Ocena ryzyka nadmiernego pobrania kofeiny z dietą w wybranej grupie młodzieży szkolnej

Transkrypt

1 820 Probl Hig Epidemiol 2013, 94(4): Ocena ryzyka nadmiernego pobrania kofeiny z dietą w wybranej grupie młodzieży szkolnej Risk assessment of excessive caffeine intake in a selected group of adolescents Elżbieta Wierzbicka, Anna Brzozowska, Kamil Dróżdż Katedra Żywienia Człowieka, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa Wprowadzenie. Młodzież szkolna jest grupą populacyjną szczególnie wrażliwą na nadmierne pobranie kofeiny, które może stwarzać zagrożenie dla zdrowia. Cel badania. Ocena dziennego pobrania z dietą kofeiny przez młodzież szkolną w odniesieniu do potencjalnego zagrożenia zdrowia. Materiał i metody. Dane o spożyciu produktów i napojów w grupie 110 uczniów w wieku 15,4±1,6 lat zamieszkałych w rejonie Warszawy uzyskano metodą 3-dniowego bieżącego notowania. Źródłem informacji o zawartości kofeiny w produktach były krajowe oznaczenia analityczne, dane z etykiet oraz z piśmiennictwa. Pobranie kofeiny oszacowano z zastosowaniem trzech scenariuszy, uwzględniających różne zawartości kofeiny w produktach (średnia i maksymalna) oraz różną moc naparów kawy i herbaty (średnia i maksymalna). Wyniki. Zarówno przy średnim, jak i maksymalnym pobraniu, przekroczenie dawki powodującej zaburzenia snu (1,4 mg/kg mc/dz) stwierdzono odpowiednio u 77% i 90% osób, a wywołującej niepokój i lęk (2,5 mg/kg mc/dz) odpowiednio u 46% oraz 73% osób. W zależności od scenariusza, od 8% do 39% badanych spożywało kofeinę w ilości powyżej 300 mg/ dobę. Wnioski. Ze względu na niebezpieczeństwo wystąpienia niekorzystnych skutków zdrowotnych wynikających z pobrania kofeiny zalecane jest ograniczenia spożycia mocnych naparów herbaty i kawy oraz napojów energetyzujących i typu cola przez młodzież szkolną. Słowa kluczowe: kofeina, spożycie, ocena ryzyka, niepożądane działanie, młodzież szkolna Probl Hig Epidemiol 2013, 94(4): Nadesłano: Zakwalifikowano do druku: Introduction. Adolescents are a population group particularly sensitive towards excessive caffeine consumption, which can cause adverse health risks. Aim. The assessment of daily caffeine intake by a selected group of adolescents in the context of health risks. Material & methods. The quantitative data on food and beverage consumption in a group of 110 adolescents aged 15.4±1.6 years (lower and upper secondary school) living in the Warsaw region (Poland) were collected by means of 3-day food records. The source of data on the caffeine content in food products were Polish analytical studies, information provided on food labels and scientific literature. The consumption of caffeine was estimated using three scenarios considering different caffeine content in products (mean and maximum) and different quantity of product per serving (mean and maximum). Results. In terms of both, the average and maximum intake, exceeding the dose causing sleep disturbance (1.4 mg/kg bw/d) was observed in 77% and 90% of the subjects, respectively. Exceeding the dose causing anxiety 2.5 mg/bw/d) occurred in 46% and 72% of the subjects, respectively. Additionally, it was found that 8% to 39% of the pupils, depending on the scenario, consumed more than 300 mg of caffeine a day. Conclusions. Because of the risk of occurrence of adverse health effects caused by the intake of caffeine, it