x

Read rocznik PZH 1-2008.indb text version

ROCZN. PZH 2008, 59, NR 1, 1-7

KRYSTYNA RYBISKA, JACEK POSTUPOLSKI, EWA LEDZION, JOLANTA KURPISKAJAWORSKA, MALGORZATA SZCZSNA

PROGRAMY MONITORINGOWE REALIZOWANE PRZEZ PASTWOW INSPEKCJ SANITARN W ZAKRESIE ZANIECZYSZCZENIA WYBRANYCH RODKÓW SPOYWCZYCH MIKOTOKSYNAMI

MONITORING PROGRAMS REALIZED BY THE STATE SANITARY INSPECTION CONCERNING THE CONTAMINATION OF SELECTED FOODSTUFFS BY MYCOTOXINS

Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego ­ Pastwowy Zaklad Higieny Zaklad Badania ywnoci i Przedmiotów Uytku 00-791 Warszawa, ul. Chocimska 24 e-mail: [email protected] Kierownik: doc. dr hab. K. Karlowski Omówiono programy monitoringowe realizowane przez Pastwow Inspekcj Sanitarn w zakresie zanieczyszczenia ywnoci mikotoksynami. W latach 2004-2006 zrealizowano programy dotyczce zanieczyszczenia aflatoksynami i toksynami Fusarium wybranych rodków spoywczych oraz sprawdzano w kierunku obecnoci mikotoksyn produkty dla niemowlt i malych dzieci.

Slowa kluczowe: monitoring, kontrola urzdowa, mikotoksyny, rodki spoywcze Key words: monitoring, official control, mycotoxins, foodstuffs WSTP Monitoring ywnoci i ywienia oznacza prowadzenie zaplanowanych obserwacji i pomiarów w celu uzyskania danych dotyczcych zgodnoci z prawem ywnociowym. S to systematyczne, powtarzalne badania reprezentatywnych próbek okrelonych rodków spoywczych [5, 6]. Mikotoksyny stanowi zanieczyszczenie ywnoci substancjami zaliczanymi do wtórnych metabolitów grzybów pleniowych, glównie z rodzaju Aspergillus, Penicillium i Fusarium. Mog by one przyczyn ostrych zatru, wykazuj równie wlaciwoci mutagenne, kancerogenne, teratogenne i estrogenne. Mikotoksyny wystpuj w wielu produktach pochodzenia rolinnego, glównie w zboach. Ze wzgldu na dzialanie szkodliwe oraz ich du trwalo, równie w podwyszonej temperaturze, obecno mikotoksyn w ywnoci i paszach stanowi zagroenie dla ludzi i zwierzt [3, 11-17]. W 2003 r. okolo 100 pastw ustanowilo dopuszczalne poziomy zanieczyszczenia ywnoci i pasz mikotoksynami [2, 4]. W krajach czlonkowskich UE najwysze dopuszczalne poziomy

2

K. Rybiska i in.

Nr 1

zanieczyszczenia okrelonymi mikotoksynami podane s w rozporzdzeniu Komisji (WE) nr 1881/2006 (wczeniej obowizywalo rozporzdzenie Komisji nr 466/2001) [7]. W zwizku z powtarzajcymi si doniesieniami w Systemie Wczesnego Ostrzegania o Niebezpiecznych Produktach ywnociowych i rodkach ywienia Zwierzt (RASFF) o przekraczaniu dopuszczalnych poziomów zanieczyszczenia aflatoksyn B1 i sum aflatoksyn B1, B2 G1 i G2 niektórych rodków spoywczych (orzechy arachidowe, pistacje, orzechy laskowe, orzechy brazylijskie, figi) uznano, e moe stanowi to powane zagroenie dla zdrowia publicznego. Zdecydowano o koniecznoci przyjcia odpowiednich rodków ochronnych na terenie calej Wspólnoty. W tym celu wprowadzono zharmonizowany system pobierania próbek i analizy dostaw wskazanych produktów pochodzcych lub sprowadzanych z okrelonych krajów, zawarty w Decyzjach Komisji o szczególnych warunkach importu wybranych rodków spoywczych. Obecnie zasady kontroli aflatoksyn w ywnoci w pastwach UE reguluje Decyzja Komisji 2006/504/WE z dnia 12 lipca 2006 r. w sprawie specjalnych warunków dotyczcych niektórych rodków spoywczych z niektórych krajów trzecich w zwizku z ryzykiem zanieczyszczenia tych produktów aflatoksynami, z póniejszymi zmianami [1]. Obowizkowe monitorowanie poziomów mikotoksyn w ywnoci, zostalo uwzgldnione w opracowanych przez Zaklad Badania ywnoci i Przedmiotów Uytku PZH ,,Planach monitoringu i urzdowej kontroli ywnoci oraz materialów i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z ywnoci okrelajcych liczb próbek do bada w zakresie parametrów bezpieczestwa ywnoci ­ do realizacji przez Pastwow Inspekcj Sanitarn" w latach 2004-2006. Badania obejmowaly caly kraj. W wytycznych wskazano grupy produktów przewidziane do pobierania próbek w ramach kontroli urzdowej oraz uwzgldnione w programach monitoringowych. Próbki byly pobierane zgodnie z obowizujcymi przepisami w kierunku oznaczania mikotoksyn [8]. Wyniki bada monitoringowych przekazywane s do Zakladu Badania ywnoci i Przedmiotów Uytku PZH, dane te po ich opracowaniu przedstawiane s w raportach do Glównego Inspektoratu Sanitarnego. Badania wykonywane byly w laboratoriach Wojewódzkich Stacji Sanitarno-Epidemiologicznych, uczestniczcych uprzednio w szkoleniach dotyczcych oznaczania poziomu mikotoksyn w ywnoci organizowanych w Zakladzie Badania ywnoci i Przedmiotów Uytku PZH. Stosowano metody analityczne wedlug Polskich Norm (równowanych z Europejskimi Normami) lub Wydawnictw Metodycznych PZH [9, 10], których kryteria skutecznoci byly zgodne z podanymi Rozporzdzeniu Komisji (WE) nr 401/2006 [8]. PROGRAMY MONITORINGOWE 2004-2006 Badania monitoringowe w 2004 r. pt. ,,Aflatoksyny w wybranych rodkach spoywczych" obejmowaly ywno z obrotu handlowego: orzechy arachidowe ­ nieluskane, luskane (praone, solone itp.) oraz ich przetwory, a take produkty z kukurydzy ­ skrobia, mka, platki, kasza, ziarno do bezporedniego spoycia. Celem podjtych bada monitoringowych bylo sprawdzenie prawidlowoci zastosowanych dotychczas dziala zapobiegawczych zarówno w produkcji jak i kontroli. Ogólem zbadano 289 próbek orzechów arachidowych i ich przetworów oraz 199 próbek kukurydzy i przetworów. Szczególowe dane przedstawiono w Tabeli I.

Nr 1

Tabela I.

Monitoring mikotoksyn w ywnoci Aflatoksyny (AF) w wybranych rodkach spoywczych Aflatoxin (AF) in selected foodstuffs Liczba próbek AF B1 granica wykrywalnoci do 2 µg/kg 39 11 suma AF B1, B2, G1, G2 poniej gra- granica wypowyej nicy wykry- krywalnoci 4 µg/kg walnoci do 4 µg/kg 124 4 3 68 30 72 33 1 2

Produkt

poniej granicy wykrywalnoci 131 9 3 71 36

powyej 2 µg/kg

Luskane1 Nieluskane Przetwory Przetwory 2 Ziarno do bezporedniego spoycia

1 2

Orzechy arachidowe 1 1 Kukurydza

81 20

117 42 13

- luskane w tym praone, solone, z przyprawami i innymi dodatkami - produkty z kukurydzy ­mka, skrobia, kasza, platki 3 ­ po uwzgldnieniu niepewnoci pomiaru nie kwestionowano produktu

W zbadanych 488 próbkach poziomy niezgodne z wymaganiami stwierdzono w 3 przypadkach, byly to: - orzechy arachidowe praone luskane zawierajce aflatoksyn B1 (AF B1) ­ 14,28 µg/kg, suma aflatoksyn (AF) 28,94 µg/kg, - orzechy arachidowe praone w lupinach - suma AF 76,76 µg/kg, - orzechy arachidowe praone w lupinach - AF B1 6 µg/kg; suma AF 10,37µg/kg. W przypadku kukurydzy w 199 zbadanych próbkach nie stwierdzono przekrocze w zakresie dopuszczalnego poziomu zanieczyszczenia aflatoksynami. Nieliczne kwestionowane próbki orzechów arachidowych (3 z 289 zbadanych) pozwalaj na akceptacj dotychczasowych dziala nadzorowych w kontroli urzdowej sprawowanej przez Pastwow Inspekcj Sanitarn oraz potwierdzaj wlaciwy dobór surowca przez producentów. Celem podjtego w 2005 r. programu bada monitoringowych ,,Mikotoksyny w produktach dla niemowlt i malych dzieci 2005" bylo sprawdzenie w próbkach surowców oraz produktów gotowych przeznaczonych dla niemowlt i malych dzieci pobieranych z obrotu detalicznego zgodnoci z obowizujcymi przepisami w zakresie zanieczyszczenia mikotoksynami: aflatoksyn B1 i M1, ochratoksyn A (OA) i patulin. Badania wykonane przez Wojewódzkie Stacje Sanitarno-Epidemiologiczne dotyczyly surowców do produkcji rodków spoywczych dla niemowlt i malych dzieci takich jak: mka pszenna, jczmienna, owsiana, z prosa, z pszenicy durum, makaron, kasza jczmienna i gryczana, biszkopty, sucharki, mleko w proszku, kremogen jablkowy i zagszczony sok jablkowy, pochodzcych od producenta oraz produktów gotowych: mleko pocztkowe i nastpne, kaszki i kleiki zboowe, kaszki mleczno-zboowe, desery, soki i nektary jablkowe lub z udzialem jablek, pobieranych z obrotu handlowego z terenu calego kraju.

K. Rybiska i in.

Nr 1

Lcznie pobrano 475 próbek, w których w kierunku AF M1 oznaczono 176 próbek, AF B1 220 próbek, OA 229 próbek i patuliny 102 próbki (razem 727 oznacze). W przebadanych próbkach ywnoci dla niemowlt i malych dzieci, tylko w jednej (Jablka ­ deser od 5. miesica) stwierdzono zawarto patuliny 15,1 µg/kg przekraczajc maksymalny dopuszczalny poziom 10,0 µg/kg. Dla realizacji postanowie obowizujcych przepisów i planowanych przez Komisj Europejsk zmian w ramach krajowych bada monitoringowych w laboratoriach Pastwowej Inspekcji Sanitarnej podjto w 2006 r. sprawdzanie poziomów zanieczyszczenia toksynami Fusarium ­ deoksyniwalenolem (DON), zearalenonem (ZEA) oraz fumonizynami B1 i B2 (FB) ­ próbek surowców oraz ywnoci dla niemowlt i malych dzieci, a take kukurydzy i produktów z niej otrzymanych. Celem podjtych bada byla ocena sytuacji w kraju w zakresie zanieczyszczenia toksynami Fusarium wybranych rodków spoywczych oraz prawidlowoci stosowanych dziala zapobiegawczych zarówno w produkcji jak i kontroli. Badaniami objto ywno pochodzc z obrotu handlowego (produkty otrzymane z kukurydzy, produkty zboowe, produkty dla niemowlt i malych dzieci) oraz od producentów (surowce przeznaczone do produkcji rodków spoywczych dla niemowlt i malych dzieci). W przypadku surowców próbki pobierano z magazynów zakladów produkujcych ywno. Zestawienia uzyskanych wyników w badaniach monitoringowych przedstawiono w tabelach II i III. W przypadku monitoringu produktów dla niemowlt i malych dzieci wykonano lcznie 182 oznaczenia. W 1 próbce na 71 zbadanych stwierdzono przekroczenie najwyszego dopuszczalnego poziomu zanieczyszczenia DON w kaszce kukurydzianej przeznaczonej dla niemowlt i malych dzieci ­ 739 µg/kg (dopuszczalny poziom 200 µg/kg). W przypadku fumonizyn dwukrotnie wykazano przekroczenie poziomu proponowanego jako najwyszy dopuszczalny w mce kukurydzianej ­ 264 µg/kg oraz w kaszce kukurydzianej ­ 231 µg/kg (dopuszczalny poziom ­ 400 µg/kg). W 72 zbadanych próbkach nie stwierdzono przekrocze proponowanego najwyszego dopuszczalnego poziomu ZEA.

Tabela II. Toksyny Fusarium w rodkach spoywczych dla niemowlt i malych dzieci Fusarium toxins in baby food Liczba próbek Mikotoksyna Liczba próbek powyej doWarto makGranica wypowyej grani/najwyszy Liczba próbek puszczalnego symalna krywalnoci dopuszczalny cy wykrywal/proponowaneµg/kg µg/kg poziom noci go poziomu Fumonizyny 39 20 2 264,2 5-150 200 µg/kg DON 71 5 1 739 20-100 200 µg/kg ZEA 72 12 0 7,25 0,05 ­ 12,5 20 µg/kg

Nr 1

Monitoring mikotoksyn w ywnoci

5

Tabela III. Toksyny Fusarium w produktach zboowych Fusarium toxins in cereal-based foodstuffs Liczba próbek Mikotoksyna/ Liczba próbek powyej donajwyszy powyej graniLiczba próbek puszczalnego dopuszczalny cy wykrywal/proponowanepoziom noci go poziomu Fumonizyny 1000 µg/kg 105 50 1 800 µg/kg DON 750 µg/kg 138 0 4 500 µg/kg ZEA 100 µg/kg 138 46 2 50 µg/kg

Warto maksymalna µg/kg

Granica wykrywalnoci µg/kg

1100

5-250

1590

20-100

481

0,05 ­ 12,5

W przypadku bada monitoringowych poziomu toksyn Fusarium w produktach zboowych ogólnego przeznaczenia w tym otrzymanych z kukurydzy ­ zbadano 105 próbek w kierunku fumonizyny B1 i B2; w 138 próbkach oznaczono DON oraz ZEA. W jednej próbce stwierdzono przekroczenie proponowanego poziomu dla FB (popcorn ­ 1100 µg/kg); dla DON w czterech próbkach (1590 µg/kg ziarno kukurydzy; 1223 µg/kg kaszka, 844 µg/kg popcorn), dla ZEA w dwóch próbkach popcornu (481 µg/kg i 117 µg/kg). WNIOSKI Dane uzyskane z realizowanych programów monitoringowych w latach 2004-2006 w zakresie zanieczyszczenia ywnoci mikotoksynami wskazuj, e niezbdne jest utrzymanie stosowanych rodków nadzorowych. Zarówno w przypadku produktów dla niemowlt i dzieci jak i produktów spoywczych otrzymanych z kukurydzy stwierdzono zbyt wysokie (w stosunku do obowizujcych lub planowanych) poziomy zanieczyszczenia toksynami Fusarium. Zaniepokojenie budzi wykrycie przekrocze dopuszczalnych poziomów zanieczyszczenia deoksyniwalenolem i fumonizynami w produktach dla niemowlt i malych dzieci. Wskazuje to na piln konieczno wdroenia przez producentów i przedsibiorców brany spoywczej odpowiednich dziala, majcych na celu wlaciwy dobór surowców dla wyeliminowania zagroe. Niezbdne jest postpowanie zgodne z Zaleceniem Komisji 2006/583/WE z dnia 17 sierpnia 2006 r. w sprawie zapobiegania wystpowaniu i ograniczania wystpowania toksyn Fusarium w zboach i produktach zboowych [18]. Programy monitoringowe powinny obj szerszy asortyment produktów; badania te powinny by cyklicznie powtarzane.

K. Rybiska i in.

Nr 1

K . Ry b i s k a , J . P o s t u p o l s k i , E . L e d z i o n , J . K u r p i s k a - J a w o r s k a , M. Szczsna PROGRAMY MONITORINGOWE REALIZOWANE PRZEZ PASTWOW INSPEKCJ SANITARN W ZAKRESIE ZANIECZYSZCZENIA WYBRANYCH RODKÓW SPOYWCZYCH MIKOTOKSYNAMI Streszczenie W niniejszej pracy omówiono krajowe programy monitoringowe w zakresie zanieczyszczenia wybranych rodków spoywczych pochodzenia rolinnego mikotoksynami. Programy urzdowej kontroli zanieczyszczenia ywnoci, obejmujce mikotoksyny, tworzone s przez Glówny Inspektorat Sanitarny na podstawie projektów opracowanych przez Pastwowy Zaklad Higieny i zatwierdzanych przez Glównego Inspektora Sanitarnego. Omówiono wyniki oznaczania aflatoksyn w wybranych produktach spoywczych, mikotoksyn w produktach dla niemowlt i malych dzieci oraz toksyn Fusarium w produktach dla niemowlt na bazie kukurydzy, zrealizowanych w ramach programów monitoringowych w latach 2004-2006. K . Ry b i s k a , J . P o s t u p o l s k i , E . L e d z i o n , J . K u r p i s k a - J a w o r s k a , M. Szczsna MONITORING PROGRAMS REALIZED BY THE STATE SANITARY INSPECTION CONCERNING THE CONTAMINATION OF SELECTED FOODSTUFFS BY MYCOTOXINS Summary National monitoring plans, concerning mycotoxins levels in foodstuffs of plant origin in Poland are showed. The official control program for contaminates in food, including mycotoxins, is created by Chief Sanitary Inspectorate, on the basis of the draft prepared in National Institute of Hygiene and approved by Chief Sanitary Inspector. Results of monitoring programme for domestic market: aflatoxins in selected foodstuffs, mycotoxins in baby food and Fusarium toxin in baby food and maize-based foodstuffs, in years 2004-2006 were presented.

PIMIENNICTWO

1. Decyzja Komisji (2006/504/WE) z dnia 12 lipca 2006 r. w sprawie specjalnych warunków dotyczcych niektórych rodków spoywczych z niektórych krajów trzecich w zwizku z ryzykiem zanieczyszczenia tych produktów aflatoksynami. Dz. Urz. UE. 2006, L 199, 21-32; ostatnia zmiana: Dz. Urz. UE 2007, L 305, 56-7 2. van Egmond H,. Schothorst C., Jonker M.: Regulations relating to mycotoxins in food. Perspectives in a global and European context. Anal Bioanal Chem, 2007, 389, 147­157 3. Food and Agriculture Organization. Safety Evaluation of Certain Mycotoxins in Food. Prepared by the Fifty-sixth meeting of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA). FAO Food and Nutrition Paper 2001, 74. 4. Food and Agriculture Organization. Worldwide regulations for mycotoxins in food and feed in 2003. FAO Food and Nutrition Paper 2004, 81. 5. Rozporzdzenie (WE) Nr 178/2002 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 28 stycznia 2002 r. ustanawiajce ogólne zasady i wymagania prawa ywnociowego, powolujce Europejski Urzd ds.

Nr 1

Monitoring mikotoksyn w ywnoci

7

6.

7. 8. 9.

10.

11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.

bezpieczestwa ywnoci oraz ustanawiajce procedury w zakresie bezpieczestwa ywnoci. Dz. Urz. UE 2002, L 31 . 1--24 Polskie wydanie specjalne Rozdzial 15, Tom 06, 463 - 486 Rozporzdzenie (WE) Nr 882/2004 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 29 kwietnia 2004 r. w sprawie kontroli urzdowych przeprowadzanych w celu sprawdzenia zgodnoci z prawem paszowym i ywnociowym oraz regulami dotyczcymi zdrowia zwierzt i dobrostanu zwierzt. Dz. Urz. UE 2004, L 165, 1--141, Polskie wydanie specjalne Rozdzial 3 Tom 45, 200 - 251 Rozporzdzenie Komisji (WE) NR 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r. ustalajce najwysze dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszcze w rodkach spoywczych. Dz. Urz. UE 2006, L 364, 5-24 (ze zmianami) Rozporzdzenie Komisji (WE) nr 401/2006 z dnia 23 lutego 2006 r. ustanawiajce metody pobierania próbek i analizy do celów urzdowej kontroli poziomów mikotoksyn w rodkach spoywczych. Dz. Urz. UE, 2006, L 70, 12-34 Rybiska K., Postupolski J., Ledzion E., Kurpiska-Jaworska J., Szczsna M.: Oznaczanie toksyn Fusarium - deoksyniwalenolu (DON) w zboach i jego przetworach metod wysokosprawnej chromatografii cieczowej z oczyszczaniem za pomoc kolumn powinowactwa immunologicznego. Oznaczanie toksyn Fusarium - zearalenonu (ZEA) w zboach i jego przetworach metod wysokosprawnej chromatografii cieczowej z oczyszczaniem za pomoc kolumn powinowactwa immunologicznego. Wydawnictwa Metodyczne PZH, Warszawa, 2005, 1-14 Rybiska K., Postupolski J., Ledzion E., Kurpiska-Jaworska J., Szczsna M.: Oznaczanie aflatoksyny B1 (AF B1) w produktach dla niemowlt i malych dzieci metod wysokosprawnej chromatografii cieczowej z oczyszczaniem za pomoc kolumn powinowactwa immunologicznego. Oznaczanie patuliny w soku jablkowym i przetworach z jablek, w tym w produktach dla niemowlt i malych dzieci, metod wysokosprawnej chromatografii cieczowej z oczyszczaniem do fazy stalej (SPE). Wydawnictwa Metodyczne PZH, Warszawa, 2005, 1-16 World Health Organization. Toxicological evaluation of certain food additives and contaminants. Chapters Ochratoxin A and Patulin. The 44th meeting of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, WHO Food Additives Series. 1996, 35, 363­402 World Health Organization. Evaluation of certain mycotoxins in food. Fifty-sixth report of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, WHO Technical Report Series. 2002, 906. World Health Organization Evaluation of certain food additives and contaminants: forty-forth report of the Joint FAO/ WHO Expert Committee on Food Additives. Ochratoxin A and Patulin. WHO Technical Report Series. 1995, 859, 35­38 World Health Organization Evaluation of certain food additives and contaminants. Aflatoxins. Forty-ninth report of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, WHO Technical Report Series 1999, 884, 69­77 World Health Organization. Toxicological evaluation of certain food additives and contaminants. Chapter Ochratoxin A. The 37th meeting of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives. WHO Food Additives Series. 1991, 28, 365­417 World Health Organization. Evaluation of certain food additives and contaminants. Zearalenone. Fifty-third report of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, WHO Geneva, WHO Technical Report Series 2000, 896, 93­96 World Health Organization. Toxicological evaluation of certain food additives and contaminants. Chapter Patulin. The 35th meeting of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, WHO Food Additives Series. 1990, 26, 143­165 Zalecenie Komisji 2006/583/WE z dnia 17 sierpnia 2006 r. w sprawie zapobiegania wystpowaniu i ograniczania wystpowania toksyn Fusarium w zboach i produktach zboowych. Dz. Urz. UE, 2006, L 234, 35-40

Otrzymano: 15.12.2007

ROCZN. PZH 2008, 59, NR 1, 9-18

AGATA WAWRZYNIAK, JADWIGA HAMULKA, MAGDALENA PAJK

OCENA POBRANIA AZOTANÓW(V) I AZOTANÓW(III) Z YWNOCI W GOSPODARSTWACH DOMOWYCH W POLSCE W LATACH 1996-2005

EVALUATION OF NITRATES AND NITRITES FOOD INTAKE IN POLISH HOUSEHOLDS IN YEARS 1996-2005

Zaklad Oceny ywienia Katedra ywienia Czlowieka SGGW 02-776 Warszawa, ul. Nowoursynowska 159c e-mail: [email protected] Kierownik: prof. dr hab. A. Gronowska-Senger W pracy dokonano szacunkowej ocena pobrania azotanów(V) i azotanów(III) z ywnoci w gospodarstwach domowych w Polsce w latach 1996­2005. Wykazano, e pobranie azotanów(V) i azotanów(III) z ywnoci w badanych typach gospodarstw domowych bylo stosunkowo niskie i nie przekraczalo ustalonej wartoci ADI, wynoszc 132­190 mg NaNO3/osob/dzie (56,8% ADI), oraz od 3,0 do 3,5 mg NaNO2/osob/dzie (58% ADI). Glównym ródlem azotanów(V) byly warzywa, które wnosily do diety rednio 89% ogólnej ich iloci, azotany(III) w blisko 69% pochodzily z misa i przetworów misnych.

Slowa kluczowe: azotany(V), azotany(III), pobranie, ródla Key words: nitrates, nitrites, intake, sources WSTP Szybko rozwijajcy si przemysl i intensywna produkcja rolinna powoduj nasilajce si zanieczyszczenie rodowiska, w tym take ywnoci substancjami, które wywieraj negatywny wplyw zarówno na zdrowie ludzi jak i zwierzt. Do substancji tych zaliczane s m.in. azotany(III) i azotany(V). Prowadz one do powstawania rakotwórczych nitrozwizków oraz powoduj: methemoglobinemi, niedokrwisto, uszkodzenie niektórych struktur mózgu, zaburzenia czynnoci tarczycy. Poza wyej wymienionymi skutkami zdrowotnymi zwizki te maj wplyw take na destrukcje witamin z grupy B, witaminy A, beta-karotenu oraz obniaj przyswajanie z poywienia takich skladników pokarmowych jak: bialka, tluszcze, wglowodany [2, 7, 9, 10]. W zwizku z zagroeniem jakie nios ze sob wyej wymienione substancje celowym wydalo si podjcie próby oszacowania pobrania azotanów(V) i azotanów(III) z ywnoci w gospodarstwach domowych w Polsce w latach 1996-2005.

10

A. Wawrzyniak, J. Hamulka, M. Pajk

Nr 1

MATERIAL I METODY Badania przeprowadzono na podstawie danych dotyczcych spoycia produktów, zawartych w Budetach Gospodarstw Domowych za lata 1996-2005 (bez roku 1997), udostpnionych przez Glówny Urzd Statystyczny. Pod uwag wzito nastpujce typy gospodarstw domowych: pracowników, pracowników uytkujcych gospodarstwa rolne, rolników, pracujcych na wlasny rachunek, emerytów i rencistów, utrzymujcych si z niezarobkowych ródel. Opierajc si na dostpnych krajowych danych z pimiennictwa, glównie za okres ostatnich dziewiciu lat, ustalono zawartoci omawianych zwizków w produktach spoywczych na poziomie rednim. Spoycie produktów, wyraone w kg/osob/miesic przeliczono na spoycie w kg/osob/dzie i uwzgldniajc w nich zawarto azotanów(V) i azotanów(III) obliczono pobranie omawianych zwizków z ywnoci w badanych typach gospodarstwach domowych. W obliczeniach nie uwzgldniono strat technologicznych i tzw. resztek talerzowych. Otrzymane wartoci dziennego pobrania odnoszono do dopuszczalnego dziennego pobrania (ADI), indywidualnie dla poszczególnych typów gospodarstw domowych, które obliczono na podstawie redniej masy ciala oraz przyjtych przez Komitet Ekspertów FAO/WHO ds. Dodatków do ywnoci (JECFA) wartoci wynoszcych 5,07 mg NaNO3/kg m.c./osob/dzie oraz 0,1 mg NaNO2/kg m.c./osob/dzie [4]. W celu przedstawienia struktury pobrania azotanów(V) i azotanów(III) oraz uzyskania glównych ródel tych zwizków calkowite pobranie przyjto za 100%. Przy statystycznym opracowaniu wyników zastosowano odchylenie standardowe jako wskanik rozrzutu uzyskanych wartoci oraz jednoczynnikow analiz wariancji testem ANOVA przy uyciu programu komputerowego Statgraphics ver. 4.1. WYNIKI I DYSKUSJA WYNIKÓW Pobranie azotanów(V) z ywnoci w badanych gospodarstwach domowych w latach 1996-2005 Najwiksze pobranie azotanów(V) odnotowano w gospodarstwach emerytów i rencistów, które wynosilo rednio 190,3 mg NaNO3/osob/dzie (Tab. I). Troch nisze wartoci o okolo 1,9% i 8,2% uzyskano odpowiednio w gospodarstwach rolników oraz w gospodarstwach pracowników uytkujcych gospodarstwa rolne. Znaczco mniejsze iloci pobrania, nisze o 25,9%, 28,1% oraz 30,6%, odnotowano w przypadku gospodarstw utrzymujcych si z niezarobkowych ródel, gospodarstw pracujcych na wlasny rachunek i pracowników (rónice istotnie statystycznie w porównaniu do wartoci odnotowanych dla gospodarstw emerytów i rencistów). Oceniajc pobranie azotanów(V) z ywnoci stwierdzono, e bylo ono zblione w latach 1998 ­ 2005, przy wyszym, nawet do 30%, pobraniu w 1996 roku. We wszystkich typach gospodarstw domowych, w badanym okresie, nie zostalo przekroczone dopuszczalne dzienne pobranie azotanów(V) z ywnoci (ADI), wynoszc rednio 56,8% dopuszczalnej wartoci (Tab. II). Najwiksze pobranie azotanów(V) w odniesieniu do wartoci ADI wystpilo w gospodarstwach rolników (69,1% ADI), a nastpnie w gospodar-

Nr 1

Tabela I.

Pobranie azotanów i azotynów z ywnoci

11

Lata 1996 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 x± SD*

Pobranie azotanów(V) z ywnoci w gospodarstwach domowych w latach 1996-2005 (mg NaNO3/osob/dzie) Nitrates food intake in households in years 1996-2005 (mg NaNO3/per person/day) Typ gospodarstwa domowego Pracowników PracujUtrzymujPracowni- uytkujcych cych na Emerytów cych si z Rolników Ogólem ków gospodarstwa wlasny i rencistów niezarobkorolne rachunek wych ródel 172,3 197,3 209,8 174,1 236,0 176,3 193,9 135,0 175,4 186,3 138,5 200,2 140,4 161,2 128,2 172,0 189,0 134,1 189,4 131,2 154,2 130,4 177,7 185,3 138,6 193,1 141,7 157,9 124,1 169,3 179,6 129,9 181,1 133,1 149,8 125,4 168,7 184,3 132,5 179,3 137,3 149,8 120,7 166,3 184,4 129,8 170,2 134,0 144,6 124,5 170,5 183,3 123,8 182,5 138,7 149,4 128,7 178,6 130,6 181,1 136,4 148,5 132,1 ± 174,7 ± 9,9 186,7 ± 136,9 ± 190,3 ± 141,0 ± 156,6 ± 15,6 a c 9,2 cd 14,7 a 19,2 d 13,7 a 14,9 b

- brak wyrónienia grupy spolecznej w danym okresie *rednia arytmetyczna ± odchylenie standardowe; wyniki oznaczone t sam liter nie róni si istotnie statystycznie (p>0,05) Tabela II. Pobranie azotanów(V) z ywnoci w gospodarstwach domowych w latach 1996-2005 w odniesieniu do ADI (%) Nitrates food intake in households in years 1996-2005 compared to ADI (%) Typ gospodarstwa domowego Pracowników PracujUtrzymujPracowni- uytkujcych cych na Emerytów cych si z Rolników Ogólem ków gospodarstwa wlasny i rencistów niezarobkorolne rachunek wych ródel 64,3 73,0 77,6 66,1 77,1 72,4 70,4 50,4 64,9 68,9 52,6 65,4 57,7 58,5 47,9 63,6 69,9 50,9 61,9 53,9 56,0 48,7 65,7 68,6 52,6 63,1 58,2 57,3 46,3 62,6 66,5 49,3 59,2 54,7 54,4 46,8 62,4 68,2 50,3 58,6 56,4 54,4 45,1 61,5 68,2 49,3 55,6 55,0 52,5 46,5 63,1 67,8 47,0 59,6 57,0 54,2 48,1 66,1 49,6 59,2 56,0 53,9 49,3 ± 5,8 64,6 ± 3,7 69,1 ± 52,0 ± 5,6 62,2 ± 6,3 57,9 ± 5,6 56,8 ± 5,4 a ef 3,4 f ab de cd bc

Lata 1996 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 x± SD*

- brak wyrónienia grupy spolecznej w danym okresie *rednia arytmetyczna ± odchylenie standardowe; wyniki oznaczone t sam liter nie róni si istotnie statystycznie (p>0,05)

12

A. Wawrzyniak, J. Hamulka, M. Pajk

Nr 1

stwach pracowników uytkujcych gospodarstwa rolne (64,6% ADI). Najmniej naraonymi grupami na pobranie azotanów(V) byly gospodarstwa pracowników i pracujce na wlasny rachunek, w których pobranie to wynosilo odpowiednio: 49,3% i 52,0% wartoci ADI.

100 80 60 40 20 0

%

89,3

1,1

2,5

2,4

3,2

1,5

Ryc. 1.

Udzial poszczególnych grup produktów w dostarczaniu azotanów(V) w gospodarstwach Ryc. 1. Udzia poszczególnych grup produktów w dostarczaniu azotanów(V) w domowych (%) Contribution of selected groups of (%) gospodarstwach domowych products in supply of nitrates in households (%)

Contribution of selected groups of products in spoywczych w dostarczaniu Analizujc udzial poszczególnych grup produktówsupply of nitrates in households (%) azotanów(V) w badanych gospodarstwach domowych w latach 1996­2005 (Ryc. 1) stwierdzono, e glównym ich ródlem byly warzywa i przetwory dostarczajce rednio 89,3% ogólnej iloci tych zwizków.

% 19,7 3,1 1,4 17,2 4,3 1,3 0,7

40 30 20 10 0

ip rz etw or M y i so ip rz et wo Pr ze ry tw or y zb o W ow ar zy e wa ip rz et wo O wo ry ce ip rz et wo Po ry zo sta ep ro du kt y

M le ko

30,6 11,1 10,6

Ryc. 2.

Udzial poszczególnych warzyw w dostarczaniu azotanów(V) w gospodarstwach domoRyc. 2. Udzia poszczególnych warzyw w dostarczaniu azotanów(V) w gospodarstwach wych (%) domowych (%) Contribution of selected vegetables in supply of nitrates in households (%)

Wród warzyw (Ryc. 2) najwicej azotanów(V) pochodzilo z ziemniaków (30,6%) i buraków (19,7%). Kolejnymi warzywami wnoszcymi nieco mniejsze iloci NaNO3 byly kapusta (17,2%) oraz pozostale warzywa korzeniowe (11,1%). Udzial innych warzyw w ogólnej

Bu ra ki Ce bu K ala la fio ro w ate K ap us ta M ar ch ew O gó rk i Po m id or y Po Zi zo em sta e k niak In i ne or ze w ni ar ow zy wa e ip rz ...

Contribution of selected vegetables in supply of nitrates in households (%)

Nr 1

Pobranie azotanów i azotynów z ywnoci

13

puli warzyw, tj.: cebuli, kalafiorowatych, marchwi, ogórków, pomidorów, w dostarczaniu azotanów(V) do dziennej racji pokarmowej wynosil poniej 5% dla kadego z nich. Udzial pozostalych grup produktów spoywczych w dostarczaniu azotanów(V) byl niewielki i wynosil w przypadku owoców i przetworów owocowych 3,2%, w przypadku misa i jego przetworów oraz przetworów zboowych rednio po okolo 2,5%, za dla mleka i jego produktów 1,1%. W badaniach innych autorów [1, 5, 6, 8, 9, 11], rednie pobranie azotanów(V) z poywieniem wynosilo 176 mg, przy czym wartoci te wahaly si w przedziale od 123 do 256 mg (37 ­ 72% wartoci ADI). Decydujce znaczenie dla wielkoci pobrania azotanów(V) mial stopie skaenia tymi zwizkami warzyw, gdy produkty te wnosily do dziennych racji pokarmowych, podobnie jak w badaniach wlasnych, od 82 do 94% badanego zwizku [1, 11], przy czym najwiksze iloci azotanów(V) w niniejszych badaniach, podobnie jak w badaniach przeprowadzonych uprzednio [11], dostarczaly ziemniaki, buraki i kapusta. Pobranie azotanów(III) z ywnoci w badanych gospodarstwach domowych w latach 1996-2005 Analizujc pobranie azotanów(III) z ywnoci (Tab. III) stwierdzono, e bylo ono stabilne dla gospodarstw domowych w kolejnych latach (rónice pomidzy wartociami skrajnymi wynosily nie wicej ni 10%), natomiast wiksze wahania odnotowano pomidzy typami gospodarstw domowych.

Tabela III. Pobranie azotanów(III) z ywnoci w gospodarstwach domowych w latach 1996-2005 (mg NaNO2/osob/dzie) Nitrites food intake in households in years 1996-2005 (mg NaNO2/per person/day) Typ gospodarstwa domowego Pracowników PracujUtrzymujLata Pracowni- uytkujcych cych na Emerytów cych si z Rolników Ogólem ków gospodarstwa wlasny i rencistów niezarobkorolne rachunek wych ródel 1996 3,00 3,31 3,36 3,00 3,55 2,70 3,20 1998 3,02 3,07 3,35 3,01 3,56 2,83 3,19 1999 3,01 3,03 3,38 2,95 3,47 2,70 3,14 2000 3,03 3,07 3,28 3,07 3,47 2,83 3,18 2001 2,94 3,02 3,28 2,95 3,51 2,83 3,11 2002 2,91 3,02 3,30 2,97 3,38 2,90 3,10 2003 2,94 3,01 3,41 2,99 3,33 2,89 3,09 2004 3,00 3,03 3,45 2,97 3,53 3,06 3,18 2005 3,05 3,39 2,96 3,48 3,07 3,17 x± 2,99 ± 3,36 ± 2,99 ± 3,48 ± 3,15 ± 3,07 ± 0,10 c 2,87 ± 0,13 b SD* 0,05 a 0,06 e 0,04 a 0,08 f 0,04 d - brak wyrónienia grupy spolecznej w danym okresie *rednia arytmetyczna ± odchylenie standardowe; wyniki oznaczone t sam liter nie róni si istotnie statystycznie (p>0,05)

14

A. Wawrzyniak, J. Hamulka, M. Pajk

Nr 1

Podobnie jak w przypadku azotanów(V), najwiksze pobranie azotanów(III) z ywnoci dotyczylo gospodarstw emerytów i rencistów, rednio 3,48 mg NaNO2/osob/dzie. Nisze wartoci pobrania uzyskano kolejno dla gospodarstw: rolników o 3,4% oraz pracowników uytkujcych gospodarstwa rolne o 11,8%, w stosunku do gospodarstw emerytów i rencistów (rónice istotne statystycznie). Najmniejsze pobranie odnotowano w przypadku gospodarstw utrzymujcych si z niezarobkowych ródel ­ 2,87 mg NaNO2/osob/dzie, a analiza statystyczna wykazala rónice na poziomie okolo 18% w odniesieniu do poziomu pobrania maksymalnego.

Tabela IV. Pobranie azotanów(III) z ywnoci w gospodarstwach domowych w latach 1996-2005 w odniesieniu do ADI (%) Nitrites food intake in households in years 1996-2005 compared to ADI (%) Typ gospodarstwa domowego Pracowników PracujUtrzymujLata Pracowni- uytkujcych cych na Emerytów cych si z nieRolników Ogólem ków gospodarstwa wlasny i rencistów zarobkowych rolne rachunek ródel 1996 56,8 62,1 63,0 57,7 58,8 56,3 58,9 1998 57,2 57,6 62,9 57,9 58,9 59,0 58,7 1999 57,0 56,8 63,4 56,7 57,5 56,3 57,8 2000 57,4 57,6 61,5 59,0 57,5 59,0 58,6 2001 55,7 56,7 61,5 56,7 58,1 59,0 57,3 2002 55,1 56,7 61,9 57,1 56,0 60,4 57,1 2003 55,7 56,5 64,0 57,5 55,1 60,2 56,9 2004 56,8 56,8 64,7 57,1 58,4 63,8 58,7 2005 57,8 63,6 56,9 57,6 64,0 58,4 x± 62,9 ± 57,4 ± 0,7 57,5 ± 1,3 58,0 ± 56,6 ± 0,9 a 57,6 ± 1,9 ab 59,8 ± 2,8 c SD* 1,1 d ab ab 0,8 b - brak wyrónienia grupy spolecznej w danym okresie *rednia arytmetyczna ± odchylenie standardowe; wyniki oznaczone t sam liter nie róni si istotnie statystycznie (p>0,05)

Porównujc uzyskane wyniki pobrania azotanów(III) z ywnoci z dopuszczalnym dziennym pobraniem (ADI) (Tab. IV) zauwaono, e w adnym z gospodarstw domowych nie wystpily przekroczenia dawki uznanej za bezpieczn. Azotany(III) dostarczane byly w poszczególnych gospodarstwach domowych w kolejnych latach rednio na poziomie 58,0% wartoci ADI. Najbardziej korzystnie wypadly gospodarstwa pracowników, gdzie pobranie azotanów(III) z ywnoci bylo nisze od dopuszczalnego dziennego pobrania (ADI) o 43,4%. Stwierdzono take, e pobranie azotanów(III) w stosunku do ADI w nastpujcych gospodarstwach domowych: pracowników uytkujcych gospodarstwa rolne, pracujcych na wlasny rachunek oraz emerytów i rencistów nie rónilo si istotnie statystycznie od gospodarstw pracowników. Natomiast zwikszone pobranie azotanów(III) w odniesieniu do wartoci ADI odnotowano w gospodarstwach rolników (62,9% ADI) oraz gospodarstwach utrzymujcych si z niezarobkowych ródel (59,8% ADI).

Nr 1

80 60 40 20 0 3,2 %

Pobranie azotanów i azotynów z ywnoci

15

69,0

16,4

y or tw e rz ip e ow wa zy ar W

7,3

y or tw e rz ip

4,1

ty uk od r ep

ko le M

Ryc. 3.

y or tw e rz ip

i M

so

y or tw ze Pr

o zb

ta os oz P

Udzial poszczególnych grup produktów w dostarczaniu azotanów(III) w gospodarstwach Ryc. 3. Udzia poszczególnych grup produktów w dostarczaniu azotanów(III) w domowych (%) gospodarstwach domowych products in supply of nitrites in households (%) Contribution of selected groups of(%)

Contribution of selected groups of products in supply of nitrites in households (%) 75,4 80 %

60 40 20 0 1,3 15,8 2,9 4,6

Ryc. 4.

Udzial misa i przetworów misnych w dostarczaniu azotanów(III) w gospodarstwach doRyc. 4. Udzia mi sa i przetworów mi snych w dostarczaniu azotanów(III) w gospodarstwach mowych (%) domowych meat Contribution of (%) and meat products in supply of nitrites in households (%)

Glównym ródlem azotanów(III) w badanych typach gospodarstw domowych w latach 1996­2005 byly miso i wdliny, które dostarczaly rednio 69,0% ogólnej iloci tych zwizków (Ryc. 3). Najwikszy udzial w dostarczaniu azotanów(III) w tej grupie produktów spoywczych mialy wdliny pozostale (Ryc. 4), które wnosily rednio 75,4% NaNO2. Mniejsze iloci pochodzily z wdlin wysokogatunkowych i kielbas trwalych ­ 15,8%, nastpnie z wdlin podrobowych ­ 4,6% oraz wdlin drobiowych ­ 2,9%. Miso dostarczalo azotany(III) na poziomie 1,3%. Ponadto ródlem azotanów(III) w badanych gospodarstwach domowych byly produkty zboowe (16,4%) oraz warzywa i przetwory warzywne (7,3%). Niewielka ich ilo pochodzila z mleka i przetworów (3,2%). W badaniach innych autorów rednie pobranie azotanów(III) oznaczone bd oszacowane w racjach pokarmowych osób doroslych, miecilo si w zakresie wartoci od 3,5 do 8,4 mg, rednio 5,7 mg, przekraczajc dopuszczaln warto ADI do 33% [1, 5, 6, 8, 9, 11].

