Technologia żywienia człowieka wybrane zagadnienia

Transkrypt

1 Technologia żywienia człowieka wybrane zagadnienia

2

3 Technologia żywienia człowieka wybrane zagadnienia Redakcja: Edyta Bajek Jakub Pizoń Lublin 2017

4 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 Wydawca: Wydawnictwo Naukowe TYGIEL sp. z o.o. ul. Głowackiego 35/341, Lublin

5 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 Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym Aleksandra Pollap, Jolanta Kochana Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności z wykorzystaniem (bio)czujników elektrochemicznych Zuzanna Całyniuk, Marcin Bany Badanie częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez uczniów liceów ogólnokształcących Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A. Skibniewska Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek Monika Sałaga-Pylak, Andrzej Borzęcki Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka Katarzyna Ciemniak, Daria Szymanowska-Powałowska, Judyta Cielecka-Piontek, Jędrzej Soporowski Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka Emilia Stańkowska, Agnieszka Włodyka-Bergier Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia Katarzyna Skrypnik, Damian Skrypnik, Paweł Bogdański Żywność funkcjonalna w leczeniu nadmiernej masy ciała regulacja sygnałów głodu i sytości

6 Emilia Wojdas Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej Indeks autorów

7 Mariusz Rudy 1, 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 dobrych 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 najważniejszą cechą jakościową. Z tego względu przemysł mięsny poszukuje nowych rozwiązań 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, pieczone, parzone lub surowe, z przyprawami, mogą też zawierać dodatki niemięsne (np. białko roślinne) [3]. Jednym z głównych wyróżników jakościowych artykułów spożywczych poddawanych 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 przetworów, 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 mrudy@univ.rzeszow.pl, 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 7

8 Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek znaczeniu. Odgrywa istotną rolę w przemyśle mięsnym m.in. do schładzania smalcu po wytopieniu, czy przy produkcji wędlin. Najnowsze technologie pozwalają na wykorzystanie 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 przygotowującym do ewentualnych następnych zabiegów jak dojrzewanie czy suszenie [8]. Podczas chłodniczego przechowywania, jakość przetworów mięsnych ulega pogorszeniu 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 geometrycznych 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. 8

9 Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas 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 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 mm), poddano pieczeniu w temperaturze 85 C przez ok. 30 min, do osiągniecia wewnątrz batonu temperatury C, a następnie 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 poszczególnych rodzajów kiełbas. W kiełbasach oznaczano wybrane parametry tekstury tych produktów. Badania przeprowadzono w laboratorium Katedry Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego Uniwersytetu Rzeszowskiego. Pomiar tekstury kiełbas wykonano za pomocą teksturometrutextureanalyser 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 (x ) oraz wartości odchylenia 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. 9

10 Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek 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 ziemniaczana posiada wysoką wodochłonność, w niskiej temperaturze tworzy lepkie kleje, w odróżnieniu od skrobi zbożowej, której roztwory są mniej lepkie. Innymi węglowodanami, 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 statystycznie istotne różnice dla takich cech, jak: twardość, sztywność, kohezyjność, sprężystość 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 KS KN Cecha Twardość 1 Twardość 2 Twardość 1 Twardość 2 Miara Okres przechowywania (dni) statystyczna x 24,079 A 22,808 18,384 B 15,809 B SD 5,284 5,683 6,091 4,102 x 18,007 A 17,211 14,181 12,720 B SD 5,240 5,243 6,012 4,051 x 24,547 24,647 24,480 19,269 SD 5,235 5,442 7,113 7,403 x 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 10

11 Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas Świadczy to o tym, że w czasie przetrzymywania badanych produktów w chłodni ich twardość maleje. Szczególnie istotne różnice odnotowano po 6 i 9 dniach przechowywania. 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 kolejnych 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 recepturowych 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- 11

12 Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek 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 zmniejszały 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 KS KN Cecha Sztywność do 5 mm [N] Sztywność do 10 mm [N] Sztywność do 5 mm [N] Sztywność do 10 mm [N] Miara statystyczna Okres przechowywania (dni) x 7,316 7,065 5,801 6,034 SD 1,839 1,773 2,177 0,624 x 17,207 A 15,667 13,894 11,995 B SD 3,731 3,931 3,782 1,893 x 7,018 8,255 6,946 7,177 SD 1,097 2,725 2,332 1,475 x 16,042 18,279 14,739 13,639 SD 3,343 4,382 5,327 4,542 A, B różne litery oznaczają różnice istotne statystycznie na poziomie istotności p 0,05 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 12

13 Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas 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 pierwszym, a czwartym okresem przechowywania chłodniczego, kiedy wartość tego parametru wzrosła z 0,46 do 0,57. Według Palki i in. [14] kohezyjność kiełbas kształtowała 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 0,65mJ (w pierwszym dniu badań), jak również wartość najniższą tego parametru 0,15mJ (w drugim okresie przechowywania). Tabela 3. Wartości adhezyjności, kohezyjności, sprężystości i odbojności kiełbas w czasie ich przechowywania chłodniczego Rodzaj kiełbasy KS Cecha Adhezyjność [mj] Kohezyjność Sprężystość [mm] Miara statystyczna Okres przechowywania (dni) x 0,430 0,310 0,190 0,360 SD 0,065 0,037 0,021 0,025 x 0,363 A 0,398 0,435 B 0,501 B SD 0,062 0,070 0,073 0,087 x 8,245 A 8,759 9,580 B 10,987 B SD 0,578 1,507 1,588 1,728 KN Odbojność Adhezyjność [mj] Kohezyjność Sprężystość [mm] Odbojność x 0,123 0,136 0,114 0,140 SD 0,033 0,048 0,037 0,043 x 0,650 0,150 0,450 0,160 SD 0,082 0,029 0,059 0,030 x 0,457 A 0,409 0,578 0,566 B SD 0,083 0,102 0,032 0,113 x 8,790 A 9,673 B 10,399 11,269 B SD 0,744 0,974 2,998 1,268 x 0,177 A 0,137 B 0,159 0,156 SD 0,029 0,043 0,054 0,041 A, B różne litery oznaczają różnice istotne statystycznie na poziomie istotności p 0,05 13

14 Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek 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 przechowywanie 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 chłodniczego 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 jednakowym 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 Okres przechowywania (dni) KS Żujność [mj] Gumistość [N] x 73,560 81,610 80,226 87,090 SD 24,347 33,697 37,452 27,973 x 8,850 9,246 8,296 7,913 SD 2,702 3,307 3,360 2,169 KN Żujność [mj] Gumistość [N] x 96,830 96, , ,560 SD 31,784 28,049 29,451 41,411 x 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. 14

15 Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas Walczycka i in. [18] przeprowadzali badania kiełbas wieprzowych w trakcie przechowywania chłodniczego po 7, 14 i 21 dniach składowania. Cytowani autorzy zaobserwowali 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 chemicznym 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 różnorodności otrzymanych wyników, wszyscy autorzy zgodnie wnioskują, że zastosowanie błonnika, jako zamiennika tłuszczu, skutecznie obniża kaloryczność produktów mięsnych oraz dostarcza niezbędnego do prawidłowego funkcjonowania włókna pokarmowego. 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 sprężystości. Pozostałe cechy (adhezyjność, odbojność, gumistość oraz żujność) nie wykazują 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 naturalnych. Być może rodzaj zastosowanej obróbki termicznej wpłynął na zróżnicowanie oznaczanych parametrów tekstury. 15

16 Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek 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), Cierach M., Grala R., Tekstura i barwa przetworów mięsnych z dodatkiem transglutaminazy, Inżynieria Rolnicza 9, (2005), Florek M., Przetwory mięsne [w:] Metody oceny towaroznawczej surowców i produktów zwierzęcych, (red. Litwińczuk Z.), Wyd. UP, Lublin, (2011), Surmacka-Szcześniak A., Textureis a sensory property, Food Quality and Preference 13, (2002), Lada E., Agrobiznes. Podstawy przetwórstwa spożywczego, (2008), Wyd. WSiP, Warszawa 6. Polak E., Utrwalania żywności metodą zamrażania lub chłodzenia, Chłodnictwo 3, (2007), 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), Cierach M., Stasiewicz M., Zmiany tekstury przetworów mięsnych przechowywanych w atmosferze modyfikowanych, Inżynieria Rolnicza 07, (2006), Borowy T., Kubiak M., Tekstura produktów mięsnych determinantem wyboru przez konsumentów, Mięsne Technologie, 08, (2012), Bourne M., Food Texture and viscosity; concept and measurement, Second Ed. Food Sci. Technol., (2002), Inter. Series, Acad. Press, New York, McMillin K., Where is MAP Going? A review and future potential of modified atmosphere packing for meat, Meat Science, 9, (2008),

17 Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas 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), Piotrowska E., Dolata W., Krzywdzińska-Bartkowiak M., Nowicka A., Ocena tekstury wędlin wyprodukowanych z różnymi dodatkami funkcjonalnymi w warunkach przemysłowych, Inżynieria Rolnicza 9, (2005), Piotrowska E., Dolata W., Ocena jakości wędlin drobno rozdrobnionych wyprodukowanych z udziałem mięsa odkostnionego mechanicznie z dodatkiem transglutaminazy, Żywność, 03(44), (2005), Pikul J., Pakowanie i przechowywanie żywności w modyfikowanej atmosferze, Chłodnictwo 9, (2000), 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), Cegielska A., Zastosowanie olejów roślinnych i preparatów błonnikowych do produkcji burgerów z mięsa kurcząt, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3(82), (2012), 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),

18 Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas 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 Ananlysis). 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 Ananlysis). 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 18

19 Beata Całyniuk 1, 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 Internetem [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 doświadczeniami, 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 19

20 Beata Całyniuk, Karolina Żelasko 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 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 porównane 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 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 śniadaniowych. 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 20

21 Skład posiłków śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych pokarmowej) do 739 kcal (przy rozkładzie 30%). Białko występowało w badanych zestawach śniadaniowych średnio w ilości 21±10,75g, a więc spełniało założenia norm, które zalecają podaż białka w tym posiłku w przedziale 19,2g-23,1g. Tłuszcz występował w ilości 17,9±9,96g w posiłkach śniadaniowych, gdzie zalecane jest dla tej części społeczeństwa jego spożywanie w granicach 18,80g-23,08g. Największe odchylenie względem norm zaobserwowane zostało podczas obliczania zawartości węglowodanów, gdzie średnio śniadanie zawierało ich 64,2g ±24,25g, a zalecana ilość na ten składnik odżywczy według obliczonych zaleceń wynosiła 80,7g-96,9g. Również błonnik pokarmowy występował w ilościach zbliżonych do przyjętej normy. Średnia jego zawartość wynosiła 5,48±3,25g, a preferowana wielkość spożycia ze śniadaniem zawiera się w przedziale od 6,25g-7,50g. 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 mlecznych 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. 21

