania jednostkowe z polietylopropylenu i poddano badaniom po upływie 24 h.

Instrumentalne pomiary wielkości mechanicznych wypieczonych ciastek kruchych

wykonano przeprowadzając następujące testy: test cięcia, test łamania i test ściskania

przy użyciu aparatu Multitest 1-i (Wielka Brytania). Do testu cięcia wykorzystano

element jednonożowy z prostym ostrzem. Pomiar prowadzono przy prędkości przesuwu

elementu roboczego 10 mm/min, przy zastosowaniu głowicy o zakresie 500 N. Test

łamania przeprowadzono ze stałą prędkością 10 mm/min, odległość między podporami

wynosiła 18 mm. Test ściskania przeprowadzono ze stałą prędkością 250 mm/min przy

zastosowaniu głowicy o zakresie 500 N. Dokonywano pomiaru maksymalnej siły cięcia

[N], maksymalnej siły łamania [N], maksymalnej siły ściskania [N] oraz dystansu, przy

którym następowało zniszczenie ciastka. Do sterowania urządzeniem, obliczania

i odczytu wyników wykorzystano system komputerowy.

Przy analizie właściwości mechanicznych produktów zbożowych kruchych i chrup-

kich wielu autorów obserwowało małą powtarzalność pomiarów i trudność w inter-

pretacji uzyskanych wyników. Z powodu nieregularnych i trudnych do interpretacji

charakterystyk mechanicznych uzyskanych w testach do analizy wyników wyznaczono

wartość maksymalnej pracy W [J], jaką należy wykonać w celu zniszczenia materiału.

Wynik końcowy jest średnią z pięciu powtórzeń.

Do opracowania uzyskanych wyników wykorzystano pakiet Statistica 13.1

(Statsoft, Polska). Z powodu braku rozkładu normalnego do porównania średnich

z grupą odniesienia, którą stanowiły ciastka nie poddane działaniu ultradźwięków,

zastosowano nieparametryczny test U Manna Whitneya. Jako zmienną grupującą

przyjęto częstotliwość ultradźwięków względem zmiennej czas działania. Porównań

dokonano oddzielnie dla każdego rodzaju ciastka przy poziomie istotności α<0,05.


93

4. Analiza wyników

Instrumentalny pomiar właściwości mechanicznych produktu takich jak twardość

jest niezbędny do wyrażenia tekstury za pomocą wartości liczbowych cech fizycznych.

W pracy przedstawiono wpływ sonikacji na twardość kruchych ciastek poprzez maksy-

malną siłę niszczącą [N] wyrażoną za pomocą pracy [W] potrzebnej do zniszczenia

materiału w maszynie wytrzymałościowej na dystansie [d].

Ciastka wypieczone z mąki samopszy charakteryzowały się większą siłą niszczącą

niż ciastka z pszenicy zwyczajnej, co widoczne było we wszystkich testach dla ciastek

z mąki jasnej, a w teście cięcia dla ciastek z obu typów mąki (rys. 1-6). Świadczy to

o większej twardości tych produktów. Wartość siły niszczącej wskazywać może

również na zwiększoną chrupkość ciastek, gdyż materiały chrupkie podczas gryzienia

lub odkształcenia wymagają znacznie większej siły [23]. Zastosowanie sonikacji

o różnej częstotliwości w sposób zróżnicowany wpływało na wybrane właściwości

mechaniczne kruchych ciastek, w zależności od ich rodzaju, czyli medium propagacji

ultradźwięków, częstotliwości oraz czasu ich działania.

Rysunek 1. Praca uzyskana w teście łamania ciastek kruchych z samopszy (wartości średnie oznaczone tymi

samymi literami dla tego samego typu mąki nie różnią się istotnie statystycznie)


94

Rysunek 2. Praca uzyskana w teście łamania ciastek kruchych z pszenicy zwyczajnej (wartości średnie oznaczone tymi samymi literami dla tego samego typu mąki nie różnią się istotnie statystycznie)

Rysunek 3. Praca uzyskana w teście cięcia ciastek kruchych z samopszy (wartości średnie oznaczone tymi

samymi literami dla tego samego typu mąki nie różnią się istotnie statystycznie)


95

Rysunek 4. Praca uzyskana w teście łamania ciastek kruchych z pszenicy zwyczajnej (wartości średnie

oznaczone tymi samymi literami dla tego samego typu mąki nie różnią się istotnie statystycznie)

Rysunek 5.Praca uzyskana w teście ściskania ciastek kruchych z samopszy (wartości średnie oznaczone tymi samymi literami dla tego samego typu mąki nie różnią się istotnie statystycznie)


96

Rysunek 6.Praca uzyskana w teście ściskania ciastek kruchych z pszenicy zwyczajnej (wartości średnie

oznaczone tymi samymi literami dla tego samego typu mąki nie różnią się istotnie statystycznie)

W przypadku ciastek wypieczonych z mąki jasnej samopszy działanie przed wypie-

kiem na ciasto ultradźwiękami o częstotliwości 20 kHz powodowało wraz ze zwiększe-

niem czasu działania stopniowe zmniejszanie pracy niezbędnej do złamania (pracy

łamania) istotnie różnej przy 10 minutowej sonikacji oraz nieistotny wzrost pracy

potrzebnej do ściskania (pracy ściskania). Ultradźwięki o częstotliwości 40 kHz

powodowały wzrost pracy ściskania i spadek pracy potrzebnej do przecięcia (pracy

cięcia) przy działaniu 3 i 5 minutowym oraz istotnie różny spadek pracy łamania po 3

i 10 min. Sonikacja ciasta z samopszy jasnej ultradźwiękami o częstotliwości 100 kHz

spowodowała istotnie różny spadek pracy łamania po 5 i 10 min, pracy cięcia po 5 min

a pracy ściskania po 10 min. Dla tej częstotliwości przy 3 minutowejsonikacji zaobser-

wowano wzrost wartości pracy łamiącej oraz pracy ściskania, ale nieróżniącej się

istotnie od grupy odniesienia.

Dla ciastek z mąki ciemnej samopszy we wszystkich testach w większości przy-

padków stwierdzono spadek pracy niszczącej pod wpływem działania ultradźwięków,

ale istotnie różny tylko dla pracy ściskania przy 10 minutowej sonikacji ultradźwiękami

o częstotliwości 20 kHz oraz 5 i 10 minutowej sonikacji ultradźwiękami o często-

tliwości 100 kHz. Stwierdzono istotnie różny wzrost pracy cięcia przy 5 minutowej

sonikacji ultradźwiękami o częstotliwości 40 kHz.

Działanie ultradźwiękami na ciasto z mąki jasnej pszenicy zwyczajnej tylko w kilku

przypadkach spowodowało spadek wartości pracy niszczącej a w dwóch nawet istotnie

różny jej wzrost. Analogiczne wyniki zaobserwowano we wszystkich testach. Niewielki

spadek pracy łamania oraz pracy cięcia stwierdzono po 3 min dla częstotliwości 20 kHz


97

oraz po 3 i 5 min dla częstotliwości 40 kHz. Natomiast dla sonikacji ultradźwiękami

o częstotliwości 20 kHz przez 5 min oraz o częstotliwości 100 kHz przez 10 min

odnotowano istotny wzrost pracy niszczącej potwierdzony we wszystkich testach.

Sonikacja ciasta z mąki ciemnej pszenicy zwyczajnej niezależnie od zastosowanej

częstotliwości i czasu działania nie obniżała wartości pracy niszczącej, a w większości

przypadków wywołała istotnie różny wzrost pracy ściskającej.

5. Wnioski

Stwierdzono, że wpływ ultradźwięków na właściwości mechaniczne kruchych

ciastek uzależniony był nie tylko od czasu i częstotliwości działania ultradźwięków, ale

również od odmiany zboża i rodzaju mąki, z której je wypieczono. Ciastka wypieczone

z mąki samopszy charakteryzowały się większą twardością, wyrażoną za pomocą siły

niszczącej, niż ciastka z pszenicy zwyczajnej. Ultradźwięki o częstotliwości 100 kHz

i czasie działania powyżej 5 minut obniżały twardość ciastek wypieczonych z samopszy.

Uzyskane wyniki świadczą o tym, że za pomocą techniki ultradźwiękowej można

modyfikować właściwości sensoryczne, między innymi obniżać twardość kruchych

ciastek z samopszy. Technika ultradźwiękowa okazała się nieprzydatna do obniżania

twardości ciastek z mąki pszenicy zwyczajnej, lecz może być wykorzystywana do

zwiększenia chrupkości tych wyrobów.

Literatura

1. Błońska A., Marzec A., Błaszczyk A., Instrumentalna ocena akustycznych i mechanicznych

wyróżników tekstury ciastek kruchych z inuliną, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk

Rolniczych, 575(2013), s. 13-21

2. Marzec A., Tekstura żywności, Przemysł Spożywczy, 61(5) (2007), s. 6-10

3. Stolz H., Espig F., Kretzschmar U., Zestawienia informacji dotyczących wszystkich

testowanych produktów w języku lokalnym, Dokument nr 6.3 w ramach projektu

ECROPOLIS Instytut Badań nad Rolnictwem ekologicznym (ResearchInstitute

of OrganicAgriculture – FiBL), (2011)Frick, Szwajcaria

4. Siemianowska E., Radzymińska M., Aljewicz M., Tyburski J., Wesołowski A., Barszcz A.,

Wytłoki owocowe jako dodatek do kruchych ciastek, Przemysł Spożywczy, 70(10) (2016),

s. 41-45

5. Jankowska M., Kędzior Z., Pruska-Kędzior A., Chojnacka E., Binder M., Porównanie

właściwości funkcjonalnych glutenu z pszenicy samopszy i pszenicy zwyczajnej, Żywność.

Nauka. Technologia. Jakość, 6(79) (2011), s.79-90

6. Piasecka-Jóźwiak K., Chabłowska B., Rozmierska J., Zastosowanie ekologicznej pszenicy

samopszy do podwyższania właściwości prozdrowotnych i sensorycznych pieczywa,

Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, XLIX (2016), str. 73-81

7. Hidalgo A., Brandolinii A., Nutritional properties of einkorn wheat (Triticummonococcum

L.), Journal of the Science of Food Agriculture, 4(4) (2014), s. 601-612

8. Hidalgo A., Brandolinii A., Protein, ash, lutein and tocols distribution in einkorn

(Triticummonococcum L. subsp. monococcum) seed fraction.Food Chemistry – Journal,

107(1) (2008), s.444-448


98

9. Hidalgo A., Brandolinii A., Pompei C., Piscozzi R., Carotenoids and tocols of einkorn

wheat (Triticummonococcum ssp. Monococcum), Journal of Cereal Science, 44(2) (2006),

s.182-193

10. Brandolinii A., Hidalgo A., Plizzari L., Storage-included changes in einkorn

(Triticummonococcum L.) and breadwheat (Triticumaesivum L. ssp. Aestivum) flours,

Journal of Cereal Science, 51(2) (2010), s. 205-212

11. Hidalgo A., Brandolinii A., Kinetics of carotenoids degradation during the storage

of einkorn (Triticummonococcum L. subsp. monococcum) and breadwheat

(Triticumaesivum L. ssp. Aestivum) flours, Journal of Agricultural and FooChemistry,

56(23) (2008), s. 11300-11305

12. Wilkinson C., Dijkstehuis G., Minekus M., From food structure to texture, Trends in Food

Science and Technology, 11 (2000), s. 442-450

13. Dolatowski Z. J., Wpływ obróbki ultradźwiękami o niskiej częstotliwości na strukturę

i cechy jakościowe mięsa, Rozprawy Naukowe AR w Lublinie, 221 (1999)

14. Dolatowski Z. J., Twarda J., Właściwości fizykochemiczne tkanki mięśniowej po bonifikacji,

Inżynieria Rolnicza, 9.9(2005), s.77-83

15. Dolatowski Z. J, Stasiak D. M., Czystość mikrobiologiczna mięsa i szynki parzonej

po obróbce ultradźwiękowej, Technologia Alimentaria, 1(1) (2002), s.55-65

16. Konopacka D., Płocharski W., Siucińska K., Możliwości zastosowania ultradźwięków

w przemyśle owocowo-warzywnym, Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-

Warzywny,4(2015), s. 16-20

17. Witrowa-Rajchert D., Ultradźwięki w produkcji żywności projektowanej, Przemysł

Spożywczy, 66(2012), s. 41-43

18. Wesołowski A., Siemianowska E., Skibniewska K. A., Sienkiewicz J., Ultradźwięki

– alternatywna technika badania i przetwarzania żywności, Przemysł Spożywczy, 9(70)

(2016), s. 36-38

19. Kaczmarski Ł. K., Lewicki P. P., Zastosowanie technik ultradźwiękowych w przetwarzaniu

żywności, Przemysł Spożywczy, 9(2005), s.34-36

20. Maksymiec M., Frąckiewicz A., Sasiak D. M., Produkcja żywności wpsomagana

ultradźwiękami, Przegląd wybranych zagadnień z zakresu przemysłu spożywczego, red.

Szala M. i Kropiwiec K., Wydawnictwo Naukowe Tygiel Lublin 199(2012)

21. Wesołowski A., Siemianowska E., Sienkiewicz J., Barszcz A. A., Kolankowska E., Anders

A., Niekonwencjonalna metoda identyfikowalności żywności, Zeszyty Naukowe WSES

w Ostrołęce, 2(21) (2016), s. 192-202

22. Jakubczyk E., Marzec A., Własności mechaniczne chrupkich/kruchych ciastek, Inżynieria

Rolnicza, 3 (2008), s. 31-38


99


Ze względu na powszechność spożywania kruchych ciastek izwiększone zainteresowanie konsumentów

zdrową żywnością zbadano wpływ działania ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne

kruchych ciastek wypieczonych z prozdrowotnej odmiany zbóż samopszy oraz pszenicy zwyczajnej.

Technika ultradźwiękowa ma zastosowanie w modyfikowaniu właściwości sensorycznych produktów spożywczych, które stanowią jeden z głównych wyróżników jakości produktów cukierniczych.

Do wypieku ciastek użyto mąki jasnej i ciemnej. Ciasto przed wypieczeniem zostało poddane działaniu

ultradźwięków o częstotliwości 20, 40 i 100 kHz w czasie działania 3, 5 oraz 10 minut. Dokonywano

pomiaru twardości kruchych ciastek mierząc maksymalną siłę niszczącą oraz dystans, przy którym następowało zniszczenie ciastka w testach cięcia, łamania oraz ściskania. Porównano wartość maksymalnej

pracy niszczącej ciastka.

Stwierdzono zróżnicowany wpływ ultradźwięków na właściwości mechaniczne kruchych ciastek. Efekt

działania był uzależniony nie tylko od czasu i częstotliwości działania, ale również od gatunku zboża i typu mąki. Technikę ultradźwiękową można wykorzystywać do modyfikowania właściwości sensorycznych

kruchych ciastek.

Słowa kluczowe: ultradźwięki, właściwości mechaniczne, tekstura, kruche ciastka

Effect of ultrasounds on mechanical properties of shortbread biscuits

Due to the widespread consumption of shortbread biscuits and the increased consumer interest in healthy

foods influence of ultrasounds on a mechanical properties of shortbread biscuits baked from the healthy variety of einkorn and wheat was investigated. Ultrasonic technology is used in modifying sensor

properties of foods, which are one of the most important quality characteristic of food. Shortbread biscuits

was baked from white and whole grain flour. Cake before baking was sonicated at 20, 40 and 100 kHz for

3, 5 and 10 minutes. The hardness of shortbread biscuits was measured by measuring the maximum destructive force and the distance at which biscuit was cut, broken and squeezed. Maximum value

of biscuits breaking work was compared. There were different effects of ultrasound on mechanical

properties of shortbread biscuits. The effect not only depend on the time and frequency of ultrasounds, but

also is important variety of cereal and type of flour. Ultrasonic technique can be used to modify the sensory properties of shortbread biscuits.

Keywords: ultrasounds, mechanical properties, texture, shortbread biscuits

100

Monika Sałaga-Pylak1, Andrzej Borzęcki

2

Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka

1. Wstęp

Grzyby pleśniowe oraz ich metabolity nadal odgrywają istotną rolę w etiopato-

genezie wielu chorób ludzi, zwierząt i roślin. Mykotoksyny są jednymi z najsilniej

działających trucizn pochodzenia naturalnego. Mogą powodować zatrucia o przebiegu

ostrym lub przewlekłym. Mykotoksyny są w większości niskocząsteczkowymi sub-

stancjami, przeciwko którym organizm nie może wytworzyć żadnych przeciwciał.

Obecnie znanych jest około 400 mykotoksyn, z czego 20 to substancje występujące

w artykułach spożywczych. Źródła narażenia człowieka i zwierząt na działanie myko-

toksyn wiodą droga pokarmową, wziewną oraz poprzez skórę i błony śluzowe. Do

najbardziej niebezpiecznych skutków działania mykotoksyn w organizmie człowieka

i zwierząt należą zaburzenia w syntezie kwasów nukleinowych prowadzące do muta-

genezy i kancerogenezy – niektóre mykotoksyny ze względu na swe właściwości

zostały umieszczone przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem w wykazie

substancji rakotwórczych. Wiele mykotoksyn wykazuje ponadto właściwości

cytotoksyczne, teratogenne, neurotoksyczne i estrogenne. Mykotoksyny zakłócają

funkcje przewodu pokarmowego i układu immunologicznego, powodują uszkodzenia

nerek i wątroby oraz mogą indukować występowanie alergii. Celem niniejszego opra-

cowania jest przedstawienie licznych kierunków toksycznego działania mykotoksyn,

ich źródeł dla człowieka oraz sposobów ochrony przed ich szkodliwym działaniem.

2. Aflatoksyny

Zainteresowanie naukowców aflatoksynami, ich izolacja i poznanie toksycznych właściwości nastąpiło po masowym zatruciu tymi toksynami indyków na farmach w Anglii w 1960 roku [1]. Obecnie wyróżnia się kilka pochodnych oznaczonych symbolami B1, B2, G1 i G2 w zależności od koloru na jaki świecą te związki w świetle ultrafioletowym – na zielono (green) lub niebiesko (blue) [2, 3]. Aflatoksyny M1 i M2 są pochodnymi hydroksylowymi wydzielanymi z mlekiem krowim, jeżeli zwierzęta narażone były na działanie aflatoksyn B1 i B2. Aflatoksyny wytwarzane są gównie przez grzyby Aspergillus flavus (aflatoksyna B1, B2) i Aspergillus parasiticus (afla-toksyny B1, B2, G1, G2) [3, 6]. Największe znaczenie toksykologiczne przypisuje się aflatoksynie B1 [4, 5], która uznana została przez WHO za najsilniejszy naturalny kancerogen chemiczny [7]. Zanieczyszczenie aflatoksynami płodów rolnych występuje przede wszystkim w krajach klimatu tropikalnego i subtropikalnego zarówno przed

1 [email protected], Katedra i Zakład Higieny UM w Lublinie, I Wydział Lekarski z Oddziałem Stomatologii, Uniwersytet Medyczny w Lublinie 2 [email protected], Katedra i Zakład Higieny UM w Lublinie, I Wydział Lekarski z Oddziałem Stomatologii,

Uniwersytet Medyczny w Lublinie


101

zbiorami jak i w trakcie przechowywania, a zależy w dużej mierze od czynników takich jak temperatura, wilgotność, obecność innych mikroorganizmów w środowisku, fizyczne uszkodzenia płodów rolnych oraz warunków składowania.

Zanieczyszczenie aflatoksynami dotyczy głównie produktów takich jak: orzeszki ziemne, orzechy pistacjowe i brazylijskie (najwyższy pozim zanieczyszczeń), ziarna zbóż, nasiona roślin oleistych, nasiona bawełny i ziarna kukurydzy [4]. Procesy prze-mysłowego przerobu zbóż jak też obróbka kulinarna nie powodują neutralizacji toksyn [8]. Pewne nadzieje wiąże się z czynnikami biologicznymi, które mogą okazać sie pomocne w neutralizacji tych toksyn [9, 10]. Zatrucia aflatoksynami ludzi i zwierząt mogą mieć charakter ostry lub przewlekły [11]. Ostre zatrucia aflatoksynami występują w populacji ludzkiej bardzo rzadko i charakteryzują sie występowaniem objawów takich jak: bóle brzucha, wymioty, biegunka, ostra niewydolnośc wątroby z żółtaczką, jadło-wstręt, obrzęk płuc i mózgu [11, 12]. Znacznie częściej obserwuje sie wśród ludzi zatrucia o charakterze przewlekłym spowodowane spożywaniem relatywnie małych ilości tych toksyn podczas długiego okresu czasu. Obserwowane efekty toksyczne są zróżnicowane i zależą od indywidualnej tolerancji, będącej pochodną czynników takich jak wiek, płeć, ogólny stan zdrowia oraz pochłonieta dawka substancji toksycznych. Aflatoksyny wykazują działanie mutagenne, kancerogenne, teratogenne oraz supresyjne na układ odpornościowy i rozrodczy. Narządem docelowym dla aflatoksyn jest wątroba. Liczne badania wskazują na związek pomiędzy narażeniem na aflatoksyny a rakiem pierwotnym wątroby [12÷15]. Do obszarów o zwiększonej częstości występowania raka pierwotego wątroby należą środkowa, wschodnia i południowo-wschodnia Azja oraz zachodnia Afryka. Związki te są metabolizowane w wątrobie przez cytochrom P450 do formy reaktywnego epoksydu, który ma zdolność wiązania się z DNA i białkami. System enzymatyczny transferazy glutationowej umożliwia sprzęganie metabolitów aflatoksyn z glutationem i ich wydalanie z moczem. Zaobserwowano także negatywny wpływ przewlekłego narażenia na aflatoksyny na funkcje rozrodcze u mężczyzn – zmia-ny zanikowe i degeneracyjne jąder, zmniejszenie indeksu podziałów mejotycznych, obniżenie jakości spermy i poziomu testosteronu w surowicy [4]. U osób narażonych przewlekle na aflatoksyny wykazano także działanie immunosupresyjne w postaci obniżenia aktywności limfocytów T i B, obniżenia aktywności makrofagów i komórek NK oraz osłabionej immunizacji po szczepieniach ochronnych. Powyższe zmiany powodowały zwiększoną podatnośc na infekcje bakteryjne, grzybicze i parazytologiczne oraz aktywację przewlekłych stanów zapalnych istniejacych w organizmie [16]. U pracowników narażonych w warunkach zawodowych na wziewną drogę wnikania aflatoksyn opisano proces śródmiąższowego włóknienia płuc [17]. Kontrowersyjnym pozostaje związek pomiędzy narażeniem na aflatoksyny a zmianami charakterystycznymi dla zespołu Reye’a (encefalopatia, niewydolność narządów miąższowych) [17 ].

