EPISTEME

Transkrypt

EPISTEME

ISSN 1895-4421
EPISTEME
CZASOPISMO NAUKOWO-KULTURALNE
KRAKÓW
Nr 21/2013, t. II
EPISTEME
CZASOPISMO NAUKOWO-KULTURALNE
Redakcja:
Zdzisław Szczepanik (red. naczelny)
Katarzyna Daraż-Duda (sekretarz redakcji)
Piotr Walecki
Grzegorz Chajko
Krzysztof Duda
Roman Turowski (red. techniczny)
Rada Naukowa:
Prof. dr hab. Dariusz Rott
Prof. dr hab. Włodzimierz Sady
Prof. dr hab. Michał Śliwa
Prof. dr hab. inż. Ryszard Tadeusiewicz
Prof. dr hab. Bogdan Zemanek
Ks. Prof. dr hab. Władysław Zuziak
Prof. nadzw. dr hab. Wiesław Alejziak
Prof. Ignatianum i UJ, dr hab. Józef Bremer SJ
Prof. dr przew. kwal. II Paweł Taranczewski
Prof. dr Olga E. Kosheleva
Prof. dr Marko Jacov
Prof. dr Aleksandr Lokshin
Prof. dr Hans Jørgen Jensen
Prof. dr Oleksandr Chyrkov
Prof. dr Iryna Diachuk
Prof. dr Luiza Arutinov
Prof. dr hab. Michaił Pawłowicz Odesskij
Prof. dr hab., dr. phil. Andrzej Wiercinski
Prof. dr eng. Elena Horska
Wydawca:
Stowarzyszenie Twórców Nauki i Kultury „Episteme”
ul. Okólna 28/87
30–669 Kraków
www.episteme-nauka.pl
© Stowarzyszenie Twórców Nauki i Kultury „Episteme” i Autorzy
Pierwotną wersją czasopisma jest wersja papierowa
SPIS TREŚCI
Mateusz Gortat
ZIOŁA – ZASTOSOWANIE W PRODUKCJI LEKU
WETERYNARYJNEGO I DODATKÓW DO PASZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Jacek Wawrzosek, Kamila Klimek
STATYSTYCZNE MODELOWANIE POSTĘPÓW W OSIĄGANIU EFEKTÓW
KSZTAŁCENIA W DŁUGOOKRESOWYM PROCESIE NAUCZANIA . . . . . . . . . . . 21
Grzegorz Opielak, Anna Nadulska, Maja Naruk, Anna Kowalik
NEGATYWNE ZACHOWANIA ANTYZDROWOTNE –
ANALIZA PORÓWNAWCZA MŁODZIEŻY POLSKIEJ
I MŁODZIEŻY ZAMIESZKAŁEJ W WIELKIEJ BRYTANII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Monika Sachadyn-Król, Izabella Jackowska, Dariusz Daniłkiewicz,
Mieczysław Bojarczyk, Marzena Pabich
ZANIECZYSZCZENIE ŻYWNOŚCI POCHODZENIA
ROŚLINNEGO AFLATOKSYNAMI I SPOSOBY JEGO REDUKCJI . . . . . . . . . . . . 49
Grzegorz Opielak, Anna Nadulska, Piotr Kos, Anna Kowalik
ANALIZA POZIOMU WIEDZY I UMIEJĘTNOŚCI
W UDZIELANIU PIERWSZEJ POMOCY PRZEDMEDYCZNEJ
PRZEPROWADZONA NA WYBRANEJ GRUPIE OSÓB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Agnieszka Zofia Rowicka, Hanna Bis_Wencel, Kamila Klimek, Monika Bryl
MONITORING ADAPTACYJNY KONI SPORTOWYCH
Z WYKORZYSTANIEM PARAMETRÓW HEMATOLOGICZNYCH . . . . . . . . . . . . . 77
Malwina Merska, Anna Czech, Katarzyna Ognik
WPŁYW RÓŻNYCH SZCZEPÓW DROŻDŻY NA ZDROWIE ZWIERZĄT
ORAZ EFEKTY PRODUKCYJNE RÓŻNYCH GATUNKÓW ZWIERZĄT . . . . . . . . 87
Beata Dzięgiel, Łukasz Adaszek, Stanisław Winiarczyk
DIAGNOSTYKA ZAKAŻEŃ NA TLE
ANAPLASMA PHAGOCYTOPHILUM U KOTÓW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Natalia Sajnóg
WYBRANE PROBLEMY INFRASTRUKTURY PRZESYŁOWEJ W POLSCE . . . . . 115
spis treści
STRUKTURA WYKORZYSTANIA DOPŁAT UNIJNYCH PRZEZ STUDENTÓW
Z WOJEWÓDZTWA LUBELSKIEGO PRACUJĄCYCH W ROLNICTWIE . . . . . . . 133
Justyna Tomiło, Dariusz Dziki, Renata Róźyło
ZMIANY TEKSTURY PIECZYWA
ŻYTNIEGO PODCZAS PRZECHOWYWANIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Aneta Karasińska, Jolanta Król
RYNEK WYBRANYCH PRODUKTÓW MLECZNYCH DOSTĘPNYCH
W REGIONIE RADOMSKIM W OCENIE KONSUMENTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Natalia Koperska
RYNEK ŻYWNOŚCI EKOLOGICZNEJ NA ŚWIECIE ZE SZCZEGÓLNYM
UWZGLĘDNIENIEM POLSKI I WIELKIEJ BRYTANII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Piotr Domaradzki, Mariusz Florek, Anna Litwińczuk
ZAWARTOŚĆ KOLAGENU OGÓLNEGO I ROZPUSZCZALNEGO
W MIĘŚNIACH SZKIELETOWYCH RÓŻNYCH KATEGORII
BYDŁA RASY POLSKIEJ HOLSZTYŃSKO-FRYZYJSKIEJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Małgorzata Białek, Jarosława Rutkowska
POTENCJALNE WYKORZYSTANIE PROZDROWOTNYCH
SUROWCÓW ROŚLINNYCH DO ZWIĘKSZANIA WARTOŚCI
ODŻYWCZEJ WYROBÓW CIASTKARSKICH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Agnieszka Kaliniak, Mariusz Florek,
Piotr Skałecki, Agnieszka Staszowska
PORÓWNANIE WARTOŚCI UŻYTKOWEJ I SKŁADU
CHEMICZNEGO MIĘSA PŁOCI (RUTILUS RUTILUS)
I OKONI (PERCA FLUVIATILIS) Z HODOWLI STAWOWEJ . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Agnieszka Staszowska, Mariusz Florek,
Piotr Skałecki, Agnieszka Kaliniak
ZAWARTOŚĆ PODSTAWOWYCH SKŁADNIKÓW CHEMICZNYCH
ORAZ MAKRO- I MIKROELEMENTÓW W MIĘSIE PSTRĄGÓW
TĘCZOWYCH (Oncorhynchus mykiss) PRZED I PO WĘDZENIU . . . . . . . 215
Agnieszka Najda, Krystyna Rysiak, Klaudia Świca,
Joanna Klepacka, Teresa Rodkiewicz
ANTYOKSYDACYJNE WŁAŚCIWOŚCI OWOCÓW
WYBRANYCH GATUNKÓW I ODMIAN RÓŻ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
Maciej Combrzyński, Leszek Mościcki
BIODEGRADOWALNE SPIENIONE MATERIAŁY OPAKOWANIOWE . . . . . . . . 233
4
spis treści
Agnieszka Najda
WPŁYW ŚCIÓŁKOWANIA GLEBY NA ZAWARTOŚĆ BIAŁKA
W BLASZKACH LIŚCIOWYCH SELERA NACIOWEGO
(APIUM GRAVEOLENS VAR. DULCE MILL./ PERS.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
Magdalena Zarzeka, Robert Gruszecki, Klaudia Świca
WPŁYW ŚCIÓŁKOWANIA PIETRUSZKI KORZENIOWEJ (PETROSELINUM
CRISPUM (MILL.) NYMAN EX AW HILL VAR. TUBEROSUM (BERNH.)
CROV.) NA ZAWARTOŚĆ WYBRANYCH SKŁADNIKÓW CHEMICZNYCH . . . . 251
Rafał Papliński
ANALIZA ODMIAN ROŚLIN WARZYWNYCH W UNII EUROPEJSKIEJ . . . . . . 259
Agnieszka Najda
ZMIANY ZAWARTOŚCI BIAŁKA W LIŚCIACH
SELERA NACIOWEGO (APIUM GRAVEOLENS VAR.
DULCE MILL./PERS.) W ZALEŻNOŚCI OD WIEKU ROŚLIN . . . . . . . . . . . . . . . . 271
Agnieszka Dudziak, Monika Stoma
SEKTORY BIZNESOWE I OBSZARY TECHNICZNE W CERTYFIKACJI QMS . . 279
Monika Bojanowska, Marzena Pabich
NIEBEZPIECZNE SUBSTANCJE W ŻYWNOŚCI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
ZARZĄDZANIE STRATEGIĄ ORGANIZACJI W UJĘCIU PROCESOWYM . . . . . 301
Joanna Klepacka, Ryszard Rafałowski, Agnieszka Najda,
Aleksandra Majkowska, Łukasz Kopiński
ANALIZA ZAWARTOŚCI ZWIĄZKÓW FENOLOWYCH W HERBACIE
ZIELONEJ W ZALEŻNOŚCI OD JEJ RODZAJU I CZASU EKSTRAKCJI LIŚCI . . . 311
Marcin Andrzejewski, Anna Krzepiłko, Iwona Zych-Wężyk
WPŁYW NAWOŻENIA SIARKĄ I POTASEM
NA WŁAŚCIWOŚCI ANTYOKSYDACYJNE EKSTRAKTU
Z LIŚCI KUPKÓWKI POSPOLITEJ (DACTYLIS GLOMERATA) . . . . . . . . . . . . . . . 319
Jan Dyduch, Agnieszka Najda
ZAWARTOŚĆ FLAWONOIDÓW I FENOLOKASÓW
ORAZ WŁAŚCIWOŚCI ANTYOKSYDACYJNE LIŚCI I ZGRUBIEŃ
SELERÓW KORZENIOWYCH W UPRAWIE NA WCZESNY ZBIÓR . . . . . . . . . . . 331
Karrar Imad Abdulsahib Al-Shammari
THE UROPYGIAL GLAND AND EFFECT OF UROPYGIALECTOMY
BY SURGICAL METHOD (IRAQI METHOD) ON SOME PRODUCTIVE
AND PHYSIOLOGICAL TRAITS OF POULTRY – REVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
5
spis treści
Agnieszka Najda
ZAWARTOŚĆ BIAŁKA W OGONKACH LIŚCIOWYCH DWU
ODMIAN SELERA NACIOWEGO W ZALEŻNOŚCI
OD ŚCIÓŁKOWANIA GLEBY I WIEKU ROŚLIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
Grzegorz Maj
MOŻLIWOŚCI ENERGETYCZNEGO WYKORZYSTANIA
LIŚCI I ŁODYG TOPINAMBURU (HELIANTHUS TUBEROSUS)
JAKO ODNAWIALNEGO ŹRÓDŁA ENERGII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
WZROST WIEDZY I UMIEJĘTNOŚCI INFORMATYCZNYCH
STUDENTÓW NA BIOLOGICZNYM KIERUNKU STUDIÓW . . . . . . . . . . . . . . . . 381
Monika Stoma
KLASYFIKACJA SEKTORÓW BIZNESOWYCH W PROCESIE
CERTYFIKACJI SYSTEMÓW ZARZĄDZANIA NA PRZYKŁADZIE
WYBRANEJ JEDNOSTKI CERTYFIKUJĄCEJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
STATYSTYCZNE MODELOWANIE EFEKTÓW
KSZTAŁCENIA INFORMATYCZNEGO STUDENTÓW
NA BIOLOGICZNYM KIERUNKU STUDIÓW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
Małgorzata Materska, Anna Ciołek, Tadeusz Paszko
WPŁYW RODZAJU SORBENTU W EKSTRAKCJI DO FAZY
STAŁEJ NA JAKOŚĆ EKSTRAKTÓW Z LIŚCI MELISY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417
Justyna Libera
OCENA STABILNOŚCI OKSYDACYJNEJ PRODUKTÓW
MIĘSNYCH SUROWO DOJRZEWAJĄCYCH PO
DZIESIĘCIOMIESIĘCZNYM PRZECHOWYWANIU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427
PORÓWNANIE SKUTECZNOŚCI KSZTAŁCENIA INFORMATYCZNEGO
NA WYBRANYM KIERUNKU STUDIÓW W LATACH 2003 I 2013 . . . . . . . . . . . 439
Urszula Bronowicka-Mielniczuk, Magdalena Pogorzelec
ALGORYTM AGLOMERACYJNY ANALIZY SKUPIEŃ
W BADANIACH EKOLOGICZNYCH – PORÓWNANIE
WYBRANYCH ŚRODOWISK OBLICZENIOWYCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447
STRUKTURA ŹRÓDEŁ INFORMACJI O FUNDUSZACH UNIJNYCH
W GRUPIE STUDIUJĄCYCH ROLNIKÓW WOJEWÓDZTWA LUBELSKIEGO . . . . . 459
6
spis treści
Grzegorz Maj
METODY KONWERSJI I MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA
PRODUKTÓW PRZETWARZANIA BIOMASY ROŚLINNEJ
DO CELÓW ENERGETYKI ODNAWIALNEJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471
Artur Przywara, Sebastian Białoskurski
NOWE OSIĄGNIĘCIA W TECHNICE WYSIEWU
NAWOZÓW MINERALNYCH ROZSIEWACZAMI TARCZOWYMI . . . . . . . . . . . 487
Monika Pecyna, Dawid Pilipuk, Anna Pecyna
CHARAKTERYSTYKA PASZ OBJĘTOŚCIOWYCH I TECHNOLOGIA
ICH PRODUKCJI W ŻYWIENIU KRÓW MLECZNYCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495
Kamila Klimek, Agnieszka Kamińska, Agnieszka Najda
BADANIE CENY OLEJU NAPĘDOWEGO I BENZYNY PB95 ORAZ PB98
W POSZCZEGÓLNYCH WOJEWÓDZTWACH I W LATACH 2009–2012 . . . . . 503
Marta Kopańska, Karolina Czerwiec, Patrycja Zagata
The interesting and effective experience with
nature in classes I–III using the activation methods . . . . . . . . . . . 511
Marta Kopańska, Grzegorz Formicki
Czy zawartość akrylamidu w codziennej diecie wpływa
na poziom albumin w wybranych strukturach mózgu? . . . . . . . . 527
Kinga Kraska
Jesteś tym co jesz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
Andrzej Bochniak, Paweł Wawrzynek
RODZAJE ZAGROŻEŃ I BEZPIECZEŃSTWO
NA PORTALACH SPOŁECZNOŚCIOWYCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548
7
Mateusz GORTAT
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 9–20
ISSN 1895-2241
ZIOŁA – ZASTOSOWANIE W PRODUKCJI LEKU
WETERYNARYJNEGO I DODATKÓW DO PASZ
HERBS – USED IN THE PRODUCTION
OF VETERINARY DRUGS AND FEED ADDITIVES
Abstrakt. Zioła oraz preparaty ziołowe były od wielu lat stosowane w profilaktyce i leczeniu zwierząt. Od momentu wynalezienia antybiotyków
i rozwoju chemii rośliny lecznicze zostały zastąpione preparatami syntetycznymi. Jednak stosunkowo szybko zainteresowanie właściwościami
leczniczymi roślin wróciło. Spowodowane to było negatywnymi skutkami,
jakie niesie za sobą nadużywanie antybiotyków w żywieniu i leczeniu zwierząt hodowlanych. Sytuacja ta wymusiła również poszukiwanie alternatywnych metod żywienia zwierząt, które będą skutecznie zastępować dodatki
antybiotyków do pasz. W pracy przedstawiony zostanie przegląd literatury
dotyczący wybranych roślin leczniczych, które są od wielu lat stosowane
w leczeniu zwierząt, jak również omówione zostaną nowe rośliny, których
właściwości fitochemiczne są badane od niedawna.
Słowa kluczowe: zioła, żywienie zwierząt, fitoterapia weterynaryjna
Summary. Herbs and herbal preparations have been used for many years
in the prevention and treatment of the animals. Since the invention of antibiotics and the development of chemistry, medicinal plants have been replaced by synthetic preparations. However, relatively quickly interest in the
healing properties of plants returned. This was due to the negative effects of
antibiotics in nutrition and treatment of animals. This situation necessitated the search for alternative methods of animal feed, which will effectively
replace antibiotic feed additives. This paper is an overview of the literature
on selected medicinal plants that are used for many years in the treatment
of animals as well as discuss the new plant, which phytochemical properties
are studied recently.
Key words: herbs, animal nutrition, veterinary phytotherapy
9
Mateusz Gortat
WSTĘP
Zwierzęta żyjące w naturalnym środowisku mają stały dostęp do
różnych gatunków roślin leczniczych występujących w ich otoczeniu.
W przypadku choroby u zwierząt wolno żyjących można zaobserwować zachowania określane mianem „sciences behawiour”. Polega ono
na spożywaniu przez zwierzęta roślin o niskich walorach smakowych,
lecz bogatych w substancje biologicznie czynne, które mogą wpływać
na ich stan zdrowia [Kaleta 2005]. Obserwacja zachowań zwierząt
pozwoliła na wykorzystanie wybranych roślin w fitoterapii weterynaryjnej, która w znacznym stopniu bazuje na ziołolecznictwie ludowym [Anioł-Kwiatkowska 1993]. Dużą zaletą ziół wykorzystywanych
w leczeniu zwierząt jest ich dostępność i niskie koszty lub ich całkowity brak w przypadku takiej terapii, co stanowiło i nadal stanowi
ważny argument dla mniej zamożnych hodowców [Mwale i in. 2005].
Z biegiem czasu, dzięki rozwojowi metod analitycznych służących do
identyfikacji substancji czynnych i leczniczych, możliwe było lepsze
poznanie i wykorzystanie roślin zielarskich w lecznictwie [Gawrońska-Sklarz 2001, Jędrzejko, 2009]. Z drugiej strony warto zwrócić
uwagę na brak badań klinicznych dotyczących wykorzystania ziół
w lecznictwie. Wynika to z braku możliwości opatentowania preparatów ziołowych przez firmy farmaceutyczne, ponieważ zioła są ogólnodostępne na całym świecie [Kozłowski 2013]. Badania prowadzone na
szczurach, których dieta została pozbawiona jednego z aminokwasów
wykazały, że zwierzęta te chętniej próbowały nowych produktów, natomiast do żywności ubogiej w dany aminokwas wykazywały niechęć
[Rogers i Rozin 1996, Fuerte i in. 2000]. Danbury i Weeks [2000]
twierdzą, że kury są zdolne do wyboru paszy zawierającej kaprofen – środek przeciwbólowy. Z kolei szpaki europejskie do swoich gniazd znoszą
zioła (dziką marchew, krwawnik, rzepik) zawierające związki terpenowe,
które zwalczają pasożyty zewnętrzne i bakterie [Clark i Mason 1988].
W zależności od efektu jaki mają wywołać, zioła mogą być podawane jako dodatki do paszy (ziele, liście, korzeń, owoce, nasiona) lub
jako ekstrakty z różnych części roślin. Warto zwrócić uwagę, że zioła
wykorzystywane w leczeniu zwierząt działają wielokierunkowo [Rusinek-Prystupa, 2012]. Może to być związane z obecnością w roślinach
leczniczych znacznych ilości flawonoidów – związków chemicznych, które w swojej strukturze cząsteczkowej posiadają liczne grupy funkcyjne
10
Zioła – zastosowanie w produkcji leku weterynaryjnego i dodatków do pasz
odpowiadające za aktywność biologiczną tych związków i oddziałujące
w różny sposób na metabolizm komórek [Majewska i Czeczot 2009].
ZIOŁA WZMAGAJĄCE APETYT, POPRAWIAJĄCE TRAWIENIE
ORAZ PRODUKCYJNOŚĆ ZWIERZĄT
Wielu naukowców prowadząc badania na zwierzętach udowodniło,
że zioła mogą wpływać na przyrosty masy ciała zwierząt i pobieranie
paszy [Lavinia i in. 2009]. Zioła, oprócz białek, zawierają makroi mikroelementy, witaminy oraz inne substancje biologicznie czynne.
Zawarte w nich związki oddziałują na przemianę materii, lepsze wykorzystanie paszy i syntezę witamin [Simińska i in. 2009]. Do roślin
wspomagających apetyt oraz działających korzystnie na trawienie
można zaliczyć między innymi bylicę piołun (Artemisia absinthium
L.), centurię pospolitą (Centaurium erythraea Rafn.), miętę pieprzową
(Mentha piperita L.), pięciornik gęsi (Potentilla anserina L.), cykorię podróżnik (Cichorium intybus L.), bylicę pospolitą (Artemisia vulgaris L.),
krwawnik pospolity (Achillea millefolium L.) [Wawrzyniak 1992, Jerković i in. 2012, Trąbka i in. 2012]. Warto wymienić również przyprawy
wykazujące właściwości pobudzające apetyt, takie jak: cynamon, liść
laurowy, mięta i goździki [Mirzaei-Aghsaghali 2012].
Rośliny lecznicze w różny sposób wpływają na trawienie oraz
pobieranie paszy. Większość z nich pobudza ślinianki do wydzielania
śliny. Mięta, cebula, kozieradka i kminek zwiększają syntezę kwasów
żółciowych oraz działają żółciopędnie, co wpływa na przyswajalność
i lepsze wykorzystanie tłuszczów z paszy. Ponadto zioła stymulują
enzymy trzustkowe (lipazy, amylazy i proteazy) a niektóre z nich
zwiększają również aktywność enzymów żołądkowych [Mirzaei-Aghsaghali 2012]. Badania wykazały, że podawanie cielętom liści
miodla indyjskiego [Melia azadirachta L.], rośliny nie uprawianej
w naszym klimacie, spowodowało zwiększenie przyrostów masy ciała
oraz wzrost zużycia paszy o około 6% [Tipu i in. 2006].
Bardzo często podaje się zioła bydłu celem zwiększenia produkcji
mleka. Pobudzający wpływ na gruczoły mlekowe wykazują takie zioła
jak: pokrzywa, kminek zwyczajny, sporek polny, kozibród łąkowy czy
brodawnik zwyczajny [Różański 1993, Dankowski i Bernacka 2000,
Sadowska 2003].
11
Mateusz Gortat
W badaniach prowadzonych na drobiu wykazano, że dodatek do
paszy lebiodki pospolitej (Origanum vulgare) spowodował wzrost
masy ciała kurcząt oraz pozytywnie wpłynął na mikroflorę jelitową
[Giannenas i in. 2003, Niemiec i in. 2006]. Podobnych obserwacji
dokonano na kurczakach podając im wodne ekstrakty z imbiru, czosnku i bazylii euglenowej [Muhammad i in. 2009]. Kapica i in. [2006]
w swoich badaniach wykazali, że ekstrakt z lipy, melisy, bratka i mięty
dodawany do paszy zwiększa aktywność enzymów trawiennych, tym
samym korzystnie oddziałując na procesy trawienne.
Korzystny wpływ na wzrost masy ciała odnotowano u zwierząt
otrzymujących dodatek do paszy ziela rośliny potocznie nazywanej
hiszpańskim sztyletem (Yucca schidigera). Abaza i El-Said [2005]
w swoim doświadczeniu podawali królikom sproszkowane ziele Yucca
schidigera, co spowodowało zwiększenie masy ciała zwierząt. Badania wykazują, że substancje zawarte w wyciągu z Yucca schidigera zwiększają stopień wykorzystania paszy i przyrosty masy ciała
u świń. Mają wpływ również na zwiększenie nieśności jaj u kur oraz
produkcji mleka u krów mlecznych [Windisch i in. 2008, Chrenková
i in. 2012]. Dodatek ekstraktu z Yucca schidigera stosuje się także
w diecie psów i kotów, ponieważ wpływa korzystnie na ich zdrowotność [Cheeke 2000]. Stosując dodatek do paszy w żywieniu prosiąt
mieszanki ziołowej zawierającej liście pokrzywy, rdestu, czosnek, owoc
biedrzeńca i jeżówki, uzyskano większe przyrosty masy ciała prosiąt
[Grela i in. 2003]. Podobne zmiany odnotowano podając trzodzie
chlewnej mieszankę w skład której wchodziły: rumianek, nagietek,
koper, kozieradka i bazylia [Kołacz i in. 1997]. Lepsze wyniki odchowu
trzody chlewnej uzyskał również Gajęcki [1988] po zastosowaniu liści
pokrzywy, przewrotnika i nasion kopru.
ZIOŁA WYKORZYSTYWANE W PRZECIWDZIAŁANIU
SKUTKOM INTENSYWNEGO TUCZU ZWIERZĄT
Firmom zajmującym się produkcją zwierzęcą zależy, aby w jak najszybszym czasie uzyskać jak największe zyski. Zabiegi hodowlane polegające na zwiększeniu tępa wzrostu i rozwoju mięśni lub produkcji mleka
czy jaj, stanowią ogromne obciążenie dla układu kostnego i sercowo-naczyniowego zwierząt [D’Silva 2006]. Intensywny tucz zwierząt
12
stanowi również obciążenie dla wątroby. W celu uniknięcia zaburzeń
ze strony wątroby, intensywnie tuczonym zwierzętom zaleca się podawanie owoców lub ekstraktu z ostropestu plamistego [Andrzejewska
i Sadowska 2008]. Podawanie elementów nasion ostropestu plamistego koniom wpłynęło pozytywnie na zmiany w ich metabolizmie oraz
zmniejszało uszkodzenie komórek [Stopyra i in. 2006]. Usprawnienie
przemian w hepatocytach krów zaobserwowali Grabowicz i in. [2004],
jako efekt podawania kiszonki z całych roślin ostropestu plamistego.
Hepatoochronne właściwości ostropestu na komórki wątroby,
wykazano w badaniach na szczurach, którym aplikowano substancje
toksyczne [Popescu i in. 2010].
Oprócz ostropestu plamistego w fitoterapii leczenia i profilaktyki
chorób wątroby stosuje się ziele rdestu ptasiego, ziele krwawnika,
ziele dziurawca, korzeń mniszka pospolitego, ziele knikusa benedyktyńskiego [Wawrzyniak, 1992]. Interesującymi roślinami, które mogą
być wykorzystywane jako dodatek do pasz, są karczoch zwyczajny
i kard. Nie są one jednak powszechnie uprawiane w Polsce. Badania
nad uprawą obu tych roślin w polskich warunkach klimatycznym są
obiecujące [Sałata 2010, Sałata i Gruszecki 2010, Gortat 2013]. Badania prowadzone na szczurach poddanych działaniu czterochlorku
węgla (CCl4), którym podawano ekstrakt z karczocha oraz cykorii
wykazały, że zawarte w tych roślinach substancje wpływały ochronnie
na wątrobę [Huseini i in. 2011]. Christaki i in. [2012] zwracają uwagę,
że pozostałości po obróbce przemysłowej karda mogą być z powodzeniem wykorzystywane do przygotowania kiszonek dla przeżuwaczy.
Kard i karczoch wpływają korzystnie na obraz histopatologiczny
naczyń tętniczych co, może mieć szczególne znaczenie w hodowli
indyków [Wójcik i in. 2002]. Indyki w szczególności, ale również inne
gatunki drobiu są podatne na tzw. samorzutne pękanie tętnic [Terpin i in. 1987, Madej i in. 1994, Van Veen 1999]. Przyczyną pękania
tętnic są zaburzenia w budowie ścian naczyń. Ogromny wpływ na to
zjawisko ma nagły stres, który powoduje wzrost ciśnienia tętniczego
krwi, co prowadzi do mechanicznego uszkadzania ścian tętnic [Krista
i in. 1986]. Korzystny wpływ roślin z rodzaju cynara na śródbłonek
naczyń tętniczych związany jest z obecnością w nich dużych ilości
silnych przeciwutleniaczy, w szczególności apigeniny i luteoliny [Samochowiec i in. 1962, Nartowska 2010]. W tej sytuacji warto również
13
Mateusz Gortat
stosować zioła obniżające ciśnienie tętnicze krwi. Jedną z takich roślin
jest jemioła pospolita, tradycyjnie stosowana w fototerapii u ludzi. Badania prowadzone na szczurach potwierdziły jej działanie obniżające
ciśnienie krwi [Ioane i Socaciu 2007].
WPŁYW ZIÓŁ NA ODPORNOŚĆ ZWIERZĄT
Coraz szersze wykorzystanie w przemysłowej produkcji zwierzęcej
znajdują rośliny, które wykazują działanie immunostymulujące, przeciwbakteryjne i przeciwwirusowe [Grela i in. 1998, Wynn i Fouger
2007, Jankowski 2010]. Do roślin wykazujących działanie immunostymulujące niewątpliwie zaliczyć należy czosnek [Kyo i in. 2001].
W żywieniu i leczeniu zwierząt wykorzystuje się również działanie
bakterio- i wirusobójcze czosnku, przeciwgrzybiczne oraz przeciwpasożytnicze, czego efektem jest poprawa zdrowotności zwierząt
i zwiększona produkcyjności [Raeesi i in. 2010].
Badania Majewskiej i in. [2001], które polegały na podawaniu
dwa razy w tygodniu, przez cały okres odchowu, indykom rzeźnym
wodnego wyciągu ze świeżego czosnku wykazały korzystny wpływ tej
rośliny na żywotność indyków oraz wskaźniki produkcyjne. Z badań
Elagiba i in. [2013] wynika, że podawanie czosnku kurczakom wpływa
korzystnie na wskaźniki hematologiczne krwi ptaków, co przekłada
się na lepsze efekty produkcyjne, a pozytywne zmiany są uzależnione
od odpowiednio dobranej dawki czosnku. Zbyt duża dawka powoduje
pogorszenie wskaźników. Pozytywny wpływ wyciągów z czosnku zaobserwowano również stosując go u trzody chlewnej [Tatara i in. 2008].
Kolejnym przykładem rośliny powszechnie stosowanej w farmakoterapii jest jeżówka pospolita. Sok z jeżówki powoduje zwiększenie
produkcji cytokin oraz wpływa na intensywność fagocytozy [Sasagawa
i in. 2006]. Podawanie soku z jeżówki świniom oraz nioskom spowodowało wzrost koncentracji leukocytów w krwi [Böhmer i in. 2009].
Minaghaee i in. [2011] twierdzą, że w hodowli drobiu można zastąpić
antybiotyki i stymulatory wzrostu wyciągiem z czarnuszki siewnej.
W ostatnim czasie pojawia się coraz więcej badań dotyczących
właściwości immunostymulujących lebiodki pospolitej. Wyciąg
z oregano wzbogacony tymolem oraz karwakrolem moduluje odpor14
ność świń, stymuluje w ten sposób organizm zwierzęcia do obrony.
Jest to szczególnie ważne w przypadku młodych osobników, które
są szczególnie narażone na choroby. Wyciąg z oregano powoduje
pozytywne zmiany w proporcjach limfocytów CD4, CD8 i T [Walter
i Bilkei 2004]. Wykazano, że tymol u prosiąt powoduje zwiększenie
koncentracji przeciwciał IgA i IgM we krwi [Trevisi i in. 2007].
Mieszanka olejków eterycznych (goździkowego, tymiankowego, miętowego i cytrynowego) podawana kurczakom zakażonym
kokcydiozą oraz Clostridium perfringens powodującym martwicowe
zapalenie jelit u drobiu, spowodowała zatrzymanie rozwoju choroby
[Evans i in. 2001]. Według Rusinek-Prystupy [2012] olejek eteryczny
z oregano może być skuteczny w profilaktyce kokcydiozy. Wskazują
na to badania Giannenas i in. [2003] prowadzone na kurczakach
zakażonych Eimeria tanella. Podobne właściwości lecznicze wykazuje
bylica roczna [Allen i in. 1997].
PODSUMOWANIE
Wymienione w pracy rośliny lecznicze mają bardzo szerokie zastosowanie terapeutyczne. Stosowanie ziół powoduje mniejszą ilością
skutków ubocznych, niż jest to spotykane w przypadku leków syntetycznych. Obecnie obserwuje się znaczny wzrost zainteresowania
produktami pochodzenia naturalnego. Nie bez znaczenia są też zmiany legislacyjne, zakazujące stosowania antybiotyków i stymulatorów
wzrostu w żywieniu zwierząt. Wymusza to na hodowcach poszukiwanie alternatywnych metod ochrony zdrowia zwierząt oraz poprawy
produkcyjności. Opisane w pracy zioła mogą być z powodzeniem wykorzystywane w profilaktyce skutków intensywnego tuczu zwierząt.
Zawarte w nich substancje biologicznie czynne działają antybakteryjnie, antywirusowo i przeciwpasożytniczo, co z powodzeniem może być
wykorzystywane w leczeniu chorób takich jak na przykład kokcydioza.
LITERATURA
Kaleta T. 2005. Samoleczenie u dziko żyjących kręgowców – krótki przegląd zachowań. Życie Wet., 80 (5), 275–282.
Anioł-Kwiatkowska J. 1993. Rośliny leczące zwierzęta. WSiP, Warszawa.
15
Mateusz Gortat
Gawrońska-Szklarz B. 2001. Ocena farmakokinetyczna preparatów roślinnych
ze szczególnym uwzględnieniem dostępności biologicznej. Postępy Fitoterapii, 5 (1), 25–28.
Kozłowski B. 2013. Kilka refleksji na temat ziół i ziołolecznictwa. Postępy Fitoterapii, 1, 63–64.
Mwale M., Bhebha E., Chimonyo M., Halimani T. E. 2005. Use herbal plants
in Poultry Health Management in the Mushagashe Small Scale Commercial
Forming Area in Zimbabwe. Intern. J. Appl. Res. Vet. Med., 3(2). 163–170.
Jędrzejko K. 2009. Roślina jako źródło leku weterynaryjnego. Panacea, 4(29),
18–19.
Fuerte S., Nicoladis S., Berridge K. C. 2000. Conditioned taste aversion in rats
for a threonine-deficient diet: demonstration by the taste reactivity test.
Physiol Behav., 68, 423–429.
Rogers W., Rozin P. 1996. Novel food preferences in thiamine-deficient rats. J.
Compar. Physiol. Psychol., 61, 1–4.
Rusinek-Prystupa E. 2012. Lecznicze działanie surowców zielarskich wykorzystywane w fitoterapii weterynaryjnej oraz żywieniu zwierząt. [w:] Środowiskowe aspekty produkcji roślinnej i zwierzęcej. [Red.] Kowalczyk K.,
Lublin, 181–191.
Majewska M., Czeczot H. 2009. Flawonoidy w profilaktyce i terapii. Farm.
Pol., 65(5), 369–377.
Simińska E., Bernacka H., Grabowicz M. 2009. Zioła w żywieniu zwierząt,
z uwzględnieniem owiec. Zesz. Nauk. Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy. Zootechnika, 37, 89–97.
Danbury T. C., Weeks C. A. 2000. Self-selection of the Analgesic Drug Caprofen
by Lame Broiler Chickens. Vet. Record., 146(11), 307–311.
Trąbka C., Rogut K., Wolański P. 2012. Rośliny dziko występujące i ich zastosowanie. Przewodnik po wybranych gatunkach. Wyd. Pro Carpathia, Rzeszów.
Jerković I., Gaso-Sokac D., Pavlovic H., Marijacovic Z., Gugić M., Petrović
I., Kovać S. 2012. Volatile Organic Compounds from Centaurium erythraeaRafn (Croatia) and the Antimicrobial Potential of Its Essential Oil. Molecules, 17, 2058–2072.
Wawrzyniak E. 1992. Leczenie ziołami – kompendium fitoterapii. Warszawa.
Clark J., Mason J. R. 1988. Effect of biologically active plants used as nest material and the derived benefit to starling nestling. Oecologia., 67, 169–176.
Mirzaei-Aghsaghali A. 2012. Importance of medical herbs in animal feeding: A
review. Annals of Biological Research., 3(2), 918–923.
Tipu M. A., Akhtar M. S., Anjum M. I., Raja M. L. 2006. New dimension of
medicinal plants as animal feed. Pakistan Vet. J., 26(3), 144–148.
16
Niemiec J., Riedel J., Stępińska M., Boruta A., Stanisławski P. 2006. Effect
of the selected replacers of antibiotic growth stimulators on the results of
rearing of broiler chickens. XVIII International Poultry Symposium PB
WPSA, Science for poultry practice – poultry practice for science” Rogów, 4–6 September 2006.
Muhammad J., Fazil-Raziq D., Abdul H., Rifatullah K., Ijaz A. 2009. Effects
of aqeous extract of plant mixture on carcass quality of broiler chicks. Research Publishing Netwok (ARPN) Journal of Agricultural and Biological
Sciences, 4 (1), 37–40.
Abaza I.M., El-Said H. 2005. Effect of using Yucca schidigera as feed additive on
performance of growing rabbits. The 4th Inter. Con. on Rabbit Prod. in
Hot Clim. Egipt., 259–266.
Windisch W., Schedle K., Plitzner C., Kroismayr A. 2008. Use of phytogenic
products as feed additives for swine and poultry. J. Anim. Sci., (E. Suppl.),
86, 140–148.
Chrenková M., Chrastinová L., Poláčiková M., Formelová Z., Baláži A., Ondruška L., Sirotkin A., Chrenek P. 2012. The effect of yucca schidigera
extract in diet of rabbits on nutrient digestibility and qualitative parameters in caecum. Slovak J. Anim. Sci., 45(3), 83–88.
Cheeke P. R. 2000. Actual and potential applications of Yucca schidigera and
Quillaja saponaria saponins in human and animal nutrion. J. Anim. Sci.,
77, 1–10.
Grela E.R., Czech A., Krukowski H. 2003. Wpływ ziół na składniki krwi prosiąt. Med. Wet., 59 (5), 410–412.
Kołacz R., Bodak E., Świtała M., Gajewczyk P. 1997. Herbs as agents affecting
the immunological status and growth of piglets weaned with body weight
deficiency. J. Anim. Feed Sci., 6, 123–127.
Gajęcki M. 1988. Profilaktyczne zastosowanie preparatów zielarskich u macior
w okresie okołoporodowym. Acta. Acad. Agricult. Techn. Olst. Vet., 17, 1–55.
Kapica M., Kwiecień M., Puzio I., Bieńko M., Radzik R. P. Pawłowska
M. 2006. Wpływ dodatku wybranych ziół na aktywność enzymów trawiennych u kurcząt rzeźnych. Med. Wet., 69 (9), 1048–1050.
Giannenas I., Florou-Paneri P., Papazahariadou M., Christaki E., Botsoglou
N. A., Spais A. B. 2003. Effect of diet ary supplementation with oregano
Essentials oil on performance of broilers after ecperimental infection with
Emeria tenella. Arch. Anim. Nutr., 57, 99–106.
Dankowski A., Bernacka H. 2000. Pasze stosowane w żywieniu owiec. Cz. II.
Pastwiska. Inf. Paszowy, 11(59), 52–57.
Różański H. S. 1993. Poradnik zielarski. Krosno-Poznań.
Sadowska A. 2003. Rośliny lecznicze w weterynarii i zootechnice. Wyd. SGGW,
Warszawa.
17
Mateusz Gortat
D’Silva J. 2006. Adverse impact of industrial animal agriculture on the health
and welfare of farmed animals. Integrative Zoology, 1, 53–58.
Andrzejewska J., Sadowska K. 2008. Ostropest plamisty-roślina nie tylko lecznicza. Panacea, 1(22), 6–8.
Grabowicz M., Doroszewski P., Szterk P., Mikołajczak J., Piat J. 2004. Wpływ
kiszonki z całych roślin ostropestu plamistego na przemiany metaboliczne
krów w okresie okołoporodowym. Med. Wet., 60 (7), 759–762.
Stopyra A., Kuleta Z., Tomczyński R., Sobiech P., Kędzierska K. 2006. Bielmo ostropestu plamistego (Silybum marianum) w żywieniu koni. Annales
UMCS. Sectio DD, 61(11), 95–102.
Popescu R., Verdes D., Filimon M. N., Gotia L.S. 2010. Protective Effect of Silybin
in Rats Liver Toxicity. Animal Science and Biotechnologies, 43 (1), 506–510.
Gortat M. 2013. Wpływ zabiegu bielenia ogonków liściowych karda (Cynara cardunculus L.) na wielkość i jakość plonu. XI Konferencja Naukowa Doktorantów pt. „Problemy technologii, produkcji roślinnej, zwierzęcej i żywności”, Lublin, 43–44.
Sałata A. 2010. Wpływ zabiegów agrotechnicznych na plon i wartość biologiczną
karczocha zwyczajnego (Cynara scolymus L.). Rozprawy Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie. Wyd. WUP, Zeszyt 343.
Sałata A., Gruszecki R. 2010. The quantitative analysis of poliphenolic compounds in different parts of the artichoke (Cynara scolymus L.) depending on
growth stage of plants. Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus, 9 (3), 175–181.
Huseini F. H., Mahmoudabady Z. A, Ziai S. A., Mehrazma M., Alavian S. M.,
Mehdizadeh M., Radjabian T. 2011. The Effects of Cynara scolymus L. Leaf
and Cichorium intybus L. Root Extracts on Carbon Tetrachloride Induced Liver Toxicity in Rats. Journal of Medicinal Plants, 10(37), 33–40.
Christaki E., Bonos E., Florou-Paneri P. 2012. Nutrional and Functional Properties of Cynara Crops (Globe Artichoke and Cardoon) and Their Potential
Applications. International Journal of Applied Science and Technology,
2(2), 64–70.
Wojcik S., Niedzwiadek T., Adamczyk M. 2002. The effectiveness of silymarin in
finishing broilers. Biuletyn Naukowy Przemysłu Paszowego, 41, 5–14.
Madej J. A., Gawel A., Kuryszko J., Mazurkiewicz M. 1994. Badania nad patomechanizmem lateryzmu jako przyczyny tzw. Samorzutnego pękania tętnic
u indyków. Medycyna Wet., 50, 598–561.
Terpin T., Roach M. 1987. A biophysical analysis of factors that lead to aortic
rupture in normal and lathyritic turkeys. Can. J. Physiol. Pharmacol., 65,
395–400.
Van Veen L. 1999. Aortic rupture in poultry: a reviev. Tijdschr Diergeneeskd.,
124, 244–247.
18
Krista L. M., Beckett S. D., McDaniel G. R., Patterson R. M., Mora E. C.,
1986. Rupture of elastic and muscular aortic segments from hypertensive
and hypotensive turkeys. Br. Poult. Sci., 27, 207–13.
Nartowska J. 2010. Wykwintne warzywo i cenny lek. Panaceae, 1(30), 6–8.
Samochowiec L., Habczyńska D., Ważna-Boguńska C. 1962. Wpływ diety
miażdżycorodnej oraz karczochów (Cynara scolymus L.) i kardów (Cynara
cardunculus L.) na obraz histopatologiczny naczyń wieńcowych oraz mięśnia sercowego szczurów. Patologia Polska., 23(3), 337–347.
Ioana V. S., Socaciu C. 2007. The biological activity of european mistletoe (viscum album) extracts and their pharmaceutical impact. Bulletin USAMV-CN. 63, 217–222.
Grela E., Sembratowicz I., Czech A. 1998. Immunostymulacyjne działanie ziół.
Med. Wet., 54 (3), 152–158.
Jankowski M. 2010. Wykorzystanie substancji ziołowych w profilaktyce chorób
zakaźnych. Pol. Drób., 8, 28–30.
Wynn S. G., Fougere B. Veterynary Herbal Medicine. Elsevier Health Sciences 2007.
Kyo E., Uda N., Kasuga S., Itakura Y. 2001. Immunomodulatory effects of aged
garlic extract. J. Nutr., 131, 1075–1079.
Raeesi M., Hoseini-Aliabad S. A., Roofchaee A., Shahneh Z. A., Pirali S.
2010. Effect of Periodically Use of Garlic (Allium sativum) Powder on Performance and Carcass Characteristics in Broiler Chickens. World Academy
of Science, Engineering and Technology, 44, 1223–1229.
Majewska T., Pyrek D., Faruga A. 2001. Wpływ zastosowania wodnego wyciągu z surowego czosnku na wyniki produkcyjne indyków rzeźnych. Current
Problems Breeding, Healt and production of Poultry, Proc. Of the 9th
Intern. Symp. Ceskie Budejowice, 6 February, 95.
Elagib H. A. A., El-Amin W. I. A., Elamin K. M., Malik H. E. E. 2013. Effect
of Dietary Garlic (Allium sativum) Supplementation as Feed Additive on
Broiler Performance and Blood Profile. J. Anim. Sci. Adv., 3(2), 58–64.
Tatara M. R., Śliwa E., Dudek K., Gawron A., Piersiak T., Dobrowolski P.,
Mosiewicz J., Siwicki A. K., Studziński T. 2008. Aged garlic extract and
allicin imprave performance and gastrointestinal track development of piglets reared in artificial sows. Ann. Agric. Environ. Med., 15(1), 63–69.
Böhmer B. M., Salischb H., Paulicks B.R., Rotha F. X. 2009. Echinacea purpurea as a potential immunostimulatory feed additive in laying hens and
fattening pigs by intermittent application. Livestock Science, 122, 81–85.
Miraghaee S. S., Heidary B., Almasi H., Shabani A., Elahi M., Hadi M., Nia
M. 2011.The effects of Nigella sativa powder (black seed) and Echinacea
purpurea (L.) Moench extract on performance, some blood biochemical and
hematological parameters in broiler chickens. African Journal of Biotechnology, 10(82), 19249–19254.
19
Mateusz Gortat
Walter B. M., Bilkei G. 2004. Immunostimulatory effect of dietary oregano
etheric oils on lymphocytes from growth-retarded, low-weight growingfinishing pigs and productivity. Tijdschrift Voor Diergeneeskunde, 129,:
178–181.
Trevisi P., Merialdi G., Mazzoni M., Casini L., Tittarelli C., De Filippi S., Minieri L., Lalatta-Costerbosa G., Bosi P. 2007. Effect of dietary addition
of thymol on growth, salivary and gastric function, immune response, and
excretion of Salmonella enterica serovar Typhimurium, in weaning pigs
challenged with this microbe strain. Italian Journal of Animal Science, 6
(Suppl. 1), 374–376.
Evans, J. W., Plunkett, M. S. and Banfield, M. J. 2001. Effect of an essential oil
blend on coccidiosis in brioler chicks. Poult. Sci., 80 (1), 258.
Giannenas I., Florou-Paneri P., Papazahariadou M., Christaki E., Botsoglou
N. A., Spais A. B. 2003. Effect of dietary supplementation with oregano
essential oil on performance of broilers after experimental infection with
Eimeria tenella. Arch. Anim. Nutr., 57, 920. 99–106.
Allen P. C., Lydon J., Danforth H. D. 1997. Effect of component of Artemisia
annua on coccidia infections in chickens. Poul. Sci., 76(8), 1156–1163.
Adres do korespondencji:
mgr inż. Mateusz Gortat
Katedra Warzywnictwa i Roślin Leczniczych
Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
ul. Leszczyńskiego 58, 20–069 Lublin
e-mail: [email protected]
20
Jacek WAWRZOSEK
Kamila KLIMEK
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 21–31
ISSN 1895-2241
STATYSTYCZNE MODELOWANIE POSTĘPÓW
W OSIĄGANIU EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
W DŁUGOOKRESOWYM PROCESIE NAUCZANIA
STATISTICAL MODELING OF PROGRESS
IN ACHIEVING THE EFFECTS OF EDUCATION
IN THE LONG TERM PROCESS OF TEACHING
Abstrakt. Kontynuując badania Wawrzosek i Klimek [2013 a, b] dotyczące statystycznego modelowania postępów kształcenia informatycznego
praca ta służy konstrukcji wykresów radarowo bąbelkowych i sformułowaniu ich prostej interpretacji. Kompleksy tego typu wykresów przydatne są
w badaniu długookresowych procesów np. nauczania informatycznego realizowanego w szkolnictwie wyższym. Odpowiednią interpretację wykresów
zaprezentowano dla rzeczywistych danych ankietowych umieszczonych na
skali porządkowej.
Słowa kluczowe: modelowanie statystyczne, wykres, brakujące dane, efekty
kształcenia, proces długookresowy
Summary. This work is continuation of Wawrzosek and Klimek’s research
[2013 a,b] on modeling the progress in informatics teaching. It shows construction of radar bubble charts and their simple interpretations. Complexes of this charts type are useful in the study of long-term processes for
example informatics implemented in higher education. The appropriate interpretation of charts on the actual survey data placed on an ordinal scale
is presented.
Key words: statistical modeling, chart, missing data, effects of education, long
term process
21
Wstęp
Znajomość i umiejętność posługiwania się podstawowymi programami zawartymi w pakiecie oprogramowania MS Office lub w jemu
odpowiadającym zamienniku stała się niezbędna nie tylko dla każdego
studenta ale dla wszystkich osób nowo wchodzących na rynek pracy.
Absolwent wyższej uczelni powinien sprawnie posługiwać się programem Word w celu napisania raportu, sprawozdań z przeprowadzanych
badań czy celem prowadzenia korespondencji seryjnej [Kowalczyk,
2013]. Niezbędna jest również znajomość programu Access do stworzenia i poprawnej obsługi bazy danych, jak i umiejętność obsługi
arkusza kalkulacyjnego Excel do dokonania niezbędnych obliczeń,
porównań i wskazania zależności pomiędzy poszczególnymi badanymi
czynnikami jak i do zobrazowania porównań za pomocą prawidłowo
dobranych wykresów [Mendrala i Szeliga, 2013; Walkenbach, 2013].
Sprawne opanowanie wciąż modyfikowanych wersji oprogramowania
biurowego jest procesem długookresowym i prowadzonym na różnych poziomach kształcenia. Rozpoczyna się on często we czesnym
okresie szkolnym i jest intensyfikowany, gdy student wdrażany jest
w standardy komunikowania się za pomocą obowiązujących form
dokumentacji. Wstępny okres studiów poprzez przedmiot technologia
informacyjna ma za zadanie zniwelowanie istniejących różnic środowiskowych i zapoczątkowanie poziomu profesjonalizmu w obsłudze
pakietu biurowego. Podnoszenie poziomu uzyskanych umiejętności
oraz wiedzy odbywa się zazwyczaj praktycznie w trakcie kolejnych
semestrów nauczania. Uwieńczeniem procesu kształcenia są prace
dyplomowe i magisterskie mające formę dużego dokumentu z częścią
opisową, częścią badawczą zawierającą pozyskane bazy danych w postaci tabel, wykresów, analizy statystycznej, elementów graficznych.
Zaś bez znajomości programu Power Point nie można przedstawić
w formie graficznej wyników swoich badań, tym bardziej, że obecnie
od twórcy pracy dyplomowej wymaga się prezentacji jej również
w formie graficznej [Lambert i Cox, 2013].
Badanie wzrostu zasobów wiedzy informatycznej studentów od
lat jest przedmiotem zainteresowania nauczycieli akademickich oraz
naukowców [Kubalińska i Smołka, 1999; Majewski, 2000; Wawrzosek, 2003; Wawrzosek i Klimek 2013 a, b]. Celem obecnej pracy jest
wskazanie nowych łatwych w interpretacji narzędzi statystycznych
22
Statystyczne modelowanie postępów w osiągnięciu efektów kształcenia...
służących do zobrazowania procedury zbiorowego osiągania wybranych efektów kształcenia informatycznego a zamierzonych w długookresowym procesie nauczania. Ponadto narzędzia te posłużyły do
analizy opinii społeczności studenckiej Uniwersytetu Przyrodniczego
w Lublinie co do jej postępów i porównania zmieniających się z czasem
w tym zakresie jej opinii.
Materiał i zastosowane metody statystyczne
W 2013 r. przeprowadzono badania ankietowe z udziałem 290 magistrantów kończących dwustopniowy cykl studiów na UP w Lublinie
w tym 175 studentów Wydziału Medycyny Weterynaryjnej i 115
studentów Wydziału Biologii i Hodowli Zwierząt. Ankieta objęła 170
studentów studiach dziennych, 60 studentów studiów wieczorowych
oraz 60 studentów studiów niestacjonarnych. Wstępną charakterystykę grupy respondentów zawiera praca Klimek i in. [2013].
Dalej w pracy analizowane są opinie ww. grupy studentów na temat osiąganego przez nich osobistego poziomu wiedzy i umiejętności
w wykorzystaniu czterech głównych składowych pakietu oprogramowania MS Office tj.: programów Word, Excel, Access, Power Point.
Z perspektywy swych doświadczeń studenci oceniali swą wiedzę
i umiejętności w pięciu momentach czasowych: 1) przed rozpoczęciem studiów, 2) po 1 semestrze nauczania, 3) po 2 semestrze, 4) po
1 stopniu studiów, 5) po 2 stopniu studiów. Ankietowani oceniali poziom swej wiedzy i umiejętności w trzystopniowej skali porządkowej
jako poziom podstawowy, średni, zaawansowany (kodowane poniżej
jako kolejne coraz wyższe poziomy 1, 2, 3). Skromne narzędzia statystyczne dostępne dla skali porządkowej pozwalają w zasadzie dostrzec
ogólny postępujący wzrost poziomu wiedzy i umiejętności informatycznych w procesie kilkuletnich studiów (rys. 1, 2, 4).
Interpretacja takich wykresów często nie nastręcza trudności.
Lecz dziwna postać dwóch części wykresu na rys. 3 nie poddaje się
już zwykłej interpretacji. Niestety na podstawie tych czterech wykresów nie daje się zaobserwować czy wystąpiły przypadki spadku
uświadamianego sobie poziomu swej wiedzy i umiejętności. Nie daje
się też zauważyć czy wystąpiły przypadki przeskoczenia z poziomu
podstawowego do zaawansowanego z pominięciem poziomu pośred23
Znajomość Excela
Znajomość Worda
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
przed
po 1 sem.
po 2 sem.
po 1 st.
po 2 st.
zaawansowany
6%
16%
41%
52%
72%
średni
24%
55%
34%
34%
21%
podstawowy
70%
29%
24%
14%
7%
Rys. 1. Postępujący wzrost poziomu
wiedzy i umiejętności w zakresie
programu Word u studentów dwóch
wydziałów UP
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
przed
po 1 sem.
po 2 sem.
po 1 st.
po 2 st.
zaawansowany
22%
26%
48%
40%
68%
średni
32%
52%
46%
54%
24%
podstawowy
46%
22%
6%
6%
7%
programu Excel u studentów dwóch
wydziałów UP
Znajomość Accessa
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Znajomość Power Pointa
przed
po 1 sem.
po 2 sem.
po 1 st.
po 2 st.
zaawansowany
38%
100%
100%
38%
50%
średni
63%
0%
0%
38%
38%
podstawowy
0%
0%
0%
25%
13%
programu Access u studentów
dwóch wydziałów UP
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
przed
po 1 sem.
po 2 sem.
po 1 st.
po 2 st.
zaawansowany
9%
30%
47%
54%
74%
średni
44%
44%
39%
36%
23%
podstawowy
47%
27%
14%
11%
2%
programu Power Point u studentów
dwóch wydziałów UP
niego. Oznacza to brak możliwości dokładniejszego śledzenia historii
postępów nauczania w poszczególnych grupach studentów. Widać
jedynie ogólny obraz postępu w dochodzeniu do efektu końcowego.
24
Wzrost znajomości Excela
Wzrost znajomości Worda
40%
30%
20%
10%
0%
-10%
-20%
-30%
-40%
-50%
30%
20%
10%
0%
-10%
-20%
-30%
-40%
-50%
po 1 sem.
po 2 sem.
po 1 st.
po 2 st.
podstawowy
po 1 sem.
po 2 sem.
po 1 st.
-41%
-5%
-10%
-7%
podstawowy
średni
-24%
-16%
0%
0%
31%
-21%
0%
-14%
zaawansowany
10%
26%
10%
21%
średni
20%
-6%
8%
-41%
zaawansowany
4%
22%
-8%
20%
Rys. 5. Okresowe zmiany liczności
frakcji studentów dwóch wydziałów
UP osiągających poszczególne poziomy wiedzy i umiejętności
w zakresie programu Word
w zakresie programu Excel
Wzrost znajomości Accessa
Wzrost znajomości Power Pointa
80%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
-5%
-10%
-15%
-20%
-25%
60%
40%
20%
0%
-20%
-40%
-60%
-80%
po 2 st.
po 1 sem.
po 2 sem.
po 1 st.
po 2 st.
po 1 sem.
po 2 sem.
po 1 st.
podstawowy
0%
0%
25%
-13%
podstawowy
-21%
-12%
-4%
-8%
średni
-63%
0%
38%
0%
średni
0%
-5%
-3%
-12%
zaawansowany
63%
0%
-63%
13%
zaawansowany
21%
17%
7%
21%
w zakresie programu Access
po 2 st.
w zakresie programu Power Point
Również wykresy na rys. 5–8 nie dostarczają odpowiedzi na wyżej
postawione pytania. Rys. 5–8 odpowiadają zaś typowym narzędziom
analizy rachunku różnicowego i obrazują okresowe procentowe zmia25
ny wielkości frakcji studentów dwóch wydziałów UP osiągających
poszczególne poziomy wiedzy i umiejętności w zakresie czterech
modułów pakietu oprogramowania MS Office. Na rys. 5 i 8 widać każdorazowe zmniejszanie się liczności frakcji osób na poziomie podstawowym i wzrost liczności frakcji osób na poziomie zaawansowanym.
