Technologia żywienia człowieka wybrane...
-
Upload
nguyencong -
Category
Documents
-
view
235 -
download
1
Transcript of Technologia żywienia człowieka wybrane...
Technologia żywienia człowieka
– wybrane zagadnienia
Technologia żywienia człowieka
– wybrane zagadnienia
Redakcja:
Edyta Bajek
Jakub Pizoń
Lublin 2017
Recenzenci:
prof. dr hab. n. farm. Jolanta Rzymowska
dr hab. Małgorzata Karwowska
dr hab. Paweł Glibowski
dr hab. inż. Ryszard Tuz
dr Edyta Kowalczuk-Vasilev
dr inż. Monika Ostapiuk
dr n. farm. Anna Serefko
dr Paweł Gać
dr Maciej Masłyk
dr inż. Konrad Pietrykowski
dr Sławomir Sowa
dr Piotr Stanek
dr inż. Mirosław Szala
Wszystkie opublikowane rozdziały otrzymały pozytywne recenzje.
Skład i łamanie:
Ilona Żuchowska
Projekt okładki:
Marcin Szklarczyk
© Copyright by Wydawnictwo Naukowe TYGIEL sp. z o.o.
ISBN 978-83-65598-80-6
Wydawca:
Wydawnictwo Naukowe TYGIEL sp. z o.o.
ul. Głowackiego 35/341, 20-060 Lublin
www.wydawnictwo-tygiel.pl
Spis treści
Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas ............................. 7
Beata Całyniuk, Karolina Żelasko Skład posiłków śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych ...................... 19
Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym............................... 28
Aleksandra Pollap, Jolanta Kochana Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności z wykorzystaniem (bio)czujników
elektrochemicznych ........................................................................................................... 42
Zuzanna Całyniuk, Marcin Bany Badanie częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez uczniów liceów
ogólnokształcących ............................................................................................................ 51
Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych ..................................... 59
Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe ........................................................ 74
Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A.
Skibniewska Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek ......... 90
Monika Sałaga-Pylak, Andrzej Borzęcki Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka ............................................... 100
Katarzyna Ciemniak, Daria Szymanowska-Powałowska, Judyta Cielecka-Piontek,
Jędrzej Soporowski Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka .............. 111
Emilia Stańkowska, Agnieszka Włodyka-Bergier Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia ....................... 122
Katarzyna Skrypnik, Damian Skrypnik, Paweł Bogdański Żywność funkcjonalna w leczeniu nadmiernej masy ciała – regulacja sygnałów głodu
i sytości ............................................................................................................................ 132
Emilia Wojdas Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej ........................................... 140
Indeks autorów ................................................................................................................. 156
7
Mariusz Rudy1, Renata Stanisławczyk
2, Janusz Mroczek
3
Wpływ przechowywania chłodniczego
na parametry tekstury kiełbas
1. Wstęp
Nabywca mięsa i jego przetworów ocenia bezpieczeństwo i jakość produktów przez
doznania sensoryczne, estetyczne, jak również informację zawartą na opakowaniu.
Istotne są również towaroznawcze cechy jakościowe jak kruchość czy wyciek. O dob-
rych cechach jakościowych wyrobów mięsnych świadczy właściwe ich utrwalenie, długi
okres przechowywania oraz termin przydatności do spożycia [1]. Mięso, jak również
jego przetwory stanowią grupę żywności, dla której tekstura, obok smaku, jest najważ-
niejszą cechą jakościową. Z tego względu przemysł mięsny poszukuje nowych rozwią-
zań polepszenia tego wyróżnika poprzez stosowanie dodatków funkcjonalnych [2].
Kiełbasy to przetwory mięsne w osłonce sztucznej lub naturalnej, z rozdrobnionego
surowca mięsno-tłuszczowego, solone lub peklowane, wędzone lub niewędzone, pieczo-
ne, parzone lub surowe, z przyprawami, mogą też zawierać dodatki niemięsne (np. białko
roślinne) [3].
Jednym z głównych wyróżników jakościowych artykułów spożywczych podda-
wanych ocenie jest tekstura, do jej analizy służą dwie metody:
metody instrumentalne, z wykorzystaniem urządzeń mechanicznych i aparatury
pomiarowej;
metody organoleptyczne, z wykorzystaniem ludzkich zmysłów (smak, wzrok,
węch, dotyk, słuch) [4].
Mięso i przetwory mięsne charakteryzują się zazwyczaj krótką trwałością, ponieważ
ich głównym składnikiem jest woda, a jej obecność sprzyja działaniu niektórych
enzymów i jest dobrym środowiskiem do rozwoju drobnoustrojów. Z tego względu
produkty te powinny być utrwalone lub szybko spożyte. Zmiany wywołane procesem
psucia, mogą powodować lub powodują gorsze cechy jakościowe produktu, bez
niekorzystnego wpływu na zdrowie konsumentów lub też zagrażają zdrowiu, poprzez
działanie drobnoustrojów [5].
Jedną z najbardziej popularnych metod przedłużania jakości mięsa i jego prze-
tworów, która nie powoduje większych zmian właściwości jest chłodzenie. Stosowane
jest ono do ograniczenia strat i przedłużenia trwałości nietrwałych produktów, dlatego
nie jest w zasadzie zaliczane do metod ich utrwalania, w dosłownym tego słowa
1 [email protected], Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-
Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski 2 Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski 3 Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet
Rzeszowski
Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek
8
znaczeniu. Odgrywa istotną rolę w przemyśle mięsnym m.in. do schładzania smalcu po
wytopieniu, czy przy produkcji wędlin. Najnowsze technologie pozwalają na wyko-
rzystanie ciekłego azotu, bądź dwutlenku węgla podczas masowania, kutrowania oraz
mielenia, co zapobiega rozwojowi drobnoustrojów oraz kształtuje konsystencję [6].
Głównym celem tego procesu jest odprowadzenie z przetworów lub mięsa ciepła,
czyli obniżenie temperatury. Dotyczy temperatur od 0 do 10°C, jednak niektórzy autorzy
przyjmują zakres temperatur od -2 do 16°C. Proces ten jest stosowany bezpośrednio po
uboju (obniżenie temperatury tuszy z 38°C do bliskiej 0°C), jak również, jako jeden
z ostatnich etapów procesu technologicznego produkcji przetworów mięsnych [7].
Odpowiednie wystudzenie wędlin po obróbce termicznej jest ważnym elementem przy-
gotowującym do ewentualnych następnych zabiegów jak dojrzewanie czy suszenie [8].
Podczas chłodniczego przechowywania, jakość przetworów mięsnych ulega pogor-
szeniu wskutek rozwoju mikroflory tlenowej, utlenienia barwników hemowych,
aktywności bakteryjnej i enzymatycznej oraz wysychania poprzez odparowanie wody.
W procesie dystrybucji przetworów mięsnych istotną rolę odgrywa temperatura i czas
przechowywania, które determinują wzrost zanieczyszczeń mikrobiologicznych, jak
również zmiany wyróżników jakościowych, takich jak tekstura [9]. Tekstura przetworów
mięsnych jest głównym kryterium, którym posługują się konsumenci oceniając świeżość
i jakość produktu. Jest to zbiór cech mechanicznych, powierzchniowych i geometrycz-
nych odbieranych przez zmysły człowieka. Na teksturę składają się parametry
niezależne, takie jak: twardość, elastyczność, lepkość, spoistość i adhezyjność, oraz
parametry zależne, jak żujność, kruchość i gumistość [10]. Wymienione cechy stanowią
ważny element towaroznawczej oceny wędlin. Tekstura produktów mięsnych, podobnie
jak ich skład chemiczny może ulec zmianie, w stosunku do wyrobu świeżego, pod
wpływem procesów przetwarzania i późniejszego przechowywania. Dzięki analizie
profilu tekstury, można skutecznie ocenić poszczególne cechy, odbierane podczas
nagryzania (żucia) produktu przez konsumenta oraz zbadać, w jaki sposób poszczególne
parametry tekstury ulegają zmianie w kolejnych dniach przechowywania.
2. Cel pracy
Celem pracy byłaocena wpływu przechowywania chłodniczego na parametry
tekstury (twardość, sztywność, spoistość, sprężystość, adhezyjność, odbojność, żujność
i gumowatość) dwóch rodzajów kiełbas.
3. Materiały i metody
Materiał badawczy stanowiły 2 rodzaje kiełbas (KS – kiełbasa w osłonce sztucznej;
KN – kiełbasa w osłonce naturalnej). Produkcję kiełbas przeprowadzono w warunkach
półprzemysłowych na linii technologicznej przetwórstwa mięsa Katedry Przetwórstwa
i Towaroznawstwa Rolniczego Uniwersytetu Rzeszowskiego. Surowcem do produkcji
było: mięso wieprzowe kl. 1 – 45%, mięso wieprzowe kl. 2 – 45%, mięso wieprzowe
kl. 3 – 10% oraz przyprawy. Surowce poddane zostały peklowaniu (na sucho)
i rozdrabnianiu na wilku: 20 mm – mięso kl. 1, 10 mm – mięso kl. 2, 3 mm – mięso kl. 3.
Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas
9
Po rozdrobnieniu przyprawiano farsz i mieszano w celu równomiernego rozmieszczenia
składników w całej jego masie. Następne etapy procesu technologicznego uległy
modyfikacji w zależności od rodzaju kiełbasy:
1. Kiełbasa w osłonce naturalnej – otrzymany farsz nadziewano w jelita wieprzowe,
poddano osadzaniu oraz wędzeniu dymem gorącym w temperaturze 45-80°C,
przez blisko 80 minut do pożądanej brązowej barwy, a następnie chłodzono, do
osiągnięcia wewnątrz batonu temperatury poniżej 15°C;
2. Kiełbasa w osłonce sztucznej – otrzymany farsz nadziewano w poliamidowe
osłonki sztuczne (średnica 40-60 mm), poddano pieczeniu w temperaturze 85°C
przez ok. 30 min, do osiągniecia wewnątrz batonu temperatury 68-72°C, a następ-
nie parzeniu przez 70 minut w temperaturze 90°C, po czym chłodzono do
osiągnięcia wewnątrz batonu temperatury poniżej 15°C.
Wyprodukowano po 10 partii każdego rodzaju kiełbasy. Batony z poszczególnych
partii przechowywano w warunkach chłodniczych przez okres odpowiednio 3, 6 i 9 dni.
W każdym okresie przechowywania pobierano próbki z każdego batonu poszcze-
gólnych rodzajów kiełbas. W kiełbasach oznaczano wybrane parametry tekstury tych
produktów. Badania przeprowadzono w laboratorium Katedry Przetwórstwa i Towaro-
znawstwa Rolniczego Uniwersytetu Rzeszowskiego.
Pomiar tekstury kiełbas wykonano za pomocą teksturometru TextureAnalyser – CT-25
firmy Brookfield, stosując profilową analizę tekstury TPA (Texture Profile Ananlysis).
Test TPA stanowi imitację przeżuwania (kompresji) przez szczęki człowieka wybranej
próbki produktu. Próbki w kształcie sześcianu, o bokach długości 20 mm poddano 2-
krotnemu ściskaniu do 50% ich pierwotnej wysokości. Do pomiaru używano stożka
o średnicy 30 mm, długości 36 mm i kącie 60°. Prędkość głowicy przy stosowaniu testu
TPA wynosiła 2 mm/s, zaś przerwa między naciskami 2 sekundy. Przy użyciu programu
Texture Pro CT określono parametry tekstury, takie jak: twardość, sztywność, spoistość,
sprężystość, adhezyjność, odbojność, żujność i gumowatość. Podczas seryjnych
pomiarów parametry tekstury były liczone automatycznie.
Uzyskane wyniki posegregowano i poddano analizie statystyczno – matematycznej
w programie STATISTICA PL wer. 10. Średnie arytmetyczne ( ) oraz wartości odchy-
lenia standardowego (SD) każdej z badanych cech zamieszczono w tabelach. W celu
stwierdzenia zależności wpływu okresu chłodniczego przechowywania na parametry
tekstury kiełbas, skorzystano z testu istotności różnic między średnimi i analizy
wariancji, weryfikując odpowiednie hipotezy zerowe. Do obliczeń wykorzystano metodę
jednoczynnikowej analizy wariancji (ANOVA jednoczynnikowa), natomiast istotność
różnic pomiędzy średnimi ustalono na podstawie najmniejszych istotnych różnic (NIR
Fisher), przy poziomie istotności p≤0,05. Średnie wartości, pomiędzy którymi zachodziły
różnice istotne statystycznie na poziomie istotności p≤0,05, oznaczono literami A, B.
Brak wymienionych oznaczeń, bądź takie same litery, świadczą o braku statystycznie
istotnych różnic pomiędzy średnimi.
Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek
10
4. Analiza wyników
Tekstura produktów mięsnych zależy przede wszystkim od składu chemicznego
oraz recepturowego cechującego dany wyrób. Rolę teksturotwórczą pełnią, oprócz
białek, również tłuszcz, woda, węglowodany i substancje dodatkowe. Jednym z białek
tworzącym teksturę jest kolagen, który podczas obróbki termicznej, w środowisku
wodnym, przechodzi w zol, zaś w czasie obniżenia temperatury w żel (żelatynę)
i w znacznej mierze odpowiada za nadanie strukturze sprężystości. Kolejnym ważnym
składnikiem jest tłuszcz, będący nośnikiem smaku i nadający produktom mięsnym
odpowiednich właściwości mechanicznych, jak np. smarowności. Woda, która jest
podstawowym składnikiem żywności, odpowiada m.in. za smak i zapach. Jednak
w czasie przetwarzania surowca mięsnego jej zawartość, stopień i sposób wiązania, jak
również przebieg biochemicznych procesów, mają istotne znaczenie w tworzeniu
pożądanej tekstury produktu gotowego, jak pozostałe składniki. Wśród węglowodanów
istotne znaczenie teksturotwórcze mają skrobia i hydrokoloidy. Skrobie cechują się
różną zdolnością pochłaniania wody i temperaturą kleikowania, np. skrobia ziemnia-
czana posiada wysoką wodochłonność, w niskiej temperaturze tworzy lepkie kleje,
w odróżnieniu od skrobi zbożowej, której roztwory są mniej lepkie. Innymi węglo-
wodanami, którym przypisuję się właściwości teksturotwórcze są pentozany, błonnik,
karagen i celuloza, które wykorzystuje się do nadania odpowiedniej struktury wielu
produktom mięsnym o zmniejszonej zawartości tłuszczu [11].
W tabeli 1 zamieszczono wartości twardości kiełbas w czasie ich przechowywania
chłodniczego. Na podstawie przeprowadzonej analizy wariancji stwierdzono sta-
tystycznie istotne różnice dla takich cech, jak: twardość, sztywność, kohezyjność, sprę-
żystość oraz odbojność. Zaobserwowano, że wymienione cechy statystycznie istotnie
różniły się tylko w niektórych okresach przechowywania. Pozostałe zmiany parametrów
tekstury jak: adhezyjność, gumistość i żujność były nieistotne statystycznie, zarówno
w przypadku kiełbas w osłonkach sztucznych, jak i naturalnych. Początkowa średnia
twardość 1 kiełbas w osłonce sztucznej wynosiła 24,08 N (tab. 1). W każdych kolejnych
okresach przechowywania, zaobserwowano tendencję spadkową tej cechy.
Tabela 1. Wartości twardości kiełbas w czasie ich przechowywania chłodniczego
Rodzaj kiełbasy
Cecha Miara
statystyczna
Okres przechowywania (dni)
0 3 6 9
KS
Twardość 1 24,079A 22,808 18,384B 15,809B
SD 5,284 5,683 6,091 4,102
Twardość 2 18,007A 17,211 14,181 12,720B
SD 5,240 5,243 6,012 4,051
KN
Twardość 1 24,547 24,647 24,480 19,269
SD 5,235 5,442 7,113 7,403
Twardość 2 19,982 17,857 20,034 16,149
SD 4,918 4,275 7,195 6,277
A, B – różne litery oznaczają różnice istotne statystycznie na poziomie istotności p≤0,05
Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas
11
Świadczy to o tym, że w czasie przetrzymywania badanych produktów w chłodni
ich twardość maleje. Szczególnie istotne różnice odnotowano po 6 i 9 dniach prze-
chowywania. W pierwszym przypadku, wartość tego parametru zmalała do 18,38 N,
a więc znacznie poniżej wartości początkowej. Po kolejnych trzech dniach, twardość
kiełbas wynosiła już 15,81 N. Podobną zmienność zaobserwowano przy twardości 2,
gdzie wartość początkowa kształtowała się na poziomie nieco ponad 18 N, a w ko-
lejnych okresach przechowywania również malała, jednak statystycznie istotną różnicę
odnotowano pomiędzy pierwszym, a ostatnim terminem przechowywania. W tym
właśnie czasie zaobserwowano najmniejszą twardość badanych kiełbas wynoszącą
12,72 N.
Według Bourna [12] tekstura produktów mięsnych kształtowana może być w różny
sposób, m. in. przez odpowiedni dobór jakościowy i ilościowy składników receptu-
rowych z właściwie dobranymi zabiegami technologicznymi lub z udziałem substancji
dodatkowych. Tekstura jest właściwością fizyczną i nie można jej dodać jako składnik,
lecz musi być kształtowana przez prawidłowy proces produkcji i obróbki. Według
Cieracha i Stasiewicz [10], przechowywanie chłodnicze kiełbas powoduje wzrost
twardości produktu, widoczny szczególnie pomiędzy pierwszym a piętnastym dniem
chłodniczego przechowywania. Cytowani autorzy oraz McMillin [13] wnioskowali, iż
taka metoda przechowywania wyrobów mięsnych nie powoduje jakichkolwiek zmian
wyróżników tekstury.
Palka i in. [14] analizowali podstawowy skład chemiczny, jakość sensoryczną oraz
teksturę modelowych kiełbas produkowanych z mięsa świń pięciu różnych ras (duroc,
puławska, pietrain, wielka biała polska – wbp oraz polska biała zwisłoucha – pbz),
ubijanych w zróżnicowanym wieku (120, 150, 180 i 210 dni). Autorzy ci wykazali, że
skład chemiczny jest różnorodny w produktach mięsnych uzyskanych z mięsa świń
poszczególnych ras. Ilość białka we wszystkich asortymentach kiełbas utrzymywała
się na zbliżonym poziomie, niezależnie od wieku zwierząt. Z dalszej analizy składu
chemicznego wynika, iż wraz z wiekiem trzody, w modelowych wyrobach mięsnych
zwiększa się ilość tłuszczu, zaś wody maleje. Badania profilu tekstury, jednoznacznie
wykazały, że kiełbasy z mięsa świń rasy puławskiej oraz pietrain charakteryzują się
znacznie większą twardością oraz sprężystością i kohezją od wyrobów pozyskanych
z mięsa świń pozostałych ras. Dowiedziono również, że twardość wyrobów z mięsa
trzody do 180-ego dnia chowu kształtowała się na zbliżonym poziomie, zaś parametr
ulegał wzrostowi w przypadku kiełbas z mięsa świń 210-dniowych. Pozostałe
parametry, jak sprężystość, kohezyjność, żujność oraz odbojność są znacznie wyższe
w modelowych przetworach z mięsa świń 150-dniowych, zaś w pozostałych grupach
wykazują podobne wartości parametrów. Cytowani autorzy wnioskowali, że najlepszą
przydatnością do produkcji drobno rozdrobnionych kiełbas cechowało się mięso świń
rasy pbz, puławskiej, wbp oraz pietrain ubitych w 150 dniu chowu. Za najmniej
przydatne uznano wyroby z mięsa świń rasy duroc.
W tabeli 2 zamieszczono wartości sztywności kiełbas w czasie ich przechowywania
chłodniczego. Z danych tych wynika, że największą sztywność do 5 mm i 10 mm
stwierdzono w kiełbasach w osłonkach naturalnych w drugim okresie przecho-
Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek
12
wywania, kiedy wartości tej cechy wynosiły odpowiednio 8,25 N oraz 18,28 N.
W trzecim oraz czwartym terminie przechowywania chłodniczego wartości tej cechy
ulegały tendencji spadkowej, jednak zmiany sztywności nie były statystycznie istotne.
Początkowa wartość sztywności do 10 mm dla kiełbas w osłonkach sztucznych
wynosiła 17,21 N. Pomiędzy pierwszym a czwartym okresem przechowywania (11,99 N)
zaobserwowano różnicę statystycznie istotną. Wartości sztywności do 10 mm zmniej-
szały się wraz z kolejnym okresem przechowywania chłodniczego.
Wielu autorów analizowało wpływ zastosowania dodatków funkcjonalnych na
teksturę i skład chemiczny przetworów mięsnych. Piotrowska i in. [15] podjęli się
produkcji wędlin drobno rozdrobnionych, gdzie w miejsce tłuszczu wprowadzono
skrobię w odpowiedniej ilości (0, 10%, 15%, 20%). Cytowani autorzy oznaczyli
podstawowy skład chemiczny, w którym zaobserwowali, że wraz ze wzrostem stopnia
wymiany tłuszczu jego zawartość maleje, zaś białka i wody zwiększa się, w porównaniu
z próbą kontrolną. Wykazali oni również, że uwodniona skrobia, niezależnie od poziomu
wymiany, powoduje zróżnicowanie większej ilości wyróżników tekstury. Z badań tych
autorów wynika, że zastosowany zamiennik powoduje znaczne obniżenie twardości
o 15,48%, spoistości o 7,3% i elastyczności o 2,0% w porównaniu z próbą kontrolną.
Tabela 2. Wartości sztywności kiełbas w czasie ich przechowywania chłodniczego
Rodzaj
kiełbasy Cecha
Miara
statystyczna
Okres przechowywania (dni)
0 3 6 9
KS
Sztywność
do 5 mm
[N]
7,316 7,065 5,801 6,034
SD 1,839 1,773 2,177 0,624
Sztywność
do 10 mm [N]
17,207A 15,667 13,894 11,995B
SD 3,731 3,931 3,782 1,893
KN
Sztywność do 5 mm
[N]
7,018 8,255 6,946 7,177
SD 1,097 2,725 2,332 1,475
Sztywność
do 10 mm
[N]
16,042 18,279 14,739 13,639
SD 3,343 4,382 5,327 4,542
A, B – różne litery oznaczają różnice istotne statystycznie na poziomie istotności p≤0,05
W kolejnych badaniach Piotrowska i Dolata [16] analizowali wpływ zastosowania
transglutaminazy na cechy tekstury wędlin drobno rozdrobnionych. Autorzy ci
stwierdzili, że wraz ze zwiększonym udziałem tego dodatku to modelowych wędlin,
wzrasta twardość, spoistość, elastyczność oraz siła odpowiadająca granicznemu
odkształceniu w stosunku do próby kontrolnej. Podobnych obserwacji dokonali
Cierach i Grala [2].
Średnie wartości kohezji, adhezyjności, sprężystości i odbojności zamieszczono
w tabeli 3.Z danych tych wynika, że dla kohezji kiełbas w osłonkach sztucznych
wystąpiły statystycznie istotne różnice pomiędzy pierwszym a szóstym i dziewiątym
Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas
13
dniem przechowywania chłodniczego. Początkowo wartość tego parametru wyniosła
0,36i po szóstym dniu istotnie wzrosła do 0,43, zaś po 9 dniu przechowywania wartość
ta wyniosła 0,50. Wartości kohezji dla kiełbas w osłonkach naturalnych wykazywały
zbliżone wartości, jednak istotne statystycznie różnice odnotowano pomiędzy pier-
wszym, a czwartym okresem przechowywania chłodniczego, kiedy wartość tego
parametru wzrosła z 0,46 do 0,57. Według Palki i in. [14] kohezyjność kiełbas kształ-
towała się na jednakowym poziomie przez cały okres przechowywania chłodniczego.
Adhezyjność dla obydwu asortymentów mięsnych nie wykazuje różnic statystycznie
istotnych pomiędzy poszczególnymi okresami przechowywania chłodniczego. Większą
adhezją charakteryzowały się kiełbasy w osłonkach naturalnych, dla których zanotowano
wartość najwyższą tej cechy wynoszącą 0,65 mJ (w pierwszym dniu badań), jak również
wartość najniższą tego parametru 0,15 mJ (w drugim okresie przechowywania).
Tabela 3. Wartości adhezyjności, kohezyjności, sprężystości i odbojności kiełbas w czasie ich
przechowywania chłodniczego
Rodzaj kiełbasy
Cecha Miara
statystyczna
Okres przechowywania (dni)
0 3 6 9
KS
Adhezyjność [mJ]
0,430 0,310 0,190 0,360
SD 0,065 0,037 0,021 0,025
Kohezyjność 0,363A 0,398 0,435B 0,501B
SD 0,062 0,070 0,073 0,087
Sprężystość [mm]
8,245A 8,759 9,580B 10,987B
SD 0,578 1,507 1,588 1,728
Odbojność 0,123 0,136 0,114 0,140
SD 0,033 0,048 0,037 0,043
KN
Adhezyjność [mJ]
0,650 0,150 0,450 0,160
SD 0,082 0,029 0,059 0,030
Kohezyjność 0,457A 0,409 0,578 0,566B
SD 0,083 0,102 0,032 0,113
Sprężystość [mm]
8,790A 9,673B 10,399 11,269B
SD 0,744 0,974 2,998 1,268
Odbojność 0,177A 0,137B 0,159 0,156
SD 0,029 0,043 0,054 0,041
A, B – różne litery oznaczają różnice istotne statystycznie na poziomie istotności p≤0,05
Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek
14
Sprężystość jest jednym z ważniejszych parametrów tekstury, określanym również
jako elastyczność. W początkowym okresie przechowywania, wartość sprężystości
kiełbas w osłonkach sztucznych kształtowała się na poziomie 8,24 mm. Statystycznie
istotne różnice stwierdzono pomiędzy pierwszym a szóstym oraz dziewiątym dniem
przechowywania chłodniczego. W przypadku drugiego rodzaju wyrobu także przecho-
wywanie chłodnicze wpłynęło na statystycznie istotne różnice tego parametru, pomiędzy
pierwszym a drugim oraz czwartym okresem przechowywania. W pierwszym dniu
analizy sprężystości wynosiła ona 8,79 mm, natomiast z każdym kolejnymokresem
przechowywania następował wzrost badanej cechy do 11,27 mm w dniu dziewiątym.
Reasumując należy stwierdzić, że wraz z wydłużeniem czasu przechowywania chłodni-
czego kiełbasy stają się bardziej sprężyste.
Zależności takich nie potwierdzają doniesienia Cieracha i Stasiewicz [10], którzy po
przechowywaniu chłodniczym dwóch rodzajów kiełbas w atmosferze modyfikowanej
zaobserwowali, że przez cały okres przechowywania sprężystość kształtuje się na jedna-
kowym poziomie, a wzrost wartości parametru pomiędzy pierwszym, a piętnastym
dniem jest nieistotny. Autorzy wnioskowali, iż taka metoda przechowywania wyrobów
mięsnych nie powoduje jakichkolwiek zmian wyróżników tekstury. Podobnych
obserwacji dotyczących sposobu pakowania przetworów mięsnych dokonał Pikul [17].
Wartościgumistości oraz żujności zestawiono w tabeli 4. Obserwuje się statystycznie
nieistotny wzrost żujności w obu badanych asortymentach kiełbas. Zdecydowanie
większą żujnością charakteryzowały się kiełbasy w osłonkach naturalnych. Wyniki
badań własnych potwierdzają obserwacje Cieracha i Stasiewicz [10] dotyczące wzrostu
żujności kiełbas w czasie ich chłodniczego przechowywania.
Tabela 4. Wartościgumistości i żujności kiełbas w czasie ich przechowywania chłodniczego
Rodzaj
kiełbasy Cecha
Miara
statystyczna
Okres przechowywania (dni)
0 3 6 9
KS
Żujność [mJ]
73,560 81,610 80,226 87,090
SD 24,347 33,697 37,452 27,973
Gumistość [N]
8,850 9,246 8,296 7,913
SD 2,702 3,307 3,360 2,169
KN
Żujność [mJ]
96,830 96,390 141,803 119,560
SD 31,784 28,049 29,451 41,411
Gumistość [N]
10,836 9,943 13,166 10,659
SD 3,113 2,761 4,679 3,722
Najmniejszą gumistością cechowały się kiełbasy w osłonkach sztucznych w ostatnim
okresie przechowywania chłodniczego (7,91 N), natomiast największą wartość tej cechy
stwierdzono w produktach w osłonce naturalnej w szóstym dniu przechowywania
13,17 N. Obydwa parametry tekstury nie wykazywały różnic statystycznie istotnych.
Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas
15
Walczycka i in. [18] przeprowadzali badania kiełbas wieprzowych w trakcie przecho-
wywania chłodniczego po 7, 14 i 21 dniach składowania. Cytowani autorzy zaobser-
wowali zmiany statystycznie istotne pomiędzy okresami przechowywania dla takich
parametrów tekstury, jak: żujność, sprężystość oraz siła cięcia. Autorzy ci zauważyli,
że cechy te systematycznie rosną, a istotne zmiany zachodzą między początkowym
okresem badań a ostatnim.
Jednym z bardziej popularnych dodatków stosowanych w przetwórstwie mięsnym
jest błonnik. Dowiedziono, że nie powoduje on znaczących zmian w składzie chemicz-
nym niezależnie od stopnia wymiany tłuszczu. Nie stwierdzono również, aby błonnik
w jakikolwiek sposób wpływał na wyróżniki tekstury wyrobów wędliniarskich [19].
Z kolei Piotrowska i in. [15] dowiedli, że błonnik w wędlinach drobno rozdrobnionych
powoduje wzrost siły i pracy cięcia, jak również spoistości w porównaniu z próba
kontrolną. Badania Krzywdzińskiej-Bartkowiak i in. [20] wskazują, iż zastosowanie
błonnika wpływa na wzrost lepkości drobno rozdrobnionych kiełbas. Pomimo różno-
rodności otrzymanych wyników, wszyscy autorzy zgodnie wnioskują, że zastosowanie
błonnika, jako zamiennika tłuszczu, skutecznie obniża kaloryczność produktów mięs-
nych oraz dostarcza niezbędnego do prawidłowego funkcjonowania włókna pokar-
mowego.
Z przeprowadzonej analizy profilu tekstury przetworów mięsnych wynika, iż
kiełbasy w osłonkach naturalnych odznaczają się wyższymi średnimi wartościami
niemal wszystkich oznaczanych wyróżników tekstury. Analizując zależność pomiędzy
pierwszym, a każdym kolejnym dniem chłodniczego przechowywania, zaobserwowano,
iż tylko kiełbasy w osłonkach sztucznych nie wykazywały statystycznie istotnych zmian
wszystkich analizowanych parametrów tekstury po trzech dniach składowania.
Statystycznie istotne różnice w tym produkcie następują dopiero w trzecim i czwartym
okresie przechowywania i dotyczą twardości, sztywności, kohezyjności oraz sprę-
żystości. Pozostałe cechy (adhezyjność, odbojność, gumistość oraz żujność) nie wyka-
zują istotnych statystycznie zmian. Ze względu na to, iż żadna z cech nie uległa istotnym
wahaniom po 3-dniowym przechowywaniu, można stwierdzić, że dopiero wydłużenie
czasu przechowywania chłodniczego kiełbas w osłonkach sztucznych powyżej trzech
dni, powoduje wyraźne zmiany wybranych parametrów tekstury.
W przypadku kiełbas w osłonkach naturalnych już po 3-dniowym chłodniczym
przechowywaniu produktu następuje istotna zmiana sprężystości i odbojności. Być może
rodzaj zastosowanej obróbki, w tym przypadku wędzenie powoduje, że zmianie ulegają
te parametry w tak krótkim czasie przechowywania.
Reasumując, kiełbasy w osłonkach sztucznych, przechowywane w tych samych
warunkach temperaturowych, przez taki sam okres, wykazywały statystycznie istotne
zmiany w większej liczbie parametrów tekstury, aniżeli kiełbasy w osłonkach natu-
ralnych. Być może rodzaj zastosowanej obróbki termicznej wpłynął na zróżnicowanie
oznaczanych parametrów tekstury.
Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek
16
5. Wnioski
Z przeprowadzonej w poprzednim rozdziale analizy wyników można sformułować
następujące wnioski:
1. przechowywanie chłodnicze kiełbas w osłonkach sztucznych i naturalnych
wpływa tylko na niektóre parametry tekstury;
2. zarówno kiełbasy w osłonkach sztucznych, jak i naturalnych, wykazywały istotne
statystycznie różnice w przypadku sprężystości i kohezyjności, pomiędzy
pierwszym i zazwyczaj każdym kolejnym okresem przechowywania. Natomiast
większymi zmianami twardości cechowały się kiełbasy w osłonkach sztucznych;
3. w miarę wydłużania czasu przechowywania chłodniczego tekstura kiełbas
wykazuje większe zróżnicowanie poszczególnych parametrów w stosunku do
produktu świeżego;
4. podczas przechowywania chłodniczego kiełbasy w osłonkach naturalnych
wykazywały różnice w mniejszej ilości parametrów tekstury, aniżeli przetwory
w osłonkach sztucznych, dlatego należy przypuszczać, że te pierwsze utrzymają
w badanym okresie korzystniejsze właściwości tekstury.
Literatura
1. Świątkowska M., Polskie mięso – wartościowe i bezpieczne dla konsumentów, Biuletyn
Informacyjny 2, (2014), 2-14
2. Cierach M., Grala R., Tekstura i barwa przetworów mięsnych z dodatkiem
transglutaminazy, Inżynieria Rolnicza 9, (2005), 19-26
3. Florek M., Przetwory mięsne [w:] Metody oceny towaroznawczej surowców i produktów
zwierzęcych, (red. Litwińczuk Z.), Wyd. UP, Lublin, (2011), 113-129
4. Surmacka-Szcześniak A., Textureis a sensory property, Food Quality and Preference 13,
(2002), 215-225
5. Lada E., Agrobiznes. Podstawy przetwórstwa spożywczego, (2008), Wyd. WSiP, Warszawa
6. Polak E., Utrwalania żywności metodą zamrażania lub chłodzenia, Chłodnictwo 3, (2007),
42-43
7. Jankiewicz L., Słowiński M., Produkcja i przetwórstwo mięsa, [w:] Technologia żywności,
4 (red. Dłużewski M.), (2001), Wyd. WSiP, Warszawa
8. Kłoczko I., Świderski F., Przetwory mięsne, [w:] Towaroznawstwo żywności przetworzonej
z elementami technologii (red. Świderski F.), (2010), Wyd. SGGW, Warszawa
9. Cegielska-Radziejewska R., Kijowski J., Nowak E., Zabielski J., Wpływ temperatury na
dynamikę zmian liczny bakterii w wybranych wędlinach przechowywanych w warunkach
handlu hurtowego i detalicznego, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4(73), (2007), 76-88
10. Cierach M., Stasiewicz M., Zmiany tekstury przetworów mięsnych przechowywanych
w atmosferze modyfikowanych, Inżynieria Rolnicza 07, (2006), 67-72
11. Borowy T., Kubiak M., Tekstura produktów mięsnych determinantem wyboru przez
konsumentów, Mięsne Technologie, 08, (2012), 62-70
12. Bourne M., Food Texture and viscosity; concept and measurement, Second Ed. Food Sci.
Technol., (2002), Inter. Series, Acad. Press, New York, 69-75
13. McMillin K., Where is MAP Going? A review and future potential of modified atmosphere
packing for meat, Meat Science, 9, (2008), 43-65
Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas
17
14. Palka K., Migdał W., Wojtysiak D., Natonek-Wiśniewska M., Dudkiewicz A., Muzyczka
K., Wantuch M., Bauerek E., Wpływ rasy i wieku świń na właściwości modelowych farszów
mięsnych i kiełbas, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 1(68), (2010), 80-92
15. Piotrowska E., Dolata W., Krzywdzińska-Bartkowiak M., Nowicka A., Ocena tekstury
wędlin wyprodukowanych z różnymi dodatkami funkcjonalnymi w warunkach
przemysłowych, Inżynieria Rolnicza 9, (2005), 271-278
16. Piotrowska E., Dolata W., Ocena jakości wędlin drobno rozdrobnionych
wyprodukowanych z udziałem mięsa odkostnionego mechanicznie z dodatkiem
transglutaminazy, Żywność, 03(44), (2005), 185-190
17. Pikul J., Pakowanie i przechowywanie żywności w modyfikowanej atmosferze, Chłodnictwo
9, (2000), 66-70
18. Walczycka M., Węsierska E., Młynarska M., Wakulińska J., Ocena jakości dwóch
popularnych rodzajów kiełbas w zależności od sposobu ich pakowania, [w:] Właściwości
produktów i surowców żywnościowych. Wybrane zagadnienia, (red. Tarko T., Duda-
Chodak A., Witczak M., Najgebauer-Lejka D.), Wyd. Polskie Towarzystwo Technologów
Żywności Kraków, (2014), 88-104
19. Cegielska A., Zastosowanie olejów roślinnych i preparatów błonnikowych do produkcji
burgerów z mięsa kurcząt, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3(82), (2012), 88-100
20. Krzywdzińska-Bartkowiak M., Dolata W., Piątek M., Michalski K., Wpływ wymiany tłuszczu
zwierzęcego tłuszczem roślinnym i błonnikiem pokarmowym, na jakość farszów i kiełbas
drobno rozdrobnionych, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4(59), (2008), 61-67
Mariusz Rudy, Renata Stanisławczyk, Janusz Mroczek
18
Wpływ przechowywania chłodniczego na parametry tekstury kiełbas
Dzięki analizie profilu tekstury można skutecznie ocenić poszczególne cechy odbierane podczas nagryzania
(żucia) produktu przez konsumenta oraz zbadać, w jaki sposób poszczególne parametry tekstury ulegają
zmianie w kolejnych dniach przechowywania. Celem pracy była ocena wpływu przechowywania
chłodniczego na parametry tekstury dwóch rodzajów kiełbas. Materiał badawczy stanowiły kiełbasy w osłonkach naturalnych – KN i w osłonkach sztucznych – KS. Produkcję kiełbas przeprowadzono
w warunkach półprzemysłowych na linii technologicznej przetwórstwa mięsa Katedry Przetwórstwa
i Towaroznawstwa Rolniczego Uniwersytetu Rzeszowskiego. Pomiar parametrów tekstury kiełbas wykonano
za pomocą teksturometruTexture Analyser – CT – 25 firmy Brookfield, stosując profilową analizę tekstury TPA (Texture Profile Analysis). Przy użyciu programu Texture Pro CT określono parametry tekstury, takie
jak: twardość, sztywność, spoistość, sprężystość, adhezyjność, odbojność, żujność i gumowatość. Z badań
wynika, że przechowywanie chłodnicze kiełbas w osłonkach sztucznych i naturalnych w analizowanym
okresie wpływa tylko na niektóre parametry tekstury tych przetworów.W miarę wydłużania czasu przechowywania chłodniczego tekstura kiełbas wykazuje większe zróżnicowanie poszczególnych
parametrów w stosunku do produktu świeżego.Podczas przechowywania chłodniczego kiełbasy w osłonkach
naturalnych wykazywały różnice w mniejszej ilości parametrów tekstury, aniżeli przetwory w osłonkach
sztucznych. Słowa kluczowe: profil tekstury, kiełbasa, przechowywanie chłodnicze
The impact of cold storage on texture parameters of sausages
By analyzing the texture profile one can effectively evaluate the various features perceived while biting
(chewing) a product by the consumer and examine how each texture parameters are changed in the
subsequent days of storage. The aim of the study was to evaluate the impact of cold storage on texture
parameters of two types of sausages. The research material consisted of sausages in natural casings – KN and artificial casings – KS. Production of the sausages was conducted in semi-industrial conditions on
a technological line for meat processing at the Department of Processing and Agricultural Commodity
of the University of Rzeszów. The measurement of parameters of texture of sausages was made using the
texturometer TextureAnalyser – CT – 25 of Brookfield Company, applying the texture profile analysis TPA (Texture Profile Analysis). Using the program Texture Pro CT there were determined the parameters
of texture such as hardness, rigidity, cohesiveness, springiness, adhesiveness, resilience, chewiness and
gumminess. The research shows that cold storage of sausages in artificial casings and natural casings in the
analyzed period affects only some texture parameters of these products. With increasing time of cold storage, the texture of sausages shows greater variation of individual parameters in relation to the fresh
product. During cold storage, sausages in natural casings showed differences in a lower number of texture
parameters than the products in artificial casings.
Keywords: texture profile, sausage, cold storage
19
Beata Całyniuk1, Karolina Żelasko
1
Skład posiłków śniadaniowych
zamieszczanych na blogach kulinarnych
1. Wstęp
Blog jest to internetowa forma dziennika prowadzona przez jedną lub więcej osób,
gdzie zamieszczane są kolejno datowane wpisy. Sama nazwa pochodzi od słów web
– czyli sieć, oraz log – oznaczający dziennik [1]. Takie strony internetowe zazwyczaj
są ogólnodostępne, gdzie potencjalny czytelnik może czytać dany wpis, komentować
go, a także udostępniać innym użytkownikom sieci.
Blog odróżnia od zwykłych stron internetowych personalny charakter, autor bardzo
często dzieli się swoim prywatnym zdaniem, czy przemyśleniem. Otwiera się na
czytelnika ukazując mu własne przeżycia, wydarzenia z dnia codziennego.
Tematyka blogów jest bardzo różnorodna. Każdy twórca może poruszać całkowicie
odmienne tematy. Według badaczki psychospołecznych aspektów obcowania z Inter-
netem [2] społeczeństwo chętniej rozmawia i eksponuje swoje poglądy właśnie w sieci,
omijając tradycyjne sposoby komunikacji, a blog jest dla nich platformą, aby poddać
swoją opinie ocenie innych użytkowników.
Blogerzy tworzący o podobnej tematyce dość często wymieniają się doświad-
czeniami, komentują i śledzą poczynania. Dzięki takim zabiegom tworzy się blogosfera
– grupa w której wszyscy nie znając się w realnym życiu, znają się wirtualnie [3]. Mają
takie same lub podobne zainteresowania, czy hobby. Wymieniają się przydatnymi
linkami, poradami.
W ostatnich, latach zarówno w świeci jak i w Polsce bardzo rozwinęły się dzienniki
poświęcone tematyce kulinarnej. Początkowo były to po prostu wpisy, które zawierały
krótki opis przygotowanego dania, czy deseru oraz przepis i zdjęcia gotowego już
posiłku. Z czasem, kiedy powstawały kolejne strony poświęcone temu tematowi ich
autorzy zaczynali być bardziej otwarci w stronę czytelnika i w tworzonych postach
pojawiać zaczęły się osobiste wzmianki o życiu, pracy, czy przygodach podczas
tworzenia przepisu. Według badań przeprowadzonych w ostatnich kilku latach ta strefa
blogowania jest aktualnie najbardziej popularną, przeżywa swoje najlepsze lata
popularności [4].
Doszło również do podziału blogosfery kulinarnej na blogi typowo kulinarne oraz
o tematyce śniadaniowej. Autorzy zamieszczają śniadania, które spożyli danego dnia
wraz ze zdjęciem i opisem tego, co znajduje się w skomponowanym przez nich
posiłku. Blogi takie prowadzą głównie młode dziewczyny w wieku od czternastu do
dwudziestu-kilku lat. Jest to okres, w którym najczęściej zaczyna się dla nich liczyć
1 Zakład Żywienia Człowieka, Wydział Zdrowia Publicznego w Bytomiu, Śląski Uniwersytet Medyczny
w Katowicach
Beata Całyniuk, Karolina Żelasko
20
wygląd zewnętrzny, czyli to, czy ich masa ciała jest prawidłowa. Nierzadko oznaczają
je tytułami pełnowartościowych, zdrowych lub fit.
Śniadanie to ważny posiłek w aspekcie w żywienia codziennego. Dla człowieka jest
to pierwszy posiłek po najdłuższej przerwie fizjologicznej, dlatego powinien być
pełnowartościowy i dostarczać potrzebnej energii dla organizmu na kolejnych kilka
godzin [5]. Spożyty zaraz po przebudzeniu i porannej toalecie w spokojnej atmosferze
pomaga wkroczyć w nowy dzień z zasobem dobrej energii i siły.
2. Cel pracy
Celem badań była ocena jakościowa oraz ocena wartości energetycznej i zawartości
makroskładników w posiłkach śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych.
3. Materiał i metody
Materiałem do pracy były zebrane tygodniowe zestawy śniadaniowe, które zostały
przesłane przez kobiety prowadzące blogi o tematyce śniadaniowej i równocześnie
zamieszczane na ich autorskich blogach. Poproszono, aby badani przesyłali opisy
posiłków wraz ze zdjęciem gotowego dania oraz opisem wykorzystanych i zważonych
do tego celu produktów spożywczych. Do badań zakwalifikowano zestawy śniadaniowe,
które zawierały zdjęcie gotowej potrawy oraz przepis na jej przygotowanie.
Do badania zaproszono 26 blogerek, łącznie analizowano 182 zestawy śniadaniowe.
W badaniu wzięły udział kobiety w wieku 19-25 lat. Badane zostały poproszone również
o podanie swojego wieku, aktualnej masy ciała, aktualnego zajęcia (szkoła, studia, praca)
oraz poziomu aktywności fizycznej (na tej podstawie ustalony został współczynnik
aktywności PAL physical acitivity level).
Do obliczenia ilościowego składu wykorzystany został program Dieta 5, w którym
obliczono wartość energetyczną zestawów (kcal), zawartość białka (g), tłuszczu (g),
węglowodanów (g) oraz błonnika pokarmowego (g). Uzyskane wyniki zostały porów-
nane z normą przyjętą dla rozkładu całodziennego, gdzie ilość posiłków wynosiłaby
4 lub 5, co według przyjętych kryteriów wynosi 25-30% dobowego zapotrzebowania
energetycznego [6]. Norma ta odnosiła się do kobiet w wieku 19-30 lat o umiarkowanej
aktywności fizycznej, równej współczynnikowi aktywności fizycznej 1,75 [6].
Podane dane zostały również przeanalizowane ze względu na jakość danego posiłku
w oparciu o test Bielińskiej z modyfikacją Kuleszy [7]. Test ten polega na przydzieleniu
danego posiłku do któregoś z wymienionych typów, na podstawie analizy jego składu.
4. Wyniki
W tab. 1 przedstawione zostały wyniki dla wartości energetycznej i odżywczej
(białko, tłuszcz, węglowodany, błonnik pokarmowy) badanych zestawów śniada-
niowych.
Wartość energetyczna prezentowanych śniadań średnio wynosiła 511,9±170 kcal,
gdzie zalecane jest spożywanie śniadania o wartości energetycznej mieszącej się
w przedziale od 615 kcal (przy rozkładzie 25% dla śniadania z całodziennej racji
Skład posiłków śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych
21
pokarmowej) do 739 kcal (przy rozkładzie 30%). Białko występowało w badanych
zestawach śniadaniowych średnio w ilości 21±10,75 g, a więc spełniało założenia
norm, które zalecają podaż białka w tym posiłku w przedziale 19,2g-23,1 g. Tłuszcz
występował w ilości 17,9±9,96 g w posiłkach śniadaniowych, gdzie zalecane jest dla
tej części społeczeństwa jego spożywanie w granicach 18,80 g-23,08 g. Największe
odchylenie względem norm zaobserwowane zostało podczas obliczania zawartości
węglowodanów, gdzie średnio śniadanie zawierało ich 64,2 g ±24,25 g, a zalecana
ilość na ten składnik odżywczy według obliczonych zaleceń wynosiła 80,7 g-96,9 g.
Również błonnik pokarmowy występował w ilościach zbliżonych do przyjętej normy.
Średnia jego zawartość wynosiła 5,48±3,25 g, a preferowana wielkość spożycia ze
śniadaniem zawiera się w przedziale od 6,25 g-7,50 g.
Tabela 1. Wyniki dotyczące zawartości składników odżywczych w badanych zestawach śniadaniowych
Składnik
odżywczy Średnia SD Me Min Max Norma % z Normy
Energia (kcal) 511,9 170,0 500,2 169,4 1206,6 615,0-739,0 83,2-69,3
Białko (g) 21,0 10,7 19,0 3,7 75,1 19,2-21,3 109,4-98,6
Tłuszcze (g) 17,9 9,9 16,8 1,2 51,1 18,8-23,1 95,2-77,5
Węglowodany
(g) 64,2 24,2 63,7 12,5 132,5 80,7-96,9 79,5-66,2
Błonnik
pokarmowy (g) 5,5 3,2 5,1 0,0 17,1 6,2-7,5 87,7-73,1
Źródło: Opracowanie własne
Po przeanalizowaniu wszystkich zestawów śniadaniowych poddane zostały one
ocenie jakościowej na podstawie testu Bielińskiej z modyfikacją Kuleszy.
W tab. 2 przedstawione zostały wyniki dotyczące tej oceny, oraz obliczony został
procent, w jakim dany typ śniadania występował.
Największy odsetek całości stanowiły posiłki o typie 6 (38,46%), tzn. zawierający
węglowodany, lub węglowodany i tłuszcze oraz dodatek mleka lub przetworów mlecz-
nych oraz warzywa lub owoce. Nieco mniej, bo 32,42% stanowiły śniadania o typie 7,
zawierające węglowodany, lub węglowodany i tłuszcze oraz dodatek produktów
będących źródłem białka zwierzęcego, dodatek mleka lub przetworów mlecznych oraz
warzywa lub owoce. Bardzo niski odsetek (0,55%) stanowiły śniadania o typie 1, nie
zawierające białka zwierzęcego oraz warzyw lub owoców.
Beata Całyniuk, Karolina Żelasko
22
Tabela 2. Ocena jakościowa zestawów śniadaniowych
Typ
posiłki Opis typu posiłku
Liczba zestawów
śniadaniowych
% wszystkich
analizowanych
zestawów
1 Węglowodany, lub
węglowodany i tłuszcze 1 0,55%
2 Tak jak 1 + produkty będące
źródłem białka zwierzęcego 2 1,10%
3 Tak jak 1+ dodatek mleka
lub przetworów mlecznych 6 3,30%
4
Tak jak 1 + produkty będące
źródłem białka zwierzęcego
+ mleko lub produkty
mleczne
8 4,40%
5 Tak jak 2 + warzywa lub
owoce 24 13,19%
6 Tak jak 3 + warzywa lub
owoce 70 38,46%
7 Tak jak 4 + warzywa lub
owoce 59 32,42%
8 Tak jak 1 + warzywa lub
owoce 12 6,59%
9 Warzywa lub owoce brak brak
Razem 182 100%
Źródło: Opracowanie własne
5. Dyskusja
Udowodniono w wielu badaniach, że dzieci i młodzież, która spożywa pierwszy
posiłek w domu ma o wiele lepsze wyniki w nauce, potrafi się skoncentrować, dużo
łatwiej zapamiętuje informacje. Zanotowano również dużo większą częstotliwość
dobrego nastroju, niż u młodzieży, która pomija poranny posiłek [8]. W pracy Samples
[8] ukazano 5 ważnych i pozytywnych obserwacji, które zachodzą w organizmie poprzez
regularne spożywanie śniadania: zmniejsza się ryzyko zawału serca, wystąpienia
cukrzycy typu 2, zwiększa się podzielność uwagi i szybciej organizm mobilizuje się do
pracy, a także pomaga to utrzymać prawidłową masę ciała. Wykazano, że omijając
śniadanie, aż 17% dorosłych w USA dostarczała wraz z dietą mniej mikro- i makro-
składników i spożywało mniej owoców i warzyw [9]. Dzięki temu, że organizm rano
otrzyma odpowiednią ilość energii również w formie węglowodanów, pozwoli mu to
na utrzymanie równowagi w stężeniu glukozy we krwi w ciągu całego dnia, co ma
istotne znaczenie dla metabolizmu i zdrowia. Dowiedziono również, że spożywanie
śniadania wpływało na wartość energetyczną pozostałych posiłków, gdzie na przykład
obiad u osób omijających pierwszy posiłek miał, aż o 17% większą wartość ener-
getyczną i obfitował w niepożądane tłuszcze i cukry [9].
Skład posiłków śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych
23
Według aktualnych norm żywienia śniadanie powinno pokrywać dzienne zapotrze-
bowanie na energię w 25%-30%, dla rozkładu, gdzie spożywane jest 4 lub 5 posiłków
w ciągu całej doby [6]. Dla kobiet w wieku 19-30 lat, o współczynniku aktywności
(PAL) równym 1,75; normy te przewidują, iż dobowa podaż energii powinna wynosić
średnio 2460 kcal/dobę. Dlatego przy założeniu, że śniadanie wynosi 25%-30% dobowej
podaży energii, śniadanie powinno dostarczać od 615 kcal (przy rozkładzie 5 posiłków
na dzień) do 739 kcal (przy rozkładzie 4 posiłków na całą dobę) [6].
Badania własne wykazały niską wartość energetyczną analizowanych zestawów
śniadaniowych, niską zawartość węglowodanów i tłuszczu, a jedynym składnikiem
występującym w normie było białko. Spowodowane może to być celowym minimalizo-
waniem wartości energetycznej śniadań w trosce o szczupłą sylwetkę. Wiele dziewcząt
w tym wieku zaczyna przesadnie dbać o własne ciało zmniejszając wartość energetyczną
posiłków.
Twórczynie blogów i tychże śniadań to osoby młode (19-25 lat), w czasie, kiedy
kształtują się ich nawyki żywieniowe, tworzy ostateczna masa kości (poprzez dostar-
czanie z pożywieniem wapnia). Prezentowane śniadania w większości charakteryzowały
się niedoborami, co równocześnie może świadczyć o ich niewiedzy, jak powinny być
skomponowane prawidłowo posiłki śniadaniowe. Równocześnie wiąże się z tym ich
przekonanie o idealnie stworzonym daniu (o czym zapewniają w swoich postach).
Posiłki te prezentowane były na stronach internetowych ogólnie dostępnych dla każdego.
Dość często opatrzone były chwytliwymi tytułami „bez tłuszczu”, „bez cukru”, „pełno-
wartościowe a niskokaloryczne”, „zapewniające odpowiedni start!” i tym podobne.
Poprzez to trafić mogą one do szerokiego grona publiczności nastawionej właśnie na
poszukiwanie takich posiłków. Często poszukiwaczami są osoby zagubione, szukające
jakichkolwiek informacji o racjonalnym żywieniu czy chcące zmienić swoje nawyki
żywieniowe. Obserwatorzy tych blogów, widząc kuszące zdjęcia i opis korzystają
z niego, a następnie sami zaczynają wierzyć, że przygotowywane przez nich dania są
prawidłowo skomponowane. W dłuższym czasie może to doprowadzić jednak do
niedoborów zarówno energetycznych, jak i witaminowych czy mineralnych. Takie osoby
powinny zdawać sobie sprawę, że nie można w 100% traktować wszelkich informacji
zamieszczanych na blogach, a najlepiej weryfikować je z odpowiednim, rzetelnym
źródłem.
