10.2013 – „Toksykologiczne aspekty przechowywania żywności.”

Hipokrates
Jako gość kilku zaprzyjaźnionych aptek często jestem świadkiem, gdy pacjenci skarżą się: „poproszę coś na ból brzucha”, „wymiotuję już drugi dzień – poproszę coś bez recepty”, czy też „tak dobrze się odżywiam, a wyniki takie złe”. Przypuszczam, że sytuacje takie można uznać za chleb powszedni każdego aptekarza. Pacjenci aptek przychodzą często już z diagnozą wprost z… Internetu, z wypisanymi lekami, które należy zakupić na dręczące ich dolegliwości, inni wręcz przeciwnie – bagatelizują objawy. Przysłuchując się poradom, udzielanym przez znajomych farmaceutów, zastanawia mnie fakt, dlaczego wśród pytań, które w opisanych powyżej sytuacjach aptekarze zadają swym chorym pacjentom tak rzadko pojawiają się te o sposób przechowywania żywności, którą zatruł się pacjent, o to, jak była przetwarzana i czy aby właściwie ją dobrano. Ustalenie bezpośredniej przyczyny zatrucia jest oczywiście ważne, podobnie jak jego wyleczenie. Nie mniej jednak rozmowa z narzekającym na pożywienie pacjentem jest znakomitą okazją do przekazania ważnych informacji na temat tego, co robić, by uniknąć zatrucia pokarmowego lub też spożywania bezwartościowej żywności. Naświetleniu tego bardzo interesującego tematu będą służyły trzy artykuły. Pierwszy z nich poświęcę zagadnieniu właściwego przechowywania żywności, drugi – temu, jak żywność przetwarzać, by nie stawała się toksyczna, a trzeci – jak dobierać i łączyć produkty spożywcze, by były jak najmniej szkodliwe.
W XXI wieku wszyscy żyjemy szybko, staramy się nadążać za „trendami”, często pędzimy z innymi w „wyścigu szczurów”, zaniedbując najistotniejszy element naszej egzystencji, to co jest podstawą zdrowia i często stanowi o więzi społecznej – jedzenie. Konsumujemy niedbale, zdarza się, że byle co, byle jak, byle gdzie, często podstawę diety stanowią tak zwane „gotowce”, żywność wysokoprzetworzona, produkty instant zawierające całą gamę konserwantów. Wyroby, jakie służą do przygotowywania posiłków rzadko pochodzą z „własnego ogródka”, a jak wynika z badań prowadzonych przez Centrum Badania Opinii Społecznej i Akademię Leona Koźmińskiego w lipcu 2013 roku, 42% ankietowanych kupuje żywność w większych ilościach raz na kilka dni lub nawet rzadziej.
Najważniejszym aspektem podczas przechowywania żywności jest fakt jej „psucia się”, rozumiany jako pogarszanie się jakości produktu. Najczęściej zachodzące zmiany podczas przechowywania związane są z obecnością i aktywnością bakterii, grzybów, pleśni, reakcjami biochemicznymi, chemicznymi i fizycznymi, czego skutkiem jest obniżenie wartości organoleptycznej, żywieniowej i zdrowotnej produktu spożywczego. Procesy fizjologiczne podczas przechowywania żywności zachodzą głównie w tkankach roślinnych, są to: dojrzewanie, oddychanie, kiełkowanie i transpiracja. Osiąganie dojrzałości i późniejsze przejrzewanie roślin prowadzą zazwyczaj do zmiany struktury chemicznej, gdzie w wyniku syntezy, hydrolizy lub biosyntezy, powstają związki o zgoła innych wartościach odżywczych. W konsekwencji prowadzi to do zmian jakościowych artykułu lub jego zepsucia. Oddychanie podczas przechowywania prowadzi do zmniejszania zawartości suchej masy w wyniku spalania substancji pokarmowych, zmiany wewnętrznej temperatury, której poziom uzależniony jest od ilości przeprowadzanych reakcji chemicznych, a w artykułach przechowywanych w szczelnych opakowaniach do zmiany składu atmosfery. Transpiracja natomiast polega na celowym wydalaniu przez roślinę wody w postaci pary. Niebezpieczeństwo tego procesu przejawia się głównie poprzez zmniejszenie odporności rośliny na działanie patogenów, spowolnienie lub zatrzymanie procesów fizjologicznych, przez co dochodzi do zamierania tkanek. Uszkodzenia mechaniczne mają również istotny wpływ na zmiany jakości przechowywanych produktów np. w pomidorach uszkodzenie „skórki” powoduje szybkie zmiękczenie, gdyż znaczny wzrost produkcji etylenu zwiększa tempo dojrzewania.