Znika za to widoczny na rys. 1–4 ogólny obraz proporcji poszczególnych frakcji na każdym etapie nauczania. Na rys. 5–8 suma procentów
zamieszczonych w tabelach poniżej wykresów wynosi zero. Wyjątek
stanowi ostatnia kolumna tabeli na rys. 6 będąca konsekwencją części
brakujących danych dla ostatniego okresu po 2 semestrze. Czyni to
całkowicie niewiarygodną ostatnią czwartą część tego wykresu. Podobnie brak zmian w liczności frakcji sprawia, że zanika druga część
wykresu jak na rys. 7.
Ponadto narzędzia statystyczne analizy regresji skonstruowane
do diagnostyki i interpretacji postępów czynionych w okresie studiów
a opisane w pracach Wawrzosek [2003] oraz Wawrzosek i Klimek
[2013 a, b] nie mogą mieć zastosowania z uwagi na nie spełniony tu
wymóg danych ze skali co najmniej przedziałowej [Łomnicki 2010].
Lecz napotkane u Wawrzosek i Klimek [2013 a, b] wykresy punktowe
po pewnej modyfikacji stają się inspiracją do konstrukcji kompleksu
wykresów radarowo bąbelkowych mogących posłużyć do obrazowania grup obserwacji i niezbędnych porównań postępów czynionych
w długookresowym procesie nauczania. Niżej szczegółowo prezentowany kompleks wykresów radarowo bąbelkowych złożony z do 4
składowych można uzyskać za pomocą programu Excel poprzez wykorzystanie min. wielokrotnie zagnieżdżonej funkcji JEŻELI, funkcji
LICZ.WARUNKI oraz Wykresu bąbelkowego. Długookresowe badania
można opisywać jednym lub kilkoma kompleksami takich wykresów.
Wyniki i dyskusja
Analizując dane ankietowe pozyskane na skali porządkowej a zobrazowane za pomocą wykresów radarowo bąbelkowych na rys. 9–12 dla
pięciu porównywanych okresów i dla czterech składowych programu
MS Office na wstępie należy opisać sposób interpretacji pojedynczego
kompleksu wykresów np. na podstawie rys. 9. Kompleks czterech wykresów na rys. 9 umieszczony jest po jednym w każdej części odpowia26
dającej ćwiartce prostokątnego układu współrzędnych kartezjańskich.
W każdej ćwiartce współrzędne kartezjańskie zamieniono na odpowiadające im wartości dodatnie oznaczające kolejno: 1 – poziomowi
podstawowemu, 2 – poziomowi średniemu, 3 – poziomowi zaawansowanemu. Pierwsza ćwiartka prostokątnego układu współrzędnych
kartezjańskich opisuje zmiany zachodzące pomiędzy pierwszym
a drugim okresem pomiarowym tu w okresie poprzedzającym studia
oraz kończącym 1 semestr studiów. Kolejne ćwiartki prostokątnego
układu współrzędnych opisują zmiany zachodzące w kolejnych okresach pomiarowych. Przy tym poruszając się za strzałkami przeciwnie
do kierunku ruch wskazówek zegara można przy tym obracać kartkę
z wykresem. Dodatkowe linie wzdłuż przekątnych prostokątnego
układu współrzędnych pokrywając się z bąblami wskazują na grupy
studentów nie stwierdzających zmiany poziomu swej wiedzy i umiejętności w poszczególnych obrazowanych okresach. Zaś grupy poza
przekątnymi odpowiadają za wzrosty lub spadki w zaklasyfikowanych
uprzednio pozycjach. Przy tym na wykresach z rys. 9 i 12 obserwuje
się wyłącznie deklarowane wzrosty pozycji w każdym podokresie.
W szczególności na rys. 9 w I ćwiartce zauważamy, że najliczniejsza grupa 70% studentów rozpoczynając studia deklarowała swój
poziom wiedzy i umiejętności z Worda na poziomie podstawowym (1),
24% na poziomie średnim (2), a tylko 6% na poziomie zaawansowanym (3). 51% studentów deklarowało wzrost poziomu wiedzy i umiejętności z Worda po 1 semestrze. Przy tym 10% to studenci, którzy
z poziomu 2 przesunęli się na poziom 3. Łącznie po 1 semestrze na
poziomie 3 klasyfikowało się 16% studentów. Zaś grupa 41% wszystkich studentów, którzy byli na poziomie 1 przesunęli się na poziom
2 i razem z 14%, którzy nie zmienili swego poziomu wiedzy utworzyli
największą bo 55% grupę poziomu średniego. Koleje losu tej grupy to
od końca 1 semestru do końca 2 semestru obserwujemy w II ćwiartce. Spotkało ją rozbicie na dwie frakcje: 29%, którzy nie awansowali
wyżej w trakcie 2 semestru oraz 26% zdobywającą poziom 3 w trakcie
2 semestru. Poruszając się dalej ruchem okrężnym przeciwnie do ruchu wskazówek zegara obserwujemy powiększanie się bąbla odpowiadającego grupie studentów na najwyższym poziomie wiedzy i umiejętności z Worda do 41% po 1 stopniu studiów aż do 52% po stopniu studiów i pomniejszanie się grup na niższych poziomach. Jeżeli
27
w miarę obrotu chmura bąbli ma tendencję do oddalania się od środka
układu i dodatkowo bąble „unoszą się” wyżej, oznacza to prawidłowy
przebieg procesu kształcenia. Tak bez zakłóceń przebiegają procesy
doskonalenia się studentów w programach Word i Power Point.
Niewielkie odstępstwo w tej regule obserwowane jest co do wiedzy i umiejętności w zakresie programu Excel na rys. 10, gdyż od
2 semestru do końca 1 stopnia studiów 8% studentów deklaruje spadek z poziomu 3 na poziom 2. Można go interpretować jako korektę
jaką musieli wnieść do swej samooceny studenci podczas pisania pracy
dyplomowej na koniec 1 stopnia studiów. Prawdopodobnie dostrzegli
swe braki co do Excela w zakresie niezbędnym do opracowania pracy
dyplomowej. Również podobne zjawisko zmiany w samoocenie należy
przypisać 7% twórców prac magisterskim co odczytać można z części
czwartej rys. 10.
Wprawdzie czwarta część wykresu na rys. 10 wykazuje pewną niezgodność z częścią trzecią co do odpowiedniej sumy procentów, lecz
jest całkowicie prawidłowa odmiennie niż wyżej opisana ostatnia część
na rys. 6. Z porównania trzeciej i czwartej część wykresu na rys. 10
można wywnioskować to co wydarzyło się w rzeczywistości. Ostatnia
część rys. 10 oparta jest na brakujących danych, tzn. 6% wszystkich
studentów tj. grupa, która w ciągu całego okresu studiów 1 stopnia nie
zmieniła podstawowego poziomu w zakresie Excela, po ukończeniu
2 stopnia wcale nie zadeklarowała swego poziomu wiedzy i umiejętności z zakresu Excela. Te brakujące dane są niezauważalne na rys. 2.
Podkreślmy brak przeszkody we wnioskowaniu na rys. 10 na podstawie nie pełnych danych, odmiennie niż w ostatniej części wykresu na
rys. 6 odpowiadającego narzędziom rachunku różnicowego.
Podobnie dopiero na rys. 11 można wyjaśnić i szczegółowo interpretować to, co było niezrozumiałym lub nieczytelnym zjawiskiem
na rys. 3 i 7. Z rys. 11 wynika, że 63% studentów w końcu 1 stopnia
studiów uświadomiło sobie swe braki w wiedzy i umiejętnościach
z zakresu Accessa, które następnie już w niewielkim stopniu udało się
im uzupełnić w trakcie 2 stopnia studiów.
Dodatkowo odnotujmy, że postęp interpretacyjny i odporność na
brak danych dla rys. 9‑12 na skali porządkowej dla danych obrazowanych za pomocą wykresów radarowo bąbelkowych już dla danych na
skali co najmniej przedziałowej może zostać łatwo poszerzony o od28
Rys. 9. Okresowe rozwarstwianie
UP będących na poszczególnych
poziomach wiedzy i umiejętności
w zakresie programu Word
w zakresie programu Excel
w zakresie programu Access
w zakresie programu Power Point
powiednie proste wyznaczone nieklasyczną procedurą regresji liniowej
metodą najmniejszych ważonych kwadratów (MNWK) z dodatkowymi
29
liniowymi ograniczeniami na parametry w postaci równości lub nierówności [Wawrzosek i Klimek, 2013 a, b].
Wnioski
Z przeprowadzonych badan można wysunąć między innymi następujące wnioski:
Kompleks wykresów radarowo bąbelkowych dostarcza nowych
narzędzi pozwalających szczegółowo śledzić historię postępów czynionych przez grupy studentów dla cech na skali co najmniej porządkowej.
Konstrukcja tych złożonych wykresów nie jest skomplikowana
a pozwala na prostą i precyzyjną interpretację zjawisk nie dających się
opisać na innych wykresach.
Kompleks wykresów radarowo bąbelkowych jest odporny na brakujące obserwacje, których istnienie można również z tych wykresów
odczytać.
Metodyka opisana w pracach Wawrzosek i Klimek [2013 a, b]
w połączeniu z tą pracą dostarcza interpretacji parametrów prostych
regresji na wykresach radarowo bąbelkowych, gdy dane pochodzą ze
skali co najmniej przedziałowej. Tym samym samodzielnie ta praca
jak i połączenie wyników tych trzech prac dostarcza kilku nowych
narzędzi statystycznych.
Obecny program nauki pakietu Office w znacznej części jest wystarczający. Należałoby zwiększyć ilość godzin na prowadzenie zajęć
z programów Excel i Access celem pełniejszego opanowania przez
studentów narzędzi pomocnych przy pisaniu prac dyplomowych
i magisterskich oraz zasad tworzenia i posługiwania się bazami danych.
Literatura cytowana
Klimek K., Różańska-Boczula M., Rowicka A., Furmańczuk A., 2013. Znajomość pakietu Microsoft Office i jego wykorzystanie wśród studentów medycyny weterynaryjnej oraz biologii i hodowli zwierząt. Episteme, 18, t. 2,
s. 27–33.
Kowalczyk G., 2013. Word 2013 PL. Kurs. Helion.
Kubalińska M., Smołka J., 1999. Poziom wiedzy informatycznej studentów Politechniki Lubelskiej w aspekcie standardu ECDL, Informatyka Stosowana, S5/99, 73–81.
30
Lambert J., Cox J., 2013. Microsoft PowerPoint 2013. Krok po kroku. Wyd. Promise.
Łomnicki A., 2010. Wprowadzenie do statystyki dla przyrodników. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
Majewski M., 2000. Ewaluacja – narzędzie wprowadzania i oceny standardów
jakości szkoły. Edukacja i Dialog, 6 (119).
Mendrala D., Szeliga. M., 2013. Access 2013 PL. Kurs. Helion.
Walkenbach J., 2013. Excel 2013 PL. Biblia. Helion.
Wawrzosek J., 2003. Statystyczne badania nad wzrostem zainteresowań informatycznych wśród studentów kierunków biologicznych. Varia Informatica,
PTI, Red. Grzegórski i inni, Lublin, 195–203.
Wawrzosek J., Klimek K., 2013a. Statystyczne modelowanie efektów kształcenia informatycznego studentów na biologicznym kierunku studiów. Episteme, Kraków, Nr 21/2013, t.II, s. 405–416.
Wawrzosek J., Klimek K., 2013b. Porównanie skuteczności kształcenia informatycznego na wybranym kierunku studiów w latach 2003 i 2013. Episteme, Kraków, Nr 21/2013, t.II, s. 439–446.
Katedra Zastosowań Matematyki i Informatyki
31
Grzegorz OPIELAK
Anna NADULSKA
Maja NARUK
Anna KOWALIK
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 33–48
ISSN 1895-2241
NEGATYWNE ZACHOWANIA ANTYZDROWOTNE –
ANALIZA PORÓWNAWCZA MŁODZIEŻY POLSKIEJ
I MŁODZIEŻY ZAMIESZKAŁEJ W WIELKIEJ
BRYTANII
NEGATIVE ANTI – HEALTH BEHAVIOUR – COMPARATIVE
ANALYSIS OF POLISH AND BRITISH YOUTH
Abstrakt. Styl życia to nie tylko zdrowe odżywianie, lecz także pełna świadomość co do zachowań prozdrowotnych i antyzdrowotnych i umiejętność
wykorzystania ich w życiu codziennym. Młodzież w wieku 15 – 16 lat doświadcza pierwszych kontaktów z alkoholem, papierosami, niekiedy także
z narkotykami. W ostatnich kilku latach obserwujemy wyraźny wzrost zagrożeń alkoholowych wśród młodzieży. Celem pracy było przedstawienie
wyników badań nad negatywnymi zachowaniami wśród młodzieży, w zakresie picia alkoholu, palenia papierosów i zażywania narkotyków. Narzędziem
badawczym użytym w badaniu był autorski dwujęzyczny kwestionariusz
ankiety. Kwestionariusz składał się z 12 pytań. Badaniami objęto grupę 80
osób: 40 uczniów z Polski i 40 uczniów z Wielkiej Brytanii ( miasto Birminhgam). Wyniki przeprowadzonych ankiet ukazują, że 33 na 40 uczniów szkół
gimnazjalnych w Lublinie miało już za sobą próbę spożywania alkoholu,
z czego 68 % badanych znało smak najbardziej popularnych w Polsce rodzajów alkoholu tj. piwo, wino, wódka. Młodzież polska sięga po alkohol sporadycznie (choć 5 % przyznało, że robi to częściej). 50 % uczniów lubelskich
gimnazjów przyznało, że w przeszłości zapaliło papierosa, z czego 20%
z nich pali papierosy codziennie. Rodzina ma bardzo duży wpływ na kształtowanie się zainteresowań i przyzwyczajeń dzieci do sposobu spędzania
wolnego czasu. Dlatego tak ważną rolę odgrywa dom rodzinny, a także charakter spędzania czasu wolnego samych rodziców. 73% badanych uczniów
z Lublina oświadczyło ze w ich domu są osoby które nałogowo palą papierosy, w Anglii blisko 60 % uczniów żyje pod jednym dachem z palącą osobą.
Nie jest więc zaskakujący fakt, że dzieci przejmują w późniejszych czasach
33
nawyki swoich rodziców, czy opiekunów. Pogląd młodzieży polskiej do kwestii narkotyków jest zaskakujący – 65% uczniów gimnazjum przyznaje, że
łatwo jest zdobyć narkotyki, czy to w szkole. O ile w kwestii picia alkoholu
i palenia papierosów młodzież brytyjska wykazuje podobne młodzieńcze zachowania do uczniów z polski (67% gimnazjalistów z wielkiej Brytanii piło
kiedykolwiek alkohol, 55 % zapaliło kiedykolwiek papierosa) w kwestii zażywania środków odurzających są duże różnice. Aż 40 % uczniów z Birmingham zażywało narkotyki, wśród nich najczęściej wymieniają marihuanę (11
osób), ale także heroinę, kokainę i różnego rodzaju tabletki. 67,5% uczniów
z Wielkiej Brytanii uważa, że bardzo łatwo jest zdobyć narkotyki na ulicy
czy w szkole. Powstało więc pytanie: co jest przyczyną tak dużej różnicy między młodzieżą Polską a Brytyjską w kwestii zażywania narkotyków? Wielka
Brytania ma największy w Europie problem z narkotykami. Różnice ekonomiczne i cywilizacyjne wśród obywateli Polski i Wielkiej Brytanii są bardzo
duże. Czy społeczeństwo angielskie jest tak mało świadome skutków jakie
niosą za sobą zażywanie środków odurzających, czy tak bardzo wyzwolone?
W Polsce od szeregu lat prowadzony jest rządowy program przeciwdziałaniu
narkomanii, w ramach którego podejmowane są w szkołach przedsięwzięcia profilaktyczne wskazujące szkodliwość używania substancji psychotropowych. Czynniki te mogą mieć istotny wpływ na to, iż młodzież w Polsce
stosunkowo rzadko sięga po narkotyki w stosunku do młodzieży w Wielkiej
Brytanii.
Słowa kluczowe: młodzież, środki psychotropowe, zachowania antyzdrowotne
Summary. Lifestyle isn’t only a healthy diet, but also a full awareness as
for the pro-health and anti-health behaviour and ability of using this knowledge in everyday life. Young people in the age of 15–16 experience their
first contacts with alcohol, cigarettes, sometimes also with drugs. In a few
last years we have been observing the distinct growth of alcoholic threat
amongst young people. The purpose of this study was presenting findings
on negative behaviour amongst young people, as for drinking alcohol, cigarette smoking and the drug abuse. In the examination an author’s bilingual
questionnaire of the questionnaire form was used as a research tool. The
questionnaire consisted of 12 questions. A group of 80 individuals underwent the study: 40 pupils from Poland and 40 pupils from Great Britain
(Birminhgam). They results of conducted research prove that from 33 to 40
pupils of secondary school schools in Lublin already had attempted drinking
alcohol with 68 % of the examined knowing the taste of the most popular in
Poland types of alcohol i.e. beer, wine, vodka. Polish young people occasionally drink (at least 5 % admitted that they do it more than occasionally). 50
% pupils of Lublin junior secondary schools admitted that in the past they
had smoked a cigarette, an 20% from them smoke cigarettes every day. The
34
Negatywne zachowania antyzdrowotne – analiza porównawcza młodzieży polskiej...
family enjoys a considerable influence on forming of interests and habits of
children and the way of spending the free time. Therefore this way a family
house, as well as character of spending the leisure time of very parents play
an important role. 73% of examined pupils from Lublin declared that in
their house there are people who habitually smoke cigarettes, in England
around 60 % pupils live under one roof with the smoking person. Therefore
it is not so surprising that sooner or later children are taking over the habit
from their parents, or carers. The view of Polish young people to the issue
of drugs is surprising – 65% of junior secondary school pupils admit that
it is easy to get drugs outside or at school. As for the question of drinking
alcohol and cigarette smoking British young people are demonstrating similar youthful behaviour as pupils from Poland (67% of senior pupils from
Britain drank alcohol, 55 % smoked a cigarette) but there are larger differences on the question of taking intoxicants. As many as 40 % pupils from
Birmingham took drugs, among them most often – marijuana (11 persons),
but also heroin, cocaine and pills of different kind. 67.5% of pupils from
Great Britain think that it is easy to get drugs in the street or at school. So
the question arose: what is the reason causing the large difference among
young people from Poland and Britain in the issue of the drug abuse? Great
Britain has biggest problem with drugs in Europe. Economic and civilization
differences amongst Polish citizens and Great Britain citizens are immense.
Is the English society so little conscious of effects which taking intoxicants
implies, or so much liberated? In Poland for a number of years a government
program has been active for counteraction of the drug addiction, in frames
of which at schools preventive undertakings indicating the harmfulness of
applying psychoactive substances are being taken. These factors can have
a significant influence on the fact that young people in Poland relatively
rarely reach for drugs as compared to young people in Great Britain
Key words: youth, psychotropic drugs, anti-health behaviour
WSTĘP
Zachowania zdrowotne są bezpośrednim czynnikiem, determinującym w największym stopniu zdrowie człowieka [Bejnarowicz 1994].
Niedostatki zachowań prozdrowotnych zwłaszcza odpowiedniej intensywności aktywności fizycznej, zbilansowanego, regularnego żywienia oraz ryzykowne zachowania zdrowotne tj. używanie substancji
psychoaktywnych, w tym tytoniu i alkoholu, ryzykowne zachowania
seksualne, kontakty z przemocą, nieuzasadnione odchudzanie się,
są główną przyczyną najczęstszych zaburzeń w młodości i dalszych
35
latach życia. W okresie dorastania utrwalają się zachowania zdrowotne nabyte we wcześniejszych okresach życia, w tym także u części
młodzieży zachowania ryzykowne dla zdrowia.
Zachowania zdrowotne można określić jako postępowanie, działania (lub ich zaniechanie), które bezpośrednio lub pośrednio wpływają
na zdrowie i samopoczucie człowieka. Dzielimy je na:
• zachowania sprzyjające zdrowiu (prozdrowotne – pozytywne), np.
aktywność ruchowa, racjonalne odżywianie,
• zachowania zagrażające zdrowiu (antyzdrowotne – negatywne), np.
nadużywanie alkoholu, palenie papierosów, ryzykowne zachowania
seksualne, narkotyki.
Zestaw tych zachowań wnosi młody człowiek w swe dorosłe życie. Zdrowie człowieka zależne jest od wielu czynników. Zależność tą
dostrzegali lekarze starożytnej Grecji. W czasach współczesnych ideę
wieloczynnikowych jego uwarunkowań zaprezentował w 1974r. Lalonde w koncepcji „pola zdrowotnego”. W zespole czynników branych pod
uwagę przez Lalonde”a są zachowania zdrowotne, będące przejawem
stylu życia, które zajmują pierwsze miejsce. Zachowania zdrowotne,
szczególnie w okresie dzieciństwa i młodości, winny być poddawane
najwnikliwszej kontroli i modyfikacji. Z badań wynika, że stan zdrowia w największym stopniu zależy od zachowań zdrowotnych ludzi.
W Polsce z różnych powodów ludzie zwłaszcza młodzi, okazują niewielkie zainteresowanie swoim zdrowiem, jego ochroną i wzmacnianiem. Rozbudzanie świadomości i kształtowanie umiejętności
w zakresie dbania o własne zdrowie to oczywiście nie wszystko. Warunkiem niezbędnym do osiągnięcia pożądanej zmiany zachowania
jest stworzenie warunków dla realizacji zachowań prozdrowotnych
[Kosińska 2006]. Warunki te należy stwarzać w szkole, w domu,
w pracy, wszędzie tam, gdzie choćby w sposób minimalny miałyby one
wpływ na postawy i zachowanie człowieka.
Edukacja zdrowotna w szkole to nie tylko przekazywanie wiedzy
lecz także kształtowanie postaw i zachowań, które mogą wpłynąć na
styl życia, osiągnięcia w szkole i przyszłe życie dziecka. Edukacja do
zdrowia jest podstawowym prawem każdego dziecka. Zdrowie jest
nieodłącznym warunkiem osiągnięć szkolnych, dobrej jakości życia
i efektów ekonomicznych.
36
UŻYWKI I SUBSTANCJE WYWOŁUJĄCE UZALEŻNIENIA I ICH
WPŁYW NA ZDROWIE
Odurzenie określane jest jako jednorazowe wprowadzenie do organizmu leku, czy innego środka, który wywołuje zmiany w psychice.
Z uwagi na ich działanie bywają one często nadużywane przez ludzi.
Według Światowej Organizacji Zdrowia, nadużywanie to przyjmowanie leku lub innego środka niezgodnie z jego przeznaczeniem
leczniczym, czy socjalnym [Korczak 1994]. Nadużywanie związane
jest zazwyczaj z subiektywnym uczuciem przyjemności i dobrym
samopoczuciem, a także ułatwianiem procesów myślenia. Każdemu
człowiekowi wydaje się że kontroluje swoje zachowania, lecz z czasem
w konsekwencji prowadzi do rozwoju zależności od używanego środka.
Bezpośrednimi powodami nadużywania być stany lękowe, depresje,
nadmierne napięcie emocjonalne, a także próba ucieczki przed codziennymi problemami. Nadużywanie zwłaszcza wśród młodzieży
bywa często spowodowane wpływami środowiska, czy też buntem
przeciw nakładanym przez rodziców wartościom.
Wyróżniamy 2 typy zależności: psychiczną i fizyczną [Rajtar
– Cynke 2000]. O zależności psychicznej mówimy wówczas, gdy
w psychice dochodzi do takich zmian że obsesyjne poszukiwanie leku
i potrzeba jego zażycia staje się głównym motywem postępowania. Zależność psychiczna bardzo szybko rozwija się po kokainie czy alkoholu
można ją określić jako niekontrolowany przymus zażywania środka
w celu poprawy samopoczucia.
O zależności fizycznej mówimy wówczas, gdy stałe przyjmowanie środka staje się niezbędne do zachowania pozornych objawów
zdrowia. Nie wszystkie substancje o działaniu uzależniającym wywołują zależność fizyczną. Szybkość z jaką się ona rozwija zależy przede
wszystkim od właściwości środka, wielkości przyjmowanych dawek,
częstotliwości ich stosowania, a także rozwoju tolerancji na działanie
euforyzujące związku.
Na szybkość powstawania uzależnienia istotny wpływ ma rozwój tolerancji [Seńczuk 2005]. Tolerancja sprawia że osoba zwiększa
dawki przyjmowania danego środka w celu uzyskania uczucia euforii
i przyjemności w takim samym stopniu jak występował on na początku stosowania danego środka. Zwiększanie dawki stosowanego środka
zwiększa poważnie ryzyko wystąpienia zatrucia ostrego.
37
ALKOHOL ETYLOWY
Polska należy do krajów o wysokim spożyciu alkoholu. Pod wpływem
alkoholu ludzie często robią rzeczy, których normalnie nigdy by nie
zrobili, gdyż zarówno moralna jak i zdroworozsądkowa ocena rzeczywistości ulega zakłóceniu. Stan upojenia po alkoholu może wywołać
różne reakcje od przygnębienia i depresji do podniecenia czy agresji.
Efekt spożycia alkoholu zależy od jego stężenia we krwi i od czynników, które w znacznym stopniu mogą potęgować jego działanie. Na
przykład: człowiek zmęczony staje się bardziej podatny na działanie
alkoholu i łatwiej ulega pozornej likwidacji zmęczenia fizycznego,
bowiem wypicie działa jedynie znieczulająco. Dla człowieka zestresowanego, znerwicowanego nawet nieduże ilości alkoholu mogą być powodem rozdrażnienia, irytacji i zachowań agresywnych [Kurek 1997].
Wyróżniamy cztery fazy uzależnienia od alkoholizmu wg Elvina
M. Jellinka [Betlejewski 2007].
1. wstępną (stadium przedalkoholowe),
2. ostrzegawczą (stadium wstępne),
3. krytyczną (stadium ostre),
4. chroniczną (stadium przewlekłe).
Faza wstępna (objawowa) to picie alkoholu w celu uzyskania ulgi
oraz wzrostu tolerancji na alkohol. Spożywanie alkoholu w tym okresie
nie prowadzi zwykle do stanu znacznego upicia się, ale pijący wskutek
działania alkoholu uzyskuje oczekiwany rodzaj odprężenia emocjonalnego, czy wręcz błogostanu. Granicę między fazą pierwszą wstępną,
a drugą ostrzegawczą wyznacza pojawienie się pierwszych luk pamięciowych. Faza ostrzegawcza zwana fazą zwiastunów może trwać od pół
roku do 4–5 lat, w zależności od predyspozycji fizycznych i psychicznych pijącego, jego sytuacji rodzinnej, zawodowej czy zainteresowań.
Kolejną fazą jest faza krytyczna (stadium ostre), która rozpoczyna się
wraz z wystąpieniem podstawowego dla alkoholizmu objawu, jakim
jest utrata kontroli nad piciem, czyli niepohamowanego głodu alkoholu. Wypicie jednego drinka wyzwala reakcję łańcuchową. W tej fazie
osoba potrafi jeszcze zdecydować, czy w ogóle sięgnie po alkohol czy
nie, więc możliwe są pewne okresy abstynencji. Osoba pijąca staje się
skruszona albo agresywna. Życie zaczyna się kręcić wokół alkoholu.
Związki rodzinne i przyjacielskie ulegają degeneracji, często ma miejsce
pierwszy pobyt w szpitalu zależny od alkoholu [Rajtar – Cynke 2000].
38
Oprócz toksycznego działania na wiele narządów i wywoływania uzależnień alkohol wpływa także negatywnie na życie społeczne. Niszczy
i rozbija rodzinę powodując odizolowanie, samotność co często prowadzi do problemów natury psychicznej.
PALENIE TYTONIU – NIKOTYNA
Nikotyna to alkaloid, który w dużym stężeniu jest obecny w liściach
tytoniu. Jest to wytwarzana w naturalny sposób trucizna i odnajduje
ona szerokie zastosowanie w wielu środkach owadobójczych, ponieważ
posiada bardzo silne właściwości zobojętniające. Nikotyna jest także
nieodzownym składnikiem papierosów. Pobudza ona układ nerwowy,
jednak należy pamiętać, iż poprzez swoje silne i toksyczne działanie
może prowadzić do bardzo poważnego zatrucia. Nikotyna pobudza
receptory nikotynowe, receptory N – płytki nerwowo – mięśniowej
oraz receptory ośrodkowego układu nerwowego. Działanie nikotyny
polega na spowodowaniu podwyższenia ciśnienia krwi oraz przyspieszeniu rytmu serca. Powoduje również wydzielanie adrenaliny,
a także zmniejszenie łaknienia. Nikotyna poza szkodliwym dla zdrowia skutkiem poprzez działanie na receptory dopaminowe powoduje
także bardzo silne uzależnienie fizyczne i psychiczne [Milanowski 2001].
W codziennym życiu ludzie spotykają się z wieloma substancjami
szkodliwymi dla ich zdrowia i życia, a w wielu przypadkach stosuje się
też najprzeróżniejsze środki ostrożności, które mają nie dopuścić do
negatywnego działania na ludzi tych szkodliwych związków. Wyjątkami w tej dziedzinie są jednak alkohol i nikotyna. Z tymi substancjami
współczesny człowiek spotyka się nader często i o dziwo, nie tylko nie
stara się z nimi walczyć, a nawet ich nadużywa. Wynika to zapewne
z faktu że nikotyna w zasadzie jako jedyny środek uzależniający stosowana jest w sposób ciągły, bez dłuższych przerw. Udowodniono że
w uzależnienie nikotynowe częściej popadają kobiety i przedstawiciele
razy czarnej, ma to związek z szybszym metabolizmem nikotyny.
U osób uzależnionych już kilka godzin po wypaleniu ostatniego papierosa pojawiają się objawy zespołu abstynencji tj. nerwowość, agresja,
zaburzenia koncentracji, wzrost apetytu. Objawy te mogą się utrzymywać nawet przez wiele tygodni, ich nasilenie zależy od tego jak długo
trwał nałóg i ile papierosów dziennie wypalała osoba [Korczak 1994].
39
ŚRODKI ODURZAJĄCE
Do środków odurzających zaliczamy między innymi związki o działaniu pobudzającym, halucynogennym, psychotropowym, a także
narkotyczne leki przeciwbólowe. Związki te stosowane są często jako
narkotyki, wywołujące różnego typu reakcje na organizm człowieka.
Środki te stosowane są przez ludzi głównie przez ich działanie euforyzujące i pobudzające.
Narkotyczne leki przeciwbólowe
Narkotyczne leki przeciwbólowe powodują zależność opioidową.
Ten typ zależności wywołuje morfina i heroina, ich pochodne oraz
narkotyczne leki przeciwbólowe. Opioidy mają potężny potencjał
uzależniający, już nawet jednorazowe przyjęcie tego typu środka może
stanowić krok do całkowitego uzależnienia. Przeważająca większość
młodych ludzi nigdy nie sięgnie po heroinę, trzeba jednak przyznać, że
narkotyk ten jest obecnie częściej stosowany i należy być świadomym
tego faktu [Rajtar – Cynke 2000].
Amfetamina
Amfetaminy to cała grupa środków psychostymulujących pochodnych
fenylopropylanu. Środki te, w odróżnieniu od kokainy powodują
długotrwałe pobudzenie. Amfetamina pozornie zwiększa aktywność
psychiczną i fizyczną organizmu, co jest wynikiem jej działania euforycznego, utraty samokrytycyzmu i przejściowej poprawy samopoczucia. Po amfetaminę i inne środki psychopobudzające często sięga
młodzież, szczególnie w okresie zaliczeń czy egzaminów, gdyż powodują one iluzoryczną jasność myśli, zmniejszają uczucie zmęczenia,
senności i łaknienia, po ustąpieniu działania pobudzającego pojawia
się senność, znużenie, mogą wystąpić również stany depresyjne. Amfetamina działają także pobudzająco na układ współczulny, powodując
wzrost ciśnienia krwi, przyśpieszenie czynności serca, wzrost temperatury ciała, może również wystąpić udar cieplny
Kokaina
Kokaina jest alkaloidem otrzymywanym z liści krzewu koka. Kokaina
podana ogólnie charakteryzuje się silnym działaniem pobudzającym –
wprowadzającym układ nerwowy w stan nadaktywności. Podana miejscowo wykazuje właściwości znieczulające. Wywołuje silną zależność
40
psychiczną, nie rozwija się tolerancja na jej działanie euforyzujące.
Działanie kokainy na sferę psychiczną przejawia się zwiększeniem
aktywności psychoruchowej, usuwa ona objawy zmęczenia, zwiększa wytrzymałość organizmu, zmniejsza uczucie głodu, pooprawia
nastrój. Kokaina pobudza także układ wegetatywny, czego wynikiem
jest zwiększenie czynności serca oraz wzrost ciśnienia krwi. Kokaina
działa zazwyczaj krótko dlatego osoba uzależniona odczuwa potrzebę
częstego powtarzania.
Pochodne kannabinolu
Pochodne kannabinolu występują w konopiach indyjskich są związkami o działaniu psychoaktywnym. Haszysz jest to żywica otrzymywana
z konopi, a marihuana to suszone liście i kwiatostany tej rośliny. Podstawową substancją czynną tych związków jest tetrahydrokanabinol.
Najsilniejsze działanie psychoaktywne wywołują, gdy stosowane
są drogą wziewną, palone w formie papierosów lub spalane w fajce.
Kannabinole znoszą napięcie psychiczne, wywołują stan dobrego samopoczucia, euforii, zmieniają percepcję bodźców wzrokowych i słuchowych, zaburzone poczucie czasu, wydłużają czas reakcji na bodźce,
pogarszają zdolność wykonywania wyuczonych czynności Mimo że
konopie uważane są za tzw. „miękkie narkotyki”, ich nadużywanie
prowadzi do zależności psychicznej, podobnie jak w przypadku innych
środków uzależniających. Warto też pamiętać, że osoby zażywające
konopie mogą następnie sięgać po „twarde narkotyki” takie jak opiaty,
czy środki psychostylulujace.
MATERIAŁ I METODY
Badaniem objęto grupę 40 uczniów w wieku 15 i 16 lat ze szkół
gimnazjalnych w Lublinie oraz taką samą grupę 40 uczniów, w tym
samym wieku ze szkół gimnazjalnych w Wielkiej Brytanii w mieście
Birminhgam.
W pracy przyjęto technikę badań naukowych w postaci anonimowego dwujęzycznego kwestionariusza, składającego się z trzech części.
Analizując dane pochodzące z ankiet poddano ocenie świadomość
gimnazjalistów, co do zachowań antyzdrowotnych jak: picie alkoholu,
palenie papierosów, czy używanie środków psychotropowych.
41
WYNIKI
Badaniu poddano 40 uczniów z miasta Lublina, wśród nich było 50%
uczennic i 50% uczniów. Wśród młodzieży pochodzącej z Wielkiej
Brytanii 55% stanowiła płeć żeńska, a 45% stanowili chłopcy.
1. Spożywanie alkoholu
Pierwsza część kwestionariusza poddawała ocenie spożywanie alkoholu wśród młodych ludzi pochodzących z z Polski oraz ich rówieśników mieszkających w Wielkiej Brytanii. Badanie wskazało, że polska
młodzież chętniej sięga po procenty niż brytyjska.
Tab. 1. Spożywanie alkoholu wśród dwóch grup młodzieży
Młodzież polska
Młodzież brytyjska
82,5%
17,5%
67,5%
32,5%
TAK
NIE
Analiza danych pochodzących z ankiety dostarczyła również danych na temat jakie napoje alkoholowe preferują młodzi ludzie.
Tab. 2. Częstotliwość sięgania po alkohol wśród dwóch badanych grup (w %)
Kilka razy w tygodniu
Kilka razy w miesiącu
Rzadko, okazjonalnie
Młodzież polska
5
22,5
55
17,5
20
30
Kwestionariusz dostarczył również odpowiedzi na pytanie –
z jaką częstotliwością młodzi ludzie sięgają po alkohol (wśród osób,
które zadeklarowały spożywanie alkoholu).
Wyniki badań wskazują, że młodzież polska chętniej przyznaje
się do picia alkoholu niż ich brytyjscy rówieśnicy, którzy natomiast
przyznają się do częstszego spożywania alkoholu. Najbardziej popularnym alkoholem wśród młodych osób jest piwo.
2. Palenie papierosów
Kolejna część ankiety zebrała dane na temat najpopularniejszego nałogu wśród młodzieży. Kwestionariusz zawierał pytania: ilu uczniów
miało kontakt z nikotyną, jak często młodzież sięga po papierosa
i w jakich ilościach.
42
Wyk. 1. Rodzaje alkoholu spożywane przez młodzież w Polsce
Wyk. 2. Rodzaje alkoholu spożywane przez młodzież w Anglii
Tab. 3. Ilość uczniów mających kontakt z nikotyną (w %)
Młodzież polska
TAK
50
55
NIE
50
45
Częstotliwość z jaką młodzież sięga po papierosy
codziennie
20
30
Kilka razy w tygodniu
2,5
7,5
Kilka razy w miesiącu
7,5
12,5
Tylko jedna próba zapalenia
20
5
43
Ilość wypalanych papierosów dziennie
1 – 5 papierosów dziennie
12,5
2,5
5
7,5
2,5
2,5
-
10
Więcej niż 20 papierosów dziennie
-
7,5
3. Używanie środków psychoaktywnych
Ostatnia część badania dotyczyła zażywania środków psychoaktywnych wśród młodzieży.
Wyk. 1. Ilość młodzieży mającej kontakt z narkotykami
Wyniki badań jasno wskazują, że popularność narkotyków wśród
młodzieży brytyjskiej jest bardzo duża. Ze wszystkich osób zażywających te środki 11 uczniów wymieniło marihuanę, 3 osoby heroinę,
a 1 kokainę (pojawiały się również różnego rodzaju tabletki psychotropowe). Młodzież z Polski miała kontakt wyłącznie z marihuaną.
Obie grupy potwierdziły, że łatwo jest zdobyć narkotyki w szkole,
czy na ulicy. 53% respondentów potwierdziła, że nie ma problemu ze
zdobyciem danego narkotyku.
DYSKUSJA
Styl życia to pełna świadomość co do zachowań prozdrowotnych i antyzdrowotnych i umiejętność wykorzystania ich w życiu codziennym.
44
Młodzież w wieku 15 – 16 lat doświadcza pierwszych kontaktów
z alkoholem, papierosami, niekiedy także z narkotykami. We wczesnym okresie eksperymentowania nastolatki raczej nie wykazują
skłonności do umiaru. W ostatnich kilku latach obserwujemy wyraźny
wzrost zagrożeń alkoholowych wśród młodzieży. Statystyki zawarte
w raporcie „Młodzież a alkohol” Państwowej Agencji Rozwiązywania
Problemów Alkoholowych są alarmujące. Jak wynika z raportu, wśród
chłopców szkół średnich zaledwie niecałe 10% to abstynenci. Natomiast wiek inicjacji alkoholowej dla większości z nich obniżył się do
13 roku życia [http://www.parpa.pl/index.php?option=com_content&task=category&sectionid=1&id=7&Itemid=12]. Wyniki przeprowadzonych ankiet ukazują, że 33 na 40 uczniów szkół gimnazjalnych
w Lublinie próbowało kiedykolwiek alkoholu, z czego 68 % próbowało
wszystkich najbardziej popularnych w Polsce rodzajów alkoholu tj.
piwo, wino, wódka. Fakt, który skłania do zadowolenia jest taki że
młodzież polska sięga po alkohol sporadycznie, lecz wśród tej grupy
znalazło się dwóch chłopców, którzy przyznają że piją alkohol kilka
razy w tygodniu. Połowa z badanych uczniów lubelskich gimnazjów
oświadczyła w ankiecie, że w przeszłości zapaliła papierosa. Rodzina
ma bardzo duży wpływ na kształtowanie się zainteresowań i przyzwyczajeń dzieci do sposobu spędzania wolnego czasu. Jest ona najbliższym środowiskiem dziecka. Dzieci mają tendencje do naśladowania.
Dlatego tak ważną rolę odgrywa tutaj dom rodzinny, a także charakter
spędzania czasu wolnego samych rodziców. Rodzice są wielkim autorytetem dla dzieci w młodszym wieku szkolnym. Pod ich wpływem
kształtują się ich zainteresowania. Około 75% badanych uczniów
z Lublina oświadczyło ze w ich domu są osoby które nałogowo palą
papierosy, w Anglii blisko 60 % uczniów żyje pod jednym dachem
z palącą osobą. Nie można się zatem dziwić że dzieci przejmują
w późniejszych czasach nawyki swoich rodziców, czy opiekunów.
Podejście młodzieży polskiej do kwestii narkotyków jest zaskakująca. Co piąty uczeń gimnazjum przyznaje, że łatwo jest zdobyć
narkotyki, czy to w szkole czy na ulicy, a czworo z nich przyznaje, że
ma już za sobą pierwszy kontakt z narkotykami. Wśród narkotyków,
które próbowali wymieniają marihuanę i haszysz. O ile w kwestii picia
alkoholu i palenia papierosów młodzież brytyjska wykazuje podobne
młodzieńcze zachowania do uczniów z polski (67% gimnazjalistów
45
z wielkiej Brytanii piło kiedykolwiek alkohol, 55 % zapaliło kiedykolwiek papierosa) w kwestii zażywania środków odurzających są duże
różnice. Aż 40% uczniów z Birmingham zażywało narkotyki, wśród
nich najczęściej wymieniają marihuanę, ale także heroinę, kokainę
i różnego rodzaju tabletki. Co piąty uczeń z Wielkiej Brytanii uważa,
że bardzo łatwo jest zdobyć narkotyki na ulicy czy w szkole. Eksperymentowanie z narkotykami często jest podyktowane presją otoczenia,
choćby podczas imprez ze znajomymi.
Według raportu komisji ds. strategii antynarkotykowej, polityka
rządowa miała „minimalny” wpływ na skalę narkomanii w Wielkiej Brytanii. Rząd jednak twierdzi, że jego strategia jest skuteczna, o czym ma świadczyć liczba ludzi decydujących się na odwyk
lub kontynuujących leczenie. Badania dokonane przez Uniwersytet
Queen’s w Belfaście informują, że już 14-latki codziennie palą konopie. Konopie codziennie pali 10 % młodzieży, w większości ok.
70 % chłopców, a niemal 2/3 wszystkich, którzy je palą, należy do
warstw o najniższym statusie społeczno-ekonomicznym. Od dawna
pojawiają się głosy wśród Polaków emigrujących do UK, że Wielka
Brytania jest krajem „wolnym”, w którym człowiek może robić to na
co ma ochotę i nie będzie przez to skarcony. W Anglii można spotkać
przedstawicieli wielu narodowości, charakteryzującymi się własną
kulturą i tradycjami, które wzajemnie wywierają na siebie wpływ.
Różnice ekonomiczne i cywilizacyjne wśród obywateli Polski i Wielkiej
Brytanii są bardzo duże. W 2009 roku pojawiła się w Anglii kontrowersyjna kampania dotycząca zażywania narkotyków pod hasłem
„Fajni ludzie biorą narkotyki”. Kampania sponsorowana była przez
organizację Release, która walczy o prawa narkomanów i zabiega
o prowadzenie bardziej racjonalnej polityki narkotykowej. Zwolenników i przeciwników danej kampanii jest zawsze wielu i nie byłoby
w tym nic dziwnego gdyby nie to, że napis głoszący „Fajni ludzie biorą
narkotyki” pojawił się w 2009 r. na londyńskich autobusach [http://
www.wykop.pl/link/197954/fajni-ludzie-biora-narkotyki/]. Nasuwa
się zatem pytanie czy społeczeństwo angielskie jest tak mało świadome skutków jakie niosą za sobą zażywanie środków odurzających, czy
tak bardzo wyzwolone. Natomiast w Polsce od szeregu lat prowadzony
jest rządowy program przeciwdziałaniu narkomanii, w ramach którego
podejmowane są w szkołach przedsięwzięcia profilaktyczne wskazu46
jące szkodliwość używania substancji psychotropowych. Zaostrzona
została również polityka karna w stosunku do osób posiadających
nawet chociażby jedną „działkę marychy”. Czynniki te mogą mieć
istotny wpływ na to, iż młodzież w Polsce stosunkowo rzadko sięga
po narkotyki w stosunku do młodzieży w Wielkiej Brytanii.
WNIOSKI
Młodzież polska chętniej przyznaje się do kontaktu z alkoholem niż
młodzież pochodząca z Anglii, ale dane wskazują, że Brytyjczycy deklarują spożywanie alkoholu częściej niż ma to miejsce w Polsce. Piwo
pozostaje nadal najpopularniejszym napojem.
Młodzież mieszkająca w Anglii zdecydowanie więcej i częściej
sięga po papierosy niż młodzież w Polsce.
Zdecydowanie narkotyki są częściej zażywane przez młodych
ludzi pochodzących z miasta Birminhgam niż młodzież mieszkających
w Lublinie.
Wyzwaniem dla polskiego zdrowia publicznego czy placówek
szkolnych jest aby ten styl życia czy moda na wymienione używki, które są bardzo popularne wśród młodzieży w krajach Europy Zachodniej
nie została przyjęta przez nasza młodzież.
LITERATURA
Bejnarowicz J. 1994. Zmiany stanu zdrowia Polaków i jego uwarunkowań.
Wyzwania dla promocji zdrowia. Promocja Zdrowia, Nauki Społeczne
i medycyna. nr 1–2, s. 9–36.
Betlejewski S. 2007. Choroby społeczne, cywilizacyjne czy choroby stylu życia.
Wiadomości Lekarskie, LX – 9–10, s. 490–492.
Kosińska M. 2006. Styl życia dla zdrowia: monografia. Żywiec: Beskidzka
Wyższa Szkoła Umiejętności.
Korczak C. K. 1994. Higiena, ochrona zdrowia. Podręcznik dla szkół medycznych. Wydawnictwo PZWL.
Kurek T. 2004. Medyczno-psychologiczne aspekty alkoholizmu. Poznań. Perspectivia Legnickie Studia Teologiczno-Historyczne Rok III Nr 1.
Milanowski J. 2001. Palenie tytoniu – wpływ na zdrowie i problem walki z nałogiem. Lublin.
47
Grażyna Rajtar – Cynke G. 200. Farmakologia. podręcznik dla studentów
i absolwentów pielęgniarstwa i Nauk o Zdrowiu Akademii Medycznej.
Wydawnictwo Czelej, s. 119–129.
Seńczuk W. 2005. Toksykologia współczesna. Wydawnictwo PZWL, Wydanie
I, s. 311–358.
www.wykop.pl/link/197954/fajni-ludzie-biora-narkotyki/. Pobrano 28.08.2013.
www.parpa.pl/index.php?option=com_content&task=category&sectionid=1&id=7&Itemid=12. Pobrano 28.08.2013.
Grzegorz Opielak
Katedra i Zakład Anatomii Prawidłowej Człowieka
Uniwersytet Medyczny w Lublinie
Anna Nadulska
Wydział Nauk o Żywności i Biotechnologii
Maja Naruk
Absolwentka Uniwersytetu Medycznego w Lublinie
Anna Kowalik
Absolwentka Uniwersytetu Medycznego w Warszawie
48
Monika SACHADYN-KRÓL
Izabella JACKOWSKA
Dariusz DANIŁKIEWICZ
Mieczysław BOJARCZYK
Marzena PABICH
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 49–58
ISSN 1895-2241
ZANIECZYSZCZENIE ŻYWNOŚCI POCHODZENIA
ROŚLINNEGO AFLATOKSYNAMI
I SPOSOBY JEGO REDUKCJI
AFLATOXIN CONTAMINATION OF PLANT PRODUCTS
AND METHODS OF ITS REDUCTION
Abstrakt. Mykotoksyny jako wtórne produkty przemiany materii grzybów
strzępkowych mogą powodować funkcjonalne zaburzenia zdrowia człowieka oraz przyczyniać się do powstawania chorób nowotworowych. Koncentracja mykotoksyn oraz grzybów toksynotwórczych w surowym materiale
roślinnym jest jednym z najważniejszych czynników decydujących o jakości żywności. W artykule przedstawiono źródła zanieczyszczenia materiału roślinnego aflatoksynami oraz różne sposoby ograniczenia ich stężenia
podczas przechowywania materiału roślinnego ze szczególnym uwzględnieniem ozonowania.
Słowa kluczowe: aflatoksyny, mykotoksyny, ozonowanie
Summary. Mycotoxins as toxic secondary metabolites of fungi can cause
functional disorders of human health and contribute to the formation of
cancer. Concentration of mycotoxins and toxinogenic fungi in plant raw
material is one of the most important factor determining food quality. In
the article possibility of aflatoxin contamination of plant material and different methods of reduction of its concentration during storage are presented
with particular emphasis on ozonation.
Key words: aflatoxins, micotoxins, ozonation
49
Monika Sachadyn-Król, Izabella Jackowska, Dariusz Daniłkiewicz...
WSTĘP
Bezpieczeństwo żywności i pasz od wielu lat przyciąga uwagę rządów,
producentów, przetwórców, sprzedawców i konsumentów. Aflatoksyny,
po wielu latach testów, zostały zakwalifikowane przez Międzynarodową
Agencję Badań nad Rakiem jako czynnik rakotwórczy kategorii 1, w Polsce zaś w 1996 roku wpisane w wykaz substancji rakotwórczych [Dz.U.
1996 nr 121 poz. 571]. W związku z udowodnionym szkodliwym działaniem mykotoksyn na człowieka oraz zwierzęta, Rada Unii Europejskiej
ustaliła maksymalne poziomy aflatoksyn w środkach spożywczych [Rozporządzenie Komisji (WE) nr 1881/2006]. Stężenie mykotoksyn jest
jednym z najważniejszych czynników determinujących jakość żywności.
W przypadku ich obecności może dojść do zmiany barwy, tekstury,
smaku i wartości odżywczej w postaci utraty węglowodanów, białek,
aminokwasów i witamin oraz zmiany profilu kwasów tłuszczowych
[Negedu i in. 2011]. Problem zanieczyszczenia aflatoksynami i grzybami pleśniowymi żywności oraz pasz wydaje się być większy w krajach
o klimacie zwrotnikowym niż w regionach o klimacie umiarkowanym,
ale żadna część świata nie może być uznana za wolną od mykotoksyn
z powodu globalizacji światowego handlu.
AFLATOKSYNY – POWSTAWANIE, ZAGROŻENIA
Aflatoksyny są wytwarzane przez grzyby z rodzaju Aspergillus, głównie
A. flavus, w mniejszym stopniu A. parasiticus i A. nominus [Stępień
i in 2007]. Spośród znanych około dwudziestu aflatoksyn, do występujących w żywności zalicza się aflatoksyny B1, B2, G1, G2 oraz M1
i M2 (pochodne aflatoksyn B1 i B2 obecne w mleku krów skarmianych
zanieczyszczoną paszą) [Chełkowski 2010].
Mykotoksyny mogą wywoływać u ludzi i zwierząt efekty toksyczności o charakterze ostrym lub przewlekłym, wykazują również
działanie kancerogenne i teratogenne [Williams i in. 2004]. Ostre
efekty są obserwowane wyjątkowo rzadko, jednak długotrwałe narażenie na działanie niskiego stężenia może powodować różne choroby
przewlekłe, np. nowotwory wątroby i nerek [Pokrzywa i in. 2007].
Aflatoksyny obecne w paszy przyczyniają się do zmniejszenia przyrostów wagowych drobiu, trzody i bydła, wzrostu zachorowalności na
choroby i liczby upadków [Gajęcka 2008].
50
Zanieczyszczenie żywności pochodzenia roślinnego aflatoksynami...
AFLATOKSYNY W ŻYWNOŚCI
Maksymalne dopuszczalne limity całkowitej zawartości aflatoksyn
w żywności (suma aflatoksyny B1, B2, G1 i G2) wahają się od 4 do
15 ppb (μg / kg) i od 0,10 do 12 ppb dla aflatoksyny B1 [Rozporządzenie Komisji (WE) Nr 165/2010]. Produkty rolne mogą ulec
zanieczyszczeniu aflatoksynami już w trakcie wegetacji roślin, podczas ich zbioru, obróbki, przechowywania czy transportu gotowego
produktu. Zanieczyszczenie może zdarzyć się praktycznie w każdej
chwili w dogodnych warunkach wysokiej wilgotności i temperatury
[Pokrzywa i in. 2007]. Problem skażenia mykotoksynami jest istotny,
czego potwierdzeniem jest liczba powiadomień alarmowych i informacyjnych w europejskim systemie RASFF (Rapid Alert System for
Food and Feed), do którego docierają informacje dotyczące żywności
i pasz stanowiącej zagrożenie dla konsumentów. W roku 2010 liczba
powiadomień pierwotnych dotyczących mykotoksyn wyniosła 679,
z czego 649 to skażenia aflatoksynami. Szczegolnie dużo powiadomień
dotyczyło skażeń aflatosynami zioł i przypraw z Indii oraz orzechow,
nasion i produktow z orzechów z Argentyny. Stosunkowo liczne były
też powiadomienia o skażeniu aflatoksynami owoców, warzyw, orzechów, nasion i produktów z orzechów z Turcji oraz orzechów, nasion
i produktów z orzechów z Iranu i USA [RASFF 2011].
Wysokie ryzyko stężenia aflatoksynami wykazują: kukurydza,
orzechy ziemne i brazylijskie, pistacje, nasiona bawełny; średnie: figi,
migdały, orzechy włoskie i rodzynki, zaś niskie: soja, jadalne nasiona
roślin strączkowych, sorgo, proso, pszenica, owies, jęczmień i ryż
[Chełkowski 2010]. Nasiona roślin oleistych Stwarza to niebezpieczeństwo zanieczyszczenia oleju, ponieważ podczas wytłaczania oleju
aflatoksyny dostają się zarówno do oleju, jak i do śruty. Zasadowe warunki stosowane podczas procesu rafinacji powodują jednak wydajne
usuwane aflatoksyn, problemem zaś pozostaje efektywne odkażanie
śruty [Gajęcka 2008].
Należy podkreślić, że aflatoksyny w produktach spożywczych występują najczęściej w stężeniach nieprzekraczających dopuszczalnych
norm, jednak z niezwykłą częstotliwością. Według badań Ghali i in.
[2010] 85% próbek przypraw, 71% suszonych owoców, 30% próbek
pszenicy i produktów pszennych, 43% kukurydzy i 44% jęczmienia
było skażonych aflatoksyną.
51
W Tabeli 1 zebrano dane literaturowe na temat obecności aflatoksyn w wybranych produktach lub surowcach spożywczych pochodzenia roślinnego.
Tab. 1. Zawartość aflatoksyn w wybranych produktach spożywczych
[Bojanowska i Kostecka 2012]
Produkt
Stężenie [μg∙kg-1]
pszenica
kukurydza
ryż
migdały
orzechy arachidowe
mąka
kasza
makaron
płatki owsiane
kukurydza
ryż pełnoziarnisty
ryż brązowy
18,4
45,7
17,7
7,5
19,7
0,77
0,35
0,30
0,30
0,90
3,87
0,88
Literatura
Saleemullah i in. 2006
Stanisławczyk i in. 2010
Liu i in. 2006
pistacje
0,12–0,18
Arino i in. 2009
kakao
0,10–6,66
Coppetti i in. 2011
Wydaje się, iż coraz większy wpływ na zdrowie człowieka ma
spożywanie przypraw często zawierających znaczne ilości aflatoksyn.
Przyprawy znane są od wieków, jednak w dzisiejszych czasach, ze
względu na ich powszechną obecność w niemal każdym wysoko przetworzonym produkcie, spożywane są w stosunkowo dużych ilościach.
Największe zanieczyszczenia wykryto w gałce muszkatołowej, chili,
pieprzu Cayenne i papryce [Zinedine 2006].
SPOSOBY REDUKCJI STĘŻENIA AFLATOKSYN
Z uwagi na szkodliwość aflatoksyn obecnych w materiale roślinnym
konieczna jest szczegółowa kontrola poziomu ich zawartości w środkach
spożywczych pochodzenia roślinnego. Aktualnie obowiązującym w Polsce aktem prawnym w zakresie zanieczyszczenia środków spożywczych
mykotoksynami jest Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 165/2010 z dnia
26 lutego 2010 roku zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006
52
ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń
w środkach spożywczych w odniesieniu do aflatoksyn.
