1[3 [38] (Decyzja nr 503/P-DUN/2013) Wydawcy: Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. K. Pułaskiego ul. Chrobrego 31, Radom

1[3 [38] 2014 (Decyzja nr 503/P-DUN/2013) Wydawcy: Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. K. Pułaskiego ul. Chrobrego 31, 26-600 Radom Instytut Technologii Eksploatacji PIB ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom 1

2 TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 Komitet Naukowy/Scientific Committee: Prof. dr hab. inż. Jerzy Żuchowski, Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu przewodniczący Komitetu Naukowego Prof. dr Tom Bramorski, University of Wisconsin, Whitewater, USA Prof. dr Pasquale Giungato, University of Bari Aldo Moro, Bari, Włochy Prof. dr Mitsuharu Mitsui, Okayama University, Okayama, Japonia Prof. dr Grygory Pugachevsky, Kiev National University of Technology and Economics, Kijów, Ukraina Prof. dr hab. Marian W. Sułek, Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu Prof. dr hab. inż. Ryszard Zieliński, Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu Redaktorzy Naczelni/Editors in Chief: Prof. dr hab. Marian W. Sułek, Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu Prof. dr hab. inż. Ryszard Zieliński, Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu Redaktorzy Tematyczni/Subject Editors: Towaroznawstwo kosmetyków i produktów chemii gospodarczej prof. dr hab. Marian W. Sułek Towaroznawstwo opakowań prof. dr hab. Małgorzata Lisińska-Kuśnierz Towaroznawstwo przemysłowe prof. dr hab. inż. Ryszard Zieliński Towaroznawstwo żywności dr hab. Maria Śmiechowska, prof. AM Zarządzanie jakością prof. dr hab. inż. Jerzy Żuchowski Redaktor Statystyczny/Statistical Editor: Dr hab. Andrzej Sokołowski, prof. UEK Komitet Redakcyjny/Editorial Board: Dr hab. inż. Regina Borek-Wojciechowska, prof. UTH, Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu Dr hab. inż. Bożena Borycka, prof. UTH, Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu Dr Halina Garbacz, Politechnika Warszawska Dr inż. Dorota Koprowska, Instytut Technologii Eksploatacji PIB w Radomiu Dr inż. Tomasz Wasilewski, Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu Dr inż. Małgorzata Zięba, Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu Dr Anita Bocho-Janiszewska, Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu Adres Komitetu Redakcyjnego Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny, Katedra Nauk o Jakości, ul. Chrobrego 31, 26-600 Radom, tel./fax (48) 361-74-82, (48) 361-75-38; e-mail: tpj@uthrad.pl, www.tpj.uniwersytetradom.pl Redakcja czasopisma Towaroznawcze Problemy Jakości informuje, że formą referencyjną czasopisma jest forma drukowana. Publikacje można nadsyłać na adres Komitetu Redakcyjnego ISSN 1733-747X Wydawcy: Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. K. Pułaskiego, ul. Chrobrego 31, 26-600 Radom Instytut Technologii Eksploatacji PIB, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom Opracowanie wydawnicze: Joanna Iwanowska, Iwona Nitek Projekt okładki i opracowanie graficzne: Andrzej Kirsz 2456 Wydawnictwo ul. Malczewskiego 20A, 26-600 Radom, tel. centr. (048) 361-70-33, fax (048) 361-70-34 e-mail: przypis@poczta.onet.pl http://www.uniwersytetradom.pl Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji PIB ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. centr. (048) 364-42-41, fax (048) 364-47-65 e-mail: instytut@itee.radom.pl http://www.itee.radom.pl

Spis treści Przedmowa... 7 Paulina Malinowska: Deklarowanie właściwości kosmetyków zgodnie z nowym rozporządzeniem Komisji (UE) nr 655/2013... 13 Anna Kiełtyka-Dadasiewicz, Barbara Sawicka, Barbara Krochmal-Marczak, Bernadetta Bienia: Inulina jako produkt spożywczy, paszowy, farmaceutyczny, kosmetyczny i energetyczny... 18 Waldemar Dzwolak: Pierwotniaki pasożytnicze jako biologiczne zagrożenie bezpieczeństwa żywności... 27 Małgorzata Wiśniewska, Eugenia Czernyszewicz: Agro-terroryzm i jego konsekwencje... 37 Janusz Ząbek: Praktyczna realizacja wymagań GHP, GMP i HACCP w domowej produkcji żywności. Analiza na przykładzie wybranej gminy... 43 Romuald Zabrocki: Konsument na rynku produktów innowacyjnych... 53 Małgorzata Lotko: Zagrożenia zawodowe pracowników wiedzy związane z techniczną organizacją stanowiska pracy ze względu na dział organizacji... 63 Joanna K. Banach, Ryszard Żywica, Iwona U. Zadroga, Katarzyna Staniewska: Prognozowanie zawartości oleju słonecznikowego w miksach tłuszczowych na podstawie właściwości elektrycznych... 73 Anna Stój, Magda Kucharczyk: Analiza jakości win czerwonych wytrawnych pochodzących z Francji, Włoch i Hiszpanii... 84 Katarzyna Krasowska, Kinga Suchocka, Maria Rutkowska: Podatność poli(ε-kaprolaktonu) na degradację środowiskową w akwenie otwartym i portowym Morza Bałtyckiego... 93 Urszula Samotyja, Patrycja Kowalczak, Martyna Lewandowska, Joanna Musielak: Procesy hydrolityczne frakcji tłuszczowej mąk z nasion roślin oleistych... 104 3

Elzbieta Gujska, Marta Czarnowska, Joanna Michalak: Zawartość kwasu foliowego i naturalnych folianów w sokach owocowych, owocowo- -warzywnych i nektarach fortyfikowanych kwasem foliowym... 111 Zuzanna Hawrylianka, Henryk Szymusiak, Ryszard Zieliński: Aktywność przeciwrodnikowa mieszanek ziołowych o właściwościach uspokajających... 118 Marzenna Popek: Ocena możliwości zastosowania metod oznaczania TML wybranych towarów masowych... 130 Informacje TPJ... 138 4

Contents Preface... 10 Paulina Malinowska: Claims concerning the properties of cosmetics according to the new Commission Regulation (EU) no 655/2013... 13 Anna Kiełtyka-Dadasiewicz, Barbara Sawicka, Barbara Krochmal-Marczak, Bernadetta Bienia: inulin as product a food, feed, pharmaceutical, cosmetic and energy... 18 Waldemar Dzwolak: Parasitic protozoa as a biological food safety hazard... 27 Małgorzata Wiśniewska, Eugenia Czernyszewicz: Agro-terrorism and its consequences... 37 Janusz Ząbek: Practical realization of the requirements of GMP, GHP and HACCP in the domestic food production. The analysis of the example selected municipality... 43 Romuald Zabrocki: Consumer at the market of innovative products... 53 Małgorzata Lotko: Professional threats posed to the knowledge workers connected with technical organisation of a workplace with respect to organisation department... 63 Joanna K. Banach, Ryszard Żywica, Iwona U. Zadroga, Katarzyna Staniewska: Predicting sunflower oil content in mixed fat spreads based on electrical properties... 73 Anna Stój, Magda Kucharczyk: Analiza jakości win czerwonych wytrawnych pochodzących z Francji, Włoch i Hiszpanii... 84 Katarzyna Krasowska, Kinga Suchocka, Maria Rutkowska: Podatność poli(ε-kaprolaktonu) na degradację środowiskową w akwenie otwartym i portowym Morza Bałtyckiego... 93 Urszula Samotyja, Patrycja Kowalczak, Martyna Lewandowska, Joanna Musielak: Hydrolytic changes in lipid fraction of oilseeds flours... 104 Elzbieta Gujska, Marta Czarnowska, Joanna Michalak: Concentration of folic acid and natural folates in fruit, fruit-vegetable juices and nectars fortified with folic acid... 111 5

Zuzanna Hawrylianka, Henryk Szymusiak, Ryszard Zieliński: Antiradical activity of herbal mixtures with sedative properties... 118 Marzenna Popek: Ocena możliwości zastosowania metod oznaczania TML wybranych towarów masowych... 130 Information... 138 6

P r z e d m o w a TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 Zgodnie z przyjętym przez Kolegium Redakcyjne długoterminowym planem wydawniczym w ostatnich dniach marca 2014 r. oddajemy do rąk Państwa naszych czytelników trzydziesty ósmy numer kwartalnika Towaroznawcze Problemy Jakości (Polish Journal of Commodity Science). Kontynuując próby dalszego poszerzenia grona naszych czytelników także w bieżącym numerze większość artykułów zamieściliśmy w angielskiej wersji językowej. Tak jak poprzednio, niezależnie od języka oryginalnej publikacji, każdy artykuł zawiera obszerne streszczenie zarówno w języku polskim, jak i angielskim. Streszczenia wszystkich prac prezentowanych na łamach kwartalnika w obydwu wersjach językowych dostępne są również na nowej stronie internetowej naszego czasopisma pod adresem: http://www.tpj.uniwersytetradom.pl. Serię 14 artykułów obecnego wydania naszego czasopisma rozpoczyna praca Malinowskiej dotycząca zagadnienia deklarowania właściwości kosmetyków zgodnie z nowym rozporządzeniem Komisji Unii Europejskiej. W pracy wskazano, że oświadczenia marketingowe stanowiące nieodłączną część produktów kosmetycznych powinny być: jasne, precyzyjne, przydatne i zrozumiałe dla konsumenta. Powinny one zawierać takie informacje, które pozwolą konsumentowi na dokonanie świadomego wyboru. Autorka stwierdza, że poprzez analogię z przepisami dotyczącymi suplementów diety istnieje duże prawdopodobieństwo zwiększenia nadzoru nad deklaracjami dotyczącymi kosmetyków. W kolejnej pracy Kiełtyka-Dadasiewicz i współpracownicy przedstawiają właściwości inuliny i możliwości jej zastosowania. Inulina należy do naturalnych fruktanów i występuje w stanie naturalnym głównie jako długoterminowy materiał zapasowy roślin. Procentowa zawartość inuliny w różnych roślinach jest bardzo duża, stanowiąc nawet do kilkudziesięciu procent bulw lub korzeni niektórych roślin. Autorzy wskazują, że inulina może być z powodzeniem stosowana jako produkt spożywczy, paszowy, farmaceutyczny, kosmetyczny i energetyczny. Zagadnienie bezpieczeństwa żywności stanowi przedmiot zainteresowań Dzwolaka. W pracy Autor omawia zagadnienie zagrożeń, jakie stanowią dla konsumenta pierwotniaki pasożytnicze. W pracy scharakteryzowano pierwotniaki pasożytnicze, które mogą zostać wprowadzane do organizmu człowieka drogą pokarmową wraz z wodą lub pokarmem. Autor omawiając wpływ pierwotniaków pasożytniczych na zdrowie publiczne, wskazuje na konieczność uwzględniania ich obecności w programach bezpieczeństwa żywności oraz wskazuje na środki kontroli umożliwiające opanowanie tej grupy zagrożeń biologicznych. Z zagadnieniem bezpieczeństwa żywności związany jest także kolejny artykuł. Wiśniewska i Czernyszewicz opisują w nim zagadnienie agroterroryzmu, który stanowi jedną z nowych odmian działań terrorystycznych. Autorki przedstawiają przykłady działań agroterrorystycznych z ostatnich 60 lat oraz omawiają możliwe ich konsekwencje. W kolejnym artykule Ząbek omawia od strony praktycznej zagadnienie realizacji wymagań GHP, GMP i HACCP w domowej produkcji żywności. Na podstawie badań własnych Autor stwierdza znaczący udział domowych wyrobów wieprzowych w ogólnej produkcji. W pracy wskazuje się na wysoki stopień spełnienia wymagań prawnych bezpieczeństwa produkcji. Autor podkreśla, jak silne fundamenty dla regulacji prawnych w tym zakresie stanowi wielopokoleniowe doświadczenie producentów żywności. Rynek produktów innowacyjnych i miejsce konsumenta na tym rynku stanowi przedmiot artykułu Zabrockiego. Na podstawie przeprowadzonych badań ankietowych Autor stwierdza, że większość respondentów za innowacyjne uznaje całkowicie nowe produkty, czyli takie które dotychczas nie były znane na rynku. Badania wykazały pozytywne nastawienie konsumentów do innowacji produktowych głównie ze względu na innowacje technologiczne oraz wzrost funkcjonalności produktów. Przeprowadzone badania wykazały, że respondenci naj- 7

częściej dokonują zakupu innowacji produktowych w grupie produktów spożywczych, odzieży i obuwia oraz kosmetyków. Pracownikami wiedzy określa się osoby wyspecjalizowane w swojej profesji, posiadające unikatowe kompetencje, dobrze poinformowane, aktywne oraz odpowiedzialne, świadome roli własnej wartości, będące niezależnymi uczestnikami organizacji wykorzystujących wiedzę jako czynnik produkcji. Zagrożenia zawodowe w tej grupie pracowników związane z techniczną organizacją stanowiska pracy ze względu na dział organizacji stanowi przedmiot rozważań artykułu autorstwa Lotko. Autorka przedstawia wyniki badań własnych dotyczących samooceny zagrożeń zawodowych pracowników, wynikających z niewłaściwego wyposażenia lub technicznej organizacji stanowiska pracy. Jednym z najważniejszych zagadnień analitycznych w ocenie jakości produktów tłuszczowych jest szybkie i skuteczne wykrywanie w nich tłuszczów obcego pochodzenia. W pracy Banach i współpracowników omówiono nowe podejście do tego zagadnienia poprzez wykorzystanie w tym celu pomiaru właściwości elektrycznych takich jak impedancja, admitancja i konduktancja. Praca przedstawia wyniki badań doświadczalnych dotyczących możliwości zastosowania pomiarów tych właściwości elektrycznych do wykrywania obecności dodatku różnych ilości oleju słonecznikowego do masła. Tematem artykułu Stój i Kucharczyk jest jakość win czerwonych wytrawnych pochodzących z Francji, Włoch i Hiszpanii, które na polskim rynku mają podobną cenę. Jak należało się spodziewać, zaobserwowano, że skład chemiczny win czerwonych zależy od kraju jego pochodzenia. Stwierdzono, że spośród badanych win wina włoskie wykazują najniższą zawartość alkoholu etylowego i cukrów. Na podstawie przeprowadzonych badań Autorki konkludują, że zbliżona cena win niekoniecznie odpowiada jednakowej ich jakości. Tematem artykułu Krasowskiej i współpracowników jest ocena podatności na degradację środowiskową poli(ε-kaprolaktonu) (PCL). Badaniom poddano polimer niemodyfikowany i modyfikowany kredą. Na podstawie określenia wielkości ubytku masy badanych próbek oraz zmian morfologicznych ich powierzchni stwierdzono podatność PLC na rozkład biologiczny w naturalnym środowisku Morza Bałtyckiego. Wykazano, że szybkość procesu biorozkładu PCL zależy od miejsca inkubacji i warunków środowiska. Samotyja i współpracownicy przedstawiają wyniki badań, których celem była ocena szybkości procesów hydrolitycznych zachodzących we frakcji lipidowej różnych mąk wytwarzanych z nasion roślin oleistych. Badano mąkę kokosową, sezamową, ze słonecznika, z orzecha arachidowego, z nasion lnu i z pestek dyni. Zaproponowano, aby kwasowość tłuszczowa była używana jako użyteczny wyróżnik trwałości badanych produktów. Według autorów wartość liczbowa tego wyróżnika może być traktowana jako ilościowa informacja o zachodzeniu wczesnych przemian, które bezpośrednio przyczyniają się do obniżenia trwałości oraz jakości badanych produktów, Oznaczanie zawartości kwasu foliowego i naturalnych form folianów takich jak 5-metylotetrahydrofolian i tetrahydrofolian w fortyfikowanych sokach owocowych owocowo- -warzywnych i nektarach stanowi przedmiot badań Gujskiej, Czarnowskiej i Michalak. Stosując metodę HPLC, stwierdzono, że naturalne formy folianów występowały w badanych sokach w bardzo małych ilościach, a w niektórych przypadkach ilość dodanego do soków kwasu foliowego była znacznie wyższa od ilości deklarowanej. Autorki stwierdzają, że rzeczywista zawartość folianów w sokach handlowych jest uwarunkowana przypadkowym lub całkowicie niekontrolowanym dodatkiem kwasu foliowego w procesie produkcji tych soków. W kolejnej pracy Hawrylianka i współpracownicy przedstawiają wyniki badań własnych dotyczących oceny aktywności przeciwrodnikowej dostępnych na polskim rynku kilku mieszanek ziołowych o działaniu uspokajającym. Zaobserwowano, że napary przygotowane z takich mieszanek ziołowych jak Nervosan, Nervi-nex-mix i Relakson wykazują stosunkowo wysoką aktywność przeciwrodnikową. Stwierdzono, że w większości przypadków wyższej 8

aktywności przeciwrodnikowej odpowiada wyższa zawartość związków fenolowych w badanych handlowych mieszanek ziołowych o działaniu uspokajających. Tematyka ostatniego artykułu dotyczy zagadnienia bezpieczeństwa w transporcie morskim związanego z występowaniem zjawiska upłynniania ładunków masowych, zwłaszcza rud metali występujących w postaci siarczków. W pracy tej Popek dokonuje oceny możliwości zastosowania metod wyznaczania wskaźnika TML dla wybranych towarów masowych transportowanych drogą morską. Określono przydatność następujących metod doświadczalnego wyznaczania wskaźnika TML: Proctor/Fagerberg Method, Japanese Penetration Test oraz Flow Table Metod. Trzydziesty ósmy numer naszego kwartalnika zamyka stała rubryka Informacje TPJ. Zamieszczono w niej zaproszenie do udziału w Ogólnopolskiej Konferencji Naukowej pt. Jakość towarów i usług w innowacyjnej gospodarce, która odbędzie się 11 13 maja 2014 roku w Gdyni. Życzę Państwu przyjemnej lektury. Redaktor TPJ Prof. dr hab. inż. Ryszard Zieliński 9

P r e f a c e TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 According to the long-term plan accepted by the Editorial Board, at the end of March 2014 we present to our readers the 38 th issue of the Polish Journal of Commodity Science. Continuing efforts to widen the group of our readers we present some papers in English version. As before, regardless the language of the original publication, each paper contains a wide summary in both Polish and English. The summaries of all the works published one can find on our webpage http://www.tpj.uniwersytetradom.pl. A series of 14 articles in the current issue of our journal begins with the work by Malinowska on the claims concerning the properties of cosmetics according to new European Commission regulation. The study indicated that the claim is an integral part of the marketing of cosmetic products. They should be clear, precise, useful and understandable to the consumer. They should include information that will enable the consumer to make an informed choice. The author concludes that, by analogy to the rules governing dietary supplements, it is likely to increase oversight of the cosmetics declarations. In the consecutive paper Kiełtyka-Dadasiewicz et al. present the properties and possible applications of inulin. Inulin is a natural fructan. It can naturally by found in plants as a reserve material. The percentage of inulin in various plants is very large, up to several dozen percent in tubers or roots of certain plants. The authors suggest that inulin can be successfully used as a food, feed, pharmaceutical, cosmetic and energy product. The issue of food safety is the subject of Dzwolak s interest. In his paper author discusses the risks to consumers posed by parasitic protozoa. The parasitic protozoa that can enter the human body through the oral route were described. The impact of parasitic protozoa on public health was discussed to conclude the necessity to account for their presence in food safety programs and to identify control measures to master this group of biological threats. The next paper is also related to the issue of food safety. Wisniewska and Czernyszewicz describe the issue agroterrorism which is one of the new varieties of terrorist activities. The authors present examples of agroterroristic actions in the past 60 years and discuss their possible consequences. In the next article Ząbek discusses the practical issues of implementing the requirements of GHP, GMP and HACCP in domestic food production. A significant share of domestic pork products in total production was observed. The study revealed that the legal requirements of production were largely met. The author emphasizes that the strong foundations for regulations in this area were imposed by a multigenerational experience of food producers. The market for innovative products and place of consumers in this market is the subject of the paper by Zabrocki. Based on the survey, the author states that the by majority of respondents only entirely new, or those that were not previously known to the market, products were innovative. The studies revealed positive consumer attitudes towards product innovation, mainly due to technological innovation and increase of product functionality. The study also showed that the respondents most often purchased their product innovations in the group of food products, clothing and footwear, as well as cosmetics. Knowledge workers are the persons specialized in their profession, having unique expertise, well-informed, active and responsible, aware of the role of self-esteem, being 10

independent organization participants, use knowledge as a production factor. Occupational threats in this group of workers involved in the technical organization of the workplace with respect to organization department are the subject of the paper by Lotko. The author presents the results of research on self-esteem of workers occupational threats resulting from improper equipment or the technical organization of the workstation. One of the most important analytical issues in the evaluation of quality of fatty products is fast and efficient detection of foreign fats. The paper by Banach et al. discusses a new approach to this issue through measuring the electrical characteristics such as impedance, admittance and conductance. The paper presents the results of experimental on applicability of measuring the electrical properties for detection of the sunflower oil addition in butter. The subject of the article by Stój and Kucharczyk is the quality of dry red wines from France, Italy and Spain, which have a similar price at the Polish market. As expected, it was observed that the chemical composition of red wines depended on the country of their origin. It was found that among the wines tested, Italian ones had the lowest content of ethyl alcohol and sugars. On the basis of the study authors conclude that equal prices of wines does not necessarily correspond to an equal quality. The subject of the paper by Krasowski et al. is the assessment of vulnerability to environmental degradation of poly (ε-caprolactone) (PCL). In the research unmodified commercial poly(ε-caprolactone) and the one modified with chalk were tested. After determining the amount of weight loss of the samples tested and morphological changes on the surface, susceptibility of PLC to biodegradation in the natural environment of the Baltic Sea was confirmed. It was proved that the rate of PCL biodegradability process depended on the location of incubation and environmental conditions. Samotyja et al. present the results of studies designed to assess the rate of hydrolytic processes occurring in the lipid fraction of different flours produced from oilseeds. Coconut, sesame, sunflower, walnut, peanut, flax seed and pumpkin seed flours were investigated. It was suggested that the acidity of the fat could be used as a useful differentiator of products durability. According to the authors, the numerical value of the discriminant can be treated as quantitative information on early changes that directly contribute to the reduction of the durability and quality of the products investigated. Determination of content of folic acid and natural forms of folate such as 5-metylotetrahydrofolian and tetrahydrofolate in fortified fruit nectars, fruit and vegetable juices is the subject of Gujski, Czarnowska and Michalak research. Using the HPLC method, it was found that the natural forms of folate were present in the tested juices in very small amounts, and in some cases, the amount of folic acid added to the juice was significantly higher than the amount declared. The authors conclude that the actual content of folate in commercial juices is determined entirely by accidental or uncontrolled addition of folic acid in the production of these juices. In another work Hawrylianka et al. present the results of research concerning the evaluation of antiradical activity of several sedative herbal mixtures available on the Polish market. It was observed that infusions prepared from herbal mixtures such as Nervosan, Nervi-nex-mix and Relakson revealed a relatively high antioxidant activity. It was found that in most cases a higher antiradical activity corresponded to higher content of phenolic compounds in commercial sedative herbal mixtures. The last article is devoted to the problem of security in maritime transport associated with the occurrence of the phenomenon of liquefaction of bulk cargoes, particularly metal ores occurring in the form of sulphides. In this work Popek evaluates the applicability of 11

methods of determining the ratio of TML for selected bulk commodities transported by sea. The suitability of the following methods of experimental determination of TML rate: Proctor / Fagerberg Method, Japanese Penetration Test Methods and Flow Table was determined. The thirty-eighth issue of our quarterly is closed by the regular column TPJ Announcements. It contains the invitation to the National Conference Quality of goods and services in innovative economy, that will take place on 11 13 th May 2014 in Gdynia. I wish you a pleasant reading. Prof. dr hab. inż. Ryszard Zieliński TPJ Editor 12

Paulina MALINOWSKA Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu Wydział Towaroznawstwa Katedra Technologii i Analizy Instrumentalnej Deklarowanie właściwości kosmetyków zgodnie z nowym rozporządzeniem Komisji (UE) nr 655/2013 Słowa kluczowe: deklaracje, wspólne kryteria, kosmetyki. Key words: claims, common criteria, cosmetics. 1. Wstęp Sprzedaż kosmetyków w dużej mierze opiera się na przekonaniu konsumenta o zaletach wyrobu i wytworzeniu w nim przeświadczenia, że właśnie ten a nie inny produkt zaspokoi jego potrzeby. Producenci, przekazując konsumentowi informacje o kosmetyku, przyczyniają się do wytworzenia w nim prostych skojarzeń bezpośrednich wiążących markę z określonymi korzyściami używanego preparatu. Obszarem przekazu komunikacyjnego są etykiety, ulotki reklamowe, artykuły sponsorowane oraz informacje prasowe. Według artykułu 20. Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1223/2009 z dnia 30 listopada 2009 roku [1] oświadczenia (deklaracje) dotyczące produktów kosmetycznych oznaczają tekst, nazwy, znaki towarowe, obrazy oraz znaki figuratywne i inne używane na etykiecie, w komunikacji marketingowej i reklamie produktów kosmetycznych. Deklaracje marketingowe stanowią podstawowe narzędzie konkurencji, tworzą przewagę na rynku i zachęcają konsumentów do zakupu kosmetyków. Z ich pomocą producent informuje konsumenta o zaletach produktu głównie jego właściwościach i skuteczności. Deklaracje powinny być konstruowane zgodnie z definicją produktu kosmetycznego w taki sposób, aby kwalifikacja produktu jako kosmetyku nie budziła wątpliwości czy nie wykraczała poza nią [2]. Deklaracje marketingowe stosowane w związku z kosmetykami najczęściej dotyczą: przeznaczenia do określonej grupy docelowej, własności użytkowych kosmetyków, mechanizmu ich działania, składników aktywnych obecnych w produktach, efektów działania kosmetyków widocznych na skórze w czasie ich stosowania. Przeznaczenie i zakres stosowania kosmetyku związany jest z jego funkcją oraz dedykowaniem dla konkretnej grupy odbiorców określanych płcią, wiekiem czy typem cery. Własności użytkowe oraz skuteczność kosmetyku potwierdzane są najczęściej w badaniach aplikacyjnych, aparaturowych lub sensorycznych. Dotyczą one deklarowanych cech produktu związanych z jego stosowaniem, takich jak np. łatwość rozprowadzania, natłuszczenie, wchłanianie, zapach itp. oraz jego wpływem na stan skóry. Oświadczenia związane ze skutecznością i efektami działania kosmetyków bywają przedstawiane wraz z wynikami badań w postaci różnych piktogramów i wykresów. Deklaracje te często wzmacniane są opisem mechanizmu działania kosmetyku i znajdujących się w jego składzie surowców aktywnych oraz ich właściwości. 13

14 TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 2. Wspólne kryteria dotyczące oświadczeń stosowanych w związku z produktami kosmetycznymi W związku z ważną rolą informacyjną deklaracji marketingowych Komisja Europejska przyjęła wykaz wspólnych kryteriów dotyczących oświadczeń stosowanych w związku z produktami kosmetycznymi w Rozporządzeniu Komisji Europejskiej (UE) nr 655/2013 z 10 lipca 2013 roku, które stosuje się od 11 lipca 2013 r. Głównym celem ustanowienia wspólnych kryteriów jest [3]: zapewnienie ochrony konsumentów przed wprowadzającymi w błąd oświadczeniami dotyczącymi produktów kosmetycznych, utrzymanie większej zbieżności działań podejmowanych przez właściwe organy państw członkowskich Unii Europejskiej i niedopuszczenie do zakłóceń na rynku wewnętrznym, przypilnowanie, aby informacje zawarte w oświadczeniach były przydatne, zrozumiałe i wiarygodne dla konsumentów, umożliwiały im podejmowanie świadomych decyzji oraz wybieranie produktów, które rzeczywiście spełniają ich oczekiwania, zapewnienie, aby deklaracje dotyczące kosmetyków informowały konsumentów o ich rzeczywistych właściwościach i cechach, pozwalały na rozróżnienie produktów oraz przyczyniały się do zwiększania poziomu innowacyjności i wspierania konkurencji na rynkach. Niniejsze rozporządzenie stosowane jest do wszystkich deklaracji dotyczących właściwości lub funkcji kosmetyku na etapie jego etykietowania, udostępniania na rynku i reklamowania, bez względu na nośnik i rodzaj zastosowanego narzędzia marketingowego. Ponadto osoba odpowiedzialna za produkt, o której mowa w art. 4 rozporządzenia 1223/2013/WE, zapewnia zgodność treści oświadczenia dotyczącego produktów kosmetycznych ze wspólnymi kryteriami (określonymi w załączniku I rozporządzenia 655/2013) i z dokumentacją zawierającą dowody działania produktu kosmetycznego, jakie zostało zadeklarowane w dokumentacji produktu, o której mowa w art. 11 rozporządzenia 1223/2009/WE [3]. Według rozporządzenia nr 655/2013 oświadczenia o produktach kosmetycznych powinny spełniać wspólne kryteria, takie jak [3]: zgodność z przepisami prawa, prawdziwość udzielanych informacji, poparcie dowodami, zgodność ze stanem faktycznym, uczciwość, świadome podejmowanie decyzji. Zgodność z przepisami Deklaracje marketingowe dotyczące kosmetyków muszą być zgodne z obowiązującymi wymogami prawnymi [3, 4] i nie mogą informować o otrzymaniu przez produkt zezwoleń czy zatwierdzeń właściwego organu w Unii. Dopuszczalność deklaracji powinna opierać się na percepcji przeciętnego użytkownika końcowego kosmetyku, który jest dość dobrze poinformowany, uważny i ostrożny oraz z uwęględnieniem czynników społecznych, kulturalnych i językowych na danym rynku. Ponadto nie są dozwolone oświadczenia wskazujące na określoną zaletę produktu, jeżeli zaleta ta polega jedynie na zgodności z minimalnymi wymogami prawnymi. Na przykład nie można deklarować, że krem nie zawiera kortyzonu, gdyż kortyzon jest zakazany do stosowania w produktach kosmetycznych i żaden produkt nie może go zawierać. Prawdziwość udzielanych informacji Oświadczenia marketingowe dotyczące produktów kosmetycznych nie mogą opierać się na nieprawdziwych informacjach [3, 4], np. deklaracja 48-godzinnego nawilżania kremu nie może być użyta, jeśli dowody wskazują na krótszy czas działania nawilżającego produktu.