Zwierzęta wykazują zróżnicowaną wrażliwość na aflatoksyny. Do najczęstszych objawów zatrucia aflatoksynami zawartymi w paszach należą uszkodzenia wątroby, nerek, śledziony i płuc, działanie teratogenne (potworkowatość płodów zwierzęcych), spadek apetytu i zmiejszenie lub zahamowanie przyrostu masy ciała oraz zwiększenie podatności na choroby infekcyjne.

Monika Sałaga-Pylak, Andrzej Borzęcki

102

3. Ochratoksyny

Ochratoksyna A i znacznie mnie toksyczna ochratoksyna B są wytwarzane przez

Aspergillus ochraceus, A. alliaceus, A. auricomus, A. carbonarius, A. glaucus, A. melleus,

A. niger oraz grzyby należące do grupy Penicillium verrucosum [18÷20]. Chemiczne

podobieństwo ochratoksyny A do fenyloalaniny powoduje, że jest ona inhibitorem

enzymów, dla których ten aminokwas jest substratem. Ochratoksyna jest odpowiedzialna

za hamowanie syntezy białka, powoduje uszkodzenie mitochondriów, stres oksydacyjny

i peroksydacje lipidów [21]. Do produktów rolnych najczęściej zanieczyszczonych tymi

związkami należą ziarna zbóż (zwłaszcza pszenica i żyto) oraz mieszanki paszowe dla

zwierząt [20]. Toksyny te powstają podczas przechowywania ziarna zbóż, zwłaszcza

w rejonach o zwiększonej wilgotności (Skandynawia). Zanieczyszczenia tymi substan-

cjami stwierdzono także w produktach takich jak suszone owoce, ziarna kakao, zielona

kawa, czerwone wino i przyprawy (papryka, pieprz) [21, 22].

Objawy ostrych zatruć ochratoksyną opisano głównie w warunkach doświad-

czalnych na zwierzętach. W wyniku ostrej intoksykacji u szczurów obserwowano

liczne krwotoki w narządach miąższowych z towarzyszącymi zmianami zakrzepowymi

w mózgu, wątrobie, nerkach, sercu oraz zapalenie jelit, zmiany martwicze w nerkach,

wątrobie i węzłach chłonnych [23, 24]. Przy zatruciach przewlekłych ochratoksyną

A zarówno u ludzi jak i zwierząt narządem docelowym działania toksycznego są nerki

[25, 28]. W krajach byłej Jugosławii oraz Bułgarii i Rumunii opisano występowanie

tzw. endemicznej nefropatii bałkańskiej ściśle związanej z ekspozycją na ochratoksynę

A [25÷28]. Działanie nefrotoksyczne powodujące przewlekłą niewydolność nerek

(dysfunkcja kanalików proksymalnych) bardzo często współistniało z rakami nerki lub

dróg moczowych [28÷30]. Badania toksyczności ochratoksyny A u zwierząt potwier-

dziły ponadto jej działanie toksyczne w stosunku do wątroby, działanie embriotoksyczne

i kancerogenne oraz immunosupresyjne i neurotoksyczne [31, 32]. Immunotoksyczność

przejawiała się zmianami zanikowymi grasicy, sledziony, węzłów chłonnych, osłabie-

niem immunologicznej odpowiedzi humoralnej i modulowaniem syntezy niektórych

cytokin. Także u zwierząt obserwowano zdolność ochratoksyny A do przenikania przez

łożysko i wywoływania zmian morfologicznych i czynnościowych w narządach płodu

oraz toksyczny wpływ na móżdżek i hipokamp [32]. W paszach zanieczyszczonych

ochratoksyną A stwierdzono częste współwystępowanie innej nefrotoksycznej

mykotoksyny – cytryniny [25, 29]. Substancja ta jest wytwarzana przez liczne gatunki

grzybów z rodzaju Penicillium i wykazuje synergistyczne działanie nefrotoksyczne

u ludzi i zwierząt.

4. Toksyny fuzaryjne

Toksyny fuzaryjne są produkowane przez jedne z najbardziej niebezpiecznych

grzybów toksynotwórczych – Fusarium. Do grupy najlepiej poznanych toksyn fuza-

ryjnych należą trichoteceny, zearalenon i fumonizyny.


103

4.1. Trichoteceny

Grupa ponad 100 metabolitów, których silne właściwości toksyczne spowodowane

są obecnością pierścienia epoksydowego. Grzyby z rodzaju Fusarium oraz Trichoderma

[33, 34] wytwarzają trichoteceny z dwóch grup: A (T-2 toksyna, HT-2 toksyna,

diacetoksyscirpenol, neosolaniol) oraz B (niwalenol, deoksyniwalenol, fuzarenon,

diacetyloniwalenol). Głównym źródłem narażenia człowieka i zwierząt na te toksyny

są porażone ziarna zbóż. Wytwarzaniu trichotecenów sprzyja wysoka wilgotność

i tolerancja na relatywnie szeroki zakres temperatury otoczenia 6-24oC. Trichoteceny

wnikają do organizmu człowieka i zwierząt przez układ pokarmowy, skórę i droga

inhalacyjną. Na poziomie komórkowym głównym działaniem toksycznym tricho-

tecenów jest hamowanie syntezy białka. Wiążą one podjednostkę 60S rybosomu

i oddziaływuja na enzym – peptydylotransferazę [33, 34]. Objawy zatrucia deoksyniwa-

lenolem u ludzi najczęściej obejmują objawy takie jak nudności, wymioty, bóle brzucha,

biegunki z krwią, bóle i zawroty głowy [36]. Przewlekłą intoksykację trichotecenami

obserwowano w latach czterdziestych XX wieku na Syberii i opisano w literaturze jako

toksyczą białaczke żywieniową [35]. Objawy chrakterystyczne dla tej jednostki

rozwijały sie stopniowo i obejmowały nieżyt przewodu pokarmowego z bólem brzucha,

mdłościami, wymiotami, biegunką oraz osłabienie, bóle i zawroty głowy, nasilone

pocenie i tachykardia. Po kilku dniach trwania powyższych objawów obserwowano

cechy ostrej niewydolności szpiku z leukopenią, wysoka gorączkę, często sepsę, liczne

podskórne wylewy z póżniejszą martwicą skóry i mięśni, liczne owrzodzenia i krwa-

wienia śluzówki jamy nososwo-gardłowej i przewodu pokarmowego, w końcu odoskrze-

lowe zapalenie płuc z krwawieniem [35]. Objawy przewlekłego zatrucia u zwierząt sa

podobne – nieżyt i krwawienia w obrębie przewodu pokarmowego, jadłowstręt

powodujący mniejsze przyrosty masy ciała oraz immunosupresja.

4.2. Zearalenon

Zearalenon wytwarzany jest głównie przez grzyby Fusarium graminerum,

F. culmorum i F. cerealis [37]. Produktami zanieczyszczonymi tą mikotoksyną są przede

wszystkim ziarna zbóż, a wśród nich największą zawartość stwierdzono w kukurydzy.

Wytwarzaniu zearalenonu zarówno w trakcie wzrostu roślin jaki i ich przechowywania

sprzyja podwyższona wilgotność i temperatury w zakresie 22-26oC. Działanie toksyczne

zearalenonu wiąże się z jego działaniem hormonalnym w stosunku do ludzi i zwierząt

[38, 39]. Jednym z powstających w wątrobie metabolitów zearalenonu jest alfa-

zearalenol, mający zdolność wiązania się z receptorami estrogenowymi i wykazywania

aktywności estrogenowej podobnej do 17-beta estradiolu produkowanego przez ludzkie

jajniki [40, 41]. Narażenie na toksyczne dawki zearalenonu u zwierząt powoduje wystę-

powanie tzw. syndromu estrogenicznego, charakteryzującego się zmianami w narządach

płciowych samic i ich bezpłodnością, u osobników męskich cechami feminizacji

– powiększeniem gruczołów mlecznych i atrofią jąder prowadzącą także do bezpłodności.

Ponadto u zwierząt doświadczalnych wykazano działanie genotoksyczne i kancerogenne

oraz immunotoksyczne [42, 43]. Dostepne dane epidemiologiczne sugerują zwiazek


104

pomiędzy narażeniem na zearalenon u ludzi a rozwojem raka piersi [38, 41]. W publi-

kacjach naukowych pojawiły się także hipotezy sugerujące związek pomiędzy nara-

żeniem na zearalenon i jego metabolity a zmniejszeniem płodności wśród mężczyzn [43].

4.3. Fumonizyny

Największe znaczenie toksykologiczne spośrób piętnastu poznanych fumonizyn

posiadają fumonizyna B1, B2 i B3. Substancje te produkowane są przez gatunki

Fusarium verticillioides i Fusarium proliferatum. Temperatura powyżej 150oC powoduje

rozkład znaczącej ilości fumonizyn. Fumonizyny, a zwłaszcza fumonizyna B1 silnie

hamują enzym – syntetazę ceramidową, która katalizuje reakcję acetylowania sfinganiny,

będącej prekursorem sfingolipidów. Akumulacja sfinganiny w komórce wywołuje

działanie cytotoksyczne i prawdopodobnie także kancerogenne [44÷49]. Fumonizyny

stanowią zanieczyszczenia głównie ziaren kukurydzy we wszystkich rejonach świata,

gdzie jest ona uprawiana [52]. Efekty toksyczne działania fumonizyn poznano głównie

u zwierząt [50, 51, 54]. W wyniku przewlekłego zatrucia fumonizynami u koni i króli-

ków opisano leukoencefalomalację charakteryzującą się zmianami nekrotycznymi

w istocie białej mózgu, przebiegającą z objawami takimi jak slepota, letarg, drgawki

i kończącej się śmiercią zwierzęcia [47]. Działanie kardiotoksyczne przejawiajace się

obrzękiem płuc opisano u trzody chlewnej karmionej paszą zanieczyszczoną fumoni-

zynami [53]. Doświadczenia na zwierzętach potwierdziły działanie hepatotoksyczne

i nefrotoksyczne oraz kancerogenne w stosunku to tych dwóch narządów [55].

W populacji ludzkiej sugerowano związek pomiędzy narażeniem na fumonizyny

a częstszym wystepowaniem raka przełyku (Południowa Afryka, Chiny, Włochy) [56].

Sugerowano także wpływ narażenia na fumonizyny z wystepowaniem wad cewy

nerwowej u płodu (Meksyk) [57].

5. Patulina

Patulina wytwarzana jest przez licze gatunki grzybów Penicillium i Aspergillus oraz

Byssochlamys i Eupenicillium [58]. W naturze największe znaczenie ma grzyb Peni-

cillium expansum, który atakuje owoce, warzywa, powodując tzw. zgniliznę mokrą.

Najwieksze ilości patuliny stwierdzono w jabłkach, gruszkach, winogronach i prze-

tworach uzyskanych z tych owoców (soki, wina) [59]. Patulina początkowo stanowiła

przedmiot zainteresowania nauki ze względu na swoje silne właściwości antybiotyczne

w stosunku do bakterii takich jak Escherichia coli czy Streptococcus aureus. Jednak

z czasem okazało się, że wykazuje także działanie immunosupresyjne, teratogenne

i rakotwórcze, co uniemozliwiło jej stosowanie w celach leczniczych. Patulina hamuje

funkcje makrofagów i obniża poziom immunoglobulin w surowicy [60]. Badania

doświadczalne na zwierzętach wykazały jej działanie genotoksyczne, mutagenne

i neurotoksyczne [62, 63]. Narażenie ludzi na patulinę spowodowane jest spożywaniem

owoców lub ich przetworów zanieczyszczonych patuliną. Ostre zatrucie u ludzi cha-

rakteryzuje sie mdłościami, wymiotami oraz owrzodzeniami i krwawieniem w prze-

wodzie pokarmowym [61 ]. Opisano zjawisko niszczenia flory bakteryjnej jelitowej


105

przez patulinę i jej wpływu na funkcje ochronne bariery jelitowe, co w pewnym

stopniu może być ograniczone z powodu jej inaktywacji w przewodzie pokarmowym

w wyniku reakcji z aminokwasami sulfhydrylowymi (powinowactwo chemiczne

patuliny do grup SH) [63].

6. Alkaloidy sporyszu

Sporysz jest przetrwalnikiem grzyba Claviceps purpurea atakującego zboża i trawy. Zawiera mieszaninę wielu alkaloidów – ergometryny, ergotaminy, ergozyny, ergo-krystyny, erokryptyny, ergokorniny i ich izomerów. Alkaloidy sporyszu i ich metabolity maja zdolnośc oddziaływania na liczne receptory między innymi adrenergiczne, dopa-minergicze i serotoninergiczne [64]. Opisy zatruć sporyszem sięgają czasów biblijnych. Zanieczyszczenie ziaren zbóż sporyszem było w przeszłości przyczyną masowych zatruć charakteryzujacych się głównie halucynacjami, zaburzeniami neurologicznymi, przykurczami mięśni, zaburzeniami ukrwienia tkanek zwłaszcza kończyn. Obecnie problem zatrucia alkaloidami sporyszy został wyeliminowany ze względu na skuteczne metody oczyszczania ziarna przeznaczonego do siewu jak i do spożycia.

7. Zapobieganie skażeniu mykotoksynami

Zapobieganie skażeniu mykotoksynami obejmuje różnorodne działania począwszy od zabiegów agrotechnicznych minimalizujacych możliwość porażenia roślin w trakcie wzrostu poprzez właściwe praktyki w trakcie zbioru, a skończywszy na właściwym przechowywaniu i przetwarzaniu płodów rolnych. Do najważniejszych działan ochron-nych należą:

uprawa odmian bardziej odpornych na porażenie grzybami produkującymi mykotoksyny [56];

ochrona fitosanitarna uprawianych roślin w trakcie ich wzrostu, usuwanie z pól uprawnych pozostałości po poprzednim cyclu produkcyjnym w celu ograni-czenia rozprzestrzeniania się zarodników grzybów;

ochrona upraw przed inwazjami owadów, które mogą powodować uszkodzenia mechaniczne roślin i ich nasion oraz ułatwiają przenoszenie zarodników grzybów na inne rośliny;

właściwa praktyka rolnicza podczas zbiorów – zbiór w odpowiednim czasie, przy minimalnej możliwej wilgotności, stosowanie maszym rolniczych eliminujących niebezpieczeństwo uszkodzeń mechanicznych (ułatwienie penetracji grzybów toksynotwórczych) i zanieczyszczeń biologicznych zbieranych płodów rolnych, co zmniejsza ryzyko zanieczyszczenia mykotoksynami;

odpowiednie warunki przechowywania – systematyczne czyszczenie zbiorników przeznaczonych do przechowywania płodów rolnych i pasz, dążenie do obniżenia wilgotności przechowywanych produktów do wartości poniżej 10%;

odpowiednie stosowanie pestycydów, fungicydów jest także pomocne w ogra-niczeniu rozwoju grzybów toksynotwórczych, ponadto zmiana gatunków roślin uprawianych w danym miejscu, odpowiednie praktyki irygacyjne oraz stosowanie nawozów może być pomocne w ograniczeniu infekcji grzybami produkujacymi mykotoksyny.


106

8. Neutralizacja mykotoksyn w produkatach skażonych

Do możliwych metod zmniejszeenia koncentracji mykotoksyn należy sortowanie

zanieczyszczonych produktów przed włączeniem do procesów przetwórczych. Istnieją

doniesienia o stosowaniu czynników biologicznych takich jak bakterie fermentacji

mlekowej i drożdże, które degradują mykotoksyny. W krajach afrykańskich stosuje sie

gazowy amoniak pod zwiększonym ciśnieniem do unieczynniana aflatoksyn w śrutach

pozostałych po przerobie nasion roślin oleistych. Także stosowanie różnych

absorbentów, dodawanych do zanieczyszczonej mykotoksynami paszy pomaga w ich

eliminacji [66]. Glinokrzemiany, krzemiany oraz węgiel drzewny mogą służyć jako

substancje absorbujace toksyny z zanieczyszczonych produktów i pasz. W przypadkach

zanieczyszczenia mykotoksynami pasz możliwym sposobem zmniejszenia narażenia

zwierząt na działanie toksyczne jest mieszanie paszy zanieczyszczonej z paszą wolną od

zanieczyszczeń, przy czym iloścowo powinna znacznie przeważać pasza dobrej jakości,

bez zanieczyszczeń (np 10:1).

9. Podsumowanie

Rozpowszechnienie grzybów pleśniowych w środowisku i zanieczyszczenie

produkowanymi przez nie toksynami wielu podstawowych artykułów spożywczych

(produkty zbożowe, nabiał) oraz pasz dla zwierząt powoduje, że zarówno ostra jak

i przewlekła intoksykacja ludzi i zwierząt jest realnym zagrożeniem dla zdrowia

zarówno w krajach rozwijających się jak i rozwiniętych, a dodatkowym czynnikiem

utrudniającym ochronę przed tymi toksynami jest fakt ich relatywnie dużej odporności

na procesy przetwórcze i obróbkę kulinarną oraz możliwośc akumulacji w tkankach

zwierząt hodowlanych. Szeroki wachlarz możliwych negatywnych skutków zdro-

wotnych obejmuje działanie mutagenne, kancerogenne, teratogenne i embriotoksyczne,

immunosupresyjne, neurotoksyczne antykoncepcyjne, estrogenne oraz wybiórcze

toksyczne uszkodzenia wielu narządów (wątroba, nerki, skóra i błony śluzowe, przewód

pokarmowy). Analiza dostępnych danych naukowych dotyczących mykotoksyn skłania

do refleksji nad koniecznością kontynuowania badań mykotoksyn, zwłaszcza wielu słabo

jeszcze poznanych (np. trichoteceny makrocykliczne) oraz poszukiwania skutecznych

metod ochrony przed ich powstawaniem i działaniem.

Literatura

1. Blout W. P., Turkey „X” disease, Turkeys, 9 (1961), s. 55-58

2. Goto T., Wicklow D. T., Ito Y., Aflatoxin and cyclopiazonic acid production

by sclerotinum-producing Aspergillus tamari strain, Applied and Environmental

Microbiology, 62 (1996), s. 4036-4038

3. Klich M. A., Mullaney E. J., Daly C. B., Cary J. W., Molecular and physiological aspects

of aflatoxin and sterigmatocystin biosynthesis by A. tamarii and A. ochraceoroseus,

Applied Microbiology and Biotechnology,53 (2000), s. 605-609

4. European Food Safety Authority Opinion of the Scientific Panel on contaminants in the

food chain related to the potential increase of consumer health risk by a possible increase


107

of the existing maximum levels for aflatoxins in almonds, hazelnuts and pistachios

and derived products, EFSA Journal., 446 (2007), s.1-127

5. Sarma U. P., Bhetaria P. J., Devi P., Varma A., Aflatoxins: Implications on Health, Indian

Journal of Clinical Biochemistry, 32 (2017), s.124-133

6. Peterson s. W., Ito Y., Horn B. W., Goto T., Aspergillus bombycis, a new aflatoxigenic

species and genetic variation in its sibling species, A. nominus, Mycologia, 93 (2001),

s. 689-703

7. Squire R. A., Ranking animal carcinogens: a proposed regulatory approach, Science,

214 (1981), s. 877-880

8. Bullerman L. B., Bianchini A., Stability of mycotoxins during food processing,

International Journal of Food Microbiology, 119 (2007), s. 140-146

9. Jackson W. W., Pryor B. M., Degradation of aflatoxin B1 from naturally contaminated

maize using the edible fungus Pleurotus ostreatus, AMB Express, 7 (2017), s.110-114

10. Siahmoshteh F., Siciliano I., Banani H., Hamidi-Esfahani Z., Razzaghi-Abyaneh M.,

Gullino M. L., Spadaro D., Efficacy of Bacillus subtilis and Bacillus amyloliquefaciens

in the control of Aspergillus parasiticus growth and aflatoxins production on pistachio,

International Journal of Food Microbiology, 257 (2017), s. 47-53

11. Probst C., Njapau H., Cotty P. J., Outbreak of an acute aflatoxicosis in Kenya in 2004,

Applied and EnvironmentalMicobiology, 73 (2007), s.2762-2764

12. Peers F. G., Linsell C. A., Dietary aflatoxins and human liver cancer – a population study

based in Kenya, British Journal of Cancer, 27 (1973), s. 473-484

13. Li F.-Q., Yoshizawa T., Kawamura S., Luo s. Y., Li Y. W., Aflatoxins and fumonisins

in corn from the high-incidence area for human hepatocellular carcinoma in Guangxi,

China Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49 (2001), s. 4122-4126

14. Van Rensburg s. J., Cook-Mazaffari P., van Schalkwyk D. J., van der Watt J. J., Vincent T.

J., Purchase I. F., Hepatocellular carcinoma and dietary aflatoxin in Mozambique

and Transkei, British Journal of Cancer, 51 (1985), s. 713-720

15. Wu H. C., Santella R., The role of aflatoxins in hepatocellular carcinoma, Hepatitis

Monthly, 12 (2012), s. 8-16

16. Jiang Y., Jolly P. E., Preco P., Wang J.-S., Ellis W. O., Philips T. D., Williams J. H.,

Aflatoxin-related immune dysfunction in health and in human immunodeficiency virus

disease, Clinical and Developmental of Immunology, 10 (2008), s. 12-24

17. Dvorackova I., Pichova V., Pulmonary interstitial fibrosis with evidence of aflatoxin B1

in lung tissue, Journal of Toxicology and Environmental Health, 18 (1986), s. 153-157

18. Abarca M. L., Bragulat M. R., Sastella G., Cabanes F. J., Ochratoxin A production

by strains of Aspergillus niger, Applied and Environmental Microbiology, 60 (1994),

s. 2650-2652

19. Bayman P., Baker J. L., Doster M. A., Michailides T. J., Mahoney N. E., Ochratoxin

production by the Aspergillus ochraceus group and Aspergillus alliaceus, Applied and

Environmental Microbiology, 68 (2002), s. 2326-2329

20. European Food Safety Authority Opinion of the Scientific Panel on Contaminants in the

Food Chain on a request from Commission related to ochratoxin A in food, EFSA Journal,

365 (2006), s. 1-56

21. Kuiper-Goodman T., Hilts C., Biliard s. M., Kiparissis Y.,Richard I. D. K, Hayward S.,

Health risk assesment of ochratoxin A for all age-sex strata in a market economy, Food

Additives and Contaminants, 27 (2010), s. 212-240


108

22. Heshmati A., Zohrerard T., Khaneghah A. M., Mozaffari Nejad A. S., Sart’Ana A. S.,

Co-occurence of aflatoxins and ochratoxin A in dried fruits in Iran: dietary exposure

and assessment, Food and Chemical Toxicology, 106 (2017), s.202-208

23. Creppy E. E., Human ochratoxicosis, Journal of Toxicology: Toxin Reviews,18 (1999),

s. 277-293

24. Albassam M. A., Yong s. I., Bhatnagar R., Sharma A. K., Prior M. G., Histpathologic

and electron microscopic studies on the acute toxicity of ochratoxin A in rats, Veterinary