Jak zauważono we wstępie śniadanie ma bardzo pozytywny wpływ na organizm
każdego człowieka. Posiłek ten powinien dostarczać 25-30% dobowego zapotrzebo-
wania energetycznego. Badane zestawy śniadaniowe charakteryzowały się niską podażą
energetyczną, co odpowiadało jedynie 83,2-69,3% normy obliczonej dla śniadań. Za tym
wynikiem może kryć się chęć utraty masy ciała, aby zachować szczupłą sylwetkę, lub po
prostu brak wiedzy o wartości energetycznej posiłku. Badanie Wanat i wsp. [10]
pokazuje, że warunkiem prawidłowego rozwoju jest dostarczenie odpowiedniej podaży
energii potrzebnej dla podstawowej przemiany materii i aktywności fizycznej. Dzięki
temu można uniknąć złych nawyków żywieniowych, a w późniejszym okresie
problemów z otyłością czy chorobami sercowo-naczyniowymi. To samo badanie [10]
uwidacznia problem z brakiem wiedzy żywieniowej młodzieży oraz chęcią zacho-
Beata Całyniuk, Karolina Żelasko
24
wania przez dziewczęta niskiej masy ciała. Dlatego ważna jest edukacja żywieniowa
od najwcześniejszych lat, aby unikać sytuacji zagrażających zdrowiu.
Tłuszcze są ważnym elementem codziennej diety każdego człowieka. Występują
one w organizmie, jako zapasowy i skondensowany materiał energetyczny oraz
składnik błon komórkowych [7]. W badaniu własnym wykazano, że polecane zestawy
śniadaniowe zawierały 17,9g tłuszczu (95,2-77,5% normy obliczonej dla śniadania).
Po analizie zestawów śniadaniowych można stwierdzić, iż tłuszcz znajdujący się
w nich pochodził głównie z źródeł tak zwanego tłuszczu ukrytego, to znaczy tłuszczu,
który występuję w danym produkcie spożywczym, ale jako jego składnik. Źródłem
tłuszczu było głównie mleko, jego przetwory (np.: jogurt, ser twarogowy), a także
różnego rodzaju orzechy. W badaniu Stachury i wsp. [11] spożycie tłuszczów przez
młodzież wiejską, wynosiło 90-106% normy dla całodziennej racji pokarmowej
a głównym źródłem były tłuszcze dodane (24,8%), a następnie mięso oraz ryby
(24,4%). W badaniu Smorczewskiej-Czupryńskiej i wsp. [12] wykazano wręcz
odwrotną sytuację. Wartość energetyczna wynosiła jedynie 65-62% obliczonej normy,
a zawartość tłuszczu przekroczona była w dość dużym stopniu 113-115% normy [12].
Jedynym składnikiem odżywczym którego zawartość była zgodna z przyjętą normą
było białko. Odpowiednia ilość białka, którą należy dostarczać wraz z pożywieniem
ma decydujący wpływ na prawidłowy wzrost, rozwój człowieka, a także odnowę
uszkodzonych tkanek [7]. Należy jednak pamiętać, iż nadmiar ma bardzo niekorzystny
wpływ na organizm, ze względu na azot, który w nadmiarze obciąża zarówno wątrobę
jak i nerki [13]. W analizowanych posiłkach białko występowało w ilości 21g (109,38-
98,59% normy obliczonej dla śniadań) wpasowując się w zalecane ilości. Głównym
źródłem były jajka, mleko oraz orzechy. Bardzo rzadko w analizowanych śniadaniach
występowały wędliny czy mięso. Podobne wyniki uzyskali inni autorzy: Smorczewska-
Czurpyńska i wsp [12], Chrakiewicz i wsp. [14], Gacek [15].
Kolejnym składnikiem odżywczym niezbędnym do funkcjonowania organizmu są
węglowodany. Pod względem żywieniowym dzieli się je na: przyswajalne i nieprzy-
swajalne (główny składnik błonnika). Jako przyswajalne stanowią one główne źródło
energii dla organizmu człowieka. W analizowanych zestawach śniadaniowych składnik
ten występował średnio w ilości 64,2g, co nie odpowiadało zalecanej normie, bowiem
spełniało jedynie 79,5-66,2% normy obliczonej dla tego posiłku. Głównym źródłem
węglowodanów były kasze (manna, jaglana, płatki owsiane), a także różnego rodzaju
owoce. Niska podaż węglowodanów może wynikać z wielkości porcji. Jak pokazuje
badanie Smorczewskiej-Czupryńskiej i wsp. [12], także całodzienne racje pokarmowe
charakteryzowały się niską zawartością węglowodanów. Podobne wyniki zanotowali
również w swoim badaniu Markiewicz-Żukowska i wsp. [16], w którym badana
młodzież w całodziennych racjach pokarmowych nie dostarczała odpowiedniej ilości
tego składnika. Wcześniejsze wnioski o braku wiedzy na temat właściwie kompono-
wanych posiłków potwierdzają badania Bawa i wsp. [17], gdzie ponad połowa bada-
nych zestawiła swoje racje pokarmowe źle, jadłospis nie nadawał się do poprawienia.
Dodatkowo dowiedli, iż wiedzę żywieniową 54% badanych uczennic można określić
jako niedostateczną.
Skład posiłków śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych
25
Błonnik pokarmowy potrzebny jest w diecie, aby zapewnić odpowiedni czas pasażu
jelitowego, pomóc w stymulowaniu procesów fermentacyjnych w jelicie grubym,
a także zapobiec chorobom, takim jak: zaparcia, nowotwory jelita grubego. W badanych
zestawach śniadaniowych występował nieznaczny niedobór błonnika pokarmowego
(5,5g), bowiem pokrywał zapotrzebowanie w 87,7-73,1% normy obliczonej dla śniadań.
Niska podaż tego składnika może wiązać się z niedoborem węglowodanów lub wynikać
z niskiej podaży energii. Mimo, że analizowane posiłki zawierały w swoim składzie
produkty będące źródłem błonnika. W badaniu Głodek i Gil [18] niedobory spożycia
pokarmowego wykazano w grupie dziewcząt z nadwagą. Może to potwierdzać tezę, iż
przesadne dbanie o zachowanie niskokalorycznej diety wpływa na obniżenie podaży
włókna pokarmowego.
Ocena jakościowa posiłku według Bielińskiej z modyfikacją Kuleszy odnosi się do
całodziennych racji pokarmowych. W tym badaniu, ze względu na brak informacji
o pozostałych posiłkach, zostały ocenione jedynie śniadania. Największy odsetek, bo
aż 38,46% analizowanych zestawów śniadaniowych, stanowiły śniadania o typie 6, to
znaczy będące źródłem węglowodanów lub węglowodanów i tłuszczu, zawierające
dodatek mleka lub przetworów mlecznych, a także dodatek warzyw lub owoców.
Wynik ten nie jest zaskakujący, gdyż przeważająca część śniadań zawierała kaszę
ugotowaną na bazie mleka, lub jogurt naturalny, czy twaróg wykorzystany na wiele
sposobów. Nieco mniejszą liczbę (59 posiłków) stanowiły dania składające się z węglo-
wodanów lub węglowodanów i tłuszczu, z produktami będącymi źródłem białka
zwierzęcego oraz mleko lub produkty mleczne, a także dodatek owoców lub warzyw.
Źródłem białka było najczęściej jajko. Liczba zestawów o typie 5, tzn. składających się
z węglowodanów lub węglowodanów i tłuszczu oraz dodatku produkty będącego
źródłem białka (bez mleka) zwierzęcego, dodatek warzyw lub owoców wyniosła 13,19%
zestawów śniadaniowych. Zarówno typ 5, 6, jak i 7 może być traktowany, jako posiłek
racjonalny [7]. Zatem 84,17% zestawów śniadaniowych była skomponowana racjo-
nalnie. Pozostałą część, (dania o typie 1, 2, 3, 4, 8) w ilości 15,83% stanowiły śniadania
źle zbilansowane pod względem zawartości poszczególnych grup produktów spo-
żywczych. W żadnym z analizowanych posiłków nie wystąpił typ 9, to znaczy
składający się z samych warzyw lub owoców.
6. Wnioski
Wartość energetyczna zestawów śniadaniowych blogerek była niższa od wartości
energetycznej zalecanej dla tej grupy badanych. Wykazano niedobory tłuszczu
i węglowodanów. Podaż białka była zgodna z przyjętymi założeniami. 84,17%
badanych zestawów było skomponowanych poprawnie i zawierało wszystkie zalecane
dla śniadania produkty spożywcze. Ze względu na to, że analizowane zestawy śniadań
są rozpowszechniane poprzez blogi jako zalecane, czytelnicy uzyskują nie zawsze
prawdziwą informację. Takie osoby powinny zdawać sobie sprawę, że nie można ich
bezkrytycznie stosować, a najlepiej weryfikować je z rzetelnym źródłem.
Beata Całyniuk, Karolina Żelasko
26
Literatura
1. Krajewski M., POPamiętanie, Słowo, Obraz. Terytoria., 2006, s. 15
2. Olszański L., Dziennikarstwo internetowe, Wydawnictwa Akademickie i Profesjonalne,
2006, s. 34-36
3. Fiut I., Matuzik M., Blogi Literatura Interaktywna w Sieci, Magazyn Estetyka i Krytyka,
2(3) 2002
4. Noren L., Food Blog Study, Sierpień 2012, URL:
http://thesocietypages.org/graphicsociology/category/food-blog-study-2/
5. Miller M. C., How important is a good breakfast for a children?, Harvard Mental Health
Letter, 46 (1) 2004, s. 120-126
6. Jarosz M., Normy Żywienia dla populacji polskiej-nowelizacja, Instytut Żywności
i Żywienia, 2012, s. 155-160
7. Gawęcki J., Żywienie Człowieka Podstawy Nauki o żywieniu, PWN, 2010, s. 520
8. Samples E. Y., Built a better breakfast, American Fitness Magazine, 2013, s. 1-4
9. Parker P. M., Breakfast Matters, Consumer Reports, 79 (10) 2014, s. 15
10. Wanat G., Stolarczyk A., Grochowska-Niedworok E., Kardas M., Badania nad edukacją
żywieniową i poziomem wiedzy o racjonalnym żywieniu uczniów gimnazjum, Hygiena
Public Health, 46 (3) 2011, s. 376-380
11. Stachura A., Pisulewski P. M., Kopeć A., Leszczyńska T., Biezanowska-Kopeć R.,
Oszacowanie spożycia tłuszczów ogółem oraz kwasów tłuszczowych przez młodzież wiejską
Beskidu Żywieckiego, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 5(66) 2009, s. 119-131
12. Smorczewska-Czupryńska B., Ustymowicz-Fabiszewska., Cymek P., Dubiel J.,
Karczewski J., Analiza wartości energetycznej całodziennych racji pokarmowych studentek
UM w Białymstoku oraz zawartość w nich podstawowych składników odżywczych,
Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, 42 (3) 2009, s. 714-717
13. Ciborowska H., Dietetyka Żywienie Zdrowego i Chorego Człowieka, PZWL, 2007, s.108
14. Chrakiewicz W. J., Markiewicz R., Borwaska M. H., Ocena sposobu żywienia studentek
dietetyki Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku, Bromatologia i Chemia
Toksykologiczna, 42 (3) 2009, s. 484-490
15. Gacek M., Ocena sposobu żywienia i stanu odżywienia kobiet w wieku 19-25 lat
o zróżnicowanej aktywności fizycznej, Roczniki Państwowego Zakładu Higieny, 58 (4)
2007, s. 649-655
16. Markiewicz-Żukowska R., Mystkowska K., Omeljaniuk W. J., Borawska M. H., Wartość
odżywcza całodziennych racji pokarmowych młodzieży licealnej z Bursy Szkolnej,
Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, 44 (3) 2011, s. 398-403
17. Bawa H. S., Tołubińska M., Myszkowska-Ryciak J., Harton A., Gajewska D., Ocena
sposobu żywienia i stanu odżywienia oraz ryzyka wystąpienia zaburzeń odżywiania
u młodzieży licealnej w wieku 16-20 lat, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, 45 (3)
2012, s. 845-851
18. Głodek E., Gil M., Ocena częstości spożycia wybranych źródeł błonnika pokarmowego
wśród studentek Uniwersytetu Rzeszowskiego, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna,
47 (1) 2014, s. 10-17
Skład posiłków śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych
27
Skład posiłków śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych
Blog jest to internetowa forma pamiętnika, dziennika prowadzona przez jedną lub więcej osób, gdzie
zamieszczane są kolejno datowane wpisy. W blogosferze kulinarnej wyróżniamy blogi typowo kulinarne,
oraz o tematyce śniadaniowej. Celem badań była ocena jakościowa oraz ocena wartości energetycznej
i zawartości makroskładników w posiłkach śniadaniowych zamieszczanych na blogach kulinarnych. Materiałem do pracy były zebrane jadłospisy tygodniowe, które zostały przesłane przez kobiety
prowadzące blogi o tematyce śniadaniowej i równocześnie zamieszczane na ich autorskich blogach. Do
badań zakwalifikowano zestawy śniadaniowe, które zawierały zdjęcie gotowej potrawy oraz przepis na jej
przygotowanie, łącznie analizowano 182 zestawy śniadaniowe. Obliczenia wykonano w programie program Dieta 5. Uzyskane wyniki zostały porównane z normą przyjętą dla śniadań 25-30% dobowego
zapotrzebowania energetycznego. Oceny jakościowej dokonano w oparciu o test Bielińskiej z modyfikacją
Kuleszy. Wartość energetyczna zestawów śniadaniowych blogerek była niższa od wartości energetycznej
zalecanej dla tej grupy badanych. Wykazano niedobory tłuszczu i węglowodanów. Podaż białka była zgodna z przyjętymi założeniami. 84,17% badanych zestawów było skomponowanych poprawnie
i zawierało wszystkie zalecane dla śniadania produkty spożywcze. Czytelnicy blogów powinni zdawać
sobie sprawę, że nie można ich bezkrytycznie stosować, a najlepiej weryfikować je z rzetelnym źródłem.
Słowa kluczowe: blog, śniadanie, wartość energetyczna
The composition of meals breakfast posted on blogs culinary
A blog is a form of Internet diary, journal kept by one or more persons, which are published consecutively dated entries. In the blogosphere culinary we distinguish typical culinary blogs, and a breakfast room. The
aim of the study was a qualitative assessment and evaluation of the energy and macronutrient content in the
meals of breakfast recipes posted on blogs. The material to work were collected weekly menus that were
sent by women blogging of breakfast and simultaneously posted on the author's blog. The study was set menus, which contained photos of prepared meals and a recipe for its preparation, a total of 182 analyzed
breakfast sets. The calculations were made in the program Diet 5. The results were compared with the
standard adopted for breakfast 25-30% of the daily energy needs. Qualitative assessment was made based
on the test Bielińska the modification Kulesza. The energy value of breakfast menus bloggers was lower than the energy value recommended for this group of patients. It has been shown deficiencies of fat and
carbohydrates. Protein intake was in line with the assumptions. 84.17% of respondents were composed
of sets correctly and contained all recommended for breakfast foods. Blog readers should be aware that
they can not be used indiscriminately, and the best to verify them with a reliable source. Keywords: blog, breakfast, energy value
28
Piotr Żelazowski1, Anna Durlak, Monika Wszołek
2
Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów
z mlekiem kobiecym
1. Wstęp
Mleko jest to pierwszy, najważniejszy i niezastąpiony pokarm wszystkich ssaków,
w tym również człowieka. Dostarcza nowo narodzonym wszystkich niezbędnych dla
ich wzrostu składników odżywczych, takich jak białka, tłuszcze czy cukry. Na prze-
strzeni ostatnich 10 lat podjęto liczne badania dotyczące składu mleka różnych gatun-
ków. Niektóre z badań i publikacji podają rozbieżne wartości poszczególnych mikro
i makro składników. Z tego względu celem poniższej pracy jest zebranie i usystematyzo-
wanie dostępnych informacji, dotyczących składu chemicznego mleka oślego, kobylego,
krowiego (najpopularniejszego jak dotąd surowca w przemyśle mleczarskim) i mleka
kobiecego.
2. Ogólna charakterystyka mleka oślego, kobylego, kobiecego i krowiego
Mleko wszystkich ssaków zawierają te same, główne składniki takie jak: woda,
białko, tłuszcz, laktoza, witaminy czy minerały, lecz ich zawartość jest różna u przeżu-
waczy i nieprzeżuwaczy (wykres 1). Nawet w obrębie tego samego gatunku mogą
występować pewne odchylenia w składzie mleka. Wynikają one głównie z czynników:
genetycznych (zarówno z gatunku jak i z rasy zwierzęcia);
fizjologicznych (okresu laktacji, częstotliwości doju);
żywieniowych (jakości i ilości dawki pokarmowej);
warunków środowiskowych (pory rok).
Białka mleka takie jak kazeina, laktoalbuminy, immunoglobuliny zawierają nie-
zbędne aminokwasy i peptydy. Dodatkowo w skład jego tłuszczu wchodzą unikalne
w przyrodzie krótkołańcuchowe lotne kwasy tłuszczowe, nasycone średnio- i długołań-
cuchowe kwasy tłuszczowe, kwas linolowy, fosfolipidy w tym sfingomieliny oraz roz-
puszczalne w tłuszczach witaminy i minerały wpływające na jego wartość odżywczą [1].
1 [email protected], Katedra Przetwórstwa Produktów Zwierzęcych, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 2 [email protected], Katedra Przetwórstwa Produktów Zwierzęcych, Wydział Technologii
Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym
29
Wykres 1 Skład mleka oślego, kobylego, kobiecego i krowiego. Szarym kolorem zaznaczono wartości
minimalne, natomiast czarnym przedział maksymalny. Źródło: Opracowanie własne na podstawie [2]
Mleko koniowatych (ośle i kobyle) charakteryzuje się unikalnymi właściwościami
odżywczymi, które mogą dostarczać potrzebnych składników dla rozwoju organizmu,
stanowiąc dodatkowo substytut mleka kobiecego. Mleko ośle i kobyle odznacza się
bardzo niską zawartością tłuszczu i cholesterolu. To właśnie im przypisuje się wiele
kosmetycznych, ale również terapeutycznych właściwości (na przykład poprawa meta-
bolizmu, wydajności wątroby czy pracy jelit, leczenie łuszczycy, zapobieganie miaż-
dżycy, zapaleniu stawów czy nowotworom). Scharakteryzowanie takich właściwości
w stosunku do mleka danego gatunku wymaga nie tylko potwierdzenia związku
przyczynowego, ale również zagwarantowania, że odpowiednie i aktywne składniki
występują w wystarczająco dużych ilościach, niezależnie od czynników zewnętrznych.
Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek
30
Podczas gdy mleko krowie jest produkowane na skale przemysłową i jako takie jest
normalizowane pod względem zawartości tłuszczu i białka, mleko klaczy lub innych
gatunków jest zwykle wytwarzane na skalę lokalną i wykazują większą zmienność
składu chemicznego.
Mleko kobiece stanowi podstawowe źródło energii dla noworodka, zapewniające
dobrze zbilansowaną dietę oraz inne właściwości biologiczne. Mikro i makro elementy
obecne w mleku są niezbędne do wzrostu niemowląt, rozwoju układu odpornościo-
wego i prawidłowego dojrzewania. Spożywanie mleka w pierwszych miesiącach życia
zapewnia budowanie odporności immunologicznej organizmu, zapobiega kolonizacji
szkodliwych dla zdrowia patogenów oraz wpływa na pozytywną modulację układu
trawiennego [3].
Mleko ośle to stosunkowo nowy surowiec. Większość badań nad tym mlekiem
rozpoczęto mniej więcej na początku XXI wieku. Na podstawie danych literaturowych
można zauważyć bardzo duże podobieństwo tego mleka do mleka kobylego (wykres 1)
[1]. W przeciągu ostatnich 10 lat populacja osłów na świecie zwiększyła się [4], co
dodatkowo skłania do badań nad mlekiem tego gatunku. Niektóre źródła podają, że
produkcja mleka oślego stanowi około 0,1% globalnej produkcji mleka na świecie [5].
Bordorano i wsp. [4] przeprowadzili badania dotyczące wydajności mlecznej i składu
mleka oślego w zależności od pory roku i wieku zwierząt. Badania przeprowadzono na
grupie 46 oślic rasy Ragusana, dokonując porównania 62 laktacji u zwierząt w wieku 3
– 17 lat z regionu wschodniej Sycylii. Na podstawie badań ustalono, że rasa ta
charakteryzuje się największą wydajnością mleczną w okresie zimowym bo aż 1,8 l.
Wraz z największą wydajnością w tym okresie, mleko zawiera najwięcej tłuszczu
i białka porównując z mlekiem z innych okresów.
Klacze wykazują zróżnicowaną wydajność mleczną. Jednym z głównych proble-
mów użytkowania mlecznego tych zwierząt jest częstotliwość ich doju. Zwierzęta te
wymagają około 5-o krotnego dojenia w ciągu dnia (co 2 godziny) [6]. W 2013 roku
opublikowano badania dotyczące składu mleka kobylego pochodzącego z 10 farm
z terenów wschodniej i zachodniej Flandrii (Belgia). Wykazano zróżnicowane wydaj-
ności mleczne zwierząt – od 1 do nawet 6 kg mleka dziennie. Wraz z nią zmianie
ulegała zawartość białka, tłuszczu i innych składników [7].
W celu wykazania prozdrowotnych właściwości mleka różnych gatunków
prowadzone były liczne prace. W badaniach Trincheze i wsp. [8] na szczurach
suplementowanych mlekiem krowim, oślim i ludzkim wykazano zwiększony wydatek
energetyczny w przypadku zwierząt karmionych dodatkiem mleka oślego i ludzkiego,
co było skorelowane ze zmniejszoną masą ciała i poziomem lipidów wątrobowych.
Stwierdzono wyższą wydajność oddechową i masy mitochondriów oraz zmniejszenie
stresu oksydacyjnego w komórkach wątroby podczas zwiększenia zdolności
wykorzystania tłuszczu jako paliwa energetycznego. Dodatkowo zaobserwowano, że
suplementacja diety mlekiem oślim i kobiecym wpływa na rozwój flory bakteryjnej
powiązanej z właściwościami przeciwzapalnymi jak Bacteroides i Parabacteroides,
które charakteryzują się wytwarzaniem krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych.
W przypadku zwierząt karmionych z dodatkiem mleka oślego stwierdzono zwiększony
Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym
31
udział bakterii z rodzaju Streptococcus i Lactococcus. Jak zaobserwowano wcześniej,
probiotyki z dodatkiem bakterii Streptococcus thermophilus chronią jelita oraz
pomagają w stanach zapalnych okrężnicy u szczurów laboratoryjnych [8]. W Polsce
przeprowadzono badania na myszach laboratoryjnych BALB/c, w celu zbadania
reakcji immunologicznej organizmu po podaniu mleka klaczy. Na podstawie wyników
określono, że mleko kobyle wykazuje niższą alergenność w stosunku do mleka
krowiego. Zaobserwowano pozytywny wpływ mleka kobylego na rozwój korzystnej
mikroflory, poprzez rozwój bakterii z rodzaju Bifidobacterium w przewodzie pokar-
mowym zwierząt. Niska zawartość białek kazeinowych w mleku kobylim jest korzystna,
ponieważ to głównie one przyczyniają się do występowania alergii pokarmowych.
Badania wykazały pozytywny wpływ mleka kobylego na zmniejszenie zawartości IgE
(przeciwciała wskazującego na chorobę alergiczną) oraz wzrost ilości komórek Treg,
które posiadają właściwości immunosupresyjne (hamują wytwarzanie przeciwciał
i komórek odpornościowych). Wyniki dowodzą również, że mleko kobyle wykazuje
pozytywny wpływ na wrodzoną odporność, poprzez zmniejszenie ekspresji inter-
leukiny 4 (która posiada właściwości prozapalne) [9].
2.1. Białko
Na początku należałoby wprowadzić rozróżnienie na mleko „kazeinowe” (jak na
przykład mleko przeżuwaczy, które jest bogate w tę frakcję białkową) i mleko
„albuminowe” (tj. mleko, które charakteryzuje się wyższą zawartością białek ser-
watkowych). Mleko albuminowe odznacza się niskim stosunkiem kazeiny do białek
serwatkowych [10, 11]. Mleko kobyle, ośle i kobiece to przykłady mleka albuminowego
(gdzie występuje wysoki odsetek białek serwatkowych), natomiast mleko krowie to
mleko kazeinowe (tabela 1).
Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek
32
Tabela 1. Skład frakcji białkowych w mleku kobiecym, klaczy, oślim i krowim (w g/1000g mleka)
Ozbaczenia: α-k: α-kazeina, β-k: β-kazeina, κ-k: κ-kazeina, WP: (whey protein) białka serwatkowe, β-Lg: β-laktoglobulina, α-La: α-Laktoalbumina, SA: (serum albumin) albumina serum, Lf: laktoferyna, Lz: lizozym,
Ig: immunoglobuliny, NPN: (non-protein nitrogen) azot niebiałkowy/resztkowy, CN/WP: kazeina/białka
serwatkowe.
Źródło: Opracowanie własne
Mówiąc o białku należy zwrócić uwagę na pewien ważny aspekt technologiczny
jakim jest jego stabilność. Mleko jako układ koloidalny oprócz, laktozy i innych
ważnych składników, zawiera białko. Termiczna stabilność mleka różni się pomiędzy
gatunkami ze względu na różnice w sekwencji aminokwasów w łańcuchu
polipeptydowym (liczbie wiązań disiarczkowych i grup tiolowych –SH) oraz różne pH.
Na przykład laktoferyna i albumina serum mają podobną termostabilność w krowim
i kobylim mleku. Jednak kobyla β-laktoglobulina i α-laktoalbumina charakteryzuje sie
wyższą termostabilnością niż krowia. Wyższa stabilność kobylej β-Lg może wynikać
z obecności form monomerycznych i braku wolnych grup –SH [6].
Innym ważnym aspektem białka jest jego wartość żywieniowa. Zależy ona
w głównej mierze od ilości aminokwasów egzogennych wchodzących w skład białek.
Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym
33
Wykres 2 Zawartość aminokwasów egzogennych w mleku kobiecym, kobylim, oślim i krowim
w przeliczeniu na 100g białka.
Źródło: Opracowanie własne na podstawie [17]
Profil aminokwasów w mleku kobylim, oślim i krowim pokazuje mniejszą ilość
niezbędnych aminokwasów (36,7-38,2 g/100g białka) niż w mleku kobiecym (40,7
g/100g białka), co może stanowić pewien minus. Dodatkowo tryptofan nie został
zaobserwowany w mleku oślim. Co więcej poziom leucyny w mleku kobiecym jest
najwyższy spośród wszystkich gatunków [18].
Oprócz aminokwasów wchodzących w skład białek, w mleku występują też wolne
aminokwasy. Są znacznie łatwiej wchłaniane z przewodu pokarmowego niż te
związane w postaci białek [2]. Mleko kobiece zawiera 3020 µmol/l wolnych amino-
kwasów. Mleko krowie ma ich około 6 razy mniej bo 578 µmol/l, natomiast mleko
kobyle zawiera 1960 µmol/l [6]. Wolne aminokwasy pełnią ważne funkcje. Na przykład
kwas glutaminowy i glutamina są źródłem kwasu α-ketoglutarowego w cyklu kwasu
cytrynowego oraz działają jako neuroprzekaźnik w mózgu. Tauryna (kwas amino-
sulfonowy pochodzący z metioniny i cysteiny) i karnityna (związek syntetyzowany
z lizyny i metioniny) są niezbędne do prawidłowego rozwoju u niemowląt ze względu na
niewystarczającą syntezę w organizmie. Tauryna może działać jako stabilizator błon
komórkowych i modulator wzrostu oraz odgrywa ważną rolę w tworzeniu kwasów
żółciowych, które ułatwiają proces trawienia i wchłaniania lipidów [19].
Wolne aminokwasy reprezentują około 10-20% azotu niebiałkowego (NPN – non-
protein nitrogen) w mleku. Azot niebiałkowy stanowią głównie mocznik, peptydy
i amoniak. Dodatkowo NPN zawiera niektóre poliaminy i nukleotydy, które
wspomagają biosyntezę organizmu (podczas wzrostu kiedy zapotrzebowanie dziecka
na poliaminy jest większe). Mleko krowie charakteryzuje się mniejszą zawartością
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
Za
wa
rto
ść a
min
ok
wa
sów
[g
/10
0g
bia
łka
]
mleko kobiece mleko kobyle mleko ośle mleko krowie
Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek
34
NPN w stosunku do mleka kobiecego, kobylego i oślego. Zawartość tych związków
różni się między gatunkami a nawet między rasami zwierząt [20].
Omawiając substancje azotowe warto zwrócić uwagę na pewne szczególne frakcje.
Oprócz niskiej zawartości kazeiny (w przypadku mleka koniowatych i kobiecym)
w mleku występują białka serwatkowe. Wśród nich obecne są niektóre frakcje,
charakteryzujące się właściwościami przeciwbakteryjnymi i immunostymulującymi.
Tabela 2 Charakterystyka wybranych białek obecnych w mleku
Frakcja
białkowa
Właściwości anty-
mikrobiologiczne Uwagi Źródło
Lak
tofe
ryn
a
(LF
) synergistyczne
oddziaływanie
z lizozymem
wiąże jony żelaza
występuje w dużych ilościach w siarze
średnia zawartość w mleku:
kobiece>kobyle>krowie>ośle
zastosowanie w kosmetykach,
suplementach diety
21
Liz
ozy
m
wraz z laktoferyną
oddziałuje na
bakterie G-
średnia zawartość w mleku:
ośle>kobyle>kobiece>krowie
największa ilość występuje w białku
jaja kurzego (3400-5840 mg/l)
enzym katalizujący hydrolizę ścian
komórkowych
22, 23
Imm
un
o-
glo
bu
lin
y
oddziaływanie
bakteriostatyczne
buduje odporność
młodych ssaków
stosowana w odżywkach dla
niemowląt
występuje w dużych ilościach w siarze 2, 21
Źródło: Opracowanie własne
2.2. Tłuszcz
W mleku oślim występuje niewielka ilość tłuszczu (0,19-0,70%) [24, 25]. Według
dostępnych badań mleko kobyle zawiera go od 1 do nawet 2%. Natomiast mleko
krowie i kobiece charakteryzuje się zawartością odpowiednio 4-4,4 i 3-5% tłuszczu [26].
Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym
35
Tabela 3 Charakterystyka tłuszczu mlekowego różnych gatunków
SCFA – (Short Chain Fatty Acid) krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (≤C10)
MCFA – (Medium Chain Fatty Acid) średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe (≥C11 ≤C17)
LCFA – (Long Chain Fatty Acid) długołańcuchowe kwasy tłuszczowe (≥C18)
SFA – (Saturated Fatty Acid) nasycone kwasy tłuszczowe MUFA – (Mono Unsaturated Fatty Acid) jednonienasycone kwasy tłuszczowe
PUFA – (Polyunsaturated Fatty Acid) wielonienasycone kwasy tłuszczowe
Źródło: Opracowanie własne
Skład poszczególnych frakcji kwasów tłuszczowych jest charakterystyczny dla
każdego gatunku, jednak można zauważyć pewne zależności. Tłuszcz mleka gatunków
monogastrycznych takich jak koń, osioł i człowiek charakteryzują się wysoką
zawartością nienasyconych kwasów tłuszczowych (UFA/SFA odpowiednio 1,21; 1,16
i 1,55). We frakcji tłuszczowej mleka kobylego i oślego dominują głównie nienasycone
kwasy tłuszczowe, co jest interesujące z żywieniowego punktu widzenia. Mleko krowie
ze względu na przynależność gatunkową krów do przeżuwaczy, charakteryzuje się
większą ilością nasyconych kwasów tłuszczowych. Obserwowane różnice w składzie
kwasów tłuszczowych mleka, do pewnego stopnia związane są z różnymi paszami, ale
również różnicami w mechanizmach syntezy tych związków. Podczas gdy kompozycja
tłuszczu mlecznego od zwierząt innych niż przeżuwacze ściśle odzwierciedla skład
lipidów diety, kwasy tłuszczowe w paszach przeżuwaczy są uwodorniane przez
mikroorganizmy bytujące w żwaczu przed ich absorpcją [35]. Z żywieniowego punktu
widzenia ważnym aspektem jest również długość kwasów tłuszczowych. Kwas
stearynowy (C18:0) ma neutralny wpływ na zdrowie, podczas gdy kwasy od masłowego
(C4:0) do kaprynowego (C10:0) mają pozytywny wpływ na zdrowie. Kwasy od
mirystynowego (C14:0) do palmitynowego (C16:0) są uznawane za negatywne
oddziaływanie na organizm ze względu na zwiększanie ilości cholesterolu LDL
w surowicy. Dodatkowo stwierdza się, że szczególnie krótko- i średniołańcuchowe
kwasy tłuszczowe są lepiej przyswajane przez organizm niż długołańcuchowe [25].
W mleku kobylim, podobnie jak w oślim, ponad 40% tłuszczu stanowią nasycone
kwasy tłuszczowe. Frakcja średniołańcuchowych jest w większości reprezentowana
Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek
36
przez C16:0. W długołańcuchowych kwasach w przeważającej większości znajdują się
kwasy C18:1 i C18:2-ω6. Występują one w stosunku około 4:3 (20,91:16,17). Badania
prowadzone na mleku podczas pierwszych 5 miesięcy laktacji wykazują zmienność
frakcji kwasów tłuszczowych. Nie odnotowano natomiast zmian we wzajemnych
proporcjach między nienasyconymi, jedno- i wielonienasyconymi a nasyconymi
kwasami tłuszczowymi [26].
W mleku kobylim odnotowuje się różnice w proporcjach kwasów tłuszczowych Ω-
3 i Ω-6. Mleko pochodzące od kobył o wysokiej wydajności mlecznej (powyżej 3 kg)
zawiera około 2 razy więcej kwasów Ω-6 w stosunku do tych, które dają mniej mleka.
Dodatkowo zwierzęta te wykazują zwiększoną zawartość tłuszczu w mleku pocho-
dzącym z końcowego i początkowego etapu laktacji [7, 31].
Wykres 3 Zawartość suchej masy i tłuszczu w mleku klaczy w zależności od okresu po oźrebieniu.
Na wykresie przedstawiono średnie ± odchylenie standardowe.
Opracowanie własne na podstawie [31]
W tłuszczu mleka oślego zauważalne są podobne proporcje poszczególnych grup
kwasów tłuszczowych (SCFA, MCFA, LCFA) obecnych w mleku kobylim. Różnice
występują w ilości kwasu linolowego (C18:2-ω6), którego w mleku oślim jest średnio
o prawie 25% mniej niż w mleku kobylim [26, 26].
Spośród porównywanych gatunków mleka, wysoką zawartością wielonienasyconych
kwasów tłuszczowych charakteryzuje się mleko kobiece i ośle. Jest ona znacznie
wyższa (15-29%) w stosunku do mleka przeżuwaczy. W porównaniu do ludzkiego
mleka, w którym większość wielonienasyconych kwasów tłuszczowych (PUFA
– polyunsaturated fatty acids) jest reprezentowana przez kwas linolowy (C18:2-ω6),
mleko ośle zawiera więcej kwasu linolenowego [24].
Zawartość tłuszczu w mleku kobiecym jest wielkością zmienną, zależną od wielu
czynników, takich jak tydzień laktacji, czy dieta przestrzegana przez karmiące matki.
Największą zawartością miedzy innymi tłuszczu ale również laktozy, charakteryzuje
się mleko powyżej 15 dnia laktacji [32]. Profil kwasów tłuszczowych mleka zależy od
zdrowia dziecka. Frakcje tłuszczowe mleka kobiecego są porównywalne do składu
0
5
10
15
20
25
30
Sucha masa Tłuszcz
Za
wa
rto
ść [
%]
0-0,5 dni po
oźrebieniu
2-5 dni po oźrebieniu
8-45 dni po
oźrebieniu
Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym
37
tłuszczowego mleka oślego. Średnia zawartość tłuszczu w mleku ludzkim wynosi
około 3,46%. [33]. Największe znaczenie dla rozwoju, zarówno w łonie matki jak i po
urodzeniu, mają wielonienasycone kwasy tłuszczowe (z ang. LCPUFA – Low Chain
Polyunsaturated Fatty Acid) [34], wśród których za najważniejsze przyjmuje się kwas
linolowy i kwas α-linolenowy (C18:3-ω3) zaliczane do niezbędnych kwasów
tłuszczowych, które nie są syntetyzowane w organizmie ludzkim, więc za ich jedyne
źródło uważa się pokarm spożywany przez matki. Wspomniane wcześniej kwasy są
podstawowymi substratami do produkcji innych długołańcuchowych wielonie-
nasyconych kwasów tłuszczowych, m.in. γ-linolenowego (C18:3-ω6), arachidonowego
(C20:4-ω6), dokozaheksaenowego (C22:6-ω3) czy eikozapentaenowego (C20:5-ω3).
Tłuszcz mleka kobiecego dostarcza jednak nie tylko korzystnych związków dla rozwoju
małych dzieci, lecz może być źródłem substancji zaburzających rozwój niemowląt
– kwasów tłuszczowych konfiguracji trans, które zaburzają desaturację i elongację
LCPUFA w organizmie [35].
W mleku krowim nasycone kwasy tłuszczowe występują najliczniej, stanowiąc
około 65% wszystkich kwasów tłuszczowych. W mleku tym odnotowuje się najwyższą
zawartość tej frakcji w stosunku do wszystkich porównywanych gatunków mleka.
W porównaniu do mleka kobylego, tłuszcz mleka krowiego zawiera 2 razy więcej
kwasu C14:0. Spośród innych MCFA, tłuszcz ten obfituje (tak samo jak mleko kobyle
[26]) w kwas C14:0. W obrębie LCFA mleko krowie stanowi źródło kwasów C18:0
i C18:1-ω9 (odpowiednio 10 i 21%). W mleku kobylim odnotowuje sie ponad 5 razy
mniej kwasów C18:0 [28]. Stosunek nienasyconych i nasyconych kwasów tłuszczowych
jest najmniejszy spośród wymienionych gatunków.
Oprócz tłuszczu w mleku ważnym aspektem jest obecność cholesterolu. Jest to lipid
niezbędny do prawidłowego rozwoju mózgu i układu hormonalnego u niemowląt. Jest
on prekursorem ważnych dla człowieka steroidów, włączając w to kwasy żółciowe,
witaminę D i hormony [35]. Jego zwiększona ilość u dorosłych może być powiązana
z ryzykiem choroby sercowo-naczyniowej [24]. Podczas 24 godzin organizm ludzki
asymiluje około 300-500 mg cholesterolu z diety, równocześnie produkując samo-
dzielnie 700-900 mg z acetylo-CoA [35]. Mleko kobyle w swoim składzie zawiera
30-110 mg cholesterolu na 100 g tłuszczu [24]. Wartość ta w porównaniu z mlekiem
krowim (410-460 mg [36]) i oślim (330-560 mg [24]) jest stosunkowo niska. W mleku
kobiecym odnotowuje się zawartość cholesterolu na poziomie 350-500 mg na 100 g
tłuszczu [29].
2.3. Laktoza
Laktoza (O-β-D-galaktopiranozylo-(1→4)-β-D-glukopiranoza), redukujący dwucukier
zbudowany z D-galaktozy i D-glukozy połączonych wiązaniem β-glikozydowym, to
dominujący sacharyd zarówno w mleku ludzkim jak i w mleku pozostałych ssaków.
Zawartość laktozy w mleku kobiecym wynosi około 7 g/100g mleka i odpowiada
ona za stabilizację ciśnienia osmotycznego, absorpcję wapnia oraz jest materiałem
zabezpieczającym prawidłowy przebieg reakcji enzymatycznych [38]. Laktoza wraz
z pozostałymi sacharydami mleka ludzkiego pełni także rolę czynnika wzrostowego
Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek
38
flory bakteryjnej przewodu pokarmowego, głównie Bifidobacterium bifidum i Lacto-
bacillus acidophilus [39].
Najbardziej zbliżone pod względem koncentracji laktozy do mleka kobiecego jest
mleko ośle i kobyle, ponieważ zawartość w nich również oscyluje w granicach
7 g/100g mleka. Tak wysoka ilość wspomnianego dwucukru ma pozytywny wpływ na
właściwości organoleptyczne (smak), oraz na mikroflorę przewodu pokarmowego
młodych źrebiąt [9]. Laktozie przypisywane są również liczne właściwości immuno-
modulujące.
Wartością odbiegającą od wspomnianych, cechuje się najpopularniejsze mleko
– mleko krowie. Koncentracja laktozy w nim wynosi bowiem średnio 4,80g/100g [40].
Z laktozą wiąże się bezpośrednio zagadnienie dotyczące nietolerancji laktozy, czyli
zaburzeń trawienia podczas których organizm człowieka wytwarza zbyt małe ilości lub
nie wytwarza wcale laktazy – enzymu odpowiedzialnego za prawidłowy rozkład cukru
mlecznego.
3. Podsumowanie
Mleko jako wydzielina gruczołów mlekowych ssaków, to produkt wyjątkowy ze
względu na swoje właściwości odżywcze, lecznicze czy kosmetyczne. Jest ono surowcem
znanym i wykorzystywanym od lat. Stanowi dobre źródło pełnowartościowego białka,
łatwo przyswajalnego tłuszczu, laktozy (cukru mlecznego), czy innych niezbędnych
organizmom mikro i makroelementów oraz witamin. Na podstawie wielu badań można
wykazać liczne podobieństwa pomiędzy mlekiem różnych gatunków, np. między
kobylim a oślim czy kobiecym, w związku z czym, z powodzeniem zastępuje się mleko
jednych gatunków mlekiem pochodzącym od innych gatunków. Różnice między tymi
produktami spowodowane są predyspozycjami własnymi, zależnymi od wielu czyn-
ników i potrzeb odżywczych noworodków danych gatunków i ras.
Bezsprzecznie można zauważyć, iż zaskakująco duża ilość danych pochodzi z lite-
ratury zagranicznej, co może wskazywać na małe zainteresowanie mlekiem oślim,
kobylim czy ludzkim w Polsce.
Mleko krowie to produkt najbardziej odbiegający składem od pozostałych omówio-
nych w pracy. Charakteryzuje się największą zawartością suchej masy, tłuszczu i białka,
jednak ze względów ekonomicznych, kulturowych i regionalnych jest najczęściej
spożywanym mlekiem. Mleko kobyle i ośle swym składem najbardziej przypomina
mleko ludzkie, przez co zasługuje na szczególną uwagę.
Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym
39
Literatura
1. Nikkham A., Equidae, Camel, and Yak Milks as Functional Foods: A Review, Journal
of Nutrition & Food Science, 1:5 (2011)
2. Claeys W. L., Verraes C., Cardoen S., De Block S., Huyghebaert A., Raes K., Dewettinck
K., Herman L., Composition of raw or heated milk from different species: An evaluation
of the nutritional and potential health benefits, Food Control, 42 (2014), s. 188-201
3. Su M.. Y., Broadhurst M., Liu C. P., Gathercole J., Cheng W. L., Qi X. Y., Clerens S.,
Dyer J. M., Day J., Haigh B., Comparative analysis of human milk and infant formula
derived peptides following in vitro digestion, Food Chemistry, 221 (2017), s. 1895-1903
4. Bordonaro S., Dimauro C., Criscione A., Marletta D., Macciotta N. P. P., The mathematical
modeling of the lactation curve for dairy traits of the donkey (Equus asinus), Journal
of Dairy Science, 96 (2013), s. 4005-4014
5. Giacometti F., Bardasi L., Merialdi G., Morbarigazzi M., Federici S., Piva S., Serraino A.,
Shelf life of donkey milk subjected to different treatment and storage conditions, Journal
of Dairy Science, Vol. 99, no. 6 (2016), s. 4291-4299
6. Uniacke-Lowe T., Huppertz T., Fox P. F., Equine milk proteins: Chemistry, structure and
nutritional significance, International Dairy Journal, 20 (2010), s. 609-629
7. Naert L., Vande vyvere B., Verhoeven G., Duchateau L., De Smet S., Coopman F.,
Assessing heterogeneity of the composition of mare’s milk in Flanders, Vlaams
Diergeneeskundig Tijdschrift, 82 (2013), s. 23-30
8. Trinchese G., Caveliere G., Canani R. B., Matamoros S., Bergamo P., Filippo C., Aceto S.,
Gaita M., Cerino P., Negri R., Greco L., Cani P. D., Mollica M., Human, donkey and cow
milk different affects energy efficiency and inflammatory state by modulating mitochodrial
function and gut microbiota, Journal of Nutritional Biochemistry, 26 (2015), s. 1136-1146
9. Fotschki J., Szyc A. M., Laparra J. M., Markiewicz L. H., Wróblewska B., Immune-
modulating properties of horse milk administered to mice sensitized to cow milk, Journal
of Dairy Science, Vol. 99 No. 12 (2016), s. 9395-9404
10. Potočnik K., Gantner V., Kuterovac K., Cividini A., Mare’s milk: composition and protein
fraction in comparison with different milk species, Mljekarstvo, 61 (2011), s. 107-113
11. Malacarne M., Martuzzi F., Summer A., Mariani P., Protein and fat composition of mare’s
milk: some nutritional remarks with reference to human and cow’s milk, International
Dairy Journal, 12 (2002), s. 869-877
12. Ustundag B., Yilmaz E., Dogan Y., Akarsu S., Canatan H., Halifeoglu I., Cikim G., Aygun
A. D., Levels of cytokines (IL-1beta, IL-2, IL-6, IL- 8, TNF-alpha) and trace elements (Zn,
Cu) in breast milk from mothers of preterm and term infants, Mediators Inflamm, 2005,
s. 331-336 13. Markiewicz-Kęszycka M., Wójtowski J., Kuczyńska B., Puppel K., Czyżak-Runowska G.,
Bagnicka E., Strzałkowska N., Jóźwik A., Krzyżewski J., Chemical composition and whey
protein fraction of late lactation mares’ milk, International Dairy Journal, 31 (2013), s. 62-64
14. Bornaz S., Guizani N., Sammari J., Allouch W., Sahli A., Attia H., Physicochemical
properties of fermented Arabian mares’ milk, International Dairy Journal, 20 (2010),
s. 500-505
15. Tidona F., Criscione A., Devold T., Bordonaro S., Marletta D., Vegarud G., Protein
composition and micelle size of donkey milk with different protein patterns: Effects on
digestibility, International Dairy Journal., 35 (2014), s. 57-62
16. Vincenzetti S., Polidori P., Mariani P., Cammertoni N., Fantuz F., Vita A., Donkey’s milk
protein fractions characterization, Food Chemistry, 106 (2008), s. 640-649
Piotr Żelazowski, Anna Durlak, Monika Wszołek
40
17. Guo H. Y., Pang K., Zhang X. Y., Zhao L., Chen s. W., Dong M. L., Ren F. Z.,
Composition, Physiochemical Properties, Nitrogen Fraction Distribution, and Amino Acid
Profile of Donkey Milk, Journal of Dairy Science, Vol. 90 No. 4, 2007, s. 1635-1643
18. Salimei E., Fantuz F., Equid milk for human consumption, International Dairy Journal,
24 (2012), s. 130-142
19. Park Y. W., Juárez M., Ramos M., Haenlein G. F. W., Physico-chemical characterization
of goat and sheep milk, Small Ruminant Research, 68 (2007), s. 88-113
20. La Torre G. L., Saitta M., Potortì A. G., Di Bella G., Dugo G., High performance liquid
chromatography coupled with atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry
for sensitive determination of bioactive amines in donkey milk, Journal of Chromatography
A, 1217 (2010), s. 5215-5224
21. Farrel H. M., Jimenez-Flores R., Bleck G. T., Brown E. M., Butler J. E., Creamer L. K.,
Hicks C. L., Hollar C. M., Ng-Kwai-Hang K. F., Swaisgood H. E., Nomenclature of the
Proteins of Cows’ Milk – Sixth Revision, Journal of Dairy Science, vol. 87, no. 6 (2004),
s. 1641-1674
22. Golinelli L., Mere E., Aguila D., Paschoalin M., Silva J., Adam C., Functional Aspect
of Colostrum and Whey Proteins in Human Milk, Journal of Human Nutrition and Food
Science, vol.2 issue 3 (2014), s. 1035
23. Benkerroum N., Antimicrobial activity of lysozyme with special relevance to milk, African
Journal of Biotechnology, vol. 7(25), 2008, s. 4856-4867
24. Contarini G., Pelizzola V., Scurati S., Povolo M., Polar lipid of donkey milk fat:
Phospholipid, ceramide and cholesterol composition, Journal of Food Composition and
Analysis, 57 (2017), s. 16-23
25. Martemucci G., D’Alessandro A. G., Fat content, energy value and fatty acid profile
of donkey milk during lactation and implications for human nutrition, Lipids in Health and
Disease, 11 (2012):113
26. Pikul J., Wójtowstki J., Fat and cholesterol content and fatty acid composition of mares’
colostrums and milk during five lactation month, Livestock Science, 113 (2008), s. 285-290
27. Martini M., Altomonte I., MAnica E., Salari F., Changes in donkey milk lipids in relation to
season and lactation, Journal of Food Composition and Analysis, 41 (2015), s. 30-34
28. Conte G., Serra A., Cremonesi P., Chessa S., Castiglioni B., Cappucci A., Bulleri E., Mele
M., Investigating mutual relationship among milk fatty acids by multivariate factor analysis
in dairy cows, Livestock Science, 188 (2016), s. 124-132
29. Yao Y., Zhao G., Xiang J., Zou X., Jin Q., Wang X., Lipid composition and structural
characteristics of bovine, caprine and human milk fat globules, International Dairy Journal,
56 (2016), s. 64-73
30. Stender S., Astrup A., Dyerberg J., Ruminant and industrially produced trans fatty acids:
health aspects, Food & Nutrition Research, 52:1 2008, 1651, DOI: 10.3402/ fnr.v52i0.1651
31. Salamon R. V., Salamon S., Csapó-Kiss Zs., Csapó J., Composition of mare’s colostrum
and milk I. Fat content, fatty acid composition and vitamin contents, Acta Univ. Sapientiae,
Alimentaria, 2, 1 (2009), s. 119-131
32. Aydin S., Aydin S., Ozkan Y., Kumru S., Ghrelin is present in human colostrum,
transitional and mature milk, Peptides., 27 (2006), s. 878-882
33. Hossi S., Honma K., Daimatsu T., Kiyokawa M., Aikawa T., Watanabe S., Lower energy
content of human milk than calculated using conversion factors, Pediatrics Inter, 47 (2005),
s. 177-181
Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym
41
34. Milligan L. A., Bazinet R. P., Evolutionary modifications of human milk composition:
evidence from long chain polyunsaturated fatty acid composition of anthropoid milks,
Journal of Human Evolution, 55, 2008, s. 1086-1095
35. Koletzko B., Trans fatty acids may impair biosynthesis of long-chain polyunsaturates
and growth in man, Acta Paediatr, 81, 1992, s. 302-306
36. Strzałkowska N., Jóźwik A., Bagnicka E., Krzyżewski J., Horbańczyk J., Studies upon
genetic and environmental factors affecting the cholesterol content of cow milk. I.
Relationship between the polymorfic form of beta-lactoglobulin, somatic cell count, cow
age and stage of lactation and cholesterol content of cow milk, Animal Science Papers and
Reports, vol. 27 (2009) no. 2, s. 95-103
37. Markiewicz-Kręszycka M., Wójtowski J., Czyżak-Runowska G., Kuczyńska B., Puppel K.,
Krzyżewski J., Strzałkowska N., Jóźwik A., Bagnicka E., Concentration of selected fatty
acids, fat-soluble vitamins and β-carotene in late lactation mares’ milk, International Dairy
Journal, 38 (2014), s. 31-36
38. Ustundag B., Yilmaz E., Dogan Y., Akarsu S., Canatan H., Halifeoglu I., Cikim G., Aygun
A. D., Levels of cytokines (IL-1beta, IL-2, IL-6, IL- 8, TNF-alpha) and trace elements (Zn,
Cu) in breast milk from mothers of preterm and term infants, Mediators Inflamm, 2005;
2005: 331-336
39. Hamosh M., Digestion in the neonate, Clin. Perinatol, 1996, 23, 191 40. Salimei E., Animals that produce dairy foods – Donkey, [W:] Encyclopaedia of Dairy
Sciences, Eds. Fuquay J. W., Fox P. F., McSweeney P. L. H., 2nd ed., Academic Press, San
Diego, CA, USA, 2011, vol. 1, s. 365-373
Porównanie składu mleka kobył, oślic i krów z mlekiem kobiecym
Mleko to produkt o dość kontrowersyjnej w pewnych kręgach opinii. Wśród opinii publicznej krąży
mnóstwo mitów dotyczących mleka. Wielu badaczy, w tym dietetyków, udowadnia zalety codziennego
spożywania mleka, podczas gdy sceptycy w swych badaniach wykazują negatywne cechy diety z jego
uwzględnieniem. W niniejszej pracy porównano skład chemiczny mleka kobiecego, kobylego i oślego na tle mleka krowiego, oraz omówiono wpływ i właściwości poszczególnych frakcji. Na podstawie licznych
danych literaturowych wykazano znaczące podobieństwa pomiędzy pierwszymi trzema, a także pod-
kreślono odmienność mleka krowiego – najłatwiej dostępnego i najczęściej spożywanego, zarówno
w postaci mleka spożywczego jak i w formie przetworzonej. Słowa kluczowe: mleko kobiece, mleko koniowatych, białko, tłuszcz,
Comparison of the composition of mare, donkey and cow’s with human milk
Milk is a controversial product. Among the public opinion there are a lot of myths about milk. Many
researchers and nutritionists have proven the benefits of daily consumption of milk, while sceptics in their
research show signs of negative effect of milk diet. In this study were compared the chemical composition
of human, mare and donkey milk against cow milk, and discusses the influence and characteristics of the individual fractions. On the basis of numerous literature data it demonstrated significant similarities
between the first three and also highlighted the diversity of cow's milk – the easiest accessible and the most
commonly consumed as both liquid milk and processed food.