16

Contribution of meat and meat products in supply of nitrites in households (%)

W

M i d. so w ys ok og at un ko we .. W d. dr ob io w e Po zo sta ew dl in y W d. po dr ob ow e

16

A. Wawrzyniak, J. Hamulka, M. Pajk

Nr 1

Wedlug bada Barylko-Pikielnej i Tyszkiewicza [1], glównym ródlem omawianych zwizków w dziennych racjach pokarmowych byly peklowane produkty misne wnoszce rednio 77% azotanu(III) sodowego, ziemniaki 12% i warzywa - okolo 6%. Wedlug uprzednio przeprowadzonych bada wlasnych [11], przetwory misne dostarczaly 87% azotanów(III), produkty zboowe 7%, warzywa 5%. Podsumowujc mona stwierdzi, e naraenie na toksyczne dzialanie omawianych zwizków uleglo obnieniu, a szczególnie spadlo pobranie azotanów(III), co moe by wynikiem dokladniejszej kontroli podczas produkcji przetworów misnych. W niniejszej pracy nie stwierdzono przekrocze dopuszczalnego dziennego pobrania azotanów(V) i azotanów(III) w szeciu typach badanych gospodarstw domowych, wydaje si jednak, e pobranie tych zwizków mona jeszcze bardziej ograniczy poprzez popraw struktury spoycia produktów spoywczych. Nalealoby przede wszystkim ograniczy poda przetworów misnych, które s istotnym ródlem azotanów(III), jak te dodatkowo mog dostarcza niepodanych zwizków nitrozowych [3]. Nie naley natomiast redukowa spoycia warzyw, aby obniy pobranie azotanów(V), poniewa s one równoczenie glównym ródlem witaminy C oraz innych naturalnych antyoksydantów. Skladniki te niweluj tworzenie si azotanów(III) w produktach spoywczych i przewodzie pokarmowym oraz obniaj ich szkodliwe oddzialywanie na organizm czlowieka. Mimo tego powinno si zwraca uwag na wieo i wygld kupowanych warzyw, a take na odpowiednie ich przechowywanie [1, 3]. WNIOSKI 1. W przeprowadzonych badaniach oceniono, i rednie pobranie azotanów(V), w rónych typach gospodarstw domowych, ksztaltowalo si na poziomie 132­190 mg NaNO3/osob/dzie, za w przypadku azotanów(III) pobranie to wynosilo od 3,0 do 3,5 mg NaNO2/ osob/dzie. 2. Zarówno w przypadku azotanów(V), jak i azotanów(III), nie zostalo przekroczone dopuszczalne dzienne pobranie, a wielko pobrania uzaleniona byla od typu badanego gospodarstwa. 3. Glówne ródlo azotanów(V) stanowily warzywa, natomiast azotanów(III) przetwory misne, co bylo niezalene od typu badanego gospodarstwa domowego. 4. Pobranie z ywnoci azotanów(V) i azotanów(III) w badanym okresie bylo do niskie, lecz naley je cigle kontrolowa ze wzgldu na skutki zdrowotne, jakie wywoluj zbyt due iloci tych zwizków w naszym organizmie.

A . Wa w r z y n i a k , J . H a m u l k a , M . P a j k OCENA POBRANIA AZOTANÓW(V) I AZOTANÓW(III) Z YWNOCI W GOSPODARSTWACH DOMOWYCH W POLSCE W LATACH 1996-2005 Streszczenie Celem pracy byla szacunkowa ocena pobrania azotanów(V) i azotanów(III) z ywnoci w latach 1996­2005 w szeciu typach gospodarstw domowych. Wykorzystujc dane o budetach gospodarstw domowych dotyczcych spoycia produktów spoywczych, oraz dostpne dane literaturowe dotyczce zawartoci w nich azotanów(V) i azotanów(III)

Nr 1

Pobranie azotanów i azotynów z ywnoci

17

wyliczono rednie pobranie tych zwizków, uwzgldniajc ich glówne ródla, a nastpnie odniesiono je do dopuszczalnego dziennego pobrania (ADI) obliczonego dla poszczególnych typów gospodarstw domowych. Na podstawie dokonanych oblicze wykazano, e pobranie azotanów(V) i azotanów(III) z ywnoci w badanych typach gospodarstw domowych bylo stosunkowo niskie i nie przekraczalo ustalonej wartoci ADI wynoszc 132­190 mg NaNO3/osob/dzie (56,8% ADI), oraz od 3,0 do 3,5 mg NaNO2/osob/dzie (58% ADI). Wielko pobrania tych zwizków uzaleniona byla od typu gospodarstwa domowego, najwiksze naraenie na toksyczne dzialanie tych zwizków dotyczylo gospodarstw emerytów i rencistów oraz rolników. Warzywa stanowily glówne ródlo azotanów(V) i wnosily do diety rednio 89% ogólnej ich iloci, za najwikszy udzial w pobraniu z diet azotanów(III) mialy miso i przetwory misne, które wnosily do diety 69% ogólnej ich iloci. A . Wa w r z y n i a k , J . H a m u l k a , M . P a j k EVALUATION OF NITRATES AND NITRITES FOOD INTAKE IN POLISH HOUSEHOLDS IN YEARS 1996-2005 Summary The studies on nitrates and nitrites food intake in years 1996-2005 were curried out in six types of households. Using household budget data and literature mean values of nitrates and nitrites contents in food products food intakes of these compounds were calculated and compared to acceptable daily intake (ADI) taking into consideration main sources of them. The obtained results indicated that the mean nitrate and nitrite food intakes did not exceed ADI and were relatively low 132­190 mg NaNO3/per person/day (56,8% ADI), and 3,0 to 3,5 mg NaNO2/per person/day (58% ADI). Nitrate and nitrite food intakes depended on type of household being highest at pensioners and retired persons and farmers. The main sources of nitrates were vegetables and their products supplied 89% of nitrates whereas meat and meat products supplied 69% of nitrites.

PIMIENNICTWO

1. Barylko-Pikielna N., Tyszkiewicz S.: Chemiczne skaenie ywnoci. Stan i ródla. Ekspertyza PAN. Warszawa 1991. 2. Bruning-Fann C., Kaneene J.: The effects of nitrate, nitrite and N-nitroso compounds on animal health. Vet. Hum. Toxicol. 1993, 35, 237-253. 3. Cielik E., Sikora E., Woloch R., Prostak A.: Zawarto azotanów(V) i azotanów(III) w racjach pokarmowych mlodziey w wieku 16-20 lat. Bromat. Chem. Toksykol. 2000, 33, 251-256. 4. Food and Agriculture Organization/World Health Organization. Forthy-fourth meeting of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives. Summary and conclusions. FAO/WHO, Rome 1995. 5. Leszczyska T.: Ocena pobrania azotanów i azotynów z racjami pokarmowymi przez mieszkaców strefy ochronnej huty im. T. Sendzimira. Bromat. Chem. Toksykol. 1999, 32, 323-328. 6. Markowska A., Furmanek W., Gackowska L., Siwek B.: Zawarto azotanów i azotynów w calodziennych racjach pokarmowych ludzi doroslych. Roczn. PZH 1999, 50, 299-306. 7. Nikonorow M., Urbanek-Karlowska B.: Toksykologia ywnoci. PZWL, Wydanie II, Warszawa 1987, 267-282. 8. Stopnicka B., Jerulank I., Bartosiewicz Z., Szemrej I., Domanowska M.: Badania zawartoci azotanów i azotynów w posilkach pacjentów w szpitalach z terenu województwa bialostockiego. Roczn. PZH 1998, 49, 25-33.

18

A. Wawrzyniak, J. Hamulka, M. Pajk

Nr 1

9. Szponar L., Traczyk I.: Azotany i azotyny w ywnoci, racjach pokarmowych i plynach biologicznych. yw. Czlow. Metab. 1995, 22, 66-77. 10. Traczyk I.: Azotany i azotyny ­ wystpowanie i wplyw na organizm czlowieka. yw. yw. Prawo Zdr. 2000, 1, 81-89. 11. Wawrzyniak A., Gronowska-Senger A., Górecka K.: Ocena pobrania azotanów i azotynów z ywnoci w gospodarstwach domowych w Polsce w latach 1991-1995. Roczn. PZH 1999, 50, 269-287.

Otrzymano: 02.06.2007

ROCZN. PZH 2008, 59, NR 1, 19-31

KAROLINA LONA, JADWIGA BIERNAT

WYSTPOWANIE ARSENU W RODOWISKU I W YWNOCI

THE OCCURRENCE OF ARSENC IN THE ENVIRONMENT AND FOOD

Zaklad ywienia Czlowieka Katedra Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Uniwersytet Przyrodniczy we Wroclawiu 50 ­ 375 Wroclaw, ul. Norwida 25 e-mail: karolinalozn[email protected] Kierownik: prof. dr hab. J. Biernat Glównymi ródlami zanieczyszcze powietrza i gleby zwizkami arsenu jest przemysl wydobywczy wgla kamiennego i paliw plynnych oraz górnictwo i hutnictwo metali nieelaznych. Na obszarach gdzie przemysl ten jest dobrze rozwinity obserwuje si przypadki zatru przewleklych wród mieszkaców. Stale monitorowanie stopnia zanieczyszczenia produktów spoywczych zwizkami arsenu jest wic koniecznie zwlaszcza w tych rejonach.

Slowa kluczowe: arsen, rodowisko, ywno Key words: arsenic, environment, food WSTP Arsen jest pierwiastkiem szeroko rozpowszechnionym w rodowisku czlowieka. Wystpuje on w zwizkach, w zalenoci od warunków oksydacyjno ­ redukcyjnych, na rónych stopniach utlenienia (As3-, As0, As3+, As5+). W rodowisku silnie redukcyjnym dominuje forma As3+, po utlenieniu przechodzi w As5+ [52]. Arsen piciowartociowy wykazuje mniejsz toksyczno ni arsen trójwartociowy. Mniej toksyczne s równie zwizki organiczne arsenu i s one mniej reaktywne oraz szybciej wydalane z organizmu. Najbardziej toksyczny jest arsenowodór (AsH3) zwany ,,królem trucizn", powstajcy naturalnie jako produkt wielu reakcji chemicznych [44]. Arsen wchodzi w sklad ponad 200 mineralów, moe wystpowa w postaci arsenków i arsenosiarczków metali cikich (Fe, Ni, Co, Cu). Pod wplywem dzialania mikroorganizmów, a take w organizmach zwierzcych arsen moe podlega reakcji etylowania do kwasu monometyloarsenowego (MMAA), dimetyloarsenowego (DMAA) oraz tlenku trimetyloarsenu (TMAO) [29]. Zwizki arsenu uywane s glównie w rolnictwie i lenictwie (herbicydy, defolianty), w garbarstwie oraz do impregnacji drewna w celu ochrony przed owadami i grzybami. Stosowane s ponadto w produkcji szkla, barwników i chemicznych rodków bojowych.

20

K. Lona, J. Biernat

Nr 1

Pochodne fenylowe arsenu przyspieszaj wzrost zwierzt, w zwizku z tym dodawane s do paszy dla drobiu i trzody chlewnej [44]. Arsen byl jeszcze do niedawna skladnikiem niektórych leków stosowanych w leczeniu bialaczki, luszczycy i astmy oskrzelowej (plyn Fowlera) oraz chorób wywolanych przez pierwotniaki (Salvarsan) [52]. Celem pracy jest przegld najnowszych doniesie literaturowych dotyczcych zanieczyszczenia rodowiska oraz produktów spoywczych i wody pitnej arsenem. TOKSYCZNO ZWIZKÓW ARSENU Zwizki arsenu zarówno organiczne jak i nieorganiczne s silnie toksyczne. Wikszo zatru u ludzi zwizana jest z zawodow ekspozycj na dzialanie arsenu nieorganicznego, jego tlenków i kwasów. Do organizmu czlowieka zwizki arsenu przedostaj si przede wszystkim drog pokarmow. U osób pracujcych w kopalniach, hutach metali nieelaznych oraz rolnictwie dodatkowymi miejscami wchlaniania s: uklad oddechowy oraz przenikanie przez skór. Wchlanianie arsenu z przewodu pokarmowego zaley od dawki oraz rozpuszczalnoci polcze. Zwizki nieorganiczne wchlaniaj si w 55 ­ 95 %, natomiast organiczne w 75 ­ 85 %, przy czym zwizki nierozpuszczalne wchlaniaj si w znacznie mniejszym stopniu. Wchlanianie arsenu przez uklad oddechowy wynosi okolo 60 % ogólnego naraenia [44]. Arsen pobrany wraz z pokarmem wchlaniany jest w jelicie cienkim i z kreniem jelitowym przedostaje si do wtroby. Arsen trójwartociowy jest utleniany do arsenu piciowartociowego, lczy si z glutationem i jest metylowany. Produkty metylacji i arsen nieorganiczny transportowane s do nerek i wydalane wraz z moczem. Mocz jest podstawow drog wydalania wchlonitego arsenu. Inne drogi: kal, pot, mleko kobiece maj lcznie niewielki udzial w puli calkowitego wydalania tego pierwiastka. Zatrucia ostre zwizkami arsenu obecnie wystpuj rzadko. Prowadz one do uszkodzenia czynnoci oraz zmian morfologicznych w oldku i jelitach, powoduj wystpienie nudnoci, wymiotów i biegunki. Zbyt due jednorazowe pobranie wywoluje ponadto otpienie, halucynacje, zaburzenia pamici i ruchu. W badaniach prowadzonych pomiertnie na osobach, których zgon nastpil po przyjciu dawki arsenu, w iloci okolo 100 g wykazano du koncentracj arsenu w oldku, wtrobie, nerkach, mózgu. Zawarto arsenu w tych narzdach kilka tysicy razy przewyszala zawartoci naturalne [23]. Arsen kumuluje si przede wszystkim w kociach, wtrobie, nerkach oraz w tkankach bogatych w keratyn takich jak: wlosy, paznokcie, skóra, nablonek przewodu pokarmowego. Zawarto tego pierwiastka we wlosach ludzkich jest dobrym wskanikiem ekspozycji populacji na dzialanie arsenu. We wlosach ludzi zamieszkujcych tereny nienaraone stenie arsenu wynosi poniej 1 µg/g [23, 59]. Wród osób zamieszkujcych w Indiach, w tych rejonach gdzie zanieczyszczenie wody arsenem wynosi > 50 µg/L (maksymalny poziom dopuszczony przez WHO) wartoci te s 3 ­ 4 krotnie wysze, rednio 3,43 µg As/g wlosów [18]. Drog inhalacyjn do organizmu dostaje si przede wszystkim arsen w postaci nieorganicznej. Powoduje on midzy innymi podranienie blon luzowych nosa i gardla, stany zapalne krtani i oskrzeli, zmniejszenie wydolnoci oddechowej. Intensywno reakcji przewodu pokarmowego zalena jest od przyjtej dawki arsenu. Przy malych ilociach wystpuj objawy typowe dla zatrucia pokarmowego takie jak: bóle

Nr 1

Arsen w rodowisku i w ywnoci

21

brzucha, nudnoci, wymioty, biegunki. Wiksze dawki powoduj uczucie suchoci ust, zgag, skurcze i bóle brzucha, przewlekle biegunki, kolki, a w konsekwencji utrat masy ciala, anemi i niedoywienie. Dlugotrwala, stala ekspozycja zarówno pokarmowa jak i inhalacyjna na zwizki arsenu w pierwszej fazie manifestuje si zmianami skórnymi. Nastpuje nierównomierne rozloenie pigmentu, pojawiaj si brodawki i odciski, a take zmiany nowotworowe [21]. Zarówno serce jak i sie naczy krwiononych wykazuj du wraliwo na dzialanie zwizków arsenu. U osób przyjmujcych leki, zawierajce w swym skladzie arsen, obserwowano arytmi, zwenia naczy krwiononych oraz podwyszone cinienie krwi. Badania prowadzone wród osób spoywajcych wod zanieczyszczon arsenem dowodz, e dlugotrwale pobranie moe prowadzi do wystpienia tzw. choroby ,,czarnych stóp" (Blackfoot Disease). Na skutek upoledzenia funkcjonowania ukladu krenia nastpuje niedokrwienie przede wszystkim stóp i dloni, wdaj si procesy gnilne i gangrena [40]. Efekt neurotoksyczny podczas naraenia na zwizki arsenu powoduje mrowienie, drtwienie, utrat czucia i oslabienie mini szczególnie w peryferyjnych odcinkach ciala. Przewlekla, stala ekspozycja czsto powoduje bóle glowy, zaburzenia psychiczne, halucynacje, a nawet piczk [58]. Badania dowodz negatywnego wplywu zwizków arsenu na zdolnoci reprodukcyjne u obu plci. Powoduj one zmniejszenie masy narzdów plciowych oraz wystpowanie stanów zapalnych tkanek. Wród kobiet spoywajcych wod zawierajc znaczne iloci arsenu czciej obserwuje si poronienia, urodzenia martwe, przedwczesne urodzenia, a dzieci rodz si z nisz mas ciala [1,8]. Efekty takie obserwowano midzy innymi wród kobiet w Indiach. Przy spoyciu wody zawierajcej arsen w iloci 401 ­ 1471 µg/l omiokrotnie czciej wystpowaly poronienia, dwukrotnie czciej martwe urodzenia, szeciokrotnie czciej urodzenia przedwczesne [40]. Midzynarodowa Agencja Bada nad Rakiem (IARC) zaliczyla arsen do I grupy ryzyka powstawania chorób nowotworowych, czyli jest on przyczynowo zwizany z nowotworami u ludzi. Nowotwory pluc, skóry, wtroby stwierdza si zazwyczaj u pracowników kopal i hut metali nieelaznych oraz u ludzi mieszkajcych w pobliu tych zakladów. Mog by one równie nastpstwem chronicznych zatru zwizanych ze spoyciem wody zawierajcej due iloci arsenu [24]. W badaniach prowadzonych na Tajwanie zaobserwowano, e dawka dziennego pobrania arsenu <300 µg/L powoduje wystpowanie raka skóry w 2,6 na 1000 przypadków, natomiast dawka ponad dwukrotnie wysza >600 µg/L powoduje ponad dziesiciokrotny wzrost czstotliwoci zachorowania na to schorzenie (do 21,4 przypadków na 1000 osób) [27]. Na toksyczne dzialanie zwizków arsenu najbardziej naraone s dzieci. W porównaniu z osobami doroslymi pij one wicej plynów, spoywaj wiksze iloci pokarmów, oddychaj wiksz iloci powietrza w odniesieniu do masy ciala, powierzchni skóry i wielkoci narzdów wewntrznych. Od doroslych róni je take czas przebywania na powietrzu oraz zwizana z tym aktywno fizyczna. Maj ponadto tendencj do wkladania rónych przedmiotów do ust, co stanowi dodatkowe ródlo pobrania tego pierwiastka [56]. ZAWARTO ARSENU W RODOWISKU NATURALNYM Zawarto arsenu w glebie zaley od wielu czynników, przede wszystkim od jego koncentracji w skale macierzystej, przebiegu procesów glebotwórczych oraz degradacyjnej dzialal-

22

K. Lona, J. Biernat

Nr 1

noci czlowieka. Zanieczyszczenia antropogeniczne s wynikiem glównie emisji przemyslowej, cieków przemyslowych i komunalnych, pozostaloci rodków ochrony rolin, substancji pochodzcych ze spalania drewna, wgla i olejów. Naturalne zawartoci arsenu w glebie wynosz od 1 ­ 30 mg/kg. Wartoci te znacznie podwyszaj si na terenach uprzemyslowionych wokól hut i kopal. W USA w stanie Montana na terenach znajdujcych si przy kopalniach i hucie miedzi zawarto arsenu w glebie wynosila rednio 121 mg/kg. W bezporednim ssiedztwie hut dochodzila ona nawet do 350 mg/kg [25]. W powietrzu arsen pojawia si naturalnie na skutek procesów wietrzenia gleb, erupcji wulkanów, parowania wód. Due zagroenie przedostawania si zwizków arsenu do atmosfery stanowi równie poary. Powoduj przedostawanie si tego pierwiastka z drewna, wgla, rolin, w których wystpuje on naturalnie. Take stosowanie pestycydów w rolnictwie przyczynia si do miejscowego zwikszenia zawartoci arsenu w powietrzu. Dopuszczalny poziom dobowego stenia arsenu w powietrzu wynosi 0,05 µg/m3. Arsen jest do powszechnym skladnikiem wód. Naturalna zawarto arsenu w wodzie wynosi okolo 10 µg/dm3. Zanieczyszczenie wód zwizane jest przede wszystkim ze ciekami przemyslowymi i komunalnymi oraz opadami pylów atmosferycznych. Dodatkowo pierwiastek ten moe si przedostawa do wód na skutek wymywania gleb zawierajcych pozostaloci rodków ochrony rolin. Jedn z najniszych zawartoci arsenu w wodach na wiecie stwierdzono w Japonii, wynosila ona 0,001 ­ 0,293 µg/l [30], wysze iloci wykazano w wodach Wietnamu (159 µg/l) [5], Finlandii 17 ­ 980 µg/l [31] i Bangladeszu do ponad 1000 µg/l [11]. Pewne iloci arsenu s gromadzone w osadach dennych. Zawarto arsenu w osadach dennych zarówno rzek i jezior Polski ksztaltuje si na poziomie tla geochemicznego, które wynosi 5 mg/kg [47]. Jedynie w nielicznych miejscach wystpuj lokalne przekroczenia tych wartoci zwizane przede wszystkim z zanieczyszczeniami przemyslowymi. ZAWARTO ARSENU W YWNOCI ywno dla czlowieka jest glównym ródlem metali cikich. Ponad polowa zwizków arsenu trafia do organizmu wraz z wod, 35 ­ 40% dostaje si z poywieniem, 6 ­ 6,5 % drog inhalacyjn, w tym okolo 1 % pochodzi z dymu tytoniowego [26]. Zawarto arsenu w produktach spoywczych jest zrónicowana i zaley od rodzaju i pochodzenia surowca. Najwiksze iloci arsenu w calodziennej racji pokarmowej pochodz z ryb i owoców morza oraz z wody pitnej [26]. Zanieczyszczenie wody pitnej arsenem wystpuje w wielu rejonach wiata. Problem jest istotny przede wszystkim w krajach, w których do picia uywa si wód gruntowych: w Argentynie, Bangladeszu, Chile, Chinach, Indiach, Meksyku, Rumunii, Tajwanie i Wietnamie. W oparciu o toksyczno ostr eksperci WHO ustalili najwysz, dopuszczaln zawarto arsenu w wodzie do picia na poziomie 10 ­ 50 µg/L. W wielu krajach wartoci te wykazuj znaczne przekroczenia. Szacuje si, e nawet do 10 % ludnoci Bangladeszu spoywa wod zawierajc ponad 500 µg As/L, a rednie zanieczyszczenie wody w tym kraju wynosi 0,5 ­ 2500 µg As/L. U mieszkaców 37 z 52 regionów tego kraju stwierdza si zmiany wywolane nadmiernym pobraniem arsenu. S to przede wszystkim zmiany skórne. W 90 % próbek wlosów, 98 % paznokci, 95 % próbek moczu i 100 % próbek wlosów pobranych od osób zamieszkujcych te regiony obserwuje si przekroczenie wartoci

Nr 1

Arsen w rodowisku i w ywnoci

23

uznanych za naturalne [28]. Równie wysokie zawartoci arsenu w wodzie pitnej stwierdza si w Argentynie 1 ­ 5300 µg/L [53], Wietnamie 1 ­ 3050 µg/L [5], Tajlandii 1 ­ 5000 µg/L [60]. Nisze zawartoci, przekraczajce jednak wartoci dopuszczalne, notuje si w niektórych regionach Stanów Zjednoczonych 18 ­ 164 µg/L [36]. W ywnoci wykrywa si zawarto arsenu na poziomie kilku setnych mg/kg. Wyjtek stanowi ryby i inne organizmy morskie i ich przetwory, w których iloci te s kilkakrotnie wysze. Podwyszone zawartoci arsenu w rodowisku powoduj, e wzrasta jego zawarto w produktach rolinnych i napojach. Z nielicznych bada zanieczyszczenia ywnoci arsenem prowadzonych na terenie naszego kraju wynika, i produkty spoywcze zawieraj niewielkie iloci tego pierwiastka. Doniesienia literaturowe dotyczce zanieczyszczenia polskich produktów spoywczych arsenem dotycz przede wszystkim lat osiemdziesitych i dziewidziesitych. Zawarto arsenu oznaczana byla w tym okresie metod kolorymetryczn. Poziom wykrywalnoci dla tej metody jest bardzo wysoki (0,1 mg/kg) i dlatego dla wielu produktów nie mona bylo okreli rzeczywistego stopnia zanieczyszczenia tym pierwiastkiem. Obecnie wikszo oznacze zawartoci arsenu w produktach spoywczych na wiecie prowadzona jest z zastosowaniem absorpcyjnej spektometrii atomowej technik wodorkow (HG AAS), na kuwecie grafitowej (GF AAS) lub przy uyciu spektrometru plazmowego (ICP). Zawarto arsenu w tkankach zwierzt rzenych w latach 80 ­ 90 XX w naszym kraju byla bardzo niska i nie budzila zastrzee toksykologicznych. W miniach dzików, saren, jeleni i losi oraz kaczek, gsi i królików oznaczono zawartoci poniej 0,1 mg As/kg [15,14]. Podobnie w próbach wtrób i nerek wi i bydla oraz miniach bydla, saren i jeleni stwierdzono zawarto arsenu poniej iloci dopuszczalnej. Najwyszy poziom zanieczyszcze stwierdzono w nerkach wieprzowych (0,45 mg As/kg) [13, 15]. Szkoda i wsp. [54] stwierdzili stenie arsenu w próbach mini i wtroby karpi na poziomie 0,016 ­ 0,040 mg As/kg. Zawartoci te nie rónily si w cigu trzech lat prowadzonych bada (1995 ­ 97) i byly nisze od obowizujcych limitów. Równie zawartoci arsenu w jajach kurzych w granicach 0,005 ­ 0,006 mg/kg mona uzna za niskie i nie stwarzajce zagroe toksykologicznych [65]. Zawadzka i wsp. [64] badajc zawarto arsenu w rónych produktach spoywczych stwierdzili, e iloci tego pierwiastka w badanych produktach, z wyjtkiem konserw rybnych, byly niskie. W polowie badanych produktów nie stwierdzono obecnoci arsenu, a rednia zawarto wynosila poniej 0,1 mg As/kg. Sporadycznie wykrywano znaczne iloci arsenu w konserwach misnych 1,25 mg As/kg oraz w lodach 1,00 mg As/kg i wskazuj one na incydentalne zanieczyszczenia produktów tym pierwiastkiem. Konserwy misne, warzywno ­ misne oraz rybne wykazywaly redni zawarto arsenu na poziomie 0,007 ­ 0,760 mg/kg, mleko zagszczone 0,045 mg/kg, wyroby cukiernicze 0,008 ­ 0,60 mg/kg, wina 0,002 ­ 0,01 mg/kg. Podobnie niskie iloci zanieczyszcze w rónych produktach spoywczych stwierdzili Zawadzka i wsp. [63] oraz Gajek i wsp. [17]. Zawarto arsenu zarówno w czciach nadziemnych jak i podziemnych rolin zalena jest od stopnia zanieczyszczenia wszystkich komponentów rodowiska naturalnego. Próbki warzyw pochodzce z okolic zakladów przemyslowych wykazuj znacznie wysz zawarto arsenu od zawartoci tego pierwiastka w warzywach z terenów nienaraonych. Badajc zanieczyszczenie warzyw z terenów przemyslowych (okolic hut i kopal) arsenem Grajeta [20] stwierdzila, e zawieraj one od 0,03 do 2,13 mg As/kg (odpowiednio w pomidorach i naci pietruszki), podczas gdy z terenów nieuprzemyslowionych od 0,03 do 0,10 mg/kg (w salacie

24

K. Lona, J. Biernat

Nr 1

i porze). Znacznie wysze iloci arsenu stwierdzila w warzywach pochodzcych z okolic dawnej kopalni i huty arsenu w Zlotym Stoku. Za wskanik zanieczyszczenia rodowiska arsenem mog by uznane produkty pszczele. Organizmy tych owadów stanowi barier biologiczn dla przedostawania si metali cikich. Zawarto arsenu w miodach pochodzcych z 4 regionów kraju miecila si w granicach 0,024 ­ 0,303 mg/kg i zaleala od stopnia zanieczyszczenia regionu [12]. Niskie zawartoci metali w rodkach spoywczych determinuj ich niskie pobranie wraz z calodzienn racj pokarmow. rednia zawarto tego pierwiastka w diecie dzieci i mlodziey oznaczona przez Grajet [19] stanowila okolo 10 % dopuszczalnego tygodniowego pobrania podanego w zaleceniach FAO/WHO. Jeszcze nisze poziomy stanowice rednio okolo 1,4 % PTWI oznaczyli Nabrzyski i wsp. [42]. Prowadzone na wiecie badania zanieczyszczenia produktów spoywczych metalami cikimi dotycz przede wszystkim regionów, w których wystpuje zwikszona zawarto tego pierwiastka zwizana z trzema czynnikami: naturaln zawartoci w wodach gruntowych, przemyslem wydobywczym i przetwórstwem arsenu. Zanieczyszczenie produktów rolinnych arsenem w tych krajach wynika z faktu, i uprawiane s one na zanieczyszczonych glebach, nawadnianych wodami gruntowymi, z których pobieraj znaczne iloci tego metalu. W Bangladeszu w ryu pochodzcym z rejonów bardziej zanieczyszczonych oznaczano 0,11 ­ 0,94 mg As/kg podczas gdy z terenów o malym stopniu zanieczyszcze iloci te byly 0,3 ­ 3 razy nisze [22]. Stopie zanieczyszczenia produktów rolinnych zaley ponadto od czci anatomicznej roliny oraz metody przygotowania do spoycia. Zwizki arsenu wchlaniane przez rolin z gleby napotykaj barier korzeniow, która ogranicza ich przechodzenie do czci nadziemnych. W wikszoci rolin obserwuje si malejce zawartoci metali cikich w nastpujcej kolejnoci: korze ­ licie ­ pdy ­ owoce i nasiona. Das i wsp. [10] w próbach ryu oznaczyli w ziarnie iloci nie przekraczajce 1,0 mg/kg, przy czym rednia zawarto wynosila 0,14 mg As/kg. Ilo oznaczona w lodygach roliny byla 4 krotnie wysza, natomiast w korzeniu ponad 10 krotnie wysza. Diet mieszkaców krajów rozwijajcych si charakteryzuje wysokie spoycie produktów zboowych, przede wszystkim ryu. Przecitny mieszkaniec tych krajów spoywa 400 ­ 650 g ryu tygodniowo, konieczne jest wic kontrolowanie poziomu zanieczyszcze w tych produktach. rednie zanieczyszczenie ryu arsenem wynosi 0,57 ­ 0,69 mg/kg, co oznacza, e dziennie ze spoycia samego ryu trafia do organizmu a 0,25 ­ 0,36 mg arsenu [46]. Na zawarto arsenu w ryu gotowanym ma wplyw stopie zanieczyszczenia wody, w której zostal on przyrzdzony oraz od metoda gotowania. Zawarto arsenu jest tym mniejsza im wicej wody, o jak najwyszej jakoci, zostanie uyta do jego przyrzdzenia [51]. Zakladajc, e ilo zanieczyszcze zarówno ryu jak i wody bdzie na maksymalnym poziomie ustalonym przez WHO, odpowiednio 0,05 mg/kg oraz 10 mg/l, to pobranie arsenu tylko z tymi dwoma produktami bdzie wynosilo 60 % PTWI. Zmniejszenie zanieczyszczenia gotowanego ryu arsenem mona uzyska wylcznie przez obnienie zawartoci tego pierwiastka w wodzie, w której jest on gotowany [38]. Nisze ni w Bangladeszu iloci arsenu w ryu notowano w Indiach 0,12 ­ 0,33 mg/kg [48], USA 0,3 mg/kg [50] oraz Chorwacji 0,05 mg/kg [49]. W krajach rozwijajcych si spoywa si warzywa w iloci 300 ­ 500 g/dzie. Im bardziej zanieczyszczone jest rodowisko w miejscu gdzie s one uprawiane tym wiksze iloci zanieczyszcze wykrywa si w warzywach i owocach [33]. W warzywach pochodzcych

Nr 1

Arsen w rodowisku i w ywnoci

25

z Bangladeszu zawartoci arsenu miecily si w granicach 0,18 ­ 1,6 mg/kg (odpowiednio w pomidorach i kapucie) [4]. Nisze iloci oznaczano w Chorwacji: rednio 0,3 µg/kg w owocach oraz 0,4 µg/kg w warzywach [49]. W Indiach oznaczono w warzywach i owocach 0,04 ­ 247 µg As/kg, przy czym najmniej zawieraly produkty takie jak: czosnek, fasola, cebula, cytryna, najwicej natomiast: szpinak, papaja, rzodkiewka [48]. Wykrywane w USA stenia arsenu w warzywach byly bardzo niskie od 1,4 do 9,9 µg/kg odpowiednio w salacie i pomidorach oraz w owocach: 1,6 ­ 40,2 µg/kg w pomaraczach i melonach. Zawartoci w sokach sporzdzonych z tych owoców s 3 ­ 5 razy wysze [50]. W Chile wszystkie badane warzywa zawieraly mniej ni dopuszczalne 1 mg/kg, przy czym najwicej zawieral szpinak 0,604 mg/kg [41]. W tym samym kraju oznaczano zawarto metali w podstawowych, najczciej spoywanych warzywach: fasoli, kukurydzy, ziemniakach i cebuli. Otrzymane wyniki wskazuj na wysok zawarto arsenu w kukurydzy 1,85 mg/kg oraz ziemniakach 0,86 mg/kg [45]. Al. Rmalli i wsp. [2] porównali produkty dostpne w sklepach w Wielkiej Brytanii pochodzce z tego kraju i sprowadzane z Bangladeszu. rednia zawarto arsenu w warzywach importowanych wynosila od 5 do 540 µg/kg, natomiast produkty krajowe zawieraly 2 - 3 razy mniej tego pierwiastka. Mieszkacy Tajwanu spoywaj due iloci produktów morskich, rednio 200 razy w roku ryby, 70 razy owoce morza i 52 razy wodorosty [62]. Podstaw diety take mieszkaców Japonii stanowi produkty rybne i owoce morza. W kraju tym prowadzi si staly monitoring zawartoci metali cikich w tych produktach. Zawarto w misie fok, wielorybów, diugoni oraz ólwi wodnych oznaczona przez Kubota i wsp. [32] ksztaltowala si na poziomie 1,5 ­ 11,2 mg/kg. W Indiach zawartoci arsenu w rybach s wielokrotnie nisze do 0,8 mg/kg [48]. Badajc pobranie arsenu przez mieszkaców Chorwacji Sapunar-Postruznik i wsp. [49] stwierdzili, e najwicej tego pierwiastka w diecie pochodzi z produktów rybnych oraz óltych serów i produktów mlecznych: odpowiednio 55,3 oraz 9,6 µg As/osob/tydzie. W rybach zawartoci te s o wiele wysze i sigaj 270 ­ 498 µg/kg, natomiast w serach 39 µg/kg. W kraju tym spoycie ryb i ich przetworów jest jednak bardzo niskie i wynosi okolo 25 g/osob/tydz. Mimo tak niewielkiego spoycia ryby dostarczaj arsen w iloci 75,8 % PTWI, natomiast nabial tylko w iloci 7,8 %. W Stanach Zjednoczonych rednia zawarto arsenu w misie wolowym wynosila 51,5 µg/kg, wieprzowym 13,5 µg/kg, w drobiu 86,4, w jajach 19,9 µg/kg, w tuczyku 512 µg/kg, rybach slonowodnych 2360 µg/kg, krewetkach 1890 µg/kg. W mleku zawartoci te byly bardzo niskie i wynosily 2,6 µg/kg [50]. W Hiszpanii (w Katalonii) w misie bydlcym oznaczono arsen w ilociach rednio: 0,004 mg/kg w miniach, 0,055 mg/kg w nerkach oraz 0,043 mg/kg w wtrobie [37]. W bardziej zanieczyszczonym rejonie tego pastwa wartoci te byly nieznacznie wysze i wynosily: w miniach 0,0044 mg/kg, 0,066 mg/kg w nerkach, oraz 0,050 mg/kg w wtrobie [39]. Stosunkowo du zawartoci arsenu charakteryzuje si miso drobiowe, rednio oznacza si w nim 0,39 mg/kg i jest to 3 ­ 4 razy wicej ni w innym misie [34]. Mleko jako wydzielina organizmów zwierzt zawiera bardzo niskie poziomy zanieczyszcze metalami cikimi [9]. Zagroenie moe wynika ze spoycia mleka w proszku. Arsen moe dosta si jako zanieczyszczenie w trakcie procesu produkcyjnego. Pod koniec lat 80 ­ tych, w Japonii na skutek awarii w zakladzie produkcyjnym stwierdzono zawarto arsenu w mleku sporzdzanym z mleka w proszku w granicach do 4 ­ 7 mg/l.

26

K. Lona, J. Biernat

Nr 1

POBRANIE ARSENU Z CALODZIENNYM POYWIENIEM Wszystkie grupy produktów w racji pokarmowej s ródlem metali cikich dla organizmu czlowieka. Oszacowanie tygodniowego pobrania prowadzone jest w oparciu o informacje o spoyciu poszczególnych produktów oraz zawartoci metali w tych produktach. Inn metod oceny pobrania metali jest analiza ilociowo odtworzonych racji pokarmowych. Uznawana jest ona za dokladniejsz, pozwala dokladniej oszacowa pobranie metali przez poszczególne grupy ludnoci zamieszkale w rónych regionach. Tymczasowe Tolerowane Tygodniowe Pobranie (PTWI ­ Provisional Tolerable Weekly Intake) arsenu dla czlowieka wynosi 0,025 mg/tydzie/kg masy ciala [55]. Przyjmujc redni mas ciala czlowieka 60 kg, tygodniowe pobranie tego pierwiastka z ywnoci nie powinno przekracza 1,5 mg. W krajach rozwijajcych si spoycie ryu i warzyw wynosi u doroslych odpowiednio 750 g/tydzie i 500 g/dzie, u dzieci natomiast 400 g i 300 g. Pobranie arsenu w tych krajach wynosi 0,64 - 1,2 mg tygodniowo. W krajach europejskich i USA notuje si wielokrotnie nisze pobranie arsenu. W Hiszpanii wynosi ono rednio 0,3 - 0,46 mg/tydzie [57,6], w Chorwacji 0,084 mg/tydzie [49], w USA tylko 0,04 mg/tydzie [61]. Arsen ma zdolno do przechodzenia z pokarmu do mleka kobiecego i z tego wzgldu istnieje ryzyko zwikszonego pobrania tego pierwiastka przez niemowlta i male dzieci. Badania prowadzone w Argentynie wykazuj, e rednio z mlekiem matki dziecko przyjmuje ok. 3 µg As dziennie, podczas gdy z tak sama iloci mieszanek mlekozastpczych sporzdzanych na lokalnej wodzie dostarcza si a ok. 200 µg As/dzie. W krajach tych dlusze karmienie piersi, poza wieloma innymi korzyciami, chroni równie dzieci przed toksycznym dzialaniem arsenu [8]. PODSUMOWANIE ywno i woda pitna stanowi lcznie okolo 90 % calkowitej puli arsenu, która przedostaje si do organizmu czlowieka. Przewlekle zatrucie tym metalem dotyczy przede wszystkim mieszkaców krajów rozwijajcych si. Incydentalne podwyszone zawartoci arsenu w produktach spoywczych maj zwizek z miejscowym, przemyslowym zanieczyszczeniem rodowiska. Wraz ze wzrostem wiadomoci ekologicznej wikszo powanych ródel zanieczyszcze rodowiska zostala wyeliminowana, jednak zastpuj je nowe, zwizane z rozwojem przemyslu i nowych technologii. W zwizku z tym konieczne jest stale monitorowanie zawartoci metali cikich, w tym arsenu, we wszystkich komponentach rodowiska naturalnego oraz w ywnoci. Wejcie w ycie przepisów prawnych Unii Europejskiej w Polsce spowodowalo rezygnacje z limitowania zawartoci arsenu w ywnoci niemniej jednak monitorowanie stopnia zanieczyszczenia produktów spoywczych zwizkami arsenu jest koniecznie zwlaszcza w przemyslowych rejonach kraju.