Pathology, 24 (1987), s. 427-435

25. Phol-Leszkowicz A., Petkova-Bocharova T., Chernozemsky L. N., Castegnaro M., Balkan

endemic nephropathy and associated urinary tract tumors, a review on aetiological causes

and the potential role of mycotoxins, Food Additrives and Contaminants, 19 (2002),

s. 282-302

26. Castegnaro M., Barsch H., Chernozemsky I., Endemic nephropathy and urinary tract

tumors in the Balkans, Cancer Research, 47 (1987), s. 3606-3609

27. Hult K., Piestina R., Habazin-Novak V., Radic B., Ceovic S., Ochratoxin A in human blood

and Balkan endemic nephropathy, Archives of Toxicology, 51 (1982), s. 313

28. Kuiper-Goodman T., Scott P. M., Risk assessment ot the mycotoxin ochratoxin A,

Biomedical and Environmental Science, 2(1989), s.179-248

29. Fuchs R., Peraica M., Ochratoxin A in human kidney disease, Food Additives and

Contaminants, 22 (2005), s. 219-234

30. Stefanovic V., Polenakovic M., Toncheva D., Urothelial carcinoma associated with Balkan

endemic nephropathy: a worldwide disease, Pathologie Biologie, 59 (2011), s. 286-291

31. Gan F., Zhou Y., Hou L., Qian F., Chen X., Huang K., Ochratoxin A induces

nephrotoxicity and immunotoxicity through different MAPK signalling pathways in PK15

celles and porcine primary splenocytes, Chemosphere, 182 (2017), 630-637

32. Hope J. H., Hope B. E., A review of the diagnosis and treatment of ochratoxin A inhalational

exposure associated with human illness and kidney disease including local segmental

glomerulosclerosis, Journal of Environmental and Public Health, 10 (2012), 120-135

33. Nielsen K. F., Grafenhan T., Zafari D., Thrane U., Trichothecene production by

Trichoderma brevicompactum, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53 (2005),

s. 8190-8196

34. Grove J. F., Non-macrocycle trichothecenes, Natural Products Reports, 5 (1988), s. 187-209

35. Joffe A. Z., Alimentary toxic aleukia, in Kadis S., Ciegler A., Ajl s. (ed) Microbiol Toxins,

vol. 7 Academic Press, New York, s. 139-189

36. Rotter B. A., Prelusky D. B., Pestka J. J., Toxicology of deoxynivalenol (vomitoxin), Journal

of Toxicology and Environmental Health, 48 (1996), s. 1-34

37. Richardsn K. E., Hagler W. M., Mirocha C. J., Production of zearalenone, alpha-

zearalenol and beta-zearalenol by Fusarium spp. in rice culture, Journal of Agricultural

and Food Chemistry, 33 (1985), s. 862-866

38. Heffron J., Endocrine disrupters. Are they an insidious risk to health? Biochemistry,

1999(1999), s. 28-31

39. Fleck s. C., Churchwell M. I., Doefge D. R., Metabolism and pharmacokinetics

of zearalenone following oral and intravenous administration in juvenile female pigs, Food

and Chemical Toxicology, 106 (2017), s. 193-201

40. Liu K. H., Sun X. F., Feng Y. Z., Cheng s. F., Li B., Li Y. P., Shen Y., Li L., The impact

of zearalenone on the meiotic progression and primordial follicle assembly during early

oogenesis, Toxicology and Applied Pharmacology, 329 (2017), s. 9-17


109

41. Fitzpatrick D. W., Picken C. A., Murphy L. C., Buhr M. M., Measurement of the relative

binding-affinity of zearalenone, alpha-zearalenol and beta-zearalenol for uterine and

oviduct estrogen-receptors in swine, rats and chicken – an indicator of estrogenic

potencies, Comparative Biochemistry and Physiology, 94 (1989), s. 691-694

42. Yu Z., Zhang L., Wu D., Liu F., Anti-apoptotic action of zearalenone in MCF-7 cells,

Ecotoxicology and Environmental Safety, 62 (2005), s. 441-446

43. Zinedine A., Soriano J. M., Molto J. C., Manes J., Review on the toxicity, occurence,

metabolism, detoxification, regulations and intake of zearalenone, an estrogenic mycotoxin,

Food and Chemical Toxicology, 45 (2007), s. 1-18

44. Solfrizzo M., Chulze s. N., MallmanC., Visconti A., Rojo F., Torres A., Comparison

of urinary sphingolipids in human populations with high and low maize consumption

as a possible biomarker of fumonisin dietary exposure, Food Additives and Contaminants,

21 (2004), s. 1090-1095

45. De Oliveira G. B., de Castro Gomes Vieiro M., Orlando R. M., Faria A. F., Simultaneous

determination of fumonisins B1 and B2 in different types of maize by matrix solid phase

dispersion and HPLC-MS/MS, Food Chemistry, 233 (2017), s. 11-19

46. Gelderblom W. C., Jaskiewicz K., Marasa W. F.,Thiel P. G., Hora R. M., Vleggar R., Kriek

N. P., Fumonisins. Novel mycotoxins with cancer-promoting activity produced by Fusarium

moniliforme, Applied and Environmental Microbiology, 54 (1988), s. 219-234

47. Bucci T., Hansen D. K., LaBorde J. B., Leucoencephalomalacia and hemorrhage in the

brain of rabbits gavaged with mycotoxin fumonisin B1, Natural Toxins, 4 (1996), s. 51-51

48. MerrillA. H., Sullards M. C., Wang K. A., Voss K. A., Riley R. T., Sphingolipid

metabolism:roles in signal transduction and disruption by fumonisins, Environmental

Health Perspectives, 109 (2001), s. 283-289

49. Peraica M., Radic B., Lucic A., Pavlovic M., Toxic effects of mycotoxins in humans,

Bulletin of the World Health Organisation,77 (1999), s. 754-766

50. Howard P. C., Eppley R. M., Stack M. E., Warbritton A., Voss K. A., Lorentzen R. J.,

Kovach R. M., Bucci T. J., Fumonisin B1 carcinogenicity in a two-year feeding study using

F344 rats and B6C3F1 mice, Environmental Health Perspectives, 109 (2001), s. 277-282

51. Swanevelder S., Effect of fumonisin B1 on protein and lipid synthesis in primary rat

hepatocytes, Food and Chemical Toxicology, 34 (1996), s. 361-369

52. Morgavi D. P., Riley R. T., An historical overview of field disease outbreaks known

or suspected to be caused by consumption of feeds contaminated with Fusarium toxins,

Animal Feed Science an Technology, 137 (2007), s. 201-212

53. Harrison L. R., Colvin B. M., Greene J. T. Newman L. E.,Cole J. R., Pulmonary edema

and hydrothorax in swine produced by fumonisin B1 a toxic metabolite of Fusarium

moniliforme, Journal of Veterinary Diagnostic Investigation, 2 (1990), s. 217-221

54. Dutton M. F., Fumonisins, mycotoxins of increasing importance:their nature and their

effects, Pharmacology and Therapeutics, 70 (1996), s. 137-161 (68-3)

55. Gelderblom W. C. A., Smuts C. M., Abel S., Snyman s. D., Cawood L., van der

Westhuizen L., Marasas W. F. Q., Fumonisins: their implications for human and animal

health, NaturalToxins, 3 (1995), s. 193-198

56. Yoshizawa T., Yamashita A., Luo Y., Fumonisin occurence in corn from high- and low-

risk areas for human esophageal cancer in China, Applied and Environmental

Microbiology, 60 (1994), s. 162601629


110

57. Missmer s. A., Suarez L., Felkner M., Wang E., Merrill A. H., Rothman K. J. Hendricks K.

A., Exposure to fumonisin and the occurence of neural tube defects along the Texas-Mexico

border, Environmental Health Perspectives, 114 (2006), s. 237-241

58. Morales H., Sanchis V., Rovira A., Ramos A. J., Marin S., patulin accumulation in apples

during postharvest: effect of controled atmosphere storage and fungicide treatments, Food

Control, 18 (2007), s. 1443-1448

59. Li X., Li H., Li X., Zhang Q., Determination of trace patulin in apple-based food matrices,

Food Chemistry, 233 (2017), s. 290-301

60. Puel G., Galtier P., Oswald L. P., Biosynthesis and toxicologfical effects of patulin, Toxins,

2 (2010), s. 613-631

61. Speijers G. J. A., Franken M. A. M., van Leeuven F. X. R., Subacute toxicity study

of patulin in the rat, effects on the kidney and the gastro-intestinal tract, Food and

Chemical Toxicology, 26 (1988), s. 23-30

62. Hopkins J., The toxicological hazards of patulin, Food and Chemical Toxicology,

31 (1993), s. 455-456

63. Mahfoud R., Maresca M., Garmy N., Fantini J., The mycotoxin patulin alters the barrier

functions of the intestinal epithelium, mechanisms of action of the toxin and protective

effects of glutathione, Toxicology and Applied Pharmacology, 181 (2002), s. 209-218

64. European Food Safety Authority Scientific opinion on ergot alkaloids in food and feed,

EFSA Journal., 10 (2012), s. 2798

65. Snjiders C. H. A., Resistance in wheat to Fusarium infection and trichotecene formation,

Toxicology Letters,153 92204), s. 37-46

66. Lemke s. L., Mayura K., Reeves W. R., Wang N., Fickey C.,Philips T. D., Investigation

of organophilic montmorillonite clay inclusion in zearalenone-contaminated diets using

the mouse uterine weight bioassay, Journal of Toxicology and Environmental Health,

2 (2001), s. 243-258


Mykotoksyny są wtórnymi metabolitami grzybów pleśniowych, wywołującymi szkodliwy wpływ na ludzi,

zwierzęta i rośliny. Wnikanie mykotoksyn do organizmu odbywa się głównie drogą pokarmowa, ale mozliwa

jest także droga przezskórna i inhalacyjna. Do grupy mykotoksyn o najwiekszym znaczeniu toksy-

kologicznym i gospodarczym należą aflatoksyny, ochratoksyny, trichoteceny, fumonizyny, zearalenol, patulina i alkaloidy sporyszu. Chorby wywoływane przez ostre lub przewlekłe narażenie na mykotoksyny

nazywane sa mykotoksykozami. Niniejsza praca opisuje najważniejsze aspekty działanie toksycznego

mykotoksyn u ludzi i zwierząt.

Słowa kluczowe: mykotoksyny, mykotoksykozy, kancerogeneza

Importance of mycotoxins for humans and economy

Mycotoxins are secondary metabolits of moulds that cause adverse effects on humans, animals and plants. Exposure to mycotoxins occurs mainly by ingestion but also by the dermal and inhalational routes.

Aflatoxins, chratoxins, trichotecenes, fumonisins, zearalenone, patulin and ergot alkaloids belong to the

group of mycotoxins of the greatest toxicological and economic importance. The diseases caused by acute

or chronic exposure to mycotoxins are known as mycotoxicoses. This paper focuses on the most important toxic effects and economic aspects of mycotoxins exposure in humans and animals.

Key words: mycotoxins, mycotoxicoses, cancerogenesis

111

Katarzyna Ciemniak1, Daria Szymanowska-Powałowska

2, Judyta Cielecka-Piontek

3,

Jędrzej Soporowski4

Wpływ koncentratu napoju probiotycznego

na mikroflorę kałową człowieka

1. Wprowadzenie

Zaburzenia w składzie mikroflory przewodu pokarmowego człowieka są ściśle

powiązane ze stylem życia, dietą i narażeniem na stres. Warto zaznaczyć, że prace nad

składem i rolą mikrobiomu są dziś już bardzo zaawansowane. Duży postęp notuje się

w badaniach składu mikrobiomu jelit i jego wpływu na choroby autoimmunologiczne,

raka jelita grubego, próchnicę zębów, powiązania pomiędzy mikrobiomem i układem

nerwowy (ewentualny wpływ na depresję i autyzm). Bada się też wpływ mikrobiomu

matki na zasiedlanie organizmu noworodka przez drogi rodne i łożysko a nawet na

przedwczesne porody. Ważną dziedziną badań jest wpływ zmian środowiska na

mikrobiom i rozwój chorób cywilizacyjnych, zwłaszcza na cukrzycę, otyłość i choroby

nowotworowe.

W 2015 roku oszacowano, że odporne na antybiotyki patogeny powodują około

50.000 zgonów rocznie w Europie i USA a w 2050 r. liczba ofiar na całym świecie

wzrośnie do 10 mln/rok [1]. Dane te sugerują, że zbliżamy się do końca ery antybio-

tykowej. Stosowanie antybiotyków, zwłaszcza beta-laktamowych i fluorochinolonów,

które mogą wywołać biegunkę i zapalenie jelita grubego jest ściśle związane ze zmianą

składu i funkcji mikrobiomu przewodu pokarmowego. Badania dowiodły, że 5 dni

podawania fluorochinolonów spowodowało wyeliminowanie lub stłumienie około 1/3

mikrobiomu w kale po 3-4 dniach terapii antybiotykowej [2]. Odbudowanie populacji

było możliwe w ciągu tygodnia od zakończenia terapii, jednak ta odbudowa była

niekompletna [3].

Szacuje się, że etiologia 15% chorób nowotworowych związana jest z infekcjami

bakteryjnymi. Przyczyną takiej sytuacji może być fakt, że niektóre bakterie komensalne

są zdolne do przekształcania prokarcynogenów w związki uszkadzające DNA (np. eta-

nol, heterocykliczne aminy) lub bezpośrednio wytwarzają karcynogeny (np. fecapen-

taenes), jak również stymulują wytwarzanie wolnych rodników tlenowych (np. Entero-

coccus faecalis), przez co wzrasta ryzyko rozwoju raka jelita grubego. Wykazano, że

myszy hodowane sterylnie w warunkach labolatoryjnych (tzw. „germ free”, czyli wolne

od wszystkich wykrywalnych pasożytów i mikroorganizmów), nieprodukujące inter-

[email protected], Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Wydział Nauk o Żywności

i Żywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 2 [email protected], Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Wydział Nauk o Żywności i Żywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 3 [email protected], Katedra i Zakład Chemii Farmaceutycznej, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu [email protected], Living Food Sp. z o.o. ul. Świerczewskiego 15 66-320 Trzciel

Katarzyna Ciemniak, Daria Szymanowska-Powałowska, Judyta Cielecka-Piontek, Jędrzej Soporowski

112

leukiny 10 (Il-10) czy transformującego czynnika wzrostu β1 (TGF-β1) są mniej podatne

na rozwój nieswoistego zapalenia jelit, a także raka jelita grubego. Myszy po kolo-

nizacji jelit przez normalną mikroflorę są natomiast bardziej narażone na rozwój

obydwu chorób. Z drugiej strony mikroflora bakteryjna może być zdolna do produkcji

maślanu, który jest silnym inhibitorem deacetylazy histonów i w związku z tym może

powodować epigenetyczne programowanie kolonocytów oraz uczestniczyć w mecha-

nizmach obronnych przed nowotworami jelit [4].

Coraz większy związek upatruje się pomiędzy zaburzeniami w składzie mikroflory

przewodu pokarmowego a otyłością. Turnbaugh i in. [5] udowodnili, że skład mikroflory

jelitowej wpływa na masę ciała. Autorzy przeprowadzili transfer mikroorganizmów

z jelit homozygotycznych myszy otyłych ob/ob. (myszy z genetycznie uwarunkowanym

brakiem leptyny wynikającym z mutacji typu nonsens w 105 kodonie genu ob.) i myszy

o prawidłowej masie ciała do jelit myszy „germ free”. Po 2 tygodniach zaobserwowano,

że myszy, którym przeszczepiono mikroflorę od myszy otyłych, pozyskiwały więcej

kalorii z pożywienia i wykazywały szybsze odkładanie tkanki tłuszczowej. Dodatkowo

zmiany mikrobiomu jelit indukują zapalenie i otyłość przez wpływ na komórki nabłonka

jelitowego i na komórki enteroendokrynowe oraz na wydzielanie hormonów jelitowych

– glukagonopodobnych peptydów 1 i 2 (GLP-1 I GLP-2). GLP-1 stymuluje wydzielanie

insuliny, opóźnia pasaż pożywienia przez żołądek, wywołuje uczucie sytości i spadek

wagi, natomiast GLP-2 zwiększa transport glukozy z jelit i obniża przepuszczalność

ściany jelita [6]. Ponadto bakterie jelitowe uczestniczą w dojrzewaniu i wymianie

enterocytów, immunomodulacji, metabolizmie leków, rozkładzie obecnych w poży-

wieniu toksyn i karcynogenów (np. heterocykliczne aminy, związki N-nitrozowe),

fermentowaniu niestrawionych składników pożywienia, produkcji niezbędnych witamin

(K, B1, B6, B12), recyrkulacji kwasów żółciowych (poprzez wytwarzanie hydrolaz

kwasów żółciowych), w ochronie przed kolonizacją jelit przez bakterie patogenne, takie

jak Escherichia coli, Vibrio cholerae, Clostridium spp., Salmonella spp., Shigella spp.,

a także mają wpływ na aktywność motoryczną przewodu pokarmowego [7].

Jednym z fundamentalnych elementów biotechnologii są badania mające na celu

ocenę stabilności i efektywności działania funkcjonalnych substancji czynnych, soli

mineralnych, jak również mikroorganizmów w środowisku symulującym warunki

panujące w przewodzie pokarmowym. Badanie biodostępności składników pokar-

mowych i leków w warunkach naturalnych jest bardzo utrudnione, przede wszystkim ze

względu na trudny dostęp do światła przewodu pokarmowego człowieka, szczególnie na

odcinku jelita cienkiego. Stosowanie modeli in vitro, symulujących mniej lub bardziej

dokładnie układ pokarmowych człowieka, wpłynęło na szybki rozwój badań naukowych.

Modele te są znacznie tańsze i mniej czasochłonne w porównaniu z badaniami prowa-

dzonymi na zwierzętach. Te najbardziej zaawansowane są monitorowane komputerowo,

w których oprócz regulacji pH i dodatku odpowiednich enzymów, imitowane są ruchy

perystaltyczne i wchłanianie przez ściany jelit. Zadania, które stanowią wyzwanie dla

dzisiejszej biotechnologii dotyczą badań nad zależnościami pomiędzy kilkoma ele-

mentami (np. antybiotyki, mikroorganizmy probiotyczne) aplikowanymi do przewodu

pokarmowego w warunkach in vitro. Ważne, choć przysparzające trudności ana-

Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka

113

lityczne są również badania nad interakcjami pomiędzy mikrobiomem jelitowym (tym

prawidłowym i dysfunkcyjnym) a substancjami aktywnymi biologicznie [8].

Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu koncentratu napoju probiotycznego

z serii JOY DAY firmy Living Food Sp. z o.o. na wystandaryzowaną mikroflorę

kałową pozyskaną od osób zdrowych oraz pacjentów po antybiotykoterapii, w trakcie

leczenia chemioterapeutykami lub z otyłością.

2. Metodyka badań

2.1. Charakterystyka koncentratu napoju probiotycznego z serii JOY

DAY firmy Living Food Sp. z o.o.

W eksperymentach wykorzystano preparat firmy Living Food Sp. z o.o. sprze-

dawany jako koncentrat napoju probiotycznego RADOŚĆ DNIA. W skład preparatu

zgodnie z informacjami zmieszczonymi na etykiecie wchodzi: woda sok jabłkowy

(20%), ekstrakt procesu fermentacji roślin ziołowych i owoców, w tym: liście jeżyny,

czarnej porzeczki i poziomki, ziele skrzypu, owoce czarnej porzeczki i jeżyny oraz

kompleks żywych szczepów bakterii probiotycznych (min. 2×106

jtk/ml). Producent

deklaruje obecność w produkcie następujących szczepów bakterii: Lactobacillus

rhamnosus LMG P-21380, Lactobacillus rhamnosus LMG P-23699, Lactobacillus

rhamnosus DSM 16605, Lactobacillus plantarum LMG P-21020, Lactobacillus

plantarum LMG P-21021, Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus LMG P-21905,

Lactobacillus acidophilus LMG P-21904, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus

lactis, Lactobacillus casei LMG P-17504, Bifidobacterium longum DSM 16603,

Bifidobacterium breve LMG P-17500, Bifidobacterium breve LMG P-17501, Bifido-

bacterium animals ssp. lactis LMG P-17502, Streptococcus thermophilus LMG

P-21908, Streptococcus thermophilus LMG P-17225

2.2. Model trawienia in vitro

Pierwszy etap trawienia in vitro miał na celu symulację warunków panujących

w żołądku. W tym celu do mieszaniny imitującej płyn żołądkowy dodano pepsynę

w ilości 300 U/ml i obniżono pH do wartości 2.0 za pomocą 1 M HCl. Ten etap

trawienia prowadzono przez 4 h w temp. 37°C. Ruchy perystaltyczne imitowano

poprzez mieszanie płynu przy użyciu mieszadła magnetycznego. Kolejny etap miał na

celu odwzorowanie warunków panujących w jelicie cienkim. W tym celu ph płynu

podniesiono do wartości 6.0, stosując 1 M NaHCO3 i dodając 10 ml ekstraktu

trzustkowo-jelitowego. Kolejny etap polegał na podniesieniu ph do 7.4 przez dodanie

1 M NaHCO3 i wprowadzenie wystandaryzowanej zaszczepki mikroflory jelitowej

(106 jtk/ml treści pokarmowej) wyizolowanej z kału ludzkiego. Proces prowadzono

przez 2 h w temp. 37oC. W celu symulacji pasażu produktu przez jelito grube pH pod-

noszono do 8,0 za pomocą 2 M NaHCO3 i dalsze trawienie prowadzono w warunkach

beztlenowych przez 18 h [7].


114

2.3. Charakterystyka dawców próbek kału i procedura pozyskania

wystandaryzowanej zaszczepki

Próbki kału zostały pobrane od 20 osób każdej z 5 grup. Grupę nr 1 stanowiły

osoby zdrowe (przedział wiekowy 30-50 lat), grupę nr 2 osoby zdrowe (w wieku>75 lat),

grupę nr 3 osoby po zakończonej terapii antybiotykowej, grupę nr 4 osoby w trakcie

leczenia chemioterapeutykami i grupę nr 5 osoby z otyłością. Próbki kału były

pobierane od pacjentów leczonych ambulatoryjnie, deklarujących nieprzyjmowanie

nigdy wcześniej preparatów probiotycznych i niespożywających alkoholu minimum

pół roku przed momentem pobrania próby kału do analizy.

Z każdej próby kału wykonano rozcieńczenia dziesiętne i posiano na odpowiednie

podłoża selekcyjne w celu oznaczenia liczby drobnoustrojów z każdej grupy. Po

wykonaniu analizy mikrobiologicznej przygotowano wystandaryzowaną zaszczepkę,

której skład odpowiadał liczbie drobnoustrojów z każdej grupy.