Bardzo niebezpieczne z punktu widzenia toksykologicznego są również reakcje przyspieszane przez różnego rodzaju enzymy. Obecność swoistych katalizatorów związana może być ze składem własnym surowca (enzymy natywne, endogenne) lub też z czynnikami egzogennymi – wytworzonymi przez obecną mikroflorę, bądź też enzymy wygenerowane w trakcie procesu technologicznego. Reakcje katalizowane przez enzymy w optymalnych warunkach zachodzą bardzo szybko, co stanowi o ich szczególnie niebezpiecznym charakterze. Determinującymi tempo zachodzących reakcji czynnikami są głównie: obecność wody, wartość pH oraz temperatura. Wśród tego typu procesów na szczególną uwagę zasługuje działanie enzymów hydrolitycznych i oksydoredukcyjnych. Enzymy oksydoredukcyjne wpływają na wiele składników pokarmowych poprzez ich utlenianie, szczególnie surowców zawierających tłuszcze i witaminy. W owocach i warzywach występuje zjawisko brązowienia enzymatycznego zauważalne np. w przekrojonym jabłku lub na obranych ziemniakach. Ponieważ enzymy działają nawet w temperaturach zamrażania (-20oC), z tego względu podczas przygotowywania mrożonek warzywnych konieczna jest ich inaktywacja (tzw. blanszowanie). Działanie enzymów hydrolitycznych opiera się natomiast na katalizowaniu rozpadu związków wysokocząsteczkowych takich jak białka, tłuszcze czy wielocukry. Skutkiem działania tych enzymów jest m.in. zmiana konsystencji przechowywanego produktu. Przykładowo interakcja lipaz pochodzenia egzogennego (mikrobiologicznego – wytworzonych w mleku przed pasteryzacją) w maśle prowadzi do jełczenia hydrolitycznego i uwolnienia kwasu masłowego.
W dziedzinie bezpieczeństwa przechowywanej żywności szczególną uwagę zwraca się na drobnoustroje i toksyny mikrobiologiczne. Rozwój drobnoustrojów uwarunkowany jest samym rodzajem przechowywanego surowca pokarmowego, wystąpieniem sprzyjających warunków środowiska, wśród których szczególne znaczenie ma aktywność wodna (aw), gdyż pojawienie się wody stymuluje te organizmy do namnażania i rozwoju. Kolejnymi czynnikami są temperatura, pH oraz obecność tlenu. Oprócz patogenów chorobotwórczych (bakterii – Escherichia coli, Bacillus cereus, Shigella, Clostridium botulinum, Staphylococus ureus), należy podkreślić negatywną rolę metabolitów wtórnych grzybów strzępkowych. Zanieczyszczone są głównie nimi produkty surowe i te pochodzenia roślinnego. Około trzysta szczepów np. Aspergillus, Penicillium, Fusarium, wytwarzających mykotoksyny wśród których najgroźniejsze są: aflatoksyny, ochratoksyna A, kwas penicylinowy i zearalenon, może zanieczyszczać produkty spożywcze. Niektóre z nich mają działanie mutagenne lub kancerogenne, inne są wysoce toksyczne. Mikroorganizmy są także często odpowiedzialne za sam fakt psucia się żywności, dla przykładu Shewanella putrefaciens i Enterobacteriaceae – odpowiadają za nieprzyjemny zapach i zielenienie mięsa, Proteus vulgaris – za zmianę barwy białka i żółtka na brązową, a Salmonella i Citrobacter – za zmętnienie się żółtka. Metabolitami bakterii powodujących psucie się różnego rodzaju przechowywanej żywności są m.in. w produktach pochodzenia zwierzęcego: amoniak, etanol, octany, D–mleczany, sylfidy, estry, merkaptany, kwasy organiczne, aldehydy, ketony, amoniak, dwutlenek węgla, siarkowodór, ketokwasy, diacetyl. W surowcach i produktach roślinnych wskutek degradacji przez drobnoustroje powstają ketokwasy, diacetyl, dekstran (z węglowodanów), z białek – organiczne disulfidy, putrescyna, kwadretyna, merkaptany, skatol, a z lipidów – aldehydy i ketony.