Nr 1

K. Lona, J. Biernat

Arsen w rodowisku i w ywnoci

27

WYSTPOWANIE ARSENU W RODOWISKU I W YWNOCI Streszczenie Glównymi ródlami zanieczyszcze powietrza i gleby zwizkami arsenu jest przemysl wydobywczy wgla kamiennego i paliw plynnych oraz górnictwo i hutnictwo metali nieelaznych. Na obszarach gdzie przemysl ten jest dobrze rozwinity obserwuje si przypadki zatru przewleklych wród mieszkaców. Dlugotrwala, stala ekspozycja zarówno pokarmowa jak i inhalacyjna na zwizki arsenu manifestuje si zmianami skórnymi, zaburzeniami funkcjonowania ukladu nerwowego, krwiononego oraz oddechowego. Celem pracy jest przegld najnowszych doniesie literaturowych dotyczcych zanieczyszczenia rodowiska oraz produktów spoywczych i wody pitnej arsenem. Zawarto arsenu w produktach spoywczych jest zrónicowana i zaley od rodzaju i pochodzenia surowca. Najwiksze iloci arsenu w calodziennej racji pokarmowej pochodz z wody pitnej. W krajach, w których jako wody pitnej uywa si wód gruntowych oznacza si arsen w iloci 1 ­ 5300 µg/L. Jest to warto ponad stukrotne przekraczajca zawarto dopuszczaln ustalon przez ekspertów FAO/WHO. Przecitny mieszkaniec krajów rozwijajcych si spoywa 400 - 650 g ryu tygodniowo. rednie zanieczyszczenie ryu arsenem wynosi 0,57 ­ 0,69 mg/kg, co oznacza pobranie tego pierwiastka na poziomie 30 ­ 45 % PTWI. Stosunkowo niewielka zawartoci arsenu charakteryzuj si warzywa i owoce (<0,1 mg/kg), wysze iloci stwierdza si w warzywach liciastych (do 0,6 mg/kg) oraz ziemniakach (0,86 mg/kg). Podobnie nisk zawartoci arsenu (<0,1 mg/kg) charakteryzuj si produkty misne. Sporód produktów zwierzcych najwysze iloci arsenu oznacza si w rybach i owocach morza (1,5 ­ 11,2 mg/kg). Wejcie w ycie przepisów prawnych Unii Europejskiej w Polsce spowodowalo rezygnacje z limitowania zawartoci arsenu w ywnoci niemniej jednak stale monitorowanie stopnia zanieczyszczenia produktów spoywczych zwizkami arsenu jest koniecznie zwlaszcza w przemyslowych rejonach kraju. K. Lona, J. Biernat THE OCCURRENCE OF THE ARSENIC IN THE ENVIRONMENT AND FOOD Summary The main source of air and soil contamination with arsenic compounds is mining industry of coal and oil as well as mining and metallurgy of non-ferrous metals. The cases of long-drawn arsenism were observed among inhabitants of regions where such industry is well developed. The long term, regular exposure to arsenic compounds both food and inhalation manifests in skin lesion and troubles in functioning of blood, neural and breathing systems. The purpose of this study is the latest literature review concerning contamination of air, soil and potable water with arsenic. The content of arsenic in the comestible produce varies and depends on kind ant origin of the produce. The biggest amount of arsenic in the daily ration came from potable water. The determined amount of arsenic ranged within 1 ­ 5300 µg/L comes from countries where earth water is used as drinking water, which means that allowable contents specified by FAO/WHO experts is exceeded more than one hundred times. The common inhabitant of developing countries consumes 400 - 650 g of rice weekly. The average contamination of rice with arsenic is 0.57 ­ 0.69 mg/kg, which means the intake of this element on the level 30% ­ 45% PTWI (Provisional Tolerable Weekly Intake). The relatively small arsenic contents is characteristic for vegetables and fruits (<0,1 mg/kg), higher amount is observed in leaf vegetables (up to 0.6 mg/kg) and potatoes (0.86 mg/kg). The similarly low arsenic contents (<0.1 mg/kg) is characteristic for the meat produce. Among animal produce the largest quantity of arsenic is determined in fish and seafood (1.5 ­ 11.2 mg/kg). The introduction of EU regulations in Poland resulted in resignation of the arsenic

28

K. Lona, J. Biernat

Nr 1

contents limitation in food, however the continues monitoring of the contamination level with arsenic compounds is necessary, particularly in the industrial areas of the country.

PIMIENNICTWO

1. Ahmad S., Sayed M.H., Barua S., Khan M.H., Faruquee M.H., Jalil A., Hadi S.A., Talukder H.K.: Arsenic in drinking water and pregnancy outcome. Environ Health Perspect. 2001, 109, 629 ­ 631. 2. Al Rmalli S.W., Haris P.I., Harrington C.F., Ayub M.: A survey of arsenic in foodstuffs on sale in the United Kingdom and imported from Bangladesh. Sci. Total Environ. 2005, 20, 23 - 30 3. Alam M.G., Snow E.T., Tanaka A.: Arsenic and heavy metal contamination of vegetables grown in Samta village, Bangladesh. Sci. Total Environ. 2003, 1, 83 - 96 4. Ali Ashraf M., Badruzzaman A. B. M., Jalil M. A., Delwar Hossain M., Feroze Ahmed M., Abdullah Al M., Kamruzzaman Rahman M. A.: Arsenic in plant-soil environment in Bangladesh. Arsenic in plant-soil environment 2001, 85 - 112 5. Berg M., Tran H.C., Nguyen T.C., Pham H.V., Schertenleib R., Giger W.: Arsenic contamination of groundwater and drinking water in Vietnam: a human health treat. Environ. Sci. Technol. 2001, 35, 2621 - 6 6. Bocio A., Nadal M., Domingo J.L.: Human exposure to metals through the diet in Tarragona, Spain: temporal trend. Biol. Trace Elem. Res. 2005, 104(3), 193-201 7. Bordajandi L. R., Gómez G., Abad E., Rivera J, Fernández-Bastón M. M., Blasco J., González M. J.: Survey of persistent organochlorine contaminants (PCBs, PCDD/Fs, and PAHs), Heavy Metals (Cu, Cd, Zn, Pb, and Hg), and arsenic in food samples from Huelva (Spain): levels and health implications. J. Agric. Food Chem. 2004, 52 (4), 992 -1001 8. Concha G., Vogler G., Lezcano D., Nermell B., Vahter M.: Exposure to inorganic arsenic metabolites during early human development. Toxicol. Sci. 1998, 44, 185­190 9. Dakeishi M., Murata K., Grandjean P.: Long-term consequences of arsenic poisoning during infancy due to contaminated milk powder. Environ Health. 2006, 31, 5 - 31 10. Das H.K., Mitra A.K., Sengupta P.K., Hossain A., Islam F., Rabbani G.H.: Arsenic concentrations in rice, vegetables, and fish in Bangladesh: a preliminary study. Environ. Int. 2004, 30, 383 ­ 387 11. Dhar R.K., Biswas B.K., Samanta G., Mandal B.K., Chakraborti D., Roy S., Fafar A., Islam A., Ara G., Kabir S., Khan A.W., Ahmed S.A., Hadi S.A.: Groundwater arsenic calamity in Bangladesh. Curr. Sci. 1997, 73, 48 - 59. 12. Dobrzaski Z., Roman A., Górecka H., Kolacz R.: Zawarto pierwiastków szkodliwych oraz makro ­ i mikroelementów w miodach pszczelich z rejonów skae przemyslowych. Bromat. Chem. Toksykol. 1994, 27(2), 157 ­ 160 13. Falandysz J., Centkowska D., Lorenc ­ Biala H.: Zawarto olowiu, kadmu, arsenu, miedzi, cynku, elaza i manganu w miniach zwierzt rzenych. Roczn. PZH 1985, 36(1), 22 ­ 27 14. Falandysz J., Centkowska D., Falandysz J., Lorenc ­ Biala H.: Zawarto metali i pestycydów polichlorkowych w tkankach kaczek, gsi i królików. Bromat. Chem. Toksykol. 1986, 19(3), 151 ­ 155 15. Falandysz J., Lorenc ­ Biala H., Centkowska D.: Zawarto olowiu, kadmu, arsenu, miedzi, cynku, elaza i manganu w miniach dzików, saren, jeleni i losia. Bromat. Chem. Toksykol. 1986, 19(1), 32 ­ 36 16. Falandysz J., Centkowska D., Lorenc ­ Biala H.: Metale (Cd, Pb, Cu, Zn, Fe, Mn i As) w miniach, wtrobie i nerkach zwierzt rzenych i zwierzyny lownej z rejonu polski pólnocnej, 1984. Roczn. PZH 1987, 38(4 -5), 347 ­ 355 17. Gajek O., Nabrzyski M., Gajewska R.: Zanieczyszczenie metalami cikimi importowanych przetworów owocowo ­ warzywnych i miodów pszczelich. Roczn. PZH 1987, 38(1), 14 ­ 20

Nr 1

Arsen w rodowisku i w ywnoci

29

18. Gautam S., Ramesh S., Tarit R., Dipankar C.: Arsenic and other elements in hair, nails, and skinscales of arsenic victims in West Bengal, India. Sci. Total Environ. 2004, 326, 33 ­ 47 19. Grajeta H., Szymczak J.: Zawarto arsenu w calodziennym poywieniu dzieci i mlodziey. Roczn. PZH 1986, 38(1), 22 ­ 27 20. Grajeta H.: Zawarto arsenu w warzywach pochodzcych z okolic niektórych zakladów przemyslowych. Roczn. PZH 1987, 38(4 ­ 5), 340 ­ 343 21. Hall A. H.: Chronic arsenic poisoning. Toxicol. Letters 2002, 128, 69 ­ 72 22. Hironaka H., Ahmad S.: Arsenic concentration of rice in Bangladesh technical cooperation. Arsenic mitigation program in Bangladesh 1) Arsenic concentration of rice in Bangladesh. 2001, 123 - 130 23. Hindmarsh J. T.: Caveats in hair analysis in chronic arsenic poisoning. Clin. Biochem. 2002, 35, 1 ­ 11 24. Hopenhayn - Rich C., Biggs M. L,. Smith A. H.: Lung and kidney cancer mortality associated with arsenic in drinking water in Cordoba, Argentina. Int. J Epidemiol. 1998, 27 (4), 561 - 569 25. Hwang Y.H., Bornschein R. L., Grote J., Menrath W., Roda S.: Environmental arsenic exposure of children around a Former Copper Smelter Site. Environ. Res. 1997, 72, 72 ­ 81 26. Jaymie R. Meliker, Alfred Franzblau, Melissa J. Slotnick, Jerome O.: Major contributors to inorganic arsenic intake in southeastern Michigan. Int. J. Hyg. Environ. Health 2006, 209, 399 ­ 411 27. Karagas M. R., Stukel T. A., Tosteson T. D.: Assessment of cancer risk and environmental levels of arsenic in New Hampshire. Int. J. Hyg. Environ. Health 2002, 205, 85 - 94 28. Karim M.: Arsenic in groundwater and health problems in Bangladesh. Water. Res. 2000, 34, 304 - 310, 29. Kazuo T. Suzuki , Badal K. Mandal, Yasumitsu O.: Speciation of arsenic in body fluids. Talanta 2002, 58, 111 ­ 119 30. Kondo H., Ishiguro Y., Ohno K., Nagase M., Toba M., Takagi M.: Naturally occurring arsenic in the groundwater in the southern region of Fukuoka Prefecture. Japan. Water Res. 1999, 33, 1967 - 1972 31. Kurttio P., Komulainen H., Hakala E., Kahelin H., Pekkanen J.: Urinary excretion of arsenic species after exposure to arsenic present in drinking water. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1998, 34, 297 - 305 32. Kubota R., Kunito T., Tanabe S.: Chemical speciation of arsenic in the livers of higher trophic marine animals. Mar. Pollut. Bull 2002, 45, 218 ­ 223 33. Larsen E.H., Moseholm L., Nielsen M.M.: Atmospheric deposition of trace elements around point sources and human health risk assessment. II. Uptake of arsenic and chromium by vegetables grown near a wood preservation factory. Sci. Total Environ. 1992, 126 (3), 263 - 75 34. Lasky T., Sun W., Kadry A., Hoffman M. K.: Mean total arsenic concentrations in chicken 1989 - 2000 and estimated exposures for consumers of chicken. Environ Health Perspect. 2004, 112, 18 - 21 35. Lech T., Trela F.: Massive acute arsenic poisonings. Forensic Sci Int. 2005, 151, 273 ­ 277 36. Lewis D. R., Wanless J., Ouellet-Hellstrom R., Rench J., Calderon R. L.: Drinking water arsenic in Utah: a cohort mortality study. Environ Health Perspect. 1999, 107, 359 - 365 37. Lopez - Alonso M, Benedito J.L., Miranda M., Castillo C., Hernandez J., Shore R.F.: Toxic and trace elements in liver, kidney and meat from cattle slaughtered in Galicia (NW Spain). Food Addit Contam. 2000, 17(6), 447 - 57 38. Mehari A. A.: Arsenic in rice ­ understanding a new disaster for South-East Asia. Plant Sci. 2004, 9, 415 - 417 39. Miranda M., López -Alonso M., Castillo C., Hernández J., Prieto F, Benedito J. L.: Some toxic elements in liver, kidney and meat from calves slaughtered in Asturias (Northern Spain). Eur Food Res Tech. 2003, 216(4), 284 ­ 289

30

K. Lona, J. Biernat

Nr 1

40. Mukherjee S. C., Saha K. C., Pati S.: Murshidabad - One of the nine groundwater arsenic - affected districts of West Bengal, India. Part II: Dermatological, neurological, and obstetric findings. Clin Toxicol. 2005, 43, 835 ­ 848 41. Muñoz O, Diaz O.P., Leyton I., Nuñez N., Devesa V., Súñer M. A., Vélez D., Montoro R.: Vegetables collected in the cultivated Andean area of northern Chile: Total and inorganic arsenic contents in raw vegetables. J. Agric. Food Chem. 2002, 50 (3), 642 - 647 42. Nabrzyski M., Gajewska R., Lebiedziska A.: Wystpowanie arsenu w calodziennym poywieniu dzieci i mlodziey. Roczn. PZH, 1985, 36(2), 113 ­ 118 43. Perez - Carrera A., Fernandez - Cirelli: Arsenic concentration in water and bovine milk in Cordoba, Argentina. Preliminary results. J Dairy Res. 2005, 72(1), 122 - 4 44. Piotrowski J.: Podstawy Toksykologii. WNT, Warszawa 2006 45. Queirolo F., Stegen S., Restovic M., Paz M., Ostapczuk P., Schwuger M.J., Munoz L.: Total arsenic, lead, and cadmium levels in vegetables cultivated at the Andean villages of northern Chile. Sci Total Environ. 2000, 255, 75 - 84 46. Rahman M. A., Hasegawa H., Rahman M. A., Rahman M. M., Miah M.A.: Influence of cooking method on arsenic retention in cooked rice related to dietary exposure. Sci Total Environ. 2006, 370, 51 ­ 60 47. Raport. Stan rodowiska w Polsce w latach 1996 ­ 2001. Biblioteka Monitoringu rodowiska, 2003, Warszawa 48. Roychowdhury T., Uchino T., Tokunaga H., Ando M.: Survey of arsenic in food composites from an arsenic-affected area of West Bengal, India. Food Chem Toxicol. 2002, 40, 1611­1621 49. Sapunar-Postruznik J., Bazulic D., Kubala H.: Estimation of dietary intake of arsenic in the general population of the Republic of Croatia. Sci. Total. Environ., 1996, 191, 119 ­ 123 50. Schoof R. A., Yost L. J., Eickhof J., Crecelius E. A., Cragin D. W., Meacher D. M., Menzel D. B.: A market basket survey of inorganic rsenic in food. Food Chem. Toxicol. 1999, 37, 839 - 846 51. Sengupta M.K., Hossain M.A., Mukherjee A., Ahamed S., Das B., Nayak B., Pal A., Chakraborti D.: Arsenic burden of cooked rice: Traditional and modern methods. Food Chem Toxicol 2006, 44, 1823­1829 52. Seczuk W.: Toksykologia, PZWL, Warszawa 1994 53. Smedley, P.L., Nicolli, H.B., Macdonald, D.M.J., Barros, A.J.,Tullio, J.O.:. Hydrogeochemistry of arsenic and other inorganic constituents in groundwaters from La Pampa, Argentina. Appl. Geochem. 2002, 17, 259­284. 54. Szkoda J., mudzki J., elazny J.: Pierwiastki ladowe w tkankach karpi. Bromat. Chem. Toksykol. 1999, 32(4), 311 ­ 316 55. Technical Report WHO, series 837, 1993 Geneve 56. Tsuji J. S., Benson R., Schoof R. A., Hook G. C.: Health effect levels for risk assessment of childhood exposure to arsenic. Regul Toxicol Pharmacol. 2004, 39, 99 ­110 57. Urieta I., Jalon M., Eguilero I.: Food surveillance in Basque Country (Spain). II. Estimation of dietary intake of organochlorine pesticides, heavy metals, arsenic, aflatoxin M1, iron and zinc through the total diet study. Food Addit Contam 1996, 13, 29 - 52 58. Vahidnia A., Romijn F., Tiller M., Voet1G.B., Wolff F.A.: Arsenic-induced toxicity: effect on protein composition in sciatic nerve. Hum Exp Toxicol. 2006, 25, 667 - 674 59. Wang S., Mulligan C. N.: Occurrence of arsenic contamination in Canada: Sources, behavior and distribution. Sci Total Environ. 2006, 366, 701­ 721 60. Williams M., Fordyce F., Paijitprapapon A., Charoenchaisri P.: Arsenic contamination in surface drainage and groundwater in part of the southeast Asian tin belt, Nakhon Si Thammarat Province, southern Thailand. Environ Geol. 1996, 27, 16 - 33. 61. Yost L., Tao S.-H., Egan S., Barraj L., Smith K., Tsuji J., Lowney Y., Schoof R., Rachman N.: Estimation of dietary intake of inorganic arsenic in U.S. Children. Hum Ecol risk assess. 2004, 10(3), 473 - 483

Nr 1

Arsen w rodowisku i w ywnoci

31

62. Yu-Mei H., Miao-Kan H., Hung-Yi C., Mo-Hsiung Y., Chuan-Chieh H., Chien-Jen C.: Urinary arsenic speciation in subjects with or without restriction from seafood dietary intake. Toxicol Letters 2002, 133, 83­91 63. Zawadzka T. , Mazur H.: Ocena higieniczna rodków spoywczych w zakresie zawartoci metali szkodliwych dla zdrowia. Roczn. PZH 1985, 36(5), 361 ­ 371 64. Zawadzka T., Mazur H.: Ocena higieniczna rodków spoywczych w zakresie zawartoci metali szkodliwych dla zdrowia. Roczn. PZH 1985, 36(6), 438 ­ 446 65. mudzki J., Szkoda J.: Zawarto pierwiastków ladowych w jajkach kurzych w Polsce. Bromat. Chem. Toksykol. 1996, 29(1), 55 ­ 57

Otrzymano: 27.08. 2007

ROCZN. PZH 2008, 59, NR 1, 33-40

JOLANTA RACZUK, ELBIETA BIARDZKA, JUSTYNA DARUK

ZAWARTO Ca, Mg, Fe i Cu W WYBRANYCH GATUNKACH ZIÓL I ICH NAPARACH

THE CONTENT OF Ca, Mg, Fe AND Cu IN SELECTED SPECIES OF HERBS AND HERB INFUSIONS.

Katedra Ekologii i Ochrony rodowiska Wydzial Rolniczy Instytut Biologii Akademia Podlaska 08-110 Siedlce, ul. B. Prusa 12 e-mail: [email protected] Kierownik: dr hab. L. Kufel W suchej masie i naparach 6 gatunków ziól (rumianek pospolity, lipa drobnolistna, skrzyp polny, melisa lekarska, mita pieprzowa, dziurawiec zwyczajny) oznaczono metod absorpcyjnej spektrometrii atomowej (ASA) Ca, Mg, Fe, Cu. Stwierdzono, e badane pierwiastki w rónym stopniu ulegaj ekstrakcji do naparów. Wysoki stopie ekstrakcji do naparu wykazywal Ca i Mg, a niski Cu i Fe.

Slowa kluczowe: ziola, napary, pierwiastki, ekstrakcja, Key words: herbal plants, infusions, elements, extractions, WSTP W ostatnich latach coraz wikszym zainteresowaniem cieszy si fitoterapia. Fitoterapeuci zalecaj stosowanie ziól w rónej postaci jako ródlo latwo przyswajalnych makro- i mikroelementów wiedzc, ze wiele schorze zwizanych jest z ich niedoborem. Leki rolinne charakteryzuj si zazwyczaj wiksz biodostpnoci pierwiastków ni leki syntetyczne. Znajomo zawartoci pierwiastków w surowcach rolinnych stosowanych w lecznictwie stanowi wany element w ocenie ich jakoci [2, 3, 4, 5, 8]. Wana jest wic znajomo zawartoci pierwiastków w poszczególnych gatunkach rolin zielarskich, jak te ich podatno na ekstrakcj, co decyduje o ich biodostpnoci [1, 6, 7, 9]. Celem podjtych bada bylo oznaczenie zawartoci Ca, Mg, Cu i Fe w wybranych gatunkach ziól i ich naparach oraz okrelenie jaka cz calkowitej zawartoci badanego pierwiastka przechodzi do roztworu. MATERIAL I METODYKA

Przedmiotem bada bylo 6 gatunków ziól: kwiat rumianku pospolitego (matricaria chamomila), kwiat lipy drobnolistnej (tilia cordata), ziele skrzypu polnego (eqisetum arvense), li melisy lekarskiej

34

J. Raczuk, E. Biardzka, J. Daruk

Nr 1

(melissa officinalis), li mity pieprzowej (mentha piperita), ziele dziurawca (hypericum perforatum). Ziola te pochodzily z nastpujcych zakladów zielarskich: Herbapol Kraków, Herbapol Bialystok, Dary Natury Grodzisk i zakupione byly w aptekach. Te same gatunki pozyskano równie ze zbioru w Siedlcach (woj. mazowieckie) oraz w Luszczowie (woj. lubelskie) w roku 2005. Material rolinny przed analiz zostal wysuszony, homogenizowany a nastpnie próbki o masie 1 grama poddano mineralizacji wielostopniowej na mokro w wysokocinieniowym mineralizatorze mikrofalowym UniCleverTM BM-1z firmy Plazmatronika z uyciem 65% kwasu azotowego oraz 30% H2O2. Napary przygotowywano zgodnie z zaleceniami producenta umieszczonymi na opakowaniu. Napary sczono, a pozostalo na sczku przemywano gorc wod. Otrzymany przescz odparowywano w celu zmniejszenia objtoci, po czym mineralizowano w taki sam sposób jak material rolinny. W otrzymanych roztworach po mineralizacji metod atomowej spektrometrii absorpcyjnej (ASA) oznaczano zawarto Fe, Cu, Ca i Mg.

WYNIKI I DYSKUSJA Wyniki bada przedstawiono w tabelach I - III. Dla poszczególnych próbek podano zakresy i rednie zawartoci oznaczonych pierwiastków oraz odchylenie standardowe. Zawarto Ca w szeciu gatunkach ziól byla bardzo zrónicowana i wahala si rednio od 6870 mg/kg (rumianek pospolity) do 19570 mg/kg (skrzyp polny), a rednia ogólna wynosila 14460 mg/kg (Tab. I). Dane te, s zgodne z wynikami otrzymanymi przez Basgel i Erdemoglu [1] oraz Oldzk i Szyszkowsk [7].

Tabela I. Zawarto Ca, Mg, Fe i Cu w ziolach Ca, Mg, Fe and Cu concentrations in the herbs

Ca Badany gatunek zakres Rumianek pospolity Matricaria chamomila Lipa drobnolistna Tilia cordata Skrzyp polny Equisetum arvense Melisa lekarska Mellissa officinalis Mita pieprzowa Mentha piperita Dziurawiec zwyczajny Hypericum perforatum rednia ogólem rednia 6872 ±350 9602 ±2832 19802 ±2770 11730 ±1330 19570 ±3702 19221 ±2550 14466,2 ±5761,0 zakres Mg mg/kg rednia 5901 ±790 6932 ±2640 7930 ±1662 8530 ±1420 5930 ±1961 4630 ±814 6642,2 ±1443,0 s.m. zakres rednia 316,3 ±103,6 159,4 ±6,9 170,8 ±18,5 415,6 ±119,9 306,7 ±145,8 149,9 ±55,7 253,12 ±109,11 zakres rednia 22,00 ±3,18 15,15 ±0,49 24,65 ±15,34 23,23 ±9,53 23,45 ±7,28 19,20 ±2,55 21,28 ±3,50 Fe Cu

6201-7423

5302-6810

207,7-407,5

19,3-25,5

7623-11601 18240-23023 10204-13032 15304-22034 16403-21422

4601-9803 6602-9801 7404-10603 3702-7401 3703-5201

154,5-164,3 150,6-186,8 298,7-581,2 217,5-475,4 89,9-200,0

14,8-15,5 13,8-35,5 15,9-34,0 18,3-28,6 16,4-21,4

Nr 1

Ca, Mg, Fe i Cu w ziolach i naparach

35

Z przeprowadzonych bada wynika, e najwicej Ca (10300-10430 mg/kg) stwierdzono w naparach skrzypu polnego oraz mity pieprzowej, natomiast najmniejsze iloci (3100-3200 mg/kg) stwierdzono w naparach lipy drobnolistnej oraz dziurawca zwyczajnego (Tab. II). Oznaczony przez Lozak i wsp. [6] poziom Ca w naparze mity pieprzowej wynosil 2800 mg/kg i byl znacznie nizszy od otrzymanego w niniejszych badaniach. Natomiast Dlugaszek i Kwapisz [3] badajc poziom Ca w naparze lici mity pieprzowej i melisy lekarskiej oraz w kwiatach rumianku stwierdzili iloci wysze od prezentowanych w niniejszej pracy.

Tabela II. Zawarto Ca, Mg, Fe and Cu w naparach ziól Ca, Mg, Fe and Cu concentrations in herb infusions

Ca Badany gatunek zakres Rumianek pospolity Matricaria chamomila Lipa drobnolistna Tilia cordata Skrzyp polny Equisetum arvense Melisa lekarska Melissa officinalis Mita pieprzowa Mentha piperita Dziurawiec zwyczajny Hypericum perforatum rednia ogólem 3801-7303 3102-3320 9302-11203 4402-8603 8303-1212 3033-3201 rednia 5070 ±1942 3202 ±140 10432 ±1010 6550 ±1720 10302 ±1912 3102 ±1020 6443,0 ±3297,5 zakres 1401-3403 903-1404 1422-3020 602-3220 1023-3203 1104-1203 Mg mg/kg rednia 2201 ±1056 1150 ±353 2167 ±802 1675 ±1253 2033 ±1106 2133 ±57 1726,5 ±489,9 s.m. zakres 20,7-30,4 9,0-13,3 13,9-15,6 16,8-24,6 15,0-20,5 13,8-14,9 rednia 24,80 ±5,02 11,01 ±2,83 15,73 ±1,90 21,05 ±3,28 17,83 ±2,75 14,75 ±0,59 17,53 ±4,87 zakres 3,7-6,2 3,5-3,5 3,3-3,4 2,3-7,6 1,8-5,7 2,6-3,7 rednia 4,80 ±1,28 3,50 ±0,00 3,37 ±0,06 4,38 ±2,32 4,03 ±2,01 3,30 ±0,61 3,89 ±0,61 Fe Cu

Zawarto Mg w badanych ziolach byla zdecydowanie nisza od zawartoci Ca i wahala si rednio od 4630 mg/kg (dziurawiec zwyczajny) do 8530 mg/kg (melisa lekarska, skrzyp polny), a rednia ogólna zawarto wynosila 6641 mg/kg (Tab. I). Zawarto Mg w liciach mity pieprzowej wynosila rednio 5980 mg/kg i byla zbliona do zawartoci 5778 mg/kg, któr stwierdzal w tym gatunku Lozak i wsp. [6]. Zawarto Mg w naparach wahala si rednio od 1133 mg/kg (dziurawiec zwyczajny) do 2200 mg/kg (rumianek pospolity), przy redniej ogólnej zawartoci wynoszcej 1726,5 mg/kg (Tab. II). Zawarto elaza w badanych ziolach wahala si rednio od 149,9 mg/kg (dziurawiec zwyczajny) do 415,6 mg/kg (melisa lekarska), a rednia ogólna zawarto wynosila 253,1 mg/kg (Tab. I). Najwicej elaza (24,8 mg/kg) stwierdzono w naparach rumianku pospolitego, za najmniej (11,0 mg/kg) w naparach lipy drobnolistnej, przy redniej ogólnej zawartoci wynoszcej 17,53 mg/kg (Tab. II).

36

J. Raczuk, E. Biardzka, J. Daruk

Nr 1

Zawarto Cu w badanych ziolach wahala si od 13,8 mg/kg (skrzyp polny) do 35,5 mg/kg (skrzyp polny), a rednia ogólna wynosila 22,41 mg/kg (Tab. I). Oznaczone zawartoci Cu w naparach ziól byly niskie i malo zrónicowane, rednio od 3,37 mg/kg (skrzyp polny) do 4,80 mg/kg (rumianek pospolity) (Tab. II). Jak wykazaly przeprowadzone badania zawarto pierwiastków w naparach byla zdecydowanie mniejsza od zawartoci calkowitej w suchym materiale rolinnym. W przypadku Ca procent ekstrakcji do naparu zmienial si od 16,1 % (dziurawiec zwyczajny) do 73,8% (rumianek pospolity) (Ryc. 1) i byl wyszy w porównaniu z wydajnoci ekstrakcji na poziomie10-44% uzyskan przez Oldzk i Szyszkowsk [7]. Procent ekstrakcji Ca do naparu rumianku pospolitego, otrzymany przez Oldzk i Szyszkowsk [7] wynosil 22,4%, otrzymany przez Basgel i Erdemoglu [1] wynosil 15,7% .

80 70 60 50 55,8 52,7 52,6 73,8

% Ca

40 30 20 10 0

33,3 16,1

ru ia m k ne

rz sk

m

is el m a

lip

i dz

t i

a

ur

yp

a

aw ie c

Ryc. 1.

Procent ekstrakcji Ca do naparów badanych ziól Percentages of extraction of Ca to the infusion of studied herbs

40 35 30 25 37,3 34,2 27,2 24,4 19,6 14,4

% Mg

20 15 10 5 0

ru m ia ne k

m i ta

sk yp rz

dz iu ra w ie c

m el is a

lip a

Ryc. 2.

Procent ekstrakcji Mg do naparów badanych ziól Percentages of extraction of Mg to the infusion of studied herbs

Nr 1

Ca, Mg, Fe i Cu w ziolach i naparach

37

Magnez ekstrahowany byl do naparów od 14,4% (lipa drobnolistna) do 37,3% (rumianek pospolity) (Ryc. 2). Byla to ilo zdecydowanie mniejsza od 40-60% wydajnoci uzyskanej w badaniach innych autorów [7].

12 10 8 9,7 9,2 7,8 6,9 5,8 5,1

% Fe

6 4 2 0

sk

ia m ru

m

dz w ra iu ie c

lip

m

i

el

rz yp

a

ta

a is

ne k

Ryc. 3

Procent ekstrakcji Fe do naparów badanych ziól Percentages of extraction of Fe to the infusion of studied herbs

Sporód badanych pierwiastków w najmniejszym stopniu do naparów bylo wymywane elazo, którego procent ekstrakcji zmienial si od 5,1% (melisa lekarska) do 9,7% (dziurawiec zwyczajny) (Ryc.3). Niniejsze wyniki potwierdzaj badania Oldzkiej i Szyszkowskiej [7], które dowiodly, e ekstrakcja Fe do naparów ziól nie przekraczala 8 % i byla najnisza sporód badanych pierwiastków. Z bada Wesolowskiego i Konieczyskiego [9] wynika, e znaczna cz elaza znajdujcego si w rolinach stosowanych w lecznictwie nie wystpuje w postaci latwo przyswajalnej dla organizmu czlowieka, a raczej w formie zwizanej. Procent ekstrakcji Cu do naparów byl wikszy ni Fe i wahal si od 15,9% (lipa drobnolistna)

25 21,8 20 15 10 5 0 18,8 17,2 17,1 15,9 13,1

% Cu

ru m ia k ne

m

rz sk

m is el a

i dz ur aw ie c

lip a

ta i

yp

Ryc. 4

Procent ekstrakcji Cu do naparów badanych ziól Percentages of extraction of Cu to the infusion of studied herbs

38

J. Raczuk, E. Biardzka, J. Daruk

Nr 1

do 21,8% (rumianek pospolity) (Ryc. 4). Wyniki te s nisze od danych innych autorów [7], którzy wyekstrahowali Cu na poziomie kilkudziesiciu procent. Z przeprowadzonych bada wynika, e pomimo do znacznej calkowitej zawartoci pierwiastków w suchej masie rolinnej udzial ziól w zaspokajaniu dziennego zapotrzebowania osoby doroslej byl nieznaczny. Pijc szklank naparu badanych ziól dzienne zapotrzebowanie na Ca, które wynosi okolo 800 mg, pokrywamy w zakresie od 0,78 do 2,61%, rednio w 1,61% (Tab. III); dzienne zapotrzebowanie na Mg, które wynosi okolo 300 mg, pokrywamy w 0,76-1,36%, rednio w 1,15%; dzienne zapotrzebowanie na Cu, które wynosi 2,5 mg, pokrywamy w iloci 0,26-0,38%, rednio w 0,31%; dzienne zapotrzebowanie na Fe, które wynosi okolo15 mg pokrywamy tylko w 0,15-0,33%, rednio w 0,23%.

Tabela III. Zawarto Ca, Mg, Fe i Cu w 250 cm3 naparu. Ca, Mg, Fe and Cu content in 250cm3 infusion. Ca Mg Gatunek ziól mg/250 cm3 Rumianek pospolity 10,14 4,40 Matricaria chamomila Lipa drobnolistna 6,40 2,30 Tilia cordata Skrzyp polny 20,86 4,33 Equisetum arvense Melisa lekarska 13,10 3,35 Melissa officinalis Mita pieprzowa 20,60 4,07 Mentha piperita Dziurawiec zwyczajny 6,20 2,27 Hypericum perforatum 12,88 3,45 rednia ogólem ±6,59 ±0,98

Fe g/250cm3 49,60 22,00 31,43 42,10 35,66 29,50 35,05 ±9,76

Cu 9,60 7,00 6,74 8,76 8,06 6,60 7,79 ±1,23

WNIOSKI 1. Otrzymane w niniejszej pracy wyniki wskazuj, e zawartoci Ca, Mg, Cu i Fe w ziolach s znaczne i zale od gatunku roliny. 2. Rolinami leczniczymi bogatymi w wap s: dziurawiec zwyczajny, mita pieprzowa i skrzyp polny, a rolinami bogatymi w Mg - melisa lekarska i skrzyp polny. 3. Zawarto badanych pierwiastków w naparach ziól jest duo nisza ni ich calkowita zawarto w materiale rolinnym Badane makro- i mikroelementy w rónym stopniu ulegaly ekstrakcji do naparów. Najwyszy stopie ekstrakcji do naparu wykazywal Ca i Mg, a niski Cu i Fe.

Nr 1

Ca, Mg, Fe i Cu w ziolach i naparach

39

J. Raczuk, E. Biardzka, J. Daruk ZAWARTO Ca, Mg, Fe i Cu W WYBRANYCH GATUNKACH ZIÓL I ICH NAPARACH Streszczenie Celem bada bylo poznanie zawartoci wapnia, magnezu, elaza i miedzi w 6 gatunkach ziól (matricaria chamomila, tilia cordata, equisetum arvense, melisa officinalis, mentha piperita,hypericum perforatum) oraz w ich naparach. Próbki ziól mineralizowano w mineralizatorze mikrofalowym, a zawarto pierwiastków oznaczono metod atomowej spektrometrii absorpcyjnej (ASA). Oznaczone zawartoci badanych pierwiastków byly nastpujce: 6872-19802 mg/kg Ca, 4630-8530 mg/kg Mg, 149,9-415,6 mg/kg Fe oraz 15,15-24,64 mg/kg Cu. Zawartoci pierwiastków w naparach ziól wynosily w zakresie: 16,1-73,8% Ca, 14,4-37,3% Mg, 5,1-9,7% Fe, 13,1-21,8% Cu. Wskazuje to, e bardzo mala ilo pierwiastków jest bioprzyswajalna dla osób, które stosuj napary jako leki rolinne. Szklanka naparu (250 cm3) pokrywa zaledwie 0,78-2,61% przecitnego dziennego zapotrzebowania na Ca, 0,76-136% dziennego zapotrzebowania na Mg, 0,26-0,38% dziennego zapotrzebowania na Cu i tylko 0,15-0,33% dziennego zapotrzebowania na Fe. J. Raczuk, E. Biardzka, J. Daruk THE CONTENT OF Ca, Mg, Fe AND Cu IN SELECTED SPECIES OF HERBS AND HERB INFUSIONS Summary The aim of the study was the recognition of the contents and distributions of calcium, magnesium, iron and copper in 6 herb species (matricaria chamomila, tilia cordata, equisetum arvense, melissa officinalis, mentha piperita, hypericum perforatum) and in the herb infusions. The samples were digested using a microwave oven, and the elements concentration was determined by AAS method. The following levels of Ca, Mg, Mg and Cu in the herbs were determined: 6872-19802 mg/kg Ca, 4630-8530 mg/kg Mg, 149,9-415,6 mg/kg Fe and 15,15-24,64 mg/kg Cu. The values of extractions in the infusions of herb were as follows: 16,1-73,8% Ca, 14,4-37,3% Mg, 5,1-9,7% Fe, 13,1-21,8% Cu. This indicates, that a very small part of the iron can be potentially treated as a bioavailable fraction for persons, using plant drugs as infusions. One glass of infusion (250 cm3) contain elements in quantities corresponding to: 0,78-2,61% average daily dietary intake (ADDIs) of Ca, 0,76-1,36% ADDIs of Mg, 026-0,38% ADDIs of Cu and only 0,15-0,33% ADDIs of Fe.

PIMIENNICTWO

1. Basgel S., Erdemoglu S.B.: Determination of mineral herbs and their infusions consumed in Turkey. Science. of the total Environ. 2006, 359,82-89. 2. Chizzola R., Franz Ch.: Metallic trace elements in medicinal and aromatic plants from Austria. Angewandte Botanik 1996, 70, 52-56. 3. Dlugaszek M., Kwapis J.: Zawarto wybranych pierwiastków w naparach herbat i ziól oznaczona metoda AAS w zalenoci od pH. Brom. Chem. Toksykol. 2005, 2, 299-303.

40

J. Raczuk, E. Biardzka, J. Daruk

Nr 1

4. Konieczyski P., Wesolowski M.: Recognition of iron concentration in medicinal plants collected in different regions of Poland. Obieg pierwiastków w przyrodzie. Monografia, t. III, IO, Warszawa, 2005, 345-347. 5. Kumar A., Nair A.G.C., Reddy A.V.R., Garg A.,N.: Analysis of essential elements in Pragyapeya- a herb drink and its constituens by neutron activation. J. Pharm. and Biomed. Anal. 2005, 37, 631638. 6. Lozak A., Soltyk K., Pstapczuk P., Fijalek Z.: Determination of selected trace elements in herbs and their infusions. The Science of the Total Environment 2002, 289, 33-40. 7. Oldzka J., Szyszkowska E.: Badanie zawartoci pierwiastków w wybranych gatunkach ziól oraz w ich naparach. Bromat. Chem. Toksykol. 2000, 4, 311-316. 8. Piko R. : Ziola ródlem wapnia w przeciwdzialaniu hiperfosfatemii. Wiad. Ziel. 1993, 11, 4-5. 9. Wesolowski M., Konieczyski P.: Zawarto i rozmieszczenie elaza w liciach rolin stosowanych w lecznictwie. Obieg Pierwiastków w Przyrodzie. Monografia t II, IO. Warszawa, 2003, 269-273.

Otrzymano: 20.07.2007

ROCZN. PZH 2008, 59, NR 1, 41-46

IWONA SEMBRATOWICZ, KATARZYNA OGNIK, ELBIETA RUSINEK, JERZY TRUCHLISKI

ZAWARTO GARBNIKÓW ORAZ KWASU SZCZAWIOWEGO W WYBRANYCH OWOCACH LENYCH W ZALENOCI OD MIEJSCA POZYSKANIA

CONTENTS OF TANNINS AND OXALIC ACID IN THE SELECTED FOREST FRUITS DEPENDING ON THE HARVEST SITE

Katedra Biochemii i Toksykologii Akademia Rolnicza w Lublinie 20-950 Lublin, ul. Akademicka 13 Kierownik: prof. dr hab. J. Truchliski Oznaczono zawarto garbników oraz kwasu szczawiowego w owocach: borówki czarnej, maliny wlaciwej oraz poziomki pospolitej, pozyskanych z terenów potencjalnie wolnych od zanieczyszcze (Gmina Kraniczyn) oraz z miejsc bardziej naraonych na emisj zanieczyszcze (Rejowiec Fabryczny). Zawarto garbników w owocach poziomki pospolitej oraz koncentracja kwasu szczawiowego w owocach borówki czarnej, pochodzcych z okolic potencjalnie nie naraonych na ekspozycj zanieczyszcze byla wysza, ni w surowcach pozyskanych z okolic Rejowca Fabrycznego. rednie zawartoci garbników oraz kwasu szczawiowego w analizowanych owocach lenych byly niskie

Slowa kluczowe: garbniki, kwas szczawiowy, owoce lene, miejsce pozyskania Key words: tannins, oxalic acid, forest fruits, harvest site WSTP W ostatnich latach chtnie siga si po naturalne substytuty leków a fitoterapia przeywa swój renesans. Owoce borówki czarnej, maliny wlaciwej oraz poziomki pospolitej zasluguj na szczególn uwag ze wzgldu na ich bogaty i zrónicowany sklad chemiczny, czsto zaleny od miejsca ich wegetacji oraz od specyficznych wlaciwoci w tym od zdolnoci kumulowania okrelonych skladników zarówno z gleby jak i z powietrza. Wlaciwoci te wykorzystywane s m.in. do wzbogacania diety w podane skladniki. Z drugiej za strony obecno substancji antyodywczych i toksycznych takich jak garbniki i kwas szczawiowy moe stanowi pewne zagroenie dla zdrowia czlowieka. Co prawda garbniki posiadaj wiele cennych wlaciwoci leczniczych (m.in. antyoksydacyjnych, przeciwwirusowych, przeciwzapalnych, przeciwnowotworowych, immunostymulujcych), jednak ich stosowanie przez dluszy czas utrudnia wchlanianie witamin (glównie z grupy B) i soli mineralnych. Kwas szczawiowy wykazuje jeszcze wicej negatywnych wlaciwoci zwizanych glównie

42

I. Sembratowicz i in.

Nr 1

z zaburzeniami gospodarki mineralnej (szczególnie wapniowej). Stwierdzono, e nadmierne jego spoywanie moe nie tylko doprowadzi do deficytu wapnia, ale równie do powanego uszkodzenia nerek lub kamicy nerkowej. W wysokich steniach wykazuje równie dzialanie dranice i rce [4, 6 - 9]. Celem podjtych bada byla analiza porównawcza zawartoci garbników i kwasu szczawiowego w owocach borówki czarnej, maliny wlaciwej oraz poziomki pospolitej pozyskiwanych z terenów potencjalnie wolnych od zanieczyszcze i potencjalnie naraonych na ekspozycj zanieczyszcze. MATERIAL I METODY

Material do bada stanowily próbki owoców lenych: borówki czarnej (Vaccinium myrtillus), maliny wlaciwej (Rubus idaeus) oraz poziomki pospolitej (Fragaria vesca). Surowce pobrane zostaly w województwie lubelskim z miejsc potencjalnie wolnych od zanieczyszcze, na terenie Skierbieszowskiego Parku Krajobrazowego (Gmina Kraniczyn) oraz z miejsc bardziej naraonych na bezporedni ekspozycj zanieczyszcze, tj. z okolic ,,Cementowni Rejowiec S.A." w Rejowcu Fabrycznym. Owoce pozyskiwano po osigniciu przez nie pelnej dojrzaloci konsumpcyjnej, tj. w drugiej polowie czerwca (poziomka pospolita) oraz w lipcu (borówka czarna i malina wlaciwa) 2005 roku. Owoce myto wod destylowan, suszono na powietrzu, a nastpnie w suszarce elektrycznej w temp. 60ºC i 105ºC. Po calkowitym wysuszeniu owoców przygotowane próbki rozdrabniano w mlynku typu W-1 i przechowywano w opakowaniach szklanych do momentu rozpoczcia analizy. Z tak przygotowanego materialu odwaono nastpnie z kadej próbki okrelon ilo surowca. Do oznaczania zawartoci garbników i kwasu szczawiowego odwaono odpowiednio po 10 g i 6 g produktu. Surowiec nastpnie mineralizowano na sucho w temp. 450°C i roztwarzano w 6N kwasie solnym. Zawarto garbników w badanym materiale oznaczono metod miareczkowo - wagow [2], natomiast oznaczanie rozpuszczalnego kwasu szczawiowego wykonano zgodnie z metodyk opisan przez Brzozowsk i wsp. [1]. Uzyskane dane liczbowe poddano analizie statystycznej z wykorzystaniem programu Statistica, wersja 5. Istotno rónic midzy rednimi wyznaczono testem analizy wariancji jednoczynnikowej ANOVA, przyjmujc poziom istotnoci 0,05.