Niedozwolone są oświadczenia o zawartości składnika, który nie jest obecny w recepturze produktu, np. deklaracja dezodorant nie zawiera alkoholu nie może być zastosowana, jeśli produkt posiada w składzie alkohol etylowy. Z kolei jeśli np. na opakowaniu żelu pojawia się oświadczenie, że zawiera miód, to w produkcie tym musi być zawarty miód, a nie tylko aromat miodowy. Ponadto deklaracje dotyczące właściwości konkretnego składnika nie mogą sugerować, że kosmetyk posiada te same właściwości, jeśli nie jest to zgodne z prawdą, np. deklaracja krem zawiera kojący ekstrakt z rumianku nie może być zastosowana, jeśli produkt nie posiada właściwości kojących. Informacje marketingowe nie mogą sugerować, że wyrażane opinie są zweryfikowanymi deklaracjami, jeśli nie są one poparte sprawdzalnymi dowodami. Dowody Bezpośrednie i pośrednie oświadczenia dotyczące produktów kosmetycznych powinny być poparte odpowiednimi i sprawdzalnymi dowodami (w stosownych przypadkach oceną ekspertów) [3, 4], a także z uwzględnieniem najnowocześniejszych rozwiązań. Badania wykorzystywane jako dowody muszą być właściwie dobrane, odnosić się do produktu i jego deklarowanej korzyści oraz muszą być przeprowadzone zgodnie z odpowiednimi, wiarygodnymi i odtwarzalnymi metodami, z uwzględnieniem kwestii etycznych. Przedstawienie wyników badań in vitro dotyczących składników nie powinno sugerować, że są to wyniki badań in vivo gotowego produktu. Rodzaj i zakres dowodów powinien być zgodny z typem deklaracji. Obszerny zakres dowodów czy potwierdzeń jest szczególnie istotny dla oświadczeń, w przypadku których brak skuteczności wpływa na bezpieczeństwo konsumenta, np. deklaracje dotyczące właściwości produktów promieniochronnych. Z drugiej strony nie wymaga się uzasadnienia twierdzeń abstrakcyjnych, których przeciętny konsument nie powinien rozumieć dosłownie (hiperbole), np. ten zapach doda Ci skrzydeł. Ponadto deklaracje przenoszące właściwości składnika na produkt końcowy powinny być poparte wystarczającymi i sprawdzalnymi dowodami, np. należy wykazać obecność składnika w efektywnym stężeniu. Ponadto ocena dopuszczalności oświadczenia powinna opierać się na wadze dowodów uwzględniających wszystkie dostępne badania, dane i informacje, przy czym rodzaje dowodów mogą się różnić w zależności od charakteru oświadczenia i aktualnej wiedzy ogólnej użytkowników końcowych. Zgodność ze stanem faktycznym Opis mechanizmu działania i skuteczności produktu nie może wykraczać poza dostępne dowody potwierdzające [3, 4], np. deklaracja milion konsumentek lubi ten produkt nie może być zastosowana, jeśli oświadczenie to jest oparte tylko na ilości sprzedanych sztuk produktu. Ponadto deklaracja nie może wskazywać przez sugerowane działanie lub jego zaniechanie, właściwości, bądź funkcji produktu, których on nie posiada. Istotne jest również, aby oświadczenia nie przypisywały kosmetykowi unikalnych cech, jeśli na rynku są już obecne produkty o takich samych właściwościach. Poza tym, jeśli skuteczność produktu uzależniona jest od warunków szczególnych, takich jak stosowanie go wraz z innymi produktami, powinno to być wyraźnie zaznaczone, np. jeśli deklarowane działanie wzmacniające szamponu jest oparte na zastosowaniu szamponu wraz z balsamem do włosów, to należy to odpowiednio wyszczególnić. Uczciwość Oświadczenia dotyczące produktów kosmetycznych [3, 4]: powinny być obiektywne, nie mogą przedstawiać w złym świetle konkurencji ani stosowanych zgodnie z prawem składników. Przykładem jest nieuczciwa deklaracja: krem jest dobrze tolerowany przez 15

alergików, bo nie zawiera parabenów, która stawia w złym świetle inne dobrze tolerowane prze skórę kosmetyki posiadające w składzie parabeny oraz oświadczenie: pozbawiony alergenów, bo nie zawiera konserwantów, które zakłada, że wszystkie konserwanty przyczyniają się do powstawania niepożądanych reakcji skórnych, nie powinny prowadzić do pomylenia ich z produktem konkurencji, np. nie jest uczciwe porównanie efektywności dezodorantu i skuteczności antyperspirantu, gdyż są to dwa produkty o odmiennych funkcjach. Świadome podejmowanie decyzji Oświadczenia stanowiące nieodłączną część produktów powinny być [3, 4]: jasne, precyzyjne, przydatne i zrozumiałe dla konsumenta oraz powinny zawierać takie informacje, które pozwolą mu na dokonanie świadomego wyboru. Istotne jest, aby deklaracje marketingowe były przygotowane z myślą o zdolności zrozumienia przekazywanych treści przez daną grupę odbiorców, np. populację danego państwa członkowskiego, konsumentów w różnym wieku lub różnej płci czy specjalistów. 3. Podsumowanie Zachowanie spójności wewnętrznej komunikacji marketingowej kosmetyku w zakresie: grupy docelowej, deklarowanego działania i skuteczności (potwierdzonych odpowiednimi dowodami) oraz deklarowanego składu jest ważnym elementem mającym wpływ na spełnienie powyższych kryteriów. W myśl przytoczonych wyżej przepisów producenci i dystrybutorzy powinni zagwarantować prawdziwość wszelkiego przekazu marketingowego zawartego na opakowaniu oraz w innych materiałach reklamowych. Zaostrzane przepisy w innych gałęziach prawa (np. dotyczących suplementów diety) wskazują na prawdopodobieństwo zwiększenia się nadzoru nad deklaracjami stosowanymi w związku z kosmetykami. Odpowiednie organy mogę się szczegółowo przyglądać oświadczeniom i wymagać od producentów ich udowodnienia. Do tej pory nie są jeszcze znane dokładne wytyczne dotyczące kryteriów oceny deklaracji marketingowych i trudny jest do przewidzenia sposób ich interpretacji przez organy nadzoru. Do połowy 2016 roku, czyli do czasu, kiedy powstawanie pierwszy raport o stosowanych oświadczeniach, polityka ich oceny będzie zmienna i zależna od opisów dołączonych do wytycznych [5]. 4. Literatura [1] Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) Nr 1223/2009 z dnia 30 listopada 2009 r. dotyczące produktów kosmetycznych. [2] Dobre Praktyki Deklaracji Marketingowych i Reklamy Kosmetyków. Przewodnik techniczny Polskiego Związku Przemysłu Kosmetycznego (PZPK), Warszawa 2011. [3] Rozporządzenie Komisji Europejskiej (UE) nr 655/2013 z dnia 10 lipca 2013 r. określające wspólne kryteria dotyczące uzasadniania oświadczeń stosowanych w związku z produktami kosmetycznymi. [4] Guidelines to Commission Regulation (EU) No 655/2013 laying down common criteria for the justification of claims used in relation to cosmetic products. [5] Kaczyński T., Żelewski M. (2013) Oznakowanie kosmetyków o czym wytwórcy i dystrybutorzy muszą pamiętać przy projektowaniu opakowań. Świat Przemysłu Kosmetycznego, 2, 47 49. 16

Streszczenie Deklaracje marketingowe są szeroko stosowane w przemyśle kosmetycznym. Informują konsumenta o właściwościach lub funkcjach produktów i pomagają konsumentom w ich wyborze. Oświadczenia stanowią podstawowy sposób rozróżniania produktów, pobudzają innowacje i wspierają konkurencję. W lipcu 2013 roku Komisja Europejska przyjęła listę wspólnych kryteriów dotyczących uzasadnienia oświadczeń stosowanych w związku z produktami kosmetycznymi. W niniejszej pracy przedstawiono główne elementy rozporządzenia Komisji (UE) nr 655/2013 z 10 lipca 2013 r. Paulina MALINOWSKA Poznan University of Economics, Poland Faculty of Commodity Science Department of Technology and Instrumental Analysis CLAIMS CONCERNING THE PROPERTIES OF COSMETICS ACCORDING TO NEW COMMISION REGULATION (EU) NO 655/2013 Summary Claims are widely used in cosmetics industry. They inform consumers about characteristics or functions of the products and help them to choose the proper one. Claims are essential ways of differentiating between cosmetics, foster competition and promote innovation. In July 2013 the European Commission adopted a list of common criteria for the justification of claims used in relation to cosmetic products. In this work the main elements of Commission Regulation (EU) No 655/2013 of 10 July 2013 were presented. dr inż. Paulina MALINOWSKA Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu Wydział Towaroznawstwa Katedra Technologii i Analizy Instrumentalnej Aleja Niepodległości 10, 61-875 Poznań e-mail: paulina.malinowska@ue.poznan.pl phone: +48-61-8569057 17

Anna KIEŁTYKA-DADASIEWICZ Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Stanisława Pigonia w Krośnie Barbara SAWICKA Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Katedra Technologii Produkcji Roślinnej i Towaroznawstwa Barbara KROCHMAL-MARCZAK, Bernadetta BIENIA Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Stanisława Pigonia w Krośnie, Zakład Rolnictwa i Rozwoju Obszarów Wiejskich Inulina jako produkt spożywczy, paszowy, farmaceutyczny, kosmetyczny i energetyczny Słowa kluczowe: inulina, fizykochemiczne właściwości, źródła, metabolizm, zastosowanie. Keywords: inulin, physico-chemical properties, sources, metabolism, use of. 1. Wprowadzenie Inulina to określenie stosowane dla niejednorodnych mieszanin polimerów fruktozy (fruktanów) o długości 10 12 cząsteczek. Są to zarówno mieszaniny oligomerów, jak i polimerów, które najlepiej charakteryzuje stopień polimeryzacji (DP) [1, 2]. Udowodniono pozytywny wpływ inuliny m.in. na tłumienie homeostazy glukozy we krwi, poziom lipidów, biodostępność minerałów i immunologiczne efekty modulacyjne wraz z możliwością poprawy tekstury i reologicznych cech i właściwości odżywczych żywności, co pozwala zaliczyć ją do żywności funkcjonalnej i zwiększyć jej wykorzystanie [3, 4, 5]. Celem niniejszej pracy jest zwrócenie uwagi na cenne właściwości fizykochemiczne inuliny zawartej w surowcach roślinnych, głównie z rodziny Asteraceae oraz wskazanie możliwości jej zastosowania w różnych przemysłach i dziedzinach życia, gdzie jej właściwości pomagają zachować prawidłową strukturę, teksturę, stabilność produktów z niej lub przy jej pomocy uzyskiwanych. 2. Charakterystyka fizykochemiczna inuliny Inulina jest naturalnym polisacharydem, po raz pierwszy wyodrębnionym w 1804 roku z korzenia omanu wielkiego (Inula helenium). Związek ten należy do fruktooligosacharydów (fruktanów), tworzy linowy łańcuch złożony z cząsteczek β-d-fruktozy połączonych wiązaniem β-2,1-glikozydowym, z jedną terminalnie położoną cząsteczką α-d-glukozy przyłączoną wiązaniem β-1,2-glikozydowym. W stanie naturalnym długość łańcucha fruktozowego waha się od 2 do 50 jednostek. Obecnie dla celów użytkowych inulinę otrzymuje się w dwu formach, zależnie od stopnia polimeryzacji: DP (krótkołańcuchowa 2 10 jednostek) i HP tzw. wysokowydajna, o długości łańcucha minimum 23 jednostki [6 9]. Inulina jest białym proszkiem rozpuszczalnym w ciepłej wodzie (z roztworu wytrąca się przy 0 C), charakteryzuje się neutralnym smakiem i zapachem. Po hydrolizie lub w formie krótkołańcuchowej (do 10 jednostek fruktozy), nabiera słodkiego smaku [8, 9, 10]. Wodne roztwory inuliny skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego w lewo i charakteryzują się także właściwościami silnie redukującymi [10, 11]. 18

3. Źródła inuliny TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 Inulina może być otrzymywana z surowców roślinnych na drodze ekstrakcji wodnej wspomaganej ultradźwiękami i/lub mikrofalami. Wraz z modyfikacjami enzymatycznymi może być też syntetyzowana przez drobnoustroje [6, 12 15]. Związek ten jest gromadzony głównie w podziemnych organach spichrzowych (korzenie, bulwy, kłącza) roślin z rodziny Asteraceae (tabela 1), zaś w mniejszych ilościach w liściach. Gromadzi się także w roślinach z rodzin: Campanulaceae, Iridaceae, Alliaceae, Agavaceae. Średnia zawartość inuliny w korzeniach Silphium trifoliatum wynosi 38%, w korzeniach mniszka lekarskiego 34%, w korzeniach cykorii 44%, w korzeniach omanu 34%, w kłączach słonecznika bulwiastego 52%, a w jego bulwach 13 26% [16]. Najwięcej inuliny gromadzi Silphium trifoliatum i to zarówno w korzeniach, jak i kłączach (tabela 1). Duże ilości tego związku akumuluje również: słonecznik bulwiasty (Helianthus tuberosus), cykoria korzeniowa (Cichorium inthybus), oman wielki (Inula helenium), wężymord czarny korzeń (Scorzonera hispanica), mniszek pospolity (Taraxacum officinale), kozibród porolistny, salsefia (Tragopogon porrifolius), łopian większy (Arctium lappa). W mniejszych ilościach występuje także w: karczochach, pszenicy, czosnku, cebuli, porze, dalii, bananach [17 25]. Zawartość inuliny w surowcu zależy od techniki jej ekstrakcji (ultradźwiękowa, mikrofalowa, wymywania ciepłą wodą itp.). Do czynników, które mają wpływ na ekstrakcję, należą takie, jak: stosunek ciała stałego do cieczy, temperatura, czas nadźwiękawiania, energia ultradźwięków itp. [14, 15]. Milani i in. [15] stwierdzili, iż stosowanie wysokiego natężenia ultradźwięków znacznie poprawia wydobycie inuliny zawartej w korzeniach łopianu. Wykazano, że zwiększenie amplitudy (20 85%) i czasu ekstrakcji zwiększa istotnie jej wydajność, ale wpływ temperatury na ten proces jest niewielki. Optymalne warunki ekstrakcji to: czas sonifikacji 25 minut, amplituda sonifikacji 83,22%, moc ultradźwięków 420 W, temperatura wody 36,8 C [27]. Tabela 1. Wykaz znaczących roślinnych źródeł inuliny Table 1. The list of significant plant sources of inulin Nazwa gatunku Name of the species Część rośliny Part of the plant Zawartość inuliny Content of inulin (%) Plon surowca The yield of raw material (t ha -1 ) Plon inuliny The yield of inulin* (t ha -1 ) Źródło danych Source of data Helianthus tuberosus Bulwa 15,8 25,0 18 36 2,84 9,00 [17, 18] 17,2 17,9 54 58 9,22 10,38 [24] Cichorium Korzeń 19,2 20,9 20,9 26,1 4,01 5,46 [20] intybus 65,6 Nb. Nb. [19] Taraxacum officinale Korzeń 14,8 15,6 2,5 3,4 3,7 4,6 [26] Kłącze 21,4 38,3 Silphium trifoliatum Korzeń 20,7 29,4 Nb Nb [16] Scorzonera hispanica Korzeń 16,4 16,7 17,5 21,5 2,87 3,59 [23] Tragopogon porrifolius Korzeń 15,3 25,4 21,8 25,1 3,30 3,81 [19, 22] Dahlia variabilis Bulwy korzeniowe 38 53 3,45 1,31 1,83 [25] * wyliczony teoretyczny plon inuliny z jednostki powierzchni (t ha -1 ) calculated theoretical yield of inulin per unit area (t ha -1 ); Nb nie badano not tested. 4. Metabolizm inuliny Inulina występuje w stanie naturalnym jako długoterminowy materiał zapasowy roślin lub krótkoterminowy w miejscach aktywnego wzrostu. Może spełniać także funkcję ochronną 19

20 TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 jako osmo- lub karioprotektany, czyli substancje chroniące przed przesuszeniem lub przechłodzeniem roślin [6]. Może być przechowywana wprost w wakuoli komórkowej i nie wymaga, jak skrobia, wyspecjalizowanych organelli, chociaż często są one tworzone w organach, które służą jako materiał rozmnażania wegetatywnego roślin magazynujących inulinę (np. w bulwach topinamburu lub dalii) [28]. Biosynteza inuliny w roślinach jest indukowana wraz z rozpoczęciem wzrostu promieniowego korzeni. Substancją wyjściową, z której powstaje inulina jest sacharoza, do której dołączane są cząsteczki fruktozy. Niezbędne, a zarazem wystarczające do zsyntetyzowania łańcucha inuliny są dwa enzymy: sacharozo-sacharozo 1-fruktozylotransferaza 1-SST (EC 2.4.1.99), odpowiedzialny za przyłączanie pierwszych cząsteczek fruktozy, i fruktano-fruktano 1-fruktozylotransferaza 1-FFT (EC 2.4.1.100) warunkujący wytworzenie długiego łańcucha inuliny [28, 29, 30]. Inulina może być również syntetyzowana metodami biotechnologicznymi poza organizmem roślin przy użyciu enzymów bakteryjnych [12]. Rozkład inuliny może następować na skutek kwaśnej hydrolizy przy ph < 4,5 (powstaje dianhydryt 1,2-2,1 di-fruktopiranozy) lub rozpadu enzymatycznego [9]. Rozpad końcowych wiązań β-2,1-glikozydowych łańcucha fruktanowego następuje pod wpływem enzymu β-fruktofuranozydazy (EC. 3.2.1.80), zaś rozpad takich samych wiązań wewnątrz łańcucha katalizowany jest przez fruktanohydrolazę 2,1-β-D-fruktanu (EC. 3.2.1.7). Oderwanie końcowej cząsteczki glukozy następuje pod wpływem β-d-fruktofuranozydazy popularnie zwanej inwertazą (EC 3.2.1.26) [31]. Enzymy rozkładające inulinę identyfikowane są głównie wśród drobnoustrojów, najczęściej z rodzaju Lactobacillus lub Bifidobacterium. Nie są wytwarzane w przewodzie pokarmowym ludzi i ssaków jako enzymy własne, jednak mogą je wytwarzać bakterie bytujące w tych organizmach. Zdolność trawienia fruktanów wykazują drobnoustroje przewodu pokarmowego zwierząt roślinożernych oraz człowieka, bytujące także w jamie ustnej [31, 32]. Obecność enzymów rozkładających inulinę stwierdzono także w roślinach gromadzących ten cukier jako materiał zapasowy (np. w słoneczniku bulwiastym, cykorii) oraz w glebie, w bezpośrednim sąsiedztwie tych gatunków, a wytworzone przez mikroorganizmy glebowe [33]. Enzymy rozkładające inulinę mogą być otrzymywane na skalę przemysłową przez drobnoustroje [34, 35]. 5. Znaczenie użytkowe inuliny Specyficzne właściwości inuliny warunkują jej wieloaspektowe znaczenie użytkowe. Najważniejsze z nich to: 5.1. Znaczenie dietetyczne Z uwagi na wiązania β-2,1-glikozydowe, które występują w łańcuchu fruktozowym inuliny, związek ten nie jest trawiony w przewodzie pokarmowym przez enzymy własne ludzi i zwierząt monogastrycznych, jednak dzięki temu stanowi pożywkę dla bifidobakterii warunkujących utrzymanie prawidłowej flory jelitowej, przez co staje się prebiotykiem, w efekcie korzystnie wpływając na funkcjonowanie przewodu pokarmowego [3, 4, 5]. Z uwagi na działanie hipoglikemiczne inulina polecana jest w diecie cukrzyków, ponadto obniża stężenie cholesterolu, ma więc działanie przeciwmiażdżycowe [5, 36]. Inulina uznawana jest także za rozpuszczalną frakcję błonnika pokarmowego [37]. 5.2. Znaczenie prebiotyczne Funkcja prebiotyczna inuliny, czyli sprzyjanie rozwojowi korzystnych dla organizmy człowieka bakterii może być wykorzystywana w dietetyce, weterynarii i kosmetyce [5, 32]. Wiązania β-glikozydowe inuliny powodują, że jest ona odporna na hydrolizę przez enzymy trawienne w jelicie cienkim, gdyż w organizmie człowieka nie ma enzymów, które mogłyby rozłożyć te wiązania. Dlatego inulina przechodzi w niezmienionej postaci do jelita grubego,

w którym staje się substratem dla pożądanej flory bakteryjnej bifidobakterii [38, 39]. Prawie cała inulina ulega fermentacji prowadzonej przez mikroflorę okrężnicy (Bifidobacterium sp. i Lactobacillus sp.). Produktami fermentacji są krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (octowy, propionowy, masłowy), które hamują rozwój szkodliwych bakterii, np. Salmonella i E. coli. Prebiotyczny efekt obserwuje się już przy spożyciu 10 g inuliny na dobę [7]. 5.3. Zastosowanie w technologii żywności W produkcji żywności wykorzystywane są właściwości fizykochemiczne inuliny, takie jak: zdolność żelowania i pęcznienia, stabilizacja struktury, m.in. do wyrobu: piany, emulsji, kremów, zwiększania lepkości oraz poprawy cech sensorycznych żywności. Jest też doskonałym surowcem do otrzymywania syropu wysokofruktozowego substytutu cukru w pieczywie i w związku z tym jest stosowana w produkcji słodyczy, w dżemach, produktach mlecznych, deserach mrożonych, napojach gazowanych i niegazowanych, marynatach, dodatkach do potraw, owocach puszkowanych, nadzieniach do ciast, sosach sałatkowych, ketchupach [16]. Stosowana jest również, jako modyfikator reologii oraz substytut tłuszczów i cukrów, w produkcji lodów, nabiału, deserów, wędlin, pieczywa, żywności funkcjonalnej oraz produktów o obniżonej kaloryczności. W produktach mleczarskich, a nawet w tych o zmniejszonej wartości energetycznej, inulina może być użyta jako substancja zastępująca tłuszcze, umożliwiająca zachowanie prawidłowej tekstury, stabilności, smakowitości. Jest również możliwość jej wykorzystywania w produkcji niskotłuszczowych serków twarogowych czy śmietany. Do produktów mlecznych inulina może być dodawana albo w postaci proszku, albo żelu [1, 2, 8, 40 43]. 5.4. Zastosowania medyczne W diagnostyce chorób nerek inulina przydatna jest przy określaniu szybkości filtracji w kłębuszkach nerkowych [44, 45]. W lecznictwie znajduje zastosowanie w preparatach wspomagających odchudzanie, wykazuje działanie przeciwnowotworowe, zwiększa aktywność immunologiczną organizmu [3, 17]. Pozytywny wpływ inuliny wynika z korzystnej zmiany mikroflory jelit, dzięki zwiększeniu liczby bakterii z rodzaju Bifidobacterium, przy jednoczesnym obniżeniu bakterii z rodzaju Enterobakteriaceae [46]. Z uwagi na to, że ma łagodny, słodki smak i charakteryzuje się bardzo niskim indeksem glikemicznym [14], to produkty zawierające inulinę mogą spożywać osoby chore na cukrzycę. W organizmie człowieka ulega ona hydrolizie do fruktozy, która może być bezpiecznie stosowana przez chorych na cukrzycę z uwagi na odmienny tor metabolizmu, w porównaniu z glukozą, utylizowaną jedynie w obecności insuliny. Inulina posiada ponadto zdolność: wzmacniania układu odpornościowego, zmniejszania insulinooporności w cukrzycy, obniżania poziomu cholesterolu [32]. Redukuje też toksyczne metabolity, zapobiega próchnicy zębów [47]. Inulina wpływa także korzystnie na układ kostny, ponieważ poprawia wchłanianie wapnia z układu pokarmowego [48]. Niektóre pochodne inuliny mogą być stosowane jako zamienniki krwi do podawania w celu stymulowania perystaltyki żelaza. Kompozycje oparte na inulinie mogą być stosowane w chirurgii jako nośnik dla innych leków [49]. Istnieje również możliwość zastosowania słonecznika bulwiastego w diecie, w przypadkach fenyloketonurii, ze względu na brak fenyloalaniny i tyrozyny w składzie aminokwasowym białka tej rośliny [17]. W preparatyce farmaceutycznej służy jako substancja powlekająca (transportująca substancję czynną i rozpuszczalna dopiero w końcowych odcinkach przewodu pokarmowego), pęczniejąca i spulchniająca w niektórych postaciach leków (tabletki, zasypki, pudry) [3, 12, 50]. 5.5. Zastosowanie w produkcji zwierzęcej Wykorzystanie dodatku inuliny w żywieniu zwierząt rzeźnych oraz drobiu ma dwojakie, korzystne znaczenie: wpływa na zdrowotność zwierząt hodowlanych oraz jakość żywnościowych surowców zwierzęcych (np. jaja z obniżoną zawartością cholesterolu od kur żywionych 21

22 TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 inuliną) [32, 49]. Ostatnio wzrosło zainteresowanie stosowaniem inuliny ze słonecznika bulwiastego, w żywieniu zwierząt monogastrycznych, gdyż stwierdzono istotne zwiększenie przyrostów masy ciała w pierwszym i drugim okresie tuczu wraz ze wzrostem dawki inuliny. Wykazano też działanie antypasożytnicze inuliny u osobników, którym podawano ten polisacharyd [48]. 5.6. Zastosowanie w wyrobach kosmetycznych Inulina stosowana jest jako stabilizator emulsyjnych form kosmetyków i detergentów oraz jako podłoże do zasypek i pudrów. Może także warunkować ochronę skóry i śluzówek przed drobnoustrojami patogennymi dzięki właściwościom prebiotycznym, tj. zachowaniu właściwej flory bakteryjnej [3, 51, 52, 53]. 5.7. Przemysł gorzelniczy Dzięki temu, że inulina łatwo hydrolizuje do fruktozy i glukozy, może być dalej przekształcana w alkohol etylowy (produkcja wyrobów spirytusowych) lub w alkohol metylowy, bądź kwas cytrynowy do celów przemysłowych [34, 54, 55]. 5.8. Zastosowanie w ochronie środowiska Inulina jako główny składnik zapasowy bulw Helianthus tuberosus, łącznie z pektynami i błonnikiem, wiąże duże ilości niepotrzebnych i szkodliwych związków, m.in. metali ciężkich oraz radionuklidów [46, 56]. W literaturze można znaleźć interesujące dane dotyczące wiązania przez inulinę radioaktywnego strontu [56]. 5.9. Zastosowanie w energetyce Surowce inulinowe są rozpatrywane jako jedno z najpoważniejszych źródeł energii alternatywnej w stosunku do ropy naftowej i stosunkowo czystej ekologicznie energii [56]. 6. Podsumowanie Badania licznych autorów [1, 16, 17, 47, 56, 57] jednoznacznie wskazują na pozytywne aspekty wynikające z zastosowania inuliny zarówno w żywieniu ludzi, jak i zwierząt. Łatwa uprawa roślin inulinodajnych, takich jak: słonecznik bulwiasty, cykoria korzeniowa, oman wielki, połączona z nieskomplikowanym procesem pozyskiwania tego polisacharydu, o bardzo szerokim spektrum działania, czynią inulinę bardzo atrakcyjnym dodatkiem do żywności, o charakterze prebiotyku. Świadczy o tym obecność na rynku różnorodnych produktów zawierających inulinę (np. Topinulin, Inulina-BIO, Orafti HPX, Orafti GR, Fin inubitabs oraz inne). Inulina może też służyć jako źródło fruktozy, FOS, etanolu, hydroksylmetylofurfuralu, ponadto może być wykorzystana do syntezy wielu cennych leków, pigmentów i innych związków [56, 57]. Jej zastosowanie nie ogranicza się jednak do przemysłu spożywczego, paszowego, farmaceutycznego, czy też kosmetycznego, ale z uwagi na jej łączenie się z pektynianami i błonnikiem może ona wiązać szkodliwe związki, takie jak: radionuklidy czy metale ciężkie i ma duże znaczenie w ochronie środowiska. Stąd też badania nad inuliną, możliwościami jej pozyskiwania i wykorzystania powinny być kontynuowane. 7. Bibliografia [1] Jędrzejkiewicz K., Florowska A. (2007) Stabilność i jakość bezcholesterolowych, niskotłuszczowych emulsji majonezowych zawierających inulinę. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 5 (54), 346 359. [2] Modzelewska-Kapituła M., Kłębukowska L., Kornacki K. (2008) Wpływ inuliny TEX! i HPX na lepkość pozorną i wartość ph jogurtów produkowanych metodą termostatową. Acta Agrophysica 11(3), 693 701.

[3] Castor L. (2011) Inulina: Polisacárido con interesantes beneficios a la salud humana y con aplicación en la industria farmacéutica. Infarmate, 7 (27), 99 106, www.infarmate.org.mx. [4] Cieślik E., Gębusia A. (2011) Żywność funkcjonalna z dodatkiem fruktanów. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 2(75), 27 37. [5] Nowak A., Klimowicz A., Bielecka-Grzela S., Piechota M. (2012), Inulina cenny składnik żywieniowy. Annales Academiae Medicae Stetinensis 58(1), 62 65. [6] Kubik C., Piasecka K. Anyszka A. (2006) Polifruktany i fruktooligosacharydy (FOS) występowanie, otrzymywanie i zastosowanie. Biotechnologia 2(73), 103 116. [7] Roberfroid M.B. (2007) Inulin type fructans: Functional food ingredients. J. Nutr. 137 (11) Suppl, 2493 2502. [8] Gramza-Michałowska A., Górecka D. (2009), Wykorzystanie inuliny jako dodatku funkcjonalnego w technologii produkcji potraw. Bromat. Chem. Toksykol., 42 (3), 324 328. [9] Glibowski P., Bukowska A. (2011) The effect of ph, temperature and heating time on inulin chemical stability. Acta Scientiarum Polonorum, Technologia Alimentaria 10(2), 189 196. [10] Panchev I., Delchev N., Kovacheva D. Slavov A. (2011) Physicochemical characteristics of inulins obtained from Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.). Eur. Food Res. Technol. 233, 889 896. [11] De Gennaro S., Birch G.G., Parke S.A., Stancher B. (2000) Studies on the physicochemical properties of inulin and inulin oligomers. Food Chemistry 68(2), 179 183. [12] Ferreira L., Carvalho R., Gil M.H., Dordick J.S. (2002) Enzymatic synthesis of inulincontaining hydrogels. Biomacromolecules, 3 (2), 333 341. [13] Lou D. (2008) Optimizing the ultrasound extraction process of polysaccharides from Arctium lappa L. by uniform design. Journal of Henan Normal University, http://en.cnki.com.cn/article_en/cjfdtotal-hnsx200801033.htm. [14] Lou Z., Wang H., Wang D., Zhang Y. (2009), Preparation of inulin and phenols-rich dietary fibre powder from burdock root. Carbohydrate Polymers 78, 666 671. [15] Milani E., Koocheki A., Golimovahhed Q.A. (2011) Extraction of inulin from Burdock root (Arctium lappa) using high intensity ultrasound. International Journal of Food Science and Technology 46, 1699 1704. [16] Kowalski R., Wierciński J. (2004) Ocena niektórych gatunków Silphium jako surowców inulinowych. Annales UMCS E-59(1), 189 195. [17] Sawicka B. (1999) Możliwości wykorzystania słonecznika bulwiastego (Helianthus tuberosus L.) jako warzywa. Proceedings of the VIII Scientific Horticulture Plant Breeding Symposium. Lublin, 04 05.02, 95 99. [18] Sawicka B. (2004) Jakość bulw Helianthus tuberosus L. w warunkach stosowania herbicydów. Annales UMCS E-59(3), 1245 1257. [19] Beirãoda M.L., Costa D.A., Januário M.I.N., Simaci F.M.S, Leitao A.E.B. (2005) Caracterização da inulina da chicória e salfy cultivadas em Portugal. Alim. Nutr. Araraquara 16(3), 221 225. [20] Černý I., Pačuta V., Kovár M. (2008), Yield and quality of chicory (Cichorium intybus L.) in dependence on variety and foliar application of Atonik and Polybor 150. Journal Central European Agriculture 9(3), 425 430. [21] Leroy G., Grongnet J.F., Mabeau S., Le Corre D., Baty-Julien C. (2010) Changes in inulin and soluble sugar concentration in artichokes (Cynara scolymus L.) during storage J. Sci. Food Agric. 90, 1203 1209. [22] Konopiński M. (2009) Influence of intercrop plants and varied tillage on yields and nutritional value of salsify (Tragopogon porrifolius L.) roots. Acta. Sci. Pol., Hortorum Cultus 8(2), 27 36. 23

[23] Konopiński M. (2011) Influence of intercrop plants and varied tillage on yields and nutritional value of scorzonera (Scorzonera hispanica L.) roots. Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus 10 (1), 49 59. [24] Konopiński M. (2013) The influence of cover crops and varied tillage on yields and nutritional value of chicory roots (Cichorium intybus var. sativum Bisch.) Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus, 12 (3), 79 89. [25] Arenas Julio Y.R., Delgado-Martínez R., Morales-Rosales E.J., Laguna-Cerda A., Franco-Mora O., Urbina Sánchez E. (2011) Tuberous root yield of Dahlia variabilis Wild (Desf.) under different agronomic management practices. Phyton (Buenos Aires) versión On-line ISSN 1851-5657, 80 (1), 107 112. [26] Sugier D. (2003) Wpływ sposobu zakładania plantacji i dokarmiania dolistnego mniszka lekarskiego (Taraxacum officinale Web.) na plon korzeni i zawartość inuliny. Acta Agrophysica 85, 331 337 [27] Zhong D., Zhang J. Zhang S. (2008), Study on Technology of Extracting Inulin from the Arctium lappa L. by Ultrasonic Wave [J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica. http://en.cnki.com.cn/article_en/cjfdtotal-xbnx200802067.htm. [28] Ritsema T., Smeekens S. (2003) Fructans: beneficial for plants and humans. Current Opinion in Plant Biology, 6 (3), 223 230. [29] van Arkel J., Robert Sévenier R., Hakkert J. C., Bouwmeester H. J., Koops A. J., van der Meer I. M. (2012a) Tailor-made fructan synthesis in plants: A review. Carbohydrate Polymers, 93 (1), 48 56. [30] van Arkel J., Vergauwen R., Sévenier R., Hakkert J.C., van Laere A., Bouwmeester H.J., Koops A.J., van der Meer I.M. (2012b) Sink filling, inulin metabolizing enzymes and carbohydrate status in field grown chicory (Cichorium intybus L.). Journal of Plant Physiology 169(15), 1520 1529. [31] Kasperowicz A., Michałowski T. (2007) Fruktany. Część II. Enzymy katalizujące rozkład polimerów fruktozy charakterystyka, występowanie i możliwości wykorzystania. Postępy Nauk Rolniczych 4, 25 34. [32] Sobolewska S., Grela E.R., Skomiał J. (2012) Inulina i jej oddziaływanie u ludzi i zwierząt, [w:] The use of flax and inulin in nutrition and food production. Ed. by A. Czech, R. Klebaniuk. Wyd. Stowarzyszenie Rozwoju Regionalnego i Lokalnego PROGRESS, Lublin, 65 88. [33] Marx S.P., Nösberger J., Frehner M. (1997) Seasonal variation of fructan-β-fructosidase (FEH) activity and characterization of a β-(2-1)-linkage specific FEH from tubers of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus). New Physiol., 135, 267 277. [34] Sirisansaneeyakul S., Worawuthiyanan N., Vanichsriratana W., Srinophakun P., Chisti Y. (2007) Production of fructose from inulin using mixed inulinases from Aspergillus niger and Candida guilliermondii. World J. Microbiol. Biotechnol. 23, 543 552. [35] Mansouri S., Houbraken J., Samson R. A., Frisvad J. C., Christensen M., Tuthill D. E., Koutaniemi S., Hatakka A., Lankinen P. (2013), Penicillium subrubescens, a new species efficiently producing inulinase. Antonie van Leeuwenhoek, 103, 1343 1357. [36] Aslan M., Orhan N., Orhan D.D., Ergun F. (2010) Hypoglycemic activity and antioxidant potential of some medicinal plants traditionally used in Turkey for diabetes. J. Ethnopharmacol., 128, 384 389. [37] Schneeman B.O. (1999) Fiber, inulin and oligofructose: similarities and differences. J. Nutr., 129(3): 14 24. [38] Górecka D., Konieczny P., Stachowiak J., Korczak J., Tarkowska K. (2005), Właściwości funkcjonalne inuliny i jej zdolność w zakresie sorpcji wybranych składników mineralnych. Bromat. Chem. Toksykol., Supl., 423 427. 24

[39] Górecka D., Konieczny P., Gramza-Michałowska A. (2009), Inulina znaczenie żywieniowe i technologiczne. Przem. Spoż. 10, 22 27. [40] Florowski T. Adamczak L., Fuertes-Hernandez I., Belen Moreno Franco M., Tyburcy A. (2010) Ocena wpływu stopnia substytucji tłuszczu inuliną na wybrane wyróżniki jakości modelowych kiełbas. Nauka. Przyroda. Technologie 4(5), 1 9. [41] Franck A. (2002) Technological functionality of inulin and oligofructose, Br. J. Nutr. 87 (Suppl. 2), 287 291. [42] Glibowski P., Bochyńska R. (2006) Wpływ inuliny na właściwości reologiczne roztworów białek serwatkowych. Acta Agrophysica, 8 (2), 337 345. [43] Kozłowicz K., Kluza F. (2009) Wpływ wybranych dodatków prozdrowotnych na właściwości herbatników z mrożonego ciasta. Acta Agrophysica 13(1), 155 163. [44] Niemczyk S., Piotrowska M., Szamotulska K. (2012) Przydatność oznaczeń stężeń kreatyniny i cystatyny C w ocenie funkcji nerek w przewlekłej chorobie nerek i schorzeniach współistniejących. Pol. Merk. Lek., 32 (191), 313 317. [45] Nowicki M. (2007) Metody wykrywania i oceny postępu przewlekłej choroby nerek. Choroby Serca i Naczyń, 4 (3), 137 141. [46] Lynch M. B., Sweeney T., Callan J.J., O'Doherty J.V. (2007) The effect of dietary crude protein concentration and inulin supplementation on nitrogen excretion and intestinal microflora from finisher pigs. Livest. Sci., 109, 204 207. [47] Jaworska D. (2000) Wpływ cech tekstury na ogólną jakość sensoryczną i akceptację wybranych produktów spożywczych. Praca doktorska, WNOŻCziK, SGGW, Warszawa. [48] Kjos N.P., Qverland M., Fauske A.K., Sφrum H. (2009) Feeding chicory inulin for entire male pigs during the last period until slaughter. 1 th International Symposium on Digestive Physiology of Pigs. Montbrió del Camp, Spain. [49] Chen Y.C., Nakthong C, Chen T.C. (2005) Effects of chicory fructans on egg cholesterol in commercial Laying Hen. Int. J. Poult. Sci., 4, 109 114. [50] Sharma P., Pathak K. (2013) Inulin-based tablet in capsule device for variable multipulse delivery of aceclofenac: optimization and in vivo roentgenography. AAPS PharmSciTech, 14, 2, 736 747. [51] Keri T., Janosne K. (1989) Cosmetic compositions habing skin calming and skin regenerating effect and process for the preparation there of. United States Patent 4(855), 137. [52] Levecke B., Booten K. (2003) Cosmetic rinse-off compositions comprising inulin-type fructan. European Patent Application EP1541117. [53] Feltin C., Dop F. (2008) Cosmetic composition comprising an inulin derivative in the form of an emulsion expanded in volume. European Patent EP2146680. [54] Chi Z-M., Zhang T., Cao T-S., Liu X-Y., Cui W., Zhao Ch-H. (2011) Biotechnological potential of inulin for bioprocesses. Bioresource Technology, 102, 6. 4295 4303. [55] Lim S-H., Ryu J-M., Lee H., Jeon J., H., Sokd D-E., Choia E-S. (2011) Ethanol fermentation from Jerusalem artichoke powder using Saccharomyces cerevisiae KCCM50549 without pretreatment for inulin hydrolysis Bioresource Technology, 102, 2, 2109 2111. [56] Xiao Yong Ma, Li Hua Zhang, Hong Bo Shao, Gang Xu, Feng Zhang, Fu Tai Ni, Brestic M. (2011) Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.). a medicinal salt-resistant plant has high adaptability and multiple-use values. Journal of Medicinal Plants Research, 5 (8), 1272 1279. [57] Afrykyan E.K. (2011) Learning experience in Armenia topinambur. Proceedings of the International Conference in Moscow, 24 25.11. 25