Keywords: milk human, equine milk, protein, fat,
42
Aleksandra Pollap1, Jolanta Kochana
2
Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności
z wykorzystaniem (bio)czujników elektrochemicznych
1. Wprowadzenie
Spożywanie pokarmu przez organizmy żywe ma duże znaczenie dla ich prawid-
łowego funkcjonowania. Dostarczane wraz z nim składniki odżywcze, pełniące rolę
budulcową i regulującą szereg procesów zachodzących w organizmie, stanowią
kluczowy element dla ich zdrowia i prawidłowego rozwoju. Z perspektywy konsumenta
należy oczekiwać, iż dostępna na rynku żywność jest bezpieczna, co wiąże się
z faktem, iż nie zawiera substancji szkodliwych bądź ich zawartość nie przekracza
dopuszczalnegopoziomu, zdefiniowanego przez szereg ustaw i rozporządzeń. Niestety,
coraz częściej w żywności można napotkać na wiele niepożądanych substancji, w tym
pozostałości antybiotyków. Antybiotyki, ze względu na swoje antybakteryjne właści-
wości są często stosowane w medycynie weterynaryjnej. Skutkiem tego zjawiska jest
obecność pozostałości antybiotyków zarówno w tkankach zwierzęcych, jak i w pro-
duktach pochodzenia zwierzęcego: mleku, miodzie czy jajach [1]. Obecność preparatów
bakteriobójczych w żywności może być spowodowana m.in. nieprzestrzeganiem okresu
karencji bądź niewłaściwym dawkowaniem farmaceutyków [2]. Według naukowców,
spożywanie pokarmu zawierającego nawet niewielkie ilości antybiotyków może
wywołać wiele niepożądanych efektów dla zdrowia, w tym występowanie reakcji aler-
gicznych [1].
Obecnie, coraz większym wyzwaniem analitycznym staje się konieczność wykry-
wania i oznaczania szkodliwych związków chemicznych, w tym antybiotyków wystę-
pujących w produktach spożywczych w niewielkich ilościach. Poza powszechnie
stosowanymi metodami, obejmującymi wykorzystanie technik chromatograficznych
i spektroskopowych [3], należy zwrócić uwagę na możliwość zastosowania (bio)czuj-
ników elektrochemicznych, które stanowią bardzo ciekawe narzędzie analityczne.
W niniejszej pracy przedstawiono możliwości zastosowania czujników elektro-
chemicznych do oznaczania pozostałości antybiotyków w żywności, które – jak
wykazano – z powodzeniem mogą być wykorzystywane w tym zakresie.
[email protected], Zakład Chemii Analitycznej, Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński w Krakowie [email protected], Zakład Chemii Analitycznej, Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński
w Krakowie
Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności z wykorzystaniem (bio)czujników elektrochemicznych
43
2. (Bio)czujniki elektrochemiczne
Z intensywnym rozwojem nauk chemicznych wiąże się postęp w jednej z jej
kluczowych dyscyplin – chemii analitycznej. W jej zasięgu znajdują się czujniki (sensory)
chemiczne, których początki sięgają XX wieku. Zgodnie z definicją określoną przez
IUPAC sensorem chemicznym można określić układ pomiarowy, który pozwala na
przekształcenie informacji chemicznej dotyczącej jakości lub ilości analituw próbce na
sygnały użyteczne analitycznie [4]. W konstrukcji czujnika elektrochemicznego można
wyróżnić dwa główne elementy: receptor i przetwornik (Rysunek 1.).
Rysunek 1. Schemat czujnika elektrochemicznego [5]
Część receptorowa umożliwia zmianę informacji chemicznej na daną postać
energii, podczas gdy część przetwornikowa przekształca energię na użyteczny sygnał:
akustyczny, optyczny lub elektryczny [5]. Podobnie jak w przypadku charakterystyki
określonych procedur analitycznych, sensory chemiczne możnaocenić pod kątem
zakresu liniowości, czułości, granicy wykrywalności, a także powtarzalności i odtwa-
rzalności. Dodatkowymparametremokreślającymwłaściwości czujników chemicznych
jest czas życia definiowany jako okres, w którym sensor działa poprawnie, a także czas
odpowiedzi, czyli czas potrzebny do osiągnięcia 95% końcowej wartości sygnału [4, 5].
Wśród sensorów chemicznych należy wyróżnić bioczujniki chemiczne. Ich działanie
opiera się o rozpoznawanie analitu przez substancje aktywne biologicznie, takie jak
kultury bakterii, enzymy czy przeciwciała. Bioczujniki chemiczne charakteryzują się
zazwyczaj wysoką selektywnością ze względu na specyficzne oddziaływanie z ozna-
czaną substancją [4].
zmiana informacji
chemicznej w daną
postać energii
SYGNAŁ
ANALITYCZNY
Część przetwornikowa
Część receptorowa
PRÓBKA
Aleksandra Pollap, Jolanta Kochana
44
Jednym z kluczowych etapów podczas konstrukcji sensora lub biosensora elektro-
chemicznego jest dobór odpowiedniego składu matrycy (nanokompozytu) modyfi-
kującego powierzchnię elektrody. Jej zadaniem jest przede wszystkim unieruchomienie
(immobilizacja) substancji aktywnej biologicznie na powierzchni czujnika. Dodatkowo
nanokompozyt stanowi pewnego rodzaju osnowę dla pozostałych substancji, wzboga-
cających jej skład [4, 5]. Dobór odpowiedniego składu matrycy jest istotny nie tylko
z perspektywy poprawy parametrów analitycznych skonstruowanego sensora, ale
również ze względu na zapewnienie optymalnej szybkości przedostawania się substratów
do powierzchni czujnika [5]. Nanokompozyt matrycowy może być uzupełniany o szereg
komponentów, takich jak materiały węglowe, polimery przewodzące bądź metale i ich
związki. Wśród materiałów węglowych, często wykorzystywanych podczas opracowy-
wania nowych sensorów wymienić należy nanorurki węglowe, a także węgiel mezo-
porowaty, określany jako CMK-n (litera n symbolizuje typ uzyskanej repliki węglowej),
których zadaniem jest zwiększenie przewodności elektrycznej, a także unieruchomienie
większej ilości bioelementu ze względu na dużą powierzchnię właściwą [6, 7]. Kolejnym
przykładem nanokomponentów uzupełniających skład matrycy są nanocząstki metali,
które podobnie jak materiały węglowe umożliwiają zwiększenie przewodności
elektrycznej [8]. Polimery przewodzące stanowią kolejny, często wykorzystywany
składnik nanokompozytów matrycowych. Ich zdolność do przewodzenia prądu
elektrycznego wynika z obecności układu sprzężonych wiązań podwójnych. Delo-
kalizacja elektronów umożliwia przepływ ładunku wzdłuż łańcucha polimerowego.
Dodatkową zaletą wykorzystania polimerów przewodzących jestunieruchomienie
bioelementu, a także zwiększenie czasu życia sensora [9]. Podczas doboru składu
nanokompozytu matrycowego modyfikującego powierzchnię elektrody należy zwrócić
uwagę nie tylko na rodzaj zastosowanego nanokomponentu, ale również na dobraniejego
optymalnej ilości, co znacznie wpływa na parametry analityczne, charakteryzujące
skonstruowany (bio)czujnik elektrochemiczny.
3. Problem obecności pozostałości antybiotyków w żywności
Jak wcześniej wspomniano, antybiotyki należą do jednej z najbardziej popularnych
grup farmaceutyków stosowanych w medycynie weterynaryjnej. Szacuje się, iż w 2012
roku w krajach Unii Europejskiej sprzedaż preparatów przeciwdrobnoustrojowych
mających zastosowanie w leczeniu zwierząt sięgała 7974,2 ton [10]. Szczególne zna-
czenie ma stosowanie antybiotyków podczas hodowli zwierząt w celu pozyskiwania
produktów ich pochodzenia: mięsa, mleka, jaj czy miodu. Pozostałości antybiotyków
w żywności mogą stanowić poważne zagrożenie dla osób ją spożywających, skutkując
występowaniem reakcji alergicznych, powstawaniem w organizmie szczepów bakterii
odpornych na działanie leków, a także nieprawidłowościami w funkcjonowaniu
tkanek, przekładającymi się na działanie kancerogenne i mutagenne [1].
W celu monitorowania pozostałości leków weterynaryjnych, uwzględniających
również obecność antybiotyków, w 1996 roku w Unii Europejskiej wprowadzono
specjalny program (zgodnie z Rozporządzeniem Rady (EWG) nr 2377/90 i późniejszymi
modyfikacjami zgodnie z Rozporządzeniami nr 470/2009 i 37/2010) obejmujący m.in.
Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności z wykorzystaniem (bio)czujników elektrochemicznych
45
sposób i częstotliwośćpobierania próbek produktów spożywczych do analizy oraz
podjęte w tym celu działania [3].
W Tabeli 1. przedstawiono wybrane klasy antybiotyków wraz z przykładami
substancji aktywnych.
Tabela 1. Wybrane klasy antybiotyków stosowanych podczas hodowli zwierząt
Klasa Przykłady substancji aktywnych
tetracykliny tetracyklina, oksytetracyklina
penicyliny amoksycylina, benzylopenicylina, ampicylina
sulfonamidy sulfadiazyna, sulfametoksazol, sulfadoksyna
makrolidy erytromycyna, tylozyna
aminoglikozydy kanamycyna, neomycyna, gentamycyna
fluorochinolony enrofloksacyna, flumechina
Źródło: [10]
Wśród najbardziej popularnych klas antybiotyków stosowanych podczas hodowli
zwierząt należy wymienić tetracykliny, penicyliny i sulfonamidy [10].
4. Zastosowanie (bio)czujników elektrochemicznych do oznaczania
pozostałości antybiotyków w żywności
W literaturze można odnaleźć wiele przykładów czujników bądź bioczujników,
które można zastosować w analizie żywności pod kątem zawartości różnego typu
antybiotyków.
W celu oznaczania amoksycyliny – antybiotyku z grupy penicylin grupa naukowców
z Malezji opracowała czujnik oparty na wielościennych nanorurkach węglowych
dekorowanychnanocząstkami złota z zastosowaniem etylenodiaminy jako czynnika
sieciującego [11]. Podstawę czujnika stanowiła elektroda sitodrukowana. Po zoptyma-
lizowaniu warunków pomiarowych, opracowany sensor scharakteryzowano pod kątem
analitycznym. Jako technikę pomiarową wykorzystano adsorpcyjną woltamperometrię
stripingową.Granica wykrywalności (ang. Limit of Detection, LOD) wyniosła
0,015µmol · L-1
, zakres liniowy sięgał od 0,2 do 10 µmol · L-1 i od 10 do 30 µmol · L
-1,
a czułości pomiarów w danych zakresach były równe odpowiednio 2,88 µA · L · µmol-1
i 0,88 µA · L · µmol-1. Skonstruowany czujnik zastosowano do oznaczenia amoksy-
cyliny w matrycy mleka na dwóch różnych poziomach stężeń. W tym celu do mleka
wprowadzono określone porcje amoksycyliny, uzyskując stężenie odpowiednio
1,0 i 2,0 µmol · L-1
. Wartości odzysku nieznacznie odbiegające od 100% pozwoliły
stwierdzić, iż opracowany czujnik może znaleźć zastosowanie do oznaczania tego
antybiotyku w mleku.Innym przykładem czujnika umożliwiającego oznaczanie
amoksycyliny jest sensor oparty na bardziej złożonym nanokompozycie, składającym
się z jednościennych i wielościennych nanorurek węglowych, molekularnie druko-
wanego polimeru, a także nanocząstek palladu i platyny, umieszczonych na elektrodzie
Aleksandra Pollap, Jolanta Kochana
46
z węgla szklistego [12]. Wykonując pomiary techniką woltamperometrii pulsowej
różnicowej, określono zakres liniowości (1,0 · 10-3-1,0 µmol · L
-1 i 1,0-6,0 µmol · L
-1),
czułość (odpowiednio 45,7 i 7,78 µA · L · µmol-1
dla wymienionych zakresów),
a także LOD (8,9 · 10-4 µmol · L
-1). Aby sprawdzić działanie opracowanego czujnika
pod kątem możliwości oznaczania amoksycyliny w mleku i miodzie, wprowadzono do
tych produktów określone porcje antybiotyku, uzyskując stężenie 0,05 i 0,25 µmol · L-1.
Wartości odzysku mieszczące się w przedziale od 88 do 96% świadczą o tym, iż
zaproponowana metoda może być z powodzeniem stosowana do oznaczania amoksy-
cyliny nie tylko w mleku, ale i w próbkach o bardziej skomplikowanej matrycy, czyli
miodzie. Warto także zaznaczyć, iż w porównaniu z wcześniej wymienionym
czujnikiem, sensor o bardziej złożonym składzie nanokompozytu charakteryzował się
niższą granicą wykrywalności, co umożliwia analizę próbek zawierających mniejsze
ilości tego antybiotyku.
Innymfarmaceutykiem, należącym do grupy aminoglikozydówjest kanamycyna.
Przykładem bioczujnika umożliwiającego jej oznaczanie w produktach spożywczych
jest aptasensor, którego konstrukcja opierała się na wykorzystaniu (poza aptamerem)
tioniny funkcjonalizowanej grafenem oraz hierarchicznym, nanoporowatym stopem
platyny i miedzi [13]. Wykonując pomiary techniką woltamperometrii pulsowej różni-
cowej, scharakteryzowano opracowany aptasensor pod kątem granicy wykrywalności
(równiej 8,66 · 10-7
µmol · L-1) i zakresu liniowości (1,032 · 10
-6-1,032 · 10
-1 µmol · L
-1).
Ze względu na fakt, iż antybiotyki mogą występować w tkankach zwierzęcych,
przeprowadzono próbę oznaczenia kanamycyny w ekstraktach z wieprzowiny i kurzej
wątroby. W tym celu wprowadzono określone porcje tego antybiotyku do badanych
próbek, uzyskując stężenie odpowiednio 2,0, 8,0 i 15,0 µg · kg-1. Wartości odzysku,
mieszące się od 97,4 do 106,1% pozwalają wnioskować, iż skonstruowany aptasensor
pozwala na oznaczanie kanamycyny w produktach mięsnych na niewielkich poziomach
stężeń. Inna grupa naukowców również skonstruowała aptasensor umożliwiający
oznaczanie kanamycyny w produktach spożywczych. W jego konstrukcji wykorzystano
peroksydazę chrzanową, a także nanokompozyty grafenu i polianiliny oraz poliamido-
aminy i nanocząstekzłota, które nakładano na powierzchnię elektrody z węgla
szklistego [14]. Podczas pomiarów zastosowano technikę woltamperometrii pulsowej
różnicowej. Opracowany apatasensor umożliwiał oznaczanie kanamycyny w zakresie
stężeń sięgającym od 1,032 · 10-5
do 8,256 · 10-2
µmol · L-1 przy niskiej granicy
wykrywalności – 9,494 · 10-6
µmol · L-1. Zaproponowaną metodę sprawdzono podczas
analizy próbek mleka, do których wprowadzono ten antybiotyk, uzyskując stężenia
odpowiednio 5 · 10-4, 8 · 10
-4, 1 · 10
-3, 5 · 10
-3 i 8 · 10
-3 µg · mL
-1. Uzyskane wyniki
porównano z wynikami uzyskanymi na podstawie testu immunoenzymatycznego
ELISA. Rozbieżności pomiędzy otrzymanymi wynikami były niewielkie, co mogło
świadczyć o możliwości oznaczania kanamycyny w mleku z zastosowaniem skon-
struowanego aptasensora. Porównując wcześniej wymieniony aptasensor do ozna-
czania kanamycyny z aptasensorem wykorzystującym peroksydazę chrzanową, można
zauważyć, iż pierwszy sensor odznacza się szerszym zakresem liniowości i niższą
Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności z wykorzystaniem (bio)czujników elektrochemicznych
47
granicą wykrywalności, niemniej jednak oba aptasensory mogą z powodzeniem
znaleźć zastosowanie w analizie próbek żywności.
Jak wcześniej wspomniano, jedną z najpowszechniej stosowanych grup antybiotyków
w zakresie medycyny weterynaryjnej są tetracykliny. Dlatego też w celu oznaczenia
antybiotyków z tej grupy opracowano różne czujniki elektrochemiczne. Pierwszy z nich,
umożliwiający oznaczanie zarówno tetracykliny jak i doksycykliny, wykorzystywał
węglową elektrodę pastową modyfikowaną β-cyklodekstryną [15]. Pomiary prowadzone
techniką woltamperometrii pulsowej różnicowej pozwoliły określić zakres liniowy
wynoszący dla tetrackliny i doksycyliny 1,125 · 10-6 – 2,025 · 10
-4 µmol · L
-1, a także
granicę wykrywalności tych antybiotyków – 4,050 · 10-7 µmol · L
-1. W celu sprawdzenia
możliwości aplikacyjnych zaproponowanego sensora sprawdzono możliwość oznaczenia
tetracykliny i doksycykliny w matrycy mleka. W tym celu wykorzystano mleko
naturalne, odtłuszczone, półtłuste i tłuste. Dla każdej z próbek wartość odzysku
w nieznacznym stopniu odbiegała od wartości 100%, toteż stwierdzono, iż opracowany
sensor może być wykorzystywany w celu oznaczania tetracykliny i doksycykliny
w mleku o różnej zawartości tłuszczu. Grupa naukowców z Chin również opracowała
czujnik umożliwiający oznaczanie tetracykliny w produktach spożywczych. W tym celu
wykorzystano elektrodę z węgla szklistego modyfikowaną montmorylonitem (glino-
krzemianem) wzbogaconym o kationy Zn2+
i Fe+[16]. Stosując technikę woltamperometrii
pulsowej różnicowej, wyznaczono zakres liniowej odpowiedzi czujnika wobec stężenia
tetracykliny, który mieścił się w przedziale od 0,30 do 52,0 µmol · L-1, a także LOD,
która wyniosła 0,10 µmol · L-1.Możliwość praktycznego zastosowania skonstruowanego
czujnika sprawdzono podczas próby oznaczenia tetracykliny w ekstraktach z mięsa
kurzego, ryby, krewetek, a także w ekstrakcie z karmy dla kurcząt. Wartości odzysku
mieszczące się w przedziale od 97,2 do 103% mogą świadczyć o możliwości wyko-
rzystania skonstruowanego czujnika do oznaczania tetracykliny w wymienionych
produktach.
Innego typu farmaceutykiem jest chloramfenikol – antybiotyk, którego stosowanie
w hodowli zwierząt jest od kilku lat zabronione. W 2004 r. Śląski Wojewódzki
Inspektorat Inspekcji Handlowej w Katowicach wykrył obecność tego antybiotyku
w miodzie pszczelim pewnej firmy, czego skutkiem była konieczność wycofania go ze
sprzedaży. Przykładem czujnika umożliwiającego oznaczanie chloramfenikolu jest sensor
oparty na trójwymiarowych strukturach zredukowanego tlenku grafenu modyfikujących
powierzchnię elektrody z węgla szklistego [17]. Cechował się on dobrymi parametrami
analitycznymi, obejmującymi szeroki zakres liniowości (1-113 µmol · L-1) i niską
granicę wykrywalności (0,15 µmol · L-1), które określono na podstawie pomiarów
techniką woltamperometrii pulsowej różnicowej. Aby zweryfikować skuteczność
opracowanej metody, przeprowadzono próbę oznaczenia chloramfenikolu w matrycy
mleka, dodając do niego określone porcje tego antybiotyku tak, aby stężenie wyniosło
10 i 50 µmol · L-1. Średnie wartości odzysku wynoszące odpowiednio 97,3 i 98,4%
pozwalają stwierdzić, iż opracowany czujnik może znaleźć praktyczne zastosowanie.
Inną metodę oznaczania chloramfenikolu zaproponowała grupa naukowców z Korei
Południowej, która opracowała w tym celu immunosensor, umożliwiający wykrycie tego
Aleksandra Pollap, Jolanta Kochana
48
antybiotyku dzięki specyficznym reakcjom przeciwciało-antygen [18]. W celu jego
opracowania wykorzystano przeciwciało (acetylotransferazę anty-chloramfenikolu),
które unieruchomiono w matrycy wzbogaconej o nanocząstki złota idendrymery
modyfikowane nanocząstkami kadmu i siarki. Stosowaną techniką pomiarową była
woltamperometria cykliczna. Zakres liniowej odpowiedzi opracowanego immunosensora
sięgał od 1,55 · 10-4 do2,94 · 10
-3 µmol · L
-1, a LOD wyniosła 1,39 · 10
-4 µmol · L
-1.
Opracowaną metodę zastosowano w celu oznaczenia chloramfenikolu w próbkach
mięsa kurzego, wołowego i wieprzowego, zakupionych w lokalnym sklepie. Antybiotyk
ten wykryto w każdej z próbek, stwierdzając, iż największe stężenie chloramfenikolu
wystąpiło w mięsie kurzym – w ekstrakcie zawartość tego antybiotyku wyniosła
9,57 · 10-3 µmol · L
-1. Otrzymane wyniki porównano z wynikami uzyskanymi z zasto-
sowaniem techniki chromatograficznej. W przypadku mięsa kurzego i wołowego
stężenie chloramfenikolu było odpowiednio 2- i 5-krotnie zaniżone w stosunku do
metody odniesienia, natomiast wyniki dla mięsa wieprzowego były w dużej mierze
zgodne. Zdaniem autorów, różnice pomiędzy wynikami uzyskanymi na drodze elektro-
chemicznej i chromatograficznej mogły wynikać z różnego sposobu przygotowania
próbek do analizy.
5. Podsumowanie
Antybiotyki należą do powszechnie stosowanych środków antybakteryjnych
w medycynie weterynaryjnej. Z tego powodu mogą występować w produktach pocho-
dzenia zwierzęcego, takich jak mięso, mleko czy miód pszczeli. Nawet niewielkie ilości
antybiotyków w produktach spożywczych mogą mieć poważne konsekwencje dla
zdrowia organizmów, które je spożywają, obejmujące m.in. uodparnianie się na działanie
leków czy występowanie reakcji alergicznych. Dlatego też tak ważne jest zwrócenie
uwagi na problem obecności pozostałości antybiotyków w żywności oraz poszukiwanie
nowych metod ich oznaczania. W poszukiwania te bardzo dobrze wpisują się (bio)czuj-
niki elektrochemiczne, które stanowią dobrą alternatywę wobec powszechnie stoso-
wanych metod, bazujących na technikach chromatograficznych i spektroskopowych.
(Bio)czujniki elektrochemiczne często charakteryzują się bardzo dobrymi parametrami
analitycznymi, a ich różnorodność konstrukcyjna pozwala na oznaczanie szeregu anty-
biotyków o różnej strukturze, czyniąc je ciekawym narzędziem analitycznym. Należy
także podkreślić, iż mogą być one z powodzeniem stosowane do oznaczania anty-
biotyków w żywności, często bez konieczności specjalnego przygotowania próbki do
analizy.
Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności z wykorzystaniem (bio)czujników elektrochemicznych
49
Literatura
1. Posyniak A., Występowanie antybiotyków w żywności – aspekty prawne i analityczne
kontroli pozostałości, Żywienie weterynaryjne, 86 (2011), s. 717-721
2. Różańska H., Skrzypiec E., Osek J., Pozostałości antybiotyków w żywności – ciągle
aktualny problem, Żywienie weterynaryjne, 89 (2014), s. 67-68
3. Pilehvar S., Gielkens K., Trashin s. A., Dardenne F., Blust R., De Wael K. (Electro)Sensing
of Phenicol Antibiotics-A Review, Critical Reviews in Food Science and Nutrition,
56 (2016), s. 2416-2429
4. Hulanicki A., Współczesna chemia analityczna. Wybrane zagadnienia, Wydawnictwo
Naukowe PWN, Warszawa (2001), rozdz. 15, s. 119-124; 132; 138; 143-144
5. Brzózka Z., Wróblewski W., Sensory chemiczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki
Warszawskiej, Warszawa (1998), s. 7-10; 110-123; 133-145
6. Sadowska K., Nanorurki węglowe modyfikowane ugrupowaniami elektrochemicznie aktyw-
nymi. Synteza, charakterystyka i zastosowanie, Rozprawa doktorska wykonana w Katedrze
Technologii Chemicznej Wydziału Chemii na Politechnice Gdańskiej (2009), s. 7-8
7. Gościańska J., Przewoźna M., Pietrzak R., Otrzymywanie, charakterystyka i zastosowanie
mezoporowatych węgli w procesach adsorpcyjnych,(2012), s. 111-128
8. Traczewska T., Interdyscyplinarne zagadnienia w inżynierii i ochronie środowiska.
Chemiczne wzmacnianie sygnałów w sensorach i biosensorach, Oficyna Wydawnicza
Politechniki Wrocławskiej, Wrocław (2012), Tom 2, s. 135-136
9. Malhotra B., Chaubey A., Singh S., Prospects of conducting polymers in biosensors,
AnalyticaChimicaActa, 578 (2006), s. 59-74
10. Kivirand K., Kagan M., Rinken T., Biosensors for the Detection of Antibiotic Residues
in Milk, Biosensors – Micro and Nanoscale Applications, rozdz. 16 (2015), s. 425-456
11. Muhammad A., YusofN.A., Hajian R., Abdullah J., Construction of an Electrochemical
Sensor Based on Carbon Nanotubes/Gold Nanoparticles for Trace Determination
of Amoxicillin in Bovine Milk, Sensors, 16 (2016), s. 1-13
12. Yang G., Zhao F., Molecularly imprinted polymer grown on multiwalled carbon nanotube
surface for the sensitive electrochemical determination of amoxicillin, ElectrochimicaActa,
174 (2015), s. 33-40
13. Qin X., Yin Y., Yu H., Guo W., Pei M., A novel signal amplification strategy of an
electrochemical aptasensor for kanamycin, based on thionine functionalized graphene and
hierarchical nanoporousPtCu, Biosensors and Bioelectronics, 77 (2016), s. 752-758
14. Xu W., Wang Y. Liu S., Yu J.Wanga H., Huang J., A novel sandwich-type electrochemical
aptasensor for sensitive detection of kanamycin based on GR–PANI and PAMAM–Au
nanocomposites, New Journal of Chemistry, 38 (2014), s. 4931-4937
15. Yakout A. A., El-Hadyac D. A., A combination of b-cyclodextrin functionalized magnetic
graphene oxide nanoparticles with bcyclodextrin-based sensor for highly sensitive and
selective voltammetric determination of tetracycline and doxycycline in milk samples,
Royal Society of Chemistry, 6 (2016), s. 41675-41686
16. Gan T., Shi Z., Sun J., Liu Y., Simple and novel electrochemical sensor for the
determination of tetracycline based on iron/zinc cations–exchanged montmorillonite
catalyst, Talanta, 121 (2014), s. 187-193
17. Zhang X,, Zhang Y.-C., Zhang J.-W., Highly selective electrochemical sensor for
chloramphenicol based on three-dimensional reduced graphene oxide architectures,
Talanta, 161 (2016), s. 567-573
Aleksandra Pollap, Jolanta Kochana
50
18. Kima D.-M., Rahmanb M. A., Doa M. H., Banc C., Shima Y. B., An amperometric
chloramphenicol immunosensor based on cadmium sulfide nanoparticles modified-dendrimer
bonded conducting polymer, Biosensors and Bioelectronics, 25 (2010), s. 1781-1788
Oznaczanie pozostałości antybiotyków w żywności z wykorzystaniem
(bio)czujników elektrochemicznych
Celem niniejszej pracy było przedstawienie możliwości zastosowania (bio)czujników elektrochemicznych
w analizie żywności pod kątem zawartości pozostałości antybiotyków. Wykorzystanie antybiotyków
w hodowli zwierząt może skutkować występowaniem tych substancji w produktach pochodzenia zwierzęcego, m.in. w mleku, miodzie pszczelim czy mięsie. Spożywanie produktów zanieczyszczonych
pozostałościami antybiotyków może być przyczyną lekooporności, a także występowania silnych reakcji
alergicznych. Dlatego też poszukiwanie nowych metod oznaczania antybiotyków w żywności staje się
coraz większym wyzwaniem analitycznym. W pracy przedstawiono przykłady czujników i bioczujników elektrochemicznych umożliwiających oznaczanie różnego typu antybiotyków: amoksycyliny, tetracykliny,
kanamycyny i chloramfenikolu w produktach spożywczych. Wykazano, iż (bio)czujniki elektrochemiczne
mogą charakteryzować się bardzo dobrymi parametrami analitycznymi. Dodatkowo, możliwość modyfikacji
ich powierzchni czyni je ciekawym narzędziem analitycznym, które może być wykorzystywane do ozna-czania antybiotyków o bardzo zróżnicowanych strukturach.
Słowa kluczowe: antybiotyki, żywność, czujnik, bioczujnik
Determination of antibiotic residues in food by application of electrochemical
(bio)sensors
The topic of this work relates to the possibility of application of electrochemical (bio)sensors in food
analysis taking into account the antibiotics’ content. Application of antibiotics during animal husbandry
may result in the presence of these compounds in animal products such as milk, honey or meat. Consumption
of products contaminated with antibiotic residues might cause drug resistance, as well as severe allergic reactions. Therefore, the search for new methods for thedetermination of antibiotic in food is becoming an
important analytical challenge. In this work the examples of application of electrochemical sensors and
biosensors during determination of different antibiotics including amoxicillin, tetracycline, kanamycin and
chloramphenicol in food products are presented. It has been shown that electrochemical (bio)sensors,
exhibiting good analytical parameters, can be used in food analyses for antibiotic residues. In addition, the
ability of modification of their surfaces makes them an interesting analytical tool that can be used for the
determination of antibiotics of very diverse structures.
Keywords: antibiotics, food, sensor, biosensor
51
Zuzanna Całyniuk1, Marcin Bany
1
Badanie częstotliwości i preferencji spożycia mięsa
przez uczniów liceów ogólnokształcących
1. Wstęp
Rynek produktów żywnościowych pochodzenia zwierzęcego jest jednym z głównych
segmentów gospodarki żywnościowej na świecie. Globalna produkcja zwierzęca wykazuje
wzrostową tendencję, co jest wynikiem rosnącego popytu na mięso i jego przetwory [1].
Mięso i jego przetwory odgrywają ważną rolę w życiu człowieka. Spożywanie
mięsa łączy się ściśle z historią człowieka, który już w zaraniu istnienia traktował ten
produkt jako podstawowy w żywieniu. W gospodarce naturalnej źródłem mięsa była
zwierzyna leśna. Później rozwinął się chów różnych gatunków zwierząt domowych.
Z czasem zmieniały się technologie chowu zwierząt, ich uboju i przetwórstwa mięsa.
Zmieniały się również zwyczaje spożywania produktów mięsnych. Z biegiem czasu
doszło do specjalizacji w chowie zwierząt gospodarskich [1].
Mięso i jego przetwory są doskonałym uzupełnieniem urozmaiconej diety, do-
starczają bowiem wielu cennych składników odżywczych, takich jak: niezbędne
aminokwasy, jony żelaza, cynku, selenu, witaminy B6, B12. Są źródłem łatwo przy-
swajalnego białka o wysokiej zawartości niezbędnych aminokwasów. Jednakże,
spożywane w nadmiarze lub w niewłaściwych proporcjach, mogą mieć niekorzystny
wpływ na zdrowie. Głównie ze względu na zawartość nasyconych kwasów tłuszczo-
wych, cholesterolu, sodu [2]. Przy analizie białek zwierzęcych zwraca się uwagę, że
zawierają one 2-3 razy więcej aminokwasów siarkowych oraz tryptofan i cysteinę,
których białka roślinne prawie nie zawierają. Zawarta metionina może ulegać
demetylacji do homocysteiny. Ten związek stanowi czynnik ryzyka miażdżycy tętnic
wieńcowych, mózgowych i obwodowych. Może być też przyczyną zmian zakrze-
powych [3].
Mięso może zawierać 12-25% białka w zależności od jego rodzaju. Najwyższy
procent białka zawiera mięso cielęce, następnie drobiowe i wołowe, najniższy – wie-
przowina. Białko dostarczane wraz z mięsem jest zasadniczym budulcem wszystkich
tkanek ustroju człowieka, a także enzymów, hormonów i przeciwciał. Aminokwasy
regulują działanie ośrodkowego układu nerwowego, który m.in. odpowiedzialny jest za
stan emocjonalny i nastrój ludzi [4].
Mięso, a zwłaszcza podroby dostarczają wielu składników mineralnych, przede
wszystkim znacznych ilości dobrze przyswajalnego żelaza, cynku i miedzi. Ze
względu na duży udział związków fosforu i siarki, mięso i jego przetwory zalicza się
do pokarmów wybitnie kwasotwórczych. W mięsie obecne są w większych ilościach
1 [email protected], Studenckie Koło Naukowe Sekcja Hodowli i Biotechnologii Świń, Uniwersytet
Przyrodniczy w Lublinie, Opiekun Koła: Dr hab. Marek Babicz prof. nadzw. UP
Zuzanna Całyniuk, Marcin Bany
52
witaminy z grupy B, zwłaszcza kwas pantotenowy. Rozpuszczalne w tłuszczach
witaminy A, D i K magazynowane są w narządach wewnętrznych zwierząt, stąd
wątroba i nerki należą do ich dobrych źródeł [5].
Według ekspertów Światowej Organizacji Zdrowia oraz Organizacji Narodów
Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa oraz Polskiego Towarzystwa
Dietetyki udział białka w pokryciu zapotrzebowania na energię powinien wynosić od
10 do 15%. Znaczący wpływ na poziom i strukturę spożycia mięsa mają zalecenia
dietetyczne, czynniki ekonomiczne, psychologiczne. Jednocześnie istotnym elementem
decydującym o wyborze mięsa są preferencje.
Preferencje określają postawy ludzi wobec danego produktu wyrażające stopień
chęci jego zakupu, spożycia na podstawie ogólnego wyobrażenia o jego cechach. Jest
to system ocen i priorytetów, dzięki któremu jedne produkty są oceniane wyżej niż
inne [6, 7]. Wiedza na temat preferencji konsumenckich umożliwia ocenę sposobu
żywienia oraz jest użyteczna w edukacji żywieniowej, a producentom pozwala dosto-
sować profil produkcji do oczekiwań [8]. Znajomość preferencji dotyczących różnych
grup produktów spożywczych, jak również określenie czynników je warunkujących,
jest bardzo istotna zarówno z punktu widzenia oceny sposobu żywienia, jak i stanowi
ważne źródło informacji dla producentów i handlowców [9]. W warunkach dość dużej
konkurencji znajomość czynników decydujących o wyborze mięsa jest bardzo ważna.
Konsument ocenia produkt na podstawie wrażeń emocjonalnych, które uwarunko-
wane są szeregiem różnorodnych czynników. Czynniki te mogą być związane z samym
produktem, jak i profilem konsumenta. Czynnikami związanymi z produktem są np.:
cena, walory organoleptyczne, dostępność produktu, wielkość opakowania, wartość
odżywcza, trwałość. Natomiast do czynników związanych z konsumentem należą
czynniki demograficzne, czynniki społeczno – ekonomiczne, a ponadto charakte-
rystyczne cechy osobowości oraz motywacja psychologiczna [6, 7].
2. Cel pracy
Celem badań była ocena częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez licealistów
z województwa śląskiego.
3. Materiał i metody
Badanie przeprowadzono z wykorzystaniem autorskiego kwestionariusza ankiety
wśród 100 licealistów z dwóch szkół w Bytomiu i Tarnowskich Górach. Kwestionariusz
zawierał do wyboru 9 produktów: mięso wołowe, wieprzowe, cielęce, królicze, kurczak,
indyk, kaczka, gęś i dziczyzna. Do oceny preferencji wykorzystano skalę hedoniczną
9-stopniową. Do oceny częstości spożycia wykorzystano skalę szczegółową
uwzględniającą dni tygodnia i miesiąca.
Udzielonym odpowiedziom przydzielono punkty: 9 pkt. – odpowiedź najbardziej
lubię, spożywam 7 razy w tygodniu; 8 pkt. – odpowiedź bardzo lubię, spożywam 6 razy
w tygodniu; 7 pkt. – odpowiedź lubię, spożywam 5 razy w tygodniu; 6 pkt. – odpowiedź
raczej lubię, spożywam 4 razy w tygodniu; 5 pkt. – odpowiedź ani lubię ani nie lubię,
Badanie częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez uczniów liceów ogólnokształcących
53
spożywam 3 razy w tygodniu; 4 pkt. – odpowiedź raczej nie lubię, spożywam 2 razy
w tygodniu; 3 pkt. – odpowiedź nie lubię, spożywam 4 lub 3 razy w miesiącu; 2 pkt.
– odpowiedź bardzo nie lubię, spożywam 2 lub 1 razy w miesiącu; 1 pkt. – odpowiedź
najbardziej nie lubię, spożywam sporadycznie lub nie spożywam.
Otrzymanym średnim wartościom liczbowym przyporządkowano rangi, tworząc
szereg częstotliwości i preferencji spożycia. W celu określenia stopnia zależności
pomiędzy tymi szeregami, zastosowano analizę korelacji rang Kendalla. Interpretację
przeprowadzono w oparciu o następujące poziomy korelacji (p≤ 0,05): ≤ 0,4 – kore-
lacja słaba, ≤ 0,6 – korelacja umiarkowana, ≥ 0,7 – korelacja silna. Analizę statystyczną
przeprowadzono wykorzystując program statystyczny Statistica 10.0.
4. Wyniki
W tab. 1 przedstawione zostały wyniki deklarowanej częstości spożycia mięsa. 49%
badanych licealistów spożywa codziennie mięso kurczaka, kolejne 10% – 6 razy
w tygodniu. Codzienne spożycie mięsa indyka deklarowało 13%. Mięsem, którego
badani nie spożywają lub spożywają sporadycznie była dziczyzna (100%) oraz mięso
królika (97%).
Tabela 1. Częstotliwość spożycia mięsa (% odp)
produkty Raz w tygodniu Raz
w miesiącu
Sporady-
cznie
Nie
spożywam
7 6 5 4 3 2 1 3 2 1
wołowina 0 0 0 0 1 18 23 27 2 1 23 5
wieprzowina 0 0 0 0 11 12 27 5 10 13 15 7
cielęcina 0 0 0 0 0 0 5 15 12 22 44 2
królik 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 47 50
kurczak 49 10 6 5 8 7 0 7 2 2 2 2
indyk 13 2 0 2 2 3 10 25 27 5 8 3
kaczka 0 0 0 0 0 0 2 16 18 13 39 12
gęś 0 0 0 0 0 2 3 11 14 2 30 38
dziczyzna 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 30 70
Źródło: Opracowanie własne
W tab. 2 przedstawione zostały wyniki deklarowanych preferencji spożycia mięsa.
55% badanych deklarowało, że najbardziej lubi lub lubi mięso kurczaka, 47% – mięso
wieprzowe. Najbardziej nie lubianym mięsem okazało się mięso królicze – 72%
badanych oraz dziczyzna 33% badanych.
Zuzanna Całyniuk, Marcin Bany
54
Tabela 2. Preferencje spożycia mięsa (% odp) P
rod
uk
ty
Naj
bar
dzi
ej
lubię
Bar
dzo
lu
bię
Lub
ię
Rac
zej
lub
ię
An
i lu
bię
an
i
nie
lu
bię
Rac
zej
nie
lubię
Nie
lu
bię
Bar
dzo
nie
lubię
Naj
bar
dzi
ej
nie
lu
bię
wołowina 13 20 32 8 0 10 7 10 0
wieprzowina 22 25 17 12 6 6 8 3 1
cielęcina 7 16 14 13 15 26 0 6 3
królik 3 0 1 6 5 6 7 51 21
kurczak 32 23 32 3 5 0 4 0 1
indyk 18 5 7 12 24 0 10 10 14
kaczka 2 2 0 18 20 0 43 5 10
gęś 2 3 3 21 23 3 27 0 18
dziczyzna 5 1 4 7 2 44 4 14 19
Źródło: Opracowanie własne
W tab. 3 przedstawione zostały szeregi częstości i preferencji spożycia mięsa. Na
pierwszym miejscu w szeregu częstości (najczęściej spożywane) znalazło się mięso
kurczaka, zaraz za nim mięso indycze. Zaś na ostatnich miejscach (najrzadziej spoży-
wane) dziczyzna i gęś. Na pierwszym miejscu w szeregu preferencji znalazło się
również mięso kurczaka a na drugim mięso wołowe. Zaś na ostatnich miejscach królik
i dziczyzna. Przeprowadzona analiza statystyczna potwierdziła istnienie umiarkowanej
zależności (rk= 0,432) pomiędzy preferencjami a częstością spożycia mięsa wśród
badanych licealistów.
Badanie częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez uczniów liceów ogólnokształcących
55
Tabela 3. Szeregi częstości i preferencji spożycia mięsa
CZĘSTOŚĆ SPOŻYCIA PREFERENCJE SPOŻYCIA
_
X pkt. rangi
_ X pkt.
rangi
wołowina 5,56 4 3,49 2
wieprzowina 5,93 3 3,42 3
cielęcina 4,91 5 3,22 4
królik 3,64 7 1,30 9
kurczak 7,90 1 5,99 1
indyk 6,16 2 2,40 6
kaczka 4,85 6 3,08 5
gęś 3,06 9 1,57 7
dziczyzna 3,47 8 1,50 8
rk = 0,432 p≤0,05
Źródło: Opracowanie własne
5. Dyskusja
W Polsce do celów konsumpcyjnych wykorzystuje się: mięso zwierząt rzeźnych
(cielęcina, wołowina, wieprzowina, baranina, kozina, sporadycznie konina, mięso
drobiu (kurczęta, kury, kaczki, gęsi, indyki, perliczki), mięso drobnych zwierząt ho-
dowlanych (króliki, nutrie), mięso dzikiego ptactwa (kaczki, bażanty, przepiórki,
kuropatwy) i zwierząt łownych (zające, dziki, sarny, jelenie) [1].
Światowa produkcja mięsa drobiowego stanowi 1/3 globalnej produkcji mięsa.
W latach 1970-2009 produkcja mięsa drobiowego na świecie wzrosła o 601%,
wieprzowego o 288%, a wołowego tylko o 177% [10]. Badanie własne wykazał, że
najczęściej spożywanym mięsem było mięso drobiu. 49% badanych deklaruje codzienne
spożywanie mięsa kurczaka a 13% mięsa indyka.
W badaniu przeprowadzonym przez Rudego i wsp. [11] w roku 2011, również
najczęściej spożywanym mięsem było mięso drobiowe (68% badanych w wieku
16-25 lat tak deklarowało). W badaniu Połom i Baryło-Piekielnej [12] wykazano, że co
czwarty konsument spożywał mięso raz dziennie każdego dnia. Z roku na rok mięso
drobiowe staje się konkurencyjnym surowcem względem wieprzowiny i innych
gatunków mięsa [13]. Decydujący wpływ na te wybory konsumentów mają ceny
i walory dietetyczne oraz stosunkowo szybka i prosta obróbka termiczna [13]. Jednocześnie badanie własne wykazało, że licealiści nie tyko często spożywają ale
również lubią i bardzo lubią mięso kurczaka. Kurczak znalazł się na pierwszym miejscu w szeregu zarówno preferencji jak i częstości (Tab. 3). Mięso drobiowe jest
Zuzanna Całyniuk, Marcin Bany
56
źródłem pełnowartościowego białka zwierzęcego. Pod względem odżywczym mięso drobiowe przewyższa mięso wieprzowe i wołowe, gdyż zawiera więcej białka oraz mniej tkanki łącznej, zwłaszcza kolagenu [14]. Popyt na mięso drobiu grzebiącego (kury i indyki) nieustannie wzrasta. Tendencja rozwojowa produkcji i spożycia mięsa drobiu grzebiącego ma dwie przyczyny. Pierwsza to aspekt finansowy, druga przyczyna to aspekt zdrowotny. Mięso to charakteryzuje się niższą zawartością tłuszczu, dużą wartością technologiczną oraz wysokimi walorami sensorycznymi [15].
W latach 2008-2012 średnio w krajach UE konsumowano 41-42 kg wieprzowiny na jednego mieszkańca, a także nieco ponad 23 kg mięsa drobiowego rocznie. Na tle krajów Unii Europejskiej przeciętny Polak spożywał 41,4-43,6 kg mięsa wieprzowego rocznie [10].
W badaniu własnym na 3 miejscu w szeregu częstości spożycia znalazło się mięso wieprzowe a na czwartym mięso wołowe (Tab. 3). W badaniu Rudego i wsp. [11] wykazano, że w podobnej grupie wiekowej 31,58% badanych deklarowało spożycie mięsa wieprzowego 4-6 razy w tygodniu, zaś mięsa wołowego 5,26%.
Od wielu lat mięso wieprzowe zajmuje dominującą pozycję w ogólnej konsumpcji mięsa zarówno w Polsce jak i na świecie. Obecnie kraje Unii Europejskiej plasują się na drugim miejscu w świecie pod względem konsumpcji tego rodzaju mięsa. Według unijnych ekspertów prognozowany jest dalszy wzrost spożycia wieprzowiny w krajach członkowskich, o 2% do 2020 roku [16].
Na ostatnich miejscach w szeregu częstości spożycia znalazły się gęsina i dziczyzna natomiast w szeregu preferencji królik i dziczyzn. Inne badania potwierdzają małą częstotliwość spożycia tych gatunków mięsa [11, 13, 17].
Dziczyzna należy do zwierząt wolno żyjących, mają one zapewniony dobrostan i nieograniczony dostęp do naturalnych pastwisk, dokonując swobodnego wyboru pożywienia. Taki sposób żywienia sprawia, że mięso zwierząt łownych w przeci-wieństwie do mięsa zwierząt hodowlanych nie zawiera pozostałości po wysoko-wydajnej technologii chowu [18]. Dziczyzna nie jest zbyt popularnym mięsem w Polsce z kilku powodów: ceny, utrudnionej dostępności oraz obaw, czy jej jedzenie jest bez-pieczne. Największe zarzuty stawiane mięsu pochodzącemu z dzika czy sarny dotyczą faktu, iż zwierzęta te mogą być nosicielami toksoplazmozy lub włośnicy. Toksoplazmą można się zarazić jedząc mięso surowe a źródłem zakażenia włośnicą może być jedynie mięso dzika. Obowiązkowo przed spożyciem mięso z dzika musi przejść kontrolę weterynaryjną, ponieważ jest to zwierze wszystkożerne, dlatego może zjeść padlinę zarażając się włośnicą.
Obserwacja rynku mięsa i przetworów w Polsce wskazuje, że decyzje zakupowe i dotyczące konsumpcji uwarunkowane są postawami i zachowaniami samych konsumentów. W dużej mierze uzależnione są również od postrzegania samych pro-duktów i ich jakości ale też działań o charakterze promocji. Zachowania konsumentów mięsa przy zakupie należą często do decyzji rutynowych niż świadomych. Nabywcy mięsa, podejmując decyzje dotyczące jego zakupu, często kierują się przyzwycza-jeniami lub nawykami wyniesionymi z domu rodzinnego [19]. Pozycjonując mięso i produkty mięsne na rynku należy uwzględniać złożoność czynników implikujących nabywanie i spożycie.
Badanie częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez uczniów liceów ogólnokształcących
57
6. Wnioski
Licealiści preferują spożycie mięsa drobiowego oraz wołowego. Z przeprowa-
dzonego badania wynika, że najrzadziej spożywanym i najmniej lubianym gatunkiem
mięsa jest dziczyzna. Stwierdzono umiarkowaną korelację między stopniem lubienia
a częstością spożycia mięsa.
Literatura
1. Kapusta F., Wybrane zagadnienia produkcji i przetwórstwa mięsa w Polsce w pierwszej
dekadzie XXI wieku, Nauki Inżynierskie i Technologie, 2 (2013), s. 123-129
2. Salejda A. M., Korzeniowska M., Krasnowska G., Zachowania konsumentów na rynku
mięsa, Nauki Inżynierskie i Technologie, 4 (2013), s. 223-230
3. Blicharski T., Aktualna wartość dietetyczna wieprzowiny, jej znaczenie w diecie i wpływ na
zdrowie konsumentów, Polski Związek Hodowców i Producentów Trzody Chlewnej
„POLSUS”, 2013, s. 37-48
4. Sakowska A., Łopacka J., Rafalska U. K., Żontała K., Lipińska A., Konarska M. Znaczenie
mięsa w diecie osób z chorobą Parkinsona, Geriatria, 9 (2015), s. 161-169
5. Murawska A., Uwarunkowania postaw konsumentów wobec produktów mięsnych, Zeszyty
Naukowe SGGW w Warszawie, Ekonomika i Organizacja Gospodarki Żywnościowej,
113 (2016), s. 159-171
6. Szczęsna T., Wojtala M., Waszkowiak K., Wpływ wiedzy żywieniowej, edukacji oraz
sytuacji materialnej na preferencje pokarmowe i zachowania żywieniowe studentów
akademii rolniczej zamieszkałych w akademiku, Problemy Higieny i Epidemiologii,
86 (2005), s. 30-35
7. Trziszka T., Nowak M., Kaźmierska M., Preferencje konsumentów jaj na rynku
wrocławskim, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3 (2006), s. 107-117
8. Mojka K., Biel V., Czynniki wpływające na wybór mlecznych napojów fermentowanych przez
młodzież akademicką – doniesienie wstępne, Hygeia Public Health, 47 (2012), s. 371- 377
9. Skibniewska A., Radzymińska M., Jaworska M., Babicz–Zielińska E., Badanie zwyczajów
żywieniowych studentów polskich i belgijskich, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość,
4 (2009), s. 250-258
10. Sokołowicz Z., Krawczyk J., Zmiany w rozwoju krajowej produkcji mięsa drobiowego
po integracji Polski z Unią Europejską, Stowarzyszenie Ekonomistów Rolnictwa
i Agrobiznesu, Roczniki Naukowe, 17 (2015), s. 357
11. Rudy M., Stanisławczyk R., Głodek E., Wpływ wieku konsumentów z województwa
podkarpackiego na ich preferencje w stosunku do produktów mięsnych, Postępy Techniki
Przetwórstwa Spożywczego, 1 (2011), s. 76-82
12. Połom A., Baryłko-Piekielna N., Analiza czynników decydujących o preferencjach
polskich konsumentów mięsa wieprzowego, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość,
3 (2004), s. 7-27
13. Grochowska K., Kołodziejczyk D., Socha S., Znaczenie mięsa w żywieniu człowieka
i preferencje konsumentów związane z jego spożyciem w Polsce na przestrzeni ostatnich
30 lat, Wiadomości Zootechniczne, 54 (2016), s. 34-45
14. Nowak M., Trziszka T., Zachowania konsumentów na rynku mięsa drobiowego, Żywność.
Nauka. Technologia. Jakość, 1 (2010), s. 114-120
15. Orkusz A., Czynniki kształtujące jakość mięsa drobiu grzebiącego. Praca przeglądowa.
Nauki Inżynierskie i Technologie, 1 (2015), s. 47-60
Zuzanna Całyniuk, Marcin Bany
58
16. Kalinowska-Wojtasik I., Konarska M., Sakowska A., Guzek D., Głąbska D., Wierzbicka
A., Sektor mięsa wieprzowego w Polsce i na świecie w latach 2000-2012, Zeszyty
Naukowe Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Problemy Rolnictwa
Światowego, 14 (2014), s. 205-215
17. Batorska M., Michalczuk M., Damariak K., Siennicka A., Łojek A., Kryteria wyboru mięsa
w ocenie studentów, Wiadomości Zootechniczne, 34 (2016), s. 76-81
18. Kasprzyk A. Porównanie parametów chemicznych i fizycznych mięśnia a longissimus dorsi
dzików i tuczników, Anneles Universitatis Maria Curie-Skłodowska Lublin, 33 (2015), s. 1-9
19. Świątkowska M., Polskie mięso – wartościowe i bezpieczne dla konsumentów
20. Biuletyn Informacyjny Agencji Rynku Rolnego, 2 (2014), s. 2-14
Badanie częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez uczniów Liceów
Ogólnokształcących
Rynek produktów żywnościowych pochodzenia zwierzęcego jest jednym z głównych segmentów gospodarki żywnościowej na świecie. Globalna produkcja zwierzęca wykazuje tendencję wzrostową, co
jest wynikiem rosnącego popytu na produkty pochodzenia zwierzęcego, w tym mięsa i jego przetworów.
Znaczący wpływ na poziom i strukturę spożycia mięsa mają zalecenia dietetyczne, czynniki ekonomiczne,
psychologiczne. Jednocześnie istotnym elementem decydującym o wyborze mięsa są preferencje. Celem badań była ocena częstotliwości i preferencji spożycia mięsa przez licealistów z województwa śląskiego.
Badanie przeprowadzono z wykorzystaniem autorskiego kwestionariusza ankiety wśród 100 licealistów
z dwóchszkół w Bytomiu i Tarnowskich Górach. Kwestionariusz zawierał do wyboru 9 produktów: mięso
wołowe, wieprzowe, cielęce, królicze, dziczyzna, kurczak, indyk, kaczka, gęś. Do oceny preferencji wyko-rzystano skalę hedoniczną 9-stopniową. Do oceny częstości spożycia wykorzystano skalę szczegółową
uwzględniającą dni tygodnia i miesiąca. 55% osób badanych lubi lub bardzo lubi mięso kurczaka, 47%
preferuje mięso wieprzowe. Najbardziej nie lubianym gatunkiem mięsa jest królik dziczyzna. Badani
deklarowali spożywanie mięsa drobiowego (kurczak i indyk) codziennie (62%), mięsa wieprzowego raz w tygodniu (27%). 70% ankietowanych nie spożywa dziczyzny a pozostali spożywają sporadycznie.
Licealiści preferują spożycie mięsa drobiowego oraz wołowego. Z przeprowadzonego badania wynika, że
najrzadziej spożywanym i najmniej lubianym gatunkiem mięsa jest dziczyzna. Stwierdzono umiarkowaną
korelację między stopniem lubienia a częstością spożycia mięsa.
Słowa kluczowe: preferencje, częstość spożycia, mięso
Evaluation of frequency and preferences of meat consumption by students of high
school
The food market of animal origin is the one of the main segments of the food economy in the world. Global livestock production is on an upward trend as a result of growing demand for animal products,
including meat and its products. Significant influence on the level and structure of meat consumption are
dietary recommendations, economic factors, psychological factors. At the same time, preferences are the
decisive factor in choosing meat. The aim of the research was evaluation of frequency and preferences of meat consumption by students of high school on silesia. Evaluation was conducted using the author’s
questionnaire survey among 100 high school students from two schools in Bytom and Tarnowskie Góry.
The questionnaire included 9 products: beef, pork, veal, rabbit, game, chicken, turkey, duck, goose. To the
assessment of preferences used 9-step hedonic scale. 55% people like or like chicken, 47% prefer pork. The most unlike meat species is rabbit. Respondents declared daily consumption of poultry meat (chicken
and turkey) (62%), pork meat once a week (27%). 70% of the respondents do not eat venison and the rest
eat occasionally. Students of the high school prefer poultry and beef. The research shows that the least
consumed and least favored meat species is game. There was a moderate correlation between the degree of liking and the frequency of meat intake.