Najlepszym sposobem redukcji stężenia aflatoksyn lub całkowitej
ich eliminacji są działania prewencyjne polegające na odpowiednim
traktowaniu surowca roślinnego podczas wegetacji, zbioru i magazynowania. Kontrolowanie zanieczyszczenia na polu okazuje się jednak
kłopotliwe, gdyż jest wywoływane głównie warunkami klimatycznymi,
takimi jak względna wilgotność i temperatura. Na skuteczną ochronę
przed chorobami ma wpływ zapobieganie im, między innymi poprzez
wybór odmian mniej podatnych oraz prawidłową agrotechnikę. Podczas przechowywania duże znaczenie ma monitorowanie temperatury
i wilgotności, które powinny być możliwie najniższe [Korbas i in. 2007].
Zminimalizowanie produkcji toksyn przez grzyby pleśniowe nie zawsze jest możliwe. Jeśli dojdzie do zanieczyszczenia surowców roślinnych,
to możliwa jest ich dekontaminacja. Niezależnie od strategii oczyszczania
jaka jest używana, musi ona spełniać kilka podstawowych kryteriów:
1. mykotoksyny muszą być inaktywowane lub zniszczone przez transformację do nietoksycznych związków,
2. zarodniki grzybów i grzybni powinny być zniszczone,
3. żywność lub pasza powinna zachować swą wartość odżywczą i pozostać smaczna;
4. właściwości fizyczne surowca nie powinny zmienić się znacząco,
5. musi być ekonomiczna (koszt oczyszczania powinno być mniejsze
niż wartość zanieczyszczonego surowca) [Halász i in. 2009].
Wyróżnia się kilka metod dekontaminacji o różnym stopniu
praktycznego wykorzystania: mechaniczne, fizyczne, chemiczne oraz
biologiczne. Najprostszą metodą jest mechaniczne sortowanie. Badania Shakerardekani i in. [2012] wykazały, ze segregacja lub usunięcie
wszystkich uszkodzonych i nienaturalnie zabarwionych orzechów
z partii pistacji podczas procesu sortowania istotnie zmniejsza zawartość aflatoksyny B1.
Degradacja mykotoksyn do nietoksycznych produktów przy użyciu różnych środków chemicznych, takich jak środki alkaliczne czy
utleniacze, ogranicza niemal całkowicie stężenie mykotoksyn, jednak
powoduje straty niektórych składników odżywczych, zmiany cech
organoleptycznych oraz niebezpieczeństwo tworzenia toksycznych
pozostałości [Kabak 2006]. Związki chemiczne hamują wytwarzanie
53
aflatoksyn, głownie poprzez hamowanie wzrostu grzybów. Dwa szeroko badane inhibitory syntezy aflatoksyny to dichlorfos (fosforoorganiczny środek owadobójczy) oraz kofeina [Zalka 1987].
Adsorbenty są stosowane w celu zapobiegania wchłaniania mykotoksyn w przewodzie pokarmowym. Do takich adsorbentów można
zaliczyć: glinki, kaolin, zeolity, węgiel aktywny, glinokrzemiany sodu
i magnezu oraz bentonit. Tego rodzaju prewencja jest używana tylko w przypadku pasz. Wadą metody jest możliwość adsorpcji, obok
mykotoksyn, ważnych witamin, makro- i mikroelementów, a także
ograniczona skuteczność i wysokie koszty [Huwig 2001].
Przepisy Unii Europejskiej zezwalają także na radiacyjną dekontaminację przypraw suchych, w tym suszonych ziół aromatycznych
oraz przypraw korzennych i warzywnych oraz suszonych warzyw [Dz.
U. Nr 171, poz. 1225].
Metody biologiczne uwzględniają zastosowanie drobnoustrojów
skutecznie degradujących mykotoksyny, a zarazem nie produkujących żadnych toksycznych metabolitów ubocznych, które mogłyby
stanowić dodatkowe zagrożenie dla zdrowia człowieka i zwierząt.
Zdolność redukcji stężenia aflatoksyn wykazują m.in.: Flavobacterium
aurantiacum, Lactobacillus acidophilus, L. rhamnosus, Bifidobacterium
longum, Bifidobacterium sp., Bifidobacterium lactis, Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus niger, A. terreus, A. luchuensis, Penicillium reistrickii,
Trichoderma viride. Wadą metody jest brak unormowań prawnych
w tej kwestii oraz niepełność danych toksykologicznych oraz badań
dotyczących trwałości połączenia bakterie-toksyna w przewodzie
pokarmowym. Jedyną grupą drobnoustrojów, które obok innych
korzystnych cech prozdrowotnych wykazują zdolność do usuwania
toksyn są probiotyczne bakterie fermentacji mlekowej [Piotrowska
2012]. Mają one jednak ograniczone zastosowanie.
OZONOWANIE JAKO METODA REDUKCJI
ZANIECZYSZCZENIA AFLATOKSYNAMI
W 1997 roku FDA (Food and Drug Administration) zatwierdziła ozon
do stosowania w przetwórstwie żywności w Stanach Zjednoczonych,
nadając mu status GRAS (Generally Recognised As Safe). Ozon jest
silnym utleniaczem i może być wykorzystywany do inaktywacji mi54
kroorganizmów oraz zanieczyszczeń chemicznych. Istnieją badania
na temat wykorzystania ozonu do usuwania skażenia grzybami pleśniowymi i ich mykotoksynami z żywności pochodzenia roślinnego.
Ozon ma zdolność inaktywacji bakterii, pleśni, drożdży, pasożytów
i wirusów oraz rozkładania ich toksycznych metabolitów. Względnie
niskie stężenia oraz krótki czas kontaktu i brak produktów ubocznych
powodują, że ozon jest szeroko stosowany w przemyśle spożywczym
[Freitas-Silva i in. 2010].
Aplikacja ozonu w przemyśle spożywczym jest związana głównie
z odkażaniem powierzchni produktu oraz urządzeń. Jest on również
z powodzeniem stosowany do inaktywacji mikroflory mięs, drobiu,
jaj, ryb, owoców, warzyw i żywności suchej. W formie gazowej jest
używany w detoksykacji i eliminacji mykotoksyn czy pozostałości
pestycydów z niektórych produktów rolnych.
Gazowy ozon znalazł zastosowanie przy dekontaminacji wielu
produktów pochodzenia roślinnego. Abdel-Wahhab i in. [2011] wykazali istotne zmniejszenie stężenia aflatoksyn w orzeszkach ziemnych
dzięki zastosowaniu gazowego ozonu o stężeniu 40 ppm przez 10 min.
Badania El-Desouky’ego i in. [2012] wskazują na wyraźną zależność
między czasem ozonowania oraz stężeniem na redukcję aflatoksyny
B1. Traktowanie ziaren pszenicy gazowym ozonem o stężeniu 40 ppm
w ciągu 20 minut może być skuteczną metodą do degradacji aflatoksyny B1. Ozon z powodzeniem zastosowano do redukcji aflatoksyn
w pistacjach [Akbas i in. 2006], suszonych owocach [Hakan i in. 2010],
marchwi [Liew i in. 1994], soi, kukurydzy [Liu i in. 2006], jęczmieniu
[Allen i in. 2003, Korbas i in. 2009], ryżu [Liu i in. 2006, Freitas-Silva
i in. 2010] czy czerwonym pieprzu [Inan i in. 2007],
Wyniki eksperymentów jednoznacznie wskazują, iż niewłaściwe
stosowanie ozonu może powodować utlenianie na powierzchni żywności i związane z tym powstawanie przebarwień, a także pogorszenie
smaku [Kim i in. 1999]. Przy ozonowaniu ziarna, przekroczenie pewnego progu może powodować również obniżenie zdolności kiełkowania
[Allen i in. 2003]. Do skutecznego i bezpiecznego stosowania ozonu
warunki obróbki powinny być ściśle określone dla wszystkich rodzajów
produktów. Konieczne są również dodatkowe badania w celu wyjaśnienia kinetyki i mechanizmów inaktywacji drobnoustrojów przez ozon
i optymalizację jego wykorzystania w przemyśle spożywczym.
55
PODSUMOWANIE
Minimalizacja zanieczyszczeń aflatoksynami nie jest łatwym zadaniem ze względu na ich powszechne występowanie w przyrodzie. Wymaga to stałej uwagi podczas całego procesu zbiorów, przechowywania
oraz produkcji. Metody późniejszej dekontaminacji zanieczyszczenia
grzybami toksynotwórczymi oraz ich metabolitami mogą zredukować
poziom aflatoksyn lub całkowicie je wyeliminować. Obecne koncepcje
wykorzystania drobnoustrojów oraz zastosowania ozonu do odkażania oraz biotransformacji aflatoksyn wydają się być metodami o największym potencjale wykorzystania.
LITERATURA
Abdel-Wahhab M. A., Sehab A. F., Hassanien F. R., El-Nemr Sh. E., Amra H.
A., Abdel-Alim H.A., 2011. Efficacy of Ozone to Reduce Fungal Spoilage
and Aflatoxin Contamination in Peanuts. Int. J. Nuts & Related Sci., 2(4):
01–14.
Akbas M. Y., Ozdemir M., 2006. Effect of different ozone treatments on aflatoxin degradation and physicochemical properties of pistachios. J. of the Sc.
of Food and Agricult. Vol. 86, 13: 2099–2104.
Allen B., Wu J. N., Doan H., 2003. Inactivation of fungi associated with barley
grain by gaseous ozone. J. of Environm. Sci. and Health Part B-Pesticides
Food Cont. and Agricult. Wastes, 38 (5): 617–630.
Ariño A., Herrera M., Estopañan E., Rota M., Carramiñana J., Juan T., Herrera A., 2009. Aflatoxins in bulk and pre-packed pistachios sold in Spain
and effect of roasting. Food Control 20(9): 811–814.
Bojanowska M., Kostecka M., 2012. Mikotoksyny – potencjalne źródło zanieczyszczenia żywności. Toksyczne substancje chemiczne pod red. Lipińskiego W., Radom: 119–135.
Chełkowski J., 2010. Mikotoksyny, grzyby toksynotwórcze, mikotoksynozy
(www.cropnet.pl).
Copetti M. V., Iamanaka B. T., Pereira J. L., Fungaro M/H., Taniwaki M. H.,
2011. Aflatoxigenic fungi and aflatoxin in cocoa. International Journal of
Food Microbiology 148: 141–144.
Dz. U. Nr 171, poz. 1225, Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 20
czerwca 2007 r. w sprawie napromieniania żywności promieniowaniem jonizującym.
Dz.U. 1996 nr 121 poz. 571, Rozporządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 11 września 1996 r. w sprawie czynników rakotwórczych
56
w środowisku pracy oraz nadzoru nad stanem zdrowia pracowników
zawodowo narażonych na te czynniki.
El-Desouky T. A., Sharoba A. M. A., El-Mansy H. A., Naguib K., 2012. Effect
of Ozone Gas on Degradation of Aflatoxin B1 and Aspergillus Flavus Fungal. J Environment Analytic Toxicol 2:128.
Freitas-Silva, O.; Venâncio, A., 2010. Ozone applications to prevent and degrade mycotoxins: a review. Drug Metabol. Rev., 42 (4): 612–620.
Gajęcka M., Zielonka Ł., Obremski K., Gajęcki M., 2008. Prawdopodobne
konsekwencje występowania mikotoksyn w materiałach paszowych. Postępy Nauk Rolniczych 2: 78–84.
Ghali R., Hmaissia-Khlifa K., Ghorbel H., Maaroufi K., Hedili A. 2008. Incidence of aflatoxins, ochratoxin A and zearalenone in tunisian foods. Food
Control 19: 921–924.
Hakan, K.; Sedat, V. Y.; Sebahattin, N., 2010. Mycotoxins: contamination of
dried fruits and degradation by ozone. Toxin Rev., 29(2): 51–59.
Halász A., Lásztity R., Abonyi T., Bata Á., 2009. Decontamination of Mycotoxin-Containing Food and Feed by Biodegradation. Food Reviews International, 25, 4: 284–298.
Huwig A., Freimund S., Kappeli O., Dutler H., 2001. Mycotoxin detoxication
of animal feed by different adsorbents. Toxicol. Lett.122: 179–188.
Inan F., Pala M., Doymaz I., 2007. Use of ozone in detoxification of aflatoxin
B1 in red pepper. Journal of Stored Products Research Vol. 43, Iss. 4:
425–429.
Kabak, B., Dobson, A. D., Var, I., 2006. Strategies to prevent mycotoxin contamination of food and feed: a review. Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 46, 593–
619.
Kim, J. G., Yousef, A.E., Dave, S., 1999. Application of ozone for enhancing the
microbiological safety and quality of foods: a review. J Food Prot., 62(9):
1071–1087.
Korbas M., Horoszkiewicz-Janka J., 2007. Znaczenie i możliwość ograniczenia
szkodliwych metabolitów pochodzenia grzybowego. Progress in Plant Protection 47(2): 141–148.
Korbas M., Horoszkiewicz-Janka J., Krawczyk R., Pieczul K, 2009. Zawartość mikotoksyn w ziarnie jęczmienia jarego uprawianego w systemie ekologicznym. Progress in Plant Protection 49(3): 1561–1564.
Liew, C. L.; Prange, R.K., 1994. Effect of ozone and storage temperature
on postharvest diseases and physiology of carrots (Daucus carota L.).
J. Amer. Soc. Hortic. Sci., 119: 563–567.
Liu Z., Gaoa J., Yu Y., 2006. Aflatoxins in stored maize and rice grains in Liaoning Province, China. Journal of Stored Products Research 42: 468–479.
57
Negedu, A, Atawodi, S. E., Ameh, J.B., Umoh, V. J., Tanko, H.Y, 2011. Economic and health perspectives of mycotoxins: a review. Continental J. Biomedical Sciences 5(1): 5–26.
Piotrowska M., 2012. Wykorzystanie mikroorganizmów do usuwania mikotoksyn z żywności i pasz. Postępy Mikrobiologii 51( 2): 109–119.
Pokrzywa P., Cieślik E., Topolska K., 2007. Ocena zawartości mikotoksyn
w wybranych produktach spożywczych. Żywność. Nauka. Technologia.
Jakość 3(52): 139–146.
RASFF (Rapid Alert System for Food and Feed) (2011). The RASFF Annual Report 2010. http://ec.europa.eu/food/food/rapidalert/report2010_en.pdf
Rozporządzenie Komisji (WE) Nr 165/2010 z dnia 26 lutego 2010 roku
zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 ustalające najwyższe
dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych w odniesieniu do aflatoksyn.
Rozporządzenie Komisji (WE) nr 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń
w środkach spożywczych.
Saleemullah A., Iqbal A., Khalil I.A., Shah H., 2006. Aflatoxin contents of
stored and artificially inoculated cereals and nuts. Food Chemistry 98:
699–703.
Shakerardekani A., Karim R., Mirdamadiha F., 2012. The effect of sorting
on aflatoxin reduction of pistachio nuts. Journal of Food, Agriculture &
Environment Vol.10 (1): 459–461.
Stanisławczyk R., Rudy M., Świątek B., 2010. Występowanie mikotoksyn
w zbożach i przetworach zbożowych znajdujących się w placówkach handlowych województwa podkarpackiego. Żywność. Nauka. Technologia.
Jakość 6(73): 58–66.
Stępień M, Sokół-Leszczyńska B., Łuczak M, 2007. Mikotoksyny, produkty
spożywcze a zdrowie człowieka. Postępy mikrobiologii 45(2): 167–177.
Zalka L. L., Buchanan, R. L. 1987. Review of compounds affecting the biosynthesis or bioregulation of aflatoxins. J. Food Protec., 50, 691–708.
Zinedine A., Brera C. B., Elakhdari S., Catano C., Debegnach F., Angelini S.,
2006. Natural occurrence of mycotoxins in cereals and spices commercialized in Morocco. Food Control, 17: 868–874.
58
Grzegorz OPIELAK
Anna NADULSKA
Piotr KOS
Anna KOWALIK
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 59–76
ISSN 1895-2241
ANALIZA POZIOMU WIEDZY I UMIEJĘTNOŚCI
W UDZIELANIU PIERWSZEJ POMOCY
PRZEDMEDYCZNEJ PRZEPROWADZONA NA
WYBRANEJ GRUPIE OSÓB
ANALYSIS OF THE LEVEL OF THE KNOWLEDGE AND
ABILITIES IN ADMINISTERING FIRST, PRE – MEDICAL
AID CONDUCTED ON THE CHOSEN OF INDIVIDUALS
Abstrakt. W ostatnich dwudziestu latach wypadki i urazy w Polsce stały się
jednym z trzech głównych przyczyn (za chorobami sercowo-naczyniowymi
i nowotworami) śmiertelności, a w grupie wiekowej do 44 roku życia urazy
stanowią absolutnie pierwszą przyczynę zgonów. Umiejscowienie obrażeń
ciała zależy od mechanizmu wypadku, a także od wielkości działającej energii
[1]. Praca miała za zadanie ocenić poziom wiedzy na wybranej grupie osób
w zakresie udzielania pierwszej pomocy w takich przypadkach jak: zatrzymanie krążenia i oddychania, oparzenia, odmrożenia, wystąpienie krwotoków
czy napadu padaczki. Badanie miało na celu wykazać, jakimi umiejętnościami ratowniczymi posługują się lub posłużyliby ankietowani gdyby musieli
udzielić pierwszej pomocy poszkodowanemu. Badaniem objęto grupę 60
osób. Materiał badań stanowiło 34 kobiety i 26 mężczyzn. Wiek badanych
zawierał się od 17 roku życia do 76 roku życia. Do badania użyto ankiety,
którą skonstruowano na podstawie dostępnych pytań z literatury fachowej
(po uprzedniej modyfikacji) [2,3]. Pierwsza część kwestionariusza zawierała pytania w zakresie uczestnictwa respondentów w szkoleniach udzielania pierwszej pomocy (50% badanych nie miała szkolenia w tym zakresie),
a 43,3% nie byłaby pewna jak zachować się w chwili pojawienia się zagrożenia. Wśród ankietowanych popularna jest wiedza, że zawsze w pierwszej kolejności należy rozpoznać sytuacje i wezwać pomoc (36,6% wskazań). Prawidłowe ABC resuscytacji wskazało tylko 26,6% badanych. 1/3 respondentów
przystąpiłaby w pierwszej kolejności do zabiegów reanimacyjnych. Kolejna
część ankiety poddawała ocenie wiedzę dotyczącą techniki reanimacji. 2/3
z badanej grupy osób w sposób poprawny umiałoby przeprowadzić masaż
59
serca w stosunku 30 uciśnięć do 2 wdmuchnięć powietrza. Natomiast tylko
co piąty znał prawidłową częstotliwość i głębokość ucisku klatki piersiowej.
Tylko 17% respondentów udzieliło poprawnej odpowiedzi na temat ratowania kobiety w ciąży. W przypadku małych dzieci, prawidłową resuscytację
poprowadziłoby tylko 36,6% osób. Ostatnia część ankiety oceniała wiedzę
z udzielania pomocy w różnych obrażeniach ciała: poziom wiedzy był dobry,
ale niezadowalający (np. pomoc w utonięciach – 56,6% poprawnych odpowiedzi czy pomoc w omdleniach – 79,9% właściwych wskazań). Powyższe
dane potwierdzają konieczność edukacji w zakresie udzielania pierwszej
pomocy przez świadków, czy uczestników wypadku do czasu przyjazdu pogotowia ratunkowego. Wyniki otrzymane z przeprowadzonej ankiety mogą
posłużyć, jako wstępna ocena wiedzy i umiejętności ratowniczych wśród
społeczeństwa polskiego, a także znajomości elementów prawnych dotyczących zaniechania udzielania pierwszej pomocy.
Słowa kluczowe: umiejętność, udzielanie pierwszej pomocy przedmedycznej
Summary. In the last twenty years, accidents and injuries in Poland happened to become one of three main causes (behind cardiovascular diseases and
cancers) of mortality, and in the age group of up to 44, trauma constitutes
a predominant cause of death. Situating the injury depends on the mechanism of the accident, as well as on the size of the acting energy [1]. The study
was aimed at assessing the level of knowledge of the chosen group of people
as for administering first aid in such cases as: the circulatory and respiratory
arrest, burns, frostbites, the appearance of bleeding or epileptic seizures. The
examination was aimed at showing, what rescue abilities are used or would
be used by respondents if they were to administer the first aid to the patient.
A group of 60 individuals underwent the study. The group was constituted by
34 women and 26 men. The age of the examined ranged from 17 to 76 years
of age. For the examination, the questionnaire basing on accessible questions
from the specialist literature (after the prior alteration) was used [2.3]. The
first part of the questionnaire contained questions as for the involvement
of respondents in trainings of administering first aid (50% of the examined
didn’t have their training course in this respect), and 43.3% wouldn’t be sure
how to behave in the moment of the appearance of the emergency. Amongst
respondents, a knowledge is popular that at first one should always identify
situation and immediately call help (36.6% respondents pointed to that). The
correct ABC of resuscitation was only pointed by 26.6% of the examined. 1/3
respondents would instantly start resuscitation treatment. The next section
of the questionnaire was subjected to the evaluation the knowledge concerning the technique of the resuscitation. 2/3 from the examined group of individuals could conduct the heart massage in the correct way in ratio of 30
pressing down to 2 acts of blowing in the air. However only every fifth knew
60
Analiza poziomu wiedzy i umiejętności w udzielaniu pierwszej pomocy...
the correct frequency and the depth of the chest pressuring. Only 17% of respondents gave the correct answer concerned with saving pregnant women.
In case of small children, correct resuscitation would be managed by 36.6% of
individuals. The last part of the questionnaire form assessed the knowledge
in the help in the different injuries: the level of the knowledge was good but
unsatisfactory (e.g. help in drownings – the 56.6% of correct answers or the
help in faints – 79.9% of due indications). Above data confirm the need for
the education in administering first aid by witnesses or persons involved in an
accident up to the arrival time of the emergency ambulance service. Results
obtained from the conducted survey can serve as the preliminary assessment
of the knowledge and rescue abilities amongst Polish people, as well as to describe the level of knowledge of legal elements concerning ceasing to administer first aid.
Key words: knowledge, skill, granting the first pre-medical aid
WSTĘP
W latach sześćdziesiątych XX wieku prof. E.W. Ahnefeld opracował łańcuch ratunkowy, czyli jak pomoc przedlekarska powinna być poprowadzona od chwili po wypadku aż do chwili specjalistycznego leczenia szpitalnego. Trzy pierwsze ogniwa tego łańcucha mają za zadanie: utrzymać
przy życiu ofiarę wypadku poprzez wykonanie natychmiastowych
czynności ratujących życie, zapobieganie dalszym uszkodzeniom ciała
i przygotowanie poszkodowanego do transportu [Goniewicz 2011].
W ostatnich dwudziestu latach wypadki i urazy w Polsce stały
się jednym z trzech głównych przyczyn (za chorobami sercowo-naczyniowymi i nowotworami) śmiertelności, a w grupie wiekowej do
44 roku życia urazy stanowią absolutnie pierwszą przyczynę zgonów.
W czasie urazów najczęściej dochodzi do obrażeń głowy i kończyn,
w mniejszym stopniu do obrażeń tułowia. Umiejscowienie obrażeń
ciała zależy od mechanizmu wypadku, a także od wielkości działającej
energii [Duda 2001]. Powszechna znajomość wśród społeczeństwa
tych faktów ma znaczenie prognostyczne w udzielaniu pierwszej
pomocy przedmedycznej. Powszechne znane skojarzenia obrażeń:
klatki piersiowej i brzucha u kierowców samochodów, głowy i kończyn
u motocyklistów, czy kręgosłupa przy upadku z wysokości wpływają
na właściwą kolejność, wiedzę i umiejętność czynności ratunkowych,
które często decydują o losie poszkodowanego w stanie nagłego zagrożenia życia [Goniewicz 2011, Brongel 2007, Duda 2001].
61
Przez umiejętność należy rozumieć określoną gotowość do świadomego działania, która oparta jest na wiedzy oraz opanowanych
elementach działania [Siwek 2003]. Sama wiedza, zgodnie z definicją
słownika języka polskiego, to w szerszym znaczeniu zbiór informacji, czy poglądów, które wraz z umiejętnością można wykorzystać
w sposób poznawczy lub (i) praktyczny [www.encyklopedia.pwn.pl/
haslo/3995573/wiedza.html.]. Umiejętności udzielania pierwszej
pomocy w przypadku zaistnienia wypadku czy sytuacji krytycznej
powinny być przeprowadzone w sposób automatyczny i z pełnym
zaufaniem do swojej wiedzy i samego siebie.
Dane epidemiologiczne wskazują na czasową zależność między
liczbą zgonów rannych w wypadkach a czasem oczekiwania na udzielenie pierwszej pomocy. Gdy jest ona udzielona do 5 minut od urazu,
odsetek przeżycia wynosi 85%, gdy w ciągu 15 minut – 72%, a w ciągu
20 minut – 60%. Oznacza to, że gdy następuje skrócenie czasu udzielania pierwszej pomocy z 20 do 10 minut, to wówczas około 20% więcej
osób mogłoby przeżyć wypadek. Skuteczne działania resuscytacyjne
(wytyczne BLS czy zastosowanie automatycznych defibrylatorów zewnętrznych – AED), które przywracają podstawowe funkcje życiowe
człowieka nie są w stanie zastąpić nawet najbardziej zorganizowanego
pogotowia ratunkowego, bo czas dojazdu zespołu ratowniczego najczęściej przekracza 5 minut. Analiza przyczyn zgonów potwierdza,
że w wielu przypadkach możliwe było uratowanie poszkodowanych
pod warunkiem podjęcia racjonalnych działań na miejscu zdarzenia
[Goniewicz 2011]. Nawet w codziennym życiu każdy z nas może znaleźć się w sytuacji, która być może nie zagraża życiu bezpośrednio, ale
umiejętna pomoc może nie pogłębiać danego urazu i zapobiec dalszym
powikłaniom (np. odmrożenia).
Powyższe dane potwierdzają konieczność przeprowadzenia badań
i edukacji w zakresie udzielania pierwszej pomocy przez świadków czy
uczestników wypadku do czasu przyjazdu pogotowia ratunkowego.
MATERIAŁ I METODY
Praca miała za zadanie ocenić poziom wiedzy na wybranej grupie osób
w zakresie udzielania pierwszej pomocy w takich przypadkach jak: zatrzymanie krążenia i oddychania, oparzenia, odmrożenia, wystąpienie
krwotoków, czy napadu padaczki. Kwestionariusz zebrał informacje
62
jakimi umiejętnościami ratowniczymi posługują się lub posłużyliby ankietowani gdyby musieli udzielić pierwszej pomocy poszkodowanemu.
Badaniem objęto grupę 60 osób. Materiał badań stanowiło 34
kobiety i 26 mężczyzn. Wiek badanych zawierał się od 17 roku życia
do 76 roku życia. Badanie przeprowadzono w czerwcu 2012 roku.
Do badania użyto ankiety, które skonstruowano na podstawie
dostępnych pytań z literatury fachowej (po uprzedniej modyfikacji)
[13, 14] oraz pytań własnego autorstwa opracowanych na bazie Wytycznych Resuscytacji Krążeniowo – Oddechowej 2010 (RKO).
Otrzymane wyniki z badania opracowano statystycznie za pomocą programu Microsoft Office Excel 2010.
WYNIKI
Ilość osób, która uczestniczyła w zajęciach edukacyjnych na temat
udzielania pierwszej pomocy przedlekarskiej.
Wyk. 1. Procentowy udział ankietowanych w zajęciach udzielania pierwszej
pomocy (w %)
Źródło: badanie własne
1 – co piąty badany brał w przeszłości udział w zajęciach udzielania pierwszej pomocy,
2 – co trzeci badany brał udział w zajęciach, ale niewiele pamięta z tych zajęć,
3 – połowa ankietowanych nie brała nigdy udziału w zajęciach dotyczących udzielania
pierwszej pomocy.
Następna część ankiety zawierała pytania, które dotyczyły sytuacji bądź zdarzeń, w których ankietowani znaleźli się w przeszłości
i gdzie musieli udzielić pierwszej pomocy przedlekarskiej.
W odpowiedzi na pytanie: „Czy wiedza, jaką Pan/Pani posiada
z zakresu udzielania pierwszej pomocy pozwoliła na prawidłowe postępowanie w chwili zagrożenia?”. Otrzymano następujące odpowiedzi
(w kolejności malejącej):
63
• 43,3% ankietowanych: „ Nie byłem/am pewna/ien jak się zachować”,
• 30% ankietowanych: „ Nie miałem/am pojęcia co zrobić”,
• 16,6% ankietowanych: „Tak, potrafiłam/em w pełni pomóc poszkodowanemu”,
• 10% ankietowanych: „ Wiedziałem/am, co zrobić, ale strach mnie zupełnie sparaliżował”.
• Podsumowując drugą część można wnioskować:
• połowa ankietowanych nigdy nie miała tego typu zajęć, druga część
badanych odbyła szkolenia w zakresie udzielania czynności ratowniczych,
• 2/3 respondentów nigdy w przeszłości nie znalazła się w sytuacji,
w której udzieliliby pomocy,
• co szósta badana osoba wiedziała jak się zachować w sytuacji, która
wymagała zastosowania czynności ratunkowych.
Kolejne pytania w kwestionariuszu poruszały znajomość aktów
prawnych przez badanych w aspekcie zaniechania udzielenia pierwszej pomocy oraz przewidzianym karom za nieudzielenie pomocy.
Poproszono o wskazanie ilości lat kary pozbawienia wolności za to
przewinienie – otrzymano wyniki:
Wyk. 2. Wiedza badanych dotycząca karalności prawnej za zaniechanie
udzielenia pomocy (w %)
Źródło: badanie własne.
Wysoki procent ankietowanych deklaruje, że osoba, która nie
udzieliła pomocy ofierze wypadku nie podlega żadnym sankcjom
prawnym. Jest to zjawisko niepokojące, które powinno podlec dalszym
badaniom wyjaśniającym, dlaczego wśród społeczeństwa polskiego
jest tak niska świadomość odpowiedzialności karnej za tego typu
zaniechania. Prawidłową odpowiedź – do 3 lat pozbawienia wolności
wskazał co czwarty ankietowany,
64
Zachowanie ratownika na miejscu wypadku – kolejność wykonywania
czynności ratunkowych.
Tab. 1. Pierwsze czynność ratunkowe wg ankietowanych
Pierwsze czynności ratunkowe jakie należy wykonać na
miejscu wypadku wg ankietowanych
N
%
Szybkie wyciągnięcie poszkodowanego z samochodu
8
13,3
Zabezpieczenie miejsca wypadku
10
16,6
Badanie stanu poszkodowanych
10
16,6
Wezwanie pogotowia ratunkowego
32
53,3
Tylko 16,6% badanych wskazało zabezpieczenie miejsca wypadku
jako prawidłową i jako pierwszą czynność jaką należy wykonać przy
udzieleniu pomocy w wypadku komunikacyjnym. Uzyskane odpowiedzi z tego pytania potwierdziły opinie, które pojawiają się wśród ludzi,
że należy w pierwszej kolejności – 53,3% wskazań w ankiecie – wezwać
pogotowie ratunkowe.
Podstawowe czynności ratownicze, tzw. ABC resuscytacji według
badanych.
Tab. 2. Podstawowe czynności ratownicze (ABC resuscytacji)
Podstawowe czynności ratownicze wg badanych (w pierwszej
kolejności)
N
%
Szybkie rozpoznanie, wezwanie pomocy, udzielenie
pomocy
22
36,6
Udrożnienie dróg oddechowych, sztuczne oddychanie,
masaż serca
20
33,3
Zapewnienie bezpieczeństwa, spr. przytomności, wezwanie pomocy
16
26,6
Zapewnienie bezpieczeństwa i osób do pomocy
2
3,3
Analiza wyników z tabel pokazuje, że wśród ankietowanych popularna jest wiedza, że zawsze w pierwszej kolejności należy rozpoznać
sytuacje i wezwać pomoc (36,6% wskazań). Prawidłowe ABC resuscytacji wskazało tylko 26,6% badanych, (co czwarty ankietowany).
1/3 respondentów przystąpiłaby w pierwszej kolejności do zabiegów
reanimacyjnych.
65
Kolejne pytanie w kwestionariuszu dotyczyło kwestii, w jakiej kolejności respondenci sprawdziliby czynności życiowe u osoby poszkodowanej. Otrzymane wskazania poddano analizie otrzymując wyniki:
• 46,6% ankietowanych wskazało kolejność: przytomność, oddychanie, krążenie (prawidłowa odpowiedź),
• 50% ankietowanych: oddychanie, przytomność, krążenie,
• 3,3% ankietowanych: krążenie, przytomność, oddychanie.
Następne pytanie jest dalszą kontynuacją oceny wiedzy badanych
na temat sprawdzania czynności życiowych. Pytanie brzmiało:
„Jak sprawdzisz stan nieprzytomności poszkodowanego” – otrzymano odpowiedzi:
• Obserwując czy się nie porusza – 6,6% ( 4 odpowiedzi),
• Podchodząc blisko, głośno zapytać czy słyszy, potrząsnąć – 60 %
(36 odpowiedzi). Jest to odpowiedź prawidłowa.
• Obserwując czy otwiera oczy – 13,3% (8 odpowiedzi),
• Sprawdzając czy odpowie na pytanie – 20% (12 odpowiedzi).
Podsumowując otrzymane wyniki można ocenić, że w zakresie umiejętności oceny poszczególnych funkcji życiowych u ofiar wypadków, blisko
połowa ankietowanych udzieliła poprawnych odpowiedzi w kwestii kolejności (pierwszeństwa) oceny przytomności, oddechu i krążenia, choć
również często wskazywali oddech, jako ten pierwszy element, który
należy ocenić przy potrzebującym pomocy. Wydają się nielogiczne takie
odpowiedzi, gdyż ktoś kto jest przytomny ma zachowany oddech. Tylko
1/3 respondentów podała jako te właściwą metodę ocenę oddechu – „patrzę, słyszę, czuje”. Natomiast około połowy ankietowanych wskazało na
metodę pary na lusterku (błędne poglądy rozpowszechnione wśród społeczeństwa). Stan oceny świadomości zdecydowana większość badanych
oceniła właściwie, zgodnie z wytycznymi.
Ocena wiedzy badanych dotycząca techniki podczas reanimacji
Poddając ocenie wiedzę i umiejętność ratowników przedmedycznych
w tym pytaniu, zebrano dane w jaki sposób i w jakiej ilości ankietowani przeprowadziliby resuscytację osoby dorosłej. Oceniano i jakość
masażu serca.
Procent udzielonych odpowiedzi na pytanie „Jaka jest poprawna
liczba uciśnięć mostka i wdmuchnięć powietrza przy resuscytacji osoby
dorosłej”:
66
Wyk. 3. Prawidłowa liczba uciśnięć mostka do wdmuchnięć powietrza
przy resuscytacji wg respondentów
Kolejnym ważnym krokiem w prawidłowo wykonanych czynnościach ratowniczych jest wykonanie oddechu ratowniczego. 36,6%
procent badanych osób podała prawidłową technikę wykonania tej
czynności: nabrania powietrza jak przy normalnym oddychaniu
i wdmuchnąć taką ilość w czasie 1 sekundy. Pozostałe 64,4% udzieliło
błędnych wskazań:
• 30% badanych wskazało: nabrać powietrze i energicznie wdmuchnąć
przez około 2 sekundy,
• 23,3% badanych zaznaczyło, że po zrobieniu maksymalnego wdechu wdmuchnęłoby całą zawartość powietrza, aż do maksymalnego
oddechu,
• 10% badanych w wykonywaniu oddechów ratowniczych wskazało,
że najważniejsze jest dokładne objecie własnymi ustami usta poszkodowanego.
Resuscytacja krążeniowo-oddechowa u kobiet ciężarnych oraz resuscytacja
małego dziecka wg ankietowanych
Kolejna część badania oceniała informacje dotyczące oceny wiedzy
i umiejętności w zakresie udzielana pomocy kobietom w ciąży i małym
dzieciom. Wstępna ocena niniejszego rozdziału wypadła niekorzystnie
– ankietowani nie posiadali wystarczających umiejętności udzielenia
pomocy tej grupie osób.
Tylko 17% respondentów udzieliło poprawnej odpowiedzi na
temat ratowani kobiety w ciąży. Ułożenie takiej kobiety na lewym
boku eliminuje ucisk macicy na aortę i żyłę główna dolną, tym samym
zwiększa to skuteczność resuscytacji u ciężarnej. Pozostałe 83% (!)
ankietowanych zaznaczyło błędne odpowiedzi, narażając kobietę
w ciąży w przyszłości, w przypadku wystąpienia sytuacji, gdzie musieliby udzielić pomocy.
67
Wyk. 4. Pomoc kobiecie ciężarnej – nieprzytomnej
z zachowanym oddechem (w %)
1 – pozycja bezpieczna na prawym boku, 3 – resuscytacja krążeniowo-oddechowa,
2 – pozycja bezpieczna na lewym boku,4 – nogi uniesione pod kątem 30˚.
W przypadku małych dzieci, zgodnie z udzielonymi wskazaniami,
prawidłową resuscytację poprowadziłoby tylko 36,6% osób, czyli 1/3
badanych. W tej kwestii ankietowani nie byli pewni co do zaleceń,
często zmieniając wybór odpowiedzi. Oznacza to, że w zakresie resuscytacji w polskim społeczeństwie są jeszcze duże braki szkoleniowe,
które należałoby uzupełnić.
Tab. 3. Resuscytacja małego dziecka
Zabiegi resuscytacyjne u małego dziecka wg ankietowanych
N
%
Stosują sekwencję 30:2; jedna lub dwa palce do masażu
14
23,3
Zaczynają od 5 oddechów, a potem jak u dorosłych sekwencja 30:2, zmniejszając tylko siłę ucisku oraz objętość
oddechu
8
13,3
W zależności od osób: jeśli sam sekwencja 15:2, jeśli dwie
osoby 5:1
8
13,3
W zależności od wieku dziecka: 2 palce lub ręka do masażu
używając mniejszej siły w sekwencji 15:2.
30
50
Porównując wcześniejsze pytanie do oceny umiejętności w zakresie udzielania pomocy w przypadku zadławienia u dziecka, sytuacja
wygląda zupełnie inaczej – ankietowani w 46,6% odpowiedzieli prawidłowo, co stanowi wyższy wskaźnik umiejętności ratowniczych, ale
nie jest to wynik zadowalający.
Pomoc przedmedyczna w różnych obrażeniach ciała
Przedostatnia część ankiety zawierała pytania, które poddawały ocenie umiejętność i wiedzę badanych w różnych typach obrażeń, które
68
mogą wydarzyć się wokół nas codziennie i z którym mamy najczęściej
kontakt.
Tab. 4. Ocena wiedzy i umiejętności ankietowanych
w różnych typach obrażeń ciała
Zabiegi ratownicze u dorosłych w obrażeniach ciała
(udzielone odpowiedzi) wg respondentów
N
%
34
56,6
przygięcie głowy do klatki piersiowej
4
6,6
skręcenie głowy na bok
18
30
wyciągnięcie języka
4
6,6
-
-
półsiedząca
12
20
w leżeniu na plecach z wałkiem pod kolanami
48
79,9
-
-
wyciągnięciu gwoździa, założenie opatrunki i udaniu się
do lekarza
4
6,6
wyciągnięciu gwoździa, odkażeniu rany, założeniu opatrunku i udaniu się do lekarza
22
36,6
nałożenie opatrunku unieruchamiającego i udaniu się do
lekarza
32
53,3
wyciągnięciu gwoździa i nałożeniu opatrunku
2
3,3
pochylenie głowy do tyłu
20
33,3
pochylenie głowy do tyłu i zatkanie dziurek nosa gazikami
22
36,6
pochylenie głowy do przodu i uciśnięcie nosa poniżej
części kostnej
14
23,3
Pochylenie głowy na bok i zatkanie dziurek nosa gazikami
4
6,6
-
-
Podtopienie
odchylenie głowy do tyłu i podciągnięcie żuchwy do góry
Omdlenie – najkorzystniejsza pozycja
stojąca
półsiedząca z wałkiem pod kolanami
Rana – ciało obce (gwóźdź w stopie)
krwawienie z nosa – postępowanie
Krwotok – kolejność postępowania
poszukiwania przez ratownika sterylnego opatrunku
69
uciskanie rany dostępnym czystym materiałem
24
40
założenie opaski uciskowej poniżej rany
8
13,3
założenie opaski uciskowej powyżej rany
28
46,6
badając należy poruszyć ręką w łokciu
5
8,3
unieruchomić łokieć w zastanej pozycji
48
80
unieruchomić łokieć po wyprostowaniu ręki
4
6,6
unieruchomić łokieć po zgięciu ręki w łokciu pod kątem
prostym
3
5
unieruchomienie stawu górnego złamanej kości
12
20
unieruchomienie stawu dolnego złamanej kości
6
10
Unieruchomienie złamanej kości bez unieruchamiania
dwóch sąsiadujących stawów
10
16,6
Unieruchamianiu dwóch stawów sąsiadujących ze złamana kością
32
53,3%
Zwichnięcia – postępowanie w urazie
Złamania – pomoc przy urazach kości
Analizując dane z powyższej tabeli można uznać, że wiedza, czy
umiejętność z udzielania pierwszej pomocy u ankietowanych jest
dobra, ale niezadowalająca (np. pomoc w utonięciach – 56,6% poprawnych odpowiedzi czy pomoc w omdleniach – 79,9% właściwych
wskazań). Blisko połowa z nich posiada umiejętności, które mogłaby
wykorzystać, aby prawidłowo, zgodnie z wytycznymi, pomóc poszkodowanym w różnego rodzaju wypadkach. Jednak duża też część
w polskim społeczeństwie wciąż ma przekonania czy nawyki (np. pomoc w krwawieniach z nosa) mocno ugruntowane i często stosowane,
choć niewłaściwe w udzielaniu pierwszej pomocy.
Postępowanie ankietowanych w przypadku wystąpienia napadu padaczkowego
Każdy człowiek przynajmniej raz w życiu może zetknąć się z osobą
chorą na padaczkę. Pytanie miało na celu ocenić umiejętność i gotowość w udzieleniu pierwszej pomocy w przypadku pojawienia się
ataku padaczki u przypadkowej osoby.
70
Wyk. 5. Pomoc w przypadku wystąpienia napadu padaczkowego (w %)
1 – Wezwać pogotowie i czekać nie podchodząc do chorego, 3 – Zabezpieczenie języka, wkładając między zęby, np. zwinięta chusteczką, 2 – Zabezpieczenie głowy,
a po ustąpieniu drgawek zabezpieczenie dróg oddechowych, 4 – Silnie przytrzymanie całego ciała podczas drgawek.
Właściwym postępowaniem w pojawieniu się tego typu sytuacji
jest zabezpieczenie głowy, a potem po ustąpieniu drgawek zabezpieczenie dróg oddechowych – podobnie wie tylko 23,3% badanych
(prawie co 4 osoba). Pozostałe 76,7% ankietowanych zastosowałoby
rozpowszechniona wśród opinii społecznej – pomoc, czyli zabezpieczenie języka. Z tego wynika, że respondenci nie wiedzą, że urazy
głowy podczas napadu padaczki są najpoważniejszym następstwem
ataku padaczki.
Postępowanie ratowników przedmedycznych w przypadku działania ciepła/zimna na organizm ludzki
Znajomość zasad postępowania w przypadku działania wysokich
i niskich temperatur na ciało ludzkie było najwyższe ze wszystkich,
przy czym bardziej znane były oparzenia cieplne, potem chemiczne, a na końcu odmrożenia. ¾ badanych wiedziało, że najlepszym
postępowaniem w przypadku oparzeń jest polewanie wodą. W przypadku odmrożeń 55% zamiast stopniowo ogrzewać, zanurzyłoby,
np. rękę do wody (!) czy nacierałoby śniegiem odmrożenia. Tylko
41,6% umiałoby właściwie się zachować w takim zdarzeniu, czyli
stopniowo ogrzewać.
71
Tab. 5. Zasady postępowania w przypadku oparzeń/
odmrożeń wg ankietowanych
Postępowanie ratownicze wg ankietowanych w przypadkach działania wysokich lub niskich temperatur na ciało
N
%
schłodzenie letnią woda i założenie opatrunku jałowego
46
76,6
posmarowanie maścią przeciw oparzeniową
6
10
posmarowanie czymś tłustym
2
3,3
nałożenie jałowego opatrunku
7
11,6
spłukanie środka dużą ilością wody
46
76,6
posmarowanie maścią przeciw oparzeniową
5
8,3
neutralizacja środka innym środkiem
2
3,3
nacieranie odmrożonego ciała np. śniegiem
6
10
włożyć do gorącej wody
2
3,3
stopniowe ogrzewanie
25
41,6
Trzymanie dłoni w lodowatej wodzie
27
45
Działanie wysokiej temperatury
Oparzenia chemiczne – środek żrący
Odmrożenia
Znajomość numerów ratowniczych do odpowiednich służb
Ostatnia część kwestionariusza zebrała dane na temat znajomości
numerów telefonów do:Pogotowia ratunkowego – 999,
• Policji – 997,
• Straży pożarnej – 998,
• Numer ratunkowy ogólnokrajowy – 112.
90% ankietowanych wskazało prawidłowy numer do właściwych
służb. Co dziesiąta osoba myliła numery, najczęściej pogotowie ratunkowe ze strażą pożarną.
Jest to wynik jakby się wydawało bardzo dobry, ale nieznajomość
lub pomyłki w pojedynczych cyfrach, gdy dochodzi do wypadku, pojawia się stres i lęk może przynieść zgubne skutki. Numery do tych
służb powinny być bezwzględnie znane, już w wieku szkolnym, gdyż
mogą komuś uratować życie.
72
DYSKUSJA
Umiejętność udzielania pierwszej pomocy przedlekarskiej w przypadku zaistnienia sytuacji nagłej zagrażającej zdrowiu bądź życiu (nagłe
zatrzymanie krążenia i oddychania, czy rany kłute) jest obowiązkiem
każdego człowieka wobec drugiego człowieka. Szybka reakcja i umiejętność udzielenia pomocy przedlekarskiej przez przypadkowego
świadka bezpośrednio na miejscu zdarzenia ma istotny wpływ na
przeżycie poszkodowanego [ Strzyżewska 2012, Barzjej i wsp. 2008].
Często świadkowie zdarzenia nie podejmują resuscytacji, w obawie
przez zagrożeniem uszkodzenia poszkodowanego. Lęk jest nieuzasadniony. Powikłania w postaci uszkodzenia narządów wewnętrznych zdarzają się niezmiernie rzadko, a jedynie u 2% poszkodowanych występują
złamania żeber. Jeżeli osoba poszkodowana nie miała zatrzymania
krążenia, a mimo to została przeprowadzona resuscytacja przez świadków zdarzenia, nie powodowało to uszkodzeń narządów wewnętrznych.
Ryzyko zakażenia w trakcie resuscytacji jest niezmiernie niskie. Ponadto
zgodnie z art. 162 § 1 KK za nieudzielenie pomocy osobie w bezpośrednim zagrożeniu życia grozi kara pozbawienia wolności do lat 3.
Za sprawą działających czterech składowych w łańcuchu przeżycia
może zależeć życie lub wielkość obrażeń ofiary wypadku [Paprocka
i wsp. 2007]. Istotne jest, aby działania te podejmowane były właściwie i zgodnie ze standardami. Przeprowadzone badanie dostarczyło
danych na temat wiedzy i umiejętności udzielania pierwszej pomocy.
Z zebranego materiału wynika, że około połowa badanych posiada
zgodną z wytycznymi wiedzę na badaną kwestię – na urazy bardziej
znane i pojawiające się w życiu codziennym respondenci wykazywali
się większymi umiejętnościami, np. oparzenia. Natomiast w przypadku wystąpienia zdarzeń o mniejszej częstotliwości, np. napad padaczki
wiedza na dany temat była zdecydowana mniejsza.
Oprócz znajomości udzielania resuscytacji (największą wiedzą
wykazali się ankietowani na temat częstotliwością ucisków w stosunku do oddechów – 63,3% odpowiedzi), przeprowadzone badanie dostarczyło również danych na temat znajomości numerów ratunkowych
do służb ratunkowych. Numer do Pogotowia Ratunkowego, znała
większość ankietowanych, dodając jeszcze numer 112. Z porównywanej pracy można wywnioskować, że numer zna blisko 90% ludności
[Wiśniewski i Majewski 2007].
73
Z analizy przeprowadzonego badania wynika niepokojąca nieznajomość zabiegów resuscytacyjnych u małych dzieci w porównaniu do
osób dorosłych. Poza tym, respondenci często zaznaczali odpowiedzi
jako poprawne uwzględniając stare wytyczne. Potwierdza to nieznajomość nowych standardów i algorytmów.
Największą wiedzą w zakresie udzielania pomocy badani wykazali się w przypadku wystąpienia zadławienia, oparzeń i odmrożeń
u dorosłych.
Pedagog holenderski de Vries wyróżnił cztery składowe w toku
nabywania określonych umiejętności. Nabywanie umiejętności i
wiedzy udzielania pierwszej pomocy, a następnie wykorzystanie jej
w przypadku zaistnienia sytuacji nagłej stanowi sukces w toku kształcenia ludzi w kursach udzielania pomocy przedmedycznej. Pierwsza
składowa jest to tzw. składowa poznawcza, czyli trzeba zrozumieć
w jaki sposób określone czynności muszą być wykonane. Drugą składową jest komponent motoryczny – określone działanie, wykonywane
we właściwej kolejności, musi być zakodowane we wzorcu zachowania
w formie schematu motorycznego (automatyzmu). Trzecia składowa
to komponent społeczno – psychologiczny. W nabywaniu umiejętności udzielania pierwszej pomocy, gdy osoba udzielająca pomocy
znajduje się w stresie, opanowanie tej składowej jest bardzo ważne.
Oznacza ona, że ratujący ma odwagę i zaufanie do samego siebie, że
dana pomoc wykona właściwie w rzeczywistej kryzysowej sytuacji.
Ostatni komponent – sprawności oznacza, że dana osoba w różnych
okolicznościach, wykona czynność ratownicze w sposób ostrożny,
szybki i elastyczny [Siwek 2003].
Podsumowując – znajomość zasad udzielania pierwszej pomocy
przedmedycznej powinna być tematem priorytetowym wśród społeczeństwa. Z roku na rok zwiększa się liczba wypadków, nazwanych
już pandemią XXI wieku, w związku z tym należałoby wprowadzić
w szerokim zakresie programy edukacyjne, a szkołach, uczelniach,
zakładach pracy i innych miejscach. Powinny się nimi zajmować
specjalne do tego celu powołane instytucje, z pomocą specjalistów
w sposób cykliczny i profesjonalny, tak aby pojawiające się zmiany
były od razu zastępowane [Michałek i wsp. 2007].
74
WNIOSKI
W zakresie edukacji udzielania pierwszej pomocy przedmedycznej
przeprowadzone badanie wykazało niski poziom uczestnictwa ankietowanych w zajęciach edukacyjnych z udzielania pierwszej pomocy.
Należałoby zwiększyć świadomość badanych oraz zachęć ich do odbycia szkleń, kursów, czy nawet do samokształcenia w tej dziedzinie.
Wśród polskiego społeczeństwa istnieje zbyt mała świadomość
karalności za zaniechania udzielenia pierwszej pomocy.
Wiedza i umiejętności w zakresie udzielania pierwszej pomocy są
zadowalające. Znacznie większa część wykazała się dobrą znajomością
zasad i techniką udzielania resuscytacji krążeniowo – oddechowej,
a także prawidłowo wskazywali zastosowania, czy zasady przy pomocy
w innych urazach, a także przewlekłych schorzeniach u osób dorosłych.
Istnieje jeszcze zbyt mała wiedza na temat udzielania pierwszej
pomocy u małych dzieci i kobiet w ciąży.
Na etapie udzielania pierwszej pomocy przedmedycznej i działań
BLS nawet najlepszy sprzęt nie zastąpi wiedzy i umiejętności świadka, który może uratować poszkodowanemu życie lub uchronić przed
uszczerbkiem na zdrowiu. Jedyną metodą poprawy świadomości
i wiedzy ratowniczej są kursy i szkolenia udzielania pierwszej pomocy.
Należałoby zastanowić się nad sposobem upowszechnienia, czy zachęcania osób niezwiązanych z medycznymi zawodami do szkoleń w celu nabycia umiejętności czy uzupełnienia wiedzy z udzielania pierwszej pomocy.
Należy zwiększać świadomość społeczeństwa, a tym samym należy zwiększać gotowość udzielania pierwszej pomocy przez świadków
zdarzenia, przyczyniając się do zwiększenia szans na przeżycie poszkodowanych w przypadku wystąpienia sytuacji nagłych.
LITERATURA
Barzjej I., Michałek O., Hasij J., Sosada K., Bucior J. 2007. Sprawdzenie poziomu wiedzy mieszkańców powiatu nyskiego z zakresu pierwszej pomocy.
Zdrowie Publiczne; 118(2): 176–181.
Brongel L. 2007. Złota godzina czas życia, czas śmierci. Wydawnictwo Medyczne, Kraków.
Duda K., Brongel L. 2001. Mnogie i wielonarządowe obrażenia ciała. Wydawnictwo Lekarskie PZWL.
Goniewicz M. 2011. Pierwsza pomoc. Podręcznik dla studentów. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2011.
75
Michałek O., Hasij J., Barziej I. 2007. Znajomość zasad udzielania pierwszej
pomocy wśród studentów kierunków medycznych i niemedycznych w Państwowej wyższej Szkole Zawodowej w Nysie. Zdrowie Publiczne; 118(2):
195–201.
Paprocka-Lipinska A., Nikodemski M., Ziółkowski R. 2007. Analiza przyczyn
niskiego poziomu wiedzy i umiejętności kierowców w zakresie udzielania
pierwszej pomocy poszkodowanym w wypadkach drogowych. Ann. Acad.
Med. Gedan, 37, 89–93.
Siwek M. 2003. Badanie wiedzy i znajomości standardów postepowania w zakresie udzielania pierwszej pomocy w przypadku nagłego zatrzymania krążenia i oddychania wśród studentów II roku dziennych studiów licencjackich
– specjalność pielęgniarstwo w PWSZ w Tarnowie. Annales Universitis
Mariae Curie-Skłodowska, Lublin – Polonia. Vol. LVIII, Supp. XII, 222.
Strzyżewska K., Mędrzycka-Dąbrowska W., Dąbrowski S., Basiński A. 2012.
Ocena poziomu wiedzy studentów aglomeracji trójmiejskiej z zakresu udzielania pierwszej pomocy. Anestezjologia i Ratownictwo; 6: 41–52.
Wiśniewski J., Majewski Włodzimierz D. 2007. Ocena poziomu wiedzy nauczycieli szkół ponadgimnazjalnych w zachodniopomorskim na temat
pierwszej pomocy medycznej. Roczniki Pomorskiej Akademii Medycznej
w Szczecinie, 53, 114–123.
www.encyklopedia.pwn.pl/haslo/3995573/wiedza.html. Pobrano 06.08.2012
http://pl.wikipedia.org/wiki/Resuscytacja_krążeniowo-oddechowa. Pobrano 25.08.2012.
Grzegorz Opielak
Katedra i Zakład Anatomii Prawidłowej Człowieka
Uniwersytet Medyczny w Lublinie
Anna Nadulska
Wydział Nauk o Żywności i Biotechnologii
Piotr Kos
Absolwent Uniwersytetu Medycznego w Lublinie
Anna Kowalik
Absolwentka Uniwersytetu Medycznego w Warszawie
76
Agnieszka Zofia ROWICKA
Hanna BIS-WENCEL
Kamila KLIMEK
Monika BRYL
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 77–86
ISSN 1895-2241
MONITORING ADAPTACYJNY KONI SPORTOWYCH
Z WYKORZYSTANIEM PARAMETRÓW
HEMATOLOGICZNYCH
ADAPTIVE MONITORING OF SPORT HORSES
USING HAEMATOLOGICAL INDICES
Abstrakt. Badania przeprowadzono na grupie 25 koni szlachetnych półkrwi. Grupę doświadczalną stanowiło 12 ogierów i 13 klaczy uczestniczących
w skokach przez przeszkody. Krew do analiz pobrano dwukrotnie w maju
2010 i w maju 2011 roku, w trakcie intensywnego wysiłku koni. Wskaźniki
hematologiczne, jako jeden z parametrów dobrostanu, są wykorzystywane
w szeroko pojętym monitoringu zdrowia i kondycji zwierząt. W badanych
próbkach krwi pełnej oznaczono: ogólną liczbę erytrocytów (RBC), hematokryt (Ht), stężenie hemoglobiny (Hb), średnią objętość krwinek czerwonych
(MCV), średnią zawartość hemoglobiny (MCH), średnie stężenie hemoglobiny w krwince (MCHC) oraz wskaźnik zróżnicowania objętości czerwonych
krwinek (RDW). Badania wykonano przy użyciu analizatora hematologicznego MS9. Średnie wartości parametrów porównano pomiędzy pobraniami
oraz płciami, dla szerszego spektrum poznawczego. Celem pracy była weryfikacja adaptacji organizmu koni sportowych do długotrwałego wysiłku,
na podstawie wybranych parametrów hematologicznych, w kontekście dobrostanu przy całorocznym obciążeniu treningiem i zawodami sportowymi.