Streszczenie W niniejszej pracy omówiono charakterystykę chemiczną i fizyczną inuliny, źródła jej pozyskiwania, metabolizm związku, zastosowanie i znaczenie użytkowe: dietetyczne, prebiotyczne, w technologii żywności, w przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym, w gorzelnictwie, przemyśle paszowym i energetycznym oraz w ochronie środowiska przyrodniczego. Anna KIEŁTYKA-DADASIEWICZ State Higher Vocational School in Krosno, Poland Barbara SAWICKA University of Life Science in Lublin, Poland Barbara KROCHMAL-MARCZAK, Bernadetta BIENIA State Higher Vocational School in Krosno, Poland INULIN AS PRODUCT A FOOD, FEED, PHARMACEUTICAL, COSMETIC AND ENERGY Summary In this paper, chemical and physical characteristics of inulin, the sources of preparation, the metabolism of the compound, the use and importance of utility: dietary prebiotic, in food technology, pharmaceutical, cosmetic, in distilling, the feed industry, and energy and protecting the natural environment. dr inż. Anna KIEŁTYKA-DADASIEWICZ Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Stanisława Pigonia w Krośnie, Zakład Rolnictwa i Rozwoju Obszarów Wiejskich, ul. Dmochowskiego 22, 38-400 Krosno, e-mail: akieltyka@poczta.onet.pl prof. dr hab. Barbara SAWICKA Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Katedra Technologii Produkcji Roślinnej i Towaroznawstwa, ul. Akademicka 15, 20-954 Lublin dr inż. Barbara KROCHMAL-MARCZAK mgr inż. Bernadetta BIENIA Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Stanisława Pigonia w Krośnie, Zakład Rolnictwa i Rozwoju Obszarów Wiejskich, ul. Dmochowskiego 22, 38-400 Krosno 26

Waldemar DZWOLAK Uniwersytet Warmińsko-Mazurski Wydział Nauki o Żywności Katedra Mleczarstwa i Zarządzania Jakością Pierwotniaki pasożytnicze jako biologiczne zagrożenie bezpieczeństwa żywności Słowa kluczowe: bezpieczeństwo żywności, zagrożenia biologiczne, pierwotniaki pasożytnicze, środki kontroli, parazytozy. Key words: food safety, biological hazards, parasitic protozoa, control measures, parasitic diseases. 1. Wprowadzenie Spośród zagrożeń biologicznych, oprócz bakterii, grzybów i wirusów, negatywne skutki zdrowotne wywołują także pasożyty wewnętrzne człowieka (tabela 1) przenoszone za pośrednictwem wody lub środków spożywczych. W systemach zarządzania bezpieczeństwem żywności najczęściej uwzględnia się tylko jedną grupę tych pasożytów, tworzoną przez robaki pasożytnicze, natomiast pomija się pasożyty wewnętrzne, które stanowi dość liczna grupa pierwotniaków. Tymczasem pierwotniaki pasożytnicze stanowią poważny problemem nie tylko w krajach rozwijających się, a zwłaszcza w Azji, Ameryce Południowej, Środkowej i Afryce, ale także w Ameryce Północnej i Europie. Tabela 1. Pasożyty przenoszone za pośrednictwem żywności i wody Table 1. Food-borne and water-borne parasites Pochodzenie Pierwotniaki pasożytnicze Robaki pasożytnicze Mięso Toxoplasma gondii (toksoplazmowiec) Sarcocystis spp. Trichinella spp. Taenia spp. Gady, płazy Spirometra spp., Gnathostoma sp., Diphyllobothrium spp., Alaria spp. Ryby Anisakis spp. Capillaria philippinensis Gnathostoma spp. Diphyllobothrium spp. Clonorchis sinensis Opisthorchis spp. Stawonogi Paragonimus spp. Macracanthorhynchus hirudinaceus Mięczaki Giardia spp. Cryptosporidium spp. Angiostrongylus cantonensis Echinostoma spp. Rośliny Giardia spp. Cryptosporidium spp. Cyclospora cayetanensis Toxoplasma gondii (toksoplazmowiec) Fasciola spp. Fasciolopsis buski Echinococcus granulosus Echinococcus multilocularis Trypanosoma cruzi (świdrowiec amerykański) Woda Entamoeba histolytica (pełzak czerwonki) Źródło/Source: [11, 22]. Tylko z powodu pełzaka czerwonki (Entamoeba histolytica) każdego roku na całym świecie odnotowuje się 35 50 milionów zachorowań i aż 100 tys. zgonów [3, 27). 27

Najbardziej rozpowszechnionym na świecie pierwotniakiem jest Toxoplasma gondii, który powoduje zachorowania u prawie 1/3 populacji całego globu [32]. Spośród licznych gatunków pasożytniczych pierwotniaków, aż ok. 40 z nich stanowi zagrożenie dla zdrowia człowieka [29], ale w aspekcie bezpieczeństwa żywności istotne znaczenie ma tylko kilka gatunków kosmopolitycznych takich jak Giardia intestinalis, Entamoeba histolytica, Toxoplasma gondii, Cryptosporidium parvum, Cryptosporidium hominis, Sarcosystis hominis, Sarcocystis suihominis, Cyclospora cayetanensis, Isospora belli, a także będących przedstawicielami gatunków endemicznych, takich jak Trypanosoma cruzi [5, 8, 9, 25, 26, 29]. 2. Pierwotniaki pasożytnicze obecne w środkach spożywczych 2.1. Cykl rozwojowy Pierwotniaki pasożytnicze są drobnoustrojami eukariotycznymi zbudowanymi z jednej komórki o wymiarach 1 150 µm i nie namnażają się w żywności, a do rozwoju jest im potrzebny organizm żywiciela [17]. Cykl rozwojowy jest charakterystyczny dla danego gatunku pierwotniaków i obejmuje szereg przemian, w wyniku których powstają różne formy dyspersyjne (np. cysty, oocysty, sporozoity i trypomastygoty), mające charakter inwazyjny lub stanowiące formy przetrwalne (tabela 2), które w sprzyjających warunkach mogą przetrwać nawet kilkanaście miesięcy [3, 8, 17]. Niektóre pierwotniaki rozmnażają się wyłącznie przez podział (np. Giardia intestinalis), a niektóre (np. Cryptosporidium parvum i Cyclospora cayetanensis) zarówno przez podział, jak i płciowo przez łączenie gamet żeńskich i męskich (tabela 2). Do pełnego cyklu rozwojowego niektóre gatunki pierwotniaków, np. Giardia intestinalis, potrzebują tylko jednego organizmu żywiciela, a inne, takie jak Toxoplasma gondii potrzebują żywiciela pośredniego (zwierzęta ciepłokrwiste, człowiek) oraz ostatecznego kota [12, 17]. Tabela 2. Charakterystyka wybranych pierwotniaków pasożytniczych powodujących zatrucia pokarmowe Table 2. Characteristics of selected parasitic protozoa causing foodborne diseases Pierwotniak Cryptosporidium parvum Cyclospora cayetanensis Entamoeba histolytica MID 1 i czas inkubacji choroby 1 9 1000, 2 10 dni MID nieznana, 2 11 dni MID nieznana, 1 4 tygodni Charakterystyka Pasożytuje w enterocytach jelita cienkiego oraz układzie oddechowym człowieka (typ 1) i zwierząt (typ 2 bydło, psy itp.). Pełny cykl życiowy zachodzi w organizmie jednego gospodarza. Po wniknięciu form przetrwalnych (oocyst) do organizmu człowieka, w jelicie cienkim z cyst są uwalniane sporozoity, które przechodzą cykl rozmnażania bezpłciowego i płciowego. W końcowym efekcie tego cyklu w jelicie gospodarza są wytwarzane nowe oocysty, które mogą być wydalane z kałem (oocyty grubościenne ok. 80%) lub mogą wywoływać autoinwazję, pozostając w organizmie żywiciela (oocyty cienkościenne ok. 20%) i atakować nowe komórki. Forma inwazyjna: sporozoity. Żywność związana: woda pitna, warzywa okopowe (pietruszka itp.), marchew, wino jabłkowe (cydr). Pasożytuje wewnątrzkomórkowo w komórkach nabłonkowych jelita cienkiego. Rozmnaża się bezpłciowo, tworząc oocysty o średnicy 8 10 µm. Forma inwazyjna: oocysty i sporozoity poza ustrojem człowieka. Żywność związana: woda pitna, owoce (maliny, jeżyny, truskawki i czarne jagody). Jest przenoszona głównie przez zanieczyszczoną wodę, żywność oraz brudne ręce i wywołuje czerwonkę pełzakową. Cysty o średnicy 10 15 µm są inwazyjne i po przedostaniu się do jelita oraz przedniej części jelita uwalniają trofozoity, które przyczepiają się do komórek nabłonkowych jelita cienkiego i wytwarzają czynniki wirulencyjne zwiększające adhezje oraz uszkadzające komórki nabłonkowe. 1 MID minimalna dawka infekcyjna (dotyczy form inwazyjnych). 28

intesti- Giardia nalis Sarcosystis hominis Toxoplasma gondii Trypanosoma cruzi TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 10 100 cyst, 1 2 tygodni Od kilku do 100 oocyst, 6 10 dni (u dorosłych) Od kilkunastu do kilku tysięcy trypomastygot, od kilku do kilkunastu lat Forma inwazyjna: cysty, trofozoity. Żywność związana: woda pitna, warzywa okopowe (marchew, seler itp.) i owoce (truskawki, jagody itp.), puding, sałatka makaronowa, łosoś. Pasożytuje w dwunastnicy i jelicie cienkim. W środowisku występuję głównie w postaci cyst (dł. 9 12 µm). Po wniknięciu do organizmu człowieka z cysty, w dwunastnicy są uwalniane trofozoity namnażające się bezpłciowo. Trofozoity uszkadzają błonę śluzową jelita, powodując biegunkę i inne objawy chorobowe. Giardia jest oporna na chlor i może przetrwać chlorowanie wody pitnej. Forma inwazyjna: cysty. Żywność związana: woda pitna, warzywa okopowe (sałata, marchew, buraki ćwikłowe, seler itp.) oraz owoce (truskawki, poziomki itp.). Sarkocysty obecne w tkance mięśniowej żywiciela pośredniego po wniknięciu do organizmu żywiciela ostatecznego przechodzą fazę rozmnażania płciowego lub bezpłciowego. W efekcie końcowym powstają nowe sarkocysty lub tzw. merozoity. Merozoity w końcowym cyklu rozwojowym przenikają do komórek mięśnia sercowego i kości. Forma inwazyjna: merozoity. Żywność związana: surowa i niedogotowana wieprzowina i wołowina. W przewodzie pokarmowym kota z cyst (oocyst), o średnicy 10 12 µm, są uwalniane bradyzoity, penetrujące komórki nabłonkowe żywiciela, gdzie rozmnażaja się przez podział. Po tej fazie następuje rozmnażanie płciowe i powstają oocysty wydalane z kałem. W kale oocysty przechodzą etap dojrzewania. Ze zjedzonych przez człowieka lub zwierzęta ciepłokrwiste, dojrzałych oocyst w jelicie cienkim są uwalniane sporozoity, które przenikają przez komórki nabłonkowe jelita cienkiego do krwioobiegu i chłonki, a stamtąd trafiają do tkanek mięśniowych. Po wniknięciu do komórek gospodarza toksoplazmowiec rozpoczyna fazę namnażania. Niektóre formy rozwojowe wnikają do warstwy śródbłonkowej, a następnie trafiają do centralnego układu nerwowego, siatkówki oka i łożyska. Inne toksoplazmowce tworzą w komórkach gospodarza tzw. cysty tkankowe, o średnicy 20 200 µm, które mogą przetrwać w organizmie wiele lat, a po mechanicznym lub immunosupresyjnym uszkodzeniu cysty następuje uwolnienie form rozwojowych bradyzoitów, które zaczynają się intensywnie namnażać. Forma inwazyjna: sporozoity. Żywność związana: surowe lub półsurowe mięso (wieprzowina, baranina, wołowina), marchew, warzywa okopowe (pietruszka, seler itp.). Przenoszone na ludzie i zwierzęta przez pluskwiaki Triatoma sordina i Triatoma tibimaculata. Do zarażenia może dojść w wyniku spożycia owoców (soku lub pasty) palmy açaí. Świdrowiec przenika do krwi przez komórki nabłonkowe błony śluzowej żołądka, a następnie z krwiobiegiem dostaje się do komórek organizmu żywiciela, gdzie przechodzi cykl rozwojowy. Uwalnione do krwi formy rozwojowe świdrowca przenikają do różnych komórek organizmu żywiciela i w końcowej fazie cyklu rozwojowego następuje niszczenie neuronów autonomicznego układu nerwowego w jelitach i sercu. Forma inwazyjna: trypomastygoty. Żywność związana: owoce palmy açai. Source/Źródło: opracowanie własne na podstawie/author`s work based on [3, 7, 8, 10, 17, 23, 26, 32]. 2.2. Występowanie i drogi przenoszenia Niektóre z pierwotniaków pasożytniczych są typowymi gatunkami endemicznymi, jak np. Trypanosoma cruzi, która występuje wyłącznie w krajach Ameryki Południowej, a zwłaszcza w Brazylii i Wenezueli. Większość pasożytujących pierwotniaków związanych z żywnością stwierdza się na warzywach i owocach, takich jak np. sałata, pietruszka, szpinak, bazylia, truskawki i maliny [8, 18], ale także źródłem niektórych pierwotniaków, np. Toxoplasma gondii może być wieprzowina [30], wołowina [21] oraz baranina [29]. Pierwotnym źródłem pasożytów są najczęściej zwierzęta (tabela 1), które wydalają formy dyspersyjne (oocyty, sporozoity i in.) o właściwościach inwazyjnych mogące różnymi droga- 29

mi pośrednimi przedostawać się do świeżych lub przetworzonych surowców pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Pierwotniaki mogą trafiać do ścieków, za pośrednictwem których mogą zanieczyszczać wody powierzchniowe. Jeśli taka woda z rzek lub jezior jest stosowana do nawadniania pól, to parazyty mogą być przeniesione do gleby i na rośliny zjadane przez zwierzęta lub ludzi [2, 31]. W 2009 r. w Walencji stwierdzono obecność oocyst Cryptosporidium spp. oraz cyst Giardia spp. na sałacie i kapuście pekińskiej, które to pierwotniaki pochodziły z wody używanej do nawadniania warzyw [2]. Pierwotniaki mogą być także przenoszone bezpośrednio na żywność wskutek nieprzestrzegania higieny osobistej pracowników. Jeśli osoba zarażona pasożytami nie myje rąk lub robi to niedokładnie, cysty/oocysty lub inne formy rozwojowe za pośrednictwem rąk mogą być przenoszone na żywność lub na powierzchnie kontaktu z żywnością. Formy rozwojowe pasożytów wydalane z kałem nosiciela mogą być przenoszone na środki spożywcze następującymi drogami [28]: z odchodów komunalnych na żywność przez owady i gryzonie oraz ptaki, z odchodów, sierści, włosów i piór zwierząt na żywność, ze ścieków do wody stosowanej do nawadniania pól lub sadów, a z wody bezpośrednio na warzywa i owoce, z rąk osoby będącej nosicielem, na żywność lub powierzchnie kontaktu z żywnością, ze zwierząt domowych będących nosicielami pasożytów, poprzez dłonie pracowników na żywność. 2.3. Choroby pasożytnicze (parazytozy) Skutkiem inwazji pierwotniaków pasożytniczych w organizmie człowieka są liczne parazytozy, których objawy są bardzo zróżnicowane i zdeterminowane m.in. rodzajem pasożyta, liczebnością form inwazyjnych, miejscem inwazji, a także cechami osobniczymi żywiciela [3, 13, 17, 32]. Zakres tych objawów obejmuje formy łagodne związane zwykle z biegunką, które ustępują po kilku dniach, stany przewlekłe prowadzące do różnych powikłań, a także ostre zachorowania kończące się śmiercią (tabela 3). Tabela 3. Objawy chorobowe wywołane przez pasożytnicze pierwotniaki obecne w żywności Table 3. Symptoms of diseases caused by food-borne parasitic protozoa Stan chorobowy/ Czynnik jednostka chorobowa etiologiczny Objawy Toksoplazmoza Toxoplasma gondii W zależności od postaci klinicznej, może wystąpić powiększenie węzłów chłonnych, stan podgorączkowy lub gorączka, zaburzenia wzroku, stan zapalny mózgowia, zaburzenia ruchowe, bóle głowy, padaczka, bóle mięśni, zaburzenia snu, bóle stawów, zapalenie płuc, zapalenie mięśnia sercowego. Pełzakowica (amebioza, czerwonka pełzakowa) Entamoeba histolytica Pełzakowica jelitowa i pozajelitowa. Bóle brzucha, gorączka, dreszcze, nudności, biegunka krwista, wzdęcia, brak apetytu, owrzodzenia i punktowe zmiany martwicze jelit, ropnie organów wewnętrznych (wątroby, płuc, śledziony), może zakończyć Kryptosporydioza 30 Cryptosporidium parvum się śmiercią. Wodnista biegunka lub objawy podobne do cholery, ból brzucha, gorączka, bóle mięśni, brak łaknienia, utrata masy, odwodnienie; pierwotniak jest groźny szczególnie dla niemowląt oraz dzieci. Lamblioza (giardioza) Giardia intestinalis Objawy ostrego zarażenia występują po 1 3 tygodniach, u dorosłych występują nudności, brak apetytu, gwałtowne, wodniste, sfermentowane stolce, gazy, niewielka gorączka, wzdęcia, kurczowe bóle brzucha, niekiedy w okolicy pęcherzyka żółciowego, bóle głowy, zmęczenie, bezsenność, reakcje uczuleniowe z różnego rodzaju wysypką i stany podgorączkowe, u dzieci zwykle występuje wodnista biegunka.

Cyklosporiaza TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 Cyclospora cayetanensis Objawy pojawiają się po ok. tygodniu i obejmują ból brzucha, wodnistą lub uporczywą biegunkę, nudności, wymioty, brak łaknienia, utratę masy, osłabienie, stany zapalne jelit, miejscowe zniszczenia kosmyków jelitowych prowadzące do upośledzenia wchłaniania pokarmu; symptomy zanikają po ok. 2 tygodniach. Sarkocystoza Sarcocystis hominis Sarkocystoza przewodu pokarmowego i/lub mięśni. Przy ostrej postaci choroby pojawia się biegunka, skurcze żołądka i gorączka. Postać przewlekła jest związana z umiejscowieniem się pasożyta w tkankach mięśniowych i obejmuje m.in. bóle mięśniowe, zmiany nastroju, nudności, wymioty, umiarkowaną gorączkę oraz utratę apetytu. Choroba Chagasa Trypanosoma cruzi Przy zarażeniu drogą pokarmową najczęściej pojawia się forma przewlekła choroby, która rozwija się przez wiele lat bezobjawowo, prowadząc stopniowo do powiększenia górnych (przełyku) lub dolnych (jelita grubego) odcinków przewodu pokarmowego. W niektórych przypadkach może dojść do uszkodzenia autonomicznego układu nerwowego jelit i serca, mogą pojawić się objawy neurologiczne, a także poszerzenie jelita grubego oraz kardiomiopatia rozstrzeniowa. W skrajnych przypadkach dochodzi do śmierci. Izosporoza Isospora belli Utrzymująca się biegunka, biegunka tłuszczowa, zapalenie pęcherzyka żółciowego, utrata masy ciała i gorączka. Źródło: opracowanie własne na podstawie [1, 3, 10, 11, 17, 20, 26, 29]. Tabela 4. Przykłady parazytoz wywołanych w USA przez pierwotniaki pasożytnicze obecne w żywności Table 4. Examples of food-borne protozoa parasitic disease in USA Miejsce i rok Czynnik etiologiczny Źródło Minnesota 1995 Sałatka z kurczaka Waszyngton 1997 Cebula zielona Cryptosporidium parvum Ohio 2003 Ozonowane wino jabłkowe (cydr) Minnesota 2010 Pełne mleko niepasteryzowane Chicago 1933 Entamoeba histolytica Woda pitna zanieczyszczona ściekami Vermont 2002 Maliny Pennsylwania 2004 Fasolka zielona, sałatka makaronowa Floryda 2005 Cyclospora cayetanensis Bazylia Minnesota 2006 Sałatka owocowa Tennesee 2004 Missouri 2010 Giardia intestinalis Źródło/Source: opracowanie własne na podstawie /author`s work based on [4, 20]. Sałatka z kurczaka Kurczak, parmezan, sałata zielona Na świecie odnotowuje się liczne przypadki parazytoz wywołanych przez pierwotniaki pasożytnicze, nie jest znana nawet przybliżona zapadalność na choroby wywołane przez pierwotniaki. Wynika to przede wszystkim z braku lub niedoskonałości metod identyfikacji czynników etiologicznych zatruć pokarmowych, a w części jest skutkiem ignorowania zagrożenia wynikającego z obecności pierwotniaków pasożytniczych w surowcach żywnościowych i artykułach spożywczych. Niemniej znane są przynajmniej niektóre przypadki zatruć pokarmowych wywołanych przez niektóre pierwotniaki pasożytnicze (tabela 4). Mechanizmy inwazji pierwotniaków pasożytniczych w stosunku do komórek organizmu żywiciela nie są w pełni znane i różnią się nie tylko między poszczególnymi gatunkami, ale nawet między poszczególnymi szczepami [17, 32]. Inwazja większości ww. pierwotniaków polega na wnikaniu do komórek nabłonkowych jelita cienkiego, a w przypadku Trypanosoma cruzi do komórek nabłonkowych błony śluzowej żołądka, skąd poprzez układ krwionośny lub limfatyczny dostają się do różnych organów i tkanek [6, 11, 12, 32]. 31

2. Opanowanie zagrożenia TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 Rodzaj zastosowanych środków kontroli jest zdeterminowany wieloma czynnikami, spośród których do najistotniejszych można zaliczyć identyfikację źródła zanieczyszczenia, gatunek pierwotniaka, stan, w jakim występują środki spożywcze (płynny, sproszkowany, stały), a także możliwości techniczne zakładu przetwórczego oraz wiedza i umiejętności technologów żywności. Do zanieczyszczenia żywności pierwotniakami pasożytniczymi dochodzi przede wszystkim w wyniku nieprzestrzegania zasad dobrych praktyk rolniczych (GAP) podczas uprawy roślin i hodowli zwierząt, a także podczas pozyskiwania surowców w gospodarstwach. Parazytozy pierwotniakowe wynikają z braku higieny osobistej (mycia rąk) pracowników zakładów przetwórczych, a także są skutkiem nieprzestrzegania higieny produkcji, a szczególnie podczas mycia warzyw oraz owoców. Ponadto mogą wynikać z błędów technologicznych podczas obróbki termicznej żywności pochodzenia roślinnego (np. konserw warzywnych) oraz zwierzęcego (np. przetworów mięsnych i mleka). Pierwotniaki pasożytnicze mogą również być wprowadzane do łańcucha żywnościowego w wyniku zanieczyszczeń krzyżowych podczas procesów gastronomicznych, a szczególnie podczas przygotowywania surówek i dań niepoddawanych zabiegom termicznym. Środki kontroli służące do opanowania zagrożenia powodowanego przez pierwotniaki pasożytnicze polegają na działaniach zapobiegawczych, związanych przede wszystkim z dobrymi praktykami (GAP, GMP/GHP) w zakresie ograniczenia zanieczyszczenia pól uprawowych ściekami komunalnymi i odchodami zwierzęcymi, przestrzegania higieny rąk oraz ochrony pomieszczeń produkcyjnych przed szkodnikami (tabela 5). Istotnym elementem działań profilaktycznych jest eliminowanie wektorów przenoszenia pierwotniaków (tj. owadów) za pomocą środków chemicznych, które jednak nie mogą stanowić zagrożenia dla zdrowia konsumentów. Tabela 5. Pierwotniaki pasożytnicze przenoszone za pośrednictwem żywności środki kontroli (nadzoru) Table 5. Food-borne parasitic protozoa control measures Pierwotniak Cryptosporidium parvum Cyclospora cayetanensis Entamoeba histolytica Giardia intestinalis Toxoplasma gondii Trypanosoma cruzi Środki umożliwiające opanowanie zagrożenia Higiena rąk, zakaz stosowania ścieków komunalnych do nawadniania gleby, obróbka termiczna w temp. > 60 o C, zamrażanie do temp. <-20 o C, obróbka 50% amoniakiem lub 10% formaliną przez 30 min, ozonowanie (1µg/kg przez 5 min), naświetlanie UV (14,32 mj). Wybór dostawców stosujących podczas uprawy owoców dobre praktyki (GAP), obróbka termiczna wody, ozonowanie owoców. Higiena rąk, ogrzewanie żywności i wody do temp. > 40 o C lub zamrażanie < -5 o C, zakaz stosowania ścieków używanych do nawadniania gleby. Dezynfekcja wody (ozonowanie) lub zagotowanie wody, dokładne mycie warzyw i owoców, higiena osobista (mycie rąk), skuteczna ochrona pomieszczeń produkcyjnych przed szkodnikami, zakaz stosowania ścieków komunalnych do nawadniania gleby. Dokładne mycie rąk po kontakcie z kotem, zabezpieczenie pól uprawowych oraz pomieszczeń produkcyjnych przed kotami, obróbka termiczna w temp. > 60 o C, obróbka radiacyjna (> 0,3 kgy). Dokładne mycie owoców palmy açaí, obróbka termiczna soku i przecierów, eliminacja wektorów za pomocą środków owadobójczych. Źródło/Source: opracowanie własne na podstawie/author`s elaboration based on [3, 13 16, 19, 23]. 32

Oocysty Cryptosporidium parvum są bardzo odporne na chlor [10], co sprawia, że nawet woda chlorowana przeznaczona do picia lub celów technologicznych może zawierać formy przetrwalne tego pierwotniaka. Oprócz tego, oocysty C. parvum są odporne na działanie kwasów [1], co sprawia, że mogą przetrwać procesy kiszenia warzyw. Tak znaczna odporność oocyst na warunki zewnętrzne dotyczy także warunków chłodniczych, bowiem okazuje się, że oocyty mogą pozostać aktywne nawet po 6 tygodniach przechowywania owoców w warunkach chłodniczych [24]. Oprócz działań zapobiegawczych środki kontroli obejmują także działania zmierzające do redukcji lub eliminacji pierwotniaków. Można w tym zakresie stosować konwencjonalne i niekonwencjonalne metody utrwalania żywności, włączając obróbkę radiacyjną, ozonowanie oraz promieniowanie UV (tabela 5). Jednak nie wszystkie z proponowanych działań znajdują szerokie zastosowanie w warunkach przemysłowych, ponieważ wymagają zastosowania specjalistycznych urządzeń (np. do obróbki radiacyjnej) dostępnych wyłącznie w uprawnionych do tego instytucjach. Istotna redukcja form dyspersyjnych pierwotniaków z surowców roślinnych w wyniku mycia wodą nie zawsze jest możliwa, ponieważ niektóre pierwotniaki są bardzo mocno przytwierdzone do powierzchni warzyw i owoców. Macarisin i wsp. [24] badali wpływ zabiegu mycia jabłek zanieczyszczonych oocystami Cryptosporidium parvum na stopień ich redukcji. Żadna z zastosowanych technik mycia nie spowodowała całkowitego usunięcia oocyst, jakkolwiek spośród testowanych układów najbardziej efektywne (redukcja o 37,5%) okazało się mycie ręczne z zastosowaniem detergentów (Tris dodecylosiarczan sodu), połączone z mieszaniem w wytrząsarce mechanicznej. Z kolei badania mikroskopowe ujawniły, że oocysty były przytwierdzone do powierzchni skórki za pomocą amorficznej matrycy zewnątrzkomórkowej, co bardzo utrudniało usuwanie oocyst podczas mycia. Niezależnie od rodzaju środka kontroli służącego do usuwania lub redukcji pierwotniaków pasożytniczych, ich zastosowanie nie może powodować dodatkowego zagrożenia dla zdrowia lub życia konsumentów. Z tego powodu, każdy środek kontroli musi być poddany nie tylko ocenie w zakresie jego skuteczności w niszczeniu pierwotniaków, ale także musi być oszacowane ryzyko zdrowotne związane z zastosowaniem tego środka nadzoru. 3. Podsumowanie Brak danych epidemiologicznych w zakresie zatruć pokarmowych wywoływanych przez pierwotniaki pasożytnicze powoduje, że ta specyficzna grupa biologicznych zanieczyszczeń żywności jest uznawana za nieistotne zagrożenie bezpieczeństwa środków spożywczych. Jednakże nieustanny rozwój naukowo-techniczny w coraz większym stopniu umożliwia identyfikację faktycznych czynników etiologicznych zatruć pokarmowych, wśród których rosnący udział mają także pierwotniaki pasożytnicze. Biorąc pod uwagę postępującą globalizację produkcji żywności i związany z nią masowy przepływ towarów żywnościowych między krajami, można stwierdzić iż pierwotniaki pasożytnicze przenoszone za pośrednictwem wody i środków spożywczych stają się realnym zagrożeniem zdrowia i życia konsumentów w skali globalnej. Pierwotniaki pasożytnicze stanowią przykład nowych patogenów żywnościowych, które powinny być uwzględniane w analizie zagrożeń wykonywanej w ramach obligatoryjnego wdrażania zasad HACCP w produkcji i obrocie żywnością. W celu zapewnienia skutecznych środków kontroli służących do opanowania tego zagrożenia konieczne jest prowadzenie badań monitoringowych mających na celu oszacowanie poziomu ryzyka obecności pierwotniaków pasożytniczych w surowcach żywnościowych. Ponadto, niezbędne jest określenie stopnia możliwej redukcji ww. pierwotniaków podczas procesów technologicznych stosowanych w przetwórstwie żywności. W tym kontekście kluczowym się staje podejmowanie przez jednostki naukowe oraz komercyjne laboratoria badawcze, przedsięwzięć zmierzających do roz- 33

34 TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 wijania i udostępniania metodyk badawczych związanych z wykrywaniem różnych form rozwojowych pierwotniaków pasożytniczych obecnych w środkach spożywczych. 4. Literatura [1] Adams M.R., Moss M.O. (2008) Food Microbiology. Third Edition. The Royal Society of Chemistry, Cambridge. [2] Amoròs I., Alonso J.L., Cuesta G. (2010) Cryptosporidium Oocysts and Giardia Cysts on Salad Products Irrigated with Contaminated Water. J. Food Prot., 73 (6), 1138 1140. [3] Bhunia A.K. (2008) Foodborne Microbial Pathogens. Mechanisms and Pathogenesis. Springer Science + Business Media LLC, New York. [4] CDC, Foodborne Outbreake Online Database (Food). Centers for Disease Control and Prevention. http://wwwn.cdc.gov/foodborneoutbreaks/default.aspx (dostęp: 08.01.2013). [5] Carruthers V., Boothroyd J.C. (2007) Pulling together: an integrated model of Toxoplasma cell invasion. Curr. Opin. Microbiol., 10, 83 89. [6] Cortez C., Yoshida N., Bahia D., Sobreira T.J.P. (2012) Structural basis of the interaction of a trypanosoma cruzi surface molecule implicated in oral infection with host cells and gastric mucin. PLoS ONE, 7 7), e42153. doi:10.1371/journal.pone. 0042153. [7] Coura J.R., Viñas P.A. (2010) Chagas disease: a new worldwide challenge. Nature, 465, S6-S7. [8] Dawson D. (2005) Foodborne protozoan parasites. Int. J. Food Microbiol., 103, 207-227. [9] De Carvalho T.B., David E.B., Coradi S.T., Guimarães S. (2008) Protease activity in extracellular products secreted in vitro by trophozoites Giardia duodenalis. Parasitol. Res., 104 (1), 185 190. [10] Dillingham R.A., Lima A.A., Guerrant R.L. (2002) Cryptosporidiosis: epidemiology and impact. Microb. Infect., 4, 1059 1066. [11] Dorny P., Praet N., Deckers N., Gabriel S. (2009) Emerging food-borne parasites. Vet. Parasitol., 163, 196 206. [12] Dytnerska K., Stączek P., Długońska H. (2004) Toxoplasma gondii kosmopolityczny pasożyt o małym zróżnicowaniu genetycznym. Post. Mikrobiol., 43 (2), 141 154. [13] Dzwolak W. (2008) Niezdrowy układ. Pasożyty, żywność i człowiek Bezp. Hig. Żywn., 5 (58), 27 29. [14] Dzwolak W. (2010) Radiacyjna obróbka żywności. Kierunki zastosowania. Przem. Spoż., 64 (12), 35 38. [15] Dzwolak W. (2011) UV poprawia bezpieczeństwo. Zastosowanie promieniowania UV w przemyśle spożywczym. Bezp. Hig. Żywn., 05 (94), 34 35. [16] Dzwolak W. (2013) Pierwotniaki pasożytnicze w kuchni. Przegl. Gastr. ( w druku). [17] Eckert J. (2007) Pierwotniaki. W: Mikrobiologia lekarska (pod red. Kayser F.H., Bienz K.A., Eckert J., Zinkernagel R.M., red. nauk. tłum. Heczko P.B., Pietrzyk A.). Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa. [18] Erdoĝrul Ö., Şener H. (2005) The contamination of various fruit and vegetable with Enterobius vermicularis, Ascaris eggs, Entamoeba histolytica cysts and Giardia cysts. Food Contr., 16, 559 562. [19] Farkas J., Irradiation for better foods. Trend. Food Sci. Technol., 2006, 17, 148 152. [20] FDA, Bad Bug Book 2 nd Edition. Foodborne Pathogenic and Natural Toxins Handbook. U.S. Food and Drug Administration. [21] Gencay Y.E., Yildiz K., Gokpinar S., Leblebicier A. (2013) A potential infection source for humans: Frozen buffalo meat can harbour tissue cysts of Toxoplasma gondii. Food Contr., 30, 86 89. [22] Gertig H., Duda H. (2004) Żywność a zdrowie i prawo. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa.