Keywords: preferences, frequency of consumption, meat
59
Aleksandra Zielińska1, Elwira Tomczak
2
Mikrofiltracja mleka
z zastosowaniem membran ceramicznych
1. Wprowadzenie
Procesy membranowe są coraz częściej wykorzystywane w różnych gałęziach
przemysłu. Generuje to ciągły rozwój oraz udoskonalanie właściwości fizycznych
i chemicznych membran. W celu zwiększenia wydajność filtracji dąży się do osiąg-
nięcia stabilności membrany, uzyskania wysokich strumieni oraz najdłuższego czasu
pracy. Wynalezienie membran ceramicznych odpornych na wysokie temperatury,
stabilnych chemicznie, odpornych na wysokie ciśnienia i uszkodzenia, umożliwiło
stosowanie technik membranowych w procesach, w których były przeciwskazania, ze
względu na ograniczenia membran polimerowych. Membrany ceramiczne cechują się
wysoką selektywnością. Umożliwiają prowadzenie mikrofiltracji (MF), ultrafiltracji
(UF) oraz nanofiltracji (NF). Osiągnięcie wysokich strumieni przepływu przyczyniło
się do rozwoju zastosowań przemysłowych.
2. Charakterystyka membran ceramicznych
Membrany ceramiczne posiadają najczęściej strukturę asymetryczną. Składają się
z trzech różnych poziomów porowatości: warstwy nośnej, warstwy pośredniej oraz
warstwy aktywnej. Dwie pierwsze warstwy wykonane są z proszku ceramicznego, który
może być prasowany lub odlewany, a następnie jest suszony i wypalany. Warstwa
aktywna decyduje o właściwościach separacyjnych membrany. Najpowszechniej stosuje
się membrany z tlenku glinu, tytanu, cyrkonu oraz krzemu. Każdy tlenek ma różny
ładunek powierzchniowy w roztworze. Warstwa aktywna nakładana jest poprzez zanu-
rzanie powstałych elementów ceramicznych w zawiesinie powyższych związków, na-
stępnie zostaje wysuszona i wypalona, jak w przypadku poprzednich dwóch warstw [1].
Tubularne membrany ceramiczne mogą występować w formie pojedynczych
kanałów albo wielokanałowych konstrukcji (Rysunek 1). W zależności od producenta,
membrany mogą być o przekroju okrągłym lub sześciokątnym. Membranę umieszcza
się w specjalnej, dopasowanej obudowie będącej częścią instalacji. W przemyśle
stosuje się klika modułów zorganizowanych w równoległe konfiguracje wyposażone
w wielokanałowe membrany, zwiększając tym samym powierzchnię czynną filtracji.
W zależności od potrzeb, membrany ceramiczne wykorzystuje się w procesach
1 [email protected], Katedra Termodynamiki Procesowej, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka 2 [email protected], Katedra Termodynamiki Procesowej, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony
Środowiska, Politechnika Łódzka
Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak
60
mikrofiltracji, ultrafiltracji oraz nanofiltracji. Dostępne są membrany o różnych
średnicach porów od 1 kD do 5 μm [2].
Rysunek 1. Przykłady membran ceramicznych tubularnych jedno i wielokanałowych [3]
Membrany ceramiczne stosuje się do filtracji w trybie „cross flow”. Jest to ciągły
proces, podczas którego doprowadzany strumień (nadawa) płynie równolegle (stycznie)
do powierzchni filtracyjnej membrany i generuje dwa wychodzące strumienie – permeat
(ciecz przepływająca przez pory) i retentat (ciecz z zatrzymywanymi cząsteczkami na
membranie). Frakcjonowania cząstek dokonuje się poprzez wywoływanie różnicy
ciśnień na membranie (ciśnienie transmembranowe). W procesach wykorzystujących
membrany ceramiczne zazwyczaj stosuje się ciśnienia do 1 MPa [1].
Membrany ceramiczne posiadają wysoką zdolność separacji. Cechują się chemiczną
i fizyczną stabilnością oraz trwałością. Mogą być wykorzystywane w procesach
wysokotemperaturowych (odporność termiczna w zakresie do 300°C) [4] o ekstremalnej
kwasowości lub zasadowości. Powyższe cechy wskazują na możliwość zastosowania
membran ceramicznych, tam gdzie istnieją przeciwskazania do użycia membran
polimerowych.
Membrany ceramiczne umożliwiają działanie przy wysokich wartościach przepływu
z zachowaniem stałego ciśnienia transmembranowego, co jest niezwykle ważne przy
zastosowaniach przemysłowych, co gwarantuje ciągłość procesu. W instalacjach z zasto-
sowaniem opisywanych membran jest zachowana ciągłość procesu.
Membrany ceramiczne posiadają wysoką odporność mikrobiologiczną. Niewątpliwą
zaletą jest możliwość sterylizacji membrany za pomocą pary wodnej oraz płukania
zwrotnego (backflushing). Jest to szczególnie ważne dla przemysłu spożywczego, czy
farmaceutycznego, gdzie dużą uwagę przykłada się do zachowania sterylności
produktów przeznaczonych do spożycia. Dodatkowo dzięki fizycznemu procesowi
Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych
61
rozdziału, bez konieczności stosowania przemian fazowych, możliwe jest zachowanie
pożądanych fizycznych i chemicznych cech kluczowych składników żywności [5].
Mimo powyższych zalet koszty produkcji elementów membran ceramicznych są
bardzo wysokie. W każdym systemie filtracji membranowej wydajność membrany
spada wraz z czasem trwania procesu, co jest najczęściej związane z foulingiem.
Fouling to zjawisko polegające na odkładaniu się cząstek w porachoraz na powierzchni
membrany. Ogranicza to w znacznym stopniu jej przepuszczalność, co w efekcie
prowadzi do wymiany membrany lub jej czyszczenia. W przypadku membran
ceramicznych usuwanie zanieczyszczeń z porów jest możliwe, jednak często nie można
odzyskać początkowej wydajności procesu [6÷8]. W celu zapobiegania zarastaniu
membran ceramicznych zalecane jest utrzymywanie wysokich szybkości przepływu
krzyżowego, który minimalizuje niekorzystny fouling [9]. Wadą membran jest również
ich waga.
W przemyśle ważne jest zachowanie stałych parametrów procesu, w tym celu
opracowano membrany ceramiczne umożliwiające zachowanie jednakowej wartości
ciśnienia transmembranowego. Zmiana polegała na wytworzeniu oporu przepływu na
wlocie nadawy i zmniejszanie go wzdłuż długości membrany tak, aby najmniejszy był
na wylocie. Tego typu membrany ceramiczne wytwarzają dwaj producenci. Membrany
Membralox GP (ang. graded permeability) produkowane przez Pall Corporation
posiadają zmienną przepuszczalność warstwy nośnej wzdłuż długości membrany.
Grubość oraz porowatość warstwy aktywnej pozostaje stała. Membrany Isoflux
produkowane przez Tami Industries cechują się stopniową zmianą grubości warstwy
aktywnej wzdłuż membrany, jednak porowatość pozostaje bez zmian [10].
3. Zastosowanie membran ceramicznych
Specyficzne właściwości oraz wytrzymałość membran ceramicznych znajduje
szerokie zastosowanie w przemyśle o wysokich wymaganiach procesowych. Przykłady
zastosowań zawarto w tabeli 1. Filtracja membranowa jest wykorzystywana podczas
wstępnego oczyszczania wody. Pozwala na usunięcie większości bakterii i patogenów.
Możliwa jest również regeneracja wód odpadowych umożliwiająca ich ponowne
użycie, przynosząc duże oszczędności, w porównaniu do innych metod. Membrany
ceramiczne stosuje się w celu regeneracji solanki w przetwórstwie ryb. Umożliwia to
odzyskiwanie koncentratu rybnych protein, które następnie mogą posłużyć jako
surowiec wtórny [11, 12]. Ważnym zastosowaniem membran ceramicznych w prze-
myśle tekstylnym i włókienniczym jest usuwanie barwników organicznych z roztwo-
rów wodnych [13].
Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak
62
Tabela 1. Zastosowanie membran ceramicznych [14, 15]
Obszar przemysłu Zastosowanie
Ochrona środowiska
oczyszczanie ścieków przemysłowych i komunalnych,
oczyszczanie odcieków z wysypisk, regeneracja wody
w basenach kąpielowych, usuwanie fenolu, pestycydów
i radionuklidów, usuwanie olejów
Przemysł spożywczy
klarowanie piwa, wina i soków, zatężanie soków owocowych,
usuwanie bakterii z mleka i serwatki, frakcjonowanie
składników mleka i serwatki, odsalanie i odtłuszczanie
serwatki, separacja drożdży
Przemysł chemiczny
zatężanie zawiesin polimerowych i roztworów wodorotlenków
metali, odzyskiwanie katalizatorów, odsalanie produktów,
oczyszczanie i odzyskiwanie rozpuszczalników organicznych,
frakcjonowanie, zatężanie i sterylizacja antybiotyków,
enzymów, protein, aminokwasów i witamin
Przemysł tekstylny,
papierniczy
odzyskiwanie składników kąpieli farbiarskich, odzyskiwanie
ługów powarzelnych, regeneracja kąpieli technologicznych,
odzyskiwanie rozpuszczalników i kwasów
Przemysł maszynowy
i metalurgiczny
odzyskiwanie kąpieli odtłuszczających, odzyskiwanie metali
ciężkich, odwadnianie paliw, oczyszczanie wód zęzowych,
odolejanie kąpieli myjących, przygotowanie wody do celów
chłodniczych, regeneracja kąpieli trawiących
3.1. Zastosowanie membran ceramicznych w przemyśle mleczarskim
Techniki membranowe znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle mleczarskim
wpływając na zwiększenie wydajności produkcji poszczególnych asortymentów
mleczarskich. Membrany ceramiczne wykorzystywane są do procesów mikrofiltracji
i ultrafiltracji, zaś w przypadku nanofiltracji i odwróconej osmozy stosuje się mem-
brany polimerowe. Separację składników mleka przedstawiono na rysunku 2.
Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych
63
Rysunek 2. Separacja składników mleka przez membrany: MF,UF,NF [opracowanie własne]
Membrany ceramiczne mikrofiltracyjne służą głównie do usuwania bakterii
i przetrwalników z mleka lub serwatki [16]. Dzięki filtracji membranowej możliwe jest
fizyczne usunięcie drobnoustrojów bez zmiany składu chemicznego produktów.
Jednocześnie MF pozwala zachować najcenniejsze wartości odżywcze, witaminy
i minerały. Proces ten prowadzi się najczęściej na membranie 1,4 μm przy wysokich
prędkościach przepływu nadawy i niskim ciśnieniu transmembranowym. Prawidłowo
przeprowadzona mikrofiltracja zapewnia redukcję mikroorganizmów nawet o 99,9%.
Dzięki redukcji większości bakterii możliwe jest wydłużenie terminu przydatności
mleka do spożycia z 6-8 dni, jak w przypadku mleka pasteryzowanego, do 16-21 dni.
Unika się także posmaku mleka gotowanego jaki występuje w przypadku obróbki
mleka metodą UHT [17].
Filtrację membranową stosuje się również do oddzielania i frakcjonowania
składników mleka, np. tłuszczu lub białek [18]. Odtłuszczanie mleka przeprowadza się
przy pomocy membran mikrofiltracyjnych o średnicy porów od 2 do 5 μm. Proces
umożliwia redukcję ponad 80% tłuszczu. Za pomocą membran o różnych wielkościach
porów można dokonać rozdziału kuleczek tłuszczowych zawartych w mleku. Dodat-
kowo membrany mikrofiltracyjne stosuje się do odtłuszczania serwatki przeznaczonej
na koncentrat białka serwatkowego. Zarówno mikrofiltrację jak i ultrafiltrację stosuje
się do zagęszczania białek serwatkowych w mleku lub serwatce.
Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak
64
Rysunek 3. Separacja składników mleka na membranie mikrofiltracyjnej 0,14 μm [opracowanie własne]
Frakcjonowanie białek mleka odbywa się na podstawie różnicy wielkości pomiędzy
micelami kazeinowymi (0,2 μm), a białkami serum (0,0036 μm). Ich rozdział jest
możliwy przy użyciu membran mikrofiltracyjnych o średnicy porów od 0,1 do 0,2 μm.
Frakcjonowanie białek przedstawiono na rysunku 3. W wyniku filtracji mleka produ-
kowany jest permeat. Przypomina on słodką serwatkę, jednak różni się od niej
niektórymi właściwościami. Permeat składa się głównie z laktozy, α-laktoalbuminy,
β-laktoglobuliny, soli mineralnych oraz azotu niebiałkowego [19]. Zawiera około 20%
białek zawartych w mleku oraz nieznaczne ilości tłuszczu, który negatywnie wpływa
na zapach, smak, właściwości pianotwórcze oraz czas przechowywania. Z permeatu
otrzymuje się koncentrat białek serum wykorzystywany produkcji: płynnego izolatu
białek serum mleka (MSPI – ang. milk serum protein isolate), izolatów β-lakto-
globuliny i α-laktoalbuminy, wzbogaconych w białko i wapń niemlecznych napojów,
a także mrożonych batonów owocowych wzbogaconych w białko i wapń. W wyniku
filtracji, oprócz permeatu, otrzymujemy retentat (koncentrat mleka) określany jako
koncentrat kazeiny micelarnej (MCC – ang. micellar case in concentrate). Koncentrat
kazeiny stosuje się do otrzymywania produktów o wysokich właściwościach
odżywczych. Preparaty te są ostatnio niezwykle popularne wśród osób ćwiczących na
siłowni oraz diabetyków. Wykorzystywany jest również jako baza do napojów, w za-
bielaczach do kawy oraz jako surowiec do produkcji mleka wzbogaconego w białko
i wapń. Koncentrat kazeiny micelarnej stosowany w produkcji serów przynosi wiele
korzyści, np. zmniejszenie ilości kwaśnej serwatki podczas wytwarzania serów
twarogowych, zmniejszenie zużycia mleka na kg sera, czy skrócenie czasu uzyskania
skrzepu [5, 20].
Ultrafiltrację wykorzystuje się do standaryzacji mleka przeznaczonego do wyrobu
przetworów mlecznych tj. na sery czy jogurty. Innym przykładem zastosowania
membran w przetwórstwie serwatki jest oczyszczanie solanki powstałej na skutek
produkcji serów.
Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych
65
4. Aparatura i metodyka badań
Celem badań była ocena możliwości frakcjonowania białek występujących
w mleku, w procesie mikrofiltracji przy użyciu jednokanałowej membrany ceramicznej
o średnicy porów 0,14 μm. Na podstawie eksperymentuscharakteryzowano zmiany
w właściwościach transportowych membrany.
Badania przeprowadzono na instalacji laboratoryjnej do filtracji membranowej
firmy INTERMASZ. Aparat przeznaczony jest do prowadzenia procesów mikrofiltracji,
ultrafiltracji oraz nanofiltracji z wykorzystaniem membrany ceramicznej umieszczonej
w module. Schemat instalacji przedstawiono na rysunku 4.
Rysunek 4. Schemat technologiczny instalacji filtracji membranowej 1 – zbiornik nadawy, 2 – pompa
obiegowa, 3 – moduł filtracyjny, 4 – termostat, PT1 – manometr przed membraną, PT2 – manometr za membraną po stronie retentatu, PT3 – manometr za membraną po stronie permeatu [opracowanie własne]
Doświadczenia zostały przeprowadzone w trybie ciągłym poprzez jednoczesne
odprowadzanie permeatu oraz zawracanie retentatu do układu. W badaniach została
użyta membrana ceramiczna o średnicy porów 0,14 μm, z warstwą aktywną zawierającą
cząsteczki tlenku tytanu. Charakterystyka membrany została podana w tabeli 2.
Tabela 2. Charakterystyka membrany ceramicznej [3]
Materiał warstwy aktywnej TiO2
Materiał warstwy podporowej ceramika
Powierzchnia membrany 0,0125 m2
Średnica wewnętrzna 6 mm
Średnica zewnętrzna 10 mm
Długość 600 mm
Ilość kanałów 1
Zakres ciśnienia max. 0,9MPa
Zakres pH 0-14
Temperatura sterylizacji 121°C – 30’
Temperatura procesu < 350°C
Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak
66
Proces mikrofiltracji przeprowadzono w temperaturze 22-25°C (aparat był termo-statowany), przy zachowaniu stałego przepływu nadawy oraz całkowitego ciśnienia transmembranowego (TMP – ang. total membrane pressure), wynoszącego 0,1 MPa. Do każdego eksperymentu wykorzystywano 2 litry mleka komercyjnego. Badania przeprowadzono dla mleka pasteryzowanego JOGO w butelce (zawartość białka 3,3g w 100g) oraz mleka pasteryzowanego OSM Saniki (zawartość białka 3,0g w 100g). Oba mleka zawierały identyczną zawartość tłuszczu (3,2%), pH~6,5.
Badaniapolegały na przeprowadzeniu frakcjonowania białek zawartych w mleku,za pomocą procesu mikrofiltracji. Procentową zawartość białek wyznaczano metodą formolową. Metoda miareczkowania formolowego Walkera polega na miareczkowym oznaczeniu ilości jonów wodorowych uwalnianych z białek mleka, które zostaje zobojętnione poprzez dodanie roztworu formaliny (aldehydu mrówkowego) [21]. Ponadto obliczono wielkości charakteryzujące pracę membrany: hydrodynamikę, objętościowe strumienie permeatu, opór membrany oraz opisano zmiany transportowe membrany związane ze zjawiskiem foulingu.
5. Wyniki i interpretacja badań
Przed wykonaniem procesu separacji mleka zbadano hydrodynamikę czystej membrany ceramicznej (o średnicy porów 0,14 μm). Pomiary zostały wykonane dla pięciu ciśnień transmembranowych w zakresie od 0,05 do 0,25 MPa. Strumień określono na podstawie pomiaru objętości permeatu w założonym czasie, korzystając z równania 1. Wyniki przedstawiono na rysunku 5.
(1)
gdzie: J- objętościowy strumień permeatu [m3/h*m
2], V- mierzona objętość [m
3],t-
czas [h],A- powierzchnia membrany [m2].
Rysunek 5. Hydrodynamika membrany 0,14μm [opracowanie własne]
Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych
67
Pomiary wykazały, iż wraz ze wzrostem ciśnienia transmembranowego wartość strumienia dla wody (Jw) wzrasta liniowo.
Podczas eksperymentu pomiary wykonywane były w 15 minutowych odstępach. Pobierano próbkę retentatu do oznaczania ilościowego białka metodą formolową, oraz sprawdzano strumień permeatu na podstawie pomiaru objętości permeatu w określo-nym czasie. Każdy eksperyment powtarzano czterokrotnie.
Stwierdzono, że zawartość białka w mleku po mikrofiltracji (w retentacie) jest mniejsza względem zawartości początkowej. W procesie mikrofiltracji przez membranę 0,14μm można odseparować białka serwatkowe (permeat) od miceli kazeiny (retentat). W doświadczeniu wykazano, że ze wszystkich białek znajdujących się w mleku w retentacie zostało ich około 80%, co stanowi zawartość kazeiny w białku mleka zgodnie z literaturą [22÷25]. Wpermeacienatomiast znajduje się około 20% białek serwatkowych mleka. Wykazaną zależność zobrazowano na rysunku 6.
Rysunek 6. Zawartość białek w mleku poddanym procesowi mikrofiltracji [opracowanie własne]
W trakcie procesu odczytywano wartości ciśnienia z 3 manometrów: PT1 – przed membraną, PT2- za membraną po stronie retentatu, PT3- za membraną po stronie permeatu. Ciśnienie transmembranowe zostało obliczone z równania 2, co pozwoliło na obliczenie oporu (równanie 3) [26] dla „czystej” membrany oraz po kolejnych separacjach.
(2)
gdzie: TMP – ciśnienie transmembranowe [MPa]
(3)
gdzie: R – opór membrany [1/m], η – lepkość badanego medium [Pa*s]
dla wody η=8,9•10-4
Pa*s, dla mleka η=5•10-3 Pa*s
Wartość strumienia permeatu dla procesu (Jm) w trakcie jednego badania jest stała, lecz spada wraz z prowadzeniem kolejnych procesów przy stałym ciśnieniu trans-membranowym, zarówno dla mleka JOGO jak i dla mleka OSM Saniki, co przed-stawiono na rysunku 7 i 8.
Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak
68
Rysunek 7. Strumień permeatu w procesie mikrofiltracji dla mleka JOGO [opracowanie własne]
Rysunek 8. Strumień permeatu w procesie mikrofiltracji dla mleka OSM Saniki [opracowanie własne]
Wykresy wykazują tę samą tendencję. Strumień permeatu maleje wraz z kolejnymi
procesami, lecz w trakcie jednego eksperymentu utrzymuje się na tym samym
poziomie. Otrzymane wyniki porównano z danymi literaturowymi (Rysunek 9). Na
wykresie widzimy, że największy spadek strumienia permeatu odnotowano na
początku procesu (pierwsze 200 sekund każdego eksperymentu).
Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych
69
Rysunek 9. Strumień permeatu w procesie mikrofiltracji [27]
Spadek strumienia po każdym użyciu membrany jest związany ze zjawiskiem
foulingu, które jest szczególnie istotne w procesie mikrofiltracji. W przypadku mleka
pory membrany zarastają głównie warstwą tłuszczu powstającą od strony nadawy.
Pomimo mycia membrany zgodnie z zaleceniami producenta, membrana traciła
zdolności transportowe, co przedstawiono na rysunku 10.
Rysunek 10. Strumień permeatu dla wody po kolejno przeprowadzonych procesach mikrofiltracji
[opracowanie własne]
Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak
70
Wraz z kolejnymi użyciamirósł opór membrany (rysunek 11), co potwierdza utratę
zdolności transportowych.
Rysunek 11. Wzrost oporu membrany po kolejno przeprowadzonych procesach mikrofiltracji
[opracowanie własne]
6. Podsumowanie
Membrany ceramiczne posiadają szerokie zastosowanie w przemyśle. Są wyko-
rzystywane głównie tam, gdzie nie sprawdziły się membrany polimerowe ze względu na
trudne warunki procesu. W przemyśle spożywczym stosuje się membrany ceramiczne ze
względu na wysokie strumienie, możliwość sterylizacji oraz odporność na działanie
bakterii. W mleczarstwie membrany ceramiczne stosuje się do frakcjonowania
i zatężania mleka w celu osiągnięcia koncentratów oraz usuwania drobnoustrojów
z mleka i serwatki w celu przedłużenia terminu przydatności do spożycia.
Przeprowadzone badania miały na celu ocenę możliwości frakcjonowania białek
występujących w mleku w procesie mikrofiltracji. Zakres badań obejmował ocenę
skuteczności separacji dla dwóch rodzajów mleka pochodzącego od różnych
producentów, jednak o zbliżonych charakterystykach. Eksperyment prowadzony był dla
takich samych parametrów pracy. Zastosowanie membrany ceramicznej o średnicy
porów 0,14 μm umożliwiło separację kazeiny od białek serwatkowych. Badania wyka-
zały, że po procesie mikrofiltracji zawartość białka w mleku w retentacie spadła
w stosunku do zawartości początkowej o około 20%. Zgodnie z literaturą odpowiada to
zawartości białek serwatkowych w mleku.
Podczas doświadczenia obliczono wielkości charakteryzujące pracę membrany:
hydrodynamikę czystej membrany, objętościowe strumienie permeatu oraz opór
membrany po procesie. Stwierdzono, że wartość strumienia permeatu podczas
przeprowadzania pojedynczego badania jest stała. Istnieje natomiast wyraźna tendencja
spadkowa wraz z kolejnymi próbami przy jednoczesnym zachowaniu stałego ciśnienia
transmembranowego. Przyczyną spadku strumienia może być zjawisko foulingu, które
Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych
71
jest bardzo powszechne w procesie mikrofiltracji. Intensywne osadzanie się tłuszczu
powoduje powstanie dodatkowej warstwy separacyjnej na membranie, przez którą
proces staje się coraz mniej efektywny. W konsekwencji powoduje to zmniejszenie
zdolności transportowych oraz wzrost oporu membrany wraz z każdym przepro-
wadzonym procesem. Jest to główny problem w stosowaniu membran ceramicznych
w przemyśle, będący wiodącym nurt w badaniach związanych z zapobieganiem
zjawisku foulingu.
Literatura
1. Sondhi R., Bhave R., Jung G., Applications and benefits of ceramic membranes, Membrane
Technology,11(2003), s. 5-8
2. http://www.lenntech.com/ceramic-membranes-features.htm
3. http://intermasz.com/cms/js/xinha/plugins/ExtendedFileManager/upload/InsideCeRAM_m
embranes.pdf
4. http://www.induceramic.com/industrial-ceramic-product/ceramic-membrane
5. Żulewska J., Membrany, Forum Mleczarskie Biznes,
9(2010),http://www.forummleczarskie.pl/RAPORTY/142/membrany-odwrocona-osmoza-
nanofiltracja-ultrafiltracja-mikrofiltracja/
6. Kyung-Jo K., Jang A., Fouling characteristic of NOM during the ceramic membrane
microfiltration process for water treatment, Desalination & Water Treatment, 57(2016),
s. 9034-9042
7. Lim A. L., Bai R., Membrane fouling and cleaning in microfiltration of activated sludge
wastewater, Journal of Membrane Science, 216(2003), s. 279-290
8. Brião V. B., Tavares C. R. G., Pore blocking mechanism for the recovery of milk solids
from dairy wastewater by ultrafiltration, Brazilian Journal of Chemical Engineering,
29(2012), s. 393-407
9. Żulewska J., Newbold M. W., Efficiency of serum protein removal from skim milk with
ceramic and polymeric membranes at 50°C, Journal of Dairy Science, 92(2009),
s. 1361-1377
10. Saboya L. V., Maubois J. L., Current developments of microfiltration technology in the
dairy industry, Le Lait, 80(2000), s. 541-554
11. Kuca M., Szaniawska D., Application of microfiltration and ceramic membranes for treat-
ment of salted aqueous effluents from fish processing, Desalination. (241)2009, s. 227-235
12. Szmukala M., Szaniawska D., Application of ceramic membranes in water treatment
for fish hatchery supplying purposes, Desalination, (240)2009, s. 117-126
13. Kawiecka-Skowron J., Majewska-Nowak K., Effect of dye content in a treated solution
on performance of the UF ceramic membrane, Environment Protection Engineering,
37(2011),s. 5-12
14. Finley J.,Ceramic membranes: a robust filtration alternative, Filtration and separation,
42(2006), s. 34-37
15. http://www.lenntech.pl/membrany-ceramiczne
16. Zander L., Zander Z., Techniki membranowe w przetwórstwie mleka, Ogólnopolski
Informator Mleczarski, 95(2004), s. 1-3
17. Bindith O., Cordier J., Jost R., Cross-flow microfiltration of skim milk: germredustion
and effect on alkaline phosphatase and serum proteins, Heat treatments and alternative
methods, International Dairy Federation, Bulletin 9602(1996), s. 222-231
Aleksandra Zielińska, Elwira Tomczak
72
18. Pouliot Y., Wijers M. C., Gauthier s. F., Nadeau L.,Fractionation of whey protein
hydrolysates using charged UF/NF membranes, Journal of Membrane Science, 158(1999),
s. 105-114
19. Cheang B., Zydney A. L., Separation of alpha-lactalbumin and beta-lactoglobulin using
membrane ultrafiltration, Biotechnology and Bioengineering, 83(2003), s. 201-209
20. Almecija M. C., Ibanez R., Guadix A., Guadix E. M., Effect of pH on the fractionation
of whey proteins with a ceramic ultrafiltration membrane, Journal of Membrane Science,
288(2007), s. 28-35
21. Kumirska J., Gołębiowski M., Paszkiewicz M., Bychowska A., Analiza żywności, Skrypt
z ochrony środowiska,Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, (2010), s. 12-15, 173-179
22. Gaygadzhiev Z., Massel V., Alexander M., Corredig M., Addition of sodium caseinate
to skim milk inhibits rennet-induced aggregation of casein micelles, Food Hydrocolloids,
26 (2012), s. 405-411
23. Tailford K. A., Berry C. L., Thomas A. C., Campbell J. H., A casein variant in cow’s milk
is atherogenic, Atherosclerosis, 170 (2003), s. 13-19
24. Jenness R., Comparative aspects of milk proteins, Journal of Dairy Research, 46(1979),
s. 197-210
25. Hussain R., Gaiani C., Scher J., From high milk protein powders to the rehydrated
dispersions in variable ionic environments: A review,Journal of Food Engineering,
113 (2012), s. 486-503
26. Abdelrasoul A., Doan H., Lohi A. and Cheng C., Mass Transfer Mechanisms and
Transport Resistances in Membrane Separation Process, Mass Transfer – Advancement
in Process Modelling, InTech,.2015, ISBN 978-953-51-2192-3,
https://www.intechopen.com/books/mass-transfer-advancement-in-process-
modelling/mass-transfer-mechanisms-and-transport-resistances-in-membrane-separation-
process
27. Gabruś E., Wybrane metody adsorpcyjno-membranowe w inżynierii procesowej,
Warszawa, (2016), s. 67-68
Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych
73
Mikrofiltracja mleka z zastosowaniem membran ceramicznych
Membrany ceramiczne są coraz częściej wykorzystywane w przemyśle. Posiadają wiele zalet m.in.
odporność na wysokie temperatury, czy stabilność chemiczną. Sprawdzają się w przemyśle spożywczym
ze względu na możliwość sterylizacji parą wodną oraz odporność na działanie bakterii. W przemyśle
mleczarskim membrany ceramiczne wykorzystuje się m.in. do usuwania bakterii i przetrwalników z mleka lub serwatki, frakcjonowania i zatężania białek w mleku w celu produkcji koncentratów.
W pracy został opisany proces frakcjonowania białek mleka komercyjnego przy użyciu jednokanałowej
membrany ceramicznej o średnicy porów 0,14 μm. Mikrofiltrację przeprowadzono na laboratoryjnym
układzie filtracyjnym wyposażonym w membranę ceramiczną. Proces przeprowadzono w zakresie temperatur 23-25°C, dla ciśnienia transmembranowego wynoszącego 0,1 MPa, przy stałym natężeniu
przepływu nadawy. W pracy przeanalizowano zmianę zawartości odpowiednich frakcji białka w mleku
przed i po mikrofiltracji. Zawartość białka w strumieniu retentatu analizowano metodą formolową.
Zbadano hydrodynamikę membrany 0,14 μm. Rozważono również spadek strumienia permeatu oraz wzrost oporu membrany w kolejnych szarżach mikrofiltracji świadczący o zjawisku foulingu. Dalsze
badania powinny być związane z zapobieganiemfoulingu.
Słowa kluczowe: membrany ceramiczne, mikrofiltracja, separacja białek
Microfiltration of milk using ceramic membranes
Ceramic membranes are more and more used in the industry. They have many advantages, for example
resistance to high temperatures and chemical stability. The huge benefit of ceramic membranes is the resistance to bacteria and the ability to steam sterilization, which is essential in food preparation.
Microfiltration in dairy industry is used to removal of bacteria, protein separation and production of milk and
whey concentrates.
In this study there is describe the process of fractionation of commercial milk proteins by using a single-channel ceramic membrane with a pore diameter of 0.14 μm. Microfiltration was performed on a laboratory
filtration system equipped with a ceramic membrane. The process was carried out at a temperature range
of 23-25 °C, for a transmembrane pressure of 0.1 MPa and at constant feedrate. The work analyzes the change
of protein fractions in milk before and after microfiltration. The protein content of the retentate stream was analyzed by the formalin method. In research was tested the hydrodynamics of a 0.14 μm membrane. In study
was measure the drop in permeate flow and the increase in membrane resistance in further microfiltration tests
what could be induce by fouling. Further research should be concerned with restoring the membrane's
transport properties and prevention of fouling. Keywords: ceramic membranes, microfiltration, protein separation
74
Renata Stanisławczyk1, Mariusz Rudy
2, Janusz Ryszard Mroczek
3
Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe
1. Wprowadzenie
Dane epidemiologiczne wskazują na wyraźny związek pomiędzy niektórymi składni-
kami żywności a występowaniem określonych chorób, np. nowotworowych. Do
najbardziej szkodliwych związków wyizolowanych z artykułów spożywczych należą
m.in. heterocykliczne aminy aromatyczne (HCA), wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne (WWA) oraz nitrozoaminy [1]. Są to związki o udokumentowanym
działaniu mutagennym i karcynogennym [2].
Zanieczyszczenie środowiska metalami ciężkimi jest również jednym z ważniejszych
zagrożeń dla zdrowia ludzi. Do organizmu człowieka metale ciężkie są wchłaniane przez
skórę, wdychane, spożywane z produktami roślinnymi i zwierzęcymi. Do najbardziej
toksycznych metali ciężkich należą: ołów, rtęć i kadm. Stwierdzono istotne zależności
między stężeniami metali ciężkich w spożywanych pokarmach czy wdychanym po-
wietrzu a umieralnością na nowotwory [3].
Spośród wielu potencjalnych chemicznych zanieczyszczeń żywności, dioksyny,
w tym: polichlorowane dibenzo-p-dioksyny (PCDD) i dibenzofurany (PCDF) oraz
dioksynopodobne polichlorowane bifenyle (dl-PCB) są także powszechnie uważane za
jedne z najbardziej niebezpiecznych dla naszego zdrowia ze względu na ich właściwości
toksykologiczne. Wśród niekorzystnych skutków zdrowotnych związanych z prze-
wlekłym narażeniem na dioksyny wymienia się m.in. wzrost ryzyka wystąpienia chorób
nowotworowych [4].
2. Heterocykliczne aminy aromatyczne (HCA)
Niektóre sposoby przetwarzania żywności mogą powodować powstawanie w niej szkodliwych związków chemicznych, w tym mutagennych i kancerogennych hetero-cyklicznych amin aromatycznych (HCA) [1, 5, 6].
HCA (heterocyclic aromatic amines) to grupa związków będących produktami pirolizy aminokwasów i białek, które powstają podczas termicznej obróbki żywności (gotowanie, smażenie, pieczenie, grillowanie), głównie mięsa czerwonego oraz ryb. W wysokiej temperaturze (150 ≤ 300°C) aminokwasy budujące białka mięsa ulegają reakcji z kreatyną i sacharydami występującymi w mięśniach (reakcja Maillarda), tworząc w ten sposób HCA. Powstają więc głównie na powierzchni mięsa i ryb
1 [email protected], Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-Rolniczy,
Uniwersytet Rzeszowski 2 [email protected], Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski 3 [email protected], Katedra Przetwórstwa i Towaroznawstwa Rolniczego, Wydział Biologiczno-Rolniczy,
Uniwersytet Rzeszowski
Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe
75
pieczonych nad otwartym ogniem. W temperaturze niższej (150-200oC) na powierzchni
smażonego mięsa, jak również w wywarze mięsnym, powstają produkty pochodne, tj. chinoliny, chinoksaliny i pirydyny, równie niebezpieczne, jak HCA [2, 7, 8].
Ilość HCA powstałych podczas obróbki termicznej mięsa nie jest stała i zależy od:
czasu i temperatury − ilość powstałych HCA jest wprost proporcjonalna do czasu i temperatury termicznej obróbki mięsa;
rodzaju mięsa − najwięcej HCA znajduje się w dobrze wysmażonym, czerwo-nym mięsie;
sposobu przygotowania − mięso poddane procesowi marynowania, smażenia lub grillowania zawiera więcej HCA niż mięso niepeklowane lub gotowane [2].
W tab. 1. przedstawiono wyniki oznaczeń najczęściej występujących HCA w wy-branych produktach mięsnych poddanych różnym rodzajom obróbki cieplnej. Szacuje się, że średnie dzienne spożycie HCA przez jedną osobę wynosi około 0,4-16 µg [9].
Heterocykliczne aminy aromatyczne to związki potencjalnie mutagenne. Potwier-dzono to w teście Amesa dla ponad 20 z nich. HCA wykazują działanie mutagenne dla bakterii oraz niektórych tkanek ssaków, powodują aberracje chromosomowe oraz wymiany siostrzanych chromatyd w koloniach komórkowych. Niektóre z hetero-cyklicznych amin aromatycznych są bardziej mutagenne w stosunku do niektórych zwierząt niż typowe muta- i karcinogeny, takie jak benzo[a]piren czy aflatoksyna B1. HCA są ponad 100 razy bardziej mutagenne niż aflatoksyna B1 i ponad 2000 razy bardziej mutagenne niż benzo[a]piren. W stosunku do Sallmonella typhimurium HCA wykazują działanie wysoce mutagenne powodując mutacje genowe: delecję i addycję prowadzące do przesunięcia ramki odczytu (S. typhimurium TA98) i substytucję (S. typhimurium TA100). Tego samego typu mutacje występują również w komórkach ssaków narażonych na działanie HCA, co potwierdzono w badaniach in vitro i in vivo. HCA wykazują karcinogenne działanie w stosunku do gryzoni, zwiększając ryzyko nowotworów różnych narządów, tj.: jama ustna, wątroba, żołądek, płuca, jelito grube, prostata czy gruczoły mlekowe. Potwierdzono to w długofalowych badaniach opartych na karmieniu paszą z dodatkiem HCA [5].
Tabela 1. Zawartość HCA w wybranych produktach mięsnych poddanych obróbce termicznej [2]
Produkt
HCA [ng/g mięsa]
IQ MeIQ Me-
IQx PhIP
Trp-
P-1
Trp-P-
2
befsztyk pieczony
5-15 min w temp. 190-
275°C
0,3-2 nd* 3-12 23,5-48,5 nd nd
pieczona wołowina 0,19 nd 2,11 15,7 0,21 0,25
pieczone kurczę nd nd 2,33 38,1 0,12 0,18
pieczona baranina nd nd 1,01 42,5 nd 0,15
pieczona wieprzowina 0,04 0,02 0,8-8,5 1,7-91 nd nd
smażona ryba 0,16-20 0,03-20 0,8-8,5 1,7-91 13,0 13,0
*nd – niewykrywalne
Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek
76
Wyniki prac populacyjnych dotyczących związku miedzy spożyciem HCA a zapa-
dalnością na nowotwory są jednak niejednoznaczne. W diecie zachodniej (europejskiej,
amerykańskiej itp.) główne źródło HCA stanowi smażone i grillowane mięso. Wyzna-
cznikiem ekspozycji na HCA w przeprowadzonych analizach była ilość oraz sposób
przygotowania potraw mięsnych. Zauważono 4,6-krotnie wyższe ryzyko zachorowania
na raka piersi u kobiet spożywających mięso poddane silnej obróbce termicznej
w porównaniu do kobiet preferujących mięso średnio lub słabo wysmażone. W innych
analizach wskazuje się, że spożywanie mięsa o silnie zarumienionej powierzchni
zwiększa ryzyko zachorowania na raka okrężnicy i odbytnicy, odpowiednio 2,8 i 6 razy.
Ryzyko zachorowania na raka trzustki jest 1,7 razy większe u ludzi spożywających
smażone lub grillowane mięso raz w tygodniu i około 13,4-krotnie większe w przypadku
konsumpcji takich potraw prawie codziennie. Stwierdzono również większą zapadalność
na raka układu moczowego wśród ludzi spożywających smażone mięso przynajmniej raz
w tygodniu. Wykazano ponadto związek między częstym jedzeniem czerwonego mięsa
a ryzykiem zachorowania na raka żołądka i przełyku [9].
Międzynarodowa Agencja ds. Badań Nad Rakiem (IARC) po przeanalizowaniu
szeregu badań nad karcinogennością HCA zakwalifikowała IQ do grupy substancji
prawdopodobnie karcinogennych dla ludzi (grupa 2A), a MeIQ, Me- IQx, PhIP, AαC,
MeAαC, Glu-P-1, Glu-P-2, Trp-P-1 oraz Trp-P-2 do substancji prawdopodobnie
mających działanie karcinogenne dla ludzi (grupa 2B) [5].
3. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA)
Występowanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA)
w żywności jest spowodowane głównie zanieczyszczeniem środowiska i niektórymi
technologicznymi procesami utrwalania żywności, jak wędzenie, smażenie lub grillo-
wanie [10, 11]. WWA (polycyclic aromatic hydrocarbons) powstają w trakcie wytwa-
rzania żywności szczególnie wtedy, gdy występuje niepełne spalanie materii organicznej
[12], w efekcie pirolizy tłuszczu podczas obróbki cieplnej, zwłaszcza nad otwartym
ogniem. Przetworzona termicznie żywność szczególnie obfituje w te karcynogeny
[2, 12], zwłaszcza gdy proces spalania przebiega w temperaturze od 500oC do 1000
oC
lub wyższej [13].
W przetwórstwie mięsa zmierza się do zmniejszania zawartości wielopierście-
niowych węglowodorów aromatycznych w wyrobach wędzonych, do czego obligują
rygorystyczne rozporządzenia unijne limitujące zawartość tych związków [12]. Od
1.09.2014 roku obowiązują nowe wymagania Unii Europejskiej dotyczące najwyższych
dopuszczalnych poziomów WWA w mięsie i produktach mięsnych wędzonych (tab. 2),
które zostały ujęte w rozporządzeniu Komisji (UE) Nr 835/2011 [14].
Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe
77
Tabela 2. Wymagania Unii Europejskiej dotyczące najwyższych dopuszczalnych poziomów WWA w mięsie
i produktach mięsnych wędzonych (µg/kg) [14]
Środek
spożywczy Związek WWA
Najwyższe
dopuszczalne
poziomy
Okres
obowiązywania
Mięso
wędzone
i produkty
mięsne
wędzone
benzo[a]piren
5,0 do 31 sierpnia 2014 r.
2,0 począwszy od 1
września 2014 r.
suma benzo[a]pirenu,
benz[a]antracenu,
benzo[b]fluorantenu
i chryzenu
30,0 od 1 września 2012 r.
do 31 sierpnia 2014 r.
12,0 począwszy od 1
września 2014 r.
Badania zawartości WWA w mięsie i produktach mięsnych poddanych obróbkom
cieplnym informują o poziomie zanieczyszczenia tymi związkami w poszczególnych
grupach wyrobów mięsnych [10]. Najwięcej tych związków stwierdza się w żywności
wędzonej, a zwłaszcza grillowanej, np. w grillowanej stwierdzono 212 μg/kg benzo[a]pi-
renu, a w wędzonej 12 μg/kg [15]. Po procesie wędzenia zawartość WWA w gotowych
wyrobach wzrasta przeciętnie od ok. 22% do ponad 41% w stosunku do ich zawartości
w farszach [12]. Przeprowadzone badania wykazują występowanie WWA w wędzonych
rybach i mięsie nawet w ilości 200 μg/kg, w pieczonym mięsie w ilości 130 μg/kg,
podczas gdy w surowej żywności występowały w stężeniach od 0,01 do 1 μg/kg [2].
Pod względem wielkości pobrania WWA, mięso i jego przetwory wnosi do dziennej
porcji żywności około 0,41 µg związków kancerogennych, w tym 0,05 µg B[a]P.
Stanowi to 13,4% sumarycznego dziennego pobrania z żywnością WWA, uznanych za
indykator potencjału kancerogenności [16]. Zależnie od stylu życia dawka WWA, na
którą narażony jest człowiek, wynosi średnio 3 µg/dzień w przypadku osób niepalą-
cych [2].
Zaostrzenie wymagań w zakresie dopuszczalnych zawartości wielopierścieniowych
węglowodorów aromatycznych w wyrobach wynika z właściwości rakotwórczych
i mutagennych tych związków [12]. WWA są to wysoce niebezpieczne substancje
wykazujące właściwości zarówno kancerogenne, jak i mutagenne [2, 17]. Pobór nawet
niewielkich ilości tych związków może powodować uszkodzenia DNA, co w efekcie
może prowadzić do karcynogenezy [2]. Najlepiej poznanym węglowodorem z grupy
WWA jest benzo[a]piren – B[a]P [10], który wykazuje najsilniejsze właściwości
rakotwórcze [12].
W organizmie człowieka związki te mogą być przekształcane przez nitroreduktazę
mikroorganizmów jelitowych do amin aromatycznych, poprzez zamianę grupy nitrowej
na aminową, z wytworzeniem N-hydroksy produktów pośrednich. Właściwość tę
wykazują głównie bakterie z rodzajów Clostridium oraz Eubacterium. Stwierdzono, że
u gnotobiotycznych szczurów poziom redukcji grupy nitrowej w kwasie p-nitrobenzo-
esowym był o wiele niższy niż u zwierząt o naturalnym składzie mikroorganizmów
przewodu pokarmowego. Redukcja tego kwasu do kwasu 4-aminobenzoesowego powo-
dowała generowanie szeregu wolnych rodników o właściwościach genotoksycznych.
Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek
78
Wykryto, iż 1-nitropiren to związek powstający w reakcji tlenków azotu z pirenem,
powszechnie występujący w spalinach samochodowych. Stanowi poważne zagrożenie
dla zdrowia człowieka, gdyż odznacza się silną mutagennością oraz wysoką karcyno-
gennością. Mikroorganizmy jelitowe odpowiadają za aktywację metaboliczną 1-nitro-
pirenu do 1-aminopirenu, czego dowodem jest fakt, że w moczu gnotobiotycznych
szczurów nie wykrywa się 1-aminopirenu. Wykazano także, że mikroorganizmy jelitowe
przyczyniają się do przekształcania WWA do ich bardziej aktywnych pochodnych
estrogenowych. WWA są wysoce genotoksyczne i w znacznym stopniu odpowiedzialne
za indukcję nowotworów jelita grubego [2].
4. Nitrozoaminy
W czasie konserwowania mięsa, a szczególnie w trakcie peklowania zachodzą
reakcje, w wyniku których mogą powstawać związki szkodliwe dla organizmu [18].
Dieta bogata w jony azotanowe(V) oraz ich prekursory – jony azotanowe(III) sprzyja
endogennej reakcji nitrozowania, tj. tworzenia nitrozozwiązków, w tym nitrozoamin.
Jony azotanowe(V) same w sobie nie są szkodliwe, ale po przedostaniu się do orga-
nizmu mogą być przekształcane przez enzym bakteryjny – reduktazę azotanową do
jonów azotanowych(III), a te z kolei, przy udziale nitroreduktazy mogą reagować
z aminami pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowymi, a także aminokwasami, amidami,
indolami lub fenolami, tworząc nitrozoaminy. Czynnikiem sprzyjającym endogennemu
nitrozowaniu w jelicie grubym jest dieta bogata w mięso, zwłaszcza czerwone, co
w efekcie może prowadzić do powstania nowotworu jelita grubego [2].
Komitet ekspertów FAO/WHO ustalił, że maksymalne dopuszczalne dzienne
pobranie (ADI) azotanów(V) przez człowieka ze względu na możliwość tworzenia się
nitrozoamin nie powinno przekraczać 5 mg/kg masy ciała (co odpowiada 1,13 mg N-
NO3). Wartość ta w odniesieniu do azotanów(III) wynosi 0,2 mg/kg masy ciała (co
odpowiada 0,06 mg N-NO2) [19, 20]. Badane przetwory mięsne w Polsce charakte-
ryzowały się bardzo zróżnicowaną zawartością azotanów(V) od 18÷64 mg/100 g,
podczas gdy zawartość azotanów(III) we wszystkich badanych wyrobach była mała
– do 2,5 mg NO2/100 g produktu [19].
Ze względu na szkodliwość azotanów(III) i azotanów(V) ich stosowanie podlega
ścisłym ograniczeniom, zarówno jeśli chodzi o ilości wprowadzane w procesie pro-
dukcji, jak i ich pozostałości w środku spożywczym [21]. W Polsce ilość stosowanych
w produkcji azotanów(III) i azotanów(V) oraz ich zawartość w gotowym produkcie
jest ściśle regulowana Rozporządzeniem Ministra Zdrowia z dnia 22 listopada 2010 r.
w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych [22].
Nitrozoaminy to grupa związków chemicznych znanych od ponad 100 lat i wykazu-
jących działanie kancerogenne odkryte w 1956 r. Przyczyniło się to do podjęcia dalszych
badań nad nitrozoaminami, w których udowodniono, że 90% z 300 przebadanych
związków ma właściwości kancerogenne [2, 17, 23, 24, 25]. Ponadto wykazują działania
mutagenne, teratogenne, embriotoksyczne oraz neurotoksyczne i nefrotoksyczne [23,
25]. W wielu krajach obserwuje się korelację między zapadalnością na raka żołądka
(powodowanego jak się wydaje przez nitrozoaminy), a poziomem spożycia azota-
Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe
79
nów(III) [24]. Nitrozoaminy są odpowiedzialne za indukcję nowotworów w różnych
organach, najczęściej wątroby, jelita grubego, płuc, trzustki, żołądka, nerek, pęcherza
moczowego, przełyku i języka (tab. 3) [2, 26].
Tabela 3. Umiejscowienie nowotworów u szczurów wywołanych przez wybrane związki nitrozowe po
dodaniu dożołądkowym [21, 23]
Związek N-nitrozowy
LD50
mg∙kg-1
m.c.
Umiejscowienie
nowotworu
Rakotwórczość
dla ludzi
N-nitrozodietyloamina (NDEA) 280 wątroba, przełyk,
nerki grupa 2A
N-etylo-nitrozomocznik
(ENMO) 300
mózg, układ
krwionośny grupa 2A
N-metylo-N’-nitro-N-
nitrozoguanidyna (NMGU) 90
nerki, pęcherz,
moczowód grupa 2A
N-nitrozometylo-etyloamina
(NMEA) 90 wątroba grupa 2B
N-nitrozodimetylo-amina
(NDMA) 40
wątroba, płuca,
nerki grupa 2A
N-metylo-nitrozomocznik
(MNMO) 110 skóra, przydatki grupa 2A
N-nitrozodipropylo-amina
(NDPA) 480 wątroba, płuca grupa 2A
N-nitrozodibutylo-amina
(NDBA) 1200
wątroba, przełyk,
pęcherz grupa 2B
Grupa 2A – czynnik prawdopodobnie rakotwórczy dla ludzi
Grupa 2B – czynnik przypuszczalnie rakotwórczy dla ludzi
Działanie karcynogenne nitrozoamin związane jest z aktywacją metaboliczną za pośrednictwem enzymów mikrosomalnych, w wyniku której powstaje jon alkilokarbo-niowy. Aktywność nitrozoamin prowadząca do zmian nowotworowych, mutagennych i teratogennych zależy w dużym stopniu od ich budowy i jest odwrotnie proporcjo-nalna do liczby atomów węgla w łańcuchu alkilowym [24]. Nitrozoaminy wykazują również wpływ na rozrodczość [23]. Istotne dla zdrowia jest, że powstające w trakcie obróbki termicznej nitrozoaminy również przekształcają hemoglobinę w methemoglo-binę, niewiążącą tlenu, co może powodować zaburzenia w układzie krążenia u ludzi [18].
Obecnie wiadomo, że w szczególności N-nitrozodimetyloamina (NDMA) jest związkiem o wysokiej aktywności kancerogennej, mutagennej oraz teratogennej [17, 20, 25, 27]. Duże zagrożenie stwarzają również N-nitrozopiperydyna i N-nitrozo-pirolidyna [20, 25].
NDMA jest nitrozoaminą najpowszechniej występującą w pożywieniu, a także powstającą w wyniku endogennego nitrozowania. Jest również najlepiej poznana ze względu na odnotowane przypadki ostrego zatrucia. W badaniach na zwierzętach wykazano, że NDMA powoduje bardzo ciężkie uszkodzenia wątroby, owrzodzenie, krwawienie z jelit oraz działa drażniąco na błony śluzowe i skórę [2].
Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek
80
5. Metale ciężkie
W ciągu ostatnich kilkunastu lat obserwuje się w środowisku naturalnym, a w tym
również w żywności, wzrost różnego rodzaju skażeń chemicznych. Wśród wielu czyn-
ników skażających środowisko człowieka poważne niebezpieczeństwo stanowią
metale ciężkie [28, 29]. Zanieczyszczenie środowiska metalami ciężkimi jest jednym
z ważniejszych zagrożeń dla zdrowia ludzi. Do organizmu człowieka te pierwiastki
toksyczne są wchłaniane przez skórę, wdychane, spożywane z produktami roślinnymi
i zwierzęcymi. Do najbardziej toksycznych metali ciężkich należą: ołów, rtęć i kadm
[3, 30]. Pierwiastki te są zaliczane do priorytetowych zanieczyszczeń żywności,
ponieważ stwarzają największe zagrożenie dla zdrowia ludzkiego, zarówno ze względu
na ich właściwości toksykologiczne, jak i powszechność występowania [28]. Skutki
oddziaływania tych pierwiastków są zwykle odległe i długotrwałe, objawy chorobowe
uwidaczniają się na ogół po upływie wielu miesięcy, a nawet lat [3, 28]. Metale ciężkie
kumulują się w organizmie [3]. Wykazują one nie tylko działanie nefrotoksyczne,
hepatotoksyczne i neurotoksyczne, ale również mutagenne i kancerogenne [31]. Kan-
cerogenne oddziaływanie występuje, gdy poziom metalu w danym organizmie osiągnie
lub przekroczy dawkę progową. Często organami najbardziej atakowanymi są te
organy, które są związane z detoksykacją lub eliminacją metalu. Dlatego też metale
ciężkie głównie atakują wątrobę i nerki. Ponadto często stwierdza się kumulację metali
w kościach, mózgu i mięśniach. Metale mogą wywołać natychmiastowe ostre zatrucia
lub stany przewlekłe. Schorzenia przewlekłe występują przez długi czas w formie
utajonej. Po pewnym czasie mogą wywołać bardzo niebezpieczne zmiany mutagenne
lub uszkodzenia centralnego systemu nerwowego. Zmiany mutagenne mogą prowadzić
do schorzeń nowotworowych. Stwierdzono istotne zależności między stężeniami metali
ciężkich w spożywanych pokarmach czy wdychanym powietrzu a umieralnością na
nowotwory [3]. Metale ciężkie działają również na układ krwiotwórczy, nerwowy,
często powodują zaburzenia rozwoju umysłowego, czynności fizjologicznych,
biochemicznych i behawioralnych [31]. Poszczególne metale wykazują różnorodne
efekty toksyczne [17]. Oddziaływanie ich na organizm człowieka oraz poszczególne
narządy jest zróżnicowane i zależy od ilości wchłoniętej dawki, czasu trwania procesu
skażenia oraz wieku konsumenta [32]. Zgodnie z opracowaniem IARC – Międzynaro-
dowej Agencji Badań nad Rakiem, kadm (Cd) zaklasyfikowano do 1 grupy obejmującej
substancje rakotwórcze dla człowieka, a związki nieorganiczne ołowiu, uprzednio
klasyfikowane w grupie 2B (możliwie rakotwórcze dla człowieka) w 2006 roku zakwa-
lifikowano do grupy 2A, w której znajdują się substancje prawdopodobnie rakotwórcze
dla człowieka [31].