WYNIKI I CH OMÓWIENIE Otrzymane wyniki zawartoci garbników oraz kwasu szczawiowego w wybranych owocach lenych przedstawiono w tabelach I i II. Przedstawione wyniki stanowi redni arytmetyczn uzyskan z omiu pomiarów (cztery próbki x 2 powtórzenia). Przeprowadzone analizy zawartoci garbników w badanych owocach borówki czarnej i maliny wlaciwej wskazuj na istotnie (p 0,05) wysz zawarto tych zwizków w owocach pozyskiwanych z terenów naraonych na ekspozycj zanieczyszcze (Rejowiec Fabryczny), (Tab. I). Zawarto tanin w owocach borówki czarnej i maliny wlaciwej w pobliu Cementowni Rejowiec S.A. wynosila odpowiednio 3,07 % wieej masy i 5,15 % wieej masy. Natomiast owoce borówki czarnej pozyskiwane na terenach potencjalnie wolnych od zanieczyszcze zawieraly 1,64 % wieej masy garbników, a owoce maliny wlaciwej 2,75 % wieej masy. Warto zwróci uwag, i zawarto tanin w owocach poziomki pospolitej z okolic potencjalnie bardziej zanieczyszczonych byla istotnie nisza, ni w surowcu pochodzcym z okolic Skierbieszowskiego Parku Krajobrazowego i wynosila 1,44 % wieej masy. Poziomka

Nr 1

Garbniki i kwas szczawiowy w owocach lenych

43

pospolita pozyskiwana z terenów potencjalnie wolnych od zanieczyszcze zawierala 3,47 % wieej masy garbników.

Tabela I. Zawarto garbników w wybranych owocach lenych (% wieej masy) Tannins contents in the selected forest fruits (% fresh mass) Zawarto garbników (% .m.) zakres, x ±SD owoce z terenów potencjalnie nie naraonych na zanieczyszczenia 1,24-2,10

x 1,64b±0,35

Material badany Borówka czarna Malina wlaciwa Poziomka pospolita rednia Objanienia:

owoce z terenów potencjalnie naraonych na zanieczyszczenia 2,62-3,57

x 3,07a±0,33

2,38-2,95

x 2,75b±0,23 3,20-3,97 x 3,47 ±0,28

a

4,84-5,42

x 5,15a±0,22

1,22-1,76

x 1,44b±0,19

2,62±0,29

3,22±0,25

x - warto rednia (mean value) a, b - wartoci oznaczone rónymi literami róni si statystycznie istotnie, p0,05 (values marked with different letters differ significantly at p0.05)

Podobne tendencje zaobserwowano w badaniach Sembratowicz i wsp. [8], gdzie zawarto garbników w owocach aronii czarnoowocowej i bzu czarnego, pozyskanych ze stanowisk naraonych na ekspozycj zanieczyszcze (Rejowiec Fabryczny), byla nisza, ni w surowcach pochodzcych z terenów Woli Uhruskiej (obszaru uznanego za mniej zanieczyszczony). Z baTabela II. Zawarto kwasu szczawiowego w wybranych owocach lenych (mg/100g wieej masy) Oxalic acid contents in the selected forest fruits ( mg/100g fresh mass) Zawarto kwasu szczawiowego (mg/100g .m.) zakres, x ±SD owoce z terenów potencjalnie nie naraonych na zanieczyszczenia 6,78-8,03

x 7,5 ±0,65

Material badany Borówka czarna Malina wlaciwa Poziomka pospolita rednia Objanienia:

owoce z terenów potencjalnie naraonych na zanieczyszczenia 5,74-6,57

x 6,01±0,28

5,25-6,92

x 6,1b±0,60

8,73-9,54

x 9,1a±0,31

15,46-17,3

x 16,5b±0,68 10,03±0,64

18,75-20,01

x 19,5a±0,57

11,54±0,39

x - warto rednia (mean value) a, b - wartoci oznaczone rónymi literami róni si statystycznie istotnie, p0,05 (values marked with different letters differ significantly at p0.05)

44

I. Sembratowicz i in.

Nr 1

da Labudy i wsp. [3] oraz Pisulewskiej i wsp. [5] wynika, e zawarto substancji czynnych w rolinach zaley od gatunku roliny, czynników pogodowo - klimatycznych oraz glebowych. Mona std wnioskowa, e powysze rónice w zawartoci tanin byly spowodowane odmiennymi czynnikami pogodowo - klimatycznymi oraz glebowymi. Wyniki oznaczania zawartoci kwasu szczawiowego w badanych owocach wskazuj na istotnie (p 0,05) wiksz ilo tego zwizku w owocach poziomki pospolitej (Tab. II). Dotyczy to zarówno surowca pozyskiwanego na terenach wolnych od zanieczyszcze (okolice Skierbieszowskiego Parku Krajobrazowego), gdzie zawarto kwasu szczawiowego wynosila 16,5 mg/100g . m., oraz na terenach naraonych na ekspozycj zanieczyszcze (Rejowiec Fabryczny) - 19,5 mg/100g . m. Zawarto kwasu szczawiowego w owocach borówki czarnej pozyskiwanych na terenach potencjalnie nie naraonych na ekspozycj zanieczyszcze i na terenach bardziej naraonych na zanieczyszczenia byla zbliona i miecila si w zakresie od 6,1 do 7,5 mg/100g . m. Natomiast poziom kwasu szczawiowego w owocach maliny wlaciwej z okolic Rejowca Fabrycznego byl o ponad 50% wyszy, ni w surowcu pochodzcym z okolic Gminy Kraniczyn. W badaniach Sembratowicz i wsp. [8] zawarto kwasu szczawiowego w owocach aronii czarnoowocowej i bzu czarnego pozyskanych w woj. lubelskim na terenach potencjalnie nie zanieczyszczonych oraz na terenach naraonych na ekspozycj zanieczyszcze, wynosila odpowiednio: 27,5 mg/100g . m i 51,2 mg/100g . m. (okolice Woli Uhruskiej) oraz 21,4 mg/100g . m i 42,1 mg/100g . m. (okolice ,,Cementowni Rejowiec S.A", w Rejowcu Fabrycznym). W dostpnym pimiennictwie nie znaleziono adnych doniesie, które wskazywalyby na istnienie zalenoci midzy pozyskaniem badanego surowca a zawartoci kwasu szczawiowego. Prawdopodobnie powysze rónice w zawartoci tego kwasu w owocach borówki czarnej z okolic Rejowca Fabrycznego i Skierbieszowskiego Parku Krajobrazowego wynikaj z odmiennych czynników pogodowo - klimatycznych i glebowych. Zawarto kwasu szczawiowego oznaczona w badanych owocach borówki czarnej, maliny wlaciwej i poziomki pospolitej zalicza je do produktów o do niskiej zawartoci kwasu szczawiowego [1]. WNIOSKI 1. Zawarto garbników w owocach poziomki pospolitej pochodzcych z okolic potencjalnie nie naraonych na ekspozycj zanieczyszcze byla istotnie wysza ni w owocach pozyskanych z okolic Rejowca Fabrycznego. 2. Wród badanych owoców lenych najwiksz zawarto kwasu szczawiowego stwierdzano w owocach poziomki pospolitej. Zawarto kwasu szczawiowego w owocach borówki czarnej pochodzcych z okolic bezporednio nie naraonych na ekspozycj zanieczyszcze byla wysza ni w owocach pochodzcych z terenu potencjalnie zanieczyszczonego. Rónice w zawartoci badanych skladników w owocach pochodzcych z rónych stanowisk mog wynika z odmiennych warunków klimatycznych, glebowych, stopnia zanieczyszczenia przemyslowego i komunikacyjnego, a take w duej mierze zalene s od gatunku roliny.

Nr 1

Garbniki i kwas szczawiowy w owocach lenych

45

I. Sembratowicz, K. Ognik, E. Rusinek, J. Truchliski ZAWARTO GARBNIKÓW ORAZ KWASU SZCZAWIOWEGO W WYBRANYCH OWOCACH LENYCH W ZALENOCI OD MIEJSCA POZYSKANIA Streszczenie Oznaczono zawarto skladników antyodywczych (garbników oraz kwasu szczawiowego), w próbkach owoców lenych: borówki czarnej, maliny wlaciwej i poziomki pospolitej, zebranych w województwie lubelskim, na obszarach uznanych za potencjalnie nie naraone na ekspozycj zanieczyszcze (Skierbieszowski Park Krajobrazowy) i na terenach potencjalnie zanieczyszczonych (,,Cementownia Rejowiec S.A."). Przeprowadzone badania wykazaly, i owoce borówki czarnej i maliny wlaciwej pozyskane z terenów potencjalnie zanieczyszczonych charakteryzowaly si wysz zawartoci garbników, ni analizowane owoce z obszarów potencjalnie nie zanieczyszczonych. Zawarto kwasu szczawiowego w badanych surowcach wskazuje na znacznie wysz koncentracj tego kwasu w owocach poziomki pospolitej pozyskanych zarówno na terenach potencjalnie nie zanieczyszczonych jak i naraonych na ekspozycj zanieczyszcze, w porównaniu z owocami maliny wlaciwej i borówki czarnej. Zawarto garbników oraz kwasu szczawiowego w próbkach analizowanych owoców jagodowych mona uzna za niskie, nie stanowice zagroenia dla zdrowia czlowieka. I. Sembratowicz, K. Ognik, E. Rusinek, J. Truchliski CONTENTS OF TANNINS AND OXALIC ACID IN THE SELECTED FOREST FRUITS DEPENDING ON THE HARVEST SITE Summary Contents of anti-nutritional components (tannins and oxalic acid) were determined in samples of forest fruits: blueberry, raspberry and wild strawberry harvested in Lublin region from areas considered as potentially not exposed to pollution (Skierbieszów Landscape Park) and potentially polluted areas (Cement Factory Rejowiec S.A.). Study revealed that blueberry and raspberry fruits collected on potentially polluted area were characterized by higher tannins contents than those harvested on potentially not polluted area. Oxalic acid level in studied material indicated its significantly higher concentration in wild strawberry fruits collected both from not exposed and polluted areas as compared to raspberry and blueberry. Tannins and oxalic acid contents in analyzed berries may be accepted as low and safe for human's health.

PIMIENNICTWO

1. Brzozowska A., Czerwiska D., Kozlowska K., Morawiec M., Pietruszka B., Sulkowska J., Wierzbicka I.: Toksykologia ywnoci - przewodnik do wicze. Warszawa, Wyd. SGGW 1999 2. Cisowski W., Dembiska-Migas W., Gill S., Luczkiewicz I.: Analiza fitochemiczna. Gdask, Wyd. AMG. 1995 3. Labuda H., Paliski R., Kuzyk K.: Porównanie zawartoci fenolokwasów i garbników w owocni fasoli Phaseolus vulgaris L. i Phaseolus coccineuss L.. Ann. UMCS, s. EEE, supl. 2001, 9, 183-187 4. Michniak J., Stolarczyk A., Burczyk J.: Dzialanie i zastosowanie polifenoli i garbników w medycynie. Wiad. Ziel. 2001, 9, 19-22. 5. Pisulewska E., Puchalska H., Pieczko E.: Wplyw warunków glebowych na plony i sklad chemiczny ziela melisy lekarskiej (Melisa oficinalis L.). Annal. UMCS, s. EEE, supl., 2001, 9, 113-119.

46

I. Sembratowicz i in.

Nr 1

6. Porzucek H.: Substancje antyodywcze w surowcach owocowych i warzywnych. Przem. Ferm. Owoc. Warz. 1992, 12, 23-24. 7. Sembratowicz I., Ognik K., Rusinek E., Truchliski J.: Zawarto garbników oraz kwasu szczawiowego w wybranych rolinach leczniczych pozyskiwanych z dwóch okresów wegetacyjnych. Bromat. Chem. Toksykol. 2006, 3, 277-280. 8. Sembratowicz I., Rusinek E., Ognik K., Truchliski J.: Zawarto garbników oraz kwasu szczawiowego w owocach aronii czarnoowocowej i bzu czarnego w zalenoci od miejsca pozyskania. yw. Czlow. i Metabol. 2006, 2, 161-166. 9. miechowska M., Przybylowski P., Dmowski P., Newerly J.: Okrelenie zawartoci azotanów(V) i (III) oraz garbników w herbatach czarnych importowanych. ywn. 2003, 2, 97-99.

Otrzymano: 15.02.2007

ROCZN. PZH 2008, 59, NR 1, 47-57

JADWIGA HAMULKA, DOROTA NOGAL

OCENA ORAZ CHARAKTERYSTYKA SUPLEMENTÓW DIETY ZAWIERAJCYCH LUTEIN I ZEAKSANTYN OBECNYCH NA POLSKIM RYNKU FARMACEUTYCZNYM

THE ASSESSMENT AND CHARACTERISTIC OF DIETARY SUPPLEMENTS WITH LUTEIN AND ZEAXANTHIN ON THE POLISH PHARMACEUTICAL MARKET

Zaklad Oceny ywienia Katedra ywienia Czlowieka Szkola Glówna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie 02-776 Warszawa, ul. Nowoursynowska 159c e-mail: [email protected] Kierownik: prof. dr hab. A. Gronowska-Senger W pracy dokonano oceny suplementów diety zawierajcych lutein i zeaksantyn, dostpnych na polskim rynku. Stwierdzono obecno ok. 50 takich suplementów, w tym 12 zawierajcych take zeaksantyn. Oceniane preparaty charakteryzowaly si zrónicowan zawartoci luteiny od 0,25 do 20,0 mg w 1 tabletce/kapsulce oraz zeaksantyny od 0,02 do 0,50 mg/dawce, form wystpowania, cen oraz zrónicowanym kosztem proponowanej przez producenta kuracji. Glówn przyczyn zakupu tych preparatów bylo zalecenie lekarza.

Slowa kluczowe: luteina, zeaksantyna, suplementy diety Key words: lutein, zeaxanthin, dietary supplements WSTP Luteina (3,3'-dihydroksy-,-karoten) i zeaksantyna (3,3'-dihydroksy-,-karoten) to nienasycone wglowodory polienowe, zbudowane z omiu reszt izoprenowych, tworzcych lacuchy wglowe o 40 atomach wgla. Róni si midzy sob poloeniem podwójnego wizania w piercieniu -jononu. Nale do ksantofili, hydroksylowych pochodnych karotenów [3, 12, 21].

Luteina

48

J. Hamulka, D. Nogal

Nr 1

Zeaksantyna Ryc. 1. Wzory strukturalne luteiny i zeaksantyny [1, 12, 14] Structures of lutein and zeaxanthin [1,12, 14]

Biologiczne znaczenie luteiny i zeaksantyny polega z jednej strony na nadawaniu zabarwienia wielu rolinom (owoce, warzywa, kwiaty), z drugiej za w organizmie ludzkim pelni one dwie wane funkcje, s antyoksydantami oraz bdc podstawowymi barwnikami wystpujcymi w soczewce oraz w centralnej czci siatkówki, zwanej plamk ólt (macular pigment) odpowiadajcej za widzenie centralne oraz najwysz ostro wzroku, stanowi filtr pochlaniajcy szkodliwe dla oka promieniowanie UVA i UVB [10, 14]. Jako jedne z silniejszych przeciwutleniaczy, naturalnie wystpujcych w ywnoci, luteina i zeaksantyna wykazuj ochronny wplyw na organizm czlowieka, chronic go przed zmianami nowotworowymi, chorobami ukladu krenia, a przede wszystkim chorobami oczu zwizanymi z degeneracj plamki óltej oraz zmianami wolnorodnikowymi zachodzcymi w siatkówce oka, prowadzcymi do zwyrodnienia plamki óltej, zwyrodnienia barwnikowego siatkówki oraz zamy [1, 5, 9, 15, 17, 21]. Ze wzgldu na fakt, i organizmy ludzi i zwierzt nie maj zdolnoci syntetyzowania tych karotenoidów, ale wyposaone s w mechanizmy, które mog je modyfikowa i gromadzi, musz by one dostarczane wraz z poywieniem [4, 12]. Przecitna dieta, z powodu bldów ywieniowych, czsto nie dostarcza odpowiednich iloci tych zwizków do zapewnienia profilaktyki chorób degeneracyjnych oraz ochrony organizmu przed dzialaniem wolnych rodników. Wzrost wystpowania chorób jest wic powodem do poszukiwania nowych rozwiza dietetycznych. Jednym z nich jest stosowanie suplementów diety. Na calym wiecie dynamicznie rozwija si rynek suplementów diety [3, 13]. W Polsce do 2002 roku nie zarejestrowano adnego preparatu, który zawieral lutein, bd zeaksantyn [2]. Obecnie karotenoidy te wystpuj w szeregu nowych suplementach diety, sukcesywnie pojawiajcych si na rynku farmaceutycznym, równie w Polsce. Zazwyczaj stenie luteiny w dostpnych preparatach waha si w granicach od 0,25 do 6 mg, ale coraz czciej pojawiaj si preparaty zawierajce 20 mg, a nawet 30 mg ww. zwizku w 1 dawce [3, 12, 20]. Zwikszajca si popularno i zastosowanie luteiny oraz zeaksantyny w suplementach diety, wymaga zwrócenia uwagi na przyjmowane dawki tych zwizków, std te, celem niniejszej pracy byla ocena jakoci ywieniowej oraz oszacowanie wielkoci i rodzaju rynku suplementów diety zawierajcych ww. ksantofile. MATERIAL I METODY

Material do bada stanowily obecne na polskim rynku farmaceutycznym suplementy diety zawierajce lutein i zeaksantyn. Ocenie poddano preparaty dostpne w 8 aptekach i 4 sklepach zielar-

Nr 1

Suplementy diety z lutein i zeaksantyn

49

sko-medycznych na terenie Warszawy i okolic, oraz wysylkowych aptekach internetowych, w latach 2006-2007. Apteki, z których zbierano dane zlokalizowane byly w centralnych miejscach 4 dzielnic Warszawy (Centrum, Mokotowa, Ochoty i Ursynowa) oraz w Piasecznie i Otwocku.1 Dane dotyczce zawartoci luteiny i zeaksantyny w poszczególnych preparatach oszacowano na podstawie informacji podanych na opakowaniach produktów, ulotkach dolczonych do preparatów, ulotkach reklamowych firm oraz danych na ten temat zamieszczonych na stronach internetowych. Suplementy diety porównano midzy sob w zakresie zawartoci luteiny i zeaksantyny, ceny, kosztu kuracji proponowanej przez producenta oraz ceny 1 mg ww. zwizków. Ponadto dokonano analizy preparatów pod wzgldem: postaci farmaceutycznej (kapsulki, tabletki, tabletki musujce i do ssania oraz draetki), iloci skladników wystpujcych w preparacie, wskaza stosowania, pory przyjmowania preparatów oraz przeznaczenia dla okrelonych grup ludnoci. Dodatkowo przeprowadzono wywiad z pracownikami oraz klientami aptek i sklepów zielarsko-medycznych biorcych udzial w badaniu, na temat znajomoci suplementów z lutein i/lub zeaksantyn, sprzeday tych preparatów, zainteresowania nimi potencjalnych nabywców oraz przyczyn ich zakupu (porady lekarzy, reklama itp.).

WYNIKI I DYSKUSJA WYNIKÓW Na rynku farmaceutycznym w okresie do lipca 2007 roku stwierdzono obecno okolo 50 suplementów diety zawierajcych lutein, w tym 12 zawierajcych równie zeaksantyn. Analizie poddano jedynie 45 preparatów zawierajcych lutein oraz 11 zawierajcych zeaksantyn. Kilka z nich pominito ze wzgldu na niekompletno danych zawartych w ulotkach informacyjnych lub na opakowaniach np. brak informacji o zawartoci ww. zwizków. W badanym okresie nie stwierdzono obecnoci na polskim rynku suplementów diety zawierajcych w swoim skladzie wylcznie zeaksantyn. Ogólna zawarto oraz wzajemne proporcje luteiny i zeaksantyny znacznie rónicowaly badane preparaty midzy sob. Zawarto luteiny w 1 dawce (kapsulka/tabletka/draetka) proponowanej przez producenta wahala si w szerokim zakresie od 0,25 do 20 mg. Najnisze zawartoci luteiny, poniej 1 mg zaobserwowano w 11 preparatach, co stanowilo ok. 24% ogólu (tab. I). Byly to glównie kompleksy witaminowo-mineralne, których celem bylo uzupelnianie diety w skladniki bioaktywne, a luteina byla w nich traktowana jako dodatkowy komponent. Od 1 do 2 mg luteiny w 1 dawce dostarczalo 8 preparatów (17,8%). Najszersz ofert stanowily suplementy dostarczajce lutein w ilociach od 2 do 6 mg/dzie, co stanowilo ok. 54% wszystkich preparatów, przy czym dawka 6 mg powtarzala si w 16 preparatach (35,5%). Suplementy jedno- i dwuskladnikowe na ogól dostarczaly 6 mg luteiny w dziennej dawce. Najwyszy poziom luteiny odnotowano w 2 preparatach tj. Maxivision oraz Luteina bio-complex, odpowiednio 10 i 20 mg w 1 kapsulce, przy czym byly to preparaty szczególnie polecane w celu ochrony wzroku przed szkodliwym dzialaniem wolnych rodników oraz promieniowaniem slonecznym. Biorc pod uwag dzienn dawk luteiny naley take uwzgldni preparat Radox, który przyjmowany zgodnie z zaleceniami producenta tj. 3 razy dziennie po 1 kapsulce, równie dostarcza 10 mg ww. zwizku na dob. Zawarto zeaksantyny w analizowanych preparatach ksztaltowala si na znacznie niszym poziomie, tj. poniej 1 mg (tab. I). Najnisz zawarto tego karotenoidu stwierdzono

1 Autorzy pracy skladaj serdeczne podzikowania kierownikom i pracownikom aptek biorcym udzial w badaniu

50

J. Hamulka, D. Nogal

Nr 1

w suplemencie przeznaczonym dla kobiet Opti-Women Multiwitamin (0,02 mg/dzie), natomiast najwysz (0,5 mg/dzie) w dwóch preparatach: Ocuvit Lutein i Vitrum Vision.

Tabela I. Charakterystyka preparatów zawierajcych lutein i/lub zeaksantyn The characteristics of dietary supplements with lutein and/or zeaxanthin Liczba preparatów Liczba preparatów zawierajcych zawierajcych Wyrónik lutein zeaksantyn n=45 (%) n=11 (%) Ilo mg luteiny/zeaksantyny w 1 dawce preparatu: < 1 mg 11 (24,4%) 11 (100%) 1-2 mg 8 (17,8%) 2-6 mg 24 (53,5%) > 6 mg 2 (4,4%) Forma wystpowania preparatu: 3 (27,3%) kapsulki 21 (46,7%) 20 (44,5%) 7 (63,6%) tabletki 1 (2,2%) tabletki musujce tabletki do ssania 1 (2,2%) 1 (2,2%) draetki 1 (9,1%) 1 (2,2%) plyn Ilo skladników wystpujcych w preparacie: 4 (8,9%) 1 1 (9,1%) 13 (28,9%) 2-5 6-10 11 (24,4%) 3 (27,3%) 17 (37,8%) 7 (63,6%) > 10 Podzial preparatów wg wskaza stosowania: uzupelnienie diety do ochrony oczu 15 (33,3%) 2 (18,2%) ródlo antyoksydantów 26 (57,8%) 8 (72,7%) 4 (8,9%) 1 (9,1%) Podzial preparatów wg przeznaczenia dla rónych grup ludnoci: dzieci > 1 roku ycia 1 (2,2%) doroli i mlodzie >12 roku ycia 2 (4,4%) doroli i mlodzie >15 roku ycia 3 (6,7%) doroli 14 (31,2%) 1 (9,1%) osoby starsze (>50 roku ycia) 5 (11,1%) 2 (18,2%) sportowcy i kulturyci 3 (6,6%) 2 (18,2%) brak informacji 17 (37,8%) 6 (54,5%) Zalecana pora przyjmowania preparatu: przed posilkiem 1 (2,2%) w trakcie posilku 19 (42,2%) 5 (45,4%) po posilku 6 (13,4%) 2 (18,2%) midzy posilkami 2 (4,4%) 1 (9,1%) brak informacji 17 (37,8%) 3 (27,3%)

Nr 1

Suplementy diety z lutein i zeaksantyn

51

Analizujc dostpne suplementy diety stwierdzono, i wystpowaly one glównie w postaci kapsulek - 21 preparatów oraz tabletek - 20 preparatów, co stanowilo odpowiednio 46,7 i 44,5% wszystkich ocenianych preparatów. W postaci tabletek musujcych, tabletek do ssania, draetek oraz plynu stwierdzono obecno na rynku po 1 preparacie (tab. I). Biorc pod uwag liczb skladników zawartych w omawianych preparatach, w przewaajcej wikszoci byly to preparaty wieloskladnikowe tj. zawierajce w swoim skladzie dwa lub wicej skladników odywczych (41 pozycji - 91%), przy czym wród tej grupy tylko jeden preparat tj. Activ-Live Lutein zawieral lutein i zeaksantyn (tab. I). Najwiksz grup preparatów stanowily preparaty zawierajce powyej 10 skladników tj. ok. 38% w przypadku suplementów zawierajcych lutein i 63,6% w przypadku suplementów zawierajcych równie zeaksantyn. Preparaty jednoskladnikowe stanowily zaledwie 9% (4 pozycje: dwa preparaty o nazwie Lutein, Lutein Complex i Lutemac). Okolo 60% (26 pozycji) wszystkich omawianych preparatów zawierajcych lutein i ok. 73% (8 pozycji) zawierajcych zeaksantyn bylo przeznaczonych do stosowania w celu ochrony oczu i poprawy ostroci widzenia (tab. I). Natomiast 33% czyli 15 pozycji byly to kompleksy witaminowo-mineralne do ogólnego stosowania w celu uzupelnienia codziennej diety w te skladniki. Tylko 4 preparaty byly kompleksami antyoksydantów, przy czym 1 z nich - Multi Caroten zawieral równie zeaksantyn. W zdecydowanej wikszoci oferta suplementów diety z lutein i zeaksantyn skierowana byla do osób doroslych. Ze wszystkich preparatów przeznaczonych dla tej grupy ludnoci jedynie pi z nich zalecane byly równie do stosowania przez mlodzie, przy czym dwa (Jagoda plus luteina i Vigor Plus) dla mlodziey powyej 12 roku ycia, za dwa kolejne (Vigor Complet z lutein i Vitrum Vision) powyej 15 roku ycia. Jeden z suplementów (Zdrovit Optimum L Plus) zalecany dla mlodziey, nie zawieral informacji o dolnej granicy wieku (tab. I). Sporód suplementów dla osób doroslych, szczególnie polecane do stosowania przez osoby starsze tj. powyej 50 roku ycia, byly kompleksy witaminowo-mineralne (Centrum Silver z lutein, Senior Formula oraz Vitrum Senior), które uzupelniaj niedobory witamin i skladników mineralnych oraz dostarczaj lutein jako przeciwutleniacza, chronicego wzrok przed szkodliwym dzialaniem wolnych rodników oraz wiatlem slonecznym. W internetowych aptekach z odywkami dla sportowców odnotowano obecno trzech produktów z lutein, przy czym jeden z nich Opti-Women MultiVitamin byl polecany dla kobiet szczególnie aktywnych fizycznie. Dwa pozostale preparaty (Radox i Super Complet Capsules) przeznaczone byly dla obu plci. Dla dzieci powyej pierwszego roku ycia, stwierdzono obecno jednego preparatu o nazwie Kit Vids w formie tabletek do ssania o smaku pomaraczowym lub jagodowym. Jest to preparat wieloskladnikowy, zawierajcy 12 witamin, 8 skladników mineralnych oraz 2 karotenoidy (lutein i likopen). Wród ocenianych preparatów, producenci 17 z nich (ok. 38%) nie zamiecili informacji dotyczcej grupy wiekowej, dla której dany preparat byl przeznaczony. Ulotki informacyjne dolczone do analizowanych preparatów zawieraly zalecenia odnonie pory stosowania suplementu powizane z przyjmowaniem posilków tj. w 60% preparatów zawierajcych lutein i w 73% zawierajcych zeaksantyn. W przypadku 19 preparatów z lutein i 5 z zeaksantyn, producenci deklarowali, i powinny by one przyjmowane w trakcie posilku (tab. I). Szczególne wskazania odnonie stosowania byly zawarte w ulotce preparatu Vitrum Vision, gdzie podano, e ze wzgldu na lepsz biodostpno, preparat ten naley przyjmowa w trakcie posilku zawierajcego tluszcze rolinne. Prawie 40% suplementów

52

J. Hamulka, D. Nogal

Nr 1

zawierajcych lutein i ok. 27% zawierajcych równie zeaksantyn nie posiadalo informacji dotyczcej pory oraz sposobu przyjmowania tych preparatów. Luteina i zeaksantyna nie s syntetyzowane w organizmie czlowieka, dlatego te musz by dostarczane z diet lub w postaci preparatów farmaceutycznych. Wchlanianie tych zwizków z przewodu pokarmowego podobnie jak i innych karotenoidów, odbywa si z udzialem tluszczów, std te absorpcja luteiny i zeaksantyny zwiksza si w polczeniu z diet tluszczow [1, 12, 19, 22]. Przeprowadzone badania biodostpnoci luteiny z rónych ródel pokarmowych oraz z suplementu zawierajcego 9 mg luteiny w dawce dziennej, spoywane dodatkowo z olejem, wykazaly znaczcy wzrost stenia luteiny w osoczu po spoyciu szpiTabela II. Suplementy diety zawierajce lutein i zeaksantyn o istotnym poziomie sprzeday Best sold dietary supplements with lutein and zeaxanthin Koszt 1 mg luteiny+zeaksan-tyny, zl 0,70 0,07 0,20 0,13 0,07 0,60 0,30 0,16 0,14 1,30 0,22 0,28 1,00 0,30 0,30 0,20 Zawarto zeaksantyny w tabl./kaps., mg Koszt dobowej proponowanej kuracji, zl Proponowana dzienna dawka ksantofili, mg Proponowana dawka tabl./kaps./dzie Liczba tabl./kaps. w opakowaniu /cena, zl 30/24 60/46 100/57 30/13 30/22 60/27 60/23 30/20 30/18 36/33 30/31 60/26 180/78 30/14 100/33 28/40 28/48 30/10 30/19 30/21 60/33 30/20 60/31 Zawarto luteiny w tabl./kaps., zl 1,0 6,0 3,0 3,0 10,0 1,0 3,0 6,0 3,0 0,3 6,0 6,0 0,3 2,0 2,0 2,5

Nazwa preparatu

Producent

Centrum Silver z lutein Doppelherz activ z lutein Klarin Activ z lutein Lutein Complex Maxivision Naturapia wzrok Nutrof Nutrof Total Ocuvite Lutein Vigor Complet z lutein Vision 24 Vita Lux plus 6 Vita-miner z lutein Vitaral Premium Vitavision Vitrum Vision

Wyeth Whitehally Queisser Pharma Farmapol Oleofarm Asa Naturapia Laboratories Thea Laboratories Thea Dr.Mann Pharma Nutro Laboratories Forte Pharma Excelvision Aflofarm Jelfa Walmark Unipharm

1 1 2 2 1 2 4 1 1 2 1 1 1 1 1 2 1

0,24 0,25 0,24 0,5

1,0 6,0 6,0 6,0 10,0 2,0 4,0 3,0 6,24 6,5 0,3 6,24 6,0 0,3 2,0 4,0 3,0

0,7 0,4 1,2 0,8 0,7 1,2 2,4 0,9 1,0 0,9 0,4 1,4 1,7 0,3 0,6 1,2 0,6

Nr 1

Suplementy diety z lutein i zeaksantyn

53

naku z dodatkiem tluszczu rolinnego oraz suplementu diety zawierajcego lutein [19]. Biodostpno tych zwizków zaley nie tylko od obecnoci tluszczu w poywieniu, ale równie od stanu zdrowia pacjenta. Ogólne niedoywienie bd wystpowanie pasoytów przewodu pokarmowego zmniejsza ich wchlanianie. Z kolei w obecnoci innych karotenoidów luteina wchlania si lepiej ni beta-karoten, co jest najprawdopodobniej efektem wikszej polarnoci ksantofili [22]. W tabeli II przedstawiono wykaz najczciej kupowanych preparatów, zawartoci luteiny i zeaksantyny w proponowanej dawce oraz dziennej kuracji, jak równie zestawienie kosztu proponowanej przez producenta kuracji z wykorzystaniem luteiny i zeaksantyny. Z poniszego zestawienia wynika, e zarówno kuracja proponowana przez producenta, jak równie koszt 1 mg badanych ksantofili rónil si znacznie z zalenoci od preparatu i wynosil odpowiednio od 0,3 do 2,4 zl i od 0,07 do 1,3 zl, przy czym obie te wartoci nie odnosily si do tych samych preparatów. Preparaty Doppelherz activ z lutein oraz Maxivision, zawierajce odpowiednio 6 i 10 mg luteiny w 1 dawce, charakteryzowaly si zarówno niskim kosztem proponowanej dobowej kuracji, jak równie nisk cen 1 mg ww. zwizku. Natomiast w przypadku preparatów Vigor Complet z lutein oraz Vita-miner z lutein zawierajcych po 0,3 mg ww. zwizku, odnotowano niski koszt kuracji dobowej, przy jednoczenie wysokim koszcie 1 mg luteiny. Wynika to z faktu, i s to preparaty wieloskladnikowe z niewielkim dodatkiem luteiny i powinny by stosowane jedynie w celu uzupelnienia diety w witaminy i skladniki mineralne. Z preparatów zawierajcych równoczenie lutein i zeaksantyn na szczególn uwag zasluguje Vitrum Vision charakteryzujcy si zarówno niskim kosztem proponowanej dobowej kuracji, jak równie nisk cen 1 mg ww. ksantofili (tab. II). Wikszo ocenianych suplementów diety zawieralo czytelne informacje na opakowaniach produktu. W 40% w nazwie preparatu znajdowalo si slowo ,,luteina", co moe by bardzo pomocne przy podjciu decyzji o zakupie konkretnego preparatu. Zastrzeenia moe jednak budzi rónorodno stosowanych jednostek. W 60% przypadków ilo luteiny byla podana w ,,mg", w 29% w ,,mcg" natomiast w 11% w ,,mg % ekstraktu". Ostatni sposób informacji mógl by niezrozumialy dla przecitnego konsumenta. Wobec powyszego powinna znale si dodatkowa informacja o zawartoci czystej luteiny w danym preparacie. W przypadku zeaksantyny we wszystkich preparatach ilo tego karotenoidu byla podana w ,,mcg". W okresie od stycznia 2006 do lipca 2007 roku pojawilo si szereg nowych preparatów. Na szczególn uwag zasluguj dwa z nich ,,Luteina bio-complex" zawierajcy najwiksz dostpn na naszym rynku dawk luteiny tj. 20 mg w 1 kapsulce oraz ,,FitLine NanoLutein" reklamowany jako pierwszy na wiecie produkt do oczu zawierajcy lutein, zeaksantyn i witamin E w postaci nanomicelarnego plynu. Preparat ten zawiera w 1 dawce (2 x 0,5 ml) 3,8 mg luteiny i 0,2 mg zeaksantyny. Naley równie podkreli, i coraz wicej nowych preparatów wprowadzanych do obrotu, zawiera jednoczenie oba ksantofile tj. lutein i zeaksantyn. Biorc pod uwag, i luteina pelni ochronn rol w stosunku do prcików, które koncentruj si w peryferyjnej czci siatkówki i s odpowiedzialne za widzenie czarno-biale, natomiast zeaksantyna chroni czopki obecne w centralnej czci siatkówki (w doleczku rodkowym) odpowiedzialne za widzenie kolorów, dostarczanie obu tych zwizków w odpowiednich ilociach i wzajemnych proporcjach wydaje si by wanym zagadnieniem [12, 21]. Przeprowadzone badania wskazaly ponadto, i powodem zakupu bylo najczciej zalecenie lekarza, skierowane glównie do osób starszych ze schorzeniami oczu (zwyrodnienie plamki óltej zwizane z wiekiem ­ AMD, zama). Nastpn, odrbn grup stanowily osoby

54

J. Hamulka, D. Nogal

Nr 1

w rednim wieku (30-50 lat), wyksztalceni, pracujcy przy komputerze, duo czytajcy lub duo czasu spdzajcy za kierownic samochodu. Z przeprowadzonych bada wynika równie, i reklama, zwlaszcza radiowa i telewizyjna nie mala istotnego wplywu na powód oraz rodzaj i czstotliwo zakupu preparatów zawierajcych lutein i zeaksantyn. Biorc pod uwag rekomendacje lekarzy okulistów najczciej kupowanymi suplementami diety byly preparaty zawierajce wiksze dawki luteiny (najczciej 6 mg), czsto te w polczeniu z zeaksantyn i innymi substancjami o dzialaniu bioaktywnym (np. antocyjany, witaminy, skladniki mineralne) np. Ocuvite lutein, Nutrof, Nutrof total, Vitalux, Luteina complex, Maxivision. Natomiast w przypadku osób, które chcialy jedynie wzbogaci swoj diet w omawiane karotenoidy lub te jeeli kryterium zakupu byla cena produktu, to najczciej kupowanymi preparatami byly: Klarin Activ z lutein, Vita-miner z lutein, Doppelherz activ z lutein, Centrum Silver z lutein oraz Vigor Complet z lutein. Szeroki asortyment preparatów zawierajcych lutein i zeaksantyn daje due moliwoci wyboru suplementów. Przed uyciem kadego preparatu naley jednak zapozna si z treci zamieszczon w ulotkach lub na opakowaniach w celu wlaciwego stosowania preparatów, dla uzyskania zamierzonych efektów. Naley równie pamita, e pod nazw luteina dostpn w aptekach kryje si take progesteron - eski hormon plciowy. Niedobory skladników odywczych wynikajce z niewlaciwej diety powinny by likwidowane poprzez korekt popelnianych bldów w spoyciu ywnoci (odpowiednio zbilansowan diet) lub rozwane stosowanie suplementów diety. Teoretycznie suplementacj powinny stosowa osoby, które nieprawidlowo si odywiaj. Jednak z bada wynika, i teoria ta czsto nie ma pokrycia w praktyce, bowiem po suplementy na ogól sigaj osoby, których sposób ywienia jest prawidlowy [18]. Badania dowodz, i spoycie pokarmów lub suplementów zawierajcych lutein i zeaksantyn zwiksza stenie tych karotenoidów w osoczu, a dziki temu w tkankach organizmu oraz siatkówce. Zwikszona gsto optyczna pigmentu plamki óltej moe poprawia funkcje wzrokowe u pacjentów cierpicych z powodu AMD i innych chorób oczu [1, 9, 10]. Chroni one bowiem siatkówk przed uszkodzeniem wietlnym, dzialajc jako filtr dla wiatla niebieskiego, bdcego przyczyn fotooksydacji uszkodze siatkówki. Luteina i zeaksantyna chroni zewntrzne segmenty fotoreceptorów przed stresem oksydacyjnym i pelni istotn rol w usuwaniu reaktywnych form tlenu. Ograniczaj ponadto peroksydacj fosfolipidów blon komórkowych [4, 11]. Przeprowadzone badania epidemiologiczne wykazaly, e spoywanie 6 mg luteiny na dzie powoduje spadek ryzyka AMD o 57% [1]. Równie badania z orodków okulistycznych w USA wród pacjentów z AMD pokazuj, e spoywanie co najmniej 6 mg luteiny i zeaksantyny z diet przyczynia si do zmniejszenia o 43% ryzyka uszkodzenia plamki óltej [12]. Z kolei badania Landruma i wsp [13] wykazaly, e u pacjentów otrzymujcych lutein w dawce 30 mg/dzie przez 140 dni zmniejszyl si negatywny wplyw fototoksycznego wiatla niebieskiego na wraliwe struktury siatkówki (fotoreceptory, nablonek barwnikowy, blony Brucha), których uszkodzenie sprzyja rozwojowi AMD. Korzystny wplyw luteiny i zeaksantyny obserwuje si równie w przypadku rozwoju zamy. Mares-Perlman i wsp. [15] w badaniach przeprowadzonych wród losowo wybranych uczestników w ramach programu The Nutritional Factors in the Eye Disease Study (NFEDS) w wieku 50­84 lat, wykazali spadek ryzyka wystpienia katarakty o 27% w grupie kobiet spoywajcych znaczne iloci luteiny z poywieniem. U ludzi z katarakt zalen od wieku korzystny wplyw na funkcje widzenia

Nr 1

Suplementy diety z lutein i zeaksantyn

55

mialo wysokie spoycie warzyw i owoców bogatych w lutein lub suplementacja diety tym zwizkiem [17]. Badanie przeprowadzone w Hiszpanii na osobach chorych na katarakt, potwierdzily, e suplementacja diety 15 mg luteiny 3 razy w tygodniu przez 2 lata, powodowala popraw ostroci widzenia u tych osób. Równie badania Gale i wsp. [5] potwierdzaj korzystny wplyw luteiny w prewencji katarakty. Autorzy wykazali, e osoby badane z najwyszymi poziomami luteiny w surowicy krwi, mialy o 50% mniejsze ryzyko zachorowania na zam w stosunku do pozostalych osób. Przedstawione powyej wyniki bada potwierdzaj hipotez, i wysokie spoycie luteiny i zeaksantyny odgrywaj istotn rol w zapobieganiu wystpienia chorób oczu, jak równie w lagodzeniu objawów tych chorób [1, 12]. Badania na zwierztach wykazaly ponadto bezpieczestwo stosowania luteiny w poywieniu oraz brak efektów niepodanych stosowania suplementacji. Jednak zwikszajca si popularno i zastosowanie luteiny oraz zeaksantyny w suplementach w coraz wikszych dawkach wymaga zwrócenia uwagi na iloci przyjmowanych suplementów oraz konieczno oszacowania zwyczajowej górnej granicy spoycia tych zwizków (UL). Metoda oceny ryzyka na podstawie przestrzeganego poziomu bezpiecznego (OSL) wykazuje i potwierdza wysokie bezpieczestwo stosowania preparatów w przypadku dawki nie przekraczajcej 20 mg luteiny na dzie [20]. Na dzie dzisiejszy nie znaleziono natomiast takich bada odnonie zeaksantyny. Mimo tak szerokiego asortymentu preparatów zawierajcych lutein i zeaksantyn wystpujcych na polskim rynku i stosunkowo niskim koszcie uzupelniania diety w te karotenoidy nie naley zapomina, i najbardziej odpowiednim ródlem tych zwizków powinna by dobrze zbilansowana dieta bogata w warzywa, owoce oraz jaja [6, 8, 12, 16]. Luteina wystpuje glównie w zielonych liciach warzyw, w warzywach o óltym i pomaraczowym zabarwieniu oraz óltkach jaj, natomiast w mniejszych ilociach w owocach [7, 8, 16]. Glównym ródlem zeaksantyny s natomiast kukurydza, jaja oraz zielone warzywa i owoce [8, 16]. PODSUMOWANIE Na polskim rynku znajduje si obecnie stosunkowo bogata oferta suplementów diety zawierajcych lutein i zeaksantyn. Preparaty te cechuj si znacznym zrónicowaniem pod wzgldem zawartoci w nich luteiny (0,25 - 20,0 mg) oraz zeaksantyny (0,02 ­ 0,50 mg). W przewaajcej wikszoci s to preparaty wieloskladnikowe, glównie w postaci kapsulek lub tabletek, przeznaczone dla osób doroslych, zalecane w celu ochrony oczu lub uzupelnienia diety w skladniki odywcze. Oceniane preparaty charakteryzowaly si ponadto zrónicowan cen, zrónicowanym kosztem proponowanej kuracji dziennej oraz popularnoci ich sprzeday. Glówn przyczyn zakupu tych preparatów bylo zalecenie lekarza, skierowane do osób ze schorzeniami oczu, glównie AMD. Najlepszym ródlem luteiny i zeaksantyny powinny by jednak naturalne produkty zawarte w odpowiednio zestawionej racji pokarmowej, bogatej w ciemnozielone i ólto-pomaraczowe warzywa i owoce oraz jaja.