is advisable to reduce the consumption of strong infusions of tea and coffee as well as of energy drinks and colatype beverages in the diet of the examined adolescents. Key words: caffeine, intake, risk assessment, adverse health effects, adolescents Adres do korespondencji / Address for correspondence dr inż. Elżbieta Wierzbicka Katedra Żywienia Człowieka SGGW ul. Nowoursynowska 159C, Warszawa tel , elzbieta_wierzbicka@sggw.pl Wprowadzenie Kofeina jest alkaloidem występującym w wielu surowcach roślinnych. Zawierają ją takie produkty, jak herbata i kawa [1, 2], które spożywane są codziennie przez większość dzieci i młodzieży. Ponadto jest składnikiem wielu innych napojów, m.in. typu soft drink [3] oraz energy drink, których spożycie wykazuje tendencję wzrostową [4, 5]. Kofeina szybko i prawie całkowicie jest wchłaniana z przewodu pokarmowego, jej metabolizm jest zależny głównie od aktywności cytochromu P450 (izoenzym CYP 1A2), która u dzieci jest stosunkowo mała, co powoduję, iż okres narażenia na kofeinę jest wydłużony [5-7]. W umiarkowanych ilościach kofeina działa stymulująco na ośrodkowy układ nerwowy, m.in. zmniejsza uczucie senności i zmęczenia, powoduje poprawę koncentracji. Natomiast przy spożyciu większych dawek obserwuje się m.in. pobudzenie psychoruchowe, rozdrażnienie,

2 Wierzbicka E i wsp. Ocena ryzyka nadmiernego pobrania kofeiny z dietą w wybranej grupie młodzieży szkolnej 821 niepokój i lęk, bezsenność, a także zaburzenia pracy serca, zwiększenie diurezy i nasilenie objawów dyspeptycznych [1, 2, 6, 7]. Spożycie kofeiny przez zdrowe osoby dorosłe nie powinno przekraczać mg/dz [6], inni autorzy określają je jako mniejsze niż 400 mg/dz [1, 2, 7]. Dla kobiet w ciąży, ze względu na przechodzenie przez barierę krew-łożysko, zaleca się aby spożycie było mniejsze niż 300 mg/dz [6, 7]. Dla dzieci i młodzieży pobranie kofeiny nie powinno być większe niż 3 mg/kg mc/dz [5, 6], a według innych autorów 2,5 mg/kg mc/dz [7-10]. W krajach nordyckich w ocenie pobrania kofeiny [8, 9], zastosowano najmniejsze dawki kofeiny wywołujące efekty szkodliwe (LOAEL), tj. 1,4 mg/kg mc/dz dla wystąpienia zaburzeń snu oraz 2,5 mg/kg mc/dz dla wystąpienie niepokoju i lęku (zaburzeń nastroju). Cel badania Ocena dziennego pobrania kofeiny z dietą przez młodzież szkolną w odniesieniu do potencjalnego zagrożenia zdrowia. Materiał i metody Badania przeprowadzono od maja do czerwca 2011 roku w grupie 110 uczniów szkoły średniej (60 dziewcząt, 50 chłopców) zamieszkałych w rejonie Warszawy. Średnia wieku młodzieży z gimnazjum wynosiła 13,9±0,3 lat, a z liceum 16,9±1,6 lat. Ilościowe dane o spożyciu napojów i produktów zawierających kofeinę zebrano metodą 3-dniowego bieżącego notowania, przy pomocy Albumu fotografii produktów i potraw. Dla każdej osoby obliczono średnie spożycie napojów przygotowywanych z kawy palonej, ekstraktów kawy instant, herbaty czarnej i zielonej, kakao, napojów typu cola, napojów energetyzujących oraz czekolady mlecznej i gorzkiej i innych słodyczy z udziałem kakao a także z suplementów. Napoje typu Ice Tea traktowano jako herbatę czarną lub zieloną, a produkty handlowe kawa cappuccino, napój kawowy w proszku jako kawę instant. Źródłem informacji o zawartości kofeiny w herbatach i kawach były oznaczenia krajowe [11-13], w napojach energetyzujących i suplementach dane z etykiet, a w innych produktach (napoje typu cola, kakao, czekolada itp.) dane z piśmiennictwa [3, 14]. Analizowano trzy scenariusze pobrania, przeliczając dzienne pobranie kofeiny na kilogram masy ciała. W scenariuszu 1 (pobranie średnie) uwzględniono średnią zawartość kofeiny w produktach oraz średnią moc naparu (wielkości naważki na porcję napoju). Pobranie przy średniej zawartości kofeiny, z uwzględnieniem dużej naważki rozpatrywano w scenariuszu 2 (pobranie duże). Scenariusz 3 (pobranie maksymalne) uwzględniał najmniej korzystną sytuację, wynikającą z maksymalnej zawartości w produktach oraz dużej mocy naparu. Oceny ryzyka zdrowotnego wynikającego z pobrania kofeiny dokonano poprzez odniesienie uzyskanych danych do najniższych dawek [8, 9] wywołujących działanie szkodliwe, tj. 1,4 mg/kg mc/dz dla zaburzenia snu oraz 2,5 mg/kg mc/dz dla wystąpienia niepokoju i lęku. Ponadto uwzględniono dzienną dawkę 300 mg/dobę [6], co w przeliczeniu na średnią masę ciała osób badanych (59,3±9,6 kg), stanowiło ok. 5 mg/kg mc/dz. Wyniki i omówienie Obecność kofeiny w diecie stwierdzono u wszystkich badanych uczniów (tab. I). W scenariuszu 1 średnie pobranie kofeiny wynosiło 2,66 mg/kg mc/dz (ok. 152 mg/dz). Natomiast w przypadku scenariusza 3 (najmniej korzystna sytuacja) charakteryzującego maksymalne pobranie kofeiny (maksymalne zawartości w produktach oraz mocne napary) spożycie kofeiny wzrosło do 4,79 mg/kg mc/dz (ok. 274 mg/dzień). W obliczeniach uwzględniających mocniejsze napary (scenariusz 2), pobranie kofeiny było 1,5 raza większe. W przypadku każdego badanego scenariusza pobranie kofeiny na poziomie 95 percentyla było stosunkowo duże, przekraczające wszystkie przyjęte dawki dla niepożądanych efektów. Dziewczęta charakteryzowały się większym pobraniem kofeiny w przeliczeniu na kg masy ciała niż chłopcy (tab. I), istotne różnice odnotowano w scenariuszu 2 analizującym przypadek spożycia mocnych naparów herbaty i kawy (4,3 vs. 3,3 mg/kg mc/dz) oraz scenariuszu 3 dla maksymalnych zawartości kofeiny w produktach i mocnych naparów (5,4 vs. 4,12 mg/kg mc/dz). W przypadku chłopców z gimnazjum (młodsza grupa wiekowa) pobranie było większe niż wśród chłopców z liceum, różnice istotne stwierdzono tylko w przypadku średniego pobrania 2,76 vs.1,91 mg/kg mc/dz (scenariusz 1). Natomiast wśród dziewcząt różnic istotnych związanych z wiekiem nie stwierdzono. Oceniając ryzyko zdrowotne związane z pobraniem kofeiny z całodzienną dietą badanych uczniów (ryc. 1), obliczono odsetki osób ze spożyciem przekraczającym przyjęte dawki dla określonych niepożądanych efektów (1,4; 2,5; 5 mg/kg mc/dz). Otrzymane wyniki, nawet przy założeniu średniej zawartości kofeiny w produktach wskazują, że istnieje ryzyko pobrania z dietą znacznych ilości kofeiny. Największe ryzyko przekroczenia tych dawek wykazano przy założeniu spożycia mocnych naparów (scenariusz 2), a także w przypadku maksymalnej zawartości we wszystkich spożywanych produktach zawierających kofeinę oraz dużej naważki (scenariusz 3). Najmniej korzystną sytuację odnotowano przy odniesieniu pobrania do dawki powodującej zaburzenia snu, tj. 1,4 mg/kg mc/dz, którą dla wyliczeń w ramach poszczególnych scenariuszy przekroczyło odpowiednio 77%, 87%