[23] Jay J.M., Loessner M.J., Gulden D.A. (2005) Modern Food Microbiology. Seventh Edition. Springer Science + Business Media, Inc., New York. [24] Macarisin D., Santín M., Bauchan G., Fayer R. (2010) Infectivity of Cryptosporidium parvum oocysts after Storage of Experimentally Contaminated Apples. J. Food Prot., 10 (73), 1824 1829. [25] Nagajyothi F., Weiss L.M., Silver D.L., Desruisseaux M.S., Scherer P.E., Herz J., Tanowitz H.B. (2011) Trypanosoma cruzi utilizes the host low density lipoprotein receptor in invasion. PloS. Negl. Trop. Dis., 5 (2), e953. doi:10.1371/journal.pntd. 0000953. [26] Nichols G.L. (1999) Food-borne protozoa. British Medical Bull., 55 (4), 209-235. [27] Ralston K.S., Petri W.A., Jr. (2011) Tissue destruction and invasion by Entamoeba histolytica. Trends Parasitol., 27, 254 263. [28] Slifko T.R., Smith H.V., Rose J.B. (2000) Emerging parasite zoonoses associated with water and food. Int. J. Parasitol., 30, 1379 1393. [29] Taylor M.A., Protozoa. W. (2000) Microbiological Safety and Quality of Food Vol. II (pod red. B.M. Lund, Baird-Parker T.C., Gould G.W.). Aspen Publishers, Inc., Gaithersburg, 1420 1456. [30] Wang C.H., Diderrich V., Kliebenstein J., Patton S., Zimmerman J., Hallam A., Bush E., Faulkner C., McCord R. (2002) Toxoplasma gondii levels in swine operations: differences due to technology choice and impact on costs of production. Food Contr., 13, 103 106. [31] Wesołowska M., Gąsiorowski J., Jankowski S. (2005) Pierwotniaki oportunistyczne występujące u osób z niedoborami immunologicznymi. Adv. Clin. Exp. Med., 2 (14), 349 355. [32] Yoshida N., Tyler K.M., Llewellyn M.S. (2011) Invasion mechanisms among emerging food-borne protozoan parasites. Trends Parasitol., 27 (10), 459 466. Streszczenie Niektóre gatunki pierwotniaków zanieczyszczających wodę i żywność mogą negatywnie wpływać na zdrowie i życie konsumentów, powiększając listę biologicznych zagrożeń bezpieczeństwa żywności. W artykule scharakteryzowano pierwotniaki pasożytnicze wprowadzane do organizmu człowieka drogą pokarmową, należące do rodzajów Giardia, Entamoeba, Sarcosystis, Toxoplasma, Cryptosporidium, Cyclospora, Isospora, a także do gatunku Tryponosoma cruzi uznawanego za nowe zagrożenie w grupie pierwotniaków pasożytniczych. W opracowaniu opisano właściwości ww. pierwotniaków z uwzględnieniem źródeł ich pochodzenia, dróg transmisji oraz symptomów chorobowych związanych z parazytozami wywoływanymi przez poszczególne gatunki. Mając na uwadze wpływ pierwotniaków na zdrowie publiczne, wskazano na konieczność uwzględniania pierwotniaków pasożytniczych w zakładowych programach bezpieczeństwa żywności, wskazując jednocześnie środki kontroli (nadzoru) umożliwiające opanowanie tej grupy zagrożeń biologicznych. 35

Waldemar DZWOLAK Warmia and Mazury University at Olsztyn, Faculty of Food Science Chair of Dairy Development and Quality Management PARASITIC PROTOZOA AS A BIOLOGICAL FOOD SAFETY HAZARD Summary Some of protoza species contaminating drinking water and foods can negatively affect human health and life and they extend a list of biological food safety hazards. In the article some parasitic protozoa entering the human body by oral route, representing Giardia spp., Entamoeba spp., Sarcosystis spp., Toxoplasma spp., Cryptosporidium spp., Cyclospora spp., Isospora spp. as well as a new emerging foodborne hazard Tryponosoma cruzi were characterized. In the paper a characteristics of the parasitic protozoan including their sources of origin, life cycles, routs of transmission, and symptoms of parasitic diseases were described. Taking into account an influence of the parasitic protozoa on the public health the necessity of including the parasites in the company food safety programs was pointed out and some measures were presented enabling a control of this group of biological hazards. dr inż. Waldemar DZWOLAK Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Wydział Nauki o Żywności Katedra Mleczarstwa i Zarządzania Jakością e-mail: waldekdz@uwm.edu.pl 36

Małgorzata WIŚNIEWSKA The University of Gdańsk, Faculty of Management Eugenia CZERNYSZEWICZ University of Life Sciences in Lublin, Faculty of Horticulture and Landscape Architecture Agro-terrorism and its consequences Key words: agro-terrorism, food, consequences. Słowa kluczowe: agroterroryzm, żywność, konsekwencje. 1. Introduction Increasing complexity of food production systems, the application of new technologies, increased globalization of trade, the fact that food and food ingredients may be derived from distant places worldwide, the introduction of novel foods, as well as political and social activities of nations may lead to new or unforeseen (emerging) risks with a negative impact on human health and on economy. Nowadays, according to the WHO World Health Organization responsible governments, private companies, including those related to agriculture, cannot ignore the possibility that terrorists, criminals and other antisocial groups may target the safety of food supply [1]. When the terrorist threat is focused on food and on food chain, including water and water supply, we can talk about food terrorism. It may be defined as [2]: the act of threat of deliberate contamination of food for human consumption with chemical, biological or radio-nuclear agents for the purpose of causing injury or death to civilian populations and/or disrupting social, economic or political stability. A particular type of food terrorism is agro-terrorism. In the overall context of food terrorism, the subject of agro-terrorism and particularly, the consequences of that phenomenon, are in minority. Therefore, the aim of the article is to define the agro-terrorism and then to present the selected, most severe and spectacular examples of agro-terrorism over the years 1950 2012, and based on that to identify the types of consequences connected with that phenomenon. 2. Materials and methods Material for the study was professional literature referring to agro-terrorism and the method used was literature review. The literature data base taken into account was Science Direct within years 1990 2012. The searched phrases were: agroterrorism, consequences. Based on that the selected articles and chapters in books were chosen for data collection, where the economic and/or social impact was described. During the study the official documents published by CFSAN (The Center for Food Safety and Applied Nutrition) and WHO (World Health Organization), referring to agroterrorism were also considered. 3. Results of the study Agro-terrorism is not a new phenomenon. Already in the 6th century B.C. the Assyrians poisoned enemy wells with rye ergot. Based on the literature review, agro-terrorism may be defined as: intentional or threatened use of viruses, bacteria, fungi, or toxins from living organisms to produce death or disease in humans, animals, or plants; or intentional or threatened use of chemicals against food or 37

animals; or intentional or threatened use of explosives to disrupt agriculture production or supplies of food [3], deliberate introduction of an animal or plant disease with the goal of generating fear, causing economic losses, and/or undermining social stability [4], deliberate introduction of a disease agent, either against livestock or into food chain for the purposes of undermining stability and/or generating fear [5]. The same meaning of agro-terrorism can be found in papers by Pavlin et al. [6], Foxell [7], Linacre et al. [8], Monke [9] or Caldas and Perz [10]. As Govindasamy et al. [11] argue the agricultural economy is very much vulnerable to sabotage as the result of food terrorism and may be more fragile than other segments of the economy. It is because of its low level of security. K.C. Bailey points out that most fields, pastures are unprotected and unsupervised at night and most crops exist as monocultures, thus, they all share the same vulnerability to a pathogen [12]. Moreover, the appeal of agro-terrorism is that it is low-tech but high-impact. For example, only 3 grams of a rice blast fungus per hectare could infect 50-90% of crops exposed [12]. In addition, the physical resources necessary to produce such an agent are easily available to anyone in the scientific, pharmaceutical or agricultural business communities. Many agro-terrorism agents can be made in high school labs within a few hours or days, and with the advent of the Internet. All of this information is easily accessible online [12]. Terrorists attacks directed against the agriculture industries or via the food chain pose the most serious danger for latent, ongoing effects and general socioeconomic and even political disruption. The severity of agro-terrorism can be demonstrated by indicating the impact of documented incidents (see table 1). Table 1. The examples of agro-terrorism and of its consequences Tabela 1. Przykłady agroterroryzmu i jego konsekwencji Event (year)/ Wydarzenie (rok) A plant toxin was used by a Mau Mau group to infect cattle at a Kenyan mission station; (1952) Cows were affected by cyanide on a farm owned by a Black Muslim group in Ashville, Alabama; Probable perpetrator Ku Klux Klan; (1970) Irish Republican Army threatened to release FMD virus in the United Kingdom; (1970) Mercury was used to poison Jaffa oranges by Arab Revolutionary group; Oranges were sold in Netherlands, West Germany, France, Sweden,United Kingdom; P/U**; (1978) Cattle was contaminated with Anthrax in Zimbabwe (formerly Rhodesia); P/U; (1978-1980) People in USA becoming ill after eating watermelons grown in soil treated intentionnally with aldicarb; P/U; (1985) Grapes were contaminated with cyanide in Chile; P/U; (1989) Two serial murderers in China used rat poison, containing tetramine, to kill livestock and fish; (1995) Hemorrhagic virus spread among wild rabbit in New Zealand; P/U. (1997) Consequences / Konsekwencje 33 animals died; Fear, stress, panic, illness; 30 cows were found dead; Fear, stress, panic, illness; Reduction of Israel exports to Europe by 40%; Over 10000 human cases and 182 deaths; Fear, stress, panic, illness; A boycott by American consumers; Damage amounted to several hundred million dollars; More than 100 growers and shippers went bankrupt; US$400 million loss; 3100 chicken, 233 pigs, 300 fish, over 10 oxen died; Wild rabbit population was threatened; 38

Cattle food was contaminated by Brian Skip Lee, in Wisconsin, USA; (1999) Fishery was contaminated in Northern Ireland; P/U; (2001) Bulk milk tanks on dairy farms were contaminated by farm worker with antibiotics in western New York, USA; (2002) 200 lbs of ground beef was contaminated with a insecticide containing nicotine by a disgruntled employee of supermarket in Michigan, USA; Probable perpetrator Al Quaida; (2003) Series of intentional contaminations of water sources in Australia with pesticide Roud Up ; P/U; (2006) Deliberate contamination of land in southern Lebanon; P/U; (2006-2009) Escherichia coli (EHEC) outbreak in European Countries; Bioterrorist attack publicly discussed as possible reason; (2011) **P/U perpetrator unknown. Source: Own study based on: [2, 9, 12 22]. Źródło: badania własne: [2, 9, 12 22]. No cattle died; Recall costing millions ; Destruction of 500000 fish; 14 reported cases; More than 48,000 gallons of milk were destroyed, costing farmers tens of thousands of dollars; 92 individuals became ill; Three farm estimated losses at AU$1 million; Total losses by crop from US$22602221 to US$26815997; About 4,000 cases of EHEC infections and nearly 50 fatalities were reported; Compensation was paid to farmers by the European Union for the rapid decline in sales, amounting to 210 million euro; 4. Discussion Taking into account the obtained results we can propose and discuss at least about two types of effects of agro-terrorism direct and indirect, strongly connected with economic and social consequences. Direct consequences are those which affect farmers and are resulting from lost or damaged products and infrastructure. The examples can be: loss of potential incomes, loss of broken contracts, costs of disposing of contaminated livestock and crops, including costs of waste management, costs of veterinary or agro-technician specialist diagnosis, costs of control measures, costs of vaccination and of other veterinary treatment, costs of funerals, of hospitalization of the farmer and of his/her family members, loss (death or long hospitalizations) of farm workers who have had contact with infected crops and/or livestock, costs of infrastructure (buildings, machines, production lines) disinfection, cleaning and/or renovation, stress, uncertainty, risk, fear of loss of health, of life. Indirect consequences affect the country, the citizens, regional economy, consumers and other representatives of food chain, and refer to: costs of compensation paid to producers granted by the central or local governments, costs of the recalls of the products from the market, suspected as intentionally contaminated, costs of funerals, of hospitalization of the consumers of contaminated products, costs incurred by retailers, restaurants, suppliers, transportation services providers, contractors, resulting from the loss of continuity of supply and orders, costs of job loss by farm workers, causing deterioration of living conditions in the region, 39

TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 income losses of consumers affected by higher prices of food products, loss of consumer confidence, contributing to the change in purchasing decisions. Very important seems to be the public panic and distrust that translates into their political decisions made during the authorities election, as well as the loss of export markets, as the result of restrictions, like quarantine or embargo, imposed by trading partners. 5. Conclusions Based on the results of the study it can be concluded that: every level of food chain, including farms and feedlots, and the distribution chains of animals and fresh plans, including fruit, vegetables, remains vulnerable to food terrorisms, so-called agro-terrorism, single action of deliberate food contamination in one location can have significant impact on regional, national and even international basis, agro-terrorism affects farmers, producers, consumers, governments, food agencies, the wider society, as well as the global world, losses have a direct or indirect impact on the economic, social and even political condition of the region, of the country and of other countries that cooperate with them, losses have also the psychological character, because agro-terrorism affects fear, panic and stress, i.e. among farmers and consumers. To sum up, one can argue that it is up to the country, to its authorities, from the central to local level, to create conditions for the training of farmers in order to raise awareness and preparedness in this regard, to avoid all adverse consequences. 6. References [1] WHO (World Health Organization) (2002) Terrorist Threats to Food: Guidance for Establishing and Strengthening Prevention and Response Systems. Food Safety Issues Series, WHO, Geneva. [2] WHO (World Health Organization) (2008) Terrorist Threats to Food: Guidance for Establishing and Strengthening Prevention and Response Systems. Food Safety Issues Series, WHO, Geneva. [3] Cartmell D.D., Ashlok M.A., Leising J.G. (2004), Agroterrorism. Implications For Effective Crisis Management in Agricultural Communication, [in:] Proceedings of the 31th Annual National Agricultural Education Research Conference, May 27 28, Department of Agricultural Education, St. Louis. [4] Govern K. H. (2009) Agroterrorism and Ecoterrorism: A Survey of Indo-American Approaches Under Law and Policy to Prevent and Defend Against These Potential Threats Ahead, Florida Coastal Law Review, 10, 223 261. [5] Chalk P. (2001) Terrorism, Infrastructure Protection, and the U.S. Food and Agricultural Sector. Testimony before the Subcommittee on Oversight of Government Management. Restructuring the District of Columbia, U.S. Senate, Santa Monica. [6] Pavlin J.A., Witt C.J., Noah D.L. and Timoney P.J. (2002) Bioterrorism and Equids, Clinical Techniques in Equine Practice, 1(2), June, 109 115. [7] Foxell J.W. (2003) The terrorist threat to U.S. food security, American Policy Foreign Interest, 2(25), 99 126. [8] Linacre N. A., Koo B., Rosegrant M.W., Msangi S., Falck-Zepeda J., Gaskell J., Komen J., Cohen M.J. and Birner R. (2005) Security analysis for agroterrorism: applying the threat, vulnerability. consequence framework to developing countries. EPT Discussion Paper 138, International Food Policy Research Institute, Washington. 40

[9] Monke J. (2007) Agroterrorism: Threats and Preparedness, CRS Report on Congress, Congressional Research Service, March 12. http://www.fas.org/sgp/crs/terror/ RL32521.pdf. Accessed 10.06.2013. [10] Caldas M.M. and Perz S. (2013) Agro-terrorism? The causes and consequences of the appearance of witch s broom disease in cocoa plantations of southern Bahia, Brazil, Geoforum, 47, 147 157. [11] Govindasamy R., Turvey C.G., Puduri V. (2006) Potential Impact of Agro-terrorism Perceptions on Demand for Locally Grown Products, Rutgers. The State University of New Jersey, New Jersey. [12] Bailey K.C. (2001) The Biological and Toxin Weapons Threat to the United States, National Institute for Public Policy, Fairfax. [13] Herrmann J.A. (2011) Agricultural terrorism: the US perspective, [in:] Ecosystem Health and Sustainable Agriculture. Norrgren L., Levengood J. (ed.). Uppsala University Press, Uppsala, 338 348. [14] Gibbs P. (2003) The Foot-and-Mouth Disease Epidemic of 2001 in the UK: Implications for the USA and the War on Terror, Journal of Veterinary Medical Education, 30, 2, 121 132. [15] Nass M. (1992) Anthrax Epizootic in Zimbabwe, 1978 1980. Due to deliberate spread?, The PSR Quarterly, December, 2, 4, 198 209. [16] Green M.A, Heumann M.A., Wehr H.M., Foster L.R., Williams L.P. Jr, Polder J.A., Morgan C.L., Wagner S.L., Wanke L.A., Witt J.M. (1987), An outbreak of watermelonborne pesticide toxicity, American Journal of Public Health, 77, 11, 1431 1434. [17] Dalziel G.R. (2009) Food defence incidences 1950-2008, Centre for Excellence for National Security (CENS), S. Rajaratram School of International Studies, Nanyang Technological Univeristy, Singapore. [18] Fiedler J.M., Bryan D. (2003) Nicotine Contamination of Ground Beef Sold to the PublicNicotine Contamination, EPI Inside, Spring. http://www.michigan.gov/ documents/v16spring2003_65722_7.pdf. Accessed 10.06.2013. [19] CFSAN (The Center for Food Safety and Applied Nutrition) (2003) CFSAN/Office of Regulations and Policy. October 7, 2003. http://www.doh.state.fl.us /environment/ community/foodsurveillance/resource_docs/food_terrorism.pdf. Accessed 10. 06.2013. [20] Crowther G. (2008) The economic impact of cluster munition contamination in Lebanon, Landmine Action, London. [21] Kelsey E., Rohan B. (2011) Germany defends E. coli response as death toll Reiss. http://www.reuters.com/article/2011/06/08/us-ecoli-dustre7511ux20110608. Accessed 10.06.2013. [22] Monecke S., Mariani-Kurkdjian P., Bingen B., Weill F.X., Baliere Ch., Slickers P., Ehricht R. (2011) Presence of Enterohemorrhagic Escherichia coli ST678/O104:H4 in France Prior to 2011, Applied And Environmental Microbiology, December, 77, 24, 8784 8786. Summary The aim of this article is to present the definition and consequences of agro-terrorism. The economic and social impacts are taken into account. The research focuses on cases within years 1950 2012. It was found that the effects may be direct or indirect, including their economic and social character. They have significant impact on regional, national and even 41

international basis. These relate to farmers, consumers, producers, food agencies, governments, as well as to the wider society. Małgorzata WIŚNIEWSKA Uniwersytet Gdański, Wydział Zarządzania Eugenia CZERNYSZEWICZ Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Wydział Ogrodnictwa i Architektury Krajobrazu AGROTERRORYZM I JEGO KONSEKWENCJE Streszczenie Celem artykułu jest zaprezentowanie pojęcia i konsekwencji dotyczących agroterroryzmu. Po uwagę wzięto skutki ekonomiczne i społeczne. Badania dotyczą przypadków na przestrzeni lat 1950 2012. Stwierdzono, że skutki mogą mieć charakter bezpośredni i pośredni, w tym ekonomiczny i społeczny. Mają zasięg lokalny, krajowy i globalny. Dotyczą one rolników, konsumentów, producentów, urzędów zajmujących się żywnością, rządów, a także szeroko rozumianego społeczeństwa. dr hab. Małgorzata WIŚNIEWSKA, prof. UG The University of Gdańsk, Faculty of Management dr hab. Eugenia CZERNYSZEWICZ, prof. UP University of Life Sciences in Lublin, Faculty of Horticulture and Landscape Architecture 42

Janusz ZĄBEK Independent auditor and consultant ISO 9001:2008 and other management systems Practical realization of the requirements of GMP, GHP and HACCP in the domestic food production. The analysis of the example selected municipality Key words: quality, domestic production, food safety. Słowa kluczowe: jakość, domowa produkcja, bezpieczeństwo żywności. 1. Introduction One of the ways of home made food production is the processing of raw materials derived from the economic pig slaughter. In some regions of Poland tradition of this type of activity has been developing for decades. The strength of these tradition formed the basis for regional tradition, best evidenced by the fact that it survived the times in which economic culling was banned, and breaking this law resulted in prosecution. Despite the many cultural and technological changes, caused among others by the Polish accession to the European Union, this tradition has not only disappeared, but according to the development of civilization has been modified by subsequent generations. You have to pay attention to the fact that this kind of production is often overlooked or ignored and that this type of activity facing both, low-industrialization of the region and a small number of non-farm jobs, is extremely important. It happens infrequently that the production which is firmly rooted in the tradition has a strong business foundation and might at any time, with few organizational adjustments become a source of highly valued and profitable business. The factor of making use of skills and practices acquired at home and some business potential, were the main sources of inspiration for this publication. What is really essential here, is the fact, that a significant percentage of pig slaughter in the studied community, also for economic reasons are fed by natural food obtained from growing suitable plants. This is turn makes it possible to set up an organic food production without substantial financial and organizational investements 1 [9, 10]. The author has made an attempt to assess the extent of mentioned activity, introducing at the same time, a lot of characteristic parameters, taking into account the whole country, the province and the studied community. While leaving the individual elements of organizational sphere to economic and investment advisers, tax 1 According to estimates by the author, nearly 60% of pigs tested in the village comes from semi-subsistence farms, which are fed a natural food obtained from the relevant plant breeding. 43

consultants and accountants, the author has tried to examine this part of manufacturing where the laws and rules of quality management come to co-existence 1 [11]. Based on numerable observations of some slaughtering and related to them manufacturing processes in terms of potential transformation into the regular business, the author has made qualitative assessment as for as the principles of safe food are concerned [11]. While joining the EU, Poland adopted a number of legal regulations concerning the production and food marketing. They are these regulations that create a duty to implement and use some systems which ensure food safety and nutrition safety [4, 5, 6, 8]. The systems, which obligatorily apply in the food industry organizations are as follows: Good Hygiene Practice (GHP), Good Manufacturing Practice (GMP) and Hazard Analysis and Critical Control Point (HACCP). Importantly, the implementation of these systems does not entail an obligation to obtain a certificate. For example, simply the use of some recommended tools, the provision certain technical and technological solutions, and introdution of simple documentation are enough to inform interested parties by means of the declaration of intents, that the organization implemented HACCP system and that it operates in accordance to the requirements of the Codex Alimentarius [1]. This idea, consistent with the view promoted by the author that the real use of management systems is carried out by using their tools, not only by suspending the certificates, he been an extra inspiration for this work. 2. Material and methods The study included a small municipality in the province of Malopolska. The choice of the community was targeted because of its typical agricultural character, the structure of production and the lack of any industrial points. A long tradition of economic pig slaughter and domestic meat production carried out within that municipality, is an additional argument of choice. In result of the research, the following material was gathered as a basis for further discussion: The parameters characterizing the municipality selected for testing, such as total area, agricultural area, arable land area, number of households and agricultural areas population were obtained from the secretariat of the commune. These figures as a secondary source data, after the upgrading by the Municipal Office on 31.12.2010. The size of the pig population and its buying in the country and the region in which the municipality is located, come from the Central Statistical Office resources. These data, as well as secondary sources also contain information about the volume of meat, fats and pig offal production in the area. These values, valid as of 31.12.2010, have been downloaded from the website www.gus.gov.pl. The figures determining the volume of buying cattle in the studied community in 2010, were obtained from direct observation of trade centers. The number of purchased units in 2010, in two trade points in the municipality, multiplied by the average weight of one piece enabled to get the size in units of mass. Also, the size of meat, fats and pig offal production generated by the community in the area studied, is the effect of observation supplemented by interviews. The basis of the characteristics of the economic conditions of pig slaughter and household pork production in the studied community include 10 observations of processes carried out in 2010. The results of observations of pig slaughter, supplemented by direct interviews, are the basis to develop points 3 and 4. In addition, the results of the author s observations of slaughters conducted from 2005 to 2010, have been used in the paper work. Therefore, they were performed before Polish accession to the European Union. 1 Business activities, including food production economic system requires certain legal requirements regulated by laws. 44

Some figures, which were the source of the author s inquiry are not derived directly. Some are obtained by the calculation according to the rules of the Central Statistical Office concluded in a paper titled: Methods for estimating the physical sizes of animal production. In the same way the value of production of meat, fats and pig offal from purchased livestock has been calculated. 3. General characteristics of the study area The studied village is located on the northern edge of the Malopolska Region. The municipality is agricultural in nature, supported by very good natural conditions, the fragmentation of holdings is below the national average, their good technical infrastructure and specialization. The characteristic feature of the municipality is an extremely high share of agricultural land in total area high stocking density, and the dominant importance of breeding pigs. Basic values 2 characterizing the municipality are summarized in Table 1. Table 1. Summary of basic data about the community Tabela 1. Zestawienie podstawowych danych o gminie No Spceification Amount 1 Population 2896 population 2 The total area of the municipality 3541 ha 3 Agricultural land area 2995 ha 4 Area of arable land (in agricultural land) 2740 ha 5 Number of households 857 6 Number of farms 646 Source/Źródło: own study/badanie własne. 4. Pig meat market in Poland and regions, including the slaughter business in 2010. An analysis from the perspective of selected elements Domestic slaughter is the one which is carried out directly on the farm and the slaughter of animals which is made on behalf of the farm owner in the slaughterhouse industry or local slaughterhouse. Meat received from such slaughter is designed to self-supply and direct sales. Self-supply consumption of meat is its consumption in the household. Direct selling means distributing it at market places in own chains of stores or sales among neighbours. Direct meat sales also comprises its consumption while performing some non-agricultural activities such as agro-tourism services or restaurant services [2]. Table 2 summarizes some elements characterizing pork market in Poland and the Province in 2010. The data show (sumarise): area (column b), production of animals for slaughter (tons), (column c), the amount of pigs purchased in 2010 (tons), (column d), meat, fat and offal production from pigs purchased (tons), (columns c,e), meat, fat and offal production from domestic slaughter (tons), (column f), participation of domestic slaughter in the general meat, fat and offal production (tons), (column g). Data in column c, d and e were taken from the resources of Central Statistical Office. The figures in column f were obtained by the following arithmetic. 2 Data from the census in 2002, updated as of 31.12.2010 by the Municipal Office. 45

where: TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 After applying the transformation formula 3 [2]: Z = Sz + Ug -> Ug = Z Sg Z production of animals for slaughter, Sz purchase of livestock, Ug domestic economic. The amount of pig production from domestic slaughter was calculated. Table 2. Selected parameters of pork meat market in the country and Malopolska voivodship Tabela 2. Wybrane parametry rynku mięsa wieprzowego w kraju i województwie małopolskim No Area Production of pig slaughter in 2010 [tons] The size of the buying animals for slaughter in 2010 [tons] Production of meat, fats and offal with concentrated livestock [tons] Production of meat, fat and offal the slaughter of economic [tons] Participation in the economic slaughter of the total production of meat, fat and offal [%] a b c d e f g 1 National 2388140 1988329 1550895 311853 20.11 2 Malopolska voivodship 68967 54791 42737 11057 25.87 Source/Źródło: own study/badanie własne. Table 3 Selected parameters of pork meat market in the studied community Tabela 3. Wybrane parametry wieprzowego rynku mięsnego w badanej gminie Production of pig slaughter in 2010 [tons ] The size of the buying animals for slaughter in 2010 [tons] Production of meat, fats and offal with concentrated livestock [tons] The size of the economic system of animals slaughtered [tons] Production of meat, fat and offal the slaughter of economic [tons] Participation in the economic slaughter of the total production of meat, fat and offal [%] a b c d e f 469 350 273 119 93 34.07 Source/Źródło: own study/badanie własne. On the basis of post-mortem performance slaughter index, which is 78.00% for pig the values showing meat, fat and offal production from domestic slaughter were calculated. Percentage share of meat, fat and offal production from the domestic slaughter in the overall production is presented in column g. Table 3 presents the same data as in Table 2 but they relate to the tested community. The basis of the values presented were as following: number of pigs purchased 2920, average weight of the purchased pig (tons) 0.12, number of pigs slaughtered in the domestic business 795, average weight of a slaughtered pig (tons) 0.15. Production of meat, fat and offal from the purchased pigs (column c) and that obtained from domestic slaughter (column e) have been established, as for Table 2 using a performance slaughter index. The value of the total production in the studied community (column a) is obtained by adding up values from column b and d according to the formula [2]. Percentage share of meat, fat and offal production from domestic slaughter in the overall production is presented in column f. 3 Central Statistical Office: Methods for estimating the physical sizes of livestock production, Chapter III, Section 1 The production of animals for slaughter. Warsaw 2008. 46

The figures presented in Tables 2 and 3 indicate that domestic slaughter is an important way of obtaining food. Nationally, 20.11% of pork meat in 2010 was obtained as a result of the domestic slaughter. In Malopolska, respectively 25.87%. In the studied community 34.07% of the whole production comes from the domestic slaughter. 5. Characteristics of the process of domestic slaughter 5.1. External conditions All the studied cases of domestic slaughter were conducted in rural households in places specially adapted for the time of slaughter. Sanitary protected spaces were separated in livestock buildings. In these all, parts of production were conducted : slaughtering, cutting and distribution of carcasses, grinding, segregation, mixing, baking, grilling or boiling and storage. Production processes were carried out with the use of specialized tools used in meat processing plants. Therefore, knives, processing grinding and mixing machines were used. Hanging lever to lift the carcasses and over equipment always used in production, seem to be a traditionally conditioned. The studied processes were carried out by staff consisting of 3 4 people. On average, the whole process casted 6 7 hours. AREAS FACILITY OR LIVESTOCK 1. SLAUGHTER WASTE COMMERCIAL SPACE 2. CLEANING WASTE RESIDENTIAL OR COMMERCIAL SPACE spices The traditional formula of 3. DISTRIBUTION HALF-CARCASSES 4. QUARTERED. CHOPPING 5. CHOPPING AND PRE- SORT BY MATERIAL OF PURPOSE 6. PREPARATION OF MATERIAL FOR MANUFACTURE OF: MIXING, SEASONED WASTE 8. HEAT TREATMENT: COOKING, BAKING, FRYING 7. MANUFACTURING PRODUCTS 9. STORAGE 8. HEAT TREATMENT: SMOKING PANTRY FROM A COLD OR REFRIGERATOR Fig. 1. Flowsheet of domestic meat production Rys. 1. Schemat technologiczny produkcji mięsnej metodą gospodarczą Source/Źródło: own study/badanie własne. 47

5.2. General scheme of the slaughter process Figure 1 shows a general technological scheme implemented in meat production business. Noteworthy is not only a fairly clear distinction between the individual production zones, but also the specific activity components. Zone 1 is a place of slaughter. In zone 2 cleaning is done. The 2 zones are the ones with a large number of external contamination. In zone 3 the raw meat processing is done. Zone 4 is a storage place of ready products. In addition, the research confirms (also it is clear from the figures) that the processes are tightly focused, carefully delineated and implemented. These features ensure safe conditions of production. 6. Evaluation of the slaughter process and production of products in terms of existing legislation on food safety 6.1. The evaluation system As a starting point for assessing the slaughter and production the scheme of implementation of GMP, GHP and HACCP was taken into account. Rating was assigned for each stage of the implementation of the above systems. This assessment, which is determined according to the following principles involved both the advanced stage of implementation, as well as the degree of fulfillment of specific requirements at a given stage. In order to maximize the objectivity of the assessment the following five-step scoring, were established 1 point is awarded, denotes completion and fulfillment of the requirements at this stage at 20%, 2 points awarded, means a complete assessment of the implementation and compliance with the requirements of 40%, 3 points, are the completion of that phase of the implementation and fulfillment of the requirements of 60%, 4 points shall be awarded in the case of 80% complete implementation of the stage and meet the requirements set, and 5 points when the implementation phase of the system is fully implemented (100% execution), and all requirements met. 6.2. Summary ratings A comprehensive assessment was developed and presented in Table 4. Each rating was assigned to its reasoning in a short commentary. It should be noted that in domestic food production using raw materials derived from the economic pigs slaughter, the factor which at each stage of the implementation of GMP, GHP and HACCP reduces the assessment is the lack of documentation and record keeping. In the practical implementation of operational activities there is a large number of elements of the processes, which in a particular way are subjected to constant monitoring and if necessary to intervention of the participating staff. These points are also analyzed from the perspective of regulations (GHP, GMP, HACCP) and are critical points of ongoing processes. This is an example, which shows that habits, traditions, applicable legal regulations come into contact. Table 4. Summary of assessments of food production conditions in the economic system Tabela 4. Zestawienie ocen warunków produkcji żywności w systemie gospodarczym No Reference system Implementation stage Reasonable estimate Rating 1 GMP Well planned buildings of adequate space for placement of production facilities and warehouses. The buildings are designed to perform a proper slaughter waste-water management, efficient lighting and ventilation. The whole system of technical infrastructure maintained in good condition. 3 48

2 GHP 3 HACCP 4 HACCP 5 HACCP 6 HACCP 7 HACCP 8 HACCP 9 HACCP 10 HACCP 11 HACCP 1. Appointment of capital for the HACCP team. 2. Product Description 3. Purpose of the product 4. Establishment of the technological scheme 5. Verification of the production scheme in practice. 6. Hazard analysis and risk assessment. 7. Determination of critical control points. 8. Establishing critical limits 9. Develop monitoring system Properly designed and adhered to (in terms of GHP), the production flow path and separation of the functional zones (dirty and clean). Reducing the need to move personnel between dirty and clean zones (Figure 1) The high awareness of staff regarding compliance with hygiene, the principles of the need to admit only the staff to stay healthy with the food. Planned and executed in detail the timetable for the slaughter process and manufacturing. Good knowledge of the tasks to be performed and a high ability to break down those tasks by the personnel involved in the slaughtering and manufacturing processes. Implementation of the requirements in practice. Good knowledge of the products manufactured by the staff (item 4). Detailed knowledge about the heat treatments used for particular products. Knowledge of raw materials and additives used in various processes of processing. Known among the staff of storage of raw materials and products. The reputation of the destination of manufactured products. Knowledge of both the initial preparation before use and knowledge of the principles of serving the various age groups of consumers. Infants, persons with medical contraindications, and the elderly, considered as a group of vulnerable consumers. Well known and used in practice, the technological scheme. All subsequent operations in the production processes used correctly and in sequence. Identified and respected place in which the raw materials and intermediates are introduced into the process. Proper identification of points where there is a secondary processing and recycling, and which produce intermediate products, intermediate products and wastes are removed. Repeated (long or even multi-generation) learned practical verification of flow diagram. The result of its use in each case discussed in terms of functionality and usefulness of information during the process. Any deterioration in the functioning effectively removed up to date. Estimation of the potential threat of biological, chemical and physical at every stage of each of manufacturing or processing. High awareness of staff about the risks and severity of their possible health effects. High level of knowledge about the conditions the propagation of harmful microorganisms. Ability to analyze the impact of external factors on the level of risk (eg high temperature) and to prevent their effects. Identification, depending on the conditions of implementation processes, critical control points. Widespread knowledge of their isolation is to all the staff involved in the slaughtering and manufacturing processes. Among others separation between the purification and production, preventing the presence of parasites, care about the right temperature, etc manufacture. Adopt as a rule, for not slaughtering and manufacturing processes, the temperature in suitable premises for this purpose more than 18 oc. Compliance with the critical limits, including temperature during smoking, cooking and baking on the basis of current experience and observation of processes and products. Identification of those responsible for monitoring the various manufacturing processes. Precise determination of and compliance with, and evaluation criteria. The use of isolation and protection against defective products consumption resulting from the critical value is exceeded. 3 2 4 4 4 4 4 3 2 2 49