Słowa kluczowe: koń, wskaźniki hematologiczne, wysiłek treningowy, dobrostan
Summary. The study was conducted on a group of 25 horses precious half-breed. Experimental group consisted of 12 stallions and 13 mares participating in the show jumping. Blood for analysis was collected twice in May
2010 and May 2011, during intense exercise horses. The haematological,
as one of the welfare parameters are used in the wider health monitoring
and condition of the animals. In the studied samples of whole blood were
77
Agnieszka Zofia Rowicka, Hanna Bis-Wencel, Kamila Klimek, Monika Bryl
determined: total number of erythrocytes (RBC), hematocrit (Ht), hemoglobin (Hb), mean red blood cell volume (MCV), mean hemoglobin (MCH),
mean corpuscular hemoglobin concentration (MCHC) and the index differentiation of red blood cell volume (WFD). The study was performed using
a hematology analyzer MS9. Average values were compared between the retrievals and gender, for a wider range of cognitive. The aim of the study was
to verify the adaptation of the organism horses to prolonged exercise, based
on selected haematological parameters in the context of the welfare of the
whole year load sports training and competition.
Key words: horse, hematological indices, effort, training, welfare
Wstęp
Wydajność konkursowa i powodzenie w zawodach sportowych,
w dużej mierze zalezą od możliwości wydolnościowych i adaptacyjnych
koni. Określone zmiany w układzie sercowo-naczyniowym i hematologicznym są niezbędne by zagwarantować prawidłowe dostawy tlenu
oraz substratów pochodzących z krwi do mięsni, podczas wysiłku [Piccione i wsp. 2007]. Wysiłek jest uznawany za czynnik stresotwórczy,
wywołujący wiele niespecyficznych reakcji adaptacyjnych organizmu.
Długotrwały wysiłek o umiarkowanej intensywności może w sposób
istotny zakłócać homeostazę organizmu, przyczyniając się przez to do
słabych osiągnięć i wyników konkursowych [Krumrych 2006]. Adaptacja do określonych warunków fizjologicznych czy środowiskowych
jest związana z szeregiem zmian odpornościowych i metabolicznych
organizmu, których odzwierciedleniem są parametry hematologiczne
krwi [Budzyńska i wsp. 2003]. Monitoring adaptacyjny przeprowadzany na podstawie wybranych parametrów hematologicznych wydaje się
dobrym sposobem na kontrolę procesów zachodzących w organizmie
koni, oraz daje możliwość obserwacji wykluczającej jakiekolwiek
negatywne zmiany bądź procesy patologiczne. Celem badań było wykorzystanie parametrów hematologicznych krwi do oceny adaptacji
koni do wysiłku, w kontekście dobrostanu zwierząt.
Materiał i Metody
Badania przeprowadzono na terenie województwa lubelskiego na
grupie 25 koni szlachetnych półkrwi. Grupę doświadczalną stanowiło 12 ogierów i 13 klaczy uczestniczących w skokach przez prze78
Monitoring adaptacyjny koni sportowych z wykorzystaniem parametrów...
szkody. Konie utrzymywano w pojedynczych boksach, na ściółce
ze słomy. Zwierzęta miały stały dostęp do wody bieżącej i były pod
stałym nadzorem lekarza weterynarii. Codzienny trening obejmował 1h karuzeli, 10 min. – stępu, 10 min. – kłusu rozluźnionego,
5 min. – kłusu roboczego, 5–7 min. – galopu, 1h lonżowania oraz 1h
jazdy na ujeżdżalni (pod siodłem). Krew do analiz pobrano w maju
2010 i w maju 2011 roku, w trakcie intensywnego wysiłku koni.
Krew pobierano z żyły szyjnej zewnętrznej do probówek z K2EDTA
w systemie zamkniętym, w godzinach porannych, przed karmieniem,
pojeniem oraz jakimkolwiek wysiłkiem zwierząt. W badanych próbkach krwi pełnej oznaczono: ogólną liczbę erytrocytów (RBC), stężenie hemoglobiny (Hb), hematokryt (Ht), średnią objętość krwinek
czerwonych (MCV), średnią zawartość hemoglobiny (MCH), średnie
stężenie hemoglobiny w krwince (MCHC) oraz wskaźnik zróżnicowania objętości czerwonych krwinek (RDW). Badania wykonano przy
użyciu analizatora hematologicznego MS9. Badania zostały przeprowadzone za zgodą Komisji Etycznej. Średnie wartości parametrów
porównano pomiędzy pobraniami oraz pomiędzy płciami. Zebrane
wyniki przedstawiono w postaci średnich arytmetycznych x i odchyleń standardowych (SD). Analizę danych wykonano przy użyciu
testu t-Studenta z wykorzystaniem programu Microsoft Excel 2007.
Przeprowadzono również korelację dla statystyk metodą Pearsona,
przy użyciu programu SAS 9.3.
Wyniki
W Tab. 1. przedstawiono średnie wartości analizowanych parametrów hematologicznych w poszczególnych pobraniach u klaczy
i ogierów ( x ± SD). Średnie wartości liczby erytrocytów wahały się
od 9,01 w pierwszym (I) do 8,36 [1012/l] w drugim (II) pobraniu,
cechując się tendencją spadkowa zarówno pomiędzy pobraniami,
jak i pomiędzy płciami w obrębie pobrań. Powyższe różnice nie były
istotne statystycznie. Średni poziom hemoglobiny utrzymywał się na
zbliżonym poziomie pomiędzy pobraniami (8,48 mmol/l) w obrębie
płci (ogiery 8,38±1 i klacze 8,56 mmol/l). Różnic istotnych statystycznie nie zanotowano. Średnia wartość hematokrytu wykazywała
tendencję spadkową. Spadek Ht w drugim (II) pobraniu odnotowano
zarówno w grupie ogierów, jak i klaczy, przy czym statystycznie
79
istotne różnice wystąpiły tylko pomiędzy pobraniami (p=0,01).
W przypadku średniej objętości krwinek czerwonych (MCV) spadek
zanotowano zarówno pomiędzy pobraniami (p=0,03), jak i u klaczy
(p=0,02). Wzrost wartości parametrów pośrednich zaobserwowano w drugim (II) pobraniu w odniesieniu do MCH, MCHC i RDW.
Różnice te były statystycznie istotne pomiędzy pobraniami przy
poziomie istotności p≤0,01 i p≤0,05. W przypadku ogierów, wszystkie powyższe parametry różniły się w sposób istotny przy p≤0,05
i p≤0,01. Natomiast u klaczy istotny wzrost zaobserwowano w przypadku MCHC i RDW przy p≤0,05 i p≤0,01. Wartość badanych cech
ma rozkład normalny na poziomie α=0,05, w związku z czym cechy
spełniają założenie o normalności. Z przeprowadzonej korelacji dla
statystyk metodą Pearsona (Tab. 2.), wynika że zmienne są między
sobą zależne. Słabą korelacje zanotowano w przypadku parametrów
RBC, Hb, Ht, MCV, MCHC w obrębie pobrań, RBC, Hb, Ht u ogierów
oraz MCV i MCHC u klaczy. Średnia korelacja wystąpiła w przypadku
zmiennej RDW pomiędzy pobraniami oraz zmiennych MCV, MCHC
u ogierów i Hb oraz Ht u klaczy. Silną korelację odnotowano dla
MCH pomiędzy pobraniami, MCH i RDW u ogierów, a także RBC,
MCH i RDW u klaczy.
Tab. 1. Poziom wybranych parametrów hematologicznych krwi koni w I i II
pobraniu ( x ± SD).
Parametry
I pobranie
II pobranie
♂
♀
♂
♀
RBC
1012/l
8,98±1,58
9,04±1,51
8,51±0,87
8,61±0,74
Hb
mmol/l
8,38±1,06
Ht l/l
MCV fl
MCH
fmol
80
9,01 ± 1,51
8,56 ± 0,79
8,56±1,09
8,48 ± 1,06
0,46±0,06
0,47 ±0,06
0,47a ± 0,06
53,47A,a ±6,85
51,56a ± 5,50
0,86A,a ±0,06
0,96±0,13
0,91 ± 0,11
a
8,56±0,69
8,48 ± 0,62
A,a
49,73±2,62
8,39±0,53
0,43±0,07
0,43B,b ±0,05
0,44b ± 0,06
49,5±3,63
48,72B,b ±1,82
49,11b ± 2,81
0,98 B,b ±0,05
0,97±0,03
0,98 ± 0,04
b
MCHC
mmol/l
RDW
17,83A,a ±0,66
17,96A,a ±0,72
20,33B,b ±0,31
17,89a ± 0,68
11,07A,a ±0,43
20,07B,b ±0,69
20,19b ± 0,55
10,93A,a ±0,57
18,34B,b ±0,87
11a ± 0,50
17,56B,b ±3,01
17,94b ± 2,24
A, B, C – średnie oznaczone dużymi literami różnią się istotnie
przy p≤0,01; a, b, c – średnie oznaczone małymi literami różnią się
istotnie przy p≤ 0,05; RBC – liczba erytrocytów, Hb – hemoglobina,
Ht – hematokryt, MCV – średnia objętość krwinek czerwonych, MCH
– średnia masa hemoglobiny w krwince, MCHC – średnie stężenie
hemoglobiny w krwince, RDW – wskaźnik zróżnicowania objętości
czerwonych krwinek
Tab. 2. Współczynnik korelacji Pearsona dla istotności korelacji dwóch cech.
Zmienna Ze zmienną
Pobrania bez podziału na
płcie
Wartość p
Ogiery
Klacze
Wartość p Wartość p
RBC*
RBC**
0,1285
0,0690
0,8599
Hb*
Hb**
0,0642
0,0973
0,3612
Ht*
Ht**
0,0198
0,0219
0,4273
MCV*
MCV**
0,2055
0,3916
0,2774
MCH*
MCH**
0,6436
0,8377
0,6410
MCHC*
MCHC**
0,0729
0,5729
0,0721
RDW*
RDW**
0,5368
0,8613
0,6872
* wartość parametru w I pobraniu, ** wartość parametru w II pobraniu
Dyskusja
Skoki przez przeszkody, są uznawane za jedną z najbardziej wymagających dyscyplin sportowych w których mogą uczestniczyć konie
[Muñoz i wsp. 1999]. Pomimo faktu, iż konie są bardzo dobrze przygotowane do wysiłku, co wynika z ich behawioru, często podczas
kariery sportowej towarzyszy im wiele problemów związanych z endogennymi i egzogennymi czynnikami stresotwórczymi [Art i Lekeux
2005]. Głównym źródłem cierpienia koni są ich choroby, skaleczenia
81
i wypadki wynikające ze specyfiki użytkowania [Nowicka-Posłuszna
2004], co negatywnie wpływa na ich dobrostan. Chociaż do głównych
wyznaczników dobrostanu należą warunki utrzymywania koni, takie
jak dostateczna ilość światła i powierzchni, czy temperatura powietrza i ilość ruchu, nie należy zapominać o negatywnym wpływie jaki
może mieć na organizm wysiłek [Visser i Van Wijk-Jansen 2012].
Wiadomym jest, że wysiłek fizyczny ma korzystny wpływ na zdrowie,
jednakże zbyt intensywne użytkowanie koni może indukować akumulację wapnia w reticulum endoplazmatycznym komórek mięśniowych,
co w konsekwencji prowadzi do patologii wielu organów i układów
[Bis-Wencel i wsp. 2009]. Trening i wynikający z niego ruch, mogą
indukować uszkodzenia tkanek w mięśniach oraz drogach oddechowych. Z drugiej jednak strony przypuszcza się, że fakt ten może być
swoistym bodźcem patofizjologicznym, odpowiedzialnym za modyfikacje hematologiczne i krwiotwórcze obserwowane podczas wysiłku
[Wardyn i wsp. 2008]. Od wielu lat parametry hematologiczne są
wykorzystywane do monitoringu zdrowia koni i oceny stopnia obciążenia treningowego. Wyniki wielu badań wykazały, że wysiłek fizyczny
i związane z nim zwiększone zapotrzebowanie na tlen indukuje procesy adaptacyjne organizmu, przejawiające się między innymi zmianami
w wartościach wskaźników klinicznych i hematologicznych [Krumrych
2006]. Wzrost wartości wskaźników czerwonokrwinkowych u koni
jest spowodowane przede wszystkim przez uwolnienie erytrocytów
ze śledziony, gdzie znajduje się 50–60% ogólnej liczby tych krwinek.
Podczas wysiłku są one uwalniane do krwi obwodowej w wyniku
skurczu mięśni gładkich śledziony zainicjowanej przez zwiększenie
aktywności układu współczulnego, a także zwiększonego stężenia
krążących katecholamin. Skutkiem intensywnego wysiłku jest również zmniejszenie objętości krążącej krwi w wyniku translokacji wody
z osocza na zewnątrz układu naczyniowego (głównie do mięśni) i jej
utraty przez pocenie się [Krumrych 2006]. Ciągły trening wywołuje
wiele fizjologicznych i anatomicznych reakcji adaptacjyjnych u konia,
w celu ograniczenia wpływu fizjologicznych stresorów związanych
z wysiłkiem (Piccione i wsp. 2010). Oprócz fizycznych zmian, takich
jak przebudowa mięśni, występują również zmiany w składzie krwi
[Balogh i wsp. 2001]. Zmiany te odzwierciedlają szlaki metaboliczne
i procesy zaangażowane w konkretną dyscyplinę sportową [Piccione
82
i wsp. 2007, Piccione i wsp. 2010]. Niektóre hematologiczne adaptacje
są niezbędne w celu zagwarantowania odpowiedniej podaży tlenu
i substratów przenoszonych przez krew do aktywnych mięśni podczas
wysiłku, oraz usunięcia metabolitów (Piccione et al. 2007). Intensywny wysiłek indukuje również odpowiedź układu współczulnego, co jest
manifestowane poprzez znaczny wzrost RBC oraz Hb we krwi obwodowej w wyniku stresu [Bis-Wencel i wsp. 2009]. Badania przeprowadzone przez Kędzierskiego [Kędzierski i Podolak 2001] wykazały,
że 10 tygodniowa przerwa w wysiłku koni powoduje pewne zmiany
w poziomach wskaźników krwi, co dowodzi wystąpienia adaptacji organizmu do obciążeń wysiłkowych. Badania Szarskiej [Szarska 2003]
pokazują, że regularna kontrola krwi koni w spoczynku ułatwia ocenę
odpowiedzi organizmu na zaaplikowany wysiłek, bez konieczności
jakichkolwiek badań wykonywanych bezpośrednio po wysiłku. Jeśli
obciążenie konia jest proporcjonalne do zdolności i wytrzymałości,
poziom Hb zarejestrowany podczas następnego treningu jest tylko
nieznacznie wyższy niż w rutynowej kontroli podczas spoczynku.
Fakt ten jest dowodem na występowanie superkompensacji która jest
korzystnym efektem, świadczącym o zastosowaniu odpowiedniego
obciążenia wysiłkowego. Jednakże, przy nadmiernym obciążeniu
pracą lub ciężkim stresie, konie uzyskują gorsze wyniki sportowe [Bis-Wencel i wsp. 2009]. Inni autorzy [Muñoz i wsp. 1999] zanotowali
zarówno hematologiczne zmiany adaptacyjne, jak i adaptację układu
sercowo-naczyniowego. Przeprowadzone przez nich badania koni
startujących w wyścigach, wykazały wyraźny wzrost hematokrytu,
liczby krwinek czerwonych i stężenia hemoglobiny po wyścigach. Chociaż tendencja wzrostowa RBC, Hb i Ht wynika przede wszystkim ze
skurczu śledziony, istnieją dowody na zmniejszenie objętości osocza
u trenujących koni i chartów, co również przyczynia się do skupienia
czerwonych krwinek, leukocytozy i podwyższone liczby płytek [Wood
i Fedde 1997]. W próbach pobieranych od koni tuz po wyścigu, autorzy również zanotowali istotny wzrost RBC, hemoglobiny i hematokrytu [Wood i Fedde 1997]. W badaniach własnych zanotowano lekką
tendencję spadkową liczby erytrocytów (RBC), co może wynikać z ciągłego całorocznego treningu i uczestnictwa w zawodach sportowych,
a przez to adaptację do określonego obciążenia wysiłkiem. Badacze
[Persson 1968, Muñoz i wsp. 1999] wykazali, że erytrocyty przecho83
wywane w śledzionie koni w spoczynku są mniejszych rozmiarów, lecz
są bogatsze w Hb niż inne komórki krążące. W badaniach własnych
hemoglobina utrzymywała się na zbliżonym poziomie pomiędzy pobraniami, co również może świadczyć o wystąpieniu procesu adaptacyjnego u badanych koni. W badaniach Piccione [Piccione i wsp. 2010],
wszystkie wartości parametrów związanych z czerwonymi krwinkami, takich jak hemoglobina i hematokryt, były wyższe po treningu
i malały znacznie 60 min po skończonym wysiłku. Fakt ten pozostaje
w związku z przesunięciem erytrocytów, a hemoglobina i hematokryt
wzrastają w stosunku do skurczu śledziony i mobilizacji rezerwy czerwonokrwinkowej w śledzionie na początku ćwiczenia, jak wykazano
wcześniej [Piccione i wsp. 2010]. Wartości hematokrytu stanowią
miarę objętości elementów komórkowych do objętości krwi pełnej.
W kontekście wysiłku parametr ten jest wykorzystywany do rozpoznawania stanów odwodnienia, podczas silnego pocenia się w wyniku obciążeń wysiłkowych, oraz przewodnienia organizmu [Winnicka 2008].
W prezentowanej pracy, hematokryt wykazywał tendencje spadkową,
co może świadczyć o adaptacji koni do wysiłku poprzez przeciwdziałanie odwodnieniu organizmu. Wzrost zanotowany w przypadku
średniej masy hemoglobiny w krwince czerwonej (MCH), średniego
stężenia hemoglobiny w krwince czerwonej (MCHC) oraz współczynnik zmienności rozkładu objętości erytrocytów (RDW) może również
świadczyć o adaptacji układu krwiotwórczego do wysiłku. W badaniach Persona [Persson 1968] średnia objętość krwinek czerwonych
wzrosła po wysiłku, co jest zgodne z wynikami udokumentowanymi
przez Escribano [Escribano i wsp. 1995] u koni andaluzyjskich. Według tych autorów, MCV wzrosła w wyniku hemolizy wywołanej przez
wysiłek fizyczny. Stwierdzenie to nie zostało jednakże potwierdzone
przez badania Muñoza [Muñoz i wsp. 1999], gdzie MCV i RBC były
dodatnio skorelowane, ani przez badania Bis-Wencel i in. [Bis-Wencel
i wsp. 2009]. W badaniach własnych zanotowano tendencję spadkową tego parametru, co może świadczyć o zbyt dużym obciążeniu
treningiem i zawodami, w związku z podobną tendencja otrzymaną
przez Padlino [Padlino i wsp. 2007] u koni podejrzewanych o syndrom
przetrenowania. W badaniach własnych odnotowano istotny współczynnik korelacji pomiędzy parametrami czerwonokrwinkowymi
w obrębie płci. Dowodzi to silnej współzależności badanych parame84
trów i ciągłej modulacji układu przez organizm i działające na niego
bodźce/stresory.
Wnioski
Na podstawie otrzymanych danych można stwierdzić, że długotrwały
wysiłek koni w postaci treningu i zawodów sportowych spowodował
zmiany adaptacyjne w wybranych parametrach hematologicznych
krwi. Ponieważ wszystkie otrzymane wyniki znajdowały się w zakresie
wartości referencyjnych, nie odnotowano żadnych zmian negatywnych, mogących świadczyć o niskim poziomie dobrostanu koni, co
uzasadnia celowość i przeprowadzenie powyższych badań.
Literatura cytowana
Art. T., Lekeux P. 2005. Exercise-induced physiological adjustments to stressful
conditions in sports horses. Livestock Prod. Sci., 92, 101–111.
Balogh N., Gaál T., Ribiczeyné P. S., Petri A. 2001. Biochemical and antioxidant changes in plasma and erythrocytes of pentathlon horses before and
after exercise. Vet Clin Pathol, 30(4), 214–218.
Bis-Wencel H., Saba L., Kowaleczko M. 2009. Effect of recreational and therapeutic use of horses on chosen hematological parameters of half-bred saddle
horse. Annales UMCS, vol XVII (2), 20–24.
Budzyńska M., Tietze M., Fiołka M. 2003. Wpływ wieku na wybrane wskaźniki hematologiczne i immunologiczne klaczy arabskich. Med. Wet., 59 (8),
733–734.
Escribano B. M., Castejon F. M., Santisteban R., Aguera E. I., Rubio M. D.
1995. Effect of training on diverse hematologic parameters in Andalusian
horses. Rev Esp Fisiol, 51(4), 207–12.
Kędzierski W., Podolak M. 2001. Zmiany metaboliczne u koni w procesie ujeżdżania. Med. Wet., 57 (3), 207–209.
Krumrych W. 2006. Variability of clinical and haematological indices in the
course of training exercise in jumping horses. Bull Vet Inst Pulawy, 50,
391–396.
Muñoz A, Riber C., Santisteban R, Rubio M. D., Agüera EI, Castejón F. M.
1999. Cardiovascular and Metabolic Adaptations in Horses Competing in
Cross-Country Events. J. Vet. Med. Sci,. 61 (1), 13–20.
Nowicka-Posłuszna A. 2004. Dobrostan koni. Hodowca i Jeździec, 1 (2), 53–55.
Padlino B., Rubino G., Centoducati P., Petazzi F. 2007. Training versus Overtraining: Evaluation of Two Protocols. J Equine Vet Sci, 27 (1), 28–31.
85
Persson, S. G. B. 1968. Blood volume, state of training and working capacity of
racehorses. Equine Vet. J, 1, 52–62.
Piccione G., Giannetto C., Fazio F., Di Mauro S., Caola G. 2007. Haematological response to different workload in jumper horses. Bulg J Vet Med, 10
(1), 21–28.
Piccione G., Casella S., Giannetto C., Messina V., Monteverde V., Caola G.,
Guttadauro S. 2010. Haematological and haematochemical responses to
training and competition in standardbred horses. Comp Clin Pathol, 19,
95–101.
Szarska E. 2003. Znaczenie badań diagnostycznych krwi w ocenie stanu zdrowia
oraz efektywności treningu koni wyścigowych i sportowych. Zesz. Nauk.
AR we Wrocławiu, 471, Rozpr. CCIII.
Visser E. K., Van Wijk-Jansen E. C. 2012. Diversity in horse enthusiasts with
respect to horse welfare: An explorative study. J. Vet. Behavior, 7, 295–
304.
Wardyn G. G., Rennard S., Brusnahan S. K., McGuire T. R., Carlson M. L.,
Smith L. M., McGranaghan S., Sharp J. G. 2008. Effects of exercise on
hematological parameters, circulating side population cells, and cytokines.
Experimental Hematology, 36, 216–223.
Winnicka A. 2008. Wartości referencyjne podstawowych badań laboratoryjnych
w weterynarii. Wyd. SGGW, Warszawa.
Wood S. C., Fedde M. R. 1997. Effects of racing and gender on viscoelastic properties of horse blood. Respiration Physiology, 107, 165–172.
86
Malwina MERSKA
Anna CZECH
Katarzyna OGNIK
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 87–102
ISSN 1895-2241
WPŁYW RÓŻNYCH SZCZEPÓW DROŻDŻY
NA ZDROWIE ZWIERZĄT ORAZ EFEKTY
PRODUKCYJNE RÓŻNYCH GATUNKÓW ZWIERZĄT
INFLUENCE OF DIFFERENT YEAST STRAINS ON ANIMAL
HEALTH AND EFFECTS OF ANIMAL PRODUCTION
Abstrakt. Drożdże paszowe oprócz ważnego, z punktu widzenia żywienia
zwierząt, białka i cennego składu aminokwasowego posiadają również szereg
związków bioaktywnych o działaniu pro-zdrowotnym takich jak enzymy, L-karnityna, selen oraz malcydyna będąca naturalnym antybiotykiem. Dzięki temu
ich obecność znacząco wspomaga pracę układu odpornościowego i stymuluje
mikroflorę przewodu pokarmowego w szczególności młodych zwierząt. Mają
one również duży wpływ na poprawę efektów odchowu. Żywe kultury drożdży
wykorzystywane w hodowli bydła, wspomagają środowisko żwacza i korzystnie
wpływają na kultury bakterii w nim występujące, stymulując ich wzrost. Dodatkowo drożdże działając w żwaczu obniżają ilość nagromadzonego tlenu, który
jest czynnikiem szkodliwym dla naturalnej mikroflory żwacza. W związku z ich
wielokierunkowym działaniem można w nich upatrywać dodatków, które mogłyby zastąpić antybiotykowe stymulatory wzrostu.
Słowa kluczowe: drożdże, skład chemiczny, żywienie zwierząt
Summary. Fodder yeast besides important from the animal nutrition point
of view, protein and valuable amino acid composition also have a number of
bioactive compounds, such as enzymes, L-carnitine, selenium and malcidin
which is a natural antibiotic. Thus of their presence significantly supports the
work of immune system and stimulates the gastrointestinal microflora especially young animals. They also have a major impact on the improvement of
rearing effects. Live yeast used in rearing cattle support rumen environment
and have a positive effect on bacterial culture by stimulating their growth.
Additionally yeasts present in the rumen reduce buildup of oxygen, which is
a detrimental factor for rumen microflora. In addition to their multidirectional activity, these additives could replace antibiotic growth promoters.
Key words: yeasts, chemical composition, animal nutrition
87
WSTĘP
Drożdże należą do drobnoustrojów, które są coraz częściej wykorzystywane przez nowoczesne rolnictwo i przemysł spożywczy [Jakobsen
i Narvhus, 1996; Barnett i in., 2000]. Od kilkudziesięciu lat stosowane są w żywieniu zwierząt [Doležal i in. 2011] ze względu na bogate
źródło witamin z grupy B, niektórych biopierwiastków, enzymów,
a przede wszystkim jako źródło dobrze przyswajalnego białka, co ma
istotne znaczenie wobec zakazu stosowania do pasz mączek pochodzenia zwierzęcego (od 1.11.2004 r.) [Woźnica i Czech, 2010a].
CHARAKTERYSTYKA DROŻDŻY
Drożdże to rodzaj grzybów jednokomórkowych z klasy workowców, wielkości od 4 do 10 μm, różnorakich kształtów (okrągłych lub
owalnych, elipsoidalne, wydłużonych) [Barnett i in. 2000; Walker
i in., 2002]. W procesie wegetatywnym rozmnażają się głównie przez
pączkowanie [Adebiyi i in., 2012], zaś generatywnie poprzez tworzenie worków z zarodnikami, co jest cechą wspólną wszystkich drożdży
[Barnett i in., 2000]. W środowisku występują dość powszechnie,
można je znaleźć w ziarnach zbóż, winogronach, paszach (kiszonki,
siano, śruty), a nawet obecne są w wodzie i glebie. Znanych i opisanych
jest około 60 rodzajów drożdży, będących przeważnie obojętnymi dla
ludzi i zwierzą, natomiast tylko kilka z nich wykazuje negatywne lub
pozytywne działanie na organizm [Dobrzański i in., 2006].
Drożdże, pomimo iż są organizmami tlenowymi, wykorzystują zdolność do wzrostu w warunkach beztlenowych. Uczestniczą one (drożdże
rodzaju Saccharomyces) w procesie fermentacji cukrów prostych (glukozy,
fruktozy), dwucukrów (galaktozy, maltozy czy sacharozy), ale także skrobi
czy dekstryn (Endomycopsis fibuliger) oraz ksylozy (Candida tropicalis),
a nawet olejów roślinnych i tłuszczów zwierzęcych (Yarrowia lipolityca)
[Dobrzański i in., 2006]. Ostatnio pojawiły się drożdże serwatkowe
wykorzystujące odpady mleczarskie – laktoza (Kluyveromyces fragilis),
a także drożdże Torula powstające wskutek utylizacji pentozy pozostałej
w procesie produkcji papieru przez szczep Candida (Torulosis) utilis.
W przemyśle paszowym zaczęto stosować drożdże Phaffia wytwarzające naturalny karotenoid – astaksantyna (czerwony pigment), który
korzystnie wpływa na kolor żółtka jaj kurzego czy mięsa brojlerów [Stone,
88
Wpływ rożnych szczepów drożdży na zdrowie zwierząt oraz efekty produkcyjne...
1998; Dobrzański i in., 2006]. Natomiast szczepy drożdży Yarrowia lipolityca, które zdolne są do wykorzystania substratów takich jak: kwasy tłuszczowe, n-alkany, alkohole, tłuszcze zwierzęce, odpady z przemysłu tłuszczowego oraz substancji ropopochodnych, mogą być wykorzystywane
w ochronie środowiska lub utylizacji produktów ubocznych pochodzących
z tych gałęzi przemysłu [Rymowicz i in., 1997]. Wykazują one również
zdolność do fermentacji cukrów prostych [Barnett i in., 2000], lecz nie
posiadają zdolności do rozkładania sacharozy [Żarnowska i in., 2004].
W przemyśle najbardziej rozpowszechnione są kultury Saccharomyces cerevisiae, które wykorzystywane są w produkcji drożdży
piekarskich, winiarskich i piwowarskich, ale także drożdży paszowych
i produktów drożdżopochodnych. Drożdże tego szczepu charakteryzują się szerokim zakresem cukrów prostych, które mogą poddać procesom fermentacyjnym oraz niektórych dwucukrów w tym sacharozy
i maltozy [Trojanowska i in., 2009].
PRODUKCJA DROŻDŻY PASZOWYCH
Produkcja drożdży paszowych opiera się głównie na surowcach węglowodanowych takich jak, np.: melasa, serwatka, wywar melasowy, ługi
posulfitowe, odpady skrobiowe i ligninocelulozowe, odpady z przemysłu owocowo-warzywnego [Juszczyk i in., 2005]. Dla przemysłu paszowego cennym źródłem jest również glicerol, który posiada wysoką
wartość pokarmową i jest tańszy od surowców rolniczych przeznaczonych na pasze [Woźnica i Czech, 2010b]. Najczęstszymi szczepami
wykorzystywanymi do produkcji drożdży paszowych są: Saccharomyces
cerevisiae, Candida tropicalis, Candida utilis, Kluyveromyces lactis, Kluyveromyces marixanus, Yarrowia lipolytica, Debaryomyces sp., Candida
lipolytica, Candida arboreta, Candida crusei, Candida humicola, a także
Torula utilis, Monilia murmanica [Kasprowicz-Potocka, 2009]. Jednak
najbardziej rozpowszechnionymi są jak już wcześniej wspomniano
drożdże szczepu Saccharomyces cerevisiae i ostatnio Yarrowia lipolytica.
Drożdże stosowane jako dodatki do pasz występują w postaci
granul lub proszku. Najczęściej są to drobne kuleczki o średnicy 1–2
mm – otoczkowane – zalecane do wszystkich rodzajów pasz – w tym
granulowanych i premiksów. Otoczkowanie zwiększa odporność
drożdży na wysokie temperatury występujące podczas granulacji.
89
W celu poprawy trwałości oraz aby zwiększyć czas przechowywania
drożdże paszowe poddawane są procesowi suszenia. Jednakże biomasa drożdży, zależnie od gatunku, cechuje się odmienną reakcją na
warunki suszenia i stosowane metody. Podczas tego procesu mogą
następować zmiany jakościowe w składzie drożdży poprawiające lub
obniżające ich użyteczność. Zmiany zachodzące w produkcie zależą
głównie od składu bioproduktu, zastosowanej metody suszenia, czy
parametrów procesu, z których największy wpływ ma temperatura,
szybkość ogrzewania, wilgotność końcowa i szybkość odprowadzenia
wilgoci. Przy suszeniu drożdży paszowych szczególnie ważne są zmiany związane z mechanizmem zniszczenia komórek i zahamowania
procesów metabolicznych [Musiał i in., 2003]. Jak podaje Musiał
i in. [2003] drożdże paszowe powinny być suszone nieaktywnie, a taki
proces umożliwia suszarka rozpyłowa, w której drożdże mają kontakt
z wysoką temperaturą jedynie przez kilkanaście sekund.
Procesy, którym poddawane są drożdże mogą negatywnie wpłynąć na ich wartość pokarmową. Nadmierne podgrzanie drożdży podczas suszenia może prowadzić do unieczynnienia witamin, mannanów, ß-glukanów, kwasów nukleinowych czy antybiotyku malcydyny,
a także może spowodować pogorszenie strawności lizyny i innych
niezbędnych aminokwasów [Kasprowicz-Potocka, 2009]. Pomimo
niekorzystnych skutków, jakie niosą za sobą procesy technologiczne
właśnie drożdże suszone są najczęściej stosowane i najlepiej przyswajane przez zwierzęta monogastryczne. Związane jest to z faktem,
iż świeże drożdże mogą zakłócać proces trawienia i być przyczyną
powstawania biegunek [Fuchs i in., 2007]. Zabiegiem, który nie powoduje straty zbyt wielu cennych składników pokarmowych, a także
związków pobudzających apetyt jest jedynie poddanie drożdży procesom hamującym fermentację. Proces ten polega na podgrzaniu gęstwy
drożdżowej do temperatury 70oC [Fuchs i in., 2007].
SKŁAD CHEMICZNY I WARTOŚĆ POKARMOWA DROŻDŻY
Drożdże zawierają wiele cennych enzymów, duże ilości witamin
z grupy B, cholinę, biotynę, niacynę oraz inne związki biologicznie
czynnych [Stone, 1998; Musiał i in., 2003]. Zawartość energii metabolicznej w drożdżach jest wysoka, waha się w granicach 11–25 MJ/
90
Saccharomyces cerevisae
[Smulikowska
i Rutkowski,
2005]
Zawartość
Yarrowia lipolytica [Woźnica
i Czech, 2010a]
Saccharomyces
cerevisiae –
produkty fermentacji
[Stone, 1998]
Tab. 1. Skład chemiczny drożdży paszowych szczepu
Saccharomyces cerevisae i Yarrowia lipolytica
Białko ogólne; %
42,6
42,9
15,0
Tłuszcz surowy; %
1,3
-
4,0
Woda; %
10
-
11,0
Popiół surowy; %
10,6
5,2
4,0
Skrobia; %
6,6
-
-
Składniki
Cholina; g kg
2,79
-
1,76
Biotyna; mg kg-1
1,15
-
0,2
Magnez; %
0,14
0,18
0,1
Potas; %
1,85
1,34
0,7
Siarka; %
0,32
-
0,2
Wapń; %
0,5
0,15
0,3
Fosfor; %
1,43
0,47
0,7
0,20
-
-
0,10
10,3
-
90
124,2
132
14
2,5
55
92
72,1
66
12,6
6,78
9,9
1,42
-
2,0
-1
Chlor; g kg
-1
Sód; g kg
-1
Żelazo; mg kg
-1
Mangan; mg kg
-1
Cynk; mg kg-1
Miedź, mg kg
-1
Kobalt; mg kg
-1
Kwas linolowy; g kg
1,00
-
-
Kwas nikotynowy; mg kg-1
483
-
55
Witamina B1; mg kg-1
6,2
95
11,0
Witamina B2; mg kg
46,1
15,9
6,6
32,3
-
-
3,8
-
13,2
-1
-1
Witamina B6; mg kg
-1
Witamina B12; µg kg
-1
91
Witamina A; IU kg-1
-
-
6600
-
-
26,4
21,78
-
1,1
Kwas pantotenowy; mg kg
80,1
-
19,8
Tyr; %
1,36
20,6
-
Lys; %
2,94
20,5
0,60
Met; %
0,64
4,3
0,25
Cys; %
0,42
4,2
0,25
Ser; %
-
15,2
-
Trp; %
0,47
4,3
0,17
Phe; %
1,62
12,3
0,65
Thr; %
2,04
20,8
0,55
Arg; %
1,75
13,5
0,95
His; %
0,81
7,8
0,52
Leu; %
2,81
20,0
1,25
Ile; %
1,92
12,9
0,50
Val; %
2,00
15,8
0,72
Witamina E; IU kg
-1
Kwas foliowy; mg kg
-1
-1
kg i zależy od ilości tłuszczu, włókna i skrobi [Dobrzański i in., 2006].
Białko drożdży jest cenne przede wszystkim ze względu na dużą ilość
lizyny (Lys), oraz charakteryzuje się dobrą przyswajalnością przez
zwierzęta [Woźnica i Czech, 2010a]. Z tego względu drożdże stanowią
szczególnie cenny dodatek białkowy do pasz dla zwierząt hodowlanych [Paryad i Mahmoud, 2008].
Wartość pokarmowa drożdży zależy głównie od ich składu chemicznego, na który mają wpływ różne czynniki tj. technologia produkcji, rodzaj użytych szczepów oraz jakość podłoża będącego źródłem
substratów, dlatego skład chemiczny drożdży pochodzących z różnych
szczepów może różnić się między sobą (Tabela 1). Drożdże mogą różnić
się m.in. zawartością składników takich jak sucha masa, białko ogólne
(15–42,9%), tłuszcz surowy (1,3–4,0%) czy włókno surowe [Paryad
i Mahmoudi, 2008]. W zależności od rodzaju szczepu drożdży zawartość
makroelementów (Tabela 1) może również ulegać zmianom. Analizując
zawartość wapnia można zaobserwować różnice pomiędzy szczepem
92
Saccharomyces cerevisae oraz Yarrowia lipolytica których wartości mogą
wahać się w granicach od 0,15% do 0,5%. W przypadku innych makroskładników takich jak fosfor, magnez czy siarka oraz mikroskładników
(żelazo, mangan, miedź, oraz kobalt) sytuacja jest podobna. Drożdże
zawierają również znaczną ilość witamin [Ebrahim i Abou-Seif, 2008].
Drożdże bogate są szczególnie w witaminy B2 i B6, których największe
ilości występują w drożdżach paszowych szczepu Saccharomyces cerevisae. Ponadto szczepy drożdży paszowych w swoim składzie posiadają
znaczne ilości kwasu foliowego, linolowego, nikotynowego, pantotenowego oraz inne składniki biologicznie czynne (Tabela 1) [Stone, 1998;
Smulikowska i Rutkowski, 2005; Woźnica i Czech, 2010a].
ZASTOSOWANIE DROŻDŻY W ŻYWIENIU RÓŻNYCH
GATUNKÓW ZWIERZĄT
Większe zainteresowanie żywymi i suszonymi kulturami drożdży
związane są z zakazem stosowania antybiotykowych stymulatorów
wzrostu wynikających z regulacji prawnych UE oraz coraz większemu
znaczeniu jakie przypisywane jest niekonwencjonalnym, naturalnym
dodatkom paszowym pochodzenia mikrobiologicznego. Zgodnie
z przepisami UE w żywieniu zwierząt gospodarskich dopuszczone są
drożdże Sacchomyces cerevisiae oraz drożdże paszowe suszone [Fuchs
i in., 2007]. Ostatnio do celów żywieniowych wprowadzono również
drożdże wzrastające na pożywkach tłuszczowych, do których należy
szczep Yarrowia lipolytica. W stosowanych w Polsce mieszankach dla
zwierząt udział drożdży paszowych suszonych nie przekracza na ogół
kilku procent, najczęściej od 2 do 5 %. Natomiast zagraniczne badania
wskazują, że udział drożdży w mieszankach paszowych stanowić może
nawet 10% [Essa i in., 2011].
Wpływ drożdży na efekty produkcyjne
Od dłuższego czasu drożdże wykorzystywane są jako naturalne stymulatory wzrostu dla zwierząt hodowlanych w tym i drobiu [Al-Mansour i in., 2011]. Z wielu badań wynika, że zastosowanie drożdży w mieszankach zarówno dla kurcząt [Ignacio, 1995; Onifade
i in., 1999; Al-Mansour i in., 2011] jak i prosiąt [Kasprowicz-Potocka,
2009] znacznie wpływa na wzrost przyrostów masy ciała. Nie potwier93
dziły to jednak badania przeprowadzone przez Madriqal i in. [1993],
którzy podając brojlerom dodatek aktywnych drożdży Saccharomyces
cerevisiae var. boulardii nie uzyskali poprawy ich przyrostów. Było to
prawdopodobnie związane z ilością stosowanych drożdży oraz z ich
rodzajem. Wyniki badań dotyczących ilości stosowanych drożdży są
bardzo rozbieżne. Niektóre z nich wskazują, że nawet kilkuprocentowy (1–3%) dodatek drożdży piekarniczych – Saccharomyces cerevisiae
może istotnie poprawiać przyrosty masy ciała, zaś inne wskazują,
że aby uzyskać pozytywny efekt należy zastosować ich aż nawet do
40%. Przykładem są badania przeprowadzone na rybach z gatunku
Nile tilapia, Oreochromis niloticus [Ozório i in., 2012] u których 10%
dodatek drożdży Sacchomyces cerevisiae do mieszanki spowodował
wzrost wykorzystanie białka o około 4%, co przełożyło się na zwiększenie przyrostów masy ciała. Natomiast badania na sumach (14)
[Essa i in., 2011] pokazały, iż najefektywniej na tempo wzrostu oraz
końcową masę ciała wpływa dawka drożdży w ilości 2%. Badania przeprowadzone na lisach polarnych Przysiecki i in. wykazały, iż dodatek
drożdży wpływa korzystnie na stymulację spożycia paszy, co skutkuje
większą o około 4% masą ciała oraz ilością tłuszczu (o 0,6 g w stosunku do grupy kontrolnej), oraz poprawą jakości sierści a tym samym
poprawą jakości produkowanych skór. W związku z powyższym nie
można jednoznacznie stwierdzić jaka dawka drożdży czy preparatów
drożdżopochodnych jest najbardziej efektywna. Wpływa na to bardzo
wiele czynników począwszy do gatunku zwierzęcia, rodzaju szczepu
wykorzystywanych drożdży, wieku zwierząt czy też formy.
Wpływ drożdży na mikroflorę przewodu pokarmowego
Poprawę efektów produkcyjnych można upatrywać m.in. w działaniu drożdży na stabilizację bytujących w przewodzie pokarmowym
mikroorganizmów. Drożdże a w szczególności składniki ich ściany
komórkowej – mannanooligosacharydy hamują rozwój i redukują
liczbę większości bakterii patogennych, zwłaszcza pałeczek z rodziny
Enterobacteriaceae. Działanie to polega na wiązaniu ich pektynowymi
połączeniami i usunięciu z przewodu pokarmowego [Dobicki i in.,
2007; Grela i Semeniuk, 2006; Wójcik i in., 2008]. Jednocześnie przyczyniają się one do zwiększenia liczby pożądanych bakterii fermentacji mlekowej Lactobacillus jak i Bifidobacteria [Reisinger i in., 2012].
94
Działanie takie stymuluje procesy odpornościowe organizmu. Czech
i in. [2010] zaobserwowali, że stosowanie mannanoligosacharydów
w żywieniu loch w okresie okołoporodowym powoduje wzrost miana
przeciwciał w klasie IgG zarówno w siarze jak i osoczu krwi u loch
i prosiąt. Przeprowadzone na brojlerach badania [Baurhoo i in., 2007
i 2009; Solis de los Santos i in., 2007] jednoznacznie wskazały, że
mannanoligosacharydy pochodzące z drożdżopochodnych preparatów
wpływają korzystnie na morfologię jelit w tym na wydłużenie kosmków, spłycenie krypt. Zaobserwowano również zwiększenie liczby komórek kubkowych, które dzięki produkcji śluzu jelita, mają zasadnicze
znaczenie w zatrzymywaniu i neutralizowania bakterii, detoksykacji,
a także oddziaływaniu z układem odpornościowym jelit. Działają one
jako bariera dla składników odżywczych i makromolekuł chroniąc
podstawowe komórki nabłonkowe [Forstner i Forstner, 1994].
W żywieniu zwierząt monogastrycznych stosowane są przede
wszystkim drożdże suszone martwe, natomiast dla zwierząt poligastrycznych duże znaczenie odgrywają drożdże suszone żywe, którym
przypisuje się modyfikację środowiska żwacza. Suszone żywe komórki
drożdży w wilgotnym środowisku żwacza odżywają zaczynają przejawiać swoje funkcje życiowe (oddychanie, odżywienie, rozmnażanie).
Ma to istotny wpływ na całe środowisko żwacza, w którym przebywają
inne organizmy żywe (bakterie, grzyby i pierwotniaki). Usuwają one
tlen oraz są źródłem m.in. peptydów i kofaktorów, przez co stymulują
wytwarzanie korzystnych bakterii zarówno rozkładających kwas mlekowy, celulolitycznych jak i beztlenowych żwacza. Dzięki temu, żywym
komórkom drożdży przypisuje się takie funkcje jak: zmniejszenie ryzyka kwasicy mleczanowej, poprawę wykorzystania paszy, zwiększenie
wykorzystanej energii, wzrost pobrania paszy, a także wzrost przepływu białka do dwunastnicy [Cakiroglu i in., 2010; Krzyżewski, 2013;
Dann i in., 2000]. Dodatkowo utrzymują dobry stan zdrowia, zdolności rozrodcze i wpływają na wysoką produkcyjność bydła [Denev i in.,
2007]. Jak podają Resiak i Bąkowska [2002] drożdże stosowane jako
dodatek do paszy u młodych cieląt przyspieszają rozwój ekosystemu
bakteryjnego oraz zwiększają masę ciała przy zwiększonym pobraniu paszy. Podobne wnioski dotyczące rozwoju mikroorganizmów
żwacza otrzymali Tripathi i Karim [2011] podając jagniętom drożdże
szczepów: Kluyveromyces marximanus, Saccharomyces cerevisiae i Sac95
charomyces uvarum. Z ww. badań wynika, że najkorzystniejszy wpływ
na wzrost i rozwój organizmu jagniąt ma dodatek szczepu Saccharomyces uvarum. Potwierdzają to również badania przeprowadzone na
zwierzętach monogastrycznych [Przysiecki i in., 2010].
Wpływ drożdży na reakcje odpornościowe organizmu
Układ odpornościowy zwierząt pełni niezmiernie ważną role
w ochronie organizmu przed różnymi ciałami obcymi. Zawarte
w drożdżach polisacharydy takie jak β-glukany wykazują zdolność
do modulowania układem odpornościowym. Najbardziej aktywne są
1,3 – i 1,6-D – β-glukany, obecne w ścianach komórkowych drożdży.
Mają one zdolność do aktywacji wrodzonego systemu immunologicznego, przez co zwiększają barierę i zapewniają ochronę przed różnymi infekcjami [Raa, 1996; Sonck i in., 2010]. Heterofile i monocyty
należące do wrodzonego układu odpornościowego, mają zdolność do
fagocytowania bakterii i pasożytów w celu ochrony zwierząt przeciwko infekcjami pierwotnymi. Huff i in. [2007] odnotowali zwiększoną ilość heterofili w pełnej krwi indyków karmionych mieszanką
z 1% udziałem ekstraktu drożdżowego z E. coli. Liczne badania na
świniach, opracowane przez Kogan i Kocher [2007] wykazały, że
drożdże frakcje β-glukanu mogą poprawić stan funkcjonalny makrofagów, lecz niewiele wiadomo o wpływie ich na liczbę monocytów,
prekursora makrofagów.
Analiza dostępnej literatury dostarcza również wielu informacji
na temat działania drożdży mającego na celu zwiększenie odporności
na infekcje u różnych gatunków zwierząt m.in. mysz, szczurów czy
bydła [Koh i in., 2002; Ochigava i in., 2006; Cakiroglu i in., 2010].
Działanie ich polega między innymi na tworzeniu bariery przeciwko
inwazji drobnoustrojów patogennych, pobudzaniu limfocytów oraz
wzmaganiu działania immunoglobulin typu IgA, IgG i IgM [Qamar
i in., 2001; Grela i Semeniuk, 2006; Cakiroglu i in., 2010]. Na korzystny efekt immunostymulujący drożdży wskazują badania Cakiroglu i in.
[2010], prowadzone na krowach mlecznych rasy Jersey we wczesnej
fazie laktacji, a także badania Czech i in. [2007] przeprowadzone na
lochach. Na znaczną rolę w stymulacji odpowiedzi immunologicznej
wrodzonej składników ściany komórkowej szczepu S. cerevisiae wskazują również badania Esteban i in. [2001] przeprowadzone na rybach.
96
Oprócz pobudzania układu immunologicznego drożdże, a szczególnie manna oligosacharydy wiążą na swojej powierzchni mikotoksyn
[Funderburke, 2002; Dobrzański i in. 2006; Shetty i Jespersen, 2006].
Przyczyniając się w ten sposób do obniżania zawartości czynników patogennych w przewodzie pokarmowym, szczególnie młodych zwierząt, co
wiąże się z pozytywnym wpływem na zdrowie zwierząt przejawiającym
się szczególnie w obniżeniu ilości biegunek [Mikkelsen i in., 2003; Milewski i in., 2012]. Ograniczenie biegunek oraz stymulacja aktywności
immunoglobin przez dodanie do paszy mannanoligosacharydów przyczynia się do poprawy efektów produkcyjnych [Rozeboom i in., 2005].
Do korzystnych aspektów działania drożdży należy również to, że
stymulują objawy rui, ograniczają upadki prosiąt, zwiększają adsorpcję wapnia, wpływają na zdrowy rozwój racic, kopyt i sierści [Fuchs
i in., 2007].
PODSUMOWANIE
Drożdże paszowe ze względu na swoje wielokierunkowe działanie
znalazły się w polu zainteresowania nie tylko naukowców, ale również producentów pasz i hodowców. Stosowane są one zarówno
w mieszankach dla zwierząt hodowalnych mono- i poli-gastrycznych
ale również zwierząt futerkowych. Z badań wynika, że ze względu na
swój cenny skład aminokwasowy, a także obecność wielu składników
odżywczych tj. witaminy z grupy B, biopierwiastków, enzymów korzystnie wpływają na poprawę efektów produkcyjnych i lepszą strawność składników pokarmowych. Poprzez zdolności wiążą na swojej
powierzchni mikotoksyn przyczyniają się do obniżania zawartości
czynników patogennych w przewodzie pokarmowym, szczególnie
młodych zwierząt, co wiąże się z pozytywnym wpływem na ich zdrowie przejawiającym się szczególnie w obniżeniu ilości biegunek. Mają
one zdolność do aktywacji wrodzonego systemu immunologicznego,
przez co zwiększają barierę i zapewniają ochronę przed infekcjami.
Żywe kultury drożdży wykorzystywane w hodowli bydła, wspomagają
środowisko żwacza i korzystnie wpływają na kultury bakterii w nim
występujące, stymulując ich wzrost. Dodatkowo drożdże działając
w żwaczu obniżają ilość nagromadzonego tlenu, który jest czynnikiem
szkodliwym dla naturalnej mikroflory żwacza.
97
LITERATURA
Adebiyi O. A., Makanjuola B. A., Bankole T. O., Adeyori A. S.: Yeast Culture
(Saccharomyces cerevisae) Supplementation: Effect on the performance
and gut morphology of broiler birds. Global J. Sci. Front. Res. Bio. Sci.,
2012, 12, 24–29.
Al-Mansour S., Al-Khalf A., Al-Homidan I., Fathi M.M.: Feed efficiency and
blood hematology of broiler chicks given a diet supplemented with
yeast culture. Int. J. Poul. Sci. 2011, 10, 603–607.
Barnett J.A., Payne R.W., Yarrow D.: Yeasts: characteristics and identification. Cambridge Univ. Press, UK. 2000.
Baurhoo B., Phillip L., Ruiz-Feria C. A.: Effects of purified lignin and mannan
oligosaccharides on intestinal integrity and microbial populations in the
ceca and litter of broiler chickens. Poult. Sci., 2007, 86, 1070–1078.
Baurhoo B., Goldflus, F., Zhao X.: Purified cell wall of Saccharomyces cerevisiae increases protection against intestinal pathogens in broiler
chickens. Int. J. Poult. Sci., 2009, 8, 133–137.
Cakiroglu D., Meral Y., Pekmezci D., Onuk E. E., Kabak Y. B.: Effects of yeast
culture (Saccharomyces cerevisiae) on humoral and cellular immunity of
Jersey cows in early lactation. J. Anim. Vet. Adv., 2010, 9, 1534–1538.
Czech A., Grela E.R., Mokrzycka A., Pejsak Z.: Efficacy of mannanoligosaccharides additive to sows diets on colostrum, blood immunoglobulin
content and production parameters of piglets. Pol. J. Vet. Sci., 2010,
13, 525–531.
Dann H.M., Drackley G. C., McCoy M. F., Hutjens M. F., Garrett J. E.: Effects
of yeast culture (Saccharomyces cerevisiae) on prerartum and postpartum intake and milk production of Jersey cows. J. Dairy Sci., 2000, 83,
123–127.
Denev S. A., Peeva Tz., Radulova P., Stancheva N., Staykova G., Beev G., Todorova P., Tchobanova S.: Yeast Cultures in Ruminant Nutrition. Bul. J.
of Agricul. Sci., 2007 13, 357–374.
Dobicki A., Preoe J., Zachwieja A., Mordak R., Jakus W.: Wpływ preparatów
drożdżowych na wybrane parametry biochemiczne krwi i skład mleka.
Med. Wet., 2007, 63, 955–959.
Dobrzański Z., Dolińska B., Chojnacka K., Opaliński S., Ryszka F.: Znaczenie
drożdży w żywieniu zwierząt gospodarskich. Acta Sci. Pol., Med. Wet.,
2006, 5, 49–66.
Doležal P., Dvořáček J., Doležal J., Čermáková J., Zeman L., Szwedziak K.:
Effect of feeding yeast culture on ruminal fermentation and blood indicators of Holstein dairy cows. Acta Vet. Brno, 2011, 80, 139–145.
98
Ebrahim M. S. M., Abou-Seif R. A.: Fish replacement by yeast protein
(Saccharomyces cerevisiae) supplemeted with biogenic L-carnitine as
a source of methionine plus lysine mixture in feed fo Nile Tilapia (Oreochromis niloticus), 2008, 8th International Symposium on Tilapia in
Aquaculture, 999–1009.
Essa M. A., Mabrouk H. A., Mohamed R. A., Michael F. R.: Evaluating different additive levels of yeast Saccharomyces cerevisiae and production
performances of a hybrid of two populations of catfish, Clarias gariepinus. Aquaculture, 2011, 320, 137–141.
Esteban M. A., Cuesta A., Ortuno J., Meseguer J.: Immunomodulatory
effects of dietery intake of chitin in gilthead seabream (Sparus aurata) innate immune response. Fish and Shellfish immunol., 2001, 11,
305–315.
Forstner J. F., Forstner, G. G.: Gastrointestinal mucus. In: Johnson, L. R.
(Ed.), Physiology of the Gastrointestinal Tract. Raven Press, New York,
1994, 1255–1283.
Fuchs B., Rzęsa A., Szuba-Trznadel A., Haremza D.: Preparat drożdży
piwnych podawany lochom prośnym i karmiącym jako czynnik stymulujący produkcyjność i zdrowotność prosiąt. Acta Sci. Pol. Zoot., 2007,
6, 17–28.
Funderburke D. W.: Effects of dietary supplementation with mannan oligosaccharides on performance of commercial sows and their litters. In:
Biotechnology in the Feed Industry: Proceedings of Alltech’s 18th Annual Symposium (T. P. Lyons and K.A. Jacques. eds). Nottingham Press
University. Nottingham. UK, 2002, 403–410.
Grela E. R., Semeniuk V.: Konsekwencje wycofania antybiotykowych stymulatorów wzrostu z żywienia zwierząt. Med. Wet., 2006, 62, 502–507.
Huff G. R., Fernell, M. B., Huff, W. E., Rath, N. C., Solis de Santos, F., Donoghue, A.M.: Effects of a dietary yeast extract on hematological parameters, heterophil function, and bacterial clearance in turkey poults
challenged with Escherichia coli and subjected to transport stress. 16th
European Symposium on Poultry Nutrition, 2007, 323–326.
Ignacio E. D.: Evaluation of the effect of yeast culture on the growth performance of broiler chick. Poult. Sci., 1995, 74,196.
Jakobson M., Narvhus J.: Yeast and their possible beneficial and negative effects
on the quality of dairy products. Int. Dairy Journal, , 1996, 6, 755–768.