Metale ciężkie przenikają do żywności zarówno z powietrza, gleby, jak i wody
[17]. Aktualnie głównym źródłem narażenia ludzi i zwierząt na pierwiastki toksyczne
jest spożywanie zanieczyszczonej żywności i pasz [33]. Głównymi źródłami metali
ciężkich, które zanieczyszczają środowisko są: procesy spalania paliw, transport,
składowanie i spalanie odpadów. Dodatkowym źródłem metali ciężkich w produktach
spożywczych są środki ochrony roślin i nawozy stosowane w ich uprawie [17]. Ze
Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe
81
względu na zagrożenie dla zdrowia ludzkiego ogromne znaczenie ma kontrola jakości
produktów zanieczyszczonych tymi pierwiastkami [28]. Badanie zawartości pier-
wiastków toksycznych w żywności zwierzęcego pochodzenia jest niezwykle ważnym
elementem w aspekcie ochrony zdrowia człowieka [33]. Średnią zawartość ołowiu,
kadmu i rtęci w mięśniach zwierząt przedstawiono w tab. 4.
Tabela 4. Średnia zawartość ołowiu, kadmu i rtęci w mięśniach zwierząt (mg/kg św.m.) [33]
Badane
parametry
Badany materiał
bydło świnie zwierzęta
łowne drób konie ryby
Pb 0,015 0,013 0,273 0,010 0,028 0,016
Cd 0,002 0,001 0,002 0,001 0,059 0,001
Hg <0,001 0,001 0,004 <0,001 <0,001 0,036
Oceny wyników zawartości ołowiu, kadmu i rtęci w żywności dokonuje się zgodnie
z rozporządzeniem Komisji (WE) Nr 1881/2006 [34], wraz z późniejszymi zmianami,
ustalającym najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach
spożywczych (tab. 5):
1. Rozporządzenie Komisji (UE) 2015/1005 [35];
2. Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 488/2014 [36];
3. Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 420/2011 [37].
Tabela 5. Najwyższe dopuszczalne poziomy zanieczyszczeń pierwiastkami toksycznymi żywności
pochodzenia zwierzęcego (mg/kg św.m.), przyjęte dla urzędowych badań kontrolnych [33, 35, 36, 37]
Produkt Ołów Kadm Rtęć
Mięso 0,10 0,05* 0,02
Wątroba 0,50 0,50 0,05
Nerki 0,50 1,00 0,05
Ryby 0,30 0,05** 0,50
*Mięso koni – 0,20 mg/kg;
**Mięso ryb z wyjątkiem gatunków: makrela, tuńczyk; mięso ryb: makrela, tuńczyk – 0,10 mg/kg; mięso ryb:
sardela, włócznik, sardynka – 0,25 mg/kg
Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek
82
6. Dioksyny i dioksynopodobne polichlorowane bifenyle (dl-PCB)
Dioksyny oraz polichlorowane bifenyle należą do grupy związków chemicznych,
zwanych Trwałymi Zanieczyszczeniami Organicznymi (Persistent Organic Pollutants),
czyli substancji chemicznych obecnych w środowisku, które za pośrednictwem żywności
dostają się zarówno do organizmu człowieka, jak i zwierząt [38, 39].
W skład grupy dioksyn wchodzi 75 toksycznych kongenerów polichlorowanych
dibenzo-p-dioksyn (PCDD) i 135 kongenerów polichlorowanych dibenzofuranów
(PCDF). Szczególne zagrożenie dla zdrowia człowieka stanowi 17 kongenerów zawie-
rających w swojej cząsteczce od 4 do 6 atomów chloru. Bardzo toksyczne wśród PCDD
i PCDF są związki, w których atomy chloru występują w pozycjach 2, 3, 7 i 8, np.
2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioksyna (TCDD). Do grupy związków o właściwościach
podobnych do dioksyn, zwanych też dioksynopodobnymi (dioxin like – dl-PCB), zalicza
się 12 kongenerów polichlorowanych bifenyli, zawierających co najmniej 4 atomy chloru
w cząsteczce oraz wykazujących podobną budowę strukturalną do TCDD [38, 40, 41].
Nigdy związków tych nie produkowano celowo ani też nie były półproduktami
w dalszych syntezach. Powstają one najczęściej w procesach termicznych podczas
spalania substancji organicznych w obecności związków chloru lub fluoru (np. spalanie
odpadów komunalnych). Tworzą się także w procesach metalurgicznych oraz procesach
termicznych według dwóch zasadniczych mechanizmów: w wyniku niecałkowitego
termicznego rozkładu, z tak zwanych prekursorów. Następuje wówczas przegrupowanie
w cząsteczkach związków, będących prekursorami w wyniku tzw. syntezy de novo oraz
bez udziału organicznych prekursorów [42]. Dioksyny są też produktami ubocznymi
wielu procesów chemicznych, np. podczas wybielania pulpy celulozowej, produkcji
niektórych pestycydów. Obecność polichlorowanych bifenyli w środowisku jest zwią-
zana z działalnością człowieka. Głównymi źródłami przedostawania się polichloro-
wanych bifenyli do środowiska są wycieki z kondensatorów oraz transformatorów,
nieodpowiednie przechowywanie zużytych olejów przemysłowych, ich niewłaściwa
regeneracja oraz niewłaściwe procesy utylizacyjne [38 ].
Uczeni szacują, że około 97% dioksyn dostaje się do organizmu człowieka z poży-
wieniem takim jak: mięso wołowe, mleko i jego przetwory, drób, wieprzowina, ryby
i jaja. Natomiast pozostałe 3% dostają się drogą wziewną i przez skórę. Ryby i przetwory
rybne charakteryzują się zwykle większym skażeniem związkami z grupy dioksyn niż
mięso i jego przetwory (tab. 6) [43].
Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe
83
Tabela 6. Średnia zawartość PCDD/PCDF, dl-PCB oraz sumy PCDD/PCDF/dl-PCB (pg WHO-TEQ/g ś.m.)
w rybach bałtyckich oraz w mięsie zwierząt hodowlanych w 2015 r. [44]
Gatunek PCDD/PCDF dl-PCB PCDD/PCDF/dl-PCB
Łosoś bałtycki 2,04 ± 0,7 3,65 ± 1,03 5,7 ± 1,68
Mięso świń 0,17 ± 0,09 0,13 ± 0,07 0,3 ± 0,17
Mięso drobiu 0,25 ± 0,36 0,1 ± 0,1 0,36 ± 0,42
Mięso wołowe 0,37 ± 0,21 0,34 ± 0,21 0,71 ± 0,42
Mięso końskie 1,72 ± 1,46 1,94 ± 1,31 3,66 ± 2,71
Mięso owcze
Wątroba owcza
1,06 ± 1,24
0,69 ± 0,58
0,42 ± 0,27
0,23 ± 0,11
1,48 ± 1,33
0,91 ± 0,67
U ludzi dioksyny i polichlorowane bifenyle są transportowane przez lipidy krwi do
wątroby oraz tkanki tłuszczowej, gdzie ulegają kumulacji. W komórkach dioksyny i dl-
PCB łączą się z receptorem cytozolowym węglowodorów aromatycznych. Aktywny
kompleks dioksyna-receptor w jądrze komórkowym łączy się z fragmentem DNA
i następuje stymulacja transkrypcji genu cytochromu P-450 oraz cytochromu P-448, co
skutkuje zwiększonym wytwarzaniem hydroksylaz węglowodorów aromatycznych.
Enzymy te uczestniczą w procesie metabolizmu dioksyn. Jego pierwszym etapem jest
hydroksylacja, a drugim reakcja sprzęgania z kwasem glukuronowym lub glutationem,
bądź reakcja acetylacji. Powstające metabolity są rozpuszczalne wodzie i wydalane są
z moczem [38].
Dioksyny są najbardziej trującymi związkami jakie otrzymał w wyniku syntezy
człowiek [45]. Posiadają zdolność do długotrwałego kumulowania się w organizmie,
prowadzącego do naruszania różnych mechanizmów homeostatycznych, odpowie-
dzialnych za adaptację organizmu do środowiska, a wywołane przez te związki efekty
biologiczne mogą się przejawiać nawet w drugim pokoleniu. Pierwszym objawem
zatrucia dioksynami jest zwykle podrażnienie skóry, przeobrażające się w niegojące się
owrzodzenia, które sprzyjają zmianom w procesach komórkowych, prowadząc
w efekcie nawet do promocji zmian nowotworowych [39]. Dioksyny wykazują:
działanie toksyczne na skórę powoduje powstanie trądzika chlorowego charakte-
ryzującego się zaburzeniem w budowie i czynności gruczołów łojowych skóry
z hiperplazją i hiperkeratozą naskórka. Na twarzy i małżowinach usznych
stwierdza się nieregularnie wyniosłą powierzchnię skóry ze zgrubieniami
i stwardnieniami, wywołanymi przez liczne zaskórniki z zaczopowaniem
masami rogowymi ujść mieszków włosowych;
Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek
84
działanie hormonalne – prowadzi do zmian poziomu hormonów tarczycy
z następowym upośledzeniem rozwoju sprawności psychomotorycznej z pod-
wyższonym poziomem hormonu TSH; u osób narażonych zawodowo na
ekspozycję dioksynową;
działanie rakotwórcze – wśród pracowników zawodowo narażonych na dioksyny
(produkcja herbicydów, awarie chemiczne) obserwuje się, spowodowane
aberracją chromosomów, zwiększone ryzyko zgonu z powodu nowotworów
(chłoniak, mięsak, nowotwory płuc, nowotwory przewodu pokarmowego) [45,
46]. W 1997 roku dioksyny zostały uznane przez Międzynarodową Agencję
Badań nad Nowotworami (IRAC) za kancerogeny grupy A [38]. Z kolei
polichlorowane bifenyle zaliczane są przez IRAC do grupy 2A – związków
o prawdopodobnym działaniu rakotwórczym dla człowieka [17].
W przypadku kobiet w ciąży bardzo niebezpieczne, zwłaszcza w pierwszych
3 miesiącach ciąży – jest przenikanie przez łożysko czynników teratogennych, prowa-
dzących do obumarcia zarodka lub wykształcenia się wad rozwojowych. Należą do nich
także dioksyny [45].
Z powodu dużej szkodliwości dioksyn i polichlorowanych bifenyli ich stężenie
w produktach żywnościowych powinno być monitorowane [38]. W Polsce najwyższe
dopuszczalne poziomy dioksyn, polichlorowanych bifenyli o działaniu podobnym do
dioksyn i polichlorowanych bifenyli o działaniu niepodobnym do dioksyn w żywności
pochodzenia zwierzęcego reguluje Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 1259/2011 [47]
oraz Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 1067/2013 [48] (tab. 6). Kontrola narażenia na
zatrucie dioksynami ma na celu ocenę ryzyka wystąpienia niekorzystnych skutków
zdrowotnych, wynikających z narażenia na te związki, i powinna być skoncentrowana
na redukcji emisji dioksyn do środowiska i zaniechania procesów technologicznych,
będących źródłami ich powstawania [42].
Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe
85
Tabela 6. Najwyższe dopuszczalne poziomy dioksyn i polichlorowanych bifenyli o działaniu podobnym do
dioksyn w wybranych środkach spożywczych [47, 48]
Środki spożywcze
Najwyższe dopuszczalne poziomy
Suma dioksyn
(WHO-PCDD/F-TEQ)
Suma dioksyn i polichlorowanych
bifenyli o właściwościach
podobnych do dioksyn
(WHO-PCDD/F-PCB-TEQ)
Mięso i produkty mięsne
(z wyłączeniem jadalnych
podrobów) następujących
zwierząt:
bydło i owce
drób
świnie
2,5 pg/g tłuszczu
1,75 pg/g tłuszczu
1,0 pg/g tłuszczu
4,0 pg/g tłuszczu
3,0 pg/g tłuszczu
1,25 pg/g tłuszczu
Wątroba zwierząt
lądowych, z wyjątkiem
owiec, i produkty z niej
pochodzące
0,30* pg/g
świeżej masy
0,50** pg/g
świeżej masy
Mięso ryb i produkty
rybołówstwa oraz
produkty z nich
pochodzące
3,5 pg/g świeżej masy 6,5 pg/g świeżej masy
Tłuszcz z następujących
zwierząt:
bydło i owce
drób
świnie
2,5 pg/g tłuszczu
1,75 pg/g tłuszczu
1,0 pg/g tłuszczu
4,0 pg/g tłuszczu
3,0 pg/g tłuszczu
1,25 pg/g tłuszczu
*Wątroba owiec i produkty z niej pochodzące – 1,25 pg/g świeżej masy; **Wątroba owiec i produkty z niej pochodzące – 2,00 pg/g świeżej masy
Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek
86
7. Podsumowanie
Mięso i przetwory mięsne są dla człowieka źródłem zarówno niezbędnych składni-
ków odżywczych, jak i wielu związków mogących powodować w jego organizmie
zmiany chorobowe, w tym nowotworowe. Obróbka termiczna mięsa, szczególnie
w wysokiej temperaturze sprzyja powstawaniu związków o działaniu kancerogennym.
Występujące w mięsie i przetworach mięsnych nitrozoaminy, heterocykliczne aminy
aromatyczne (HCA) oraz wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) to
związki o udokumentowanym działaniu kancerogennym. Istnieje związek pomiędzy
częstym spożywaniem przetworzonego mięsa a częstotliwością występowania nowo-
tworów u ludzi. Problemem dla zdrowia człowieka są także zanieczyszczenia metaliczne
mięsa. Do najbardziej toksycznych metali ciężkich należą: ołów, rtęć i kadm. Skutki
oddziaływania tych pierwiastków są zwykle odległe i długotrwałe. Wykazują one nie
tylko działanie kancerogenne, ale również mutagenne, nefrotoksyczne, hepatotoksyczne
i neurotoksyczne. Stwierdzono istotne zależności między stężeniami metali ciężkich
w spożywanych pokarmach czy wdychanym powietrzu a umieralnością na nowotwory.
Również dioksyny i dioksynopodobne polichlorowane bifenyle (dl-PCB) obecne
w mięsie są związkami powszechnie uważanymi za jedne z najbardziej niebezpiecznych
dla organizmu ludzkiego. W 1997 roku dioksyny zostały uznane przez Międzynarodową
Agencję Badań nad Nowotworami (IRAC) za kancerogeny grupy A.
Literatura
1. Majcherczyk J., Surówka K., Heterocykliczne aminy aromatyczne jako zagrożenie chemiczne w produktach mięsnych poddawanych obróbce termicznej, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość., 1, 98 (2015), s. 16-34
2. Nowak A., Libudzisz Z., Karcynogeny w przewodzie pokarmowym człowieka, Żywność. Nauka Technologia. Jakość, 4, 59 (2008), s. 9-25
3. Ociepa−Kubicka A., Ociepa E., Toksyczne oddziaływanie metali ciężkich na rośliny, zwierzęta i ludzi, Inżynieria i Ochrona Środowiska, 15, 2 (2012), s. 169-180
4. Struciński P., Piskorska−Pliszczyńska J., Góralczyk K., Warenik−Bany M., Maszewski S., Czaja K., Ludwicki J. K., Dioksyny a bezpieczeństwo żywności, Roczniki Państwowego Zakładu Higieny, 62, 1 (2011), s. 3-17
5. Waszkiewicz−Robak B., Szterk A., Kaczmarczuk., Bezpieczeństwo zdrowotne mięsa wołowego poddanego obróbce cieplnej, Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego, 1 (2014a), s. 69-76
6. Olatunji O. S., Fatoki O. S., Opeolu B. O., Ximba B. J., Benzo[a]pyrene and benzo[k]fluoranthene in some processed fish and fish products, International Journal of Environmental Research and Public Health,, 12 (2015), s. 940-951
7. Gibis M., Heterocyclic aromatic amines in cooked meat products: causes, formation, occurrence, and risk assessment, Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 15 (2016), s. 269-302
8. Jamali M. A., Zhang Y., Teng H., Li S., Wang F., Peng Z., Inhibitory effect of Rosa rugosa tea extract on the formation of heterocyclic amines in meat patties at different temperatures, Molecules, 21, 173 (2016), s. 1-14
9. Woziwodzka A., Piosik J., Heterocykliczne aminy aromatyczne: charakterystyka i znaczenie w indukcji procesów nowotworowych, Biotechnologia, 4, 87 (2009), s. 133-151
Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe
87
10. Kubiak M. S., Polak M., Siekierko U., Zawartość B[A]P w rynkowych przetworach mięsnych, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3, 76 (2011), s. 120-129
11. Mičulis J., Valdovska A., Šterna V., Zutis J., Polycyclic aromatic hydrocarbons in smoked fish and meat, Agronomy Research, 9 (Special Issue II), (2011), s. 439-442
12. Waszkiewicz−Robak B., Szterk A., Rogalski M., Kruk M., Rokowska E., Zarodkiewicz M., Mikiciuk J., Wpływ procesu wędzenia wyrobów wieprzowych otrzymanych z mięsa o różnej jakości początkowej na zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2, 93 (2014b), s. 73-92
13. Szymański P., Borys A., Skażenie WWA mięsa i wędlin, nowe regulacje prawne, Przemysł Spożywczy, 66 (2012), s. 32-35
14. Rozporządzenie Komisji (UE) NR 835/2011 z dnia 19 sierpnia 2011 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 odnośnie do najwyższych dopuszczalnych poziomów wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w środkach spożywczych
15. Ciemniak A., Porównanie wpływu metody grillowania na zawartość benzo[a]piranu w mięsie kurcząt, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3, 52 (2007), s. 54-61
16. Wieczorek J., Wieczorek Z., Pobranie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych z żywnością, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, XLIV, 3 (2011), s. 725-731
17. Kumirska J., Gołębiowski M., Paszkiewicz M., Bychowska A., Skrypt z ochrony środowiska. Analiza żywności, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk 2010
18. Migdał W., Spożycie mięsa a choroby cywilizacyjne, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 6, 55 (2007), s. 48-61
19. Dżugan M., Pasternakiewicz A., Ocena dziennego pobrania azotanów z wyrobami mięsnymi i wodą pitną, Proceedings of EC Opole, 1, ½ (2007), s. 129-132
20. Skrabka-Błotnicka T., Higiena żywności, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej we Wrocławiu, Wrocław 2001
21. Andrejko M., Czarniecka-Skubina E., Andrejko D., Kluza F., Zawiślak K., Głuszak A., Pacek M., Zagrożenia bezpieczeństwa zdrowotnego żywności, Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie, Lublin 2012
22. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 22 listopada 2010 r. w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych (Dziennik Ustaw Nr 232, Poz. 1525)
23. Andrejko D., Andrejko M., Zanieczyszczenia żywności. Źródła i oddziaływanie na organizm człowieka, Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie, Lublin 2009
24. Stanisławczyk R., Nitrozoaminy w przetworach mięsnych, Gospodarka Mięsna, 10 (2014), s. 16-21
25. Skrabka-Błotnicka T., Masłowski B., Bezpieczeństwo żywności, Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu, Wrocław 2008
26. Jakszyn P., González C. A., Nitrosamine and related food intake and gastric and esophageal cancer risk: A systematic review of the epidemiological evidence, World Journal of Gastroenterology, 21, 12, 27 (2006), s. 4296-4303
27. Song P., Wu L., Guan W., Dietary nitrates, nitrites, and nitrosamines intake and the risk of gastric cancer: A meta-analysis, Nutrients, 7 (2015), s. 9872-9895
28. Bartodziejska B., Gajewska M., Czajkowska A., Oznaczenie poziomu zanieczyszczeń metalami ciężkimi żywności pochodzącej z samodzielnej produkcji rolnej techniką spektro-metrii absorpcji atomowej, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 43 (2010), s. 38-44
29. Jan A. T., Azam M., Siddiqui K., Ali A., Choi I., Haq Q. M. R., Heavy metals and human health: Mechanistic insight into toxicity and counter defense system of antioxidants, International Journal of Molecular Sciences, 16 (2015), s. 29592-29630
Renata Stanisławczyk, Mariusz Rudy, Janusz Ryszard Mroczek
88
30. Hoha G. V., Costăchescu E., Leahu A., Păsărin B., Heavy metals contamination levels in processed meat marketed in Romania, Environmental Engineering and Management Journal, 13, 9 (2014), s. 2411-2415
31. Kozłowska A., Mikołajczyk A., Boroń M., Kasperczyk S., Pawlas N., Narażenie na ołów a stężenie we krwi kadmu, selenu i wartości morfologii, Medycyna Środowiskowa − Environmental Medicine, 18, 2 (2015), s. 17-25
32. Stanisławczyk R., Zawartość ołowiu w tkankach zwierząt, Gospodarka Mięsna, 5 (2016), s. 30-33
33. Szkoda J., Nawrocka A., Kmiecik M., Żmudzki J., Badania kontrolne pierwiastków toksycznych w żywności pochodzenia zwierzęcego, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 48 (2011), s. 475-484
34. Rozporządzenie Komisji (WE) NR 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r. ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych (L 364/5 20.12.2006)
35. Rozporządzenie Komisji (UE) 2015/1005 z dnia 25 czerwca 2015 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów ołowiu w niektórych środkach spożywczych (L 161/9 26.6.2015)
36. Rozporządzenie Komisji (UE) NR 488/2014 z dnia 12 maja 2014 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów kadmu w środkach spożywczych (L 138/75 13.5.2014)
37. Rozporządzenie Komisji (UE) NR 420/2011 z dnia 29 kwietnia 2011 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych (L 111/3 30.4.2011)
38. Stec M., Kurzeja E., Kościołek A., Pawłowska-Góral K., Zagrożenia wynikające z narażenia na dioksyny i dioksynopodobne polichlorowane bifenyle, Problemy Higieny i Epidemiologii, 93, 4 (2012), s. 639-646
39. Żukiewicz-Sobczak W., Chmielewska−Badora J., Krasowska E., Wojtyła A., Piątek J., Wpływ dioksyn na środowisko i organizm człowieka, Medycyna Ogólna i Nauki o Zdrowiu, 18, 1 (2012), s. 59-63
40. Rozporządzenie Komisji (UE) NR 1259/2011 z dnia 2 grudnia 2011 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów dioksyn, polichlorowanych bifenyli o działaniu podobnym do dioksyn i polichlorowanych bifenyli o działaniu niepodobnym do dioksyn w środkach spożywczych (L 320/18 3.12.2011)
41. Hess H. D., Geinoz M., A farm survey on the presence of dioxins and dl-PCB in beef production systems in Switzerland, Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement, 15, S1 (2011), s. 31-37
42. Cieślik I., Migdał W., Dioksyny, furany i polichlorowane bifenyle − toksyczność i występowanie w środowisku, Inżynieria i Ochrona Środowiska, 15, 3 (2012), s. 237-247
43. Śmiechowska M., Zagrożenie żywności i środowiska dioksynami i akrylamidem w świadomości ekologicznej społeczeństwa województwa pomorskiego, Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 55, 4 (2010), s. 150-157
44. Piskorska-Pliszczyńska J., Pajurek M., Mikołajczyk S., Maszewski S., Pietroń W., Raport z badań kontrolnych dioksyn, furanów, dioksynopodobnych polichlorowanych bifenyli (dl-PCB) i niedioksynopodobnych PCB (ndl-PCB) u zwierząt i w produktach pochodzenia zwierzęcego przeprowadzonych w roku 2015, Państwowy Instytut Weterynaryjny − Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Radiobiologii, Puławy 2016, s. 1-24
45. Brzeski Z., Dioksyny i furany w środowisku i ich wpływ na organizm, Medycyna Ogólna i Nauki o Zdrowiu, 17, 3 (2011), s. 161-164
Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe
89
46. Solomon-Wisdom G. O., Ndana R. W., Dioxin effect on human health – a review, Journal of Global Biosciences, 1 (2012), s. 10-16
47. Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 1259/2011 z dnia 2 grudnia 2011 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów dioksyn, polichlorowanych bifenyli o działaniu podobnym do dioksyn i polichlorowanych bifenyli o działaniu niepodobnym do dioksyn w środkach spożywczych
48. Rozporządzenie Komisji (UE) NR 1067/2013 z dnia 30 października 2013 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów zanieczyszczeń: dioksyn, polichlorowanych bifenyli o właściwościach podobnych do dioksyn i polichlorowanych bifenyli o właściwościach niepodobnych do dioksyn w wątrobie zwierząt lądowych (L 289/56 31.10.2013)
Mięso i przetwory mięsne a choroby nowotworowe
Istnieje związek pomiędzy częstym spożywaniem przetworzonego mięsa a częstotliwością występowania nowotworów u ludzi. Niektóre sposoby przetwarzania żywności mogą powodować powstawanie w niej szkodliwych związków chemicznych, w tym mutagennych i kancerogennych heterocyklicznych amin aromatycznych (HCA), nitrozoamin oraz wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA). Związki te przejawiają szereg niebezpiecznych efektów biologicznych, dlatego celem tej pracy jest analiza dostępnego piśmiennictwa i naświetlenie aktualnego problemu. Zanieczyszczenie środowiska metalami ciężkimi jest jednym z ważniejszych zagrożeń dla zdrowia ludzi. Do najbardziej toksycznych metali ciężkich należą: ołów, rtęć i kadm. Stwierdzono istotne zależności między stężeniami metali ciężkich w spożywanych pokarmach czy wdychanym powietrzu a umieralnością na nowotwory. Dioksyny i dio-ksynopodobne polichlorowane bifenyle (dl-PCB) są związkami powszechnie uważanymi za jedne z najbardziej niebezpiecznych dla organizmu ludzkiego. W 1997 roku dioksyny zostały uznane przez Międzynarodową Agencję Badań nad Nowotworami (IRAC) za kancerogen grupy A. W pracy wskazano także najważniejsze źródła narażenia człowieka na te związki i mechanizm ich działania toksycznego. Członkostwo Polski we Wspólnocie Europejskiej obliguje nasz kraj do prowadzenia stałego nadzoru i kontroli pozostałości substancji szkodliwych w środkach spożywczych. Dodatkowo w pracy przedstawiono regulacje prawne dotyczące maksymalnych dopuszczalnych poziomów substancji szkodliwych w mięsie w aspekcie przydatności do spożycia. Słowa kluczowe: związki kancerogenne, nitrozoaminy, heterocykliczne aminy aromatyczne (HCA), wielo-pierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), metale ciężkie, dioksyny
Meat and meat products and cancer diseases
There is a correlation between frequent consumption of processed meat and cancer incidences in humans. Some food processing methods can cause many chemical compounds to form in food, including mutagenic and carcinogenic heterocyclic aromatic amines (HAA), nitrosamines and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). These compounds show a number of hazardous biological effects, therefore, the objective of the study was analysis of the available literature and highlighting the current problem. Contamination of the environment with heavy metals is one of the major threats for human health. The most toxic heavy metals include lead, mercury and cadmium. There is a significant correlation between the concentrations of heavy metals in consumed foods or inhaled air and cancer mortality. Dioxins and dioxin like polychlorinated biphenyls (dl-PCB) are commonly considered as bearing substantial risk for human body. In 1997 dioxins were recognized as a group A carcinogen by the International Agency for Research on Cancer (IARC). The most important sources of human exposure to these compounds are also indicated, as are the mechanism of their toxic effect. Membership of Poland in European Union obligates our country to conduct constant supervision and control of remains of substances, which are harmful in food. In addition the work presents legal regulations, concerning maximum acceptable levels of harmful substances in meat in aspect of usefulness to eat. Keywords: carcinogens, nitrosamines, heterocyclic aromatic amines (HAA), polycyclic aromatic hydro-
carbons (PAH), heavy metals, dioxins
90
Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A.
Skibniewska1
Wpływ ultradźwięków
na wybrane właściwości mechaniczne
kruchych ciastek
1. Wprowadzenie
Ze względu na wysokie walory sensoryczne wyroby ciastkarskie stanowią popularną
grupę produktów spożywczych. W Polsce kruche ciastka są produktem powszechnie
spożywanym bez względu na poziom zamożności, m.in. z powodu wysokiej wartości
odżywczej, długiego okresu trwałości oraz dostępności w różnych smakach. Ich spożycie
w Polsce wynosi ok. 4,5 kg/osobę [1]. Konsumenci stawiają tej grupie produktów
wysokie wymagania dotyczące cech sensorycznych wyrobu, wśród których specjalne
znaczenie ma tekstura [2]. Badania przeprowadzone w ciągu kilku ostatnich lat
potwierdzają, że klienci podczas wyboru produktu nie sugerują się tylko ceną, ale
również jego właściwościami odżywczymi i sensorycznymi [3].
Wraz ze wzrostem świadomości właściwości zdrowotnych i pochodzenia produktu
konsumenci coraz częściej decydują się na zakup „zdrowej żywności”. W związku
z tym producenci żywności starają się sprostać oczekiwaniom stawianym przez
klientów. Jednym ze sposobów produkcji żywności wysokiej jakości jest stosowanie
prozdrowotnych odmian zbóż do wypieku kruchych ciastek oraz stosowanie dodatków
o właściwościach prozdrowotnych podnoszących wartość odżywczą [4].
W latach 90-tych XX. w zaobserwowano wzrost zainteresowania uprawą pszenic
pierwotnych tj. diploidalnej samopszy (Triticum monococcum ssp L. monococcum),
tertaploidalnej płaskurki (Triticum turgidum ssp. dicoccum) i heksaploidalnego orkiszu
(Triticum aestivum ssp. spelta). Rozwój tych upraw to szansa na pozyskanie ziarna
konsumpcyjnego o potencjalnie większej zawartości składników biologicznie czynnych
w porównaniu z ich zawartością w ziarnie pszenicy zwyczajnej [5].
Pszenica samopsza (Triticum monococcum ssp L. monococcum) należy do gatunków
pierwotnych pszenic. Udomowienie tego gatunku rozpoczęło się w okresie neolitu (ok.
10000 lat p.n.e) [6]. Obecnie w Europie wzrasta zainteresowanie tą odmianą pszenicy ze
względu na postrzeganie przez konsumentów tego zboża, jako źródła mikroskładników
odżywczych o specyficznych właściwościach [7]. W stosunku do pszenicy zwyczajnej
mąka z całego ziarna samopszy charakteryzuje się wysoką wartością biologiczną.
Wpływa na to wysoka zawartość związków o charakterze antyoksydacyjnym – sprzę-
żonych polifenoli, fitosteroli, karotenoidów, tokoli oraz niska aktywność beta-amylazy
i lipooksygenazy, która ogranicza degradację przeciwutleniaczy podczas produkcji
1 [email protected], Katedra Podstaw Bezpieczeństwa, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek
91
żywności [7, 8]. Samopsza odznacza się także wyższą w stosunku do tradycyjnych
odmian pszenicy zawartością białka (średnio o 59%), tłuszczów (o 50%), w tym mono-
nienasyconych kwasów tłuszczowych (o 53%), tokoli (o 46%), tokotrienoli (o 88%)
oraz luteiny (o 483%) [9]. W badaniach nad zawartością karotenoidów w mące
z samopszy wykazano znacznie wyższą (nawet ośmiokrotnie) zawartość karotenoidów
w stosunku do mąki pszenicy zwyczajnej. Ponadto, karotenoidy zawarte w mące
z samopszy wolniej ulegają degradacji w procesie pieczenia [10, 11].
Konsumenci dużą uwagę przywiązują do cech sensorycznych wyrobu, do których
należą zarówno smak jak i tekstura [12]. Tekstura to jedna z najważniejszych cech
wpływających na jakość i akceptację przez konsumentów produktów spożywczych.
Tekstura jest cechą sensoryczną i psychologiczną, która uzależniona jest zarówno od
struktury jak i budowy chemicznej oraz właściwości reologicznych produktu. Teksturę
żywności można opisać w sensie fizycznym jak i sensorycznym. Zgodnie z definicją
podaną przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (International Organization
for Standaryzation) tekstura jest sensoryczną i funkcjonalną oznaką właściwości
reologicznych i strukturalnych, geometrycznych i powierzchniowych żywności, które
mogą być odbierane przez człowieka za pomocą receptorów mechanicznych, dotyko-
wych, ewentualnie słuchowych i wzrokowych [2].
Szwajcarski Instytut Badań nad Rolnictwem ekologicznym opublikował badania
dotyczące preferencji sensorycznych europejskich konsumentów dotyczące ciastek
ekologicznych. Z raportu wynika, że polscy konsumenci żywności ekologicznej wybie-
rają ciastka o delikatnie korzennym smaku, kruche o umiarkowanej słodkości. Do
cechpożądanych charakteryzujących kruche ciastka zalicza się suchość, kruchość,
ogólną jakość, mączny smak, tłuszczowy zapach, zapach kojarzący się z przyrumie-
nieniem, słonecznikowym smakiem i zapachem. Konsumenci jako cechy nielubiane
wymienili wysoką twardość oraz ostry i silny zapach [3].
Jedną z technik pozwalających na modyfikowanie właściwości sensorycznych
produktów spożywczych są ultradźwięki. Wykorzystanie ultradźwięków w procesach
produkcji żywności staje się coraz popularniejsze. Stosuje się je do modyfikacji cech
wyrobów, intensyfikacji różnego rodzaju procesów, a także do utrwalania produktów
[13-17]. Ultradźwiękami nazywamy fale dźwiękowe o częstotliwościach od 16 kHz do
10 GHz znajdujące się powyżej progu słyszenia aparatu słuchowego człowieka. Mają
charakter fali, której propagacja jest wynikiem przenoszenia drgań mechanicznych
cząstek ośrodka wokół położenia równowagi [18]. Liczne badania wskazują na
szerokie spektrum możliwości i potencjał zastosowania techniki ultradźwiękowej do
wspomagania produkcji i przetwórstwa [19-21].
2. Cel i zakres pracy
Celem pracy było zbadanie wpływu sonikacji na wybrane właściwości mechaniczne
kruchych ciastek. Sprawdzono, czy zastosowanie techniki ultradźwiękowej o różnej
częstotliwości i czasie działania na ciasto przed wypiekiem wpływa na zmianę
właściwości mechanicznych wypieczonych z niego ciastek.
Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A. Skibniewska
92
3. Materiał i metody
Materiał do badań stanowiły kruche ciastka wypieczone z mąki jasnej oraz z pełnego
przemiału z samopszy (Triticum monococcum) oraz pszenicy zwyczajnej (Triticum
aestivum). Ciasto pochodziło z projektu (nr HOR-RE-MSZ-0780-10/15(442)) realizo-
wanego w ramach badań podstawowych dotyczących przetwórstwa ekologicznego.
Ciasto przygotowano w miesiarce spiralnej Eberhardt (Wagner & Wagner, Niemcy)
z mąki, tłuszczu i cukru przy zachowaniu proporcji wagowej 3:2:1, jako dodatkowy
surowiec zastosowano jaja. Ciasto zamrożono i przechowywano w temperaturze -20oC,
przez okres 3 miesięcy.
Przed wypieczeniem ciasto rozmrożono w warunkach chłodniczych, a następnie
poddano działaniu ultradźwięków (myjka ultradźwiękowa wyprodukowana na
zamówienie przez firmę Ultron, Polska) o częstotliwości 20, 40 oraz 100 kHz w czasie 3,
5 oraz 10 minut. Ciasto przed wypiekiem było rozwałkowywane w specjalnie przygo-
towanej drewnianej formie w celu uzyskania jednakowych wymiarów (30x30x5mm)
ciastek. Ciastka wypieczono w temp. 170oC przez 15 min. w kuchence gazowo-
elektrycznej (WROZAMET typ 3000, Polska). Po wystudzeniu ciastka pakowano
w opakowania jednostkowe z polietylopropylenu i poddano badaniom po upływie 24 h.
Instrumentalne pomiary wielkości mechanicznych wypieczonych ciastek kruchych
wykonano przeprowadzając następujące testy: test cięcia, test łamania i test ściskania
przy użyciu aparatu Multitest 1-i (Wielka Brytania). Do testu cięcia wykorzystano
element jednonożowy z prostym ostrzem. Pomiar prowadzono przy prędkości przesuwu
elementu roboczego 10 mm/min, przy zastosowaniu głowicy o zakresie 500 N. Test
łamania przeprowadzono ze stałą prędkością 10 mm/min, odległość między podporami
wynosiła 18 mm. Test ściskania przeprowadzono ze stałą prędkością 250 mm/min przy
zastosowaniu głowicy o zakresie 500 N. Dokonywano pomiaru maksymalnej siły cięcia
[N], maksymalnej siły łamania [N], maksymalnej siły ściskania [N] oraz dystansu, przy
którym następowało zniszczenie ciastka. Do sterowania urządzeniem, obliczania
i odczytu wyników wykorzystano system komputerowy.
Przy analizie właściwości mechanicznych produktów zbożowych kruchych i chrup-
kich wielu autorów obserwowało małą powtarzalność pomiarów i trudność w inter-
pretacji uzyskanych wyników. Z powodu nieregularnych i trudnych do interpretacji
charakterystyk mechanicznych uzyskanych w testach do analizy wyników wyznaczono
wartość maksymalnej pracy W [J], jaką należy wykonać w celu zniszczenia materiału.
Wynik końcowy jest średnią z pięciu powtórzeń.
Do opracowania uzyskanych wyników wykorzystano pakiet Statistica 13.1
(Statsoft, Polska). Z powodu braku rozkładu normalnego do porównania średnich
z grupą odniesienia, którą stanowiły ciastka nie poddane działaniu ultradźwięków,
zastosowano nieparametryczny test U Manna Whitneya. Jako zmienną grupującą
przyjęto częstotliwość ultradźwięków względem zmiennej czas działania. Porównań
dokonano oddzielnie dla każdego rodzaju ciastka przy poziomie istotności α<0,05.
Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek
93
4. Analiza wyników
Instrumentalny pomiar właściwości mechanicznych produktu takich jak twardość
jest niezbędny do wyrażenia tekstury za pomocą wartości liczbowych cech fizycznych.
W pracy przedstawiono wpływ sonikacji na twardość kruchych ciastek poprzez maksy-
malną siłę niszczącą [N] wyrażoną za pomocą pracy [W] potrzebnej do zniszczenia
materiału w maszynie wytrzymałościowej na dystansie [d].
Ciastka wypieczone z mąki samopszy charakteryzowały się większą siłą niszczącą
niż ciastka z pszenicy zwyczajnej, co widoczne było we wszystkich testach dla ciastek
z mąki jasnej, a w teście cięcia dla ciastek z obu typów mąki (rys. 1-6). Świadczy to
o większej twardości tych produktów. Wartość siły niszczącej wskazywać może
również na zwiększoną chrupkość ciastek, gdyż materiały chrupkie podczas gryzienia
lub odkształcenia wymagają znacznie większej siły [23]. Zastosowanie sonikacji
o różnej częstotliwości w sposób zróżnicowany wpływało na wybrane właściwości
mechaniczne kruchych ciastek, w zależności od ich rodzaju, czyli medium propagacji
ultradźwięków, częstotliwości oraz czasu ich działania.
Rysunek 1. Praca uzyskana w teście łamania ciastek kruchych z samopszy (wartości średnie oznaczone tymi
samymi literami dla tego samego typu mąki nie różnią się istotnie statystycznie)
Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A. Skibniewska
94
Rysunek 2. Praca uzyskana w teście łamania ciastek kruchych z pszenicy zwyczajnej (wartości średnie oznaczone tymi samymi literami dla tego samego typu mąki nie różnią się istotnie statystycznie)
Rysunek 3. Praca uzyskana w teście cięcia ciastek kruchych z samopszy (wartości średnie oznaczone tymi
samymi literami dla tego samego typu mąki nie różnią się istotnie statystycznie)
Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek
95
Rysunek 4. Praca uzyskana w teście łamania ciastek kruchych z pszenicy zwyczajnej (wartości średnie
oznaczone tymi samymi literami dla tego samego typu mąki nie różnią się istotnie statystycznie)
Rysunek 5.Praca uzyskana w teście ściskania ciastek kruchych z samopszy (wartości średnie oznaczone tymi samymi literami dla tego samego typu mąki nie różnią się istotnie statystycznie)
Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A. Skibniewska
96
Rysunek 6.Praca uzyskana w teście ściskania ciastek kruchych z pszenicy zwyczajnej (wartości średnie
oznaczone tymi samymi literami dla tego samego typu mąki nie różnią się istotnie statystycznie)
W przypadku ciastek wypieczonych z mąki jasnej samopszy działanie przed wypie-
kiem na ciasto ultradźwiękami o częstotliwości 20 kHz powodowało wraz ze zwiększe-
niem czasu działania stopniowe zmniejszanie pracy niezbędnej do złamania (pracy
łamania) istotnie różnej przy 10 minutowej sonikacji oraz nieistotny wzrost pracy
potrzebnej do ściskania (pracy ściskania). Ultradźwięki o częstotliwości 40 kHz
powodowały wzrost pracy ściskania i spadek pracy potrzebnej do przecięcia (pracy
cięcia) przy działaniu 3 i 5 minutowym oraz istotnie różny spadek pracy łamania po 3
i 10 min. Sonikacja ciasta z samopszy jasnej ultradźwiękami o częstotliwości 100 kHz
spowodowała istotnie różny spadek pracy łamania po 5 i 10 min, pracy cięcia po 5 min
a pracy ściskania po 10 min. Dla tej częstotliwości przy 3 minutowejsonikacji zaobser-
wowano wzrost wartości pracy łamiącej oraz pracy ściskania, ale nieróżniącej się
istotnie od grupy odniesienia.
Dla ciastek z mąki ciemnej samopszy we wszystkich testach w większości przy-
padków stwierdzono spadek pracy niszczącej pod wpływem działania ultradźwięków,
ale istotnie różny tylko dla pracy ściskania przy 10 minutowej sonikacji ultradźwiękami
o częstotliwości 20 kHz oraz 5 i 10 minutowej sonikacji ultradźwiękami o często-
tliwości 100 kHz. Stwierdzono istotnie różny wzrost pracy cięcia przy 5 minutowej
sonikacji ultradźwiękami o częstotliwości 40 kHz.
Działanie ultradźwiękami na ciasto z mąki jasnej pszenicy zwyczajnej tylko w kilku
przypadkach spowodowało spadek wartości pracy niszczącej a w dwóch nawet istotnie
różny jej wzrost. Analogiczne wyniki zaobserwowano we wszystkich testach. Niewielki
spadek pracy łamania oraz pracy cięcia stwierdzono po 3 min dla częstotliwości 20 kHz
Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek
97
oraz po 3 i 5 min dla częstotliwości 40 kHz. Natomiast dla sonikacji ultradźwiękami
o częstotliwości 20 kHz przez 5 min oraz o częstotliwości 100 kHz przez 10 min
odnotowano istotny wzrost pracy niszczącej potwierdzony we wszystkich testach.
Sonikacja ciasta z mąki ciemnej pszenicy zwyczajnej niezależnie od zastosowanej
częstotliwości i czasu działania nie obniżała wartości pracy niszczącej, a w większości
przypadków wywołała istotnie różny wzrost pracy ściskającej.
5. Wnioski
Stwierdzono, że wpływ ultradźwięków na właściwości mechaniczne kruchych
ciastek uzależniony był nie tylko od czasu i częstotliwości działania ultradźwięków, ale
również od odmiany zboża i rodzaju mąki, z której je wypieczono. Ciastka wypieczone
z mąki samopszy charakteryzowały się większą twardością, wyrażoną za pomocą siły
niszczącej, niż ciastka z pszenicy zwyczajnej. Ultradźwięki o częstotliwości 100 kHz
i czasie działania powyżej 5 minut obniżały twardość ciastek wypieczonych z samopszy.
Uzyskane wyniki świadczą o tym, że za pomocą techniki ultradźwiękowej można
modyfikować właściwości sensoryczne, między innymi obniżać twardość kruchych
ciastek z samopszy. Technika ultradźwiękowa okazała się nieprzydatna do obniżania
twardości ciastek z mąki pszenicy zwyczajnej, lecz może być wykorzystywana do
zwiększenia chrupkości tych wyrobów.
Literatura
1. Błońska A., Marzec A., Błaszczyk A., Instrumentalna ocena akustycznych i mechanicznych
wyróżników tekstury ciastek kruchych z inuliną, Zeszyty Problemowe Postępów Nauk
Rolniczych, 575(2013), s. 13-21
2. Marzec A., Tekstura żywności, Przemysł Spożywczy, 61(5) (2007), s. 6-10
3. Stolz H., Espig F., Kretzschmar U., Zestawienia informacji dotyczących wszystkich
testowanych produktów w języku lokalnym, Dokument nr 6.3 w ramach projektu
ECROPOLIS Instytut Badań nad Rolnictwem ekologicznym (ResearchInstitute
of OrganicAgriculture – FiBL), (2011)Frick, Szwajcaria
4. Siemianowska E., Radzymińska M., Aljewicz M., Tyburski J., Wesołowski A., Barszcz A.,
Wytłoki owocowe jako dodatek do kruchych ciastek, Przemysł Spożywczy, 70(10) (2016),
s. 41-45
5. Jankowska M., Kędzior Z., Pruska-Kędzior A., Chojnacka E., Binder M., Porównanie
właściwości funkcjonalnych glutenu z pszenicy samopszy i pszenicy zwyczajnej, Żywność.
Nauka. Technologia. Jakość, 6(79) (2011), s.79-90
6. Piasecka-Jóźwiak K., Chabłowska B., Rozmierska J., Zastosowanie ekologicznej pszenicy
samopszy do podwyższania właściwości prozdrowotnych i sensorycznych pieczywa,
Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, XLIX (2016), str. 73-81
7. Hidalgo A., Brandolinii A., Nutritional properties of einkorn wheat (Triticummonococcum
L.), Journal of the Science of Food Agriculture, 4(4) (2014), s. 601-612
8. Hidalgo A., Brandolinii A., Protein, ash, lutein and tocols distribution in einkorn
(Triticummonococcum L. subsp. monococcum) seed fraction.Food Chemistry – Journal,
107(1) (2008), s.444-448
Marta Batia-Strynkowska, Ewa Siemianowska, Andrzej Wesołowski, Krystyna A. Skibniewska
98
9. Hidalgo A., Brandolinii A., Pompei C., Piscozzi R., Carotenoids and tocols of einkorn
wheat (Triticummonococcum ssp. Monococcum), Journal of Cereal Science, 44(2) (2006),
s.182-193
10. Brandolinii A., Hidalgo A., Plizzari L., Storage-included changes in einkorn
(Triticummonococcum L.) and breadwheat (Triticumaesivum L. ssp. Aestivum) flours,
Journal of Cereal Science, 51(2) (2010), s. 205-212
11. Hidalgo A., Brandolinii A., Kinetics of carotenoids degradation during the storage
of einkorn (Triticummonococcum L. subsp. monococcum) and breadwheat
(Triticumaesivum L. ssp. Aestivum) flours, Journal of Agricultural and FooChemistry,
56(23) (2008), s. 11300-11305
12. Wilkinson C., Dijkstehuis G., Minekus M., From food structure to texture, Trends in Food
Science and Technology, 11 (2000), s. 442-450
13. Dolatowski Z. J., Wpływ obróbki ultradźwiękami o niskiej częstotliwości na strukturę
i cechy jakościowe mięsa, Rozprawy Naukowe AR w Lublinie, 221 (1999)
14. Dolatowski Z. J., Twarda J., Właściwości fizykochemiczne tkanki mięśniowej po bonifikacji,
Inżynieria Rolnicza, 9.9(2005), s.77-83
15. Dolatowski Z. J, Stasiak D. M., Czystość mikrobiologiczna mięsa i szynki parzonej
po obróbce ultradźwiękowej, Technologia Alimentaria, 1(1) (2002), s.55-65
16. Konopacka D., Płocharski W., Siucińska K., Możliwości zastosowania ultradźwięków
w przemyśle owocowo-warzywnym, Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-
Warzywny,4(2015), s. 16-20
17. Witrowa-Rajchert D., Ultradźwięki w produkcji żywności projektowanej, Przemysł
Spożywczy, 66(2012), s. 41-43
18. Wesołowski A., Siemianowska E., Skibniewska K. A., Sienkiewicz J., Ultradźwięki
– alternatywna technika badania i przetwarzania żywności, Przemysł Spożywczy, 9(70)
(2016), s. 36-38
19. Kaczmarski Ł. K., Lewicki P. P., Zastosowanie technik ultradźwiękowych w przetwarzaniu
żywności, Przemysł Spożywczy, 9(2005), s.34-36
20. Maksymiec M., Frąckiewicz A., Sasiak D. M., Produkcja żywności wpsomagana
ultradźwiękami, Przegląd wybranych zagadnień z zakresu przemysłu spożywczego, red.
Szala M. i Kropiwiec K., Wydawnictwo Naukowe Tygiel Lublin 199(2012)
21. Wesołowski A., Siemianowska E., Sienkiewicz J., Barszcz A. A., Kolankowska E., Anders
A., Niekonwencjonalna metoda identyfikowalności żywności, Zeszyty Naukowe WSES
w Ostrołęce, 2(21) (2016), s. 192-202
22. Jakubczyk E., Marzec A., Własności mechaniczne chrupkich/kruchych ciastek, Inżynieria
Rolnicza, 3 (2008), s. 31-38
Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek
99
Wpływ ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne kruchych ciastek
Ze względu na powszechność spożywania kruchych ciastek izwiększone zainteresowanie konsumentów
zdrową żywnością zbadano wpływ działania ultradźwięków na wybrane właściwości mechaniczne
kruchych ciastek wypieczonych z prozdrowotnej odmiany zbóż samopszy oraz pszenicy zwyczajnej.
Technika ultradźwiękowa ma zastosowanie w modyfikowaniu właściwości sensorycznych produktów spożywczych, które stanowią jeden z głównych wyróżników jakości produktów cukierniczych.
Do wypieku ciastek użyto mąki jasnej i ciemnej. Ciasto przed wypieczeniem zostało poddane działaniu
ultradźwięków o częstotliwości 20, 40 i 100 kHz w czasie działania 3, 5 oraz 10 minut. Dokonywano
pomiaru twardości kruchych ciastek mierząc maksymalną siłę niszczącą oraz dystans, przy którym następowało zniszczenie ciastka w testach cięcia, łamania oraz ściskania. Porównano wartość maksymalnej
pracy niszczącej ciastka.
Stwierdzono zróżnicowany wpływ ultradźwięków na właściwości mechaniczne kruchych ciastek. Efekt
działania był uzależniony nie tylko od czasu i częstotliwości działania, ale również od gatunku zboża i typu mąki. Technikę ultradźwiękową można wykorzystywać do modyfikowania właściwości sensorycznych
kruchych ciastek.
Słowa kluczowe: ultradźwięki, właściwości mechaniczne, tekstura, kruche ciastka
Effect of ultrasounds on mechanical properties of shortbread biscuits
Due to the widespread consumption of shortbread biscuits and the increased consumer interest in healthy
foods influence of ultrasounds on a mechanical properties of shortbread biscuits baked from the healthy variety of einkorn and wheat was investigated. Ultrasonic technology is used in modifying sensor
properties of foods, which are one of the most important quality characteristic of food. Shortbread biscuits
was baked from white and whole grain flour. Cake before baking was sonicated at 20, 40 and 100 kHz for
3, 5 and 10 minutes. The hardness of shortbread biscuits was measured by measuring the maximum destructive force and the distance at which biscuit was cut, broken and squeezed. Maximum value
of biscuits breaking work was compared. There were different effects of ultrasound on mechanical
properties of shortbread biscuits. The effect not only depend on the time and frequency of ultrasounds, but
also is important variety of cereal and type of flour. Ultrasonic technique can be used to modify the sensory properties of shortbread biscuits.
Keywords: ultrasounds, mechanical properties, texture, shortbread biscuits
100
Monika Sałaga-Pylak1, Andrzej Borzęcki
2
Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka
1. Wstęp
Grzyby pleśniowe oraz ich metabolity nadal odgrywają istotną rolę w etiopato-
genezie wielu chorób ludzi, zwierząt i roślin. Mykotoksyny są jednymi z najsilniej
działających trucizn pochodzenia naturalnego. Mogą powodować zatrucia o przebiegu
ostrym lub przewlekłym. Mykotoksyny są w większości niskocząsteczkowymi sub-
stancjami, przeciwko którym organizm nie może wytworzyć żadnych przeciwciał.
Obecnie znanych jest około 400 mykotoksyn, z czego 20 to substancje występujące
w artykułach spożywczych. Źródła narażenia człowieka i zwierząt na działanie myko-
toksyn wiodą droga pokarmową, wziewną oraz poprzez skórę i błony śluzowe. Do
najbardziej niebezpiecznych skutków działania mykotoksyn w organizmie człowieka
i zwierząt należą zaburzenia w syntezie kwasów nukleinowych prowadzące do muta-
genezy i kancerogenezy – niektóre mykotoksyny ze względu na swe właściwości
zostały umieszczone przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem w wykazie
substancji rakotwórczych. Wiele mykotoksyn wykazuje ponadto właściwości
cytotoksyczne, teratogenne, neurotoksyczne i estrogenne. Mykotoksyny zakłócają
funkcje przewodu pokarmowego i układu immunologicznego, powodują uszkodzenia
nerek i wątroby oraz mogą indukować występowanie alergii. Celem niniejszego opra-
cowania jest przedstawienie licznych kierunków toksycznego działania mykotoksyn,
ich źródeł dla człowieka oraz sposobów ochrony przed ich szkodliwym działaniem.
2. Aflatoksyny
Zainteresowanie naukowców aflatoksynami, ich izolacja i poznanie toksycznych właściwości nastąpiło po masowym zatruciu tymi toksynami indyków na farmach w Anglii w 1960 roku [1]. Obecnie wyróżnia się kilka pochodnych oznaczonych symbolami B1, B2, G1 i G2 w zależności od koloru na jaki świecą te związki w świetle ultrafioletowym – na zielono (green) lub niebiesko (blue) [2, 3]. Aflatoksyny M1 i M2 są pochodnymi hydroksylowymi wydzielanymi z mlekiem krowim, jeżeli zwierzęta narażone były na działanie aflatoksyn B1 i B2. Aflatoksyny wytwarzane są gównie przez grzyby Aspergillus flavus (aflatoksyna B1, B2) i Aspergillus parasiticus (afla-toksyny B1, B2, G1, G2) [3, 6]. Największe znaczenie toksykologiczne przypisuje się aflatoksynie B1 [4, 5], która uznana została przez WHO za najsilniejszy naturalny kancerogen chemiczny [7]. Zanieczyszczenie aflatoksynami płodów rolnych występuje przede wszystkim w krajach klimatu tropikalnego i subtropikalnego zarówno przed
1 [email protected], Katedra i Zakład Higieny UM w Lublinie, I Wydział Lekarski z Oddziałem Stomatologii, Uniwersytet Medyczny w Lublinie 2 [email protected], Katedra i Zakład Higieny UM w Lublinie, I Wydział Lekarski z Oddziałem Stomatologii,
Uniwersytet Medyczny w Lublinie
Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka
101
zbiorami jak i w trakcie przechowywania, a zależy w dużej mierze od czynników takich jak temperatura, wilgotność, obecność innych mikroorganizmów w środowisku, fizyczne uszkodzenia płodów rolnych oraz warunków składowania.