12 HACCP 13 HACCP 14 HACCP TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 10. Determination of corrective actions. 11. Determination of the principles of the verification system 12. Determination of the principles of documentation and recordkeeping system Source/Źródło: own study/badanie własne. 7. Conclusion Established pattern of conduct in the event of non-compliance in relation to the fixed values of parameters adopted. Accepted way to quickly remove the deviations from critical limits. Concerted action, carried out to understand their purpose shall ensure that a critical control point will be subject to effective monitoring and implementation of the guidelines will be established on how to proceed in a defective product. Giving opinions on the quality of functioning of a complete system of slaughter and economic production processes by all participants. Individual elements of the system are reviewed on an ongoing basis during the implementation process. Evaluation of the system by the participants and consumers in terms of products obtained. Theoretical knowledge of all elements of the required documentation. Level of knowledge regarding the various procedures and conduct ongoing processes equivalent to the knowledge about the need to create documentation and record keeping during the implementation of manufacturing operations. TOTAL POINTS FOR THE ASSESSMENT 41 TOTAL POINTS TO ACHIEVE MAXIMUM 70 DEGREE OF COMPLIANCE REQUIREMENTS [%] 58,6 Preparation of food by processing the raw material in the economic slaughter of pigs is a common phenomenon. This publication confirms the significant share of domestic products in the total pig production. On a national and region scale which comprises the tested community scale, over 20% of pork products is generated by economic activity. In the studied community, this share amounts to 34.07%. As is clear from the analysis, conversion of traditional food production into the regular economic activity is possible, maintaining several conditions, mainly organizational. It is necessary to meet the requirements of law. Taking into account citied in this work legal regulations, some of them only require a formal registration which is possible during a single visit to the appropriate office. In other cases regular co-operation with the relevant authorities is required. In practice, it is implemented by competent external contractors. Quality requirements for food production, sanctioned by the applicable law are largely met during the implementation of certain manufacturing processes. The assessment carried out by the author indicates the high level of fulfillment of legal requirements of safety production (58,6%). It should be noted that the study was applied to the rural community where tradition and habits are popular enough to inspire the implementation of many projects and often replace the existing norms in the area. Therefore, comparing this assessment with the results of some studies, in which the extent of implementation of GHP, GMP and HACCP in the food industry is examined, and which are fully prepared to deal with food, can show how strong foundations for the regulations a multigenerational experience has [7]. In the history of science there are many known cases where the usual rules and worked out for years (even centuries) standards, later became the basis for the creation of the constitution, codes or other regulations. Features such as the care for product quality, discipline in preparation, or the concern for the long-term maintenance of the taste dominated during the home slaughtering and processing business of pork for many years. The main objective, which was ranked at slaughter, especially in the past was, was not only nice-looking, very quickly and cheaply produced goods, but whether such manufactured foods would survive the winter in fairly simple terms as well. It is worth noting that those elements were the source which contributed to establishing some legal standards for food safety in Poland [11]. 3 2 1 50

8. References TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 [1] Codex Alimentarius. Food Hygiene Basic. FAO/WHO, 2003. [2] Główny Urząd Statystyczny: Metodyka szacowania fizycznych rozmiarów produkcji zwierzęcej. Warszawa 2008 [in Polish]. [3] Kołożyn-Krajewska D. (red.) (2003) Higiena produkcji żywności. Wyd. SGGW, Warszawa 2003 [in Polish]. [4] Kołożyn-Krajewska D., Sikora T. (1999) HACCP. Koncepcja i system zapewnienia bezpieczeństwa zdrowotnego żywności. Wyd. SITSpoż., Warszawa [in Polish]. [5] Luning P.A., Marcelis W.J., Jongen W.M. (2005) Zarządzanie jakością żywności. WNT, Warszawa, s. 291 346 [in Polish]. [6] Maleszka A., Swat U., Kowalczyk W. (2005) Specyfikacja wymagań dla podmiotów rynkowych w zakresie bezpieczeństwa zdrowotnego w świetle najnowszych wymagań UE. Cz. I. Wymagania dla producentów żywności. W: Jakość w doskonaleniu współczesnej ekonomii i techniki, Wyd. SGH, Warszawa, s. 91 100 [in Polish]. [7] Morkis G. (2007) Zakres wdrożenia GHP, GMP i HACCP w przemyśle spożywczym w 2006 roku. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4 (53), s. 139 153 [in Polish]. [8] Kijowski J., Sikora T. (red.) (2003) Zarządzanie jakością i bezpieczeństwem żywności. WNT, Warszawa [in Polish]. [9] Sikora T., Kołożyn-Krajewska D. (2002) Aspekty środowiskowe związane z produkcją i konsumpcją żywności. W: Adamczyk W. (red.): Ekologiczne problemy jakości wyrobów. Wyd. Naukowe PTTŻ, Kraków [in Polish]. [10] Sikora T. (2002) Zapewnienie jakości żywności na początku XXI wieku. W: Jakość żywności a rolnictwo ekologiczne. Wyd. Nauk. PTTŻ, Kraków, s. 51 61 [in Polish]. [11] Ustawa z dnia 25 sierpnia 2006 r. o bezpieczeństwie żywności i żywienia Dz. U. 2006 r. Nr 171, poz. 1225 [in Polish]. Summary In this paper, the conditions of food production from raw material obtained from the slaughter of pigs by business were presented. In assessing the situation in a specific municipality author pointed out that strongly rooted in the tradition of manufacturing has a strong foundation for both business and at any time, with little organizational adjustments may become a source of highly valued and profitable business. In addition, the test community, a significant percentage of pigs for slaughter, also for economic reasons are fed a natural feed obtained from the relevant plant breeding, which is a prerequisite, to run in a costorganizational and financial organic production. This publication also confirms a significant share of domestic products in the total pig production. On a national scale, and the region to which the test village, over 20% of pork products is generated by economic activity. In the study community, this share amounts to 34.07%. It should be emphasized that the requirements for quality food production, sanctioned provisions in force during the implementation of certain manufacturing processes are largely met. The assessment carried out by the author indicates the high level of 58.6% met the legal requirements of safety production. Therefore, comparing this assessment with the results of some studies, which examines the extent of implementation of GHP, GMP and HACCP in the food industry, which is an organization in every way prepared to deal with food, can be seen as a strong foundation for the regulation constitutes a multigenerational experience. 51

Janusz ZĄBEK Niezależny audytor i konsultant ISO 9001:2008 oraz innych systemów zarządzania PRAKTYCZNA REALIZACJA WYMAGAŃ GHP, GMP I HACCP W DOMOWEJ PRODUKCJI ŻYWNOŚCI. ANALIZA NA PRZYKŁADZIE WYBRANEJ GMINY Streszczenie W artykule zostały zaprezentowane warunki produkcji żywności z surowca uzyskanego z uboju trzody chlewnej metodą gospodarczą. Dokonując oceny sytuacji w wybranej gminie, autor zwrócił uwagę, że mocno ukorzeniona w tradycji wytwórczość ma jednocześnie silne podwaliny biznesowe i w każdej chwili, przy niewielkich korektach organizacyjnych może się stać źródłem wysoko cenionej i opłacalnej działalności gospodarczej. Ponadto w badanej gminie znaczny procent wieprzowego żywca rzeźnego, również z przyczyn ekonomicznych, żywiony jest paszą naturalną, uzyskaną z hodowli odpowiednich roślin, co stanowi przesłankę do uruchomienia przy niewielkich nakładach organizacyjnych i finansowych ekologicznej produkcji. Niniejsza publikacja potwierdza także znaczący udział domowych wyrobów wieprzowych w ogólnej produkcji. W skali kraju oraz województwa, do którego należy badana gmina, ponad 20% produktów wieprzowych uzyskanych jest metodą gospodarczą. W badanej gminie udział ten wynosi 34,07%. Należy podkreślić, że wymagania dotyczące jakości produkowanej żywności, sankcjonowane obowiązującymi przepisami podczas realizacji określonych procesów wytwórczych są w znacznej mierze spełniane. Ocena przeprowadzona przez autora wskazuje na wysoki, 58,6% stopień spełnienia wymagań prawnych bezpieczeństwa produkcji. Dlatego porównując tę ocenę z wynikami niektórych badań, w których analizuje się zakres wdrożenia GHP, GMP i HACCP w przemyśle spożywczym, czyli w organizacjach pod każdym względem przygotowanych do postępowania z żywnością, można się przekonać, jak silne fundamenty dla regulacji prawnych stanowi wielopokoleniowe doświadczenie. dr inż. Janusz ZĄBEK Independent auditor and consultant ISO 9001:2008 and other management systems Tarnów e-mail: januszzabek@op.pl 52

Romuald ZABROCKI Gdynia Maritime University, Department of Trade and Services TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 Consumer at the market of innovative products To achieve the greatness, one has to create Antoine de Saint-Exupery Key words: product, innovation, consumer, consumer behavior. Słowa kluczowe: produkt, innowacja, konsument, zachowania konsumenckie. 1. Introduction In the contemporary world innovations are the core of modern economic growth strategy, business development and well-being of people. The dynamic technological progress, growing competition and expectations, as well as variability of consumer behaviour, cause that many companies have to increasingly deepen their skills and involve their competences in the development of innovative strategies to the market of goods and services offered [1]. In a highly competitive market, innovations are the basis of existence and the development of enterprises. Pomykalski is of the opinion that, despite of the risks involved in the implementation of innovations, it is far safer to introduce innovations than stand still [2]. According to Drucker, a company which does not create innovations, disappears [3]. In the complex process of development of product innovations, the particular role is ascribed to consumers. It is emphasized that one of the essential targets of commercializing innovative products is to meet current and potential needs and expectations of customers. Consumer participation in the commercialization of product innovations is addressed to three main areas: initiation of the process of new product development, test sequences of the process of new product development and their final verification/ acceptance. The importance of consumers in innovative product development strategy results in the need to know the reasons and factors determining their attitudes and market behaviour in this group of products. The market success of new products is rooted in the understanding of needs and expectations of market participants. Listening to the voice of market participants, especially buyers and consumers, using their comments, proposals, wishes or hints, should initiate the action to create new products and to develop the existing ones [4]. Therefore, in order to arise and stay in the market, firms should respond to the constantly increasing expectations of customers, changes in manufacturing technologies and the actions of the competing companies. The new products are just the response to these changes. However, it is necessary to be aware that the introduction of new products is not always associated with success. The new product must be the result of common work of all departments in the company. In particular, it is important to know the future user, that is, the consumer. Acceptance of novelty is a complex process and is affected by a lot of factors. Each consumer has his own way of acting on the market, so it is difficult to determine the relatively stable rules and principles of his behaviour. Principles of consumers behaviour are connected with the 53

search for information about a product, considering other options, susceptibility to innovations, purchase planning and evaluation of buying accuracy, as well as the attachment to the brand [5]. Consumers buy products or services because they, inter alia, want to satisfy their needs, feel safe, gain prestige, relieve stress or aggression, as well as save time. Thus, consumer behaviour is not precisely related to one factor and should be tested in many ways. Moreover, individual or group behaviours depend on the factors lying in external environment, as well as in social abilities. They are a complex result of economic, psychological and social circumstances of each consumer. Purchasing decisions made by consumers are strictly determined by the factors such as: economic, marketing conditions, personal (demographic), cultural, social and psychological [6 8]. Each of these factors influence decisions taken by the consumer, his reactions and behaviour related to the choice of the product, brand, middleman, time and place of purchase [8]. In order to effectively affect the market, entrepreneurs must properly recognize the various groups of consumers who successively accept new products, as well as they must find opinion leaders, whose opinion can considerably influence the purchasing decisions of other buyers [10]. The aim of the research was to determine the attitudes and selected aspects of consumer behaviours at the market of innovative products. 2. Methodology of the research The conducted research was based on surveys and represent a fragment of comprehensive studies of consumer behaviours at the market of products and services. The main tool in the execution of the goal of research was a survey questionnaire containing closed and semi-open questions with single or multiple choice. The research was conducted in the years of 2011 2012 among 600 respondents from the Pomeranian province, varied by gender, in three age groups: 18 25 years old, 26 50 years old and above 50 years old. Group of respondents was selected on purpose and involved people who declared in survey at least occasional purchase of innovative products. The scope of research was to determine: understanding the meaning of innovation by the respondents, their attitudes towards product innovation, sources of information on innovative products, motivation and factors taken into account during the purchase of new products, groups of goods with most frequently purchased innovative products and basic barriers in purchasing innovative products. 3. Results and discussion 3.1. Perception of innovative products by respondents Perception, in terms of marketing, is one of the main internal factors that affects the market attitudes and behaviour of the consumers. It is essential to get to know the way how consumers perceive new products at the market. The conducted research shows that, for 62% of all respondents, innovative product is one that has never appeared at the market before (Figure 1). Such a perception of the product was found mainly among respondents aged 18 25 (82.8%) and 26 50 (62.5%) and definitely more often among male respondents (69.2%) than female ones (38,1%). Nearly 23% of the people surveyed, including in particular women (45.2%) and respondents over 50 years old (36.5%) comprehend innovative product as known but modified. Men (23%), twice as likely as women (12.7%), recognize products of new manufacturing technology as innovative ones. It can be explained by the generally more popular among men than women, interest in technical and technological aspects during the choice and purchase of products. Analyzing the perception of innovative products in respect of their novelty, it can noticed that surveyed 54

men and young respondents mostly consider completely new products as innovations, while women and people aged over 50 modified products. Fig. 1. Perception of innovation by respondents Rys. 1. Postrzeganie innowacji przez badanych 3.2. Attitude of the respondents towards innovative products and their intention to purchase Fabiunke, H. Fischer, J. Jager and W. Koppert believe that consumer behaviour results from individual perception of needs and covers all his objectively and subjectively defined, rational and emotional, conscious and unconscious action during the preparation for making a decision at consumer goods market and at the time of consumption [11]. The attitude appears before the behaviour, so somehow prepares and precedes it. The attitude arises when the individual develops a sustainable way of emotional response to something that becomes the attitude object [12]. Therefore, knowledge of attitudes is extremely important in anticipating and predicting future consumer behaviors. Fig. 2. Declared inclination towards purchasing new products Rys. 2. Deklarowana skłonność do zakupu nowych produktów 55

56 TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 Studies have shown diversity of attitudes of respondents towards product innovations. Nearly 77% of the people surveyed declared positive attitude; 18.9% of people stated their attitude towards innovations as indifferent, while 4.7% of the tested population presented a negative attitude. A higher percentage of men (92.1%) than women (69.6%), declared positive attitude. At the same time it was found that positive attitude to innovations decreased with age of people surveyed. It was observed that the older respondents the stronger indifferently shaped attitude towards innovations and the weaker positive attitude. Older respondents have already more experience and are more resistant to offered novelties. They have also strongly based buying habits that are reluctant to change. Moreover, they are able to judge whether they really need such a product. They are often educated and know what they want. Young people are susceptible to the strong impact of commercials and other tools used during the introduction of a new product to the market. It can be concluded that surveyed male and young respondents in particular represent neophilic attitudes. Positive consumer attitude towards the product usually results in buying it, but not always. Studies have shown a significant convergence of attitudes towards new products and intention to purchase. More than 82% of respondents are willing to buy innovative goods, and 7.6% do not intend to do it at all (Fig. 2). It was stated that men show higher tendency to purchase innovative products (80.3%) than women (54,8%). It was also found that the wish to buy new products decreases with age of people surveyed. Mainly women (18.6%), and also people aged over 50 (39.4%), declare total lack of interest in purchasing innovative products. 3.3. Sources of information on product innovations Purchase of new products is associated with a significant risk of decision for the consumer so considerable importance is ascribed to information reaching him in this process. Knowledge of sources of information and their meaning for the consumer, allows manufacturers to form streams of information and more effectively provide a buyer with such a message, speeding up the process of dissemination of information on product innovations. The respondents pointed out: friends and family (2.12), their own observations in shops (2.28) and the commercials on TV, in newspapers and on billboards (2.73) as the most important sources of information on innovative products, on a scale of 1 very important to 5 negligible (Table 1). Table 1. Importance of the sources of information of product innovations Tabela 1. Ważkość źródeł informacji o innowacjach produktowych Sources of information Total The average values on a scale of 1 very important to 5 negligible Gender Age Female Male 18 25 26 50 50+ Own observations in shops 2.28 2.16 2.33 2.34 2.18 2.51 Commercials on TV, in newspapers, on billboards 2.73 2.31 2.44 2.10 2.28 2.36 Presentation, tasting 2.89 2.73 2.93 3.16 2.78 3.18 Friends, family 2.12 1.97 2.27 2.23 2.14 2.22 Internet 3.64 3.89 3.66 3.12 3.37 4.23 Analysis of the results of the variables that differentiate respondents, shows that their gender and age affects the preferred source of information. Some information from family and friends, as well as own observations in shops, have a particularly strong influence on purchase decisions of new products made by women and respondents aged 26 50. TV and press

commercials, and billboards are the main source of information on product innovations for respondents aged 18 25, but they are also important for people of other age groups. Basing on the research results about the significance of the various sources of information on new products to respondents, it can be concluded that the main determinants of knowledge of innovative products are mostly family and friends, own observations and commercials. 3.4. Motivation to purchase innovative products Motivation determines the specific consumer behavior and is a direct motive power and cause of human action. Each human activity results from some reasons, which run, specify, direct and aim it. The motives inclining respondents to buy new products are mostly: interest in novelties (30%), application of a new technology (25.9%) and improved functionality of the new product (21.8%) (Fig. 3). Fig. 3. Main reasons of purchasing new products Rys. 3. Podstawowe motywy zakupu nowych produktów The kind of motivation, while purchasing new products, depends on gender and age of the surveyed people. It has been shown that men, twice as likely as women, purchase new products guided by the interest in novelties and the application of a new technology. On average 15% of surveyed women point out the desire to follow other people or to stand out as a reason of a new product purchase, which for men is of marginal importance. Respondents aged 18 25, who decide to buy a new product, are guided by the originality of the product (30.2%), the desire to stand out (20.7%), but also expected improved functionality of a product (18.5%). The functionality of a product is the main reason of buying a new product by respondents aged over 50 (72.2%) and aged 26 50. Analysis of the results leads to the conclusion that the surveyed men and persons over 26 years old, especially those aged over 50 years old, are guided, when buying new products, by the pragmatic reasons (functionality). However, women and young people up to 25 years old are guided by the psychological motives (the desire to stand out, following other people, originality). 3.5. Factors to consider when buying new products In the wake of research, the main factors usually taken into account by respondents while purchasing innovative products are: price (58.3%), well-known brand (56.1%), commercials (36,9%) and the recommendation of others (36.2% ) (Fig. 4). 57

Fig. 4. Factors considered when purchasing innovative product Rys. 4. Czynniki brane pod uwagę przy zakupie produktu innowacyjnego Analyzing the factors such as gender and age of the respondents, it was stated that price, as a key determinant of new products purchase for all respondents, is more often considered by women (68.5%) and people aged over 50 (62.5%). Almost twice as many men (53.7%) than women (33.3%) are directed by a famous brand while buying a new product. The significance of the brand when buying innovative products is inversely proportional to the age of surveyed people and is the most important to young consumers. More than half of the surveyed women, high percentage of respondents aged 18 25, as well as respondents over 50 years old, are guided, while buying new products, by commercials and the recommendation of other people. For 23% of respondents, mostly women and people aged 26 50, the element supporting the decision of purchasing a new product is the ability to purchase it on a trial basis. Less than 20% of all respondents, including three times as many women as men, take into consideration fashion and attractive packaging of a new product while buying. 3.6. Purchase of new products in selected product groups Respondents most frequently purchase product innovations in a group of food products and beverages (61.9%), clothing and footwear (56.1%) and cosmetics (46,3%). The new products in a group of radio and TV equipment (34.6%) and household appliances (27,2%) arise moderate interest among respondents. The surveyed people most carefully select product innovations in a group of medications and dietary supplements (8,4%) (Figure 5). The reported significant interest of respondents in new food products purchase may be quite surprising. It is often underlined in the bibliography, that strongly rooted consumer traditions, customs and habits limit buyer behaviour at the food market. On the other hand, the market saturation with traditional food products forces the development of product innovations, which are capable to meet new needs of contemporary consumer. At the food market, such needs are mostly focused on comfort in use of food and its health promoting properties, which resulted in rapid development of new forms of comfortable and functional food [13]. 58

The research results show that new food products are primarily purchased by women (78,4%) and people aged 26 50 (57.5%). Older consumers, over 50 years old, buy new food products most rarely. Gender and age of respondents also differentiate the purchase of new products in a group of clothing and cosmetics. The biggest difference between men and women reveals while buying new cosmetic products. Four times as many women (68.3%) as men (14.2%) buy innovative cosmetics. It seems to be natural, due to the different role of cosmetics in life of both genders. Analysis of the results also shows that interest in purchase of product innovations in a group of clothing and cosmetics is generally high, but it decreases with the age of respondents. (answers) Medications, dietary supplements, nutrients Clothing and footwear Food products, beverages Household appliances Radio and TV equipment Cosmetics Fig. 5. Purchase of different range of new products Rys. 5. Zakup nowych produktów różnych grupach asortymentowych 0 10 20 30 40 50 60 70 % indication 3.7. Key barriers to the purchase of innovative products The respondents have found price as a main barrier when purchasing innovative products (62.1%). Too high price deters potential buyers. Too low price raises suspicion if a product is certainly innovative and of good quality. The next most important barriers to the purchase of new products pointed by the surveyed people are: fear of novelty (38.1%), strongly based buying habits and resistance to change (36.3%) and lack of recommendation (29.3%) (Fig. 6 ). Price is a barrier in buying new products mostly for 41.6% of surveyed women and nearly for 66% of respondents aged over 50 years. A significant barrier in the purchase of new products for women and the oldest group of respondents is their neophobic attitude as well as buying habits and resistance to change. Neophobia is a serious obstacle to the diffusion of new products. Causes of neophobia are often emotional, cultural or sociological. The fear of the novelty is usually determined by prejudice, state of emotion, religious beliefs or the influence of customer surroundings. It is sometimes psychological in nature and is connected with the subconscious protection of life or species. 59

(answers) Concern about the functionality Concern about the quality Concern for safety Lack of recommendation Unknown brand Fear of novelty Lack of sufficient information Shopping habits/resistance to change Price Fig. 6. Barriers when purchasing new products Rys. 6. Bariery w zakupie nowych produktów 0 20 40 60 80 % indication 4. Conclusion 1. 62% of respondents consider absolute innovations as new products, i.e. as products that have never before appeared at the market. Nearly 23% of respondents identify innovative product as known but modified, and 12.8% of respondents recognize products of a new manufacturing technology as innovative ones. 2. 77% of surveyed people declare positive attitude towards new products; 18.9% of respondents define their attitude to innovations as neutral, and 4.7% of people present negative attitude. There is a significant convergence of attitudes towards new products and declared intention to buy them. 3. The main sources of information on innovative products are for surveyed people, first of all, their family, friends, own observations and commercials. 4. People find interest in novelties, application of a new technology and improved functionality of the new product as basic reasons of new products purchase. 5. The factors more often taken into account when buying innovative products are: price, well-known brand, commercials and the recommendation of the others. 6. Respondents purchase new products with pleasure in the following groups of goods: food products and beverages, clothing and footwear, and cosmetics. 7. Surveyed people point to price, fear of novelty, strongly based buying habits, resistance to change and also the lack of recommendations as main barriers in buying new products. 60

5. References TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 [1] Rutkowski P. (2007) Rozwój nowego produktu. Metody i uwarunkowania, PWE, Warszawa. [2] Pomykalski A. (2004) Zarządzanie innowacyjne przedsiębiorstwem. W: Jagoda H., Lichtarski J. (red.) Kierunki w zarządzaniu przedsiębiorstwem między teorią a praktyką. Prace Naukowe AE, 1014. Akademia Ekonomiczna we Wrocławiu. [3] Drucker L.P. (1995) Zarządzanie organizacją pozarządową, teoria i praktyka. Wydawnictwo Difin, Warszawa. [4] Sojkin B. (2003) Zarządzanie produktem. PWE, Warszawa. [5] Mruk H. (1999) Podstawy marketingu. Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Poznaniu, Poznań. [6] Rudnicki L. (2000) Zachowanie konsumentów na rynku. PWE, Warszawa. [7] Światowy G. (2006) Zachowania konsumentów. PWE, Warszawa. [8] Woś J. (2003) Zachowanie konsumenta. Teoria i praktyka. Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Poznaniu, Poznań. [9] Gajewski S. (1997) Zachowania się konsumenta a współczesny marketing. Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź. [10] Garbarski L. (1998) Zachowanie nabywców. PWE, Warszawa. [11] Antonides G., van Raaij W.F. (2003) Zachowania konsumenta, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa. [12] Jeżewska-Zychowicz M. (2007) Zachowania żywieniowe i ich uwarunkowania. Wydawnictwo SGGW, Warszawa. [13] Sojkin B., Małecka M., Olejniczak T., Bakalarska M., (2009) Konsument wobec innowacji produktowych na rynku żywności. Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu, Poznań, s. 106. Summary The aim of the research was to determine the attitudes and discriminants of consumer behaviour at the market of innovative products. It was found that 62% of respondents, mainly male (80%) and people aged 18 25 (82.8%), consider completely new products, so far unknown at the market, as innovative ones. More than 76% of all respondents declare positive attitude towards innovative products and this tendency decreases with age of surveyed people. The motives inclining respondents towards purchasing new products are: interest in novelties (30%), technological innovations (26%) and increase in functionality (22%). When purchasing innovative products, surveyed people are influenced first of all by: price (58%), brand and commercials (56%) and recommendation of third parties (36%). Respondents most frequently purchase product innovations in the range of food products (62%), clothing and footwear (59%) and cosmetics (46%). Surveyed people mainly point to high price, strongly based buying habits and fear of novelty as barriers when purchasing new products. 61

Romuald ZABROCKI Akademia Morska w Gdyni Katedra Handlu i Usług TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 KONSUMENT NA RYNKU PRODUKTÓW INNOWACYJNYCH Streszczenie Celem badań było określenie postaw i wyróżników zachowań konsumentów na rynku produktów innowacyjnych. Stwierdzono, że 62% respondentów, głównie mężczyźni (80%) i osoby w wieku 18 25 lat (82,8%), za innowacyjne uznaje całkowicie nowe produkty, dotychczas nieznane na rynku. Ponad 76% ogółu badanych deklaruje pozytywną postawę wobec produktów innowacyjnych, przy czym tendencja ta maleje wraz z wiekiem badanych. Motywami skłaniającymi respondentów do zakupu nowych produktów są: zainteresowanie nowościami (30%), innowacje technologiczne (26%) oraz wzrost funkcjonalności (22%). Przy zakupie produktów innowacyjnych badani kierują się przede wszystkim: ceną (58%), marką i reklamą (56%) oraz rekomendacją osób trzecich (36%). Respondenci najczęściej dokonują zakupu innowacji produktowych w grupie produktów spożywczych (62%), odzieży i obuwia (59%) oraz kosmetyków (46%). Do barier w zakupie nowych produktów badani zaliczyli głównie: wysoką cenę, ugruntowane nawyki zakupowe i obawę przed nowym. dr Romuald ZABROCKI Gdynia Maritime University, Department of Trade and Services 81-225 Gdynia, ul. Morska 81-87 e-mail: r.zabrocki@wpit.am.gdynia.pl 62

Małgorzata LOTKO Technological-Humanistic University in Radom Faculty of Economics Chair of Commodity and Quality Sciences Professional threats posed to the knowledge workers connected with technical organisation of a workplace with respect to organisation department the environment for troubleshooting and self development environment [Cox, Howarth 1990]. The professional threats, i.e. potential occurrences, which by virtue of their fulfilment, appearance in practice, exert a negative impact on the working environment or psychophysical condition of the workers. Proper working conditions, adjustment of the workplace to the physiological needs of people, reduction of the influence of dangerous and harmful factors will increase work efficiency and reduce the number of days of inability to work caused by improper conditions or accidents at work [Lotko 2011]. The subject of interest of the empiric part of this article includes among other things professional threats of knowledge workers resulting from improper equipment or technical organisation of a workplace. Key words: knowledge worker, occupational threats, workplace. Słowa kluczowe: pracownik wiedzy, zagrożenia zawodowe, stanowisko pracy. 1. Introduction In the environment of economy based on knowledge, the workers constitute the component of the intellectual capital of organisation. The substance of their work is information and knowledge, while intellect and thinking constitute the tools. These workers are qualified specialists of a new type operators of symbols at the high level of abstraction. Specific nature of this work, connected with the search of challenges, innovation and autonomy, but also with intensive use of data transmission technologies, commands to consider the emerging professional threats of specific nature, which shall be reduced in order to provide the most convenient environment necessary for creative work. Study of perception by employees of their organizations revolve around three different aspects of its functioning and culture: as the environment to perform the task, as 2. Knowledge worker Creation of knowledge is considered to be the most complicated kind of work, which at the same time is difficult to define and analyse. A lot of activities connected with the creation of knowledge is unstructured, unrepeatable and immeasurable, but in certain cases some guidelines can be imposed. The process of creation of knowledge can be divided into levels what significantly simplifies the assessment of knowledge acquired at each level. The most typical process of the creation of knowledge constitutes scientific research, whose numerous important elements cannot be structured, however there are many methods used to 63

introduce the order and scientific discipline. They may include the measurement of results, quality assessment or the provision of greater impact on the process served to the internal clients. Work consisting in the creation of knowledge should have a given structure, however it should not be too rigid as the introduction of excessively rigid structures could limit the creativity of the workers [Davenport 2007, page 66]. Currently the demand for workers who can apply their knowledge in various context, circumstances or technological conditions is constantly increasing. Such professions require many years of gaining theoretical professional knowledge which is supported by practical experience. P. Drucker observed that the leading groups in the knowledge society will be highly qualified, educated practitioners who are able to use their knowledge for production purposes, just as the capitalists knew how to divide capital for the production purposes [Drucker 1993]. Knowledge workers can be defined as specialised in their profession, having unique competences, well-informed, active and responsible, aware of their own value, independent participants of organisations applying their knowledge as the factor of production [Morawski 2003, page 19]. Such workers are awarded for the efficiency of thinking [Skrzypek 2009, page 8]. Th. Davenport claims that knowledge workers represent a high level of specialist knowledge, education or experience, and the most important goals of their work include creation, dissemination or practical application of knowledge [Davenport 2007, pages 22 25]. At the same time it should be noted that the generality of definition according to which every person applying knowledge at work is a knowledge worker, is quite excessive. Falling into the category of knowledge workers is subject to both education and proper interpretation of the said definition. 3. Introduction to professional threats posed to the knowledge workers Proper relations in the human-technique-environment system constitute a necessary condition to provide safety and well-being of a worker in the working process. Performance of every work is strictly connected with the occurrence of various type of threats. Together with the development of the information society and computer techniques, new threats resulting from the nature of the working process of knowledge workers appear. Professional threats constitute potential events which by virtue of their appearance, i.e. occurrence in practice, exert a negative impact on the working environment or psychophysical condition of the workers. Such events may cause accidents at work or occupational diseases. Every factor and/or situation which may cause such accident or disease constitutes a threat in the working environment. A threat may have a negative impact not only on humans but it may also provoke the loss of the property, the pollution of the environment, etc. [Information materials, Central Institute of Labour Protection, page 4]. The subject of interest of the empiric part of this article includes among other things the professional threats posed to the knowledge workers, i.e. sources which may cause negative consequences concerning the working environment and psychophysical condition of workers. The groups of professional threats in the working process of the knowledge workers are as follows: threats resulting from worker s improper conduct or behaviour in the working process, threats resulting from improper work organisation, threats connected with technical factors, equipment of the workplace and materials used in the working process, threats to the safety of information which is the component and substance of knowledge. Human error is the most frequent cause of the accidents at work. Threats resulting from improper human conduct in the working process may result from the lack of competences, but they may also be the effect of the stress-causing nature of work. 64

When deliberating on the technical threats, it should be noted that the workplaces of the knowledge workers may be located in the seat of the employer, however due to the nature of the performed work, the knowledge workers often use mobile offices, means of telecommunication or they perform their work at home. Workers perform the part of their duties by means of computers and other office devices such as xerox machines, faxes, shredders or phones. It is assumed that working premises located in the employer s seat and mobile offices are compliant with the parameters concerning the premises of fixed work. Workplaces should have the access to daily light and electric light, in mobile offices there are partitions separating each workplace. An appropriate temperature in the working premises should be provided in accordance with the season. Office premises should be equipped with first aid kits. The workers should have the access to the instructions on safety at work and handy fire-extinguishing equipment. 4. Methodology of research In order to collect statistical material, a questionnaire method was applied together with a tool designed by the author, i.e. a survey questionnaire. The research was conducted on a sample of 500 working extramural students from Radom district from 2 nd to 30 th October 2010. The selection of the sample was intentional 500 of working students of part-time programmes from Radom district, who defined the nature of their work as the knowledge worker, was selected. Five hundred survey questionnaires were distributed and 451 correctly completed surveys were returned. The selection of the sample had an intentional nature as the significant number of extramural students is working, and due to the gained experience they should be relatively aware of the significance of the issues regarding safety at work. Simultaneously these persons work in different branches and have different positions, so it was possible to acquire a diversified sample. The methodology applied allowed to provide the veracity of one of the criterion qualifying the knowledge workers, concerning the possession of formally documented specialist knowledge they were the holders of at least bachelor or engineer title. The observable variables concerning the assessment of professional threats were described by means of a five-level Likert scales which measure the degree of respondent s conformity with a given statement. General, aggregated research results were presented by the author in the monograph Zarządzanie bezpieczeństwem pracy pracowników wiedzy [Lotko 2011] ( Work safety management of the knowledge workers ), whereas in this article these issues are considered in more detail with respect to the department in which the surveyed are employed. 5. Results of the research In the empirical part of this article the author presented the analysis of variables describing the threats connected with technical factors, workplace equipment and materials used in the working process. Figure 1 presents the arrangement of the responses to the statement concerning the lighting of the workplace. The analysis of data presented in Figure 1 shows that the majority (more than 64%) of the surveyed does not see the threats connected with the improper illumination of a workplace. The biggest percentage of positive answers was given by the workers of the research department ( rather yes 37%, yes 48.1%) and office workers ( rather yes 25.6%, yes 58%). The workers of the marketing department ( no 3.8%, rather no 19.2% ) and IT department ( no 7.1%, rather no 14.3%) most frequently assessed the illumination of the workplace in a negative way. Standard function of the lighting include [Wolska, Pawlak 2010]: provision of safety of the people inside the premises, provision of 65

proper conditions to perform visual tasks and assistance in the creation of appropriate lighting environment. In respect of the knowledge workers, the provision of appropriate lighting is often connected with the illumination of a workplace with the computer. The average luminous intensity should be 500 lx. The illumination of a workplace is one of the physical factors of the working environment, which is defined as a troublesome factor and is present in every workplace. Appropriate illumination is also one of the most fundamental hygienic requirements in the working environment. The provision of the appropriate illumination is a key duty of the employer and it is regulated by the applicable legal provisions (Article 26, section 2 of the regulation of the Minister of Labour and Social Policy of 26 September 1997 concerning general provisions for safety and hygiene at work [Journal of Laws of 2003, no. 169, item 1650 as amended]). Failure to meet these requirements may cause the excessive tiredness of the sight organ and other numerous disorders. It may also contribute to the deepening of potential sight disorders and to the decrease of work efficiency being the result of discomfort of the worker. 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Not Rather not Do not have an oppinion Rather yes Yes Office Production Marketing Finance Customer service R&D IT Fig. 1. The arrangement of the responses to the statement My workplace is properly illuminated Rys. 1. Rozkład odpowiedzi na twierdzenie: Moje stanowisko pracy jest odpowiednio oświetlone Figure 2 presents the arrangement of the responses to the statement concerning convenient temperature in the working environment of the knowledge workers. Figure 2 shows that thermal conditions in the workplace were assessed in the most advantageous way by office workers ( rather yes 38.1%, yes 41.5%), workers of the research department ( rather yes 51.9%, yes 18.5%) and financial department ( rather yes 27.3%, yes 42.4%). The majority of negative answers was given by the surveyors employed in production departments ( no 15.1%, rather no 24.4% ) and customer service departments ( no 14.6%, rather no 21.3% ). Convenient temperature and appropriate illumination or noise constitute physical threats in the working process. Humidity of air, ventilation and air conditioning influence the microclimate conditions of the working environment. The knowledge workers mainly perform the work of conceptual nature. In this case those factors are extremely important as they may directly influence the results of the work. Pursuant to the provisions of law (Article 214, section 1 of the Labour Code section 30 of the regulation of 26 September 1997 concerning 66

the general provisions for safety and hygiene at work [Journal of Laws of 2003 no. 169, item 1650]), the employer is obliged to provide the minimum temperature in the workplace (in the premises). In the case of office work the temperature should be at least 18 C, if its value is lower the employee has the right to refuse to perform the entrusted duties. As far as the maximum temperature is concerned, there are no relevant regulations in the Polish legislation. The optimum air temperature in the workplaces requiring concentration should be from 20 to 24 C in summer and from 18 to 22 C in winter. 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Not Rather not Do not have an oppinion Rather yes Yes Office Production Marketing Finance Customer service R&D IT Fig. 2. Arrangement of the responses to the statement: The temperature in my workplace is convenient Rys. 2. Rozkład odpowiedzi na twierdzenie: W moim miejscu pracy panuje komfortowa temperatura Figure 3 presents the arrangement of the responses to the statement concerning the possibility of concentration of the knowledge workers in their working environment. Data presented in Fig. 3 shows that office workers ( rather yes 34.7%, yes 39.2%) and workers of the research department ( rather yes 40.7%, yes 29.6%) assess the conditions in the surrounding of the workplace in respect of the possibility of concentration at the highest level. The majority of negative responses was given by the production workers ( no 12.8%, rather no 23.3% ) and workers of the customer service department ( no 18%, rather no 18% ) and IT department ( no 21.4%, rather no 14.3% ). The working environment is composed of a set of material and social factors with which a human has contact in the working process, these factors have extremely versatile nature. They include: lighting, noise, air temperature, location of the workplace, equipment, colours in the working premises, co-workers or customers. Lighting, air temperature and noise are subject to appropriate legal regulations. The intensity of the noise in the premises of the office work cannot cause damage to hearing, but in the case of work requiring concentration it has a disturbing character. The applicable legal regulations (Regulations of the Minister of Labour and Social Policy of 29 November 2002 concerning the highest admissible concentration and intensities of harmful factors in the working environment, Article 223 section 3, Journal of Laws of 2002 No. 217, item 1833 as amended) allow for the noise concentration in the working premises not exceeding 55 db. The surrounding of the workplace, apart from the material factors, include behaviour and social relations between workers and business partners. However the social factor in the working environment is not subject to any special legal regulations. It is based merely on the internal rules of organisation and on the rules of 67

good manners and cooperation. This is the factor which significantly influences the conditions of performing work, however it is difficult to be expressed in the quantitative aspect and difficult to quantify [Lotko 2011]. 50% 40% 30% 20% 10% 0% Not Rather not Do not have an oppinion Rather yes Yes Office Production Marketing Finance Customer service R&D IT Fig. 3. Arrangement of the responses to the statement: Surrounding of my workplace environment allows me to concentrate Rys. 3. Rozkład odpowiedzi na twierdzenie: Otoczenie mojego środowiska pracy pozwala mi się skoncentrować Figure 4 presents the arrangement of the responses to the statement concerning sight disorders resulting from the nature of the work of the knowledge workers. 50% 40% 30% 20% 10% 0% Not Rather not Do not have an oppinion Rather yes Yes Office Production Marketing Finance Customer service R&D IT Fig. 4. The arrangement of the responses to the statement: The nature of the performed work causes sight disorders Rys. 4. Rozkład odpowiedzi na twierdzenie: Charakter wykonywanej pracy powoduje problemy ze wzrokiem 68