Juszczyk P., Musiał I., Rymowicz W.: Dobór szczepów drożdży do produkcji
biomasy z glicerolu odpadowego. Biotech., 2005, 4, 65–76.
Kasprowicz-Potocka M.: Mieszanki z dodatkiem drożdży. Portal Hod., 2009,
4, 1–4.
99
Kogan G., Kocher, A.: Role of yeast cell wall polysaccharides in pig nutrition
and health protection. Livest. Sci. , 2007, 109, 161–165.
Koh J. H., Yu K. W., Suh H. J.: Biological activities of Saccharomyces cerevisiae and fermented rice bran as feed additives. Lett. Applied Microbiol.,
2002, 35, 47–51.
Krzyżewski J.: Suszone drożdże paszowe dla bydła. Bydło.2013, 1, 14–17. Madriqal S. A., Watkins S.E., Adams M. H., Waldroup A. L., Waldroup P. W.:
Effect of an active yeast culture on performance of broilers. Poult. Sci.,
1993, 72, 87.
Mikkelsen L. L., Jakobsen M., Jensen B. B.: Effects of dietary oligosaccharides on microbial diversity and fructo-oligosaccharide degrading bacteria in faeces of piglets post-weaning. Anim Feed Sci Technol. 2003,
109, 133–150.
Milewski M., Sobiech P., Ząbek K., Żarczyńska K., Antoszkiewicz Z., Wielgosz-Groth Z. Effect of Saccharomyces cerevisiae yeast on milk protein
content and composition and serum mineral concentrations in sheep.
J. Elem., 2012, 79–86.
Musiał I., Rymowicz W., Kramkowski R.: Charakterystyka drożdży paszowych Yarrowia lipolytica suszonych metodą rozpyłową. Biotech.,
2003, 2, 41–49.
Ochigava I., Kalandarishvili L., Zahavania L., Folia M.: Immunological and
central nervous system changes in Mice suffering from Staphylococcus
aureus and treated with Saccharomyces cerevisiae var. Vini. Living Cells,
2006, 52, 659–663.
Onifade A. A., Odunsi A.A., Babatunde G. M., Olorede B. R., Muma E.: Comparison of the supplemental effects of Saccharomyces cerevisiae and
antibiotics in low-protein and high-fiber diets to broiler chicken. Arch.
Anim. Nutr., 1999, 52, 29–39.
Ozório R. O. A., Portz L., Borghesi R., Cyrino J. E. P.: Effects of dietary yeast
(Saccharomyces cerevisia) supplementation in practical diets of Tilapia
(Oreochromis niloticus). Animals, 2012, 2, 16–24.
Paryad A., Mahmoudi M.: Effect of different levels of supplemental yeast
(Saccharomyces cerevisiae) on performance, blood constituents and carcass characteristics of broiler chicks. African Journal of Agricultural
Research , 2008, 3, 835–842.
Przysiecki P., Filistowicz A., Filistowicz A., Fuch B., Nawrocki Z., Řehout V.,
Rząsa A., Nowicki Sl.: Effect of addition of yeast (Saccharomyces cerevisiae) and herb preparation to feed on selected physiological indicators,
growth rate and pelt quality of growing arctic foxes. Anim. Sci. Pap.
Rep., 2010, 28, 261–270.
100
Qamar A., Aboudola S., Warny M., Michetti P., Pothoulakis C., Lamont
J. T. and Kelly C.P.: Saccharomyces boulardii Stimulates Intestinal Immunoglobulin A Immune Response to Clostridium difficile Toxin A in
mice. Infect. Immun. , 2001, 69, 2762–2765.
Raa J.: The use of immunostimulatory substances in fish and shellfish farming. Rev. Fish. Sci. , 1996, 4, 229–288.
Reisinger N., Ganner A., Masching S., Schatzmayr G, Applegate T. J.: Efficacy of a yeast derivative on broiler performance, intestinal morphology and blood profile. Livest. Sci., 2012, 143, 195–200.
Resiak M., Bąkowska J.: Drożdże rosną w siłę. Pasze Przem. , 2002, 5, 17–18.
Rozeboom D. W., Shaw D. T., Tempelman R. J., Miguel J. C., Pettigrew J. E.,
Connolly A.: Effects of mannan oligosaccharide and an antimicrobial
product in nursery diets on performance of pigs reared on three different farms. J Anim. Sci. 2005, 83, 2637–2644.
Rymowicz W., Kinal S., Wojtatowicz M., Musiał I., Bodarski R.: Charakterystyka biomasy drożdży Yarrowia lipolytica wyprodukowanej na
substratach tłuszczowych. Biotech., 1997, 3, 38, 70–77.
Shetty P. H., Jespersen L.: Saccharomyces cerevisiae and lactic acid bacteria as
potencial mycotoxin decontaminating agents. Trends Food Sci. Technol., 2006, 17, 48–55.
Smulikowska S., Rutkowski A.: Normy żywienia drobiu. Wydawnictwo Omnitech Press, 2005.
Solis de los Santos, F., Donoghue, A. M., Farnell, M.B., Farnell, G. R., Huff,
G. R., Huff, W.E., Donoghue, D. J.: Gastrointestinal maturation is accelerated in turkey poults supplemented with a mannan-oligosaccharide
yeast extract (Alphamune). Poult. Sci., 2007, 86, 921–930.
Sonck E., Stuyven E., Goddeeris B., Cox E.: The effect of beta-glucans on procine leukocytes. Vet. Immunol. Immunopathol., 2010, 135, 199–207.
Stone C. W.: Yeast products in the feed industry. [email protected].
Diamond V. Mills. Inc. Cedar. Rapids, Iowa USA, 1998.
Tripathi M. K., Karim S. A.: Effect of yeast cultures supplementation on
live weight change, rumen fermentation, ciliate protozoa population,
microbial hydrolytic enzymes status and slaughtering performance of
growing lamb. Livestock Sci., 2011, 135, 17–25.
Trojanowska K., Giebel H., Gołębiowska B.: Mikrobiolgia żywności. Wyd. AR
Poznań, 2009.
Walker K., Skelton H., Smith K.: Cutaneous lesions showing giant yeast
forms of Blastomyces dermatitidis. J. Cutaneous Path., 2002, 29, 616–
618.
101
Wójcik R., Milewski S., Małaczewska J., Tański Z., Brzostowski H., Siwicki
A. K.: Defence mechanisms of the offspring of ewes fed a diet supplemented with yeast (Saccharomyces cerevisiae) during pregnancy and lactation. Central Europ. J. Immunol., 2008, 33, 197–201.
Woźnica A., Czech A.: Wartość odżywcza drożdży z gatunku Yarrowia lipolytica pochodzących z produkcji biopaliw. Instytut Zootechniki
Państwowy Instytut Badawczy, 2010a, 331–337.
Woźnica A., Czech A.: Zastosowanie glicerolu i produkowanej z niego biomasy drożdżowej w żywieniu zwierząt. Post. Nauk Rol., 2010b, 3,
133–141.
Żarnowska B., Rymowicz W., Rywińska A., Musiał I.: Charakterystyka procesu ciągłej biosyntezy kwasu cytrynowego przez mutanty octanowe
Yarrowia lipolytica z syropu fruktozowego. Acta Sci. Pol. Biotech., 2004,
3, 97–108.
Katedra Biochemii i Toksykologii
102
Beata DZIĘGIEL
Łukasz ADASZEK
Stanisław WINIARCZYK
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 103–113
ISSN 1895-2241
DIAGNOSTYKA ZAKAŻEŃ NA TLE ANAPLASMA
PHAGOCYTOPHILUM U KOTÓW
Diagnosis of Anaplasma phagocytophilum
infection in cats
Abstrakt. Anaplasma phagocytophilum jest patogenem zaliczanym do riketsji, przenoszonym przez kleszcze z rodzaju Ixodes. Drobnoustrój zakaża
i utrzymuje się w obrębie neutrofili i/lub eozynofili. A. phagocytophilum
powoduje u kotów chorobę przebiegającą z gorączką, której towarzyszą: bladość błon śluzowych, apatia, brak apetytu, krwawienia z nosa, obrzęk i bolesność stawów. Lekami skutecznymi w terapii anaplazmozy są antybiotyki
z grupy tetracyklin. Diagnostyka zakażeń na tle A. phagocytophilum u kotów
opiera się na wynikach badania mikroskopowego rozmazów krwi obwodowej – wykazaniu obecności moruli A. phagocytophilum w granulocytach,
a także na wynikach łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR) i badań serologicznych takich jak: pośredni test immunofluorescencyjny (IFAT), test ELISA i Western blot. Riketsje z krwi izolowano ponadto na linii komórkowej
IDE8, ale wartość diagnostyczna tej metody okazała się niska.
Słowa kluczowe: Anaplasma phagocytophilum, techniki diagnostyczne, koty,
choroby odkleszczowe
Abstract. Anaplasma phagocytophilum is an emerging pathogen belonging
to order Rickettsiales that is transmitted by Ixodid ticks. The microorganism
infects and survives within neutrophils or/and eosinophils. A. phagocytophilum causes a febrile illness in cats with pale mucous membranes, lethargy,
inappetence, epistaxis, swollen and painful joints. Anaplasmosis is a disease
that responds well to a tetracycline therapy. Diagnosis of infection associated with Anaplasma phagocytophilum in cats is based on finding morulae
within granulocytes in the peripheral blood, and detection of the DNA of
A. phagocytophilum using specific polymerase chain reaction assays (PCR),
and/or serological tests such as Indirect Fluorescent Antibody Test (IFAT),
Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) and Western blot. Pelleted
cells of A. phagocytophilum from the blood samples were inoculated into for
example IDE8 culture, but this method have low diagnostic value.
Key words: Anaplasma phagocytophilum, diagnostic techniques, cats, tick-borne diseases
103
Wstęp
Anaplasma phagocytophilum jest czynnikiem etiologicznym anaplazmozy granulocytarnej kotów (ang. Feline Granulocytic Anaplasmosis – FGA), transmisyjnej, wielonarządowowej oraz potencjalnie
śmiertelnej choroby, która przebiega z trombocytopenią (Bjöersdorff
i in. 1999, Dumler i in. 2001, Chen i in. 1994). Jest to niewielka,
gram ujemna bakteria o sferoidalnym lub pleomorficznym kształcie
utrzymująca się w zakażonym organizmie wewnątrz granulocytów.
Klasyfikowana jest w obrębie typu Proteobacteria, klasy Alphaproteobacteria, rzędu Rickettsiales, rodzaju Anaplasma. Rząd Rickettsiales
powstał z połączenia rodzin Anaplasmataceae i Rickettsiaceae. Na
podstawie badań molekularnych do taksonu A. phagocytophilum
zaliczono patogeny uważane wcześniej za odrębne gatunki: Ehrlichia
phagocytophila, Ehrlichia equi i czynnik HGE (ang. Human Granulocytic Ehrlichiosis agent – HGE agent) (Rikihisa 1991, Dumler i in.
1995, 2001). Heterogeniczność wariantów genetycznych sprawia,
że żywicielami tej riketsji mogą być bezkręgowce i kręgowce, w tym
człowiek (Chen i in. 1994, Rikihisa 2010).
Kleszcze Ixodes ricinus są głównym wektorem A. phagocytophilum
w Europie (Ogden i in. 1998, Stuen 2007). Najwięcej zachorowań na
anaplazmozę odnotowuje się wiosną i jesienią, w okresach aktywności
pajęczaków (Bown i in. 2003). Ponieważ u kleszczy patogen nie jest
przekazywany transowarialnie, aby uległy one zakażaniu niezbędna
jest obecność w środowisku rezerwuaru A. phagocytophilum, który
stanowią zwierzęta domowe i dzikożyjące. Kleszcze ulegają zakażeniu
podczas żerowania na zainfekowanym kręgowcu, po czym zakażenie
szerzy się wśród pajęczaków transstadialnie (Ogden i in. 1998, Bown
i in. 2003, Dunning Hotopp i in. 2006, Adaszek i in. 2012).
Możliwość zakażenia kotów przez A. phagocytophilum potwierdzili
eksperymentalnie Lewis i wsp. (1975). Przypadki naturalnych zachorowań na FGA zanotowano w Europie w: Polsce (Adaszek i in. 2013,
Górna i in. 2013), Szwecji (Bjöersdorff i in. 1999), Finlandii (Heikkilä
i in. 2010), Danii, Irlandii (Lappin i in. 2004), Wielkiej Brytanii (Shaw
i in. 2005), Włoszech (Tarello 2005), Niemczech (Hamel i in. 2012)
i Szwajcarii (Schaarschmidt-Kiener i in. 2009). A. phagocytophilum
występuje również w Ameryce (Lappin i in. 2004), Azji (Liu i in. 2005)
i Afryce (Inokuma i in. 2005).
104
Diagnostyka zakażeń na tle Analplasma phagocytophilum u kotów
Anaplazmoza granulocytarna kotów zazwyczaj przebiega subklinicznie, a jej objawy są niespecyficzne: apatia, osłabienie, brak apetytu,
przyspieszony oddech i podwyższona temperatura ciała. Kliniczna postać
FGA objawia się wysoką gorączką (39,1–41,3 ºC), bolesnymi obrzękami
stawów, krwawieniami z nosa, bladością błon śluzowych i odwodnieniem
(Bjöersdorff i in. 1999, Lappin i in. 2004, Tarello 2005). A. phagocytophilum wykazuje tropizm do komórek układu hematopoetycznego i fagocytarnego. Riketsje rozprzestrzeniają się po całym organizmie drogą naczyń
krwionośnych i chłonnych, co prowadzi do uszkodzenia szpiku kostnego
oraz pancytopenii, zwłaszcza trombocytopenii (Bjöersdorff i in. 1999,
Dumler i in. 2001, Chen i in. 1994, Lappin i in. 2004).
W związku z tym, że A. phagocytophilum jest patogenem wewnątrzkomórkowym, niewiele chemioterapeutyków wykazuje skuteczność w zwalczaniu infekcji na jej tle. W przypadku FGA lekiem
z wyboru jest doksycyklina należąca do grupy tetracyklin. W ciągu
12–48 godzin od rozpoczęcia terapii tetracyklinami obserwowano
znaczną poprawę stanu zdrowia zakażonych kotów (Bjöersdorff i in.
1999, Lappin i in. 2004, Tarello 2005, Adaszek i in. 2013).
Profilaktyka FGA polega na zwalczaniu kleszczy i niedopuszczeniu do ich żerowania na powłokach ciała kotów. Na rynku nie ma
szczepionki przeciwko tej jednostce chorobowej.
Diagnostyka
Rozpoznawanie zakażeń na tle A. phagocytophilum opiera się na analizie danych uzyskanych z wywiadu epizootycznego, wynikach badania
klinicznego, badań hematologicznych i biochemicznych krwi oraz
dodatkowych badań laboratoryjnych. Nasilenie objawów klinicznych
anaplazmozy granulocytarnej jest zróżnicowane i zależne od kondycji
oraz wieku zakażonego kota. U zwierząt osowiałych, z wysoką gorączką, które miały kontakt z kleszczami należy uwzględnić A. phagocytophilum jako jeden z możliwych czynników etiologicznych choroby.
Pośrednim potwierdzeniem infekcji jest poprawa stanu zakażonych
kotów już 12–48 godzin po zastosowaniu doksycykliny (Bjöersdorff
i in. 1999, Lappin i in. 2004, Adaszek i in. 2013).
Właściwe rozpoznanie choroby, uzależnione w dużej mierze od
wyboru odpowiedniej metody diagnostycznej, jest istotne z dwóch
105
względów. Po pierwsze anaplazmoza granulocytarna stanowi zagrożenie dla zdrowia człowieka, więc rozpoznanie choroby u zwierząt i jej
stały monitoring są czynnikami pomagającymi ograniczyć niebezpieczeństwo jej wystąpienia u ludzi (Dzięgiel i in. 2013). Z drugiej strony,
z punktu widzenia medycyny weterynaryjnej, szybkie rozpoznanie
choroby u zwierząt pozwala na wczesne wdrożenie leczenia, które jest
najbardziej skuteczne gdy jest rozpoczęte we wstępnej fazie infekcji.
Badanie mikroskopowe rozmazów krwi
W rozmazach krwi barwionych metodami Diff-Quick, Wright’a lub
Giemzy, w zakażonych neutrofilach wykazać można charakterystyczne
struktury A. phagocytophilum zwane morulami (Ryc.1). Są to wtręty
koloru od ciemnoniebieskiego do fioletowego, zbudowane z wielu
delikatnych ciałek początkowych kształtu okrągłego, owalnego lub
pręcikowatego o wielkości 0,18–1,4 μm. Morule ulegają z czasem
rozpadowi na pojedyncze ciałka podstawowe (Ryc.2). Ilość moruli
w granulocytach spada gwałtownie po rozpoczęciu antybiotykoterapii
(Lewis i in. 1975, Tarello 2005, Heikkilä i in. 2010).
Ryc. 1. Morula riketsji A. phagocytophilum w obrębie neutrofila u kota.
Morule pojawiają się w granulocytach w ostrej fazie choroby.
W neutrofilach u kotów 2 dni od wystąpienia pierwszych objawów chorobowych, a w eozynofilach 3–7 dni po eksperymentalnym zakażeniu.
U zakażonych kotów z Włoch stwierdzano obecność moruli w 1–21%
neutrofili, a niekiedy nawet – 24% (Lewis i in. 1975, Bjöersdorff i in.
1999, Tarello 2005, Schaarschmidt-Kiener i in. 2009, Adaszek i in. 2013).
106
Ryc. 2. Ciałka początkowe A. phagocytophilum w cytoplazmie neutrofila
u zakażonego riketsjami kota.
Badanie mikroskopowe wykorzystywane w rozpoznawaniu zakażeń na tle A. phagocytophilum nie jest doskonałą metoda diagnostyczną. Wymaga ono dużego doświadczenia i precyzji ze strony osoby
oceniającej preparat. Morule A. phagocytophilum są podobne do moruli
Ehrlichia ewingii, dlatego celem odróżnienia tych dwóch patogenów
konieczne jest przeprowadzenie dodatkowych badań (Łukaszewska
i in. 2008). W wielu przypadkach mikroskopowa analiza rozmazów
krwi nie pozwala stwierdzić charakterystycznych inkluzji i wówczas
podejrzenie choroby potwierdzone powinno być wynikami badań
molekularnych i/lub serologicznych.
Badania molekularne
Z metod biologii molekularnej, w rozpoznawaniu zakażeń na tle
A. phagocytophilum zarówno u zwierząt, jak i u ludzi wykorzystywana
jest przede wszystkim łańcuchowa reakcja polimerazy – PCR (ang.
Polymerase Chain Reaction). Materiałem, z którego można izolować
DNA riketsji do amplifikacji, może być pełna krew, leukocyty, skrawki
śledziony, a także szpik kostny. Reakcję PCR przeprowadza się przy
użyciu specyficznych starterów, które ograniczają fragment wybranego genu A. phagocytophilum. PCR przeprowadzana może być w celu
wykrycia genów riketsji charakteryzujących się znaczną zmiennością
sekwencji nukleotydowych jak: msp2, msp4, ankA, gltA, operonu
groESL, jak i genów konserwatywnych jak 16S rRNA. Następnie
elektroforetycznie potwierdza się obecność amplikonu o określonej
107
wielkości w badanej próbce. Poddanie uzyskanych produktów PCR
sekwencjonowaniu pozwala określić jaki drobnoustrój wywołał chorobę i w jakim stopniu różni się on od dotychczas stwierdzonych. PCR
w czasie rzeczywistym (ang. real-time PCR) umożliwia dodatkowo
ocenę ilości DNA drobnoustroju w próbce badanego materiału (Lewis
i in. 1975, Heikkilä i in. 2010, Adaszek i in. 2011, 2013).
Technika PCR pozwala na wczesną diagnozę choroby już w ostrej
fazie i jest najczulszą z wszystkich metod diagnostycznych wykorzystywanych w rozpoznawaniu zakażeń na tle A. phagocytophilum.
Materiał genetyczny wykrywany był przy jej pomocy 7–11 dni po
eksperymentalnym zakażeniu kotów (Foley i in. 2003).
Reakcja PCR oraz sekwencjonowanie uzyskanych amplikonów
pozwala też odróżnić A. phagocytophilum od Ehrlichia ewingii. Oba
patogeny indukują powstawanie moruli w granulocytach, których
nie można odróżnić badaniem mikroskopowym rozmazów krwi (Łukaszewska i in. 2008).
Analiza filogenetyczna sekwencji genów riketsji Anaplasma/
Ehrlichia spp. pozwala dokonać identyfikacji czynnika etiologicznego choroby poprzez porównanie ich z sekwencjami dostępnymi na
stronie międzynarodowej bazy danych NCBI (ang. National Center
for Biotechnology Information) w banku genów (GenBank). Jej wyniki
dostarczają cennych informacji dla epidemiologii choroby i taksonomii riketsji.
Rozwój biotechnologii i genetyki molekularnej spowodował
postęp w zakresie metod diagnostyki chorób zakaźnych. Opracowywane są kolejne techniki molekularne wykorzystujące PCR
oraz jego modyfikacje. W oparciu o fragment genu msp2 A. phagocytophilum zaprojektowano i zoptymalizowano reakcję LAMP
(ang. loop-mediated isothermal amplification), czyli amplifikację
w warunkach izotermicznych, która pozwala prosto, szybko i skutecznie wykryć A. phagocytophilum w organizmie zakażonego osobnika,
w początkowym stadium infekcji. Reakcja LAMP potwierdza obecność riketsji w badanej próbce tylko jakościowo, ale jest przydatna
do diagnostyki w warunkach terenowych, gdzie nie ma dostępu do
profesjonalnie wyposażonego laboratorium biologii molekularnej
(Pan i in. 2011).
108
Badania serologiczne
W diagnostyce anaplazmozy wykorzystywane są także badania serologiczne, przy czym mają one mniejsze znaczenie niż reakcja PCR.
Wynika to z faktu, iż dopiero po wytworzeniu się w organizmie przeciwciał IgG przeciw A. phagocytophilum możliwe jest potwierdzenie ich
obecności w surowicy krwi badaniami serologicznymi.
W rozpoznawaniu zakażeń na tle A. phagocytophilum w wielu laboratoriach weterynaryjnych stosuje się z pośredni test immunofluorescency – IFAT (ang. Indirect Fluorescent Antibody Test) lub immunoenzymatyczny test ELISA (ang. Enzyme-Linked Immunosorbent Assay). Umożliwiają one ocenę półilościową nasilenia odpowiedzi immunologicznej.
Wykorzystywane są także testy aglutynacji bezpośredniej, Western
blot i szybkie testy oparte na technikach immunochromatograficznych
(Bjöersdorff i in. 1999, Magnarelli i in. 2001, 2005, Lappin i in. 2004).
U kotów serokonwersja pojawia się po 14 dniach od eksperymentalnego zakażenia (Foley i in. 2003). Badania przeprowadzone
z wykorzystaniem testu SNAP 4Dx do szybkiej diagnostyki wskazują, że choroba może być rozpoznana na wczesnym jej etapie, przed
upływem 14 dni, co może wskazywać na szybsze pobudzenie układu
immunologicznego kota do produkcji swoistych przeciwciał dla riketsji. Jednakże zaobserwowano również negatywne wyniki tych testów
u kotów, u których techniką PCR wykazano obecność DNA A. phagocytophilum we krwi. Testy SNAP 4Dx zarejestrowane jako produkt
przeznaczony do rozpoznawania anaplazmozy, boreliozy, erlichiozy
i dirofilariozy psów okazały się także skutecznym i łatwym do zastosowania w warunkach klinicznych narzędziem diagnostycznym zakażeń
na tle A. phagocytophilum u kotów (Staniec i in. 2013).
Badania serologiczne mają ograniczoną przydatność w rozpoznawaniu ostrej fazy zakażenia, gdy nie doszło jeszcze do wytworzenia
przeciwciał specyficznych dla A. phagocytophilum. Ponadto niekiedy
obserwuje się wystąpienie w badaniach serologicznych reakcji krzyżowych pomiędzy A. phagocytophilum a np. A. marginale (Dreher 2005).
Hodowla in vitro
A. phagocytophilum można hodować in vitro na liniach komórkowych
ludzkich białaczek szpikowych (HL-60, KG-1, THP-1), komórek klesz109
czy (IDE8) i komórkach jajnika chomika chińskiego (CHO) (Munderloh i in. 1996, Heimer i in. 1997, Dumler i in. 2001). Hodowla in vitro
A. phagocytophilum na liniach komórkowych to jednak badanie trudne,
kosztowne i posiadające niewielką wartość diagnostyczną ze względu
na długi czas oczekiwania na wynik (Munderloh i in. 1996).
Podsumowanie
Podobieństwo objawów FGA do innych jednostek chorobowych i występujący zazwyczaj subkliniczny przebieg infekcji powodują, że
właściwe rozpoznanie choroby jest utrudnione. Zastosowanie badań
molekularnych wydaje się bardziej korzystne z punktu widzenia
diagnostyki zakażeń na tle A. phagocytophilum niż przeprowadzanie
badań serologicznych, gdyż umożliwiają one wczesne rozpoznanie,
a także bardziej wiarygodne i precyzyjne określenie przyczyny choroby. Należy jednak podkreślić, iż najbardziej wiarygodne wyniki
w laboratoryjnym postępowaniu diagnostycznym uzyskuje się łącząc
badania serologiczne i molekularne z hematologicznymi oraz mikroskopową oceną rozmazów krwi.
Literatura
Adaszek Ł., Policht K., Górna M., Kutrzuba J., Winiarczyk S. 2011. Pierwszy
w Polsce przypadek anaplazmozy (erlichiozy) granulocytarnej u kota. Życie
Weterynaryjne, 86, 132–135.
Adaszek Ł., Klimiuk P., Skrzypczak M., Górna M., Ziętek J., Winiarczyk
S. 2012. The identification of Anaplasma spp. isolated from fallow deer
(Dama dama) on a free-range farm in eastern Poland. Polish Journal of
Veterinary Sciences, 15, 393–394.
Adaszek Ł., Górna M., Skrzypczak M., Buczek K., Balicki I., Winiarczyk
S. 2013. Three clinical cases of Anaplasma phagocytophilum infection in
cats in Poland. Journal of Feline Medicine and Surgery, 15, 333–337.
Bjöersdorff A., Svendenius L., Owens J. H., Massung R. F. 1999. Feline granulocytic ehrlichiosis – a report of a new clinical entity and characterisation
of the infectious agent. Journal of Small Animal Practice, 40, 20–24.
Bown K. J., Begon M., Bennett M., Woldehiwet Z., Ogden N. H. 2003. Seasonal dynamics of Anaplasma phagocytophila in a rodent-tick (Ixodes trianguliceps) system, United Kingdom. Emerging Infectious Diseases, 9, 63–70.
110
Chen S. M., Dumler J. S., Bakken J.S., Walker D. H. 1994. Identification of a
granulocytotropic Ehrlichia species as the etiologic agent of human disease.
Journal of Clinical Microbiology, 32, 589–595.
Dreher U. M., de la Fuente J., Hofmann-Lehmann R., Meli M. L., Pusterla N., Kocan K. M. Woldehiwet Z., Braun U., Regula G., Staerk K. D.,
Lutz H. 2005 Serologic Cross-Reactivity between Anaplasma marginale
and Anaplasma phagocytophilum. Clinical and Diagnostic Laboratory
Immunology, 12, 1177–1183.
Dumler J. S., Asanovich K. M., Bakken J. S., Richter P., Kimsey R., Madigan
J. E. 1995. Serologic cross-reactions among Ehrlichia equi, Ehrlichia phagocytophila and human granulocytic Ehrlichia. Journal of Clinical Microbiology, 33, 1098–1103.
Dumler J. S., Barbet A. F., Bekker C. P., Dasch G. A., Palmer G. H., Ray S. C.,
Rikihisa Y., Rurangirwa F.R. 2001. Reorganization of genera in the families Rickettsiaceae and Anaplasmataceae in the order Rickettsiales: unification of some species of Ehrlichia with Anaplasma, Cowdria with Ehrlichia and
Ehrlichia with Neorickettsia, descriptions of six new species combinations
and designation of Ehrlichia equi and ‘HGE agent’ as subjective synonyms
of Ehrlichia phagocytophila. International Journal of Systematic and
Evolutionary Microbiology, 51, 2145–2165.info:pmid/11760958info:
pmid/11760958
Dunning Hotopp J. C., Lin M., Madupu R., Crabtree J., Angiuoli S. V., Eisen J. A., Seshadri R., Ren Q., Wu M., Utterback T. R., Smith S., Lewis
M., Khouri H., Zhang C., Niu H., Lin Q., Ohashi N., Zhi N., Nelson W.,
Brinkac L. M., Dodson R. J., Rosovitz M. J., Sundaram J., Daugherty
S. C., Davidsen T., Durkin A. S., Gwinn M., Haft D. H., Selengut J. D.,
Sullivan S. A., Zafar N., Zhou L., Benahmed F., Forberger H., Halpin R.,
Mulligan S., Robinson J., White O., Rikihisa Y., Tettelin H. 2006. Comparative genomics of emerging human ehrlichiosis agents. PLoS Genetics,
2, E21.
Dzięgiel B., Adaszek Ł., Winiarczyk M., García-Bocanegra I., Alfonso Carbonero A., Winiarczyk S. Comparative analysis of 16S RNA nucleotide
sequences of Anaplasma phagocytophilum detected in the blood of horses
from various parts of Europe. Journal of Medical Microbiology, w druku.
Foley J. E., Leutenegger C. M., Dumler J. S., Pedersen N. C., Madigan J.
E. 2003. Evidence for modulated immune response to Anaplasma phagocytophila sensu lato in cats with FIV-induced immunosuppression. Comparative Immunology, Microbiology and Infectious Diseases, 26, 103–
113.
111
Górna M., Adaszek Ł., Policht K., Skrzypczak M., Winiarczyk S. 2013. Detection of Anaplasma phagocytophilum in a cat. Veterinární medicína, 58,
39–43.
Hamel D., Bondarenko A., Silaghi C., Nolte I., Pfister K. 2012. Seroprevalence
and bacteremia of Anaplasma phagocytophilum in cats from Bavaria and
Lower Saxony (Germany). Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift, 125, 163–167.
Heikkilä H. M., Bondarenko A., Mihalkov A., Pfister K., Spillmann T. 2010.
Anaplasma phagocytophilum infection in a domestic cat in Finland: Case
report. Acta Veterinaria Scandinavica, 52, 62.
Heimer R., van Andel A., Wormser G.P., Wilson M. L. 1997. Propagation of
granulocytic Ehrlichia spp. from human and equine sources in HL-60 cells
induced to differentiate into functional granulocytes. Journal of Clinical
Microbiology, 35, 923–927.
Inokuma H., Oyamada M., Kelly P. J., Jacobson L. A., Fournier P. E., Itamoto
K., Okuda M., Brouqui P. 2005. Molecular detection of a new Anaplasma
species closely related to Anaplasma phagocytophilum in canine blood from
South Africa. Journal of Clinical Microbiology, 43, 2934–2937.
Lappin M. R., Breitschwerdt E. B., Jensen W. A., Dunnigan B., Rha J. Y.,
Williams C. R., Brewer M., Fall M. 2004. Molecular and serologic evidence
of Anaplasma phagocytophilum infection in cats in North America. Journal
of the American Veterinary Medical Association, 225, 893–896.
Lewis G. E. Jr, Huxsoll D. L., Ristic M., Johnson A. J. 1975. Experimentally
induced infection of dogs, cats, and nonhuman primates with Ehrlichia equi,
etiologic agent of equine ehrlichiosis. American Journal of Veterinary Research, 36, 85–88.
Liu Z., Luo J., Bai Q., Ma M., Guan G., Yin H. 2005. Amplification of 16S
rRNA genes of Anaplasma species in China for phylogenetic analysis. Veterinary Microbiology, 107, 145–148.
Łukaszewska J., Adaszek Ł., Winiarczyk S. 2008. Obraz krwi w przebiegu
anaplazmozy granulocytarnej u psów i koni. Życie Weterynaryjne, 83,
827–831.
Magnarelli L. A., Ijdo J. W., van Andel A. E., Wu C., Fikrig E. 2001. Evaluation of a polyvalent enzyme-linked immunosorbent assay incorporating a
recombinant p44 antigen for diagnosis of granulocytic ehrlichiosis in dogs
and horses. American Journal of Veterinary Research, 62, 29–32.
Magnarelli L. A., Bushmich S. L., Ijdo J. W., Fikrig E. 2005. Seroprevalence of
antibodies against Borrelia burgdorferi and Anaplasma phagocytophilum in
cats. American Journal of Veterinary Research, 66, 1895–1899.
112
Munderloh U. G., Madigan J. E., Dumler J. S., Goodman J. L., Hayes S. F.,
Barlough J. E., Nelson C. M., Kurtti T. J. 1996. Isolation of the equine
granulocytic ehrlichiosis agent, Ehrlichia equi, in tick cell culture. Journal
of Clinical Microbiology, 34, 664–670.
Ogden N. H., Bown K., Horrocks B. K., Woldehiwet Z., Bennett M. 1998.
Granulocytic Ehrlichia infection in ixodid ticks and mammals in woodlands
and uplands of the U. K. Medical and Veterinary Entomology, 12, 423–
429.
Pan L., Zhang L., Wang G., Liu Q., Yu Y., Wang S., Yu H., He J. 2011. Rapid,
simple, and sensitive detection of Anaplasma phagocytophilum by loop-mediated isothermal amplification of the msp2 gene. Journal of Clinical Microbiology, 49, 4117–4120.
Rikihisa Y. 1991. The tribe Ehrlichieae and ehrlichial diseases. Clinical Microbiology Reviews, 4, 286–308.
Rikihisa Y. 2010. Anaplasma phagocytophilum and Ehrlichia chaffeensis: subversive manipulators of host cells. Nature Reviews. Microbiology, 8, 328–
339.
Schaarschmidt-Kiener D., Graf F., von Loewenich F.D., Müller W. 2009. Anaplasma phagocytophilum infection in a cat in Switzerland. Schweizer Archiv für Tierheilkunde, 151, 336–341.
Shaw S. E., Binns S. H., Birtles R. J., Day M. J., Smithson R., Kenny M. J.
2005. Molecular evidence of tick-transmitted infections in dogs and cats in
the United Kingdom. Veterinary record, 157, 645–648.
Staniec M., Dzięgiel B., Adaszek Ł., Wernicka-Furmaga R., Kutrzuba J., Winiarczyk S. 2013. Rozpoznawanie anaplazmozy granulocytarnej u kotów.
Weterynaria w praktyce, 10 (7–8), 56–62.
Stuen S. 2007. Anaplasma phagocytophilum – the most widespread tick-borne
infection in animals in Europe. Veterinary Research Communications,
31, 79–84.
Tarello W. 2005. Microscopic and clinical evidence for Anaplasma (Ehrlichia)
phagocytophilum infection in Italian cats. Veterinary record, 156, 772–774.
mgr inż. Beata Dzięgiel
Katedra Epizootiologii i Klinika Chorób Zakaźnych
Wydział Medycyny Weterynaryjnej
UP w Lublinie, ul. Głęboka 30
113
Natalia SAJNÓG
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 115–131
ISSN 1895-2241
WYBRANE PROBLEMY INFRASTRUKTURY
PRZESYŁOWEJ W POLSCE
SELECTED ISSUES OF TRANSMISSION LINE
INFRASTRUCTURE IN POLAND
Abstrakt. Status prawny wielu urządzeń przesyłowych w Polsce nie jest
uregulowany. Wynika to z faktu, iż praktycznie do dnia 2 sierpnia 2008
r. w ustawodawstwie polskim nie istniała instytucja służebności przesyłu,
a obowiązujące przepisy miały przeważnie administracyjny charakter. Wejście w życie ustawy o zmianie ustawy Kodeks cywilny oraz niektórych innych ustaw, mimo iż wprowadziło instytucję służebności przesyłu, to nie
rozwiązało w pełni problematyki tej materii. Można więc stwierdzić, iż
aktualnie obowiązujące przepisy nie regulują w sposób kompletny i spójny
statusu prawnego urządzeń przesyłowych, jak również praw do gruntów
związanych z tymi urządzeniami. Obecnie trwające prace nad projektami
ustaw o korytarzach przesyłowych, o zmianie ustawy Kodeks cywilny oraz
o zmianie ustawy Kodeks cywilny i ustawy o gospodarce nieruchomościami [stan na dzień 08.09.2013r.] mogą jednak stanowić przyczynek
do ich regulacji. Celem niniejszego artykułu jest rozpoznanie aktualnych
problemów związanych z regulacją stanów prawnych do gruntów, jak
i statusów prawnych urządzeń przesyłowych z tym gruntem związanych.
W pracy wskazano także na trudności związane z realizacją przedsięwzięć
inwestycyjnych, zarówno w odniesieniu do nowoprojektowanej, jak i istniejącej infrastruktury przesyłowej oraz przybliżono kwestię jej oddziaływania na warunki przestrzenne nieruchomości. Poruszono również kwestię
wpływu infrastruktury przesyłowej na wartość nieruchomości.
Słowa kluczowe: służebność przesyłu, infrastruktura przesyłowa, urządzenie
przesyłowe, gospodarka nieruchomościami, wartość nieruchomości.
Summary. The legal status of a number of transmission line devices in Poland is not regulated. It stems from the fact that till August 2, 2008 the issue
of transmission line easement did not exist in the Polish legislation, in additi115
Natalia Sajnóg
on to that the binding rules of law were largely of administrative nature. The
introduction of act amending the act – The Civil Code, as well as some other
laws, did not completely solve the issues of this matter despite introducing
transmission easement regulations. It may be asserted that the current rules
of law do not completely and cohesively regulate the legal status of transmission easement devices as well as the right of usufruct of land connected with
those devices. Currently the works on the draft of the act on transmission line
easement, amending the act – The Civil Code as well as amending the act – The
Civil Code and the Real Estate act [as of 08.09.2013] are in progress and may
lead to their regulation. The purpose of this paper is to examine the most important and current issues connected with the regulation of the legal status
of the right of usufruct of land as well as the legal status of the transmission devices connected with that land. The paper lists a number of difficulties
connected with carrying out investment projects both in relation to newly
designs and old transmission line infrastructure, the paper also describes the
impact of transmission line infrastructure on the spatial conditions of real estate. In addition to that, the paper touches upon the influence of transmission
line infrastructure on the value of real estate.
Key words: transmission line easement, transmission line infrastructure,
transmission devices, real estate management, the value of real estate
WSTĘP
Służebność przesyłu, czyli jedno z ograniczonych praw rzeczowych,
do polskiego systemu prawnego zostało wprowadzone ustawą z dnia
30 maja 2008r. o zmianie ustawy – Kodeks cywilny oraz niektórych
innych ustaw (Dz. U. Nr 116, poz. 731). Powyższa ustawa, wchodząc
w życie dnia 3 sierpnia 2008r., unormowała przedmiotowe prawo
poprzez dodanie do ustawy z dnia 23 kwietnia 1964r. Kodeks cywilny (k.c.) (Dz. U. Nr 16, poz. 93 z późn. zm.) artykułów od 3051 do
3054 [Rozdział III. Służebność przesyłu] oraz wprowadzając nowe
brzmienie art. 49 [urządzenia nie będące częściami składowymi nieruchomości].
Służebność przesyłu polega na obciążeniu nieruchomości na rzecz
przedsiębiorcy, który zamierza wybudować, lub którego własność
stanowią urządzenia służące do doprowadzania lub odprowadzania
płynów, pary, gazu, energii elektrycznej oraz inne urządzenia podobne, prawem polegającym na tym, że przedsiębiorca może korzystać
w oznaczonym zakresie z nieruchomości obciążonej, zgodnie z prze116
Wybrane problemy infrastruktury przemysłowej w Polsce
znaczeniem tych urządzeń (art. 3051 k.c.). Służebność przesyłu może
powstać w wyniku umowy pomiędzy właścicielem nieruchomości
a przedsiębiorcą lub na podstawie orzeczenia sądu – w obu przypadkach za wynagrodzeniem (art. 3052 k.c.). Innym sposobem nabycia
jest zasiedzenie służebności przesyłu z mocy prawa (art. 3054 k.c.
w związku z art. 292 k.c.), poprzez analogię do służebności gruntowej,
gdyż zgodnie z art. 3054 k.c. „Do służebności przesyłu stosuje się odpowiednio przepisy o służebnościach gruntowych”.
Wygaśnięcie służebności przesyłu następuje najpóźniej wraz
z zakończeniem likwidacji przedsiębiorstwa (art. 3053 § 2 k.c.).
Wprowadzone w 2008r. przepisy okazały się być jednak nie wystarczająco szczegółowe i kompletne na zastane bardzo zróżnicowane i złożone stany faktyczne, dotyczące urządzeń przesyłowych
i związanych z nimi prawami do gruntów. Ponadto w aspekcie aktualnych wyzwań, jakie niesie za sobą rozwój cywilizacyjny, potrzeba
zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego, w tym bezpieczeństwa
dostaw paliw, niezbędne jest stworzenie warunków umożliwiających
przedsiębiorcom przesyłowym sprawną modernizację i rozbudowę
istniejącej infrastruktury oraz budowę nowej. Potrzebne są zatem regulacje prawne, które uporządkują tzw. „zaszłości” oraz zagwarantują
możliwość skutecznego zaspokojenia potrzeb dostarczanych za pomocą infrastruktury przesyłowej, czyli zapewnią kompleksową obsługę
prawną infrastruktury przesyłowej w odniesieniu do jej realizacji,
modernizacji oraz planowanych nowych inwestycji.
W związku z powyższym obecne prace nad rządowymi i poselskimi projektami ustaw mają na celu stworzyć regulacje prawne dające
możliwość na uporządkowanie zagadnień związanych z tematyką
infrastruktury przesyłowej.
STATUS PRAWNY URZĄDZEŃ PRZESYŁOWYCH A TYTUŁ
PRAWNY DO GRUNTÓW
Na wstępie należy zwrócić uwagę, iż zakres art. 49 § 1 k.c. jest ujęty
zbyt wąsko, co powoduje, że niektóre stany faktyczne nie są objęte
powyższym przepisem mimo, iż być powinny. W poniższej tabeli dokonano zestawienia aktualnego brzmienia w.w. zapisu prawa
z propozycjami jego uzupełnienia według rządowego projektu ustawy
117
Natalia Sajnóg
o zmianie ustawy Kodeks cywilny oraz poselskiego projektu ustawy
o zmianie ustawy Kodeks cywilny i ustawy o gospodarce nieruchomościami [stan na dzień 08.09.2013r.].
Ustawa z dnia
23 kwietnia
1964r. Kodeks
cywilny
Tab. 1. Zestawienie zapisów odpowiadających sobie regulacji
według ustawy Kodeks cywilny oraz projektowanych ustaw.
Rządowy projekt ustawy o zmianie ustawy
Kodeks cywilny
Poselski projekt
ustawy o zmianie
ustawy Kodeks
cywilny i ustawy
o gospodarce nieruchomościami
Art. 49 §
1. Urządzenia
służące do
doprowadzania
lub odprowadzania
p ł y n ó w,
p a r y ,
g a z u ,
energii
elektrycznej oraz
inne urządzenia
podobne
nie należą
do części
składowych nieruchomości, jeżeli
wchodzą
w skład
przedsiębiorstwa.
Art. 49 § 1. Urządzenia służące do doprowadzania lub odprowadzania płynów, pary,
gazów, energii elektrycznej, urządzenia infrastruktury telekomunikacyjnej, a także
urządzenia przeznaczone do prowadzenia
ruchu kolejowego, urządzenia tras tramwajowych, transportu linowego, linii trolejbusowych oraz inne urządzenia podobne nie
należą do części składowych nieruchomości, jeżeli wchodzą w skład przedsiębiorstwa.
§ 6. Budynki i budowle służące wyłącznie
do korzystania z urządzeń, o których mowa
w § 1, wzniesione przez przedsiębiorcę na
nieruchomości obciążonej służebnością
przesyłu, stanowią jego własność. Własność tych budynków i budowli jest prawem
związanym ze służebnością przesyłu.
§ 7. Jeżeli budynki i budowle, o których
mowa w § 6, zostały wzniesione na nieruchomości obciążonej służebnością przesyłu
przez jej właściciela lub inną osobę, właściciel nieruchomości może żądać, aby przedsiębiorca nabył ich własność za odpowiednim wynagrodzeniem, chyba że w umowie
strony postanowiły inaczej. Z żądaniem
przeniesienia własności takich budynków i
budowli może wystąpić także przedsiębiorca.
Art. 49 § 1. Urządzenia służące do
doprowadzania lub
odprowadzania płynów, pary, gazów
i energii elektrycznej, do prowadzenia
ruchu kolejowego,
tramwajowego, transportu linowego i trolejbusowego, zapewniające łączność i sygnalizację oraz inne
urządzenia podobne,
a także budynki, które służą wyłącznie do
korzystania z tych
urządzeń (urządzenia prze-syłowe), nie
należą do części składowych nieruchomości, jeżeli zostały
trwale przyłączone
do sieci wchodzącej
w skład przedsiębiorstwa lub zostały
w tym celu wzniesione.
Źródło: Opracowanie własne
118
Potrzeba rozszerzenia zakresu stosowania art. 49 § 1 ma na celu
uzupełnienie pojęcia urządzenia przesyłowego o urządzenia służące
prowadzeniu ruchu kolejowego, tramwajowego, transportu linowego
i trolejbusowego, zapewniające łączność telekomunikacyjną oraz
o budynki służące wyłącznie do korzystania z tych urządzeń.
Należy jednak zauważyć, iż w obowiązującym stanie prawnym
mimo, iż funkcjonuje nazwa urządzenie przesyłowe to jednak brak jest
jego definicji. Próbę zdefiniowania funkcjonującego nazewnictwa
podejmuje projekt ustawy o korytarzach przesyłowych (wersja 5.3)
przygotowywany przez Ministerstwo Gospodarki w art. 2 pkt 5, który mówi, iż urządzeniami przesyłowymi są umieszczone na, pod lub
nad gruntem instalacje, urządzenia techniczne i obiekty służące do
przesyłu lub dystrybucji energii elektrycznej, gazów w tym dwutlenku węgla, ciepła oraz ropy naftowej i produktów naftowych. Projekt
w. w. ustawy zawiera również m.in. definicję przedsiębiorcy przesyłowego oraz korytarza przesyłowego, który stanowi teren niezbędny
do posadowienia urządzeń przesyłowych lub ich eksploatacji, zgodnie
z przeznaczeniem tych urządzeń.
Rozpatrując problematykę służebności przesyłu w Polsce, w tym
regulacji stanów prawnych do gruntów, jak i statusów prawnych
urządzeń przesyłowych z tym gruntem związanych, należy przede
wszystkim dokonać podziału na dwa okresy: I – do dnia 2 sierpnia
2008r. oraz II – po tym dniu.
Do czasu wejścia w życie ustawy z dnia 30 maja 2008r. w Kodeksie
Cywilnym do kwestii urządzeń przesyłowych odnosił się jedynie art.
49 mówiący, że urządzenia służące do doprowadzania lub odprowadzania wody, pary, gazu, prądu elektrycznego oraz inne urządzenia podobne nie należą do części składowych gruntu lub budynku, jeżeli wchodzą
w skład przedsiębiorstwa lub zakładu. Przepis ten dotyczył jedynie praw
własności wymienionych w nim urządzeń mówiąc, iż urządzenia te
nie musiały stanowić własności właściciela gruntu, tj. nie dzieliły losu
prawnego nieruchomości. Tym samym przedsiębiorstwo stawało się
właścicielem urządzeń, gdy samo je wybudowało, bądź w przypadku
przeniesienia prawa własności z osoby, która je wybudowała na przedsiębiorcę w drodze umowy. W obu przypadkach własność tych urządzeń przechodziła na przedsiębiorstwo z chwilą wejścia w jego skład.
Przepis ten nie odnosił się jednak w żaden sposób do przyznania praw
119
Natalia Sajnóg
do gruntu w związku z budową urządzeń przesyłowych, ich konserwacją oraz naprawami. O tym, czy czynności te będą zrealizowane
decydował właściciel nieruchomości. Sprawę praw do gruntu rozwiązywano więc najczęściej albo poprzez ustanowienie prawa użytkowania
uprawniającego do budowy urządzeń, ich przeglądów, konserwacji
i napraw, bądź poprzez ustanowienie służebności gruntowej na rzecz
przedsiębiorcy. Obie metody były akceptowane jedynie ze względu na
brak uregulowań prawnych w tym zakresie.
Począwszy od dnia 3 sierpnia 2008r. właściciel nieruchomości
zgodnie z art. 3051 k.c., może ustanowić na rzecz przedsiębiorcy służebność przesyłu. Wprowadzone przepisy dają również przedsiębiorcy
możliwość wystąpienia z żądaniem ustanowienia służebności przesyłu, jeżeli jest ona konieczna dla właściwego korzystania z urządzeń
wymienionych w art. 49 § 1 w.w. ustawy, za odpowiednim wynagrodzeniem, a właściciel odmawia zawarcia umowy o ustanowienie służebności przesyłu. Poprzez dodanie § 2 do art. 49 k.c. przedsiębiorca
przesyłowy ma możliwość uzyskać tytuł własności do urządzeń, których koszty budowy poniosła inna osoba. Ustawodawca wskazuje przy
tym, iż podstawowym narzędziem do regulacji tej kwestii jest umowa
zawarta pomiędzy przedsiębiorcą, a podmiotem, który poniósł koszty
budowy urządzeń przesyłowych. Z żądaniem przeniesienia własności
tych urządzeń na przedsiębiorcę przesyłowego może wystąpić również
osoba, która poniosła koszty ich budowy i jest ich właścicielem. Tym
samym od dnia 3 sierpnia 2008r., jeżeli w myśl art. 49 § 1 k.c. urządzenie zostanie uznane za urządzenie przesyłu to przedsiębiorstwo przesyłowe może żądać przymusowego ustanowienia służebności przesyłu,
tj. uzyskać prawo do gruntu, z którym urządzenia te są związane.
W tym miejscu należy również wspomnieć, że w obu rozpatrywanych okresach inwestor mógł uzyskać prawo do cudzego gruntu
wbrew woli jego właściciela i wznosić na nim urządzenia przesyłowe
w ramach inwestycji stanowiącej cel publiczny na podstawie przepisów wywłaszczeniowych, tj. zarówno klasycznego postępowania
wywłaszczeniowego, jak i przepisu szczególnego jakim jest art. 124
ustawy z dnia 21 sierpnia 1997r. o gospodarce nieruchomościami
(u.g.n.) (Dz. U. nr 102 poz. 651 z późn. zm.), który mówi, że Starosta,
wykonujący zadanie z zakresu administracji rządowej, może ograniczyć,
w drodze decyzji, sposób korzystania z nieruchomości przez udzielenie
120
zezwolenia na zakładanie i przeprowadzenie na nieruchomości ciągów
drenażowych, przewodów i urządzeń służących do przesyłania lub dystrybucji płynów, pary, gazów i energii elektrycznej oraz urządzeń łączności
publicznej i sygnalizacji, a także innych podziemnych, naziemnych lub
nadziemnych obiektów i urządzeń niezbędnych do korzystania z tych
przewodów i urządzeń, jeżeli właściciel lub użytkownik wieczysty nieruchomości nie wyraża na to zgody. Ograniczenie to następuje zgodnie
z planem miejscowym, a w przypadku braku planu, zgodnie z decyzją
o ustaleniu lokalizacji inwestycji celu publicznego. Podejmowane próby
porównywania służebności przesyłu z wyżej cytowanym art. 124
u.g.n. skłaniają do wniosku, iż służebność przesyłu może być ustanawiana poprzez czynność prawną, bądź orzeczenie sądu – ma więc charakter instytucji prawa cywilnego, natomiast podstawą ograniczenia
wynikającego z w.w. art. 124 jest decyzja administracyjna. Jednakże
relacja pomiędzy art. 3052 k.c. a art. 124 u.g.n. jest bardziej skomplikowana. Dalsze istnienie obu regulacji może prowadzić do nadużywania art. 124 u.g.n., gdyż ustanowienie służebności przesyłu wiąże
się z obowiązkiem uiszczenia opłaty sądowej i inicjatywy dowodowej
po stronie przedsiębiorcy i jest to postępowanie długotrwałe. Przedsiębiorca może więc nie być zainteresowany jego wszczęciem, zawsze
odwołując się do art. 124 w.w. ustawy [Rakoczy 2012].
Kolejnym zagadnieniem jest kwestia uzyskania dostępu do publicznej sieci przesyłowej przez cudzą nieruchomość sąsiednią. Obecnie sprawa ta w przypadku zgody właściciela nieruchomości sąsiedniej
jest realizowana poprzez ustanowienie odpowiedniej służebności
gruntowej. Jeżeli jednak takiej zgody nie ma, zastosowanie znajdują
tu przepisy dotyczące służebności drogi koniecznej – art. 145 k.c.
i właściwe przepisy kodeksu postępowania cywilnego. Dodane do
art. 145 § 4 i 5 k.c. w poselskim projekcie ustawy o zmianie ustawy
kodeks cywilny i ustawy o gospodarce nieruchomościami, dawałyby
roszczenie właścicielowi nieruchomości do ułożenia na cudzym gruncie urządzeń przesyłowych w celu ich podłączenia do sieci publicznej
poprzez ustanowienie służebności gruntowej na podstawie przepisów
o służebności drogi koniecznej. Ustanowiona służebność gruntowa
na rzecz właściciela nieruchomości nie posiadającej dostępu do sieci,
stawałaby się służebnością przesyłu z chwilą jej nabycia przez przedsiębiorcę.
121
Natalia Sajnóg
Tym samym mimo, iż ustawa o zmianie ustawy – Kodeks cywilny oraz niektórych innych ustaw z 2008r. wprowadziła do polskiego
systemu prawa przepisy, umożliwiające zarówno właścicielom nieruchomości, jak i przedsiębiorcom przesyłowym możliwość do regulacji
statusu prawnego urządzeń przesyłowych oraz praw do gruntów
związanych z tymi urządzeniami, to wprowadzone przepisy okazały
się być niekompletne i niespójne. Ponadto druga kwestia, związana
z potrzebą wprowadzenia regulacji prawnych umożliwiających usprawnienie i przyśpieszenie realizacji zadań inwestorskich związanych
z nieodzownością rozbudowy istniejącej lub budowy nowej infrastruktury przesyłowej, wskazuje na konieczność prac legislacyjnych
w tej materii.
TRUDNOŚCI W REALIZACJI SIECIOWYCH PRZEDSIĘWZIĘĆ
INWESTYCYJNYCH
Obecnie realizacja inwestycji przesyłowych, uznawanych za inwestycje celu publicznego, napotyka na szereg przeciwności ze względu na
wymóg przeprowadzenia wielu postępowań administracyjnych, uzyskania wielu pozwoleń, zgód i opinii. Tym samym proces inwestycyjny
to niezwykle przewlekły mechanizm, który cechuje brak spójności ze
względu na podział na administrację rządową i samorządową oraz
podział procedur administracyjnych i sądowych na mnogość następujących po sobie etapów. Przeciwności te przedsiębiorca musi pokonać,
aby dojść do fazy, jakim jest budowa infrastruktury przesyłowej.
Charakterystyczną cechą omawianych przedsięwzięć inwestycyjnych jest ich przebieg przez dużą liczbę nieruchomości. Nieruchomości te charakteryzują się różnorodnym statusem własnościowym
(grunty prywatne, samorządowe, w zarządzie jednostek państwowych), prawnym (grunty o stanie prawnym uregulowanym i nieuregulowanym), ochronnym (grunty rolne, leśne, Natura 2000, parki
narodowe i krajobrazowe, grunty zabytkowe, zurbanizowane, zagrożone powodziami itp.). Ponadto inwestycje te przebiegają przez tereny
objęte częściowo miejscowymi planami zagospodarowania przestrzennego, a częściowo ich pozbawionymi. Blisko 60% powierzchni Polski
stanowią użytki rolne, lasy ok. 30%, sieć Natura 2000 zajmuje prawie
20 % powierzchni lądowej kraju, natomiast pokrycie miejscowymi
122
planami zagospodarowania przestrzennego na koniec 2011r. wynosiło
ok. 27% powierzchni kraju. To oznacza, iż w znacznej mierze realizowana inwestycja przesyłowa będzie przechodziła przez użytki rolne
i leśne oraz tereny, dla których wymagane będzie wydanie decyzji
o ustaleniu lokalizacji inwestycji celu publicznego. Rzadko kiedy da się
też uniknąć obszarów objętych siecią Natura 2000 lub też innymi formami ochrony przyrody. Dodatkowo wedle obowiązujących przepisów
część inwestycji przesyłowych może znacząco oddziaływać na środowisko, co powoduje wydanie odpowiednich ocen oddziaływania na środowisko oraz decyzji o uwarunkowaniach środowiskowych – regulacje
wprowadzone ustawą z dnia 18 maja 2005 o zmianie ustawy – Prawo
ochrony środowiska oraz niektórych innych ustaw (Dz. U. z 2005 r.