2.4. 2.4 Analiza mikroflory kałowej

Izolację drobnoustrojów przeprowadzono wykonując rozcieńczenia dziesiętne

pobranych próbek kału. Z wybranych rozcieńczeń pobierano 1 ml próby i przenoszono

na odpowiednie podłoże selekcyjne. Naniesiony materiał rozprowadzano po powierzchni

za pomocą jednorazowej głaszczki. Płytki wraz z pożywką i naniesionym materiałem

inkubowano w odpowiednich dla danej grupy warunkach gazowy i temperaturowych. Po

zakończonej inkubacji zliczano wyrosłe kolonie, określając ich liczbę. Identyfikację

przeprowadzono z wykorzystaniem klucza zamieszczonego w specyfikacji danego pod-

łoża. W przypadkach wątpliwych przeprowadzono test biochemiczny z wykorzystaniem

zestawów firmy bioMerieux (Francja).

Do izolacji i oznaczenia liczby drobnoustrojów wykorzystano odpowiednie dla

danego rodzaju pożywki mikrobiologiczne:

Mikroflora chorobotwórcza:

bakterie proteolityczne (URI);

bakterie laktozo-ujemne E.coli (MacConkey no.3);

bakterie z rodzaju Clostridium (Reinforced Clostridial);

grzyby drożdżopodobne z rodzaju Candida (Brilliance™ Candida Agar);

Mikroflora prozdrowotna, w tym:

1. bakterie pro biotyczne;

bakterie fermentacji mlekowej z rodzaju Lactobacillus (MRS);

Bifidobacterium (Brucella Oxoid CM0169 + Brucella supplement);

2. bakterie stymulujące odporność:

niepatogenne coli (Endo Agar);

bakterie z rodzaju Enterococcus (Azide blood agar base).


115

3. Wyniki

W pierwszym etapie badań analizie poddano próby kału pochodzące od dawców

z 5 grup (pkt. 2.3). Różnice pomiędzy jakością i liczebnością drobnoustrojów reprezen-

tujących mikrobom kałowy od różnych dawców przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Jakościowa i ilościowa charakterystyka mikrobiomu kałowego różnego pochodzenia

Oznaczana grupa

drobnoustrojów

Grupa

1

Grupa

2

Grupa

3

Grupa

4

Grupa

5

Jtk (Jednostki tworzące kolonię)/g

Ogólna liczba

drobnoustrojów 5,2x10

11 1,2x10

10 3,8x10

7 3,7x10

7 5,8x10

10

Bifidobacterium 7,1x109 2,5x10

8 3,1x10

5 4,3x10

5 2,1x10

7

Lactobacillus 4,2x105 3,6x10

4 4,7x10

3 2,2x10

2 3,4x10

9

Niepatogenne E.coli 3,1x106 5,7x10

6 9,3x10

4 4,2x10

4 7,3x10

6

Enterococcus 5,7x106 8,2x10

5 7,2x10

4 8,3x10

2 4,8x10

5

Clostridium 1,1x102 4,7x10

5 2,3x10

5 7,2x10

2 4,3x10

7

E.coli 4,9x103 2,8x10

4 4,1x10

2 3,1x10

3 8,7x10

4

Bakterie proteolityczne 2,5x103

6,1x104 8,2x10

3 6,2x10

4 1,5x10

2

Grzyby drożdżopodobne nieobecne 2,2x103 1,2x10

5 5,5x10

6 nieobecne

Prawidłowa mikroflora kałowa osób w wieku produkcyjnym, prowadzących

higieniczny tryb życia charakteryzuje się ogólną liczbą drobnoustrojów na poziomie

>1011-12

jtk/g, bakterii z rodzaju Bifidobacterium >109jtk/g oraz bakterii z rodzaju

Lactobacillus >105 jtk/g. Natomiast niepatogenna grupa bakterii coli i z rodzaju

Enterococcus powinna wynosić 106

jtk/g. Liczebność bakterii z rodzaju Clostridium

nie powinna być wyższa niż 105

jtk/g, E. coli powinna wynosić <2x104 jtk/g, bakterii

proteolitycznych <104 jtk/g, a grzybów drożdżopodobnych <10

2 jtk/g [9].

Próbę kontrolną stanowił układ doświadczalny, w którym zaszczepka pochodziła

od zdrowych osobników, prowadzących higieniczny tryb życia. W tym przypadku

liczebność poszczególnych grup oznaczanych drobnoustrojów była na poziomie zbli-

żonym do prawidłowych wartości teoretycznych (Wykres 1).

Z wiekiem skład mikroflory przewodu pokarmowego ulega zmianie. Z pewnością

wpływ ma uboga i mało zróżnicowana dieta, ograniczona aktywność fizyczna jak a także

zachodzące procesy starzenia. Obniżeniu ulega liczba drobnoustrojów probiotycznych,

co może przekładać się na zwiększenie liczby bakterii gnilnych; zwiększa się liczba

bakterii z rodzaju Clostridium, co zostało także udowodnione w niniejszej pracy

(Wykres 2) [10].

Przeprowadzona analiza dowiodła, że skład mikrobiomu pacjentów po przebytej

antybiotykoterapii i w czasie trwania chemioterapii jest najbardziej odbiegający od

przyjętej, prawidłowej normy typowej dla zdrowych ludzi (Wykres 1,3 i 4). W prezen-

towanych badaniach ogólna liczba drobnoustrojów, liczba bakterii z rodzaju Bifido-

bacterium oraz Lactobacillus była znacznie zaniżona. Podobna sytuacja dotyczyła

niepatogennych bakterii z grupy coli i z rodzaju Enteroccocus. Zaburzenia w liczebności


116

bakterii probiotycznych i stymulujących odporność spowodowała zwiększenie liczeb-

ności bakterii proteolitycznych i grzybów drożdżopodobnych.

Zaburzenia w składzie i liczbie drobnoustrojów zasiedlających przewód pokarmowy

osób borykających się z otyłością dotyczyły głównie ogólnej liczby drobnoustrojów,

bakterii z rodzaju Lactobacillus, Bifidobacterium i Clostridium. Udowodniono, że mikro-

flora bakteryjna ludzi otyłych ludzi oraz myszy zawiera mniej bakterii typu Bacte-

roidetes i odpowiednio więcej Firmicutes (bakterie z rodzaju Lactobacillus i Clostridium),

niż mikroflora osobników szczupłych. Bakterie typu Firmicutes łatwiej niż Bacteroidetes

metabolizują składniki żywności i skuteczniej pozyskiwana jest dodatkowa energia, co

może być jedną z przyczyn otyłości [11]. Takową zależność zaobserwowano także

badaniach stanowiących przedmiot tej pracy (Wykres 5).

Po scharakteryzowaniu składu jakościowego i ilościowego mikrobiomu kałowego

pochodzącego od różnych dawców podjęto próbę wzbogacenia opracowanego modelu

trawienia in vitro o badany koncentrat napoju probiotycznego. W pierwszej kolejności

badano wpływ samego procesu trawienia na mikroflorę wchodzącą w skład produktu.

Przeprowadzone eksperymenty wykazały, że proces trawienia (etap w żołądku i jelicie

cienkim) nie wpłynął negatywnie na liczebność bakterii z rodzaju Lactobacillus, co

świadczyłoby o przystosowaniu zastosowanych szczepów bakterii do dość agresyw-

nych warunków środowiska zewnętrznego, panujących zwłaszcza w żołądku. Niewiel-

kiemu obniżeniu uległa natomiast liczba bakterii z rodzaju Bifidobacterium. W kolejnym

etapie badań produkt poddawano procesowi trawienia, gdzie w jego ostatnim stadium

układ doświadczalny zaszczepiono wystandaryzowaną (dla danej grupy osób, od

których pobrano próbkę kału) zaszczepką mikrobiologiczną. Badano wpływ preparatu

na zmienność liczby drobnoustrojów obecnych w zaszczepce.

Wykres 1. Zmiana składu mikroflory kałowej pochodzącej od osób zdrowych (30-50 lat) po wprowadzeniu badanego preparatu probiotycznego

0 2 4 6 8

10 12 14

logN

[jt

k/m

l]

Liczba drodnoustrojów w

zaszczepce

Liczba drobnoustrojów po

procesie trawienia in vitro

i dodaniu produktu


117

Wykres 2. Zmiana składu mikroflory kałowej pochodzącej od osób po 75 roku życia po wprowadzeniu badanego preparatu probiotycznego

Wykres 3. Zmiana składu mikroflory kałowej pochodzącej od osób po zakończonej terapii antybiotykowej po wprowadzeniu badanego preparatu probiotycznego


118

Wykres 4. Zmiana składu mikroflory kałowej pochodzącej od osób w czasie trwania chemioterapii po wprowadzeniu badanego preparatu probiotycznego

Wykres 5. Zmiana składu mikroflory kałowej pochodzącej od osób otyłych po wprowadzeniu po wprowadzeniu badanego preparatu probiotycznego


119

4. Wnioski

Analizując zaprezentowane wyniki poczyniono następujące obserwacje i wysunięto

poniższe wnioski:

obecność mikroflory probiotycznej pochodzącej z koncentratu napoju probio-

tycznego z serii JOY DAY w modelu in vitro jelita przewodu pokarmowego

wpłynęła korzystnie na obecną już mikroflorę autochtoniczną (prozdrowotną

i ogólną liczbę drobnoustrojów) a dodatkowo w znacznej mierze przyczyniła się

do ograniczenia liczebności bądź eliminacji mikroflory niepożądanej;

wprowadzenie do modelu in vitro produktu o charakterze probiotycznym miało

wpływ na eliminację niepożądanej mikroflory grzybów drożdżopodobnych

a także bakterii gnilnych, co jest szczególnie ważne dla osób otyłych, obciążonych

chorobą nowotworową jak i po zakończonej terapii antybiotykowej;

po zastosowaniu koncentratu napoju probiotycznego w wariantach, w których

zaszczepka reprezentująca mikrobiom jelitowy pochodziła pacjentów po antybio-

tykoterapii, w czasie leczenia przeciwnowotworowego i osób w podeszłym wieku

liczba bakterii z rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium znacząco wzrosła;

wzbogacenie mikrobiomu jelitowego w mikroflorę wchodzącą w skład badanego

produktu stymulowało wzrost nie-patogennych bakterii z grupy coli, odpowia-

dających za stymulację układu odpornościowego;

w przypadku zaszczepki pochodzącej od osób otyłych, dodanie preparatu pro-

biotycznego zmniejszyło dysproporcje pomiędzy bakteriami z rodzaju Lacto-

bacillus i Bifidobacterium;

w przypadku zaszczepki pochodzącej od osób starszych po aplikacji produktu

probiotycznego zaobserwowano poprawę mikrobiomu kałowego.

Podsumowując, koncentrat napoju probiotycznego z serii JOY DAY firmy Living

Food Sp. z o.o. w testach in vitro wpływa na poprawę jakościową i ilościową

mikrobiomu jelitowego izolowanego od osób starszych i otyłych a przede wszystkim

pacjentów po przebytej antybiotykoterapii i w trakcie trwania chemioterapii. Ponadto

wykazano, ze agresywne warunki środowiska zewnętrznego imitujące te, które panują

w przewodzie pokarmowym człowieka nie powodują eliminacji mikroflory prozdro-

wotnej wchodzącej w skład preparatu.


120

Literatura

1. Raport Światowej Organizacji Zdrowia Oporność drobnoustrojów na antybiotyki: raport

podsumowujący monitorowanie antybiotykooporności na świecie w 2014 r. opublikowany

w kwietniu 2014 r.

2. Dethlefsen L., Huse S., Sogin M. L., Relman D. A., The pervasive effects of an antibiotic

on the human gut microbiota, as revealed by deep 16S rRNA sequencing, PLoS Biology,

6 (2008), s.280

3. Dethlefsen L., Relman D. A., Microbes and Health Sackler Colloquium: incomplete

recovery and individualized responses of the human distal gut microbiota to repeated

antibiotic perturbation. Proceedings of the National Academy of Sciences USA,

108 (2010), s.4554-4561

4. Engle s. J., Ormsby I., Pawlowski S., Boivin G. P., Croft J., Balish E., Doetschman T.,

Elimination of colon cancer in germ-free transforming growth factor beta 1-deficient mice,

Cancer Research, 62 (2002), s.6362-6366

5. Turnbaugh P. J., Ridaura V. K., Faith J. J., Rey F. E., Knight R., Gordon J. I., The effect

of diet on the human gut microbiome: a metagenomic analysis in humanized gnotobiotic

mice, Science Translational Medicine 1 (2006), s. 6-14

6. Strober W., Impact of the gut microbiome on mucosal inflammation, Trends in

Immunology 34 (2013), s. 423-430

7. Nowak A., Libudzisz Z., Mikroorganizmy jelitowe człowieka. Standardy Medyczne,

1 (2008), s. 372-379

8. Neumann M., Goderska K, Grajek K., Grajek W., Modele przewodu pokarmowego in vitro

do badań nad biodostępności składników odżywczych, Żywność. Nauka. Technologia.

Jakość 46 (2006), s. 30-45

9. Chojnacka K., Analiza właściwości funkcjonalnych preparatu bakterii Lactococcus lactis,

Praca magisterska, (2015) Poznań

10. Kumar M., Babaei P., Ji B., Nielsen J., Human gut microbiota and healthy aging: Recent

developments and future prospective, Nutrition and Healthy Aging, 4 (2016), s. 3-16

11. Stachowicz N., Kiersztan A., Rola mikroflory jelitowej w patogenezie otyłości i cukrzycy,

Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 67 (2013), s. 288-303


121


Prawidłowy skład jakościowy i ilościowy mikroflory przewodu pokarmowego warunkuje prawidłowe

funkcjonowanie całego organizmu. Na zaburzenie równowagi mikrobiologicznej wpływają takie czynniki jak

odżywianie, przyjmowanie leków, tempo życia, aktywność fizyczna i stres. Dysfunkcje zdrowotne a także

stosowanie lekoterapii przyczyniają się do negatywnych zmian składu mikrobiomu przewodu pokarmowego. Jedną z możliwości uregulowania tychże zaburzeń jest wzbogacenie diety o drobnoustroje o potencjale

probiotycznym, w formie żywności funkcjonalnej lub w postaci suplementów diety. Przykładem produktów

o charakterze prozdrowotnym jest koncentrat napoju probiotycznego z serii JOY DAY firmy Living Food Sp.

z o.o. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu preparatu na wystandaryzowaną mikroflorę kałową w modelu in vitro przewodu pokarmowego pozyskaną od zdrowych osób oraz pacjentów po antybiotyko-

terapii, w trakcie leczenia chemioterapeutykami lub z otyłością. W ramach prowadzonych prac zastosowano

klasyczne metody mikrobiologiczne i przeprowadzono symulację warunków panujących w przewodzie

pokarmowym człowieka. W efekcie wykonanych badań eksperymentalnych wykazano, że obecność mikro-flory probiotycznej wchodzącej w skład preparatu ma pozytywny wpływ na prawidłową, autochtoniczną

mikroflorę przewodu pokarmowego. Ponadto wykazano, że w wielu przypadkach obniżeniu uległa liczebność

drobnoustrojów niepożądanych, w tym grzybów drożdżopodobnych i bakterii gnilnych. We większości

badanych wariantów (oprócz zaszczepki pochodzącej od osób z otyłością) znacząco wzrosła także liczba bakterii z rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium. Podsumowując, badany napój probiotyczny ma pozytywny

wpływ na wystandaryzowaną mikroflorę przewodu pokarmowego badaną w testach in vitro pochodzącą od

osób otyłych i starszych oraz pacjentów po antybiotyko- i w trakcie chemioterapii.

Słowa kluczowe: probiotyki, patogeny, mikroflora jelitowa

Effect of concentrate on probiotic drink on human fecal microflora

The appropriate qualitative and quantitative composition of the gut microflora determines physiological function of the whole organism. The microbial equilibrium is affected by such factors as nutrition, intake

of medication, the pace of life, physical activity and stress. Health dysfunction as well as medicinal therapy

contribute to negative changes in the composition of the gut microbiome. One of the potential methods to

control these disorders is to supplement the diet with microorganisms exhibiting probiotic properties in the form of functional food or dietary supplements. An example of probiotic products is the JOY DAY

probiotic drink concentrate by Living Food Sp. z o.o. The aim of this study was to investigate the effect

of the preparation on standardised fecal microflora in an in vitro model of the alimentary tract, collected

from healthy patients and patients after antibiotic therapy, during treatment with chemotherapeutics or with obesity. Within this research conventional microbiological methods were applied and conditions found in

the human intestinal tract were simulated. The experiments showed that the presence of probiotic micro-

biota contained in the preparation has a positive effect on the physiological, autochthonous gut microflora.

Moreover, it was shown that counts of undesirable microorganisms were reduced, including yeast-like fungi and putrefactive bacteria. The bacteria counts from genera Lactobacillus and Bifidobacterium also

increased significantly in most of the variants tested (in addition to vaccines from people with obesity).

Summing up, as it was shown in in vitro tests the probiotic drink has a positive effect on standardised gut

microflora originating from obese and elderly patients, particularly following antibiotic and chemotherapy. Key words: probiotics, pathogens, intestinal microflora

122

Emilia Stańkowska1, Agnieszka Włodyka-Bergier

2

Wpływ dzbanków filtracyjnych

na poprawę jakości wody do spożycia

1. Wprowadzenie

Woda to największy dar natury dla człowieka. Stanowi podstawowy składnik ludz-

kiego ciała. Jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Spożywając

wodę nie tylko dostarczamy niezbędnych do życia minerałów, lecz również różnego

rodzaju zanieczyszczenia, które mogą kumulować się w organizmie, prowadząc do

wielu groźnych chorób, stąd tak ważnym aspektem jest jej odpowiednia jakość [3, 5].

W Polsce jakość wody przeznaczonej do spożycia regulowana jest przez Rozporządzenie

Ministra Zdrowia z dnia 13 listopada 2015 r. (Dz. U. 2015, Poz. 1989) w sprawie jakości

wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi [11]. Pobierana bezpośrednio z ujęć,

wtłaczana jest do sieci wodociągowej, gdzie poddawana jest odpowiednim procesom

uzdatniania, które gwarantują dostarczenie wody bezpiecznej dla zdrowia. Często na

skutek złego stanu sieci wodociągowej, rodzaju materiałów instalacyjnych, korozji,

może ulec wtórnemu zanieczyszczeniu. Konsekwencją takich zdarzeń może być m.in

podwyższona zawartość mikroorganizmów, nadmierna twardość, zmiany barwy i za-

pachu, które pogarszają jej walory użytkowe [1]. Woda w takich przypadkach nie

spełnia oczekiwań odbiorców, wymaga dodatkowych zabiegów podczyszczających.

Obecnie istnieje szereg urządzeń do domowego podczyszczania wody. Dobór metody

powinien być dobierany indywidualnie, w zależności od zużycia wody, rodzaju

zanieczyszczeń czy możliwości finansowych. Producenci prześcigają się w tworzeniu

coraz to nowszych, innowacyjnych produktów. Jedną z najprostszych metod poprawy

jakości wody wodociągowej jest filtracja w dzbankowych filtrach. Stosowanie tych

urządzeń nie wymaga ingerencji w instalację wodociągową, wysokich nakładów

finansowych, ani specjalistycznej wiedzy. Coraz bardziej popularne na polskim rynku,

zachwalane szerokimi korzyściami jakie płyną z ich użytkowania. Jednak jaka jest

prawda? Czy takie rozwiązanie niesie za sobą same zalety? A może istnieje ryzyko

zagrożeń?

2. Cel pracy

Celem pracy było zbadanie wpływu stosowania dzbanków filtracyjnych na poprawę

jakości wody do spożycia. Porównano ich efektywność działania wraz z upływem

czasu, ilości przefiltrowanej wody, jak również deklarację zgodności producenta

1 [email protected], Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza 2 [email protected], Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, AGH Akademia Górniczo-

Hutnicza

Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia

123

z wynikami badań oraz zbadanie czasu, po którym wkłady przestają spełniać swoje

funkcje.Ocenę oparto na analizie kilku wybranych parametrów jakości wody, takich

jak: twardość ogólna, węglanowa, zawartość jonów wapnia, magnezu, zawartość

zanieczyszczeń mikrobiologicznych, które odniesiono do rozporządzeń w sprawie

jakości wody do spożycia [11, 12].

3. Podstawowe informacje o dzbankach filtracyjnych

Przykładową budowę dzbanka filtracyjnego przedstawiono na rys. 1.

Rysunek 1. Przykładowa budowa dzbanka filtracyjnego [opracowanie własne]

Obecnie można wyróżnić 2 podstawowe typy dzbanków filtracyjnych. Pierwszym

z nich głównym zadaniem jest usuwanie niektórych pierwiastków (np. odpowiedzialnych

za powstawanie kamienia), natomiast drugim typem są produkty wzbogacające wodę

w określone jony m.in. jony magnezu. Poszczególne urządzenia mogą różnić się między

sobą, jednak ich wspólnymi elementami są: zbiornik na wodę filtrowaną, zbiornik na

wodę przefiltrowaną oraz wkład filtrujący. W skład wkładu filtrującego zazwyczaj

wchodzi granulat węgla aktywnego oraz złoże jonowymienne. Głównym zadaniem

węgla aktywnego jest przede wszystkim absorbcja cząsteczek manganu, żelaza,

usuwanie zanieczyszczeń odpowiedzialnych za smak, kolor i zapach oczyszczanej wody,

dodatkowo impregnowany jest jonami srebra, które powinny zabezpieczać przed

rozwojem drobnoustrojów. Rolą jonitów jest wybiórcza wymiana jonów (kationów oraz

anionów), głównie zmniejszanie zawartości pierwiastków odpowiedzialnych za nad-

mierną twardość wody (jonów wapnia i magnezu) [4]. Zasada działania urządzeń polega

na filtrowaniu w sposób grawitacyjny wody. Proces ten przebiega w trzech etapach.

Pierwszym z nich jest filtracja wstępna na sitku, gdzie usuwane są zanieczyszczenia

mechaniczne takie jak: piasek, rdza. Kolejno oczyszczana woda jest przepuszczana przez

wymiennik jonowy, równocześnie woda filtrowana jest na węglu aktywnym. Ostatni

etap stanowi filtracja mechaniczna na dolnej pokrywie. Pozwala to wyłapać pozostałe,

najdrobniejsze zanieczyszczenia. Zapewnia to czystą, świeżą, smaczną wodę.