Data presented in Fig. 4 shows that the workers of financial departments ( rather yes 45.45%, yes 27.27%) and of research department ( rather yes 40.74%, yes 25.93%) associate the nature of the performed work with ophthalmologic problems. Workers of production departments ( no 35.71%, rather no 14.29% ) and IT departments ( no 30.23%, rather no 17.44% ) share a different opinion. The nature of the work of the knowledge workers is mainly concentrated on conceptual work, they work on the computers most of the time. Work in the workplace with the use of monitors causes a number of disorders connected with the weakening and deterioration of sight and with ailments of the musculoskeletal system. Together with the development of information technologies the work with computers like laptops, netbooks and palmtops became more popular and replaced stationary computer sets equipped with the monitors. A small diagonal of the screen and lower contrast of the displayed area in these devices are particularly strenuous for sight organs. Working conditions and technical parameters of the workplaces equipped with stationary computers were thoroughly regulated by the applicable provisions of law, however in the case of portable computers such regulations are lacking. This is a consequence of fast moving technological progress and miniaturisation of devices which also entails the miniaturisation of the screen displays. Figure 5 presents the arrangement of the responses to the statement concerning ailments of the musculoskeletal system resulting from the nature of the performer work. 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Not Rather not Do not have an oppinion Rather yes Yes Office Production Marketing Finance Customer service R&D IT Fig. 5. The arrangement of the responses to the statement: The nature of the performed work causes musculoskeletal ailments Rys. 5. Rozkład odpowiedzi na twierdzenie: Charakter wykonywanej pracy powoduje dolegliwości mięśniowoszkieletowe Figure 5 demonstrates that the vast majority of the workers of the research department ( rather yes 48.1%, yes 22.2%) claims that the nature of the performed work causes musculoskeletal ailments in their case. This outcome is confirmed by the results of the fourth European study of working conditions due to the fact that the most frequently reported symptoms resulting from the work in the forced position of the body are back pains (25%) and muscle pains (23%) [EFnRPWŻiP 2005, page 9]. Workers of marketing department ( no 23.1%, rather no 23.1% ) and of IT department ( no 35.7%, rather no 7.1% ) do not see any connection between the nature of the work and musculoskeletal system. Fairly high 69

70 TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 percentage of negative responses may seem interesting because the work performed by the knowledge workers is often connected with the work on a computer which requires a forced position of the bidy, whereas the time of the exposure to this kind of threat usually lasts 8 hours a day. Workplaces with a computer or other work performed in a sitting position should be arranged in accordance with the applicable regulations in the field of ergonomics. Leaving the work with the computer aside, the sitting position is a dominant one in life of a contemporary human. It is much more common both during the office work, in schools, means of transport or even at home. 6. Discussion Appropriate illumination, temperature and noise concentration belong to the group of physical threats in the working process. Conducted research demonstrates that over 64% of the surveyed does not see professional threats resulting from insufficient illumination of a workplace. Considerable threat to health resulting from improper manner of illumination at the workplace was indicated by the workers of marketing and IT departments. Illumination has a great impact on the condition of the worker and its purpose is to create an appropriate lighting environment in which the worker can perform the work in an effective and safe manner. Another factor included in the group of physical threats in a workplace is the temperature in the premises. The respondents employed in an office and research and financial departments assessed the temperature as the appropriate one, reservations however were expressed by the workers of production and customer service departments. The appropriate air humidity, ventilation and air conditioning have a significant influence on the conditions of the microclimate of the working environment. Due to the geographical localisation of Poland, the air conditioning is not always necessary, but on the account of weather anomaly it is used more frequently. Artificial regulation of air temperature in the working premises, except for a pleasant feeling of cool, may be the cause of numerous health troubles (colds, sore throats, sight problems, dry skin, etc.) [Lotko 2011]. The surrounding of a workplace constitutes another factor connected with the threats existing in the place of work, which was analysed. Workers of the offices and research departments assessed concentration possibilities during the performance of work in a positive way, whereas the workers of production, customer service an IT departments indicated problems with concentration during the performance of professional tasks. Currently a specific trend may be observed, according to which the workers can decide about the arrangement of furniture, colours and other visual values of the workplace. Individually adjusted elements of the equipment of the workplace establish convenient conditions and exert impact on the degree of concentration during the performance of professional duties. Another analysed threat is the possibility of the occurrence of ailments connected with the sight organ. Workers of the financial and research department associate ophthalmologic problems with the performed work, however the workers of production and IT departments did not indicate the said threat. The occurrence of musculoskeletal ailment constitutes the last threat from the group of technical threats, which was analysed. Over 70% of the workers of the research departments associate the said ailments with the performed work, whereas the surveyed workers of the marketing and IT departments share a different opinion. The nature of the work of the knowledge workers is mainly concentrated on conceptual work, they work on the computers most of the time. The work in the workplace with the use of the screen monitors causes a number of ailments connected with the weakening or deterioration of sight and ailments of the musculoskeletal system. [Lotko 2011]. Despite of the fact that the sitting position requires great physical effort, a long-lasting performance of work in an inappropriate position often causes pain ailments and degenerative joint disease, in particular of the spine.

7. References TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 [1] Cox T., Howarth I. (1990) Organizational Health, Culture and Helping, Work & Stress. [2] Davenport T.H. (2007) Zarządzanie pracownikami wiedzy. Wolters-Kluwer, Kraków. [3] Drucker P. (1003) Post-Capitalist Society, Butterworth-Heinemann, Oxford. [4] Obwieszczenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 28 sierpnia 2003 roku w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Pracy i Polityki Socjalnej w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, Dz. U. Nr 169, poz. 1650. [5] Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 roku w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy, Dz. U. 2002 Nr 217, poz. 1833. [6] Europejska Fundacja na Rzecz Poprawy Warunków Życia i Pracy: Czwarte europejskie badanie warunków pracy, Dublin 2005. [7] Lotko M. (2011) Zarządzanie bezpieczeństwem pracy pracowników wiedzy. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom. [8] Materiały informacyjne CIOP. Poradnik do oceny ryzyka zawodowego, CIOP, Nurnberg 2007. [9] Morawski M. (2003) Problematyka zarządzania pracownikami wiedzy. Przegląd Organizacji, 1. [10] Skrzypek E. (2009) Kreatywność pracowników wiedzy i ich wpływ na konkurencyjność przedsiębiorstw, Materiały V Konferencji Wiedza i innowacje pt. Ochrona wiedzy i innowacji, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, Kraków. [11] Wolska A., Pawlak A. (2010) Syntetyczna charakterystyka oświetlenia elektrycznego na stanowiskach pracy, www.ciop.pl, Warszawa. Summary This article presents the results of author s research conducted within the scope of the selfassessment of knowledge workers professional threats resulting from improper equipment or technical organisation of a workplace. The article includes the schedule of variables connected with the technical organisation of the workplace, i.e. lighting and temperature. Afterwards the author examined whether the working environment of respondents affects the possibility of full concentration on the fulfilment of professional duties. The author also examined the possibility of occurrence of sight problems and disorders of musculoskeletal system, both perceived as threats resulting from improper organisation of a workplace from the ergonomic point of view. Factors presented above were analysed depending on a given department in which the knowledge workers are employed. 71

Małgorzata LOTKO Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu Wydział Ekonomiczny Katedra Towaroznawstwa i Nauk o Jakości ZAGROŻENIA ZAWODOWE PRACOWNIKÓW WIEDZY ZWIĄZANE Z TECHNICZNĄ ORGANIZACJĄ STANOWISKA PRACY ZE WZGLĘDU NA DZIAŁ ORGANIZACJI Streszczenie W artykule zaprezentowano wyniki badań własnych autorki w zakresie samooceny zagrożeń zawodowych pracowników wiedzy wynikające z niewłaściwego wyposażenia lub technicznej organizacji stanowiska pracy. Przedstawiono rozkład zmiennych związanych z techniczną organizacją stanowiska pracy, tj. oświetlenia i temperatury. Następnie zbadano, czy otoczenie pracy respondentów wpływa na możliwość pełnej koncentracji na wykonywaniu obowiązków służbowych. Zbadano także możliwość wystąpienia problemów ze wzrokiem oraz dolegliwości układu mięśniowo-szkieletowego jako zagrożeń wynikających z niewłaściwej z punktu widzenia ergonomii organizacji stanowiska pracy. Czynniki te przeanalizowano w zależności od działu, w którym zatrudnieni są pracownicy wiedzy. dr Małgorzata LOTKO Technological-Humanistic University in Radom Faculty of Economics Chair of Commodity and Quality Sciences ul. Chrobrego 31, 26-600 Radom, Poland Tel. (+48) 48-361-74-68 e-mail: m.lotko@uthrad.pl 72

Joanna K. BANACH, Ryszard ŻYWICA, Iwona U. ZADROGA, Katarzyna STANIEWSKA Warmia and Mazury University in Olsztyn Faculty of Food Science Chair of Industrial Commodity, Basics of Techniques and Energy Management Predicting sunflower oil content in mixed fat spreads based on electrical properties Key words: predicting, butter, mixed fat spreads, sunflower oil. Słowa kluczowe: właściwości elektryczne, masło, miksy tłuszczowe, olej słonecznikowy. 1. Introduction Butter is a food product manufactured exclusively from milk, and for this reason it contains mainly milk fat (ca. 82%) which is easily digestible in a human body and characterized by a high biological value. Deliberate change of composition or other properties of butter by producers, without any respective information of the real butter composition on its label is dishonest and unethical practice of adulteration. Substitution of milk fat with several times cheaper vegetable oil, e.g. sunflower, palm or soybean oil, is a frequent practice in the dairy industry directed at the economic (higher price for poorer quality) and health interest of a consumer (the presence of artificial trans fatty acids, increases the level of LDL, decreases the level of HDL, affects atherosclerotic lesions and induces ischemic heart diseases). Rapid detection of adulterations of food products is very important in systems of their highquality production, control, safety and trade. However, the advance in techniques and technology of food production poses difficulties in the control of its authenticity and in products identification. Measurable effects in detection of adulterations are expected upon the elaboration and improvement of instrumental methods that enable rapid, easy, precise and non-invasive control of the quality of food products. In recent years, special attention has been devoted to the methods of quality assessment based on the electrical properties of food products. The measurement of electrical properties, expressed by means of impedance, admittance, resistance, conductance and capacitance, is applied in the dairy industry or may potentially be used: to detect: milk originating from cows suffering from mastitis [14], milk adulteration with water [2, 10], and adulteration of natural milk with synthetic milk [16], to determine fat content of milk [21] and to discriminate between full-fat and skim milk [13], to determine: freshness and quality of milk in storage processes [11], dispersion degree of fat globules in the homogenization process [1], microbiological quality of food products [8], and degree of demineralization of whey obtained in Cheddar cheese production technology [6]. In available literature the problem of adulteration of milk fat and other dairy products, mainly adulteration of hard cheeses with vegetable oils, is evaluated based on their mechanical properties [5, 9, 17]. In the vegetable industry, the level of olive oil adulteration with oils produced from soybean, 73

maize, rapeseed, sesame and Pernilla has been determined with a dielectric constant, using the method of dielectric spectroscopy [7]. No results have, however, been found in available literature from studies using electrical properties of butter in order to evaluate its authenticity. For this reason and taking into consideration the fact of the global problem with elaboration of rapid and cheap instrumental methods for the detection of adulteration of dairy products, mainly butter and hard cheeses with vegetable oils, and based on preliminary results a study was undertaken with the aim to determine mathematical correlations between the content of sunflower oil in mixed fat spreads and their electrical conductance and capacitance parameters. 2. Experimental 2.1. Material The experimental material included butter and mixed fat spreads (n = 6) manufactured in the process of mixing butter produced by a Dairy Cooperative Mlekovita and sunflower oil in the following weight proportions of butter to oil: 90/10%, 80/20%, 70/30% and 60/40%. Butter with milk fat content of 82% served as a control sample. 2.2. Research methods Liquid (ca. 40 C) butter and mixed fat spreads (ca. 300 g) were poured into glass containers (of own construction) with two plate electrodes made of acid-resistant steel, mounted tightly to two opposite walls of the container (these with large surface area). The surface of electrodes was 67.5 cm 2, and distance between them was 5 cm. The containers with the samples were placed in a climatic chamber (Memmert) with air temperature of ca. 40 C for 24 h. Measurements of the electric parameters of butter and mixed fat spreads were performed with an E4980a model LCR meter (Agilent). The analyzed samples were placed in a container with a water jacket and a closed circuit, that was coupled to a thermostat with water temperature of ca. 40 C. The meter-thermostat system was connected with the use of a measuring vacuum cup being part of the meter s equipment. Afterwards, measurements of the electrical conductance parameters: the impedance (Z) and admittance (Y), as well as capacitance parameters: parallel equivalent capacitance (C p ), serial equivalent capacitance (C s ) and quality factor (Q) were performed by means of the E4980a model LCR meter (Agilent Technologies), within the frequency range from 20 Hz to 2 MHz at the test voltage of 200 mv. Each electrical parameter was measured in three replications for each sample. The scheme of the measuring system for the determination of the electrical properties of butter ad mixed fat spreads in presented in Figure 1. Measuring sensor (containers with electrodes and water jacket) Czujnik pomiarowy (zbiornik z elektrodami i płaszczem wodnym) LCR type E4980a measuring device Miernik LCR typ E4980a Thermostat Termostat 74 ~ 230 V Fig. 1. Diagram of a measurement system for the examination of electrical properties of butter and fat mixes [3] Rys. 1. Schemat układu pomiarowego do badania właściwości elektrycznych masła i miksów tłuszczowych [3]

The analysis of the electrical properties of mixed fat spreads and butter was conducted accordingly to the RCC electrical model elaborated based on previous own investigations of: milk, fruit juices and pomaces, and meat [2, 15, 18, 19, 21], as well as based on results of studies presented in available literature [10, 12]. In order to determine mathematical correlations between the electrical parameters of butter and mixed fat spreads and their sunflower oil content, correlations and linear regression were computed using Excel and Statistica 6.0 software at the calculated (α 0.001) and assumed (P 0.01) level of significance. The error of regression equation parameters (a, b) was calculated with the use of MS Excel 2007 software with a Solver Aid macro developed by De Levie [4]. 3. Results and discussion 3.1. Conductance parameters The basis for conducting the herein reported investigations were results of a preliminary study [20]. Table 1. Results of regression analysis of sunflower oil content (C SO) in the function of changes in impedance (Z) and admittance (Y) of mixed fat spreads Tabela 1. Wyniki analizy regresji zawartości oleju słonecznikowego (C SO) w funkcji zmian impedancji (Z) i admitancji (Y) miksów tłuszczowych Frequency [Hz] / Częstotliwość [Hz] Measured parameters / Mierzone parametry r α Regression equations / Równania regresji 100 1 000 10 000 100 000 1 000 000 Z 0,959 0,001 ** C SO = 5,869(±3,324) + 0,725(±0,123) Z Y -0,916 0,001 ** C SO = 31,706(±4,424) 3,654(±0,926) Y Z 0,953 0,001 ** C SO = 5,320(±3,656) + 0,900(±0,165) Z Y -0,909 0,001 ** C SO = 31,340(±4,533) 2,999(±0,793) Y Z 0,935 0,001 ** C SO = 5,408(±4,311) + 0,956(±0,209) Z Y -0,906 0,001 ** C SO = 31,244(±4,591) 2,839(±0,765) Y Z 0,916 0,001 ** C SO = 5,528(±4,907) + 1,009(±0,255) Z Y -0,904 0,001 ** C SO = 31,227(±4,638) 2,792(±0,761) Y Z 0,926 0,001 ** C SO = 4,665(±4,735) + 1,214(±0,285) Z Y -0,902 0,001 ** C SO = 31,320(±4,711) 2,799(±0,773) Y Explanatory notes: / objaśnienia: C SO sunflower oil content / zawartość oleju słonecznikowego; r correlation coefficient / współczynnik korelacji; α significance level, calculated / poziom istotności, obliczony; ** significance of differences (P 0,01) / istotność różnic (P 0,01). They demonstrated, among other things, that the greatest changes in the electrical conductance parameters (Z, R, Y, G) were observed in a frequency range of 20 to 100 Hz. In addition, statistically significant differences were obtained (P 0.01; P 0.05) between Z, R, Y and G values of butter and values of these parameters in fat mixes with 10% content of sunflower oil as well as between the values of the above-mentioned parameters of the mixed fat spreads with 10 and 20, with 20 and 30, and with 30 and 40% content of sunflower oil, in a frequency range of 300 Hz to 2 MHz. Based on the obtained results it was concluded that linear regression equations (y = a + bx), that will allow determining sunflower oil content in mixed fat spreads, will be determined based on results of impedance and admittance measurements conducted at selected frequencies of the measuring voltage. The regression analysis of sunflower oil content (C SO ) in the function of changes in the electrical conductance parameters impedance (Z) and admittance (Y), of mixed fat spreads at measuring frequency from 100 to 100,000 Hz demonstrated that at the calculated significance level of α 0.001 the highest correlation coefficients were obtained for the 75

regression equation in the function of changes in Z (0.926 < r <0.959), followed by these in the function of changes in Y (- 0.902 < r < 0.916). The highest values of the correlation coefficient were achieved for regression equations calculated for the measuring frequency of 100 Hz (Table 1). 3.2. Conductance parameters Results of measurements of parallel equivalent capacitance (C p ) and serial equivalent capacitance (C s ) of both butter and mixed fat spreads depending on the frequency of measuring voltage demonstrated that their values were decreasing along with increasing frequency. The greatest changes in the values of C p and C s were observed in a frequency range of 20 to 300 Hz. In the range of measuring voltage frequency from 20 to 300 Hz the mean values of C p and C s of butter were the highest and were decreasing along with its increase as follows: from 28.33 to 0.96 µf and from 88.45 to 34.37 µf. The mean values of C p and C s of the mixed fat spread with 10% addition of sunflower oil were also decreasing, i.e.: from 13.94 to 0.31 µf and from 68.88 to 30.56 µf. In the mixed fat spreads with 20% addition of sunflower oil the mean values of C p and C s were decreasing from 1.90 to 0.05 µf and from 21.57 to 9.43 µf, respectively. The mean values of C p and C s in the samples with 30% oil addition were decreasing from 0.64 to 0.03 µf and from 11.91 to 4.10 µf, whereas the mean values of C p and C s of the mixed fat spreads with 40% oil content were decreasing from 0.08 to 0.00 µf and from 1.47 to 0.53 µf. In the frequency range from 300 Hz to 2 MHz, the values of C p and C s were still decreasing, however the rate of their changes and differences between them for particular samples were lesser, compared to the changes observed in the frequency range of 20 300 Hz (Fig. 2A, B). Cp [10-6 F] 30.0 27.5 25.0 22.5 20.0 17.5 15.0 12.5 10.0 7.5 5.0 2.5 0.0-2.5 20 40 60 80 100 (A) 300 500 700 900 f [Hz] 2000 4000 6000 8000 butter / masło 10% 20% 30% 40% 10000 50000 200000 1000000 1500000 Cs [10-6 F] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0-10 -20 20 40 (B) 60 80 100 300 500 700 900 2000 4000 6000 8000 f [Hz] butter / masło 10% 20% 30% 40% 10000 50000 200000 1000000 1500000 Fig. 2. Changes in the value of parallel C p (A) and series C s (B) equivalent capacitance of butter and mixed fat spread with the addition of sunflower oil as a function of changes in the frequency of test voltage (f) Rys. 2. Zmiany wartości równoległej C p (A) i szeregowej C s (B) równoważnej pojemności elektrycznej masła i miksów tłuszczowych z dodatkiem oleju słonecznikowego w funkcji częstotliwości napięcia pomiarowego (f) Explanatory notes: / Objaśnienia: 10; 20; 30 or 40% mixed fat spreads with sunflower oil content of 10 40% 10; 20; 30 lub 40% miksy tłuszczowe z zawartością od 10 do 40% oleju słonecznikowego The values of both C p and C s of the sunflower oil used to produce mixed fat spreads, were remaining at a stable level of ca. 2.20 pf in a frequency range of 20 to 300 Hz. Only at the frequency of 40 Hz were the values of these parameters significantly different and reached ca. 1.7 pf (Tab. 2). The statistical analysis of the C p value of butter and mixed fat spreads with the addition of sunflower oil, measured at the frequency from 20 to 300 Hz at which the observed changes were the greatest, demonstrated statistically significant (P 0.01) differences between C p 76

77

78 TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014

values of butter and C p values of mixed fat spreads with 10, 20, 30 and 40% addition of sunflower oil, measured at the selected measuring frequencies. In addition, significant (P 0.01) differences were also demonstrated between the C p values of butter and mixed fat spreads measured at the frequencies of 20, 40, 80, 100 and 300 Hz of the measuring voltage. The statistical analysis of results of C p measurements in sunflower oil conducted at the selected frequencies of the measuring voltage demonstrated statistically significant (P 0.01) differences between its values only at the frequency of 40 Hz (Table 2). The values of both C p and C s of the sunflower oil used to produce mixed fat spreads, were remaining at a stable level of ca. 2.20 pf in a frequency range of 20 to 300 Hz. Only at the frequency of 40 Hz were the values of these parameters significantly different and reached ca. 1.7 pf (Table 2). The statistical analysis of the C p value of butter and mixed fat spreads with the addition of sunflower oil, measured at the frequency from 20 to 300 Hz at which the observed changes were the greatest, demonstrated statistically significant (P 0.01) differences between C p values of butter and C p values of mixed fat spreads with 10, 20, 30 and 40% addition of sunflower oil, measured at the selected measuring frequencies. In addition, significant (P 0.01) differences were also demonstrated between the C p values of butter and mixed fat spreads measured at the frequencies of 20, 40, 80, 100 and 300 Hz of the measuring voltage. The statistical analysis of results of C p measurements in sunflower oil conducted at the selected frequencies of the measuring voltage demonstrated statistically significant (P 0.01) differences between its values only at the frequency of 40 Hz (Table 2). The statistical analysis of results of C s measurements in butter and mixed fat spreads also demonstrated significant differences at P 0.01, similarly to the values of C p parameter (Table 3). Taking as the basis the results of the statistical analysis of the electrical capacitance parameters (C p, C s ) of butter and mixed fat spreads, as in the case of the electrical conductance parameters (Z, Y), linear regression equations were determined for the analyzed measuring frequencies. The regression analysis of sunflower oil content (C SO ) in the function of changes in the parallel (C p ) and series (C s ) electrical capacitance of mixed fat spreads demonstrated that at the calculated significance level of α 0.001 the highest correlation coefficient was achieved for the regression equations in the function of changes in C s (0.954 < r <0.960), followed by these in the function of changes in C p (0.856 < r < 0.902). The highest values of the correlation coefficient were obtained for the regression equations calculated for the measuring frequency of 20 Hz (Table 4). In contrast, no mathematical correlations were obtained between sunflower oil content in the mixed fat spreads and values of the quality factor (Q). The highest correlations between sunflower oil content in the analyzed mixed fat spreads and the values of Z and C s, at the frequencies of 100 and 20 Hz, as well as the lack of a significant correlation between oil content in fat mixes and values of Q parameter confirm the advisability of choosing the RCC model for analyses of their electrical properties. It was also demonstrated in studies conducted by Żywica, Banach and Kiełczewska [21] aimed at determining correlations between fat content in raw milk and its electrical properties, and in the research by Banach et al. [3] on the determination of correlations between rapeseed oil content in mixed fat spreads and their electrical parameters. This model was also applied by Mabrook and Petty [10, 12] to determine the chemical composition of milk and degree of its dilution. Differences between the RCC model and RRC model consist in the substitution of parallel resistance R p (RRC electrical model) with parallel capacitance C p (RCC electrical model) and examination of such biological systems as butter or mixed fat spreads based on electrical capacitance parameters linked with their electrical properties, and specifically with their dielectrical properties [19]. 79

Table 4. Results of regression analysis of sunflower oil content (C SO) in the function of changes in parallel equivalent capacitance (C p) and series equivalent capacitance (C s) of mixed fat spreads Tabela 4. Wyniki analizy regresji zawartości oleju słonecznikowego (C SO) w funkcji zmian równoległej, równoważnej pojemności (C p) i szeregowej, równoważnej pojemności (C s) miksów tłuszczowych Frequency/ Częstotliwość [Hz] Measured parameters / Mierzone parametry r α Regression equations / Równania regresji 20 C p 0.902 0.001 ** C SO = 30.48(±4.55) 1.167(±0.321) C p C s 0.960 0.001 ** C SO = 35.35(±3.44) 0.399(±0.067) C s 40 80 100 C p 0.885 0.001 ** C SO = 29.83(±4.83) 2.293(±0.696) C p C s 0.958 0.001 ** C SO = 35.38(±3.54) 0.497(±0.086) C s C p 0.872 0.001 ** C SO = 29.42(±5.03) 5.272(±1.707) C p C s 0.956 0.001 ** C SO = 35.41(±3.61) 0.620(±0.109) C s C p 0.868 0.001 ** C SO = 29.33(±5.08) 7.073(±2.327) C p C s 0.955 0.001 ** C SO = 35.37(±3.65) 0.666(±0.119) C s 300 C p 0.856 0.001 ** C SO = 29.02(±5.26) 33.361(±11.609) C p C s 0.954 0.001 ** C SO = 35.28(±3.69) 0.967(±0.175) C s Explanatory notes: / objaśnienia: C SO sunflower oil content / zawartość oleju słonecznikowego r correlation coefficient / współczynnik korelacji α significance level, calculated / poziom istotności, obliczony ** significance of differences (P 0.01) / istotność różnic (P 0,01) 4. Conclusions 1. Results of the measurements of electrical conductance and capacitance parameters and statistical calculations demonstrated explicitly that their values and changes depended on the percentage content of sunflower oil in mixed fat spreads and on the frequency of measuring voltage. 2. The obtained mathematical correlations between sunflower oil content in mixed fat spreads and values of the electrical parameters (conductance and capacitance) indicate the feasibility of using these parameters for determination of the percentage oil content in the analyzed fat mixes. In turn, measurements of the electrical conductance parameters Z and Y, should be performed in the frequency of measuring voltage ranging from 100 Hz to 100 khz, whereas measurements of the electrical capacitance parameters C p and C s in the range of 20 to 300 Hz. 3. The presented results of measurements and statistical calculations form the basis for further investigations on predicting the content of sunflower oil and other plant oils in mixed fat spreads and on detecting adulterations based on the electrical conductance and capacitance parameters, especially based on impedance (Z) as well as serial equivalent capacitance (C s ). 5. References [1] Banach J.K., Żywica R., Kiełczewska K. (2008) Effect of homogenization on milk conductance properties. Pol. J. Food and Nutr. Sci., 2008, 58, 107 111. 80

[2] Banach J.K., Żywica R., Szpendowski J., Kiełczewska K. (2012a) Possibilities of using electrical parameters of milk for assessing its adulteration with water. Int. J. Food Prop., 15 (2), 274 280. [3] Banach, J.K., Żywica, R., Nieradko I., Staniewski B. (2012b) Studies on determination of mathematical relationships between rapeseed oil content and electrical properties of butter and fat mixes. J. Food Eng., 112, 346 351. [4] De Levie R. (2008) Advanced Excel for Scientific Data Analysis. 2nd ed. Oxford University Press, New York. [5] Hort J., Grys G.L. (2001) Development in the textural and rheological properties of UK Cheddar cheese during ripening. Int. Dairy J., 11, 475 481. [6] Lin Teng Shee F. Bazinet P.A. (2005) Relationship between electrical conductivity and demineralization rate during electroacidification of cheddar cheese whey. J. Membrane Sci., 265, 100 106. [7] Lizhi H., Toyada K., Ihara I. (2010) Discrimination of olive oil adulterated with vegetable oils using dielectric spectroscopy. J. Food Eng., 96, 167 171. [8] Łobacz A., Kowalik J., Ziajka S. (2008) Wykorzystanie zjawiska impedancji w mikrobiologii higienie żywności. Medycyna Weter., 68 (8), 966 968. [9] Lobato-Calleros C., Vernon-Carter E.J., Guerrero-Legarreta I., Soriano-Santos J., Escalona-Beundioa H. (1997) Use of fat blends in cheese analogs: Influence on sensory and instrumental textural characteristics. J. Text. Stud., 28, 619 632. [10] Mabrook M.F., Petty M.C. (2003a) A novel technique for the detection of added water to full fat milk using single frequency admittance measurements. Sensors and Actuators B, 96, 215 218. [11] Mabrook M.F., Petty M.C. (2002) Application of electrical admittance measurements to the quality control of milk. Sensors and Actuators B, 84, 136 141. [12] Mabrook M.F., Petty M.C. (2003b) Effect of composition on the electrical conductance of milk. J. Food Eng., 60, 321 325. [13] Marcinowska M., Żywica R., Kiełczewska K., Czerniewicz M. (2004) Study of conductivity and capacity properties of full fat and skim milk. Pol. J. Nutr. Sci. Sup., (2), 129 134. [14] Norberg E. (2005) Electrical conductivity of milk as phenotypic and genetic indicator of bovine mastitis: A review. Livestock Prod. Sci., 96, 129 139. [15] Pierzynowska-Korniak G., Żywica R., Wójcik J. (2003) Electric properties of apple purée and pulpy apple juices. European Food Research and Technology, 216 (5), 385 389. [16] Sadat A., Mustajab P., Khan I.A. (2006) Determining the adulteration of natural milk with synthetic milk Rusing Ac conductance measurement. J. Food Eng., 77, 472 477. [17] Stampanoni C.R,. Noble A.C. (1991) The influence of fat, acid and salt on the temporal perception of firmness, saltiness and sourness of cheese analogs. Journal of Texture Studies, 22, 381 392. [18] Żywica R, Pierzynowska-Korniak G., Wójcik J. (2005) Application of food products electrical model parameters for evaluation of apple purée dilution. J. Food Eng., 67, 413 418. [19] Żywica R. (2010) Zjawiska elektryczne w produkcji i towaroznawczej ocenie jakości mięsa. Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie, Olsztyn. [20] Żywica, R., Banach, J.K., Charzyńska D. G, Staniewski B.: (2012a) Wpływ dodatku oleju słonecznikowego na właściwości przewodnościowe miksów tłuszczowych. Żywność, Nauka, Technologia, Jakość, 2 (81), 161 172. [21] Żywica R., Banach J.K., Kiełczewska K. (2012b) An attempt of applying the electrical properties for the evaluation of milk fat content of raw milk. J. Food Eng., 111, 420 424. 81