Nr 113, poz. 954), a znowelizowana ustawą z dnia 3 października
2008 o udostępnianiu informacji o środowisku i jego ochronie, udziale
społeczeństwa w ochronie środowiska oraz o ocenach oddziaływania
na środowisko (Dz. U. z 2008 r. Nr 199, poz. 1227). Należy przy tym
zauważyć, że decyzja środowiskowa jest pierwszym etapem procesu
uzyskiwania pozwoleń administracyjnych, poprzedzając choćby takie
decyzje administracyjne jak decyzja o ustaleniu lokalizacji inwestycji
celu publicznego, czy decyzja o pozwoleniu na budowę.
Obecnie na realizację sieciowych przedsięwzięć inwestycyjnych
składają się następujące działania:
• wprowadzenie zamierzenia inwestycyjnego do opracowań planistycznych (studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania
przestrzennego gminy i miejscowych planów zagospodarowania
przestrzennego (MPZP) lub uzyskanie decyzji o ustaleniu lokalizacji
inwestycji celu publicznego (ULICP)),
• uzyskanie decyzji o uwarunkowaniach środowiskowych,
• uzyskanie prawa do dysponowania nieruchomością na cele budowlane,
• uzyskanie pozwolenia na budowę dla zamierzenia inwestycyjnego,
• realizacja prac budowlano-montażowych,
• pozwolenie na użytkowanie.
Należy również zwrócić uwagę na fakt, iż zamierzenie inwestycyjne odnoszące się do infrastruktury przesyłowej może być zrealizowane
na podstawie jego lokalizacji w miejscowym planie zagospodarowania
przestrzennego lub poprzez wydanie decyzji o ustaleniu lokalizacji
123
Natalia Sajnóg
inwestycji celu publicznego (w przypadku braku MPZP). W praktyce
w zasadzie niespotykana jest sytuacja, aby na trasie planowanej inwestycji tereny posiadały wyłącznie obowiązujące MPZP. Wówczas
potrzebne jest wydanie decyzji ULICP, jednakże wydanie jej dla całej
inwestycji jest niemożliwe, ponieważ wydaje się ją wyłącznie dla
obszarów nie objętych MPZP. Oznacza to konieczność prowadzenia
dwóch różnych postępowań lokalizacyjnych dla jednej inwestycji.
Ponadto jeżeli dla danego terenu, przez który ma przebiegać zamierzenie inwestycyjne, nie obowiązuje MPZP a infrastruktura przesyłowa
przechodzi przez tereny rolne lub leśne i wymagana jest zmiana przeznaczenia gruntów, to zgodnie z art. 7 ustawy z dnia 3 lutego 1995 r.
o ochronie gruntów rolnych i leśnych (Dz. U. z 2004 r. Nr 121, poz.
1266,z późn. zm.) dla zmiany przeznaczenie gruntów wymagane jest
opracowanie MPZP, a co za tym idzie nie można wystąpić o decyzję
ULICP.
Celem projektowanej ustawy o korytarzach przesyłowych jest
więc wprowadzenie regulacji usprawniających proces realizacji inwestycji celu publicznego w odniesieniu do infrastruktury przesyłowej.
Zapisy projektowanej ustawy odnoszą się m.in. do następujących
kwestii:
• planowania lokalizacji urządzeń przesyłowych,
• ustanawiania korytarza przesyłowego dla nowych urządzeń przesyłowych,
• udzielania pozwolenia na budowę urządzeń przesyłowych,
• określania korytarza przesyłowego dla istniejących urządzeń przesyłowych,
• lokalizowania kolejnych urządzeń przesyłowych oraz innych urządzeń w korytarzu przesyłowym,
• ustanowienia służebności przesyłu oraz gospodarowania gruntami
w obszarze korytarza przesyłowego,
• ustalania i przyznawania odszkodowania z tytułu obciążenia nieruchomości służebnością przesyłu.
Tym samym projektowane rozwiązania mają w szczególności
wprowadzić skuteczne procedury planowania inwestycji, realizacji
nowych, jak również regulacji praw do urządzeń przesyłowych już
z gruntem związanych.
124
WPŁYW INFRASTRUKTURY PRZESYŁOWEJ NA WARUNKI
PRZESTRZENNE NIERUCHOMOŚCI
Infrastrukturę techniczną można podzielić przede wszystkim ze
względu na jej położenie w stosunku do powierzchni ziemi, dokonując
jej systematyki na: podziemną, naziemną i nadziemną.
Tab. 2. Podział infrastruktury ze względu na jej położenie
w stosunku do powierzchni ziemi.
Infrastruktura podziemna
Infrastruktura
naziemna
Infrastruktura
nadziemna
– ciepłownicza
– ciepłownicza
– elektroenergetyczna
– do przesyłania ropy i produktów naftowych
– gazowa
– telekomunikacyjna
– elektroenergetyczna
– komunikacyjna
– inna
– gazowa
– melioracyjna
– kanalizacyjna
– inna
– telekomunikacyjna
– wodociągowa
– inna
Źródło: Opracowanie własne.
Trzeba także zauważyć, iż infrastruktura lokalna, dzięki której
działka staje się uzbrojona będzie inaczej odbierana przez jej właściciela/użytkownika wieczystego niż działka, przez którą przebiega
infrastruktura tranzytowa. Brak możliwości podłączenia się do sieci
tranzytowej, w ocenie właściciela/użytkownika wieczystego działki
skutkuje jedynie ograniczeniami i stratami wynikającymi z jej występowania.
Tym samym w odniesieniu do infrastruktury przesyłowej (za
wyjątkiem infrastruktury komunikacyjnej i melioracyjnej) można
wyróżnić następujące cechy przestrzeni, które w zależności od zmiany
swoich parametrów będą stanowiły o poziomie uciążliwości infrastruktury w granicach działki ewidencyjnej [Konieczny 2006a, 2006b]:
Czynniki związane z parametrami działek obciążonych infrastrukturą techniczną (powierzchnia i kształt działki). Im powierzchnia
125
Natalia Sajnóg
mniejsza tym większy negatywny wpływ infrastruktury na przestrzeń
działki, a co za tym idzie jej ograniczona możliwość zagospodarowania. Z kolei im kształt działki bardziej wydłużony tym większe prawdopodobieństwo wystąpienia dłuższego przebiegu linii infrastruktury. Tym samym niewielka powierzchniowo działka o wydłużonym
kształcie, przeznaczona w miejscowym planie zagospodarowania
przestrzennego pod zabudowę bardzo łatwo przy niefortunnym
przebiegu infrastruktury przesyłowej może stracić swoje budowlane
przeznaczenie.
Czynniki opisujące elementy infrastruktury zlokalizowanej na
działkach (długość linii infrastruktury, rodzaj i liczba jej naziemnych
elementów). Długość linii infrastruktury w granicach danej działki ewidencyjnej zależy od jej kształtu i powierzchni. Liczba naziemnych elementów dla sieci nadziemnych zależy od rozpiętości przęsła, natomiast
dla infrastruktury podziemnej od iteratywności obiektów naziemnych
usytuowanych wzdłuż przebiegu linii trasy. Wpływ na te zależności ma
min. ukształtowanie terenu, liczba skrzyżowań z innymi sieciami, czy
w przypadku linii nadziemnych wysokość zawieszenia przewodów. Ze
względu na rodzaj elementów naziemnych można wyróżnić: elementy
naziemne niskie (infrastruktura podziemna) oraz wysokie (infrastruktura nadziemna). Dodatkowo oprócz systematyki wysokościowej, przeszkody te należy rozpatrywać również pod kątem ich szerokości.
Czynniki odzwierciedlające ogólną ingerencję infrastruktury
w przestrzeń działek (sposób przecięcia działek, rodzaj i jakość gruntów). Linia infrastruktury może przechodzić po granicy działki, przez
jej środek, pod dowolnym kątem, lub stanowiąc jej przekątna – za każdym razem wpływ na przestrzeń działki będzie inny. Infrastruktura
tranzytowa w znacznej mierze przechodzi przez użytki rolne i leśne,
powodując istotne zmiany w użytkowaniu, strukturze tych gruntów
na różnych etapach realizacji sieci przesyłowej. Ponadto może skutkować m.in. zniszczeniem pożytków, naruszeniem układu warstw gleby,
bądź wycinką drzew. Jakość gruntów wpływa na wielkość strat, ale
również jako cecha, może ulec obniżeniu ze względu na pogorszenie
stosunków wodnych lub zmianę klasy bonitacyjnej w związku z realizowaną inwestycją.
Czynniki typowe dla procesu budowy sieci (powierzchnia pasa
budowy, powierzchnia odciętych części działek, czas trwania inwesty126
cji) i eksploatacji sieci (powierzchnia pasa eksploatacji, powierzchnia
pasa ochrony funkcyjnej). Powyższe elementy pojawiają się na różnych
etapach realizacji inwestycji, wydzielając określony zasięg dla prawidłowego funkcjonowania infrastruktury przesyłowej, co przekłada się
z kolei na ingerencję w przestrzeń nieruchomości.
Sposób przebiegu infrastruktury przesyłowej przez nieruchomość
(działkę ewidencyjną) ma kluczowe znaczenie na warunki przestrzenne,
sposób zagospodarowania oraz wartość nieruchomości, nie pomijając
przy tym niezaprzeczalnego wpływu na przyrodę i środowisko. Skala
tego oddziaływania zależy jednak w głównej mierze od grupy, rodzaju
i parametrów technicznych realizowanej infrastruktury przesyłowej.
Rys. 1. Przykład przebiegu rurociągu ciepłowniczego
w przestrzeni nieruchomości.
Źródło: www.mmtorun.pl/artykul/gdzie-jest-ten-rurociag
ODSZKODOWANIA A WYNAGRODZENIA ZA
INFRASTRUKTURĘ PRZESYŁOWĄ
Szacuje się, iż około 20 mln działek w skali kraju wymaga uporządkowania stanów prawnych w związku z istniejącą na tych działkach infrastrukturą przesyłową [uzasadnienie do projektu ustawy
o korytarzach przesyłowych (wersja 5.3)]. Z regulacją tą wiąże się
jednak kwestia wypłaty stosownych odszkodowań i wynagrodzeń.
127
Natalia Sajnóg
Obecnie odszkodowania są ustalane w ramach postępowań sądowych
ustanawiających służebność przesyłu (długotrwała i kosztowna procedura, wymóg sporządzenia operatów szacunkowych, powszechne
odwołania właścicieli i użytkowników wieczystych nieruchomości
niezadowolonych z wyroków) oraz w trybie przepisów ustawy o gospodarce nieruchomościami (ograniczenie w drodze decyzji sposobu korzystania z nieruchomości poprzez udzielenie zezwolenia na realizację
określonych inwestycji związanych z infrastrukturą przesyłową, musi
być poprzedzone rokowaniami z właścicielem lub użytkownikiem
wieczystym nieruchomości – za wyrządzone w ramach tych inwestycji
szkody przysługuje odszkodowanie, ustalone w drodze decyzji przez
starostę na podstawie operatu szacunkowego sporządzonego przez
rzeczoznawcę majątkowego).
Projekt ustawy o korytarzach przesyłowych zakłada wprowadzenie algorytmu, który ma usprawnić i zmniejszyć koszty związane
z regulacją tych kwestii. Algorytm ten budzi jednak szereg wątpliwości ze względu na trudność uwzględnienia w nim wielkości wybranych parametrów różnicujących nieruchomości od siebie, jak
i samego odniesienia jedynie do wybranych atrybutów. Należy więc
stwierdzić, iż poziom uogólnienia jest duży, szczególnie w nawiązaniu
do terminu „słusznego” odszkodowania w myśl art. 21 Konstytucji
Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 2 kwietnia 1997 r. (Dz. U. z 2009r.,
Nr 114, poz. 946). Warto jednak w tym miejscu przywołać wyrok
Trybunału Konstytucyjnego z dnia 20 lipca 2004r. (SK 11/02) „Prawa
konstytucyjnie chronione, w szczególności prawo własności, nie mając
charakteru absolutnego. Pojmowanie własności jako prawa absolutnego, czy „nieskończonego” (ius infinitum) prowadziłoby w wielu
wypadkach do naruszenia praw innych podmiotów, mogłoby także
obrócić się przeciwko właścicielom. Przepisy ustawowe określające
ograniczenia własności, będąc koniecznym składnikiem porządku
prawnego, powinny we właściwy sposób równoważyć interesy właścicieli i interes publiczny. Słuszne odszkodowanie”, o którym mówi
art.21 ust. 2 Konstytucji, to odszkodowanie związane z wartością
wywłaszczonej nieruchomości. Znamienne jest, że prawodawca konstytucyjny nie posłużył się określeniem„pełne odszkodowanie”, lecz
użył przymiotnika „słuszne”, przez co nadał temu unormowaniu
bardziej elastyczny charakter. Należy zatem przyjąć, iż mogą istnieć
128
szczególne sytuacje, w których inna ważna wartość konstytucyjna
pozwala uznać za słuszne odszkodowanie nie w pełni ekwiwalentne.
Niedopuszczalne jest natomiast ograniczanie wymiaru odszkodowania w sposób arbitralny”.
Ponadto szczególnie należy podkreślić różnicę pomiędzy odszkodowaniem a wynagrodzeniem. Odszkodowanie wynika bowiem ze szkód powstałych podczas budowy infrastruktury przesyłowej (utrata pożytków z nieruchomości, utrudnienia w korzystaniu
z nieruchomości) oraz szkód wynikających z istnienia/eksploatacji
sieci (zmniejszenie wartości użytkowej nieruchomości, zmniejszenie
wartości rynkowej nieruchomości, utrata pożytków spowodowana
wprowadzeniem naziemnych elementów infrastruktury). Wynagrodzenie związane jest natomiast z korzystaniem z nieruchomości przez
przedsiębiorcę przesyłowego – dotyczy to również lat minionych, jednakże wynagrodzenie za bezumowne korzystanie z nieruchomości jako
roszczenie majątkowe przedawnia się wraz z upływem dziesięciu lat,
a w przypadku prowadzenia działalności gospodarczej z upływem lat
trzech [www.sluzebnosc-przesylu.pl/informacje-praktyczne].
WNIOSKI
W pracy przedstawiono jedynie wybrane zagadnienia związane z infrastrukturą przesyłową. Ze względu na ograniczenia niniejszego artykułu,
nie odniesiono się chociażby do problematyki zasiedzenia służebności
przesyłu, czy też wyznaczania jej zasięgu. Poniżej zaprezentowano
wnioski wynikające z niniejszego artykułu:
Aktualnie obowiązujące przepisy nie regulują w sposób kompletny i spójny statusu prawnego urządzeń przesyłowych, jak również
praw do gruntów związanych z tymi urządzeniami.
Zakres art. 49 § 1 k.c. jest ujęty zbyt wąsko, co powoduje, że
niektóre stany faktyczne nie są objęte powyższym przepisem mimo,
iż być powinny.
Stosowane nazewnictwo dotyczące infrastruktury przesyłowej
wymaga regulacji w ustawodawstwie.
Proces realizacji inwestycji przesyłowej charakteryzuje przewlekłość (często kilka lat) ze względu na podział na administrację
rządową i samorządową oraz podział procedur administracyjnych
129
Natalia Sajnóg
i sądowych na mnogość następujących po sobie etapów (wymóg przeprowadzenia wielu postępowań administracyjnych, uzyskania wielu
pozwoleń, zgód i opinii itp.).
Infrastruktura przesyłowa wpływa negatywnie na środowisko
oraz warunki przestrzenne nieruchomości.
Infrastruktura przesyłowa lokalna, dzięki której działka ewidencyjna staje się uzbrojona jest pożądana przez właściciela/użytkownika
wieczystego nieruchomości w przeciwieństwie do infrastruktury
tranzytowej.
Skala oddziaływania infrastruktury przesyłowej na środowisko,
przestrzeń i wartość nieruchomości zależy w głównej mierze od jej
grupy, rodzaju, parametrów technicznych oraz sposobu jej przebiegu
przez nieruchomość (działkę ewidencyjną).
Odszkodowanie to zadośćuczynienie za szkody powstałe podczas
budowy infrastruktury przesyłowej oraz występujące w związku z jej
istnieniem w przestrzeni nieruchomości. Wynagrodzenie związane
jest natomiast z korzystaniem z nieruchomości przez przedsiębiorcę
przesyłowego.
LITERATURA
Cymerman R., Konieczny D. 2000. Podział sieci uzbrojenia terenu (SUT)
oraz charakterystyka szkód spowodowanych budową inwestycji liniowych.
Wycena nr 2(49), Wydawca „EDUCATERRA” Olsztyn, 25–30.
Konieczny D. 2006a. Oddziaływanie tranzytowych sieci uzbrojenia terenu na
przestrzeń nieruchomości – część 1. Wycena nr 3(74), Wydawca „EDUCATERRA” Olsztyn, 30–38.
Konieczny D. 2006b. Charakterystyka cech przestrzennych opisujących stan nieruchomości obciążonych infrastruktura tranzytową – część 2. Wycena nr
4(75), Wydawca „EDUCATERRA” Olsztyn, 14–26.
Rakoczy B. 2012. Służebność przesyłu w praktyce. Lexis Nexis, Warszawa.
Ustawa z dnia 23 kwietnia 1964r. Kodeks cywilny (Dz. U. Nr 16, poz. 93
z późn. zm.).
Ustawa z dnia 30 maja 2008r. o zmianie ustawy – Kodeks cywilny oraz
niektórych innych ustaw (Dz. U. Nr 116, poz. 731).
Ustawa z dnia 21 sierpnia 1997r. o gospodarce nieruchomościami (Dz. U. nr
102 poz. 651 z późn. zm.).
130
Ustawa z dnia 14 czerwca 1960 r. Kodeks postępowania administracyjnego
(Dz. U. z 2011 r. Nr 6, poz. 18, z późn. zm.)
Ustawa z dnia 18 maja 2005 o zmianie ustawy – Prawo ochrony środowiska
oraz niektórych innych ustaw (Dz. U. z 2005 r. Nr 113, poz. 954)
Ustawa z dnia 3 października 2008 o udostępnianiu informacji o środowisku i jego ochronie, udziale społeczeństwa w ochronie środowiska
oraz o ocenach oddziaływania na środowisko (Dz. U. z 2008 r. Nr 199,
poz. 1227).
Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska (Dz. U. z 2013
r. poz. 21, z późn. zm.)
Ustawa z dnia 3 lutego 1995 r. o ochronie gruntów rolnych i leśnych (Dz.
U. z 2004 r. Nr 121, poz. 1266,z późn. zm.)
Projekt ustawy o zmianie ustawy kodeks cywilny wraz z uzasadnieniem
(08.09.2013).
Projekt ustawy o zmianie ustawy Kodeks cywilny i ustawy o gospodarce
nieruchomościami wraz z uzasadnieniem (08.09.2013).
Projekt ustawy o korytarzach przesyłowych (wersja 5.3) wraz z uzasadnieniem (08.09.2013).
www.mmtorun.pl/artykul/gdzie-jest-ten-rurociag (08.09.2013).
www.sluzebnosc-przesylu.pl/informacje-praktyczne (08.09.2013).
Natalia SAJNOG
Politechnika Warszawska
Wydział Geodezji i Kartografii
Zakład Katastru i Gospodarki Nieruchomościami
131
Jacek WAWRZOSEK
Kamila KLIMEK
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 133–141
ISSN 1895-2241
STRUKTURA WYKORZYSTANIA DOPŁAT
UNIJNYCH PRZEZ STUDENTÓW Z WOJEWÓDZTWA
LUBELSKIEGO PRACUJĄCYCH W ROLNICTWIE
STRUCTURE OF EU SUBSIDES UTILIZATION
BY THE STUDENTS FROM THE LUBELSKIE PROVINCE
WORKING IN AGRICULTURE
Abstract. Przeprowadzono badania ankietowe skierowane do grupy 65
studiujących rolników z województwa lubelskiego. Badano strukturę wykorzystania środków finansowych pochodzących z budżetu Unii Europejskiej
a przeznaczonych na dopłaty. W celu interpretacji wyników ankiet zastosowano statystyczne metody analizy skupień w programach Statistica oraz
SAS Enterprise Guide.
Słowa kluczowe: fundusze unijne, studenci, rolnicy, statystyczna analiza
danych ankietowych, analiza skupień
Summary. Survey addressed to a group of 65 studying farmers from the
province of Lubelskie was conducted. Structure of the funds deriving from
the EU budget and allocated for subsidies utilization was investigated. Statistical methods of cluster analysis in the programs Statistica and SAS Enterprise Guide was used for the interpretation of survey results.
Key words: EU funds, students, farmers, statistical analysis of survey data,
cluster analysis
133
Wstęp
Młody wiek rolników podnoszących swoje kwalifikacje zawodowe
sprzyja podejmowaniu przez nich decyzji o rozwoju swoich gospodarstw poprzez sięganie do istniejących możliwości. Szczególnie
racjonalne wydaje się korzystanie z dotacji i dopłat unijnych. Fundusze unijne są środkami finansowymi wykorzystywanymi w celu
wspierania i restrukturyzacji gospodarek krajów członkowskich Unii
Europejskiej. Obecnie do funduszy unijnych zalicza się: Europejski
Fundusz Społeczny, Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego oraz
Fundusz Spójności. Młodzi rolnicy tak jak chętnie korzystają z całej
gamy dopłat oraz dotacji unijnych na rozwój swoich gospodarstw
równie chętnie inwestują dostępne fundusze w swój osobisty rozwój
zarówno naukowy jak i fizyczny. Łączenie rozmaitych celów i źródeł
finansowania wpływa na poziom i zróżnicowanie przyszłego rolnictwa.
Tematyką wykorzystania środków unijnych zajmowali się uprzednio miedzy innymi: Malaga-Toboła [2007] oraz Figurski i Lorencowicz [2009]. Kamińska i Klimek [2013] Wawrzosek i Klimek [[2013]
koncentrują uwagę na zakresie wykorzystania tych środków przez
studiujących rolników.
Celem obecnej pracy jest określenie struktury wykorzystania
funduszy unijnych przez studentów zajmujących się rolnictwem poprzez wskazanie:
• grup funduszy opisujących najczęstsze sposoby łączenia wydatkowanych funduszy unijnych;
• grup studentów opisujących spopularyzowanie i dostępność wśród
młodych rolników podobnych funduszy unijnych.
Wyznaczenie tendencji w sposobie łączenia wydatkowanych
funduszy unijnych pozwala wstępnie ocenić racjonalność korzystania
z dotacji i dopłat unijnych oraz dalszą perspektywę rentowności gospodarstw rolnych korzystających z pomocy finansowej.
Przeprowadzono badania ankietowe na temat korzystania z różnych
funduszy unijnych wśród zajmujących się rolnictwem 65 studentów
różnych wydziałów Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie.
134
Struktura wykorzystania dopłat unijnych przez studentów...
Ankieta zawierała pytania dotyczące
1. korzystania przez respondentów z różnych form unijnego dofinansowania w celu poprawy rentowności gospodarstw:
• dotacji np. zagospodarowanie ugorów, przekazanie młodym rolnikom gospodarstw rolnych i likwidacji pokryć azbestowych na
budynkach;
• dopłat takich jak np.: inwestycje ekologiczne, gospodarstwa ekologiczne, kredyt refinansowany, pomysł na biznes, zakup kolektorów
słonecznych, zakup maszyn rolniczych oraz zakup oleju napędowego.
2. Pozyskiwania informacji o dotacjach i dopłatach z różnych
źródeł;
Zebrane dane poddano selekcji pod względem kompletności informacji, a następnie dokonano wstępnej analizy statystycznej wykorzystując metody tabelaryczne, graficzne i badając niektóre korelacje [Kamińska
i Klimek 2013]. Zaprezentowany metody statystyczne są z konieczności
ograniczone z uwagi na to, że większość zebranych danych miała charakter dychotomiczny. Lecz daje się zauważyć, że zamieniając wartości ze
skali dychotomicznej na wartości binarne jednoznacznie dostosowujemy
je do procedur analizy skupień. A dostępne procedury statystyczne analizy skupień pozwalają na pełniejszą analizę zebranych danych. W tym
odkrywanie interesujące badaczy skupienia opisujące tendencje w sposobach łączenia wydatkowanych funduszy unijnych poprzez wyznaczanie
oddzielnie grup funduszy unijnych oraz oddzielnie grup respondentów
oraz na jednoczesne grupowanie funduszy ze studiującymi rolnikami.
Wyniki i dyskusja
Ankietowani studenci byli młodymi rolnikami w wieku od 18 do 30
lat. Większość z nich posiadała małe lub średniej wielkości gospodarstwa rolne: do 5 ha miało aż 34% osób; powyżej 5, a mniej niż
10 ha 18,5% rolników; od 10 do 20 ha użytkowało 29%, a powyżej
20 ha 18,5% rolników (Rys. 1). Średnia powierzchnia gospodarstwa
wyniosła 17,02 ha. Wśród ankietowanych było 60% mężczyzn. 65%
studiujących rolników skorzystało przynajmniej z jednej dopłaty a 2%
rolników partycypowało aż w 10 różnych rodzajach dopłat spośród
12 tj. w 83% rodzajach dopłat. Pełniejszą klasyfikację rolników pod
względem liczby różnych wykorzystanych dopłat zawiera rys. 2.
135
Rys. 1. Udział procentowy poszczególnych grup obszarowych gospodarstw
Rys. 2. Struktura studiujących rolników pod względem liczby różnych
wykorzystanych dopłat
Analiza dla grupy studiujących rolników korzystających z dopłat
Przeprowadzając w programie Statistica aglomerację za pomocą
metody Warda przy odległości „miejskiej” dla danych odnoszących
się jedynie do grupy 65% studiujących rolników, którzy skorzystali
z dopłat uzyskano diagram drzewa przedstawiony na rys. 2. Jego
analiza pozwala na wyróżnienie sześciu grup dopłat pojawiających
się pojedynczo, łącznie lub w podobnych zestawach. Są to grupy dopłat na: {zakup ON}, {szkolenia i usługi}, {ONW}, {zakup kolektorów,
ułatwienie startu młodym rolnikom, pomysł na biznes}, {leasing maszyn, kredyt refinansowy}, {dla przedsiębiorstw, wsparcie inwestycji
eko, gospodarstwa ekologiczne, inne}. Identyczne skupiska uzyskano
wykorzystując metodę k-średnich dla k = 6 skupisk w programie Statistica oraz metodę Warda analizy skupień procedurami dostępnymi
w programie SAS.
136
Rys. 2. Struktura wykorzystanych dopłat wg Statistica
Rys. 3. Struktura rolników pod względem wykorzystanych dopłat
wg Statistica
Struktura rolników pod względem wykorzystanych dopłat uzyskana programem Statistica analogiczną metodą lecz dla rolników jest
zaprezentowana na rys. 3. Pozwala ona na wyróżnienie wśród nich
137
138
20
14
13
9
8
8
7
7
7
6
6
2
szkolenia i usługi
dopłaty ONW
leasing maszyn
dla przedsiębiorstw
kredyt refinansowy
wsparcie inwestycji eko
zakup kolektorów
gospodarstwa ekologiczne
ułatwienie startu młodym rolnikom
inne
pomysł na biznes
Liczba odp.
zakup ON
Dopłaty na
3%
9%
9%
11%
11%
11%
12%
12%
14%
20%
22%
31%
Struktura w %
100000000000000000010000000000000000000000
010101010000000001000000000100000000000000
101100100000011000000000000000000000000000
010011010000000000010001000000010000000000
101110000010000000000000000000000000100100
110011010000001000000100000000000000000000
101000101110100100000000000000000000000000
110000010100000000001100000000000001010000
111001001100100100000000100000000000000000
110110100001100000000010000000100110001001
101111100011010011100000010000001000000000
111111101001011010101011001011000000000010
Młodzi rolnicy
Tab. 1. Zwykłe sortowanie wierszy i kolumn danych malejąco
13
20
14
7
7
7
6
8
8
2
9
6
zakup ON
szkolenia i usługi
wsparcie inwestycji eko
gospodarstwa ekologiczne
zakup kolektorów
ułatwienie startu młodym rolnikom
kredyt refinansowy
dla przedsiębiorstw
pomysł na biznes
leasing maszyn
inne
Liczba odp.
ONW
Dopłaty na
9%
14%
3%
12%
12%
9%
11%
11%
11%
22%
31%
20%
Struktura w %
139
0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 10000000 0 000 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1
0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00000000 0 011 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1
0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00000100 0 000 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00000011 1 100 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0
0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00000000 0 001 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0
0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 00000000 0 000 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0
0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01100000 0 000 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0
0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00011100 0 000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1
0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00000000 0 100 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1
0000 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 00000000 0 000 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1
1111 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 00010000 1 000 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1
1000 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 00000000 0 000 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0
Młodzi rolnicy
Tab. 2. Wyniki równoczesnego grupowania obiektów i cech w programie Statistica
jedynie 5 niewielkich skupisk rolników. Szczegółową procentową strukturę dopłat, z których skorzystali ankietowani przedstawiono w Tab. 1
Zarówno proste sortowanie wierszy i kolumn danych malejąco
(tab. 1) oraz równoczesna aglomeracja obiektów i cech w programie
Statistica (tab. 2) wyróżniają grupę najczęściej wykorzystywanych
trzech dopłat bo łącznie aż przez 46% wszystkich młodych rolników:
ONW, dopłaty na zakup ON oraz dopłaty na szkolenia i usługi. Tab.
2 ujawnia, że w tej grupie połowa rolników korzystała z 1, 2 lub 3
dopłat wyłącznie z tej 3 elementowej grupy dopłat. Pozostali skorzystali również z innych dopłat. Z pozostałych dopłat korzystało łącznie
40% wszystkich studiujących rolników. Oddzielną grupę stanowi 35%
rolników, którzy nie wykorzystali nawet jednej dopłaty. Dopłaty na
pomysł na biznes z innymi dopłatami łączyło tylko 2 rolników. Jeden
z dopłatą na gospodarstwo ekologiczne a drugi najaktywniejszy z pośród wszystkich z 9 innymi dopłatami za wyjątkiem właśnie dopłaty
na gospodarstwo ekologiczne. W 14% przypadków wykorzystano
dopłaty na leasing maszyn z tego 67% przypadków łączyło je z dopłatą
na kredyt refinansowy. Wszyscy studenci wykorzystujący dopłaty na
ułatwienie startu młodym rolnikom łączyli je z dopłatami na zakup
ON oraz z dopłatami na szkolenia i usługi a połowa nich z inwestowała
również w zakup kolektorów słonecznych.
Z dopłat bezpośrednich i płatności rolno środowiskowych skorzystało 69% rolników.
Wnioski
Satysfakcjonującym jest fakt, że aż 65% respondentów korzystało z różnego rodzaju dopłat. Z 1 do 3 dopłat korzystało łącznie 53%
ankietowanych. Tylko jednostki mają dostęp do niemal wszystkich
rodzajów dopłat.
Wyróżniono 6 grup dopłat pojawiających się pojedynczo, łącznie
lub w podobnych zestawach. Są to 3 jednoelementowe grupy dopłat
na: {zakup ON – 31%}, {szkolenia i usługi – 22%}, {ONW – 20%}
wykorzystane przez 46% wszystkich respondentów z tego w połowie
wykorzystywane w połączeniu z dopłatami spoza tych trzech. Ponadto
140
3 wieloelementowe skupiska dopłat, z których korzystało łącznie 40%
wszystkich studiujących rolników:
• {dla przedsiębiorstw – 12%, wsparcie inwestycji eko – 11%, gospodarstwa ekologiczne – 11%, inne – 9%} wykorzystane przez 26%
wszystkich respondentów;
• {zakup kolektorów 11%, ułatwienie startu młodym rolnikom – 9%,
pomysł na biznes – 2%} wykorzystane przez 17% młodych rolników;
• {leasing maszyn – 14%, kredyt refinansowy – 12%} wykorzystane
zaledwie przez 17% wszystkich młodych rolników w tym w 67%
przypadków łącznie obie dopłaty.
Bieżąca śledzenie zmian w strukturze dopłat pozwala na jej modyfikację w kolejnych latach.
Literatura cytowana
Figurski J., Lorencowicz E. 2009. Ocena wykorzystania środków z funduszy
unijnych w wybranych gospodarstwach rolnych w Polsce w latach 2005–
2007. Acta Scientiarum Polonorum, Oeconomia 8 (1), s. 17–24.
Kamińska A., Klimek K. 2013: Korzystanie ze środków z funduszy unijnych
przez studentów z województwa lubelskiego pracujących w rolnictwie. Episteme, 18, t. 1, s. 491–499.
Malaga-Toboła U. 2007. Analiza wykorzystania funduszy strukturalnych w wybranych gospodarstwach rolnych. Inżynieria Rolnicza, 6(94), s. 143–150.
Wawrzosek J., Klimek K. 2013. Struktura wykorzystania rolniczych dotacji
unijnych w gospodarstwach studiującej młodzieży województwa lubelskiego. Episteme, 21/2013, t. I, s. 353–360.
141
Justyna TOMIŁO
Dariusz DZIKI
Renata RÓŻYŁO
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 143–154
ISSN 1895-2241
ZMIANY TEKSTURY PIECZYWA ŻYTNIEGO
PODCZAS PRZECHOWYWANIA
THE CHANGES OF RYE BREAD TEXTURE DURING
STORAGE
Abstrakt. Celem pracy była ocena zmian właściwości teksturalnych pieczywa
żytniego podczas przechowywania. Określono wilgotność i objętość pieczywa
oraz przeprowadzono ocenę organoleptyczną, zaś cechy tekstury miękiszu
(test TPA) wyznaczono po przechowywaniu w temperaturze 7oC i 24oC
przez 6, 24, 48, 72 i 96 h. Stwierdzono, że pieczywo charakteryzowało się
odpowiednimi cechami jakościowymi, a wraz z upływem czasu przechowywania zwiększała się twardość miękiszu, przy czym niewiele wyższy wzrost
twardości nastąpił w przypadku chleba przechowywanego w temperaturze
7°C. Wyższą spoistością i mniejszym zakresem zmian tego parametru charakteryzowało się pieczywo przechowywane w temperaturze 24°C, natomiast
spoistość miękiszu pieczywa przetrzymywanego w 7oC była istotnie niższa.
Przeprowadzone badania wykazały, że mniej niekorzystne zmiany tekstury
nastąpiły w pieczywie przechowywanym w temperaturze pokojowej.
Słowa kluczowe: tekstura, pieczywo żytnie, przechowywanie
Summary. The aim of study was to evaluate the changes of rye bread texture during storage. Bread moisture and volume were determined, and the
sensory evaluation was carried out, bread crumb texture (TPA test) was determined after storage at 7 and 24°C for 6, 24, 48, 72 and 96 h. Based on the
obtained results it was found that bread was characterized by qualitative
features, longer storage resulted in an increase of bread crumb hardness,
and the much larger increase in hardness was observed in the case of bread
stored at 7°C. Higher cohesiveness with lesser degree of variation was found
for bread storage at 24°C, while the cohesiveness of bread crumb stored at
7oC was significantly lower. The study showed that less adverse effects in
texture occurred in bread stored at room temperature.
Key words: texture, rye bread, storage
143
WSTĘP
Produkty zbożowe od tysiącleci stanowią wartościowe pożywienie
człowieka a zawarte w nich cenne składniki energetyczne i budulcowe
zapewniają prawidłowe funkcjonowanie organizmu. Ponadto pieczywo w codziennej diecie stanowi większość wszystkich spożywanych
produktów zbożowych. W Polsce przeciętne roczne spożycie pieczywa
wynosi ok. 60 kg/osobę [Czubaszek 2011]. Szacuje się, że zapewnia
ono średnio 1/3 dziennej dawki energii [Iwański i in. 2006].
Wyroby piekarskie różnią się na całym świecie, podobnie jak
techniki ich produkcji. Coraz więcej konsumentów sięga po pieczywo
z mąki żytniej, gdyż ziarniaki żyta są źródłem wielu cennych dla zdrowia
witamin i mikroelementów. Bogate w witaminy z grupy B, wapń, żelazo,
oczyszczają oraz wzmacniają organizm. Zawierają fitoestrogeny, które
w organizmie człowieka pełnią funkcję ochronną przed niekorzystnym działaniem bakterii i wirusów [Miłosz 2005]. Są również cennym
źródłem antyoksydantów [Ball 2001, Basaga i in. 1997], których jest
szczególnie dużo w mące całoziarnowej [Szymusiak i in. 2000, Visioli
i in. 2000]. Cenną cechą antyoksydantów jest zdolność neutralizowania
wolnych rodników, które w żywności powstają w wyniku przechowywania oraz obróbki termicznej, a szczególnie smażenia. Oddziaływanie
wolnych rodników z makrocząsteczkami komórkowymi (kwasami nukleinowymi, białkami, lipidami i węglowodany), prowadzi do rozerwania nici DNA, mutacji punktowych, a w końcu do obumarcia komórki.
Ponadto utrzymuje się, że wolne rodniki mogą przyczyniać się do
rozwoju wielu poważnych chorób cywilizacyjnych (miażdżycy, cukrzycy, zaćmy, choroby Parkinsona czy choroby Alzheimera) [Kozłowska,
Troszyńska 1999, Katsube i in.2003, Szajdek, Borowska 2004].
Dodatkowo spożywanie pieczywa żytniego niesie za sobą szereg
zalet. Między innymi wpływa na poprawę przemiany materii, obniża
zawartość złego cholesterolu LDL, zmniejsza ryzyko wystąpienia
chorób sercowo-naczyniowych, obniża ryzyko pojawienia się nowotworów, ułatwia walkę z cukrzycą, jak również zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia cukrzycy typu 2 oraz zwiększa odporność.
Obecnie spożycie żyta maleje, choć naukowo stwierdzono, iż wyroby
żytnie są zdrowsze niż pszenne [Jasińska i in. 2005].
Pieczywo jest produktem nietrwałym a niekorzystne zmiany
fizykochemiczne zaczynają się w nim pojawiać nawet bezpośrednio
144
Zmiany tekstury pieczywa żytniego podczas przechowywania
po wypieku. Procesy te powodują nie tylko stosunkowo szybkie pogorszenie jakości sensorycznej pieczywa, ale również struktury przestrzennej miękiszu. Trwałość i jego przydatność do spożycia w trakcie
przechowywania jest przeważnie ograniczana częściowymi ubytkami
wilgoci, rozwojem pleśni i drożdży oraz przede wszystkim procesem
czerstwienia [Black i in. 1993, Fik 2004]. Czerstwienie pieczywa to
ogół kompleksowych zmian (bez udziału mikroorganizmów), które
pojawiają się po wypieku i prowadzą do utraty świeżości, a także pogorszenia jakości wypieczonego produktu [Gil i in. 1999]. Czerstwienie to objaw starzenia się pieczywa, powodujący zmniejszenie jego
przydatności konsumpcyjnej. Może on być spowodowany migracją
wilgoci z miękiszu do skórki (zmiany zachodzące w układach koloidalnych) [Burrington 1998], ale również przyczyna może być inna.
Kulp [1979] w swoich badaniach stwierdził, że głównym czynnikiem
czerstwienia chleba są przemiany frakcji skrobi. Wykazał on również,
że powstawanie kompleksów pomiędzy polimerami skrobiowymi,
tłuszczami oraz białkami hamuje agregację amylozy i amylopektyny.
Uważa się, że na ogół wyroby piekarskie z mąk o wyższej zawartości i lepszej jakości białka oraz chleb żytni, a także mieszany z udziałem mąki żytniej, wolniej czerstwieją niż chleb pszenny [Fik 2004].
Konsumenci przy zakupie produktów żywnościowych zwracają
uwagę również na ich teksturę. Obecnie jest niewiele prac dotyczących
zmiany tekstury pieczywa żytniego podczas przechowywania. Dlatego
też w pracy zajęto się tą tematyką.
MATERIAŁ I METODY
Materiał badawczy stanowiło pieczywo żytnie wyprodukowane metodą pięciofazową na naturalnym zakwasie. Chleb uzyskano z piekarni
„Emark” S. C. Grażyna i Marek Juryccy, Stara Wieś Pierwsza 68 (woj.
lubelskie).
Badania pieczywa rozpoczęto po 6 h od momentu zakończenia
wypieku. Określono wilgotność pieczywa, elastyczność i biel miękiszu,
objętość oraz przeprowadzono ocenę organoleptyczną.
Objętość pieczywa określano wg normy PN-A-74108, zaś wilgotność miękiszu według normy PN-86/A-74011. Współczynnik porowatości miękiszu Dallmana określono przez porównanie uzyskanych
145
zdjęć miękiszu badanego pieczywa ze zdjęciami miękiszu przedstawionymi w opracowaniu Jakubczyka i Habera [1983].
Do oznaczenia bieli miękiszu wykorzystano miernik bieli typu MB
[Sadkiewicz, Sadkiewicz 1998]. Zasada pomiaru na tym urządzeniu
polega na pomiarze promieni światła odbitego od powierzchni próbki. Pomiar odbywa się przy zastosowaniu źródła światła monochromatycznego o długości fali l = 565 nm, natomiast analiza ilościowa
światła odbitego po przetworzeniu na sygnał elektryczny przeprowadzana jest w systemie mikroprocesorowym. Pomiar bieli miękiszu
badanych chlebów polegał na wykalibrowaniu miernika wg wzorca
oraz pomiarze bieli po przyłożeniu pierścienia głowicy ze źródłem
promieniowania do kromki chleba.
Po 6 h od momentu zakończenia wypieku przeprowadzono
punktową ocenę organoleptyczną uzyskanego pieczywa zgodnie
z PN-A-74108. Ocenę przeprowadził przeszkolony zespół 5 osobowy.
Dodatkowo sprawdzono zapach i smak pieczywa bezpośrednio przed
pomiarami cech mechanicznych.
Badania cech tekstury miękiszu (twardość, spoistość, sprężystość,
żuwalność) pieczywa przeprowadzono według metody TPA (Texture
Profile Analisis). W tym celu ze środka nienaruszonego pieczywa wycięto kromki, a z nich następnie, przy pomocy wycinaka rurowego,
walce o średnicy 22 mm i wysokości 14 mm. Bezpośrednio po wycięciu próbki pakowano je do szczelnych pojemników i przechowywano
w dwóch rożnych temperaturach 7oC i 24oC. Próbki do badań pobierano po 6, 24, 48 i 72 i 96 h od momentu zakończenia wypieku.
W przypadku próbek przechowywanych w lodówce, na pół godziny
przed pomiarem wyjmowano je celem wyrównania ich temperatury
do temperatury pokojowej. Pojedyncze próbki umieszczono na dolnej
płycie maszyny wytrzymałościowej Zwick Z020/TN2 i przeprowadzono test TPA. Próbki zgniatano do 60% ich pierwotnej wysokości.
W czasie badań otrzymano wykresy w układzie siła-przemieszczenie
trzpienia, na podstawie których określono następujące parametry:
twardość jako wielkość siły odpowiadającej wysokości pierwszego z
pików (N), spoistość jako iloraz pola powierzchni A2/A1, (gdzie A1
i A2 są to pola powierzchni odpowiednio pod pierwszym i drugim
pikiem), sprężystość jako iloraz szerokości podstawy pola A2 i pola
A1 oraz żuwalność jako iloczyn twardości, spoistości i sprężystości [N]
146
Szczegółowy sposób wyznaczania tych parametrów został przedstawiony w opracowaniu Steffe [1996] oraz Wang i in. [2002].
Analiza statystyczna uzyskanych wyników badań objęła wyznaczenie wartości średnich określanych parametrów, odchyleń standardowych oraz przeprowadzenie jednoczynnikowej analizy wariancji
i analizę regresji. Istotność różnic między średnimi określono wykorzystując test Tukey`a. Obliczenia wykonano przyjmując poziom
istotności α = 0,05.
WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA
Wyniki pomiarów podstawowych właściwości pieczywa wykazały, że
wilgotność miękiszu wynosiła średnio 52,3%, wskaźnik bieli mąki
kształtował się na poziomie 36% zaś współczynnik porowatości Dallmana wyniósł 60. Objętości pieczywa w przeliczeniu na 100 g chleba
wyniosła 205 cm3. Parametr ten jest jednym z podstawowych wyróżników uwzględnianych przy ocenie jakościowej pieczywa.
Pieczywo pszenne w porównaniu do żytniego charakteryzuje się
z reguły nieco niższą wilgotnością, wyższą wartością wskaźnika bieli
miękiszu oraz większą objętością [Dziki i in. 2011]. Wilgotność pieczywa zależy od szeregu czynników związanych zarówno z recepturą
ciasta, jak i parametrami wypieku oraz czasem przechowywania. Od
udziału wody w recepturze pieczywa zależą między innymi cechy
tekstury miękiszu [Różyło i in. 2009]. Gil i in. [1997] wykazali, że im
większy jest dodatek wody do pieczywa to siła niezbędna do deformacji miękiszu pieczywa maleje.
Ocena organoleptyczna analizowanego pieczywa żytniego wykazała, że chleb charakteryzował się odpowiednim wyglądem i zapachem, właściwą elastycznością i porowatością miękiszu (ryc. 1).
Również wygląd i grubość skórki nie budziły zastrzeżeń. Dlatego też
chleb oceniono łącznie na 29 punktów i zakwalifikowano do pierwszej
klasy jakościowej.
Na ryc. 2 przedstawiono zmiany twardości miękiszu pieczywa
w zależności od czasu przechowywania. Na podstawie wyników badań
stwierdzono, że dłuższy czas przechowywania powodował wzrost tego
parametru, przy czym wyższe wartości zaobserwowano w przypadku
chleba przechowywanego w niższej temperaturze (od 4,6 do 11,5 N),
147
Ryc. 1. Liczba punktów przyznana
za poszczególne wyróżniki jakościowe pieczywa.
WZ – wygląd zewnętrzny, BS – barwa skórki, GS – grubość skórki, WS – wygląd
skórki, EM – elastyczność miękiszu, PM – porowatość miękiszu, PC – pozostałe
cechy, SZ – smak i zapach
Ryc. 2. Zmiany twardości miękiszu pieczywa żytniego
podczas przechowywania
natomiast twardość chleba przechowywanego w temperaturze 24oC
zwiększyła się do poziomu 10,3 N. Zależności między czasem przechowywania, a twardością miękiszu, dla pieczywa przechowywanego w temperaturze 7°C opisano liniowym równaniem regresji, zaś
w przypadku chleba przechowywanego w temp. 24°C opisano funkcją
kwadratową (tab. 1). Uzyskano wysokie wartości współczynników
determinacji.
Twardość jest jednym z najważniejszych parametrów określanych
podczas badań tekstury żywności. Wzrost twardości próbek mięki148
szu pieczywa żytniego wynikał jedynie z procesu jego czerstwienia,
gdyż w pracy wyeliminowano natomiast wpływ zmiany zawartości
wody na twardość miękiszu, ponieważ próbki były przechowywane
hermetycznie i oddzielone od skórki chleba. Potwierdza to hipotezę,
że niekoniecznie czerstwienie musi być związane ze ubytkiem wody,
ale jest związane również z przemianami frakcji skrobi [Fik 2004].
Proces kleikowania skrobi podczas wypieku pieczywa prowadzi do
jej uwodnienia oraz wzrostu objętości granulek skrobiowych, ich
rozrywania oraz utraty struktury krystalicznej. Z upływem czasu
składowania chleba cząsteczki skrobiowe ponownie się łączą i mogą
rozwinąć bardziej zwartą oraz uporządkowaną strukturę, co objawia
się wzrostem twardości miękiszu pieczywa oraz utratą elastyczności
[Duran i in. 2001].
Tab. 1. Równania regresji opisujące zależności między parametrami
opisującymi teksturę chleba (y) a czasem przechowywania (x)
Cechy chleba
żytniego
Twardość
Spoistość
Sprężystość
Żuwalność
Temperatura przechowywania [oC]
Postać równania
R2
7
24
7
24
7
24
7
24
y= 1,299x+5,041
y =0,1907x2+0,1307x+4,556
y = 0,015x2-0,161+0,591
zależność nieistotna
y = -0,0225x2+0,1025x+0,7325
y = -0,012x+0,93
y = -0,284x+2,659
zależność nieistotna
0,989
0,936
0,999
0,993
0,750
0,999
Spoistość miękiszu pieczywa zawierała się w przedziale od 0,16
do 0,57. Najwyższą spoistością miękiszu charakteryzowało się świeże
pieczywo, zaś najniższą chleb przechowywany przez 96 h, w temperaturze 7oC. Pieczywo przechowywane w temperaturze 7°C wykazało
tendencję spadkową tej cechy (z 0,33 do 0,16), zaś spoistość miękiszu
chleba przechowywanego w 24°C zmieniała się w znacznie mniejszym
zakresie i kształtowała się średnio na poziomie 0,47. Uzyskane wyniki przedstawiono na ryc. 3. Dziki i inni [2011] w swoich badaniach
uzyskali podobny poziom spoistości miękiszu pieczywa żytniego. Za149
leżności między czasem przechowywania, a spoistością miękiszu, dla
próbek przechowywanych w temperaturze 7°C, opisano równaniem
regresji o postaci wielomianu drugiego stopnia. Natomiast w przypadku pieczywa przechowywanego w temperaturze pokojowej zależność
nie była istotna (tab. 1).
Ryc. 3. Zmiany spoistości miękiszu pieczywa żytniego podczas
przechowywania
Sprężystość miękiszu pieczywa żytniego zawierała się w przedziale od 0,68 do 0,92. Najwyższą sprężystość miękiszu, wynoszącą 0,92
wykazał chleb świeży. Podczas przechowywania w temperaturze 24°C
sprężystość utrzymywała się na zbliżonym poziomie (średnio 0,89).
Natomiast w przypadku próbek miękiszu pieczywa przechowywanych
w temperaturze 7°C dłuższe przechowywanie powodowało spadek
wartości tego parametru do poziomu 0,68 po 96 godzinach (ryc. 4).
Ryc. 4. Zmiany sprężystości miękiszu pieczywa żytniego podczas
przechowywania
150
Zależności między czasem przechowywania, a sprężystością
miękiszu, opisano równaniami regresji o postaci wielomianu stopnia
drugiego (pieczywo przechowywane w temp. 7°C), oraz o postaci liniowej (chleb przechowywany w temp. pokojowej) (tab. 1).
Analizując spoistość i sprężystość miękiszu pieczywa można
stwierdzić, że podczas pierwszego zgniatania próbek przechowywanych w niższej temperaturze następowały większe zmiany w strukturze miękiszu i trwałe odkształcenia, co miało bezpośredni wpływ na
niższe wartości pracy drugiego zgniatania, a tym samym powodowało
spadek spoistości i sprężystości miękiszu pieczywa.
Żuwalność miękiszu pieczywa zawierała się w przedziale od 1,23
do 3,87 N. Największe wartości tego parametru uzyskano dla pieczywa przechowywanego w 24°C przez 72 godziny (3,87 N). Wyroby
przechowywane w temperaturze 7°C wykazywały niższe wartości
tej cechy. Najniższą żuwalność uzyskano po 96 godzinach przechowywania pieczywa w temperaturze 7oC (1,23 N). Uzyskane wyniki
przedstawiono na ryc. 5, a zależności między czasem przechowywania,
a żuwalnością miękiszu pieczywa przechowywanego w niżej temperaturze opisano równaniem regresji o postaci liniowej, zaś w przypadku chleba przetrzymywanego w temperaturze 24°C zarówno zależność liniowa jak i wielomianowa drugiego stopnia nie były istotne
(tab. 1). Generalnie żuwalność miękiszu pieczywa przechowywanego
w temperaturze pokojowej zmieniała się nieznacznie poza jej wzrostem po 72 h przechowywania, natomiast w przypadku pieczywa
przechowywanego w niższej temperaturze obserwowany był spadek
wartości tego parametru.
Ryc. 5. Zmiany żuwalności miękiszu pieczywa żytniego podczas
przechowywania
151
Zaobserwowano, że przechowywanie pieczywa w niższej temperaturze powodowało większe zmiany cech tekstury, niż przetrzymywanie próbek chleba w temperaturze pokojowej. Jednak należy zauważyć, że przechowywanie chleba w wyższej temperaturze
i w szczelnie zamkniętych pojemnikach może prowadzić do rozwoju
pleśni i szybszego psucia wyrobów. Czego jednak nie stwierdzono,
w przypadku analizowanego pieczywa żytniego.
WNIOSKI
Przeprowadzone badania wykazały, że pieczywo charakteryzowało
się odpowiednim wyglądem, objętością, elastycznością i porowatością
miękiszu.
Zaobserwowano, że wraz z upływem czasu przechowywania
zwiększała się twardość miękiszu pieczywa, przy czym nieco wyższą
twardość uzyskiwano dla chleba przechowywanego w niższej temperaturze.
Spoistość, sprężystość i żuwalność miękiszu pieczywa przechowywanego w temperaturze 7°C zmniejszała się wraz z upływem czasu
przechowywania, natomiast wartości tych parametrów dla chleba
przechowywanego w temperaturze pokojowej kształtowały się na
zbliżonym poziomie.
Przeprowadzone badania wykazały, że dla zachowania korzystniejszych właściwości teksturalnych pieczywa bardziej odpowiednie
było przechowywanie chleba w temperaturze pokojowej.
LITERATURA
1. Ball S. 2001. Antyoksydanty w medycynie i życiu człowieka. Oficyna Wyd.
Medyk.
2. Basaga H., Tekkaya C., Acikel F. 1997. Antioxidative and free radical scavenging properties of rosemary extract. Lebensm. – Wiss. u. – Technol. 30,
105–108.
3. Black R. G., Quail K. J., Reyes V., Kuzyk M., Ruddick L. 1993. Shelf-life
extension of pita bread by modified atmosphere packaging. Food Australia
45 (8), 387–391.
4. Burrington K. J. 1998. Prolonging bakery product life. Food Product Design. 7, 12–20.
152
5. Czubaszek A. 2011. Modyfikacje w produkcji pieczywa – jakość pieczywa
pszennego z dodatkiem płatków owsianych w zależności od sposobu przygotowania ciasta. Żywność Projektowana 5, 53–67.
6. Duran E., Leon A., Barber B., Benedito de Barber C. 2001. Effect of low
molecular weight dextrins on gelatinization and retrogradation of starch.
Eur. Food Res. Technol., 212, 203–207.
7. Dziki D., Siastała M., Laskowski J. 2011. Ocena właściwości fizycznych
pieczywa handlowego. Acta Agrophysica. 18(2), 235–244.
8. Fik M. 2004. Czerstwienie pieczywa i sposoby przedłużania jego świeżości.
żywność. Nauka. Technologia. Jakość 2 (39), 5 – 22.
9. Gellynck X., Kühne B, Van Bockstaele F., Van de Walle D., Dewettinck K.
2009. Consumer perception of bread quality. Appetite. 53,16–23.
10. Gil M. J., Callejo M. J., Rodriguez G., 1997. Effect of water content and storage time on white pan bread quality: instrumental evaluation. Z. Lebensm
Unters Forsch A, 205, 268–273.
11. Gil M. J., Callejo M. J., Rodriguez G., Ruiz M. V. 1999. Keeping qualities of
white pan bread upon storage: effect of selected enzymes on bread firmness
and elasticity. Z. Lebensm. Unters. Forsch. A 208, 394–399.
12. Iwański R., Wianecki M., Łomaszewicz S. 2006. Analiza sensoryczna wyrobów piekarskich. Przegl. Piek. i Cuk. 8, 8–11.
13. Jakubczyk T., Haber T. 1983. Analiza zbóż i przetworów zbożowych.
Warszawa, SGGW-AR.
14. Jasińska I., Kołodziejczyk P., Michniewicz J. 2005. Ziarno żyta jako źródło
fitoestrogenów – związków o aktywności hormonalne. Przegląd ZbożowoMłynarski. 8, 24.
15. Katsube N., Iwashita K., Tsushida T., Yamaki K., Kobori M. 2003. Induction of apoptosis in cancer cells by bilberry (Vaccinium myrtillus) and the
anthocyanins. J. Agric. Food Chem. 51, 68–75.
16. Kozłowska H., Troszyńska A. 1999. Rola naturalnych substancji nieodżywczych pochodzenia roślinnego jako składników żywności funkcjonalnej. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 4 (21), 63–73.
17. Kulp K. 1979. Staling of bread. QIB Research Department Technical Bulletin,. 1, 8.
18. Miłosz M. 2005. Żyto – jego znaczenie i perspektywy w Unii Europejskiej
i w Polsce. Przegląd Zbożowo-Młynarski. 9, 19–22.