56

J. Hamulka, D. Nogal

J. Hamulka, D. Nogal

Nr 1

OCENA ORAZ CHARAKTERYSTYKA SUPLEMENTÓW DIETY ZAWIERAJCYCH LUTEIN I ZEAKSANTYN OBECNYCH NA POLSKIM RYNKU FARMACEUTYCZNYM Streszczenie Luteina i zeaksantyna to 2 ksantofile odgrywajce istotna rol w profilaktyce chorób oczu (AMD, zama) i coraz czciej wystpujce w licznych nowych suplementach diety pojawiajcych si na rynku, równie w Polsce. W badanym okresie na polskim rynku farmaceutycznym stwierdzono obecno okolo 50 preparatów zawierajcych lutein, w tym 12 zawierajcych take zeaksantyn. Zawarto luteiny w ocenianych suplementach diety ksztaltowala si w granicach od 0,25 do 20,0 mg w 1 dawce, natomiast zeaksantyny od 0,02 do 0,50 mg. W zdecydowanej wikszoci byly to preparaty wieloskladnikowe, w postaci kapsulek lub tabletek, przeznaczone dla osób doroslych, zalecane w celu ochrony oczu lub uzupelniania skladników odywczych, o zrónicowanej zawartoci luteiny i zeaksantyny oraz zrónicowanym koszcie dziennej kuracji. J. Hamulka, D. Nogal THE ASSESSMENT AND CHARACTERISTIC OF DIETARY SUPPLEMENTS WITH LUTEIN AND ZEAXANTHIN ON THE POLISH PHARMACEUTICAL MARKET Summary Lutein and zeaxanthin, two xanthophylls supposed to delay formation eye's disease (AMD, cataract), and found in numerous new dietary supplements appearing on market also in Poland. In the observed period on polish pharmaceutical market was evaluated presence about 50 supplements with lutein and 12 contained zeaxanthin as well. The lutein concentration ranges from 0.25 to 20.0 mg/serving size and zeaxanthin from 0.02 to 0.50 mg. Most of them were multicomponent (multi-vitamin products) in form of capsules or tabs for adults, advised for the eyes' protections or supply of nutritional components with various contents of lutein and zeaxanthin and various costs of daily treatment.

PIMIENNICTWO

1. Alves-Rodrigues A., Shao A.: The science behind lutein. Toxicol. Lett. 2004, 150, 57-83. 2. Bobrowska B., Oldzka R.: Wspólczesne pogldy na rol ywieniow luteiny i likopenu. Bromat. Chem. Toksykol. 2002, 35, 289-296. 3. Breithaupt E., Schlatterer J.: Lutein and zeaxanthin in new dietary suplements ­ analysis and quantification. Eur. Food Res. Technol. 2005, 220, 648-652. 4. Drobek-Slowik M., Karczewicz D., Safronow K.: Potencjalny udzial stresu oksydacyjnego w patogenezie zwyrodnienia plamki zwizanego z wiekiem (AMD). Postpy Hig. Med. Dow. 2007, 61, 28-37. 5. Gale C.R., Hall N.F., Phillips D.I., Martyn C.N.: Plasma antioxidant vitamins and carotenoids and age-related cataract. Ophthalmol. 2001, 108, 1992-1998. 6. Hamulka J., Koczara J., Gronek M.: Lutein content of selected polish foods and estimation of its intake. Pol. J. Food Nutr. Sci. 2005, 14/15, 201-206. 7. Hamulka J., Wawrzyniak A.: Likopen i luteina ­ rola prozdrowotna i ich zawarto w produktach. Wyd. SGGW, Warszawa 2004.

Nr 1

Suplementy diety z lutein i zeaksantyn

57

8. Hart D.J., Scott K.J.: Development and evaluation of an HPLC method for the analysis of carotenoids in foods, and the measurement of the carotenoid content of vegetables and fruits commonly consumed in the UK. Food Chem.1995, 54, 101-111. 9. Johnson E.J., Hammond B.R., Neum K.J., Qin J., Wang X.D., Castaneda C., Snodderly M., Russell R.M.: Relation among serum and tissue concentrations of lutein and zeaxanthin and macular pigment density. Am. J. Clin. Nutr. 2000, 71, 1555-1562. 10. Krinsky N.I.: Possible biologic mechanisms for a protective of xanthophylls. J. Nutr. 2002, 132, 540-542. 11. Krinsky N.I., Landrum J.T., Bone R.A.: Biologic mechanisms of the protective role of lutein and zeaxanthin in the eye. Annu. Rev. Nutr. 2003, 23, 171-201. 12. Krinsky N.I., Johnson E.J.: Carotenoid actions and their relation to health and disease. Mol. Aspect Med. 2005, 26, 459-516. 13. Landrum J.T., Bone R.A., Joa H., Kilburn M.D., Moore L.L., Sprague K.E.: A one year study of the macular pigment: the effect of 140 days of a lutein supplement. Exp. Eye Res. 1997, 65, 57-62. 14. Landrum J.T., Bone R.A.: Lutein, zeaxanthin and the macular pigment. Arch. Biochem. Biophys. 2001, 385, 28-40. 15. Mares-Perlman J.A., Brady W.E., Klein R., Klein B.E., Bowen P., Stacewicz-Sapuntzakis M., Palta M.: Serum antioxidants and age-related macular degeneration in a population-based case-control study. Arch. Ophthalmol. 1995, 113, 1518-1523. 16. Müller H.: Determination of the carotenoid content in vegetables and fruit by HPLC and photodiode array detection. Z. Lebensm. Unters. Forsch. A 1997, 204, 88-94. 17. Olmedilla B., Granado F., Blanco I., Vaquero M.: Luteina, but not -tocopherol; supplementation improves visual function in patients with age-related cataracts, a 2-y double blind placebo-controlled pilot study. Nutr. 2003, 19, 21­24. 18. Pietruszka B., Brzozowska A.: Uwarunkowania suplementacji diety witaminami i skladnikami mineralnymi w Polsce. yw. Czlow. Metab. 2002, 29, supl., 215-219. 19. Riso P., Brusamolino A., Ciappellano S., Porrini M.: Comparison of lutein bioavailability from vegetables and supplement. Int. J. Vitam. Nutr. Res. 2003, 73(3), 201-205. 20. Shao A., Hathcock J.N.: Risk asessment for the carotenoids lutein and lycopene. Regul. Toxicol. Pharmacol. 2006, 45, 289-298. 21. Wiktorowska A., Nowak J.Z.: Luteina i zeaksantyna ­ dwa karotenoidy pelnice ochronn funkcj w zwyrodnieniu plamki zwizane z wiekiem (AMD). Okulistyka 2004, 4, 29-34. 22. Zaripheh S., Erdman J.W.: Factors that influence the bioavailability of xanthophylls. J. Nutr. 2002, 132, 531-534.

Otrzymano: 29.08.2007

ROCZN. PZH 2008, 59, NR 1, 59-66

MARIA GACEK

WYBRANE ZACHOWANIA YWIENIOWE OSÓB DOROSLYCH O ZRÓNICOWANYM MODELU YWIENIA

SELECTED NUTRITIONAL BEHAVIOURS IN ADULTS OF DIFFERENTIATED NOURISHMENT PATTERN

Zaklad Higieny i Promocji Zdrowia Akademia Wychowania Fizycznego 31-571 Kraków, Al. Jana Pawla II 78 e-mail: [email protected] Kierownik: dr hab. E. Mdrela-Kuder Przedmiotem pracy byla analiza niektórych zachowa ywieniowych u osób doroslych (20­30 lat) odywiajcych si w sposób tradycyjny, laktoowowegetarian i wegan. Wykazano rónicowanie si zachowa ywieniowych u osób o odmiennym modelu ywienia; odsetek wyborów racjonalnych wród wegetarian byl wyszy ni u osób na diecie zwyczajowej.

Slowa kluczowe: tradycyjny model ywienia, laktowowegetarianizm, weganizm, zachowania ywieniowe Key words: traditional nourishment pattern, lactoovovegetarianism, veganism, feeding behaviours WSTP Wegetarianizm jest sposobem odywiania si opartym na pokarmach rolinnych bez (weganizm) lub z udzialem produktów mlecznych (laktowegetarianizm), produktów mlecznych i jaj (laktoowowegetarianizm), nabialu oraz ryb i niewielkich iloci drobiu (semiwegetarianizm) [1, 2, 9]. Wyniki bada epidemiologicznych i laboratoryjnych wskazuj, i diety wegetariaskie stosowane przez osoby dorosle zmniejszaj ryzyko rozwoju niektórych dietozalenych chorob degeneracyjnych, w tym otyloci, miadycy, niedokrwiennej choroby serca, nadcinienia ttniczego, cukrzycy insulinoniezalenej, osteoporozy, niektórych nowotworów, a take kamicy nerkowej i ólciowej. Opisano korzystny wplyw diet wegetariaskich na procesy krzepnicia i funkcje plytek krwi oraz cinienie ttnicze. Diety wegetariaskie mog jednak wywola niedokrwisto na tle niedoboru czynników krwiotwórczych, tj. elaza hemowego, cyjanokobalaminy oraz kwasu foliowego. Diety restrykcyjne mog równie prowadzi do osteomalacji na skutek niedoboru witaminy D i wapnia [4]. Wysokie spoycie produktów pochodzenia rolinnego zwiksza ponadto poda substancji antyodywczych, ograniczajcych biodostpno niektórych skladników odywczych [10].

60

M. Gacek

Nr 1

Warto odywcza diet wegetariaskich byla przedmiotem licznych publikacji [5-8, 11]. Celem niniejszej pracy byla ocena wybranych zachowa ywieniowych osób doroslych o zrónicowanym modelu ywienia. MATERIAL I METODY

Dobrowolne badania ankietowe przeprowadzono wród osób odwiedzajcych bary wegetariaskie i mleczne w Krakowie w roku 2004 i 2005. Badaniami objto 208 osób w wieku 20­30 lat, realizujcych odmienne modele ywienia. Grupa odywiajcych si tradycyjnie liczyla 90 osób (48 kobiet i 42 mczyzn), grupa laktoowowegetarian 86 osób (46 kobiet i 40 mczyzn), a grupa wegan skladala si z 32 osób (16 kobiet i 16 mczyzn). redni sta wegetariaski badanych wyniósl 6,5 roku, a wegaski 2,9 roku. W specjalnie przygotowanym kwestionariuszu ankiety uwzgldniono pytania dotyczce regularnoci spoywania posilków, czstoci konsumpcji niektórych grup produktów spoywczych oraz samoocen i postrzeganie znaczenia realizowanego modelu ywienia w profilaktyce schorze cywilizacyjnych. W pracy wykorzystano material badawczy zebrany, pod moim kierunkiem, przez Jacka Szymur w czasie seminarium magisterskiego.

WYNIKI Z rozkladu danych w tabeli I wynika, i ponad polowa ogólu badanych spoywa 3 posilki dziennie; spoywanie 4-5 posilków najczciej deklaruj laktoowowegetarianie (37%), a 1, 2 ­ weganie (24%). Grup spoywajc posilki z najwiksz regularnoci stanowi wegetarianie (blisko 63%), a z najmniejsz ­ osoby odywiajce si w sposób tradycyjny.

Tabela I. Liczba i regularno spoywania posilków w zalenoci od modelu ywienia badanych osób Numbers and regularity of meal consumption according to the nourishment pattern of the tested people Ilo/czsto Model tradycyjny (%) 1­2 14,4 3 4­5 tak czasami nie 62,2 23,4 51,1 28,9 20,0 Laktoowo-wegetarianie (%) 7,0 55,8 37,2 62,7 23,3 14,0 Weganie (%) 24,0 52,0 24,0 47,0 47,0 6,0

Oceniane parametry Liczba posilków w cigu dnia Regularno spoywania posilków

Czsto spoywania wybranych produktów zboowych przedstawia tabela II. Pieczywo biale przynajmniej 4 razy w tygodniu spoywa 60% osób odywiajcych si tradycyjnie i okolo 30% wegetarian. Biale pieczywo rzadziej ni raz w tygodniu uwzgldnia 59% wegan i 1/4 laktoowowegetarian. Czst konsumpcj pieczywa razowego (4­7 razy w tygodniu) deklaruje okolo 1/4 osób tradycyjnie si odywiajcych oraz okolo polowy wegetarian, czciej laktoowowegetarian (58%) ni wegan (47%). Sporadyczne spoywanie razowego pieczywa

Nr 1

Tabela II.

Wybrane zachowania ywieniowe osób doroslych

61

Czsto konsumpcji niektórych produktów zboowych w zalenoci od modelu ywienia badanych osób The frequency of grain product consumption according to the nourishment pattern of the tested people Czsto/tydzie 4­7 razy 1­3 razy rzadziej 4­7 razy 1­3 razy rzadziej 4­7 razy 1­3 razy rzadziej Model tradycyjny (%) 60,0 26,7 13,3 25,6 37,8 36,6 0,0 25,6 74,4 Laktoowowegetarianie (%) 30,2 44,2 25,6 58,1 32,6 9,3 14,0 69,8 16,2 Weganie (%) 29,0 12,0 59,0 47,0 41,0 12,0 12,0 65,0 23,0

Produkty Pieczywo biale

Pieczywo razowe

Kasze

deklaruje ponad 1/3 odywiajcych si tradycyjnie i rednio co 10. osoba o wegetariaskim modelu ywienia. Stwierdzono zdecydowanie najwysze spoycie kasz u laktoowowegetarian i wegan; okolo 80% sporód nich spoywa te produkty przynajmniej raz w tygodniu, podczas gdy 3/4 badanych, odywiajcych si tradycyjnie, spoywa kasze rzadziej ni raz w tygodniu.

Tabela III. Czsto konsumpcji owoców, warzyw i strczkowych w zalenoci od modelu ywienia badanych osób The frequency of fruit, vegetable and pulses consumption according to the nourishment pattern of the tested people Produkty Owoce Czsto/tydzie 4­7 razy 1­3 razy rzadziej 4­7 razy Warzywa surowe 1­3 razy rzadziej 4­7 razy Warzywa gotowane Nasiona rolin strczkowych 1­3 razy rzadziej 4­7 razy 1­3 razy rzadziej Model tradycyjny Laktoowo(%) wegetarianie (%) 60,0 69,8 37,8 2,2 35,6 45,6 18,8 31,2 50,0 18,8 2,2 37,8 60,0 25,6 4,6 46,5 44,2 9,3 67,5 23,5 0,0 32,5 62,8 4,7 Weganie (%) 94,0 6,0 0,0 71,0 23,0 6,0 82,0 12,0 6,0 53,0 47,0 0,0

Z danych przedstawionych w tabeli III wynika, i surowe owoce najczciej spoywaj weganie, a najrzadziej osoby o tradycyjnym modelu ywienia; codziennie lub przynajmniej

62

M. Gacek

Nr 1

4 razy w tygodniu produkty te spoywaj prawie wszyscy weganie (94%), ponad 2/3 laktoowowegetarian i 60% osób z grupy tradycyjnej. Warzywa, surowe i gotowane, najczciej spoywaj weganie, a najrzadziej osoby o tradycyjnym modelu ywienia. Warzywa gotowane przynajmniej 4 razy w tygodniu uwzgldnia 82% wegan i niewiele ponad 30% osób tradycyjnie si odywiajcych; zarazem, blisko co 5. osoba z tej grupy nie spoywa warzyw w kadym tygodniu (18,8%). Analiza czstoci spoywania nasion rolin strczkowych wskazuje, e 53% wegan uwzgldnia je 4­7 razy w tygodniu, blisko 2/3 laktoowowegetarian 1­3 razy w tygodniu, a 60% osób odywiajcych si tradycyjnie nie spoywa ich w kadym tygodniu. Rozklad czstoci konsumpcji wyrobów cukierniczych wskazuje, i ponad 90% osób z grupy tradycyjnej i laktoowowegetarian spoywa je przynajmniej raz w tygodniu, podczas gdy ponad polowa wegan deklaruje spoywanie produktów z tej grupy z mniejsz czstoci (tab. IV).

Tabela IV. Czsto konsumpcji wyrobów cukierniczych w zalenoci od modelu ywienia badanych osób The frequency of confectionery consumption according to the nourishment pattern of the tested people Czsto/tydzie 4­7 razy 1­3 razy rzadziej Model tradycyjny (%) 43,3 51,2 5,5 Laktoowo-wegetarianie (%) 41,9 48,9 9,2 Weganie (%) 23,0 23,0 54,0

Analiza postrzegania przez badanych wlasnego sposobu odywiania si pozwala na stwierdzenie, e ocen bardzo dobr zdecydowanie najczciej wystawili sobie weganie (44%), ocen dobr ­ laktoowowegetarianie (60,5%), a przecitn ­ osoby odywiajce si tradycyjnie (43,3%), którzy równie jako jedyni przyporzdkowali sobie ocen zl (13,3%). Zdecydowane przekonanie o istotnej roli realizowanego sposobu ywienia w profilaktyce schorze degeneracyjnych najczciej wyraaj weganie (94%), podobnie ponad polowa laktoowowegetarian i okolo 15% osób z grupy odywiajcej si tradycyjnie (tab. V).

Tabela V. Samoocena sposobu odywiania w zalenoci od modelu ywienia badanych osób Self-assessment of the feeding way according to the nourishment pattern of the tested people Ocena bardzo dobra Samoocena dobra przecitna zla wysoka przecitna niska Model tradycyjny (%) 6,7 36,7 43,3 13,3 15,6 57,7 26,7 Laktoowo-wegetarianie (%) 11,6 60,5 27,9 0,0 55,8 39,5 4,7 Weganie (%) 44,0 44,0 12,0 0,0 94,0 6,0 0,0

Oceniane parametry

Profilaktyka chorób cywilizacyjnych

Nr 1

Wybrane zachowania ywieniowe osób doroslych

63

DYSKUSJA W pracy wykazano rónicowanie si niektórych zachowa ywieniowych u osób realizujcych odmienne modele ywienia. Generalnie stwierdzono wyszy odsetek prawidlowych zachowa wród osób odywiajcych si w sposób wegetariaski w porównaniu do osób na diecie tradycyjnej. Najwysz regularno spoywania posilków opisano wród laktoowowegetarian, sporód których 62,7% odywia si zdecydowanie regularnie, podczas gdy wród osób odywiajcych si tradycyjnie dotyczy to okolo polowy grupy. Jakociowa ocena sposobu odywiania si wykazala, e osoby o tradycyjnym modelu ywienia spoywaj produkty bogate we wlókno pokarmowe (zboowe z grubego przemialu, kasze gruboziarniste) rzadziej ni laktoowowegetarianie i weganie. Porównanie wartoci odywczej racji pokarmowych wegetarian i osób ywicych si tradycyjnie wykazalo, i diety wegetariaskie s znacznie lepszym ródlem blonnika ni tradycyjne, dostarczajc go rednio 66,1 g, podczas gdy tradycyjne 30,5 g [6]. Wysok zawarto blonnika w dietach polskich i niemieckich wegetarianek wykazaly badania Rembialkowskiej i Wasiak-Zys [5]. Podobnie spoycie owoców i warzyw, stanowicych ródlo wlókna rolinnego oraz witamin i skladników mineralnych, jest czstsze wród wegetarian. Wyniki te znajduj potwierdzenie w badaniach Traczyk i Ziemlaskiego [6], z których wynika, i przecitna wegetariaska racja pokarmowa zawierala 1470 g warzyw i owoców, podczas gdy u osób odywiajcych si tradycyjnie niespelna 500 g. W badaniach wlasnych wykazano najczstsze spoycie nasion rolin strczkowych przez wegan, kolejno laktooowowegetarian, a najrzadsze przez osoby odywiajce si tradycyjnie. Potwierdzaj to wyniki bada Traczyk i Ziemlaskiego [6] dowodzce, i przecitna zawarto strczkowych w przeliczeniu na suche nasiona w dziennych racjach pokarmowych wegetarian wyniosla 484,9 g, a u osób tradycyjnie si odywiajcych 6,8 g. Podobnie badania Jagielskiego i Schlegel-Zawadzkiej [3] wykazaly, e studentki stosujce diet tradycyjn istotnie rzadziej ni wegetarianki spoywaly pieczywo ciemne, warzywa gotowane, surówki warzywne i owocowe oraz roliny strczkowe suche. Take wród studentów tradycyjnie si odywiajcych wykazano rzadsz konsumpcj produktów stanowicych podstawowe ródlo blonnika. Analiza czstoci spoywania slodyczy i wyrobów cukierniczych wykazala nisze ich spoycie u wegan w porównaniu do laktoowowegetarian i tradycyjnie si ywicych. Tymczasem Traczyk i Ziemlaski [6] wykazali dwukrotnie nisze spoycie tych rodków u osób stosujcych diet wegetariask. Przekonanie wegetarian o istotnej roli realizowanej diety w profilaktyce chorób degeneracyjnych, w tym ukladu krenia i nowotworów, znajduje uzasadnienie w niszej poday cholesterolu i kwasów tluszczowych nasyconych, odgrywajcych istotn rol w etiologii owych chorób. Traczyk i Ziemlaski [6] wykazali, e zawarto cholesterolu w calodziennej racji pokarmowej (CRP) wegetarian wynosila rednio105,8 mg, podczas gdy w tradycyjnej diecie 458,3 mg, przy zalecaniu nieprzekraczania 300 mg na dob. Nisk zawarto cholesterolu w CRP wegetarianek wykazaly take badania Rembialkowskiej i Wasiak-Zys [5]. Zmniejszenie poday tluszczu i cholesterolu w nastpstwie zmiany modelu ywienia z tradycyjnego na wegetariaski wykazaly badania Wdolowskiej i wsp. [7]. Prawidlowo zbilansowane diety wegetariaskie, wykluczajce miso i jego przetwory, mog stanowi ródlo cennych skladników odywczych o istotnym znaczeniu w profilaktyce chorób cywilizacyjnych takich jak: nadcinienie ttnicze, niedokrwienna choroba serca, miadyca, niektóre nowotwory. Zarazem wykluczenie bd znaczne ograniczenie spoycia produktów pochodzenia zwierzcego

64

M. Gacek

Nr 1

moe stanowi ryzyko zaburze zdrowia, zwizanych z niedostateczn poda pelnowartociowego bialka i skladników mineralnych, zwlaszcza elaza hemowego i innych pierwiastków, których biodostpno z produktów pochodzenia rolinnego jest ograniczona, z powodu duej liczby substancji antyodywczych [4, 6, 10]. Badania wplywu wegetariaskiego modelu ywienia na stan odywienia elazem i witamin B12 wykazaly, e nieprawidlowoci w zakresie wartoci biochemicznych wskaników stanu odywienia elazem wystpowaly czciej w grupie laktoowowegetarian, zwlaszcza kobiet, ni w grupach wegan i osób stosujcych diet zwyczajow. Nieprawidlowe wartoci stenia witaminy B12 w surowicy stwierdzano znacznie czciej u laktoowowegetarian (80,8% kobiet i 93,9% mczyzn) i wegan (100%) ni u osób na diecie tradycyjnej (39,3% kobiet i 27,5% mczyzn) [8]. Badania zawartoci witamin w surowicy krwi wegetarian wykazaly, i zarówno w grupie wegetarian jak i w grupie osób odywiajcych si tradycyjnie stwierdzono ryzyko niedoboru szeregu witamin, w tym kwasu foliowego (odpowiednio: 34% i 36%), witaminy B6 (48% i 43%), witaminy E (48% i 43%); ryzyko niedoboru witaminy C bylo nisze w grupie wegetarian (8%) w porównaniu z grup nie-wegetarian (13%), natomiast retinolu wysze [11]. WNIOSKI 1. Osoby odywiajce si tradycyjnie najslabiej ocenily swój sposób ywienia i w najmniejszym stopniu wyraaly przekonanie o jego skutecznoci w profilaktyce chorób dietozalenych. Przekonanie to znajduje uzasadnienie w rzadszym spoywaniu produktów zalecanych w prawidlowej diecie, w tym warzyw i owoców oraz strczkowych. Grupa ta najczciej uwzgldniala pieczywo biale, a najrzadziej razowe i kasze gruboziarniste. 2. Laktoowowegetarianie z najwiksz regularnoci spoywali 4-5 posilków dziennie i najczciej spoywali pieczywo razowe, a wyroby cukiernicze z podobn czstoci jak osoby o tradycyjnym modelu ywienia. 3. Weganie czciej ni inni spoywali 1-2 posilki dziennie, najrzadziej pieczywo biale i wyroby cukiernicze, a najczciej owoce, warzywa i strczkowe. 4. Realizowany model ywienia wplywa na regularno posilków oraz czsto konsumpcji produktów zalecanych i przeciwwskazanych w prawidlowej diecie.

M. Gacek WYBRANE ZACHOWANIA YWIENIOWE OSÓB DOROSLYCH O ZRÓNICOWANYM MODELU YWIENIA Streszczenie Celem pracy byla analiza wybranych zachowa ywieniowych osób doroslych o zrónicowanym modelu ywienia si. Badaniami objto 90 osób odywiajcych si tradycyjnie, 86 laktoowowegetarian i 32 wegan w wieku 20­30 lat. redni sta wegetariaski badanych wyniósl 6,5 roku, a wegaski 2,9 roku. W badaniach wykorzystano specjalnie przygotowany kwestionariusz ankiety. Spoywanie 4 - 5 posilków najczciej deklaruj laktoowowegetarianie (37%), a 1-2 ­ weganie (24%). Grup spoywajc posilki z najwiksz regularnoci stanowi wegetarianie (blisko 63%), a z najmniejsz ­ osoby odywiajce si w sposób zwyczajowy. Czste spoywanie pieczywa razowego (4­7 razy w tygodniu) deklarowalo okolo 1/4 osób tradycyjnie si odywiajcych oraz okolo polowa wegetarian, czciej

Nr 1

Wybrane zachowania ywieniowe osób doroslych

65

laktoowowegetarian (58%) ni wegan (47%). Stwierdzono zdecydowanie najwysze spoycie kasz u laktoowowegetarian i wegan. Surowe owoce codziennie lub przynajmniej 4 razy w tygodniu spoywaj prawie wszyscy weganie (94%), ponad 2/3 laktoowowegetarian i 60% osób z grupy odywiajcej si tradycyjnie. Nasiona rolin strczkowych 53% wegan uwzgldnia 4­7 razy w tygodniu, blisko 2/3 laktooowegetarian 1­3 razy w tygodniu, a 60% osób odywiajcych si tradycyjnie nie spoywa ich w kadym tygodniu. Osoby odywiajce si tradycyjnie najslabiej ocenialy swój sposób ywienia i w najmniejszym stopniu wyraaly przekonanie o jego skutecznoci w profilaktyce chorób dietozalenych. M. Gacek SELECTED NUTRITIONAL BEHAVIOURS IN ADULTS OF DIFFERENTIATED NOURISHMENT PATTERN Summary The aim of the work was to analyse the selected nutritional behaviours in the adults of differentiated nourishment pattern. The research comprised 90 people of a traditional pattern of nourishment, 86 lactoovovegetarians and 32 vegans aged 20-30. The average vegetarian practice was 6.5 years and vegan 2.9 years. A specially designed questionnaire survey was used in this study.Lactoovovegetarians most frequently declare the consumption of 4,5 meals daily (37%) and vegans - 1,2 (24%). The group of people who consume meals with most regularity are vegetarians (nearly 63% ) and the least-the people of a traditional style of nourishment. A more frequent consumption of whole-meal bread (4-7 times a week) is declared by 1/4 people of a traditional pattern of nourishment and a half of vegetarians, more often lactoovovegetarians (58%) than vegans (47%). The highest consumption of gruel was reported among lactoovovegetarians and vegans. Fresh fruit is consumed daily or at least 4 times a week by almost all the vegans (94%), over 2/3 lactoovovegetarians and 60% of traditional people. Pulses are consumed 4-7 times a week by 53% vegans, 1-3 times weekly by nearly 2/3 lactoovovegetarians, but 60% people of a traditional feeding pattern do not consume them every week. The people of a traditional pattern of nourishment assess their way of nourishment as the weakest one and express their highest disbelief in its efficiency in the prevention of diet-dependent ailments.

PIMIENNICTWO

1. Gawcki J., Hryniewiecki H. (red.): ywienie czlowieka. Podstawy nauki o ywieniu. PWN, Warszawa 2000. 2. Gertig H., Gawcki J.: Slownik terminów ywieniowych. PWN, Warszawa 2001. 3. Jagielski P., Schlegel-Zawadzka M.: Porównanie zachowa ywieniowych i aktywnoci fizycznej wród studentów stosujcych diet tradycyjn i laktoowowegetariask. yw. Czlow. Metab. 2005, 32, suplement nr 1 cz. 1, 331­338. 4. Margetts B.M., Beilin L.J., Vandongen R., Amstrong B.K.: Vegetarian diet in mild hipertension: a randomized controlled trial. BMJ 1986, 293, 1468­1471. 5. Rembialkowska E., Wasiak-Zys G.: Ocena spoycia wybranych skladników pokarmowych przez polskie i niemieckie wegetarianki. yw. Czlow. Metab. 2002, 29, suplement, 191­196. 6. Traczyk J., Ziemlaski .: Porównanie wartoci odywczej racji pokarmowych wegetarian i osób ywicych si tradycyjnie. yw. Czlow. Metab. 2000, 1, 55­69. 7. Wdolowska L., Przyslawski J., Walkowiak J., Slowiska M.: Wplyw wegetariaskiego modelu ywienia na zmiany w spoyciu skladników odywczych przez mlode dorosle osoby. yw. Czlow. Metab. 2003, 30, 1/2, 171-175.

66

M. Gacek

Nr 1

8. Ziemlaski ., Bulhak-Jachymczyk B., Konopka L., Wgier-Filipiuk B., Górski T.: Iron and vitamin B12 status of vegetarians living in Warsaw area. yw. Czlow. Metab. 1996, 23, 4, 295­305. 9. Ziemlaski ., Budzyska-Topolowska J.: Wegetarianizm w wietle nauki o ywieniu i ywnoci. Instytut Danone, Warszawa 1997. 10. Ziemlaski .: Wegetarianizm ­ sposób na ycie? Problemy Higieny 1998, 49, 242­251. 11. Ziemlaski ., Wartanowicz M., Pawlicka M.: Serum levels of vitamins in vegetarians in Warsaw. yw. Czlow. Metab. 1995, 22, 2, 141­149.

Otrzymano: 9.03.2007

ROCZN. PZH 2008, 59, NR 1, 67-74

JAKUB CZAJA, ANNA LEBIEDZISKA, PIOTR SZEFER

SPOSÓB YWIENIA I SUPLEMENTACJI DIETY REPREZENTANTÓW POLSKI W BIEGACH REDNIO- I DLUGODYSTANSOWYCH W LATACH 2004 ­ 2005

NUTRITIONAL HABITS AND DIET SUPPLEMENTATIONOF POLISH MIDDLE AND LONG DISTANCE REPRESENTATIVE RUNNERS (YEARS 2004-2005)

Katedra i Zaklad Bromatologii Akademia Medyczna Al. Gen. Hallera 107, 80-416 Gdask e-mail: [email protected] Kierownik: prof. dr hab. P. Szefer Oceniono sposób ywienia oraz czstotliwo stosowania suplementów diety wród polskich lekkoatletów. Okrelono warto energetyczn calodziennych racji pokarmowych badanej grupy sportowców. Wykazano rónice statystycznie istotne pomidzy ocen teoretyczn a analitycznie oznaczon zawartoci skladników odywczych w analizowanych posilkach. Stwierdzono bldy ywieniowe w komponowaniu calodziennych racji pokarmowych. Suplementy diety drog doustn przyjmowalo 94,7% ankietowanych mczyzn oraz wszystkie lekkoatletki.

Slowa kluczowe: ywienie, skladniki odywcze, suplementacja Key words: nutrition, nutritive elements, supplementation WSTP Odpowiednio skomponowana dieta osób uprawiajcych sport jest jednym z elementów wspomagajcych trening, zapewniajc wlaciwy jego przebieg. Kada dyscyplina sportowa posiada swoj wlasn specyfik treningu i róne wymagania dotyczce sposobu ywienia [2, 15, 16, 17]. W biegach rednio- i dlugodystansowych zaleca si stosowanie diety wysokowglowodanowej dostarczajcej 60 - 70% energii, popartej odpowiedni poda podstawowych skladników odywczych, w celu zapewnienia optymalnego przebiegu procesu treningowego [1, 2, 7, 11, 16]. Suplementacja preparatami witaminowo ­ mineralnymi oraz odywkami dla sportowców (wglowodanowe, bialkowe, HMB, kreatyna i in.) jest powszechnie stosowana, stanowic uzupelnienie diety osób uprawiajcych sport. Stosowanie suplementów jest szeroko rozpowszechnione, mimo i ich efekt ergogeniczny nie zawsze jest potwierdzony [1, 17].

68

J. Czaja, A. Lebiedziska, P. Szefer

Nr 1

Celem pracy byla ocena sposobu ywienia, z uwzgldnieniem wartoci energetycznej calodziennych racji pokarmowych (CRP) polskich biegaczy, oraz okrelenie czstoci i rodzaju stosowanej suplementacji diety w treningu sportowym. MATERIAL I METODY

Badaniem objto grup lekkoatletów, którzy w latach 2004 i 2005 reprezentowali Polsk na Mistrzostwach Europy, Mistrzostwach wiata oraz (kilku sporód badanych) na Igrzyskach Olimpijskich w Atenach. Grupa liczyla 62 osoby (24 kobiety i 38 mczyzn). Ogólne informacje o respondentach i sposobie ywienia (spoycie z ostatnich 24-godzin poprzedzajcych wywiad) zebrano metod wywiadu kwestionariuszowego z kadym z uczestników indywidualnie, jednokrotnie, z wykorzystaniem ,,Albumu fotografii produktów i potraw" [13]. Ocen sposobu ywienia sportowców przeprowadzono przy pomocy programu komputerowego Wikt 1.3 (I w Warszawie, 2001). Na podstawie analizy szacunkowej wybrano i odtworzono po sze jednodniowych diet badanych kobiet i mczyzn, a nastpnie oznaczono w nich zawarto skladników odywczych, aby okreli warto energetyczn CRP. W odtworzonych posilkach okrelono stenia podstawowych skladników odywczych (wglowodany, bialko, tluszcz, woda). Zawarto bialka w próbkach diet oznaczono metod Kjeldahla, zawarto tluszczu metod ekstrakcyjno-wagow przy uyciu chloroformu, zawarto popiolu oznaczono metod mineralizacji ,,na sucho", a wilgotno przez suszenie próbek w temperaturze 105 °C [4]. Uzyskane wyniki poddano analizom statystycznym przy uyciu programu STATISTICA 7.1 (Copyright© Statsoft, Inc. 2005).

OMÓWIENIE WYNIKÓW rednia warto wskanika BMI (Body Mass Index) dla badanych kobiet wynosila 18,9 kg/m2 (17,5 ­ 22,3), a dla mczyzn 20,6 kg/m2 (17,7 ­ 28,4). Warto BMI bdca jednym ze wskaników odywienia organizmu dla osoby o nalenej masie ciala powinna wynosi powyej 18,5 kg/m2 dla kobiet i 19,9 kg/m2 dla mczyzn, ale nie przekracza wartoci 25 kg/m2 (20<BMI<25). Pomimo wystpowania prawidlowej masy ciala u wikszoci

5

18

16

4

14 12

3

Liczba mczyzn

16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 21,5 22,0 22,5 23,0

Liczba kobiet

10

2

8

6 4

1

2

0

0 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

BMI badany ch kobiet

BMI badany ch mczy zn

Ryc. 1.

BMI badanych kobiet BMI of the examined women

Ryc. 2.

BMI badanych mczyzn BMI of the examined men

Nr 1

ywienie i suplementacja diety sportowców

69

badanych osób wykazano wyrane zrónicowanie stanu odywienia ocenianego na podstawie BMI (Ryc. 1 i 2.) Niedowag wykazywalo 33,3% lekkoatletek i 28,9% lekkoatletów. Obnione BMI jest charakterystyczne wród sportowców dyscyplin wytrzymalociowych, gdy przenoszenie zwikszonej masy ciala na dystansie wymaga wikszych nakladów energetycznych wplywajc niekorzystnie na osigany wynik [1]. Badanie dotyczce sposobu odywiania wykazalo, i 36,0% lekkoatletek i 63,2% biegaczy stosuje specjaln diet, odpowiedni do uprawianej dyscypliny sportu. Dieta 75% kobiet i 76,3% mczyzn byla oparta o wlasne dowiadczenia ywieniowe, a tylko 3 kobiety i 9 mczyzn korzystalo z porad dietetyka, lekarza lub trenera w doborze spoywanych pokarmów. Ponadto, 37,5% badanych zawodniczek i 65,8% zawodników okrelilo swoj diet, jako diet wysokowglowodanow. W ywieniu kobiet dominowal model trój- i czteroposilkowy (po 37,5%), natomiast 52,6% mczyzn deklarowalo spoywanie trzech posilków dziennie. Jak wynika z Ryc. 3. wikszo zawodniczek i zawodników uzupelniala diet spoywajc przekski (87,5% K kobiet i 92,1% M ­ mczyzn).

[%] 100 80 60 40 20 0 20 kobiety mc zyni

Ryc. 3.

Spoywanie przeksek przez badane kobiety i mczyzn Odpowied ,,tak, spoywam" ­ kolumny nad osi OX Odpowied ,,nie spoywam" ­ kolumny pod osi OX Snack intake among the examined women and men Answer "yes, I eat" ­ column over axis OX Answer "no, I don't eat" ­ column under axis OX

Wród badanych lekkoatletów 95,8% biegaczek i 94,7% biegaczy deklarowalo znajomo roli skladników odywczych ywnoci w prewencji zdrowia i podnoszeniu wydolnoci fizycznej. Lekkoatleci potrafili okreli wplyw stosowanej diety na utrzymanie prawidlowej masy ciala (66,7% K i 63,2% M), wytrzymaloci (54,2% K i 76,3% M) oraz na przyrost masy miniowej (45,8% K i 54,2% M). Kaiser i Kundel w badaniach ywienia sportowców uniwersyteckich uzyskali podobne wyniki stwierdzajc, i 78,8% badanych sportowców posiadalo wiadomoci dotyczce specjalnego odywiania tzw. sportowego [8]. Tylko 29,2% kobiet oraz 44,7% mczyzn zwracalo uwag na odpowiedni poda napojów wraz z calodzienn diet. Ilo wody dostarczanej wraz z diet byla niewystarczajca do pokrycia zapotrzebowania na ten skladnik u osób uprawiajcych sport (Tab. I). Wedlug naukowców i fizjologów [2, 3, 9, 12] odwodnienie o 1% m.c. powoduje spadek wydolnoci o ok. 5-10% i znaczco wzrasta przy poglbiajcym si odwodnieniu.

70

J. Czaja, A. Lebiedziska, P. Szefer

Nr 1

Calodzienne racje pokarmowe badanych lekkoatletek dostarczaly rednio 2892 ± 1108 kcal, a lekkoatletów 3955 ± 944 kcal pokrywajc dzienne zapotrzebowanie na energi dla osób o malej aktywnoci fizycznej (odpowiednio 2200 - 2900 kcal dla kobiet i 3000 - 3500 kcal dla mczyzn). Diety kobiet dostarczaly rednio 9,91 ± 2,93% energii z bialek, 29,7 ± 5,38% z tluszczów i 60,4 ± 5,55% z wglowodanów, a w przypadku mczyzn odpowiednio 9,39 ± 2,63%, 31,9 ± 7,67% oraz a 58,4 ± 8,77% (Tab. I). Rozklad udzialu poszczególnych

Tabela I. Warto energetyczna calodziennych racji pokarmowych lekkoatletów z uwzgldnieniem procentowego udzialu poszczególnych skladników odywczych w dostarczaniu energii Energetic value of athletes daily food rations including proportional participation of nutritive elements in delivering energy Dieta badanych lekkoatletek Dieta badanych lekkoatletów Ilo uzyskanej energii 2892 ± 1108 3955 ± 944 [kcal] (1389 - 5478) (1467 - 6151) Ilo uzyskanej energii 12122 ± 4642 16575 ± 3960 [kJ] (7963 - 20574) (6147 ­ 25794) Udzial bialek w dostarczaniu ener9,91 ± 2,93 9,39 ± 2,63 gii [%] (3,95 - 15,8) (5,26 - 15,6) Udzial tluszczów w dostarczaniu 29,7 ± 5,38 31,9 ± 7,67 energii [%] (21,7 - 48,8) (16,7-51,9) Udzial wglowodanów w dostar60,4 ± 5,55 58,4 ± 8,77 czaniu energii [%] (41,7 - 68,5) (41,4 -76,1) Porównanie teoretycznie wyznaczonej zawartoci wybranych skladników odywczych z analitycznie oznaczon iloci w calodziennych racjach pokarmowych lekkoatletów Comparison of estimated content of selected nutritive elements with analytically determined amount in daily food rations

Diety badanych lekkoatletek Zawarto teoretyczna Woda [g] 2049±815 (1317-3630) Zawarto rzeczywista 2157±843,4 (153-3815) r 0,99 ** t -0,22 Diety badanych lekkoatletów Zawarto teoretyczna Zawarto rzeczywista r t -0,21

Tabela II.