Kolejnym czynnikiem środowiskowym, wpływającym na bezpieczeństwo żywności jest temperatura. Wpływa ona na trwałość produktów, tych opakowanych, jak i przechowywanych luzem. Stosowane od wieków ochładzanie powoduje przedłużenie trwałości żywności, w znacznym stopniu spowolnienie procesów chemicznych, a jednocześnie ogranicza rozwój bakterii, drożdży i pleśni. W gospodarstwach domowych zazwyczaj stosowane są cztery podstawowe warunki przechowywania: piwnice, spiżarnie i szafki np. kuchenne (temperatura oscylująca w granicach 18°C), urządzenia chłodnicze takie jak lodówki, oferujące temperaturę w zakresie od 1oC do 8oC oraz zamrażarki, generujące temperaturę w okolicach –18oC. Pamiętać również należy iż każdy rodzaj artykułów spożywczych wymaga odrębnych warunków, aby zachować jak największą ilość substancji odżywczych. Piwnice o łukowatych sklepieniach i glinianym podłożu są już przeszłością. W piwnicach przeznaczonych do długotrwałego składowania (które w obecnych czasach są rzadkością) optymalna temperatura to nie mniej niż 2°C i nie więcej niż 10°C. Dodatkowo można usypać kopiec z piasku i zwilżać go co jakiś czas wodą. Przechowuje się tak w szczególności ziemniaki i warzywa korzeniowe (seler bulwiasty, marchewka, chrzan, pietruszka), kalarepę, dynię, oraz jabłka, gruszki i pigwy, jak również żywność konserwowaną i przetwory. W wyniku nieprawidłowego przechowywania np. jabłek i ich przetworów może nastąpić rozwój szkodliwych grzybów rodzaju Aspergillus i Penicillium wytwarzających niezwykle niebezpieczną mykotoksynę – patulinę. Spiżarnie i szafki kuchenne (zwykle 15–20°C) to miejsca, gdzie najczęściej przechowuje się produkty zbożowe, orzechy, makarony, ryże, kawy, herbaty, przyprawy etc. Niestety jest to temperatura odpowiednia dla namnażania się szkodników, m.in. moli spożywczych, mączlika młynarka, rybika cukrowego, mrówki faraona, mklika mącznego, omacnicy ryżanki. Ich żerowanie obniża cechy organoleptyczne surowców, a ponadto może skutkować wprowadzeniem do żywności szkodliwych dla zdrowia bakterii i wirusów chorobotwórczych – w szczególności dotyczy to rozkruszków, niewidocznych roztoczy atakujących produkty pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, w tym również przetwory. Często także magazynowane w ten sposób artykuły spożywcze mogą być zanieczyszczane odchodami gryzoni. W podwyższonej temperaturze i przy braku dostatecznej dbałości o higienę pomieszczenia, w spiżarni może dochodzić do rozwoju pleśni, źródeł aflatoksyn, ochratoksyny A, trichotecenów, fumonizyn czy zearalenonu. W Europie pleśnie i ich metabolity najczęściej odnajdowane są w zbożach, orzechach, suszonych i świeżych owocach, sokach owocowych, jak również w produktach mięsnych, a nawet mleku. Najbardziej efektywną metodą termicznego przechowywania żywności, pod względem zabezpieczenia pokarmów jest zamrażanie. Wiąże się ono ze zmianą stanu skupienia wody zawartej w artykułach: powstaniem struktury uporządkowanej – kryształów lodu i w wyniku tego ze znacznym obniżeniem aktywności wody. Proces mrożenia nie narusza struktury białek w przechowywanym asortymencie oraz – co istotne – hamuje procesy życiowe drobnoustrojów. Przeprowadzanie tego zabiegu obarczone jest niestety wieloma wadami z chemicznego punktu widzenia, ponieważ woda podczas