19. PN-A-74108 Pieczywo. Metody badań.
20. PN-86/A-74011 Ziarno zbóż, nasiona roślin strączkowych i przetwory
zbożowe -Oznaczanie wilgotności.
21. PN-A-74101: 1992 Pieczywo żytnie.
153
22. Różyło R., Dziki D., Laskowski J., 2009. Ocena cech tekstury chleba wykonanego z różnym udziałem wody. Acta Agrophysica, 13(3),761–769.
23. Sadkiewicz K., Sadkiewicz J., 1998. Urządzenia pomiarowo-badawcze dla przetwórstwa zbożowomącznego. Wydawnictwa Uczelniane
Akademii Techniczno-Rolniczej, Bydgoszcz.
24. Steffe J. F., 1996. Rheological methods in food process engineering. Freeman Press USA, 71–75.
25. Szajdek A., Borowska J. 2004. Właściwości przeciwutleniające żywności
pochodzenia roślinnego. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 4 (41),
5 – 28.
26. Szymusiak H., Oszmiański J., Tyrakowska B. 1999. Trwałe i nietrwałe
produkty utleniania flawonoidów. Mat. II Konf. Nauk. „Żywność a Zdrowie”, 83.
27. Wang J., Rosell C.M., Benedito de Barber C., 2002. Effect of the addition of different fibres on wheat dough performance and bread quality. Food
Chem., 79, 222–226.
28. Visioli F., Borsani L., Galli C. 2000. Diet and prevention of coronary heart
disease: the potential role of phytochemicals. Cardiovasc. Res., 47, 419–
425.
Justyna Tomiło
Zakład Techniki Cieplnej
ul. Doświadczalna 44, 20–280
Justyna TOMIŁO, Dariusz DZIKI
Zakład Techniki Cieplnej
Renata RÓŻYŁO
Katedra Eksploatacji Maszyn Przemysłu Spożywczego
154
Aneta KARASIŃSKA
Jolanta KRÓL
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 155–168
ISSN 1895-2241
RYNEK WYBRANYCH PRODUKTÓW MLECZNYCH
DOSTĘPNYCH W REGIONIE RADOMSKIM
W OCENIE KONSUMENTA
SELECTED MARKET MILK PRODUCTS AVAILABLE
IN RADOMSKI REGION ACCORDING TO CONSUMER
Abstrakt. Rynek mleczarski regionu radomskiego oferuje konsumentom
szeroki wachlarz artykułów w asortymencie detalicznym. Jednak według
ankietowanych najwyższy udział w rynku ma jedna z mleczarni radomskich,
z której najczęściej wybierają artykuły do konsumpcji. Konsument zanim
podejmie decyzje wyboru odpowiedniego produktu dokonuje analizy, która
ma przede wszystkim na celu wybranie najwyższej jakości produktu. Inną
szczególną determinantą wyboru jest przywiązanie do lokalnej marki, która
pod względem jakości jest oceniana dobrze przez konsumentów. Zdarza się
jednak, że konsument mimo wprowadzenia rygorystycznych wymagań sanitarno-weterynaryjnych dokonał zakupu produktu mleczarskiego nie nadającego się do spożycia.
Słowa kluczowe: produkty mleczarskie, konsument, region radomski, ocena
Summary. The dairy subregion radomski offers consumers a wide range of
products in the retail range. However, according to respondents the highest
share of the market is one of the dairy Radom, which usually choose items
for consumption. The consumer will decide before choosing the appropriate
product analyzes, which is primarily aimed at selecting the highest quality
product. Another choice is determinant special attachment to a local brand,
which in terms of quality is judged well by consumers. Sometimes, however,
that despite the introduction of stringent consumer sanitary and veterinary
requirements purchased dairy product unfit for human consumption.
Key words: dairy products, the consumer, subregion radomski, evaluation
155
WSTĘP
Od kilku lat notowany jest w Polsce wzrostowy trend w spożyciu artykułów mleczarskich. Według danych GUS w 2012 r. bilansowa konsumpcja mleka, łącznie z mlekiem przeznaczonym na przetwory, bez
mleka przerobionego na masło, wynosiła 194 litry na jednego mieszkańca. W modelu konsumpcji produktów nabiałowych zdecydowanie
dominuje mleko spożywcze i sery. Ze względu na zainteresowanie
konsumentów żywnością prozdrowotną i artykułami funkcjonalnymi
przewidywana jest dalsza tendencja wzrostowa produktów mlecznych
[Sych-Winiarek 2012].
Mleko i produkty mleczne są jednym z najważniejszych produktów codziennej diety wpływającej na zdrowie człowieka, będącej ważnym źródłem wysokowartościowych białek, tłuszczu, soli mineralnych
i witamin [Litwińczuk 2012; Zmarlicki 2006].
Rynek mleka i artykułów mlecznych oferuje konsumentom
ogromny wybór asortymentu i ważne jest to aby poznać czynniki
warunkujące zachowania konsumenta na rynku, motywy jego postępowania przy wyborze produktów, postrzeganie i znajomość marek
[Adamczyk i in., 2002]. Fundamentalną kwestią dla wielu konsumentów jest jakość nabywanych produktów. Starają się oni nabywać
produkty najwyższej, według nich jakości. Według Pellar i Węglarzy
[2013] aby produkty mleczarskie były atrakcyjne dla potencjalnego
nabywcy powinny charakteryzować się odpowiednimi cechami organoleptycznymi takimi jak smak, zapach i wygląd oraz posiadać walory
profilaktyczno-zdrowotne. W badaniach Nieżurawskiego i in. [2012]
stwierdzono, iż skład produktów mlecznych jest silnie kojarzony z
marką, a konsumenci postrzegają korzystne relacje ceny do jakości
w oderwaniu do samej ceny choć w powiązaniu z marką. Zdaniem
Kudełki i Marzec [2004] rozpoznanie zachowań i preferencji konsumentów jest niezwykle ważne zarówno dla rozwoju segmentów rynku
produktów mlecznych jak i dla kształtowania odpowiednich nawyków
żywieniowych oraz budowania pozytywnego wizerunku tych produktów. Co ważne decyzje konsumenckie nie posiadają charakteru stałego
i dlatego też badania dotyczące zachowań konsumentów na rynku
powinny być ponawiane.
156
Rynek wybranych produktów mlecznych dostępnych w regionie radomskim...
CEL BADAŃ
Celem niniejszej pracy jest prezentacja wyników analizy czynników
warunkujących wybór oraz ocenę produktów mlecznych dostępnych
w regionie radomskim.
MATERIAŁ I METODY BADAŃ
Badania wykonano metodą ankietową o charakterze anonimowym
wśród 102 respondentów będących konsumentami produktów mlecznych zakupionych w sieci detalicznej regionu radomskiego. Ankietę
przeprowadzono w marcu 2013 r. na studentach i wykładowcach
jednej z uczelni radomskich, kierunku Zdrowie Publiczne. Wyboru
tej grupy dokonano z uwagi na znajomość tematu, co miało na celu
uzyskanie jak najbardziej wiarygodnych wyników.
Ankieta składała się z dwóch części. Pierwsza zawierała pytania
dotyczące znajomości marek produktów nabiałowych przez konsumentów, najczęściej kupowanych marek produktów mlecznych,
powodów wyboru danej marki produktu, oceny jakości wybranych
produktów dostępnych na rynku radomskim oraz udziału w zakupach
produktów mlecznych nienadających się do spożycia. Poniżej przedstawiono przykładowe pytania z ankiety:
1. Podaj znane marki produktów mlecznych dostępne na rynku radomskim.
2. Jakie produkty mleczne kupuje Pan/Pani najczęściej? Podaj markę
i rodzaj.
3. Z jakich względów wybrał/a Pan/Pani te produkty a nie inne?
4. Jak ocenia Pan/Pani jakość dostępnych produktów mlecznych
w skali 1–5?
5. Czy zdarzyło się Panu/Pani zakupić produkty mleczne nienadający
się do spożycia? Jeżeli tak, proszę podać przyczynę.
Druga część obejmowała charakterystykę ankietowanych w której
zapytano o płeć, wiek, miejsce zamieszkania, wykształcenie i grupę
społeczną.
W badaniu uczestniczyło łącznie 102 badanych (wśród których
64% stanowiły kobiety, a 36% mężczyźni) – tabela 1. Znaczna część
ankietowanych to osoby w wieku od 18 do 35 lat, którzy stanowili 73% badanych, mieszkających w większości w mieście 58%. Ze
157
względu na świadomy wybór typu respondentów, najliczniejszą grupę
społeczną stanowili studenci (tj. 73%), mający wykształcenie wyższe
i kontynuujący naukę na studiach magisterskich (50% badanych).
Tab. 1. Charakterystyka badanej grupy Źródło: badania własne.
Wyszczególnienie
Płeć
Wiek
Wykształcenie
Miejsce zamieszkania
Grupa społeczna
Kobieta
Mężczyzna
18–24 lat
25–35 lat
36–45 lat
45–59 lat
Zawodowe
Średnie
Wyższe
Miasto
Wieś
Student
Pracownik umysłowy
Inna (pracownik fizyczny)
Udział
64%
36%
34%
39%
18%
9%
1|%
49%
50%
58%
42%
73%
24%
2%
WYNIKI BADAŃ
Rynek radomski oferuje konsumentowi szeroki wachlarz przetworów
mlecznych oferowanych zarówno przez firmy z sektora spółdzielczego ogólnopolskiego jak i regionalnego, będące wytworem lokalnym.
Na pytanie dotyczące znajomości marek dostępnych na rynku radomskim, 85% ankietowanych wskazywało markę lokalną – Mlekpol-Rolmlecz. Na dalszych pozycjach wskazań były marki: Piątnica
– 62%, FigAnd – 61%, President – 70% (dotyczy sera twarogowego),
Mlekowita – 55% (dotyczy tylko mleka), Bakoma – 53% (dotyczy tylko
śmietany). Tak wysoki procent wyboru marki Mlekpol-Rolmlecz jest
wynikiem zaufania do lokalnego producenta jak również wysokiej
oceny jakości produktów oferowanych przez spółdzielnię.
Wysoki współczynnik znajomości i rozpoznawalności marki
Rolmlecz-Mlekpol na rynku radomskim, przełożył się również na
158
preferencje konsumentów wobec produktów tej marki. Ponad połowa
ankietowanych wskazała produkty Rolmlecz-Mlekpol jako najczęściej
kupowane przez konsumentów na rynku radomskim (rycina 1). Wyniki wielu badań również wskazują na przywiązanie konsumenta do
określonej marki dostępnej na rynku [Jeznach i Dąbrowska, 2005;
Kudełka i Marzec 2004; Adamczyk i in., 2009; Sobczyk i in., 2000].
Ryc. 1. Udział w rynku radomskim poszczególnych marek wg preferencji
konsumentów
Źródło: Opracowanie własne na podstawie przeprowadzonych badań ankietowych
Przedmiotem wielu badań konsumenckich rynku mleczarskiego
jest określenie czynników warunkujących zakup określonych produktów mlecznych. Wskazują one na smak produktu oraz cenę jako podstawowe determinanty wyboru danego produktu przez konsumenta
[Nieżurawski i in., 2012; Adamczyk i in. 2009; Lemanowicz i Szwacka-Mokrzycka, 2011]. Zdaniem konsumentów rynku radomskiego,
głównym czynnikiem, który decyduje o wyborze produktu określonego producenta są jego walory smakowe (90% wskazań). Kolejnym
atrybutem wyboru ze znacznie mniejszym udziałem jest zapach (47%
wskazań) i cena (42% wskazań). W dalszej kolejności ankietowani
wskazali na skład produktu – 38% i określonego producenta – 35%.
Najmniej znaczącymi kryteriami wyboru okazało się opakowanie –
19% i reklama – jedynie 6% wskazań. Respondenci mogli zaznaczyć
więcej niż jeden czynnik, stąd wartości nie sumują się do 100. Uzyskane wyniki są zbieżne z rezultatami wielu badań [Adamczyk i in.,
2009; Kudełka i Marzec, 2004], w których opakowanie i reklama były
czynnikami najmniej ważnymi przy podejmowaniu decyzji o zakupie
produktów mlecznych.
159
Ryc. 2. Czynniki wpływające na wybór produktu mlecznego przez
konsumenta rynku radomskiego
Ankietowani dokonali również oceny produktów mlecznych dostępnych w sieci detalicznej regionu radomskiego w skali pięciopunktowej od 1 pkt – ocena negatywna (zdecydowanie mi nie odpowiada)
do 5 pkt – ocena bardzo dobra (bardzo mi odpowiada). Według ankietowanych jakość oferowanych produktów jest bardzo wyrównana pod
względem cech organoleptycznych. Smak, barwę i zapach ocenili na
4,1 pkt, a konsystencję niewiele niżej – 4,0 (rycina 3).
Ryc. 3. Ocena jakości produktów mlecznych na podstawie cech
organoleptycznych
Z punktu widzenia konsumenta ogólna jakość produktów mlecznych dostępnych w sieci detalicznej regionu radomskiego jest zadawalająca. Jednak na pytanie „Czy zdarzyło się Panu/Pani w ostatnim
czasie zakupić produkt mleczny nienadający się do spożycia” 12%
160
ankietowanych odpowiedziało twierdząco, wskazując przede wszystkim
na nieprawidłowości cech organoleptycznych oraz przeterminowanie
produktów. Z uwagi na fakt, iż 12% ankietowanych zdarzyło się zakupić
produkty nienadające się do spożycia należy systematycznie prowadzić
kontrolę jakości produktów mlecznych, a jednocześnie podejmować
działania naprawcze, zmierzające do poprawy ich jakości. Potwierdzają
to wyniki kontroli przeprowadzonej przez Inspekcję Jakości Handlowej Artykułów Rolno-Spożywczych, według której udział liczby partii
przetworów mlecznych w skali kraju z nieprawidłowościami sięgał 6%
w roku 2011 i aż 10% w roku 2012 i nie wykazywał w ostatnich latach
tendencji spadkowej [Szymańska, 2011; Dominiak, 2012].
WNIOSKI
Badania jednoznacznie wskazują, że konsumenci artykułów mlecznych dostępnych w regionie radomskim pozostają „wierni” wyrobom
lokalnej mleczarni Mlekpol-Rolmlecz.
Najważniejszym kryterium wyboru produktów mlecznych dla
konsumenta rynku radomskiego okazały się walory smakowe.
Ogólna jakość produktów mlecznych dostępnych w sieci detalicznej regionu radomskiego jest zadawalająca, przy czym z uwagi na
pojawiające się nieprawidłowości należy systematycznie prowadzić
kontrolę jakości produktów mlecznych, a jednocześnie podejmować
działania naprawcze, zmierzające do poprawy ich jakości.
LITERATURA
Adamczyk G., Anioła P., Czubak W. 2009. Preferencje ludzi młodych na rynku
mleka. Journal of Agribusiness and Rural Development, 4 (14), 5–12.
Adamczyk G., Tarant S., Trębacz A. 2002. Zachowania konsumentów na rynku
mleka spożywczego. Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu – CCCXLIII. Ekonomia, 1, 43–52.
Dominiak A. 2012. Wszystkie dzieci nasze są, czyli jakość handlowa przetworów mlecznych dla dzieci. Wiedza i Jakość, 3 (26), 6–7.
Jeznach M., Dąbrowska M. 2005. Zachowania nabywcze konsumentów na
rynku lokalnym produktów mleczarskich. Efektywność zarządzania marketingowego. Wydawnictwo SGGW Warszawa, 191–195.
161
Kudełka W., Marzec M. 2004. Preferencje studentów dotyczące spożycia mlecznych napojów fermentowanych. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3 (40), 63–76.
Lemanowicz M., Szwacka-Mokrzycka J. 2011. Preferencje polskich konsumentów na rynku przetworów mleczarskich w latach 2004–2008. Zeszyty
naukowe SGGW- Ekonomika i Organizacja Gospodarki Żywnościowej,
93, 93–106.
Litwińczuk Z. (red.), 2012. Mleko i produkty mleczne. Towaroznawstwo surowców i produktów zwierzęcych z podstawami przetwórstwa. Powszechne Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa, 99–227.
Nieżurawski L., Śmiatacz K., Kucharski A., Krajewski K. 2012. Postrzeganie
jakości produktów mleczarskich przez konsumentów. Zarządzanie i Finanse. Journal of Management and Finance, 3 (3), 1–16.
Pellar A., Węglarzy K. 2013. Porównanie mleka pozyskiwanego tradycyjnie z
mlekiem konwencjonalnym. XXI Szkoła Zimowa Hodowców Bydła. Obecne
problemy produkcji mleka i wołowiny w Polsce i na świecie, Zakopane,
11–15 marca 2013 r., 285–289.
Sobczyk G., Lipowski M., Łukasik P., Mącik R. 2000. Zwyczaje zakupowe konsumentów artykułów żywnościowych. Konsument żywności i jego zachowania rynkowe. Ogólnopolska Konferencja Naukowa, SGGW, Warszawa,
441–453.
Sych-Winiarek J. 2012. Przewidywane tendencje na rynku mleka. Biuletyn Informacyjny ARR, 2/2012, 1–8.
Szymańska A. 2011. Analiza jakości handlowej podstawowych artykułów
żywnościowych. Wiedza i Jakość, 4 (24), 7–9.
Zmarlicki S. 2006. Zdrowotne aspekty mleka i przetworów mlecznych. Zdrowie
Publiczne 116 (1), 142–146.
Aneta Krasińska, Jolanta Król
Wydział Biologii i Hodowli Zwierząt
162
Natalia KOPERSKA
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 163–175
ISSN 1895-2241
RYNEK ŻYWNOŚCI EKOLOGICZNEJ NA ŚWIECIE
ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM POLSKI
I WIELKIEJ BRYTANII
THE GLOBAL MARKET OF ORGANIC FOODS
WITH PARTICULAR REGARD TO POLAND
AND UNITED KINGDOM
Abstrakt. Światowy rynek produktów ekologicznych charakteryzuje się
ciągłą tendencją wzrostową. Szacuje się, że żywność ekologiczna i napoje
na całym świecie w 2011 roku osiągnęły wartość prawie 63 mld dolarów.
Użytki rolne o łącznej powierzchni 37,2 mln ha są zarządzane w sposób
ekologiczny. Popyt na produkty ekologiczne jest zdominowany przez
Amerykę Północną i Europę, które łącznie odpowiadają za ponad 90% wartości sprzedaży. Największa średnia roczna konsumpcja na osobę występuje
w Szwajcarii (177 euro), Dani (162 euro) i Luksemburgu (134 euro). Największe udziały żywności i napojów na rynku produktów ekologicznych posiadają
kraje tj. Dania, Szwajcaria i Austria. Europejska sprzedaż żywności ekologicznej w 2011 r. wzrosła o 9% i wynosiła 21,5 mld euro. Największą sprzedażą ekożywności w Europie charakteryzują się: Niemcy (30% sprzedaży),
a na kolejnych miejscach – Francja, Wielka Brytania i Włochy. Sprzedaż produktów ekologicznych dynamicznie rozwija się poprzez internet oraz duże
sklepy specjalistyczne. W supermarketach Wielkiej Brytanii największą popularnością cieszą się nabiał i gotowe dania chłodzone (31% wydatków na
żywność ekologiczną) oraz świeże owoce i warzywa (23% wydatków). Polski
rynek produktów ekologicznych znajduje się w początkowym etapie rozwoju a jego obecna wartość wynosi ok. 600 mln zł stanowiąc ok. 0,3% udziału
w całym rynku żywności. Organic Farma Zdrowia – największa sieć delikatesów z żywnością ekologiczną w Polsce w I półroczu 2013 roku odnotowała
wzrost sprzedaży o 8,5% w porównaniu z tym samym okresem w ubiegłym
roku. Dystrybutorzy żywności ekologicznej, firmy Bio Planet oraz Symbio
Polska S.A. w ostatnich latach odnotowują wzrost sprzedaży nawet o 50%.
163
Natalia Koperska
Dalszy rozwój rynku żywności ekologicznej będzie w dużej mierze zależał od
odpowiedniej jej promocji oraz poziomu cen dostosowanego do możliwości
konsumenta.
Słowa kluczowe: rynek żywności ekologicznej, żywność ekologiczna
Summary. The global market for organic products is characterized by
a continuous growing tendency. Global organic foods and drinks is estimated to reach nearly $ 63 billion in 2011. Farmlands, with total area of 37.2

million hectares, are organically managed. Demand for organic products is
dominated by North America and Europe, which together accounting for
over 90% of sales. The highest average annual consumption per person
occurs in Switzerland (177 euro), Denmark (162 euro) and Luxembourg
(134 euro). The highest market shares of the food and drink markets for
organic products have countries such as Denmark, Switzerland and Austria.
The European organic food sales increased by 9% and reached to 21.5 billion
euro in 2011. The biggest selling of organic foods in Europe are characterized by Germany (30% of sales), followed by France, Great Britain and Italy.
Sales of organic products developing dynamically via the Internet, and large
specialty shops. In the UK supermarkets the most popular organic purchases are dairy and ‘chilled convenience’ products (31% of spending for organic food) and fresh fruit and vegetables (23%). Polish market for organic
products is in early stage of development and its present value amounts
to about 600 million zł which accounts for ca 0.3% share of the total food
market. Organic Farm Health-the largest network of delicatessens with organic foods in Poland recorded a sales increase of 8.5% in the first half of
2013 years compared to the same period in last year. Distributors of organic
foods: Bio Planet and Symbio Poland S.A. in recent years, recorded an increase of sales by up to 50%. The further development of the organic food markets will largely depend on the adequate promotion and price levels tailored
to the capabilities of the consumer.
Key words: organic market of foods, organic foods
164
Rynek żywności ekologicznej na świecie ze szczególnym uwzględnieniem Polski...
WSTĘP
Rynek ekologicznych produktów żywnościowych rozwija się dynamicznie na przestrzeni ostatnich lat. Jednakże pomimo rozwoju,
udział żywności ekologicznej w ogólnej sprzedaży stanowi w większości krajów Europy poniżej 5%. Jest to związane z niewystarczającą
podażą, a także słabym dostosowaniem oferty do oczekiwań konsumentów pod względem ceny i dostępności. Konsumenci kupując żywność ekologiczną kierują się przede wszystkim zdrowiem, dbałością
o środowisko oraz smakiem [Smoluk-Sikorska 2010, Zuba, 2011,
Żakowska-Biemans 2011]. Jednym z najważniejszych czynników
kształtujących popyt na żywność ekologiczną jest dochód konsumentów. Badania Szymańskiej [2008] wskazują, że im wyższy dochód
osiągają gospodarstwa domowe, tym większy budżet przeznaczają
na produkty ekologiczne. Klientami żywności ekologicznej są osoby
świadome, z reguły bardziej wykształcone. Ekologiczny asortyment
wybierają często ludzie chorzy, dbający o zdrowie, osoby starsze czy
też matki z dziećmi [Pilarczyk, Nestorowicz 2010].
ŚWIATOWY RYNEK PRODUKTÓW EKOLOGICZNYCH
Światowa sprzedaż produktów ekologicznych w 2012 roku charakteryzowała się tendencją rosnącą. Szacuje się, że żywność ekologiczna
i napoje osiągnęły wartość prawie 63 mld dolarów (więcej niż 45 mld
euro) w 2011 roku – jest to wzrost o 25,1% od początku światowego
kryzysu gospodarczego w 2008 roku [Rys. 1].
Rys. 9. Światowa sprzedaż ($) produktów ekologicznych
w latach 2008–2012.
Źródło: Soil Association, 2013
165
Natalia Koperska
Według najnowszych danych zebranych przez Instytut Rolnictwa
Ekologicznego (FiBL) oraz Międzynarodową Federację Rolnictwa
Ekologicznego (IFOAM), rolnictwo ekologiczne praktykowane jest
w 162 krajach. W 2011 roku 37,2 mln ha użytków rolnych było zarządzane w sposób ekologiczny, a rolnictwo ekologiczne stanowiło 0,86%
udziału gruntów rolnych wśród krajów objętych badaniem. Australia,
Argentyna i Stany Zjednoczone to państwa z największą powierzchnią
ziemi ekologicznej [Cooper i wsp. 2012, Hamzaoui-Essoussi i Zahaf
2012, Soil Association 2013].
Popyt na produkty ekologiczne jest zdominowany przez dwa kontynenty: Amerykę Północną i Europę, które łącznie odpowiadają za ponad
90% wartości sprzedaży [Żakowska-Biemans 2012]. W 2011 roku krajami z największym ekologicznym rynkiem były Stany Zjednoczone (21
mld euro), Niemcy (6,6 mld euro) oraz Francja (3,8 mld euro) [Rys.2].
Największą średnią roczną konsumpcję na osobę odnotowano w Szwajcarii (177 euro), Dani (162 euro) i Luksemburgu (134 euro) [Cooper
i wsp. 2012, Soil Association 2013]. Największe udziały na rynku żywności i napojów ekologicznych posiadają Dania, Szwajcaria oraz Austria
[Smoluk-Sikorska 2010, Nowogródzka 2012, Soil Association 2013].
Rys. 10. Wiodące rynki żywności ekologicznej na świecie
(% światowej sprzedaży).
Źródło: FiBL-AMI-IFOAM na podstawie danych z instytucji rządowych, sektora
prywatnego i firm badawczych [Solid Associaton 2013]
AMERYKA
Rynek żywności ekologicznej w Ameryce Północnej jest największy
na świecie. Charakteryzuje się dużymi firmami dominującymi w ca166
łym łańcuchu dostaw. [Cooper i wsp. 2012]. Powierzchnia obszarów
ekologicznych wynosi 2,7 mln ha, a rynek osiąga wartość 22,9 bilionów euro. Sprzedaż produktów ekologicznych w USA wzrosła o 9,4%
w 2011 roku do 21 bilionów euro, a teraz stanowi 4% w ogólnej
sprzedaży żywności i napojów. Możliwości eksportowe Stanów Zjednoczonych dla sektora rolnictwa ekologicznego zostały wzmocnione
w czerwcu 2012 roku. W tym okresie unijne standardy ekologiczne
zostały uznane za równoważne z tymi w USA, eliminując potrzebę
odrębnej certyfikacji na rynek amerykański. Ameryka Łacińska, posiadająca 8,4 mln ha ekologicznych farm jest ważnym producentem
i eksporterem żywności ekologicznej [Soil Association 2013].
EUROPA
Europa jest dużym konsumentem i producentem żywności ekologicznej. Rolnictwo ekologiczne w Europie stanowi 2,2% europejskich użytków rolnych i 5,4% użytków rolnych w krajach należących
do UE. Europejska sprzedaż żywności ekologicznej wzrosła o 9%
w 2011 r. i wynosiła 21,5 mld euro. Największą sprzedażą ekożywności
w Europie charakteryzują się: Niemcy (30% sprzedaży), a na kolejnych miejscach – Francja, Wielka Brytania i Włochy [Soil Association
2013]. Najwyższym spożyciem żywności ekologicznej na mieszkańca
odznaczają się kraje skandynawskie i alpejskie. Dania jest krajem
o największym ekologicznym rynku w całym świecie, gdzie produkty
ekologiczne stanowią 7,8% całej sprzedaży żywności i napojów [Smoluk Sikorska 2010].
AZJA
Azjatycki rynek produktów ekologicznych rośnie w stałym tempie odzwierciedlającym wzrost świadomości ekologicznej. Większość sprzedaży występuje w państwach bardziej zamożnych tj. Japonia, Korea
Południowa, Tajwan, Hong Kong, Malezja czy Singapur. Japonia ma
największy rynek w całej Azji a następnie Chiny oraz Korea [Cooper
i wsp. 2012]. Większość produktów ekologicznych sprzedawanych
w tych krajach jest importowana z Australii, Europy i Stanów Zjednoczonych. Wielka Brytania – pionier w produkcji żywności ekologicznej
167
Natalia Koperska
dla niemowląt, odnotował wzrost sprzedaży w Malezji i Tajwanie
odpowiednio o 26% i 22% w 2012 r. Wielka Brytania jako pierwsza
wprowadziła eksport produktów ekologicznych do Tajlandii i Korei
Południowej [Soil Association 2013].
OCEANIA
Rynek produktów ekologicznych w Australii, Nowej Zelandii oraz na
Wyspach Pacyfiku jest stosunkowo niewielki. Kontynent posiada około 1/3 światowych ekologicznych użytków zielonych [Rys.3], lecz jego
udział w światowej sprzedaży wynosi zaledwie 2% [Stankiewicz 2009].
Australia i Nowa Zelandia są ważnymi producentami eksportującymi
znaczne ilości ekologicznej wołowiny, jagnięciny, wełny, kiwi, jabłek,
gruszek i innych owoców. Głównym miejscem docelowym jest Azja,
a następnie Europa i Ameryka Północna. [Cooper i wsp. 2012].
Rys. 3. Światowy udział (%) ekologicznych użytków zielonych według
poszczególnych kontynentów.
Źródło: Soil Association, 2013
AFRYKA
Afryka jest kontynentem o drobnej produkcji ekologicznej z ponad pół
miliona producentami. Rolnictwo ekologiczne zajmuje tutaj zaledwie
1,1 mln ha gruntów. W Afryce obserwuje się rozwój rynku żywności
ekologicznej zwłaszcza w Egipcie i Afryce Południowej, która ma największy rynek w całej Afryce [Soil Association 2013].
168
RYNEK ŻYWNOŚCI EKOLOGICZNEJ W WIELKIEJ BRYTANII
Sprzedaż produktów ekologicznych w Wielkiej Brytanii dynamicznie
rozwija się poprzez internet oraz duże sklepy specjalistyczne. Klienci
żywności ekologicznej coraz częściej wybierają wygodę i różnorodność
oferty w internecie oraz sklepach specjalistycznych ponad niedogodności związane z ograniczonym asortymentem w supermarketach [Wier
i wsp. 2008]. Dużą popularnością cieszy się także sprzedaż żywności
z dostawą do domu klienta (odnotowano wzrost o 4,4% w 2012 roku
w stosunku do 2011 roku) [Tab.1]. Sprzedaż bezpośrednio u rolnika
spadła aż o 14% w 2012 roku. Dostawą żywności ekologicznej do domów zajmują się trzy wiodące firmy – Ocado, Abel&Cole oraz Riverford.
W supermarketach Wielkiej Brytanii największą popularnością cieszą
się: nabiał i gotowe dania chłodzone (31% wydatków na żywność ekologiczną) oraz świeże owoce i warzywa (23% wydatków). Najbardziej
obiecujące tendencje odnotowuje się w sektorze mleczarskim, w którym
sprzedaż jogurtu i śmietany wzrosła w 2012 roku o odpowiednio 9,9%
i 14,1% i przewidywany jest dalszy wzrost. Producent ekologicznych
produktów mlecznych Rachel’s Dairy zwiększył swoją sprzedaż o 15 %,
a szczególnie wysoką tendencję wzrostową odnotowuje w przypadku
sprzedaży dużych jogurtów owocowych. Yeo Valley Organic, największa
ekologiczna mleczarnia w Wielkiej Brytanii, zwiększyła swoją sprzedaż
o 6,6% [Organic Trade Association 2013].
Tab. 1. Zmiana udziału w rynku poszczególnych kanałów sprzedaży
(%) w Wielkiej Brytanii w roku 2012 w stosunku do 2011 roku.
Kanały sprzedaży
Zmiana udziału (%)
Wielobranżowi sprzedawcy
-2,4%
Dostawa do domu/sprzedaż wysyłkowa
+4,4%
Sprzedaż u rolników i rynki rolne
-14,1%
Catering
+ 1,6%
Inni niezależni sprzedawcy detaliczni
+1%
Suma
-1,5%
Źródło: Opracowanie własne na podstawie Soil Association, 2013
Sprzedaż ekologicznej wieprzowiny na targowiskach rośnie, natomiast w supermarketach spadła o prawie 30%. Ogólna produkcja wie169
Natalia Koperska
przowiny do stycznia 2012 roku spadła o 11% i wciąż charakteryzuje
się tendencją malejącą. Słabe perspektywy gospodarcze oraz wysokie
ceny pasz zmusiły ok. 30% brytyjskich producentów ekologicznej
wieprzowiny do podjęcia innych form działalności. Na rynku drobiu,
rosnący koszt paszy oraz nie najlepsza ich jakość, przyczyniły się do
wzrostu cen detalicznych, wpływając tym samym na wielkość sprzedaży. Pomimo tego niekorzystnego zjawiska sprzedaż była stabilna
a nawet zauważono ożywienie w sferze popytu konsumpcyjnego. Producenci jaj odnotowali spadek sprzedaży w supermarketach o prawie
30%. Uważa się, że niektórzy sprzedawcy sami przyczynili się do tego
spadku poprzez zmniejszenie miejsca na półkach handlowych oraz
dostępności swoich produktów. Ogólna sprzedaż jaj nie spadła, lecz
nie rośnie sugerując tym samym, że kluczowym czynnikiem wpływającym na popyt w sektorze ekologicznym jest cena. Szczególnie dobrze
można to zaobserwować w fazie spowolnienia gospodarczego, kiedy
klient wprowadza nowe oszczędności. Sprzedaż mleka w 2012 roku
spadła o 4,4% w ujęciu ilościowym, jednakże odnotowano wzrost
wartości rynkowej o 0,5%. Wielkość sprzedaży zaczęła jednak rosnąć
w ciągu ostatnich pięciu miesięcy w danym roku i wartość rynku
mleka wzrosła o 1,5% w stosunku do roku ubiegłego [Soil Association
2013]. Producenci łososia, pomimo problemów z chorobami ryb, odnotowali wzrost produkcji zarówno w Wielkiej Brytanii jak i w innych
miejscach Europy. W supermarketach w Wielkiej Brytanii sprzedaż
wzrosła o 1,4%. Firma Aquascot planuje zwiększyć produkcję w 2013
roku o 27% w odpowiedzi na wzrost popytu. Do wzrostu cen łososia
przyczyniły się wysokie ceny pasz, które mogą stanowić nawet do 70%
kosztów produkcji [Harris 2013, Soil Association 2013].
RYNEK ŻYWNOŚCI EKOLOGICZNEJ W POLSCE
Polski rynek produktów ekologicznych znajduje się w początkowym
etapie rozwoju a jego obecna wartość wynosi ok. 600 mln zł stanowiąc
ok. 0,3% udziału w całym rynku żywności. Przewiduje się, że jego
wartość w roku 2015 wzrośnie do 700 mln zł a nawet może być wyższa przy odpowiednim wsparciu rządowym [Brzózka 2013]. Według
Zuby [2011] w Polsce buduje się dopiero trwale kanały dystrybucji
produktów ekologicznych a obecnie największą popularnością cieszą
170
się sklepy specjalistyczne. Żywność ekologiczna jest coraz częściej
wprowadzana do handlu wielkopowierzchniowego.
Na polskim rynku występuje wiele produktów, które są mylnie
odbierane jako ekologiczne jak przykładowo wiejskie jaja czy mleko.
Związane jest to z wciąż jeszcze niewystarczającą świadomością ekologiczną polskich konsumentów. Pomimo zainteresowania żywnością
ekologiczną znaczna część ekologicznych plonów trafia na eksport, co
według dyrektora generalnego Polskiej Organizacji Handlu i Dystrybucji, stanowi mniej więcej połowę dystrybucji [Zientek-Varga 2009].
Rys. 4. Procentowy udział branż w przetwórstwie ekologicznym w Polsce w 2010 r.
Źródło: Inspekcja Jakości Handlowej Artykułów Rolno-Spożywczych (IJHARS), 2011
W 2011 roku, tak jak w latach poprzednich, odnotowano wzrost
liczby producentów ekologicznych. W porównaniu do 2010 roku,
liczba ekoproducentów w Polsce wzrosła o ok. 14% i wynosiła ok. 24
tyś., natomiast w roku 2012 doszła do 26,4 tyś. Największą liczbę producentów odnotowano w województwie zachodniopomorskim, warmińsko-mazurskim oraz podlaskim. Powierzchnia użytków rolnych
uprawianych metodami ekologicznymi wzrosła o ok. 10% i wyniosła
ok. 574 tyś. ha w 2011 roku, natomiast w 2012 roku wynosiła prawie
662 tyś. ha. Największą powierzchnią mogły się poszczycić województwa zachodniopomorskie, warmińsko-mazurskie, oraz podlaskie
[Zuba 2011, Nowogródzka 2012, Waszewska 2012]. Branża owocowo171
Natalia Koperska
-warzywna charakteryzuje się największym udziałem w przetwórstwie
ekologicznym w Polsce, natomiast na drugim miejscu możemy wyszczególnić branżę produktów przemiału zbóż [Rys. 4]. Najmniejszy
udział w przetwórstwie ekologicznym stanowi produkcja cukru, oraz
pasz dla zwierząt [Raport IJHARS 2011, Waszewska 2012].
Organic Farma Zdrowia – największa sieć delikatesów
z żywnością ekologiczną w Polsce odnotowała w I półroczu 2013
roku wzrost sprzedaży o 8,5% w porównaniu z tym samym okresem w
ubiegłym roku. Firma działa od 2006 r. i posiada 23 obiekty handlowe
w 8 miastach Polski oraz sklep internetowy. Producent i dystrybutor
żywności ekologicznej firma Symbio Polska S.A. zanotowała 46-procentowy wzrost sprzedaży detalicznej w czerwcu 2013 roku. Jest to
najwyższy, jak dotąd wskaźnik wzrostu firmy, osiągnięty w miesiącu
w którym z racji sezonowości, wyniki sprzedażowe na produktach
detalicznych są zazwyczaj niższe. Najwyższą tendencję wzrostową
odnotowano w południowej części Polski (367% wzrostu) oraz na
Wybrzeżu (383%), przy utrzymaniu 20% wzrostu w województwie
mazowieckim [Przybylak 2013, Raport Symbio Polska S.A. 2013].
W Polsce powierzchnię upraw ekologicznych stanowią w przeważającej części łąki i pastwiska, zboża, rośliny na paszę oraz rośliny sadownicze [tab. 2]. Niewielki procent natomiast przypada na warzywa,
rośliny strączkowe i przemysłowe, ziemniaki oraz pozostałe uprawy
[Golinowska 2012].
Tab. 2. Struktura upraw ekologicznych w Polsce (%).
L.p.
Wyszczególnienie
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
2009
2010
Zboża
Ziemniaki
Rośliny na paszę
Strączkowe
Przemysłowe
Warzywa
Łąki i pastwiska
Uprawy sadownicze
Pozostałe uprawy
21,2
0,5
13,0
0,5
0,8
0,9
46,1
16,1
0,9
19,6
0,4
20,6
0,9
0,7
1,0
42,3
13,3
1,2
Razem
100,0
100,0
Źródło: Golinowska, 2012
172
Lata
PODSUMOWANIE
Światowa tendencja na rynku żywności ekologicznej ma charakter
rozwojowy. Wyniki badań wskazują na wzrostu popytu oraz podaży
w ciągu najbliższych lat. Konsumenci coraz częściej szukają zdrowej,
bezpiecznej i atrakcyjnej sensorycznie żywności. Żywność ekologiczna jednak stanowi wciąż niewielki udział w całym rynku żywności. W Polsce współczynnik ten wynosi 0,3%, natomiast w Dani jest
największy i stanowi 7,8%. Dystrybucja w Wielkiej Brytanii rozwija
się najprężniej poprzez internet oraz sklepy specjalistyczne. Coraz
większą popularnością cieszy się sprzedaż z dostawą do domu klienta.
Natomiast w Polsce buduje się dopiero trwałe kanały dystrybucji produktów ekologicznych. Spośród nich największą rolę odgrywają sklepy
specjalistyczne. Polski rynek produktów ekologicznych znajduje się
w początkowym etapie rozwoju a jego wartość w całym rynku żywności rokrocznie wzrasta. Największym udziałem w polskim rynku
żywności ekologicznej odznacza się branża owocowo-warzywna oraz
zbożowa. Branża ekożywności pochodzenia zwierzęcego stanowi
niewielki procent a przykładowo przetwórstwo mleka i wyrób serów
tylko 2,7%. W Wielkiej Brytanii natomiast, największą popularnością
spośród żywności ekologicznej cieszą nabiał, gotowe dania chłodzone
oraz owoce i warzywa. Ten trend z kraju o dobrze rozwiniętym rynku
żywności ekologicznej może być podpowiedzią dla polskich przedsiębiorców aby w przyszłości bardziej zainwestować w ekologiczne
produkty mleczne czy gotowe dania. Dalszy rozwój rynku żywności
ekologicznej będzie w dużej mierze zależał od odpowiedniej jej promocji oraz poziomu cen dostosowanego do możliwości konsumenta.
LITERATURA
Brzózka M. 2013. Ekspert: w 2015 r. wartość rynku żywności ekologicznej wyniesie
ok. 700 mln. zł., dostępne na: www.portalspozywczy.pl/owoce-warzywa/
wiadomosci/ekspert-w-2015-r-wartosc-rynku-zywnosci-ekologicznejwyniesie-ok-700-mln-zl,88832.html (29.07.2013).
Cooper M., Manhire J., Dann Ch., Reider R., Morris M., Rosin Ch. 2012.
New Zealand Organic Market Report 2012, dostępne na: www.organicworld.net/fileadmin/documents/country_information/new-zealand/
OANZ-2013-report-2012-data.pdf (11.01.14).
173
Natalia Koperska
Go to market report: United Kingdom. Organic Trade Association 2013,
dostępne na: www.globalorganictrade.com/files/g_files/OTA_GoToMarketReport_UnitedKingdom.pdf (13.01.14).
Golinowska M. 2012. Developments of organic farms production in Poland. Journal of Agribusiness and Rural Development, 3(25), 113–123.
Hamzaoui-Essoussi L., Zahaf M. 2012. The Organic Food Market: Opportunities and Challenges. [w:] Organic Food and Agriculture – New Trends and
Developments in the Social Sciences, edited by Matthew Reed, In-Tech
2012, dostępne na: www.intechopen.com/download/get/type/pdfs/
id/25733 (12.01.14).
Harris Ch. 2013. Global Organic Food Market Growing. Dostępne na: www.
thefishsite.com/fishnews/21130/global-organic-food-market-growing
(28.08.13).
Nowogródzka T. 2012. Stan i perspektywy rozwoju rolnictwa ekologicznego
w Polsce, Problemy Rolnictwa Światowego, Zeszyty Naukowe SGGW,
Tom12 (XXVII), Zeszyt 2, Wyd. SGGW, Warszawa.
Organic market report 2013. Soil Association 2013, Scotland, dostępne na:
http://www.soilassociation.org/marketreport (12.10.13).
Pilarczyk B., Nestorowicz R. 2010. Marketing ekologicznych produktów
żywnościowych, Oficyna a Wolters Kluwer business, Warszawa, 71–103.
Przybylak K. 2013. Pozytywne sygnały z rynku żywności ekologicznej, dostępne
na: www.biokurier.pl/aktualnosci/2193-pozytywne-sygnaly-z-rynkuzywnosci-ekologicznej (21.08.2013).
Raport o stanie rolnictwa ekologicznego w Polsce w latach 2009–2010.
2011. Inspekcja Jakości Handlowej Artykułów Rolno-Spożywczych
IJHARS, Warszawa, dostępne na: www.ijhar-s.gov.pl (10.11.13).
Raport za II kwartał 2013 roku, SYMBIO POLSKA S.A., Warszawa 2013,
dostępne na: biznes.pap.pl/pl/news/listings/info/851037, symbiopolska-sa-raport-kwartalny-za-ii-kwartal-2013-roku (14.08.2013).
Smoluk-Sikorska J. 2010. The condition of organic farming and market of its
products in the European Union. Journal of Agribusiness and Rural Development, 4(18), 87–95.
Stankiewicz, D. 2009. Rolnictwo ekologiczne. Biuro Analiz Sejmowych Kancelarii Sejmu RP. Infos, 7(54), 1–4.
Szymańska K. 2008. Dochód czynnikiem kształtującym popyt na żywność ekologiczną. Materiały z Krakowskiej Konferencji Młodych Uczonych, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Kraków
25–27 września.
Waszewska M. 2012. Rolnictwo ekologiczne w Polsce w 2011 roku. Wiedza i
Jakość, 1 (24), 18–19.
174
Wier, M., O’Doherty Jensen, K., Andersen, L. M., & Millock, K. 2008. The
character of demand in mature organic food markets: Great Britain and
Denmark compared. Food Policy, 33(5), 406–421.
Wier, M., O’Doherty Jensen, K., Andersen, L. M., Millock, K. 2008. The
character of demand in mature organic food markets: Great Britain and
Denmark compared. Food Policy, 33(5), 406–421.
Zientek-Varga J. 2009. Ekorynek w Polsce – w stronę rozwoju. Fesh&cool market 2, 18–25.
Zuba M. 2011. Szanse i bariery w integracji łańcucha żywności ekologicznej w
Polsce. Zeszyty Naukowe WSEI, seria Ekonomia 3(1), 261–286.
Żakowska-Biemans S. 2011. Bariery zakupu żywności ekologicznej w kontekście rozwoju rynku żywności ekologicznej. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, Vol. 56 (4), s. 216–220.
Żakowska-Biemans S., Orzeszko-Rywka A., Jankowski P., Lipińska E.
2012. Czynniki warunkujące popyt na żywność ekologiczną w kontekście
przeobrażeń rynku żywności ekologicznej w Polsce i innych krajach Europy. [w:] Wyniki badań z zakresu rolnictwa ekologicznego w 2011 roku.
MRiRW, Warszawa-Falenty, 295–306.
Natalia Koperska
Wydział Biologii i Hodowli Zwierząt
175
Piotr DOMARADZKI
Mariusz FLOREK
Anna LITWIŃCZUK
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 177–185
ISSN 1895-2241
ZAWARTOŚĆ KOLAGENU OGÓLNEGO
I ROZPUSZCZALNEGO W MIĘŚNIACH
SZKIELETOWYCH RÓŻNYCH KATEGORII BYDŁA
RASY POLSKIEJ HOLSZTYŃSKO-FRYZYJSKIEJ
TOTAL AND SOLUBLE COLLAGEN CONTENTS
IN SKELETAL MUSCLES OF DIFFERENT CATTLE
CATEGORIES OF POLISH HOLSTEIN-FRIESIAN BREED
Abstrakt. Celem pracy było porównanie zawartości kolagenu ogólnego
i jego frakcji rozpuszczalnej w mięśniach najdłuższym lędźwi (ML) i półścięgnistym (ST), surowych i poddanych obróbce termicznej, czterech kategorii
bydła rasy Polskiej Holsztyńsko-Fryzyjskiej odmiany czarno-białej. Badaniami objęto 8 cieląt (w wieku 50–60 dni), 8 jałówek i 8 buhajków (w wieku
około 18 miesięcy) oraz 8 krów. Istotnie (p≤0,01 i p≤0,05) najwyższą zawartość kolagenu rozpuszczalnego stwierdzono zarówno w surowych (37,90
% w ML i 31,14% w ST) jak i poddanych obróbce cieplnej (34,40 % w ML
i 26,56 % w ST) mięśniach cieląt, istotnie najniższą natomiast w mięśniach
krów. Średnia zawartość kolagenu rozpuszczalnego, dla tej grupy zwierząt,
w żadnym z analizowanych przypadków nie przekroczyła 20%. Spośród
ocenianych kategorii bydła najbardziej kruche (najniższa siła cięcia) było
mięso cieląt, a najmniej kruche mięso krów. Stwierdzono ujemną korelację
pomiędzy udziałem kolagenu rozpuszczalnego a siłą cięcia mięsa surowego
(r= -0,55) i poddanego obróbce termicznej (r= -0,40).
Słowa kluczowe: mięso wołowe, frakcje kolagenu, siła cięcia
Summary. The aim of this study was to compare the contents of total
collagen and its soluble fraction in raw and heat treated muscles – longissimus lumborum (ML) and semitendinosus (ST), of four categories of Polish
Holstein-Friesian cattle, Black-and-White variety. The investigation including 8 calves (aged 50–60 days), 8 heifers and 8 bulls (approximately 18
months) and 8 cows. Significantly (p≤0.01 and p≤0.05) highest content of
177
soluble collagen was found in the raw (37,90 % w ML and 31,14% w ST)
and heat-treated (34,40 % w ML and 26,56 % w ST) muscles of calves, but
a significantly lowest value was recorded for cow’s muscles. For this group
of animals the average content of soluble collagen, in any of the analyzed
cases, did not exceed 20%. Meat of calves among all cattle categories was
the most tender (the lowest shear force) while cows meat was the toughest.
Significant negative correlation between the percentage of soluble collagen
and the shear force of raw (r= -0.55) and cooked meat (r= -0.40) were found.
Key words: beef, collagen fractions, shear force
WSTĘP
Kolagen w mięśniach bydła występuje w ilości od 1 % do około 15 %
suchej masy [Nishimura 2010], a jego zawartość zależy od rodzaju mięśnia i lokalizacji w tuszy [Purslow 2005]. Kolagen jest głównym składnikiem omięsnych tj. endomysium, perimysium i epimysium.
Otaczającą mięsień omięsną zewnętrzną (epimysium) można łatwo
usunąć, dlatego jej wpływ na jakość mięsa, w tym przede wszystkim
kruchość, jest niewielki (lub nie istotny). Ponad 90% kolagenu mięśniowego znajduje się w perimysium i to jemu przypisuje się główną
rolę w kształtowaniu kruchości mięsa, uzależnionej od tkanki łącznej
[Nishimura 2010; Purslow 2005].
Mięśnie odpowiedzialne za ruch np. w udźcu semimembranosus
i semitendinosus, zwykle zawierają więcej kolagenu ogólnego i mniej
kolagenu rozpuszczalnego, w porównaniu do mięśni odpowiedzialnych za utrzymanie postawy np. psoas major lub longisimmus dorsi
[Domaradzki i Florek 2012].
Wraz z dojrzałością fizjologiczną zwierząt struktura kolagenu
w tkance mięśniowej staje się bardziej zwarta, a jego rozpuszczalność
maleje. Niekorzystny wpływ wieku zwierząt na kruchość, obserwowany jest szczególnie w mięśniach z wysoką zawartością kolagenu. Związane jest to z tworzeniem się wewnątrzcząsteczkowych wiązań sieciujących, które zwiększają mechaniczną i termiczną stabilność włókien
kolagenowych, jak również ich wytrzymałość na rozciąganie. Większe
usieciowanie powoduje wzrost temperatury cieplnej degradacji kolagenu i przechodzenie jego mniejszej ilości w formę rozpuszczalną.
178
Zawartość kolagenu ogólnego i rozpuszczalnego w mięśniach szkieletowych...
Jest to szczególnie istotne z powodu dodatniej korelacji występującej
między rozpuszczalnością kolagenu śródmięśniowego i kruchością
oraz cechami sensorycznymi mięsa [Nishimura 2010]. Kolagen ulegający termohydrolizie ma zdolność do zatrzymywania wody podczas obróbki cieplnej, wynika to między innymi z jego emulgujących
i żelujących właściwości [Młynek 2009]. Wykazano związek pomiędzy
zawartością kolagenu śródmięśniowego a ocenianą instrumentalnie
kruchością gotowanego mięsa wołowego [Ngapo i in. 2002; Riley i in.
2005] i mięsa cielęcego [Domaradzki i in. 2010], jak również wskazuje
się na znaczącą rolę frakcji rozpuszczalnej kolagenu w kształtowaniu
kruchości mięsa [Silva i in. 2010].
Celem pracy było porównanie zawartości kolagenu ogólnego
i jego frakcji rozpuszczalnej w dwóch mięśniach szkieletowych (najdłuższym lędźwi i półścięgnistym) u różnych kategorii bydła rasy
Polskiej Holsztyńsko-Fryzyjskiej odmiany czarno-białej. Zawartość
białka kolagenowego oznaczono w mięśniach surowych i poddanych
obróbce termicznej.
MATERIAŁ I METODY
Badaniami objęto bydło rasy Polskiej Holsztyńsko-Fryzyjskiej odmiany czarno-białej (PHF), w tym 8 cieląt (w wieku 50–60 dni), 8 jałówek
i 8 buhajków (w wieku około 18 miesięcy) oraz 8 krów. W trakcie
rozbioru technologicznego prawych półtusz, po 24 h wychłodzeniu,
pobierano próby mięśni najdłuższego grzbietu z odcinka lędźwiowego
(m. longissimus lumborum – ML) i półścięgnistego (m. semitendinosus
– ST). Próby pakowano próżniowo w worki z foli PE i przechowywano w temperaturze 4 ºC ± 1 ºC do 12 dnia post mortem, a następnie
oznaczono kolagen ogólny i rozpuszczalny w mięsie surowym i po
obróbce termicznej. Obróbkę termiczną prób mięsa o masie 100g
przeprowadzono w łaźni wodnej w szczelnie zamkniętych woreczkach
foliowych w temp. 70 ºC przez 1h.
Ilość kolagenu ogólnego oznaczono na podstawie zawartości
hydroksyproliny (współczynnik przeliczeniowy 7,52) wg PN-ISO
3496:2000, wykorzystując spektrofotometr Varian Cary 300 Bio.
Kolagen rozpuszczalny oznaczono wg metody opisanej przez Palkę
[1999] z modyfikacjami. Około 5 g próbki mięsa homogenizowano z
179
24 cm3 płynu Ringera rozcieńczonego wodą destylowaną w stosunku
1:4. Homogenat ogrzewano w łaźni wodnej o temp. 77°C przez 70
min., a następnie wirowano (4000 g przez 15 min.) w wirówce Universal 320R Hettich Zentrifugen. Supernatant zlewano, osad przemywano płynem Ringera (1:4) i ponownie wirowano. Otrzymany osad
hydrolizowano 30 cm3 3 M roztworu H2SO4 i w kolejnych etapach postępowano, jak w przypadku oznaczenia kolagenu ogólnego. Z różnicy
zawartości kolagenu ogólnego i nierozpuszczalnego obliczano kolagen
rozpuszczalny, który wyrażano jako procent kolagenu ogólnego.
Pomiar maksymalnej siły cięcia (Fmax., N) prób mięsa po obróbce termicznej, wykonano za pomocą jednokolumnowej maszyny
wytrzymałościowej Zwick/Roell Proline B0.5 wykorzystując nóż szerometryczny Warner-Bratzlera (V-blade). Próbki mięsa (ok. 100 g)
umieszczano w woreczkach foliowych i poddawano obróbce termicznej
w łaźni wodnej w temp. 70°C przez 1 h, następnie chłodzono w zimnej
wodzie i przechowywano w temp. 4°C przez 24 h. Średnią wartość dla
próbki obliczono na podstawie 5 powtórzeń, poddając cięciu słupki
o wym. 10×10×50 mm, poprzecznie do przebiegu włókien. Wyniki
pomiarów opracowano z wykorzystaniem programu TestXpert II.
Uzyskane wyniki opracowano statystycznie za pomocą programu
STATISTICA ver. 6 (StatSoft, 2003) w oparciu o jednoczynnikową analizy wariancji, oceniając wpływ kategorii bydła oraz rodzaju mięśnia
(ML vs. ST). Istotność różnic pomiędzy średnimi dla ocenianych grup
wyznaczono testem NIR Fishera. Obliczono również współczynniki
korelacji liniowej Pearsona pomiędzy zawartością kolagenu ogólnego
i rozpuszczalnego a maksymalną siłą cięcia mięsa surowego i poddanego obróbce termicznej.
WYNIKI I DYSKUSJA
Wykazano, że surowy i poddany obróbce termicznej mięsień ML
buhajków, w porównaniu do pozostałych ocenianych kategorii bydła
zawierał najwięcej kolagenu ogólnego (odpowiednio 10,55 i 14,03
mg/g) (tab. 1). Jednak istotne (p≤0,05) różnice w jego zawartości potwierdzono tylko po obróbce termicznej dla mięśni buhajków i krów.
W przypadku kolagenu rozpuszczalnego istotnie najwyższą zawartość
oznaczono zarówno w surowym, jak i poddanym obróbce termicznej
180
mięśniu ML cieląt (odpowiednio 37,90 i 34,40 %), który jednocześnie odznaczał się istotnie najniższą siłą cięcia (47,90 N). Przeciwne
tendencje, tzn. istotnie najniższy udział kolagenu rozpuszczalnego
i istotnie największą siłę cięcia, oznaczono w próbach ML krów.
Zdaniem Młynka [2009] zawartość kolagenu i stopień jego hydrolizy podczas ogrzewania jest jednym z czynników decydujących
o przydatności kulinarnej surowca mięsnego. Ilość kolagenu rozpuszczalnego w dużym stopniu wpływa na teksturę mięsa, między innymi
poprzez zdolność zatrzymywania wody podczas obróbki cieplnej.