Summary This manuscript presents results of a study aimed at determining mathematical correlations between the sunflower oil content in mixed fat spreads and their electrical conductance and capacitance parameters. The experimental material consisted of fat blends manufactured by mixing butter and sunflower oil in the following proportions of butter to oil: 90/10, 80/20, 70/30, 60/40 (m/m). In the blends the electrical conductance parameters: the impedance (Z) and admittance (Y), as well as capacitance parameters: parallel equivalent capacitance (C p ), serial equivalent capacitance (C s ) and quality factor (Q) were measured by means of the E4980a model LCR meter, within the frequency range from 20 Hz to 2 MHz at the test voltage of 200 mv. The correlation and linear regression analysis of the sunflower oil content (C SO ) in the function of changes in electrical parameters of the mixed fat spreads showed that within the frequency range from 20 Hz to 2 MHz, mathematical correlations described with the equation y = ax ± b at 0.856 r 0.960 and α 0.001 were obtained between conductance parameters impedance (Z) and admittance (Y), as well as capacitance parameters parallel equivalent capacitance (C p ) and serial equivalent capacitance (C s ), and the sunflower oil content in the fat mixes. The closest mathematical correlations were obtained between oil content and impedance Z at the frequency of 100 Hz as well as between oil content and parallel equivalent capacitance Cs at the frequency of 20 Hz. This means that the sunflower oil content (C SO ) in fat mixes can be determined most precisely on the basis of measurements of these parameters and calculations according to the mathematical equations C SO = 5.869 (±3.324) + 0.725 (±0.123) Z at r = 0.959 and α 0.001, as well as C SO = 35.35 (±3.44) 0.399 (±0.067) C s at r = 0.960 and α 0.001, respectively. Joanna K. BANACH, Ryszard ŻYWICA, Iwona U. ZADROGA, Katarzyna STANIEWSKA Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Nauk o Żywności, Katedra Towaroznawstwa Przemysłowego, Podstaw Techniki oraz Gospodarki Energią PROGNOZOWANIE ZAWARTOŚCI OLEJU SŁONECZNIKOWEGO W MIKSACH TŁUSZCZOWYCH NA PODSTAWIE WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNYCH Streszczenie Praca prezentuje wyniki badań, których celem było określenie zależności matematycznych między zawartością oleju słonecznikowego w miksach tłuszczowych a ich przewodnościowymi i pojemnościowymi parametrami elektrycznymi. Materiał doświadczalny stanowiły miksy tłuszczowe uzyskane w procesie miksowania masła i oleju słonecznikowego w następujących proporcjach masowych masła do oleju: 90/10, 80/20, 70/30, 60/40 (m/m). Wykonano pomiary elektrycznych parametrów przeodnościowych: impedancji (Z) i admitancji (Y) oraz pojemnościowych: równoległej równoważnej pojemności elektrycznej (C p ), szeregowej równoważnej pojemności elektrycznej (C s ) i współczynnika dobroci (Q), za pomocą miernika LCR typu E4980a, w zakresie częstotliwości od 20 Hz do 2 MHz, przy napięciu 200 mv. 82

Wykonana analiza korelacji i regresji liniowej zawartości oleju słonecznikowego (C SO ) w funkcji zmian parametrów elektrycznych miksów tłuszczowych wykazała, że w zakresie częstotliwości od 20 Hz do 2 MHz uzyskano zależności matematyczne określone równaniem regresji y = ax ± b przy 0,856 r 0,960 i α 0,001 między wartościami parametrów przewodnościowych Z i Y oraz pojemnościowych C p i C s a zawartością oleju słonecznikowego w miksach tłuszczowych. Największe zależności matematyczne uzyskano między zawartością oleju w badanych miksach a wartościami Z przy częstotliwości 100 Hz i wartościami C s przy częstotliwości 20 Hz. Oznacza to, że zawartość oleju słonecznikowego (C SO ) w miksach tłuszczowych najdokładniej można określić na podstawie pomiarów tych parametrów i obliczeń przy użyciu równań matematycznych C SO = 5,869 (±3,324) + 0,725 (±0,123) Z, przy r = 0,959 i α 0,001 oraz C SO = 35,35 (±3,44) 0,399 (±0,067) C s, przy r = 0,960 i α 0,001. dr inż. Joanna K. BANACH prof. dr hab. inż. Ryszard ŻYWICA mgr inż. Iwona U. ZADROGA Warmia and Mazury University in Olsztyn Faculty of Food Science Chair of Industrial Commodity, Basics of Techniques and Energy Management pl. Cieszyński 1, 10-726 Olsztyn e-mail: katarzyna.banach@uwm.edu.pl dr inż. Katarzyna STANIEWSKA Warmia and Mazury University in Olsztyn Faculty of Food Science Chair of Industrial Commodity, Basics of Techniques and Energy Management Chair of Commodity Science and Food Research pl. Cieszyński 1, 10-726 Olsztyn 83

84 TOWAROZNAWCZE PROBLEMY JAKOŚCI 1(38)/2014 Anna STÓJ, Magda KUCHARZYK Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Wydział Nauk o Żywności i Biotechnologii Katedra Biotechnologii, Żywienia Człowieka i Towaroznawstwa Żywności Analiza jakości win czerwonych wytrawnych pochodzących z Francji, Włoch i Hiszpanii Słowa kluczowe: jakość, wino czerwone wytrawne. Key words: quality, dry red wine. 1. Wstęp Wino, jeden z najstarszych alkoholi świata, towarzyszy ludzkości już od 4000 roku p.n.e. Sztuka jego produkcji wywodzi się z Kaukazu w Gruzji, skąd rozpowszechniła się na niemal cały świat. Już od początku istnienia uważane było za napój szczególny, gdyż Chrystusowy, o czym świadczą liczne wzmianki (ponad 200) w Piśmie Świętym. Po raz pierwszy wino wspomniane zostało w odniesieniu do wesela w Kanie Galilejskiej, gdzie dokonano cudu jego rozmnożenia. Dodatkowo istotności jego dowodzi chętnie używane w literaturze, muzyce i życiu motto kobiety, wino i śpiew. Symbolizuje ono udane, szczęśliwe i bujne życie [Kłos i Kłos 2007; Włudyka 2010]. W 2008 roku największymi producentami wina na świecie zostali Włosi, produkujący 51,5 mln hl rocznie, a następni Francuzi z produkcją 45,7 mln hl/rok. Hiszpanie uplasowali się na trzecim miejscu, wytwarzając 36,8 mln hl/rok [http://www.twojaeuropa.pl/]. Polska najwięcej wina sprowadza z Włoch, kolejna jest Bułgaria, a dalsze miejsca zajmują kolejno: Hiszpania, Niemcy, Francja, USA, Węgry i Chile [http://www.rynki.pl]. Polska znajduje się jeszcze w grupie krajów, gdzie tego alkoholu wypija się stosunkowo mało, gdyż jedynie 2,7 l/osobę rocznie, ale spożycie wina ciągle rośnie [www.sadnowoczesny.pl]. Polacy zazwyczaj sięgają po zagraniczne wina. Spośród win stołowych oferowanych na rynku, najchętniej wybierają wina wytrawne 34,7%, a następnie półsłodkie i półwytrawne. Najczęściej spożywane są wina czerwone, których sprzedaż wynosi aż 63,8%, białe posiadają udział 27,3%, a różowe zaledwie 8,8% [Ratajczak 2010]. Jakość, podstawowy termin oceny towaroznawczej, oznacza całokształt cech, które wpływają na zdolność do zaspokajania potrzeb konsumenta [Karpiel i Skrzypek 2000]. W przypadku czerwonych win gronowych bardzo ważna jest jakość organoleptyczna. Za najlepszy uznaje się produkt klarowny, bez opalizacji i zawiesin. Barwa wina czerwonego powinna być od czerwonej i rubinowej do ciemnoczerwonej, a zapach i smak winny być prawidłowo rozwinięte, czyste, bez obcych zapachów i posmaków, charakterystyczne dla danego wina. Równie ważne są parametry fizykochemiczne w winach, ich zgodność z deklaracją producenta i wymaganiami [PN-90/A-79122:1996; Rozporządzenie Komisji (WE) NR 606/2009 z dnia 10 lipca 2009 ustanawiające niektóre szczegółowe zasady wykonania rozporządzenia Rady (WE) nr 479/ /2008 w odniesieniu do kategorii produktów winiarskich, praktyk enologicznych i obowiązujących ograniczeń], a także wskaźniki ich autentyczności [Stój 2011]. Celem niniejszej pracy była analiza jakości win czerwonych wytrawnych pochodzących z Francji, Włoch i Hiszpanii. Do badań wykorzystano wina o podobnej cenie, za kryterium różnicujące

natomiast przyjęto ich pochodzenie. Analiza objęła oznaczanie zawartości alkoholu etylowego, ekstraktu ogólnego i bezcukrowego, cukrów redukujących po inwersji, SO 2, kwasowości ogólnej oraz zawartości popiołu. Wyniki oznaczeń zostały porównane z wymaganiami oraz z wynikami uzyskanymi przez innych autorów. 2. Część doświadczalna 2.1. Materiał badawczy Analizie poddano dziewięć win czerwonych wytrawnych pochodzących z: Francji nr 1, 2, 3, Włoch nr 4, 5, 6 i Hiszpanii nr 7, 8, 9. Badane wina były z rocznika 2008 i 2009, znajdowały się w butelkach o pojemności 0,75 l, a ich cena detaliczna wynosiła około 30 zł. 2.2. Metody badań W badanych winach oznaczono zawartość: alkoholu etylowego metodą piknometryczną [PN 90/A-79120/04:1990], cukrów redukujących po inwersji metodą Luffa-Schoorla [Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej], ekstraktu całkowitego metodą piknometryczną i ekstraktu bezcukrowego [PN-90/A-79120/05:1990], kwasowość ogólną metodą potencjometryczną [PN-90/A-79120/07:1990], zawartość popiołu [PN-90/A- -79120/09:1990] oraz ditlenku siarki [PN-90/A-79120/10:1990]. 3. Wyniki i dyskusja Oznaczanie zawartości alkoholu w winie w praktyce dotyczy jedynie etanolu. Związane jest to z jego wysoką zawartością w tym napoju, a stosunkowo małą ilością innych alkoholi. Jednocześnie odpowiada on za moc wina, natomiast pozostałe alkohole tworzą wyłącznie specyficzny aromat [Kędzior 2003]. Zawartość alkoholu w winach wynosiła od 10,76% do 13,76% (rys. 1) i mieściła się w przedziale wymaganym przez Polską Normę od 9% do 18%. Prawidłowe wartości tego składnika świadczyć mogą o odpowiednim przeprowadzeniu wyrobu wina, a szczególnie procesu fermentacji, podczas którego powstaje etanol. Największą mocą charakteryzowało się wino francuskie nr 3 13,76%, a najmniejszą włoskie nr 4 10,76%. Średnia zawartość tego składnika była najniższa w winach włoskich 11,83%, natomiast najwyższa we francuskich 13,21%. Najniższa moc win włoskich, a szczególnie nr 4, mogła być spowodowana niską zawartością cukrów poddawanych fermentacji i przekształcanych w alkohol etylowy. Podobnie Michalak [2008] podał, iż zarówno wina produkowane z moszczu dosłodzonego, jak i niedosłodzonego, mieściły się w wymaganym przedziale, przy czym te drugie posiadały znacznie niższy poziom etanolu. Tarko i inni [2008], badając różnego rodzaju wina owocowe, gronowe i cydr, zauważyli, że jedynie ostatni napój, jako produkt o niskiej mocy, zawierał 5,73% alkoholu, a reszta mieściła się w wymaganiach Polskiej Normy. W kolejnych badaniach Tarko i inni [2010] oznaczyli w winach białych i czerwonych od 9,90% do 16,87% alkoholu, przy czym wina likierowe zawierały go więcej. Natomiast według wyników badań wyrobów winiarskich przeprowadzonych przez Inspekcję Jakości Handlowej Artykułów Rolno-Spożywczych, 5 prób posiadało zawyżoną zawartość etanolu, a 2 z nich charakteryzowały się zbyt niskim jego udziałem (na 22 poddane kontroli) [Balińska-Hajduk 2005]. W badanych winach zawartość alkoholu zgadzała się z deklarowaną mocą, z wyjątkiem wina włoskiego nr 4. W tym winie różnica pomiędzy wartościami była znaczna, bowiem producent zadeklarował zawartość 12%, a z badań wynikało, iż wynosiła ona 10,76%. W winach pochodzących z Francji, Włoch i Hiszpanii zawartość cukrów redukujących po inwersji wahała się od 1,9 do 6,1 g/dm 3 (rys. 2) Najniższą średnią zawartością cechowały się wina włoskie 2,8 g/dm 3, a w szczególności nr 4, gdzie ilość cukrów wynosiła 1,9 g/dm 3, co miało swoje odzwierciedlenie w niższej zawartości alkoholu etylowego. Na ilość wytwarza- 85

nych cukrów może mieć wpływ dostęp światła słonecznego, a winorośl w cieplejszych letnich porach zdolna jest do wytworzenia słodszych jagód [Korszun i Skrzypek 2009]. Niska zawartość węglowodanów we włoskich winach mogła więc być spowodowana niesprzyjającymi warunkami pogodowymi podczas dojrzewania gron. Natomiast wina francuskie i hiszpańskie zawierały takie same, znacznie wyższe niż wina włoskie, ilości cukrów redukujących średnio 5,8 g/dm 3. Badane wina spełniały wymagania Polskiej Normy, według której zawartość cukrów redukujących po inwersji w winach wytrawnych nie może przekraczać 10 g/dm 3. Natomiast badania IJHARS wykazały, że w 11 wyrobach winiarskich ilość cukrów ogółem została przekroczona, a w 4 zaniżona [Balińska-Hajduk 2005]. alkohol etylowy [%] 16 14 12 10 8 6 4 12,54 13,32 13,76 10,76 12,28 12,45 13,50 13,32 12,36 2 0 numer 1 numer 2 numer 3 numer 4 numer 5 numer 6 numer 7 numer 8 numer 9 Francja 13,21 % Włochy 11,83 % Rys. 1. Zawartość alkoholu etylowego w winach czerwonych wytrawnych Fig. 1. Content of ethyl alcohol in dry red wines Hiszpania 13,06 % Rys. 2. Zawartość cukrów redukujących po inwersji w winach czerwonych wytrawnych Fig. 2. Content of reducing sugars after inversion in dry red wines 86

Ekstrakt całkowity win to wszystkie substancje nielotne z parą wodną. W jego skład wchodzą przede wszystkim: cukry, białka, sole mineralne, barwniki, glicerol, nielotne kwasy oraz garbniki [Bonin i Wzorek 2005]. Ekstrakt ogólny badanych win był zróżnicowany kształtował się w granicach od 19,0 g/dm 3 we włoskim winie nr 4 do 29,7 g/dm 3 w hiszpańskim winie nr 8 (rys. 3). Najniższą zawartością ekstraktu odznaczały się wina włoskie 24,1 g/dm 2, zaś najwyższą zawartością wina francuskie 27,8 g/dm 3. Natomiast Tarko i inni [2008] stwierdzili, że wino czerwone likierowe Leon Millot wykazywało wysoką zawartość ekstraktu ogólnego 10,5% (m/v), a wino białe wytrawne Seyval Blanc charakteryzowało się znacznie niższą jego zawartością 2,8%. W kolejnych badaniach Tarko i inni [2010] wykazali, że większość badanych win białych i czerwonych miało ekstrakt niższy od 4% (m/v), natomiast ekstrakt win likierowych wynosił od 9,7 do 11,3%, co było związane z dodatkiem cukru w czasie produkcji tych win. Polska Norma nie podaje wymagań dla ekstraktu ogólnego. Rys. 3. Zawartość ekstraktu ogólnego w winach czerwonych wytrawnych Fig. 3. Total ekstract of dry red wines W skład ekstraktu pozbawionego cukrów wchodzą przede wszystkim: glicerol, nielotne kwasy, barwniki, sole mineralne, związki azotowe, garbniki i pektyny. Największy udział ma glicerol, który stanowi blisko 30% tego ekstraktu [Bonin i Wzorek 2005]. Określanie minimalnej wartości ekstraktu bezcukrowego w winie ma na celu kontrolę nadmiernego dodatku wody do moszczu [Flaczyk 2006]. Zawartości ekstraktu bezcukrowego wynosiły od 17,1 g/dm 3 we włoskim winie nr 4 do 22,8 g/dm 3 także we włoskich winach nr 5 i 6 (rys. 4). Średnią najniższą zawartością tego parametru wykazały się wina hiszpańskie 19,5 g/dm 3, natomiast najwyższą wina francuskie 21,5 g/dm 3. Polska Norma przewiduje, iż czerwone wina odpowiedniej jakości powinny charakteryzować się ekstraktem bezcukrowym na poziomie nie mniejszym niż 17 g/dm 3. Wyniki analizy ekstraktu pozbawionego cukru w winach wykazały, iż przekroczył on wymaganą wartość, co pozwoliło stwierdzić, iż moszcz gronowy nie został nadmiernie rozwodniony. Kwasowość ogólną wina kształtują kwasy organiczne. W winach gronowych dominują kwasy: winowy, jabłkowy, mlekowy i bursztynowy [http://www. winnica.golesz.pl/wyrobwina.html]. Kwasy te wpływają na cechy organoleptyczne produktów winiarskich takie jak: smak, zapach, barwa oraz na ich ogólną jakość [Kędzior 2003]. 87

Rys. 4. Zawartość ekstraktu bezcukrowego w winach czerwonych wytrawnych Fig. 4. Sugar-free ekstract of dry red wines Kwasowość ogólna win wynosiła od 3,5 g/dm 3 w przeliczeniu na kwas winowy w winie francuskim nr 3 do 4,9 g/dm 3 w winie hiszpańskim nr 9 (rys. 5). Takie zróżnicowanie w mogło być spowodowane dojrzałością surowców, gdyż produkty z owoców dojrzałych zawierają mniej kwasów niż te z owoców niedojrzałych [Kędzior 2003]. Otrzymane wyniki odpowiadały wymaganiom Polskiej Normy, która określa ilość kwasów organicznych w granicach 3,5 9 g/dm 3. Podobnie Michalak [2008] zauważył, iż zarówno w winach z moszczów dosłodzonych, jak i nie dosłodzonych, kwasowość ogólna mieściła się w przewidzianych wymaganiach odpowiednio 6,1 7,1 g/dm 3 i 4,5 4,9 g/dm 3. Wśród badanych win szczególnie niską kwasowość wykazały wina francuskie 3,7 g/dm 3. Natomiast wina włoskie i hiszpańskie zawierały podobne 4,6 g/dm 3 i 4,8 g/dm 3, wyższe niż francuskie, ilości kwasów organicznych. Natomiast Czech i inni [2009] stwierdzili, iż wśród win wytrawnych pochodzących z Włoch, Francji i Hiszpanii, najniższą kwasowością wyróżniały się wina francuskie 4,66 g/dm 3 ± 0,45 i hiszpańskie 4,65 g/dm 3 ±0,43. Zawartość kwasów organicznych mieściła się w granicach od 4,65 g/dm 3 dla produktów hiszpańskich do 5,51 g/dm 3 dla włoskich. 6 kwasowość ogólna [g/dm 3 ] 5 4 3 2 1 3,6 3,9 3,5 4,7 4,7 4,3 4,7 4,7 4,9 0 numer 1 numer 2 numer 3 numer 4 numer 5 numer 6 numer 7 numer 8 numer 9 88 Francja 3,7 g/dm3 Włochy 4,6 g/dm3 Hiszpania 4,8 g/dm3 Rys. 5. Kwasowość ogólna win czerwonych wytrawnych Fig. 5. Total acidity of dry red wines

Zawartość popiołu w winie może świadczyć o nadmiernym rozwodnieniu moszczu i dodatku cukru [Kędzior 2003]. Zawartość popiołu w badanych winach wynosiła od 1,60 g/dm 3 we francuskim winie nr 1 do 3,01 g/dm 3 w hiszpańskim winie nr 7 (rys. 6). Najniższą średnią zawartość popiołu miały wina francuskie 2,19 g/dm 3, a najwyższą wina hiszpańskie 2,85 g/dm 3. Według Polskiej Normy zawartość popiołu w winach czerwonych wytrawnych nie powinna być niższa niż 1,7 g/dm 3. Osiem na dziewięć analizowanych produktów zawierało od 2,03 do 3,01 g/dm 3 substancji mineralnych, tym samym odpowiadało minimalnemu poziomowi określonemu w Polskiej Normie. Jedynie wino francuskie nr 1 z popiołem na poziomie 1,60 g/dm 3, odbiegało od oczekiwanego limitu. Rys. 6. Zawartość popiołu w winach czerwonych wytrawnych Fig. 6. Content of ash in dry red wines Kędzior [2003] stwierdził, że w winach o dobrej jakości stosunek zawartości popiołu do zawartości ekstraktu bezcukrowego powinien wynosić 1:10. Wartości tego stosunku w badanych winach przedstawiono w tabeli 2. Zauważono, że według tego wyróżnika jakości najlepsze okazało się wino włoskie nr 5, w którym wspomniany stosunek był wzorcowy. Tabela 1. Stosunek zawartości popiołu do zawartości ekstraktu bezcukrowego Table 1. The ratio of ash content to the sugar-free extract content numer 1 numer 2 numer 3 numer 4 numer 5 numer 6 numer 7 numer 8 numer 9 Stosunek zawartości popiołu do ekstraktu 1:14 1:8 1:9 1:7 1:10 1:11 1:6 1:8 1:7 Według Bosaka [2010] uzyskanie wina bez siarkowania wymaga zdrowych winogron, a proces produkcji powinien przebiegać w stosunkowo niskiej temperaturze, z minimalnym dostępem tlenu. Niesiarkowane wina źle znoszą butelkowanie i transport, muszą być przechowywane w idealnych warunkach i rzadko wytrzymują w dobrym stanie dłużej niż kilka miesięcy. Trudno więc sobie wyobrazić, aby mogły być produkowane i dystrybuowane na komercyjną skalę. Kontrola zawartości ditlenku siarki w winie jest niezbędna z punktu widzenia konsumenta, ponieważ nie jest to dodatek całkowicie obojętny dla organizmu człowieka. Na świecie trwają badania nad zastąpieniem ditlenku siarki innymi substancjami [Izquierdo- Cañas 2012]. 89

250 219 225 225 dwutlenek siarki [mg/dm 3 ] 200 150 100 50 24 61 54 70 78 102 0 numer 1 numer 2 numer 3 numer 4 numer 5 numer 6 numer 7 numer 8 numer 9 Francja 46 mg/dm3 Włochy 223 mg/dm3 Hiszpania 83 mg/dm3 Rys. 7. Zawartość dwutlenku siarki w winach czerwonych wytrawnych Fig. 7. Content of sulfur dioxide in dry red wines Zawartość ditlenku siarki w badanych winach wynosiła od 24 do 225 mg/dm 3 (rys. 7). Szczególnie wysoką średnią zawartością SO 2 odznaczyły się wina włoskie 223 mg/dm 3, natomiast niższymi wartościami wina hiszpańskie 83 mg/dm 3 i francuskie 46 mg/dm 3. Według przepisów prawnych zawartość ditlenku siarki w winach czerwonych nie powinna przekraczać 150 mg/dm 3 [Rozporządzenie Komisji (WE) NR 606/2009 z dnia 10 lipca 2009 ustanawiające niektóre szczegółowe zasady wykonania rozporządzenia Rady (WE) nr 479/2008 w odniesieniu do kategorii produktów winiarskich, praktyk enologicznych i obowiązujących ograniczeń]. Wartość ta została przekroczona przez wina włoskie, które zawierały 219 225 mg/dm 3 ditlenku siarki. Natomiast Moreira i inni [2010] oznaczyli w winach portugalskich białych od 64,3 mg/dm 3 do 124 mg/dm 3 ditlenku siarki, co było zgodne z przepisami. 4. Wnioski W oparciu o przeprowadzone badania jakości wybranych zagranicznych win czerwonych wytrawnych sformułowano następujące wnioski: 1. Wśród badanych win francuskich, włoskich i hiszpańskich wyróżniały się wina włoskie, które zawierały najniższe ilości alkoholu etylowego i cukrów, a najwyższe, niedopuszczalne ilości ditlenku siarki. Zatem skład wina zależy od kraju pochodzenia. 2. Badane wina francuskie, włoskie i hiszpańskie spełniały wymagania stawiane przez Polską Normę, z wyjątkiem wina włoskiego nr 1, w którym zawartość popiołu była niższa niż wymagana. 3. Zbliżona cena win nie gwarantuje ich jednakowej jakości. 5. Literatura [1] Balińska-Hajduk D. (2005), Jakość handlowa wyrobów winiarskich. Wyniki kontroli IJHARS. Przem. Ferm. Ow. Warz., 8 9, 22 24. [2] Bonin S., Wzorek W. (2005), Wybrane zagadnienia z technologii winiarstwa. Wyd. SGGW, Warszawa. [3] Bosak W. (2010), Pozytywna chemia. Czas Wina, 42, 82 84. [4] Czech A., Malik A., Pitucha I., Woźnica A. (2009), Porównanie zawartości związków bioaktywnych w winach czerwonych pochodzących z różnych krajów europejskich. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4 (65), 142 148. 90

[5] Flaczyk E. (red.) (2006), Towaroznawstwo produktów spożywczych. Wyd. Akademii Rolniczej im. Augusta Cieszkowskiego, Poznań,. [6] http://www.rynki.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=462&itemid=1 [dostęp:25.05.2012 r]. [7] http://www.sadnowoczesny.pl/aktualnosci.php?news_id=1971&par=news_id&par _id=1971&pageresult =1810&PageIndex=5 [dostęp: 01.04.2012; 21:30]. [8] http://www.twojaeuropa.pl/1967/czy-europejska-produkcja-wina-przezywa-kryzys [dostęp: 06.04.2012; 01:00]. [9] http://www.winnica.golesz.pl/wyrob-wina.html [dostęp: 11.02.2012; 20.00]. [10] Izquierdo-Cañas P. M., García-Romero E., Huertas-Nebreda B., Gómez-Alonso S. (2012), Colloidal silver complex as an alternative to sulphur dioxide in winemaking. Food Chem., 23, 73 81. [11] Karpiel Ł., Skrzypek M. (2000), Towaroznawstwo ogólne. Wyd. Akademii Ekonomicznej, Kraków. [12] Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej, Podstawy Produkcji Napojów Alkoholowych. Winiarstwo praktyka. Ćw. 5. Skrypt Akademii Rolniczej, Kraków (http://chomikuj.pl/bozena313/ur+krk+jib*c5*bb/fermentacja/ Fermenty*2c+ Gorzelnictwo/Winiarstwo+*e2*80*93+praktyka,1685053087.pdf) [dostęp: 19.07.2012]. [13] Kędzior W. (red.) (2003), Badanie i ocena jakości produktów spożywczych. Wyd. Akademii Ekonomicznej, Kraków. [14] Kłos Z., Kłos J. (2007(, Różnorodność aspektów relacji wino a jakość życia. Problemy Jakości, 12, 37 40. [15] Korszun S., Skrzypek K. (2009), III Seminarium Winiarskie. Zawartość cukrów wybranych odmian winorośli. Wyd. Państwowej Wyższej Szkoły, Sulechów. [16] Michalak K. (2008), I i II Seminarium Winiarskie. Wartość technologiczna gron wybranych odmian winorśli. Wyd. Państwowej Wyższej Szkoły, Sulechów. [17] Moreira N., de Pinho P.G., Santos C., Vasconcelosa I. (2010), Volatile sulphur compounds composition of monovarietal white wines. Food Chem., 123, 1198 1203. [18] PN 90/A 79122:1996. Wino gronowe. [19] PN 90/A 79122:1996/Az1. Wino gronowe (Zmiana Az1). [20] PN 90/A 79120/04:1990. Wina i miody pitne. Przygotowanie próbek do badań. Oznaczanie zawartości alkoholu etylowego. [21] PN-90/A-79120/05:1990. Wina i miody pitne. Przygotowanie próbek i metody badań. Oznaczanie zawartości ekstraktu całkowitego i bezcukrowego. [22] PN-90/A-79120/07:1990. Wina i miody pitne. Przygotowanie próbek i metody badań. Oznaczanie kwasowości ogólnej. [23] PN-90/A-79120/09:1990. Wina i miody pitne. Przygotowanie próbek i metody badań. Oznaczanie zawartości popiołu. [24] PN-90/A-79120/10:1990. Wina i miody pitne. Przygotowanie próbek i metody badań. Oznaczanie zawartości dwutlenku siarki (SO 2 ). [25] Ratajczak J. (2010) Rynek napojów alkoholowych i wyrobów tytoniowych. Poradnik Handlowca, 12, (http://www.poradnikhandlowca.com.pl/archiwum/12-2010, Raport Rynek-napojow-alkoholowych-i-wyrobow-tytoniowych, Rok 2010, 43, 607. html) [dostęp: 10.05.2012; 23.30]. [26] Rozporządzenie Komisji (WE) NR 606/2009 z dnia 10 lipca 2009 r. ustanawiające niektóre szczegółowe zasady wykonania rozporządzenia Rady (WE) nr 479/2008 w odniesieniu do kategorii produktów winiarskich, praktyk enologicznych i obowiązujących ograniczeń. Dzienniki Unii Europejskiej, Seria L z 24 lipca 2009 r. [27] Stój A. (2011) Metody wykrywania zafałszowań win. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2 (75), 17 26. 91

[28] Tarko T., Duda-Chodak A., Sroka P., Satora P., Jurasz E. (2008) Physicochemical and antioxidant properties of selected polish grape and fruit wines. Acta Sci. Pol.. Technol. Aliment., 7 (3), 35 45. [29] Tarko T., Duda-Chodak A., Sroka P., Satora P., Jurasz E. (2010) Polish wines: Characteristics of cool-climate wines. J. Food Comp. Anal., 23, 463 468. [30] Włudyka B. (2010) Winoterapia kosmetyczne bachanalia. Aura, 12, 29 31. Streszczenie Celem niniejszej pracy była analiza jakości win czerwonych wytrawnych pochodzących z Francji, Włoch i Hiszpanii, mających podobną cenę. Oznaczono zawartość alkoholu etylowego, ekstraktu ogólnego i bezcukrowego, cukrów redukujących po inwersji, SO 2, kwasowość ogólną oraz zawartość popiołu. Wśród win francuskich, włoskich i hiszpańskich wyróżniały się wina włoskie, które zawierały najniższe ilości alkoholu etylowego i cukrów, a najwyższe, niedopuszczalne ilości ditlenku siarki. Zatem skład wina zależy od kraju pochodzenia. Zbliżona cena win nie gwarantuje ich jednakowej jakości. Anna STÓJ, Magda KUCHARZYK University of Life Sciences in Lublin Faculty of Food Science and Biotechnology Department of Biotechnology, Human Nutrition and Science of Food Commodities ANALYSIS OF QUALITY OF DRY RED WINES FROM FRANCE, ITALY AND SPAIN Summary The aim of this study was the analysis of quality of dry red wines from France, Italy and Spain, in a similar price. The content of ethyl alcohol, total extract, sugar-free extract, reducing sugars after inversion, SO 2, total acidity and ash content were assayed. Among the French, Italian and Spanish wines, Italian wines were distinguished, which contained the lowest amount of ethyl alcohol and sugars, and the highest not allowed amount of sulfur dioxide. Thus, the composition of wine depends on the country of origin. Similar price of wine does not guarantee the same quality. dr inż. Anna STÓJ mgr inż. Magda KUCHARZYK Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Wydział Nauk o Żywności i Biotechnologii Katedra Biotechnologii, Żywienia Człowieka i Towaroznawstwa Żywności ul. Skromna 8, 20-704 Lublin 92

Katarzyna KRASOWSKA, Kinga SUCHOCKA, Maria RUTKOWSKA Gdynia Maritime University Faculty of Entrepreneurship and Quality Science Department of Chemistry and Industrial Commodity Science Gdynia, POLAND Susceptibility of poly (ε-caprolactone) to environmental degradation in open and harbour area of the baltic sea Key words: poli(ɛ-caprolactone), environmental degradation, sea water, chemical and enzymatic hydrolysis. Słowa kluczowe: poli(ɛ-kaprolakton), degradacja środowiskowa, woda morska, hydroliza chemiczna i enzymatyczna. 1. Introduction Now, at the begining of the twenty-first century, there has been a growing demand for biodegradable polymers, which are used in different applications depending on market requirements. Recently the increasing attention is paid to attempt rational replacement commonly used polymers by biodegradable polymers. It is evident that biodegradable polymers will become the pre-eminent polymeric materials in the near future, because they are response to the growing problem of environmental pollution, the perception of a lack of landfills and very long period of degradation non-degradable polymers. Several hundreds of thousands tons of plastics have been reported to be discarded into the marine environment every year (from ships, land through beaches or river systems). It has been estimated that one million marine animals are killed every year either by chocking of floating plastic items or by becoming entangled in plastic debris. The development of environmentaly degradable plastics is the key to solving the problems caused by marine plastic debris as well as to promote the maintaining of sustainable development of the Baltic Sea. Due to its unique properties, biodegradable polymers are characterized by a susceptibility to organic recycling, resulting in the disintegration and mineralization under the action of living organisms. In the final step of these degradation, living organisms assimilate biodegradable polymers and ultimately converting them into carbon dioxide, water and biomas (or methane in the case of anaerobic degradation). In the case of biological degradation in natural environment very often synergistic action various factors including environmental conditions (such as temperature, ph, humidity, aeration, sunlight), macroorganisms, microorganisms and enzymes lead to degradation of biodegradable polymers. Biodegradable polymers have been found to degrade more rapidly if a a combination of microbes is used rather than one specific microbe. Thus the presence of large varieties of microbes in the natural environment supports faster biodegradation [1, 2]. An example of a biodegradable polymer which undergoes microbial degradation, both in contact with living organisms, and in terms of the natural 93

environment is poly(ε-caprolactone), which can degrade in several biotic environments, including sea, river and lake water, sewage sludge, farm soil and compost [3 10]. Each natural environment contains different microorganisms (in terms of species diversity and population), different physical and chemical parameters that influence rates of microbial activity that in turn affect the rate of degradation poly(ε-caprolactone). According to the literature degradation of aliphatic polyesters in a living environment can result of simple chemical hydrolysis of ester bonds or from enzymatic attack or both [11]. Enzymatic degradation of the polyesters occurs as a result of action living organisms and excrete extracellular enzymes by them. It takes place only on the polymer surface, and therefore is associated usually with erosion process and may be quantitatively characterized by weight loss of the sample. During this process, the polymer molecular weight does not change because only the polymer surface is degraded. The polymer is disintegrated in the natural environment. Obviously, disintegradability does not indicate total sample degradation. Therefore, remaining small particles of the samples should still be degraded and bioassimilated by microorganisms present in the environment, until the samples would be completely converted to carbon dioxide and water [12]. Aliphatic polyesters are often modificated in order to facilitate processing, improve properties, extend the use and reduce the cost of production. The use of modification very frequently has influence on susceptibility to degradation of polyesters. The aim of this work was an estimation of susceptibility of poly(ε-caprolactone) to environmental degradation, in an open and harbour area of the Baltic Sea and the influence of modification poly(ε-caprolactone) by calcium carbonate (chalk) on the rate of degradation. 2. Experimental 2.1. Materials The commercial poly(ε-caprolactone) (PCL, MW = 80000) with the trade name CAPA 680 and PCL modified by calcium carbonate (60%PCL/40%CaCO 3 ) used in this work were kindly supplied by Solvay. The samples were environmentaly degraded. 2.2. Degradation environments The incubation of PCL samples took place in two environments under natural weather depending conditions: in the open area of the Baltic Sea in Łeba, on the west side of the western breakwater, in the waters of the East current which allow for constant flow, in the harbour area of the Baltic Sea in Gdynia Harbour on the Norwegian Pier near the ship of the Polish Ship Salvage Company. The PCL samples were located in a special baskets made of perforated galvanized steel, with dimensions of 40 40 20 cm, which suspended from a rope at 2 m depth under the surface of the sea. The perforated baskets structure allowed for free movement of seawater and the access of micro-organisms and enzymes dissolved in the water to degraded material. The places of environmental degradation of PCL in the open and harbour area of the Baltic Sea are shown on Figure 1. Degradation of PCL samples was also performed in the laboratory in a liquid medium containing sea water with the sodium azide (NaN 3 ). The PCL samples were located in the glass aquarium, with dimensions of 40 40 20 cm, equipped with an aeration pump. The sodium azide (0.195gNaN 3 /1000ml) was added to the sea water to exclude the activity of micro-organisms and to evaluate the resistance of the polymers to hydrolysis. 94