Emilia Stańkowska, Agnieszka Włodyka-Bergier

124

4. Metodyka badań

Badanie skuteczności działania dzbanków filtracyjnych wykonywano przez okres

42 dni, w tym 30 dni to rekomendowany czas prawidłowej pracy pojedynczego wkładu

filtracyjnego. Do badań każdorazowo pobierano wodę wodociągową. Następnie prze-

puszczano ją przez wybrane filtry (w ilości 5 dm3/dobę) i oznaczano wybrane parametry

fizycznochemiczne: twardość ogólną, węglanową, zawartość jonów wapnia, magnezu,

odczyn, przewodność elektryczną właściwą oraz mikrobiologiczne (ogólną liczbę

drobnoustrojów mezofilnych i psychrofilnych). Wyniki analiz odniesiono do zapewnień

producenta oraz rozporządzeń [11, 12]. Twardość ogólną wody oznaczono na podstawie

normy PN-ISO 6059, twardość węglanową wg normy PN-EN ISO 9963-2, oznaczenie

jonów wapnia wg PN-ISO 6058. Pomiar przewodności odbywał się metodą kondukto-

metryczną (norma PN-EN 27888:1999), pomiar odczynu metodą potencjometryczną

(norma PN-EN ISO 10523:2012). Zawartość jonów magnezu obliczono wg normy

PN-ISO 6059:1999. Do badań wykorzystano trzy produkty dzbankowych filtrów do

wody. Charakterystykę wykorzystanych w badaniu produktów przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Charakterystyka produktów

Parametry Rodzaj wkładu filtrującego

X Y Z

Zastosowanie

Zmniejszenie zawartości pierwiastków

odpowiedzialnych za twardość wody,

(jonów wapnia i magnezu), ochrona

urządzeń służących do podgrzewania

wody (ekspres, czajnik) przed

powstawaniem osadu.

Wzbogacanie wody

w jony wapnia,

magnezu sodu, potasu,

podnoszenie

wartości pH.

Czas pracy 30 dni

Wydajność

w litrach 100-150 dm

3

Uwagi Można gotować przefiltrowaną wodę Nie zalecane

gotowanie wody



125

5. Wyniki

5.1. Wskaźniki fizykochemiczne

Wyniki badań twardości ogólnej, węglanowej, zawartości jonów wapnia i magnezu

przedstawiono w tabeli 2, 3. Na podstawie badań wykazano, że każdorazowo po

filtracji wody dzbankami filtracyjnymi X i Y twardość ogólna ulegała zmniejszaniu, co

w przypadku tych urządzeń jest pożądane. Wraz z upływem czasu oraz ze wzrostem

ilości przelanej wody, odnotowano spadek skuteczności działania filtrów. Wykazano,

że działanie filtra X i Y zapewniało wysoki stopień wiązania jonów wapnia i magnezu

w pierwszych dniach użytkowania. Odnosząc się do rozporządzenia [11, 12] dopusz-

czalne zakresy wartości twardości ogólnej powinny znajdować się w przedziale od 60-

500 mg CaCO3/dm3. W związku z tym, w początkowych dniach użytkowania obu

filtrów, twardość ogólna była poniżej dolnej zalecanej wartości. Zastosowane w doś-

wiadczeniu dzbanki filtracyjne X i Y wykazywały stałe obniżanie twardości węgla-

nowej, w całym cyklu działania filtrów, jednak po 22 dniu (po przelaniu 110 dm3 wody)

efektywność usuwania badanego parametru zaczęła spadać. Twardość przemijająca

w wyniku gotowania wody może zostać usunięta (wytrącanie się węglanu wapnia

i wodorotlenku magnezu). Wytracona pozostałość może objawiać się w postaci osadu.

Filtry X i Y mogą zabezpieczać urządzania służące do gotowania wody przed osadza-

niem się kamienia. Zawartość jonów wapnia jak i magnezu w przefiltrowanej wodzie

była niższa niż w wodzie surowej. Najniższe wartości tych parametrów zanotowano

w pierwszych dniach eksploatacji. Po rekomendowanym czasie pracy wkładów filtra-

cyjnych urządzenia te spełniały swoje zadanie, jednak różnice zawartości badanych

jonów w wodzie przed i po filtracji były niższe. Po filtracji wody urządzeniem Z oczeki-

wany był wzrost twardości ogólnej. Tendencja ta była zauważalna dopiero po 4 dobie

(po przelaniu 20 dm3). W przefiltrowanej wodzie tym urządzeniem, obserwowalny był

wzrost twardości węglanowej do 25 dnia. Filtr Z powinien wzbogacać wodę w związki

wapnia, jednak tak się nie działo. Oprócz pierwszego dnia widoczny jest wzrost jonów

magnezu po przelaniu wody przez dzbanek filtracyjny Z, co jest zgodne z pierwotnym

działaniem tego urządzenia. Dzienne zapotrzebowanie na magnez dla dorosłego

człowieka waha się w granicach od 320 do 420 mg na dobę [7] co oznacza, że wypijając

litr wody przefiltrowanej filtrem Z dostarczamy ok. 30% zalecanej dawki. Urządzenie to

ma za zadanie wzbogacać wodę w minerały, która powinna być spożywana w celach

konsumpcyjnych, ponieważ po obróbce termicznej, mógłby osadzić się kamień.


126

Tabela 2. Zestawienie wyników twardości ogólnej i węglanowej przed i po filtracji w dzbankach filtracyjnych

Czas

pracy

filtra [d]

Twardość ogólna wody Twardość węglanowa

woda

surowa X Y Z

woda

surowa X Y Z

[mg CaCO3/dm3] [mval/dm

3 ]

1 176,0 -** 14,0* 64,0 3,1 1,6 1,6 3,2

2 172,0 22,0* 122,0 140,0 3,0 1,4 2,0 3,2

4 168,0 78,0 46,0* 180,0 3,0 1,2 0,6 3,2

9 116,0 58,0* 32,0* 130,0 2,8 1,2 0,6 3,0

11 170,0 102,0 70,0 184,0 2,8 1,4 0,8 3,0

16 146,0 92,0 66,0 154,0 2,8 1,4 0,8 3,0

22 112,0 66,0 48,0* 124,0 2,0 1,4 0,8 2,2

23 148,0 108,0 84,0 160,0 2,6 1,8 1,2 2,8

25 132,0 90,0 58,0 136,0 2,4 1,8 1,2 2,6

29 109,0 93,0 102,0 133,0 3,0 1,8 1,2 2,8

30 144,0 90,0 78,0 146,0 2,8 1,8 1,2 2,6

35 120,0 78,0 52,0 134,0 2,4 1,6 1,0 2,8

42 106,0 70,0 50,0 116,0 2,2 1,4 1,0 2,4


*Wartości poniżej dopuszczalnej normy wody do picia [11]

**Poniżej limitu oznaczalności


127

Tabela 3. Zestawienie wyników zawartości jonów wapnia, magnezu przed i po filtracji w dzbankach

filtracyjnych

Czas

pracy

filtra

[d]

Zawartość jonów wapnia Zawartość jonów magnezu

woda

surowa

X Y Z woda

surowa

X Y Z

[mval/dm3] [mg/dm

3 ]

1 64,9 -** 12,8 7,2 111,1 -** 1,1 56,8

2 64,9 15,2 48,9 18,4 107,1 6,7* 73,1 121,6

4 64,9 26,4 17,6 14,4 103,1 51,6 28,3* 165,6

9 44,1 20,8 16,8 14,4 71,9 37,2 15,2* 115,6

11 64,9 36,1 25,6 24,1 105,1 65,9 44,4 159,9

16 55,3 35,3 24,0 22,4 90,7 56,7 41,9 131,9

22 41,7 24,8 16,8 20,0 70,3 41,2 31,2 103,9

23 52,1 38,5 33,7 30,5 95,9 69,5 50,3 129,5

25 51,3 34,5 24,1 24,1 80,7 55,5 33,9 111,9

29 61,7 32,9 33,8 41,7 47,3 60,1 68,3 91,3

30 52,9 36,1 28,1 30,5 91,1 53,9 49,9 115,5

35 43,3 31,3 20,8 27,3 76,7 46,7 31,1 106,7

42 40,9 30,5 24,1 27,3 65,1 39,5 25,9* 88,7

Źródło: Opracowanie własne *Wartości poniżej dopuszczalnej normy wody do picia [11]

**Poniżej limitu oznaczalności

Wyniki wartości pH oraz przewodności dla poszczególnych dzbanków filtracyjnych

zostały przedstawione w tabeli 4. Na postawie badań stwierdzono stałą tendencję do

obniżania pH przez wkłady filtracyjne X i Y. Odwołując się do rozporządzenia [11]

w kilku próbkach przefiltrowanej wody odnotowano wartości pH poniżej normy (6,5-9,5).

Spadek badanego parametru może być wynikiem pojawienia się ubocznych produktów

wymiany jonowej, jaka zachodzi w trakcie przepływu wody przez filtr. Podwyższenie

pH można uzyskać przy pomocy wkładu filtracyjnego Y, dla którego wartość pH do

końca cyklu była powyżej 8,5. Nie zanotowano znaczącego spadku tego parametru

w rekomendowanym czasie prawidłowej pracy filtrów, jak i po nim. Najwyższą sku-

teczność dzbanków filtracyjnych w zakresie zmniejszania ogólnej zawartości jonów,

której miarą jest przewodność elektryczna właściwa, stwierdzono w przypadku dzban-

ka Y. Wartości tego parametru w przefiltrowanej wodzie filtrem Z były zbliżone do

wody surowej, choć okresowo nieco wyższe. Na podstawie badań nie stwierdzono

znaczącego obniżenia konduktywności w czasie całego okresu eksploatacji. Spadek ten

był proporcjonalny do wartości dla wody surowej. Odwołując się do rozporządzenia

[11] dopuszczalny zakres wartości przewodności elektrycznej właściwej wody

przeznaczonej do spożycia to 2500 µS/cm, zatem w żadnej z analizowanych próbek

wody wartość ta nie została przekroczona. Wysoka wartość tego wskaźnika świadczy

o wysokiej mineralizacji, dlatego najniższe wartości przewodności właściwej zostały

odnotowane dla dzbankowego filtra X i Y, zaś najwyższe dla Z.


128

Tabela 4. Zestawienie wyników wartości pH oraz przewodności przed i po filtracji w dzbankach filtracyjnych

Czas

pracy

filtra [d]

Wartość pH Przewodność właściwa

elektryczna

woda

surowa X Y Z

woda

surowa X Y Z

[-] [µS/cm]

1 7,40 6,45 6,42* 8,06 460 372 381 506

2 7,60 6,95 7,41 8,05 455 331 388 449

4 7,42 6,35* 6,30* 7,72 461 307 299 453

9 7,74 6,6 6,90 9,25 426 228 202 339

11 7,72 6,65 6,48* 8,91 470 325 280 459

16 7,80 6,80 6,68 8,93 419 339 292 426

22 7,80 6,78 6,56 9,17 346 273 232 364

23 7,66 7,13 6,90 8,58 430 367 350 458

25 7,60 6,80 6,41* 8,78 387 317 258 380

29 7,56 6,94 6,60 8,70 432 364 310 430

30 7,62 6,84 6,63* 8,62 416 306 299 404

35 7,95 6,69 6,93 8,95 263 234 233 320

42 7,90 7,59 6,91 8,97 348 280 231 352


5.2. Oznaczenie mikrobiologiczne

Wyniki badań mikrobiologicznych przedstawiono w tabeli 5. Analiza mikrobiolo-

giczna poszczególnych przefiltrowanych wód pokazała, że ilość drobnoustrojów

drastycznie wzrasta wraz z upływem czasu eksploatacji. Do ok. 9 dnia użytkowania

woda spełniała normy jakości wody. Według poprzedniego Rozporządzenia Ministra

Zdrowia [12] liczba mikroorganizmów mezofilnych nie powinna przekraczać 50 jtk/cm3

oraz 100 dla psychrofilnych. Wkłady filtrujące badanych produktów zawierają węgiel

aktywowany, który jest impregnowany srebrem, co powinno stanowić barierę przed

rozwojem mikroorganizmów, jednak tak nie jest (rys. 2). Z każda analizą wody zano-

towano kolejny wzrost liczby mikroorganizmów. Kupując filtr Z oraz Y chcąc cieszyć

się wodą wolną od zanieczyszczeń należałoby zlecić wymianę filtru tuż po drugim

tygodniu stosowania, zaś w przypadku filtra X po trzecim. Organizmami mezofilnymi

jest większość drobnoustrojów chorobotwórczych, dla których optymalną do rozwoju

temperaturą, jest temperatura ludzkiego ciała [9]. Kwestią sporną pozostaje jakie

faktycznie szczepy bakterii znajdowały się w badanych próbkach. Dodatkowo trzeba

mieć na uwadze, że osoby, które trzymają dzbankowe filtry w miejscach nasłonecznio-

nych, muszą nie tylko liczyć się z rozwojem bakterii, ale również glonów. Liczebność

bakterii psychrofilnych powinna być stale monitorowana ze względu na fakt, że

według niektórych źródeł [9] w temperaturze 22oC rozwijają się przede wszystkim


129

niechorobotwórcze bakterie, które wytwarzają ściany komórkowe (lipopolisacharydy)

o działaniu toksycznym. Można stwierdzić, że stosowanie dzbanków filtracyjnych pod

względem mikrobiologicznym pogarsza jakość wody przeznaczonej do spożycia.

Tabela 5. Uśredniona liczba baterii mezofilnych i psychrofilnych

Czas

pracy

filtra

Woda

surowa

Liczba bakterii w przefiltrowanej wodzie dzbankami

filtarcyjnymi

mezofilne psychrofilne

X Y Z X Y Z

[d] [jtk/cm3]

2 17 0 7 0 17 0 5

9 15 1 42 422 488 41 6

23 41 23 150* 6288* 6800* 1400* 600*

30 19 56 590* 220* 110* 421* 622*

35 52 90 2480* 146* 1560* 1246* 320*


Rysunek 1. Bakterie mezofilne w przefiltrowanej wodzie filtrem Y [opracowanie własne]

Chcąc uchronić się przed tym negatywnym skutkiem, zapewniając odpowiednio

wysoką temperaturę wody przez odpowiedni czas, można spowodować całkowitą

destrukcję organizmów patogennych [8]. W celu potwierdzenia tej tezy postanowiono

zasymulować pracę czajnika i poddano procesowi gotowania wszystkie 4 próbki wody

i dokonano analizy mikrobiologicznej. W tabeli 5 przedstawione zostały wyniki analizy

mikrobiologicznej przed i po poddaniu obróbce termicznej wód.


130

Tabela 5. Zestawienieuśrednionej liczby baterii mezofilnych i psychrofilnych dla poszczególnych próbek

przed i po gotowaniu

Rodzaj wkładu

filtrującego

Liczba bakterii

w przefiltrowanej wodzie

dzbankami filtarcyjnymi

Liczba bakterii

w przefiltrowanej wodzie

dzbankami filtarcyjnymi mezofilne psychrofilne

Przed

gotowaniem Po gotowaniu

Przed

gotowaniem Po gotowaniu

[jtk/cm3]

X 86 0 160 0

Y 2000 7 1620 0

Z 780 12 860 14


Prezentowane wyniki badań potwierdzają, że gotując wodę można pozbyć się

niemal całkowicie drobnoustrojów. Każdorazowo liczba bakterii w przegotowanej

wodzie nie przekraczała dopuszczalnych norm.W wyniku działania wysokiej tempe-

ratury następuje denaturacja białek, a tym samym śmierć patogenów, dzięki czemu

jakość wody ulega poprawie.

6. Wnioski

1. Skuteczność działania dzbankowych filtrów spada wraz z upływem czasu i ilością przefiltrowanej wody. Duży wpływ na efektywność filtracji może mieć rodzaj filtrowanej wody oraz sposób użytkowania urządzeń.

2. Dzbanki filtracyjne X i Y zmniejszają zawartość jonów wapnia, magnezu, redu-kują twardość ogólną i węglanową, dzięki czemu mogą poprawiać jakość wody i zapobiegać przed powstawaniem kamienia kotłowego.

3. Podczas filtracji wody dzbankiem filtracyjnym Z woda wzbogacana jest w jony magnezu, wartość pH ulega podwyższeniu, poprawiając jakość wody. Nie nadaję się jednak do obróbki termicznej.

4. W przefiltrowanych wodach podczas analizy mikrobiologicznej odnotowano przekroczenia dopuszczalnych norm. Stwierdzono pogorszenie jakości wody, jednak po poddaniu obróbce termicznej każdorazowo następowała redukcja drobnoustrojów, dzięki czemu wody nie stwarzały potencjalnego zagrożenia zdrowotnego.

5. W artykule zbadano wpływ tylko niektórych parametrów jakości wody. W celu pełnej oceny należałoby poszerzyć zakres badań o zbadanie efektywności usu-wania innych parametrów.

6. Nie można jednoznacznie stwierdzić, który z produktów najlepiej poprawia jakość wody do picia. Każdy z konsumentów powinien indywidualnie przeanalizować tę kwestię i w zależności od potrzeb, i celu w jakim chce używać tej metody pod-czyszczania wody, wybrać odpowiednie urządzenie.


131

Literatura

1. Boryczko K., Tchórzewska-Cieślak K., Analysis of risk of failure in water main pipe network and of delivering poor quality water, Environment Protection Engineering, 4 (2014), s. 77-92

2. Cotruvo J., Bartram J., eds. Calcium and Magnesium in Drinking-water. Public health significance,Geneva,WorldHealthOrganization, 2009, s. 96-106

3. Fawell J. K., Nieuwenhuijsen M., Contaminants in drinking water, Environmental pollution and health, Impact of environmental pollution on health: Balancing risk, 68 (2003), s.199-208

4. Friedrich G. Helfferich., Ion Exchange, Courier Dover Publications, (1962), s.17-21 5. Gopal K., Tripathy s. S., Bersillon J. L., Dubey s. P., Chlorination byproducts, their toxico-

dynamics and removal from drinking water, Journal of hazardous materials, 1, (2007) s. 1-6 6. http://stat.gov.pl 7. Institute of Medicine, Dietary Reference Intakes for Calcium, Phosphorous, Magnesium,

Vitamin D, and Fluoride, Washington, DC: National Academy Press, 1997 8. Knappe D., Li L., Quinlivan P., Effects of Activated Carbon Characteristics on Organic

Contaminant Remova, AWWA Research Fundation, London, 2003 9. Kunicki – Goldfinger W. J. H., Życie bakterii, Wyd. Naukowe PWN, 2001 10. Kowal A. L., Świderska-Bróż M., Oczyszczanie wody. Podstawy teoretyczne

i technologiczne, procesy i urządzenia, Wyd. Naukowe PW, 2009 11. Rozporządzenie Ministra Zdrowia 13 listopada 2015 r. (Dz. U. 2015, Poz. 1989)w sprawie

jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi 12. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 20 kwietnia 2010 r. w sprawie jakości wody

przeznaczonej do spożycia przez ludzi


Głównym celem pracy było zbadanie wpływu dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do

spożycia, na przykładzie trzech różnych wkładów filtrujących. Wykonano analizę wybranych parametrów jakości wody takich jak: twardość ogólna, węglanowa, oznaczenie jonów wapnia, magnezu, pH, prze-

wodność, oznaczenie zanieczyszczeń mikrobiologicznych. Na ich podstawie określono efektywność działania

urządzeń. Wyniki zostały odniesione do obowiązujących norm oraz deklaracji producenta. Przeprowadzone

badania wykazały, że analizowana metoda podczyszczania wody ma swoje zalety jak i wady. Stwierdzono, że po kilku dniach eksploatacji filtrów liczba bakterii kilkukrotnie przekraczała normy pogarszając jej jakość.

Dzbanki filtracyjne zmniejszały ilość pierwiastków odpowiedzialnych za powstawanie kamienia. Każdy

z konsumentów powinien indywidualnie przeanalizować tę kwestię i w zależności od potrzeb i celu w jakim

chce używać tej metody podczyszczania wody, wybrać odpowiednie urządzenie. Słowa kluczowe: jakość wody, dzbanki filtracyjne

The impact of the water filter pitchers to improve the quality of drinking water

The main aim of this work is to research the impact of the water filter pitchers to improve the quality

of drinking water, for example, three different filter cartridges. It has done analysis of selected water

quality parameters such as: total hardness, carbonate, determination of calcium ions, magnesium, pH,

conductivity, determination of microbial contamination. Based on the study define effectiveness of the devices. The results were related to the standards and producer's declaration. The study has showed that the

analyzed method has some advantages and disadvantages. It was found that after several days utilize of the

filter quantity of bacteria repeatedly exceeded the standards and degrade water quality. Pitchers filter

reduced the value of elements responsible for residues. Each consumers should individually analyze this issue and depending on the needs and purpose select the appropriate device for pre-treatment of water.

Keywords: quality of drinking water, water filter pitches

132

Katarzyna Skrypnik1*

, Damian Skrypnik2, Paweł Bogdański

3

Żywność funkcjonalna

w leczeniu nadmiernej masy ciała

– regulacja sygnałów głodu i sytości

1. Wstęp

Zwyczaje żywieniowe są ściśle powiązane z licznymi stanami klinicznymi, takimi

jak nowotwory, choroby sercowo-naczyniowe i cukrzyca, które w sposób istotny

pogarszają jakość życia i mogą przyczynić się do przedwczesnego zgonu. Racjonalne

odżywianie umożliwiające utrzymanie prawidłowej masy ciała oraz regularna aktywność

fizyczna mogą zapobiegać nawet 80% przypadków choroby niedokrwiennej serca, 90%

przypadków cukrzycy typu 2 i 1/3 wszystkich nowotworów. W ostatnich dwóch deka-

dach przemysł spożywczy poświęca coraz więcej uwagi jakości wytwarzanej żywności.

W efekcie powstały produkty, określane mianem „żywność funkcjonalna” zawierające

nie tylko składniki odżywcze niezbędne do podtrzymania prawidłowego funkcjonowania

organizmu, ale również wspomagające profilaktykę i terapię chorób, w tym chorób

cywilizacyjnych, dzięki zawartości składników bioaktywnych takich jak substancje

przeciwutleniające, substancje immunomodulacyjne, hipoglikemizujące czy modyfiku-

jące gospodarkę lipidową [1].

Żywność funkcjonalna (FOSHU – Foods for Specified Health Use) to żywność,

z której usunięto szkodliwe składniki (np. alergeny) i/lub wzbogacono o substancje

aktywne fizjologicznie. Żywność funkcjonalna posiada odpowiednią wartość odżywczą

i działa korzystnie na stan zdrowia człowieka. Pojęcie żywności funkcjonalnej powstało

w połowie lat osiemdziesiątych XX wieku w Japonii. Do dzisiaj kraj ten jest światowym

liderem w produkcji i wykorzystaniu żywności funkcjonalnej. Według definicji Functio-

nal Food Science in Europe (FUFOSE): żywność może być uznana za funkcjonalną,

jeśli udowodniono jej korzystny wpływ na jedną lub więcej funkcji organizmu ponad

efekt odżywczy, który to wpływ polega na poprawie stanu zdrowia, samopoczucia i/lub

zmniejszeniu ryzyka rozwoju chorób [2].