2366±577 2439±618 0,99 ** (1346-3008) (1332-3126) 136,0±11,7 146,8±29,4 (117,8-149,8) (94,3-177,5) 125,5±21,8 68,7±22,5 (101,0-158,0) (43,5-98,7) 0,53

Bialko [g]

103,5±41,2 130,9±52,4 (66,8-173,9) (39,2-230,4) 94,0±39,4 44,7±33,7 (64,2-162,6) (13,7-109,5) 424,6±169,7 373,1±150,2 (286,2-720,3) (249-565)

0,97 **

-1,00

-0,83

Tluszcz [g]

0,95 ** 2,34 *

0,97 ** 4,44 **

Wglowodany[g]

0,92 **

0,56

492,8±52,2 494,0±89,1 0,87 * (420,3-567,3) (357,5-625,2)

-0,03

*poziom istotnoci (p<0,05); ** poziom istotnoci (p<0,01); r ­ wspólczynnik korelacji odzwierciedlajcy wspólzaleno midzy wynikami zawartoci oszacowanej za pomoc programu ,,Wikt" i oznaczonej analitycznie t ­ warto testu t ­ Studenta

Nr 1

ywienie i suplementacja diety sportowców

71

skladników odywczych w dostarczaniu energii jest niezgodny z zaleceniami dietetyków dla sportowców uprawiajcych dyscypliny wytrzymalociowe [1, 2]. Zgodnie z rekomendacjami ywieniowymi dieta lekkoatletów powinna dostarcza 10 15% energii z bialka, 20 - 25% energii z tluszczów, a 60 - 70% energii powinno pochodzi z wglowodanów. Zapotrzebowanie energetyczne osób uprawiajcych sport wynosi od 4000 do 7000 kcal/os/dob [1, 2]. Poda energii zarówno w ocenianych racjach pokarmowych kobiet, jak i mczyzn byla zrónicowana, a w niektórych przypadkach moe okaza si niewystarczajca do pokrycia dziennego zapotrzebowania. CRP badanych kobiet dostarczaly rednio 2,49 g bialka/kg m.c., a diety mczyzn 2,23 g/kg m.c., wypelniajc dzienne zapotrzebowanie biegaczy na bialko [1, 15]. Zawarto wglowodanów byla zbyt niska w stosunku do iloci bialka w dietach badanych sportowców, gdy bylo ich tylko 2,85 razy wicej w dietach kobiet i 3,36 w dietach mczyzn [1, 2, 5]. Ilo dostarczonego tluszczu wraz z diet wynosila dla kobiet i mczyzn odpowiednio 0,85 i 0,83 g/kg m.c., wypelniajc dzienne zapotrzebowanie.

120 100 80

60 40 20 0 Kobiety Mczyni Kobiety Mczyni

Ryc. 4. .

Doustne i pozajelitowe spoycie suplementów przez badanych sportowców Oral and parental supplementation of the examined athletes

Badani sportowcy stosowali suplementacj diety rónymi preparatami zarówno drog doustn, jak i pozajelitow (Ryc. 4.). Wszystkie lekkoatletki stosowaly suplementacj doustn, a 41,7% równie pozajelitow. Wród lekkoatletów suplementacj doustn stosowalo 94,7% badanych, a pozajelitow 44,7% badanych. Ponadto biegacze deklarowali wiadomo spoywania suplementów w 92,1%, a lekkoatletki w 83,3%. Zupelnie inne wyniki uzyskal w swoich badaniach Tartamella i in. [14] badajc sportowców uniwersyteckich, których wiedza na temat suplementacji witaminami i wglowodanami byla niska. Do najczciej stosowanych suplementów nale preparaty zawierajce rozgalzione aminokwasy (BCAA spoywa 79,7% K i 73,7% M), preparaty witaminowo-mineralne (91,7% K i 84,2% M), witamin C (83,3% K i 89,5% M), witaminy z grupy B (66,7% K i 73,7% M), elazo (95,8% K i 71,0% M) oraz magnez (95,8% K i 92,1% M). Sportowcy spoywali take L-karnityn, koenzym Q, HMB, e-sze, kreatyn, witaminy A i E oraz wap i potas (Ryc. 5.). Wysze spoycie ela-

72

J. Czaja, A. Lebiedziska, P. Szefer

Nr 1

za wród lekkoatletek tlumaczy si zwikszonym ryzykiem kobiet na wystpienie objawów anemii [1, 2, 6, 18].

S poyc ie s uplementów diety

120

Ilo osób spoywajcych [%]

1-Zes tawy wit.-min. 2-Witamina C 3-Witaminy z gr.B 4-Witaminy A i E 5-elazo 6-M agnez 7-Wap 8-Potas 9-BCAA 10-L-karnityna 11-Kreatyna 12-Koenzym Q 13-HM B 14-e-s ze Kobiety M zyni c

100 80 60 40 20 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1

3

5

7

9 11 13 15 17 19 21 23 25 27

Rodza j suple me ntu

Ryc. 5.

Czstotliwo spoywania suplementów diety przez badanych lekkoatletów Frequency of supplement consumption among the examined athletes

Wysokie spoycie suplementów diety przez sportowców wynika z faktu wiary w ergogeniczne dzialanie stosowanych zwizków chemicznych lub ich mieszanin, czy te wycigów rolinnych [1, 10, 16]. Niewlaciwa, nadmiernie stosowana suplementacja moe powodowa nie tylko objawy wystpienia przedawkowania danego skladnika, moe równie niekorzystnie wplywa na wchlanianie i metabolizm innych skladników odywczych powodujc zachwianie homeostazy w organizmie konsumenta. Suplementacj diety zaleca si w przypadku wykazanych niedoborów skladników odywczych. Dalsze monitorowanie sposobu ywienia oraz zintensyfikowanie dziala edukacyjnych mogloby przyczyni si do uniknicia bldów ywieniowych zarówno wród sportowców, jak i innych grup konsumentów. WNIOSKI 1. Stwierdzono, i badani lekkoatleci na ogól nie stosowali diety odpowiedniej dla uprawianej dyscypliny sportu. 2. W badaniach szacunkowych i analitycznych wykazano niski udzial wglowodanów w dostarczeniu energii z diet lekkoatletów. 3. Wykazano czste spoycie suplementów diety wród badanych lekkoatletów.

Nr 1

ywienie i suplementacja diety sportowców

73

J . C z a j a , A . L e b i e d z i s k a , P. S z e f e r SPOSÓB YWIENIA I SUPLEMENTACJI DIETY REPREZENTANTÓW POLSKI W BIEGACH REDNIO- I DLUGODYSTANSOWYCH W LATACH 2004 ­ 2005 Streszczenie Prawidlowy rozwój, sprawno fizyczna i umyslowa oraz stan zdrowia czlowieka w znacznej mierze zaley od stylu ycia, tzn. równie od sposobu ywienia i jakoci zdrowotnej diety. Kada dyscyplina sportowa posiada swoj wlasn specyfik treningu i róne wymagania dotyczce sposobu ywienia; w biegach rednio- i dlugodystansowych zaleca si stosowanie diety wysokowglowodanowej. Badani lekkoatleci na ogól nie stosowali diety odpowiedniej dla uprawianej dyscypliny sportu, stwierdzono bldy ywieniowe w komponowaniu calodziennych racji pokarmowych. Niemal wszyscy badani przyjmowali suplementy diety (94,7% ankietowanych mczyzn oraz wszystkie lekkoatletki). Badania wykazaly rónice pomidzy ocenion i oznaczon zawartoci skladników odywczych. J . C z a j a , A . L e b i e d z i s k a , P. S z e f e r NUTRITIONAL HABITS AND DIET SUPPLEMENTATION OF POLISH MIDDLE AND LONG DISTANCE REPRESENTATIVE RUNNERS (YEARS 2004-2005) Summary Nutrition is essential element of sport training. Owing to providing to diet optimal amount of nutritive components sportsmen can realize adequate training process. Athletes often use supplements believing that they can help them to achieve sport success. The nutrition way of Polish athletes seems to be inappropriate. Diet contained too much fat and delivered too less nutritive constituents to cover daily dietary intake. Analysis also demonstrated differences between estimated and determined content of nutritive constituents in the food studied.

PIMIENNICTWO

1. Benardot D.: Nutrition for serious athletes. An advanced guide to foods, fluids, and supplements for training and performance. Human Kinetics, Champaign, United States of America 2000. 2. Celejowa I.: ywienie w treningu i walce sportowej. Biblioteka Trenera, Warszawa 2001. 3. Eberle G.: Endurance sports nutrition. Human Kinetics, Champaign, United States of America 2000. 4. Ganowiak Z., Nabrzyski M., Wituszyska B., Gajewska R., Lipka, E.: Badania jakoci zdrowotnej ywnoci. Materialy do wicze z bromatologii. Wydawnictwo Akademii Medycznej w Gdasku 1994. 5. Górski J.: Fizjologiczne podstawy wysilku fizycznego. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2002. 6. Hasik J., Gawcki J.: ywienie czlowieka zdrowego i chorego. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2004. 7. Hawley J., Burke L.: Peak performance. Training and nutritional strategies for sport. Allen & Unwin, St. Leonards, Australia 1998. 8. Kaiser A.S., Kunkel M.E.: Nutrition knowledge and attitudes of former university athletes. Journal of the American Dietetic Association 1996, vol.96, A86

74

J. Czaja, A. Lebiedziska, P. Szefer

Nr 1

9. Karczewski J.K.: Higiena. Podrcznik dla studentów pielgniarstwa. Wydawnictwo Czelej, Lublin 2002, 609-620. 10. Lukaski H.C.: Vitamin and mineral status: effects on physical performance. Nutrition. 2004, 20, 632644. 11. Mughan R., Burke L.: Nutrition for sport performance. ywienie a zdolno do wysilku. Medicina Sportiva. Kraków 1998. 12. Ronikier A.: Fizjologia sportu. Biblioteka Trenera, Warszawa 2001. 13. Szponar L., Wolnicka K., Rychlik E.: Album fotografii potraw i produktów. Instytut ywnoci i ywienia, Warszawa 2000. 14. Tartamella L.D., Kemler D.S.: Principles of Sport Nutrition: Does nutrition education enhance athletes knowledge? Journal of the American Dietetic Association, 1996, vol. 96, A88 15. The 2007 IAAF Consensus Statement. Nutrition for Athletes. http://www.iaaf.org/news/Kind=512/ newsId=38452.html 16. Williams C.: Carbohydrate intake and recovery from exercise. Science and Sport 2004, 19, 239244. 17. Ziemba A.W.: Stanowisko MKOL w sprawie ywienia. Medicina Sportiva Practica. Warszawa 2004, 5, 2/3, 93-96. 18. Ziemlaski .: Fizjologiczne podstawy ywienia sportowców. Instytut Sportu. Warszawa 1985.

Otrzymano: 07.07.2007

ROCZN. PZH 2008, 59, NR 1, 75-82

JERZY EKSTEROWICZ, MAREK NAPIERALA

OCENA SPOSOBU YWIENIA STUDENTEK Z KIERUNKU WYCHOWANIA FIZYCZNEGO PODCZAS LETNIEGO OBOZU SPORTOWEGO

EVALUATION OF THE WAY OF NUTRITION OF THE PHYSICAL EDUCATION STUDENTS DURING SUMMER SPORTS CAMP

Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy Katedra Kultury Fizycznej 85-091 Bydgoszcz, ul. Sportowa 2 e-mail: [email protected] Kierownik Katedry: dr M. Napierala Oceniono wyywienie studentek z kierunku wychowania fizycznego z Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy na obozie sportowym oraz okrelono, w jakim stopniu zjadane pokarmy pokrywaj wydatkowany koszt energetyczny. Posluono si programem komputerowym zalecanym przez Instytut ywnoci i ywienia w Warszawie. Stwierdzono, e wyywienie badanych kobiet zawieralo zbyt malo energii, powstal tzw. ujemny dobowy bilans energetyczny, który skutkowal obnianiem si masy ciala, a zwlaszcza tkanki tluszczowej.

Slowa kluczowe: ywienie, skladniki odywcze, sposób ywienia, energia Key words: nutrition, nutrients, nutritional habit, energy WSTP Studenci z kierunku wychowania fizycznego w programie studiów maj obóz letni, podczas którego, bior aktywny udzial w rónorodnych zajciach sportowych. Ma to na celu ukazanie im mnogoci form aktywnoci ruchowej w warunkach terenowych. Wykorzystywane s naturalne i sztuczne zbiorniki wodne do turystyki wodnej, eglarstwa, kajakarstwa i plywania. Kadego dnia studenci poddawani s do intensywnym wiczeniom, których zakres i stopie intensywnoci zaley od biecego programu zaj. Niewtpliwie wplyw na zmiany somatyczne posiada intensywno wicze fizycznych, oraz ilo i jako wyywienia zarówno w stolówce jak i dojadanie poza zasadniczymi posilkami. Celem niniejszej pracy byla próba oceny wyywienia studentów na 10. dniowym letnim obozie sportowym oraz okrelenia czy ilo i jako zjadanych pokarmów pokrywa koszt energetyczny wydatkowany podczas wicze ruchowych. Analiza cech morfologicznych przed i po obozie da winna obraz zmian, jakie mona zauway u badanych kobiet.

76

J. Eksterowicz, M. Napierala

Nr 1

MATERIAL I METODY

W badaniach uczestniczylo 25 studentek studiów stacjonarnych Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego (UKW) w Bydgoszczy z kierunku wychowania fizycznego, w wieku okolo 21 lat. Przebywali oni na obowizkowym letnim obozie sportowym w okresie od 25 czerwca do 5 lipca 2006 roku w orodku wypoczynkowym w Krglu k/Bydgoszczy. Studenci byli zakwaterowani i ywieni w systemie ,,zamknitym" na terenie orodka. Codziennie, przez o okolo osiem godzin, uczestniczyli w zajciach sportowych. Dobowy, jednostkowy wydatek energetyczny wynosil w przyblieniu okolo 2900 kcal dla kobiet, co odpowiada wydatkom dla osób ciko pracujcych [11]. Podczas calego okresu zgrupowania kontrolowano wyywienie w stolówce oraz oszacowano spoywanie pokarmów poza stolówk (wywiad). Poddano analizie dzienne spoycie wyliczajc w nim ogólem: warto energetyczn, zawarto bialek, tluszczów i wglowodanów, wapnia, elaza, fosforu, magnezu, potasu, witamina A, E, B1, B2 oraz C. Prócz wartoci sumarycznych wyliczono równie udzial energii z bialek, tluszczów wglowodanów oraz, na tle bialka ogólem, wyliczono dzienn poda bialka zwierzcego. W oparciu o powysze dane obliczono wagowy stosunek bialek do tluszczów i do wglowodanów [5, 6]. Obliczenia wartoci odywczych jadlospisów dokonano poslugujc si programem komputerowym ,,Wikt", który powstal przy wspólpracy pracowników Instytutu ywnoci i ywienia w Warszawie oraz firmy informatycznej NET-KOMP Uslugi Informatyczne w Gdyni. Program dziala w oparciu o baz danych ,,Tabele wartoci odywczych produktów spoywczych" opracowanych przez Instytut ywnoci i ywienia oraz normy ywienia dla rónych grup ludnoci [5, 11]. Uzyskane wyniki porównano z normami zaleconymi przez Instytut ywnoci i ywienia dla kobiet w wieku 19-25 lat, o duej aktywnoci i masie ciala 65 kg. Program ,,Wikt automatycznie porównuje wyliczone wartoci odywcze jadlospisów z normami I. Pomiaru cech somatycznych dokonywano dwukrotnie: przed i po obozie (25.06. i 05.07.2006 r). Dokonano pomiarów: wysokoci i masy ciala, obwodu pasa oraz zawartoci tkanki tluszczu w ustroju. Wielkoci tkanki tluszczowej obliczono w oparciu o grubo faldów skórno-tluszczowych. Zmierzono grubo nastpujcych faldów: faldu pionowego ­ na ramieniu w polowie jego dlugoci nad miniem trójglowym, faldu poziomego ­ na tylnej powierzchni ciala tu pod dolnym ktem lopatek, faldu ukonego ­ nad biodrem. Pomiary wykonano przy uyciu zestawu antropometrycznego (antropometr, faldomierz, tama antropometryczna) oraz wagi lekarskiej TANITA. Do wyliczenia zawartoci tkanki tluszczowej posluono si wzorem zaproponowanym przez Durnina [10]. Pomiary dokonano przy uyciu przyrzdów antropometrycznych zgodnie z opisanymi procedurami bada [4, 7]. Z uzyskanych wyników, obliczono wartoci rednie i odchylenia standardowe oraz przy pomocy testu t - Studenta odczytano istotno rónic pomidzy rednimi wynikami badanych cech somatycznych na poziomie istotnoci 1% i 5%.

WYNIKI I ICH OMÓWIENIE Prowadzc analiz spoycia pokarmów wród studentek naley stwierdzi, e uczestniczce w obozie sportowym kobiety pozyskiwaly rednio dziennie za malo energii, wglowodanów, tluszczów, witaminy B1 oraz elaza. W nadmiarze w stosunku do norm studentki pozyskiwaly: bialko zwierzce, witamin A, witamin C, fosfor, magnez i sód (Tab. I i Ryc. 1). Dzienne spoycie studentek zawieralo niemal normatywne wielkoci: witaminy E, witaminy B2, wapnia i potasu. Udzial bialek tluszczów i wglowodanów w produkcji energii dziennej racji pokarmowej wynosil odpowiednio: 19,5 % (norma 12%), 35% (norma 30%), oraz 45,5% (norma 58 %) [14]. Stosunek wagowy bialek do tluszczów i do wglowodanów

Nr 1

Tabela I.

ywienie studentek podczas obozu sportowego

77

rednia zawarto energii i skladników odywczych w dziennym jadlospisie Average content of energy and nutrients in daily menu. Zawarto Zawarto Odchylenie Realizacja Skladniki w produktach w normie bezwzgldne normy ( %) Energia [kcal] 1907,00 2900,00 - 992,00 65,00 Wglowodany [g] 215,00 472,00 - 257,00 45,00 Tluszcze [g] 74,00 97,00 - 23,00 76,00 Bialko ogólem [g] 93,00 80,00 13,00 116,00 W tym zwierzce [g] 69,00 30,00 39,00 231,00 Witamina A [mcg] 2982,00 800,00 2182,00 372,00 Witamina E [mg] 9,20 10,00 - 0,80 92,00 Witamina C [mg] 124,00 70,00 54,00 177,00 Witamina B1 [mg] 1,52 2,00 - 0,48 76,00 Witamina B2 [mg] 2,28 2,20 0,08 103,00 Wap [mg] 1202,00 1200,00 2,00 100,00 elazo [mg] 14,00 19,00 -5,00 73,00 Fosfor [mg] 1805,00 900,00 905,00 200,00 Magnez [mg] 359,00 300,00 59,00 119,00 Sód [mg] 2989,00 625,00 2364,00 478,00 Potas [mg] 3662,00 3500,00 162,00 104,00 Energia z bialka [%] 19,00 12,00 7,00 162,00 Energia z tluszczów [%] 35,00 30,00 5,00 116,00 Energia z wglowodanów [%] 45,50 58,00 -12,50 78,00

550 500 450 Realizacja normy w % 400 350 300 250 200 150 100 50 0

wo da ny ie rz ec e em B1 B2 E A C zo Só d En er gi a us zc ze og ó it a m it a m ag ne z Fo sf W Po ta s in a in a in a ap ib a in a el a or

478

372

231 177 116 65 76 45 92 76 103 100 73 200 119

104

it a m

it a m

it a m

zw

gl o

lka

T

W

ty m

W

W

Bi a

W

Ryc. 1.

Ryc. 1. Zestawienie the adników od ywczych w rednim dziennym jad ospisie Nutrients in sk average daily menu. Nutrients in the average daily menu. nie byl korzystny i wynosil 1: 0,8:2,3. Wskazuje to na niski udzial wglowodanów w dziennej racji pokarmowej [2]. Dokonujc analizy spoycia wedlug grup produktów spoywczych (Tab. II) naley stwierdzi, e uczestniczki obozu zbyt malo, w stosunku do norm, spoywaly mleka, produktów zboowych, ziemniaków, produktów z grupy cukier, slodycze i uywki oraz maslo i mietana.

Zestawienie skladników odywczych w rednim dziennym jadlospisie

W

W

W

M

78

J. Eksterowicz, M. Napierala

Nr 1

Prawie normatywne iloci (109% normy) spoywano produktów z grupy warzywa i owoce bogatych w witamin C (Tab. II, Ryc. 3).

Tabela II. rednia zawarto produktów spoywczych w dziennym jadlospisie Average content of food products in daily menu Zawarto Zawarto Odchylenie Grupy produktów w produktach w normie bezwzgldne Mleko i produkty mleczne [g] 1200,00 750,00 450,00 W tym mleko [g] 300,00 400,00 -100,00 Jaja [g] 50,00 25,00 25,00 Miso, wdliny, ryby [g] 195,00 165,00 30,00 Produkty zboowe [g] 183,00 455,00 -272,00 Warzywa i owoce z witamin C [g] 250,00 230,00 20,00 Warzywa i owoce z karotenem [g] 290,00 140,00 150,00 Inne warzywa i owoce [g] 390,00 300,00 90,00 Ziemniaki [g] 200,00 600,00 -400,00 Cukier, slodycze i uywki [g] 52,00 80,00 - 28,00 Maslo i mietana [g] 15,00 30,00 - 15,00

180 160 Realizacja normy w % 140 120 100 80 60 40 20 0 Energia z bia ek Energia z t uszczów Energia z w eglow odanów 116 78 162

Realizacja normy (%) 160,00 75,00 200,00 118,00 40,00 109,00 207,00 130,00 33,00 65,00 50,00

Ryc. 2. Udzia energii z bia ek, t uszczów i fat and carbohydratesdziennym jad ospisie Proportions of energy from proteins, w glowodanów w in daily menu Proportions of energy from proteins, fat and carbohydrates in daily menu Warto zwróci uwag na wielokrotnie wiksze, w obydwu grupach, w stosunku do norm, spoycie sodu. Jest to spowodowane bardzo ostronymi zaleceniami dotyczcymi spoycia tego pierwiastka, który jak wiadomo posiada znaczny wplyw na wzrost cinienia ttniczego krwi ze wszystkimi konsekwencjami. W wietle tych danych, dla obnienia spoycia sodu nalealoby zmniejszy spoycie produktów z grupy miso, wdliny i ryby, które studentki spoywaly z nadmiarem, bo 118% dziennej racji pokarmowej. Natomiast nalealoby radykalnie zwikszy spoycie wglowodanów, poniewa dotychczasowa ich poda wystarczala do pokrycia zaledwie 45% normy. Niedobory wglowodanów zostaly równie potwierdzone przy wyliczeniu stosunku wagowego bialek do tluszczów i do wglowodanów. O ile bialka i tluszcze ogólem we wskazanej proporcji nie stanowi istotnego zagroenia, to wglowodany spoywane byly na poziomie dwukrotnie niszym od zalecanych norm [14]. Wydaje si, i problem ten mona do latwo pokona podajc wiksz ilo ziemniaków, których kobiety

Ryc. 2.

Udzial energii z bialek, tluszczów i wglowodanów w dziennym jadlospisie

Nr 1

250

ywienie studentek podczas obozu sportowego

79

Realizacja normy w %

200 160 150

200

207

118 100 75 40

130 109 65 33

50

50

0

Mleko i produkty mleczne

W tym mleko

Jaja

Mi so, w dliny i ryby

Produkty zbo owe

Warzywa i Warzywa i Inne warzywa i owoce bogate owocw bogate owoce w witamin C w karoten

Ziemniaki

Cukier, s odycze i u ywki

Mas o i smietana

Ryc. 3.

Zestawienie produktów spoywczych w rednim dziennym jadlospisie Ryc. 3. Zestawienie produktów spo ywczych w rednim dziennym jad ospisie A list of the food products in average daily menu A list of the food products in average daily menu

spoywaly na poziomie 33% normy. Podobnie, radykalnego zwikszenia wymaga poda produktów zboowych, poniewa kobiety spoywaly je jedynie na poziomie 40% normy. Oba te produkty (ziemniaki i produkty zboowe) s bogate w brakujce studentom wglowodany, zatem w taki sposób skomponowana dieta ma szanse na zrównowaenie [6, 15]. Wydaje si, e nalealoby zwikszy o okolo 50 % spoycie produktów z grupy maslo i mietana, poniewa wypelniaj one norm zaledwie w 50%. Jednak w tym przypadku potrzebna by byla dua ostrono zmierzajca do nie przekroczenia normy na zawarto tluszczów ogólem, których spoycie wynioslo 76%. Dieta kobiet wykazala spoycie pewnych niedobory elaza (73% normy). Wydaje si, e ten niedobór moe by skorygowany poprzez zalecane ju wczeniej zwikszone spoycie produktów zboowych i ziemniaków. Dokonujc analizy zmian wybranych wielkoci cech somatycznych w okresie od 25 czerwca do 5 lipca 2006 roku, naley stwierdzi, e w badanej grupie kobiet pomniejszeniu ulegly wszystkie badane parametry (masa ciala, wskanik wagowo-wzrostowy (BMI), wielko tkanki tluszczowej, obwód pasa a nawet wielko tkanki aktywnej) (Tab. III). Jednak rónice midzy rednimi wielkociami badanych parametrów, na przestrzeni 10 dniowego zgrupowaTabela III. Charakterystyki liczbowe wybranych cech somatycznych Characteristics of the selected somatic features Badanie I Badanie II Badana cecha 1 2 X 1 X 2 Wysoko ciala (cm) (V-B) 169,83 6,15 169,83 6,15 Masa ciala (kg) 63,82 6,93 62,85 6,09 BMI 22,12 1,49 21,79 1,32 Tkanka tluszczowa (kg) 19,21 3,83 18,81 3,36 Tkanka aktywna (kg) 44,60 4,30 44,12 4,04 Obwód pasa 72,59 5,23 71,10 3,96 tp(0.05)=2,06; tp(0.01)=2,78

d 0 -0,97 -0,33 -0,40 -0,48 -1,49

t 0 0,26 1,16 0,39 0,41 1,14

80

J. Eksterowicz, M. Napierala

Nr 1

nia letniego, nie byly istotne statystycznie. Pokazaly one jednak pewn tendencje zmierzajc do redukcji masy ciala, a w szczególnoci tkanki nieaktywnej. Ten ubytek masy tluszczowej (body fat) byl spowodowany aktywnym trybem ycia podczas letniego obozu oraz co wynika z bada nad sposobem odywiania si studentów, z do znacznych niedoborów energetycznych w dziennych racjach pokarmowych, które w 65% wypelnialy normy na energi dla kobiet. Zbyt krótki byl jednak okres obserwacji aby zmiany w skladzie ciala mogly by wyrane i w rezultacie statystycznie potwierdzone. DYSKUSJA Jak wynika z przeprowadzonych bada, zastosowana dieta dla studentek, podczas letniego obozu szkoleniowego, nie wypelniala warunków diety ,,zrównowaonej" dla mlodych kobiet intensywnie uprawiajcych sport. Brakowalo w niej glównie energii, wglowodanów, oraz w mniejszym stopniu tluszczów, witaminy B1 i elaza. Szczególny niepokój powinny wzbudza niedobory energetyczne, poniewa, w dluszym okresie czasu, mog prowadzi do nadmiernego ubytku tkanki tluszczowej, a w konsekwencji do zaburze w produkcji estrogenów co prowadzi do zaklócenia funkcji osi podwzgórzowo - przysadkowo - jajnikowej. Moe to wywola zaburzenia miesiczkowania w postaci jednostki chorobowej zwanej wtórnym brakiem miesiczki ­ amenorrhoea secundaria lub miesiczk rzadk ­ oligomenorrhoea. Osoby takie zagroone s osteoporoz [9, 11,12]. Aby zapobiega niekorzystnym zmianom w wydzielaniu hormonów plciowych (zaburzenia cyklu miesiczkowego) kobiety obcione duym wysilkiem fizycznym powinny odywia si stosownie do zapotrzebowania wynikajcego z ponoszonego wysilku. Osteoporoza jest chorob charakteryzujc si obnion mas kostn oraz pogorszeniem si mikroarchitektury tkanki kostnej. Prowadzi to do zwikszonego ryzyka zlama kostnych. Jest szczególnie niebezpieczna po czterdziestym roku ycia, gdy nastpuje fizjologiczna utrata masy kostnej. Z dotychczasowych bada wynika, e u zawodniczek rónych dyscyplin sportu zaburzeniom ywieniowym oraz wtórnemu brakowi miesiczki towarzyszy obnienie gstoci koci [11, 12]. Utrata masy kostnej moe dotyczy calego szkieletu, lub jego czci, co wie si z uprawian dyscyplin sportu. Warto podkreli, e wysilek silowy przeciwdziala utracie masy kostnej. Przedstawione powyej schorzenia nazywane s zespolem triady [3, 12]. Kobiety, u których stwierdzono obecno jednego z czynników triady powinny by przebadane pod ktem wystpienie pozostalych dwóch. Kobietom niemiesiczkujcym zaleca si zwikszone spoycia wapnia, co najmniej 1500 mg dziennie, aby zrównoway bilans tego pierwiastka w ustroju [11]. Poza tym powinno si dy, za pomoc specjalnego treningu i wyywienia, do przywrócenia normalnego stanu reprodukcyjnego. Naley podkreli, e terapia ywieniowa jest dlugotrwala i jeeli czynno gonad nie wraca do normy konieczna jest kuracja hormonalna. Powanym problemem w zaprezentowanej diecie jest, oprócz niedoborów energetycznych, duy niedostatek wglowodanów. Powszechnie wiadomo, e w przypadku sportowców stanowi one glówne ródlo energii, poniewa spalaj si w ustroju w warunkach niedotlenienia (hipoksji). Podstawowym materialem zapasowym slucym do produkcji energii jest gli-

Nr 1

ywienie studentek podczas obozu sportowego

81

kogen zmagazynowany w wtrobie i miniach. U osób nie uprawiajcych sportu zawarto glikogenu w organizmie jest mniejsza ni u sportowców i wynosi: w wtrobie okolo 100g, w miniach okolo 300g. Natomiast zasoby glikogenu w miniach dobrze wytrenowanych sportowców mog ksztaltowa si nawet na poziomie 500g decydujc o zwikszonych moliwociach wysilkowych sportowców [13, 15]. Przy niedoborach ywieniowych wglowodanów zaklócony zostaje proces odbudowy glikogenu, co skutkuje obnieniem si wydolnoci ustroju. Dieta wysokowglowodanowa polecana jest szczególnie osobom uprawiajcym sporty wytrzymalociowe [2, 8, 9]. Warto podkreli, e w dlugim okresie czasu, zarówno niedobory jak i nadwyki ywieniowe mog mie negatywne skutki zdrowotne szczególnie dla osób mlodych, bdcych w okresie rozwoju psychofizycznego [1, 5, 13]. Zaburzenia ywieniowe u mlodziey uprawiajcej sport maj powaniejsze konsekwencje ni u mlodych osób o umiarkowanej aktywnoci fizycznej. Dlatego potrzebna jest edukacja na temat prawidlowego ywienia. WNIOSKI W oparciu o dokonan analiz wyywienia oraz obserwacj zmian wielkoci wybranych parametrów somatycznych, mona sformulowa nastpujce wnioski: 1. U badanych kobiet wyywienie zawieralo zbyt malo energii, zaledwie okolo 65% normy. Z pewnoci u bardzo wielu uczestniczek zgrupowania powstal tzw. ujemny dobowy bilans energetyczny. Stan taki skutkowal obnianiem si masy ciala, a szczególnie tkanki tluszczowej. Jest on do pewnego stopnia korzystny, jednak po przekroczeniu minimalnych zalecanych dla ustroju norm zawartoci tkanki tluszczowej, moe zaowocowa rozwojem procesów osteoporotycznych, hypoestrogenizmem u kobiet, w konsekwencji utrat zdolnoci rozrodczych. W dziennej racji pokarmowej zdecydowanie za malo podawano wglowodanów (rednio zaledwie 40-45% normy). 2. Nadmierne spoycie sodu, przekraczajce norm, wynikalo z nadmiernego spoycia misa, wdlin i ryb przez wszystkich badanych. Nalealoby kosztem misa i jego przetworów zwikszy spoycie produktów zboowych oraz ziemniaków, które oprócz blonnika dostarczalyby witamin z grupy B, witamin C oraz makro i mikroelementy. 3. Uczestnicy letniego obozu, co bylo zgodne z oczekiwaniem, tracili mas ciala oraz tkank tluszczow. Zmiany te byly jednak niewielkie, nie potwierdzone metodami statystycznymi. Pewien niepokój moe budzi zauwaona tendencja, jednak nie potwierdzona statystycznie, do obniania si tkanki miniowej.

J. Eksterowicz, M. Napierala OCENA SPOSOBU YWIENIA STUDENTEK Z KIERUNKU WYCHOWANIA FIZYCZNEGO PODCZAS LETNIEGO OBOZU SPORTOWEGO Streszczenie Celem niniejszej pracy byla próba oceny wyywienia 25 studentek z kierunku wychowania fizycznego Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy na 10 dniowym letnim obozie sportowym oraz okrelenia czy ilo zjadanych pokarmów pokrywa koszt energetyczny wydatkowany podczas wicze ruchowych. Obliczenia wartoci odywczych jadlospisów dokonano poslugujc si programem kompu-

82

J. Eksterowicz, M. Napierala

Nr 1

terowym ,,Wikt" i porównano go z zaleconymi normami. Stwierdzono, e u badanych kobiet wyywienie dostarczalo zbyt malo energii. Powstal tzw. ujemny dobowy bilans energetyczny, który skutkowal obnianiem si masy ciala, a szczególnie tkanki tluszczowej. J. Eksterowicz, M. Napierala EVALUATION OF THE WAY OF NUTRITION OF THE PHYSICAL EDUCATION STUDENTS DURING SUMMER SPORTS CAMP Summary The aim of the present paper is to try to evaluate the diet of 25 Physical Education students from Kazimierz Wielki University in Bydgoszcz during a 10-days summer sports camp and to find out if the amount of food eaten covers the energetistic cost spent during motor exercises. To count nourishing values of the menu, computer program "Wikt" was used, the program of the Institute of Food and Nutrition, and the results were compared with the norms recommended. The diet contained too little energy for the tested women. There occurred so-called adverse 24h energetistic balance, in consequence of which ­ the decrease of body mass, especially fat tissue.

PIMIENNICTWO

1. Antosiewicz J.: Witamina C w ywieniu sportowców. Sport Wyczynowy 1998, 1-2, 60-65. 2. Celejowa I.: ywienie w treningu i walce sportowej. Wydawnictwo COS, Warszawa 2001. 3. Costill D. L.: Carbohydrates for exercise and dietary demands for optima performance. International Journal of Sports Medicine 1988, 9, 1-18, 4. Drozdowski Z.: Antropometria w wychowaniu fizycznym. AWF , Pozna 1998. 5. Gawcki J., Hryniewiecki L. (red.): ywienie czlowieka. Podstawy nauki o ywieniu. PWN, Warszawa 2000. 6. Kunachowicz H., Nadolna I., Iwanow K., Przygoda B.: Warto odywcza wybranych produktów spoywczych typowych potraw. PZWL, Warszawa 2001. 7. Laska ­ Mierzejewska T.: Antropologia w sporcie i wychowaniu fizycznym. Wydawnictwo COS, Warszawa 1999. 8. Maughan R., Burke L.: ywienie a zdolno do wysilku. Medicina Sportiva, Kraków 2000. 9. Maughan R.: Odywianie w sporcie: wydatkowanie energii i bilans energetyczny. Medicina Sportiva 2000, 4(30, 169-178. 10. Roy J., Shephard M.D.: Exercise physiology. BC Decker INC, Toronto, Philadelphia 1987. 11. Raczyska B.: Zaburzenia ywieniowe u zawodniczek. Sport Wyczynowy 2001, 5-6, 42 - 48 12. Yeager Ziemiaski. Agostini R., Nattiv A., Drinkwater B.: The female athlete triad: disordered eating, amenorrhoea, osteoporosis. Medicine and Science in Sports and Exercise, 1993, 25, 775 -777 13. Ziemlaski ., Niedwiecka-Kcikowa D.: Zalecenia ywieniowe i zdrowotne dla sportowców. Wydawnictwo COS, Warszawa 1997. 14. Ziemlaski . (red.): Normy ywienia czlowieka. Fizjologiczne podstawy. PZWL, Warszawa 2001 15. Ziemlaski .: Zarys fizjologii ywienia czlowieka ze szczególnym uwzgldnieniem sportowców. AWF Warszawa, Warszawa 1987.

Otrzymano: 26.02.2007

ROCZN. PZH 2008, 59, NR 1, 83-96

AGNIESZKA KLIMKOWICZ-PAWLAS, BARBARA MALISZEWSKA-KORDYBACH

WPLYW WYBRANYCH ROZPUSZCZALNIKÓW ORGANICZNYCH NA AKTYWNO MIKROORGANIZMÓW GLEBOWYCH

EFFECT OF THE SELECTED ORGANIC SOLVENTS ON THE ACTIVITY OF SOIL MICROORGANISMS

Instytut Uprawy, Nawoenia i Gleboznawstwa Pastwowy Instytut Badawczy Zaklad Gleboznawstwa, Erozji i Ochrony Gruntów 24-100 Pulawy, ul. Czartoryskich 8 e-mail: [email protected] W badaniach ekotoksykologicznych majcych na celu ocen oddzialywania stalych hydrofobowych substancji organicznych niezbdne jest stosowanie rozpuszczalników organicznych, które ze swej strony mog wplywa na aktywno biologiczn gleb. Oceniono oddzialywanie dwóch powszechnie stosowanych rozpuszczalników (aceton i dichlorometan) na ogóln i specyficzn aktywno mikroorganizmów glebowych w zrónicowanych warunkach eksperymentalnych.

Slowa kluczowe: aktywno, mikroorganizmy, badania ekotoksykologiczne Key words: activity, microorganisms, ecotoxicity studies WSTP Badania ekotoksykologiczne zmierzajce do oceny oddzialywania stalych hydrofobowych zanieczyszcze organicznych (np. wielopiercieniowe wglowodory aromatyczne - WWA) na mikrobiologiczne parametry glebowe wymagaj wprowadzania tych substancji do gleb w formie roztworów. Zwizki te charakteryzuj si bardzo nisk rozpuszczalnoci w wodzie, niezbdne jest wic stosowanie rozpuszczalników organicznych. Dobór rozpuszczalnika determinowany jest rozpuszczalnoci dodawanego zwizku oraz toksycznoci i trwaloci rozpuszczalnika [23]. Idealny rozpuszczalnik to taki, który nie zmienia wlaciwoci dodawanego zwizku i struktury gleby, latwo odparowuje z gleby lub ulega rozkladowi i nie wykazuje wlaciwoci toksycznych w stosunku do mikroorganizmów glebowych [23]. Do wprowadzania zwizków organicznych do gleb wykorzystywanych jest wiele rozpuszczalników m.in. takich jak: dichlorometan [17, 20, 22, 28], aceton [7, 17, 26, 29], cykloheksan [18], octan etylu [14], toluen [23] i chloroform [5]. Rozpuszczalniki te z jednej strony mog stanowi dodatkowe ródlo wgla dla mikroorganizmów wplywajc na wzrost ich aktywnoci i liczebnoci, a z drugiej mog oddzialywa toksycznie [1]. Toksyczne oddzialywanie rozpuszczalników organicznych w glebie moe zaciera efekty powodowane przez badane zwizki organiczne,

84

A. Klimkowicz-Pawlas, B. Maliszewska-Kordybach

Nr 1

a przez to utrudnia interpretacj wyników. Niestety, informacje z zakresu wplywu rozpuszczalników na mikroorganizmy glebowe s bardzo ograniczone [3, 22, 28]. Celem przeprowadzonych bada byla ocena wplywu wybranych rozpuszczalników organicznych na aktywno mikroorganizmów glebowych. Wytypowano dwa najczciej stosowane rozpuszczalniki o zrónicowanych wlaciwociach: dichlorometan i aceton. Dichlorometan jest zwizkiem niepolarnym, hydrofobowym, bardzo lotnym, po dodaniu do gleby wilgotnej nie miesza si z wod [26], z gleby suchej szybko odparowuje moe by jednak toksyczny dla bakterii glebowych. Aceton (2-propanon) jest wysoce polarn ciecz o stosunkowo silnych wlaciwociach toksycznych. Dobrze miesza si z wod, wydaje si wic by doskonalym rozpuszczalnikiem do stosowania w wilgotnych glebach, niemniej, w niektórych warunkach moe wplywa niekorzystnie na struktur gleby i powodowa jej pcznienie [2, 26]. Oddzialywanie rozpuszczalników oceniano na podstawie pomiarów aktywnoci dehydrogenaz (enzymów wewntrzkomórkowych z grupy oksydoreduktaz) oraz aktywnoci bakterii nitryfikacyjnych. Aktywno DH jest wskanikiem potencjalnej aktywnoci mikroorganizmów i odzwierciedla cal fizjologicznie aktywn biomas mikroflory glebowej wlczajc w to zarówno bakterie, jak i grzyby [27]. Degradacja dehydrogenaz w glebie nastpuje bardzo szybko po obumarciu komórek i nie ulegaj one w glebie akumulacji [25, 27]. Oznaczenia DH s rzadko stosowane w ocenie bezwzgldnej aktywnoci mikroflory glebowej, ze wzgldu na problemy metodyczne, natomiast czsto pomiar ten wykorzystywany jest w badaniach ekotoksykologicznych [20, 27]. Potencjal nitryfikacji odzwierciedla aktywno specyficznej grupy mikroorganizmów glebowych ­ bakterii utleniajcych amoniak przeprowadzajcych pierwszy etap nitryfikacji autotroficznej w glebie i szczególnie wraliwych na zmiany stanu rodowiska [8]. Parametr ten jest zalecany do bada oddzialywania substancji szkodliwych w rodowisku glebowym [8, 11]. Ze wzgldu na bardzo zrónicowane warunki stosowane powszechnie w testach ekotoksykologicznych w przeprowadzonych badaniach uwzgldniano zarówno wlaciwoci materialu glebowego jak rónice w warunkach dowiadcze. MATERIAL I METODY

Badania laboratoryjne obejmowaly trzy serie dowiadcze, w których wplyw rozpuszczalników na aktywno mikrobiologiczn oceniano z uwzgldnieniem zrónicowanych czynników takich jak: czas oddzialywania, rodzaj rozpuszczalnika oraz wlaciwoci gleb ­ Tabela I. Material glebowy Wykorzystany w dowiadczeniach material glebowy pobrano z poziomu orno-próchnicznego (0 ­ 20 cm) gleb uytkowanych rolniczo z terenów województwa lubelskiego oddalonych od ródel emisji zanieczyszcze, a w jednym przypadku (gleba N3) z terenu województwa lskiego z poludniowo-zachodniej czci Górnolskiego Okrgu Przemyslowego. Pobrane próbki gleb po przetransportowaniu do laboratorium wysuszono na powietrzu w temperaturze pokojowej w ciemnoci, wymieszano starannie i przesiano przez sito <0.02 mm. Otrzymany material glebowy przechowywano w temperaturze ok. 18 ± 2oC przez okres nie przekraczajcy 6 miesicy przed wykonaniem dalszych bada. W celu okrelenia biologicznych wlaciwoci gleb pobierano pod-próbki wieych gleb natychmiast po ich przetransportowaniu do laboratorium i przechowywano je w ciemnociach w temperaturze 4 ± 2oC (w lodówce) przez okres nie przekraczajcy 1 miesica . Rozpuszczalniki

Nr 1

Tabela I.

