Semmelweis Egyetem Egészségtudományi Kar SZAKDOLGOZAT. Holicza Róbert Ápolás- és betegellátás szak Dietetikus szakirány 2016.

Átírás

1 Semmelweis Egyetem Egészségtudományi Kar SZAKDOLGOZAT Holicza Róbert Ápolás- és betegellátás szak Dietetikus szakirány 2016.

2 Semmelweis Egyetem Egészségtudományi Kar Bébiételek nitrit-, nitráttartalmának és antioxidáns-aktivitásának vizsgálata bio- és hagyományos termékeken Holicza Róbert Ápolás- és betegellátás szak Dietetikus szakirány Témavezető neve, beosztása: Orbán Csaba, tanársegéd

3 Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék Összefoglalás Bevezetés Elméleti háttér Fogalmi meghatározások Az egyes táplálási módok jelentősége, előnyei és hátrányai az adott korosztályban Szükségletek, speciális igények korosztályra bontva Korosztály szerinti élelmiszerkockázatok Általános megfontolások Szocio-ökonómiai háttér Akut károsító fakorok Hiánybetegségek Allergia Megemelt fehérje bevitel korai csecsemőkorban későbbi következmények Nitrit és nitrát táplálkozási jelentősége Keletkezésének mechanizmusa Endogén nitrit és nitrát képződés Mennyiségét befolyásoló tényezők Természetes tényezők Mesterseges tényezők Nitrit és nitrát egészségkárosító hatásának háttere Szabadgyökök és antioxidánsok táplálkozás-élettani szerepe Fogalmak ROS A szabadgyökök és az antioxidánsok kapcsolata - általánosságban Az antioxidánsok és jelentőségük - konkrétan A szabadgyökök és antioxidánsok kémiája-, bio-kémiája Az auto-oxidáció és gátlásának alap kinetikája az antioxidáns aktivitás meghatározására használt módszer(ek) kémiája A hagyományos és bio élelmiszerek megítélése a már ismertetet információk fényében Nitrit és nitrát... 34

4 Antioxidáns vegyületek jelenléte Bébiételek nitrit-nitrát tartalma és antioxidáns kapacitása irodalomi adatok Nitrit és nitrát Antioxidáns aktivitás A kutatás célkitűzései Hipotézisek Anyag és módszer A vizsgált minták Laboratóriumi mérések A nitrit- és nitrát tartalom meghatározása A módszer elve: Vizsgálati anyagok és előkészítésük Nitrit-tartalom meghatározása Nitrát-tartalom meghatározása Az antioxidáns-aktivitás meghatározása A módszer elve Mérés menete: Statisztikai elemzések Eredmények A vizsgált minták árai A vizsgált minták nitrit-tartalma A vizsgált minták nitrát-tartalma A vizsgált minták antioxidáns-aktivitása A vizsgált paraméterek árral történő összefüggése Megbeszélés, értékelés, értelmezés Következtetések Összegzés Felhasznált irodalom Mellékletek Köszönetnyilvánítás Záradék... 70

5 1. Összefoglalás Bevezetés: A csecsemő (anyatejes, tápszeres és bébiételes) táplálása során egyaránt figyelmet kell fordítani a választott táplálási formából fakadó kockázati tényezők (pl. nitrit és nitrát tartalom) mérséklésére vagy kizárására, valamint a korosztály fejlődési ütemét és ebből következő tápanyagszükségleti igényeit (pl. antioxidáns vegyülettartalmára) figyelembe véve, olyan táplálási forma megválasztására, ami ezt leginkább minőségben és mennyiségben biztosítani tudja. Anyag és módszer: Ennek jobb megismerése és megvalósítása érdekében, saját laboratóriumi méréseink során hagyományos és bio bébiételek nitrit- és nitrát tartalmát és antioxidáns-kapacitását határoztuk meg spektrofotometriás módszerekkel. Ezenkívül a szakirodalmi adatokat is értékeltük. Eredmények: Saját, korlátozott eredményeink alapján, elmondhatjuk, hogy a bébiételt kapó csecsemők nincsenek kitéve magas nitrit- és nitrát bevitel veszélyének. A hagyományos és bio típusú gazdálkodási rendszer esetén is fordultak elő határértékhez közeli, és azt meghaladó nitrát szintek, habár szignifikáns különbség egy esetben sem mutatkozott egyik, vagy a másik rendszer javára (Della Betta, Vitali, Fett, & Costa, 2014; Tamme et al., 2006; Vasco & Alvito, 2011), ahogy a mi vizsgálatunkban sem. Az antioxidáns kapacitás, teljes fenol tartalom, vagy az egyes antioxidáns típusú vegyületek koncentrációja tekintetében sem állapítható meg egyértelműen a különbség az egyik vagy a másik gazdálkodási rendszer javára. Mind a szakirodalom (Caris-Veyrat et al., 2004; Čížková, ŠevČík, Rajch, & Voldřich, 2009; Jiwan, Duane, O'Sullivan, O Brien, & Aherne, 2010; Li, Friel, & Beta, 2010), mind a saját laboratóriumi méréseink eredményének értékelése egyaránt hozott kiugróan magas és alacsony értékeket mindkét gazdálkodási rendszer termékei esetében. A vizsgált paraméterek árral történő összehasonlításakor, az antioxidáns kapacitás tekintetében elmondható, hogy fordított összefüggés volt az ár és a magasabb kapacitás között, vagyis a nagyobb antioxidáns aktivitású minták jelentősen kevesebbe kerültek. További érdekesség, hogy ezen értékek a nem bio minták közül kerültek ki, várakozásunkkal ellentétben. Az ár tekintetében nem jelenthető ki, hogy a hagyományos termékek statisztikailag lényegesen olcsóbbak lennének. Összefoglalás: További vizsgálatok lennének szükségesek az általános tendenciák levonásához.

6 Abstract Introduction: In the proccess of infant breast-, formula feeding and baby food nutrition, it is essential to pay attention to decreasing the risk factors (eg. nitrite and nitrate content) and ensuring the appropriate nutrient requirements (eg. antioxidant compounds) in quantity and quality as well. Materials and methods: To understand and apply it better, we meassured the nitrite and nitrate content and the antioxidant capacity from conventional and organic baby food samples. We compared our results with each other and with the available professional literature. We applied spectrophotometric based assays to the nitrite and nitrate determinations as well as for the antioxidant capacity measurements. Results: On the basis of the data we collected, babies feeding with baby purees are not in danger of high nitrite exposition. Although, some studies have reported some cases when nitrate content was over the limit in baby food, our assays have not provided such results. As conventional products, the organic ones also contained nitrate levels close to the limit and over, however significant difference was not found between the two farming systems, what our results emphasize too (Della Betta et al., 2014; Tamme et al., 2006; Vasco & Alvito, 2011). An inconsistent and not unified summary can be made by antioxidant capacity, total fenol content, and concentration of other antioxidant compunds, which even does not let us to decide definitely between the two systems (Caris-Veyrat et al., 2004; Čížková et al., 2009; Jiwan et al., 2010; Li et al., 2010). As other studies, our investigation also provided results of equaly high and low capacities in both farming systems. There was an inverse correlation between higher price and antioxidant activity, means the cheaper products have higher capacity, which were from conventional samples surprisingly. Though, conventional products have not been proven significantly cheaper. Conclusion: Further measuremetns are required in order to make the tendencies explicite.

7 Tárgyszójegyzék: csecsemő; bébiétel; bio; hagyományos; nitrit; nitrát; antioxidáns kapacitás; táplálás; hozzátáplálás időszaka; szükségletek; élelmiszer; gazdálkodási rendszer Keyword glossary: infant; baby food; organic; conventional; nitrite; nitrate; antioxidant activity; nutrition; weaning period; requirements; food; farming system

8 2. Bevezetés Szakdolgozatomban a kiskereskedelmi forgalomban kapható bébiételekben jelen lévő nitrit- és nitrát szintjét, valamint a fellelhető antioxidáns aktivitás mértékét határoztuk meg. Az összehasonlítás alapját a bio minősítést nem kapott (hagyományos) és azzal ellátott termékek, azok nitrit és nitrát tartalom, antioxidáns kapacitása, valamint ezek árai képezték. A csecsemők táplálására- mellétáplálásra világszerte alkalmazott fogyasztásra kész termékek nitrit- és nitrát tartalma hangsúlyos egészségügyi kockázatot jelent, hiszen. ez meghaladhatja a javasolt fogyasztható határértéket, ennek következtében az említett korosztályban súlyos egészséget veszélyeztető akár halálhoz vezető - állapotot (kék csecsemő szindróma) is eredményezhetnek. Ugyanakkor elmondható, hogy antioxidáns vegyület tartalmuk (amennyiben van) pozitív hatással lehet az egészségre. Az antioxidánsok semlegesítik a szervezetben keletkező szabadgyököket, melyek anyagcserére gyakorolt negatív hatása ezáltal mérséklődhet. Felvetődő probléma, a bébiételek fogyasztásra kész állapotba kerülése előtt vagy felhasználás időpontjában mért túl magas határértéket meghaladó - nitrit- és nitrát tartalma, mely az étel elfogyasztatásával a fent említett kockázatot hordozza magában. Az antioxidáns vegyületeket nagyobb arányban és mennyiségben tartalmazó termékek egyre gyakoribb vásárlása - valószínűleg a köztudatban lévő jótékony hatásuknak köszönhetően - dominánsan tükrözhetik a vevők preferenciájának vezérlőelveit. A fenti kockázatból eredő félelmek, illetőleg az egészségtudatos életszemlélet táplálkozásbeli megnyilvánulásainak eredménye lehet, ha a vásárlók mindinkább a bio minősítéssel ellátott termékeket vásárolják. Elmondható, hogy a vásárlók ezeket a termékeket egészségesebbnek (habár szakmai alapigazságként tudjuk, hogy egészséges élelmiszer nem létezik), biztonságosabbnak és jobbnak ítélhetik meg, sok esetben az árra való tekintet nélkül. Esetünkben, áttételesen, a bio termékek nitrit- és nitrát tartalmát alacsonyabbnak-, a bennük lévő antioxidáns típusú vegyületek arányát és mennyiségét nagyobbnak tarthatják a vevők a nem bio,,párjukénál. Vizsgálataink során a fenti feltevés alapjait kutattuk, biokémiai módszerekkel dolgoztunk, továbbá mérési eredményeinket használtuk fel, amelyeket más szakirodalomban fellelhető adatokkal vetettünk össze. 1

9 3. Elméleti háttér 3.1. Fogalmi meghatározások A Codex Alimentarius meghatározásával élve, bébiételnek minősül, minden olyan élelmiszer, amelyet elsődlegesen a csecsemők elválasztási időszakában, normális körülmények között az anyatejes táplálásról való átszoktatási időszakban kapnak, illetve ugyanezen korosztály mellett, amit a gyermekek rendes (pl. felnőttek által fogyasztott) ételhez való fokozatos hozzászoktatásául szánnak. A bébiételek forgalomba hozatala történhet fogyasztásra kész- és víz hozzáadását igénylő szárított formában. Bele nem értve a,,the Codex Standard for Infant Formula (CODEX STAN )" vagy a,,the Codex Standard for Processed Cereal-Based Foods for Infants and Children (CODEX STAN )" által és azokban feltüntetett termékeket. (Commission, 1981) További meghatározásként, a kiegészítő fogyasztásra kész, idősebb csecsemőknek és gyermekeknek szánt ételeket jelentik mindazon ételek, amelyek megfelelőek és alkalmasak a mellétáplálás időszakára és ezen periódus alatt. Ezek az ételek speciális elkészítésükből fakadóan mennyiségben és minőségben tartalmazzák a megfelelő tápanyagokat, az optimális energia biztosítása mellett, így szolgálják azt a célt, hogy kiegészítsék az otthon hozzáférhető és ott elkészített ételek esetlegesen hiányos tápanyagait mennyiségben és a nutriensek választékára való tekintettel. (Alimentarius, 1991) Csecsemő táplálására szolgáló tápszer (Infant formula): A csecsemő anyatejes táplálása során alkalmazható helyettesítő vagy adott esetben pótló funkciót betöltő készítmény. (MedTerms, 2015) 3.2. Az egyes táplálási módok jelentősége, előnyei és hátrányai az adott korosztályban Habár a laborban végzett méréseink során bébiételek paramétereit vizsgálatuk, a mellétáplálás időszakáról lévén szó, elengedhetetlen említést tenni a tápszeres és persze az arany standardként számon tartott anyatejes táplálásról. Ekképpen szakdolgozatomban mindhárom táplálási forma jellegzetességéi, előnyei és hátrányai egyaránt figyelmet kapnak, miként igencsak meghatározó szerepet töltenek be a csecsemők táplálása terén hazai és világviszonylatban is. 2