22 Tabela 2. Ocena jakościowa zestawów śniadaniowych Typ posiłki Opis typu posiłku Beata Całyniuk, Karolina Żelasko 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 8 4,40% mleczne 5 Tak jak 2 + warzywa lub owoce 24 13,19% 6 Tak jak 3 + warzywa lub owoce 70 38,46% 7 Tak jak 4 + warzywa lub owoce 59 32,42% 8 Tak jak 1 + warzywa lub owoce 12 6,59% 9 Warzywa lub owoce brak brak Razem % Źródło: Opracowanie własne 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 makroskładników 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 energetyczną i obfitował w niepożądane tłuszcze i cukry [9]. 22

23 Skład posiłków śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych Według aktualnych norm żywienia śniadanie powinno pokrywać dzienne zapotrzebowanie na energię w 25%-30%, dla rozkładu, gdzie spożywane jest 4 lub 5 posiłków w ciągu całej doby [6]. Dla kobiet w wieku 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 minimalizowaniem 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 dostarczanie 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, pełnowartościowe 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 zapotrzebowania 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- 23

24 Beata Całyniuk, Karolina Żelasko 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 % 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 % 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 nieprzyswajalne (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 komponowanych posiłków potwierdzają badania Bawa i wsp. [17], gdzie ponad połowa badanych zestawiła swoje racje pokarmowe źle, jadłospis nie nadawał się do poprawienia. Dodatkowo dowiedli, iż wiedzę żywieniową 54% badanych uczennic można określić jako niedostateczną. 24

25 Skład posiłków śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych 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 węglowodanów 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 racjonalnie. Pozostałą część, (dania o typie 1, 2, 3, 4, 8) w ilości 15,83% stanowiły śniadania źle zbilansowane pod względem zawartości poszczególnych grup produktów spożywczych. 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. 25

26 Beata Całyniuk, Karolina Żelasko Literatura 1. Krajewski M., POPamiętanie, Słowo, Obraz. Terytoria., 2006, s Olszański L., Dziennikarstwo internetowe, Wydawnictwa Akademickie i Profesjonalne, 2006, s Fiut I., Matuzik M., Blogi Literatura Interaktywna w Sieci, Magazyn Estetyka i Krytyka, 2(3) Noren L., Food Blog Study, Sierpień 2012, URL: 5. Miller M. C., How important is a good breakfast for a children?, Harvard Mental Health Letter, 46 (1) 2004, s Jarosz M., Normy Żywienia dla populacji polskiej-nowelizacja, Instytut Żywności i Żywienia, 2012, s Gawęcki J., Żywienie Człowieka Podstawy Nauki o żywieniu, PWN, 2010, s Samples E. Y., Built a better breakfast, American Fitness Magazine, 2013, s Parker P. M., Breakfast Matters, Consumer Reports, 79 (10) 2014, s 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 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 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 Ciborowska H., Dietetyka Żywienie Zdrowego i Chorego Człowieka, PZWL, 2007, s 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 Gacek M., Ocena sposobu żywienia i stanu odżywienia kobiet w wieku lat o zróżnicowanej aktywności fizycznej, Roczniki Państwowego Zakładu Higieny, 58 (4) 2007, s 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 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 lat, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, 45 (3) 2012, s Głodek E., Gil M., Ocena częstości spożycia wybranych źródeł błonnika pokarmowego wśród studentek Uniwersytetu Rzeszowskiego, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, 47 (1) 2014, s

27 Skład posiłków śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych Skład posiłków śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych 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 % 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 27

28 Piotr Żelazowski 1, 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 przestrzeni ostatnich 10 lat podjęto liczne badania dotyczące składu mleka różnych gatunków. Niektóre z badań i publikacji podają rozbieżne wartości poszczególnych mikro i makro składników. Z tego względu celem poniższej pracy jest zebranie i usystematyzowanie 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 przeżuwaczy 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 niezbędne aminokwasy i peptydy. Dodatkowo w skład jego tłuszczu wchodzą unikalne w przyrodzie krótkołańcuchowe lotne kwasy tłuszczowe, nasycone średnio- i długołańcuchowe kwasy tłuszczowe, kwas linolowy, fosfolipidy w tym sfingomieliny oraz rozpuszczalne w tłuszczach witaminy i minerały wpływające na jego wartość odżywczą [1]. 1 zelazowskipio@gmail.com, Katedra Przetwórstwa Produktów Zwierzęcych, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 2 Monika.Wszolek@ur.krakow.pl, Katedra Przetwórstwa Produktów Zwierzęcych, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 28

29 Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym 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 metabolizmu, wydajności wątroby czy pracy jelit, leczenie łuszczycy, zapobieganie miażdżycy, 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. 29

30 Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek 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 odpornościowego 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 problemów 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 wydajności 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 30

31 Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym 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 pokarmowym 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 T reg, 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 interleukiny 4 (która posiada właściwości prozapalne) [9] 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 serwatkowych). 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). 31

32 Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek 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. Źródło: Opracowanie własne 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. 32

33 Zawartość aminokwasów [g/100g białka] Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 mleko kobiece mleko kobyle mleko ośle mleko krowie 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 aminokwasów. 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 aminosulfonowy 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 nonprotein 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 33

34 Immunoglobuliny Lizozym Laktoferyna (LF) Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek 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 antymikrobiologiczne Uwagi Źródło synergistyczne oddziaływanie z lizozymem wraz z laktoferyną oddziałuje na bakterie G - wiąże jony żelaza występuje w dużych ilościach w siarze średnia zawartość w mleku: kobiece>kobyle>krowie>ośle zastosowanie w kosmetykach, suplementach diety średnia zawartość w mleku: ośle>kobyle>kobiece>krowie największa ilość występuje w białku jaja kurzego ( mg/l) enzym katalizujący hydrolizę ścian komórkowych 21 22, 23 oddziaływanie bakteriostatyczne buduje odporność młodych ssaków stosowana w odżywkach dla niemowląt występuje w dużych ilościach w siarze 2, 21 Źródło: Opracowanie własne 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]. 34

35 Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym 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 Źródło: Opracowanie własne 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 35

36 Zawartość [%] Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek 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 pochodzącym z końcowego i początkowego etapu laktacji [7, 31] Sucha masa Tłuszcz 0-0,5 dni po oźrebieniu 2-5 dni po oźrebieniu 8-45 dni po oźrebieniu 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 36

37 Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym 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 wielonienasyconych 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 mg cholesterolu z diety, równocześnie produkując samodzielnie mg z acetylo-coa [35]. Mleko kobyle w swoim składzie zawiera mg cholesterolu na 100 g tłuszczu [24]. Wartość ta w porównaniu z mlekiem krowim ( mg [36]) i oślim ( mg [24]) jest stosunkowo niska. W mleku kobiecym odnotowuje się zawartość cholesterolu na poziomie mg na 100 g tłuszczu [29] 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 37

38 Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek flory bakteryjnej przewodu pokarmowego, głównie Bifidobacterium bifidum i Lactobacillus 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 immunomodulujące. 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 czynników i potrzeb odżywczych noworodków danych gatunków i ras. Bezsprzecznie można zauważyć, iż zaskakująco duża ilość danych pochodzi z literatury zagranicznej, co może wskazywać na małe zainteresowanie mlekiem oślim, kobylim czy ludzkim w Polsce. Mleko krowie to produkt najbardziej odbiegający składem od pozostałych omówionych 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. 38

39 Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym 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 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 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 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 Uniacke-Lowe T., Huppertz T., Fox P. F., Equine milk proteins: Chemistry, structure and nutritional significance, International Dairy Journal, 20 (2010), s 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 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 Fotschki J., Szyc A. M., Laparra J. M., Markiewicz L. H., Wróblewska B., Immunemodulating properties of horse milk administered to mice sensitized to cow milk, Journal of Dairy Science, Vol. 99 No. 12 (2016), s 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 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 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 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 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 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 Vincenzetti S., Polidori P., Mariani P., Cammertoni N., Fantuz F., Vita A., Donkey s milk protein fractions characterization, Food Chemistry, 106 (2008), s

40 Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek 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 Salimei E., Fantuz F., Equid milk for human consumption, International Dairy Journal, 24 (2012), s 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 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 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 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 Benkerroum N., Antimicrobial activity of lysozyme with special relevance to milk, African Journal of Biotechnology, vol. 7(25), 2008, s 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 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): 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 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 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 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 Stender S., Astrup A., Dyerberg J., Ruminant and industrially produced trans fatty acids: health aspects, Food & Nutrition Research, 52:1 2008, 1651, DOI: / fnr.v52i 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 Aydin S., Aydin S., Ozkan Y., Kumru S., Ghrelin is present in human colostrum, transitional and mature milk, Peptides., 27 (2006), s 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

41 Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym 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 Koletzko B., Trans fatty acids may impair biosynthesis of long-chain polyunsaturates and growth in man, Acta Paediatr, 81, 1992, s 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 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 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: Hamosh M., Digestion in the neonate, Clin. Perinatol, 1996, 23, 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 Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym 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 podkreślono 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, 41

42 Aleksandra Pollap 1, 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 prawidłowego 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 właściwości są często stosowane w medycynie weterynaryjnej. Skutkiem tego zjawiska jest obecność pozostałości antybiotyków zarówno w tkankach zwierzęcych, jak i w produktach 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 alergicznych [1]. Obecnie, coraz większym wyzwaniem analitycznym staje się konieczność wykrywania i oznaczania szkodliwych związków chemicznych, w tym antybiotyków występujących w produktach spożywczych w niewielkich ilościach. Poza powszechnie stosowanymi metodami, obejmującymi wykorzystanie technik chromatograficznych i spektroskopowych [3], należy zwrócić uwagę na możliwość zastosowania (bio)czujników elektrochemicznych, które stanowią bardzo ciekawe narzędzie analityczne. W niniejszej pracy przedstawiono możliwości zastosowania czujników elektrochemicznych do oznaczania pozostałości antybiotyków w żywności, które jak wykazano z powodzeniem mogą być wykorzystywane w tym zakresie. 1 aleksandra.pollap@doctoral.uj.edu.pl, Zakład Chemii Analitycznej, Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie 2 jolanta.kochana@uj.edu.pl, Zakład Chemii Analitycznej, Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie 42

43 Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności z wykorzystaniem (bio)czujników elektrochemicznych 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.). SYGNAŁ ANALITYCZNY Część przetwornikowa zmiana informacji chemicznej w daną postać energii Część receptorowa PRÓBKA 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 odtwarzalności. 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 oznaczaną substancją [4]. 43