Rozpuszczalniki organiczne a aktywno mikroorganizmów

85

Uklad i warunki dowiadcze (temperatura - 20±2 C; wilgotno gleby - 60 % pelnej pojemnoci wodnej). The scheme of the experiments (temperature - 20±2 C; soil humidity - 60 % full water capacity) Parametr Seria I Seria II Seria III a b Gleby (symbol) N1, N2 N3, N4 N5, N6, N7 N6, N7 Rozpuszczalnik aceton; dichloroaceton dichlorometan metan Metoda dodawania roz1-stopniowa; 1-stopniowa; 1-stopniowa; 2-stopniowa; puszczalnika gleba wilgotna gleba sucha gleba wilgotna gleba sucha Ilo rozpuszczalnika 0, 8, 25, 75, 125 0, 20, 60, 180 0, 10, 20, 60, 180 20 (cm3kg-1) Czas inkubacji (dni) 7; 30 7 15 Czas aktywacji wstpnej 14 14 (dni) Mierzony efekt DH DH PN

DH - aktywno dehydrogenaz, PN - potencjal nitryfikacji W badaniach zastosowano dwa rozpuszczalniki o czystoci 99,5 % firmy POCH S.A. Gliwice o nastpujcych wlaciwociach Aceton - CO(CH3)2 ­ masa molowa 58,08 gmol-1, temperatura wrzenia 56ºC, gsto 0,79 gcm-3 i nieograniczona rozpuszczalno w wodzie (); Dichlorometan ­ CH2Cl2 - masa molowa 84,93 gmol-1, temperatura wrzenia 40ºC, gsto 1,32 gcm-3 i rozpuszczalno w wodzie 20 gdm-3. Metody analityczne Oznaczenia fizykochemicznych wlaciwoci gleb Podstawowe wlaciwoci fizyko-chemiczne gleb (Tabela II) oznaczano wedlug metod powszechnie stosowanych w laboratoriach stacji chemiczno-rolniczych [24]. O z n a c z e n i a a k t y w n o c i m i k r o b i o l o g i cz n e j Aktywno dehydrogenaz (DH) okrelano metod Casidy i in. [4] przy wykorzystaniu chlorku trifenylotetrazolu jako akceptora elektronów. Powstajcy trifenyloformazan (TPF) ekstrahowano etanolem i intensywno czerwonej barwy roztworu mierzono przy dlugoci fali 485 nm na spektrofotometrze Beckman DU-68. Potencjal nitryfikacji (PN) oznaczono zgodnie z zmodyfikowan metodyk ISO/DIS 15685 [9], wedlug której do oceny potencjalnej aktywnoci bakterii nitryfikujcych wykorzystywany jest pierwszy etap nitryfikacji (utlenianie amoniaku). Do próbek gleby zbuforowanej do pH 7,2 dodawano siarczanu (VI) amonu jako substratu dla bakterii ,,nitroso". Powstajce w wyniku aktywnoci bakterii azotany (III) oznaczano po 6 godzinach inkubacji próbek glebowych w temperaturze 20±2°C poprzez pomiar intensywnoci purpurowej barwy przy dlugoci fali 543 nm na spektrofotometrze Beckman DU-68. Intensywno oddychania (IR) w I i II Serii dowiadcze okrelano wedlug metody Jenkinsona i Powlsona [12] przez inkubowanie próbek glebowych przez 10 dni w zamknitych pojemnikach zawierajcych naczynka z 0,5 M NaOH wicym wydzielajcy si CO2; nadmiar NaOH zobojtniano 0,25 M HCl. Natomiast w III Serii bada parametr ten mierzono zgodnie z metodyk podan w normie ISO 16072 [10].

86

Tabela II.

A. Klimkowicz-Pawlas, B. Maliszewska-Kordybach Charakterystyka materialu glebowego Characteristic of soil material Seria I N1 glp 33 15,3 7 0,099 113,3 89,5 f N2 gs 46 15,3 6,9 0,114 119,1 165,3 f Gleby Seria II N3 N4 gl gl 23 29 59,3 16,8 5,9 6,6 0,12 0,118 23,1 80,2 74,3 f 109,8 f Seria III N6 pgl 14 6,3 5,4 0,070 38,0 4,6 g

Nr 1

Wlaciwoci gleby skl. granul. a fr <0,02 mm b Corg c pHKCl Nog d DH e IR

a b

N5 glp 33 15,3 7 0,099 95,5 4,1 g

N7 pgl 15 7,2 5,5 0,100 9,4 2,9 g

/sklad granulometryczny - texture; / zawarto frakcji o ¸< 0,02 mm ­ content of the fraction ¸< 0,02 mm (%); c / zawarto wgla organicznego ­ organic carbon content (gkg-1); d / zawarto azotu ogólnego - total nitrogen content (%); e / aktywno dehydrogenaz ­ soil dehydrogenases activity (g TPF g-1 s.m. gleby ­ d.w.soil); f / intensywno oddychania - intensity of respiration (g CO2 g-1dw 10 days-1) wg metody Jenkinson i Powlson (1976); g / intensywno oddychania - intensity of respiration (g CO2 g-1dw h-1) wg metody ISO 16072 (2002). Sposób prowadz enia dowiadcze Seria I W I Serii bada oceniano wplyw acetonu na aktywno dehydrogenaz w glebach poddanych wstpnej aktywacji. Suche próbki gleb (120 g) umieszczano w szklanych zlewkach, doprowadzano do poziomu wilgotnoci 60 % ppw i przechowywano w temperaturze pokojowej (20±2 C) przez okres 14 dni w celu reaktywowania aktywnoci biologicznej (aktywacja wstpna). Nastpnie do kadej (wilgotnej) próbki dodawano, starannie mieszajc, aceton w iloci 1, 3, 9, 15 cm3 na 120 g gleby tj. 8, 25, 75, 125 cm3kg-1. Próbki gleb inkubowano w temperaturze pokojowej przez okres 30 dni utrzymujc staly poziom wilgotnoci 60 % ppw. Aktywno biologiczn gleb okrelano po 7 i 30 dniach inkubacji na podstawie oznacze aktywnoci dehydrogenaz. Seria II W II Serii porównywano wplyw acetonu i dichlorometanu na aktywno dehydrogenaz wprowadzajc obydwa rozpuszczalniki do gleb bez wstpnej aktywacji. Do suchych próbek gleb (50 g) dodawano aceton lub dichlorometan w iloci 1, 3, 9 cm3 na 50 g gleby tj. 20, 60, 180 cm3kg-1 i pozostawiano na 24 h w celu ich odparowania. Po uplywie doby próbki gleb uwilgotniano do poziomu 60 % ppw i inkubowano przez okres 7 dni w temperaturze 20±2 C. Po tym czasie oznaczano aktywno dehydrogenaz. Seria III W III Serii bada okrelano wplyw dichlorometanu na aktywno bakterii nitryfikacyjnych w próbkach gleb aktywowanych wstpnie i nieaktywowanych przy wykorzystaniu zrónicowanych metodyk dodawania rozpuszczalnika. a) Do wilgotnych próbek gleb (200 g), poddanych uprzednio wstpnej aktywacji w warunkach opisanych dla I Serii, wprowadzono dichlorometan w iloci 2, 4, 12, 36 cm3 na 200 g gleby tj. 10, 20, 60, 180 cm3kg-1 i inkubowano je przez kolejne 15 dni w temperaturze pokojowej. Po tym czasie oznaczano aktywno nitryfikacji. b) Do suchych próbki gleb (bez aktywacji wstpnej) dodawano dichlorometan w iloci 2 cm3 na 100 g gleby czyli 20 cm3kg-1 przy zastosowaniu metody stopniowego dodawania rozpuszczalnika. Prób-

Nr 1

Rozpuszczalniki organiczne a aktywno mikroorganizmów

87

k podzielono na 2 czci w stosunku wagowym 1:4; do 20 g gleby dodano rozpuszczalnik i pozostawiano na dob (w ciemnoci w temperaturze pokojowej) w celu jego odparowania, nastpnie dodano pozostal cz próbki (80 g). Calo starannie wymieszano, inkubowano przez okres 15 dni w temperaturze pokojowej i oznaczano aktywno nitryfikacji. W kadej serii dowiadcze kontrol stanowily gleby bez dodatku rozpuszczalnika. Ocena statystyczna Wyniki oznacze aktywnoci biologicznej wyraano jako redni arytmetyczn. Oceny wplywu badanych czynników na mierzone parametry dokonywano porównujc odchylenia standardowe (Seria I i II) lub w oparciu o analiz wariancji szacujc istotno rónic na poziomie 0,05 (ANOVA, test LSD). Zalenoci pomidzy oznaczanymi parametrami opisywano równaniami regresji liniowej. Stosowano program komputerowy Statgraphics Centurion wersja XV.

WYNIKI Materialy glebowe wykorzystywane w kadej serii bada charakteryzowaly si zrónicowanymi wlaciwociami ­ Tabela II. Gleby w pierwszej serii dowiadcze pochodzily z terenów nie zanieczyszczonych. Obydwie gleby (N1 - glina lekka pylasta i gleba N2 - glina rednia) charakteryzowaly si nisk zawartoci wgla organicznego (Corg = 15,3 gkg-1) i odczynem obojtnym, natomiast rónily si wlaciwociami biologicznymi (gleba N2 byla aktywniejsza mikrobiologicznie ni gleba N1). Material glebowy w Serii II pochodzil z dwóch gleb pobranych z terenów o zrónicowanym stopniu naraenia na imisj zanieczyszcze. Gleba N3 (glina piaszczysta) pochodzila z terenów uytkowanych rolniczo z rejonu Górnego lska, za gleba N4 (glina lekka) z terenów rolniczych okolicy Pulaw. Gleba N3 charakteryzowala si wysok zawartoci Corg (59,3 gkg-1), lekko kwanym odczynem i nisk aktywnoci mikrobiologiczn. W glebie N4 natomiast zawarto wgla organicznego wynosila 16,8 gkg-1, za pHKCl= 6,6. Gleba ta wykazywala natomiast dwukrotnie wysz aktywno biologiczn ni gleba N3. W III Serii dowiadcze wykorzystano material glebowy z terenów nie zanieczyszczonych. Gleby N6 i N7, o skladzie granulometrycznym piasku gliniastego lekkiego, charakteryzowaly si bardzo nisk zawartoci wgla organicznego (odpowiednio 6,3

Tabela III. Wplyw acetonu na aktywno dehydrogenaz w glebach po 7 i 30 dniach inkubacji próbek aktywowanych wstpnie przez okres 15 dni The effect of acetone on the activity of dehydrogenases after 7 and 30 days of incubation of soil samples pre-activated during 15 days) Zawarto acetonu * DH (g TPFg-1s.m. ) (cm3 kg-1) gleba N1 gleba N2 7 dni 30 dni 7 dni 30 dni 0 (kontrola) 145,5a 111,4a 165,7a 115,9a 8 136,6b 107,4a 114,3b 87,8b 25 104,1c 84,5b 102,7c 61,8c 75 97,9c 65,3c 106,5c 74,8d 125 83,9d 57,3d 97,0c 38,0e Wartoci oznaczone w kolumnach tymi samymi literami nie róni si od siebie w sposób istotny (ocena na podstawie wartoci odchylenia standardowego). */ wartoci nominalne (ilo wprowadzona do gleby)

88

A. Klimkowicz-Pawlas, B. Maliszewska-Kordybach

Nr 1

i 7,2 gkg-1), kwanym odczynem i nisk aktywnoci biologiczn. Najwysze wartoci DH odpowiadaly glebie N5 (glina lekka pylasta, Corg 15,3 gkg-1, i pHKCl = 7), gdzie aktywno dehydrogenaz byla nawet 10-krotnie wysza ni w glebie N7. W Serii I dowiadcze oceniano wplyw acetonu na aktywno DH w glebach wstpnie aktywowanych przez okres 14 dni przy zrónicowaniu dwóch czynników: wlaciwoci gleb (2 gleby) i czasu kontaktu rozpuszczalnik-gleba (7 i 30 dni). Ju po 7 dniach po wprowadzeniu do obu wilgotnych (60 % ppw) gleb najniszej dawki acetonu (8 cm3kg-1) zaobserwowano istotn inhibicj aktywnoci dehydrogenaz; w glebie N2 o 31 %, a w glebie N1 tylko o 6 % (Tabela III). Wydluenie czasu inkubacji z 7 do 30 dni wplynlo na zmniejszenie bezwzgldnej aktywnoci DH (do 60­80 %), zarówno w glebach kontrolnych jak i w glebach z dodatkiem acetonu ­ Tabela III. Równoczenie zwikszyl si (chocia czasami w niewielkim stopniu) wplyw acetonu na wzgldn aktywno DH szczególnie przy wyszych poziomach rozpuszczalnika (> 25 cm3kg-1) ­ Ryc. 1. I tak przy najwyszej dawce acetonu 125 cm3kg-1 warto DH dla gleby N2 po 7 i 30 dniach oddzialywania rozpuszczalnika wynosila odpowiednio 58 i 33 % kontroli. Pomimo niewielkich rónic w wlaciwociach obu gleb (Tabela II), bardziej aktywna biologicznie gleba N2 o wikszej zawartoci frakcji splawialnej charakteryzowala si wiksz podatnoci na wplyw acetonu ni gleba N1. Rónice te uwidacznialy si szczególnie w warunkach silniejszego stresu; przy najwyszym poziomie acetonu i po czasie 30 dni warto DH dla gleby N1 wynosila 51 % , a dla gleby N2 ­ 33 % kontroli.

Tabela IV. Ocena wplywu acetonu i dichlorometanu na aktywno dehydrogenaz w glebach nie aktywowanej wstpnie. Assessment of the effects of acetone and dichloromethane on the activity of dehydrogenases in soils without pre-activation treatment. Zawarto acetonu * DH (g TPFg-1s.m. ) 3 -1 (cm kg ) gleba N3 gleba N4 aceton dichlorometan aceton dichlorometan 0 (kontrola) 40,6a 40,6a 93,4a 93,4a a a a 20 38,1 35,7 95,5 94,7a b b b 60 24,6 25,3 49,9 72,4b c c b 180 19,9 19,2 43,2 54,2c Wartoci oznaczone w kolumnach tymi samymi literami nie róni si od siebie w sposób istotny (ocena na podstawie odchylenia standardowego). */ wartoci nominalne (ilo wprowadzona do gleby)

W Serii II dowiadcze porównywano wplyw dwóch rozpuszczalników, acetonu i dichlorometanu na aktywno dehydrogenaz przy zrónicowanych wlaciwociach materialu glebowego. Dla zrónicowania warunków dowiadczalnych, w tej serii bada rozpuszczalniki wprowadzano do gleb suchych, bez aktywacji wstpnej. Przy najniszym zastosowanym steniu 20 cm3kg-1 aden z rozpuszczalników nie wplywal na aktywno DH lub powodowal nieznaczn stymulacj tego parametru - Tabela IV. Pierwsze efekty toksyczne rozpuszczalników (53 ­ 77 % kontroli) zaobserwowano przy poziomie 60 cm3kg-1 - Tabela IV, Rycina 2. Dalszy wzrost zawartoci zarówno acetonu, jak i dichlorometanu do poziomu 180 cm3kg-1 powodowal spadek aktywnoci DH do okolo 50 % kontroli - Ryc 2. Rónice pomidzy oddzialywaniem acetonu i dichlorometanu byly cile uzalenione od wlaciwoci gleb: w bar-

Nr 1

120

Rozpuszczalniki organiczne a aktywno mikroorganizmów

89

100

DH (% kontroli)

80

60

40

20 0 30 60 90 120 150

st

kontrola N2-Ace-7

. rozp. (cm3.kg-1)

N1-Ace-7 N2-Ace-30 N1-Ace-30

Ryc. 1.

Wzgldna aktywno dehydrogenaz (DH) po 7 i 30 dniach oddzialywania acetonu w glebach N1 i N2 (kontrola=100%) ­ Seria I. Relative activity of dehydrogenases (DH) after 7 and 30 days of incubation of soils N1 and N2 amended with acetone - Series I.

dziej Ryc. 1. biologicznie glebie N4 o niszej zawartoci Corg (Tabela II) wplyw acetonu byl aktywnej wyranie silniejszy i ksztaltowal si na tym samym poziomie, co w glebie N3, gdzie rónice pomidzy oddzialywaniem obu rozpuszczalników byly minimalne - Rycina 2. Na podstawie danych przedstawionych na Rycinach 1 i 2 wyznaczono odpowiednie równania regresji liniowej opisujce zaleno wzgldnych wartoci DH od zawartoci rozpusz120 100 DH(% kontroli) 80 60 40 20 0 50 st

kontrola N4-Ace-7

100 . rozp. (cm kg )

N3-Ace-7 N4-ChMe-7

3. -1

150

200

N3-ChMe-7

Ryc. 2.

Ryc. 2.

Wzgldna aktywno dehydrogenaz (DH) po 7 dniach inkubacji gleb N3 i N4 z dodatkiem acetonu (Ace) i dichlorometanu (ChMe) (kontrola=100%) ­ Seria II. Relative activity of dehydrogenases (DH) after 7 days of incubation of soils N3 and N4 amended with acetone (Ace) and dichloromethane (ChMe) (control ­ 100%) ­ Series II.

22

90

A. Klimkowicz-Pawlas, B. Maliszewska-Kordybach

Nr 1

czalnika w glebie. Dla odpowiednich kombinacji rozpuszczalnik/gleba mialy one formy: aceton/N3: -20,39 Ln(x)+151 (R2 0.92), aceton/N4: -25,48 Ln(x)+171 (R2 0.84), dichlorometan/N3 ­18,48 Ln(x)+141 (R2 0.97) i dichlorometan/N4: -0,25x+100 (R2 0.89). Równania te pozwolily na obliczenie wzgldnych wartoci DH dla gleb N3 i N4 przy zawartociach acetonu i dichlorometanu 20 cm3kg-1 i 60 cm3kg-1 odpowiadajcych maksymalnym dawkom stosowanym w innych badaniach [15, 17, 26]. Na podstawie tych wartoci wyznaczono odpowiednie stopnie hamowania DH zgodnie z równaniem [20]: SH = (DH-pr /DH-k ­ 1) x 100 %, gdzie: SH ­ stopie hamowania, DH-pr ­ DH próbki, DH-k ­ DH kontroli. Wyniki porównane na Rysunku 3 wskazuj na tendencj silniejszej zalenoci oddzialywania dichlorometanu od wlaciwoci gleb, ni w przypadku acetonu.

50 40 DH (% hamowania) 30 20

Aceton Dichlorometan Aceton Dichlorometan

60 cm3 kg-1

20 cm3 kg-1

10 0 -10 -20 -30 -40

N3

N4

N3

N4

N3

N4

N3

N4

Ryc. 3.

Stopie hamowania aktywnoci dehydrogenaz (DH) przy steniu acetonu i dichlorometanu 60 cm3 kg-1 i 20 cm3 kg-1 po 7 dniach oddzialywania rozpuszczalników w glebach N3 i N4 Inhibition of dehydrogenases activity (DH) at the concentration of acetone and dichloromethane of 60 cm3 kg-1 i 20 cm3 kg-1 after 7 days of incubation of soils N3 and N4.

W celu oceny wplywu wstpnej aktywacji gleb na oddzialywanie rozpuszczalników na akRyc. 3. tywno mikrobiologiczn gleb porównano wyniki uzyskane w I i II Serii bada dla acetonu po 7 dniach inkubacji wyznaczajc krzywe regresji linowej opisujce wyniki zbiorcze dla obu gleb w kadej serii: regresja logarytmiczna dla gleb N1+N2 w serii I i regresja kwadratowa dla gleb N3+N4 w Serii II ­ Rycina 4. W obu przypadkach wyznaczone równania objanialy 82 % zmiennoci wyników. Przebieg krzywych nie wskazuje na znaczcy wplyw wstpnego aktywowania gleb na oddzialywanie acetonu na warto DH, niemniej przy niskich dawkach rozpuszczalnika (<70 cm3kg-1) mona zaobserwowa tendencj silniejszego jego oddzialywania w glebach nie aktywowanych, gdzie aceton wprowadzano do gleby suchej. Porównanie wyników dla poszczególnych gleb (np. gleb N2 i N4 o zblionych wlaciwociach) take wskazuje na slabsze oddzialywanie acetonu w glebach nie aktywowanych (po 7 dniach inkubacji w glebie N2 pierwszy efekt przy 8 cm3kg-1, a w glebie N4 ­ przy 60 cm3kg-1).

Nr 1

Rozpuszczalniki organiczne a aktywno mikroorganizmów

120 100

DH (% kontroli)

91

80 60 40 20 0

0 50 St 100

y N3+N4= 104,9 -4,5*sqrt X R2 = 82,2 %

y N1+N2= 88,3 - 5,7*ln X R2 = 82,1 %

150

200

enie (cm3 kg-1)

N1+N2-Ace-7 N1+N2 teoret

N3+N4-Ace-7 N3+N4 teoret

Ryc. 4.

Regresje liniowe opisujce wplyw acetonu na wzgldn aktywno dehydrogenaz (DH) w glebach aktywowanych wstpnie (N1+N2) i nie aktywowanych (N3+N4). Czas inkubacji 7 dni. Linear regressions describing effect of acetone on the dehydrogenases activity in soils preactivated (N1+N2) and without pre-activation treatment (N3+N4) after 7 days incubation

W Serii III dowiadcze oceniano oddzialywanie dichlorometanu na aktywno bakterii Ryc. 4. nitryfikacyjnych w glebach wstpnie aktywowanych przez okres 14 dni (IIIa) i w glebach nie aktywowanych (IIIb). W wszystkich glebach poddanych aktywacji wstpnej istotne zmniejszenie wartoci PN po 15 dniach oddzialywania dichlorometanu nastpilo ju przy najniszym zastosowanym steniu 10 cm3kg-1 ­ Tabela V. Toksyczny wplyw rozpuszczalnika byl najsilniejszy w glebie N5, w której stwierdzono 92 % (w stosunku do kontroli) obnienie aktywnoci bakterii nitryfikacyjnych w stosunku do 33 % i 29 % odpowiednio w glebach

Tabela V. Wplyw dichlorometanu na potencjal nitryfikacji (Seria IIIa - gleby aktywowane wstpnie, jednostopniowe dodawanie rozpuszczalnika, Seria IIIb - gleby nie aktywowane wstpnie, dwustopniowe dodawanie rozpuszczalnika). The effect of dichloromethane on the potential of nitrification (Series IIIa ­soil pre-activated, one-step solvent addition, Series IIIb ­ soils without pre-activation treatment, two-steps solvent addition) Zawarto dichlorometanu * PN (g NO2 g-1s.m.) 3 -1 (cm kg ) Seria III a Seria III b N5 N6 N7 N6 N7 0 (kontrola) 2,61a 0,12a 0,65a 1,41a 0,48a 10 0,21b 0,04b 0,19b 20 0 0 0 1,43a 0,47a 60 0 0 0 180 0 0 0 -

*/ wartoci nominalne (ilo wprowadzona do gleby) ; - ) nie badano.

92

A. Klimkowicz-Pawlas, B. Maliszewska-Kordybach

Nr 1

N6 i N7 - Rycina 4. Wzrost iloci dodawanego rozpuszczalnika do poziomu 20 cm3kg-1 powodowal calkowite zahamowanie aktywnoci bakterii utleniajcych amoniak. Natomiast ta sama dawka dichlorometanu wprowadzona stopniowo do suchych gleb nie aktywowanych nie powodowala efektów toksycznych; nie stwierdzono statystycznie istotnych zmian w aktywnoci bakterii nitryfikacyjnych w stosunku do kontroli - Tabela V.

100

PN (% kontroli)

10

1

0

0,1 1 St N5-ChMe-15 10 enie (cm kg ) N6-ChMe-15 N7-ChMe-15

3 -1

100

1000

Ryc. 5.

Wzgldny potencjal nitryfikacji (PN) po 15 dniach inkubacji z dodatkiem dichlorometanu (kontrola = 100%) ­ Seria IIIa. Relative potential of nitrification (PN) in soils amended with dichlorometane after 15 days of incubation of soils amended with dichloromethane (control = 100%) ­ Series IIIa.

Ryc. 5.

DYSKUSJA

Z przeprowadzonych bada wynika, e przecitnie stosowane w badaniach ekotoksykologicznych [6, 15, 16, 17, 28] iloci rozpuszczalników (20­25 cm3kg-1) mog wplywa negatywnie na ogóln aktywno mikroorganizmów glebowych; w zalenoci od warunków dowiadczalnych i wlaciwoci gleb pierwsze efekty byly obserwowane w zakresie 8 ­ 60 cm3kg-1) - (Tabele III i IV). Std obserwowana w wielu badaniach tendencja do zmniejszania iloci rozpuszczalników, szczególnie dla substancji o wyszej rozpuszczalnoci, do dawek nie przekraczajcych 5 cm3kg-1 [16, 28]. Jednak wprowadzanie zwizków w tak malych objtociach rozpuszczalnika moe powodowa niewystarczajc homogeniczno próbek oraz stwarza problemy przy przygotowywaniu roztworów zwizków, zwlaszcza przy ich wysokich steniach [7, 23]. Aktywno specyficznych bakterii utleniajcych amoniak byla czulszym wskanikiem zanieczyszczenia gleb rozpuszczalnikami ni ogólna aktywno dehydrogenaz (Tabele III V), co potwierdza opinie o duej przydatnoci oznacze potencjalu nitryfikacji w badaniach ekotoksykologicznych [8, 11, 25, 29]. Informacje z zakresu oddzialywania rozpuszczalników na mikroflor glebow s do ograniczone, co utrudnia porównanie uzyskanych wyników z rezultatami innych autorów.

Nr 1

Rozpuszczalniki organiczne a aktywno mikroorganizmów

93

Brinch i in. [3] wykazali, e dichlorometan przy poziomie 25 cm3kg-1 zmniejsza liczebno bakterii o okolo 20 % silniej ni aceton. Kanazawa i Filip [13] zauwayli, e dodanie do gleby dichlorometanu w iloci 20 cm3kg-1 hamowalo aktywno bakterii utleniajcych NH4, ale nie wywieralo wplywu na szczepy przeprowadzajce rozklad glukozy i naftalenu. Miller i in. [1997] zanotowali 60­80 % hamowania procesu nitryfikacji w glebie zawierajcej 10 cm3kg1 dichlorometanu. Podobny poziom zaobserwowal oraz Crawford i Chalk [6] w glebie z dodatkiem acetonu w iloci 25 cm3kg-1. Natomiast Sverdrup [29] nie zauwayla istotnej rónicy w aktywnoci nitryfikacji pomidzy próbkami z dodatkiem acetonu w iloci 200 cm3kg-1, a gleb nie zawierajc rozpuszczalnika. Jednym z istotnych problemów przy porównywaniu wyników bada ekotoksykologicznych jest stosowanie przez rónych autorów zrónicowanych warunków dowiadcze, takich jak np. czas kontaktu organizm-zanieczyszczenie. Zaobserwowany ogólny spadek aktywnoci mikrobiologicznej gleb przy dluszych czasach ich inkubacji w warunkach laboratoryjnych bez uzupelniania substancji odywczych (Tabela III, Ryc. 1) jest zjawiskiem notowanym czsto [6, 8, 15]. Towarzyszcy mu spadek odpornoci mikrobiologicznej na oddzialywanie acetonu moe by zwizany z kumulowaniem si warunków stresowych (niedobór skladników pokarmowych i obecno zanieczyszczenia) lub obumieraniem mniej odpornych mikroorganizmów [6, 22, 29]. Poniewa niewtpliwie w tym samym czasie nastpuje znaczny spadek zawartoci acetonu w glebie (np. w wyniku parowania z wod lub degradacji chemicznej i bioologicznej [19], std rónice obserwowane byly glównie przy wysokich poziomach rozpuszczalnika. Przedluone dzialanie rozpuszczalników po ich jednorazowym wprowadzeniu do gleb obserwowano równie w innych pracach. Kanazawa i Filip [13] wskazywali na toksyczny wplyw rozpuszczalników na aktywno enzymów -glukozydazy i proteinazy po 28 dniach ich oddzialywania, a Brinch i in. [3] zauwayli oddzialywanie rozpuszczalników na liczebno bakterii nawet po 33 dniach. Uzyskane dane potwierdzaj wczeniejsze obserwacje autorów [15], e mikrobiologiczne testy ekotoksycznoci w warunkach laboratoryjnych nie powinny przekracza okresu 7-15 dni. Wstpna aktywacja gleb, stosowana do czsto w badaniach oddzialywania zanieczyszcze na mikroorganizmy glebowe, wskazywala na slabsze oddzialywanie acetonu na aktywno dehydrogenaz (przy niszych poziomach rozpuszczalnika ­Ryc. 4) oraz dichlorometanu na aktywno bakterii nitryfikacyjnych (Tabela V) w glebach nie aktywowanych. Uzyskany material dowiadczalny wydaje si jednak wskazywa, e sam proces aktywacji mikroorganizmów nie odgrywal w tym przypadku decydujcej roli. W przypadku acetonu istotne znaczenie moe tu mie fakt, e w glebach nie aktywowanych aceton wprowadzano do gleby suchej (w przeciwiestwie do gleb aktywowanych uwilgotnionych na poziomie 60 % ppw), z których rozpuszczalnik ten ulatnial si latwiej. Natomiast dodanie dobrze rozpuszczalnego w wodzie acetonu do gleby wilgotnej (Seria I) moglo zwiksza jego biodostpno dla mikroorganizmów glebowych i intensyfikowa negatywny wplyw na aktywno dehydrogenaz [2]. Przy wyszych zawartociach acetonu, udzial strat przez ulatnianie byl najprawdopodobniej mniejszy. W drugim przypadku (efekt dichlorometanu na PN) decydujcym czynnikiem byl najprawdopodobniej sposób dodawania rozpuszczalnika. Dichlorometan dodany do malej pod-próbki gleby odparowywal przez okres 1 doby i nastpne wymieszanie tej porcji z pozostal czci próbki nie powodowalo ju reakcji nawet tak czulych mikroorganizmów jak bakterie nitryfikacyjne. Obnienie toksycznoci dichlorometanu dodawanego do gleb suchych moglo by take zwizane z siln sorpcj rozpuszczalnika i zmniejszeniem jego biodo-

94

A. Klimkowicz-Pawlas, B. Maliszewska-Kordybach

Nr 1

stpnoci [22]. Dwustopniowy sposób wprowadzania roztworów zwizków organicznych do gleb byl zalecany i stosowany w innych pracach [3, 15, 17, 20, 22, 23]. Charakterystyka gleb wplywala na oddzialywanie rozpuszczalników (Tabela III , Ryc. 3), chocia w przeprowadzonym zakresie bada trudno bylo ustali istotne zalenoci midzy wlaciwociami gleb i oddzialywaniem zwizków organicznych takich acetonu lub dichlorometan. Obszerniejsze informacje z zakresu powizania podatnoci gleb na ekotoksyczne oddzialywanie zanieczyszcze organicznych z ich wlaciwociami przedstawiono w wczeniejszych publikacjach [16, 19, 20, 21]. Zaobserwowany wzrost aktywnoci DH przy niskich steniach dichlorometanu (Tabela IV, Ryc. 2) moe wskazywa, e dichlorometan w niewielkiej dawce mog by wykorzystywane przez mikroorganizmy glebowe jako ródlo wgla i energii [1, 6]. Ponadto obecno rozpuszczalników moe przyczynia si do zwikszenia rozpuszczalnoci wgla organicznego zawartego w glebach, a tym samym zwikszenia jego biodostpnoci dla mikroorganizmów [6]. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Rozpuszczalniki takie jak aceton i dichlorometan mog oddzialywa negatywnie na aktywno mikroorganizmów glebowych w ilociach stosowanych powszechnie w badaniach ekotoksykologicznych (10 ­ 20 cm3kg-1). Ich wplyw na aktywno bakterii glebowych jest uzaleniony zarówno od wlaciwoci materialu glebowego jak i od warunków dowiadczenia (czas kontaktu, wstpna aktywacja, wilgotno gleby, sposób dozowania rozpuszczalnika). Bardzo istotne znaczenie ma te mierzony parametr (wskanik aktywnoci mikrobiologicznej); aktywno specyficznych bakterii nitryfikacyjnych jest znacznie czulszym wskanikiem zanieczyszczenia gleb ni ogólna aktywno dehydrogenaz. Ograniczenie negatywnego oddzialywania rozpuszczalników mona uzyska poprzez zmniejszanie ich iloci (uwzgldniajc jednake moliwo jednorodnego wprowadzenia zanieczyszczenia do próbki gleb) oraz dwustopniowe wprowadzanie roztworu zanieczyszcze do gleby. Niemniej w wszystkich badaniach toksycznoci zwizków hydrofobowych konieczne jest uwzgldnienie kadorazowo serii bada kontrolnych gleby z dodatkiem rozpuszczalnika, w ilociach, jakie s zastosowane przy dodawaniu badanych zwizków.

A. Klimkowicz-Pawlas, B. Maliszewska-Kordybach WPLYW WYBRANYCH ROZPUSZCZALNIKÓW ORGANICZNYCH NA AKTYWNO MIKROORGANIZMÓW GLEBOWYCH Streszczenie Celem pracy bylo okrelenie wplywu rozpuszczalników organicznych stosowanych w badaniach ekotoksykologicznych na aktywno mikoroorganizmów glebowych. Do bada wytypowano dwa rozpuszczalniki stosowane najczciej w ocenie oddzialywa hydrofobowych organicznych zanieczyszcze rodowiskowych: aceton i dichlorometan. Ocen oddzialywania wybranych rozpuszczalników oparto na pomiarach dwóch parametrów okrelajcych; - ogóln aktywno mikrobiologiczn gleb (aktywno dehydrogenaz), - aktywno specyficznej grupy bakterii nitryfikacyjnych (potencjal nitry-

Nr 1

Rozpuszczalniki organiczne a aktywno mikroorganizmów

95

fikacji). Badania prowadzono w zrónicowanych warunkach laboratoryjnych (wlaciwoci materialu glebowego, czas oddzialywania, metoda dozowania rozpuszczalnika). Stwierdzono, e zastosowane rozpuszczalniki dozowane do gleb w ilociach stosowanych w badaniach ekotoksykologicznych (10-20 cm3 kg-1) mog wplywa hamujco na aktywno mikrobiologiczn gleb, szczególnie w przypadku specyficznych bakterii nitryfikacyjnych. Zastosowanie metody stopniowego dozowania rozpuszczalników do gleby w istotny sposób moe zmniejszy te negatywne efekty. A. Klimkowicz-Pawlas, B. Maliszewska-Kordybach EFFECT OF THE SELECTED ORGANIC SOLVENTS ON THE ACTIVITY OF SOIL MICROORGANISMS Summary The aim of the study was to evaluate the effect of organic solvents, commonly used in ecotoxicity studies on the activity of soil microorganisms. Two solvents, often applied in the studies of the effects of hydrophobic organic contaminants in the environment, acetone and dichloromethane, were employed in the experiments. The evaluation of the effects of the solvents was based on the measurements of two parameters describing the overall activity of soil microorganisms (activity of dehydrogenases) and the activity of the specific group of nitrification bacteria (potential of nitrification). The experiments included different laboratory conditions (soil material properties, time of contact, methods of solvent amendment). The results show that the solvents introduced to soils in the amount commonly used in the ecotoxicity studies (10-20 cm3 kg-1) may inhibit the activity of soils microorganisms: the effect was particularly visible in the case of potential of nitrification determinations. Employment of the method of gradual application of the solvents to soils led to significant decrease of those negative effects.

PIMIENNICTWO

1. Alexander M.: How toxic are toxic chemicals in soil? Environ. Sci.Technol. 1995, 29, 2713-2717. 2. ATSDR ­ US Agency for Toxic Substances and Disease Registry, Public Health Service: Toxicological profile for acetone 1994. 3. Brinch U.C., Ekelung F., Jacobsen C.S.: Method for Spiking Soil Samples with Organic Compounds. Applied Environ. Microb. 2002, 68, 1808-1816. 4. Casida L.E., Klein D.A., Santoro T.: Soil dehydrogenase activity. Soil Sci. 1964, 98, 371-376. 5. Criquet S., Joner E., Leglize P., Leyval C.: Athracene and mycorrhiza affect the activity of oxidoreductases in the roots and the rhizosphere of lucerne (Medicago sativa L.). Biotechnology Letters, 2000, 22, 1733-1737. 6. Crawford D.M., Chalk P.M.: Mineralization and immobilization of soil and fertilizer nitrogen with nitrification inhibitors and solvents. Soil Biol. Biochem. 1992 24, 559-568 7. Doick K.J., Lee P.H., Semple K.T.: Assessment of spiking procedures for the introduction of a phenanthrene-LNAPL mixture into field-wet soil. Environmental Pollution, 2003, 126, 399-406. 8. Hicks R. J., STotzky G., Van Voris P.: Review and Evaluation of the Effects of Xenobiotic Chemicals on Microorganisms in Soil. Adv. App. Microb.1990, 35, 195-253. 9. ISO/DIS 15685: Soil quality ­ Determination of potential nitrification ­ Rapid test by ammonium oxidation. 2001 10. ISO 16072: Soil quality ­ Laboratory methods for determination of microbial soil respiration (N65). 2002 11. ISO 15799:. Soil quality - Guidance on the ecotoxicological characterization of soils and soil materials. 2003

96

A. Klimkowicz-Pawlas, B. Maliszewska-Kordybach

Nr 1

12. Jenkinson D.S., Powlson D.S.: The effects of biocidal treatments on metabolism in soil. - V. A method for measuring soil biomass. Soil Biol. Biochem. 1976, 8, 209-213. 13. Kanazawa S., Filip Z.: Effects of trichloroethylene, tetrachloroethylene and dichloromethane on enzymatic activities in soil. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1986, 25, 76-81. 14. Kästner M., Breuer-Jammali M., Mahro B.: Impact of inoculation protocols, salinity, and pH on the degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and survival PAH-degrading bacteria introduced into soil. Appl. Environ. Microbiol. 1998, 64, 359-362. 15. Klimkowicz-Pawlas A.: Wplyw wielopiercieniowych wglowodorów aromatycznych na aktywno mikrobiologiczn gleb i na roliny. Praca doktorska, IUNG-PIB, Pulawy, 2005 16. Klimkowicz-Pawlas A., Maliszewska-Kordybach B.: Effect of soils contamination with phenanthrene on soil dehydrogenases activity. Chemia i In. Ekologiczna. 2004, 11, 595-602. 17. Klimkowicz-Pawlas A., Maliszewska-Kordybach B.: Effect of anthracene and pyrene on dehydrogenases activity in soils exposed and unexposed to PAHs. Water Air and Soil Pollution, 2003, 145, 169-186 18. Maliszewska-Kordybach B.: Trwalo wielopiercieniowych wglowodorów aromatycznych w glebie. Praca habilitacyjna, 81 pp. Wyd. IUNG, H Pulawy, 1993. 19. Maliszewska-Kordybach B.: Dissipation of polycyclic aromatic hydrocarbons in freshly contaminated soils ­ the effect of soil physicochemical properties and aging. Water, Air and Soil Pollution, 2005, 168, 113-128. 20. Maliszewska-Kordybach B., Smreczak B.: Changes of soil microbial properties in the course of PAH dissipation in soils artificially contaminated with these compounds. Polycyclic Aromatic Compounds, 2003, 23, 1-21 21. Maliszewska-Kordybach B., Klimkowicz-Pawlas A., Smreczak B.: Effect of soil physicochemical properties on toxicological bioavailability of phenanthrene for soil microorganisms". Mat. of International Workshop "Bioavailability of pollutants and soil remediation", Sevilla, Spain, 10-13 September, 2006. 22. Miller J.L., Sardo M.A., Thompson T.L., Miller R.M.: Effect of application solvents on heterotrophic and nitrifying populations in soil microcosms. Environ. Toxicol. Chem. 1997, 16, 447-451 23. Northcott G. L., Jones K.C.: Spiking hydrofobic organic compounds into soil and sediment: a review and critique of adopted procedures. Environ. Toxicol. Chem. 2000, 19, 10, 2418-2430. 24. Ostrowska A., Gawliski K., Szczubialka Z.: Metody analizy i oceny wlaciwoci gleb i rolin. Instytut Ochrony Rolin, Warszawa. 1991. 25. Pankhurst C.E., Rogers S.L., Gupta V.S.R.: Microbial parameters for monitoring soil pollution. W: Lynch J.M., Wiseman A. (eds). Environmental Biomonitoring: The Biotechnology Ecotoxicology Interface. : p. 46-68. Cambrige University Press, Cambridge. 1998 26. Reilley K. A., Banks M. K., Schwab A. P.: Dissipation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Rhizosphere. J. Environ. Qual. 1996,25, 212-219. 27. Rossel D., Tarradellas J., Bitton G., Morel J.L.: Use of enzymes in soil ecotoxicology: a case of dehydrogenase and hydrolitic ensymes. W: Tarradellas J., Bitton G., Rossel D. (eds.). Soil Ecotoxicology., : p. 179 ­ 206 Lewis Publishers, Boca Raton, New York, London, Tokyo 1997 28. Schwartz E., TInh S., Scow K. M.: Impact of methylene chloride on microorganisms and phenanthrene mineralization in soil. J. Environ. Qual. 2002, 31, 144-149. 29. Sverdrup L.E.: Toxicity of tar constituents in terrestrial ecosystem. Effects of eight polycyclic aromatic compounds on terrestrial plants, soil invertebrates and microorganisms. Ph.D. Thesis, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, University of Oslo. 2001.