10 Bébiételek választása funkcionális okai a hozzátáplálás időszakában A kereskedelmi forgalomban kapható bébiételek könnyű alternatívát jelentenek, az otthon elkészíthető ételekhez képest, főleg a dolgozó, gyermeküket egyedül nevelő szülők számára (Chetty & Prasad, 2016). Anyatejes táplálás és a fogyasztásra kész tápszeres táplálás hatása a növekedésre 1-18 hónapos korig A Davis Area Research elnevezésű kutatás részeként antropometriai adatokat gyűjtöttek a táplálásuk során tápszert kapó, anyatejes táplálást nélkülöző, valamint az anyatejes táplálásban részesülő, tápszereket nélkülöző csecsemők (később kisgyermekek) növekedési tendenciáiról, 0-18 hónapos követési periódusban. Közös volt a két csoportban, hogy mindkettő fogyaszthatott szilárd ételt, azonban csak négy hónapos kora után. A két kohort figyelembe vette a szülők kapcsán a szocioökonómiai státuszt, iskolázottságot, etnikai hovatartozást, antropometriai jellegzetességeket és az újszülött nemét és születési súlyát. Amíg a tápszert kapó csoport átlagos testtömege a Nemzeti (amerikai) Statisztikai medián értéke körül és kissé alul maradt, a vizsgálat 18 hónapja alatt, addig az anyatejes táplálást kapó csoport alulmúlta a másik csoport értékeit és medián alatti értéket produkált a 6. és 8. hónap között. Az anyatejes tápláláson lévő csoport átlagos testsúlya szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a tápszert kapó csoporté, 6 és 18 hónapos koruk között. Szignifikáns különbség mutatkozott 4 és 18 hónapos kor között a Z értékben (Weight-for-length z scores) a testtömeg és a testhossz figyelembevételével, ami azt mutatja számunkra, hogy az anyatejjel táplált gyermekek vékonyabbak voltak. Az első három hónapban mindkét csoport testtömeg gyarapodása hasonlónak bizonyult, azonban az év hátralévő részében az anyatejes táplálást kapó csoport testtömeg-növekedésének sebessége elmaradt a másik csoportétól. A 12 hónap alatti kumulatív súlygyarapodás 0,65 kg-al maradt el a tápszert kapó csoportétól. A testhossz növekedése hasonló volt mindkét csoportban. A kutatás eredményeiből az a következtetés vonható le, hogy az anyatejes táplálást kapó csecsemők testtömeggyarapodási sémája, még magas szocio-ökonómiai státuszú populáció esetén is, különbözik a(z) (akkori) referencia értékektől és a tápszeres táplálást kapó csecsemők értékeitől. (Dewey, Heinig, Nommsen, Peerson, & Lonnerdal, 1992) Az előzőekben ismertetett cikkből is látszik, hogy milyen nagy hatása lehet annak, ha gyermekünk táplálását megváltoztatjuk, hogy nagyobb mennyiségben és szélesebb összetételben biztosítjuk-e számára a tápanyagokat, hogy használunk-e a táplálásához 3

11 fogyasztásra kész termékeket, vagy csak kizárólag a magunk áltál elkészített ételekre hagyatkozunk a mellétáplálás során. Ebből kifolyólag komoly jelentősége van annak, hogy képesek legyünk tudatosan felismerni mi szolgálja gyermekünk legjobb fejlődési előmenetelét. A csecsemő étvágya tartós és kiterjesztett tápszeres táplálásban Kutatások bizonyították, hogy a válogatós étkezési szokások hátterében a nagy mennyiségben bevitt tej alapú tápszer állhat, amely inkább helyettesítőként, nem pedig, kiegészítő, pótló szerepben tűnik fel. További vizsgálatok szükségesek a tekintetben, hogy a tápszeres táplálásnak lehet e tartós következménye a testtömegre és a fejlődésbeli elmaradásra, étkezési szokásokra. (Syrad, van Jaarsveld, Wardle, & Llewellyn, 2015) Laikusként és szakemberként is különös tekintettel kell lennünk erre a kérdésre, mivel ebben az esetben is, ahogyan az idősebb korban lévő egyéneknél is igaz az az alapvetés, hogy minden étrend, ajánlás és táplálkozással kapcsolatos jó tanács, annyit ér, amennyi meg is valósul belőle. Márpedig ha a gyermek nem eszi meg, amit neki szánunk, éppenséggel a megváltozott étvágyának köszönhetően, hiába a hosszas bevásárló lista és a tápanyagok összetételére és mennyiségére tett ajánlások, a (megváltozott) preferenciájának oki vizsgálata és orvoslása nélkül Szükségletek, speciális igények korosztályra bontva Hónaponként korosztályra és nemre bontva, figyelembe véve az aktuális ajánlott testtömeget, testtömeg-gyarapodást, energia kiadást (felhasználást) és beépülést (depoziciót) a mellékletekben található (I. melléklet) ad betekintést. További érdekes összehasonlítást enged az ugyan itt található II. melléklet, mely 1-12 hónapos korig, nemre bontva hasonlítja össze az anyatejes táplálásban részesülő és a tápszert kapó csecsemők és gyermekek energiaszükségletét, valamint ezek átlagát. Megfigyelhető, hogy az anyatejes táplálásban részesülő csoport, a lányok, fiúk és az átlag esetén is kevesebb energiát igényelt az összes vizsgált hónapban. Azonban, csecsemők rendelkeznek azzal a veleszületett képességgel, hogy szabályozni tudják az energia beviteli,,igényüket, amelyet feltehetőleg egyes a táplálkozási viselkedésük csökkentésére ható éhség vezérelte faktorok befolyásolnak. 0-6 hónapos korosztály szénhidrátszükséglete 60 g/nap, zsírszükséglete 31 g/nap, fehérjeszükséglete 1,5 g/kg/nap, ugyanez 7-12 hónapos gyermek esetén 95 g/nap, 20 g/nap és 1 g/kg/nap, mely 4

12 értékeket nyilvánvalóan a csecsemő aktuális szükségleteihez kell igazítani. (Del Valle, Yaktine, Taylor, & Ross, 2011; Pediatrics, 2009) A csecsemők szükségletei sokkal nagyobb tápanyag-sűrűségű ételeket kívánnak meg, mint amit egy felnőtt étrendje ajánlottan tartalmaz. Példának okáért, egy anyatejes táplálásban részesülő 6-8 hónapos csecsemő, 100 kilokalóriányi étel mennyiségenként, kilencszer több vasat és négyszer több cinket igényel, mint egy felnőtt férfi (akinek 0,5 mg vasra és 0,26 mg cinkre van szüksége 100 kilokalóriánként, 2700 kcal/nap energiájú étrend esetén). Habár a csecsemőknek a háztartásban elérhető leg-tápanyaggazdagabb ételeket kellene kapniuk, még mindig sokszor az ellenkezője tapasztalható egyes alacsony jövedelmű országok esetében, ahol tipikusan alacsony tápanyagtartalmú ételek - mint pl. vizes zabkása - képezik az ételek általános választékát. (Dewey, 2013) A 0-6 és 7-12 hónapos csecsemő, valamint a születő és már megszületett gyermek egészségi állapota és fejlődése szempontjából mindenképpen figyelmet érdemlő, várandós és laktáló édesanya ásványi anyag és vitamin szükségleti értékeit a III., IV., V., VI. sz. mellékletek tartalmazzák. (United Nations & World Health, 2004) 3.3. Korosztály szerinti élelmiszerkockázatok Általános megfontolások Az anyatejes táplálást kiegészítő élelmiszerek bevezetését fokozatosan és napi rendszerességgel el kell kezdeni, mihelyst a gyermek eléri a hat hónapos kort. Ami az ételt illeti, mindenképp egészségesnek és változatosnak kell lennie, tartalmazni kell gyümölcs-, zöldségféléket, hüvelyeseket, húsféléket és tojást. Az elhízás szempontjából rizikótényezőnek számító cukor, üdítőitalok és feldolgozott gyümölcslevek adása mindenképp elkerülendő a gyermek első életévében. Az anyatejes táplálást kiegészítő, optimális élelmiszerek megfelelő időben történő bevezetése hozzájárul a jövőbeni egészséges táplálkozási szokások kialakulásához. (Coelho et al., 2015) Szocio-ökonómiai háttér A gyermekek tápanyag-ellátottsága kapcsolatot mutat a család gazdasági helyzete és a szülők iskolázottsága között. Tehát az alacsony szocio-ökonómiai státusz, növeli a gyermekek lesoványodott, leromlott állapotának, fejlődésben való gátoltságának és visszavetettségének a 5

13 kockázatát. Ezzel ellentétben, a túlsúly kockázata jellemzően a jobb szocio-ökonómiai háttérrel rendelkezőknél magasabb. (Vitolo, Gama, Bortolini, Campagnolo, & Drachler Mde, 2008) Akut károsító fakorok A nitrát szerepe élelmiszereinkben és a vízben A (fogyasztást megelőzően) kútvíz hozzáadásával készült tápszerek előfordulása, az ilyen vízzel készített tápszerek továbbra is a nitrát mérgezés forrását jelentik az ezzel táplált csecsemők számára (Greer & Shannon, 2005), habár kevéssé jellemző Magyarországon. További gondolatokat vet fel az az eset, ha a csecsemők táplálékát bébiétellel egészítjük ki, s ennek elkészítéséhez kútvizet használunk. Tetszetős az adat, miszerint az Amerikai Egyesült Államokban a kereskedelmi forgalomban elérhető csecsemők táplálására használható készítmények nem, vagy csak csekély, nitrát mérgezésre való kockázatot vetnek fel. Kiemelendő, hogy az otthon elkészített zöldség alapú ételekhez kapcsolódó nitrát mérgezések előfordulása továbbra is meglévő probléma. Pozitív tényként tarthatjuk számon, hogy az anyatejes táplálást kapó csecsemők nincsenek a methaemoglobinaemia veszélyének kitéve, akkor sem ha az édesanya esetleg túl nagy dózisban (100 ppm) vitt be nitrátot, víz formájában. (Greer & Shannon, 2005) Kereskedelmi forgalomban elérhető bébiételek nitrit tartalma Különös figyelmet kell szentelnünk a csecsemők és kisgyermekek számára készült élelmiszereknek, mivel ez az a korosztály, amely érzékenysége miatt a legnagyobb biztonságot igényli. A szennyező anyagok lehetnek különböző kemikáliák, farmakológiai természetű anyagok, az előállított termék valamely fiziológiai (mellék)hatása és nem utolsó sorban, fertőző ágensek egész sora. Az élelmiszerfogyasztás egy ismert és sűrűn előforduló útja a szennyező anyag és az emberi szervezet találkozásának, úgymond az expozíció nagy arányban élelmiszerfogyasztás következménye. Ilyen szennyezők lehetnek a nitritek és nitrátok is, amelyek a természetben a nitrogén természetes formájaként vannak jelen vizeinkben, ivóvizünkben, zöldségekben, gyümölcsükben és az állatok húsában, összességében élelmiszereinkben. Mindebből következik, hogy nagyobb mennyiségben, szennyezőként, ezek a vegyületek a csecsemők számára készített bébiételekben is jelen lehetnek, ezáltal okozhatnak maradandó károsodást vagy éppenséggel, az életet veszélyeztető 6