3 822 Probl Hig Epidemiol 2013, 94(4): Tabela I. Dzienne spożycie kofeiny (mg/kg mc/dz) w badanej grupie młodzieży szkolnej z uwzględnieniem trzech scenariuszy Table I. Daily caffeine intake (mg/kg bw/d) in the examined group of adolescents according to three scenarios Ogółem Total N=110 1/ Chłopcy / Boys Dziewczęta / Girls Ogółem N=50 2/ lat N=25 3/ lat N=25 4/ Ogółem N=60 5/ lat N=30 6/ lat N=30 7/ Scenariusz 1 (pobranie średnie) /Scenario 1 (moderate intake) x±sd* 2,66±1,66 2,34±1,49A 2,78±1,63a 1,91±1,20b 2,93±1,76A 3,03±2,14a 2,83±1,29a Mediana 2,31 2,00 2,40 1,95 2,59 2,29 2,79 P95 5,48 4,97 5,34 3,83 3,83 7,85 5,02 Zakres 0,03-8,58 1,77-7,03 0,52-7,03 0,03-4,81 0,33-8,58 0,48-8,58 0,33-5,50 Scenariusz 2 (pobranie duże) /Scenario 2 (high intake) x ± SD* 3,85±2,47 3,30±2,09A 3,77±2,13a 2,84±1,98a 4,30±2,67B 4,33±3,29a 4,27±1,93a Mediana 3,39 2,81 3,28 2,80 3,78 3,30 3,92 P95 7,92 7,12 7,20 6,53 6,53 11,83 7,21 Zakres 0,03-12,7 1,77-8,15 0,52-7,55 0,03-8,25 0,47-12,76 0,62-12,76 0,47-8,30 Scenariusz 3 (pobranie maksymalne) /Scenario 3 (maximum intake) x ± SD* 4,79±3,00 4,12±2,54A 4,64±2,56a 3,61±2,46a 5,36±3,25B 5,31±3,92a 5,40±2,47a Mediana 4,25 3,56 4,09 3,54 4,75 4,18 4,88 P95 9,80 8,42 8,35 8,08 8,08 13,74 9,30 Zakres 0,03-15,1 1,77-9,84 0,52-9,28 0,03-9,84 0,61-15,08 0,62-15,08 0,61-10,69 * Średnie oznaczone różnymi literami (A, B płeć; a, b wiek ) różnią się istotnie statystycznie przy p 0,05; test Manna-Whitneya /Means with different letter scripts (A, B sex; a, b age) differed significantly at p 0,05 Masa ciała w danej grupie wiekowej (kg) /Body weight in the particular age group (kg): 1/ 59,3±9,6; 2/ 64,1±1,4; 3/ 58,6±69,5; 4/ 70,6±9,4; 5/ 55,3±1,3; 6/ 52,0±6,7; 7/ 57,5±9,8 odsetek osób (%) >1,4 mg/kg mc >2,5 mg/kg mc >5 mg/kg mc 46 8 scenariusz 1 (pobranie średnie) 87 i 90% badanych osób. Odnosząc obliczone pobranie kofeiny do dawki 2,5 mg/kg mc/dz, powodującej wystąpienie niepokoju i lęku, także ogólnie przyjmowanej jako dopuszczalnej dla młodzieży, przekroczenie dla scenariusza 1 dotyczyło 46% uczniów, natomiast przy maksymalnym pobraniu odsetek ten wzrósł do 73% (scenariusz 3). Mając na uwadze porównanie pobrania kofeiny do dawki 5 mg/kg mc/dz (odpowiadającej podaży 300 mg/dz) uznawanej za niewywołującą niepożądanych efektów u osób dorosłych stwierdzono, że przy średnim spożyciu kofeiny odsetek osób przekraczających tę dawkę wynosił 8%, natomiast dla scenariusza uwzględniającego mocniejsze napary 26%. Większe ryzyko jej przekroczenia istniało przy scenariusz 2 (pobranie duże) scenariusz 3 (pobranie maksymalne) Ryc. 1. Odsetek osób (%) z pobraniem przekraczającym określone dawki kofeiny (mg/kg mc/dz) Fig. 1. Percentage of subjects (%) with intake exceeding the specific doses of caffeine (mg/kg bw/d) założeniu maksymalnego pobrania tj. dotyczyło 39% uczniów. W okresie intensywnego wzrostu i rozwoju organizmu wysoka podaż kofeiny w diecie może prowadzić m.in. do zaburzeń snu, stanów niepokoju i lęku, rozdrażnienia oraz problemów z koncentracją [4-7]. W krajach nordyckich [8] napoje typu soft drinks były głównym źródłem tego alkaloidu dla młodzieży, a włączenie do oszacowania kawy i herbaty zwiększało pobranie o %. U ok. 20% młodzieży pobranie kofeiny z tego źródła przekraczało 2,5 mg/kg mc/dz i wykazuje tendencję wzrostową. W niniejszych badaniach odsetek osób z takim spożyciem był większy i wynosił od 46% do 73%, co mogło wynikać z faktu uwzględnienia w ocenie pobrania kofeiny, oprócz napojów typu cola, wszystkich innych źródeł tego alkaloidu. Istotnym