THE OPEN AREA THE HARBOUR AREA Fig. 1. Places of environmental degradation of PCL in the open and harbour area of the Baltic Sea Rys. 1. Miejsca degradacji środowiskowej PCL prowadzonej w akwenie otwartym i portowym Morza Bałtyckiego 2.3. Methods After incubation, the PCL samples were taken out from the environment and washed with distilled water and dried at room temperature to a constant weight. The changes in weight and surface morphology of PCL film were tested during the experiment. Weight changes [%] were determined using an electronic balance Gibertini E 42s. The weight of clean and dried samples of polyurethanes after incubation in the compost was compared with those before incubation. Microscopic observations of PCL surface were analysed with the optical microscope ALPHAPHOT-2YS2-H Nikon linked to the photo camera Casio QV-2900UX. PCL samples were observed with and without polarizer. The pictures were taken before and after incubation in sea water. 3. Results and discusssion 3.1. Degradation environments Characteristic parameters of natural environment were monitored during the environmental degradation process of PCL in both places of the Baltic Sea (the open and harbour area) and their influence on degradation of PCL was discussed. The characteristic parameters of sea water according to the State Environmental Monitoring, Inspectorate of Environmental Protection are shown in Table 1 and 2. Looking at the parameters presented in the Table 1 and 2 we can state, that the avarage temperature in the open area of the Baltic Sea was about 17 0 C and about 19 C in the harbour area. More temperature fluctuation over time occurred in the open waters, while the temperature of the surface water in the harbour characterized by insignificant variability. However the temperature in both environments was lower as that preferred for enzymatic degradation (20 60 C) [13]. 95

Table 1. Characteristic parameters of water in open area of the Baltic Sea Tabela 1. Charakterystyczne parametry wody akwenu otwartego Morza Bałtyckiego MONTHS Parameters temperature [ o C] ph O 2 [cm 3 /dm 3 ] Salt contents [ppt] July 17.8 7.50 August 18.6 8.2 6.64 7.53 September 18.2 8.1 6.40 7.46 October 13.7 7.75 [-] not monitored at that time Source: data recived from State Environmental Monitoring, Inspectorate of Environmental Protection/Źródło: dane otrzymane z Państwowego Monitoringu Środowiska. Table 2. Characteristic parameters of water in harbour area of the Baltic Sea Tabela 2. Charakterystyczne parametry wody akwenu portowego Morza Bałtyckiego MONTHS Parameters temperature [ o C] ph O 2 [cm 3 /dm 3 ] Salt contents [ppt] June 17.6 8.5 7.55 5.36 July 20.3 8.2 7.57 5.58 August 19.3 8.9 7.42 6.01 Source: data recived from State Environmental Monitoring, Inspectorate of Environmental Protection/Źródło: dane otrzymane z Państwowego Monitoringu Środowiska. Table 3. Parameters of sea water with sodium azide (NaN 3) Tabela 3. Parametry wody morskiej z dodatkiem azydku sodu (NaN 3) MONTHS temperature [ºC] Parameters July 22 7.1 August 21 7.8 Febrary 19 7.6 Source: The author s compilation/źródło: opracowanie własne. Incubation of PCL samples in the laboratory in a liquid medium containing sea water with NaN 3 (Table 3) was performed in a stable temperature (about 21ºC) and under near neutral environment conditions (ph about 7.5). ph There were insignificant differences in the ph values of both natural environments. The average ph in the open area of the Baltic Sea was 8.1 and 8.5 in the harbour area, so slightly above the upper limit of ph (5 8) recommended in the biodegradation process [13]. The relatively low temperature and alkalinity of sea water could have an influence on the activity of psychrotrophic bacteria, which are able to adapt to so changing conditions [14]. At the beginning of the summer period of incubation of PCL samples in sea water in the natural environments (June in the harbour area and August in the open area) we could observe the highest oxygen content, than at the end of this period. This situation was connected with the production of organic matter by micro-organisms, which consumed oxygen contained in the water to degradation processes [15]. 96

3.2. The weight changes [%] unmodified and modified PCL after degradation Susceptibility of PCL to environmental degradation was evaluated based on weight changes [%] of polymer samples after incubation. The results of the weight changes of the unmodified and modified PCL samples after incubation in the open and harbour area of the Baltic Sea and in sea water with NaN 3 are presented in Table 4 and Table 5, respectively. Table 4. Weight loss [%] of PCL after degradation in the open and harbour area of the Baltic Sea and sea water with NaN 3 Tabela 4. Ubytki masy [%] PCL po degradacji w wodzie morskiej w akwenie otwartym i portowym oraz wodzie morskiej z NaN 3 DEGRADATION TIME [weeks] ENVIRONMENT 1 2 3 4 5 6 8 10 12 13 32 open area of the Baltic Sea 2.0 2.2 3.3 4.0 5.7 8.4 11.3 14.9 29.2 disintegration harbour area of the Baltic 1.7 3.5 10.7 20.7 33.8 disintegration Sea sea water with NaN 3 0.6 1.2 1.3 1.4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 Source: The author s compilation/źródło: opracowanie własne. Table 5. Weight loss [%] of PCL/CaCO 3 after degradation in open and harbour area of the Baltic Sea and sea water with NaN 3 Tabela 5. Ubytki masy [%] PCL/CaCO 3 po degradacji w wodzie morskiej w akwenie otwartym i portowym oraz wodzie morskiej z NaN 3 DEGRADATION TIME [weeks] ENVIRONMENT 1 2 3 4 5 6 8 10 12 13 32 open area of the Baltic Sea 1.0 1.4 2.2 3.2 4.9 39.2 48.6 83.7 86.9 disintegration harbour area of the Baltic 2.4 5.5 15.1 34.4 57.3 disintegration Sea sea water with NaN 3 0.5 0.8 1.0 1.0 1.2 1.2 1.2 1.6 1.6 1.6 1.6 Source: The author s compilation/źródło: opracowanie własne. The obtained results indicate that unmodified PCL degrades in both natural environments. It confirms susceptibility of polyesters to biological degradation. Disintegration of PCL samples was observed ahter 6 weeks incubation in the harbour area of the Baltic Sea, while in the open area after 13 weeks (Table 4). Disintegradability, means fragmentation and loss of visibility of samples in natural environment. However, biological degradation has been still continuing. According to the literature polymer samples have been degraded by macro and microorganisms and/or enzymes living in natural environment until they have been converted to carbon dioxide and water [1]. At the first week of incubation of PCL samples in both environments of the Baltic Sea water the small changes of weight (~2%) were observed because of similar temperature conditions. In the next few weeks (July-August) the weight changes were higher in the harbour than in open area of the Baltic Sea. These different weight losses of PCL samples in both environments could be caused by different temperature conditions. It suggested, that in the harbour waters were probably more favourable conditions to the growth of microorganisms, emitting extracellular enzymes involved in the biodegradation of PCL samples, than those in the open waters. As a result of the higher temperature more visible weight changes and quicker disintegration of PCL samples in the harbour area were observed. Modification of calcium carbonate PCL samples significantly increases the degree of degradation procces after 2 weeks incubation in the harbour waters and after 5 weeks in the open waters (Table 5). The observed higher weight losses of PCL/CaCO 3 compared to 97

unmodified PCL are probably due to leaching of calcium carbonate from the PCL matrix and thus the weakening of the polymer or the catalytic action of CaCO 3 on the ester bonds cleavage, resulting in acceleration of the degradation in the last weeks of incubation. However, the modification of the PCL samples by calcium carbonate did not affect the final time of disitegration of PCL in the natural environment of the Baltic Sea. Both unmodified and modified PCL samples disintegrated in the environment at the same time. Disintegration of the unmodified and modified PCL sample in the open waters of the Baltic Sea occurred after 13 weeks of incubation, whereas in the harbour after 6 weeks. According to the literature introducing of calcium carbonate to the polymer on the one hand could catalyze cutting of the ester bond, thereby accelerating the degradation, on the other hand this addition could neutralize the carboxyl end groups, thereby slowing the degradation procces [11]. Comparing the weight losses of the unmodified and modified PCL samples incubated in the natural environment of the Baltic Sea with those in sea water with sodium azide we can state that after 32 weeks incubation under laboratory conditions the changes of weight were insignificant (Table 4 and 5.). The very small changes might be explained by very slow nonenzymatic hydrolytic ester cleavage, what is complied with literature reports that the hydrolytic degradation of PCL is slow because of its hydrophobic nature [16, 17]. 3.3. The changes of surface morphology of PCL samples The environmental degradation of unmodified and modified PCL samples in sea water under natural conditions was also evaluated on the basis of changes of surface morphology. After incubation in both natural environments the PCL samples were not homogeusly destroyed over the whole polymer surface and there were different images depending on the place the picture was taken. Photomicrographs the most repeated images of the surface of unmodified PCL samples after incubation in the open area of the Baltic Sea and the harbour area are presented on the Figures 2 and 3 respectively. The surface of blank sample of unmodified PCL when observed under optical microscope is grained, rough and consisted of two phases bright and dark (Fig. 2a, 3a). The microscopic observations have shown vulnerability of PCL samples to the microbiological attack in natural environment. After incubation of unmodified PCLsamples in both sea water environments deterioration of the surface (Fig. 2b and c) has been observed. The changes of PCL surface during the degradation in both environments leading to the erosion (damage) in the form of the observed cracks and holes (Fig. 2e and 3c). At the end of incubation (after 5 weeks in the harbour area, and 12 weeks in the open waters) we could see very distinctly the black areas on the surface of PCL, which represented an agglomeration of microorganisms on the surface (Fig. 2f and 3d). Similarly to the changes of weight of the PCL samples the microscopic observations its surface showed that, the rate of changes is faster in the harbour area (Fig. 3) than in the open (Fig. 2). Noticed faster environmental degradation of PCL in the harbour area of the Baltic Sea was probably involved with more favourable temperature conditions for the biodegradation process and with lower salinity, which caused the growth of different microorganisms which could play the main role in the biodegradation of PCL. Microscopic obsevations of PCL surface in polarized light before and after incubation in the open area of the Baltic Sea are showed on Figure 4. Comparing the microscopic observations in polarized light at the beginning of incubation of PCL samples in natural environment (Fig. 4b) with those before degradation (Fig. 4a) we observed the increase of bright elements on the surface. This increase of bright elements might be an evidence of increase in crystallinity as a result of degradation amorphous phase. 98

5µm a) before incubation b) after 2 weeks 5µm 5µm b) after 4 weeks d) after 6 weeks 5µm 5µm e) after 10 weeks f) after 12 weeks 5µm Fig. 2. Photomicrographs of the surface of PCL (without using the polarizer) before and after degradation in open area of the Baltic Sea Rys. 2. Mikrofotografie powierzchni PCL (bez użycia polaryzatora) przed i po degradacji w akwenie otwartym Morza Bałtyckiego Source: The author s compilation/źródło: opracowanie własne. In the case of environmental degradation in the open waters this increase of crystallinity of PCL were found after 4 weeks of incubation, while in the harbour area after 2 weeks, so the amorphous phase degraded first. Next weeks of degradation in both environments caused a decrease of crystallinity of the PCL. The changes of surface morphology of modified PCL samples are similar to unmodified PCL samples. 99

5µm a) before incubation b) after 2 weeks 5µm 5µm c) after 4 weeks d) after 5 weeks 5µm Fig. 3. Photomicrographs of the surface of PCL (without using the polarizer) before and after degradation in harbour area of the Baltic Sea Rys. 3. Mikrofotografie powierzchni PCL (bez użycia polaryzatora) przed i po inkubacji w akwenie portowym Morza Bałtyckiego Source: The author s compilation/źródło: opracowanie własne. 5µm a) before incubation b) after 4 weeks 5µm Fig. 4. Microscopic changes of PCL surface in polarized light before and after the initial incubation in open area of the Baltic Sea Rys. 4. Zmiany mikroskopowe powierzchni PCL w świetle spolaryzowanym przed i po początkowej inkubacji w akwenie otwartym Morza Bałtyckiego Source: The author s compilation/źródło: opracowanie własne. The significant changes of the surface morphology of unmodified and modified PCL samples incubated in natural environment of the Baltic Sea indicate on an enzymatic 100

degradation, leading to destruction (erosion) PCL surface by the action of living organisms. These microscopic observations also suggest two-step degradation process, where the amorphous phase is degraded first and as a result an increase in crystallinity of polymer occurs, when most of the amorphous phase is degraded, subsequently the crystalline phase is degraded [18, 19]. 4. Conclusions The environmental degradation study confirmed the vulnerability of poly(ɛ-caprolactone) to the attack of living organisms and revealed that the rate of this degradation process of poly(ɛ-caprolactone) in the natural environment of the Baltic Sea is dependent on the incubation place and environmental conditions. Disintegration of the modified and unmodified PCL samples in the harbour area of the Baltic Sea was observed faster (after 6 weeks) than in the open area (after 13 weeks), because of more favourable environmental conditions. Modification of PCL samples by calcium carbonate increased the rate of environmental degradation but does not affect the final time of the polymer disintegration in the environment of the Baltic Sea. The significant weight loss and erosion of the PCL surface after incubation in the open and harbour area of the Baltic Sea are the result of enzymatic hydrolysis of ester bonds, which play the key role in the process under natural conditions. The microscopic changes of PCL surface after incubation in natural environment suggested that the enzymatic degradation of PCL is a two-step process. The first the the amorphous phase is degraded, which is accompanied by an increase of crystallinity and next the crystalline phase is degraded. Insignificant weight losses of the PCL samples incubated in sea water with sodium azide might be explained by slow chemical hydrolysis of ester bonds. The results of research indicate that the degradation of PCL samples in natural sea water environment is the result primarily of enzymatic hydrolysis, which plays a predominant role in the degradation process. 5. References [1] Karak N. (2012), Vegetable Oil-based Polymers, Properties, Processing and Applications, Woodhead Publishing Limited, Oxford-Cambridge-Philadelphia-New Delhi. [2] Dean K.M., Sangwan P., Way C., Nikolic M.A.L. (2012) Biodegradability Characterization of Polymer Nanocomposites, [in:] Characterization Techniques for Polymer Nanocomposites, Vikas Mittal (ed.) Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. K.GaA., 323 347 [3] Fukushima K., Abbate C., Tabuani D., Gennari M., Rizzarelli P., Camino G. (2010), Biodegradation trend of poly(ε-caprolactone) and nanocomposites, Materials Science & Engineering, C30(4), 566 574. [4] Tsuji H., Suzuyoshi K. (2002), Environmental degradation of biodegradable polyesters 1. Poly(ɛ-caprolactone), poly[(r)-3-hydroxybutyrate], and poly(l-lactide) films in controlled static seawater, Polymer Degradation and Stability, 75( 2), 347 355. [5] Tsuji H., Suzuyoshi K. (2002), Environmental degradation of biodegradable polyesters 2. Poly(ɛ -caprolactone), poly[(r)-3-hydroxybutyrate], and poly(l-lactide) films in natural dynamic seawater, Polymer Degradation and Stability, 75( 2), 357 362. [6] Rosa D.S., Lopes D.R., Calil M.R. (2005), Thermal properties and enzymatic degradation of blends of poly(ɛ-caprolactone) with starches, Polymer Testing, 24 (6),756 761. 101

[7] Krasowska K., Heimowska A., Rutkowska M. (2006), Enzymatyczna i hydrolityczna degradacja poli(ɛ-kaprolaktonu) w warunkach naturalnych, Polimery, 51(1), 21 26. [8] Rutkowska M., Krasowska K., Heimowska A., Steinka I. (2002), Wpływ modyfikacji poli(ɛ- kaprolaktonu) na jego biodegradację w warunkach naturalnych, Polimery, 47(4), 262 268. [9] Rutkowska M., Heimowska A., Krasowska K., Steinka I., Janik H., Haponiuk J., Karrlsson S. (2002), Biodegradation of modified poli(ɛ-caprolactone) in different environments, Polish Journal of Environmental Studies, 11(4), 413-420. [10] Kotek J., Kubies D., Baldrian J., Kovarova J. (2011), Biodegradable polyester nanocomposites: The effect of structure on mechanical and degradation behavior, European Polymer Journal, 47(12), 2197 2207. [11] Li S., Vert M. (1995), Degradable Polymers, Red. Scott G., Gileat D., Chapman and Hall, Londyn. [12] Rutkowska M., Krasowska K., Heimowska A., Adamus G., Sobota M., Musioł M., Janeczek H., Sikorska W., Krzan A., Zagar E., Kowalczuk M. (2008), Environmental degradation of blends atactic poly[(r,s)3-hydroxybutyrate] with natural PHBV in Baltic Sea water and compost with activated sludge, Journal Polymer Environment, 16, 183 191. [13] Lenz R.W. (1993), Biodegradable polymers, [in:] Advances in Polymer Science, Vol. 107, 1 40, Springer-Velay Berlin, Heidelberg [14] Encyklopedia Biologiczna, Wszystkie dziedziny nauk przyrodniczych, Tom III, Agencja Publicystyczno-Wydawnicza Opres, Kraków 1998 [15] Hakanson L. (1991), Środowisko Morza Bałtyckiego. Charakterystyka fizycznogeograficzna zlewiska Morza Bałtyckiego, Zeszyt 1, Uppsala University, Sweden. [16] Avella M., Errico M.E., Laurienzo P., Martuscelli E., Raimo M., Rimedio R. (2000), Preparation and characterisation of compatibilised polycaprolactone/starch composites, Polymer, 41(10), 3875 3881. [17] Pitt C.G., Chasalow F.I., Hibionada Y.M. Klimas D.M., Schindler A.J. (1981), Aliphatic polyesters. I. The degradation of poly(ϵ-caprolactone) in vivo, Journal of Applied Polymer Science, 26(11), 3779 3787. [18] Hakkarainen M. (2002), Aliphatic Polyesters: Abiotic and biotic degradation and degradation products, [in:] Advances in Polymer Science, Vol. 157, 114 133, Springer- Verlag Berlin, Heidelberg. [19] Fredericks R. J., Melveger A.J., Dolegiewtz L.J. (1984), Morphological and structural changes in a copolymer of glycolide and lactide occurring as a result of hydrolysis, Journal of Polymer Science: Polymer Physics Edition, 22(1), 57 66. 102 Summary The estimation of environmental degradability of poly(ɛ-caprolactone) (PCL) in the open and harbour area of the Baltic Sea was the subject of this study. Unmodified commercial poly(ɛ-caprolactone) under the trade name CAPA 680 and modified by calcium carbonate (chalk) were degraded. Characteristic parameters of natural environment were monitored during the degradation process in both places of the Baltic Sea and their influence on degradation of poly(ɛcaprolactone) was discussed. Susceptibility of poly(ε-caprolactone) to degradation in natural environment of sea water was evaluated based on weight losses and changes of polymer surface morphology. Sensitivity of poly(ɛ-caprolactone) to biological degradation in natural environment of the Baltic Sea was determined. The degradation study revealed that the rate of biodegradation process of

poly(ɛ-caprolactone) in the natural environment of the Baltic Sea is dependent on the incubation place and environmental conditions. After 13 weeks incubation of poly(ɛ-caprolactone) in the open area of the Baltic Sea disintegration was observed, whereas in the harbour area after only 6 weeks. Modification of PCL samples by calcium carbonate increased the rate of environmental degradation but does not affect the final time of the polymer disintegration in the environment of the Baltic Sea. The significant weight loss and erosion of the PCL surface after incubation in the open and harbour area of the Baltic Sea are the result of enzymatic hydrolysis of ester bonds, which play the key role in the process under natural conditions. Katarzyna KRASOWSKA, Kinga SUCHOCKA, Maria RUTKOWSKA Akademia Morska w Gdyni Wydział Przedsiębiorczości i Towaroznawstwa Katedra Chemii i Towaroznawstwa Przemysłowego PODATNOŚĆ POLI(ε-KAPROLAKTONU) NA DEGRADACJĘ ŚRODOWISKOWĄ W AKWENIE OTWARTYM I PORTOWYM MORZA BAŁTYCKIEGO Streszczenie Badania obejmowały degradację środowiskową poli(ε-kaprolaktonu) (PCL) w akwenie otwartym i portowym Morza Bałtyckiego. Degradacji poddano niemodyfikowany komercyjny poli(ε-kaprolakton) o nazwie handlowej CAPA 680 oraz modyfikowany węglanem wapnia (kredą). W czasie prowadzonej degradacji środowiskowej kontrolowano charakterystyczne parametry w obu miejscach Morza Bałtyckiego i oceniano ich wpływ na degradację poli(εkaprolaktonu). Podatność PCL na degradację w naturalnym środowisku wody morskiej oceniano na podstawie ubytków masy i zmian morfologicznych powierzchni polimeru. Stwierdzono podatność PCL na rozkład biologiczny w naturalnym środowisku Morza Bałtyckiego. Szybkość procesu biorozkładu zależała od miejsca inkubacji i warunków środowiska. Dezintegrację PCL w otwartym akwenie Morza Bałtyckiego nastąpiła po 13 tygodniach inkubacji, podczas gdy w Porcie Gdynia już po 6 tygodniach. Wyraźne ubytki masy oraz erozja powierzchni PCL po inkubacji w otwartym i portowym akwenie Morza Bałtyckiego są wynikiem enzymatycznej hydrolizy wiązań estrowych, która pełni rolę dominującą w procesie przebiegającym w warunkach naturalnych. dr inż. Katarzyna KRASOWSKA, Kinga SUCHOCKA, prof. dr hab. inż. Maria RUTKOWSKA Akademia Morska w Gdyni Wydział Przedsiębiorczości i Towaroznawstwa Katedra Chemii i Towaroznawstwa Przemysłowego ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia e-mail: k.krasowska@wpit.am.gdynia.pl m.rutkowska@wpit.am.gdynia.pl 103

Urszula SAMOTYJA, Patrycja KOWALCZAK, Martyna LEWANDOWSKA, Joanna MUSIELAK Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu Wydział Towaroznawstwa Katedra Towaroznawstwa Żywności Procesy hydrolityczne frakcji tłuszczowej mąk z nasion roślin oleistych Słowa kluczowe: rośliny oleiste, jełczenie hydrolityczne, surowce odpadowe przemysłu spożywczego, trwałość żywności, mąki z nasion roślin oleistych. Key words: oilseeds, hydrolytic rancidity, by-products of food processing, shelf-life, oilseeds flours. 1. Wstęp Mąki z nasion roślin oleistych stanowią interesującą propozycję na rynku żywności pochodzenia roślinnego. Surowcem do ich produkcji są nasiona lub wytłoki stanowiące produkt uboczny po tłoczeniu oleju. Uzyskiwane są zarówno z surowców pochodzenia krajowego (np. nasiona lnu, słonecznika, orzecha włoskiego, dyni), jak również uprawianych w innych strefach klimatycznych (np. orzech arachidowy, sezam indyjski) [1, 2]. Na podkreślenie zasługuje wysoka wartość żywieniowa mąk pozyskiwanych z nasion roślin oleistych, będąca wynikiem obecności cennych składników odżywczych oraz biologicznie czynnych, i pozostająca w ścisłym związku ze składem chemicznym surowca, z którego pochodzą [1, 3, 4]. Do tej pory makuchy wykorzystywano głównie jako komponent pasz, jednakże ze względu na ich wartość poszukuje się obecnie innych zastosowań [5]. Jednym z wartościowych składników mąk z nasion roślin oleistych są lipidy, które w mąkach wytłokowych są obecne w stosunkowo dużych ilościach, co jest wynikiem słabej wydajności procesu tłoczenia olejów na zimno. Jak wiadomo, tłuszcze roślin oleistych stanowią źródło nienasyconych kwasów tłuszczowych, pożądanych w diecie człowieka [6]. Ponadto mąki z nasion roślin oleistych charakteryzują się ciekawymi walorami organoleptycznymi, co przy dobrych właściwościach fizykochemicznych pozwala na ich wielostronne zastosowanie kulinarne [1, 7, 8]. Z jednej zatem strony mąki z nasion roślin oleistych wpisują się w trend żywności in plus, pozwalając na wzbogacenie diety w pożądane składniki, ale również należą do grupy żywności in minus ze względu na to, iż są to mąki bezglutenowe [8]. Mimo iż mąki z nasion roślin oleistych pojawiły się na polskim rynku stosunkowo niedawno, mają szansę zyskać uznanie konsumentów. Obecność frakcji lipidowej o nienasyconym charakterze kwasów tłuszczowych wpływa na wysoką wartość odżywczą i prozdrowotną mąk z nasion roślin oleistych, jednakże może również przyczynić się do zachodzenia niekorzystnych zmian podczas przechowywania produktu. Do najważniejszych procesów zachodzących we frakcji tłuszczowej należy zaliczyć hydrolizę triacylogliceroli oraz utlenianie kwasów tłuszczowych [9]. Skutkiem tych przemian jest występowanie tzw. jełczenia hydrolitycznego (lipolitycznego) i oksydatywnego. Wśród naukowców nie ma pełnej zgodności co do kolejności zachodzenia wymienionych procesów uważa się, iż wolne kwasy tłuszczowe powstałe wskutek hydrolizy triacylogliceroli są bardziej narażone na procesy utleniania, ale też nie wyklucza się odwrotnej kolejności, czyli możliwe jest zajście 104

zmian oksydacyjnych w cząsteczce kwasu tłuszczowego, a dopiero potem hydroliza wiązania estrowego [10]. Mąki z nasion roślin oleistych należą do grupy specyficznych surowców ze względu na niewielki stopień przetworzenia i zachowanie cech materiału biologicznego. Z punktu widzenia trwałości frakcji tłuszczowej najważniejsze znaczenie będzie zatem miała aktywność lipaz odpowiedzialnych za jełczenie hydrolityczne oraz lipooksygenaz [11], które uczestniczą w procesach oksydacji. Ich działanie może w znacznym stopniu ograniczać trwałość produktu. Spośród niewielu prac na temat mąk z nasion roślin oleistych, większość dotyczy ich właściwości odżywczych i funkcjonalnych [2, 12, 13, 14], a nieliczne tylko poświęcone zostały problematyce trwałości [7]. Celem badań była ocena procesów hydrolitycznych zachodzących we frakcji lipidowej wybranych mąk z nasion roślin oleistych. 2. Część doświadczalna 2.1. Przedmiot badań Przedmiotem badań były próbki mąk z nasion następujących roślin oleistych: kokosowa, sezamowa, z nasion lnu (lniana), z pestek dyni (dyniowa), z nasion słonecznika oraz z orzecha arachidowego, otrzymane od producenta. Mąki otrzymano przez zmielenie wytłoków uzyskanych w procesie pozyskania na zimno olejów. Materiał o granulacji 3,5 µm 1 mm pakowano niezwłocznie po zmieleniu do polipropylenowych worków i zamykano klipsem, pozostawiając nad próbką niewielką przestrzeń wypełnioną powietrzem. Masa jednego opakowania wynosiła 250 g, z wyjątkiem mąki kokosowej (180 g). Próbki przechowywano w laboratorium w oryginalnych handlowych opakowaniach przez 6 miesięcy, w temperaturze 22 C ±1 C bez dostępu światła. W odstępach miesięcznych pobierano do badań materiał z trzech opakowań pochodzących z tej samej partii produkcyjnej. 2.2. Metodyka badawcza Wilgotność badanych mąk oznaczano na podstawie ubytku masy wyznaczanego podczas termicznego suszenia w temperaturze 100 C do stałej masy [15], zawartość tłuszczu surowego według zmodyfikowanej metody AOAC Official Method 948.22 [16] z użyciem eteru naftowego (POCh) w aparacie do półautomatycznej ekstrakcji typu Randalla, model SER 148 (Velp). Aktywność wody monitorowano według PN-ISO 21807:2005 [17], przy wykorzystaniu aparatu ms1-aw (Novasina). Przebieg procesów hydrolitycznych śledzono na podstawie oznaczenia kwasowości tłuszczowej w 95% alkoholu etylowym (Chempur). Do miareczkowania roztworu znad osadu nad zawiesiną użyto 0,05-molowego roztworu wodorotlenku potasu (POCh). Kwasowość tłuszczową wyrażano w mg NaOH/100 g s.m. mąki [18]. Wszystkie analizy wykonywano w co najmniej dwukrotnym powtórzeniu. 2.3. Analiza statystyczna Analizę statystyczną przeprowadzono przy użyciu pakietu Statistica 10.0 (Stat Soft). Zastosowano analizę wariancji (ANOVA). Istotne różnice wyznaczono za pomocą testu Tukeya HSD, na poziomie α = 0,05. 3. Wyniki Charakterystykę badanych próbek przedstawiono w tabeli 1. Badane mąki są produktami o wysokiej zawartości tłuszczu. Są to znaczne ilości w stosunku do zawartości tłuszczu w surowcu, z którego pochodzą [2, 4, 6, 19], co wynika ze sposobu pozyskiwania olejów tłoczonych na zimno. Badane mąki należą do produktów o niewielkiej zawartości wody. Najniższą wilgotnością charakteryzowała się mąka sezamowa i słonecznikowa około 4%, najwyższą zaś kokosowa i lniana na poziomie nieco ponad 11%. Zawartość wody w produkcie 105

spożywczym jest ważnym wyróżnikiem jego jakości, niemniej jednak nie tyle bezwzględna ilość wody jest decydująca dla zachowania jego jakości, ale ta jej część, która jest dostępna dla reakcji chemicznych. Miarą zawartości wody dostępnej, która jest rozpuszczalnikiem dla reagujących substancji lub sama jest substratem w reakcjach chemicznych, jest aktywność wody (a w ). Szybkość zachodzących w żywności przemian ściśle zależy od aktywności wody i została dobrze udokumentowana w literaturze [20]. Oznaczone wartości wskazują, iż mąka sezamowa, słonecznikowa oraz arachidowa są stabilne mikrobiologicznie, gdyż ich a w nie przekracza 0,6, czyli wartości krytycznej dla rozwoju mikroorganizmów. Przy istniejącym poziomie aktywności wody w badanych mąkach możliwe jest zachodzenie szeregu innych niekorzystnych procesów podczas przechowywania. Tabela 1. Charakterystyka wybranych wyróżników jakości mąk z nasion roślin oleistych Table 1. The characteristics of selected quality indices of oilseeds flours Mąka Zawartość tłuszczu surowego [%] Wilgotność [%] Aktywność wody Sezamowa 43,6 ±0,02 4,0 ±0,09 0,35 ±0,01 Słonecznikowa 39,2 ±0,05 3,5 ±0,00 0,41 ±0,00 Arachidowa 29,2 ±0,15 6,2 ±0,02 0,45 ±0,01 Dyniowa 34,2 ±0,25 8,8 ±0,15 0,61 ±0,03 Kokosowa 29,7 ±0,17 11,2 ±0,14 0,66 ±0,03 Lniana 14,6 ±0,10 11,1 ±0,18 0,72 ±0,02 Tabela. 2. Wilgotność mąk z nasion roślin oleistych w czasie przechowywania Table 2. Moisture of oilseeds flours during storage Czas przechowywania Wilgotność mąki [%] [dni] Sezamowa Słonecznikowa Arachidowa Dyniowa Kokosowa Lniana 0 4,0 a * 3,5 a 6,2 a 8,8 a 11,2 a 11,1 a 34 3,9 a 3,7 a 6,1 a 8,3 b 10,6 a b 10,5 a b 69 4,1 a 4,0 a 6,1 a b 8,6 a 10,4 a b 10,2 b 104 4,0 a 3,7 a 6,0 a b 8,7 a 10,1 a b c 10,1 b 141 3,6 a b 3,6 a 5,9 a b 8,9 a 9,7 b c d 10,1 b 170 3,6 a b 3,6 a 5,6 a b 9,0 a 9,0 c d 10,0 b 194 3,2 a b 3,5 a 5,1 b 9,4 c 8,6 d 9,9 b * Wartości średnie oznaczone różnymi literami różnią się istotnie statystycznie na poziomie α = 0,05 w obrębie danej próbki. * Mean value (values followed by different letters are significantly different within the same column, α = 0.05). Właściwości produktu, takie jak drobna granulacja, zachowanie cech materiału biologicznego, wysoka zawartość tłuszczu, obecność wody oraz niska aktywność wody mogą sprzyjać zachodzeniu niekorzystnych przemian we frakcji tłuszczowej, w tym działaniu lipaz. Enzymy te występują natywnie w takich surowcach jak nasiona roślin oleistych, zboża, owoce i warzywa, mleko. Mogą one również być pochodzenia mikrobiologicznego, wytwarzane przez niektóre szczepy bakterii Pseudomonas, czy też grzyby Aspergillus, Penicillium i Botrytis. Lipazy zwane są inaczej hydrolazami triacyloglicerolowymi, gdyż działają na wiązanie estrowe cząsteczki triacyloglicerolu, powodując odszczepienie cząsteczki kwasu tłuszczowego i w konsekwencji wzrost zawartości wolnych kwasów tłuszczowych. Do aktywności lipaz niezbędna jest obecność wody, gdyż mogą one być aktywne tylko na granicy fazy wodnej 106

i lipidowej. Lipazy są jedynymi enzymami, które mogą działać przy bardzo niskiej aktywności wody, na poziomie od 0,1 [20, 21]. Wilgotność badanych mąk na ogół nie ulegała istotnym wahaniom w czasie przechowywania (tabela 2). Zaobserwowane jednoczesne nieznaczne trendy wzrostowe albo spadkowe mogą wskazywać na odmienne właściwości sorpcyjne badanych próbek. Badane mąki różniły się zawartością wolnych kwasów tłuszczowych w momencie otrzymania próbek od producenta, jak i tempem ich przyrostu w czasie przechowywania (tabela 3). Dla lepszego zobrazowania wyniki przedstawiono również na rys. 1. Tabela. 3. Wpływ czasu przechowywania na zasięg zmian hydrolitycznych w mąkach z nasion roślin oleistych Table 3. Effect of storage on hydrolytic rancidity in oilseeds flours Czas Kwasowość tłuszczowa [mg NaOH/100 g s.m.] przechowywania Sezamowa Słonecznikowa Arachidowa Dyniowa Kokosowa Lniana [dni] 0 69,3 ±6,9 95,2 ±7,6 98,0 ±14,0 170,8 ±24,3 133,3 ±22,8 142,8 ±16,9 34 94,4 ±9,7 104,3 ±2,6 160,6 ±6,2 407,0 ±22,6 155,9 ±8,4 194,2 ±14,4 69 107,3 ±10,0 124,6 ±4,6 174,1 ±5,0 1029,3 ±121,6 199,9 ±15,1 463,1 ±36,7 104 116,2 ±13,2 154,8 ±7,2 191,7 ±11,6 1451,0 ±139,8 199,9 ±15,6 894,4 ±53,4 141 148,5 ±10,9 161,4 ±1,3 217,6 ±10,3 1849,3 ±198,3 209,5 ±8,0 1677,9 ±63,6 170 186,4 ±9,5 179,6 ±4,3 243,9 ±8,5 2240,6 ±120,6 209,5 ±16,1 2476,8 ±253,9 194 188,2 ±5,3 237,7 ±1,9 284,3 ±9,0 2858,9 ±141,1 237,7 ±8,9 2855,7 ±153,8 Rys. 1. Porównanie zasięgu zmian hydrolitycznych w mąkach z nasion roślin oleistych Fig. 1. Comparison the extent of hydrolytic rancidity in oilseeds flours * Wartości średnie oznaczone różnymi literami różnią się istotnie statystycznie na poziomie α = 0,05 w obrębie czasu przechowywania. * Mean value (values followed by different letters are significantly different within the same storage time, α = 0.05). 107