14 állapotot, melyet a szakirodalom methaemoglobinaemia néven jegyez. (Erkekoğlu, Aşcı, & Baydar, 2009) Mikotoxinok A mikotoxinok az élelmiszerekben természetes módon képződő legveszélyesebb méreganyagok közé tartoznak. A mikotoxinokat mikroszkopikus gombák, penészgombák termelik. Biológiai hatásukat tekintve a teljesség igény nélkül, lehetnek karcinogének, teratogének, mutagének, hepatotoxikusak, neurotoxikusak, immunotoxikusak és cytotoxikusak. Mikotoxinok, melyek a hazai élelmiszerekben ellenőrzésre kerülnek: aflatoxin B1, B2, G1, G2, mely a dióban, mogyoróban, szárított gyümölcsökben, cereáliákban, fűszerekben, nyers növényi olajokban, olajos magvakban fordulhat elő; az aflatoxin M1, melynek a tej és tejtermékek lehetnek,,forrásai ; az ochratoxin A a cereáliákban, zöldségekben, gyümölcsökben, zöldség és gyümölcs készítményekben, hüvelyesekben fordulhat elő; a patulin gyümölcskészítményekben; a fumonizinek a kukoricában és kukoricából készült termékekben; a trichotecének a ceraáliákban és cereáliatermékekben; végül a zearalenon, ami a kukoricában és kukoricából készült termékekben, valamint a gabonában fordulhat elő. (Parádi, 2010) Az elsőként említett aflatoxinok az ember vagy állat szervezetébe kerülve súlyos hepatotoxikus, immunszupresszív, karcinogén, teratogén és mutagén hatással bírnak. Az aflatoxin a természetben AFB1, AFB2, AFG1 és AFG2 formájában lelhető fel. Az AFB1-el szennyezett, tehénnek szánt, takarmány miatt, az állat tejében szintén fellelhető a toxin metabolikus formája (AFM1). Az aflatoxinok közül az AFB1 élelmiszerben és takarmányban a leggyakrabban megtalálható, és egyben legtoxikusabb formának is számító toxin. A tej és tejtermékek nagyszerű forrásai a fehérjéknek és kalciumnak. Fogyaszt(at)ásuk leginkább a gyermek és csecsemő korosztályban elterjedt. Mint a nitrit és nitrát esetén, itt is nagy hangsúlyt kell kapnia az élelmiszerbiztonsági előírások betartásának. Csecsemők táplálásáról lévén szó egy viszonylag megválogatott, és a testükhöz képest nagy szükségletekkel rendelkező, ezért sokkal érzékenyebben reagáló korcsoport biztonságos ellátását kell lehetővé tenni. A tej és tejtermékek, mivel maradék kontamináns formájában tartalmazhatják a fenti vegyületeket, egészségügyi kockázatot jelentenek. Tejtermékekben az AMF1 viszonylag stabil és életképes marad pasztörizáció, sterilizáció, az élelmiszer feldolgozása, csomagolása, és tárolása során. Számos országban e kockázat (AMF1) csökkentése végett törvénytervezetek 7

15 készültek, melyek betartása sikeres életbelépésük után a jövőben is elengedhetetlen. (Sahindokuyucu Kocasari, 2014) Élelmiszer okozta fertőzések A csecsemőknél és gyermekeknél előforduló hasmenéses megbetegedéseknek jelentős hányadát a fertőzött ételek és készítmények okozzák, s ez még inkább igaz a fejlődő országok esetén. Világszerte, évente (Kína kivételével) 1400 millióra teszik a gyermeknél 5 éves kor alatt előforduló hasmenéses epizódok számát ben, több mint 3 millió gyermek halt meg hasmenéses megbetegedés következtében. A hasmenéses epizódok 70%-áért okolhatók élelmiszer eredetű (és azáltal terjedő) patogének. (Motarjemi, Kaferstein, Moy, & Quevedo, 1993) Hiánybetegségek A legmeghatározóbb tápláltsági állapottal összefüggő betegség a krónikus nem megfelelő energia bevitel miatt bekövetkező - alultápláltság (undernutrition), ami 925 millió embert érint világszerte. Az alultápláltság egy olyan állapot, amelyben a szervezet nem jut kielégítő mennyiségű ételhez, és így a szervezet nem jut a megfelelő működéséhez szükséges energiához sem. Az állapot fő jellegzetességei a súlyvesztés, a fejlődési képtelenség, az abban való megtorpanás, és a zsír- és izomszövet drasztikus csökkenése. Továbbá, az alacsony születési testtömeg, kornak megfelelő növekedés és fejlődés elmaradása, a csökkent mentális képesség vagy funkció, és a betegségekre való nagyobb fogékonyság tartoznak a krónikus éhezés és tápanyaghiányos állapot számos tünete közé, ami az iparosodott (developed) és fejlődő (developing) országokat egyaránt érinti. A 21. sz. elején körül belül ember, többségükben gyermek, halt meg naponta az alultápláltság vagy azzal kapcsolatos betegség következtében, melyek megelőzhetőek lehettek volna. A halálesetek csak egy kis százaléka származott katasztrofális élelmiszerhiányból. (Britannica, 2015; Shetty, 2003) Fontos elkülöníteni a malnutríció fogalmát az előzőekben leírtaktól. Malnutríció (malnutrition) alakulhat ki, ha keveset vagy ép túl sokat eszünk, vagy egy nem kiegyensúlyozott étrend folytatása esetén, mikor ez nem a megfelelő mennyiségben és minőségben tartalmazza az adekvát tápanyagokat. A nem megfelelő tápanyagbevitel mellett, a különböző hiánybetegségek és fertőzések, amik megváltoztatják a szervezetben a tápanyagok felszívódását és hasznosulását, intő jelei és egyben okai is lehetnek a malnutríciónak. (FAO, 2015; Shetty, 2003) 8

16 A dolgozat terjedelmi korlátai miatt nem részletezem az egyes nutriensek hiányállapotait Allergia Az allergia a kapcsolatos betegségterületek egyike, napjainkban is rengeteg szakember foglalkozik kutatásával. Csecsemők és kisgyermekek esetében pedig különösen vitatott az allergiák területe. Definíció szerint az allergia multifaktoriális betegség, melyben az öröklött hajlamot több gén kölcsönhatása, egyes génvariációk, mutációk okozzák. Kialakulását döntően a környezetben megtalálható allergénekkel való találkozás befolyásolja, így a táplálás szerepe is felmerül. A betegség kialakulását mindig több gén és környezeti tényező együttes kölcsönhatása idézi elő. Újabb kutatások szerint, a 10. gesztációs héttől kimutatható kevés immunogén fehérje az amnion folyadékban, ami az amnion folyadék az anyai keringésben fellelhető étel és aerogén allergének 10%-át teszi ki. Rendkívül összetett, több tényezős folyamat áll az allergia csecsemő és kisgyermekkorban való kialakulásának hátterében. Feltehetőleg a gesztációs idő utolsó harmadának és a korai posztnatális periódusban kialakuló génkifejeződésnek lehet meghatározó szerepe a betegség kifejlődésében, azonban hiányosak az adatok a szenzitizációt kiváltó dózis, valamint a fogékonyságra vonatkozó időtartam kapcsán. (Barna, Pálfi, & Horváthné-Kardos, 2013) Terjedelmi korlátok miatt az allergiás megbetegedéseket sem részletezem dolgozatomban. Csecsemőtáplálás: szoptatás, tápszerek, hozzátáplálás,,minden csecsemő számára az anyatej az ideális táplálék. (Barna et al., 2013) Kizárólag anyatejes táplálás javasolt 4 6 hónapos korig, anyatej hiányában pedig- fokozott kockázat fennállása esetén - részlegesen hidrolizált tápszer. Az anyatejes csecsemők között ritkábbak az allergiás tünetek, és csökken négy-hat hónapos korig tartó szoptatás hatására bizonyos allergiás megbetegedések kialakulásának kockázata (pl. atópiás dermatítis, asthma), a szoptatás megelőző szerepe még 7-14 éves korig is kimutatható. A szopós csecsemők bifidobaktérium-domináns bélflórájának tulajdonítható nagyrészt az anyatej allergiával szemben mutatott megelőző hatása. Az anyatejes csecsemők bifidusflórájához hasonló flóra kialakítását célozzák meg az egyre elterjedtebb pre- ill. probiotikumokat tartalmazó tápszerek. Fontos megjegyeznünk, hogy az orális tolerancia kialakulása előfeltételezi a normál bélflóra 9

17 meglétét. A pre- és pro-biotikumok a bélflórára gyakorolt jótékony hatásuk által modulálják a születés utáni immunfejlődést, alkalmazásuk így elősegítheti az allergiás megbetegedések megelőzését. (Barna et al., 2013) Megemelt fehérje bevitel korai csecsemőkorban későbbi következmények Kiemelendő, hogy a fehérjebevitel biztosítására használatos anyatejes-táplálás kiegészítése gyanánt alkalmazott tápszerek és készítmények, melyek megfeleltek az aktuális norma ajánlásának (hasonlóan a vizsgálat periódusában piacon elérhető készítményekhez) láthatóan módosították a vese szerkezetét. Egy ilyen behatás ebben az érzékeny periódusban hosszú távú következményeket rejthet magában az egyén egészségre vonatkozóan. Ebben a tanulmányban szereplő populáció teljes fehérje bevitele magasabb volt a WHO ajánlásában megfogalmazott értéknél. Ez felveti a jelenleg kapható készítményekre vonatkozó szabályozások felülvizsgálatának szükségességét, mivel hatásuk kivetülhet a közegészségre. Példának okáért, összefüggés volt kimutatható a csecsemő első hónapjaiban biztosított említett mennyiségű fehérje adása, valamint az elhízási kockázat, gyenge kardiovaszkuláris állapot és feltehetően a későbbi vesefunkciók alakulása között. (Escribano et al., 2011) 3.4. Nitrit és nitrát táplálkozási jelentősége Egy aktualitását tekintve elég friss, Encyclopedia of Food and Health-ben olvasható összefoglaló szerint a nitrit és nitrát többé nem tekintendő toxikus élelmiszer összetevőnek vagy adalékanyagnak, hanem sokkal inkább olyan tápányagnak, melyeket megfelelő mennyiségben fogyasztva, csak pozitív hatásait tapasztalhatjuk meg az egészségre nézve. (Bryan, 2016) A nitrit és nitrát élelmi forrásai hozzájárulhatnak a szervezet megfelelő működésének biztosításához fiziológia stressz idején és endotél diszfunkcióval jellemezhető betegségekben. (Hord, Tang, & Bryan, 2009) A nitrit- és nitrogén monoxid fontos jelölő molekulák, melyeknek számos fiziológiai szabályozó szerep tulajdonítható, többek között, a vérnyomás szabályozásában, a mozgáshoz kapcsolódó teljesítményben, energiaháztartásban és a kognitív funkciókban. Az élelmiszerek és étrendek nitrit és nitrát tartalmának és további szerepének megértésével közelebb kerülhetünk egy a betegségmegelőzéshez és a megfelelő egészségi állapothoz hozzájáruló biztonságosabb és sokkal hatékonyabb tápanyag beviteli ajánlásrendszer kidolgozásához. (Bryan, 2016) 10

18 A nitritek és nitrátok keringési rendszerben és immunfunkciójukban betöltött fontos szerepükkel ellentétben, csak kevés figyelmet kaptak. Körül-belül a bevitt nitrátok 80%-a származik zöldségek fogyasztásából. A bevitt nitritek származhatnak zöldségből gyümölcsből és feldolgozott húsipari termékekből. A DASH (Dietary Approaches to Stop Hypertension) étrendi ajánlásainak megfelelő zöldség és gyümölcs bevitele hozzájárulhat az magas vérnyomás csökkentéséhez. A The American Journal of Clinical Nutrition-ben megjelent cikkben olvasható egyik tanulmányban a DASH étrend ajánlásaira alapozva a nitrit és nitrát értékeket, mintákat létrehozva a javasolt zöldségekből és gyümölcsökből HPLC (highperformance liquid chromatography) segítségével meghatározták meg. A kapott értékeket egy (hipotetikusan) magas és egy alacsony nitrát tatalmú zöldség és gyümölcs csoportra osztották. A minták nitrát tartalma a két csoportnak megfelelően 174 mg-tól 1222 mg-ig változott (I. táblázat). A (relatívan) magas nitrát tartalmú minta értéke 550%-al túllépte a WHO (World Health Organization) nitrátra vonatkozó (60 kg-os felnőttre értendő) elfogadható napi ajánlását (Acceptable Daily Intake for nitrate). Ezen adatok megkérdőjelezik a növényi élelmiszerekre vonatkozó korlátozó ajánlások ésszerűségét; továbbá felvetik a nitrit- és nitrát tartalmú élelmiszerek egészségre gyakorolt hatásának átfogó újraértékelésének szükségességét. A meglévő bizonyítékok támogatják a nitrit- és nitrát tartalmú növényi eredetű élelmiszerek, mint egészségre jótékony hatást kifejtő nutriensek fogyasztásának ajánl(hatóság)át. (Hord et al., 2009) 11