44 Aleksandra Pollap, Jolanta Kochana Jednym z kluczowych etapów podczas konstrukcji sensora lub biosensora elektrochemicznego jest dobór odpowiedniego składu matrycy (nanokompozytu) modyfikującego powierzchnię elektrody. Jej zadaniem jest przede wszystkim unieruchomienie (immobilizacja) substancji aktywnej biologicznie na powierzchni czujnika. Dodatkowo nanokompozyt stanowi pewnego rodzaju osnowę dla pozostałych substancji, wzbogacających 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 opracowywania nowych sensorów wymienić należy nanorurki węglowe, a także węgiel mezoporowaty, 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. Delokalizacja 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 znaczenie 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. 44

45 Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności z wykorzystaniem (bio)czujników elektrochemicznych 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 tetracykliny penicyliny sulfonamidy makrolidy aminoglikozydy fluorochinolony Źródło: [10] Przykłady substancji aktywnych tetracyklina, oksytetracyklina amoksycylina, benzylopenicylina, ampicylina sulfadiazyna, sulfametoksazol, sulfadoksyna erytromycyna, tylozyna kanamycyna, neomycyna, gentamycyna enrofloksacyna, flumechina 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 zoptymalizowaniu 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 amoksycyliny 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 drukowanego polimeru, a także nanocząstek palladu i platyny, umieszczonych na elektrodzie 45

46 Aleksandra Pollap, Jolanta Kochana z węgla szklistego [12]. Wykonując pomiary techniką woltamperometrii pulsowej różnicowej, określono zakres liniowości (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, 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 amoksycyliny 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 różnicowej, scharakteryzowano opracowany aptasensor pod kątem granicy wykrywalności (równiej 8, µmol L -1 ) i zakresu liniowości (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 poliamidoaminy 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, do 8, µmol L -1 przy niskiej granicy wykrywalności 9, µmol L -1. Zaproponowaną metodę sprawdzono podczas analizy próbek mleka, do których wprowadzono ten antybiotyk, uzyskując stężenia odpowiednio , , , i µg ml -1. Uzyskane wyniki porównano z wynikami uzyskanymi na podstawie testu immunoenzymatycznego ELISA. Rozbieżnościpomiędzy otrzymanymi wynikami były niewielkie, co mogło świadczyć o możliwości oznaczania kanamycyny w mleku z zastosowaniem skonstruowanego aptasensora. Porównując wcześniej wymieniony aptasensor do oznaczania kanamycyny z aptasensorem wykorzystującym peroksydazę chrzanową, można zauważyć, iż pierwszy sensor odznacza się szerszym zakresem liniowości i niższą 46

47 Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności z wykorzystaniem (bio)czujników elektrochemicznych 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, , µmol L -1, a także granicę wykrywalności tych antybiotyków 4, 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 (glinokrzemianem) wzbogaconym o kationy Zn 2+ 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 wykorzystania 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 47

48 Aleksandra Pollap, Jolanta Kochana antybiotyku dzięki specyficznym reakcjom przeciwciało-antygen [18]. W celu jego opracowaniawykorzystano 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, do2, µmol L -1, a LOD wyniosła 1, 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, µmol L -1. Otrzymane wyniki porównano z wynikami uzyskanymi z zastosowaniem 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 elektrochemicznej 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 pochodzenia 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)czujniki elektrochemiczne, które stanowią dobrą alternatywę wobec powszechnie stosowanych 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 antybiotyków o różnej strukturze, czyniąc je ciekawym narzędziem analitycznym. Należy także podkreślić, iż mogą być one z powodzeniem stosowane do oznaczania antybiotyków w żywności, często bez konieczności specjalnego przygotowania próbki do analizy. 48

49 Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności z wykorzystaniem (bio)czujników elektrochemicznych Literatura 1. Posyniak A., Występowanie antybiotyków w żywności aspekty prawne i analityczne kontroli pozostałości, Żywienie weterynaryjne, 86 (2011), s Różańska H., Skrzypiec E., Osek J., Pozostałości antybiotyków w żywności ciągle aktualny problem, Żywienie weterynaryjne, 89 (2014), s 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 Hulanicki A., Współczesna chemia analityczna. Wybrane zagadnienia, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa (2001), rozdz. 15, s ; 132; 138; Brzózka Z., Wróblewski W., Sensory chemiczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa (1998), s. 7-10; ; Sadowska K., Nanorurki węglowe modyfikowane ugrupowaniami elektrochemicznie aktywnymi. Synteza, charakterystyka i zastosowanie, Rozprawa doktorska wykonana w Katedrze Technologii Chemicznej Wydziału Chemii na Politechnice Gdańskiej (2009), s Gościańska J., Przewoźna M., Pietrzak R., Otrzymywanie, charakterystyka i zastosowanie mezoporowatych węgli w procesach adsorpcyjnych,(2012), s 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 Malhotra B., Chaubey A., Singh S., Prospects of conducting polymers in biosensors, AnalyticaChimicaActa, 578 (2006), s Kivirand K., Kagan M., Rinken T., Biosensors for the Detection of Antibiotic Residues in Milk, Biosensors Micro and Nanoscale Applications, rozdz. 16 (2015), s 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 Yang G., Zhao F., Molecularly imprinted polymer grown on multiwalled carbon nanotube surface for the sensitive electrochemical determination of amoxicillin, ElectrochimicaActa, 174 (2015), s 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 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 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 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 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

50 Aleksandra Pollap, Jolanta Kochana 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 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 oznaczania 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 50

51 Zuzanna Całyniuk 1, 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, dostarczają bowiem wielu cennych składników odżywczych, takich jak: niezbędne aminokwasy, jony żelaza, cynku, selenu, witaminy B6, B12. Są źródłem łatwo przyswajalnego 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 tłuszczowych, 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 zakrzepowych [3]. Mięso może zawierać 12-25% białka w zależności od jego rodzaju. Najwyższy procent białka zawiera mięso cielęce, następnie drobiowe i wołowe, najniższy wieprzowina. 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 zcalyniuk@gmail.com, Studenckie Koło Naukowe Sekcja Hodowli i Biotechnologii Świń, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Opiekun Koła: Dr hab. Marek Babicz prof. nadzw. UP 51

52 Zuzanna Całyniuk, Marcin Bany 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 dostosować 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 uwarunkowane 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 charakterystyczne cechy osobowości oraz motywacja psychologiczna [6, 7]. 2. Cel pracy Celem badań była ocena częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez licealistów z województwa śląskiego. 3. Materiał i metody 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, 52

53 Badanie częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez uczniów liceów ogólnokształcących 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 korelacja słaba, 0,6 korelacja umiarkowana, 0,7 korelacja silna. Analizę statystyczną przeprowadzono wykorzystując program statystyczny Statistica 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 Sporadycznie Nie spożywam wołowina wieprzowina cielęcina królik kurczak indyk kaczka gęś dziczyzna Źródło: Opracowanie własne 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. 53

54 Produkty Najbardziej lubię Bardzo lubię Lubię Raczej lubię Ani lubię ani nie lubię Raczej nie lubię Nie lubię Bardzo nie lubię Najbardziej nie lubię Tabela 2. Preferencje spożycia mięsa (% odp) Zuzanna Całyniuk, Marcin Bany wołowina wieprzowina cielęcina królik kurczak indyk kaczka gęś dziczyzna Źródło: Opracowanie własne 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 spożywane) 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 (r k = 0,432) pomiędzy preferencjami a częstością spożycia mięsa wśród badanych licealistów. 54

55 Badanie częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez uczniów liceów ogólnokształcących 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 Źródło: Opracowanie własne r k = 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 hodowlanych (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 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 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 55

56 Zuzanna Całyniuk, Marcin Bany 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 średnio w krajach UE konsumowano 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 przeciwieństwie do mięsa zwierząt hodowlanych nie zawiera pozostałości po wysokowydajnej technologii chowu [18]. Dziczyzna nie jest zbyt popularnym mięsem w Polsce z kilku powodów: ceny, utrudnionej dostępności oraz obaw, czy jej jedzenie jest bezpieczne. 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 produktów 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 przyzwyczajeniami lub nawykami wyniesionymi z domu rodzinnego [19]. Pozycjonując mięso i produkty mięsne na rynku należy uwzględniać złożoność czynników implikujących nabywanie i spożycie. 56

57 Badanie częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez uczniów liceów ogólnokształcących 6. Wnioski 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. Literatura 1. Kapusta F., Wybrane zagadnienia produkcji i przetwórstwa mięsa w Polsce w pierwszej dekadzie XXI wieku, Nauki Inżynierskie i Technologie, 2 (2013), s Salejda A. M., Korzeniowska M., Krasnowska G., Zachowania konsumentów na rynku mięsa, Nauki Inżynierskie i Technologie, 4 (2013), s 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 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 Murawska A., Uwarunkowania postaw konsumentów wobec produktów mięsnych, Zeszyty Naukowe SGGW w Warszawie, Ekonomika i Organizacja Gospodarki Żywnościowej, 113 (2016), s 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 Trziszka T., Nowak M., Kaźmierska M., Preferencje konsumentów jaj na rynku wrocławskim, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3 (2006), s Mojka K., Biel V., Czynniki wpływające na wybór mlecznych napojów fermentowanych przez młodzież akademicką doniesienie wstępne, Hygeia Public Health, 47 (2012), s Skibniewska A., Radzymińska M., Jaworska M., Babicz Zielińska E., Badanie zwyczajów żywieniowych studentów polskich i belgijskich, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4 (2009), s 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 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 Połom A., Baryłko-Piekielna N., Analiza czynników decydujących o preferencjach polskich konsumentów mięsa wieprzowego, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3 (2004), s 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 Nowak M., Trziszka T., Zachowania konsumentów na rynku mięsa drobiowego, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 1 (2010), s Orkusz A., Czynniki kształtujące jakość mięsa drobiu grzebiącego. Praca przeglądowa. Nauki Inżynierskie i Technologie, 1 (2015), s

58 Zuzanna Całyniuk, Marcin Bany 16. Kalinowska-Wojtasik I., Konarska M., Sakowska A., Guzek D., Głąbska D., Wierzbicka A., Sektor mięsa wieprzowego w Polsce i na świecie w latach , Zeszyty Naukowe Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Problemy Rolnictwa Światowego, 14 (2014), s Batorska M., Michalczuk M., Damariak K., Siennicka A., Łojek A., Kryteria wyboru mięsa w ocenie studentów, Wiadomości Zootechniczne, 34 (2016), s Kasprzyk A. Porównanie parametów chemicznych i fizycznych mięśnia a longissimus dorsi dzików i tuczników, Anneles Universitatis Maria Curie-Skłodowska Lublin, 33 (2015), s Świątkowska M., Polskie mięso wartościowe i bezpieczne dla konsumentów 20. Biuletyn Informacyjny Agencji Rynku Rolnego, 2 (2014), s 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 wykorzystano 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 58