Zanieczyszczenie aflatoksynami dotyczy głównie produktów takich jak: orzeszki ziemne, orzechy pistacjowe i brazylijskie (najwyższy pozim zanieczyszczeń), ziarna zbóż, nasiona roślin oleistych, nasiona bawełny i ziarna kukurydzy [4]. Procesy prze-mysłowego przerobu zbóż jak też obróbka kulinarna nie powodują neutralizacji toksyn [8]. Pewne nadzieje wiąże się z czynnikami biologicznymi, które mogą okazać sie pomocne w neutralizacji tych toksyn [9, 10]. Zatrucia aflatoksynami ludzi i zwierząt mogą mieć charakter ostry lub przewlekły [11]. Ostre zatrucia aflatoksynami występują w populacji ludzkiej bardzo rzadko i charakteryzują sie występowaniem objawów takich jak: bóle brzucha, wymioty, biegunka, ostra niewydolnośc wątroby z żółtaczką, jadło-wstręt, obrzęk płuc i mózgu [11, 12]. Znacznie częściej obserwuje sie wśród ludzi zatrucia o charakterze przewlekłym spowodowane spożywaniem relatywnie małych ilości tych toksyn podczas długiego okresu czasu. Obserwowane efekty toksyczne są zróżnicowane i zależą od indywidualnej tolerancji, będącej pochodną czynników takich jak wiek, płeć, ogólny stan zdrowia oraz pochłonieta dawka substancji toksycznych. Aflatoksyny wykazują działanie mutagenne, kancerogenne, teratogenne oraz supresyjne na układ odpornościowy i rozrodczy. Narządem docelowym dla aflatoksyn jest wątroba. Liczne badania wskazują na związek pomiędzy narażeniem na aflatoksyny a rakiem pierwotnym wątroby [12÷15]. Do obszarów o zwiększonej częstości występowania raka pierwotego wątroby należą środkowa, wschodnia i południowo-wschodnia Azja oraz zachodnia Afryka. Związki te są metabolizowane w wątrobie przez cytochrom P450 do formy reaktywnego epoksydu, który ma zdolność wiązania się z DNA i białkami. System enzymatyczny transferazy glutationowej umożliwia sprzęganie metabolitów aflatoksyn z glutationem i ich wydalanie z moczem. Zaobserwowano także negatywny wpływ przewlekłego narażenia na aflatoksyny na funkcje rozrodcze u mężczyzn – zmia-ny zanikowe i degeneracyjne jąder, zmniejszenie indeksu podziałów mejotycznych, obniżenie jakości spermy i poziomu testosteronu w surowicy [4]. U osób narażonych przewlekle na aflatoksyny wykazano także działanie immunosupresyjne w postaci obniżenia aktywności limfocytów T i B, obniżenia aktywności makrofagów i komórek NK oraz osłabionej immunizacji po szczepieniach ochronnych. Powyższe zmiany powodowały zwiększoną podatnośc na infekcje bakteryjne, grzybicze i parazytologiczne oraz aktywację przewlekłych stanów zapalnych istniejacych w organizmie [16]. U pracowników narażonych w warunkach zawodowych na wziewną drogę wnikania aflatoksyn opisano proces śródmiąższowego włóknienia płuc [17]. Kontrowersyjnym pozostaje związek pomiędzy narażeniem na aflatoksyny a zmianami charakterystycznymi dla zespołu Reye’a (encefalopatia, niewydolność narządów miąższowych) [17 ].
Zwierzęta wykazują zróżnicowaną wrażliwość na aflatoksyny. Do najczęstszych objawów zatrucia aflatoksynami zawartymi w paszach należą uszkodzenia wątroby, nerek, śledziony i płuc, działanie teratogenne (potworkowatość płodów zwierzęcych), spadek apetytu i zmiejszenie lub zahamowanie przyrostu masy ciała oraz zwiększenie podatności na choroby infekcyjne.
Monika Sałaga-Pylak, Andrzej Borzęcki
102
3. Ochratoksyny
Ochratoksyna A i znacznie mnie toksyczna ochratoksyna B są wytwarzane przez
Aspergillus ochraceus, A. alliaceus, A. auricomus, A. carbonarius, A. glaucus, A. melleus,
A. niger oraz grzyby należące do grupy Penicillium verrucosum [18÷20]. Chemiczne
podobieństwo ochratoksyny A do fenyloalaniny powoduje, że jest ona inhibitorem
enzymów, dla których ten aminokwas jest substratem. Ochratoksyna jest odpowiedzialna
za hamowanie syntezy białka, powoduje uszkodzenie mitochondriów, stres oksydacyjny
i peroksydacje lipidów [21]. Do produktów rolnych najczęściej zanieczyszczonych tymi
związkami należą ziarna zbóż (zwłaszcza pszenica i żyto) oraz mieszanki paszowe dla
zwierząt [20]. Toksyny te powstają podczas przechowywania ziarna zbóż, zwłaszcza
w rejonach o zwiększonej wilgotności (Skandynawia). Zanieczyszczenia tymi substan-
cjami stwierdzono także w produktach takich jak suszone owoce, ziarna kakao, zielona
kawa, czerwone wino i przyprawy (papryka, pieprz) [21, 22].
Objawy ostrych zatruć ochratoksyną opisano głównie w warunkach doświad-
czalnych na zwierzętach. W wyniku ostrej intoksykacji u szczurów obserwowano
liczne krwotoki w narządach miąższowych z towarzyszącymi zmianami zakrzepowymi
w mózgu, wątrobie, nerkach, sercu oraz zapalenie jelit, zmiany martwicze w nerkach,
wątrobie i węzłach chłonnych [23, 24]. Przy zatruciach przewlekłych ochratoksyną
A zarówno u ludzi jak i zwierząt narządem docelowym działania toksycznego są nerki
[25, 28]. W krajach byłej Jugosławii oraz Bułgarii i Rumunii opisano występowanie
tzw. endemicznej nefropatii bałkańskiej ściśle związanej z ekspozycją na ochratoksynę
A [25÷28]. Działanie nefrotoksyczne powodujące przewlekłą niewydolność nerek
(dysfunkcja kanalików proksymalnych) bardzo często współistniało z rakami nerki lub
dróg moczowych [28÷30]. Badania toksyczności ochratoksyny A u zwierząt potwier-
dziły ponadto jej działanie toksyczne w stosunku do wątroby, działanie embriotoksyczne
i kancerogenne oraz immunosupresyjne i neurotoksyczne [31, 32]. Immunotoksyczność
przejawiała się zmianami zanikowymi grasicy, sledziony, węzłów chłonnych, osłabie-
niem immunologicznej odpowiedzi humoralnej i modulowaniem syntezy niektórych
cytokin. Także u zwierząt obserwowano zdolność ochratoksyny A do przenikania przez
łożysko i wywoływania zmian morfologicznych i czynnościowych w narządach płodu
oraz toksyczny wpływ na móżdżek i hipokamp [32]. W paszach zanieczyszczonych
ochratoksyną A stwierdzono częste współwystępowanie innej nefrotoksycznej
mykotoksyny – cytryniny [25, 29]. Substancja ta jest wytwarzana przez liczne gatunki
grzybów z rodzaju Penicillium i wykazuje synergistyczne działanie nefrotoksyczne
u ludzi i zwierząt.
4. Toksyny fuzaryjne
Toksyny fuzaryjne są produkowane przez jedne z najbardziej niebezpiecznych
grzybów toksynotwórczych – Fusarium. Do grupy najlepiej poznanych toksyn fuza-
ryjnych należą trichoteceny, zearalenon i fumonizyny.
Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka
103
4.1. Trichoteceny
Grupa ponad 100 metabolitów, których silne właściwości toksyczne spowodowane
są obecnością pierścienia epoksydowego. Grzyby z rodzaju Fusarium oraz Trichoderma
[33, 34] wytwarzają trichoteceny z dwóch grup: A (T-2 toksyna, HT-2 toksyna,
diacetoksyscirpenol, neosolaniol) oraz B (niwalenol, deoksyniwalenol, fuzarenon,
diacetyloniwalenol). Głównym źródłem narażenia człowieka i zwierząt na te toksyny
są porażone ziarna zbóż. Wytwarzaniu trichotecenów sprzyja wysoka wilgotność
i tolerancja na relatywnie szeroki zakres temperatury otoczenia 6-24oC. Trichoteceny
wnikają do organizmu człowieka i zwierząt przez układ pokarmowy, skórę i droga
inhalacyjną. Na poziomie komórkowym głównym działaniem toksycznym tricho-
tecenów jest hamowanie syntezy białka. Wiążą one podjednostkę 60S rybosomu
i oddziaływuja na enzym – peptydylotransferazę [33, 34]. Objawy zatrucia deoksyniwa-
lenolem u ludzi najczęściej obejmują objawy takie jak nudności, wymioty, bóle brzucha,
biegunki z krwią, bóle i zawroty głowy [36]. Przewlekłą intoksykację trichotecenami
obserwowano w latach czterdziestych XX wieku na Syberii i opisano w literaturze jako
toksyczą białaczke żywieniową [35]. Objawy chrakterystyczne dla tej jednostki
rozwijały sie stopniowo i obejmowały nieżyt przewodu pokarmowego z bólem brzucha,
mdłościami, wymiotami, biegunką oraz osłabienie, bóle i zawroty głowy, nasilone
pocenie i tachykardia. Po kilku dniach trwania powyższych objawów obserwowano
cechy ostrej niewydolności szpiku z leukopenią, wysoka gorączkę, często sepsę, liczne
podskórne wylewy z póżniejszą martwicą skóry i mięśni, liczne owrzodzenia i krwa-
wienia śluzówki jamy nososwo-gardłowej i przewodu pokarmowego, w końcu odoskrze-
lowe zapalenie płuc z krwawieniem [35]. Objawy przewlekłego zatrucia u zwierząt sa
podobne – nieżyt i krwawienia w obrębie przewodu pokarmowego, jadłowstręt
powodujący mniejsze przyrosty masy ciała oraz immunosupresja.
4.2. Zearalenon
Zearalenon wytwarzany jest głównie przez grzyby Fusarium graminerum,
F. culmorum i F. cerealis [37]. Produktami zanieczyszczonymi tą mikotoksyną są przede
wszystkim ziarna zbóż, a wśród nich największą zawartość stwierdzono w kukurydzy.
Wytwarzaniu zearalenonu zarówno w trakcie wzrostu roślin jaki i ich przechowywania
sprzyja podwyższona wilgotność i temperatury w zakresie 22-26oC. Działanie toksyczne
zearalenonu wiąże się z jego działaniem hormonalnym w stosunku do ludzi i zwierząt
[38, 39]. Jednym z powstających w wątrobie metabolitów zearalenonu jest alfa-
zearalenol, mający zdolność wiązania się z receptorami estrogenowymi i wykazywania
aktywności estrogenowej podobnej do 17-beta estradiolu produkowanego przez ludzkie
jajniki [40, 41]. Narażenie na toksyczne dawki zearalenonu u zwierząt powoduje wystę-
powanie tzw. syndromu estrogenicznego, charakteryzującego się zmianami w narządach
płciowych samic i ich bezpłodnością, u osobników męskich cechami feminizacji
– powiększeniem gruczołów mlecznych i atrofią jąder prowadzącą także do bezpłodności.
Ponadto u zwierząt doświadczalnych wykazano działanie genotoksyczne i kancerogenne
oraz immunotoksyczne [42, 43]. Dostepne dane epidemiologiczne sugerują zwiazek
Monika Sałaga-Pylak, Andrzej Borzęcki
104
pomiędzy narażeniem na zearalenon u ludzi a rozwojem raka piersi [38, 41]. W publi-
kacjach naukowych pojawiły się także hipotezy sugerujące związek pomiędzy nara-
żeniem na zearalenon i jego metabolity a zmniejszeniem płodności wśród mężczyzn [43].
4.3. Fumonizyny
Największe znaczenie toksykologiczne spośrób piętnastu poznanych fumonizyn
posiadają fumonizyna B1, B2 i B3. Substancje te produkowane są przez gatunki
Fusarium verticillioides i Fusarium proliferatum. Temperatura powyżej 150oC powoduje
rozkład znaczącej ilości fumonizyn. Fumonizyny, a zwłaszcza fumonizyna B1 silnie
hamują enzym – syntetazę ceramidową, która katalizuje reakcję acetylowania sfinganiny,
będącej prekursorem sfingolipidów. Akumulacja sfinganiny w komórce wywołuje
działanie cytotoksyczne i prawdopodobnie także kancerogenne [44÷49]. Fumonizyny
stanowią zanieczyszczenia głównie ziaren kukurydzy we wszystkich rejonach świata,
gdzie jest ona uprawiana [52]. Efekty toksyczne działania fumonizyn poznano głównie
u zwierząt [50, 51, 54]. W wyniku przewlekłego zatrucia fumonizynami u koni i króli-
ków opisano leukoencefalomalację charakteryzującą się zmianami nekrotycznymi
w istocie białej mózgu, przebiegającą z objawami takimi jak slepota, letarg, drgawki
i kończącej się śmiercią zwierzęcia [47]. Działanie kardiotoksyczne przejawiajace się
obrzękiem płuc opisano u trzody chlewnej karmionej paszą zanieczyszczoną fumoni-
zynami [53]. Doświadczenia na zwierzętach potwierdziły działanie hepatotoksyczne
i nefrotoksyczne oraz kancerogenne w stosunku to tych dwóch narządów [55].
W populacji ludzkiej sugerowano związek pomiędzy narażeniem na fumonizyny
a częstszym wystepowaniem raka przełyku (Południowa Afryka, Chiny, Włochy) [56].
Sugerowano także wpływ narażenia na fumonizyny z wystepowaniem wad cewy
nerwowej u płodu (Meksyk) [57].
5. Patulina
Patulina wytwarzana jest przez licze gatunki grzybów Penicillium i Aspergillus oraz
Byssochlamys i Eupenicillium [58]. W naturze największe znaczenie ma grzyb Peni-
cillium expansum, który atakuje owoce, warzywa, powodując tzw. zgniliznę mokrą.
Najwieksze ilości patuliny stwierdzono w jabłkach, gruszkach, winogronach i prze-
tworach uzyskanych z tych owoców (soki, wina) [59]. Patulina początkowo stanowiła
przedmiot zainteresowania nauki ze względu na swoje silne właściwości antybiotyczne
w stosunku do bakterii takich jak Escherichia coli czy Streptococcus aureus. Jednak
z czasem okazało się, że wykazuje także działanie immunosupresyjne, teratogenne
i rakotwórcze, co uniemozliwiło jej stosowanie w celach leczniczych. Patulina hamuje
funkcje makrofagów i obniża poziom immunoglobulin w surowicy [60]. Badania
doświadczalne na zwierzętach wykazały jej działanie genotoksyczne, mutagenne
i neurotoksyczne [62, 63]. Narażenie ludzi na patulinę spowodowane jest spożywaniem
owoców lub ich przetworów zanieczyszczonych patuliną. Ostre zatrucie u ludzi cha-
rakteryzuje sie mdłościami, wymiotami oraz owrzodzeniami i krwawieniem w prze-
wodzie pokarmowym [61 ]. Opisano zjawisko niszczenia flory bakteryjnej jelitowej
Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka
105
przez patulinę i jej wpływu na funkcje ochronne bariery jelitowe, co w pewnym
stopniu może być ograniczone z powodu jej inaktywacji w przewodzie pokarmowym
w wyniku reakcji z aminokwasami sulfhydrylowymi (powinowactwo chemiczne
patuliny do grup SH) [63].
6. Alkaloidy sporyszu
Sporysz jest przetrwalnikiem grzyba Claviceps purpurea atakującego zboża i trawy. Zawiera mieszaninę wielu alkaloidów – ergometryny, ergotaminy, ergozyny, ergo-krystyny, erokryptyny, ergokorniny i ich izomerów. Alkaloidy sporyszu i ich metabolity maja zdolnośc oddziaływania na liczne receptory między innymi adrenergiczne, dopa-minergicze i serotoninergiczne [64]. Opisy zatruć sporyszem sięgają czasów biblijnych. Zanieczyszczenie ziaren zbóż sporyszem było w przeszłości przyczyną masowych zatruć charakteryzujacych się głównie halucynacjami, zaburzeniami neurologicznymi, przykurczami mięśni, zaburzeniami ukrwienia tkanek zwłaszcza kończyn. Obecnie problem zatrucia alkaloidami sporyszy został wyeliminowany ze względu na skuteczne metody oczyszczania ziarna przeznaczonego do siewu jak i do spożycia.
7. Zapobieganie skażeniu mykotoksynami
Zapobieganie skażeniu mykotoksynami obejmuje różnorodne działania począwszy od zabiegów agrotechnicznych minimalizujacych możliwość porażenia roślin w trakcie wzrostu poprzez właściwe praktyki w trakcie zbioru, a skończywszy na właściwym przechowywaniu i przetwarzaniu płodów rolnych. Do najważniejszych działan ochron-nych należą:
uprawa odmian bardziej odpornych na porażenie grzybami produkującymi mykotoksyny [56];
ochrona fitosanitarna uprawianych roślin w trakcie ich wzrostu, usuwanie z pól uprawnych pozostałości po poprzednim cyclu produkcyjnym w celu ograni-czenia rozprzestrzeniania się zarodników grzybów;
ochrona upraw przed inwazjami owadów, które mogą powodować uszkodzenia mechaniczne roślin i ich nasion oraz ułatwiają przenoszenie zarodników grzybów na inne rośliny;
właściwa praktyka rolnicza podczas zbiorów – zbiór w odpowiednim czasie, przy minimalnej możliwej wilgotności, stosowanie maszym rolniczych eliminujących niebezpieczeństwo uszkodzeń mechanicznych (ułatwienie penetracji grzybów toksynotwórczych) i zanieczyszczeń biologicznych zbieranych płodów rolnych, co zmniejsza ryzyko zanieczyszczenia mykotoksynami;
odpowiednie warunki przechowywania – systematyczne czyszczenie zbiorników przeznaczonych do przechowywania płodów rolnych i pasz, dążenie do obniżenia wilgotności przechowywanych produktów do wartości poniżej 10%;
odpowiednie stosowanie pestycydów, fungicydów jest także pomocne w ogra-niczeniu rozwoju grzybów toksynotwórczych, ponadto zmiana gatunków roślin uprawianych w danym miejscu, odpowiednie praktyki irygacyjne oraz stosowanie nawozów może być pomocne w ograniczeniu infekcji grzybami produkujacymi mykotoksyny.
Monika Sałaga-Pylak, Andrzej Borzęcki
106
8. Neutralizacja mykotoksyn w produkatach skażonych
Do możliwych metod zmniejszeenia koncentracji mykotoksyn należy sortowanie
zanieczyszczonych produktów przed włączeniem do procesów przetwórczych. Istnieją
doniesienia o stosowaniu czynników biologicznych takich jak bakterie fermentacji
mlekowej i drożdże, które degradują mykotoksyny. W krajach afrykańskich stosuje sie
gazowy amoniak pod zwiększonym ciśnieniem do unieczynniana aflatoksyn w śrutach
pozostałych po przerobie nasion roślin oleistych. Także stosowanie różnych
absorbentów, dodawanych do zanieczyszczonej mykotoksynami paszy pomaga w ich
eliminacji [66]. Glinokrzemiany, krzemiany oraz węgiel drzewny mogą służyć jako
substancje absorbujace toksyny z zanieczyszczonych produktów i pasz. W przypadkach
zanieczyszczenia mykotoksynami pasz możliwym sposobem zmniejszenia narażenia
zwierząt na działanie toksyczne jest mieszanie paszy zanieczyszczonej z paszą wolną od
zanieczyszczeń, przy czym iloścowo powinna znacznie przeważać pasza dobrej jakości,
bez zanieczyszczeń (np 10:1).
9. Podsumowanie
Rozpowszechnienie grzybów pleśniowych w środowisku i zanieczyszczenie
produkowanymi przez nie toksynami wielu podstawowych artykułów spożywczych
(produkty zbożowe, nabiał) oraz pasz dla zwierząt powoduje, że zarówno ostra jak
i przewlekła intoksykacja ludzi i zwierząt jest realnym zagrożeniem dla zdrowia
zarówno w krajach rozwijających się jak i rozwiniętych, a dodatkowym czynnikiem
utrudniającym ochronę przed tymi toksynami jest fakt ich relatywnie dużej odporności
na procesy przetwórcze i obróbkę kulinarną oraz możliwośc akumulacji w tkankach
zwierząt hodowlanych. Szeroki wachlarz możliwych negatywnych skutków zdro-
wotnych obejmuje działanie mutagenne, kancerogenne, teratogenne i embriotoksyczne,
immunosupresyjne, neurotoksyczne antykoncepcyjne, estrogenne oraz wybiórcze
toksyczne uszkodzenia wielu narządów (wątroba, nerki, skóra i błony śluzowe, przewód
pokarmowy). Analiza dostępnych danych naukowych dotyczących mykotoksyn skłania
do refleksji nad koniecznością kontynuowania badań mykotoksyn, zwłaszcza wielu słabo
jeszcze poznanych (np. trichoteceny makrocykliczne) oraz poszukiwania skutecznych
metod ochrony przed ich powstawaniem i działaniem.
Literatura
1. Blout W. P., Turkey „X” disease, Turkeys, 9 (1961), s. 55-58
2. Goto T., Wicklow D. T., Ito Y., Aflatoxin and cyclopiazonic acid production
by sclerotinum-producing Aspergillus tamari strain, Applied and Environmental
Microbiology, 62 (1996), s. 4036-4038
3. Klich M. A., Mullaney E. J., Daly C. B., Cary J. W., Molecular and physiological aspects
of aflatoxin and sterigmatocystin biosynthesis by A. tamarii and A. ochraceoroseus,
Applied Microbiology and Biotechnology,53 (2000), s. 605-609
4. European Food Safety Authority Opinion of the Scientific Panel on contaminants in the
food chain related to the potential increase of consumer health risk by a possible increase
Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka
107
of the existing maximum levels for aflatoxins in almonds, hazelnuts and pistachios
and derived products, EFSA Journal., 446 (2007), s.1-127
5. Sarma U. P., Bhetaria P. J., Devi P., Varma A., Aflatoxins: Implications on Health, Indian
Journal of Clinical Biochemistry, 32 (2017), s.124-133
6. Peterson s. W., Ito Y., Horn B. W., Goto T., Aspergillus bombycis, a new aflatoxigenic
species and genetic variation in its sibling species, A. nominus, Mycologia, 93 (2001),
s. 689-703
7. Squire R. A., Ranking animal carcinogens: a proposed regulatory approach, Science,
214 (1981), s. 877-880
8. Bullerman L. B., Bianchini A., Stability of mycotoxins during food processing,
International Journal of Food Microbiology, 119 (2007), s. 140-146
9. Jackson W. W., Pryor B. M., Degradation of aflatoxin B1 from naturally contaminated
maize using the edible fungus Pleurotus ostreatus, AMB Express, 7 (2017), s.110-114
10. Siahmoshteh F., Siciliano I., Banani H., Hamidi-Esfahani Z., Razzaghi-Abyaneh M.,
Gullino M. L., Spadaro D., Efficacy of Bacillus subtilis and Bacillus amyloliquefaciens
in the control of Aspergillus parasiticus growth and aflatoxins production on pistachio,
International Journal of Food Microbiology, 257 (2017), s. 47-53
11. Probst C., Njapau H., Cotty P. J., Outbreak of an acute aflatoxicosis in Kenya in 2004,
Applied and EnvironmentalMicobiology, 73 (2007), s.2762-2764
12. Peers F. G., Linsell C. A., Dietary aflatoxins and human liver cancer – a population study
based in Kenya, British Journal of Cancer, 27 (1973), s. 473-484
13. Li F.-Q., Yoshizawa T., Kawamura S., Luo s. Y., Li Y. W., Aflatoxins and fumonisins
in corn from the high-incidence area for human hepatocellular carcinoma in Guangxi,
China Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49 (2001), s. 4122-4126
14. Van Rensburg s. J., Cook-Mazaffari P., van Schalkwyk D. J., van der Watt J. J., Vincent T.
J., Purchase I. F., Hepatocellular carcinoma and dietary aflatoxin in Mozambique
and Transkei, British Journal of Cancer, 51 (1985), s. 713-720
15. Wu H. C., Santella R., The role of aflatoxins in hepatocellular carcinoma, Hepatitis
Monthly, 12 (2012), s. 8-16
16. Jiang Y., Jolly P. E., Preco P., Wang J.-S., Ellis W. O., Philips T. D., Williams J. H.,
Aflatoxin-related immune dysfunction in health and in human immunodeficiency virus
disease, Clinical and Developmental of Immunology, 10 (2008), s. 12-24
17. Dvorackova I., Pichova V., Pulmonary interstitial fibrosis with evidence of aflatoxin B1
in lung tissue, Journal of Toxicology and Environmental Health, 18 (1986), s. 153-157
18. Abarca M. L., Bragulat M. R., Sastella G., Cabanes F. J., Ochratoxin A production
by strains of Aspergillus niger, Applied and Environmental Microbiology, 60 (1994),
s. 2650-2652
19. Bayman P., Baker J. L., Doster M. A., Michailides T. J., Mahoney N. E., Ochratoxin
production by the Aspergillus ochraceus group and Aspergillus alliaceus, Applied and
Environmental Microbiology, 68 (2002), s. 2326-2329
20. European Food Safety Authority Opinion of the Scientific Panel on Contaminants in the
Food Chain on a request from Commission related to ochratoxin A in food, EFSA Journal,
365 (2006), s. 1-56
21. Kuiper-Goodman T., Hilts C., Biliard s. M., Kiparissis Y.,Richard I. D. K, Hayward S.,
Health risk assesment of ochratoxin A for all age-sex strata in a market economy, Food
Additives and Contaminants, 27 (2010), s. 212-240
Monika Sałaga-Pylak, Andrzej Borzęcki
108
22. Heshmati A., Zohrerard T., Khaneghah A. M., Mozaffari Nejad A. S., Sart’Ana A. S.,
Co-occurence of aflatoxins and ochratoxin A in dried fruits in Iran: dietary exposure
and assessment, Food and Chemical Toxicology, 106 (2017), s.202-208
23. Creppy E. E., Human ochratoxicosis, Journal of Toxicology: Toxin Reviews,18 (1999),
s. 277-293
24. Albassam M. A., Yong s. I., Bhatnagar R., Sharma A. K., Prior M. G., Histpathologic
and electron microscopic studies on the acute toxicity of ochratoxin A in rats, Veterinary
Pathology, 24 (1987), s. 427-435
25. Phol-Leszkowicz A., Petkova-Bocharova T., Chernozemsky L. N., Castegnaro M., Balkan
endemic nephropathy and associated urinary tract tumors, a review on aetiological causes
and the potential role of mycotoxins, Food Additrives and Contaminants, 19 (2002),
s. 282-302
26. Castegnaro M., Barsch H., Chernozemsky I., Endemic nephropathy and urinary tract
tumors in the Balkans, Cancer Research, 47 (1987), s. 3606-3609
27. Hult K., Piestina R., Habazin-Novak V., Radic B., Ceovic S., Ochratoxin A in human blood
and Balkan endemic nephropathy, Archives of Toxicology, 51 (1982), s. 313
28. Kuiper-Goodman T., Scott P. M., Risk assessment ot the mycotoxin ochratoxin A,
Biomedical and Environmental Science, 2(1989), s.179-248
29. Fuchs R., Peraica M., Ochratoxin A in human kidney disease, Food Additives and
Contaminants, 22 (2005), s. 219-234
30. Stefanovic V., Polenakovic M., Toncheva D., Urothelial carcinoma associated with Balkan
endemic nephropathy: a worldwide disease, Pathologie Biologie, 59 (2011), s. 286-291
31. Gan F., Zhou Y., Hou L., Qian F., Chen X., Huang K., Ochratoxin A induces
nephrotoxicity and immunotoxicity through different MAPK signalling pathways in PK15
celles and porcine primary splenocytes, Chemosphere, 182 (2017), 630-637
32. Hope J. H., Hope B. E., A review of the diagnosis and treatment of ochratoxin A inhalational
exposure associated with human illness and kidney disease including local segmental
glomerulosclerosis, Journal of Environmental and Public Health, 10 (2012), 120-135
33. Nielsen K. F., Grafenhan T., Zafari D., Thrane U., Trichothecene production by
Trichoderma brevicompactum, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53 (2005),
s. 8190-8196
34. Grove J. F., Non-macrocycle trichothecenes, Natural Products Reports, 5 (1988), s. 187-209
35. Joffe A. Z., Alimentary toxic aleukia, in Kadis S., Ciegler A., Ajl s. (ed) Microbiol Toxins,
vol. 7 Academic Press, New York, s. 139-189
36. Rotter B. A., Prelusky D. B., Pestka J. J., Toxicology of deoxynivalenol (vomitoxin), Journal
of Toxicology and Environmental Health, 48 (1996), s. 1-34
37. Richardsn K. E., Hagler W. M., Mirocha C. J., Production of zearalenone, alpha-
zearalenol and beta-zearalenol by Fusarium spp. in rice culture, Journal of Agricultural
and Food Chemistry, 33 (1985), s. 862-866
38. Heffron J., Endocrine disrupters. Are they an insidious risk to health? Biochemistry,
1999(1999), s. 28-31
39. Fleck s. C., Churchwell M. I., Doefge D. R., Metabolism and pharmacokinetics
of zearalenone following oral and intravenous administration in juvenile female pigs, Food
and Chemical Toxicology, 106 (2017), s. 193-201
40. Liu K. H., Sun X. F., Feng Y. Z., Cheng s. F., Li B., Li Y. P., Shen Y., Li L., The impact
of zearalenone on the meiotic progression and primordial follicle assembly during early
oogenesis, Toxicology and Applied Pharmacology, 329 (2017), s. 9-17
Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka
109
41. Fitzpatrick D. W., Picken C. A., Murphy L. C., Buhr M. M., Measurement of the relative
binding-affinity of zearalenone, alpha-zearalenol and beta-zearalenol for uterine and
oviduct estrogen-receptors in swine, rats and chicken – an indicator of estrogenic
potencies, Comparative Biochemistry and Physiology, 94 (1989), s. 691-694
42. Yu Z., Zhang L., Wu D., Liu F., Anti-apoptotic action of zearalenone in MCF-7 cells,
Ecotoxicology and Environmental Safety, 62 (2005), s. 441-446
43. Zinedine A., Soriano J. M., Molto J. C., Manes J., Review on the toxicity, occurence,
metabolism, detoxification, regulations and intake of zearalenone, an estrogenic mycotoxin,
Food and Chemical Toxicology, 45 (2007), s. 1-18
44. Solfrizzo M., Chulze s. N., MallmanC., Visconti A., Rojo F., Torres A., Comparison
of urinary sphingolipids in human populations with high and low maize consumption
as a possible biomarker of fumonisin dietary exposure, Food Additives and Contaminants,
21 (2004), s. 1090-1095
45. De Oliveira G. B., de Castro Gomes Vieiro M., Orlando R. M., Faria A. F., Simultaneous
determination of fumonisins B1 and B2 in different types of maize by matrix solid phase
dispersion and HPLC-MS/MS, Food Chemistry, 233 (2017), s. 11-19
46. Gelderblom W. C., Jaskiewicz K., Marasa W. F.,Thiel P. G., Hora R. M., Vleggar R., Kriek
N. P., Fumonisins. Novel mycotoxins with cancer-promoting activity produced by Fusarium
moniliforme, Applied and Environmental Microbiology, 54 (1988), s. 219-234
47. Bucci T., Hansen D. K., LaBorde J. B., Leucoencephalomalacia and hemorrhage in the
brain of rabbits gavaged with mycotoxin fumonisin B1, Natural Toxins, 4 (1996), s. 51-51
48. MerrillA. H., Sullards M. C., Wang K. A., Voss K. A., Riley R. T., Sphingolipid
metabolism:roles in signal transduction and disruption by fumonisins, Environmental
Health Perspectives, 109 (2001), s. 283-289
49. Peraica M., Radic B., Lucic A., Pavlovic M., Toxic effects of mycotoxins in humans,
Bulletin of the World Health Organisation,77 (1999), s. 754-766
50. Howard P. C., Eppley R. M., Stack M. E., Warbritton A., Voss K. A., Lorentzen R. J.,
Kovach R. M., Bucci T. J., Fumonisin B1 carcinogenicity in a two-year feeding study using
F344 rats and B6C3F1 mice, Environmental Health Perspectives, 109 (2001), s. 277-282
51. Swanevelder S., Effect of fumonisin B1 on protein and lipid synthesis in primary rat
hepatocytes, Food and Chemical Toxicology, 34 (1996), s. 361-369
52. Morgavi D. P., Riley R. T., An historical overview of field disease outbreaks known
or suspected to be caused by consumption of feeds contaminated with Fusarium toxins,
Animal Feed Science an Technology, 137 (2007), s. 201-212
53. Harrison L. R., Colvin B. M., Greene J. T. Newman L. E.,Cole J. R., Pulmonary edema
and hydrothorax in swine produced by fumonisin B1 a toxic metabolite of Fusarium
moniliforme, Journal of Veterinary Diagnostic Investigation, 2 (1990), s. 217-221
54. Dutton M. F., Fumonisins, mycotoxins of increasing importance:their nature and their
effects, Pharmacology and Therapeutics, 70 (1996), s. 137-161 (68-3)
55. Gelderblom W. C. A., Smuts C. M., Abel S., Snyman s. D., Cawood L., van der
Westhuizen L., Marasas W. F. Q., Fumonisins: their implications for human and animal
health, NaturalToxins, 3 (1995), s. 193-198
56. Yoshizawa T., Yamashita A., Luo Y., Fumonisin occurence in corn from high- and low-
risk areas for human esophageal cancer in China, Applied and Environmental
Microbiology, 60 (1994), s. 162601629
Monika Sałaga-Pylak, Andrzej Borzęcki
110
57. Missmer s. A., Suarez L., Felkner M., Wang E., Merrill A. H., Rothman K. J. Hendricks K.
A., Exposure to fumonisin and the occurence of neural tube defects along the Texas-Mexico
border, Environmental Health Perspectives, 114 (2006), s. 237-241
58. Morales H., Sanchis V., Rovira A., Ramos A. J., Marin S., patulin accumulation in apples
during postharvest: effect of controled atmosphere storage and fungicide treatments, Food
Control, 18 (2007), s. 1443-1448
59. Li X., Li H., Li X., Zhang Q., Determination of trace patulin in apple-based food matrices,
Food Chemistry, 233 (2017), s. 290-301
60. Puel G., Galtier P., Oswald L. P., Biosynthesis and toxicologfical effects of patulin, Toxins,
2 (2010), s. 613-631
61. Speijers G. J. A., Franken M. A. M., van Leeuven F. X. R., Subacute toxicity study
of patulin in the rat, effects on the kidney and the gastro-intestinal tract, Food and
Chemical Toxicology, 26 (1988), s. 23-30
62. Hopkins J., The toxicological hazards of patulin, Food and Chemical Toxicology,
31 (1993), s. 455-456
63. Mahfoud R., Maresca M., Garmy N., Fantini J., The mycotoxin patulin alters the barrier
functions of the intestinal epithelium, mechanisms of action of the toxin and protective
effects of glutathione, Toxicology and Applied Pharmacology, 181 (2002), s. 209-218
64. European Food Safety Authority Scientific opinion on ergot alkaloids in food and feed,
EFSA Journal., 10 (2012), s. 2798
65. Snjiders C. H. A., Resistance in wheat to Fusarium infection and trichotecene formation,
Toxicology Letters,153 92204), s. 37-46
66. Lemke s. L., Mayura K., Reeves W. R., Wang N., Fickey C.,Philips T. D., Investigation
of organophilic montmorillonite clay inclusion in zearalenone-contaminated diets using
the mouse uterine weight bioassay, Journal of Toxicology and Environmental Health,
2 (2001), s. 243-258
Znaczenie mykotoksyn w życiu i gospodarce człowieka
Mykotoksyny są wtórnymi metabolitami grzybów pleśniowych, wywołującymi szkodliwy wpływ na ludzi,
zwierzęta i rośliny. Wnikanie mykotoksyn do organizmu odbywa się głównie drogą pokarmowa, ale mozliwa
jest także droga przezskórna i inhalacyjna. Do grupy mykotoksyn o najwiekszym znaczeniu toksy-
kologicznym i gospodarczym należą aflatoksyny, ochratoksyny, trichoteceny, fumonizyny, zearalenol, patulina i alkaloidy sporyszu. Chorby wywoływane przez ostre lub przewlekłe narażenie na mykotoksyny
nazywane sa mykotoksykozami. Niniejsza praca opisuje najważniejsze aspekty działanie toksycznego
mykotoksyn u ludzi i zwierząt.
Słowa kluczowe: mykotoksyny, mykotoksykozy, kancerogeneza
Importance of mycotoxins for humans and economy
Mycotoxins are secondary metabolits of moulds that cause adverse effects on humans, animals and plants. Exposure to mycotoxins occurs mainly by ingestion but also by the dermal and inhalational routes.
Aflatoxins, chratoxins, trichotecenes, fumonisins, zearalenone, patulin and ergot alkaloids belong to the
group of mycotoxins of the greatest toxicological and economic importance. The diseases caused by acute
or chronic exposure to mycotoxins are known as mycotoxicoses. This paper focuses on the most important toxic effects and economic aspects of mycotoxins exposure in humans and animals.
Key words: mycotoxins, mycotoxicoses, cancerogenesis
111
Katarzyna Ciemniak1, Daria Szymanowska-Powałowska
2, Judyta Cielecka-Piontek
3,
Jędrzej Soporowski4
Wpływ koncentratu napoju probiotycznego
na mikroflorę kałową człowieka
1. Wprowadzenie
Zaburzenia w składzie mikroflory przewodu pokarmowego człowieka są ściśle
powiązane ze stylem życia, dietą i narażeniem na stres. Warto zaznaczyć, że prace nad
składem i rolą mikrobiomu są dziś już bardzo zaawansowane. Duży postęp notuje się
w badaniach składu mikrobiomu jelit i jego wpływu na choroby autoimmunologiczne,
raka jelita grubego, próchnicę zębów, powiązania pomiędzy mikrobiomem i układem
nerwowy (ewentualny wpływ na depresję i autyzm). Bada się też wpływ mikrobiomu
matki na zasiedlanie organizmu noworodka przez drogi rodne i łożysko a nawet na
przedwczesne porody. Ważną dziedziną badań jest wpływ zmian środowiska na
mikrobiom i rozwój chorób cywilizacyjnych, zwłaszcza na cukrzycę, otyłość i choroby
nowotworowe.
W 2015 roku oszacowano, że odporne na antybiotyki patogeny powodują około
50.000 zgonów rocznie w Europie i USA a w 2050 r. liczba ofiar na całym świecie
wzrośnie do 10 mln/rok [1]. Dane te sugerują, że zbliżamy się do końca ery antybio-
tykowej. Stosowanie antybiotyków, zwłaszcza beta-laktamowych i fluorochinolonów,
które mogą wywołać biegunkę i zapalenie jelita grubego jest ściśle związane ze zmianą
składu i funkcji mikrobiomu przewodu pokarmowego. Badania dowiodły, że 5 dni
podawania fluorochinolonów spowodowało wyeliminowanie lub stłumienie około 1/3
mikrobiomu w kale po 3-4 dniach terapii antybiotykowej [2]. Odbudowanie populacji
było możliwe w ciągu tygodnia od zakończenia terapii, jednak ta odbudowa była
niekompletna [3].
Szacuje się, że etiologia 15% chorób nowotworowych związana jest z infekcjami
bakteryjnymi. Przyczyną takiej sytuacji może być fakt, że niektóre bakterie komensalne
są zdolne do przekształcania prokarcynogenów w związki uszkadzające DNA (np. eta-
nol, heterocykliczne aminy) lub bezpośrednio wytwarzają karcynogeny (np. fecapen-
taenes), jak również stymulują wytwarzanie wolnych rodników tlenowych (np. Entero-
coccus faecalis), przez co wzrasta ryzyko rozwoju raka jelita grubego. Wykazano, że
myszy hodowane sterylnie w warunkach labolatoryjnych (tzw. „germ free”, czyli wolne
od wszystkich wykrywalnych pasożytów i mikroorganizmów), nieprodukujące inter-
[email protected], Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Wydział Nauk o Żywności
i Żywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 2 [email protected], Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Wydział Nauk o Żywności i Żywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 3 [email protected], Katedra i Zakład Chemii Farmaceutycznej, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu [email protected], Living Food Sp. z o.o. ul. Świerczewskiego 15 66-320 Trzciel
Katarzyna Ciemniak, Daria Szymanowska-Powałowska, Judyta Cielecka-Piontek, Jędrzej Soporowski
112
leukiny 10 (Il-10) czy transformującego czynnika wzrostu β1 (TGF-β1) są mniej podatne
na rozwój nieswoistego zapalenia jelit, a także raka jelita grubego. Myszy po kolo-
nizacji jelit przez normalną mikroflorę są natomiast bardziej narażone na rozwój
obydwu chorób. Z drugiej strony mikroflora bakteryjna może być zdolna do produkcji
maślanu, który jest silnym inhibitorem deacetylazy histonów i w związku z tym może
powodować epigenetyczne programowanie kolonocytów oraz uczestniczyć w mecha-
nizmach obronnych przed nowotworami jelit [4].
Coraz większy związek upatruje się pomiędzy zaburzeniami w składzie mikroflory
przewodu pokarmowego a otyłością. Turnbaugh i in. [5] udowodnili, że skład mikroflory
jelitowej wpływa na masę ciała. Autorzy przeprowadzili transfer mikroorganizmów
z jelit homozygotycznych myszy otyłych ob/ob. (myszy z genetycznie uwarunkowanym
brakiem leptyny wynikającym z mutacji typu nonsens w 105 kodonie genu ob.) i myszy
o prawidłowej masie ciała do jelit myszy „germ free”. Po 2 tygodniach zaobserwowano,
że myszy, którym przeszczepiono mikroflorę od myszy otyłych, pozyskiwały więcej
kalorii z pożywienia i wykazywały szybsze odkładanie tkanki tłuszczowej. Dodatkowo
zmiany mikrobiomu jelit indukują zapalenie i otyłość przez wpływ na komórki nabłonka
jelitowego i na komórki enteroendokrynowe oraz na wydzielanie hormonów jelitowych
– glukagonopodobnych peptydów 1 i 2 (GLP-1 I GLP-2). GLP-1 stymuluje wydzielanie
insuliny, opóźnia pasaż pożywienia przez żołądek, wywołuje uczucie sytości i spadek
wagi, natomiast GLP-2 zwiększa transport glukozy z jelit i obniża przepuszczalność
ściany jelita [6]. Ponadto bakterie jelitowe uczestniczą w dojrzewaniu i wymianie
enterocytów, immunomodulacji, metabolizmie leków, rozkładzie obecnych w poży-
wieniu toksyn i karcynogenów (np. heterocykliczne aminy, związki N-nitrozowe),
fermentowaniu niestrawionych składników pożywienia, produkcji niezbędnych witamin
(K, B1, B6, B12), recyrkulacji kwasów żółciowych (poprzez wytwarzanie hydrolaz
kwasów żółciowych), w ochronie przed kolonizacją jelit przez bakterie patogenne, takie
jak Escherichia coli, Vibrio cholerae, Clostridium spp., Salmonella spp., Shigella spp.,
a także mają wpływ na aktywność motoryczną przewodu pokarmowego [7].
Jednym z fundamentalnych elementów biotechnologii są badania mające na celu
ocenę stabilności i efektywności działania funkcjonalnych substancji czynnych, soli
mineralnych, jak również mikroorganizmów w środowisku symulującym warunki
panujące w przewodzie pokarmowym. Badanie biodostępności składników pokar-
mowych i leków w warunkach naturalnych jest bardzo utrudnione, przede wszystkim ze
względu na trudny dostęp do światła przewodu pokarmowego człowieka, szczególnie na
odcinku jelita cienkiego. Stosowanie modeli in vitro, symulujących mniej lub bardziej
dokładnie układ pokarmowych człowieka, wpłynęło na szybki rozwój badań naukowych.
Modele te są znacznie tańsze i mniej czasochłonne w porównaniu z badaniami prowa-
dzonymi na zwierzętach. Te najbardziej zaawansowane są monitorowane komputerowo,
w których oprócz regulacji pH i dodatku odpowiednich enzymów, imitowane są ruchy
perystaltyczne i wchłanianie przez ściany jelit. Zadania, które stanowią wyzwanie dla
dzisiejszej biotechnologii dotyczą badań nad zależnościami pomiędzy kilkoma ele-
mentami (np. antybiotyki, mikroorganizmy probiotyczne) aplikowanymi do przewodu
pokarmowego w warunkach in vitro. Ważne, choć przysparzające trudności ana-
Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka
113
lityczne są również badania nad interakcjami pomiędzy mikrobiomem jelitowym (tym
prawidłowym i dysfunkcyjnym) a substancjami aktywnymi biologicznie [8].
Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu koncentratu napoju probiotycznego
z serii JOY DAY firmy Living Food Sp. z o.o. na wystandaryzowaną mikroflorę
kałową pozyskaną od osób zdrowych oraz pacjentów po antybiotykoterapii, w trakcie
leczenia chemioterapeutykami lub z otyłością.
2. Metodyka badań
2.1. Charakterystyka koncentratu napoju probiotycznego z serii JOY
DAY firmy Living Food Sp. z o.o.
W eksperymentach wykorzystano preparat firmy Living Food Sp. z o.o. sprze-
dawany jako koncentrat napoju probiotycznego RADOŚĆ DNIA. W skład preparatu
zgodnie z informacjami zmieszczonymi na etykiecie wchodzi: woda sok jabłkowy
(20%), ekstrakt procesu fermentacji roślin ziołowych i owoców, w tym: liście jeżyny,
czarnej porzeczki i poziomki, ziele skrzypu, owoce czarnej porzeczki i jeżyny oraz
kompleks żywych szczepów bakterii probiotycznych (min. 2×106
jtk/ml). Producent
deklaruje obecność w produkcie następujących szczepów bakterii: Lactobacillus
rhamnosus LMG P-21380, Lactobacillus rhamnosus LMG P-23699, Lactobacillus
rhamnosus DSM 16605, Lactobacillus plantarum LMG P-21020, Lactobacillus
plantarum LMG P-21021, Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus LMG P-21905,
Lactobacillus acidophilus LMG P-21904, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus
lactis, Lactobacillus casei LMG P-17504, Bifidobacterium longum DSM 16603,
Bifidobacterium breve LMG P-17500, Bifidobacterium breve LMG P-17501, Bifido-
bacterium animals ssp. lactis LMG P-17502, Streptococcus thermophilus LMG
P-21908, Streptococcus thermophilus LMG P-17225
2.2. Model trawienia in vitro
Pierwszy etap trawienia in vitro miał na celu symulację warunków panujących
w żołądku. W tym celu do mieszaniny imitującej płyn żołądkowy dodano pepsynę
w ilości 300 U/ml i obniżono pH do wartości 2.0 za pomocą 1 M HCl. Ten etap
trawienia prowadzono przez 4 h w temp. 37°C. Ruchy perystaltyczne imitowano
poprzez mieszanie płynu przy użyciu mieszadła magnetycznego. Kolejny etap miał na
celu odwzorowanie warunków panujących w jelicie cienkim. W tym celu ph płynu
podniesiono do wartości 6.0, stosując 1 M NaHCO3 i dodając 10 ml ekstraktu
trzustkowo-jelitowego. Kolejny etap polegał na podniesieniu ph do 7.4 przez dodanie
1 M NaHCO3 i wprowadzenie wystandaryzowanej zaszczepki mikroflory jelitowej
(106 jtk/ml treści pokarmowej) wyizolowanej z kału ludzkiego. Proces prowadzono
przez 2 h w temp. 37oC. W celu symulacji pasażu produktu przez jelito grube pH pod-
noszono do 8,0 za pomocą 2 M NaHCO3 i dalsze trawienie prowadzono w warunkach
beztlenowych przez 18 h [7].
Katarzyna Ciemniak, Daria Szymanowska-Powałowska, Judyta Cielecka-Piontek, Jędrzej Soporowski
114
2.3. Charakterystyka dawców próbek kału i procedura pozyskania
wystandaryzowanej zaszczepki
Próbki kału zostały pobrane od 20 osób każdej z 5 grup. Grupę nr 1 stanowiły
osoby zdrowe (przedział wiekowy 30-50 lat), grupę nr 2 osoby zdrowe (w wieku>75 lat),
grupę nr 3 osoby po zakończonej terapii antybiotykowej, grupę nr 4 osoby w trakcie
leczenia chemioterapeutykami i grupę nr 5 osoby z otyłością. Próbki kału były
pobierane od pacjentów leczonych ambulatoryjnie, deklarujących nieprzyjmowanie
nigdy wcześniej preparatów probiotycznych i niespożywających alkoholu minimum
pół roku przed momentem pobrania próby kału do analizy.
Z każdej próby kału wykonano rozcieńczenia dziesiętne i posiano na odpowiednie
podłoża selekcyjne w celu oznaczenia liczby drobnoustrojów z każdej grupy. Po
wykonaniu analizy mikrobiologicznej przygotowano wystandaryzowaną zaszczepkę,
której skład odpowiadał liczbie drobnoustrojów z każdej grupy.
2.4. 2.4 Analiza mikroflory kałowej
Izolację drobnoustrojów przeprowadzono wykonując rozcieńczenia dziesiętne
pobranych próbek kału. Z wybranych rozcieńczeń pobierano 1 ml próby i przenoszono
na odpowiednie podłoże selekcyjne. Naniesiony materiał rozprowadzano po powierzchni
za pomocą jednorazowej głaszczki. Płytki wraz z pożywką i naniesionym materiałem
inkubowano w odpowiednich dla danej grupy warunkach gazowy i temperaturowych. Po
zakończonej inkubacji zliczano wyrosłe kolonie, określając ich liczbę. Identyfikację
przeprowadzono z wykorzystaniem klucza zamieszczonego w specyfikacji danego pod-
łoża. W przypadkach wątpliwych przeprowadzono test biochemiczny z wykorzystaniem
zestawów firmy bioMerieux (Francja).
Do izolacji i oznaczenia liczby drobnoustrojów wykorzystano odpowiednie dla
danego rodzaju pożywki mikrobiologiczne:
Mikroflora chorobotwórcza:
bakterie proteolityczne (URI);
bakterie laktozo-ujemne E.coli (MacConkey no.3);
bakterie z rodzaju Clostridium (Reinforced Clostridial);
grzyby drożdżopodobne z rodzaju Candida (Brilliance™ Candida Agar);
Mikroflora prozdrowotna, w tym:
1. bakterie pro biotyczne;
bakterie fermentacji mlekowej z rodzaju Lactobacillus (MRS);
Bifidobacterium (Brucella Oxoid CM0169 + Brucella supplement);
2. bakterie stymulujące odporność:
niepatogenne coli (Endo Agar);
bakterie z rodzaju Enterococcus (Azide blood agar base).
Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka
115
3. Wyniki
W pierwszym etapie badań analizie poddano próby kału pochodzące od dawców
z 5 grup (pkt. 2.3). Różnice pomiędzy jakością i liczebnością drobnoustrojów reprezen-
tujących mikrobom kałowy od różnych dawców przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1. Jakościowa i ilościowa charakterystyka mikrobiomu kałowego różnego pochodzenia
Oznaczana grupa
drobnoustrojów
Grupa
1
Grupa
2
Grupa
3
Grupa
4
Grupa
5
Jtk (Jednostki tworzące kolonię)/g
Ogólna liczba
drobnoustrojów 5,2x10
11 1,2x10
10 3,8x10
7 3,7x10
7 5,8x10
10
Bifidobacterium 7,1x109 2,5x10
8 3,1x10
5 4,3x10
5 2,1x10
7
Lactobacillus 4,2x105 3,6x10
4 4,7x10
3 2,2x10
2 3,4x10
9
Niepatogenne E.coli 3,1x106 5,7x10
6 9,3x10
4 4,2x10
4 7,3x10
6
Enterococcus 5,7x106 8,2x10
5 7,2x10
4 8,3x10
2 4,8x10
5
Clostridium 1,1x102 4,7x10
5 2,3x10
5 7,2x10
2 4,3x10
7
E.coli 4,9x103 2,8x10
4 4,1x10
2 3,1x10
3 8,7x10
4
Bakterie proteolityczne 2,5x103
6,1x104 8,2x10
3 6,2x10
4 1,5x10
2
Grzyby drożdżopodobne nieobecne 2,2x103 1,2x10
5 5,5x10
6 nieobecne
Prawidłowa mikroflora kałowa osób w wieku produkcyjnym, prowadzących
higieniczny tryb życia charakteryzuje się ogólną liczbą drobnoustrojów na poziomie
>1011-12
jtk/g, bakterii z rodzaju Bifidobacterium >109jtk/g oraz bakterii z rodzaju
Lactobacillus >105 jtk/g. Natomiast niepatogenna grupa bakterii coli i z rodzaju
Enterococcus powinna wynosić 106
jtk/g. Liczebność bakterii z rodzaju Clostridium
nie powinna być wyższa niż 105
jtk/g, E. coli powinna wynosić <2x104 jtk/g, bakterii
proteolitycznych <104 jtk/g, a grzybów drożdżopodobnych <10
2 jtk/g [9].
Próbę kontrolną stanowił układ doświadczalny, w którym zaszczepka pochodziła
od zdrowych osobników, prowadzących higieniczny tryb życia. W tym przypadku
liczebność poszczególnych grup oznaczanych drobnoustrojów była na poziomie zbli-
żonym do prawidłowych wartości teoretycznych (Wykres 1).
Z wiekiem skład mikroflory przewodu pokarmowego ulega zmianie. Z pewnością
wpływ ma uboga i mało zróżnicowana dieta, ograniczona aktywność fizyczna jak a także
zachodzące procesy starzenia. Obniżeniu ulega liczba drobnoustrojów probiotycznych,
co może przekładać się na zwiększenie liczby bakterii gnilnych; zwiększa się liczba
bakterii z rodzaju Clostridium, co zostało także udowodnione w niniejszej pracy
(Wykres 2) [10].
Przeprowadzona analiza dowiodła, że skład mikrobiomu pacjentów po przebytej
antybiotykoterapii i w czasie trwania chemioterapii jest najbardziej odbiegający od
przyjętej, prawidłowej normy typowej dla zdrowych ludzi (Wykres 1,3 i 4). W prezen-
towanych badaniach ogólna liczba drobnoustrojów, liczba bakterii z rodzaju Bifido-
bacterium oraz Lactobacillus była znacznie zaniżona. Podobna sytuacja dotyczyła
niepatogennych bakterii z grupy coli i z rodzaju Enteroccocus. Zaburzenia w liczebności
Katarzyna Ciemniak, Daria Szymanowska-Powałowska, Judyta Cielecka-Piontek, Jędrzej Soporowski
116
bakterii probiotycznych i stymulujących odporność spowodowała zwiększenie liczeb-
ności bakterii proteolitycznych i grzybów drożdżopodobnych.