zamarzania przemieszcza się w kierunku powierzchni, a co za tym idzie rozcieńczane są zawarte w niej substancje odżywcze, co z kolei zwiększa ich podatność na degradację i rozpad. Przykładem obrazującym ten fakt jest degradacja kwasu askorbinowego, który wypłukany z komórek owoców lub warzyw przeniesiony zostaje wraz z migrującą wodą na powierzchnię, gdzie zostaje bardzo szybko utleniony. Podkreślić również należy, iż znaczna część surowców żywnościowych nie może zostać poddana zbyt niskim temperaturom. Nie powinny być mrożone produkty, w których proces formowania się kryształów lodu uszkadza strukturę komórkową, takie jak bogate w wodę warzywa (ogórki, sałata), ugotowane ziemniaki, makaron, śmietana, majonez, miękkie sery czy też ciasta z kremami.Piśmiennictwo:
2. Pijanowski E., Dłużewski M., Dłużewska A., Jarczyk A.: Ogólna technologia żywności. Wydawnictwo Naukowo–Techniczne, 2004, Warszawa.
3. Cieślik E. [Red.]: Monitoring żywności. Wydawnictwo Naukowe „Akapit”, 2009, Kraków.
4. Lehari G., Rachańska E. [Tłum.]: Przechowywanie i konserwowanie żywności – zamrażanie, marynowanie, wekowanie. MULTICO Oficyna Wydawnicza, 2006, Warszawa.
5. Komunikat Badań CBOS: Jak i gdzie kupujemy żywność. BS/94/2013, Fundacja Centrum Badania Opinii Społecznej, 2013, Warszawa.
6. Skarbek–Błotnica T. i Masłowski B.: Bezpieczeństwo żywności. Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu,2008,Wrocław.
7. Gierting H. i Przysławski J.: Bromatologia, zarys nauki o żywności i żywieniu. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2007, Warszawa.
8. Łozińska M. i Łoziński J.: Historia polskiego smaku. Kuchnia, stół, obyczaje. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2012, Warszawa.
9. Gawęcki J. [Red.]: Żywienie człowieka. Podstawy nauki o żywieniu. tom I. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2012, Warszawa.
10. Kita A., Lisińska G.: Zmiany frakcji tłuszczowej i właściwości organoleptycznych frytek w zależności od warunków przechowywania. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2007, 4 (53), 66 – 75;
11. Cegielska–Radziejewska R., Kijowski J., Nowak E., Zabielski J.: Wpływ temperatury na dynamikę zmian liczby bakterii w wybranych wędlinach przechowywanych w warunkach handlu hurtowego i detalicznego. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2007, 4 (53), 76 – 88;
12. Pokrzywa P., Cieślik E., Topolska K.: Ocena zawartości mikotoksyn w wybranych produktach spożywczych. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2007, 3 (52), 139 – 146;
13. Walkowiak–Tomczak D.: Wpływ dostępności tlenu i światła na stabilność antocyjanów w modelowych napojach aroniowych. Nauka. Przyroda. Technologie., 2012, 6 (2), 1 – 9;
14. Skolimowska U., Skolimowski J., Wędzisz A.: Badanie właściwości przeciwutleniających 1,2,3,4–tetrahydro–2,2,4,7–tetrametylochinoliny (THTMQ). Bromatologia i Chemia Toksykologiczna – XLII, 2009, 4, 1111 – 1116;
15. Leks–Stępień J.: Metody analityczne – wskaźnikiem przydatności opakowań do kontaktu z produktami spożywczymi. Przegląd Papierniczy (Prace Naukowo – Badawcze), 2011, 67;
16. Kowalska J., Majewska E., Lenart A., Bieniek M.: Wpływ zmiany składu surowcowego i warunków przechowywania na właściwości fizyczne napoju kakaowego w proszku. Acta Agrophysica, 2013, 20 (1), 91 – 102;