19 I. táblázat: A DASH étrend ajánlásainak megfelelően létrehozott alacsony, illetve magas nitrát tartalmú csoport elemei, adagnagysága és azok nitrit, valamint nitrát tartalma (Hord et al., 2009) Keletkezésének mechanizmusa A következő rész irodalmi forrásaként Horváth Erzsébet, Talaj- és talajvízvédelem c. könyvét használtam. (Horváth, 2010) A biológiai nitrogénciklus első lépéseként a levegőben lévő nitrogén beépül az őt megkötő élőlények szervezetébe, ezután az anyagcseretermékek és az elpusztult élőlények lebomlása során ammónia jön létre (ammonifikáció). A szerves nitrogénvegyületek ammóniává történő lebontása anaerob feltételek mellett is végbemegy. A vizek ammóniatartalma ekképp a szerves anyagok biológiai bomlását jelzi, ezért a szerves 12

20 szennyezések egyik legfontosabb jelzője, bár a természetes redukciós folyamatokban (nitrát redukció) is keletkezik ammónia. Az ammónia a vízben képes protont felvenni és leadni, az NH3/NH4 + ion koncentráció aránya ph-függő. Savas ph értékeken protonfelvétel miatt az NH4 +, míg lúgos ph értékeknél a protonleadás következtében az NH3 forma stabilisabb. A szabad NH3 (ellentétben az NH4 + -al) átjut a sejtmembránon és sejtméregként viselkedik. Az ammónia mérgező hatását befolyásolja az oldott oxigén, szabad szén-dioxid, a keménység és a ph érték is. A halakra toxikus tartomány (halfajtától függően) 0,2 2 mg szabad NH3/l. A felszíni vizek ammónia szennyezettsége széles határok között mozog. Az ammóniát 0 0,2 mg/l közötti koncentrációban tartalmazó vízfolyások nem tekinthetők szennyezettnek, míg a 3 5 mg/l közötti koncentráció értékek már meglehetősen szennyezett vizeket jelentenek. A téli időszakban a nitrifikációs folyamatok visszaszorulásának következtében, a vízfolyások NH4+ koncentrációja mindig magasabb. Míg az elemi és a molekuláris nitrogén az adott környezetével nem lép kémiai reakcióba, addig az egyéb nitrogénformák (nitrit, nitrát és a szerves vegyületekben lévő N-t tartalmazó funkciós csoportok) reakcióképesek és a legtöbb életfolyamatban részt vesznek. A nitrogénciklus első lépése során az elemi nitrogén élő szervezetekben fixálódik, ezt követően a N tartalmú szerves anyagok bomlásából ammónia jön létre. Az élővizekbe kerülő szennyvízből, vagy növényi/állati bomlástermékekből származó ammónia oxigén jelenlétében nitritté valamint nitráttá oxidálódik az alábbi folyamatok szerint: Nitrosomonas Nitrobakter Az egyenletek figyelembe véve a nitrifikáció igen jelentős oxigénfogyasztással jár: 1 mól (18 g) NH4 + oxidálásához 2 mól (64 g) O2 szükséges. A tisztulás során először a szerves széntartalom csökken és csak ezt követően indul el a nitrifikációs folyamat, mivel mind a Nitrosomonas, mind a Nitrobakter nagy mennyiségű szerves szén jelenlétében szaporodni képtelen és szénforrásként kizárólag szervetlen szenet használ. 13

21 Az ammónia-nitrát képződési folyamata ph függvényében megy végbe. Az ammónia nitritté való oxidációja ph 8 9,5 ph között megy végbe leggyorsabban. A nitritszintetizáló Nitrosomonas működése 10 C alatt lassul. Mivel a szerves-nitrogén ammonifikációja 10 C alatt is meg tud valósulni, hideg időben a víz ammónia tartalma relatíve emelkedik. Ebből következik, hogy azonos terhelés mellett a vizek ammónia koncentrációja télen mindig nagyobb, mint nyáron. Példának okáért, a Dunában mért téli értékek elérhetik a 3 mg/l koncentrációt is, míg nyári átlagértékek csupán 0,5 mg/l körül vannak Endogén nitrit és nitrát képződés A táplálkozás során szervezetünkbe kerülő nitrit és nitrát mellett ezen vegyületek a szervezetünkben is termelődnek. Egyrészt, nitrogén-monoxid oxidációja révén, másrészt a nitrát redukciójával a szájban és gasztrointesztinális traktusban élő szimbionta baktériumok révén. (Hord et al., 2009) A szervezet endogén nitrit és nitrát szintézisére ad bizonyítékot az a tanulmány, melyben a vizsgált személyek szervezete, akár ötször annyi nitrátot választottak vizeletükben, mint amennyi az elfogyasztott mennyiségből származhatott. A szervezetben zajló nitrit képződés független az étrendi nitrát bevitelétől, ennek prekurzora az L-arginin. Annak az alátámasztása, hogy nitrit és NO keletkezik a szervezetben L-argininből, [ 15 N] L- arginin bevitelével történt. [ 15 N] L-arginin bevitelét követően, [ 15 N] nitrát és [ 15 N] nitrit szintjének szignifikáns emelkedését tapasztalták a vizsgált személyek vérplazmájában és vizeletében. Az L-argininből a nitrogén-monoxid szintáz enzimcsalád tagjai (NOS, nitric oxide synthetase) nitrogén monoxidot állítanak elő. A keletkező NO, rövid életidejű molekula lévén, oxidált hemoglobin vagy szuperoxid által gyorsan nitráttá oxidálódik. (Gilchrist, Winyard, & Benjamin, 2010) A nitrit és nitrát ezt követően újra nitrogén monoxidokká és más bioaktív nitrogén-oxidokká tud redukálódni. A nitrát nitrit nitrogén-moonoxid átalakulás folyamatának élettani, táplálkozási és terápiás szempontból is nagy jelentősége van. (Lundberg, Carlström, Larsen, & Weitzberg, 2010) Az endotél nitrogén monoxid metabolitjai élettani viszonyok között a vérplazmában legfőképp az L-arginin NO átalakulásból származnak. A szerepet játszó enzimeknek három fajtáját ismerjük, az endotheliális NOS-t (enos), a neuronális NOS-t (nnos), és az indukálható NOS-t (inos). Ezek az enzimek a szervezet más szöveteiben is előfordulnak, nemcsak a nevükből is kikövetkeztethetőkben. (Károlyiné Peltzer, 2013) 14

22 Gyulladásos betegségek vagy fertőzés fennállásakor a fehérvérsejtek inos-t bocsájtanak ki, aminek következtében megnő a NO és hozzá kapcsolódóan szabadgyökök szintézise. Mindez hozzájárul a gyulladás klinikai tüneteinek (értágulat, oedémák) kialakulásához. Másfelől az NO-ból képződő szabadgyököknek fontos funkciójuk van a mikroorganizmusok elleni nem specifikus védekező folyamatokban. A nitrogén-gyökök a tumor sejtek ellen is hatásosnak tűnnek, azonban toxikus hatásuk miatt szövetkárosodást is okozhatnak. (Károlyiné Peltzer, 2013) A gyulladásos folyamatok során keletkező nagy mennyiségű NO egy része nitritté oxidálódik, amely azután oxidált haemoglobingoz kötődik, ekképp van emelő hatással a vér methaemoglobin és nitrát tartalmára. (Károlyiné Peltzer, 2013) Mennyiségét befolyásoló tényezők A tej nitrát szintjének alakulása és az állatok egészségi állapota közötti összefüggés vizsgálata egy nagyüzemi szarvasmarha állomány példáján A következőkben leírt vizsgálat célja az volt, hogy egy tehenészeti telep állatainak két időpontban történő vizsgálata során, az állatok nitrát státuszát a termelt tej nitrát tartalmával, illetve a fogyasztott takarmány nitrát szintjével kívánták jellemezni. Mind a tej, mind a növényminták nitrát koncentrációját az objektumokhoz adaptált, több lépésében a vizsgálatot végzők által módosított spektrofotometriás módszerrel (Griess reakció alapján) határozták meg. A 2009 novemberében és 2010 áprilisában vett tej és növényminták vizsgálatai nyomán megállapítható volt: 1. A fogyasztott takarmány nitrát tartalma jelentősen eltért a novemberi és az áprilisi mintákat tekintve, utóbbi javára. 2. Valamennyi állat adatát figyelembe véve: a novemberi és az áprilisi tej nitrát szintje közötti különbség csekély, szignifikáns különbség nem volt. 3. Nem volt különbség a novemberi mintavétel során az egészséges és jellemző okok (lábproblémák, tőgygyulladás stb.) miatt beteg csoportba sorolt állatok között, ugyanakkor jellemzően eltérő, 1%-on is szignifikáns különbség volt megállapítható áprilisban. Mindez alapján úgy tűnik, hogy a jelentősen magasabb nitrát tartalmú takarmányforrás fogyasztását az egészséges állatok anyagcseréje sokkal jobban tolerálja, mint a különböző okok miatt betegnek tekintett állatoké. 4. Statisztikailag igazolható, szignifikáns lineáris különbségek nem voltak megállapíthatók a tej mért nitrát tartalmai és különböző más, 15

23 a tejet jellemző kémiai paraméterek (fehérje, zsír, szénhidrát-tartalom), valamint az állatokra vonatkozó biológiai adatok (tejprodukció, kor) lehetséges összefüggéseit megvizsgálva, tendenciaszerű összefüggéseket (kor nitrát tartalom stb.) néhol sejteni lehet. (Kovács, 2010) Természetes tényezők A nitrogén szerves anyagokban, ammónia, nitrit, nitrát és molekuláris nitrogén formájában fordulhat elő vízi környezetben. A nitrogén a levegőből könnyen beoldódik a vizes rendszerekbe. A molekuláris nitrogén NºN kötéseinek felhasítása nagy energiát igényel. Ebből kifolyólag kevés mikroorganizmus képes a molekuláris nitrogént közvetlenül hasznosítani. Közvetlen nitrogén megkötők a baktériumok és a kékalgák. Amíg azonban a legtöbb nitrogénfixáló baktérium szerves energiaforrást igénylő szervezet, addig a kékalgák nem igényelnek a megkötéshez külső szerves táplálékot. (Horváth, 2011) A mezőgazdasági termelés kapcsán, a növényekben és közvetve az állatokban (pl. azok húsában, szerveiben, tejében) fellelhető nitrit é nitrát mennyisége természetes tényezőként (habár mezőgazdaságról lévén szó, az már emberi beavatkozás, tehát ilyen értelemben nem természetes) egyrészt függhet a talaj ph értékétől. A talaj alapjaiban dönti el, hogy mi fejlődik az adott növényből, a növényeknek elég specifikus N-igénye van, képesek tolerálni egy bizonyos tartományt, de ez minden növénynél más. Azokkal az élelmiszerként felhasznált növényekkel kell óvatosnak lennünk, ami tág tűrésű, nagy tól-ig tartományban képes inkubálni a N-t. Másrészt, függ hogy van-e szimbiotikus kapcsolat, mely könnyíti a N- fixációt, avagy nincs. Konkrétan egy növényfaj, mindig egyféle baktériumtörzzsel képez szimbiózist, ami a magyar szakirodalomban + + kapcsolat. Az angol szakirodalomban nem feltétlen + + kapcsolatot jelent, hanem csak együttélést összefoglalónéven. Következésképpen, harmadrészt, a sók képződésétől, ami ammónia vagy nitrites sók képződésével jár együtt visszahatva a helyi talaj-ökoszisztámára, a megköthető nitrogén, és a növényben keletkezett nitrit és nitrát mennyiségére. További természtes tényezőként tarthatjuk számon, hogy a területen mennyi állat szabadul meg a bélrendszerében lévő fölösleges salakanyagoktól, valamint, hogy mennyi nitrifikáló baktérium népesíti be a területet. Az állatok jelenléte akkor számít csak természetes tényezőnek, ha nem intenzív állattartás folyik a területen, hanem szabad legeltetés. Természetes tényezőkhöz sorolható még a területre eső fény intenzitása és mennyisége, a csapadék és esővíz mennyisége (időtartamra is vonatkoztatva). 16