Zaburzenia w składzie i liczbie drobnoustrojów zasiedlających przewód pokarmowy
osób borykających się z otyłością dotyczyły głównie ogólnej liczby drobnoustrojów,
bakterii z rodzaju Lactobacillus, Bifidobacterium i Clostridium. Udowodniono, że mikro-
flora bakteryjna ludzi otyłych ludzi oraz myszy zawiera mniej bakterii typu Bacte-
roidetes i odpowiednio więcej Firmicutes (bakterie z rodzaju Lactobacillus i Clostridium),
niż mikroflora osobników szczupłych. Bakterie typu Firmicutes łatwiej niż Bacteroidetes
metabolizują składniki żywności i skuteczniej pozyskiwana jest dodatkowa energia, co
może być jedną z przyczyn otyłości [11]. Takową zależność zaobserwowano także
badaniach stanowiących przedmiot tej pracy (Wykres 5).
Po scharakteryzowaniu składu jakościowego i ilościowego mikrobiomu kałowego
pochodzącego od różnych dawców podjęto próbę wzbogacenia opracowanego modelu
trawienia in vitro o badany koncentrat napoju probiotycznego. W pierwszej kolejności
badano wpływ samego procesu trawienia na mikroflorę wchodzącą w skład produktu.
Przeprowadzone eksperymenty wykazały, że proces trawienia (etap w żołądku i jelicie
cienkim) nie wpłynął negatywnie na liczebność bakterii z rodzaju Lactobacillus, co
świadczyłoby o przystosowaniu zastosowanych szczepów bakterii do dość agresyw-
nych warunków środowiska zewnętrznego, panujących zwłaszcza w żołądku. Niewiel-
kiemu obniżeniu uległa natomiast liczba bakterii z rodzaju Bifidobacterium. W kolejnym
etapie badań produkt poddawano procesowi trawienia, gdzie w jego ostatnim stadium
układ doświadczalny zaszczepiono wystandaryzowaną (dla danej grupy osób, od
których pobrano próbkę kału) zaszczepką mikrobiologiczną. Badano wpływ preparatu
na zmienność liczby drobnoustrojów obecnych w zaszczepce.
Wykres 1. Zmiana składu mikroflory kałowej pochodzącej od osób zdrowych (30-50 lat) po wprowadzeniu badanego preparatu probiotycznego
0 2 4 6 8
10 12 14
logN
[jt
k/m
l]
Liczba drodnoustrojów w
zaszczepce
Liczba drobnoustrojów po
procesie trawienia in vitro
i dodaniu produktu
Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka
117
Wykres 2. Zmiana składu mikroflory kałowej pochodzącej od osób po 75 roku życia po wprowadzeniu badanego preparatu probiotycznego
Wykres 3. Zmiana składu mikroflory kałowej pochodzącej od osób po zakończonej terapii antybiotykowej po wprowadzeniu badanego preparatu probiotycznego
Katarzyna Ciemniak, Daria Szymanowska-Powałowska, Judyta Cielecka-Piontek, Jędrzej Soporowski
118
Wykres 4. Zmiana składu mikroflory kałowej pochodzącej od osób w czasie trwania chemioterapii po wprowadzeniu badanego preparatu probiotycznego
Wykres 5. Zmiana składu mikroflory kałowej pochodzącej od osób otyłych po wprowadzeniu po wprowadzeniu badanego preparatu probiotycznego
Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka
119
4. Wnioski
Analizując zaprezentowane wyniki poczyniono następujące obserwacje i wysunięto
poniższe wnioski:
obecność mikroflory probiotycznej pochodzącej z koncentratu napoju probio-
tycznego z serii JOY DAY w modelu in vitro jelita przewodu pokarmowego
wpłynęła korzystnie na obecną już mikroflorę autochtoniczną (prozdrowotną
i ogólną liczbę drobnoustrojów) a dodatkowo w znacznej mierze przyczyniła się
do ograniczenia liczebności bądź eliminacji mikroflory niepożądanej;
wprowadzenie do modelu in vitro produktu o charakterze probiotycznym miało
wpływ na eliminację niepożądanej mikroflory grzybów drożdżopodobnych
a także bakterii gnilnych, co jest szczególnie ważne dla osób otyłych, obciążonych
chorobą nowotworową jak i po zakończonej terapii antybiotykowej;
po zastosowaniu koncentratu napoju probiotycznego w wariantach, w których
zaszczepka reprezentująca mikrobiom jelitowy pochodziła pacjentów po antybio-
tykoterapii, w czasie leczenia przeciwnowotworowego i osób w podeszłym wieku
liczba bakterii z rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium znacząco wzrosła;
wzbogacenie mikrobiomu jelitowego w mikroflorę wchodzącą w skład badanego
produktu stymulowało wzrost nie-patogennych bakterii z grupy coli, odpowia-
dających za stymulację układu odpornościowego;
w przypadku zaszczepki pochodzącej od osób otyłych, dodanie preparatu pro-
biotycznego zmniejszyło dysproporcje pomiędzy bakteriami z rodzaju Lacto-
bacillus i Bifidobacterium;
w przypadku zaszczepki pochodzącej od osób starszych po aplikacji produktu
probiotycznego zaobserwowano poprawę mikrobiomu kałowego.
Podsumowując, koncentrat napoju probiotycznego z serii JOY DAY firmy Living
Food Sp. z o.o. w testach in vitro wpływa na poprawę jakościową i ilościową
mikrobiomu jelitowego izolowanego od osób starszych i otyłych a przede wszystkim
pacjentów po przebytej antybiotykoterapii i w trakcie trwania chemioterapii. Ponadto
wykazano, ze agresywne warunki środowiska zewnętrznego imitujące te, które panują
w przewodzie pokarmowym człowieka nie powodują eliminacji mikroflory prozdro-
wotnej wchodzącej w skład preparatu.
Katarzyna Ciemniak, Daria Szymanowska-Powałowska, Judyta Cielecka-Piontek, Jędrzej Soporowski
120
Literatura
1. Raport Światowej Organizacji Zdrowia Oporność drobnoustrojów na antybiotyki: raport
podsumowujący monitorowanie antybiotykooporności na świecie w 2014 r. opublikowany
w kwietniu 2014 r.
2. Dethlefsen L., Huse S., Sogin M. L., Relman D. A., The pervasive effects of an antibiotic
on the human gut microbiota, as revealed by deep 16S rRNA sequencing, PLoS Biology,
6 (2008), s.280
3. Dethlefsen L., Relman D. A., Microbes and Health Sackler Colloquium: incomplete
recovery and individualized responses of the human distal gut microbiota to repeated
antibiotic perturbation. Proceedings of the National Academy of Sciences USA,
108 (2010), s.4554-4561
4. Engle s. J., Ormsby I., Pawlowski S., Boivin G. P., Croft J., Balish E., Doetschman T.,
Elimination of colon cancer in germ-free transforming growth factor beta 1-deficient mice,
Cancer Research, 62 (2002), s.6362-6366
5. Turnbaugh P. J., Ridaura V. K., Faith J. J., Rey F. E., Knight R., Gordon J. I., The effect
of diet on the human gut microbiome: a metagenomic analysis in humanized gnotobiotic
mice, Science Translational Medicine 1 (2006), s. 6-14
6. Strober W., Impact of the gut microbiome on mucosal inflammation, Trends in
Immunology 34 (2013), s. 423-430
7. Nowak A., Libudzisz Z., Mikroorganizmy jelitowe człowieka. Standardy Medyczne,
1 (2008), s. 372-379
8. Neumann M., Goderska K, Grajek K., Grajek W., Modele przewodu pokarmowego in vitro
do badań nad biodostępności składników odżywczych, Żywność. Nauka. Technologia.
Jakość 46 (2006), s. 30-45
9. Chojnacka K., Analiza właściwości funkcjonalnych preparatu bakterii Lactococcus lactis,
Praca magisterska, (2015) Poznań
10. Kumar M., Babaei P., Ji B., Nielsen J., Human gut microbiota and healthy aging: Recent
developments and future prospective, Nutrition and Healthy Aging, 4 (2016), s. 3-16
11. Stachowicz N., Kiersztan A., Rola mikroflory jelitowej w patogenezie otyłości i cukrzycy,
Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 67 (2013), s. 288-303
Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka
121
Wpływ koncentratu napoju probiotycznego na mikroflorę kałową człowieka
Prawidłowy skład jakościowy i ilościowy mikroflory przewodu pokarmowego warunkuje prawidłowe
funkcjonowanie całego organizmu. Na zaburzenie równowagi mikrobiologicznej wpływają takie czynniki jak
odżywianie, przyjmowanie leków, tempo życia, aktywność fizyczna i stres. Dysfunkcje zdrowotne a także
stosowanie lekoterapii przyczyniają się do negatywnych zmian składu mikrobiomu przewodu pokarmowego. Jedną z możliwości uregulowania tychże zaburzeń jest wzbogacenie diety o drobnoustroje o potencjale
probiotycznym, w formie żywności funkcjonalnej lub w postaci suplementów diety. Przykładem produktów
o charakterze prozdrowotnym jest koncentrat napoju probiotycznego z serii JOY DAY firmy Living Food Sp.
z o.o. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu preparatu na wystandaryzowaną mikroflorę kałową w modelu in vitro przewodu pokarmowego pozyskaną od zdrowych osób oraz pacjentów po antybiotyko-
terapii, w trakcie leczenia chemioterapeutykami lub z otyłością. W ramach prowadzonych prac zastosowano
klasyczne metody mikrobiologiczne i przeprowadzono symulację warunków panujących w przewodzie
pokarmowym człowieka. W efekcie wykonanych badań eksperymentalnych wykazano, że obecność mikro-flory probiotycznej wchodzącej w skład preparatu ma pozytywny wpływ na prawidłową, autochtoniczną
mikroflorę przewodu pokarmowego. Ponadto wykazano, że w wielu przypadkach obniżeniu uległa liczebność
drobnoustrojów niepożądanych, w tym grzybów drożdżopodobnych i bakterii gnilnych. We większości
badanych wariantów (oprócz zaszczepki pochodzącej od osób z otyłością) znacząco wzrosła także liczba bakterii z rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium. Podsumowując, badany napój probiotyczny ma pozytywny
wpływ na wystandaryzowaną mikroflorę przewodu pokarmowego badaną w testach in vitro pochodzącą od
osób otyłych i starszych oraz pacjentów po antybiotyko- i w trakcie chemioterapii.
Słowa kluczowe: probiotyki, patogeny, mikroflora jelitowa
Effect of concentrate on probiotic drink on human fecal microflora
The appropriate qualitative and quantitative composition of the gut microflora determines physiological function of the whole organism. The microbial equilibrium is affected by such factors as nutrition, intake
of medication, the pace of life, physical activity and stress. Health dysfunction as well as medicinal therapy
contribute to negative changes in the composition of the gut microbiome. One of the potential methods to
control these disorders is to supplement the diet with microorganisms exhibiting probiotic properties in the form of functional food or dietary supplements. An example of probiotic products is the JOY DAY
probiotic drink concentrate by Living Food Sp. z o.o. The aim of this study was to investigate the effect
of the preparation on standardised fecal microflora in an in vitro model of the alimentary tract, collected
from healthy patients and patients after antibiotic therapy, during treatment with chemotherapeutics or with obesity. Within this research conventional microbiological methods were applied and conditions found in
the human intestinal tract were simulated. The experiments showed that the presence of probiotic micro-
biota contained in the preparation has a positive effect on the physiological, autochthonous gut microflora.
Moreover, it was shown that counts of undesirable microorganisms were reduced, including yeast-like fungi and putrefactive bacteria. The bacteria counts from genera Lactobacillus and Bifidobacterium also
increased significantly in most of the variants tested (in addition to vaccines from people with obesity).
Summing up, as it was shown in in vitro tests the probiotic drink has a positive effect on standardised gut
microflora originating from obese and elderly patients, particularly following antibiotic and chemotherapy. Key words: probiotics, pathogens, intestinal microflora
122
Emilia Stańkowska1, Agnieszka Włodyka-Bergier
2
Wpływ dzbanków filtracyjnych
na poprawę jakości wody do spożycia
1. Wprowadzenie
Woda to największy dar natury dla człowieka. Stanowi podstawowy składnik ludz-
kiego ciała. Jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Spożywając
wodę nie tylko dostarczamy niezbędnych do życia minerałów, lecz również różnego
rodzaju zanieczyszczenia, które mogą kumulować się w organizmie, prowadząc do
wielu groźnych chorób, stąd tak ważnym aspektem jest jej odpowiednia jakość [3, 5].
W Polsce jakość wody przeznaczonej do spożycia regulowana jest przez Rozporządzenie
Ministra Zdrowia z dnia 13 listopada 2015 r. (Dz. U. 2015, Poz. 1989) w sprawie jakości
wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi [11]. Pobierana bezpośrednio z ujęć,
wtłaczana jest do sieci wodociągowej, gdzie poddawana jest odpowiednim procesom
uzdatniania, które gwarantują dostarczenie wody bezpiecznej dla zdrowia. Często na
skutek złego stanu sieci wodociągowej, rodzaju materiałów instalacyjnych, korozji,
może ulec wtórnemu zanieczyszczeniu. Konsekwencją takich zdarzeń może być m.in
podwyższona zawartość mikroorganizmów, nadmierna twardość, zmiany barwy i za-
pachu, które pogarszają jej walory użytkowe [1]. Woda w takich przypadkach nie
spełnia oczekiwań odbiorców, wymaga dodatkowych zabiegów podczyszczających.
Obecnie istnieje szereg urządzeń do domowego podczyszczania wody. Dobór metody
powinien być dobierany indywidualnie, w zależności od zużycia wody, rodzaju
zanieczyszczeń czy możliwości finansowych. Producenci prześcigają się w tworzeniu
coraz to nowszych, innowacyjnych produktów. Jedną z najprostszych metod poprawy
jakości wody wodociągowej jest filtracja w dzbankowych filtrach. Stosowanie tych
urządzeń nie wymaga ingerencji w instalację wodociągową, wysokich nakładów
finansowych, ani specjalistycznej wiedzy. Coraz bardziej popularne na polskim rynku,
zachwalane szerokimi korzyściami jakie płyną z ich użytkowania. Jednak jaka jest
prawda? Czy takie rozwiązanie niesie za sobą same zalety? A może istnieje ryzyko
zagrożeń?
2. Cel pracy
Celem pracy było zbadanie wpływu stosowania dzbanków filtracyjnych na poprawę
jakości wody do spożycia. Porównano ich efektywność działania wraz z upływem
czasu, ilości przefiltrowanej wody, jak również deklarację zgodności producenta
1 [email protected], Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza 2 [email protected], Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, AGH Akademia Górniczo-
Hutnicza
Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia
123
z wynikami badań oraz zbadanie czasu, po którym wkłady przestają spełniać swoje
funkcje.Ocenę oparto na analizie kilku wybranych parametrów jakości wody, takich
jak: twardość ogólna, węglanowa, zawartość jonów wapnia, magnezu, zawartość
zanieczyszczeń mikrobiologicznych, które odniesiono do rozporządzeń w sprawie
jakości wody do spożycia [11, 12].
3. Podstawowe informacje o dzbankach filtracyjnych
Przykładową budowę dzbanka filtracyjnego przedstawiono na rys. 1.
Rysunek 1. Przykładowa budowa dzbanka filtracyjnego [opracowanie własne]
Obecnie można wyróżnić 2 podstawowe typy dzbanków filtracyjnych. Pierwszym
z nich głównym zadaniem jest usuwanie niektórych pierwiastków (np. odpowiedzialnych
za powstawanie kamienia), natomiast drugim typem są produkty wzbogacające wodę
w określone jony m.in. jony magnezu. Poszczególne urządzenia mogą różnić się między
sobą, jednak ich wspólnymi elementami są: zbiornik na wodę filtrowaną, zbiornik na
wodę przefiltrowaną oraz wkład filtrujący. W skład wkładu filtrującego zazwyczaj
wchodzi granulat węgla aktywnego oraz złoże jonowymienne. Głównym zadaniem
węgla aktywnego jest przede wszystkim absorbcja cząsteczek manganu, żelaza,
usuwanie zanieczyszczeń odpowiedzialnych za smak, kolor i zapach oczyszczanej wody,
dodatkowo impregnowany jest jonami srebra, które powinny zabezpieczać przed
rozwojem drobnoustrojów. Rolą jonitów jest wybiórcza wymiana jonów (kationów oraz
anionów), głównie zmniejszanie zawartości pierwiastków odpowiedzialnych za nad-
mierną twardość wody (jonów wapnia i magnezu) [4]. Zasada działania urządzeń polega
na filtrowaniu w sposób grawitacyjny wody. Proces ten przebiega w trzech etapach.
Pierwszym z nich jest filtracja wstępna na sitku, gdzie usuwane są zanieczyszczenia
mechaniczne takie jak: piasek, rdza. Kolejno oczyszczana woda jest przepuszczana przez
wymiennik jonowy, równocześnie woda filtrowana jest na węglu aktywnym. Ostatni
etap stanowi filtracja mechaniczna na dolnej pokrywie. Pozwala to wyłapać pozostałe,
najdrobniejsze zanieczyszczenia. Zapewnia to czystą, świeżą, smaczną wodę.
Emilia Stańkowska, Agnieszka Włodyka-Bergier
124
4. Metodyka badań
Badanie skuteczności działania dzbanków filtracyjnych wykonywano przez okres
42 dni, w tym 30 dni to rekomendowany czas prawidłowej pracy pojedynczego wkładu
filtracyjnego. Do badań każdorazowo pobierano wodę wodociągową. Następnie prze-
puszczano ją przez wybrane filtry (w ilości 5 dm3/dobę) i oznaczano wybrane parametry
fizycznochemiczne: twardość ogólną, węglanową, zawartość jonów wapnia, magnezu,
odczyn, przewodność elektryczną właściwą oraz mikrobiologiczne (ogólną liczbę
drobnoustrojów mezofilnych i psychrofilnych). Wyniki analiz odniesiono do zapewnień
producenta oraz rozporządzeń [11, 12]. Twardość ogólną wody oznaczono na podstawie
normy PN-ISO 6059, twardość węglanową wg normy PN-EN ISO 9963-2, oznaczenie
jonów wapnia wg PN-ISO 6058. Pomiar przewodności odbywał się metodą kondukto-
metryczną (norma PN-EN 27888:1999), pomiar odczynu metodą potencjometryczną
(norma PN-EN ISO 10523:2012). Zawartość jonów magnezu obliczono wg normy
PN-ISO 6059:1999. Do badań wykorzystano trzy produkty dzbankowych filtrów do
wody. Charakterystykę wykorzystanych w badaniu produktów przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1. Charakterystyka produktów
Parametry Rodzaj wkładu filtrującego
X Y Z
Zastosowanie
Zmniejszenie zawartości pierwiastków
odpowiedzialnych za twardość wody,
(jonów wapnia i magnezu), ochrona
urządzeń służących do podgrzewania
wody (ekspres, czajnik) przed
powstawaniem osadu.
Wzbogacanie wody
w jony wapnia,
magnezu sodu, potasu,
podnoszenie
wartości pH.
Czas pracy 30 dni
Wydajność
w litrach 100-150 dm
3
Uwagi Można gotować przefiltrowaną wodę Nie zalecane
gotowanie wody
Źródło: Opracowanie własne
Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia
125
5. Wyniki
5.1. Wskaźniki fizykochemiczne
Wyniki badań twardości ogólnej, węglanowej, zawartości jonów wapnia i magnezu
przedstawiono w tabeli 2, 3. Na podstawie badań wykazano, że każdorazowo po
filtracji wody dzbankami filtracyjnymi X i Y twardość ogólna ulegała zmniejszaniu, co
w przypadku tych urządzeń jest pożądane. Wraz z upływem czasu oraz ze wzrostem
ilości przelanej wody, odnotowano spadek skuteczności działania filtrów. Wykazano,
że działanie filtra X i Y zapewniało wysoki stopień wiązania jonów wapnia i magnezu
w pierwszych dniach użytkowania. Odnosząc się do rozporządzenia [11, 12] dopusz-
czalne zakresy wartości twardości ogólnej powinny znajdować się w przedziale od 60-
500 mg CaCO3/dm3. W związku z tym, w początkowych dniach użytkowania obu
filtrów, twardość ogólna była poniżej dolnej zalecanej wartości. Zastosowane w doś-
wiadczeniu dzbanki filtracyjne X i Y wykazywały stałe obniżanie twardości węgla-
nowej, w całym cyklu działania filtrów, jednak po 22 dniu (po przelaniu 110 dm3 wody)
efektywność usuwania badanego parametru zaczęła spadać. Twardość przemijająca
w wyniku gotowania wody może zostać usunięta (wytrącanie się węglanu wapnia
i wodorotlenku magnezu). Wytracona pozostałość może objawiać się w postaci osadu.
Filtry X i Y mogą zabezpieczać urządzania służące do gotowania wody przed osadza-
niem się kamienia. Zawartość jonów wapnia jak i magnezu w przefiltrowanej wodzie
była niższa niż w wodzie surowej. Najniższe wartości tych parametrów zanotowano
w pierwszych dniach eksploatacji. Po rekomendowanym czasie pracy wkładów filtra-
cyjnych urządzenia te spełniały swoje zadanie, jednak różnice zawartości badanych
jonów w wodzie przed i po filtracji były niższe. Po filtracji wody urządzeniem Z oczeki-
wany był wzrost twardości ogólnej. Tendencja ta była zauważalna dopiero po 4 dobie
(po przelaniu 20 dm3). W przefiltrowanej wodzie tym urządzeniem, obserwowalny był
wzrost twardości węglanowej do 25 dnia. Filtr Z powinien wzbogacać wodę w związki
wapnia, jednak tak się nie działo. Oprócz pierwszego dnia widoczny jest wzrost jonów
magnezu po przelaniu wody przez dzbanek filtracyjny Z, co jest zgodne z pierwotnym
działaniem tego urządzenia. Dzienne zapotrzebowanie na magnez dla dorosłego
człowieka waha się w granicach od 320 do 420 mg na dobę [7] co oznacza, że wypijając
litr wody przefiltrowanej filtrem Z dostarczamy ok. 30% zalecanej dawki. Urządzenie to
ma za zadanie wzbogacać wodę w minerały, która powinna być spożywana w celach
konsumpcyjnych, ponieważ po obróbce termicznej, mógłby osadzić się kamień.
Emilia Stańkowska, Agnieszka Włodyka-Bergier
126
Tabela 2. Zestawienie wyników twardości ogólnej i węglanowej przed i po filtracji w dzbankach filtracyjnych
Czas
pracy
filtra [d]
Twardość ogólna wody Twardość węglanowa
woda
surowa X Y Z
woda
surowa X Y Z
[mg CaCO3/dm3] [mval/dm
3 ]
1 176,0 -** 14,0* 64,0 3,1 1,6 1,6 3,2
2 172,0 22,0* 122,0 140,0 3,0 1,4 2,0 3,2
4 168,0 78,0 46,0* 180,0 3,0 1,2 0,6 3,2
9 116,0 58,0* 32,0* 130,0 2,8 1,2 0,6 3,0
11 170,0 102,0 70,0 184,0 2,8 1,4 0,8 3,0
16 146,0 92,0 66,0 154,0 2,8 1,4 0,8 3,0
22 112,0 66,0 48,0* 124,0 2,0 1,4 0,8 2,2
23 148,0 108,0 84,0 160,0 2,6 1,8 1,2 2,8
25 132,0 90,0 58,0 136,0 2,4 1,8 1,2 2,6
29 109,0 93,0 102,0 133,0 3,0 1,8 1,2 2,8
30 144,0 90,0 78,0 146,0 2,8 1,8 1,2 2,6
35 120,0 78,0 52,0 134,0 2,4 1,6 1,0 2,8
42 106,0 70,0 50,0 116,0 2,2 1,4 1,0 2,4
Źródło: Opracowanie własne
*Wartości poniżej dopuszczalnej normy wody do picia [11]
**Poniżej limitu oznaczalności
Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia
127
Tabela 3. Zestawienie wyników zawartości jonów wapnia, magnezu przed i po filtracji w dzbankach
filtracyjnych
Czas
pracy
filtra
[d]
Zawartość jonów wapnia Zawartość jonów magnezu
woda
surowa
X Y Z woda
surowa
X Y Z
[mval/dm3] [mg/dm
3 ]
1 64,9 -** 12,8 7,2 111,1 -** 1,1 56,8
2 64,9 15,2 48,9 18,4 107,1 6,7* 73,1 121,6
4 64,9 26,4 17,6 14,4 103,1 51,6 28,3* 165,6
9 44,1 20,8 16,8 14,4 71,9 37,2 15,2* 115,6
11 64,9 36,1 25,6 24,1 105,1 65,9 44,4 159,9
16 55,3 35,3 24,0 22,4 90,7 56,7 41,9 131,9
22 41,7 24,8 16,8 20,0 70,3 41,2 31,2 103,9
23 52,1 38,5 33,7 30,5 95,9 69,5 50,3 129,5
25 51,3 34,5 24,1 24,1 80,7 55,5 33,9 111,9
29 61,7 32,9 33,8 41,7 47,3 60,1 68,3 91,3
30 52,9 36,1 28,1 30,5 91,1 53,9 49,9 115,5
35 43,3 31,3 20,8 27,3 76,7 46,7 31,1 106,7
42 40,9 30,5 24,1 27,3 65,1 39,5 25,9* 88,7
Źródło: Opracowanie własne *Wartości poniżej dopuszczalnej normy wody do picia [11]
**Poniżej limitu oznaczalności
Wyniki wartości pH oraz przewodności dla poszczególnych dzbanków filtracyjnych
zostały przedstawione w tabeli 4. Na postawie badań stwierdzono stałą tendencję do
obniżania pH przez wkłady filtracyjne X i Y. Odwołując się do rozporządzenia [11]
w kilku próbkach przefiltrowanej wody odnotowano wartości pH poniżej normy (6,5-9,5).
Spadek badanego parametru może być wynikiem pojawienia się ubocznych produktów
wymiany jonowej, jaka zachodzi w trakcie przepływu wody przez filtr. Podwyższenie
pH można uzyskać przy pomocy wkładu filtracyjnego Y, dla którego wartość pH do
końca cyklu była powyżej 8,5. Nie zanotowano znaczącego spadku tego parametru
w rekomendowanym czasie prawidłowej pracy filtrów, jak i po nim. Najwyższą sku-
teczność dzbanków filtracyjnych w zakresie zmniejszania ogólnej zawartości jonów,
której miarą jest przewodność elektryczna właściwa, stwierdzono w przypadku dzban-
ka Y. Wartości tego parametru w przefiltrowanej wodzie filtrem Z były zbliżone do
wody surowej, choć okresowo nieco wyższe. Na podstawie badań nie stwierdzono
znaczącego obniżenia konduktywności w czasie całego okresu eksploatacji. Spadek ten
był proporcjonalny do wartości dla wody surowej. Odwołując się do rozporządzenia
[11] dopuszczalny zakres wartości przewodności elektrycznej właściwej wody
przeznaczonej do spożycia to 2500 µS/cm, zatem w żadnej z analizowanych próbek
wody wartość ta nie została przekroczona. Wysoka wartość tego wskaźnika świadczy
o wysokiej mineralizacji, dlatego najniższe wartości przewodności właściwej zostały
odnotowane dla dzbankowego filtra X i Y, zaś najwyższe dla Z.
Emilia Stańkowska, Agnieszka Włodyka-Bergier
128
Tabela 4. Zestawienie wyników wartości pH oraz przewodności przed i po filtracji w dzbankach filtracyjnych
Czas
pracy
filtra [d]
Wartość pH Przewodność właściwa
elektryczna
woda
surowa X Y Z
woda
surowa X Y Z
[-] [µS/cm]
1 7,40 6,45 6,42* 8,06 460 372 381 506
2 7,60 6,95 7,41 8,05 455 331 388 449
4 7,42 6,35* 6,30* 7,72 461 307 299 453
9 7,74 6,6 6,90 9,25 426 228 202 339
11 7,72 6,65 6,48* 8,91 470 325 280 459
16 7,80 6,80 6,68 8,93 419 339 292 426
22 7,80 6,78 6,56 9,17 346 273 232 364
23 7,66 7,13 6,90 8,58 430 367 350 458
25 7,60 6,80 6,41* 8,78 387 317 258 380
29 7,56 6,94 6,60 8,70 432 364 310 430
30 7,62 6,84 6,63* 8,62 416 306 299 404
35 7,95 6,69 6,93 8,95 263 234 233 320
42 7,90 7,59 6,91 8,97 348 280 231 352
Źródło: Opracowanie własne
5.2. Oznaczenie mikrobiologiczne
Wyniki badań mikrobiologicznych przedstawiono w tabeli 5. Analiza mikrobiolo-
giczna poszczególnych przefiltrowanych wód pokazała, że ilość drobnoustrojów
drastycznie wzrasta wraz z upływem czasu eksploatacji. Do ok. 9 dnia użytkowania
woda spełniała normy jakości wody. Według poprzedniego Rozporządzenia Ministra
Zdrowia [12] liczba mikroorganizmów mezofilnych nie powinna przekraczać 50 jtk/cm3
oraz 100 dla psychrofilnych. Wkłady filtrujące badanych produktów zawierają węgiel
aktywowany, który jest impregnowany srebrem, co powinno stanowić barierę przed
rozwojem mikroorganizmów, jednak tak nie jest (rys. 2). Z każda analizą wody zano-
towano kolejny wzrost liczby mikroorganizmów. Kupując filtr Z oraz Y chcąc cieszyć
się wodą wolną od zanieczyszczeń należałoby zlecić wymianę filtru tuż po drugim
tygodniu stosowania, zaś w przypadku filtra X po trzecim. Organizmami mezofilnymi
jest większość drobnoustrojów chorobotwórczych, dla których optymalną do rozwoju
temperaturą, jest temperatura ludzkiego ciała [9]. Kwestią sporną pozostaje jakie
faktycznie szczepy bakterii znajdowały się w badanych próbkach. Dodatkowo trzeba
mieć na uwadze, że osoby, które trzymają dzbankowe filtry w miejscach nasłonecznio-
nych, muszą nie tylko liczyć się z rozwojem bakterii, ale również glonów. Liczebność
bakterii psychrofilnych powinna być stale monitorowana ze względu na fakt, że
według niektórych źródeł [9] w temperaturze 22oC rozwijają się przede wszystkim
Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia
129
niechorobotwórcze bakterie, które wytwarzają ściany komórkowe (lipopolisacharydy)
o działaniu toksycznym. Można stwierdzić, że stosowanie dzbanków filtracyjnych pod
względem mikrobiologicznym pogarsza jakość wody przeznaczonej do spożycia.
Tabela 5. Uśredniona liczba baterii mezofilnych i psychrofilnych
Czas
pracy
filtra
Woda
surowa
Liczba bakterii w przefiltrowanej wodzie dzbankami
filtarcyjnymi
mezofilne psychrofilne
X Y Z X Y Z
[d] [jtk/cm3]
2 17 0 7 0 17 0 5
9 15 1 42 422 488 41 6
23 41 23 150* 6288* 6800* 1400* 600*
30 19 56 590* 220* 110* 421* 622*
35 52 90 2480* 146* 1560* 1246* 320*
Źródło: Opracowanie własne
Rysunek 1. Bakterie mezofilne w przefiltrowanej wodzie filtrem Y [opracowanie własne]
Chcąc uchronić się przed tym negatywnym skutkiem, zapewniając odpowiednio
wysoką temperaturę wody przez odpowiedni czas, można spowodować całkowitą
destrukcję organizmów patogennych [8]. W celu potwierdzenia tej tezy postanowiono
zasymulować pracę czajnika i poddano procesowi gotowania wszystkie 4 próbki wody
i dokonano analizy mikrobiologicznej. W tabeli 5 przedstawione zostały wyniki analizy
mikrobiologicznej przed i po poddaniu obróbce termicznej wód.
Emilia Stańkowska, Agnieszka Włodyka-Bergier
130
Tabela 5. Zestawienieuśrednionej liczby baterii mezofilnych i psychrofilnych dla poszczególnych próbek
przed i po gotowaniu
Rodzaj wkładu
filtrującego
Liczba bakterii
w przefiltrowanej wodzie
dzbankami filtarcyjnymi
Liczba bakterii
w przefiltrowanej wodzie
dzbankami filtarcyjnymi mezofilne psychrofilne
Przed
gotowaniem Po gotowaniu
Przed
gotowaniem Po gotowaniu
[jtk/cm3]
X 86 0 160 0
Y 2000 7 1620 0
Z 780 12 860 14
Źródło: Opracowanie własne
Prezentowane wyniki badań potwierdzają, że gotując wodę można pozbyć się
niemal całkowicie drobnoustrojów. Każdorazowo liczba bakterii w przegotowanej
wodzie nie przekraczała dopuszczalnych norm.W wyniku działania wysokiej tempe-
ratury następuje denaturacja białek, a tym samym śmierć patogenów, dzięki czemu
jakość wody ulega poprawie.
6. Wnioski
1. Skuteczność działania dzbankowych filtrów spada wraz z upływem czasu i ilością przefiltrowanej wody. Duży wpływ na efektywność filtracji może mieć rodzaj filtrowanej wody oraz sposób użytkowania urządzeń.
2. Dzbanki filtracyjne X i Y zmniejszają zawartość jonów wapnia, magnezu, redu-kują twardość ogólną i węglanową, dzięki czemu mogą poprawiać jakość wody i zapobiegać przed powstawaniem kamienia kotłowego.
3. Podczas filtracji wody dzbankiem filtracyjnym Z woda wzbogacana jest w jony magnezu, wartość pH ulega podwyższeniu, poprawiając jakość wody. Nie nadaję się jednak do obróbki termicznej.
4. W przefiltrowanych wodach podczas analizy mikrobiologicznej odnotowano przekroczenia dopuszczalnych norm. Stwierdzono pogorszenie jakości wody, jednak po poddaniu obróbce termicznej każdorazowo następowała redukcja drobnoustrojów, dzięki czemu wody nie stwarzały potencjalnego zagrożenia zdrowotnego.
5. W artykule zbadano wpływ tylko niektórych parametrów jakości wody. W celu pełnej oceny należałoby poszerzyć zakres badań o zbadanie efektywności usu-wania innych parametrów.
6. Nie można jednoznacznie stwierdzić, który z produktów najlepiej poprawia jakość wody do picia. Każdy z konsumentów powinien indywidualnie przeanalizować tę kwestię i w zależności od potrzeb, i celu w jakim chce używać tej metody pod-czyszczania wody, wybrać odpowiednie urządzenie.
Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia
131
Literatura
1. Boryczko K., Tchórzewska-Cieślak K., Analysis of risk of failure in water main pipe network and of delivering poor quality water, Environment Protection Engineering, 4 (2014), s. 77-92
2. Cotruvo J., Bartram J., eds. Calcium and Magnesium in Drinking-water. Public health significance,Geneva,WorldHealthOrganization, 2009, s. 96-106
3. Fawell J. K., Nieuwenhuijsen M., Contaminants in drinking water, Environmental pollution and health, Impact of environmental pollution on health: Balancing risk, 68 (2003), s.199-208
4. Friedrich G. Helfferich., Ion Exchange, Courier Dover Publications, (1962), s.17-21 5. Gopal K., Tripathy s. S., Bersillon J. L., Dubey s. P., Chlorination byproducts, their toxico-
dynamics and removal from drinking water, Journal of hazardous materials, 1, (2007) s. 1-6 6. http://stat.gov.pl 7. Institute of Medicine, Dietary Reference Intakes for Calcium, Phosphorous, Magnesium,
Vitamin D, and Fluoride, Washington, DC: National Academy Press, 1997 8. Knappe D., Li L., Quinlivan P., Effects of Activated Carbon Characteristics on Organic
Contaminant Remova, AWWA Research Fundation, London, 2003 9. Kunicki – Goldfinger W. J. H., Życie bakterii, Wyd. Naukowe PWN, 2001 10. Kowal A. L., Świderska-Bróż M., Oczyszczanie wody. Podstawy teoretyczne
i technologiczne, procesy i urządzenia, Wyd. Naukowe PW, 2009 11. Rozporządzenie Ministra Zdrowia 13 listopada 2015 r. (Dz. U. 2015, Poz. 1989)w sprawie
jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi 12. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 20 kwietnia 2010 r. w sprawie jakości wody
przeznaczonej do spożycia przez ludzi
Wpływ dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do spożycia
Głównym celem pracy było zbadanie wpływu dzbanków filtracyjnych na poprawę jakości wody do
spożycia, na przykładzie trzech różnych wkładów filtrujących. Wykonano analizę wybranych parametrów jakości wody takich jak: twardość ogólna, węglanowa, oznaczenie jonów wapnia, magnezu, pH, prze-
wodność, oznaczenie zanieczyszczeń mikrobiologicznych. Na ich podstawie określono efektywność działania
urządzeń. Wyniki zostały odniesione do obowiązujących norm oraz deklaracji producenta. Przeprowadzone
badania wykazały, że analizowana metoda podczyszczania wody ma swoje zalety jak i wady. Stwierdzono, że po kilku dniach eksploatacji filtrów liczba bakterii kilkukrotnie przekraczała normy pogarszając jej jakość.
Dzbanki filtracyjne zmniejszały ilość pierwiastków odpowiedzialnych za powstawanie kamienia. Każdy
z konsumentów powinien indywidualnie przeanalizować tę kwestię i w zależności od potrzeb i celu w jakim
chce używać tej metody podczyszczania wody, wybrać odpowiednie urządzenie. Słowa kluczowe: jakość wody, dzbanki filtracyjne
The impact of the water filter pitchers to improve the quality of drinking water
The main aim of this work is to research the impact of the water filter pitchers to improve the quality
of drinking water, for example, three different filter cartridges. It has done analysis of selected water
quality parameters such as: total hardness, carbonate, determination of calcium ions, magnesium, pH,
conductivity, determination of microbial contamination. Based on the study define effectiveness of the devices. The results were related to the standards and producer's declaration. The study has showed that the
analyzed method has some advantages and disadvantages. It was found that after several days utilize of the
filter quantity of bacteria repeatedly exceeded the standards and degrade water quality. Pitchers filter
reduced the value of elements responsible for residues. Each consumers should individually analyze this issue and depending on the needs and purpose select the appropriate device for pre-treatment of water.
Keywords: quality of drinking water, water filter pitches
132
Katarzyna Skrypnik1*
, Damian Skrypnik2, Paweł Bogdański
3
Żywność funkcjonalna
w leczeniu nadmiernej masy ciała
– regulacja sygnałów głodu i sytości
1. Wstęp
Zwyczaje żywieniowe są ściśle powiązane z licznymi stanami klinicznymi, takimi
jak nowotwory, choroby sercowo-naczyniowe i cukrzyca, które w sposób istotny
pogarszają jakość życia i mogą przyczynić się do przedwczesnego zgonu. Racjonalne
odżywianie umożliwiające utrzymanie prawidłowej masy ciała oraz regularna aktywność
fizyczna mogą zapobiegać nawet 80% przypadków choroby niedokrwiennej serca, 90%
przypadków cukrzycy typu 2 i 1/3 wszystkich nowotworów. W ostatnich dwóch deka-
dach przemysł spożywczy poświęca coraz więcej uwagi jakości wytwarzanej żywności.
W efekcie powstały produkty, określane mianem „żywność funkcjonalna” zawierające
nie tylko składniki odżywcze niezbędne do podtrzymania prawidłowego funkcjonowania
organizmu, ale również wspomagające profilaktykę i terapię chorób, w tym chorób
cywilizacyjnych, dzięki zawartości składników bioaktywnych takich jak substancje
przeciwutleniające, substancje immunomodulacyjne, hipoglikemizujące czy modyfiku-
jące gospodarkę lipidową [1].
Żywność funkcjonalna (FOSHU – Foods for Specified Health Use) to żywność,
z której usunięto szkodliwe składniki (np. alergeny) i/lub wzbogacono o substancje
aktywne fizjologicznie. Żywność funkcjonalna posiada odpowiednią wartość odżywczą
i działa korzystnie na stan zdrowia człowieka. Pojęcie żywności funkcjonalnej powstało
w połowie lat osiemdziesiątych XX wieku w Japonii. Do dzisiaj kraj ten jest światowym
liderem w produkcji i wykorzystaniu żywności funkcjonalnej. Według definicji Functio-
nal Food Science in Europe (FUFOSE): żywność może być uznana za funkcjonalną,
jeśli udowodniono jej korzystny wpływ na jedną lub więcej funkcji organizmu ponad
efekt odżywczy, który to wpływ polega na poprawie stanu zdrowia, samopoczucia i/lub
zmniejszeniu ryzyka rozwoju chorób [2].
Schorzeniem, w którego terapii żywność funkcjonalna znajduje szerokie zastoso-
wanie, jest otyłość. Choroba ta stała się epidemią XX i XXI wieku. Przykładem jej
postępu jest społeczeństwo Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej. W okresie od
roku 1960 do roku 1994, czyli na przestrzeni trzech i pół dekady, występowanie
1 * autor do korespondencji: [email protected], Katedra Higieny Żywienia Człowieka, Wydział
Nauk o Żywności i Żywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 2 [email protected], Katedra Chorób Wewnętrznych, Zaburzeń Metabolicznych i Nadciśnienia Tętniczego, Wydział Lekarski I, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu 3 [email protected], Zakład Edukacji i Leczenia Otyłości oraz Zaburzeń Metabolicznych, Wydział
Lekarski I, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu
Żywność funkcjonalna w leczeniu nadmiernej masy ciała – regulacja sygnałów głodu i sytości
133
otyłości w tym kraju wzrosło z 12,8% do 22,5%. W okresie od 1990 do 2010 wartość
ta wzrosła o 17,8% [3, 4]. Jeżeli ta tendencja wzrostowa nie zostanie zahamowana, do
roku 2030 ponad 86% mieszkańców USA będzie miało nadmierną masę ciała, a otyłość
dotyczyć będzie ponad 51%, natomiast około roku 2048 wszyscy dorośli amerykanie
będą cierpieli na nadwagę lub otyłość [4, 5]. Powyższe prognozy są nieznacznie
bardziej pesymistyczne od danych szacunkowych WHO (World Health Organization,
Światowa Organizacja Zdrowia) – tabela 1.
Tabela 1. Prognoza WHO, procent osób otyłych (BMI >30 WHO Obesity Taskforce 2003)
Rok USA Wielka
Brytania Brazylia
1990 8 6 5
2000 12 8 7
2010 20 17 9
2020 28 26 12
2030 41 30 19
Aktualnie trwają liczne badania mające na celu wdrożenie lub udoskonalenie nowo-
czesnych metod terapii nadmiernej masy ciała. Do metod tych należy: zastosowanie
peptydów anoreksygenicznych, takich jak peptydy uwalniające prolaktynę podawane
podskórnie [6], nowoczesna chirurgia bariatryczna (endoskopowa gastroplastyka
rękawowa, balon żołądkowy, opaska żołądkowa, by-pass żołądkowy) [7], terapia
komórkami macierzystymi (np. stymulacja rozwoju brunatnej tkanki tłuszczowej za
pomocą inhibitora szlaku sygnałowego TGFβ) [8] czy nowoczesna farmakoterapia
(lorkaseryna, liraglutyd) [9]. Żywność funkcjonalna wpisuje się w ten nurt poszukiwań
najlepszych sposobów leczenia chorych otyłych.
Celem niniejszej pracy jest przedstawienie aktualnego stanu wiedzy na temat
zastosowania żywności funkcjonalnej w leczeniu nadmiernej masy ciała oraz mecha-
nizmów wpływu spożywania żywności funkcjonalnej na regulację sygnałów głodu
i sytości.
Katarzyna Skrypnik, Damian Skrypnik, Paweł Bogdański
134
2. Żywność funkcjonalna w leczeniu otyłości
Do głównych składników żywności funkcjonalnej wykorzystywanych w leczeniu otyłości należą: włókno pokarmowe, chitosan, polifenole roślinne, sztuczne substancje słodzące, probiotyki, prebiotyki, aminokwasy, peptydy, białka, glikozydy, karnityna i sprzężone dieny kwasu linolenowego (CLA, conjugated lin oleic acid) [2, 10]. W terapii nadmiernej masy ciała zastosowanie znajdują dwie grupy mechanizmów oddziaływania żywności funkcjonalnej: mechanizmy metaboliczne i epigenetyczne. Do mechanizmów metabolicznych możemy zaliczyć: zmniejszenie wchłaniania lipidów, zmniejszenie podaży energii (żywność niskoenergetyczna), zwiększenie wydatków energetycznych organizmu, zmniejszenie różnicowania i proliferacji preadipocytów, hamowanie lipogenezy i nasilenie lipolizy. Wśród mechanizmów epigenetycznych znajdują się: metylacja DNA, modyfikacja białek histonowych, regulacja ekspresji genów uczestniczących w patogenezie otyłości (IGF2 – insulin-like growth factor 2, insulinopodobny czynnik wzrostu 2; PPARγ – peroxisome proliferator-activated receptor γ, receptor aktywowany przez proliferatory peroksysomów γ; ANP – atrial natriuretic peptide, przedsionkowy peptyd natriuretyczny, gen leptyny) [2, 10].
Probiotyki to produkty zawierające żywe mikroorganizmy, które dostarczane w odpowiednich ilościach wywierają korzystny efekt zdrowotny na organizm człowieka. Do głównych mikroorganizmów probiotycznych należą bakterie: Lacto-bacillus, Bifidobacterium, Escherichia, Enterococcus, Bacillus oraz drożdżak Saccharo-myces boulardii [11]. Probiotyki wywierają korzystny wpływ na redukcję masy ciała poprzez oddziaływanie na takie procesy jak rozkład polisacharydów, wchłanianie monosacharydów i krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych oraz ich wątrobowa konwersja do tłuszczu, magazynowanie tłuszczu w adipocytach [12, 13], hamowanie lipogenezy poprzez FIAF (fasting-induced adipocyte factor, czynnik adipocytów indukowany głodzeniem) czy nasilenie aktywności lipazy lipoproteinowej [2].
Prebiotyki to nietrawione w przewodzie pokarmowym składniki pożywienia, które pobudzają wzrost i/lub aktywność pożytecznych dla organizmu bakterii np. Bifidobacterium i Lactobacillus species. Do prebiotyków należą m.in.: poli i oligosacha-rydy (galaktooligosacharydy, fruktooligosacharydy), inulina i laktuloza [2]. Poza reduk-cją masy ciała prebiotyki korzystnie wpływają na gospodarkę węglowodanową [2, 14].
W żywności funkcjonalnej celem terapii otyłości stosuje się takie źródła włóknika pokarmowego jak: suche ziarna zbóż, nasiona słonecznika, soja, len, mąka z roślin strączkowych. Substancje włóknikowe najczęściej wykorzystywane w terapii otyłości to: galaktomannan, glukomannan, ksantan, psyllium, agar-agar, β-glukany, pektyny, chitosan i wyciągi z alg. Substancje błonnikowe poprzez częściową fermentację zwięk-szają objętość mas kałowych w jelicie grubym i normalizują rytm wypróżnień [2].
Chitosan pozyskiwany z otoczek skorupiaków wiąże tłuszcze w przewodzie pokarmowym i zmniejsza ich wchłanianie w jelicie. Wykazuje też działanie przeciw-cukrzycowe i redukuje ciśnienie tętnicze krwi [2, 15, 16]. Do pozostałych efektów działania chitosanu należą: wzrost stężenia we krwi cholesterolu HDL (high density lipoprotein, lipoproteina wysokiej gęstości), obniżenie stężenia we krwi cholesterolu całkowitego, cholesterolu LDL (low density lipoprotein, lipoproteina niskiej gęstości), trójglicerydów i CRP (C-reactive protein, białko C-reaktywne), hamowanie różnico-
Żywność funkcjonalna w leczeniu nadmiernej masy ciała – regulacja sygnałów głodu i sytości
135
wania adipocytów, hamowanie aktywności lipazy lipoproteinowej, zmniejszenie ekspresji CCAAT binding factor (czynnik wiążący CCAAT) i PPAR w mózgu i żołądku [2, 17].
Zastosowanie w leczeniu otyłości znalazły również polifenole roślinne. Przyczy-niają się one do intensyfikacji termogenezy, hamowania powstawania komórek tłusz-czowych i nasilenia apoptozy dojrzałych adipocytów. Szczególnie różnorodną funkcję w tej grupie związków wykazują flawanole. Skutkiem ich działania jest wzrost wydatku energetycznego organizmu, wzrost wątrobowej oksydacji kwasów tłuszczowych, hamowanie apetytu, zmniejszenie ekspresji PPARγ i C/EBP (CCAAT enhancer binding proteins, białka wiążące się z sekwencja CCAAT), blokowanie różnicowania adipo-cytów, indukcja apoptozy dojrzałych komórek tłuszczowych, spadek absorpcji glukozy i tłuszczu oraz hamowanie wydzielania lipazy trzustkowej [2, 18].
CLA – sprzężone dieny kwasu linolenowego, oprócz udowodnionych właściwości immunomodulujących, antyoksydacyjnych i przeciwnowotworowych, mają zdolność do regulacji wzrostu adipocytów i redukcji hiperinsulinemii i stężenia wolnych kwasów tłuszczowych we krwi [2, 10, 19, 20].
Karnityna wspomaga redukcję masy ciała jednocześnie wpływając korzystnie na wzrost masy mięśniowej. Jej podaż w pokarmie powoduje wzrost jej ilości w mięśniach, co skutkuje wzrostem utleniania lipidów i redukcją ilości tkanki tłuszczowej [10, 21÷23].
Do pozostałych składników żywności funkcjonalnej wspomagających leczenie otyłości należą: żywność niskoenergetyczna, sztuczne substancje słodzące, spalacze tłuszczu – tzw. „fat-burnery” – substancje nasilające metabolizm lipidów, fukoksantyna i forskolina [2, 24÷27].
3. Żywność funkcjonalna a regulacja sygnałów głodu i sytości
3.1. Błonnik pokarmowy
Jednym ze składników żywności funkcjonalnej wpływających na regulację sygna-łów sytości jest błonnik pokarmowy. Jego rozpuszczalna frakcja – oligofruktoza, zapobiega nadmiernemu przyrostowi masy ciała, w tym tkanki tłuszczowej, nawet przy stosowaniu diety bogatotłuszczowej. Oligofruktoza wpływa na łaknienie za pośred-nictwem peptydów jelitowych, powoduje zwiększenie stężenia w osoczu glukagono-podobnego peptydu 1 (GLP-1, glucagon-like peptide 1), anoreksygenicznego neuro-peptydu PYY, obniżenie stężenia greliny oraz zmniejszenie ilości energii przyjmowanej z pokarmem [28, 29]. Efektem działania oligofruktozy jest szybsze pojawienie się uczucia sytości oraz spadek łaknienia już po 14 dniach stosowania. Dodatkowo, jako konsekwencję działania oligofruktozy, zaobserwowano 5% spadek przyjmowanej dobowej dawki energii [2, 30].
Błonnik pokarmowy dzięki zdolności absorbowania wody, znacznie pęcznieje zwiększając swoją objętość, przez co zapewnia uczucie pełności żołądka i przyspiesza wystąpienie uczucia sytości. Najczęściej stosowane preparaty błonnika pokarmowego to: galaktomannan, glukomannan, ksantan, psyllium, agar-agar, beta-glukan, pektyny, chitosani wyciągi z alg. Zdolność tych substancji do wywoływania uczucia sytości jest wprost proporcjonalna do ich zdolności pęcznienia. Zwiększenie zawartości inuliny w przyjmowanym błonniku pokarmowym potęguje jego pozytywne efekty działania [1, 2, 31].
Katarzyna Skrypnik, Damian Skrypnik, Paweł Bogdański
136
Chitosan, kolejny składnik błonnika pokarmowego, powoduje zmniejszenie ekspresji greliny odpowiedzialnej za uczucie głodu oraz zwiększenie stężenia leptyny odpowie-dzialnej za wystąpienie uczucia sytości. Powoduje to zależny od dawki spadek ilości przyjmowanego pożywienia [2, 32].
3.2. Inne składniki żywności funkcjonalnej
Składnikami żywności funkcjonalnej oddziałującymi na uczucie głodu i sytości są również ginsenozydy i flawanole. Najczęściej stosowane z nich to: gallokatechina (GC), epigallokatechina (EGC), galusan epikatechiny (ECG) i galusan epigallokatechiny (EGCG), które przyspieszają wystąpienie uczucia sytości i dodatkowo hamują apetyt [2, 33]. Zastosowanie w regulacji łaknienia znajdują również polifenole roślinne o właściwościach anoreksygennych, kwasy fenolowe (głównie kwas ellagowy, kumarowy oraz kawowy), rutyna, glabrydyna, galangina oraz fasolamina [1, 2, 34].
3.3. Aspekt psychologiczny
W stosowaniu żywności funkcjonalnej celem regulacji sygnałów głodu i sytości istotny jest aspekt psychologiczny. Jak wskazują przeprowadzone badania, istotna jest już sama informacja o spożywaniu żywności funkcjonalnej. Arguin i wsp. w 2012 r. opublikowali wyniki eksperymentu, w którym badali wpływ informacji o spożywaniu żywności funkcjonalnej na uczucie sytości. Osoby poddane eksperymentowi podzielono na 3 grupy przyjmujące posiłki o porównywalnej kaloryczności, identycznym smaku, zapachu, wyglądzie i objętości. Badani nie wiedzieli, do której grupy należą. Osoby w grupie 1 spożywały posiłki bez dodatku żywności funkcjonalnej, w grupie 2 z dodat-kiem żywności funkcjonalnej (włókna), natomiast osoby przydzielone do grupy 3 spożywały produkty bez dodatku żywności funkcjonalnej, jednak probantów w tej grupie poinformowano, że spożywają żywność funkcjonalną. Zaobserwowano, że uczucie sytości najdłużej utrzymywało się w grupie 3 [2, 35].
3.4. Regulacje prawne
European Food Safety Authority (EFSA) – Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności – agenda Unii Europejskiej, wprowadziła konkretne regulacje prawne dotyczące handlowego znakowania właściwości anoreksygennych żywności funkcjo-nalnej. Producent żywności funkcjonalnej chcąc powiązać swój produkt z określeniami takimi jak „freedom from hunger” lub „feel fuller for longer” musi mieć wiarygodne naukowe dowody na poparcie tych określeń oraz musi użyć sformułowań jasnych i zrozumiałych dla konsumenta [2, 36].
4. Wnioski
Żywność funkcjonalna w sposób istotny klinicznie modyfikuje uczucie głodu
i sytości. Międzynarodowe wytyczne dotyczące dietoterapii chorób metabolicznych
i cywilizacyjnych powinny uwzględniać włączenie żywności funkcjonalnej do długo-
falowych programów żywieniowych pacjentów.