Schorzeniem, w którego terapii żywność funkcjonalna znajduje szerokie zastoso-

wanie, jest otyłość. Choroba ta stała się epidemią XX i XXI wieku. Przykładem jej

postępu jest społeczeństwo Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej. W okresie od

roku 1960 do roku 1994, czyli na przestrzeni trzech i pół dekady, występowanie

1 * autor do korespondencji: [email protected], Katedra Higieny Żywienia Człowieka, Wydział

Nauk o Żywności i Żywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 2 [email protected], Katedra Chorób Wewnętrznych, Zaburzeń Metabolicznych i Nadciśnienia Tętniczego, Wydział Lekarski I, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu 3 [email protected], Zakład Edukacji i Leczenia Otyłości oraz Zaburzeń Metabolicznych, Wydział

Lekarski I, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu

Żywność funkcjonalna w leczeniu nadmiernej masy ciała – regulacja sygnałów głodu i sytości

133

otyłości w tym kraju wzrosło z 12,8% do 22,5%. W okresie od 1990 do 2010 wartość

ta wzrosła o 17,8% [3, 4]. Jeżeli ta tendencja wzrostowa nie zostanie zahamowana, do

roku 2030 ponad 86% mieszkańców USA będzie miało nadmierną masę ciała, a otyłość

dotyczyć będzie ponad 51%, natomiast około roku 2048 wszyscy dorośli amerykanie

będą cierpieli na nadwagę lub otyłość [4, 5]. Powyższe prognozy są nieznacznie

bardziej pesymistyczne od danych szacunkowych WHO (World Health Organization,

Światowa Organizacja Zdrowia) – tabela 1.

Tabela 1. Prognoza WHO, procent osób otyłych (BMI >30 WHO Obesity Taskforce 2003)

Rok USA Wielka

Brytania Brazylia

1990 8 6 5

2000 12 8 7

2010 20 17 9

2020 28 26 12

2030 41 30 19

Aktualnie trwają liczne badania mające na celu wdrożenie lub udoskonalenie nowo-

czesnych metod terapii nadmiernej masy ciała. Do metod tych należy: zastosowanie

peptydów anoreksygenicznych, takich jak peptydy uwalniające prolaktynę podawane

podskórnie [6], nowoczesna chirurgia bariatryczna (endoskopowa gastroplastyka

rękawowa, balon żołądkowy, opaska żołądkowa, by-pass żołądkowy) [7], terapia

komórkami macierzystymi (np. stymulacja rozwoju brunatnej tkanki tłuszczowej za

pomocą inhibitora szlaku sygnałowego TGFβ) [8] czy nowoczesna farmakoterapia

(lorkaseryna, liraglutyd) [9]. Żywność funkcjonalna wpisuje się w ten nurt poszukiwań

najlepszych sposobów leczenia chorych otyłych.

Celem niniejszej pracy jest przedstawienie aktualnego stanu wiedzy na temat

zastosowania żywności funkcjonalnej w leczeniu nadmiernej masy ciała oraz mecha-

nizmów wpływu spożywania żywności funkcjonalnej na regulację sygnałów głodu

i sytości.

Katarzyna Skrypnik, Damian Skrypnik, Paweł Bogdański

134

2. Żywność funkcjonalna w leczeniu otyłości

Do głównych składników żywności funkcjonalnej wykorzystywanych w leczeniu otyłości należą: włókno pokarmowe, chitosan, polifenole roślinne, sztuczne substancje słodzące, probiotyki, prebiotyki, aminokwasy, peptydy, białka, glikozydy, karnityna i sprzężone dieny kwasu linolenowego (CLA, conjugated lin oleic acid) [2, 10]. W terapii nadmiernej masy ciała zastosowanie znajdują dwie grupy mechanizmów oddziaływania żywności funkcjonalnej: mechanizmy metaboliczne i epigenetyczne. Do mechanizmów metabolicznych możemy zaliczyć: zmniejszenie wchłaniania lipidów, zmniejszenie podaży energii (żywność niskoenergetyczna), zwiększenie wydatków energetycznych organizmu, zmniejszenie różnicowania i proliferacji preadipocytów, hamowanie lipogenezy i nasilenie lipolizy. Wśród mechanizmów epigenetycznych znajdują się: metylacja DNA, modyfikacja białek histonowych, regulacja ekspresji genów uczestniczących w patogenezie otyłości (IGF2 – insulin-like growth factor 2, insulinopodobny czynnik wzrostu 2; PPARγ – peroxisome proliferator-activated receptor γ, receptor aktywowany przez proliferatory peroksysomów γ; ANP – atrial natriuretic peptide, przedsionkowy peptyd natriuretyczny, gen leptyny) [2, 10].

Probiotyki to produkty zawierające żywe mikroorganizmy, które dostarczane w odpowiednich ilościach wywierają korzystny efekt zdrowotny na organizm człowieka. Do głównych mikroorganizmów probiotycznych należą bakterie: Lacto-bacillus, Bifidobacterium, Escherichia, Enterococcus, Bacillus oraz drożdżak Saccharo-myces boulardii [11]. Probiotyki wywierają korzystny wpływ na redukcję masy ciała poprzez oddziaływanie na takie procesy jak rozkład polisacharydów, wchłanianie monosacharydów i krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych oraz ich wątrobowa konwersja do tłuszczu, magazynowanie tłuszczu w adipocytach [12, 13], hamowanie lipogenezy poprzez FIAF (fasting-induced adipocyte factor, czynnik adipocytów indukowany głodzeniem) czy nasilenie aktywności lipazy lipoproteinowej [2].

Prebiotyki to nietrawione w przewodzie pokarmowym składniki pożywienia, które pobudzają wzrost i/lub aktywność pożytecznych dla organizmu bakterii np. Bifidobacterium i Lactobacillus species. Do prebiotyków należą m.in.: poli i oligosacha-rydy (galaktooligosacharydy, fruktooligosacharydy), inulina i laktuloza [2]. Poza reduk-cją masy ciała prebiotyki korzystnie wpływają na gospodarkę węglowodanową [2, 14].

W żywności funkcjonalnej celem terapii otyłości stosuje się takie źródła włóknika pokarmowego jak: suche ziarna zbóż, nasiona słonecznika, soja, len, mąka z roślin strączkowych. Substancje włóknikowe najczęściej wykorzystywane w terapii otyłości to: galaktomannan, glukomannan, ksantan, psyllium, agar-agar, β-glukany, pektyny, chitosan i wyciągi z alg. Substancje błonnikowe poprzez częściową fermentację zwięk-szają objętość mas kałowych w jelicie grubym i normalizują rytm wypróżnień [2].

Chitosan pozyskiwany z otoczek skorupiaków wiąże tłuszcze w przewodzie pokarmowym i zmniejsza ich wchłanianie w jelicie. Wykazuje też działanie przeciw-cukrzycowe i redukuje ciśnienie tętnicze krwi [2, 15, 16]. Do pozostałych efektów działania chitosanu należą: wzrost stężenia we krwi cholesterolu HDL (high density lipoprotein, lipoproteina wysokiej gęstości), obniżenie stężenia we krwi cholesterolu całkowitego, cholesterolu LDL (low density lipoprotein, lipoproteina niskiej gęstości), trójglicerydów i CRP (C-reactive protein, białko C-reaktywne), hamowanie różnico-


135

wania adipocytów, hamowanie aktywności lipazy lipoproteinowej, zmniejszenie ekspresji CCAAT binding factor (czynnik wiążący CCAAT) i PPAR w mózgu i żołądku [2, 17].

Zastosowanie w leczeniu otyłości znalazły również polifenole roślinne. Przyczy-niają się one do intensyfikacji termogenezy, hamowania powstawania komórek tłusz-czowych i nasilenia apoptozy dojrzałych adipocytów. Szczególnie różnorodną funkcję w tej grupie związków wykazują flawanole. Skutkiem ich działania jest wzrost wydatku energetycznego organizmu, wzrost wątrobowej oksydacji kwasów tłuszczowych, hamowanie apetytu, zmniejszenie ekspresji PPARγ i C/EBP (CCAAT enhancer binding proteins, białka wiążące się z sekwencja CCAAT), blokowanie różnicowania adipo-cytów, indukcja apoptozy dojrzałych komórek tłuszczowych, spadek absorpcji glukozy i tłuszczu oraz hamowanie wydzielania lipazy trzustkowej [2, 18].

CLA – sprzężone dieny kwasu linolenowego, oprócz udowodnionych właściwości immunomodulujących, antyoksydacyjnych i przeciwnowotworowych, mają zdolność do regulacji wzrostu adipocytów i redukcji hiperinsulinemii i stężenia wolnych kwasów tłuszczowych we krwi [2, 10, 19, 20].

Karnityna wspomaga redukcję masy ciała jednocześnie wpływając korzystnie na wzrost masy mięśniowej. Jej podaż w pokarmie powoduje wzrost jej ilości w mięśniach, co skutkuje wzrostem utleniania lipidów i redukcją ilości tkanki tłuszczowej [10, 21÷23].

Do pozostałych składników żywności funkcjonalnej wspomagających leczenie otyłości należą: żywność niskoenergetyczna, sztuczne substancje słodzące, spalacze tłuszczu – tzw. „fat-burnery” – substancje nasilające metabolizm lipidów, fukoksantyna i forskolina [2, 24÷27].

3. Żywność funkcjonalna a regulacja sygnałów głodu i sytości

3.1. Błonnik pokarmowy

Jednym ze składników żywności funkcjonalnej wpływających na regulację sygna-łów sytości jest błonnik pokarmowy. Jego rozpuszczalna frakcja – oligofruktoza, zapobiega nadmiernemu przyrostowi masy ciała, w tym tkanki tłuszczowej, nawet przy stosowaniu diety bogatotłuszczowej. Oligofruktoza wpływa na łaknienie za pośred-nictwem peptydów jelitowych, powoduje zwiększenie stężenia w osoczu glukagono-podobnego peptydu 1 (GLP-1, glucagon-like peptide 1), anoreksygenicznego neuro-peptydu PYY, obniżenie stężenia greliny oraz zmniejszenie ilości energii przyjmowanej z pokarmem [28, 29]. Efektem działania oligofruktozy jest szybsze pojawienie się uczucia sytości oraz spadek łaknienia już po 14 dniach stosowania. Dodatkowo, jako konsekwencję działania oligofruktozy, zaobserwowano 5% spadek przyjmowanej dobowej dawki energii [2, 30].

Błonnik pokarmowy dzięki zdolności absorbowania wody, znacznie pęcznieje zwiększając swoją objętość, przez co zapewnia uczucie pełności żołądka i przyspiesza wystąpienie uczucia sytości. Najczęściej stosowane preparaty błonnika pokarmowego to: galaktomannan, glukomannan, ksantan, psyllium, agar-agar, beta-glukan, pektyny, chitosani wyciągi z alg. Zdolność tych substancji do wywoływania uczucia sytości jest wprost proporcjonalna do ich zdolności pęcznienia. Zwiększenie zawartości inuliny w przyjmowanym błonniku pokarmowym potęguje jego pozytywne efekty działania [1, 2, 31].


136

Chitosan, kolejny składnik błonnika pokarmowego, powoduje zmniejszenie ekspresji greliny odpowiedzialnej za uczucie głodu oraz zwiększenie stężenia leptyny odpowie-dzialnej za wystąpienie uczucia sytości. Powoduje to zależny od dawki spadek ilości przyjmowanego pożywienia [2, 32].

3.2. Inne składniki żywności funkcjonalnej

Składnikami żywności funkcjonalnej oddziałującymi na uczucie głodu i sytości są również ginsenozydy i flawanole. Najczęściej stosowane z nich to: gallokatechina (GC), epigallokatechina (EGC), galusan epikatechiny (ECG) i galusan epigallokatechiny (EGCG), które przyspieszają wystąpienie uczucia sytości i dodatkowo hamują apetyt [2, 33]. Zastosowanie w regulacji łaknienia znajdują również polifenole roślinne o właściwościach anoreksygennych, kwasy fenolowe (głównie kwas ellagowy, kumarowy oraz kawowy), rutyna, glabrydyna, galangina oraz fasolamina [1, 2, 34].

3.3. Aspekt psychologiczny

W stosowaniu żywności funkcjonalnej celem regulacji sygnałów głodu i sytości istotny jest aspekt psychologiczny. Jak wskazują przeprowadzone badania, istotna jest już sama informacja o spożywaniu żywności funkcjonalnej. Arguin i wsp. w 2012 r. opublikowali wyniki eksperymentu, w którym badali wpływ informacji o spożywaniu żywności funkcjonalnej na uczucie sytości. Osoby poddane eksperymentowi podzielono na 3 grupy przyjmujące posiłki o porównywalnej kaloryczności, identycznym smaku, zapachu, wyglądzie i objętości. Badani nie wiedzieli, do której grupy należą. Osoby w grupie 1 spożywały posiłki bez dodatku żywności funkcjonalnej, w grupie 2 z dodat-kiem żywności funkcjonalnej (włókna), natomiast osoby przydzielone do grupy 3 spożywały produkty bez dodatku żywności funkcjonalnej, jednak probantów w tej grupie poinformowano, że spożywają żywność funkcjonalną. Zaobserwowano, że uczucie sytości najdłużej utrzymywało się w grupie 3 [2, 35].

3.4. Regulacje prawne

European Food Safety Authority (EFSA) – Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności – agenda Unii Europejskiej, wprowadziła konkretne regulacje prawne dotyczące handlowego znakowania właściwości anoreksygennych żywności funkcjo-nalnej. Producent żywności funkcjonalnej chcąc powiązać swój produkt z określeniami takimi jak „freedom from hunger” lub „feel fuller for longer” musi mieć wiarygodne naukowe dowody na poparcie tych określeń oraz musi użyć sformułowań jasnych i zrozumiałych dla konsumenta [2, 36].

4. Wnioski

Żywność funkcjonalna w sposób istotny klinicznie modyfikuje uczucie głodu

i sytości. Międzynarodowe wytyczne dotyczące dietoterapii chorób metabolicznych

i cywilizacyjnych powinny uwzględniać włączenie żywności funkcjonalnej do długo-

falowych programów żywieniowych pacjentów.


137

Literatura

1. Grajeta H., Żywność funkcjonalna stosowana w profilaktyce chorób układu krążenia.

Advances in Clinical and Experimental Medicine, 13 (2004), s. 503-510

2. Włochal M., Grzymisławski M., Bogdański P., The possibility of use functional food for the

treatment of obesity, Forum Zaburzeń Metabolicznych, 5 (2014), s. 51-62

3. An R., Prevalence and trends of adult obesity in the US, 1999-2012. ISRN Obesity, 2014

(2014), s. 185132

4. Shilpa N. B., Frank B. H., Epidemiology of obesity and diabetes and their cardiovascular

complications, Circulation Research, 118 (2016), s. 1723-1735

5. Wang Y., Beydoun M. A., Liang L., Caballero B., Kumanyika s. K., Will all Americans

become overweight or obese? estimating the progression and cost of the US obesity

epidemic, Obesity, 16 (2008), s. 2323-2330

6. Kuneš J., Pražienková V., Popelová A., Mikulášková B., Zemenová J., Maletínská L.,

Prolactin-releasing peptide: a new tool for obesity treatment, Journal of Endocrinology,

230 (2016), s. R51-R58

7. Galvão-Neto M., Endoscopic sleeve gastroplasty – minimally invasive therapy for primary

obesity treatment, Arquivos Brasileiros Cirurgia Digestiva, 29 (2016), s. 95-97

8. Hafner A. L., Contet J., Ravaud C., Yao X., Villageois P., Suknuntha K., Annab K., Peraldi

P., Binetruy B., Slukvin I. I., Ladoux A., Dania C.,Brown-like adipose progenitors derived

from human induced pluripotent stem cells: Identification of critical pathways governing

their adipogenic capacity, Scientific Reports, 6 (2016), s. 32490

9. Kahan S., Overweight and Obesity Management Strategies, The American Journal

of Managed Care, 22 (2016), s. 186-196

10. Włochal M., Grzymisławski M., Bogdański P., Wykorzystanie żywności

niskoenergetycznej, CLA i karnityny w leczeniu otyłości, Forum Zaburzeń Metabolicznych.,

5 (2014), s. 178-186

11. Kapka-Skrzypczak K., Niedźwiecka J., Wojtyła A., Kruszewski M., Probiotics and

prebiotics as a bioactive component of functional food. Pediatric Endocrinology, Diabetes

and Metabolism, 18 (2012), s. 79-83

12. Backhed F., Manchester J. K., Semenkovich C. F., Gordon J. I., Mechanisms underlying

the resistance to diet--induced obesity in germ-free mice, Proceedings of the National

Academy of Sciences, 104 (2007), s. 979-984

13. DiBaise J. K., Zhang H., Crowell M. D., Krajmalnik-Brown R., Decker G. A., Rittmann B.

E., Gut microbiota and its possible relationship with obesity, Mayo Clinic Proceedings, 83

(2008), s. 460-469

14. Parnell J., Reimer R., Weight loss during oligofructose supplementation is associated with

decreased ghrelin and increased peptide YY in overweight and obese adults, The American

Journal of Clinical Nutrition, 89 (2009), s. 1751-1759

15. Walsh A. M., Sweeney T., Bahar B., O'Doherty J. V., Multi-functional roles of chitosan as

a potential protective agent against obesity, PLoS One, 8 (2013), s. e53828

16. Jull A. B., Ni Mhurchu C., Bennett D. A., Dunshea-Mooij C. A., Rodgers A., Chitosan for

overweight or obesity, The Cochrane Database of Systematic Reviews, 3 (2008),

s. CD003892

17. Kao C. H., Hsiang C. Y., Ho T. Y., Assessment of chitosan-affected metabolic response by

peroxisome proliferator-activated receptor bioluminescent imaging-guided transcriptomic

analysis, PLoS One, 7 (2012), s. e34969


138

18. Ashida H., Furuyashiki T., Nagayasu H., Bessho H., Sakakibara H., Hashimoto T.,

Kanazawa K., Anti-obesity actions of green tea: possible involvements in modulation of the

glucose uptake system and suppression of the adipogenesis-related transcription factors,

Biofactors, 22 (2004), s. 135-140

19. Choi Y., Kim Y. C., Han Y. B., Park Y., Pariza M. W., Ntambi J. M., The trans-10, cis 12

isomer of conjugated linoleic acid downregulates stearoyl-CoA desaturase 1 gene

expression in 3T3-L1 adipocytes, Journal of Nutrition, 130 (2000), s. 1920-1924

20. Silveira M. B., Carraro R., Monero S., Conjugated linoleic acid (CLA) and obesity, Public

Health Nutrition, 10 (2007), s. 1181-1186

21. Rospond B., Chłopicka J., Funkcje biologiczne L-karnityny i jej zawartość w wybranych

produktach spożywczych, Przegląd Lekarski, 70 (2013), s. 85-91

22. Czeczot H., Ścibor D., Rola L-karnityny w przemianach, żywieniu i terapii, Postępy

Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 59 (2005), s. 9-19

23. Pękala J., Patkowska-Sokoła B., Bodkowski R., Jamroz D., Nowakowski P., Lochyński S.,

Librowski T., L-carnitine--metabolicfunctions and meaning in humans life, Current Drug

Metabolism, 12 (2011), s. 667-678

24. Maeda H., Hosokawa M., Sashima T., Miyashita K.. Dietary combination of fucoxanthin

and fish oil attenuates the weight gain of white adipose tissue and decreases blood glucose

in obese/diabetic KK-Ay mice, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55 (2007),

s. 7701-7706.