24 Mesterseges tényezők A nitrátok (és a nitritek) világszerte komplex problémát jelentenek a termőföld, az ivóvíz, a vízbázisok és a takarmányok szennyezésével. A mérgezés forrásai lehetnek a növények (különös tekintettel a felhalmozásra genetikailag képes fajokra), a szennyezett víz (ivóvíz), az erősen műtrágyázott talajok, egyes állati eredetű bomlástermékek, a silók csurgalék leve stb. A növényekben történő felhalmozódást befolyásolja többek között a rendszertani hovatartozás, egyes környezeti tényezők, valamint a nitrát reduktáz rendszer aktivitása. A nitrátok enzim-, illetve mikrobiális tevékenység eredményeképpen alakulhatnak át nitritekké, melyek nagyságrenddel mérgezőbbek a nitrátoknál. Az állatfajok nitrát-nitrit érzékenysége különböző, legtöbbször kérődzőkben és sertésekben alakulnak ki a mérgezés jellemző tünetei. (Kovács, 2010) Az emberi beavatkozás megzavarhatja a természetes nitrogénciklust. Bármilyen nitrogénforma kibocsájtása zavart jelenthet a környezetben, egyrészt az oxigénfogyasztás növekedése következtében (nitráttá történő oxidáció), másrészt az eutrofizáció miatt. A mezőgazdaságban nem kellően hasznosított műtrágyák kimosódása is kedvezőtlen hatásokat és környezeti zavart jelenthet. Azt figyelembe véve, hogy a műtrágyák közül legkevésbé a nitrátokat köti meg a talaj, a növényzet által nem,,hasznosított nitrát a vizekbe mosódik. A bemosódás a felszíni, a csapadékvízzel való beszivárgás pedig a felszín alatti vizek nitráttartalmának növekedéséhez járul hozzá. (Horváth, 2011). Tehát, a növényekben, legyen az fogyasztásra szánt, takarmánynövény a benne előforduló nitrát és nitrát szintjének növekedése miatt jelentős részben az emberi beavatkozás okolható, habár van egy jelentős mennyiség minden növényben előfordul, ami nélkül nem tudna életben maradni a növény, többek között a természetes felépítő folyamataihoz is nélkülözhetetlen. Ez alatt értendő a nitrát tartalmú műtrágya alkalmazása vagy kíméletes Ez alatt értendő a nitrát tartalmú műtrágya alkalmazása vagy kíméletes megoldásként bár emberi közbenjárás révén - szintén mesterséges tényezőkhöz sorolt természetes komposzt visszaforgatása a talajba. A beszántással is emelkedhet a talajba jutó nitrogén mennyisége, melyet a jelenlévő pl. nitrogénkötő baktériumok közreműködésével ammóniumion formájában nagyobb mennyiségben juthat el a növényhez, ahol átalakulhat az említett nitritté vagy nitráttá. Ahogy, az előzőekben már tárgyalásra került, nitrit és nitrát az állatokba az adott nitritet vagy nitrátot tartalmazó növény (élő állapotában vagy takarmánykénti) elfogyasztása során 17

25 kerül. Az állatokat egyes javainak élelmiszercélú felhasználása során találkozhatunk e vegyületekkel, megemelkedett nitrit tartalmú állati tej vagy hús, vagy belsőség formájában. Bár kiemelendő, az állatokból nem ugyanaz a N kerül tovább az emberekbe, jelentős lebontáson, majd felépítésen megy át, tehát ugyanaz a N biztos h nem jut tovább. A leírt folyamatok következtében megváltozhat az állat húsának minősége, ami N dús, intenzíven trágyázott legelőn táplálkozik. Hosszú távon, úgy tűnik nem tudjuk megjósolni, mit okoz a N- felszaporodása. Tudva lévő, hogy túl sok N-amint fogyasztás növeli a rák kialakulásának kockázatát, ez állatban is és emberben is rákot okozhat. Tehát ha az állatban is növekszik a rák kialakulásának esélye és mi étellel azt a húst visszük be, ami eleve nem mondható túl egészségesnek, az óvatosságra és újabb vizsgálatokra adhat okot. A termesztett fogyasztásra szánt növények és tenyésztett állatokból élelmiszercélú feldolgozása során, tovább jutva a fogyasztó felé, a nitritek és nitrátok újabb mennyiségben kerülhetnek hozzáadásra ezekben a termékekben, tartósítószer vagy az élelmiszer állagát megőrző összetevőként. Ilyen pl. a tartósítószerként alkalmazott nitrites pácsó hozzáadása a füstölésen átesett és nagyobb mennyisében az ilyen eljárást nélkülöző húsipari termékek. A fent említett folyamat a biomagnifikáció folyamata, melynek révén a tápláléklánc egyre magasabb szintjein az adott komponens igen magas érétkeket vehet fel Nitrit és nitrát egészségkárosító hatásának háttere A gyógyszertan alaptétele szerint, bármilyen vegyület lehet a szervezetre jótékony hatású vagy ártalmas a körülményektől függően. Ennek fényében szükséges mérlegelnünk, hogy vajon előnyös-e a szervezet számára a nitrát bevitel növelése vagy sem. Tudvalevő, hogy az élelmiszerekben előforduló nitrát és nitrit a szervezetben metabolizálódik majd nitrózaminokká alakulhat, ezzel párhuzamba állítható a gasztrointesztinális daganatos megbetegedések kockázatának növekedése. Csecsemőknél magas nitrát bevitel esetén növekszik a methaemoglobinaemia kialakulásának esélye. (Erkekoğlu et al., 2009; Hord et al., 2009; Károlyiné Peltzer, 2013) Mint azt fentebb is olvashatjuk, a nitrátot összefüggésbe hozták (gasztrointesztinális) rákos megbetegedésekkel, mint azok rizikófaktora. A nitritek és nitrátok önmagukban nem karcinogének, de a táplálékból származó nitrát átalakulhat nitritté, ami már a karcinogénként ismert nitrozaminokká alakulhat. Ezen reakciók állatkísérletek során demonstrálhatók voltak, de emberre nézve a relevanciájuk bizonytalan, mivel az állatkísérletek során magas dózisban 18

26 és specifikusan kiválasztott aminokat alkalmaztak. Megfigyelésen alapuló tanulmányokban nem mutatkozott összefüggés a rákos megbetegedések az étrendből és ivóvízfogyasztásból származó nitrit vagy nitrát bevitel között. Az exogén nitrit bevitel hatása a rákos megbetegedésekre szintén kevéssé valószínű, mivel hatalmas mennyiségű nitrit termelődik endogénmód. Az elválasztott nyál literenként 2 mg-ot tartalmaz, majd 200 grammnyi spenót elfogyasztása után az érték 72 mg/l-re emelkedik. Ez jóval túlszárnyalja az EPA által szabott 4.4 mg nitrit/l vagy akár a WHO által szabott 4.2 mg nitrit/nap megengedett napi beviteli értéket (ADI). Miként, az étrendi nitrit és nitrát káros hatásának bizonyítására csupán gyenge bizonyítékok állnak rendelkezésre, a megengedett érték feletti bevitelük feltehetően nem rejt veszélyt magában. (Katan, 2009) Minden élőlénynek szüksége van nitrogénvegyületekre. Úgy évvel ezelőtt a nitritről alkotott kép nagyban átalakult, az adverz reakcióktól (carcinogén hatás), a protektív hatásának (nitrogén-monoxid hipoxia során) előtérbe kerüléséhez jutottunk, habár ezen időszakon túl is jelentek meg a nitritnek inkább az adverz hatását hangsúlyozó tanulmányok. A nitrogén-monoxidról, mint a nitrát metabolizmusa során keletkező metabolitról, több mint 125 éve tudott, hogy emlősben vazodilattátor hatása van. A nitrit redukciója révén nitrogénmonoxid kerül vissza a keringésbe a hipoxiás vazodilatáció valószínűsített folyamatán keresztül. A nitrit szerepe úgy tűnik, potenciálisan kardio-vaszkuláris betegségekben alkalmazható terápiás szerként merülhet fel. A nitrit biológiai rendszerekbeni sorsára és metabolizációjára vonatkozóan az információk és álláspontok újraértékelése lenne szükség. (Bryan, 2006) A methaemoglibinaemia esetében is kissé más szemszögből közelíti meg a kérdést a The American Journal of Clinical Nutrition folyóirat 90. számában megjelent tanulmány: Az 1950-es években csecsemőknél methaemoglobinaemia és cianózis tüneteivel kerültek nyilvánosságra olyan esetek melyekben a csecsemők szennyezett (magas nitrát tartalmú) kútvízzel elkészített tápszert kaptak. A tünetekért akkor a kútvíz magas nitrát tartalmát tették meg felelőssé. A kútvízben lévő nitrát a széklettel való szennyezettség következménye volt. Mára világossá vált, hogy a methaemoglobinaemiát nem a nitrát, hanem a székletben lévő baktériumok okozták, melyek megfertőzték a csecsemőt és s a bélrendszerükben való nitrogén-monoxid termelésén keresztül vezethettek a fenti kórállapotokhoz. A kulcstényező tehát sokkal inkább a bélrendszert érintő fertőzés, mint a nitrát. A vízben és élelmiszerekben jelen lévő átlagos nitrát koncentráció tehát valószínűtlen, hogy methaemoglobinaemiát okoz. (Katan, 2009) 19

27 Alább kerülnek felsorolásra azon tényezők, melyek hozzájárulhatnak a methaemoglobinaemia, vagy súlyosabb esetben az ún. kék csecsemő szindróma kialakulásához: 1. A csecsemők és kisdedek gyomrának és bélrendszerének ph-ja normál esetben magasabb, mint az idősebb gyermekeké vagy felnőtteké (ph>4). A magasabb ph fokozza a nitrá-nitrit átalakulást; 2. A már oxidált állapotban lévő csecsemő haemoglobin megemelkedett szintje, valamint a NADH-függő methaemoglobin reduktáz rendszer fejletlensége; 3. A klükóz-6-foszfát dehidrogenáz kongenitális deficienciája szintén okozhatja a methaemoglobin reduktáz hiányát néhány rassz esetében (Mediterrán); 4. A csecsemőkori gyakori gasztroenteritisz szintén kedvezhet a methemoglobinaemia kialakulásának, mikoris a felsőbb gasztrointesztinális traktusban baktériumok telepedhetnek meg; 5. A testtömeghez viszonyított folyadékbevitel nagyobb az élet e korai szakaszában. (Erkekoğlu et al., 2009) Egy elég frissnek mondható tanulmány szintén nem talált szignifikáns összefüggést a nitrát expozíció és a pajzsmirigy rosszindulatú elváltozása (pajzsmirigy rák), valamint a pajzsmirigy alul és túlműködése között. Három kohorsz tanulmány adatait értékelve azonban szignifikáns összefüggés mutatkozott a magasabb nitrit expozíció és a pajzsmirigyrák kialakulásának kockázata között. A nitrit és nitrát expozíció és a pajzsmirigy funkciók, valamint a pajzsmirigyrák kapcsolatának tisztázásához további vizsgálatok szükségesek. (Bahadoran et al., 2015) 3.5. Szabadgyökök és antioxidánsok táplálkozás-élettani szerepe Fogalmak Szabadgyökök: Olyan molekulák vagy molekularészletek, melyeknek legkülső elektronhéján páratlan számú elektron van, emiatt könnyen és gyorsan reakcióba lépnek más vegyületekkel, amelyektől elektronokat vesznek el. (MDOSZ, 2013) ROS: Reaktív oxigén species. A szabadgyökök tartoznak ide, (hidroxilgyök, szuperoxidgyök, lipidperoxilgyök és nem gyökök, mint pl. a hidrogén-hiperoxid). A ROS több hátrányos hatása ismert: károsíthatja a sejtek örökítő anyagát, a dezoxiribonukleinsavat, illetve a ribonukleinsavat, oxidálhatja a lipidekben a többszörösen telítetlen zsírsavakat, a fehérjékben az aminosavakat, továbbá inaktiválhat specifikus enzimeket is. (Bíró, 2002; MDOSZ, 2013) Antioxidánsok: Az oxigénből keletkező reaktív intermedierek mérgező hatásaival szemben védő vegyületek. (MDOSZ, 2013) 20