59 Aleksandra Zielińska 1, 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 osiągnięcia 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 zanurzanie powstałych elementów ceramicznych w zawiesinie powyższych związków, następnie 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 aleksandra.zielinska@dokt.p.lodz.pl, Katedra Termodynamiki Procesowej, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka 2 elwira.tomczak@p.lodz.pl, Katedra Termodynamiki Procesowej, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka 59

60 Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak mikrofiltracji, ultrafiltracji oraz nanofiltracji. Dostępne są membrany o różnych średnicach porów od 1 kd do 5 μm [2]. Rysunek 1. Przykłady membran ceramicznychtubularnych 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 zastosowaniem 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 60

61 Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych 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 przemyśle tekstylnym i włókienniczym jest usuwanie barwników organicznych z roztworów wodnych [13]. 61

62 Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak Tabela 1. Zastosowanie membran ceramicznych [14, 15] Obszar przemysłu Ochrona środowiska Przemysł spożywczy Przemysł chemiczny Przemysł tekstylny, papierniczy Przemysł maszynowy i metalurgiczny Zastosowanie oczyszczanie ścieków przemysłowych i komunalnych, oczyszczanie odcieków z wysypisk, regeneracja wody w basenach kąpielowych, usuwanie fenolu, pestycydów i radionuklidów, usuwanie olejów 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 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 odzyskiwanie składników kąpieli farbiarskich, odzyskiwanie ługów powarzelnych, regeneracja kąpieli technologicznych, odzyskiwanie rozpuszczalników i kwasów 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 membrany polimerowe. Separację składników mleka przedstawiono na rysunku 2. 62

63 Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych 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 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. Dodatkowo 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. 63

64 Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak 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 produkowany 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-laktoglobuliny 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 zabielaczach 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. 64

65 Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych 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 TiO 2 Materiał warstwy podporowej ceramika Powierzchnia membrany 0,0125 m 2 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 65

66 Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak Proces mikrofiltracji przeprowadzono w temperaturze C (aparat był termostatowany), 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 0,14μm). 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. J = V t A gdzie: J- objętościowy strumień permeatu [m 3 /h*m 2 ], V- mierzona objętość [m 3 ],tczas [h],a- powierzchnia membrany [m 2 ]. (1) Rysunek 5. Hydrodynamika membrany 0,14μm [opracowanie własne] 66

67 Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych 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 określonym 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. TMP = PT1+PT2 PT3 (2) 2 gdzie: TMP ciśnienie transmembranowe [MPa] R = TMP J η gdzie: R opór membrany [1/m], η lepkość badanego medium [Pa*s] dla wody η=8, Pa*s, dla mleka η= Pa*s Wartość strumienia permeatu dla procesu (Jm) w trakcie jednego badania jest stała, lecz spada wraz z prowadzeniem kolejnych procesów przy stałym ciśnieniu transmembranowym, zarówno dla mleka JOGO jak i dla mleka OSM Saniki, co przedstawiono na rysunku 7 i 8. (3) 67

68 Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak 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). 68

69 Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych 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] 69

70 Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak 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 wykorzystywane 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 wykazały, 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 70

71 Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych 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 przeprowadzonym 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 embranes.pdf Żulewska J., Membrany, Forum Mleczarskie Biznes, 9(2010), 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 Lim A. L., Bai R., Membrane fouling and cleaning in microfiltration of activated sludge wastewater, Journal of Membrane Science, 216(2003), s 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 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 Saboya L. V., Maubois J. L., Current developments of microfiltration technology in the dairy industry, Le Lait, 80(2000), s Kuca M., Szaniawska D., Application of microfiltration and ceramic membranes for treatment of salted aqueous effluents from fish processing, Desalination. (241)2009, s Szmukala M., Szaniawska D., Application of ceramic membranes in water treatment for fish hatchery supplying purposes, Desalination, (240)2009, s 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 Finley J.,Ceramic membranes: a robust filtration alternative, Filtration and separation, 42(2006), s Zander L., Zander Z., Techniki membranowe w przetwórstwie mleka, Ogólnopolski Informator Mleczarski, 95(2004), s 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

72 Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak 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 Cheang B., Zydney A. L., Separation of alpha-lactalbumin and beta-lactoglobulin using membrane ultrafiltration, Biotechnology and Bioengineering, 83(2003), s 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 Kumirska J., Gołębiowski M., Paszkiewicz M., Bychowska A., Analiza żywności, Skrypt z ochrony środowiska,wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, (2010), s , 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 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 Jenness R., Comparative aspects of milk proteins, Journal of Dairy Research, 46(1979), s 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 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 , Gabruś E., Wybrane metody adsorpcyjno-membranowe w inżynierii procesowej, Warszawa, (2016), s

73 Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych 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 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 singlechannel 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 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 73

74 Renata Stanisławczyk 1, Mariusz Rudy 2, Janusz Ryszard Mroczek 3 Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe 1. Wprowadzenie Dane epidemiologiczne wskazują na wyraźny związek pomiędzy niektórymi składnikami 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 powietrzu 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 przewlekłym 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 heterocyklicznych 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 ( 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 rstanisl@ur.edu.pl, Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski 2 mrudy@ur.edu.pl, Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski 3 jmrok@ur.edu.pl, Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski 74

75 Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe pieczonych nad otwartym ogniem. W temperaturze niższej ( o C) 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, czerwonym 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 wybranych 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. Potwierdzono 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 heterocyklicznych amin aromatycznych są bardziej mutagenne w stosunku do niektórych zwierząt niż typowe muta- i karcinogeny, takie jak benzo[a]piren czy aflatoksyna B 1. HCA są ponad 100 razy bardziej mutagenne niż aflatoksyna B 1 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 befsztyk pieczony 5-15 min w temp C IQ MeIQ HCA [ng/g mięsa] Me- PhIP IQx Trp- P-1 Trp-P- 2 0,3-2 nd* ,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 *nd niewykrywalne smażona ryba 0, , ,8-8,5 1, ,0 13,0 75

76 Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek Wyniki prac populacyjnych dotyczących związku miedzy spożyciem HCA a zapadalnością na nowotwory są jednak niejednoznaczne. W diecie zachodniej (europejskiej, amerykańskiej itp.) główne źródło HCA stanowi smażone i grillowane mięso. Wyznacznikiem 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 grillowanie [10, 11]. WWA (polycyclic aromatic hydrocarbons) powstają w trakcie wytwarzania 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 500 o C do 1000 o C lub wyższej [13]. W przetwórstwie mięsa zmierza się do zmniejszania zawartości wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w wyrobach wędzonych, do czego obligują rygorystyczne rozporządzenia unijne limitujące zawartość tych związków [12]. Od 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]. 76

77 Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe Tabela 2. Wymagania Unii Europejskiej dotyczące najwyższych dopuszczalnych poziomów WWA w mięsie i produktach mięsnych wędzonych (µg/kg) [14] Środek spożywczy Mięso wędzone i produkty mięsne wędzone Związek WWA benzo[a]piren suma benzo[a]pirenu, benz[a]antracenu, benzo[b]fluorantenu i chryzenu Najwyższe dopuszczalne poziomy Okres obowiązywania 5,0 do 31 sierpnia 2014 r. 2,0 począwszy od 1 września 2014 r. 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]pirenu, 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 niepalących [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-nitrobenzoesowym był o wiele niższy niż u zwierząt o naturalnym składzie mikroorganizmów przewodu pokarmowego. Redukcja tego kwasu do kwasu 4-aminobenzoesowego powodowała generowanie szeregu wolnych rodników o właściwościach genotoksycznych. 77

78 Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek 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 karcynogennością. Mikroorganizmy jelitowe odpowiadają za aktywację metaboliczną 1-nitropirenu 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 organizmu 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- NO 3 ). Wartość ta w odniesieniu do azotanów(iii) wynosi 0,2 mg/kg masy ciała (co odpowiada 0,06 mg N-NO 2 ) [19, 20]. Badane przetwory mięsne w Polsce charakteryzowały się bardzo zróżnicowaną zawartością azotanów(v) od mg/100 g, podczas gdy zawartość azotanów(iii) we wszystkich badanych wyrobach była mała do 2,5 mg NO 2 /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 produkcji, 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 wykazujących 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- 78

79 Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe 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 LD 50 mg kg -1 m.c. N-nitrozodietyloamina (NDEA) 280 N-etylo-nitrozomocznik (ENMO) N-metylo-N -nitro-nnitrozoguanidyna (NMGU) N-nitrozometylo-etyloamina (NMEA) N-nitrozodimetylo-amina (NDMA) N-metylo-nitrozomocznik (MNMO) N-nitrozodipropylo-amina (NDPA) N-nitrozodibutylo-amina (NDBA) Umiejscowienie nowotworu wątroba, przełyk, nerki mózg, układ krwionośny nerki, pęcherz, moczowód Rakotwórczość dla ludzi grupa 2A grupa 2A grupa 2A 90 wątroba grupa 2B 40 wątroba, płuca, nerki grupa 2A 110 skóra, przydatki grupa 2A 480 wątroba, płuca grupa 2A 1200 Grupa 2A czynnik prawdopodobnie rakotwórczy dla ludzi Grupa 2B czynnik przypuszczalnie rakotwórczy dla ludzi wątroba, przełyk, pęcherz grupa 2B Działanie karcynogenne nitrozoamin związane jest z aktywacją metaboliczną za pośrednictwem enzymów mikrosomalnych, w wyniku której powstaje jon alkilokarboniowy. Aktywność nitrozoamin prowadząca do zmian nowotworowych, mutagennych i teratogennych zależy w dużym stopniu od ich budowy i jest odwrotnie proporcjonalna 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 methemoglobinę, 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-nitrozopirolidyna [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]. 79

80 Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek 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 czynników 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]. Kancerogenne 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 Międzynarodowej 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 zakwalifikowano 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 80

81 Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe względu na zagrożenie dla zdrowia ludzkiego ogromne znaczenie ma kontrola jakości produktów zanieczyszczonych tymi pierwiastkami [28]. Badanie zawartości pierwiastków 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 bydło świnie Badany materiał zwierzęta łowne drób konie ryby Pb Cd 0,015 0,013 0,273 0,010 0,028 0,016 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 Wątroba Nerki Ryby 0,10 0,05* 0,02 0,50 0,50 0,05 0,50 1,00 0,05 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 81

82 Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek 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 zawierających 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 związana z działalnością człowieka. Głównymi źródłami przedostawania się polichlorowanych 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 pożywieniem 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]. 82