25. Maeda H., Hosokawa M., Sashima T., Funayama K., Miyashita K., Effect of medium-chain

triacylglycerols on anti-obesity effect of fucoxanthin, Journal of oleo science, 56 (2007),

s. 615-621

26. Litosch I., Hudson T. H., Mills I., Li s. Y., Fain J. N., Forskolin as an activator of cyclic

AMP accumulation and lipolysis in rat adipocytes, Molecular Pharmacology, 22 (1982),

s. 109-115

27. Ho R., Shi Q. H., Forskolin as a novel lipolytic agent, Biochemical and Biophysical

Research Communications, 107 (1982), s. 157-164

28. Cani P. D., Dewever C., Delzenne N. M., Inulin-type fructans modulate gastrointestinal

peptides involved in appetite regulation (glucagon-like peptide and ghrelin) in rats, British

Journal of Nutrition, 92 (2004), s. 521-526

29. Delzenne N. M., Cani P. D., Daubioul C., Neyrinck A. M., Impact of inulin and oligofructose

on gastrointestinal peptides, British Journal of Nutrition, 93 (2005), s. 157-161

30. Cani P. D., Joly E., Horsmans Y., Delzenne N. M., Oligofructose promotes satiety in healthy

humans: a pilot study, European Journal of Clininical Nutrition, 60 (2006), s. 567-572

31. Archer B. J., Johnson s. K., Devereux H. M., Baxter A. L., Effect of fat replacement

by inulin or lupin-kernel fibre on sausage patty acceptability, post-meal perceptions

of satiety and food intake in men, British Journal of Nutrition, 91 (2004), s. 591-599

32. Walsh A. M., Sweeney T., Bahar B., O'Doherty J. V., Multi-functional roles of chitosan

as a potential protective agent against obesity, PLoS One, 8 (2013), s. e53828

33. Jung C. H., Cho I., Ahn J., Jeon T. I., Ha T. Y., Quercetin reduces high-fat diet-induced fat

accumulation in the liver by regulating lipid metabolism genes, Phytotherapy Research,

27 (2013), s. 139-143

34. Gibiński M., Β–glukany owsa jako składnik żywności funkcjonalnej, Żywność. Nauka.

Technologia. Jakość, 2 (2008), s. 15-29


139

35. Arguin H., Gagnon-Sweeney M., Pigeon É., Tremblay A., Functional food and satiety.

Impact of a satiating context effect on appetite control of non-obese men, Appetite,

58 (2012), s. 354-363

36. Blundell J., Making claims: functional foods for managing appetite and weight, Nature

Reviews Endocrinology, 6 (2010), s. 53-56

Żywność funkcjonalna w leczeniu nadmiernej masy ciała – regulacja sygnałów

głodu i sytości

Żywność funkcjonalna (FOSHU – Foods for Specified Health Use) to żywność, z której usunięto szkodliwe składniki (np. alergeny) i/lub wzbogacono o substancje aktywne fizjologicznie. Żywność funkcjonalna posiada odpowiednią wartość odżywczą i działa korzystnie na stan zdrowia człowieka. Pojęcie żywności funkcjonalnej powstało w połowie lat osiemdziesiątych XX wieku w Japonii. Schorzeniem, w którego terapii żywność funkcjonalna znajduje szerokie zastosowanie, jest otyłość. Choroba ta stała się epidemią XX i XXI wieku. Szacuje się, że do roku 2030 ponad 86% mieszkańców USA będzie miało nadmierną masę ciała, a otyłość dotyczyć będzie ponad 51% osób zamieszkujących Stany Zjednoczone Ameryki, natomiast około roku 2048 wszyscy dorośli amerykanie będą cierpieli na nadwagę lub otyłość. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie aktualnego stanu wiedzy na temat zastosowania żywności funkcjonalnej w leczeniu nadmiernej masy ciała oraz mechanizmów wpływu żywności funkcjonalnej na regulację sygnałów głodu i sytości. Do głównych składników żywności funkcjonalnej wykorzystywanych w leczeniu otyłości należą: włókno pokarmowe, chitosan, polifenole roślinne, sztuczne substancje słodzące, probiotyki, prebiotyki, aminokwasy, peptydy, białka, glikozydy, karnityna i sprzężone dieny kwasu linolenowego (CLA, conjugated diens of linoleic acid). W terapii nadmiernej masy ciała zastosowanie znajdują dwie grupy mechanizmów oddziaływania żywności funkcjonalnej: mechanizmy metaboliczne i epigenetyczne. Główne składniki FOSHU mające zasadnicze działanie anoreksygenne to oligofruktoza, inulina, błonnik, chitosan, ginsenozydy, flawonole, polifenole roślinne i β-glukan. Żywność funkcjonalna w sposób istotny klinicznie modyfikuje uczucie głodu i sytości. Międzynarodowe wytyczne odnośnie dietoterapii chorób metabolicznych i cywilizacyjnych powinny uwzględniać włączenie żywności funkcjonalnej do długofalowych programów żywieniowych pacjentów. Słowa kluczowe: żywność funkcjonalna, otyłość, regulacja głodu i sytości

Functional foods in the treatment of excess body weight – regulation of hunger

and satiety signals

FOSHU (Foods for Specified Health Use) is a food from which harmful ingredients (eg. allergens) have been removed and / or physiologically active substances have been added. Functional food has a proper nutritional value and is beneficial for human health. The concept of functional food was established in the mid 1980's in Japan. Disease, in which functional foods are widely used, is obesity. Obesity became an epidemic of the XX and XXI century. It is estimated that over 86% of US citizens will be overweight by 2030, and over 51% of them will be obese, and by 2048 all adult Americans will suffer from overweight or obesity. The aim of this paper is to present current knowledge on the use of functional foods in the treatment of excess body weight and mechanisms of functional food influence on the regulation of hunger and satiety signals. The main ingredients of functional foods used in the treatment of obesity are: dietary fiber, chitosan, polyphenols, artificial sweeteners, probiotics, prebiotics, amino acids, peptides, proteins, glycosides, carnitine and conjugated diens of linoleic acid (CLA). In the treatment of excess body weight, two groups of functional food action mechanisms are used: metabolic and epigenetic. The main components of FOSHU that are essential for anorexigenic action are oligofructose, inulin, fiber, chitosan, ginsenosides, flavonoids, polyphenols and β-glucan. Functional food significantly modifies the feeling of hunger and satiety. International guidelines for metabolic and civilization diseases dietotherapy should include functional foods in the long-term nutritional programs for patients. Key words: functional food, obesity, regulation of hunger and satiety

140

Emilia Wojdas1

Genetycznie zmodyfikowana żywność

w opinii społecznej

1. Wstęp

Na przestrzeni lat nauka i technologia całkowicie zrewolucjonizowały rolnictwo.

Mechanizacja zabiegów agrotechnicznych umożliwiła zastąpienie ciężkiej pracy fizycz-

nej urządzeniami, a to z kolei przełożyło się na zwiększenie wydajności i w krótkim

czasie podniosło produktywność. Dzięki nawożeniu zbiory są bardziej obfite, a rośliny

zdecydowanie szybciej wzrastają. Przekłada się to na obniżenie kosztów utrzymania

hodowli zwierząt gospodarskich, co z kolei redukuje ceny produktów żywnościowych

dostępnych na rynku.

Praktyczne wykorzystane genetyki w rolnictwie stało się faktem. Pomimo szybkiej

akceptacji upraw genetycznie zmodyfikowanych roślin przez rolników i rządy wielu

krajów na świecie, publiczne debaty pełne spornych kwestii dotyczących ryzyka i ko-

rzyści trwają nadal [1]. GMO jest tematem gorących dyskusji mimo, iż liczne nieza-

leżne ośrodki naukowe i organy regulacyjne oszacowały i zaakceptowały wyniki i do-

wody dotyczące ryzyka ich stosowania. Stwierdzono, że skomercjalizowane rośliny

genetycznie zmodyfikowane (GM) są bezpieczne dla ludzi i środowiska [2]. Wyniki

wielu badań wykazują, że uprawy genetycznie zmodyfikowanych roślinniosą za sobą

wiele korzyści w postaci wyższej wydajności, oszczędności kosztów produkcji rolnej

oraz wzrostu dobrobytu wśród podejmujących się takich upraw gospodarstw rolnych

[3, 4, 5]. Celem modyfikacji genetycznych roślin jest poprawa ich cech użytkowych,

w porównaniu do swoich konwencjonalnych odpowiedników [6]. Wśród popularnych

kierunków, jakie obierają zabiegi modyfikacji roślin wymienić można:

odporność na szkodniki;

tolerancja na dedykowane herbicydy;

odporność na choroby, głównie o podłożu wirusowym lub grzybiczym;

tolerancja na stresy środowiskowe (m.in. susza, niedostateczna ilość składników

mineralnych, wysoka lub niska temperatura);

regulacja procesu dojrzewania lub starzenia roślin i produktów roślinnych;

poprawa cech jakościowych produktu końcowego np. lepszy smak [5].

Celem pracy jest zbadanie poziomu ogólnej wiedzy w aspekcie tematyki związanej

z żywnością genetycznie zmodyfikowaną (GM) oraz nastawienia potencjalnych

konsumentów wobec produktów żywnościowych zawierających GMO.

1 [email protected], Katedra i Zakład Biologii Molekularnej, Wydział Farmaceutyczny

z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach

Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej

141

1.1. Powierzchnia uprawroślin genetycznie zmodyfikowanych na Świecie

oraz na terenie Unii Europejskiej

Według raportu International Service for the Acquisitionor Agri-biotech Applications

(ISAAA) [7], dotyczącego skali upraw roślin genetycznie zmodyfikowanych na Świecie,

pierwsze 20 lat komercjalizacji tych upraw (lata 1996-2015) potwierdziły, że jest to

rozwiązanie przynoszące za pośrednictwem sektora rolnego znaczne korzyści gospo-

darcze i środowiskowe. W tym okresie prowadzono ogółem uprawę roślin GM obejmu-

jącą powierzchnię 2 miliardów hektarów, w tym gównie: 1 mld ha upraw soi, 0.6 mld

kukurydzy, 0.3 mld bawełny i 0.1 mld rzepaku. Uprawy te przyczyniły się do wyge-

nerowania ogólnego przychodu na poziomie 167.8 miliardów dolarów [7].

Uprawa roślin zmodyfikowanych prowadzona jest głównie w gospodarstwach

małych i biednych, które stanowią około 90% wszystkich gospodarstw zajmujących się

tego typu uprawami. Wynika to z decyzji ekonomicznych – rolnik niechętnie podejmuje

ryzyko i wybiera odmiany odporne na szkodniki, redukując nakłady związane z przepro-

wadzaniem zabiegów ochrony roślin. Szacowany w skali globalnej dochód gospodarstw

rolnych, uzyskany z upraw roślin genetycznie zmodyfikowanych jest znacznie większy,

niż wartość samego materiału siewnego (nasiona GM) [7].

Spośród ogólnej liczby 26 krajów, w których uprawiane są rośliny genetycznie

zmodyfikowane 19 państwto kraje rozwijające się, a 7 rozwinięte. W 2016 globalny areał

upraw GMO wzrósł z 179.7 miliona hektarów do 185.1 ha, co oznacza wzrost o 3%

(5.4 mln ha) w stosunku do roku poprzedniego (Wykres 1). Można nadalspodziewać się

umiarkowanego rocznego wzrostu powierzchni upraw najpopularniejszych odmian

roślin genetycznie zmodyfikowanych na Świecie oraz otwarcia nowych granic

pozostałych państw na ogólnodostępne rozwiązania biotechnologiczne.

Wykres 1. Globalny areał uprawnych roślin genetycznie zmodyfikowanych ogółem, w milionach hektarów, w latach 1996-2016. Na postawie raportu ISAAA [7]

1.7 11

27.8 39.9 44.2

52.6 58.7

67.7 81

90 102

114.3 125

134

148 160

170.3

175.2

181.5

179.7

185.1

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

19

96

19

97

19

98

19

99

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

20

12

20

13

20

14

20

15

20

16

[mln

ha]

lata

Emilia Wojdas

142

Na terenie UE uprawa roślin GM w 2016 ogranicza się jedynie do kilku krajów

(Hiszpania, Portugalia, Czechy, Słowacja) i prowadzona jest na obszarze 136 363 hek-

tarów [7]. W Polsce od 2012 nie odnotowuje się upraw roślin genetycznie zmodyfiko-

wanych, co koreluje z założeniami ramowego stanowiska rządu w tej sprawie, zgodnie

z którymi Polska ma pozostać krajem wolnym od upraw roślin GM. Polski zakaz

obrotu materiałem nasiennym roślin genetycznie zmodyfiowanych, zgodnie z wyro-

kiem Europejskiego Trybunału Sprawiedliwości został usunięty z ustawy o nasien-

nictwie [8]. Zastąpiono go Rozporządzeniem Rady Ministrów, zakazującym stosowania

materiału siewnego odmian kukurydzy MON 810 [9]. W swoim raporcie ISAAA

stwierdza, że aktualne, nieprzychylne stanowisko Państw Członkowiskich UE w sto-

sunku do upraw GMdziała na niekorzyść rolników, konsumentów i środowiska [7].

1.2. Zasady koegzystencji, znakowanie GMO

Zastosowanie rozwiązań biotechnologicznych dotyczy wielu sfer ekonomicznych,

w tym dynamicznie rozwijających się działów gospodarki – głównie sektora rolnego.

Zgodnie z zasadami panującymi na terenie UE Państwa Członkowskie zobowiązane

sązapewnić w sektorze rolnym możliwość rozwoju każdego z typów rolnictwa:

konwencjonalnego, ekologicznego i upraw zmodyfikowanych [10]. Jest to możliwe

pod warunkiem bezwzględnego zachowaniu zasad koegzystencji (współistnienia upraw),

przestrzegania zaleceń oraz stref bezpieczeństwa. Droga wprowadzenia nowego pro-

duktu biotechnologicznego (nowej odmiany roślin przeznaczonych na cele paszowe

czy żywnościowe) na rynekjest skomplikowana i obwarowana wieloma wymaganiami

[11÷14]. Nawet po uzyskaniu zgody na wprowadzenie odmiany do obrotu, nie ma

pewności, że produkt zostanie pozytywnie przyjęty na rynku. Należy mieć na uwadze,

że sukces każdej innowacji uzależniony jest od nastawienia potencjalnych odbiorców,

do których zaliczają się również producenci rolni [15, 16].

Obowiązujące przepisy prawne mówią jasno, że każdy produkt zawierający GMO

musi być wyraźnie oznakowany. Powyższy stan narzuca konieczność stałego moni-

torowania i kontroli sytuacji rynkowej. W tym celu przeprowadza się analizę żywności

i pasz, wykorzystując wachlarz narzędzi oferowany przez biologię molekularną.

Metody te nadają się do analizy produktów surowych (nasion roślin)oraz takich,

w których mogą występować domieszki GMO [17÷19]. Istotnym dokumentem, regu-

lującym sposoby znakowania żywności i pasz jest Rozporządzenie Parlamentu

Europejskiego i Rady 1829/2003 [11], z którego dowiadujemy się, iż znakowanie

powinno zawierać czytelny komunikat informujący o tym, że:

„produkt zawiera organizmy genetycznie zmodyfikowane” lub;

Jest to „produkt genetycznie zmodyfikowany” lub;

Jest to „produkt wyprodukowany z genetycznie zmodyfikowanej/zmodyfiko-

wanego/zmodyfikowanych<nazwa organizmu(ów)>”.

Znakowaniu podlegają [11, 20, 21]:

żywność w całości powstała z GMO lub zawierająca GMO w ilości większej niż

0,9%masy w przeliczeniu na składniklub zawierająca jeden składnik, którego


143

występowanie nie jest przypadkowe lub możliwe do uniknięcia w przebiegu

procesu technicznego;

składniki żywności, substancje smakowe;

pasza, dodatki do pasz;

inne pochodne.

Dodatkowe znakowanie żywności GM jest wymagane, gdy:

żywność różni się od swoich konwencjonalnych odpowiedników pod względem

np. wartości odżywczych;

żywność GM może mieć wpływ na kwestie o charakterze religijnym lub

etycznym.

Jedynie właściwe znakowanie żywności czy produktów z GMO jest w stanie

zapewnić konsumentom możliwość świadomego i dobrowolnego wyboru miedzy pro-

duktami zmodyfikowanymi, a ich konwencjonalnymi lub ekologicznymi odpowiednikami.

2. Badanie odbioru i opinii publicznej w aspekcie GMO

Badanie opinii publicznej oraz nastawienia wobec produktów uzyskiwanych

z GMO jest niezwykle ważnym zadaniem, pozwalającym uzyskać cenne informacje

w zakresie odbioru społecznego dostępnych rozwiązań biotechnologicznych. Wiele

organizacji państwowych i prywatnych regularnie stara się badać postrzeganie przez

konsumentów wdrożonych technologii. Wyniki wybranych badań, celem późniejszego

zestawienia z wynikami badania przeprowadzonego przez autorkę niniejszej pracy,

przedstawiono w formie skrótowej:

2005 r. – ankieta przeprowadzona przez Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin.

Wyniki: większość społeczeństwa spotkała się z terminem GMO (około 76%),

przy czym większość ankietowanych nie jest zainteresowana tym zagadnieniem.

Poziom wiedzy pozyskiwany był głównie za pośrednictwem: telewizji, prasy,

radia, Internetu i korelował z wykształceniem ankietowanych. Badani opowiedzieli

się za obowiązkowym kontrolowaniem upraw i znakowaniem żywności [22];

2006 r. – ankieta przeprowadzona na zlecenie Polskiej Federacji Biotechnologii

(PFB) wśród polskich rolników (producentów). Zaobserwowano wiedzę na

temat zagadnienia i zainteresowanie uprawami roślin GM, z uwagi na aspekty

ekonomiczne. Ankietowani zwrócili uwagę na problem braku zaufania

konsumentów, a co za tym idzie rynku zbytu dla produktów genetycznie zmody-

fikowanych [23];

2010 r. – ankieta Eurobarometr badająca odbiór społeczny biotechnologii

w krajach Wspólnoty wykazała, że 57% badanych widzi negatywny wspływ

upraw genetycznie zmodyfikowanych na gospodarkę Polski [24];

2013 r. – badania prowadzone w oparciu o opinię osób pochodzących

z 3 sektorów: naukowego (nastawienie pozytywne, warunkowane szerokim zrozu-

mieniem zagadnienia), pracowników jednostek edukujących i informujących

rolników o dostępnych rozwiązaniach agrotechnologicznych (postawa sceptyczna,

brak zaufania wobec GMO, przekonanie o szkodliwości GMO) oraz producentów

Emilia Wojdas

144

rolnych i potencjalnych użytkowników technologii GM (pozytywny odbiór

w zakresie korzyści ekonomicznych i wykorzystania w medycynie lub farmacji,

przekonanie o braku rzetelnych źródeł informacji i niezależnych badań) [25, 26];

2014/15 r. – respondenci zwracają uwagę na upolitycznione dyskusje w tematyce

związanej z GMO, brak rzetelnych i wiarygodnych informacji, brak zaufania

wobec GMO, z tendencją do zaakceptowania wykorzystania tego typu innowacji

w sektorze medycznym, mimo wszystko obawiając się skutków zdrowotnych [27].

Powyższe badania pokazują, że w Polsce utrzymuje się nieufność wobecżywności

GMO. Większość konsumentów żyje w przeświadczeniu, że takie rozwiązania mogą

być zagrożeniem dla zdrowia ludzkiego, środowiska i gospodarki krajowej.

Celem pracy było niezależne zbadanie opinii na temat żywności GMO oraz nasta-

wienia potencjalnych konsumentów wobec produktów żywnościowych zawierających

GMO. Respondentów poddano anonimowemu badaniu, przeprowadzonemu w formie

niezależnej ankiety elektronicznej i papierowej (pytania zawarte w rozdziale 3: Wyniki

ankiety). Wersja elektroniczna ankiety polegała na wyświetlaniu jednego pytaniana

stronie, z możliwością powrotu do poprzednich pytań i wprowadzeniem zmian

w odpowiedzi. Niezależnie od formy arkusz zawierał 20 pytań w języku polskim,

w części zamkniętych (jednolub wielokrotnego wyboru)i odpowiedzi otwartych,

z możliwością dodawania komentarzy przez respondentów. Badanie obejmowało

respondentów, jako potencjalnych klientów nabywających produkty żywnościowe,

a pytania 1-4 miały na celu scharakteryzowanie ogółu badanych w kategoriach: płci,

wieku, wykształcenia i miejsca zamieszkania. Zbieranie opinii trwało od 18.03.2015r.

- 06.04.2015r. W tym czasie zebrano 439ankiet, z których odrzucono 79 niekompletnych

arkuszy. Dalszej analizie poddanych zostało 360 kompletnych ankiet, w tym

275 uzupełnionych przez kobiety (76.4%) oraz 85 przez mężczyzn (23.6%) (Pytanie

nr 1: Płeć).

3. Wyniki ankiety

Przeprowadzona na cele niniejszej pracy ankieta pozwoliła wyznaczyć poglądowy

profil osoby badanej. Potencjalnie jest to kobietaw wieku 18-30 lat z wykształceniem

wyższym (Tabela 1.)


145

Tabela 1. Charakterystyka grupy badanej względem odpowiedzi udzielonych na pytania dotyczące wieku,

wykształcenia i miejsca zamieszkania (pytania nr 2-4), z zaznaczeniem wartości dominujących

Odpowiedź Liczba odpowiedzi Udział%

Pyt. nr 2: Wiek

Poniżej 18 lat 5 1.4

18-30 lat 253 70.3

31-45 lat 69 19.2

46-60 lat 30 8.3

Powyżej 60 lat 3 0.8

Pyt. nr 3: Wykształcenie

Podstawowe/gimnazjalne 8 2.2

Średnie 65 18.1

Wyższe 184 51.1

Uczę się 6 1.7

Studiuję 97 26.9

Pyt. nr 4: Miejsce zamieszkania

Wieś 88 24.4

Miasto do 100 tys. mieszkańców 99 27.5

Miasto powyżej 100 tys. Mieszkańców 78 21.7

Miasto powyżej 500 tys. mieszkańców 95 26.4

Źródło: opracowanie własne

Emilia Wojdas

146

Większość ankietowanych (około 85%) spotkała się już w terminem GMO i swoją

wiedzę na ten temat ocenia na średnim poziomie (Tabela 2.).

Tabela 2. Zestawienie odpowiedzi ankietowanych na pytania dotyczące znajomości terminu GMO oraz subiektywnej oceny poziomu wiedzy w tym zakresie, z zaznaczeniem wartości dominujących


Pyt. nr 5: Czy spotkała się Pani/Pan z terminem

Organizmy Modyfikowane Genetycznie (GMO)?

Tak, znam to pojęcie 308 85.6

Tak, ale nie znam dokładnie jego znaczenia 42 11.7

Nie, nie spotkałem się i nie znam jego znaczenia 10 2.7

Pyt. nr 6: Jak ocenia Pani/ Pan swoją wiedzę na temat GMO?

Niska 90 25

Średnia 193 53.6

Wysoka 77 21.4


Ponad 80% respondentów czerpie informacje na temat zagadnień dotyczących

GMO z Internetu (Wykres 2.).

Wykres 2. Graficzne przedstawienie rozkładu odpowiedzi ankietowanych na pytanie nr 7

w ankiecie: „Z jakich źródeł czerpie Pani/ Pan wiedzę na temat GMO” (z możliwością zaznaczenia maksymalnie trzech odpowiedzi). Źródło: opracowanie własne


147

Jedynie 35% ankietowanych, podczas zakupów zwraca uwagę, czy żywność

posiada oznaczenia informujące o zawartości GMO w produkcie żywnościowym, ale

już 80% badanych zadeklarowało, że chce, aby produkty żywnościowe zawierające

GMO byłby wyraźnie oznakowane. Prawie połowa respondentów nie jest świadoma,

jakiego oznakowania powinna poszukiwać na ww. produktach (Tabela 3.). Niechęć

wobec zakupu produktu oznakowanego jako zawierający GMO zadeklarowało 65%

badanych (Wykres 3).

Tabela 3. Zestawienie odpowiedzi ankietowanych na pytania dotyczące zawartości GMO w produkcie

żywnościowym oraz znakowania tychże produktów, z zaznaczeniem wartości dominujących

Odpowiedź Liczba odpowiedzi Udział %

Pyt. nr 8: Czy przy zakupie żywności zwraca Pani, Pan uwagę,

czy zawiera ona GMO?

Tak 126 35

Nie 161 44.7

Nie ma to dla mnie znaczenia 73 20.3

Pyt. nr 9: Czy chciałaby Pani/ Pan, żeby żywność GMO

była wyraźnie oznakowana?

Tak 288 80

Nie 9 2.5


Pyt. nr 10: Czy wie Pani/ Pan jak taka żywność jest oznakowana?

Tak 171 47.5

Nie 178 49.4



Emilia Wojdas

148

Wykres 3. Graficzne przedstawienie rozkładu odpowiedzi ankietowanych na pytanie nr 11 w ankiecie: „Czy

widząc na etykiecie produktu wyraźną informację, że jest on zmodyfikowany genetycznie zdecydowałaby się

Pani/Pan na jego zakup?”. Źródło: opracowanie własne

Ponad połowa ankietowanych zadeklarowała obawy dotyczące żywności zmody-

fikowanej genetycznie (Tabela 4), argumentując (możliwość udzielenia odpowiedzi

w formie pisemnej) to między innymi:

nieznajomością skutków długotrwałego stosowania żywności zmodyfikowanej

genetycznie (również w stosunku do następnych pokoleń), w której zawarte są

obce geny;

nieprzewidzianymi skutkami spożywania żywności, w której skład ingerowano;

obawami dotyczącymi zdrowia (również następnych pokoleń) i kondycji

środowiska;

eliminacją ze środowiska rodzimych populacji, zniszczenia konwencjonalnych

upraw (pojawienia się superchwastów) oraz możliwością wystąpienia zjawiska

horyzontalnego transferutransgenów;

brakiem wystarczającej ilości rzetelnych i wiarygodnych badań w tym zakresie;

możliwością wywołania alergii, otyłości, chorób genetycznych, nowotworów,

bezpłodności;

przekonaniem, że produkty GMO powodują nieodwracalne zmiany w orga-

nizmie, a rośliny transgeniczne są bardziej szkodliwe niż zmodyfikowane

genetycznie;

brakiem zaufania do firm i koncernów biotechnologicznych, niewiarygodnymi

dowodami o nieszkodliwości;

niewiedzą co i w jaki sposób jest modyfikowane.