28 Polifenolok: Azon molekulák gyűjtőneve, amely több fenolcsoportot tartalmaz. (MDOSZ, 2013) ROS A szabadgyökök és az antioxidánsok kapcsolata - általánosságban A ROS és az antioxidánsok egyensúlya meghatározó az emberi szervezet működése számára, hiszen az oxidatív folyamatok és az antioxidánsok fontos tényezői az életfolyamatok fenntartásának. A szervezetünkben normál körülmények között is keletkező erőteljes oxidatív tulajdonsággal jellemezhető vegyületek részt vesznek a szervezet működésének szabályozásában. Ezek a vegyületek szükségesek a sejtek szaporodásához, a sejteken belüli információ-továbbításhoz, a programozott sejthalálhoz, a védekezést szolgáló gyulladásos folyamatokhoz, valamint fontos szerepet játszanak a szervezet baktériumok, vírusok elleni védekezésében. Az egyensúly felbomlása esetén (akár a ROS termelődésének növekedése vagy a védekező mechanizmus meggyengülés miatt), a reaktív oxigén-féleségek, koncentrációjuktól függően, különféle patológiás folyamatokat indíthatnak el, vagy erősíthetnek (endogén oxidatív stressz). Az előbbiekben vázolt folyamatok rávilágítanak a ROS-t létrehozó és elimináló folyamatok egyensúlyának szükségességére. A ROS túlsúlyához kapcsolódó betegségek vagy folyamatok többek között a következők: szív- és érrendszeri betegségek, egyes szembetegségek, tüdő- és daganatos betegségek, autoimmun betegségek; továbbá az öregedéssel, a szellemi képesség megtartásával, illetve hanyatlásával összefüggő folyamatok. A mai kor emberének életvitelében, az őt körülvevő környezetben, számos olyan külső tényező is megtalálható (pl. a táplálkozási ajánlásokat jóval meghaladó mértékben fogyasztott többszörösen telítetlen zsírsavak, dohányzás, extrém, megerőltető testmozgás, levegőszennyező anyagok, ibolyántúli (UV) és radioaktív sugárzás, külső tényezők okozta gyulladásos folyamatok, egyes gyógyszerek szedése stb.), amely elősegíti a szabadgyökök képződését (exogén oxidatív stressz). Mindezeken túl az életkor előrehaladtával és ezzel párhuzamosan a szervezet anyagcseréjének változásával csökken az antioxidáns rendszer intenzitása. A szervezet saját, az evolúció során kialakult belső antioxidáns védelmi rendszerével védekezik a károsodások és az oxidatív stressz ellen. Belső tényezők, azaz a sejten belüli források, lehetnek a hemoglobin, riboflavin, flavoproteinek, mono-oxidázok, átmeneti fémionok. Az endogén antioxidánsok általában enzimek, illetve koenzimek, ezek között a legrészletesebben vizsgáltak a glutation (GSH) peroxidázok, reduktázok és a szuperoxid dizmutázok (SOD), valamint a katalázok, amelyek a hidrogén-peroxidot vízzé bontják le. A húgysav a vérplazma uralkodó antioxidánsa. 21

29 Szervezetünk az antioxidáns védelmi rendszerének egyes elemeit maga is elő tudja állítani, ilyen elemek az enzimek, a kismolekulájú vegyületek nagy része (enzimatikus rendszer elemei), ellenben vannak olyan molekulák, melyeknek szintézisét nem tudja biztosítani, ilyen az aszkorbinsav, a karotinoidok, a tokoferolok vagy a flavonoidok (nem enzimatikus rendszer elemei). Utóbbiakhoz kizárólag külső forrásból, táplálék útján juthat hozzá a szervezet. (Balogh, 2010; Bíró, 2002; MDOSZ, 2013) Az antioxidánsok és jelentőségük - konkrétan A táplálékkal bejutó antioxidánsok a szervezet saját védekező mechanizmusait külső tényezőként támogatják, melyekhez sorolhatók vitaminok, A-, C-, E-vitamin, karotinoidok, polifenolok, ezeken belül a flavonoidok, amelyek a szabadgyökök eltávolításában segédkeznek. Az antioxidánsok közé sorolhatóak továbbá a szelén, réz, cink, vanádium, magnézium, kéntartalmú vegyületek.,,a belső, illetve a táplálékkal felvett antioxidánsok képesek kivédeni a ROS károsító hatásait. (MDOSZ, 2013) Az antioxidánsok lehetnek lipofilek (E-vitamin, β-karotin, A-vitamin), hidrofilek (C-vitamin, aminosavak, polifenolok), citoszol antioxidánsok (Q10 koenzim), valamint szerkezeti antioxidánsok (nyomelemek, szelén, cink, aminosavak, szelenocisztein) (Balogh, 2010). Az antioxidánsok hatásmechanizmusuk tekintetében lehetnek elsőrendűek vagy másodrendűek. Az elsőrendű, más néven láncmegszakító antioxidánsok, mint a C-vitamin, hidrogén átadásával semlegesítik a lipid szabadgyököket, ezáltal megszakítva a láncreakciót. A másodrendű, ún. preventív antioxidánsok (pl. polifenol vegyületek; transzferrin) egyfelől önmaguk oxidálódhatnak a lipid molekula helyett, ezáltal posztponálják az iniciációt, azaz a következmények kialakulását, másfelől a reakció során keletkező végterméket alakítják át nem toxikus vegyületekké. (MDOSZ, 2013) Az antioxidáns molekulák mennyisége elenyésző az oxidálandó szubsztráthoz képest, melynek oxidációját képesek mégis jelentős mértékben csökkenteni, vagy akár gátolni. A megkötésre való képesség, azaz a gyök befogásának képessége, összefüggésben van az antioxidáns koncentrációjával és reakciókészségével. (Balogh, 2010) Az antioxidánsok bevitelének nagymértékű emelése, azonban nem jár együtt kedvező hatásuk növekedésével. Több vizsgálat (CARET Study, ATBC Study) bizonyítja, hogy túladagolásuk, főként tabletták, kapszulák, koncentrátumok formájában történő bevitelük akár kedvezőtlen eredményekkel is járhat. Ha túlzásba visszük bevitelük mennyiségét, az antioxidánsok maguk is prooxidánsokká válhatnak, ez azt vonja maga után, hogy hasonlóan a szabad gyökökhöz, ezen vegyületek fogyasztása is a szervezet 22

30 károsodásához vezethetnek. Ezt hangsúlyozzák azok az összesítő adatok, amelyek felvetik, hogy antioxidánsok (A- és E-vitamin, β-karotin) szedése nagy kockázatú csoportoknál jótékony hatású, ezzel szemben a csekély kockázatúaknál emelheti a mortalitást. (MDOSZ, 2013) Az egészséges életmód és az egészség megőrzését segíti különféle zöldségek és gyümölcsök megfelelő mennyiségű fogyasztása, amelyekben természetes formában is megtalálhatók az élettanilag hatékony mennyiségű vegyületeket, antioxidánsok, továbbá rostok és ásványi anyagok. Az említett alkotóelemek legjobban a nyersen fogyasztott táplálék által képesek kifejteni jótékony hatásukat. Minél változatosabb antioxidáns kombinációt viszünk be szervezetünkbe, annál nagyobb védelmet szerezhetünk annak. (MDOSZ, 2013) A Journal of Nutritional & Environmental Medicine-ben megjelent tanulmány szerint az antioxidánsban és ásványi anyagokban gazdag gyümölcsök és zöldségek megnövelt bevitele alacsony zsírtartalmú étrend mellett elősegítheti a rák kialakulásának megelőzését. (Singh, Mohammad, Rastogi, Beegom, & Singh, 1997) A legfőbb antioxidáns komponenseket a (II. táblázat) tartalmazza. (Balogh, 2010) II. táblázat: Az emberi szervezetben az antioxidáns védelmi rendszer részeként működő legfontosabb komponensek (Balogh, 2010) Az E-vitamin és a szelén fokozzák egymás hatását, míg az előbbi meggátolja a bétakarotin és a C-vitamin oxidációját. Az E-vitamin antioxidáns hatása abban nyilvánul meg, hogy meggátolja a lipidperoxidációt. E-vitamin források lehetnek: növényi olajok, búzacsíra, diófélék, különböző magvak (pl. napraforgómag), tojássárgája, margarin, avokádó, spenót, paradicsom. A C-vitamin az elhasználódott E-vitamin és béta-karotin regenerációját és az immunrendszert összetetten támogató antioxidáns enzimek munkáját is segíti. A flavonoidok a C-vitamin hatását serkentik, és gátolják annak lebomlását. Megállapítható tehát a zöldségek 23

31 és gyümölcsök rendszeres napi fogyasztásának létjogosultsága és fontossága ( gramm a táplálkozási ajánlásoknak megfelelően). (MDOSZ, 2013) Az A-vitamin és a karotinoidok az oxigén-szabadgyökökkel szembeni védekezést segíti elő, valamint közömbösítik a peroxidgyököket. Ezen kívül a látás, az immunfolyamatok, a csontanyagcsere, növekedés, hámképződés folyamatában is részt vesznek. Lényegesek a szívés érrendszeri betegségek és a rosszindulatú daganatok megelőzésében. A-vitamin található a tojássárgájában, vajban, margarinban, halmájolajban. A karotinoidok közé tartozik a likopin, béta-karotin, lutein, zeaxantin, kapszaicin, kapszorubin, melyeknek forrásai lehetnek a mélyzöld levelű zöldségek, vagy a sárga, piros és narancsszínű gyümölcsök (pl. paradicsom, sárgarépa, sütőtök, sárgabarack, sárgadinnye, paprika, homoktövis bogyója, brokkoli, paraj, cékla). Likopin elsősorban a paradicsomban és az abból készült ételekben, élelmiszerekben van jelen, de megtalálható a görögdinnyében vagy rózsaszín grapefruitban is. A paradicsom alapvetően változó likopintartalma, az érés és a feldolgozás (paradicsompüré) során növekszik. A likopin felszívódása a melegítés, feldarabolás és a kevés zsiradék mellett a leghatékonyabb. Mint más antioxidánsok is, a likopin is csökkentheti jónéhány daganatos betegsége kialakulási lehetőségét. A karotinoidok egy már említett másik fajtája a Zeaxantin, mely a kukoricában, sütőtökben, parajban fordul elő. (MDOSZ, 2013) A fentebb már említett C-vitamin a csont és kötőszövetek kialakulásához és növekedéséhez, a sebek gyógyulásához, valamint a normális érműködéséhez is szükséges. A C-vitamin önmagában is antioxidáns tulajdonságú, láncmegszakító antioxidáns, az E vitaminnal együttműködik. A citrusfélék, a fekete ribiszke, csipkebogyó, a zöldségek, ezek közül a káposztafélék, brokkoli, paradicsom, paprika, karalábé, petrezselyem zöldje gazdag forrásai a C-vitaminnak. A flavonoidok 13 fő vegyületcsoportra oszthatók és jelenleg mintegy 6000 féle vegyületet ismernek. A növények előszeretettel termelik saját védekezési képességük erősítésére, elsősorban a növényi kórokozók és a káros UV sugárzás ellen. Ezen kívül, a flavonoidok természetes színezőanyagok, valamint íz-, és illat-komponensek. Ezek az anyagok a növényeknek, de az emberi szervezetnek is egyaránt hasznosak. Élettani jelentőségük szerteágazó, hiszen antioxidáns, antikarcinogén, immunmoduláns, gyulladáscsökkentő, antiallergén, antivirális, antibakteriális szerepük is lehet. Továbbá gátolják az endothelin-1 szintézisét, ami egy érszűkítő peptid így a szív- és érrendszeri betegségek megelőzését kedvezően befolyásolják. Ezen kívül csökkentik a vérlemezkék összetapadási képességét, tehát a véralvadási időt képesek normalizálni. Koleszterinszint 24