83 Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe 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 Mięso świń 2,04 ± 0,7 3,65 ± 1,03 5,7 ± 1,68 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 Mięso końskie 0,37 ± 0,21 0,34 ± 0,21 0,71 ± 0,42 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, odpowiedzialnych 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 charakteryzującego 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; 83

84 Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek działanie hormonalne prowadzi do zmian poziomu hormonów tarczycy z następowym upośledzeniem rozwoju sprawności psychomotorycznej z podwyższonym 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, prowadzących 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]. 84

85 Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe Tabela 6. Najwyższe dopuszczalne poziomy dioksyn i polichlorowanych bifenyli o działaniu podobnym do dioksyn w wybranych środkach spożywczych [47, 48] Najwyższe dopuszczalne poziomy Środki spożywcze 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 Wątroba zwierząt lądowych, z wyjątkiem owiec, i produkty z niej pochodzące 2,5 pg/g tłuszczu 1,75 pg/g tłuszczu 1,0 pg/g tłuszczu 0,30* pg/g świeżej masy 4,0 pg/g tłuszczu 3,0 pg/g tłuszczu 1,25 pg/g tłuszczu 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 2,5 pg/g tłuszczu 1,75 pg/g tłuszczu 4,0 pg/g tłuszczu 3,0 pg/g tłuszczu świnie 1,0 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 1,25 pg/g tłuszczu 85

86 Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek 7. Podsumowanie Mięso i przetwory mięsne są dla człowieka źródłem zarówno niezbędnych składników 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 nowotworów 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 Nowak A., Libudzisz Z., Karcynogeny w przewodzie pokarmowym człowieka, Żywność. Nauka Technologia. Jakość, 4, 59 (2008), s Ociepa Kubicka A., Ociepa E., Toksyczne oddziaływanie metali ciężkich na rośliny, zwierzęta i ludzi, Inżynieria i Ochrona Środowiska, 15, 2 (2012), s 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 Waszkiewicz Robak B., Szterk A., Kaczmarczuk., Bezpieczeństwo zdrowotne mięsa wołowego poddanego obróbce cieplnej, Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego, 1 (2014a), s 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 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 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 Woziwodzka A., Piosik J., Heterocykliczne aminy aromatyczne: charakterystyka i znaczenie w indukcji procesów nowotworowych, Biotechnologia, 4, 87 (2009), s

87 Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe 10. Kubiak M. S., Polak M., Siekierko U., Zawartość B[A]P w rynkowych przetworach mięsnych, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3, 76 (2011), s Mičulis J., Valdovska A., Ńterna V., Zutis J., Polycyclic aromatic hydrocarbons in smoked fish and meat, Agronomy Research, 9 (Special Issue II), (2011), s 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 Szymański P., Borys A., Skażenie WWA mięsa i wędlin, nowe regulacje prawne, Przemysł Spożywczy, 66 (2012), s 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 Wieczorek J., Wieczorek Z., Pobranie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych z żywnością, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, XLIV, 3 (2011), s Kumirska J., Gołębiowski M., Paszkiewicz M., Bychowska A., Skrypt z ochrony środowiska. Analiza żywności, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk Migdał W., Spożycie mięsa a choroby cywilizacyjne, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 6, 55 (2007), s Dżugan M., Pasternakiewicz A., Ocena dziennego pobrania azotanów z wyrobami mięsnymi i wodą pitną, Proceedings of EC Opole, 1, ½ (2007), s Skrabka-Błotnicka T., Higiena żywności, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej we Wrocławiu, Wrocław 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 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 Stanisławczyk R., Nitrozoaminy w przetworach mięsnych, Gospodarka Mięsna, 10 (2014), s Skrabka-Błotnicka T., Masłowski B., Bezpieczeństwo żywności, Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu, Wrocław 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 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 Bartodziejska B., Gajewska M., Czajkowska A., Oznaczenie poziomu zanieczyszczeń metalami ciężkimi żywności pochodzącej z samodzielnej produkcji rolnej techniką spektrometrii absorpcji atomowej, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 43 (2010), s 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

88 Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek 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 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 Stanisławczyk R., Zawartość ołowiu w tkankach zwierząt, Gospodarka Mięsna, 5 (2016), s Szkoda J., Nawrocka A., Kmiecik M., Żmudzki J., Badania kontrolne pierwiastków toksycznych w żywności pochodzenia zwierzęcego, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 48 (2011), s Rozporządzenie Komisji (WE) NR 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r. ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych (L 364/ ) 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/ ) 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/ ) 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/ ) 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 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 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/ ) 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 Cieślik I., Migdał W., Dioksyny, furany i polichlorowane bifenyle toksyczność i występowanie w środowisku, Inżynieria i Ochrona Środowiska, 15, 3 (2012), s 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 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 Brzeski Z., Dioksyny i furany w środowisku i ich wpływ na organizm, Medycyna Ogólna i Nauki o Zdrowiu, 17, 3 (2011), s

89 Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe 46. Solomon-Wisdom G. O., Ndana R. W., Dioxin effect on human health a review, Journal of Global Biosciences, 1 (2012), s 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/ ) Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe 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 dioksynopodobne 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), wielopierścieniowe 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 hydrocarbons (PAH), heavy metals, dioxins 89

90 Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A. Skibniewska 1 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 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 sprzężonych polifenoli, fitosteroli, karotenoidów, tokoli oraz niska aktywność beta-amylazy i lipooksygenazy, która ogranicza degradację przeciwutleniaczy podczas produkcji 1 martabatia@gmail.com, Katedra Podstaw Bezpieczeństwa, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie 90

91 Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek żywności [7, 8]. Samopsza odznacza się także wyższą w stosunku do tradycyjnych odmian pszenicy zawartością białka (średnio o 59%), tłuszczów (o 50%), w tym mononienasyconych 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, dotykowych, 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 wybierają 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 przyrumienieniem, 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 wpływusonikacji 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. 91

92 Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A. Skibniewska 3. Materiał i metody 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 /15(442)) realizowanego 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 -20 o C, 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 przygotowanej drewnianej formie w celu uzyskania jednakowych wymiarów (30x30x5mm) ciastek. Ciastka wypieczono w temp. 170 o C przez 15 min. w kuchence gazowoelektrycznej (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 chrupkich wielu autorów obserwowało małą powtarzalność pomiarów i trudność w interpretacji 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. 92

93 Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek 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 maksymalną 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) 93

94 Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A. Skibniewska 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) 94

95 Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek 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) 95

96 Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A. Skibniewska 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 wypiekiem na ciasto ultradźwiękami o częstotliwości 20 khz powodowało wraz ze zwiększeniem 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 zaobserwowano 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 przypadków 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 częstotliwości 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 96

97 Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek 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 Marzec A., Tekstura żywności, Przemysł Spożywczy, 61(5) (2007), s 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 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 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 Hidalgo A., Brandolinii A., Nutritional properties of einkorn wheat (Triticummonococcum L.), Journal of the Science of Food Agriculture, 4(4) (2014), s 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

98 Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A. Skibniewska 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 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 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 Wilkinson C., Dijkstehuis G., Minekus M., From food structure to texture, Trends in Food Science and Technology, 11 (2000), s 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 Dolatowski Z. J, Stasiak D. M., Czystość mikrobiologiczna mięsa i szynki parzonej po obróbce ultradźwiękowej, Technologia Alimentaria, 1(1) (2002), s Konopacka D., Płocharski W., Siucińska K., Możliwości zastosowania ultradźwięków w przemyśle owocowo-warzywnym, Przemysł Fermentacyjny i Owocowo- Warzywny,4(2015), s Witrowa-Rajchert D., Ultradźwięki w produkcji żywności projektowanej, Przemysł Spożywczy, 66(2012), s Wesołowski A., Siemianowska E., Skibniewska K. A., Sienkiewicz J., Ultradźwięki alternatywna technika badania i przetwarzania żywności, Przemysł Spożywczy, 9(70) (2016), s Kaczmarski Ł. K., Lewicki P. P., Zastosowanie technik ultradźwiękowych w przetwarzaniu żywności, Przemysł Spożywczy, 9(2005), s 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 Jakubczyk E., Marzec A., Własności mechaniczne chrupkich/kruchych ciastek, Inżynieria Rolnicza, 3 (2008), s

99 Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek 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 99

100 Monika Sałaga-Pylak 1, Andrzej Borzęcki 2 Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka 1. Wstęp Grzyby pleśniowe oraz ich metabolity nadal odgrywają istotną rolę w etiopatogenezie 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 substancjami, 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 mykotoksyn 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 mutagenezy 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 opracowania 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 B 1, B 2, G 1 i G 2 w zależności od koloru na jaki świecą te związki w świetle ultrafioletowym na zielono (green) lub niebiesko (blue) [2, 3]. Aflatoksyny M 1 i M 2 są pochodnymi hydroksylowymi wydzielanymi z mlekiem krowim, jeżeli zwierzęta narażone były na działanie aflatoksyn B 1 i B 2. Aflatoksyny wytwarzane są gównie przez grzyby Aspergillus flavus (aflatoksyna B1, B2) i Aspergillus parasiticus (aflatoksyny B 1, B 2, G 1, G 2 ) [3, 6]. Największe znaczenie toksykologiczne przypisuje się aflatoksynie B 1 [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 mpylak@poczta.onet.pl, Katedra i Zakład Higieny UM w Lublinie, I Wydział Lekarski z Oddziałem Stomatologii, Uniwersytet Medyczny w Lublinie 2 andbo5@wp.pl, Katedra i Zakład Higieny UM w Lublinie, I Wydział Lekarski z Oddziałem Stomatologii, Uniwersytet Medyczny w Lublinie 100

101 Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka 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 przemysłowego 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, jadłowstręt, 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 zmiany 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. 101

102 Monika Sałaga-Pylak, Andrzej Borzęcki 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 substancjami 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 doświadczalnych 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 potwierdziły 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, osłabieniem 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 fuzaryjnych należą trichoteceny, zearalenon i fumonizyny. 102

103 Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka 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 6-24 o C. Trichoteceny wnikają do organizmu człowieka i zwierząt przez układ pokarmowy, skórę i droga inhalacyjną. Na poziomie komórkowym głównym działaniem toksycznym trichotecenów jest hamowanie syntezy białka. Wiążą one podjednostkę 60S rybosomu i oddziaływuja na enzym peptydylotransferazę [33, 34] Objawy zatrucia deoksyniwalenolem 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 krwawienia śluzówki jamy nososwo-gardłowej i przewodu pokarmowego, w końcu odoskrzelowe 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 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 o C. 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 alfazearalenol, 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 występowanie 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 103