Wśród argumentów deklarowanych przez osoby, które nie obawiają się żywności

zmodyfikowanej genetycznie wymienić można:

świadomość braku konsekwencji wynikających ze spożywania takiego rodzaju

pokarmu;

brak dowodów na negatywny wpływ żywności GMO na zdrowie człowieka lub

jakąkolwiek szkodliwość;

zaufanie do badań prowadzonych nad bezpieczeństwem żywności zmody-

fikowanej;

lepsze proporcje składników odżywczych w stosunku do żywności konwen-

cjonalnej;

wpływ na zwiększenie wydajności produkcji i hodowli, a tym samym obniżenie

cen produktów spożywczych.


149

Tabela 4. Zestawienie odpowiedzi ankietowanych na pytania dotyczące obaw związanych z korzystaniem

z żywności zmodyfikowanej genetycznie, z zaznaczeniem wartości dominujących


Pyt. nr 12: Czy obawia się Pani/ Pan żywności zmodyfikowanej genetycznie?

Tak 181 50.3

Nie 100 27.8

Nie mam zdania 79 21.9

Ponieważ (część otwarta) 106 29.4


Prawie 60% ankietowanych nie zakupiłoby żywności GMO, nawet wtedy, gdyby

oferowała wyższe wartości odżywcze, w porównaniu do jej konwencjonalnych odpo-

wiedników (bez względu na zapewnienia producenta o jej nieszkodliwości). Ponadto,

osoby te byłby zdolne zapłacić więcej za żywność ekologiczną, bez modyfikacji

genetycznych. Prawie połowa badanych nie chciałaby, aby produkty zawierające GMO

były dostępne na rynku (Tabela 5.).

Tabela 5. Zestawienie odpowiedzi ankietowanych na pytania dotyczące chęci zakupu produktów

żywnościowych zawierających GMO, determinacji w wyborze żywności niezmodyfikowanej, dostępności

produktów zmodyfikowanych i zaufania wobec producentów, z zaznaczeniem wartości dominujących


Pyt. nr 13: Czy zakupiłaby Pani/ Pan żywność genetycznie zmodyfikowaną,

gdyby miała ona wyższą wartość odżywczą niż żywność bez modyfikacji?

Tak 122 33.9

Nie 204 56.7


Pyt. nr 14: Czy byłaby Pani/ Pan w stanie zapłacić więcej

za produkty żywnościowe niezawierające GMO?

Tak 201 55.8

Nie 111 30.8


Pyt. nr 15: Czy uważa Pani/ Pan, że żywność zmodyfikowana genetycznie

powinna być powszechnie dostępna?

Tak 101 28.1

Nie 175 48.6


Pyt. nr 16: Czy zapewnienie producenta o nieszkodliwości produktu genetycznie

zmodyfikowanego przekonałoby Panią/ Pana do jego zakupu?

Tak 102 28.3

Nie 211 58.6



Emilia Wojdas

150

Respondenci w części otwartej pytania dotyczącego wykorzystania i bezpie-

czeństwa żywności GMO (Tabela 6.) sygnalizowali, że:

zarówno żywność komercyjna jak i zmodyfikowana mogą w takim samym

stopniu przyczyniać się do powstania chorób u ludzi

żywność GM wywiera ogólny wpływ na organizm człowieka i może stanowić

zagrożenie dla zdrowia ludzi oraz stabilności ekosystemów, z uwagi na fakt iż

często jest do zdarzenie niekontrolowane, nastawione na zysk ekonomiczny;

brak jest niezależnych badań dotyczących bezpieczeństwa i wpływu żywności

GM oraz badań potwierdzających brak wpływu na biochemię żywności;

podjęcie upraw roślin genetycznie zmodyfikowanych ma na celu uzależnianie

rolników od koncernów.

Tabela 6. Zestawienie odpowiedzi ankietowanych na pytania związane z bezpieczeństwem stosowania żywności GMO


Pyt. nr 17: Proszę zaznaczyć te zdania, z którymi się Pani/ Pan zgadza:

Żywność genetycznie zmodyfikowana (GM)

pomoże zmniejszyć

liczbę głodujących na Świecie

137 38.1

Żywność GM jest tak samo bezpieczna

jak tradycyjna 59 16.4

Żywność GM często wykazuje

wysoką wartość odżywczą 102 28.3

Rośliny GM pomagają zmniejszyć ilość

stosowanych środków ochrony roślin 152 42.2

Organizmy GM stanowią poważne zagrożenie

dla środowiska naturalnego 145 40.3

Spożywanie żywności GM może przyczyniać

się do powstania nowotworów i otyłości 152 42.2

Żywność GM wywołuje alergie 125 34.7

Żywność GM stwarza zagrożenie

dla zdrowia ludzi 173 48.1

Inne/ jakie? (część otwarta) 18 5



151

Wykres 4. Graficzne przedstawienie rozkładu odpowiedzi ankietowanych na pytanie nr 18 w ankiecie: „W jakim celu popiera Pani/Pan ewentualne wykorzystanie organizmów zmodyfikowanych genetycznie?”.


Ankietowani popierają wykorzystanie GMO we wszystkich wskazanych zakresach

ale w różnym stopniu (Wykres 4.).

Ponad 70% ankietowanych uważa, że produkty GMO będą powszechne i dostępne

w sprzedaży (Wykres 5.). Znakomita większość ankietowanych jest zainteresowana

poznaniem wyników badania, któremu się poddali (Wykres 6.).

Wykres 5. Graficzne przedstawienie rozkładu odpowiedzi ankietowanych na pytanie nr 19 w ankiecie:

„Czy według Pani/ Pana produkty żywnościowe GMO będą powszechne i ogólnodostępne?”


Wykres 6. Graficzne przedstawienie rozkładu odpowiedzi ankietowanych na pytanie nr 20 w ankiecie:

„Czy jest Pani/ Pan zainteresowany publikacją wyników tej ankiety, tak, by móc się z nimi zapoznać?”


4. Dyskusja i wnioski

Debata publiczna na temat GMO trwa już wiele lat i to z pewnością nie zmieni się w najbliższym czasie. Liczne emocje jakie wywołuje ta tematyka wynikają z faktu, żew europejskim rolnictwie obecne są uprawy roślin genetycznie zmodyfikowanych (kukurydza MON810

®), przeznaczonych na cele paszowe, co do których bezpie-

czeństwa stosowania nie przekonana jest część sektora konsumenckiego. Niepokój podsycany jest licznymi kampaniami, na czele których niejednokrotnie stoją osoby znane z mediów, nie dysponujące żadnymi rzetelnymi danymi świadczącymi

Emilia Wojdas

152

o szkodliwości żywności genetycznie zmodyfikowanej. Różnice w nastawieniu społeczeństw do GMO są odmienne w zależności od państwa, rodzaju gospodarki, a przede wszystkim świadomości społecznej i uwarunkowań kulturowych [6, 7, 24,25].

Deklarowany przez ankietowanych poziom wiedzy korelował z ich wykształceniem. Znakomita większość badanych zetknęła się z pojęciem GMO (ponad 85%), a wiedzę na ten temat zaczerpnęła głównie z Internetu, co obrazuje jak potężnym narzędziem kształtującym opinię społeczeństwa są w dzisiejszych czasach środki masowego przekazu. Podczas zakupów większość respondentów nie zwraca uwagi na oznakowanie produktów,informujące o zawartości modyfikacji genetycznych, jednak 80% ankieto-wanych uważa, iż wyraźne znakowanie żywności powinno być standardem. Połowa ankietowanych nie wie jednak, w jaki sposób powinna być oznakowana żywność zmodyfikowana genetycznie. Z przeprowadzonej ankiety dowiadujemy się, że 65% badanych nie zdecydowałoby się na zakup produktów żywnościowych zawierających modyfikacje genetyczne. Podobnie jak w przypadku innych badań opinii publicznej ankietowani zwrócili uwagę na brak zaufania konsumentów dla produktów genetycznie zmodyfikowanych. Argumenty ankietowanych dotyczą między innymi braku informacji dotyczących skutków długotrwałego przyjmowania żywności zmodyfikowanej genetycznie i jej wpływu zdrowie człowieka, następnych pokoleń oraz kondycję środowiska.Niektóre odpowiedzi ankietowanych pokrywały się z mitami dotyczącymi GMO, krążącymi w mediach. Przykładem są superchwasty – czyli rośliny nabywające cechy odporności na środki chemiczne. Warto mieć na uwadze, że takie superchwasty mogą również pojawić się w rolnictwie w sposób naturalny, gdyż zachodzące spontanicznie zjawiska mutacyjne mogą dodatkowo być indukowane wysokim poziomem chemizacji rolnictwa konwencjonalnego. Przykłady te pokazują, jak istotne jest zwrócenie uwagi na kwestię budowania świadomości społecznej. Osoby propagujące naukę lub edukujące społeczeństwo (również młodzież szkolną) zobowiązane są wyjaśniać w sposób rzetelny i racjonalny wszelkie obawy związane z bezpieczeństwem stosowania GMO, na podstawie dostępnych badań naukowych i dowodów o nie-szkodliwości tego typu rozwiązań.Zauważalna niechęć do koncernów i proponowanych przez nie technologii oraz nowych odmian roślin zmodyfikowanych podsycana jest dodatkowo kampaniami anty-GMO, których celem jest zniechęcenie potencjalnych konsumentów do korzystania z żywności GM i prezentacja niejednokrotnie niewiary-godnych wyników badań [28]. Nieufność konsumentów obrazuje również przepro-wadzone badanie, w którym ankietowani deklarują gotowość do wydania większej ilości pieniędzy za produkty żywnościowe niezawierające modyfikacji genetycznych i deklarują (prawie 60%) brak zaufania do zapewnień producenta o nieszkodliwości danego produktu żywnościowego, zmodyfikowanego genetycznie. Część badanych deklarowała świadomość braku konsekwencji wynikających ze spożywania żywności GMO z uwagi na brak dowodów o szkodliwości i pozytywny aspekt ekonomiczny wdrożenia takiej żywności na rynek. Ankietowani są przychylnie nastawienia na wykorzystanie GMO w różnych sektorach przemysłu, w tym: produkcji leków, pasz, żywności czy ochronie środowiska. Znakomita większość badanych (ponad 70%) jest świadoma faktu, iż produkty żywnościowe GMO będą powszechne i ogólnodostępne na rynku.


153

Na podstawie prezentowanych wyników można wnioskować, że sceptycyzm społecznywynika z negatywnego nastawienia i przeświadczenia, że tego typu rozwią-zania są niekorzystne dla środowiska, zdrowia i życia. Budowanie świadomości społecznej jest zagadnieniem niezwykle ważnym, które należy rozwijać przy jedno-czesnym umiejętnym wykorzystaniu środków masowego przekazu. Partnerstwo na polu publiczno-prywatnym oraz wsparcie rządowe są niezbędnymi elementami, na których opiera się sukces upraw roślin GM. Za każdą nową technologią idą w parze obawy i ryzyko. Należy podkreślić, że racjonalne podejście środowisk rządowych i ścisła współpraca z jednostkami naukowymi pozwala zminimalizować ryzyko związane z wdrażaniem nowych systemów i rozwiązań technologicznych. Istotna jest również dbałość o mechanizmy bezpieczeństwa opierające się na systemach regulacyjnych, sprawnym monitoringu i ocenie bezpieczeństwa biologicznego. Biotechnologia oferuje wydajny i elastyczny zestaw rozwiązań i wdrożeń, które adaptowane w ramach rozwoju sektora gospodarczego muszą zostać objęte kompleksową edukacją. Niestety na ten moment można stwierdzić, że środowisko odpowiedzialne za edukację społeczeństwa reaguje znacznie wolniej, niż zaniepokojona napływem nieznanych i niezrozumiałych informacji opinia publiczna.

Literatura

1. Gilbert N., A hard look at GM crops, Nature, 497 (2013), s. 24-26 2. De Francesco L., How safe does transgenic food need to be? Nature Biotechnology,

9 (2013), s. 794-802 3. Qaim M., Kouser S., Genetically modified crops and food security, Plos One, 8 (2013), s. 1-7 4. Qaim M., The economics of genetically modified crops, Annual Review of Resource

Economics, 1 (2009), s. 665-693 5. Gajdek G,. Genetyczne modyfikacje jako czynnik zagrożeń i szans we współczesnym świcie,

Przegląd Geopolityczny, 6 (2013), s:17-35 6. Niemirowicz- Szczyttt K., Doskonalenie organizmów na potrzeby człowieka (Rozdział 1).

GMO w świetle najnowszych badań. [W:] SGGW Warszawa, Instytut Problemów Współczesnej Cywilizacji im. Marka Dietricha, (2012), s. 9-18

7. ISAAA Global status of CommercializedBiotech/ GM Crops: 2016. ISAAA., Brief No. 52. (2016), s.1-125

8. Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 24.02.2017r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy o nasiennictwie. Dz. U. Poz. 633, s:1-67

9. http://isap.sejm.gov.pl/DetailsServlet?id=WDU20170000633 10. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 7.04.2017 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie

zakazu stosowania materiału siwego odmian kukurydzy MON810. Dz. U. Poz. 830, s:1-8 11. Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej, wyd. polskojęzyczne z 10.03.2007r. Opinia

Komitetu Regionów w sprawie komunikatu Komisji dla Rady i Parlamentu Europejskiego: Sprawozdanie w sprawie wdrożenia krajowych środków w zakresie współistnienia upraw genetycznie modyfikowanych oraz upraw tradycyjnych i ekologicznych (2007/C57/03)

12. Rozporządzenie (WE) nr 1829/2003 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 22 września 2003r.w spawie genetycznie zmodyfikowanej żywności i paszy

13. Rozporządzenie WE NR 1830/2003 (2003) Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 22 września 2003 r. dotyczące możliwości śledzenia i etykietowania organizmów zmodyfikowanych genetycznie oraz możliwości śledzenia żywności i produktów

Emilia Wojdas

154

paszowych wyprodukowanych z organizmów zmodyfikowanych genetycznie i zmieniając dyrektywę 2001/18/WE. Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L 268/24, s: 455-459

14. Rozporządzenie Komisji (UE) NR 619/2011 z dnia 24.06.2011r. ustanawiające metody pobierania próbek i dokonywania analiz do celów urzędowej kontroli paszy pod kątem występowania materiału genetycznie zmodyfikowanego, dla którego procedura wydawania zezwolenia jest w toku lub dla którego zezwolenie wygasło, Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L166, s: 9-15

15. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2015/412 z dnia 11.03.2015 w sprawie zmiany dyrektywy 2001/18/WE w zakresie umożliwienia państwom członkowskim ograniczenia lub zmiany organizmów zmodyfikowanych genetycznie (GMO) na swoim terytorium L68, s:1-8

16. Smith J. E., Odbiór społeczny biotechnologii. [W:] Podstawy biotechnologii, red. Naukowa Ratledge C., Kristiansen B., Wyd. Naukowe PWN SA, (2011), s.3-17

17. Strona internetowa: Państwowa Inspekcja Ochrony Roślin i Nasiennictwa- Laboratorium referencyjne http://piorin.gov.pl/dzialalnosc-laboratoryjna/centralne-laboratorium/ogolne-informacje/

18. Holst- Jensen A., Ronning s. B., Lovseth A., PCR technology for screening and quantification of genetically modified organisms (GMOs), Anal.Bioanal. Chem., 375 (2003), s. 985-993

19. Querci M., Mazzara M., Maretti M., The Analysis of Food Samples for the Presence of Genetically Modified Organisms, Session 9: Quantitative detection of MON810 maize, Bt-176 maize and RoundupReady ® soybean by PCR, Joint Research Centre, European Commission, 9 (2006), s. 26-30

20. Linkiewicz A., Wiśniewska I., Sowa S., Molekularne metody wykrywania i identyfikacji organizmów genetycznie zmodyfikowanych (GMO), Biotechnologia, 74 (2006), s. 44-52

21. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2001/18/WE z dnia 12.03.2001 r. w sprawie zamierzonego uwolnienia do środowiska organizmów zmodyfikowanych genetycznie i uchylająca dyrektywę Rady 90/220/EWG

22. Rozporządzenie (WE) nr 1830 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 22.09.2003 dotyczące możliwości śledzenia i etykietowania organizmów zmodyfikowanych genetycznie oraz możliwości śledzenia żywności i produktów paszowych wyprodukowanych z organizmów zmodyfikowanych genetycznie i zmieniajcie dyrektywę 2001/18/WE

23. Bartoszewski G., Regulacje prawne i odbiór społeczny GMO (Rozdział 6), GMO w świetle najnowszych badań, [W:] SGGW Warszawa, Instytut Problemów Współczesnej Cywilizacji im. MarkaDietricha, (2012), s. 134-139

24. Badanie marketingowe opinii polskich rolników na temat uprawy odmian zmodyfikowanych genetycznie, przeprowadzone z inicjatywy Polskiej Federacji Biotechnologii, Listopad 2006 http://www.pfb.info.pl/badania.html

25. European Commission, Special Eurobarometer Report 73.1. Biotechnology, (2010), s. 3-385 26. http:/ / ec.europa.eu/public_opinion/archieves/ebs/ebs_341_en.pdf 27. Małyska A., Filipiak M., Twardowski T., Opinie ekspertów i praktyków

o agrobiotechnologii, Nauka, 1(2013), s.149-160 28. Małyska A., Twardowski T., Opinia publiczna o biotechnologii w Polsce i innych krajach

Unii Europejskiej, Nauka, 1 (2011), s. 85-98 29. Rzymski P., Królczyk A., Attitudes toward genetically modified organisms in Poland

to GMO or not to GMO? Food Sec., 8 (2016), s :689-697 30. Seralini G. E., Clair E., Mesnage R., et.al., Long term toxicity of a Roundup herbicide

and a Roundup-tolerant genetically modified maize, Food and Chemical Toxicology, 50 (2012), s.4221-4231


155


Badanie opinii publicznej oraz nastawienia konsumentów wobec produktów otrzymywanych z orga-

nizmów zmodyfikowanych genetycznie jest narzędziem, umożliwiającym uzyskanie informacji z zakresu

odbioru społecznego dostępnych rozwiązań biotechnologicznych. Celem niniejszej pracy byłoniezależne

zbadanie poziomu ogólnej wiedzy w aspekcie tematyki związanej z GMO oraz nastawienia potencjalnych konsumentów wobec produktów żywnościowych zawierających lub wyprodukowanych przy udziale (lub

z domieszką) GMO. Respondentów poddano anonimowemu badaniu, przeprowadzonemu w formie

polskojęzycznej ankiety w wersji elektronicznej i papierowej, zawierającej 20 pytań. Dalszej analizie

poddanych zostało 360 kompletnie wypełnionych arkuszy. Na podstawie prezentowanych wyników można wnioskować, że obecnie dostępne rozwiązania biotechnologiczne nie są w pełni akceptowane przez

społeczeństwo. Sceptycyzm społeczny wyrażony przez respondentów(w odpowiedziach otwartych)

wynika w dużej mierze z braku zaufania do koncernów biotechnologicznych, rzetelności prowadzonych

badań oraz przeświadczenia, że tego typu rozwiązania są niekorzystne dla środowiska, zdrowia i życia człowieka oraz następnych pokoleń. Budowanie świadomości społecznej jest zagadnieniem niezwykle

ważnym, które należy rozwijać przy jednoczesnym, umiejętnym wykorzystaniu środków masowego

przekazu.

Słowa kluczowe: regulacje prawne, odbiór społeczny GMO, ankieta, rośliny transgeniczne

Genetically modified food in the public opinion

Public opinion survey and consumer attitudes on GM products is a tool for obtaining information on the social acceptance of available biotechnological solutions. The aim of this study was to independently

examine the level of general knowledge in relation to GMO-related topics and the attitudes of potential

consumers towards food products containing or produced with the participation (or mixed) GMOs.

Respondents were subjected to an anonymous survey, conducted in the form of a Polish-language electronic and paper questionnaire with 20 questions. Further analysis has been made of 360 completely

refilled sheets. Based on the presented results, it can be concluded that current biotechnological solutions

are not fully accepted by the public. Social skepticism expressed by the respondents (in open answers), due

in large part to the lack of confidence in biotechnology companies, research and reliability of the belief that such solutions are detrimental to the environment, human health and life and next generations. Building

social awareness is an extremely important issue that needs to be developed while at the same time skillful

use of the mass media.

Keywords: legal regulations, social acceptance of GMOs, questionnaire, transgenic plants

156

Indeks autorów

Bany M. .............................................................................................................................. 51

Batia-Strynkowska M. ....................................................................................................... 90

Bogdański P...................................................................................................................... 132

Borzęcki A........................................................................................................................ 100

Całyniuk B.......................................................................................................................... 19

Całyniuk Z. ......................................................................................................................... 51

Cielecka-Piontek J. ........................................................................................................... 111

Ciemniak K. ..................................................................................................................... 111

Durlak A. ............................................................................................................................ 28

Kochana J. .......................................................................................................................... 42

Mroczek J. ............................................................................................................................ 7

Mroczek J. R. ..................................................................................................................... 74

Pollap A. ............................................................................................................................. 42

Rudy M. .......................................................................................................................... 7, 74

Sałaga-Pylak M. ............................................................................................................... 100

Siemianowska E. ................................................................................................................ 90

Skibniewska K. A. ............................................................................................................. 90

Skrypnik D. ...................................................................................................................... 132

Skrypnik K. ...................................................................................................................... 132

Soporowski J. ................................................................................................................... 111

Stanisławczyk R. ............................................................................................................ 7, 74

Stańkowska E. .................................................................................................................. 122

Szymanowska-Powałowska D. ........................................................................................ 111

Tomczak E. ........................................................................................................................ 59

Wesołowski A. ................................................................................................................... 90

Włodyka-Bergier A. ......................................................................................................... 122

Wojdas E. ......................................................................................................................... 140

Wszołek M. ........................................................................................................................ 28

Zielińska A. ........................................................................................................................ 59

Żelasko K. .......................................................................................................................... 19

Żelazowski P. ..................................................................................................................... 28

technologia żywienia człowieka wybrane...

Documents