Otrzymano: 19.08.2007

ROCZN. PZH 2008, 59, NR 1, 97-102

ADAM KROGULSKI

LOKALIZACJA SZPITALI A CZYSTO MIKROBIOLOGICZNA POWIETRZA W POMIESZCZENIACH

HOSPITALS LOCATION AND INDOOR AIR MICROBIOLOGICAL QUALITY

Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego - Pastwowy Zaklad Higieny Zaklad Higieny Komunalnej 00-791 Warszawa, ul. Chocimska 24 e-mail: [email protected] Kierownik: dr J. witczak W pracy przedstawiono wyniki pomiarów stenia mikroorganizmów w pomieszczeniach szpitali poloonych w zwartej zabudowie miasta i poza miastem. Omówiono wplyw rónych czynników na stenie bakterii i grzybów w pomieszczeniach szpitala.

Slowa kluczowe: bakterie w powietrzu, grzyby w powietrzu, klimatyzacja, mikroorganizmy w powietrzu sal w szpital Key words: bacteria in air, fungi in air, air conditioning, microorganisms in hospitals rooms air WSTP Mikroorganizmy czsto wystpuj na czsteczkach pylu. W terenie gdzie wikszo powierzchni ziemi jest pokryta rolinnoci, a ruch drogowy ma niewielkie natenie, stenie pylu w powietrzu bywa kilkakrotnie nisze w porównaniu z centrami duych miast. Dla Warszawy i okolic rónice wynosz do piciu razy w okresie cieplym i trzech w zimowym [2]. Stenie mikroorganizmów w powietrzu atmosferycznym znacznie si zmienia w zalenoci od pory roku. Opady atmosferyczne wymywaj z powietrza pyl i mog okresowo spowodowa zanik opisanych powyej rónic. W powietrzu równolegle z zmianami stenia pylu zmienia si stenie mikroorganizmów osadzonych na jego czsteczkach. Dodatkowym problemem jest dua zmienno stenia mikroorganizmów w powietrzu w zalenoci od warunków meteorologicznych np. liczba grzybów w okresie cieplym waha si w zakresie od kilkuset do kilkudziesiciu tysicy cfu/m3 [4]). Pierwszym celem przedstawianej pracy byla ocena wplywu zanieczyszczenia mikrobiologicznego powietrza atmosferycznego na stenie bakterii i grzybów w powietrzu wewntrznym szpitali. Drugim celem byla ocena sprawnoci pracujcych w szpitalach systemów klimatyzacji w zakresie redukcji stenia bakterii i grzybów w powietrzu sal operacyjnych.

98

A. Krogulski

Nr 1

MATERIAL I METODY

Badania stenia bakterii i grzybów w powietrzu atmosferycznym i w pomieszczeniach szpitali wykonywano w okresie od pocztku czerwca do polowy wrzenia w latach 2002/2003. W dniach poprzedzajcych badanie i w dniu bada nie bylo opadów a temperatura powietrza atmosferycznego wynosila w dzie 20 ­ 26 0C. Powietrze w pomieszczeniach szpitali poloonych poza miastem, oznaczonych I ­ IV, badano w dniach: I. ­ 18.08, II ­ 25.08, III ­ 08.09, IV 15.09. Powietrze w pomieszczeniach szpitali warszawskich oznaczonych I-W - IV-W badano w dniach: I-W - 03.06, II -W ­ 10 -17.06, III ­ W ­ 24.06, IV ­ W 26.08. W pracy wykorzystano jedynie wyniki pomiarów wykonanych w najczciej badanych pomieszczeniach: sterylizatorni w czci brudnej i czystej, sal: chorych, operacyjnych, pooperacyjnych, zabiegowych, OIOM i socjalnych. W badaniach stosowano nastpujce podloa:1). Malt extract agar firmy Oxoid o pH 5,4 ± 0,2 zalecane do wykrywania, izolacji i liczenia drody i pleni. 2.) TSA ­ Tryptone soya agar f-my Oxoid o pH 7,3 ± 0,2, podloe bogate w skladniki odywcze, na którym ronie wiele gatunków bakterii. Aparaty do kontroli mikrobiologicznej powietrza: Micro Bio (Air sampler MB 1 plus) firmy De Ville i mikrobiologiczny próbnik powietrza MAS ­ 100 (nowa wersja 2001r). Oba aparaty pracuj metod zderzeniow, przy czym MB 1 osadza material na plytkach typu Rodac Ø 55 mm, a MAS ­ 100 na powszechnie uywanych w mikrobiologii plytkach Ø 90 mm. Oba aparaty posiadaj glowice z otworami (dyszami). Powietrze przechodzce przez jeden otwór trafia w jeden osobny punkt na poywce. Do korekcji wyniku zanionego w wyniku trafienia dwóch lub wicej cfu (jednostek tworzcych kolonie) w jeden punkt wprowadza si poprawk wedlug wzoru Fellera [1]. Plytki z podloami agarowymi inkubowano odwrócone przykrywk do dolu. Plytki z osadzonymi bakteriami umieszczano w temperaturze 30oC. Kolonie liczono po 48 h inkubacji. Plytki z osadzonymi grzybami i ich zarodnikami umieszczano w temperaturze 25oC. Codziennie poczwszy od 48 h plytki przegldano i liczono rosnce kolonie. Liczenie przerywano wówczas, gdy w kolejnym dniu nie obserwowano przyrostu liczby kolonii. Na jedn plytk osadzano mikroorganizmy z objtoci 33, 100, 200, 300, 400 i 500 litrów powietrza (w zalenoci od spodziewanego stenia bakterii lub grzybów). W kadym punkcie pomiarowym zarówno bakterie jak i grzyby osadzano z dwóch objtoci powietrza. Z kadej objtoci powietrza mikroorganizmy osadzano na piciu równoleglych plytkach.

WYNIKI I ICH OMÓWIENIE Bakterie w powietrzu atmosferycznym i wybranych pomieszcze szpitalnych Stenia bakterii i grzybów w powietrzu atmosferycznym w czasie pomiarów prowadzonych w szpitalach poloonych poza miastem i w Warszawie przedstawiono w tabeli I. ródlem bakterii w badanych pomieszczeniach s glównie ludzie w nich przebywajcy. Stenie bakterii w powietrzu atmosferycznym bylo przewanie nisze ni w powietrzu badanych pomieszcze w szpitalach (tab. I i II). Rónica redniego stenia bakterii w powietrzu atmosferycznym w Warszawie i poza miastem, w porównaniu z rozrzutem wyników uzyskanych w kadym z obu obszarów bada, jak równie z rozrzutem wyników w rónych pomieszczeniach jednego szpitala byla niewielka i nieistotna. Pomijajc wyniki ze szpitala II, w którym wikszo badanych pomieszcze jest wyposaona w klimatyzacj, równie rednie stenie bakterii w pomieszczeniach poszczególnych szpitali w Warszawie i poza miastem bylo bardzo zblione i nie rónilo si istotnie (tab II). W szpitalu I, w którym niektóre sale s wyposaone w klimatyzacj, ze wzgldu na nieprawidlow eksploatacj efekty jej dzialania nie byly widoczne [3].

Nr 1

Tabela I.

Czysto mikrobiologiczna powietrza w szpitalach

99

Stenie bakterii i grzybów w powietrzu atmosferycznym w czasie wykonywania pomiarów w szpitalach ( cfu/m3). Bacteria and fungi concentration in ambient air at the time of indoor air sampling (cfu/m3). szpitale I II III IV I-W II-W III-W IV-W poloenie poza miastem Warszawa bakterie 530 98 480 386 552 480 628 240 grzyby 1700 2890 1038 697 7900 5300 844 670 bakterie 373,5 ± 193,0 475,0 ± 167,9 X± grzyby 1581,0 ± 966,8 3678,5 ± 3537,2 X± Objanienia: ­ odchylenie standardowe. Tabela. II. Bakterie, stenie w powietrzu pomieszcze szpitali ( cfu/m3). Bacteria concentration in hospitals indoor air (cfu/m3). szpitale I II* III IV I-W II-W III-W poloenie poza miastem Warszawa n 10 8* 10 9 7 13 8 X 1044,9 293,4* 609,3 945,3 937,3 731,0 995,0 ± 803,3 201,9* 376,6 702,0 560,5 566,4 445,3 X ± (z I , III, IV) 866,5 ± 228,2 839,3 ± 149,2

IV-W 11 693,7 357,5

Objanienia:

n - liczba badanych pomieszcze. * - wikszo badanych pomieszcze klimatyzowanych. - odchylenie standardowe.

Grzyby w powietrzu atmosferycznym i wybranych pomieszcze szpitalnych Rónice wartoci rednich z ste grzybów w powietrzu atmosferycznym w Warszawie i poza miastem s due, jednak rozrzut wyników z poszczególnych pomiarów byl tak znaczny e rónica midzy rednimi nie byla istotna.

Tabela. III. Stenie grzybów w powietrzu atmosferycznym i w pomieszczeniach szpitalnych, bez sal operacyjnych (cfu/m3). Fungi concentration in ambient air and in hospitals indoor air, without operating rooms (cfu/m3). szpitale I* II* III IV I-W II-W III-W IV-W poloenie poza miastem Warszawa p. atm. 1700,0 2890,0 1038 697,0 7900,0 5300,0 844,0 670,0 n 6* 4* 8 8 7 7 8 8 177,0 265,8 428,1 435,9 2659,7 2232,5 541,9 733,4 ± 160,9 249,9 275,9 270,1 2925,3 1472,4 137,6 286,0 221,4 432,0 2446,1 637,7 Objanienia: * - szpitale z czci pomieszcze klimatyzowanych n - liczba pomieszcze badanych w szpitalu ­ odchylenie standardowe

100

A. Krogulski

Nr 1

W dniach prowadzenia pomiarów w szpitalach I-W i II-W stenie grzybów w powietrzu bylo wyjtkowo wysokie, istotnie wysze ni w pozostalych dniach bada (0,003). W efekcie stenie grzybów w powietrzu badanych pomieszcze wymienionych powyej szpitali bylo istotnie wysze (0,0005). Stenie grzybów w powietrzu pomieszcze klimatyzowanych ze szpitali I i II (X = 43,7 ± 44,5,2), bylo istotnie nisze (0,01), w porównaniu z wynikami uzyskanymi w szpitalach III, IV, III-W, IV-W badanych przy istotnie niszym steniu grzybów w powietrzu atmosferycznym (0,01). Sale operacyjne Sale operacyjne w badanych obiektach mialy róne systemy wentylacji. Od klimatyzacji z filtrami H 13, poprzez wentylacj mechaniczn z rónego rodzaju filtrami o niskiej sprawnoci, po zupelny brak wentylacji, z moliwoci wietrzenia przez otwarcie okna.

Tabela IV. Stenie bakterii i grzybów w powietrzu sal operacyjnych (cfu/m3) Bacteria and fungi concentration in indoor air of operating rooms (cfu/m3) szpitale poloenie wentylacja bakterie grzyby bakterie bakterie ± grzyby ± K 540,0 1300,0 2,4 7,2 920,0 I II K 224,0 155,0 6,4 1,2 189,5 III B 870,0 942,0 223,0 165,0 IV W 828,0 1056,0 170,0 163,0 866,5 866,5 ± 228,2 180,3 ± 28,7 I-W W 1828,0 1572,0 122,8 182,8 II-W W 372,0 1728,0 301,0 938,0 III-W W 448,0 667,0 636,0 350,0 IV-W W 1152,0 528,0 poza miastem Warszawa

1109,6 1109,6 ± 618,0 436 ± 285,3

554,8 ± 524,3 4,3 ± 2,9

Objanienia: K ­ klimatyzacja, W ­ wentylacja mechaniczna, B ­ brak wentylacji, (okna) ­ odchylenie standardowe.

Klimatyzacja pozwala na uniezalenienie zanieczyszczenia mikroorganizmami powietrza w pomieszczeniach od ich stenia w powietrzu atmosferycznym. Dowodem s stenia (pochodzcych z powietrza atmosferycznego) grzybów w klimatyzowanych salach operacyjnych przedstawione w tab. IV. Wysokie stenia bakterii w sali operacyjnej szpitala I byly wynikiem nieprawidlowej eksploatacji klimatyzacji bloku operacyjnego [2]. Stenia bakterii w salach operacyjnych nie klimatyzowanych w Warszawie i poza miastem nie rónily si istotnie. Rónica ste grzybów byla wprawdzie na granicy istotnoci (0,055) lecz porównanie wyników z Tabel I i IV pokazuje, e przyczyn tego zrónicowania nie bylo stenie grzybów w powietrzu atmosferycznym. W wszystkich badanych szpitalach stenia w powietrzu zarówno bakterii jak i grzybów, rónily si bardzo znacznie, w poszczególnych badanych pomieszczeniach. wiadcz o tym wysokie odchylenia standardowe w stosunku do rednich dla poszczególnych szpitali (tab. II i III). W przypadku grzybów wiad-

Nr 1

Czysto mikrobiologiczna powietrza w szpitalach

101

czy to o wielkim wplywie sposobu eksploatacji sal na czysto mikrobiologiczn powietrza. W przypadku bakterii dodatkowym wanym czynnikiem jest stosunek iloci dostarczanego wieego powietrza do liczby osób przebywajcych w pomieszczeniu. W przypadku sal operacyjnych klimatyzowanych stenie grzybów pozwala oceni sprawno systemu uzdatniania powietrza, a stenie bakterii prawidlowo eksploatacji wentylacji bloku operacyjnego. WNIOSKI 1. Wykonane badania wykazaly, e stenie bakterii w powietrzu wewntrznym szpitala nie zaley od ich stenia w powietrzu atmosferycznym. 2. Okresowe, zalene od pory roku, liczone w tysicach cfu/m3 wzrosty stenia grzybów w powietrzu atmosferycznym maj istotny wplyw na stenie grzybów w powietrzu nie klimatyzowanych pomieszcze szpitali. 3. Poloenie szpitali w Warszawie lub poza miastem nie wplywalo na czysto mikrobiologiczn powietrza w ich klimatyzowanych pomieszczeniach. 4. Klimatyzacja lub wentylacja mechaniczna wyposaona w sprawne filtry moe obniy stenie grzybów w pomieszczeniach szpitala. 5. Prawidlowo zaprojektowany i eksploatowany system klimatyzacji moe zapewni satysfakcjonujc redukcj stenia bakterii i grzybów w powietrzu bloku operacyjnego.

A. Krogulski LOKALIZACJA SZPITALI A CZYSTO MIKROBIOLOGICZNA POWIETRZA W POMIESZCZENIACH Streszczenie Badano zaleno midzy lokalizacj szpitali a steniem bakterii i grzybów w ich powietrzu wewntrznym. Badano równie wplyw zanieczyszczenia mikrobiologicznego powietrza atmosferycznego na stenie bakterii i grzybów w powietrzu sal szpitalnych. W pracy uwzgldniono, e niektóre z sal, w których wykonywano oznaczenia byly klimatyzowane. Do bada wybrano szpitale poloone wród zwartej zabudowy miasta i szpitale zlokalizowane poza miastem. A. Krogulski HOSPITALS LOCATION AND INDOOR AIR MICROBIOLOGICAL QUALITY Summary The relationship between hospitals location and bacteria and fungi concentration in hospitals rooms was investigated. Hospitals situated in the city centre and outside the city were chosen to investigation. The relationship between bacteria and fungi concentration in indoor and ambient air was analyzed. In the investigation air-conditioned rooms were isolated.

102

A. Krogulski

Nr 1

PIMIENNICTWO

1. Feller A.: An Introduction to Probability Theory and Its Applications. John Wiley and sons, Inc., New York,1950, 175 2. Krogulski A., Borkowska M., Strusiski A.: Aktywno mutagenna pylów powietrza atmosferycznego w Warszawie. Roczn. PZH 1997, 48, 31. 3. Krogulski A.: Czysto mikrobiologiczna powietrza sal operacyjnych ­ wybrane aspekty. Roczn. PZH 2006, 57, 277. 4. Sabariego S., Guardia C., Alba F.: The effect of meteorological factors on the daily variation of airborne fungal spores in Granada (southern Spain). Int. J. Biometeorol. 2004, 44, 1-5.

Otrzymano: 2007.09.14

ROCZN. PZH 2008, 59, NR 1, 103-111

MACIEJ SZCZOTKO, BOENA KROGULSKA, ADAM KROGULSKI

OPRACOWANIE METODY OCENY PODATNOCI MATERIALÓW KONTAKTUJCYCH SI Z WOD PRZEZNACZON DO SPOYCIA NA POWSTAWANIE OBROSTÓW MIKROBIOLOGICZNYCH

ELABORATION OF THE METHOD FOR ASSESSMENT OF SUSCEPTIBILITY TO MICROBIAL GROWTH OF MATERIALS CONTACTING WITH DRINKING WATER

Zaklad Higieny Komunalnej Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego - Pastwowy Zaklad Higieny 00-791 Warszawa, ul Chocimska 24 e-mail: [email protected] Kierownik: dr J. witczak Przeprowadzono badania majce na celu sprawdzenie przydatnoci skonstruowanego przy udziale Politechniki Warszawskiej prototypu urzdzenia przeplywowego oraz metody oznaczania ogólnej liczby mikroorganizmów i poziomu ATP w wymazach do oceny podatnoci materialów na tworzenie obrostów mikrobiologicznych.

Slowa kluczowe: biofilm, adenozynotrifosforan (ATP) , woda przeznaczona do spoycia przez ludzi, materialy budowlane kontaktujce si z wod przeznaczon do spoycia Key words: biofilm, adenosine triphosphate (ATP), drinking water, materials intended to contact with drinking water, plumbing materials WSTP Na jako wody przeznaczonej do spoycia wplywa wiele niezalenych czynników midzy innymi: rodzaj ujcia (woda glbinowa lub powierzchniowa), procesy uzdatniania i dezynfekcji, a take rodzaj materialu z jakiego wykonana jest sie przesylowa. Materialy, z którymi styka si woda przeznaczona do spoycia przez ludzi, nie powinny powodowa pogarszania si mikrobiologicznej jakoci wody poprzez uwalnianie skladników organicznych, bdcych dla mikroorganizmów potencjalnym ródlem substancji odywczych, co przyczyni si moe do powstawania biofilmu na ich powierzchni [1]. Zgodnie z treci Rozporzdzenia MZ z dnia 28 marca 2007 roku w sprawie jakoci wody przeznaczonej do spoycia przez ludzi [5] zastosowanie materialu lub wyrobu uywanego do uzdatniania i dystrybucji wody wymaga zgody wlaciwego pastwowego inspektora sanitarnego. Zgoda ta wydawana jest m. in. na podstawie atestu higienicznego Pastwowego Zakladu Higieny, o który stara si producent bd dystrybutor danego wyrobu. Do tej pory

104

M. Szczotko, B. Krogulska, A. Krogulski

Nr 1

przy wydawaniu atestów higienicznych nie brano pod uwag podatnoci danego materialu na obrost mikrobiologiczny, opierano si przede wszystkim na dokumentacji dostarczonej przez producenta, zawierajcej informacje dotyczce skladu chemicznego materialu oraz wyników bada ste zwizków chemicznych migrujcych do wody. Obecnie planuje si wprowadzenie jednolitego europejskiego systemu oceny materialów przeznaczonych do kontaktu z wod, którego jednym z elementów bdzie okrelenie ich podatnoci na obrost mikrobiologiczny. Polska jako czlonek Unii Europejskiej powinna by równie przygotowana do pelnego wdroenia procedury dopuszczania materialów do kontaktu z wod ­ systemu EAS (European Acceptance Scheme). Konieczno oceny wplywu materialu dopuszczonego do kontaktu z wod wynika z postanowie Dyrektywy Rady Unii Europejskiej nr 89/106/EEC dotyczcej wyrobów budowlanych [2] oraz Dyrektywy Rady Unii Europejskiej nr 98/83/EC dotyczcej jakoci wody przeznaczonej do spoycia [3]. Celem niniejszej pracy bylo sprawdzenie przydatnoci skonstruowanego, przy udziale Politechniki Warszawskiej, prototypu urzdzenia przeplywowego do bada podatnoci materialów kontaktujcych si z wod na obrost mikrobiologiczny na podstawie oznaczania poziomu ATP pochodzcego z komórek mikroorganizmów rozwijajcych si na powierzchni testowanych materialów oraz oznaczania ogólnej liczby mikroorganizmów w wymazach z ich powierzchni. MATERIAL I METODY

Te s t o w a n e m a t e r i a l y Badania prowadzono na czterech próbkach materialów zarówno dopuszczonych do kontaktu z wod jak i takich, które ze wzgldu na swój sklad chemiczny s niedopuszczone do kontaktu z wod przeznaczon do spoycia przez ludzi. Testowanymi materialami uytymi jako kontrola negatywna (materialy dopuszczone) byly plytki szklane (K1, K2), fragmenty rur z utwardzanego tworzywa sztucznego PE-80 (PE1, PE2) oraz stal odporna na korozj (P), z której zbudowane bylo urzdzenie przeplywowe. Jako kontrol pozytywn (materialy niedopuszczone) wykorzystano próbki wykladziny podlogowej WKNBR-12 przeznaczonej dla pojazdów szynowych (X1, X2). Wszystkie próbki materialów testowych badane byly w dwóch powtórzeniach tj. po dwa takie same elementy kadego materialu. Urzdzenie przeplywowe Schemat urzdzenia przeplywowego opracowany przez pracowników Politechniki Warszawskiej przedstawiono na Ryc. 1. Do bada zastosowano urzdzenie wykonane w caloci ze stali nierdzewnej oraz uszczelniajcych elementów teflonowych. Urzdzenie to skladalo si ze stalowego cylindra o wysokoci 550 mm i rednicy 150 mm. Cylinder wyposaono w zdejmowaln pokryw z krócem odpowietrzajcym. Doprowadzenie wody odbywalo si przewodem teflonowym wyposaonym w zawór slucy do regulacji przeplywu. Dyfuzor w ksztalcie stoka citego, lczcy przewód doprowadzajcy z cylindrem zlokalizowany byl w dole urzdzenia. Dyfuzor zostal wyposaony w dwie przegrody. Zrzut wody zlokalizowany byl na bocznej ciance cylindra ok. 50 mm poniej górnej krawdzi. Przewód zrzutowy o rednicy równej doprowadzajcemu, zloony byl z króca stalowego z zainstalowanym wodomierzem i przewodu elastycznego. Wewntrz cylindra umieszczony zostal statyw na testowane próbki materialów. Przeplyw odbywal si z dolu ku górze, co umoliwialo równomierne wypelnienie wod cylindra, odprowadzenie powietrza (przez zawór zlokalizowany w najwyszym punkcie pokrywy) i nie pozwalalo na mieszanie si wody wyplywajcej z urzdzenia. rednia szybko przeplywu wody zostala ustalona na ok. 210 l/h.

Nr 1

Podatno materialów na obrosty mikrobiologiczne

105

Ryc. 1.

Schemat urzdzenia przeplywowego. Projekt dr in. A. Kodura, wyk. J. Borowski (Politechnika Warszawska, Instytut Zaopatrzenia w Wod i Budownictwa Wodnego) Continuous flow bioreactor scheme. Project by A. Kodura, J. Borowski. Istitute of Water Suplly and Water Construction, Warsaw Univeristy of Technology.

P o m i a r p o z i o m u AT P Do pomiaru poziomu ATP na powierzchni badanych materialów oraz w wodzie doplywajcej do urzdzenia przeplywowego wykorzystano luminometr, którego dzialanie oparte jest o zjawisko bioluminescencji. Wykorzystujc enzymatyczn reakcj lucyferyny z ATP, której towarzyszy emisja wiatla, poprzez pomiar jego natenia okrelano zawarto ATP w danym materiale. Posiew wglbny na poywce agarowej Do oznaczania ogólnej liczby mikroorganizmów stosowano metod posiewu wglbnego z wykorzystaniem nieselektywnej poywki TSA (agar tryptozowo sojowy), która ze wzgldu na stosunkowo bogaty sklad umoliwia wzrost wielu gatunkom bakterii heterotroficznych. Metody bada Przed badaniem materialy o powierzchni 80 cm2 oczyszczono i wyjalowiono za pomoc 70% alkoholu etylowego, plukano wod dejonizowan nastpnie pobrano wymazy kontrolne w celu okrelenia wyjciowego poziomu ATP oraz ogólnej liczby mikroorganizmów na ich powierzchni, po czym umieszczono je wewntrz urzdzenia przeplywowego. Wymazy wykonywano w sposób jednolity z powierzchni ok. 2 cm2 stosujc: do oznaczania ATP specjalne zestawy do wymazów (,,pióra" firmy Merck) wykonane z materialów wolnych od ATP do oznaczania ogólnej liczby mikroorganizmów jalowe wymazówki zakoczone wat bawelnian

106

M. Szczotko, B. Krogulska, A. Krogulski

Nr 1

Podczas 120 dniowego dowiadczenia w odstpach dwutygodniowych, ze cile okrelonej powierzchni testowanych materialów pobierano wymazy, z których oznaczano poziom ATP oraz ogóln liczb mikroorganizmów w temperaturze 37ºC po 48h i w temperaturze 22ºC po 72h na podlou TSA. Te same oznaczenia wykonywano równie w wodzie doplywajcej do ukladu oraz z powierzchni wewntrznej plaszcza urzdzenia przeplywowego. Dodatkowo przez caly okres dowiadczenia monitorowano temperatur wody wyplywajcej z urzdzenia.

WYNIKI I ICH OMÓWIENIE Wszystkie wyniki przedstawione na rycinach podano po ich zlogarytmowaniu oraz przeliczeniu na 1 cm2 powierzchni badanych materialów. Wyniki ogólnej liczby mikroorganizmów w dwu temperaturach, oznaczanej z wymazów pobranych z powierzchni badanych materialów umocowanych w urzdzeniu przeplywowym podczas 16 tygodni trwania dowiadczenia przedstawiono na rycinach 2 i 3.

7 6 5 4 3 2 1 0 0 2 tyg. 4 tyg. 6 tyg. 8 tyg. 10 tyg. 12 tyg. 14 tyg. 16 tyg. c zas w tygodniac h

ogólna liczba mikroorganizmów log. [jtk/cm 2 ]

K1 K2 PE1 PE2 P X1 X2

Ryc. 2. Wartoci ogólnej liczby mikroorganizmów w 37ºC/48h z wymazów pochodzcych z powierzchni testowanych materialów Total number of microorganisms after 48 hours incubation in 37ºC swabbed from surface of tested materials K1, K2. PE1, PE2, P ­ materialy dopuszczone do kontaktu z wod (kontrola negatywna) X1, X2 ­ materialy niedopuszczone do kontaktu z wod (kontrola pozytywna)

W drugim tygodniu stwierdzono spadek liczby kolonii bakterii na wszystkich badanych materialach zarówno stanowicych z zaloenia próbki negatywne jak i pozytywne, który prawdopodobnie byl wynikiem wyplukiwania mikroorganizmów niezwizanych lub bardzo slabo zwizanych z powierzchni badanych materialów. Liczba oznaczanych mikroorganizmów wzrosla pomidzy czwartym a szóstym tygodniem dowiadczenia. Kolejne oznaczenia wykazaly powolny spadek wartoci ogólnej liczby mikroorganizmów uzyskanej z powierzchni materialów bdcych kontrol negatywn. Wyniki uzyskane podczas ostatniego oznaczenia (po 16 tygodniach) byly bardzo zblione do tych jakie zaobserwowano przy pierwszym posiewie i zawieraly si w przedziale od 0 jtk/ cm2 do 5 jtk/ cm2, co wiadczy o tym, e materialy te nie ulegaly obrostowi biologicznemu. W przypadku materialów okrelonych jako próbki pozytywne (X1, X2) poczwszy od drugiego tygodnia dowiadczenia obserwowano wyrany i staly wzrost wartoci ogólnej liczby mikroorganizmów. Najwysze wartoci stwierdzono pomidzy dziesitym i dwunastym tygo-

Nr 1

Podatno materialów na obrosty mikrobiologiczne

107

dniem dowiadczenia, wynosily one 2,2 x 106 jtk/ cm2 (10 tydzie) dla X1 i 2,1 x 106 jtk/ cm2 (12 tydzie) dla X2. Kolejne pomiary wykazaly niewielki spadek tych wartoci, a podczas ostatniego oznaczenia ogólna liczba mikroorganizmów uzyskana z powierzchni próbek pozytywnych wyniosla odpowiednio 2,3 x 105 jtk/ cm2 i 2,4 x 105 jtk/ cm2 dla X1 i X2. Przez caly czas trwania dowiadczenia wartoci ogólnej liczby mikroorganizmów w 37ºC/48h z wymazów pochodzcych z powierzchni testowanych próbek negatywnych (dopuszczonych do kontaktu z wod) byly wielokrotnie nisze ni te same wartoci uzyskane z powierzchni próbek pozytywnych, co potwierdza fakt istnienia znaczcych rónic w podatnoci tych materialów na obrost mikrobiologiczny w kontakcie z wod przeznaczon do spoycia.

7 6 5 4 3 2 1 0 0 2 tyg. 4 tyg. 6 tyg. 8 tyg. 10 tyg. 12 tyg. 14 tyg. 16 tyg. c zas w tygodniac h

ogólna liczba mikroorganizmów log. [jtk/cm 2 ]

K1 K2 PE1 PE2 P X1 X2

Ryc. 3.

Wartoci ogólnej liczby mikroorganizmów w 22ºC/72h wymazów pochodzcych z powierzchni testowanych materialów Total number of microorganisms after 72 hours incubation in 22ºC swabbed from surface of tested materials K1, K2. PE1, PE2, P ­ materialy dopuszczone do kontaktu z wod (kontrola negatywna) X1, X2 ­ materialy niedopuszczone do kontaktu z wod (kontrola pozytywna)

Podobnie jak mialo to miejsce w przypadku oznacze ogólnej liczby mikroorganizmów w 37ºC (Ryc. 2.) wyniki ogólnej liczby mikroorganizmów w 22ºC (Ryc. 3.) oznaczanej z wymazów z powierzchni materialów okrelonych jako próbki negatywne (K, PE, P) ulegaly pewnym wahaniom podczas trwania dowiadczenia, ale zawsze byly nisze od wartoci oznaczonych z wymazów pochodzcych z próbek pozytywnych (X1, X2). Najwysze wartoci ogólnej liczby mikroorganizmów oznaczonych w wymazach z próbek negatywnych zaobserwowano w dwunastym tygodniu trwania dowiadczenia zawieraly si one w przedziale od 74 jtk/cm2 dla wymazów z powierzchni polietylenu do 3,7 x 102 jtk/cm2 dla wymazów z plytek szklanych. Podobnie jak mialo to miejsce w przypadku oznacze ogólnej liczby mikroorganizmów w 37ºC, wyniki uzyskane podczas ostatniego pomiaru (po 16 tygodniach) byly tylko nieznacznie wysze od wartoci uzyskanych na pocztku dowiadczenia i wynosily od 0 jtk/cm2 do 5 jtk/cm2. W wymazach z plytek bdcych z zaloenia kontrol pozytywn (materialy niedopuszczone do kontaktu z wod) wzrost liczby bakterii byl bardzo dynamiczny a do dziesitego tygodnia przebiegu bada, kiedy to uzyskano wartoci 1,2 x 106 jtk/cm2 dla X1 i 2,7 x 106 jtk/cm2 dla X2. W kolejnych pomiarach liczba mikroorganizmów byla tylko nieco nisza i ostatecznie po 16 tygodniach wyniosla odpowiednio 2,4 x 105 jtk/cm2 i 2,6 x 105 jtk/cm2 dla X1 i X2.

108

M. Szczotko, B. Krogulska, A. Krogulski

Nr 1

Równolegle z oznaczeniami ogólnej liczby mikroorganizmów na powierzchni testowanych materialów kontaktujcych si z wod przeznaczon do spoycia, badano równie ogóln liczb mikroorganizmów w 22ºC i 37ºC obecnych w wodzie doplywajcej do urzdzenia przeplywowego [Ryc. 4.].

ogólna liczba mikroorganizmów log. [jtk/cm 2 ]

2 1,6 1,2 0,8 0,4 0 0 2 tyg. 4 tyg. 6 tyg. 8 tyg. 10 tyg. 12 tyg. 14 tyg. 16 tyg. c zas w tygodniac h

37ºC/48 h 22ºC/72 h

Ryc. 4.

Wartoci ogólnej liczby mikroorganizmów w 37ºC/48h i 22ºC/72h w wodzie doplywajcej do urzdzenia przeplywowego Total number of microorganisms after 48 hours incubation in 37ºC and 72 hours incubation in 22ºC from water inlet into the continuous flow reactor

Wartoci uzyskane w obu temperaturach rónily si od siebie nieznacznie, przy czym wysze wartoci zaobserwowano w przypadku posiewów inkubowanych w temperaturze 22ºC. Wyniki ogólnej liczby mikroorganizmów uzyskane z wody doplywajcej do urzdzenia przeplywowego byly zblione do kocowych wyników oznacze ogólnej liczby mikroorganizmów izolowanych z powierzchni materialów dopuszczonych do kontaktu z wod przeznaczon do spoycia. Poziom ATP mierzony przy uyciu luminometru wyraony jako log RLU/cm2 na powierzchni materialów umieszczonych wewntrz urzdzenia przeplywowego podczas 16 tygodni trwania dowiadczenia przedstawiono na rycinie 5.

5

poziom ATP log. 2 [RLU/cm ]

4 3 2 1 0 0 2 tyg. 4 tyg. 6 tyg. 8 tyg. 10 tyg. 12 tyg. 14 tyg. 16 tyg. c zas w tygodniac h

K1 K2 PE1 PE2 P X1 X2

Ryc. 5.

Poziom ATP oznaczany na powierzchni testowanych materialów ATP level measured on the surface of tested materials K1, K2. PE1, PE2, P ­ materialy dopuszczone do kontaktu z wod (kontrola negatywna) X1, X2 ­ materialy niedopuszczone do kontaktu z wod (kontrola pozytywna)

Nr 1

Podatno materialów na obrosty mikrobiologiczne

109

W przypadku wszystkich badanych materialów bdcych kontrol negatywn zaobserwowano podobne tendencje w zmianach wartoci ATP oznaczanego na ich powierzchni. Poziom ATP, który wynosil pocztkowo od 13 do 19 RLU/cm2 wzrósl kilkukrotnie ju w pierwszych dwóch tygodniach dowiadczenia i wynosil od 50 RLU/cm2 do 133 log RLU/cm2. Nieznaczny wzrost wartoci ATP nastpowal a do 8 tygodnia badania, po czym wyniki kolejnych pomiarów byly nisze, a w ostatnim, szesnastym tygodniu dowiadczenia wyniosly od 68 RLU/cm2 dla powierzchni stali nie ulegajcej korozji (P) do ok. 160 RLU/cm2 dla powierzchni polietylenu (PE). Wyniki uzyskane z powierzchni materialów bdcych kontrol pozytywn (materialy nie dopuszczone do kontaktu z wod) ju od 2 tygodnia trwania dowiadczenia byly znacznie wysze od wyników uzyskanych z powierzchni materialów stanowicych kontrol negatywn. Wzrost wartoci ATP oznaczanego z tych materialów obserwowano przez caly okres trwania dowiadczenia. Najwysze wartoci równe 50.000 RLU/cm2 zaobserwowano w 12 tygodniu.

2,5 poziom ATP log. 2 [RLU/cm ] 2 1,5 1 0,5 0 0 2 tyg. 4 tyg. 6 tyg. 8 tyg. 10 tyg. 12 tyg. 14 tyg. 16 tyg. c zas w tygodniac h

Ryc. 6.

Wartoci poziomu ATP oznaczanego w wodzie doplywajcej do urzdzenia przeplywowego wyraony w log RLU/ cm2 ATP level measured in water inlet into the continuous flow reactor

Poziom ATP w wodzie doplywajcej do urzdzenia przeplywowego w trakcie trwania dowiadczenia byl stosunkowo stabilny i wahal si w wodzie jedynie w przedziale od 18 RLU/ cm2 do 87 log RLU/ cm2. Mierzona temperatura wody doplywajcej do urzdzenia przeplywowego podczas 16 tygodni trwania dowiadczenia byla stabilna i wynosila rednio 21ºC. Wyniki oznacze ogólnej liczby mikroorganizmów oraz poziomu ATP uzyskane z powierzchni testowanych materialów kontaktujcych si z wod wykazuj wyran korelacj. Mona je te odnie do wyników uzyskanych w innych krajach, w których równie trwaj badania nad opracowaniem metody oceny bezpieczestwa mikrobiologicznego materialów wykorzystywanych w rónego rodzaju urzdzeniach i instalacjach przesylowych dostarczajcych wod przeznaczon do spoycia. W Austrii np. piciokrotnie wyszy poziom ATP na powierzchni badanego materialu w stosunku do kontroli negatywnej (szklo) uznawany jest za zbyt wysoki i material taki nie jest dopuszczany do kontaktu z wod przeznaczon do spoycia [4]. W naszych badaniach w przypadku materialów niedopuszczonych do kontaktu z wod wykazana metod oznaczania ATP podatno na obrost mikrobiologiczny byla od 100 do 500 razy wysza od wartoci oznaczonej na powierzchni materialów dopuszczonych. Wy-

110

M. Szczotko, B. Krogulska, A. Krogulski

Nr 1

sokie wartoci ATP oznaczane na powierzchni wykladziny podlogowej stanowicej próbk pozytywn utrzymywaly si przez caly okres trwania dowiadczenia. Równie w przypadku oznaczania ogólnej liczby mikroorganizmów z powierzchni materialów, normy austriackie podaj i piciokrotnie wysza warto oznaczana na powierzchni materialu badanego w stosunku od wartoci uzyskanej na powierzchni materialu kontrolnego (szklo) dyskwalifikuje taki material jeeli chodzi o zastosowanie go do kontaktu si z wod przeznaczon do spoycia. W naszych badaniach prowadzonych z zastosowaniem prototypowego urzdzenia przeplywowego, mona bylo stwierdzi kilkusetkrotnie wysz podatno na obrost mikrobiologiczny powierzchni materialów stosowanych jako kontrola pozytywna w stosunku do materialów stosowanych jako kontrola negatywna. WNIOSKI 1. Stwierdzono kilkusetkrotne rónice w wartociach ATP i ogólnej liczby mikroorganizmów w wymazach z powierzchni materialów dopuszczonych i niedopuszczonych do kontaktu z wod. 2. Stwierdzono wyran korelacj wyników oznaczania ogólnej liczby mikroorganizmów i poziomu ATP w wymazach pochodzcych z powierzchni materialów umieszczonych wewntrz urzdzenia przeplywowego. 3. Badania wykazaly przydatno skonstruowanego prototypu urzdzenia przeplywowego do bada podatnoci materialów kontaktujcych si z wod na obrosty mikrobiologiczne.

M. Szczotko, B. Krogulska, A. Krogulski OPRACOWANIE METODY OCENY PODATNOCI MATERIALÓW KONTAKTUJCYCH SI Z WOD PRZEZNACZON DO SPOYCIA NA OBROST MIKROBIOLOGICZNY Streszczenie Celem bada bylo sprawdzenie przydatnoci prototypowego urzdzenia przeplywowego do bada podatnoci na obrosty mikrobiologiczne materialów kontaktujcych si z wod. Badania podatnoci materialów na obrost mikrobiologiczny prowadzono metod oznaczania ogólnej liczby mikroorganizmów oraz oznaczania poziomu ATP w wymazach z powierzchni materialów umocowanych w aparacie przeplywowym. Badania prowadzone byly przez 16 tygodni, co 2 tygodnie z powierzchni materialów pobierano wymazy, z których wykonywano odpowiednie oznaczenia. Zarówno w przypadku oznacze ogólnej liczby mikroorganizmów jak i oznacze poziomu ATP wykazano wyrane rónice podatnoci na obrost mikrobiologiczny pomidzy materialami dopuszczonymi (kontrola negatywna) i niedopuszczonymi (kontrola pozytywna) do kontaktu z wod przeznaczon do spoycia. Wartoci ogólnej liczby mikroorganizmów i poziomu ATP w kontroli negatywnej byly znacznie nisze ni w kontroli pozytywnej. Wykazano te wyran korelacj wartoci ogólnej liczby mikroorganizmów i poziomu ATP oznaczanego na powierzchni tych samych materialów. Tym samym potwierdzono przydatno prototypowego urzdzenia przeplywowego do prowadzenia bada, w kierunku podatnoci materialów na obrost mikrobiologiczny.

Nr 1

Podatno materialów na obrosty mikrobiologiczne

111

M. Szczotko, B. Krogulska, A. Krogulski ELABORATION OF THE METHOD FOR ASSESSMENT OF SUSCEPTIBILITY TO MICROBIAL GROWTH OF MATERIALS CONTACTING WITH DRINKING WATER Summary Initial methodological study was conducted to determine the susceptibility to microbial growth of different materials applied in contact with drinking water. The purpose of this assay was to elaborate the method for determining the ability of different materials contacting with drinking water to promote microbial growth and to determine possible correlation of results obtained by two analytic methods: inoculation of microorganisms swabbed from materials surface into a medium and ATP level examination. The assay was conducted during 16 weeks in dynamic conditions using continuous flow reactor. Every two weeks swabbes from examinated materials were collected and the total number of microorganisms was determined after incubation in 22ºC for 72 hours and in 37ºC for 48 hours respectively. Determination of microorganisms number and ATP level were both examinated in water inlet. Difference in susceptibility to microbial growth of different materials used in contact with drinking water was observed. This was confirmed by both analytic methods. Microbial growth on the surface of negative control materials (glass, poliethylene and stainless steel) was several time less intensive than on positive control material (floor finish not destined for contact with drinking water). Correlation between the quantity of microorganisms and ATP level on the surface of the same kind of materials was confirmed. Usefulness of continous flow reactor was confirmed.

PIMIENNICTWO

1. Corfitzen C.B., Albrechtsen H.-J., Arvin E., Jørgensen C.: Release of organic compounds from polymeric materials ­ microbial growth In Danish, Report to the Danish EPA, 87 pages and appendixes (Miljøproject nr 718, Miljøstyrelsen). 2002. 2. Council Directive (89/106/ECC) of 21 December 1988 on the approximation of laws , regulations and administrative provisions of the Member states relating to construtions products. OJ L40, 11.2.1989, p. 12 3. Council Directive 98/83/EC of 3 November 1998 on the quality of water intented for human consumption. OJ L330, 5.12.1998, p. 32-54 4. Önorm B 5018-1, 2 Prüfung der Verkeimungseigung Trinkwasserrohren, Teil1: Prüfverfahren, Teil 2: Bewertung. Österreichisches Normungsinstitut, 1020 Wien. 2002 5. Rozporzdzenie Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 r. w sprawie jakoci wody przeznaczonej do spoycia przez ludzi. Dz. U. Nr 61, poz. 417

Otrzymano: 17.10.2007

Information

rocznik PZH 1-2008.indb

112 pages

Find more like this

Report File (DMCA)

Our content is added by our users. We aim to remove reported files within 1 working day. Please use this link to notify us:

Report this file as copyright or inappropriate

504250