104 Monika Sałaga-Pylak, Andrzej Borzęcki pomiędzy narażeniem na zearalenon u ludzi a rozwojem raka piersi [38, 41]. W publikacjach naukowych pojawiły się także hipotezy sugerujące związek pomiędzy narażeniem na zearalenon i jego metabolity a zmniejszeniem płodności wśród mężczyzn [43] 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 150 o C 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 królików 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 fumonizynami [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 Penicillium expansum, który atakuje owoce, warzywa, powodując tzw. zgniliznę mokrą. Najwieksze ilości patuliny stwierdzono w jabłkach, gruszkach, winogronach i przetworach 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 charakteryzuje sie mdłościami, wymiotami oraz owrzodzeniami i krwawieniem w przewodzie pokarmowym [61 ]. Opisano zjawisko niszczenia flory bakteryjnej jelitowej 104

105 Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka 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, ergokrystyny, erokryptyny, ergokorniny i ich izomerów. Alkaloidy sporyszu i ich metabolity maja zdolnośc oddziaływania na liczne receptory między innymi adrenergiczne, dopaminergicze 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 ochronnych 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 ograniczenia 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 ograniczeniu 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. 105

106 Monika Sałaga-Pylak, Andrzej Borzęcki 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 zdrowotnych 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 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 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 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 106

107 Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka of the existing maximum levels for aflatoxins in almonds, hazelnuts and pistachios and derived products, EFSA Journal., 446 (2007), s Sarma U. P., Bhetaria P. J., Devi P., Varma A., Aflatoxins: Implications on Health, Indian Journal of Clinical Biochemistry, 32 (2017), s 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 Squire R. A., Ranking animal carcinogens: a proposed regulatory approach, Science, 214 (1981), s Bullerman L. B., Bianchini A., Stability of mycotoxins during food processing, International Journal of Food Microbiology, 119 (2007), s 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 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 Probst C., Njapau H., Cotty P. J., Outbreak of an acute aflatoxicosis in Kenya in 2004, Applied and EnvironmentalMicobiology, 73 (2007), s 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 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 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 Wu H. C., Santella R., The role of aflatoxins in hepatocellular carcinoma, Hepatitis Monthly, 12 (2012), s 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 Dvorackova I., Pichova V., Pulmonary interstitial fibrosis with evidence of aflatoxin B1 in lung tissue, Journal of Toxicology and Environmental Health, 18 (1986), s 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 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 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 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

108 Monika Sałaga-Pylak, Andrzej Borzęcki 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 Creppy E. E., Human ochratoxicosis, Journal of Toxicology: Toxin Reviews,18 (1999), s 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 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 Castegnaro M., Barsch H., Chernozemsky I., Endemic nephropathy and urinary tract tumors in the Balkans, Cancer Research, 47 (1987), s 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 Kuiper-Goodman T., Scott P. M., Risk assessment ot the mycotoxin ochratoxin A, Biomedical and Environmental Science, 2(1989), s Fuchs R., Peraica M., Ochratoxin A in human kidney disease, Food Additives and Contaminants, 22 (2005), s Stefanovic V., Polenakovic M., Toncheva D., Urothelial carcinoma associated with Balkan endemic nephropathy: a worldwide disease, Pathologie Biologie, 59 (2011), s 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), 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), Nielsen K. F., Grafenhan T., Zafari D., Thrane U., Trichothecene production by Trichoderma brevicompactum, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53 (2005), s Grove J. F., Non-macrocycle trichothecenes, Natural Products Reports, 5 (1988), s Joffe A. Z., Alimentary toxic aleukia, in Kadis S., Ciegler A., Ajl s. (ed) Microbiol Toxins, vol. 7 Academic Press, New York, s Rotter B. A., Prelusky D. B., Pestka J. J., Toxicology of deoxynivalenol (vomitoxin), Journal of Toxicology and Environmental Health, 48 (1996), s Richardsn K. E., Hagler W. M., Mirocha C. J., Production of zearalenone, alphazearalenol and beta-zearalenol by Fusarium spp. in rice culture, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 33 (1985), s Heffron J., Endocrine disrupters. Are they an insidious risk to health? Biochemistry, 1999(1999), s 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 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

109 Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka 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 Yu Z., Zhang L., Wu D., Liu F., Anti-apoptotic action of zearalenone in MCF-7 cells, Ecotoxicology and Environmental Safety, 62 (2005), s 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 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 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 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 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 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 Peraica M., Radic B., Lucic A., Pavlovic M., Toxic effects of mycotoxins in humans, Bulletin of the World Health Organisation,77 (1999), s 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 Swanevelder S., Effect of fumonisin B1 on protein and lipid synthesis in primary rat hepatocytes, Food and Chemical Toxicology, 34 (1996), s 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 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 Dutton M. F., Fumonisins, mycotoxins of increasing importance:their nature and their effects, Pharmacology and Therapeutics, 70 (1996), s (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 Yoshizawa T., Yamashita A., Luo Y., Fumonisin occurence in corn from high- and lowrisk areas for human esophageal cancer in China, Applied and Environmental Microbiology, 60 (1994), s

110 Monika Sałaga-Pylak, Andrzej Borzęcki 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 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 Li X., Li H., Li X., Zhang Q., Determination of trace patulin in apple-based food matrices, Food Chemistry, 233 (2017), s Puel G., Galtier P., Oswald L. P., Biosynthesis and toxicologfical effects of patulin, Toxins, 2 (2010), s 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 Hopkins J., The toxicological hazards of patulin, Food and Chemical Toxicology, 31 (1993), s 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 European Food Safety Authority Scientific opinion on ergot alkaloids in food and feed, EFSA Journal., 10 (2012), s Snjiders C. H. A., Resistance in wheat to Fusarium infection and trichotecene formation, Toxicology Letters, ), s 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 Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka 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 toksykologicznym 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 110

111 Katarzyna Ciemniak 1, Daria Szymanowska-Powałowska 2, Judyta Cielecka-Piontek 3, Jędrzej Soporowski 4 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 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 antybiotykowej. 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. etanol, heterocykliczne aminy) lub bezpośrednio wytwarzają karcynogeny (np. fecapentaenes), jak również stymulują wytwarzanie wolnych rodników tlenowych (np. Enterococcus 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- 1 katarzyna.ciemniak@vp.pl, Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Wydział Nauk o Żywności i Żywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 2 darszy@up.poznan.pl, Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Wydział Nauk o Żywności i Żywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 3 jpiontek@ump.edu.pl, Katedra i Zakład Chemii Farmaceutycznej, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu 4 jedrzej@living-food.pl, Living Food Sp. z o.o. ul. Świerczewskiego Trzciel 111

112 Katarzyna Ciemniak, Daria Szymanowska-Powałowska, Judyta Cielecka-Piontek, Jędrzej Soporowski 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 kolonizacji 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 mechanizmach 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 pożywieniu 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 pokarmowych 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 prowadzonymi 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 elementami (np. antybiotyki, mikroorganizmy probiotyczne) aplikowanymi do przewodu pokarmowego w warunkach in vitro. Ważne, choć przysparzające trudności ana- 112

113 Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka 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. sprzedawany 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 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, Bifidobacterium animals ssp. lactis LMG P-17502, Streptococcus thermophilus LMG P-21908, Streptococcus thermophilus LMG P 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 NaHCO 3 i dodając 10 ml ekstraktu trzustkowo-jelitowego. Kolejny etap polegał na podniesieniu ph do 7.4 przez dodanie 1 M NaHCO 3 i wprowadzenie wystandaryzowanej zaszczepki mikroflory jelitowej (10 6 jtk/ml treści pokarmowej) wyizolowanej z kału ludzkiego. Proces prowadzono przez 2 h w temp. 37 o C. W celu symulacji pasażu produktu przez jelito grube ph podnoszono do 8,0 za pomocą 2 M NaHCO 3 i dalsze trawienie prowadzono w warunkach beztlenowych przez 18 h [7]. 113

114 Katarzyna Ciemniak, Daria Szymanowska-Powałowska, Judyta Cielecka-Piontek, Jędrzej Soporowski 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 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 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 podłoża. 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 CM Brucella supplement); 2. bakterie stymulujące odporność: niepatogenne coli (Endo Agar); bakterie z rodzaju Enterococcus (Azide blood agar base). 114

115 Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka 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 reprezentujących mikrobom kałowy od różnych dawców przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1. Jakościowa i ilościowa charakterystyka mikrobiomu kałowego różnego pochodzenia Grupa Grupa Grupa Grupa Grupa Oznaczana grupa drobnoustrojów Jtk (Jednostki tworzące kolonię)/g Ogólna liczba 5,2x ,2x ,8x10 7 3,7x10 7 5,8x10 10 drobnoustrojów Bifidobacterium 7,1x10 9 2,5x10 8 3,1x10 5 4,3x10 5 2,1x10 7 Lactobacillus 4,2x10 5 3,6x10 4 4,7x10 3 2,2x10 2 3,4x10 9 Niepatogenne E.coli 3,1x10 6 5,7x10 6 9,3x10 4 4,2x10 4 7,3x10 6 Enterococcus 5,7x10 6 8,2x10 5 7,2x10 4 8,3x10 2 4,8x10 5 Clostridium 1,1x10 2 4,7x10 5 2,3x10 5 7,2x10 2 4,3x10 7 E.coli 4,9x10 3 2,8x10 4 4,1x10 2 3,1x10 3 8,7x10 4 Bakterie proteolityczne 2,5x10 3 6,1x10 4 8,2x10 3 6,2x10 4 1,5x10 2 Grzyby drożdżopodobne nieobecne 2,2x10 3 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 > jtk/g, bakterii z rodzaju Bifidobacterium >10 9 jtk/g oraz bakterii z rodzaju Lactobacillus >10 5 jtk/g. Natomiast niepatogenna grupa bakterii coli i z rodzaju Enterococcus powinna wynosić 10 6 jtk/g. Liczebność bakterii z rodzaju Clostridium nie powinna być wyższa niż 10 5 jtk/g, E. coli powinna wynosić <2x10 4 jtk/g, bakterii proteolitycznych <10 4 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 zbliżonym 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 prezentowanych badaniach ogólna liczba drobnoustrojów, liczba bakterii z rodzaju Bifidobacterium oraz Lactobacillus była znacznie zaniżona. Podobna sytuacja dotyczyła niepatogennych bakterii z grupy coli i z rodzaju Enteroccocus. Zaburzenia w liczebności 115

116 logn [jtk/ml] Katarzyna Ciemniak, Daria Szymanowska-Powałowska, Judyta Cielecka-Piontek, Jędrzej Soporowski bakterii probiotycznych i stymulujących odporność spowodowała zwiększenie liczebności 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 mikroflora bakteryjna ludzi otyłych ludzi oraz myszy zawiera mniej bakterii typu Bacteroidetes 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 agresywnych warunków środowiska zewnętrznego, panujących zwłaszcza w żołądku. Niewielkiemu 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 Liczba drodnoustrojów w zaszczepce Liczba drobnoustrojów po procesie trawienia in vitro i dodaniu produktu Wykres 1. Zmiana składu mikroflory kałowej pochodzącej od osób zdrowych (30-50 lat) po wprowadzeniu badanego preparatu probiotycznego 116