źródłem kofeiny mogą być też napoje energetyzujące. W badaniach norweskich 13 latków [9] przy zwyczajowym spożywaniu tych napojów pobranie kofeiny było 3,4-raza większe niż 1,4 mg/kg mc/dz, a przy dużym jednorazowym 5 krotnie. W przypadku niniejszych badań, w zależności od założeń scenariusza, pobranie kofeiny było od 1,9 do 3,4-krotnie większe od dawki 1,4 mg/kg mc/dz. Możliwość wystąpienia zaburzeń snu po spożyciu kofeiny wykazano u amerykańskiej młodzieży w wieku lat [15]. Spożycie kofeiny przez uczniów, którzy zasypiali w czasie zajęć było o 76% większe niż u tych, u których taka sytuacja nie występowała. Ponadto stwierdzono, że nocna aktywność nastolatków z wykorzystaniem komputera oraz podobnych technologii wiąże się ze spożywaniem różnych napojów z kofeiną

4 Wierzbicka E i wsp. Ocena ryzyka nadmiernego pobrania kofeiny z dietą w wybranej grupie młodzieży szkolnej 823 i skutkuje sennością w ciągu dnia. Średnie spożycie kofeiny wyłącznie z napojów wynosiło 215 mg/dz, przy czym u 27,5% nastolatków było mniejsze niż 100 mg/dz, a u 11,2% przekraczało 400 mg/dz. Średnie pobranie kofeiny oszacowane w niniejszej pracy w scenariuszu 2 było porównywalne do wyników uzyskanych w powyższych badaniach amerykańskich [15]. Ponadto wykazano, że ok. 26% badanych uczniów warszawskich przekroczyło dawkę 300 mg/dz. Na potencjalne zaburzenia snu związane ze spożyciem kofeiny wskazują także inne amerykańskie badania przeprowadzone w grupie młodzieży w wieku lat [16]. Stwierdzono, że większe pobranie kofeiny było odwrotnie skorelowane z obniżeniem czasu snu. Zaburzenia snu zostały wykazane przy spożyciu kofeiny oszacowanym już na poziomie 109 mg/dz. W badaniach nowozelandzkich określono profile ryzyka dziennego pobrania kofeiny, uwzględniające konsumpcję napojów energetyzujących [5, 10]. W badanej grupie młodzieży w wieku lat średnie spożycie kofeiny (bez napojów energetyzujących) wynosiło 82 mg/dobę, co stanowiło 1,2 mg/kg mc/dz. U ok. 11% osób odnotowano przekroczenie przyjętego poziomu dla wystąpienia niepożądanych efektów, tj. 3 mg/kg mc/dzień. W ocenie ryzyka, po uwzględnieniu spożycia już jednej rynkowej porcji tych napojów, średnie pobranie wynosiło 3,2 mg/kg mc/dzień, a przyjęta dawka została przekroczona u 68% dzieci (5-12 lat) i 42% młodzieży (13-19 lat). W ostatnio opublikowanym raporcie EFSA [4] wykazano, że najczęściej tego typu napoje spożywała młodzież w wieku lat (68% osób). Oszacowane ze wszystkich źródeł średnie pobranie kofeiny dla Polski wynosiło 2,79 mg/kg mc/dz (171 mg/dz) i było większe w porównaniu do średnich wartości stwierdzonych w innych krajach (2,45 mg/kg mc/dz; 149 mg/dzień), z wyjątkiem Belgii (4,19 mg/kg mc/dz). Udział napojów energetyzujących w całkowitym pobraniu kofeiny w Polsce wynosił ok. 10% i był mniejszy niż średnio w pozostałych krajach (13%), a w szczególności w UK (15%), Austrii, Hiszpanii i Holandii (powyżej 13%). Zaobserwowane różnice wskazują, że w Polsce znaczenie mogą mieć inne źródła, tj. kawa i herbata, napoje typu soft drink zawierające kofeinę. Oszacowane w niniejszych badaniach pobranie kofeiny było zbliżone do stwierdzonego w raporcie EFSA [4], wskazującego także na przekroczenie dawki 2,5 mg/kg mc/dz. Ze względu na potencjalne ryzyko zagrożenia zdrowia ważne jest prowadzenie badań dotyczących pobrania kofeiny, w szczególności w odniesieniu do dzieci i