Żywność funkcjonalna w leczeniu nadmiernej masy ciała – regulacja sygnałów głodu i sytości
137
Literatura
1. Grajeta H., Żywność funkcjonalna stosowana w profilaktyce chorób układu krążenia.
Advances in Clinical and Experimental Medicine, 13 (2004), s. 503-510
2. Włochal M., Grzymisławski M., Bogdański P., The possibility of use functional food for the
treatment of obesity, Forum Zaburzeń Metabolicznych, 5 (2014), s. 51-62
3. An R., Prevalence and trends of adult obesity in the US, 1999-2012. ISRN Obesity, 2014
(2014), s. 185132
4. Shilpa N. B., Frank B. H., Epidemiology of obesity and diabetes and their cardiovascular
complications, Circulation Research, 118 (2016), s. 1723-1735
5. Wang Y., Beydoun M. A., Liang L., Caballero B., Kumanyika s. K., Will all Americans
become overweight or obese? estimating the progression and cost of the US obesity
epidemic, Obesity, 16 (2008), s. 2323-2330
6. Kuneš J., Pražienková V., Popelová A., Mikulášková B., Zemenová J., Maletínská L.,
Prolactin-releasing peptide: a new tool for obesity treatment, Journal of Endocrinology,
230 (2016), s. R51-R58
7. Galvão-Neto M., Endoscopic sleeve gastroplasty – minimally invasive therapy for primary
obesity treatment, Arquivos Brasileiros Cirurgia Digestiva, 29 (2016), s. 95-97
8. Hafner A. L., Contet J., Ravaud C., Yao X., Villageois P., Suknuntha K., Annab K., Peraldi
P., Binetruy B., Slukvin I. I., Ladoux A., Dania C.,Brown-like adipose progenitors derived
from human induced pluripotent stem cells: Identification of critical pathways governing
their adipogenic capacity, Scientific Reports, 6 (2016), s. 32490
9. Kahan S., Overweight and Obesity Management Strategies, The American Journal
of Managed Care, 22 (2016), s. 186-196
10. Włochal M., Grzymisławski M., Bogdański P., Wykorzystanie żywności
niskoenergetycznej, CLA i karnityny w leczeniu otyłości, Forum Zaburzeń Metabolicznych.,
5 (2014), s. 178-186
11. Kapka-Skrzypczak K., Niedźwiecka J., Wojtyła A., Kruszewski M., Probiotics and
prebiotics as a bioactive component of functional food. Pediatric Endocrinology, Diabetes
and Metabolism, 18 (2012), s. 79-83
12. Backhed F., Manchester J. K., Semenkovich C. F., Gordon J. I., Mechanisms underlying
the resistance to diet--induced obesity in germ-free mice, Proceedings of the National
Academy of Sciences, 104 (2007), s. 979-984
13. DiBaise J. K., Zhang H., Crowell M. D., Krajmalnik-Brown R., Decker G. A., Rittmann B.
E., Gut microbiota and its possible relationship with obesity, Mayo Clinic Proceedings, 83
(2008), s. 460-469
14. Parnell J., Reimer R., Weight loss during oligofructose supplementation is associated with
decreased ghrelin and increased peptide YY in overweight and obese adults, The American
Journal of Clinical Nutrition, 89 (2009), s. 1751-1759
15. Walsh A. M., Sweeney T., Bahar B., O'Doherty J. V., Multi-functional roles of chitosan as
a potential protective agent against obesity, PLoS One, 8 (2013), s. e53828
16. Jull A. B., Ni Mhurchu C., Bennett D. A., Dunshea-Mooij C. A., Rodgers A., Chitosan for
overweight or obesity, The Cochrane Database of Systematic Reviews, 3 (2008),
s. CD003892
17. Kao C. H., Hsiang C. Y., Ho T. Y., Assessment of chitosan-affected metabolic response by
peroxisome proliferator-activated receptor bioluminescent imaging-guided transcriptomic
analysis, PLoS One, 7 (2012), s. e34969
Katarzyna Skrypnik, Damian Skrypnik, Paweł Bogdański
138
18. Ashida H., Furuyashiki T., Nagayasu H., Bessho H., Sakakibara H., Hashimoto T.,
Kanazawa K., Anti-obesity actions of green tea: possible involvements in modulation of the
glucose uptake system and suppression of the adipogenesis-related transcription factors,
Biofactors, 22 (2004), s. 135-140
19. Choi Y., Kim Y. C., Han Y. B., Park Y., Pariza M. W., Ntambi J. M., The trans-10, cis 12
isomer of conjugated linoleic acid downregulates stearoyl-CoA desaturase 1 gene
expression in 3T3-L1 adipocytes, Journal of Nutrition, 130 (2000), s. 1920-1924
20. Silveira M. B., Carraro R., Monero S., Conjugated linoleic acid (CLA) and obesity, Public
Health Nutrition, 10 (2007), s. 1181-1186
21. Rospond B., Chłopicka J., Funkcje biologiczne L-karnityny i jej zawartość w wybranych
produktach spożywczych, Przegląd Lekarski, 70 (2013), s. 85-91
22. Czeczot H., Ścibor D., Rola L-karnityny w przemianach, żywieniu i terapii, Postępy
Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 59 (2005), s. 9-19
23. Pękala J., Patkowska-Sokoła B., Bodkowski R., Jamroz D., Nowakowski P., Lochyński S.,
Librowski T., L-carnitine--metabolicfunctions and meaning in humans life, Current Drug
Metabolism, 12 (2011), s. 667-678
24. Maeda H., Hosokawa M., Sashima T., Miyashita K.. Dietary combination of fucoxanthin
and fish oil attenuates the weight gain of white adipose tissue and decreases blood glucose
in obese/diabetic KK-Ay mice, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55 (2007),
s. 7701-7706.
25. Maeda H., Hosokawa M., Sashima T., Funayama K., Miyashita K., Effect of medium-chain
triacylglycerols on anti-obesity effect of fucoxanthin, Journal of oleo science, 56 (2007),
s. 615-621
26. Litosch I., Hudson T. H., Mills I., Li s. Y., Fain J. N., Forskolin as an activator of cyclic
AMP accumulation and lipolysis in rat adipocytes, Molecular Pharmacology, 22 (1982),
s. 109-115
27. Ho R., Shi Q. H., Forskolin as a novel lipolytic agent, Biochemical and Biophysical
Research Communications, 107 (1982), s. 157-164
28. Cani P. D., Dewever C., Delzenne N. M., Inulin-type fructans modulate gastrointestinal
peptides involved in appetite regulation (glucagon-like peptide and ghrelin) in rats, British
Journal of Nutrition, 92 (2004), s. 521-526
29. Delzenne N. M., Cani P. D., Daubioul C., Neyrinck A. M., Impact of inulin and oligofructose
on gastrointestinal peptides, British Journal of Nutrition, 93 (2005), s. 157-161
30. Cani P. D., Joly E., Horsmans Y., Delzenne N. M., Oligofructose promotes satiety in healthy
humans: a pilot study, European Journal of Clininical Nutrition, 60 (2006), s. 567-572
31. Archer B. J., Johnson s. K., Devereux H. M., Baxter A. L., Effect of fat replacement
by inulin or lupin-kernel fibre on sausage patty acceptability, post-meal perceptions
of satiety and food intake in men, British Journal of Nutrition, 91 (2004), s. 591-599
32. Walsh A. M., Sweeney T., Bahar B., O'Doherty J. V., Multi-functional roles of chitosan
as a potential protective agent against obesity, PLoS One, 8 (2013), s. e53828
33. Jung C. H., Cho I., Ahn J., Jeon T. I., Ha T. Y., Quercetin reduces high-fat diet-induced fat
accumulation in the liver by regulating lipid metabolism genes, Phytotherapy Research,
27 (2013), s. 139-143
34. Gibiński M., Β–glukany owsa jako składnik żywności funkcjonalnej, Żywność. Nauka.
Technologia. Jakość, 2 (2008), s. 15-29
Żywność funkcjonalna w leczeniu nadmiernej masy ciała – regulacja sygnałów głodu i sytości
139
35. Arguin H., Gagnon-Sweeney M., Pigeon É., Tremblay A., Functional food and satiety.
Impact of a satiating context effect on appetite control of non-obese men, Appetite,
58 (2012), s. 354-363
36. Blundell J., Making claims: functional foods for managing appetite and weight, Nature
Reviews Endocrinology, 6 (2010), s. 53-56
Żywność funkcjonalna w leczeniu nadmiernej masy ciała – regulacja sygnałów
głodu i sytości
Żywność funkcjonalna (FOSHU – Foods for Specified Health Use) to żywność, z której usunięto szkodliwe składniki (np. alergeny) i/lub wzbogacono o substancje aktywne fizjologicznie. Żywność funkcjonalna posiada odpowiednią wartość odżywczą i działa korzystnie na stan zdrowia człowieka. Pojęcie żywności funkcjonalnej powstało w połowie lat osiemdziesiątych XX wieku w Japonii. Schorzeniem, w którego terapii żywność funkcjonalna znajduje szerokie zastosowanie, jest otyłość. Choroba ta stała się epidemią XX i XXI wieku. Szacuje się, że do roku 2030 ponad 86% mieszkańców USA będzie miało nadmierną masę ciała, a otyłość dotyczyć będzie ponad 51% osób zamieszkujących Stany Zjednoczone Ameryki, natomiast około roku 2048 wszyscy dorośli amerykanie będą cierpieli na nadwagę lub otyłość. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie aktualnego stanu wiedzy na temat zastosowania żywności funkcjonalnej w leczeniu nadmiernej masy ciała oraz mechanizmów wpływu żywności funkcjonalnej na regulację sygnałów głodu i sytości. Do głównych składników żywności funkcjonalnej wykorzystywanych w leczeniu otyłości należą: włókno pokarmowe, chitosan, polifenole roślinne, sztuczne substancje słodzące, probiotyki, prebiotyki, aminokwasy, peptydy, białka, glikozydy, karnityna i sprzężone dieny kwasu linolenowego (CLA, conjugated diens of linoleic acid). W terapii nadmiernej masy ciała zastosowanie znajdują dwie grupy mechanizmów oddziaływania żywności funkcjonalnej: mechanizmy metaboliczne i epigenetyczne. Główne składniki FOSHU mające zasadnicze działanie anoreksygenne to oligofruktoza, inulina, błonnik, chitosan, ginsenozydy, flawonole, polifenole roślinne i β-glukan. Żywność funkcjonalna w sposób istotny klinicznie modyfikuje uczucie głodu i sytości. Międzynarodowe wytyczne odnośnie dietoterapii chorób metabolicznych i cywilizacyjnych powinny uwzględniać włączenie żywności funkcjonalnej do długofalowych programów żywieniowych pacjentów. Słowa kluczowe: żywność funkcjonalna, otyłość, regulacja głodu i sytości
Functional foods in the treatment of excess body weight – regulation of hunger
and satiety signals
FOSHU (Foods for Specified Health Use) is a food from which harmful ingredients (eg. allergens) have been removed and / or physiologically active substances have been added. Functional food has a proper nutritional value and is beneficial for human health. The concept of functional food was established in the mid 1980's in Japan. Disease, in which functional foods are widely used, is obesity. Obesity became an epidemic of the XX and XXI century. It is estimated that over 86% of US citizens will be overweight by 2030, and over 51% of them will be obese, and by 2048 all adult Americans will suffer from overweight or obesity. The aim of this paper is to present current knowledge on the use of functional foods in the treatment of excess body weight and mechanisms of functional food influence on the regulation of hunger and satiety signals. The main ingredients of functional foods used in the treatment of obesity are: dietary fiber, chitosan, polyphenols, artificial sweeteners, probiotics, prebiotics, amino acids, peptides, proteins, glycosides, carnitine and conjugated diens of linoleic acid (CLA). In the treatment of excess body weight, two groups of functional food action mechanisms are used: metabolic and epigenetic. The main components of FOSHU that are essential for anorexigenic action are oligofructose, inulin, fiber, chitosan, ginsenosides, flavonoids, polyphenols and β-glucan. Functional food significantly modifies the feeling of hunger and satiety. International guidelines for metabolic and civilization diseases dietotherapy should include functional foods in the long-term nutritional programs for patients. Key words: functional food, obesity, regulation of hunger and satiety
140
Emilia Wojdas1
Genetycznie zmodyfikowana żywność
w opinii społecznej
1. Wstęp
Na przestrzeni lat nauka i technologia całkowicie zrewolucjonizowały rolnictwo.
Mechanizacja zabiegów agrotechnicznych umożliwiła zastąpienie ciężkiej pracy fizycz-
nej urządzeniami, a to z kolei przełożyło się na zwiększenie wydajności i w krótkim
czasie podniosło produktywność. Dzięki nawożeniu zbiory są bardziej obfite, a rośliny
zdecydowanie szybciej wzrastają. Przekłada się to na obniżenie kosztów utrzymania
hodowli zwierząt gospodarskich, co z kolei redukuje ceny produktów żywnościowych
dostępnych na rynku.
Praktyczne wykorzystane genetyki w rolnictwie stało się faktem. Pomimo szybkiej
akceptacji upraw genetycznie zmodyfikowanych roślin przez rolników i rządy wielu
krajów na świecie, publiczne debaty pełne spornych kwestii dotyczących ryzyka i ko-
rzyści trwają nadal [1]. GMO jest tematem gorących dyskusji mimo, iż liczne nieza-
leżne ośrodki naukowe i organy regulacyjne oszacowały i zaakceptowały wyniki i do-
wody dotyczące ryzyka ich stosowania. Stwierdzono, że skomercjalizowane rośliny
genetycznie zmodyfikowane (GM) są bezpieczne dla ludzi i środowiska [2]. Wyniki
wielu badań wykazują, że uprawy genetycznie zmodyfikowanych roślinniosą za sobą
wiele korzyści w postaci wyższej wydajności, oszczędności kosztów produkcji rolnej
oraz wzrostu dobrobytu wśród podejmujących się takich upraw gospodarstw rolnych
[3, 4, 5]. Celem modyfikacji genetycznych roślin jest poprawa ich cech użytkowych,
w porównaniu do swoich konwencjonalnych odpowiedników [6]. Wśród popularnych
kierunków, jakie obierają zabiegi modyfikacji roślin wymienić można:
odporność na szkodniki;
tolerancja na dedykowane herbicydy;
odporność na choroby, głównie o podłożu wirusowym lub grzybiczym;
tolerancja na stresy środowiskowe (m.in. susza, niedostateczna ilość składników
mineralnych, wysoka lub niska temperatura);
regulacja procesu dojrzewania lub starzenia roślin i produktów roślinnych;
poprawa cech jakościowych produktu końcowego np. lepszy smak [5].
Celem pracy jest zbadanie poziomu ogólnej wiedzy w aspekcie tematyki związanej
z żywnością genetycznie zmodyfikowaną (GM) oraz nastawienia potencjalnych
konsumentów wobec produktów żywnościowych zawierających GMO.
1 [email protected], Katedra i Zakład Biologii Molekularnej, Wydział Farmaceutyczny
z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach
Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej
141
1.1. Powierzchnia uprawroślin genetycznie zmodyfikowanych na Świecie
oraz na terenie Unii Europejskiej
Według raportu International Service for the Acquisitionor Agri-biotech Applications
(ISAAA) [7], dotyczącego skali upraw roślin genetycznie zmodyfikowanych na Świecie,
pierwsze 20 lat komercjalizacji tych upraw (lata 1996-2015) potwierdziły, że jest to
rozwiązanie przynoszące za pośrednictwem sektora rolnego znaczne korzyści gospo-
darcze i środowiskowe. W tym okresie prowadzono ogółem uprawę roślin GM obejmu-
jącą powierzchnię 2 miliardów hektarów, w tym gównie: 1 mld ha upraw soi, 0.6 mld
kukurydzy, 0.3 mld bawełny i 0.1 mld rzepaku. Uprawy te przyczyniły się do wyge-
nerowania ogólnego przychodu na poziomie 167.8 miliardów dolarów [7].
Uprawa roślin zmodyfikowanych prowadzona jest głównie w gospodarstwach
małych i biednych, które stanowią około 90% wszystkich gospodarstw zajmujących się
tego typu uprawami. Wynika to z decyzji ekonomicznych – rolnik niechętnie podejmuje
ryzyko i wybiera odmiany odporne na szkodniki, redukując nakłady związane z przepro-
wadzaniem zabiegów ochrony roślin. Szacowany w skali globalnej dochód gospodarstw
rolnych, uzyskany z upraw roślin genetycznie zmodyfikowanych jest znacznie większy,
niż wartość samego materiału siewnego (nasiona GM) [7].
Spośród ogólnej liczby 26 krajów, w których uprawiane są rośliny genetycznie
zmodyfikowane 19 państwto kraje rozwijające się, a 7 rozwinięte. W 2016 globalny areał
upraw GMO wzrósł z 179.7 miliona hektarów do 185.1 ha, co oznacza wzrost o 3%
(5.4 mln ha) w stosunku do roku poprzedniego (Wykres 1). Można nadalspodziewać się
umiarkowanego rocznego wzrostu powierzchni upraw najpopularniejszych odmian
roślin genetycznie zmodyfikowanych na Świecie oraz otwarcia nowych granic
pozostałych państw na ogólnodostępne rozwiązania biotechnologiczne.
Wykres 1. Globalny areał uprawnych roślin genetycznie zmodyfikowanych ogółem, w milionach hektarów, w latach 1996-2016. Na postawie raportu ISAAA [7]
1.7 11
27.8 39.9 44.2
52.6 58.7
67.7 81
90 102
114.3 125
134
148 160
170.3
175.2
181.5
179.7
185.1
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
20
10
20
11
20
12
20
13
20
14
20
15
20
16
[mln
ha]
lata
Emilia Wojdas
142
Na terenie UE uprawa roślin GM w 2016 ogranicza się jedynie do kilku krajów
(Hiszpania, Portugalia, Czechy, Słowacja) i prowadzona jest na obszarze 136 363 hek-
tarów [7]. W Polsce od 2012 nie odnotowuje się upraw roślin genetycznie zmodyfiko-
wanych, co koreluje z założeniami ramowego stanowiska rządu w tej sprawie, zgodnie
z którymi Polska ma pozostać krajem wolnym od upraw roślin GM. Polski zakaz
obrotu materiałem nasiennym roślin genetycznie zmodyfiowanych, zgodnie z wyro-
kiem Europejskiego Trybunału Sprawiedliwości został usunięty z ustawy o nasien-
nictwie [8]. Zastąpiono go Rozporządzeniem Rady Ministrów, zakazującym stosowania
materiału siewnego odmian kukurydzy MON 810 [9]. W swoim raporcie ISAAA
stwierdza, że aktualne, nieprzychylne stanowisko Państw Członkowiskich UE w sto-
sunku do upraw GMdziała na niekorzyść rolników, konsumentów i środowiska [7].
1.2. Zasady koegzystencji, znakowanie GMO
Zastosowanie rozwiązań biotechnologicznych dotyczy wielu sfer ekonomicznych,
w tym dynamicznie rozwijających się działów gospodarki – głównie sektora rolnego.
Zgodnie z zasadami panującymi na terenie UE Państwa Członkowskie zobowiązane
sązapewnić w sektorze rolnym możliwość rozwoju każdego z typów rolnictwa:
konwencjonalnego, ekologicznego i upraw zmodyfikowanych [10]. Jest to możliwe
pod warunkiem bezwzględnego zachowaniu zasad koegzystencji (współistnienia upraw),
przestrzegania zaleceń oraz stref bezpieczeństwa. Droga wprowadzenia nowego pro-
duktu biotechnologicznego (nowej odmiany roślin przeznaczonych na cele paszowe
czy żywnościowe) na rynekjest skomplikowana i obwarowana wieloma wymaganiami
[11÷14]. Nawet po uzyskaniu zgody na wprowadzenie odmiany do obrotu, nie ma
pewności, że produkt zostanie pozytywnie przyjęty na rynku. Należy mieć na uwadze,
że sukces każdej innowacji uzależniony jest od nastawienia potencjalnych odbiorców,
do których zaliczają się również producenci rolni [15, 16].
Obowiązujące przepisy prawne mówią jasno, że każdy produkt zawierający GMO
musi być wyraźnie oznakowany. Powyższy stan narzuca konieczność stałego moni-
torowania i kontroli sytuacji rynkowej. W tym celu przeprowadza się analizę żywności
i pasz, wykorzystując wachlarz narzędzi oferowany przez biologię molekularną.
Metody te nadają się do analizy produktów surowych (nasion roślin)oraz takich,
w których mogą występować domieszki GMO [17÷19]. Istotnym dokumentem, regu-
lującym sposoby znakowania żywności i pasz jest Rozporządzenie Parlamentu
Europejskiego i Rady 1829/2003 [11], z którego dowiadujemy się, iż znakowanie
powinno zawierać czytelny komunikat informujący o tym, że:
„produkt zawiera organizmy genetycznie zmodyfikowane” lub;
Jest to „produkt genetycznie zmodyfikowany” lub;
Jest to „produkt wyprodukowany z genetycznie zmodyfikowanej/zmodyfiko-
wanego/zmodyfikowanych<nazwa organizmu(ów)>”.
Znakowaniu podlegają [11, 20, 21]:
żywność w całości powstała z GMO lub zawierająca GMO w ilości większej niż
0,9%masy w przeliczeniu na składniklub zawierająca jeden składnik, którego
Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej
143
występowanie nie jest przypadkowe lub możliwe do uniknięcia w przebiegu
procesu technicznego;
składniki żywności, substancje smakowe;
pasza, dodatki do pasz;
inne pochodne.
Dodatkowe znakowanie żywności GM jest wymagane, gdy:
żywność różni się od swoich konwencjonalnych odpowiedników pod względem
np. wartości odżywczych;
żywność GM może mieć wpływ na kwestie o charakterze religijnym lub
etycznym.
Jedynie właściwe znakowanie żywności czy produktów z GMO jest w stanie
zapewnić konsumentom możliwość świadomego i dobrowolnego wyboru miedzy pro-
duktami zmodyfikowanymi, a ich konwencjonalnymi lub ekologicznymi odpowiednikami.
2. Badanie odbioru i opinii publicznej w aspekcie GMO
Badanie opinii publicznej oraz nastawienia wobec produktów uzyskiwanych
z GMO jest niezwykle ważnym zadaniem, pozwalającym uzyskać cenne informacje
w zakresie odbioru społecznego dostępnych rozwiązań biotechnologicznych. Wiele
organizacji państwowych i prywatnych regularnie stara się badać postrzeganie przez
konsumentów wdrożonych technologii. Wyniki wybranych badań, celem późniejszego
zestawienia z wynikami badania przeprowadzonego przez autorkę niniejszej pracy,
przedstawiono w formie skrótowej:
2005 r. – ankieta przeprowadzona przez Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin.
Wyniki: większość społeczeństwa spotkała się z terminem GMO (około 76%),
przy czym większość ankietowanych nie jest zainteresowana tym zagadnieniem.
Poziom wiedzy pozyskiwany był głównie za pośrednictwem: telewizji, prasy,
radia, Internetu i korelował z wykształceniem ankietowanych. Badani opowiedzieli
się za obowiązkowym kontrolowaniem upraw i znakowaniem żywności [22];
2006 r. – ankieta przeprowadzona na zlecenie Polskiej Federacji Biotechnologii
(PFB) wśród polskich rolników (producentów). Zaobserwowano wiedzę na
temat zagadnienia i zainteresowanie uprawami roślin GM, z uwagi na aspekty
ekonomiczne. Ankietowani zwrócili uwagę na problem braku zaufania
konsumentów, a co za tym idzie rynku zbytu dla produktów genetycznie zmody-
fikowanych [23];
2010 r. – ankieta Eurobarometr badająca odbiór społeczny biotechnologii
w krajach Wspólnoty wykazała, że 57% badanych widzi negatywny wspływ
upraw genetycznie zmodyfikowanych na gospodarkę Polski [24];
2013 r. – badania prowadzone w oparciu o opinię osób pochodzących
z 3 sektorów: naukowego (nastawienie pozytywne, warunkowane szerokim zrozu-
mieniem zagadnienia), pracowników jednostek edukujących i informujących
rolników o dostępnych rozwiązaniach agrotechnologicznych (postawa sceptyczna,
brak zaufania wobec GMO, przekonanie o szkodliwości GMO) oraz producentów
Emilia Wojdas
144
rolnych i potencjalnych użytkowników technologii GM (pozytywny odbiór
w zakresie korzyści ekonomicznych i wykorzystania w medycynie lub farmacji,
przekonanie o braku rzetelnych źródeł informacji i niezależnych badań) [25, 26];
2014/15 r. – respondenci zwracają uwagę na upolitycznione dyskusje w tematyce
związanej z GMO, brak rzetelnych i wiarygodnych informacji, brak zaufania
wobec GMO, z tendencją do zaakceptowania wykorzystania tego typu innowacji
w sektorze medycznym, mimo wszystko obawiając się skutków zdrowotnych [27].
Powyższe badania pokazują, że w Polsce utrzymuje się nieufność wobecżywności
GMO. Większość konsumentów żyje w przeświadczeniu, że takie rozwiązania mogą
być zagrożeniem dla zdrowia ludzkiego, środowiska i gospodarki krajowej.
Celem pracy było niezależne zbadanie opinii na temat żywności GMO oraz nasta-
wienia potencjalnych konsumentów wobec produktów żywnościowych zawierających
GMO. Respondentów poddano anonimowemu badaniu, przeprowadzonemu w formie
niezależnej ankiety elektronicznej i papierowej (pytania zawarte w rozdziale 3: Wyniki
ankiety). Wersja elektroniczna ankiety polegała na wyświetlaniu jednego pytaniana
stronie, z możliwością powrotu do poprzednich pytań i wprowadzeniem zmian
w odpowiedzi. Niezależnie od formy arkusz zawierał 20 pytań w języku polskim,
w części zamkniętych (jednolub wielokrotnego wyboru)i odpowiedzi otwartych,
z możliwością dodawania komentarzy przez respondentów. Badanie obejmowało
respondentów, jako potencjalnych klientów nabywających produkty żywnościowe,
a pytania 1-4 miały na celu scharakteryzowanie ogółu badanych w kategoriach: płci,
wieku, wykształcenia i miejsca zamieszkania. Zbieranie opinii trwało od 18.03.2015r.
- 06.04.2015r. W tym czasie zebrano 439ankiet, z których odrzucono 79 niekompletnych
arkuszy. Dalszej analizie poddanych zostało 360 kompletnych ankiet, w tym
275 uzupełnionych przez kobiety (76.4%) oraz 85 przez mężczyzn (23.6%) (Pytanie
nr 1: Płeć).
3. Wyniki ankiety
Przeprowadzona na cele niniejszej pracy ankieta pozwoliła wyznaczyć poglądowy
profil osoby badanej. Potencjalnie jest to kobietaw wieku 18-30 lat z wykształceniem
wyższym (Tabela 1.)
Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej
145
Tabela 1. Charakterystyka grupy badanej względem odpowiedzi udzielonych na pytania dotyczące wieku,
wykształcenia i miejsca zamieszkania (pytania nr 2-4), z zaznaczeniem wartości dominujących
Odpowiedź Liczba odpowiedzi Udział%
Pyt. nr 2: Wiek
Poniżej 18 lat 5 1.4
18-30 lat 253 70.3
31-45 lat 69 19.2
46-60 lat 30 8.3
Powyżej 60 lat 3 0.8
Pyt. nr 3: Wykształcenie
Podstawowe/gimnazjalne 8 2.2
Średnie 65 18.1
Wyższe 184 51.1
Uczę się 6 1.7
Studiuję 97 26.9
Pyt. nr 4: Miejsce zamieszkania
Wieś 88 24.4
Miasto do 100 tys. mieszkańców 99 27.5
Miasto powyżej 100 tys. Mieszkańców 78 21.7
Miasto powyżej 500 tys. mieszkańców 95 26.4
Źródło: opracowanie własne
Emilia Wojdas
146
Większość ankietowanych (około 85%) spotkała się już w terminem GMO i swoją
wiedzę na ten temat ocenia na średnim poziomie (Tabela 2.).
Tabela 2. Zestawienie odpowiedzi ankietowanych na pytania dotyczące znajomości terminu GMO oraz subiektywnej oceny poziomu wiedzy w tym zakresie, z zaznaczeniem wartości dominujących
Odpowiedź Liczba odpowiedzi Udział%
Pyt. nr 5: Czy spotkała się Pani/Pan z terminem
Organizmy Modyfikowane Genetycznie (GMO)?
Tak, znam to pojęcie 308 85.6
Tak, ale nie znam dokładnie jego znaczenia 42 11.7
Nie, nie spotkałem się i nie znam jego znaczenia 10 2.7
Pyt. nr 6: Jak ocenia Pani/ Pan swoją wiedzę na temat GMO?
Niska 90 25
Średnia 193 53.6
Wysoka 77 21.4
Źródło: opracowanie własne
Ponad 80% respondentów czerpie informacje na temat zagadnień dotyczących
GMO z Internetu (Wykres 2.).
Wykres 2. Graficzne przedstawienie rozkładu odpowiedzi ankietowanych na pytanie nr 7
w ankiecie: „Z jakich źródeł czerpie Pani/ Pan wiedzę na temat GMO” (z możliwością zaznaczenia maksymalnie trzech odpowiedzi). Źródło: opracowanie własne
Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej
147
Jedynie 35% ankietowanych, podczas zakupów zwraca uwagę, czy żywność
posiada oznaczenia informujące o zawartości GMO w produkcie żywnościowym, ale
już 80% badanych zadeklarowało, że chce, aby produkty żywnościowe zawierające
GMO byłby wyraźnie oznakowane. Prawie połowa respondentów nie jest świadoma,
jakiego oznakowania powinna poszukiwać na ww. produktach (Tabela 3.). Niechęć
wobec zakupu produktu oznakowanego jako zawierający GMO zadeklarowało 65%
badanych (Wykres 3).
Tabela 3. Zestawienie odpowiedzi ankietowanych na pytania dotyczące zawartości GMO w produkcie
żywnościowym oraz znakowania tychże produktów, z zaznaczeniem wartości dominujących
Odpowiedź Liczba odpowiedzi Udział %
Pyt. nr 8: Czy przy zakupie żywności zwraca Pani, Pan uwagę,
czy zawiera ona GMO?
Tak 126 35
Nie 161 44.7
Nie ma to dla mnie znaczenia 73 20.3
Pyt. nr 9: Czy chciałaby Pani/ Pan, żeby żywność GMO
była wyraźnie oznakowana?
Tak 288 80
Nie 9 2.5
Nie ma to dla mnie znaczenia 63 17.5
Pyt. nr 10: Czy wie Pani/ Pan jak taka żywność jest oznakowana?
Tak 171 47.5
Nie 178 49.4
Nie ma to dla mnie znaczenia 11 3.1
Źródło: opracowanie własne
Emilia Wojdas
148
Wykres 3. Graficzne przedstawienie rozkładu odpowiedzi ankietowanych na pytanie nr 11 w ankiecie: „Czy
widząc na etykiecie produktu wyraźną informację, że jest on zmodyfikowany genetycznie zdecydowałaby się
Pani/Pan na jego zakup?”. Źródło: opracowanie własne
Ponad połowa ankietowanych zadeklarowała obawy dotyczące żywności zmody-
fikowanej genetycznie (Tabela 4), argumentując (możliwość udzielenia odpowiedzi
w formie pisemnej) to między innymi:
nieznajomością skutków długotrwałego stosowania żywności zmodyfikowanej
genetycznie (również w stosunku do następnych pokoleń), w której zawarte są
obce geny;
nieprzewidzianymi skutkami spożywania żywności, w której skład ingerowano;
obawami dotyczącymi zdrowia (również następnych pokoleń) i kondycji
środowiska;
eliminacją ze środowiska rodzimych populacji, zniszczenia konwencjonalnych
upraw (pojawienia się superchwastów) oraz możliwością wystąpienia zjawiska
horyzontalnego transferutransgenów;
brakiem wystarczającej ilości rzetelnych i wiarygodnych badań w tym zakresie;
możliwością wywołania alergii, otyłości, chorób genetycznych, nowotworów,
bezpłodności;
przekonaniem, że produkty GMO powodują nieodwracalne zmiany w orga-
nizmie, a rośliny transgeniczne są bardziej szkodliwe niż zmodyfikowane
genetycznie;
brakiem zaufania do firm i koncernów biotechnologicznych, niewiarygodnymi
dowodami o nieszkodliwości;
niewiedzą co i w jaki sposób jest modyfikowane.
Wśród argumentów deklarowanych przez osoby, które nie obawiają się żywności
zmodyfikowanej genetycznie wymienić można:
świadomość braku konsekwencji wynikających ze spożywania takiego rodzaju
pokarmu;
brak dowodów na negatywny wpływ żywności GMO na zdrowie człowieka lub
jakąkolwiek szkodliwość;
zaufanie do badań prowadzonych nad bezpieczeństwem żywności zmody-
fikowanej;
lepsze proporcje składników odżywczych w stosunku do żywności konwen-
cjonalnej;
wpływ na zwiększenie wydajności produkcji i hodowli, a tym samym obniżenie
cen produktów spożywczych.
Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej
149
Tabela 4. Zestawienie odpowiedzi ankietowanych na pytania dotyczące obaw związanych z korzystaniem
z żywności zmodyfikowanej genetycznie, z zaznaczeniem wartości dominujących
Odpowiedź Liczba odpowiedzi Udział%
Pyt. nr 12: Czy obawia się Pani/ Pan żywności zmodyfikowanej genetycznie?
Tak 181 50.3
Nie 100 27.8
Nie mam zdania 79 21.9
Ponieważ (część otwarta) 106 29.4
Źródło: opracowanie własne
Prawie 60% ankietowanych nie zakupiłoby żywności GMO, nawet wtedy, gdyby
oferowała wyższe wartości odżywcze, w porównaniu do jej konwencjonalnych odpo-
wiedników (bez względu na zapewnienia producenta o jej nieszkodliwości). Ponadto,
osoby te byłby zdolne zapłacić więcej za żywność ekologiczną, bez modyfikacji
genetycznych. Prawie połowa badanych nie chciałaby, aby produkty zawierające GMO
były dostępne na rynku (Tabela 5.).
Tabela 5. Zestawienie odpowiedzi ankietowanych na pytania dotyczące chęci zakupu produktów
żywnościowych zawierających GMO, determinacji w wyborze żywności niezmodyfikowanej, dostępności
produktów zmodyfikowanych i zaufania wobec producentów, z zaznaczeniem wartości dominujących
Odpowiedź Liczba odpowiedzi Udział%
Pyt. nr 13: Czy zakupiłaby Pani/ Pan żywność genetycznie zmodyfikowaną,
gdyby miała ona wyższą wartość odżywczą niż żywność bez modyfikacji?
Tak 122 33.9
Nie 204 56.7
Nie ma to dla mnie znaczenia 34 9.4
Pyt. nr 14: Czy byłaby Pani/ Pan w stanie zapłacić więcej
za produkty żywnościowe niezawierające GMO?
Tak 201 55.8
Nie 111 30.8
Nie ma to dla mnie znaczenia 48 13.3
Pyt. nr 15: Czy uważa Pani/ Pan, że żywność zmodyfikowana genetycznie
powinna być powszechnie dostępna?
Tak 101 28.1
Nie 175 48.6
Nie ma to dla mnie znaczenia 84 23.3
Pyt. nr 16: Czy zapewnienie producenta o nieszkodliwości produktu genetycznie
zmodyfikowanego przekonałoby Panią/ Pana do jego zakupu?
Tak 102 28.3
Nie 211 58.6
Nie ma to dla mnie znaczenia 47 13.1
Źródło: opracowanie własne
Emilia Wojdas
150
Respondenci w części otwartej pytania dotyczącego wykorzystania i bezpie-
czeństwa żywności GMO (Tabela 6.) sygnalizowali, że:
zarówno żywność komercyjna jak i zmodyfikowana mogą w takim samym
stopniu przyczyniać się do powstania chorób u ludzi
żywność GM wywiera ogólny wpływ na organizm człowieka i może stanowić
zagrożenie dla zdrowia ludzi oraz stabilności ekosystemów, z uwagi na fakt iż
często jest do zdarzenie niekontrolowane, nastawione na zysk ekonomiczny;
brak jest niezależnych badań dotyczących bezpieczeństwa i wpływu żywności
GM oraz badań potwierdzających brak wpływu na biochemię żywności;
podjęcie upraw roślin genetycznie zmodyfikowanych ma na celu uzależnianie
rolników od koncernów.
Tabela 6. Zestawienie odpowiedzi ankietowanych na pytania związane z bezpieczeństwem stosowania żywności GMO
Odpowiedź Liczba odpowiedzi Udział%
Pyt. nr 17: Proszę zaznaczyć te zdania, z którymi się Pani/ Pan zgadza:
Żywność genetycznie zmodyfikowana (GM)
pomoże zmniejszyć
liczbę głodujących na Świecie
137 38.1
Żywność GM jest tak samo bezpieczna
jak tradycyjna 59 16.4
Żywność GM często wykazuje
wysoką wartość odżywczą 102 28.3
Rośliny GM pomagają zmniejszyć ilość
stosowanych środków ochrony roślin 152 42.2
Organizmy GM stanowią poważne zagrożenie
dla środowiska naturalnego 145 40.3
Spożywanie żywności GM może przyczyniać
się do powstania nowotworów i otyłości 152 42.2
Żywność GM wywołuje alergie 125 34.7
Żywność GM stwarza zagrożenie
dla zdrowia ludzi 173 48.1
Inne/ jakie? (część otwarta) 18 5
Źródło: opracowanie własne
Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej
151
Wykres 4. Graficzne przedstawienie rozkładu odpowiedzi ankietowanych na pytanie nr 18 w ankiecie: „W jakim celu popiera Pani/Pan ewentualne wykorzystanie organizmów zmodyfikowanych genetycznie?”.
Źródło: opracowanie własne
Ankietowani popierają wykorzystanie GMO we wszystkich wskazanych zakresach
ale w różnym stopniu (Wykres 4.).
Ponad 70% ankietowanych uważa, że produkty GMO będą powszechne i dostępne
w sprzedaży (Wykres 5.). Znakomita większość ankietowanych jest zainteresowana
poznaniem wyników badania, któremu się poddali (Wykres 6.).
Wykres 5. Graficzne przedstawienie rozkładu odpowiedzi ankietowanych na pytanie nr 19 w ankiecie:
„Czy według Pani/ Pana produkty żywnościowe GMO będą powszechne i ogólnodostępne?”
Źródło: opracowanie własne
Wykres 6. Graficzne przedstawienie rozkładu odpowiedzi ankietowanych na pytanie nr 20 w ankiecie:
„Czy jest Pani/ Pan zainteresowany publikacją wyników tej ankiety, tak, by móc się z nimi zapoznać?”
Źródło: opracowanie własne
4. Dyskusja i wnioski
Debata publiczna na temat GMO trwa już wiele lat i to z pewnością nie zmieni się w najbliższym czasie. Liczne emocje jakie wywołuje ta tematyka wynikają z faktu, żew europejskim rolnictwie obecne są uprawy roślin genetycznie zmodyfikowanych (kukurydza MON810
®), przeznaczonych na cele paszowe, co do których bezpie-
czeństwa stosowania nie przekonana jest część sektora konsumenckiego. Niepokój podsycany jest licznymi kampaniami, na czele których niejednokrotnie stoją osoby znane z mediów, nie dysponujące żadnymi rzetelnymi danymi świadczącymi
Emilia Wojdas
152
o szkodliwości żywności genetycznie zmodyfikowanej. Różnice w nastawieniu społeczeństw do GMO są odmienne w zależności od państwa, rodzaju gospodarki, a przede wszystkim świadomości społecznej i uwarunkowań kulturowych [6, 7, 24,25].
Deklarowany przez ankietowanych poziom wiedzy korelował z ich wykształceniem. Znakomita większość badanych zetknęła się z pojęciem GMO (ponad 85%), a wiedzę na ten temat zaczerpnęła głównie z Internetu, co obrazuje jak potężnym narzędziem kształtującym opinię społeczeństwa są w dzisiejszych czasach środki masowego przekazu. Podczas zakupów większość respondentów nie zwraca uwagi na oznakowanie produktów,informujące o zawartości modyfikacji genetycznych, jednak 80% ankieto-wanych uważa, iż wyraźne znakowanie żywności powinno być standardem. Połowa ankietowanych nie wie jednak, w jaki sposób powinna być oznakowana żywność zmodyfikowana genetycznie. Z przeprowadzonej ankiety dowiadujemy się, że 65% badanych nie zdecydowałoby się na zakup produktów żywnościowych zawierających modyfikacje genetyczne. Podobnie jak w przypadku innych badań opinii publicznej ankietowani zwrócili uwagę na brak zaufania konsumentów dla produktów genetycznie zmodyfikowanych. Argumenty ankietowanych dotyczą między innymi braku informacji dotyczących skutków długotrwałego przyjmowania żywności zmodyfikowanej genetycznie i jej wpływu zdrowie człowieka, następnych pokoleń oraz kondycję środowiska.Niektóre odpowiedzi ankietowanych pokrywały się z mitami dotyczącymi GMO, krążącymi w mediach. Przykładem są superchwasty – czyli rośliny nabywające cechy odporności na środki chemiczne. Warto mieć na uwadze, że takie superchwasty mogą również pojawić się w rolnictwie w sposób naturalny, gdyż zachodzące spontanicznie zjawiska mutacyjne mogą dodatkowo być indukowane wysokim poziomem chemizacji rolnictwa konwencjonalnego. Przykłady te pokazują, jak istotne jest zwrócenie uwagi na kwestię budowania świadomości społecznej. Osoby propagujące naukę lub edukujące społeczeństwo (również młodzież szkolną) zobowiązane są wyjaśniać w sposób rzetelny i racjonalny wszelkie obawy związane z bezpieczeństwem stosowania GMO, na podstawie dostępnych badań naukowych i dowodów o nie-szkodliwości tego typu rozwiązań.Zauważalna niechęć do koncernów i proponowanych przez nie technologii oraz nowych odmian roślin zmodyfikowanych podsycana jest dodatkowo kampaniami anty-GMO, których celem jest zniechęcenie potencjalnych konsumentów do korzystania z żywności GM i prezentacja niejednokrotnie niewiary-godnych wyników badań [28]. Nieufność konsumentów obrazuje również przepro-wadzone badanie, w którym ankietowani deklarują gotowość do wydania większej ilości pieniędzy za produkty żywnościowe niezawierające modyfikacji genetycznych i deklarują (prawie 60%) brak zaufania do zapewnień producenta o nieszkodliwości danego produktu żywnościowego, zmodyfikowanego genetycznie. Część badanych deklarowała świadomość braku konsekwencji wynikających ze spożywania żywności GMO z uwagi na brak dowodów o szkodliwości i pozytywny aspekt ekonomiczny wdrożenia takiej żywności na rynek. Ankietowani są przychylnie nastawienia na wykorzystanie GMO w różnych sektorach przemysłu, w tym: produkcji leków, pasz, żywności czy ochronie środowiska. Znakomita większość badanych (ponad 70%) jest świadoma faktu, iż produkty żywnościowe GMO będą powszechne i ogólnodostępne na rynku.
Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej
153
Na podstawie prezentowanych wyników można wnioskować, że sceptycyzm społecznywynika z negatywnego nastawienia i przeświadczenia, że tego typu rozwią-zania są niekorzystne dla środowiska, zdrowia i życia. Budowanie świadomości społecznej jest zagadnieniem niezwykle ważnym, które należy rozwijać przy jedno-czesnym umiejętnym wykorzystaniu środków masowego przekazu. Partnerstwo na polu publiczno-prywatnym oraz wsparcie rządowe są niezbędnymi elementami, na których opiera się sukces upraw roślin GM. Za każdą nową technologią idą w parze obawy i ryzyko. Należy podkreślić, że racjonalne podejście środowisk rządowych i ścisła współpraca z jednostkami naukowymi pozwala zminimalizować ryzyko związane z wdrażaniem nowych systemów i rozwiązań technologicznych. Istotna jest również dbałość o mechanizmy bezpieczeństwa opierające się na systemach regulacyjnych, sprawnym monitoringu i ocenie bezpieczeństwa biologicznego. Biotechnologia oferuje wydajny i elastyczny zestaw rozwiązań i wdrożeń, które adaptowane w ramach rozwoju sektora gospodarczego muszą zostać objęte kompleksową edukacją. Niestety na ten moment można stwierdzić, że środowisko odpowiedzialne za edukację społeczeństwa reaguje znacznie wolniej, niż zaniepokojona napływem nieznanych i niezrozumiałych informacji opinia publiczna.
Literatura
1. Gilbert N., A hard look at GM crops, Nature, 497 (2013), s. 24-26 2. De Francesco L., How safe does transgenic food need to be? Nature Biotechnology,
9 (2013), s. 794-802 3. Qaim M., Kouser S., Genetically modified crops and food security, Plos One, 8 (2013), s. 1-7 4. Qaim M., The economics of genetically modified crops, Annual Review of Resource
Economics, 1 (2009), s. 665-693 5. Gajdek G,. Genetyczne modyfikacje jako czynnik zagrożeń i szans we współczesnym świcie,
Przegląd Geopolityczny, 6 (2013), s:17-35 6. Niemirowicz- Szczyttt K., Doskonalenie organizmów na potrzeby człowieka (Rozdział 1).
GMO w świetle najnowszych badań. [W:] SGGW Warszawa, Instytut Problemów Współczesnej Cywilizacji im. Marka Dietricha, (2012), s. 9-18
7. ISAAA Global status of CommercializedBiotech/ GM Crops: 2016. ISAAA., Brief No. 52. (2016), s.1-125
8. Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 24.02.2017r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy o nasiennictwie. Dz. U. Poz. 633, s:1-67
9. http://isap.sejm.gov.pl/DetailsServlet?id=WDU20170000633 10. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 7.04.2017 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie
zakazu stosowania materiału siwego odmian kukurydzy MON810. Dz. U. Poz. 830, s:1-8 11. Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej, wyd. polskojęzyczne z 10.03.2007r. Opinia
Komitetu Regionów w sprawie komunikatu Komisji dla Rady i Parlamentu Europejskiego: Sprawozdanie w sprawie wdrożenia krajowych środków w zakresie współistnienia upraw genetycznie modyfikowanych oraz upraw tradycyjnych i ekologicznych (2007/C57/03)
12. Rozporządzenie (WE) nr 1829/2003 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 22 września 2003r.w spawie genetycznie zmodyfikowanej żywności i paszy
13. Rozporządzenie WE NR 1830/2003 (2003) Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 22 września 2003 r. dotyczące możliwości śledzenia i etykietowania organizmów zmodyfikowanych genetycznie oraz możliwości śledzenia żywności i produktów
Emilia Wojdas
154
paszowych wyprodukowanych z organizmów zmodyfikowanych genetycznie i zmieniając dyrektywę 2001/18/WE. Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L 268/24, s: 455-459
14. Rozporządzenie Komisji (UE) NR 619/2011 z dnia 24.06.2011r. ustanawiające metody pobierania próbek i dokonywania analiz do celów urzędowej kontroli paszy pod kątem występowania materiału genetycznie zmodyfikowanego, dla którego procedura wydawania zezwolenia jest w toku lub dla którego zezwolenie wygasło, Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L166, s: 9-15
15. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2015/412 z dnia 11.03.2015 w sprawie zmiany dyrektywy 2001/18/WE w zakresie umożliwienia państwom członkowskim ograniczenia lub zmiany organizmów zmodyfikowanych genetycznie (GMO) na swoim terytorium L68, s:1-8
16. Smith J. E., Odbiór społeczny biotechnologii. [W:] Podstawy biotechnologii, red. Naukowa Ratledge C., Kristiansen B., Wyd. Naukowe PWN SA, (2011), s.3-17
17. Strona internetowa: Państwowa Inspekcja Ochrony Roślin i Nasiennictwa- Laboratorium referencyjne http://piorin.gov.pl/dzialalnosc-laboratoryjna/centralne-laboratorium/ogolne-informacje/
18. Holst- Jensen A., Ronning s. B., Lovseth A., PCR technology for screening and quantification of genetically modified organisms (GMOs), Anal.Bioanal. Chem., 375 (2003), s. 985-993
19. Querci M., Mazzara M., Maretti M., The Analysis of Food Samples for the Presence of Genetically Modified Organisms, Session 9: Quantitative detection of MON810 maize, Bt-176 maize and RoundupReady ® soybean by PCR, Joint Research Centre, European Commission, 9 (2006), s. 26-30
20. Linkiewicz A., Wiśniewska I., Sowa S., Molekularne metody wykrywania i identyfikacji organizmów genetycznie zmodyfikowanych (GMO), Biotechnologia, 74 (2006), s. 44-52
21. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2001/18/WE z dnia 12.03.2001 r. w sprawie zamierzonego uwolnienia do środowiska organizmów zmodyfikowanych genetycznie i uchylająca dyrektywę Rady 90/220/EWG
22. Rozporządzenie (WE) nr 1830 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 22.09.2003 dotyczące możliwości śledzenia i etykietowania organizmów zmodyfikowanych genetycznie oraz możliwości śledzenia żywności i produktów paszowych wyprodukowanych z organizmów zmodyfikowanych genetycznie i zmieniajcie dyrektywę 2001/18/WE
23. Bartoszewski G., Regulacje prawne i odbiór społeczny GMO (Rozdział 6), GMO w świetle najnowszych badań, [W:] SGGW Warszawa, Instytut Problemów Współczesnej Cywilizacji im. MarkaDietricha, (2012), s. 134-139
24. Badanie marketingowe opinii polskich rolników na temat uprawy odmian zmodyfikowanych genetycznie, przeprowadzone z inicjatywy Polskiej Federacji Biotechnologii, Listopad 2006 http://www.pfb.info.pl/badania.html
25. European Commission, Special Eurobarometer Report 73.1. Biotechnology, (2010), s. 3-385 26. http:/ / ec.europa.eu/public_opinion/archieves/ebs/ebs_341_en.pdf 27. Małyska A., Filipiak M., Twardowski T., Opinie ekspertów i praktyków
o agrobiotechnologii, Nauka, 1(2013), s.149-160 28. Małyska A., Twardowski T., Opinia publiczna o biotechnologii w Polsce i innych krajach
Unii Europejskiej, Nauka, 1 (2011), s. 85-98 29. Rzymski P., Królczyk A., Attitudes toward genetically modified organisms in Poland
to GMO or not to GMO? Food Sec., 8 (2016), s :689-697 30. Seralini G. E., Clair E., Mesnage R., et.al., Long term toxicity of a Roundup herbicide
and a Roundup-tolerant genetically modified maize, Food and Chemical Toxicology, 50 (2012), s.4221-4231
Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej
155
Genetycznie zmodyfikowana żywność w opinii społecznej
Badanie opinii publicznej oraz nastawienia konsumentów wobec produktów otrzymywanych z orga-
nizmów zmodyfikowanych genetycznie jest narzędziem, umożliwiającym uzyskanie informacji z zakresu
odbioru społecznego dostępnych rozwiązań biotechnologicznych. Celem niniejszej pracy byłoniezależne
zbadanie poziomu ogólnej wiedzy w aspekcie tematyki związanej z GMO oraz nastawienia potencjalnych konsumentów wobec produktów żywnościowych zawierających lub wyprodukowanych przy udziale (lub
z domieszką) GMO. Respondentów poddano anonimowemu badaniu, przeprowadzonemu w formie
polskojęzycznej ankiety w wersji elektronicznej i papierowej, zawierającej 20 pytań. Dalszej analizie
poddanych zostało 360 kompletnie wypełnionych arkuszy. Na podstawie prezentowanych wyników można wnioskować, że obecnie dostępne rozwiązania biotechnologiczne nie są w pełni akceptowane przez
społeczeństwo. Sceptycyzm społeczny wyrażony przez respondentów(w odpowiedziach otwartych)
wynika w dużej mierze z braku zaufania do koncernów biotechnologicznych, rzetelności prowadzonych
badań oraz przeświadczenia, że tego typu rozwiązania są niekorzystne dla środowiska, zdrowia i życia człowieka oraz następnych pokoleń. Budowanie świadomości społecznej jest zagadnieniem niezwykle
ważnym, które należy rozwijać przy jednoczesnym, umiejętnym wykorzystaniu środków masowego
przekazu.
Słowa kluczowe: regulacje prawne, odbiór społeczny GMO, ankieta, rośliny transgeniczne
Genetically modified food in the public opinion
Public opinion survey and consumer attitudes on GM products is a tool for obtaining information on the social acceptance of available biotechnological solutions. The aim of this study was to independently
examine the level of general knowledge in relation to GMO-related topics and the attitudes of potential
consumers towards food products containing or produced with the participation (or mixed) GMOs.
Respondents were subjected to an anonymous survey, conducted in the form of a Polish-language electronic and paper questionnaire with 20 questions. Further analysis has been made of 360 completely
refilled sheets. Based on the presented results, it can be concluded that current biotechnological solutions
are not fully accepted by the public. Social skepticism expressed by the respondents (in open answers), due
in large part to the lack of confidence in biotechnology companies, research and reliability of the belief that such solutions are detrimental to the environment, human health and life and next generations. Building
social awareness is an extremely important issue that needs to be developed while at the same time skillful
use of the mass media.
Keywords: legal regulations, social acceptance of GMOs, questionnaire, transgenic plants
156
Indeks autorów
Bany M. .............................................................................................................................. 51
Batia-Strynkowska M. ....................................................................................................... 90
Bogdański P...................................................................................................................... 132
Borzęcki A........................................................................................................................ 100
Całyniuk B.......................................................................................................................... 19
Całyniuk Z. ......................................................................................................................... 51
Cielecka-Piontek J. ........................................................................................................... 111
Ciemniak K. ..................................................................................................................... 111
Durlak A. ............................................................................................................................ 28
Kochana J. .......................................................................................................................... 42
Mroczek J. ............................................................................................................................ 7
Mroczek J. R. ..................................................................................................................... 74
Pollap A. ............................................................................................................................. 42
Rudy M. .......................................................................................................................... 7, 74
Sałaga-Pylak M. ............................................................................................................... 100
Siemianowska E. ................................................................................................................ 90
Skibniewska K. A. ............................................................................................................. 90
Skrypnik D. ...................................................................................................................... 132
Skrypnik K. ...................................................................................................................... 132
Soporowski J. ................................................................................................................... 111
Stanisławczyk R. ............................................................................................................ 7, 74
Stańkowska E. .................................................................................................................. 122
Szymanowska-Powałowska D. ........................................................................................ 111
Tomczak E. ........................................................................................................................ 59
Wesołowski A. ................................................................................................................... 90
Włodyka-Bergier A. ......................................................................................................... 122
Wojdas E. ......................................................................................................................... 140
Wszołek M. ........................................................................................................................ 28
Zielińska A. ........................................................................................................................ 59
Żelasko K. .......................................................................................................................... 19
Żelazowski P. ..................................................................................................................... 28