117 Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka 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 117

118 Katarzyna Ciemniak, Daria Szymanowska-Powałowska, Judyta Cielecka-Piontek, Jędrzej Soporowski 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 118

119 Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka 4. Wnioski Analizując zaprezentowane wyniki poczyniono następujące obserwacje i wysunięto poniższe wnioski: obecność mikroflory probiotycznej pochodzącej z koncentratu napoju probiotycznego 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 antybiotykoterapii, 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, odpowiadających za stymulację układu odpornościowego; w przypadku zaszczepki pochodzącej od osób otyłych, dodanie preparatu probiotycznego zmniejszyło dysproporcje pomiędzy bakteriami z rodzaju Lactobacillus 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 prozdrowotnej wchodzącej w skład preparatu. 119

120 Katarzyna Ciemniak, Daria Szymanowska-Powałowska, Judyta Cielecka-Piontek, Jędrzej Soporowski 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 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 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 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 Strober W., Impact of the gut microbiome on mucosal inflammation, Trends in Immunology 34 (2013), s Nowak A., Libudzisz Z., Mikroorganizmy jelitowe człowieka. Standardy Medyczne, 1 (2008), s 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 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 Stachowicz N., Kiersztan A., Rola mikroflory jelitowej w patogenezie otyłości i cukrzycy, Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 67 (2013), s

121 Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka 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 antybiotykoterapii, 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 mikroflory 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 microbiota 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 121

122 Emilia Stańkowska 1, 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 ludzkiego 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 zapachu, 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 stankowska@agh.edu.pl, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, AGH Akademia Górniczo- Hutnicza 2 wlodyka@agh.edu.pl, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, AGH Akademia Górniczo- Hutnicza 122

123 Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia 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 nadmierną 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. 123

124 Emilia Stańkowska, Agnieszka Włodyka-Bergier 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 przepuszczano ją przez wybrane filtry (w ilości 5 dm 3 /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 , oznaczenie jonów wapnia wg PN-ISO Pomiar przewodności odbywał się metodą konduktometryczną (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 Wydajność w litrach Uwagi 30 dni dm 3 Można gotować przefiltrowaną wodę Nie zalecane gotowanie wody Źródło: Opracowanie własne 124

125 Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia 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] dopuszczalne zakresy wartości twardości ogólnej powinny znajdować się w przedziale od mg CaCO 3 /dm 3. W związku z tym, w początkowych dniach użytkowania obu filtrów, twardość ogólna była poniżej dolnej zalecanej wartości. Zastosowane w doświadczeniu dzbanki filtracyjne X i Y wykazywały stałe obniżanie twardości węglanowej, w całym cyklu działania filtrów, jednak po 22 dniu (po przelaniu 110 dm 3 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 osadzaniem 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 filtracyjnych urządzenia te spełniały swoje zadanie, jednak różnice zawartości badanych jonów w wodzie przed i po filtracji były niższe. Po filtracji wody urządzeniem Z oczekiwany był wzrost twardości ogólnej. Tendencja ta była zauważalna dopiero po 4 dobie (po przelaniu 20 dm 3 ). 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. 125

126 Emilia Stańkowska, Agnieszka Włodyka-Bergier Tabela 2. Zestawienie wyników twardości ogólnej i węglanowej przed i po filtracji w dzbankach filtracyjnych Twardość ogólna wody Twardość węglanowa Czas pracy filtra [d] woda surowa X Y Z woda surowa X Y Z [mg CaCO 3 /dm 3 ] [mval/dm 3 ] 1 176,0 -** 14,0* 64,0 3,1 1,6 1,6 3, ,0 22,0* 122,0 140,0 3,0 1,4 2,0 3, ,0 78,0 46,0* 180,0 3,0 1,2 0,6 3, ,0 58,0* 32,0* 130,0 2,8 1,2 0,6 3, ,0 102,0 70,0 184,0 2,8 1,4 0,8 3, ,0 92,0 66,0 154,0 2,8 1,4 0,8 3, ,0 66,0 48,0* 124,0 2,0 1,4 0,8 2, ,0 108,0 84,0 160,0 2,6 1,8 1,2 2, ,0 90,0 58,0 136,0 2,4 1,8 1,2 2, ,0 93,0 102,0 133,0 3,0 1,8 1,2 2, ,0 90,0 78,0 146,0 2,8 1,8 1,2 2, ,0 78,0 52,0 134,0 2,4 1,6 1,0 2, ,0 70,0 50,0 116,0 2,2 1,4 1,0 2,4 Źródło: Opracowanie własne *Wartości poniżej dopuszczalnej normy wody do picia [11] **Poniżej limitu oznaczalności 126

127 Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia Tabela 3. Zestawienie wyników zawartości jonów wapnia, magnezu przed i po filtracji w dzbankach filtracyjnych Czas pracy filtra [d] woda surowa Zawartość jonów wapnia X Y Z woda surowa Zawartość jonów magnezu X Y Z [mval/dm 3 ] [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, ,9 36,1 25,6 24,1 105,1 65,9 44,4 159, ,3 35,3 24,0 22,4 90,7 56,7 41,9 131, ,7 24,8 16,8 20,0 70,3 41,2 31,2 103, ,1 38,5 33,7 30,5 95,9 69,5 50,3 129, ,3 34,5 24,1 24,1 80,7 55,5 33,9 111, ,7 32,9 33,8 41,7 47,3 60,1 68,3 91, ,9 36,1 28,1 30,5 91,1 53,9 49,9 115, ,3 31,3 20,8 27,3 76,7 46,7 31,1 106, ,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 skuteczność dzbanków filtracyjnych w zakresie zmniejszania ogólnej zawartości jonów, której miarą jest przewodność elektryczna właściwa, stwierdzono w przypadku dzbanka 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. 127

128 Emilia Stańkowska, Agnieszka Włodyka-Bergier Tabela 4. Zestawienie wyników wartości ph oraz przewodności przed i po filtracji w dzbankach filtracyjnych Wartość ph Przewodność właściwa elektryczna Czas pracy filtra [d] woda surowa X Y Z woda surowa X Y Z [-] [µs/cm] 1 7,40 6,45 6,42* 8, ,60 6,95 7,41 8, ,42 6,35* 6,30* 7, ,74 6,6 6,90 9, ,72 6,65 6,48* 8, ,80 6,80 6,68 8, ,80 6,78 6,56 9, ,66 7,13 6,90 8, ,60 6,80 6,41* 8, ,56 6,94 6,60 8, ,62 6,84 6,63* 8, ,95 6,69 6,93 8, ,90 7,59 6,91 8, Źródło: Opracowanie własne 5.2. Oznaczenie mikrobiologiczne Wyniki badań mikrobiologicznych przedstawiono w tabeli 5. Analiza mikrobiologiczna 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/cm 3 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 zanotowano 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 nasłonecznionych, 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 22 o C rozwijają się przede wszystkim 128

129 Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia 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/cm 3 ] * 6288* 6800* 1400* 600* * 220* 110* 421* 622* * 146* 1560* 1246* 320* Źródło: Opracowanie własne 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. 129

130 Emilia Stańkowska, Agnieszka Włodyka-Bergier Tabela 5. Zestawienieuśrednionej liczby baterii mezofilnych i psychrofilnych dla poszczególnych próbek przed i po gotowaniu Liczba bakterii Liczba bakterii Rodzaj wkładu filtrującego w przefiltrowanej wodzie Przed gotowaniem mezofilne Po gotowaniu w przefiltrowanej wodzie Przed gotowaniem psychrofilne Po gotowaniu Źródło: Opracowanie własne [jtk/cm 3 ] X Y Z 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 temperatury 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, redukują 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 usuwania 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 podczyszczania wody, wybrać odpowiednie urządzenie. 130

131 Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia 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 Cotruvo J., Bartram J., eds. Calcium and Magnesium in Drinking-water. Public health significance,geneva,worldhealthorganization, 2009, s Fawell J. K., Nieuwenhuijsen M., Contaminants in drinking water, Environmental pollution and health, Impact of environmental pollution on health: Balancing risk, 68 (2003), s Friedrich G. Helfferich., Ion Exchange, Courier Dover Publications, (1962), s Gopal K., Tripathy s. S., Bersillon J. L., Dubey s. P., Chlorination byproducts, their toxicodynamics and removal from drinking water, Journal of hazardous materials, 1, (2007) s Institute of Medicine, Dietary Reference Intakes for Calcium, Phosphorous, Magnesium, Vitamin D, and Fluoride, Washington, DC: National Academy Press, Knappe D., Li L., Quinlivan P., Effects of Activated Carbon Characteristics on Organic Contaminant Remova, AWWA Research Fundation, London, Kunicki Goldfinger W. J. H., Życie bakterii, Wyd. Naukowe PWN, Kowal A. L., Świderska-Bróż M., Oczyszczanie wody. Podstawy teoretyczne i technologiczne, procesy i urządzenia, Wyd. Naukowe PW, 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 Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia 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, przewodność, 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 131

132 Katarzyna Skrypnik 1*, Damian Skrypnik 2, 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 dekadach 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 modyfikujące 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 Functional 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 zastosowanie, 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: katarzyna.skrypnik@gmail.com, Katedra Higieny Żywienia Człowieka, Wydział Nauk o Żywności i Żywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 2 damian.skrypnik@gmail.com, Katedra Chorób Wewnętrznych, Zaburzeń Metabolicznych i Nadciśnienia Tętniczego, Wydział Lekarski I, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu 3 pawelbogdanski@wp.pl, Zakład Edukacji i Leczenia Otyłości oraz Zaburzeń Metabolicznych, Wydział Lekarski I, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu 132

133 Żywność funkcjonalna w leczeniu nadmiernej masy ciała regulacja sygnałów głodu i sytości 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 Aktualnie trwają liczne badania mające na celu wdrożenie lub udoskonalenie nowoczesnych 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 mechanizmów wpływu spożywania żywności funkcjonalnej na regulację sygnałów głodu i sytości. 133

134 Katarzyna Skrypnik, Damian Skrypnik, Paweł Bogdański 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: Lactobacillus, Bifidobacterium, Escherichia, Enterococcus, Bacillus oraz drożdżak Saccharomyces 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 oligosacharydy (galaktooligosacharydy, fruktooligosacharydy), inulina i laktuloza [2]. Poza redukcją 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 zwiększają 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 przeciwcukrzycowe 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- 134