młodzieży. Określone zwyczaje żywieniowe oraz stosunkowo mała masa ciała mogą skutkować przekroczeniem bezpiecznej dawki. Należy zwrócić uwagę, iż stosowanie zalecanej urozmaiconej diety nie powinno prowadzić do wysokiego spożycia kofeiny. Istotne jest promowanie spożycia naturalnych soków, mleka i napojów mlecznych oraz wód mineralnych, zamiast napojów typu soft drink oraz napojów energetyzujących. Wnioski 1. W badanej populacji wszystkie osoby spożywały produkty zawierające kofeinę. Większe jej pobranie odnotowano w grupie młodzieży starszej oraz wśród dziewcząt, a także przy założeniu spożycia mocniejszych naparów kawy i herbaty. 2. Przekroczenie dawki 1,4 mg/kg mc/dz powodującej zaburzenia snu stwierdzono u minimum 77% badanych uczniów, a dawki powodującej niepokój i lęk u 46% osób. W zależności od zawartości kofeiny w napojach możliwość przekroczenia dawki 300 mg/osobę może dotyczyć od 8 do 39% badanych. 3. W związku z rosnącym spożyciem produktów z kofeiną przez młodzież i potencjalnym ryzykiem wystąpienia niekorzystnych skutków zdrowotnych, istnieje potrzeba edukacji młodzieży szkolnej odnośnie spożywania różnych napojów. Piśmiennictwo / References 1. Heckman MA, Weil J, Gonzalez de Mejia E. Caffeine (1,3,7- trimethylxanthine) in foods: a comprehensive review on consumption, functionality, safety, and regulatory matters. J Food Sci 2010, 75 (3): Wierzejska R. Kofeina powszechny składnik diety i jej wpływ na zdrowie. Rocz PZH 2012, 63(2): Białas M, Łuczak H, Jeżewska M. Ocena zawartości kofeiny w wybranych napojach bezalkoholowych. Bromat Chem Toksykol 2011, 44(3): Zucconi S, et al. Gathering consumption data on specific consumer groups of energy drinks. 2013, EN-394: Seifert SM, et al. Health effects of energy drinks on children, adolescents, and young adults. Pediatrics 2011, 127: Higdon JV, Frei B. Coffee and health. A review of recent human research. Crit Rev Food Sci Nutr 2006, 46: Nawrot P, et al. Effects of caffeine on human health. Food Addit Contam 2003, 20(1): Meltzer HM, et al. Risk assessment of caffeine among children and adolescents in the Nordic countries. Nordic Council of Ministers. Copenhagen 2008: 551.

5 824 Probl Hig Epidemiol 2013, 94(4): Opinion of the Norwegian Scientifics Committee for Food Safety (VKM). New information on ingredients is so-called energy drink. 11 May a8859a2195.pdf 10. Thomson B, Schiess S. Risk profile: caffeine in energy drinks and energy shots. New Zealand Food Authority, Science Programme Reporting, CFS/09/04, April Waszkiewicz-Robak B. Porównanie zawartości kofeiny i garbników w herbatach zielonych i czarnych. Żyw Człow Metab 2002, 29 (supl): Frankowski M, Kowalski A, Ociepa A i wsp. Kofeina w kawach i ekstraktach kofeinowych i odkofeinowanych dostępnych na polskim rynku. Bromat Chem Toksykol 2008, 41(1): Białas M, Łuczyk H, Przygoński K. Zawartość kofeiny w wybranych napojach kawowych w proszku. Bromat Chem Toksykol 2009, 42(3): Gebhardt SE. Caffeine values. [in:] Nutritive value of foods. Thomas RG (ed). U.S. Department of Agriculture, Nutrient Data Laboratory, Bulletin 2005, 72: Calamaro CJ, Mason TBA, Ratcliffe SJ. Adolescents Living the 24/7 Lifestyle. Effects of caffeine and technology on sleep duration and daytime functioning. Pediatrics, 2009, 123(6): Warzak WJ, Evans S, Floress MT i wsp. Caffeine consumption in young children. J Pediatr 2011, 158(3):