32 csökkentők. A Seven Country Study során megállapították, hogy a flavonoid csökkenti a kardiovaszkuláris betegségek kockázatát, ugyanis a flavonoid-bevitel mennyisége és a szívés érrendszeri betegségek előfordulása egymással fordítottan arányos. (Figler, Cseh, & Bodrogi, 2012; MDOSZ, 2013) A flavonoidokhoz tartoznak a flavanonok, flavonok, flavonolok (pl. a kvercetin, katechinek), flavanok, antociánok és izoflavonok. A gyümölcsökben gyakran több, akár 5 10 különféle flavonoid glükozid is megtalálható, ezek főként a gyümölcshéjban és levelekben halmozódnak fel, mivel szintézisüket a fény stimulálja. A flavonoidok koncentrációját meghatározza a növények szerinti megoszlása, az évszaki változás, a fényviszonyok, az érettség mértéke és az ételek előkészítése és elkészítése. Ahogy már említettem a flavonoidok felhalmozódásában jelentős szerepe van az erős napsugárzásnak, különösen az UV-B sugárnak, minél több napfény éri az alapanyagokat (minél érettebbek) annál magasabb lesz a flavonoid tartalmuk. Az üvegházakban nevelt növényeknél mért értékek azért maradnak el a szabadban termesztett társaikétól, mert az üveg visszaveri a kulcsfontosságú ultraibolya sugarakat. A flavonoidok hő-, oxigénrezisztenciájának ellenére, konyhatechnikai műveletek során mennyiségük változhat. Például ha bizonyos gyümölcsöket vagy zöldségeket hámozunk, előfordulhat, hogy éppen magas flavonol tartalmukat veszítjük el, sok esetben ugyanis a flavonol tartalom a héjban és a levélben a legjelentősebb. A mikrohullámú sütő használata is csökkentheti az alapanyagok flavonol mennyiségét. Az előbbiekkel ellentétben növekedhet a flavonoid tartalaom gyümölcs és zöldséglevek készítése során mert a levek kinyerése során további flavonoidok szabadulhatnak fel. (Figler et al., 2012; MDOSZ, 2013) Polifenolokban gazdag többek között a zöldtea, szőlő, citrusfélék, gránátalma, bogyós gyümölcsök, brokkoli, áfonya. A teában lévő polifenolok erős antioxidánsok, ezek közül kiemelkedő a katechin, különösen az epigallokatechin-gallát. A polifenolok segítenek az oxidatív stressz okozta sejtkárosodás következtében fellépő betegségek megelőzésében. A bogyós gyümölcsök sötét, vöröseskékes színüket (fekete és piros ribiszke, málna, áfonya stb.) az antocianidineknek köszönhetik, bordó színét pedig a cékla, a meggy, mélylila színét a padlizsán. Antocianidinek gazdag forrása az áfonya, eper, a kék szőlő, vöröskáposzta, cékla, fekete és piros ribizli, retek, cseresznye, valamint a meggy. Érdemes megemlíteni a kakaót és a belőle készíthető magas kakaótartalommal rendelkező étcsokoládékat, mint flavonoid forrásokat, valamint a vörösbort is. Az antioxidáns flavonoidok a tiszta kakaóban találhatók, ezért a magasabb kakaótartalmú és kíméletes technológiával előállított étcsokoládék nagyobb mértékben tudják megőrizni ezeknek a vegyületeknek a magas mennyiségét. A flavonoidok 25

33 szerkezete az emésztés és a felszívódás során változik, ezért a flavonoidok táplálkozás-élettani hatásai a keletkező metabolitoknak is tulajdonítható. (Figler et al., 2012; Lugasi, 2000; MDOSZ, 2013) A szelén a szabad gyökfogó enzimrendszerek egyik alkotóeleme, és mint olyan, működésüknek fontos résztevevője. Szelén hiányában gyengül az immunfunkciók működése, továbbá a szív- és érrendszeri betegségek, valamint a rák kialakulásának kockázata megnő. Táplálékláncunkba a különféle növények elfogyasztása által kerül, melyeknek szeléntartalma a föld szeléntartalmától függ. (MDOSZ, 2013) A szabadgyökök és antioxidánsok kémiája-, bio-kémiája A szabadgyökök a már előzőkben említettek mellett olyan reaktív oxigén-, nitrogén-, kén- vagy szénközpontú molekulák, illetve molekularészletek, amelyek párosítatlan elektronjaik következtében rendkívül agresszívak és rövid életidejűek (más vegyületek elektronjainak megszerzését gyorsan végbemenő kémia reakciókkal érik el). A legfontosabb szabadgyökök, illetve reaktív formák a következő táblázatban kerülnek bemutatásra (III. táblázat). (Balogh, 2010) III. táblázat: A legjelentősebb szabadgyökök és reaktív formák (Balogh, 2010) Az előbbiekben vázolt tulajdonságaik mentén a szabadgyökök képződése a normális anyagcsere folyamatokhoz, ezáltal a terminális oxidációhoz kapcsolható, másfelől a szervezetben lejátszódó biokémiai reakciók folyományai (Balogh, 2010): 26

34 Továbbá e vegyületek keletkezését a már említett külső és belső tényezők, valamint a biotikus és abiotikus stresszhatások is előidézhetik. (Balogh, 2010) A keletkező szabadgyökök, gyökös mechanizmusú láncreakcióval roncsolhatják a lipideket alkotó zsírsavmolekulákat, a szénhidrátokat, fehérjéket és nukleinsavakat is. A lipidperoxidáció a lipidek olyan károsodása, amely során elsősorban, más molekulákat (enzimek, fehérjék, aminosavak stb.) agresszívan megtámadó, hidroperoxidok keletkeznek. A szövet a destruktív lizoszómás enzimek kiszabadulása által károsodhat, ami (a hidroperoxidok aggresszív viselkedésén keresztül), a membránok kilyukadásának, vagy felszakadásának következménye. (Balogh, 2010) A membránok finom szerkezetének és funkciójának károsodása (elsősorban a mitokondrium, lizoszóma, plazmamembrán), mely zavart okozhat a sejtek közötti kommunikációban, és végső soron a sejtek neurotikus pusztulásához vezet, esszenciális zsírsavhiány miatt alakulhat ki, ez utóbbi pedig lipidperoxidáció következménye (Balogh, 2010) Számos élelmiszer romlásáért is a szabadgyökös reakciók felelősek, ilyen például a zsírok avasodása, amely kellemetlen íz-, szín- és szagváltozással jár. Ezen felül a végbemenő kémiai reakciók hatására káros komponensek (ketonok, aldehidek) is keletkezhetnek, továbbá megváltozhat a vitaminok és egyéb biomolekulák szerkezete is. A szabadgyökök okozta ártalmak ellen a már említett integrált védelmi rendszer felelős, amely a sejtalkotó molekulák védelmét garantálja. (Balogh, 2010) Ahogy a mellékletekben lévő 1. ábra is mutatja, az emberi szervezetben az antioxidánsok szinergens, egymást erősítő, regeneráló hatással rendelkeznek, együttes hatásuk jóval hatékonyabb a szabadgyökökkel szemben, mint különálló erejük. (Balogh, 2010) 27

35 1. ábra: Az antioxidánsok szinergens hatása (Balogh, 2010) A szinergens tulajdonság legalapvetőbb példaja, hogy a glutátion regenerálja az aszkorbátot, és az aszkorbát regeneálja az α-tokoferolt. Mindezek okán jóval hasznosabb és reálisabb információt kaphatunk maghatározásukkor, ha a teljes antioxidáns kapacitást vizsgáljuk és nem az egyes antioxidánsok koncentrációját, illetve az antioxidáns kapacitásukat külön-külön. (Balogh, 2010) A Cornetti által (2009) összeállított tápanyag diagram összefüggései (2. ábra) a táplálék összetevőire, így az antioxidánsokra is igazak, tehát a táplálékkal bevitt komponensek mennyisége közvetlen vagy közvetett módon befolyásolja a szervezet megfelelő működését. Mind a túlzott mennyiség bevitele problémát okozhat, mind az, ha a védelemhez szükséges mennyiséget a napi bevitellel nem tudjuk biztosítani az adott komponensből hiányállapotot előidézve, majd ennek következményeként működési és szabályozási zavarok esetleges fellépését. (Balogh, 2010) 28

36 2. ábra: Tápanyag diagram (Balogh, 2010) Az előbb említettek alapján mindkét eset súlyos következményeket vonhat mag azután, ezért fontos megtalálni az egyensúlyt, és hangsúlyt fektetni arra, hogy étrend-kiegészítők, multivitaminok szedésével és ásványvízfogyasztással stb. ezt ne zavarjuk meg. (Balogh, 2010) Mivel, az antioxidánsok (vagy szubsztrátok) oxidálószerekkel (főként a peroxyl gyökökkel) szemben mutatott relatív reakciósebességei a felhasználható antioxidáns kapacitás kulcs-paraméterei (Huang, Ou, & Prior, 2005), szükséges szót ejtenem az auto-oxidáció és gátlásának kinetikájáról is, mely egyben a szakdolgozatom később részében bemutatott alkalmazott antioxidáns kapacitás mérésére szolgáló módszer jobb megértését is lehetővé teszi Az auto-oxidáció és gátlásának alap kinetikája az antioxidáns aktivitás meghatározására használt módszer(ek) kémiája Ingold és Denisov behatóan tanulmányizták és elemezték a szénhidrogének gátolt autooxidációjának kémiáját és kinetikáját. Egy tipikus azo vegyület által kezdeményezett auto-oxidáció, és a gátlószer közbelépése a következő alapvető lépesekből áll (3. ábra) (feltételezve, hogy egy antioxidáns semlegesít két gyököt nagy oxigén felesleg mellett; R2N2 = azo vegyület; LH = szubsztrát; AH = antioxidáns) (Huang et al., 2005): 29

37 3. ábra: Egy tipikus azo vegyület által kezdeményezett auto-oxidáció a gátlószer közbelépésével (Huang et al., 2005) Állandósult állapot mellett, a nem-gátolt (Run) és a gátolt (Rinh) peroxid keletkezés (vagy oxigén fogyás) a következő egyenlettel fejezhető ki (4. ábra) 4. ábra: Állandósult állapot mellett, a nem-gátolt (Run) és a gátolt (Rinh) peroxid keletkezés (Huang et al., 2005) ahol a k3, k8, és k6 jelenti a propagálásért, terminációért és gátlásért,,felelős konstansokat. Egy hatékony gyök-lánc-törő gyorsan kellene, hogy regáljon a gyökökkel (k6, k3), amíg az antioxidáns gyök, A, nem reagál vagy csak nagyon lassan (konstans érték, k3) a szubsztráttal. Az antioxidánsok szintén képesek az alkoxil-gyökök megkötésére, amik a Fenton-típusú fém-katalizált reakción keresztül a peroxidok bomlása során keletkeznek. Az alkoxid-gyökök megkötésének jelentősége a citotoxikus vegyületek keletkezésének megelőzésében van (pl. 4-hidroxi-2-nonenál a linolsav lipid-peroxidból). Antioxidánsok jelenlétében, a lipid-peroxid akkumuláció minimális, egészen az utolsó antioxidánsok felhasználódásáig. Ebben az értelemben, az antioxidánsok és lebomlott lipidperoxid gyökök közötti reakció szignifikáns lenne. Ennélfogva, a,,feláldozható (felhasználható) 30

38 antioxidánsok elsődleges funkciója az elsődleges oxidáció megakadályozása. (Huang et al., 2005) Abuja és Esterbauer szimulálták az alacsony-sűrűségú-lipoprotein (LDL) peroxidációjának kinetikáját, R-tocoferol jelenlétében és hiányában, a következő változókat használva (Huang et al., 2005): 5. ábra: Alacsony-sűrűségú-lipoprotein (LDL) peroxidációjának kinetikája, R-tocoferol jelenlétében és hiányában (Huang et al., 2005) Az LDL tokoferol által gátolt autooxidációját szimulálni hivatott kinetikai görbék jól elkülöníthető késletletett-stádiumokat jelenítenek meg. (6. ábra), melyek hossza lineárisan egyenesen arányos a tokoferol koncentrációjával. Egy tiszta antioxidáns vegyület legfontosabb paramétere a peroxil gyökökre vonatkozó sebességi állandó (k6). (Huang et al., 2005) 31