135 Żywność funkcjonalna w leczeniu nadmiernej masy ciała regulacja sygnałów głodu i sytości 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. Przyczyniają się one do intensyfikacji termogenezy, hamowania powstawania komórek tłuszczowych 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 adipocytów, 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 sygnałów 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 pośrednictwem peptydów jelitowych, powoduje zwiększenie stężenia w osoczu glukagonopodobnego peptydu 1 (GLP-1, glucagon-like peptide 1), anoreksygenicznego neuropeptydu 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]. 135

136 Katarzyna Skrypnik, Damian Skrypnik, Paweł Bogdański Chitosan, kolejny składnik błonnika pokarmowego, powoduje zmniejszenie ekspresji greliny odpowiedzialnej za uczucie głodu oraz zwiększenie stężenia leptyny odpowiedzialnej za wystąpienie uczucia sytości. Powoduje to zależny od dawki spadek ilości przyjmowanego pożywienia [2, 32] 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] 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 2012r. 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 dodatkiem 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] 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 funkcjonalnej. 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 długofalowych programów żywieniowych pacjentów. 136

137 Żywność funkcjonalna w leczeniu nadmiernej masy ciała regulacja sygnałów głodu i sytości Literatura 1. Grajeta H., Żywność funkcjonalna stosowana w profilaktyce chorób układu krążenia. Advances in Clinical and Experimental Medicine, 13 (2004), s Włochal M., Grzymisławski M., Bogdański P., The possibility of use functional food for the treatment of obesity, Forum Zaburzeń Metabolicznych, 5 (2014), s An R., Prevalence and trends of adult obesity in the US, ISRN Obesity, 2014 (2014), s Shilpa N. B., Frank B. H., Epidemiology of obesity and diabetes and their cardiovascular complications, Circulation Research, 118 (2016), s 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 Kuneń J., Pražienková V., Popelová A., Mikuláńková 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 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 Kahan S., Overweight and Obesity Management Strategies, The American Journal of Managed Care, 22 (2016), s Włochal M., Grzymisławski M., Bogdański P., Wykorzystanie żywności niskoenergetycznej, CLA i karnityny w leczeniu otyłości, Forum Zaburzeń Metabolicznych., 5 (2014), s 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 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 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 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 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. e 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. CD 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. e

138 Katarzyna Skrypnik, Damian Skrypnik, Paweł Bogdański 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 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 Silveira M. B., Carraro R., Monero S., Conjugated linoleic acid (CLA) and obesity, Public Health Nutrition, 10 (2007), s Rospond B., Chłopicka J., Funkcje biologiczne L-karnityny i jej zawartość w wybranych produktach spożywczych, Przegląd Lekarski, 70 (2013), s Czeczot H., Ścibor D., Rola L-karnityny w przemianach, żywieniu i terapii, Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 59 (2005), s 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 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 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 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 Ho R., Shi Q. H., Forskolin as a novel lipolytic agent, Biochemical and Biophysical Research Communications, 107 (1982), s 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 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 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 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 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. e 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 Gibiński M., Β glukany owsa jako składnik żywności funkcjonalnej, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2 (2008), s

139 Żywność funkcjonalna w leczeniu nadmiernej masy ciała regulacja sygnałów głodu i sytości 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 Blundell J., Making claims: functional foods for managing appetite and weight, Nature Reviews Endocrinology, 6 (2010), s 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 139

140 Emilia Wojdas 1 Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej 1. Wstęp Na przestrzeni lat nauka i technologia całkowicie zrewolucjonizowały rolnictwo. Mechanizacja zabiegów agrotechnicznych umożliwiła zastąpienie ciężkiej pracy fizycznej 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 korzyści trwają nadal [1]. GMO jest tematem gorących dyskusji mimo, iż liczne niezależne ośrodki naukowe i organy regulacyjne oszacowały i zaakceptowały wyniki i dowody 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 emilia.wojdas@med.sum.edu.pl, Katedra i Zakład Biologii Molekularnej, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach 140

141 [mln ha] Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej 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 ) potwierdziły, że jest to rozwiązanie przynoszące za pośrednictwem sektora rolnego znaczne korzyści gospodarcze i środowiskowe. W tym okresie prowadzono ogółem uprawę roślin GM obejmującą 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 wygenerowania ogólnego przychodu na poziomie 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 przeprowadzaniem 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 miliona hektarów do 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 lata Wykres 1.Globalny areał uprawnych roślin genetycznie zmodyfikowanych ogółem, w milionach hektarów, w latach Na postawie raportu ISAAA [7] 141

142 Emilia Wojdas Na terenie UE uprawa roślin GM w 2016 ogranicza się jedynie do kilku krajów (Hiszpania, Portugalia, Czechy, Słowacja) i prowadzona jest na obszarze hektarów [7]. W Polsce od 2012 nie odnotowuje się upraw roślin genetycznie zmodyfikowanych, 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 wyrokiem Europejskiego Trybunału Sprawiedliwości został usunięty z ustawy o nasiennictwie [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 stosunku do upraw GMdziała na niekorzyść rolników, konsumentów i środowiska [7] 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 produktu 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 monitorowania 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, regulującym 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/zmodyfikowanego/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 142

143 Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej 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 GMOjest w stanie zapewnić konsumentom możliwość świadomego i dobrowolnego wyboru miedzy produktami 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: 2005r. 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]; 2006r. 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 zmodyfikowanych [23]; 2010r. ankieta Eurobarometr badająca odbiór społeczny biotechnologii w krajach Wspólnoty wykazała, że 57% badanych widzi negatywny wspływ upraw genetycznie zmodyfikowanych na gospodarkę Polski [24]; 2013r. badania prowadzone w oparciu o opinię osób pochodzących z 3 sektorów: naukowego (nastawienie pozytywne, warunkowane szerokim zrozumieniem zagadnienia), pracowników jednostek edukujących i informujących rolników o dostępnych rozwiązaniach agrotechnologicznych (postawa sceptyczna, brak zaufania wobec GMO, przekonanie o szkodliwości GMO) oraz producentów 143

144 Emilia Wojdas 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]; 2014/15r. 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 nastawienia 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 r r. 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 lat z wykształceniem wyższym (Tabela 1.) 144

145 Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej 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 lat lat lat Powyżej 60 lat Pyt. nr 3: Wykształcenie Podstawowe/gimnazjalne Średnie Wyższe Uczę się Studiuję Pyt. nr 4: Miejsce zamieszkania Wieś Miasto do 100 tys. mieszkańców Miasto powyżej 100 tys. Mieszkańców Miasto powyżej 500 tys. mieszkańców Źródło: opracowanie własne 145

146 Emilia Wojdas 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 Odpowiedź Liczba odpowiedzi Udział% Pyt. nr 5: Czy spotkała się Pani/Pan z terminem Organizmy Modyfikowane Genetycznie (GMO)? Tak, znam to pojęcie Tak, ale nie znam dokładnie jego znaczenia Nie, nie spotkałem się i nie znam jego znaczenia Źródło: opracowanie własne Pyt. nr 6: Jak ocenia Pani/ Pan swoją wiedzę na temat GMO? Niska Średnia Wysoka 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 146

147 Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej 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 Nie Nie ma to dla mnie znaczenia Pyt. nr 9: Czy chciałaby Pani/ Pan, żeby żywność GMO była wyraźnie oznakowana? Tak Nie Nie ma to dla mnie znaczenia Pyt. nr 10: Czy wie Pani/ Pan jak taka żywność jest oznakowana? Tak Nie Nie ma to dla mnie znaczenia Źródło: opracowanie własne 147

148 Emilia Wojdas 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 zmodyfikowanej 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 organizmie, 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 zmodyfikowanej; lepsze proporcje składników odżywczych w stosunku do żywności konwencjonalnej; wpływ na zwiększenie wydajności produkcji i hodowli, a tym samym obniżenie cen produktów spożywczych. 148

149 Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej Tabela 4. Zestawienie odpowiedzi ankietowanych na pytania dotyczące obaw związanych z korzystaniem z żywności zmodyfikowanej genetycznie, z zaznaczeniem wartości dominujących Odpowiedź Liczba odpowiedzi Udział% Pyt. nr 12: Czy obawia się Pani/ Pan żywności zmodyfikowanej genetycznie? Tak Nie Nie mam zdania Ponieważ (część otwarta) Źródło: opracowanie własne Prawie 60% ankietowanych nie zakupiłoby żywności GMO, nawet wtedy, gdyby oferowała wyższe wartości odżywcze, w porównaniu do jej konwencjonalnych odpowiedników (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 Odpowiedź Liczba odpowiedzi Udział% Pyt. nr 13: Czy zakupiłaby Pani/ Pan żywność genetycznie zmodyfikowaną, gdyby miała ona wyższą wartość odżywczą niż żywność bez modyfikacji? Tak Nie Nie ma to dla mnie znaczenia Pyt. nr 14: Czy byłaby Pani/ Pan w stanie zapłacić więcej za produkty żywnościowe niezawierające GMO? Tak Nie Nie ma to dla mnie znaczenia Pyt. nr 15: Czy uważa Pani/ Pan, że żywność zmodyfikowana genetycznie powinna być powszechnie dostępna? Tak Nie Nie ma to dla mnie znaczenia Pyt. nr 16: Czy zapewnienie producenta o nieszkodliwości produktu genetycznie zmodyfikowanego przekonałoby Panią/ Pana do jego zakupu? Tak Nie Nie ma to dla mnie znaczenia Źródło: opracowanie własne 149

150 Emilia Wojdas Respondenci w części otwartej pytania dotyczącego wykorzystania i bezpieczeństwa 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 Odpowiedź Liczba odpowiedzi Udział% Pyt. nr 17: Proszę zaznaczyć te zdania, z którymi się Pani/ Pan zgadza: Żywność genetycznie zmodyfikowana (GM) pomoże zmniejszyć liczbę głodujących na Świecie Żywność GM jest tak samo bezpieczna jak tradycyjna Żywność GM często wykazuje wysoką wartość odżywczą Rośliny GM pomagają zmniejszyć ilość stosowanych środków ochrony roślin Organizmy GM stanowią poważne zagrożenie dla środowiska naturalnego Spożywanie żywności GM może przyczyniać się do powstania nowotworów i otyłości Żywność GM wywołuje alergie Żywność GM stwarza zagrożenie dla zdrowia ludzi Inne/ jakie? (część otwarta) 18 5 Źródło: opracowanie własne 150

151 Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej Wykres 4. Graficzne przedstawienie rozkładu odpowiedzi ankietowanych na pytanie nr 18 w ankiecie: W jakim celu popiera Pani/Pan ewentualne wykorzystanie organizmów zmodyfikowanych genetycznie?. Źródło: opracowanie własne 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? Źródło: opracowanie własne 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? Źródło: opracowanie własne 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 bezpieczeństwa 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 151