39 6. ábra: Az LDL tokoferol által gátolt autooxidációját szimulálni hivatott kinetikai görbék (Huang et al., 2005) 3.6. A hagyományos és bio élelmiszerek megítélése a már ismertetet információk fényében Összefoglaló: bio kontra hagyományos élelmiszerek Az alábbi tudományos szakirodalommal alátámasztott tanulmány rávilágít arra, hogy növényi eredetű bio élelmiszerekben inkább több szárazanyag található, néhány ásványi anyag tekintetében (pl. Fe, Mg) antioxidáns mikrotápanyagok (fenolok, resveratrol), míg az állati eredetű bio termékek jellemzően nagyobb mennyiségben tartalmaznak többszörösen telítetlen zsírsavakat. (Lairon, 2010) Egy másik tanulmány szerint, a bio- és hagyományos gazdálkodásból származó élelmiszerek tápanyagtartalma, szénhidrátokat, ásványi anyagokat és vitaminokat illetően hasonló (Forman et al., 2012; Smith-Spangler et al., 2012; Williams, 2002), azonban a biozöldségeknek kevesebb lehet a nitrát és fehérje tartalma a hagyományos termesztésűekénél (Bourn & Prescott, 2002; Dangour et al., 2009; Fisher, 1999; Woese, Lange, Boess, & Bögl, 1997). Ami az élelmiszerek biztonságosságát illeti, a bio gazdaságban előállított tápanyagok nagy része (94-100%) nem tartalmaz növényvédőszer maradványokat, és a biotermesztésű zöldségek meghatározóan kevesebb nitrátot tartalmaznak (szinte csak a felét), a biotermesztésű gabonáknak pedig hasonló a mykotoxin tartalma a hagyományos párjukhoz képest. (Lairon, 2010) 32

40 Patogén mikroorganizmusok Nincs meggyőző bizonyíték, hogy a bioélelmiszerek szennyezettebbek lennének a hagyományos párjuknál. Valószínűsíthetően ez a különböző hatékony megelőző eljárásoknak köszönhető. Öt enterovírus-családról (Picornaviridae, Caliciviridae, Astroviridae, Reoviridae and Adenoviridae) tudják, hogy ártalmas lehet az emberre, azonban még hiányoznak az összehasonlító tanulmányok e tekintetben. (Lairon, 2010) Fitokémiai szennyezők Egy Svédországban zöldségek és eper vizsgálatát végző tanulmány szerint a bio élelmiszerekben nem, azonban a hagyományos élelmiszerek 17-50% találtak szennyező maradványokat ben a Dán piacon a zöldségeken és gyümölcsökön rovarirtó maradványok felmérésére irányuló monitorozás során azt találták, hogy a hagyományos termékek csupán 2,8% volt szennyezett, és mind az szer-maradék határérték alatt. Olaszországban a időszakban 3500 darab növényi eredetű élelmiszermintán folytatott vizsgálat a biogazdaságokból származó termékek jelentős részében (97,4%) nem talált kimutatható mennyiségű peszticid szer-maradékot. (Lairon, 2010) Az EU REACH projekt célja az élelmiszerek, mérgezőképességének felmérése, lehető legkorábbi azonosítása, és a legkockázatosabbak eltávolítása. Ha a felmért aspektust tekintjük, a bio élelmiszerek jelentős előnnyel rendelkeznek e tekintetben. Említésre méltó, hogy a bio gazdálkodásban néhány természetes vegyületet használnak az állati kártevőkkel szemben és (akár az emberre is veszélyes) betegségek elkerülése végett, ilyen vegyület a piretrin, a rotenone, a réz-só vagy a kén. Az első kettő gyorsan lebomlik a termőföldben így szennyeződés az élelmiszerekben eddig még nem volt észlelhető. (Lairon, 2010) Mikotoxin Általánosságban elmondható, hogy az élelmiszerek szennyezettsége, főként a gabonák tekintetében, széles körben elterjedt de alacsony szinten, továbbá megállapítható, hogy a biogazdálkodás, illetve a termesztés gazdálkodás között nem tapasztalható számottevő különbség. Tulajdonképpen a bio termesztésben alkalmazott megelőző intézkedések, a gombaölő szerek mellőzésének ellenére, általában képes a szennyezettséget alacsony szinten tartani. (Lairon, 2010) 33

41 Nem találtak lényegi különbséget OTA (ochratoxin A) szintben a gabona származékok (Olaszországban), illetve a gabonaalapú bébiételek között. (Lairon, 2010) Nitrit és nitrát Ahogyan arról már korábban értekeztünk, a nitrátok a közegészségügy aggodalmat okozó tényezők, nitritekké való könnyed átalakulásuk okán. A nitritek erős reakcióképességű molekulák, melyek képesek, egyrészt az oxigénnel versenyezni a hemoglobinhoz való kapcsolódásért, aminek eredményeképpen methaemoglobinaemia vagy anoxia alakulhat ki, másrészt képesek a másodlagos aminokhoz való kapcsolódáshoz nitrózaminokat képezve, melyek a legerősebb természetes rákkeltők között szerepelnek. A fentebb említett okok miatt a FAO/OMS JECFA nitrátokra (3.7 mg/ttkg) és nitritekre (0.07 mg/ttkg) egyaránt meghatározta az ajánlott napi beviteli maximumot, illetve megállapította az ivóvíz megengedett maximális nitrát szintjét (50 mg/l). (Lairon, 2010) Az ember étrendjében a nitrátok 80%-át zöldségekből nyeri, miközben a gyümölcsök és gabonák nitrát szintje nagyon alacsony. Az állati eredetű termékek rendkívül alacsony nitrát szinttel rendelkeznek, amíg a feldolgozott hústermékekben lehet hozzáadott nitrit tartósítószerként. A nitrátok természetes formában jelen vannak a növényekben, hiszen ezek gyökereiken keresztül veszik fel majd aminosavak szintéziséhez hasznosítják. A nitrát növényi szövetekben felhalmozódhat, főként a zöldségfélékben. Utóbbiak nitrát tartalmának szintjéről számos összehasonlító tanulmány született. Egy kereskedelmi üzlet vonatkozásában, öt zöldséget vizsgáltak tavasszal. Jelentősen alacsonyabb nitrát tartalmat ( 28-tól -85%-ig) véltek felfedezni a bio burgonyában, póréhagymában, fehér répában és salátában, a kelkáposzta kivételével. Egy másik tanulmányban, Ausztriában 17 zöldséget vizsgáltak és ezek közül ( 40%-től -86%-al) alacsonyabb nitrát tartalmat mértek a bio termesztésűek esetén, kivéve a spenótot. Németországban sárgarépát vizsgáltak, ott a biotermesztésűek 61%- al alacsonyabb nitrát tartalmúnak bizonyultak. (Lairon, 2010) A fenti adatokból arra következtethetünk, hogy időszaktól függően a biogazdálkodásból származó zöldségek minimum 30 50%-kal kevesebb nitrátot tartalmaznak, mint a hagyományosak. Mivel az átlagos nitrát bevitel mg/nap között mozog, ami megközelíti a FAO/OMS JECFA által meghatározott maximális beviteli értéket (i.e. 220 mg/60 kg), továbbá mivel a zöldség és gyümölcs kifejezett fogyasztása széleskörűen ajánlott 34

42 (WHO, 2004; PNNS, 2001), a biotermesztésű termékek a megnövekedett zöldség és gyümölcs fogyasztást biztonságosabbá tehetik a nitrát bevitel tekintetében. (Lairon, 2010) Antioxidáns vegyületek jelenléte A különböző vitaminokra vonatkozó vizsgálatok csupán néhány gyümölcsre, zöldségre és tojásra korlátozódik. A vízben oldódó vitaminok közül a legtöbbet tanulmányozott a C- Vitamin (aszkorbinsav), kulcsfontosságú vitamin, amelynek,,relatív magas napi bevitele ajánlott. Bio burgonya, paradicsom, zeller és kelkáposzta C-Vitamin tartalmának vizsgálatai során ezen zöldségeknél nagyobb értékek mutatkoztak hagyományos társaikéhoz képest. Ezzel szemben nem találtak különbséget a póréhagyma, sárgarépa, valamint cékla tanulmányozásakor. Továbbá egy almát vizsgáló tanulmány szintén nem tudott felmutatni különbséget e tekintetben. (Lairon, 2010) Nagyon kevés és igazán nagy meggyőző erővel nem bíró információ áll rendelkezésre a B1 és B2 vitaminokról. A zsírban oldódó vitaminok, illetve a karotinoidok már képezték néhány tanulmány tárgyát. Egy vizsgálat magasabb E-Vitamin tartalmat mutatott ki a bio olívaolajban. Egy Woëse és munkatársai által 1997-ben közzétett 27 tanulmányról készítet review-ban a β-karotin szinteket vizsgálva, nem találtak számottevő különbséget a bio- és nem bio élelmiszerek között. Brandt és Mölgaard (2001) összefüggést mutatott ki az nitrogén tartalmú trágyák alkalmazása, valamint a sárgarépa β-karotin tartalma között, míg egy újabb tanulmány bio és nem bio paradicsomokat összehasonlítva nagyobb β-karotin tartalmat mutatott ki a bio termesztésű javára. Egy másik tanulmány kimutatta, hogy a fűben gazdag,,étrend β-karotinban és E-Vitaminban gazdagabb tejet eredményez, a kukoricaszilázsból vagy koncentrátumból álló,,étrendhez képest. (Lairon, 2010) 3.7. Bébiételek nitrit-nitrát tartalma és antioxidáns kapacitása irodalomi adatok Nitrit és nitrát Egy nitrit és nitrát bébiételekben történő meghatározásához használt ún. sub-minute capillary zone electrophoresis módszer segítségével bio minősítetéssel bíró és azzal nem bíró termékeket egyaránt vizsgáltak (IV. táblázat). (Della Betta et al., 2014) Érdekes adat, hogy a bio termékek esetén kerültek meghatározásra a leginkább magasnak mondható értékek nitrát tekintetében. Egy bio sütőtök alapú termék esetén 247,70±6,52 mg kg -1, ezt valamivel 35

43 alulmúlva egy szintén bio, tészta és zöldség alapú termék 222,68±4,72 mg kg -1 értéket ért el, ami egyben a legalacsonyabb bio termékre vonatkozó érték volt (ebben a vizsgálatban). A hagyományos termékek közül a répa-cékla (205,07±6,24 mg/kg -1 ), valamint a zöldség és csirkehús alapú (157,58±4,37 mg kg -1 ) termékek érték a legmagasabb értékeket. A hagyományos termékekből származó minták közül a tej és banán alapú (8,44±4,41 mg kg -1 ) bizonyult a legcsekélyebb nitráttartalmúnak. A nitrit tartalom az összes minta esetében a maghatározható szint alatt volt. (Della Betta et al., 2014) A kereskedelmi forgalomban levő 45 ppm-nél magasabb nitrát tartalommal rendelkező bébiételek összetételében megjelennek vegyes zöldségek, banán, sárgarépa, spenót, zöldborsó és cékla. Érdekes adat, hogy egy üveg 113 gramm (4 oz) tömegű cékla nitráttartalma csaknem megegyezik 5,5 l víz 45 ppm-nyi nitráttartalmával. (Dusdieker, Getchell, Liarakos, Hausler, & Dungy, 1994) IV. táblázat: nitrit és nitrát hagyományos és bio bébiételeken történő meghatározása sub-minute capillary zone electrophoresis módszer segítségével (Della Betta et al., 2014) Portugáliában, Liszabonban kereskedelmi forgalomban kapható bio és hagyományos bébiételeket vizsgáltak az esetlegesen előforduló nitrát expozíció szempontjából. A minták összetételüket tekintve zöldség-, gyümölcs-, és gyümölcslé alapúak közül kerültek ki. A mérések saját használatra validált HPLC módszerrel kerültek meghatározásra. A nitrát tartalom 5 és 230 mg kg-1 között mozgott. A zöldség alapú a bébiételek egy átlagos nitrát 36