Analizując wyniki dotyczące mięśnia ST istotnie (p≤0,05) najwyższą zwartość kolagenu ogólnego w surowej tkance mięśniowej
stwierdzono u buhajków (16,58 mg/g), najniższą natomiast u jałówek
(12,13 mg/g) (tab. 1). Większą ilość kolagenu stwierdza się w mięsie
buhajków niż u jałówek. Żeńskie hormony spowalniają syntezę tkanki
łącznej, co korzystnie wpływa na kruchość mięsa jałówek [Pospiech
i in. 2003; Nowak 2009]. Palka [2003] w mięśniu ST buhajków po
12 dniach dojrzewania chłodniczego stwierdziła zawartość kolagenu ogólnego w mięśniu surowym na poziomie 0,79 %, a jego frakcji
rozpuszczalnej – 27,43 %, natomiast po obróbce termicznej w 70°C
odpowiednio 1,36 % i 26,23 %.
W poddanych obróbce termicznej mięśniach ST ocenianych kategorii bydła wykazano zbliżoną zawartością kolagenu ogólnego tzn.
w zakresie od 18,19 mg/g u jałówek do 20,50 mg/g u cieląt. W mięśniu
ST cieląt wykazano ponadto najwyższy udział kolagenu rozpuszczalnego (31,14 % w mięśniu surowym i 26,56 % po obróbce termicznej),
przy czym istotne różnice potwierdzono tylko względem krów.
Podobnie jak w przypadku mięśnia ML, istotnie (p≤0,05) najniższą siłę cięcia oznaczono dla ST cieląt (37,49 N), najwyższą natomiast
dla krów (78,00 N) (tab. 1).
Wykazano, że zarówno surowe jak i poddane obróbce termicznej
mięśnie ST ocenianych kategorii bydła zawierały istotnie (p≤0,01) więcej kolagenu ogólnego, przeciętnie o 4,57 i 7,63 mg/g w porównaniu
z ML. W przypadku kolagenu rozpuszczalnego oraz siły cięcia istotne
statystycznie różnice nie występowały (tab. 1).
Kołczak i in. [2003] oceniając zawartość kolagenu w mięśniach
ST i psoas major (PM) trzech kategorii bydła, wykazali zdecydowanie
wyższą jego zawartość zarówno w ogrzewanych, jak i nieogrzewanych
181
182
15,62Aa ± 5,14
31,14B ± 4,41
25,04B ± 5,33
24,93B ± 4,50
15,45A ± 5,40
9,33a ± 2,12
13,88a ± 2,56
12,13a ± 1,57
16,58b ± 2,03
13,71a ± 1,58
Krowy
Cielęta
Jałówki
Buhajki
Krowy
**
Kolagen rozpuszczalny
9,98a ± 2,81
14,03b ± 1,17
11,54ab ± 2,11
**
19,16a ± 3,48
19,36a ± 3,07
18,19a ± 2,36
20,50a ± 2,79
ns
17,96a ± 4,94
20,85ab ± 5,05
22,80ab ± 4,38
26,56b ± 4,64
14,64A ± 4,19
24,29B ± 1,45
23,08B ± 4,76
34,40C ± 2,42
ns
78,00c ± 19,34
61,58b ± 5,68
52,60b ± 6,14
37,49a ± 6,81
85,08c ± 24,10
66,59b ± 14,16
52,10ab ± 8,53
47,49a ± 12,07
Siła cięcia – Fmax.
(N)
Wartości średnie oznaczone różnymi literami w kolumnach w obrębie mięśnia różnią się statystycznie istotnie: A, B, C – p ≤ 0,01; a,
b, c – p ≤ 0,05
* – p≤0,05; ** – p≤0,01; ns – nie stwierdzono
Mięśnia
ns
24,60Ab ± 5,89
10,55a ± 2,13
Buhajki
Wpływ
24,20Ab ± 2,38
8,91a ± 0,54
Jałówki
12,08ab ± 2,21
Mięsień półścięgnisty
37,90B ± 6,43
a
Kolagen ogólny
Mięsień po obróbce termicznej
Mięsień najdłuższy grzbietu z odcinka lędźwiowego
Kolagen rozpuszczalny
9,50 ± 1,75
Kolagen ogólny
Mięsień surowy
Cielęta
Wyszczególnienie
Tab. 1. Zawartość kolagenu ogólnego (mg/g) i rozpuszczalnego (jako % kolagenu ogólnego) w surowych i po obróbce
termicznej mięśniach (najdłuższym grzbietu z odcinka lędźwiowego – ML i półścięgnistym – ST) oraz ich siła cięcia w
zależności od kategorii bydła.
mięśniach ST. Najwyższą zawartość kolagenu ogólnego stwierdzili
w mięśniach surowych oraz ogrzewanych cieląt, następnie jałówek
i krów. Potwierdzili również zdecydowanie lepszą rozpuszczalność
kolagenu z mięśnia PM w porównaniu z ST oraz większy wzrost
rozpuszczalności kolagenu w trakcie 12. dniowego dojrzewania
w mięśniach cieląt w porównaniu do jałówek i krów. U tych ostatnich
stanowił on ok. 18% kolagenu ogólnego w mięśniu PM i 15% w ST.
Schönfeldt i Strydom [2011] wykazali, że jakkolwiek wiek bydła nie
wpływa na zawartość kolagenu ogólnego w mięsie, to w przypadku
kolagenu rozpuszczalnego jego oddziaływanie staje się już istotne.
Wraz z wiekiem (choć nie liniowo) spada ilość kolagenu ulegającego
termohydrolizie i to niezależnie od rodzaju mięśnia.
Pomimo, iż kolagen w większości mięśni występuje w relatywnie
niewielkiej ilości jego wpływ na jakość mięsa, w tym przede wszystkim
na kruchość jest szczególnie ważny [Kołczak 2008]. Uzyskane wyniki
badań potwierdzają tę tezę. Wykazano bowiem istotne ujemne korelacje pomiędzy siłą cięcia a udziałem kolagenu rozpuszczalnego w mięśniach surowych (r= -0,55; p ≤ 0,01) i poddanych obróbce termicznej
(r= -0,40; p ≤ 0,05), jak również kolagenem ogólnym w mięśniach surowych (r=0,24; p>0,05) (tab. 2). Kołczak i in. [1992] analizując sześć
mięśni u różnych kategorii bydła wykazali, że siła cięcia mięśni była
dodatnio skorelowana z zawartością kolagenu ogólnego oraz ujemnie
z jego frakcją rozpuszczalną. Z kolei wcześniejsze badania autorów na
mięsie cieląt [Domaradzki i in. 2010], wykazały ujemny związek pomiędzy udziałem kolagenu ogólne a siłą cięcia mięśnia ML (r= -0,265;
p ≤ 0,05), natomiast dodatni dla mięśnia ST (r=0,240; p ≤ 0,05).
Tab. 2. Współczynniki korelacji pomiędzy zawartością kolagenu ogólnego
i rozpuszczalnego w mięśniach surowych i po obróbce termicznej a siłą
cięcia.
Wyszczególnienie
Siła cięcia
– Fmax.
Mięśnie surowe
Mięśnie po obróbce termicznej
Kolagen
ogólny
Kolagen
rozpuszczalny
Kolagen
ogólny
Kolagen
rozpuszczalny
0,24
- 0,55**
0,041
- 0,40*
* – p≤0,05; ** – p≤0,01;
183
WNIOSKI
Istotnie najwyższą zawartość kolagenu rozpuszczalnego stwierdzono
dla surowych i poddanych obróbce cieplnej mięśni cieląt, natomiast
najniższe wartości odnotowano dla mięśni krów. Średnia zawartość
kolagenu rozpuszczalnego, dla tej grupy zwierząt, w żadnym z analizowanych przypadków nie przekroczyła 20 %.
Spośród ocenianych kategorii bydła najbardziej kruche (najniższa
siła cięcia) było mięso cieląt, a najmniej kruche mięso krów.
Udział kolagenu rozpuszczalnego był istotnie ujemnie skorelowany z siłą cięcia zarówno mięśni surowych, jaki i poddanych obróbce
termicznej.
LITERATURA CYTOWANA
Domaradzki P., Florek M. 2012. Mięso i przetwory mięsne. [w:] Litwińczuk
Z. (red). Towaroznawstwo surowców i produktów zwierzęcych z podstawami przetwórstwa. Wydawnictwo PWRiL. Warszawa.
Domaradzki P., Skałecki P., Florek M., Litwińczuk Z. 2010. Związek kolagenu z wybranymi parametrami technologicznymi mięsa cielęcego. Żywność.
Nauka. Technologia. Jakość, 4(71), 50–62.
Kołczak T. 2008. Jakość wołowiny. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość,
1(56), 5–22.
Kołczak T., Palka K., Pospiech E. 2003. Changes in collagen solubility of raw
and roasted bovine psoas major and minor and semitendinosus muscles
during cold storage. Pol. J. Food Nutr. Sci., 3(12/53), 57–61.
Kołczak T., Palka K., Zarzycki A. 1992. Wpływ kolagenu śródmięśniowego na
kruchość i inne cechy sensoryczne mięśni bydła. Acta Agr. Silv., ser. zootech., 30, 76–85.
Młynek K. 2009. Struktura i metabolizm włókien mięśniowych u krajowego bydła czarno-białego i mieszańców po buhajach ras mięsnych oraz ich
związek z cechami wartości rzeźnej i jakością mięsa. Rozprawy Naukowe
99. Wydawnictwo AP. Siedlce.
Ngapo T. M., Berge P., Culioli J., Dransfield E., De Smet S., Claeys E. 2002.
Perimysial collagen crosslinking and meat tenderness in Belgian Blue double-muscled cattle. Meat Sci. 61, 91–102.
Nishimura T. 2010. The role of intramuscular connective tissue in meat texture.
Anim. Sci. J., 81, 21–27.
Nowak D. 2009. Kruchość mięsa wołowego i metody jej poprawy. Przem. Spoż.,
3, 38–42.
184
Palka K. 1999. Changes in intramuscular connective tissue and collagen solubility of bovine m. semitendinosus during retorting. Meat Sci., 53, 189–194.
Palka K. 2003. The influence of post-mortem ageing and roasting on the microstructure, texture and collagen solubility of bovine semitendinosus muscle.
Meat Sci., 64, 191–198.
PN-ISO 3496: 2000. Mięso i przetwory mięsne. Oznaczanie zawartości hydroksyproliny.
Pospiech E., Iwańska E., Grześ B. 2003. Kruchość mięsa kulinarnego
i możliwości jej poubojowego kształtowania. Rocz. Inst. Przem. Mięs.
Tłusz., 40, 71–84.
Purslow P. P. 2005. Intramuscular connective tissue and its role in meat quality.
Meat Sci., 70, 435–447.
Riley D. G., Johnson D. D., Chase C. C. J., West R. L. i in. 2005. Factors influencing tenderness in steaks from Brahman cattle. Meat Sci., 70, 347–356.
Schönfeldt H. C., Strydom P. E. 2011. Effect of age and cut on tenderness of
South African beef. Meat Sci., 87, 206–218.
Silva C. C. G., Rego O. A., Simões E. R. E., Rosa H. J. D. 2010. Consumption
of high energy maize diets is associated with increased soluble collagen in
muscle of Holstein bulls. Meat Sci., 86, 753–757.
185
Małgorzata BIAŁEK
Jarosława RUTKOWSKA
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 187–206
ISSN 1895-2241
POTENCJALNE WYKORZYSTANIE
PROZDROWOTNYCH SUROWCÓW ROŚLINNYCH
DO ZWIĘKSZANIA WARTOŚCI ODŻYWCZEJ
WYROBÓW CIASTKARSKICH
POTENTIAL USE OF HEALTHPROMOTING PLANT
RAW MATERIALS TO INCREASE THE NUTRITIONAL
VALUE OF CONFECTIONERY PRODUCTS
Abstrakt. W ostatnich latach odnotowuje się znaczący wzrost zachorowalności na schorzenia cywilizacyjne, tzw. choroby dietozależne, m.in. choroby układu sercowo – naczyniowego, otyłość, cukrzycę oraz nowotwory.
Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) do ich wystąpienia przyczynia
się niedostateczne lub nadmierne spożycie pewnych składników żywności
oraz niezdolność organizmu do ich prawidłowego wchłaniania i wykorzystania. W obliczu zwiększonego ryzyka zapadalności na schorzenia wynikające
z błędów żywieniowych, pojawia się konieczność zmian modelu odżywiania,
co z kolei pociąga za sobą potrzebę przedstawiania oferty takich produktów
spożywczych, które poprzez swój skład i właściwości będą przyczyniać się
do ograniczania rozwoju lub nawet zapobiegania wystąpienia tych chorób.
Wyroby ciastkarskie należą do produktów często wybieranych przez konsumentów niezależnie od wieku, głównie dzięki ich wysokim walorom
smakowym i atrakcyjnemu wyglądowi. Coraz częściej tradycyjne wyroby
o wysokiej kaloryczności zastępowane są przez produkty o zmienionej wartości żywieniowej, jednocześnie zachowujące walory smakowe i atrakcyjny
wygląd. Nowym trendem w produkcji wyrobów ciastkarskich jest wprowadzanie składników recepturowych o właściwościach prozdrowotnych,
będących wzbogaceniem tradycyjnych wyrobów. Podstawowym kryterium wyboru substancji dodatkowych jest ich bezpieczeństwo dla zdrowia
człowieka, technologiczna zasadność ich stosowania, a w przypadku dodatków funkcjonalnych, także udokumentowany pozytywny wpływ na
zdrowie człowieka.
187
Biorąc pod uwagę fakt, iż wyroby ciastkarskie chętnie spożywane są także
przez dzieci i młodzież należy zadbać o to, aby były one nie tylko źródłem
energii, ale również aby dostarczały składników bioaktywnych, bogatych
w wartości odżywcze. W tym celu prowadzone są prace badawcze dotyczące
zwiększenia wartości żywieniowej takich produktów. Wyniki badań, zarówno krajowych jak i zagranicznych pokazują, że istnieje duży potencjał
w podwyższaniu wartości odżywczej produktów ciastkarskich poprzez dodatek składników funkcjonalnych, m.in. inuliny, poppingu z amarantusa,
grzybów shiitake, mąki orkiszowej czy ekstraktu z zielonej herbaty. Celem
pracy była charakterystyka prozdrowotnych właściwości nasion amarantusa, owsa oraz owoców aronii czarnoowocowej i pigwowca jako potencjalnych
składników zwiększających wartość odżywczą wyrobów ciastkarskich.
Słowa kluczowe: produkty ciastkarskie, amaranthus, aronia czarnoowocowa,
pigwowiec, owies.
Abstract. In recent years, the significant increase in the incidence of dietrelated disorders, including cardiovascular diseases, obesity, diabetes and
cancer was observed. According to the World Health Organization (WHO)
the inadequate or excessive intake of certain food ingredients and the inability of human body to its proper absorption and utilization contribute
for their appearance. In the face of increasing risk of morbidity of disorders
arising from dietary mistakes, there is a need to change an eating pattern.
Therefore there is a demand for foodstuffs that will help to reduce or even
prevent the occurrence of these diseases.
Confectionery products are often chosen by consumers, regardless of age,
mainly due to their high flavor and attractive appearance. Traditional, high-calorie products are often replaced by products with altered nutritional
value but with the same sensory attractiveness. A new trend in the production of confectionery products is enriching the traditional products with
bioactive ingredients. The main criterion for the additives selection is their
safety for human health, technological merits of the application, and in case
of functional additives, also proved positive impact on human health. As
willingly consumed by children, confectionery product should not be only
a source of energy, but also are rich in nutritional value. The results of both
national and international research conducted, show that there is a great
potential in increasing the nutritional value of confectionery products by
the addition of functional ingredients, such as inulin, popped amaranth seeds, shiitake mushrooms, spelt flour and green tea extract. The main aim of
this paper was to characterize the health-promoting properties of amaranth
and oat seeds and fruits of chokeberry and quince as potential ingredients to
enhance the nutritional value of confectionery products.
Key words: confectionery products, amaranth, chokeberry, quince, oat
188
Potencjalne wykorzystanie prozdrowotnych surowców roślinnych do zwiększania...
WSTĘP
Pod pojęciem „żywności funkcjonalnej” należy rozumieć produkty
spożywcze, wykazujące udowodniony korzystny wpływ na zdrowie, wykraczający ponad ten, który wynika z tradycyjnie obecnych
w nich składników odżywczych [Świderski 1999]. Ważnym jest, aby
swoją postacią przypominała ona żywność konwencjonalną, oraz aby
swoje korzystne działanie wywierała w ilościach dostępnych podczas
spożywania jako część codziennej diety. Jakość zdrowotna żywności
funkcjonalnej polega na wykorzystaniu jej naturalnych właściwości
[Saluk – Juszczak 2010], które wynikają z faktu obecności w jej składzie związków bioaktywnych [Świderski 1999]. Na liście substancji
nadających produktom status funkcjonalności znajdują się m.in.
błonnik pokarmowy, wielonienasycone kwasy tłuszczowe, polifenole,
witaminy i składniki mineralne [Antosiewicz 1997]. Mogą one być
stosowane w produkcji szeregu środków spożywczych, również takich,
które nie są postrzegane przez konsumentów jako jednoznacznie
zdrowe, np. słodyczy. Dlatego też niniejsza praca ma na celu charakterystykę prozdrowotnych właściwości nasion amaranthusa, owsa
oraz owoców aronii czarnoowocowej i pigwowca jako potencjalnych
składników zwiększających wartość odżywczą wyrobów ciastkarskich.
PROJEKTOWANIE NOWYCH PRODUKTÓW
FUNKCJONALNYCH
Projektowanie żywności bioaktywnej i jej komercjalizacja jest procesem
długotrwałym, złożonym, kosztownym i ryzykownym [Siró i wsp.,
2008]. Musi opierać się na wynikach badań naukowych z zakresu medycyny, żywienia człowieka i technologii żywności, aspektach legislacyjnych, ale również na opiniach i oczekiwaniach konsumentów. Stan
wiedzy w tych dziedzinach powinien być w sposób ciągły monitorowany
i poszerzany, również po wprowadzeniu takiej żywności na rynek, aby
w jak najlepszym stopniu odpowiadać na zmieniające się potrzeby konsumentów [Bornkessel i wsp., 2011; Czapski 2011]. Obecnie produkty
żywnościowe służą nie tylko zaspokajaniu głodu i dostarczaniu niezbędnych składników odżywczych, ale odgrywają także coraz większą rolę
w zapobieganiu schorzeniom dietozależnym, jak również w zapewnieniu fizycznego i psychicznego dobrostanu wśród konsumentów [Siró
189
i wsp., 2008]. Ponieważ spożywanie żywności nieodłącznie związane
jest z odczuciem przyjemności, dlatego też żywność funkcjonalna powinna być atrakcyjna sensorycznie, łatwa do przygotowania i konsumpcji oraz o niskim stosunku ceny do wartości [Czapski 2011].
Wprowadzanie na rynek produktów funkcjonalnych, poza wspomnianymi powyżej korzyściami dla konsumentów, jest również z pewnością także szansą dla rozwoju przemysłu. Tego typu żywność jest
droższa od konwencjonalnej i staje się atrakcyjnym sektorem dla
uczestników łańcucha dostaw [Siró i wsp., 2008].
Badania naukowe, prowadzące do powstania produktu funkcjonalnego obejmują:
• poznanie najpoważniejszych problemów zdrowotnych w społeczeństwie,
• identyfikację składnika bioaktywnego i ocenę jego wpływu na fizjologiczne funkcje organizmu,
• wybór lub opracowanie odpowiedniej matrycy żywnościowej,
• badania kliniczne dotyczące skuteczności produktu,
• opracowanie opakowania i strategii marketingowej.
Badania wskazują, że kluczowym czynnikiem dla sukcesu produktów funkcjonalnych na rynku jest konsument, stopień jego edukacji,
dążenie do polepszenia jakości życia czy zapobiegania wystąpienia
chorób. Konsumenci częściej wybierają te produkty, w których promocji wykorzystywany jest tzw. „life marketing”, opierający się na
pozytywnych przesłankach poprawy samopoczucia, niż te, w których
podkreślana jest zdolność do zapobiegania chorobom, tzw. „death
marketing” [Siró i wsp., 2008]. Ważne jest także, aby w przekazie marketingowym nie opierać się tylko na naukowych dowodach skuteczności danego artykułu spożywczego, gdyż preferowane są produkty
o wykreowanym holistycznym wizerunku zdrowotnym [Siró i wsp.,
2008; Bornkessel i wsp., 2011].
Konsumenci bardziej akceptują wzbogacanie produktów, o których sądzą, że są niezdrowe, niż tych o wizerunku „zdrowych” samych
w sobie [Bech-Larsen i Grunetr 2003]. Natomiast akceptacja poszczególnych składników bioaktywnych związana jest głównie z czasem ich
stosowania – wykazano większą akceptację tych substancji wzbogacających, które są stosowane od długiego czasu, np. witaminy, składniki
mineralne czy błonnik, w porównaniu z tymi stosunkowo krótko
190
używanymi, m.in. kwasy tłuszczowe z rodziny omega-3, karotenoidy,
flawonoidy [Bech-Larsen i Grunetr 2003; Krygier 2007].
WZBOGACANIE PRODUKTÓW CIASTKARSKICH
W SUBSTANCJE BIOAKTYWNE POCHODZENIA ROŚLINNEGO
Wyroby ciastkarskie, jako niezwykle popularne wśród konsumentów
w każdym wieku głównie ze względu na swój smak, różnorodność,
wygodę i stosunkowo niską cenę [Davidov-Pardo i wsp., 2012; Okpala
i wsp., 2012], mogą stanowić bardzo dobry punkt wyjścia do projektowania innowacyjnych produktów funkcjonalnych dla wszystkich grup
wiekowych konsumentów.
Przemysł cukierniczy ma w swojej ofercie bardzo szeroki asortyment wyrobów ciastkarskich [Drzewicka i Biernat 2001; Piekut 2006].
Badania dowodzą, że wartość zdrowotna stała się podstawowym
czynnikiem decydującym o wyborze produktów spożywczych przez
konsumentów, w związku z ich rosnącą wiedzą i świadomością żywieniową. W związku z tym producenci oferują coraz szerszy asortyment
słodyczy „prozdrowotnych” [Łazarowicz 2006; Stus 2006].
Ciastka należą do grupy produktów, w której często dochodzi do
redukcji ilości określonych składników lub zastępowania ich innymi
[Drewnowski i wsp., 1998; Gallagher i wsp., 2003]. Coraz popularniejsze jest także wzbogacanie ciastek w substancje o charakterze
prozdrowotnym. Do produktów tego typu dodaje się m. in.:
• błonnik np. pszenny, owsiany, kukurydziany, z mango, [Diowksz
2006; Bilgiçli i wsp., 2007; Ceglińska i wsp., 2007; Sudha i wsp.,
2007; Uysal i wsp., 2007; Vergara – Valencia i wsp., 2007; Górecka
i wsp., 2010],
• składniki mineralne np. żelazo, wapń [Martínez – Navarette i wsp.,
2002; Jurga 2004],
• witaminy np. A, E [Jurga 2004; Butt i wsp., 2007; Mahmood i wsp.,
2008],
• kwasy tłuszczowe, np. EPA (eikozapentaenowy) i DHA (dokozaheksaenowy) [Gadiraju i wsp., 2004],
• substancje przeciwutleniające, np. polifenole z roślin [Isobe i wsp.,
2004; Jurga 2004; Reddy i wsp., 2005; Quilez i wsp., 2006; Dachana
i wsp., 2010; Ogunsina i wsp., 2011],
• przyprawy, np. cynamon, kardamon, goździki [Badei i wsp., 2002]
i imbir [Abdel Samie i wsp., 2010; Zieliński i wsp., 2012],
191
• produkty zbożowe, np. amarantus [Sindhuja i wsp., 2005, Rutkowska i Sadowska 2009], płatki owsiane [Żbikowska i Rutkowska
2011],
• mąkę i białka sojowe [Akubor i Onimawo 2003; Akubor i Ukwuru
2003; Singh i Mohamed 2007],
• inulinę [Żbikowska i Rutkowska 2008].
CHARAKTERYSTYKA POTENCJALNYCH SUROWCÓW
WZBOGACAJĄCYCH WYROBY CIASTKARSKIE
Aronia czarnoowocowa. Aronia czarnoowocowa (Aronia melanocarpa)
jest krzewem należącym do rodziny Różowatych (Rosaceae).
Jagody aronii zawierają cukry, kwasy organiczne, pektyny, składniki
mineralne (Mo, Mn, Cu, B, I, Co) oraz witaminy (C, B2, B6, E, P, PP). Są bogatym źródłem składników antyoksydacyjnych: antocyjanyów, flawonoli,
fenolokwasów i garbników. Aronia spośród stu osiemdziesięciu roślin,
jest najbogatszym źródłem związków fenolowych [Oszmiański 2007].
Ich zawartość waha się od 2 do 8 mg/100 g suchej masy w zależności od
odmiany, warunków uprawy oraz pory zbiorów [Białek i wsp., 2012].
Związki te są silnymi przeciwutleniaczami, zapobiegają tworzeniu
się w organizmie wolnych rodników, a także wyłapują i dezaktywują
już istniejące [Michniak i wsp., 2004; Niedworok i Brzozowski 2001;
Oszmiański 2007]. Pozytywnie wpływają na układ krwionośny, ponieważ wzmacniają i uszczelniają naczynia krwionośne, zapobiegają
zmianom miażdżycowym, zmniejszają lepkość krwi [Oszmiański
2007], obniżają ciśnienie krwi oraz ryzyko wystąpienia chorób układu krążenia [Andersen i Markham 2006; Naruszewicz i wsp., 2007].
Wykazują działanie przeciwzapalne, przeciwwirusowe oraz przeciwgrzybiczne [Oszmiański 2007].
Owoce aronii są szeroko wykorzystywane w medycynie, farmacji
oraz w przemyśle spożywczym. Wytwarza się z nich soki, syropy, wina,
nalewki, dżemy, herbaty owocowe, galaretki, a także owoce kandyzowane [Wawer i wsp., 2006]. Suszone wytłoki z aronii są dodawane
także do chleba, którego technologia wytwarzania opracowana została
wg wytycznych Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii i jest chroniona
patentem RP [http://silaserca.pl]. Błonnik aroniowy, uzyskany w wyniku zmikronizowania wysuszonych skórek owoców zawiera ponad
192
66% nierozpuszczalnych frakcji błonnika (zwłaszcza lignin) i może
stać się cennym wzbogaceniem produktów piekarskich [Wawer i wsp.,
2006]. Ponadto, może być nośnikiem substancji przeciwutleniających,
aromatów i barwników [Laufenberg i wsp., 2003]. Wytłoki z owoców
aronii mogą stanowić cenny surowiec do uzyskiwania barwników
antocyjanowych, ponieważ pozostaje w nich 60–66% całkowitej ilości
antocyjanów [Baranowski i wsp., 2009, Nawirska i wsp., 2007].
Amaranthus. Amaranthus spp., po polsku zwany szarłatem, należy do
rodziny Amaranthaceae (Szarłatowate), wśród której możemy wyróżnić 60
gatunków tej rośliny [Caselato-Sousa i Amaya-Farfán 2012]. Amarantus
występował już ok. 4000 lat p.n.e. Był podstawową rośliną uprawną
Majów, Inków i Azteków, jego nasiona służyły także do celów kultu.
Zapewne dlatego uznawano amarantus za symbol pogaństwa i tępiono
go. Obecnie jednak, podobnie jak większość zbóż rzekomych, wraca do
łask, głównie dzięki swoim niezwykłym walorom odżywczym. Spośród
trzech charakteryzujących się najwyższą wartością żywieniową gatunków
szarłatu: Amaranthus cruentus, Amaranthus caudatus i Amaranthus
hypochondriacus w Polsce najczęściej uprawiany jest A. cruentus
[Rutkowska, 2006].
Ziarno szarłatu charakteryzują niezwykłe walory odżywcze, wynikające ze składu chemicznego. W tabeli 1 przedstawiono zestawienie
składu nasion amarantusa ze składem nasion popularnych roślin
zbożowych (Tab.1).
Tab. 1. Zestawienie składu nasion szarłatu i wybranych roślin zbożowych
[% suchej masy]. [wg. Rutkowska 2006]
Szarłat
Pszenica
Żyto
Kukurydza
Ryż
Białko
15,7
12,0
9,0
10,3
8,5
Tłuszcz
7,2
1,9
1,9
4,5
2,1
Węglowodany
62,0
68,0
71,0
67,7
75,4
Błonnik
4,2
1,8
1,9
2,3
0,9
Popiół
3,3
1,9
1,7
1,4
1,4
Na szczególną uwagę zasługuje zarówno zawartość jak i unikalny skład frakcji
białkowej, tłuszczowej oraz błonnika.
193
Białko zawarte w nasionach szarłatu charakteryzuje się wysokim stopniem przyswajalności. Jego wartość żywieniowa w porównaniu do białka wzorcowego wynosi aż 75%. Z technologicznego
punktu widzenia ważne jest, iż podczas procesów przetwórczych
ilość białka pozostaje niezmienna. Ponadto profil aminokwasowy białek amarantusa charakteryzuje zawartość wszystkich aminokwasów egzogennych, zwłaszcza duża ilość lizyny oraz duża
zawartość aminokwasów siarkowych, a także komplementarność
w stosunku do białek zbóż tradycyjnych [Grobelnik Mlakar i wsp.,
2009]. Istotny jest również fakt niskiej zawartości w ziarnie szarłatu
białek glutenowych (glutelin i gliadyn), które powodują uszkodzenia
błony śluzowej jelita, co jest przyczyną celiakii [Ballabio i wsp., 2011,
Caselato-Sousa i Amaya-Farfán 2012].
W grupie roślin zbożowych nasiona amarantusa wyróżniają się
najwyższą zawartością lipidów. Ich głównym składnikiem są kwasy
tłuszczowe z grupy nienasyconych, m.in.: linolowy, oleinowy, linolenowy i lignocerynowy [Leon-Camacho i wsp., 2001, Caselato-Sousa
i Amaya-Farfán 2012]. We frakcji tłuszczowej znajduje się także skwalen
– izoprenoidowy związek o bardzo silnych właściwościach antyoksydacyjnych, które wynikają z obecności w cząsteczce 6 wiązań podwójnych o konfiguracji trans [Rutkowska 2006]. Jest on biochemicznym
prekursorem cholesterolu i innych steroidów. Związek ten wykazuje
wiele korzystnych dla zdrowia efektów. Doustnie podany skwalen jest
absorbowany w 60–85%, transportowany przez chylomikrony do układu krążenia a następnie pospiesznie wykorzystywany przez wątrobę,
w której na drodze cyklizacji przekształcany jest do steroli i kwasów
żółciowych [Harivardhan Reddy i Couvreur 2009]. Skwalen posiada
zdolność do pobudzania odpowiedzi immunologicznej, wykazuje właściwości chemoprewencyjne, głównie w nowotworach piersi, trzustki
i jelita grubego, jest stosowany jako czynnik silnie wzmagający cytotoksyczność chemioterapeutyków oraz jest stosowany przy ograniczaniu
efektów ubocznych chemioterapii [Das i wsp., 2003].
Amarantus jest źródłem witamin (ryboflawina, niacyna, kwas
askorbinowego), składników mineralnych (Ca i Mg) oraz flawonoidów
(rutyna) i kwasów fenolowych (kwas gallusowy, p-hydroksybenzoesowy i wanilinowy) [Sindhuja i wsp., 2005, Caselato-Sousa i Amaya-Farfán 2012].
194
W produkcji żywności stosowane są m.in. nasiona amarantusa,
mąka, płatki, popping (ekspandowane nasiona) oraz olej amarantusowy [http://szarlat.com.pl], które dodawane są do przekąsek
zbożowych, ciastek, chleba, produktów śniadaniowych czy mleka
zastępczego [Bordoža – Solarov i wsp., 2003, Rutkowska i Sadowska
2009, Lara i Ruales 2002] dedykowanym także osobom z nietolerancją
glutenu [Calderon de la Barca i wsp., 2010, Breshears i Crowe 2013].
Owies
Owies jest rodzimym zbożem, które przeznacza się głównie do
celów paszowych, a jedynie niespełna 20% wykorzystuje przemysł
spożywczy [Biel i wsp., 2010]. Jednak ze względu na skład chemiczny
stanowi cenny surowiec o właściwościach funkcjonalnych i zasługuje
na większe zainteresowanie.
Produkty owsiane są wartościowym źródłem włókna pokarmowego, o szczególnym oddziaływaniu fizjologicznym. Charakteryzują się
one wysoką zawartością rozpuszczalnej frakcji włókna pokarmowego,
z dominującym udziałem β-glukanów. Są to występujące w warstwie
aleuronowej ziarniaka nierozgałęzione łańcuchy β-D-glukozy, połączone wiązaniami β-1,3, β-1,4, β-1,6 i α-1,4 glikozydowymi [Gibiński
i wsp., 2005, Gibiński 2008]. Udział tych związków w obłuszczonym
ziarnie owsa waha się od 3,2–3,9%, natomiast w nieoplewionych odmianach wynosi 1,5–3,8% [Manthey i wsp., 1999].
Rys. 1. Struktura β-glukanu.
Rozpuszczalne formy polisacharydów skrobiowych odgrywają
ważną rolę w prewencji i leczeniu chorób układu pokarmowego [Wood
2007] oraz wpływają na obniżenie stężenia cholesterolu we krwi oraz
generują korzystne zmiany w relacji frakcji HDL i LDL cholesterolu
195
[Wołoch i Pisulewski 2003, Brennan i Cleary 2005]. Mechanizm oddziaływania β-glukanów nie został jednak do końca wyjaśniony. Ich
korzystny efekt może być związany ze stymulującym wpływem na
wydalanie cholesterolu w postaci kwasów żółciowych [Bartnikowska
i wsp., 2000] oraz ze zdolnością do tworzenia żeli w przewodzie pokarmowym, co powoduje zarówno ograniczenie wchłaniania cholesterolu,
jak i obniżenie glikemii poposiłkowej [Mielcarz 2004]. β-glukany są
również znane ze swoich immunomodulujących właściwości. Poprzez aktywację składników układu immunologicznego (makrofagi,
cytokiny, fagocyty) wzmacniają odporność i ograniczają ryzyko wystąpienia infekcji i zakażeń. Potwierdzeniem tego jest zalecenie FDA,
które mówi iż spożywanie 3g β-glukanów w połączeniu z 30–35 g
włókna pokarmowego przynosi efekty żywieniowe w postaci wzrostu
aktywności systemu odpornościowego [Gibiński 2008]. Możliwe jest
także zastosowanie tej frakcji błonnika w terapii antynowotworowej,
zwłaszcza w przeciwdziałaniu rakowi jelita grubego. Związane jest to
ze zdolnością tych związków do zwiększania objętości mas kałowych,
co powoduje zwiększone rozproszenie w niej kancerogenów oraz reguluje częstotliwość wypróżnień [Gibiński i wsp., 2005].
Ważnym składnikiem owsa decydującym o jego wartości energetycznej jest tłuszcz, którego zawartość w niektórych odmianach może
wynosić nawet 18% masy ziarna [Banaś i wsp., 2007]. Zdecydowana
większość frakcji tłuszczowej ziarna owsa to kwasy tłuszczowe nienasycone, stanowiące ponad 80% wszystkich KT. Są to m.in. kwasy
oleinowy, linolowy, α-linolenowy, arachidonowy, eikozapentaenowy
i dokozaheksaenowy [Gibiński i wsp., 2005]. Wśród kwasów nasyconych dominują kwasy palmitynowy, stearynowy i mirystynowy
[Żbikowska i Rutkowska 2011].
Ziarno owsa jest doskonałym źródłem białka o wysokiej jakości
w porównaniu z innymi zbożami [Brand i wsp., 2004]. Ponad 70%
białka ogółem w ziarnie owsa stanowią albuminy i globuliny, których
skład aminokwasowy jest najkorzystniejszy, co decyduje o wysokiej
wartości żywieniowej owsa i produktów jego przerobu. W porównaniu
z innymi zbożami owies zawiera więcej takich aminokwasów egzogennych, jak lizyna, treonina i metionina. O wysokiej jakości żywieniowej
ziarna owsa świadczy wysoki (równy 84) współczynnik wydajności
wzrostowej [Gibiński i wsp., 2005].
196
Asortyment produktów owsianych na polskim rynku obejmuje
płatki, kasze, otręby, mąkę oraz pęczak, a także pieczywo, wyroby
cukiernicze czy mieszanki zbożowe z różnym poziomem ich dodatku
[Gibiński i wsp., 2005, Żbikowska i Rutkowska 2011].
Korzystne właściwości β-glukanów owsa stały się podstawą do
sformułowania oświadczenia zdrowotnego Komisji Europejskiej
o zmniejszaniu ryzyka choroby o treści: „Wykazano, że β-glukan
występujący w owsie obniża/redukuje poziom cholesterolu we krwi.
Wysoki poziom cholesterolu jest czynnikiem ryzyka rozwoju choroby
wieńcowej serca. Należy poinformować konsumenta, że korzystny
efekt występuje przy dziennym spożyciu 3g β-glukanu występującego w owsie. Oświadczenie może być stosowane w przypadku
żywności zawierającej co najmniej 1 g β-glukanu występującego w
owsie na określoną ilościowo porcję” [Rozporządzenie Komisji (UE)
nr 1160/2011, z dnia 14 Listopada 2011 r. artykuł 14 ust. 1 lit. a.]
oraz „β-glukany pomagają w utrzymaniu prawidłowego poziomu
cholesterolu we krwi. Oświadczenie może być stosowane wyłącznie
w odniesieniu do żywności, która zawiera co najmniej 1 g β-glukanów
pochodzących z owsa, otrębów owsianych, jęczmienia, otrębów jęczmiennych, lub mieszanek tych źródeł na określoną ilościowo porcję.
Aby oświadczenie mogło być stosowane, podaje się informację dla
konsumenta, że korzystne działanie występuje przy spożywaniu
dziennie 3 g β-glukanów pochodzących z owsa, otrębów owsianych,
jęczmienia, otrębów jęczmiennych, lub mieszanek tych β-glukanów”
i „spożycie β-glukanów pochodzących owsa lub jęczmienia w ramach
posiłku pomaga ograniczyć wzrost poziomu glukozy we krwi po tym
posiłku. Oświadczenie może być stosowane wyłącznie w odniesieniu
do żywności, która zawiera co najmniej 4 g β-glukanów pochodzących
z owsa lub jęczmienia na każde 30 g węglowodanów przyswajalnych
w określonej ilościowo porcji w ramach posiłku. Aby oświadczenie
mogło być stosowane, podaje się informację dla konsumenta, że korzystne działanie występuje przy spożycia β-glukanów pochodzących
z owsa lub jęczmienia w ramach posiłku.” [Rozporządzenie Komisji
(UE) nr 432/2012, z dnia 16 Maja 2012 r.].
197
Pigwowiec
Pigwowiec, należący do rodziny Różowatych (Roseaceae) i podrodziny
jabłkowych (Pomoideae) z rodzaju Chaenomeles pochodzi ze środkowej
Azji. Istnieje wiele gatunków pigwowca, który bardzo często mylony
jest z pigwą pospolitą (Cydonia oblonga). Najbardziej popularnymi
są: pigwowiec japoński (Chaenomeles japonica), pigwowiec pośredni
(Chaenomeles x superba) oraz pigwowiec okazały (Chaenomeles speciosa)
[Rop i wsp., 2011].
W Polsce pigwowiec japoński (Chaenomeles japonica hodowany jest
głównie dla owoców dostępnych na przełomie września i października
[Ferreira i wsp., 2000, Silva i wsp., 2006]. Są żółtozłote o charakterystycznym aromacie [Wojdyło i Oszmiański 2010]. Ze względu na cierpki i gorzki smak oraz dużą ilość sklereidów (komórek kamiennych)
w miąższu nie nadają się do bezpośredniego spożycia, lecz dopiero
po przetworzeniu [Sharma i wsp., 2011, Rop i wsp., 2011]. Zastosowanie tych owoców w przemyśle jest ograniczone, ze względu na
szybkie ciemnienie rozdrobnionego miąższu, wynikające z wysokiej
aktywności zawartych w nich enzymów [Wojdyło i Oszmiański 2010],
głównie do produkcji nalewek, dżemów, galaretek, soków, przecierów
oraz herbat, a także jako dodatek wzbogacający smak produktów
z surowców o mdłym smaku.
Owoce pigwowca są bogate pod względem składu chemicznego. Charakteryzują się stosunkowo małą zawartością suchej masy
wynoszącą od 12 do 20%, niską zawartością cukrów ogółem – przeciętnie 2,61%. Zawartość cukrów prostych w owocach pigwowca wynosi średnio 2,48 % [Tarko i wsp., 2010]. Wysoka zawartość glukozy
i sorbitolu, a stosunkowo niewielka zawartość fruktozy i sacharozy stanowią specyficzną cechę owoców pigwowca, która może być przydatna
w określeniu optymalnych kierunków ich wykorzystania w przemyśle
[Andersone i Kaufmane 2003].
Wysoka wartość odżywcza owoców pigwowca wynika głównie
z obecności w niej składników o właściwościach przeciwutleniających m.in. związków flawonoidowych [Wojdyło i Oszmiański 2010],
kwasów organicznych i witaminy C [Rop i wsp., 2011], przy czym
ich zawartość w poszczególnych częściach owocu jest różna. Najzasobniejsza jest skórka, która zawiera nawet kilkakrotnie więcej
związków polifenolowych niż miąższ [Wojdyło i Oszmiański 2010].
198
Głównie są to kwasy hydroksycynamonowe, kwas chlorogenowy, rutyna, mieszanina glikozydów kwercetyny i kempferolu oraz katechiny
i procyjanidyny [Silva i wsp., 2006, Essafi-Benkhadir i wsp., 2012].
W owocach pigwowca zidentyfikowanych zostało 10 kwasów, w tym
9 organicznych oraz kwas fosforowy. W największej ilości występuje
kwas chlorogenowy, w nieco mniejszej: cytrynowy, jabłkowy, bursztynowy i askorbinowy, natomiast w bardzo małych ilościach – kwas
glutaminowy [Lesińska 1990; Vila López 2006]. Zidentyfikowane
zostały także kwasy szczawiowy, szikimowy, chinowy, fumarowy
i winowy [Silva i wsp., 2006, Sharma i wsp., 2011].
Owoce pigwowca oraz przetwory są dobrym źródłem składników
mineralnych (Fe, K, P, Ca) i aminokwasów (asparaginy, kwasu asparaginowego, alaniny, glicyny, treoniny i cysteiny [Wojdyło i Oszmiański
2010], hydroksyproliny, kwasu glutaminowego [Silva i wsp., 2006].
Podkreślana jest także skuteczność antymikrobiologiczna owoców pigwowca przeciwko bakteriom Salmonella sp., Staphylococcus
aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans, oraz
grzybom Aspergillus niger [Wojdyło i Oszmiański 2010] oraz ich efekt
ochronny w chorobach o podłożu wolnorodnikowym [Magalhães
i wsp., 2009], zapalnym [Essafi – Benkhadir i wsp., 2012] oraz nowotworowym [Wojdyło i Oszmiański 2010].
PODSUMOWANIE
Współcześnie konsumenci pragnący odżywiać się racjonalnie, wybierają produkty posiadające wartość dodaną, w postaci korzyści zdrowotnych wykraczających ponad te, wynikające ze zwyczajowo spożywanej
żywności. Korzyści te polegają w dużej mierze na recepturowych modyfikacjach istniejących już produktów bądź to w kierunku obniżenia
zawartości lub zastąpienia kontrowersyjnych ze zdrowotnego punktu
widzenia składników bądź to na dodaniu substancji bioaktywnych,
o udokumentowanym prozdrowotnym wpływie na organizm człowieka. Do najlepiej poznanych i przebadanych tego typu składników
należą związki polifenolowe, błonnik, β-glukany, NNKT, oraz skwalen.
Najbogatszym źródłem tych związków są surowce roślinne występujące i uprawiane w Polsce, m.in: aronia czarnoowocowa, pigwowiec,
owies oraz amarantus. Biorąc pod uwagę powyższe, można stwierdzić
199
iż istnieje ogromny potencjał w zastosowaniu tych surowców do produkcji funkcjonalnych produktów ciastkarskich.
LITERATURA
Abdel Samie M. A-S., Wan J., Huang W., Kim Chung O., Xu B. 2010. Cumin
and Ginger as antioxidant in Cookies. Cereal Chemistry, 87, 5, 454–460.
Akubor P. I., Onimawo I. A. 2003. Functional properties and performance of
soybean and maize flour blends in cookies. Foods for Human Nutrition,
1–12.
Akubor P. I., Ukwuru M. U. 2003. Functional properties and biscuit making potential of soybean and cassava flour blends. Foods for Human Nutrition,
13–24.
Andersen Q. M., Markham K. R. 2006. Flavonoids: Chemistry, Biochemistry
and Applications. CRC Press, Taylor and Francis Group, Boca Raton.
Andersone D., Kaufmane E. 2003. Flowering and fruit set in Japanese quince [w]: (Rumpunen K. red.) Japanese quince – Potential fruit crop for
Northern Europe, 29–36.
Antosiewicz I. 1997. Żywność o określonych funkcjach prozdrowotnych –
żywność funkcjonalna na tle doświadczeń japońskich. Żywność, żywienie
a zdrowie, 4, 346–352.
Badei A. Z. M., El – Akel A. T. M., Faheid S. M. M., Mahmoud B. S. M. 2002.
Application of some spices in flavoring and preservation of cookies: antioxidant properties of cardamom, cinnamon and clove. Deutsche Lebensmittel
– Rundschau, 98, 5, 176–183.
Ballabio C., Uberti F., Di Lorenzo C., Brandolini A., Penas E., Restani P. 2011.
Biochemical and immunochemical characterization of different varieties of
Amaranth (Amaranthus L. ssp) as a safe ingredient for gluten-free products. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59, 12969–12974.
Banaś A., Dębski H., Banaś W., Heneen W. K., Dahlqvist A., Bafor M., Gummenson P-O., Marttila S., Ekman A., Carlsson A., Stymne S. 2007. Lipids in grain tissues of oat (Avena sativa): differences in content, time of
deposition and fatty acid composition. Journal of Experimental Botany,
58, 10, 2463–2470.
Baranowski K., Baca E., Salamon A., Michałowska D., Meller D., Karaś M.
2009. Możliwość odzyskiwania i praktycznego wykorzystania związków fenolowych z produktów odpadowych: z wytłoków z czarnej porzeczki i aronii
oraz z chmielin. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość., 4 (65), 100–109.
Bartnikowska E., Lange E., Rakowska M. 2000. Ziarno owsa – niedoceniane
źródło składników odżywczych i biologicznie czynnych, Cz. I. Ogólna cha200
rakterystyka owsa. Białka, tłuszcze. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, 215, 209–222.
Bech-Larsen T., Grunert K. G. 2003. The perceived healthiness of functional
foods – A conjoint study of Danish, Finnish and American consumers’ perception of functional foods. Appetite, 40, 9–14.
Białek M., Rutkowska J., Hallmann E. 2012. Aronia czarnoowocowa (Aronia
melanocarpa) jako potencjalny składnik żywności funkcjonalnej. Żywność
Nauka Technologia Jakość, 6 (85), 21–30.
Biel W., Szołkowska A., Bobko K., Jaskowska I. 2010. Skład chemiczny i jakość
białka ziarna owsa brązowo- i żółtoplewkowego. Folia Pomeranae Universitatis Technologiae Stetinensis, 278 (14), 39–48.
Bilgiçli N., İbanoğlu Ş., Herken E. N. 2007. Effect of dietary fibre addiction
on the selected nutritional properties of cookies. of Food Engineering, 78,
86–89.
Bordoža-Solarov M., Mastilovič J., Filipčev B., Torbica A. 2003. Seed of Amaranthus cruentus as a breakfast cereal and snack product. Proceedings of
VIIth International Symposium Interdisciplinary Regional Research,
Hungary-Yugoslavia-Romania, 25–26 september 2003, 157–160.
Bornkessel S., Bröring S., Omta S. W. F. 2011. Consumer acceptance of functional foods and their ingredient – Positioning options for innovations on
the borderline between foods and drugs. Proceedings of the 21st Annual
World Symposium of International Food and Agribussiness Management Association, Frankfurt, Germany.
Brand T. S., Cruywagen C. W., Brandt D. A., Vijoen M., Burger W. W. 2004.
Variation in the chemical composition, physical characteristics and energy
values of cereals grains produced in the Western Cape area of South Africa.
South Africa Journal of Animal Science, 33 (2), 117–126.
Brennan Ch. S., Cleary L. J. 2005. The potential use of cereal (1→3,1→4)-β-Dglucans as functional food ingredients. Journal of Cereal Science, 42,
1–13.
Breshears K. L., Crowe K. M. 2013. Sensory and textural evaluation of gluten-free bread substituted with amaranth and Montina™ Flour. Journal of
Food Research, 2, 4, 1–10.
Butt M. S., Arshad M. U., Alam M. S., Nadeem M. T. 2007. Bioavailability
and storage stability of vitamin A fortificant (retinyl acetate) in fortified
cookies. Research International, 40, 1212–1219.
Calderon de la Barca A. M., Rojas – Martinez M. E., Islas – Rubio A. R., Cabrera – Chavez F. 2010. Gluten-free breads and cookies of raw and popped
amaranth flours with attractive technological and nutritional qualities.
Plant Foods for Human Nutrition, 65, 241–246.
201
Caselato – Sousa V. M., Amaya – Farfán J. 2012. State of knowledge on amaranth grain: a comprehensive review. Journal of Food Science, 77, 4,
R93–R104.
Ceglińska A., Cacak – Pietrzak G., Dojczew D., Haber T., Szulim M. 2007.
Wpływ dodatku różnych form błonnika na jakość wyrobów ciastkarskich.
Żywność, Nauka, Technologia, Jakość, 2 (51), 80–90.
Czapski J. 2011 Opracowywanie nowych produktów żywnościowych o charakterze bioaktywnym [w]: (red.) Walczycka M., Duda-Chodak A.,
Jaworska G, Tarko T., Żywność projektowana – część I, 2011, Kraków,
Wydawca Oddział Małopolski PTTŻ.
Dachana K. B., Rajiv J., Indrani D., Prakash J. 2010. Effect of dried Moringa
(Moringa oleifera Lam) leaves on rheological, microstructural, nuritional,
textural and organoleptic characteristics of cookies. Journal of Food Quality, 33, 660–677.
Das B., Yeger H., Baruchel H., Freedman M. H., Koren G., Baruchel S. 2003.
In vitro cytoprotective activity of squalene on abonne marrow versus neuroblastoma model of cisplatin-induced toxicity: implications in cancer chemotherapy. European Journal of Cancer, 39, 2556–2565.
Davidov-Pardo G., Moreno M., Arozarena I., Marin-Arroyo M. R., Bleibaum
R. N., Bruhn C. M. 2012. Sensory and consumer perception of the addition
of grape seed extracts in cookies. Journal of Food Science, 77, 12, S430–
S438.
Diowksz A. 2006. Błonnik pokarmowy – wielofunkcyjny kompleks składników.
Przegląd Piekarski i Cukierniczy, 9, 16–20.
Drewnowski A., Nordesten K., Dwyer J. 1998. Replacing sugar and fat in cookies: impact on product quality and preference. Food Quality and Preference, 9 (1/2), 13–20.
Drzewicka M., Biernat J. 2001. Ocena stopnia oksydacji i składu kwasów tłuszczowych w wyrobach ciastkarskich produkowanych przemysłowo. Bromatologia i chemia toksykologiczna, 2, 91–97.
Essafi – Benkhadir K., Refai A., Riahi I., Fattouch S., Karoui H., Essafi M.
2012. Quince (Cydonia oblonga Miller) peel polyphenols modulate LPS –
induced inflammation in human THP – 1 – derived macrophages through
NF – κB, p38 MAPK and Akt inhibition. Biochemical and Biophysical Research Communications, 418, 180–185.
Ferreira I. M. P.L.V.O., Mendes E., Brito P., Ferreira M. A. 2000. Simultaneous
determination of benzoic and sorbic acids in quince jam by HPLC. Food Research International, 33, 113–117.
Gadiraju R. P., Karwe V., Ho C. T., Borneo R., Ghai G. 2004. Fortification of
sandwich cookies using EPA and DHA enriched oil. Materials from: Sessi202
on 33G, Nutraceuticals & Functional Foods: Lipid and probiotic functional foods. IFT Annual Meeting, Las Vegas, Nevada.
Gallagher E., O’Brien C. M., Scannell A. G. M., Arendt E. K. 2003. Evaluation
of sugar replacers in short dough biscuit production. Journal of Food Engineering, 56, 261–263.
Gibiński M. 2008. β-glukany owsa jako składnik żywności funkcjonalnej.
Żywność Nauka Technologia Jakość, 2 (57), 15–29.
Gibiński M., Gumul D., Korus J. 2005. Prozdrowotne właściwości owsa i produktów owsianych. Żywność Nauka Technologia Jakość, 4 (45) Supl.,
49–60.
Górecka D., Pachołek B., Dziedzic K., Górecka M. 2010. Raspberry pomace as
potential fiber source for cookies enrichement. Acta Scientarum Polonorum, Technologia Alimentaria, 9, 4, 451–462.
Grobelnik Mlakar S., Turinek M., Jakop M., Bavec M., Bavec F. 2009. Nutrition value and use of grain amaranth: potential future application in bread
making. Agricultura, 6, 43–53.
Harivardhan Reddy L., Couvreur P. 2009. Squalene: a natural triterpene for
use in disease management and therapy. Advanced Drug Delivery Reviews, 61, 1412–1426.
http://silaserca.pl
http://szarlat.com.pl
Isobe Y., Kase Y., Narita M., Komiya T. 2004. Antioxidative activity of
a polyphenol extract from Feijoa Sellowiana Berg and its application to cookies. Journal of Home Economics of Japan, 55 (10), 799–804.
Jurga R. 2004. Wzbogacanie mąki w witaminy oraz sole wapnia. Przegląd
Piekarski i Cukierniczy, 52, 3, 2–4.
Krygier K. 2007. Functional foods in Poland. Proceedings of the IV International FFNet Meeting on Functional Food.
Lara N., Ruales J. 2002. Popping of amaranth grain (Amaranthus caudatus)
and its effect on the functional, nutritional and sensory properties. Journal
of Science of Food and Agriculture, 82, 8, 797–805.
Laufenberg G., Kunz B., Nystroem M. 2003. Transformation of vegetable waste into value added products: (A) the upgrading concept; (B) practical implementations. Bioresour. Technol., 87, 167–198.
Łazarowicz A. 2006. Biosłodycze – szansa na poprawę wizerunku. Przemysł
Piekarski i Cukierniczy, 7, 58–59.
Leon – Camacho M., Garcia – Gonzales D. L., Aparicio R. 2001. A detailed
and comprehensive study of amaranth (Amaranthus cruentus L.) oil fatty
profile. European Food Research and Technology, 213, 349–355.
203
Lesińska E. 1990. Zastosowanie owoców i przecieru pigwowcowego do produkcji
wyrobów cukierniczych. Przemysł Piekarski i Cukierniczy, 6, 14–18.
Magalhães A. S., Silva B. M., Pereira J. A., Andrade P. B., Valentão P., Carvalho M. 2009. Protective effect of quince (Cydonia oblonga Miller) fruit
against oxidative hemolysis of human erythrocytes. Food and Chemical
Toxicology, 47, 1372–1377.
Mahmood S., Butt M. S., Anjum F. M., Nawaz H. 2008. Baking and storage
stability of retinyl Acetate (vitamin A) fortified cookies. Pakistan Journal
of Nutrition, 7, 4, 586–589.
Manthey F. A., Hareland G. A., Huseby D. J. 1999. Soluble and insoluble dietary fiber content and composition in oat. Cereal Chemistry, 76, 417–420.
Martinez-Navarette N., Camacho M. M., Martinez-Lahuerta J., MartinezMonzó J., Fito P. 2002. Iron deficiency and iron fortified foods – a review.
Food Research International, 35, 225–231.
Michniak J., Burczyk J., Zych M., Stolarczyk A. 2004. Polifenolowe substancje
roślinne wykazujące działanie przeciwnowotworowe – możliwy mechanizm
ich działania. Herba Polonica, 50, 1, 106–118.
Mielcarz M. 2004. Żywieniowe i technologiczne aspekty zastosowania błonników pokarmowych do produkcji wyrobów piekarskich i ciastkarskich. Przegląd Zbożowo-młynarski, 8, 7–9.
Naruszewicz M., Łaniewska I., Millo B., Dłużniewski M. 2007. Combination
therapy of statin with flavonoids rich extract from chokeberry fruits enhanced reduction in cardiovascular risk markers in patients after myocardial
infraction (MI). Atherosclerosis, 194, 179–184.
Nawirska A., Sokół-Łętowska A., Kucharska A. 2007. Właściwości przeciwutleniające wytłoków z wybranych owoców kolorowych. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, , 4 (53), 120–125.
Niedworok J., Brzozowski F. 2001. Badania nad biologicznymi i fitoterapeutycznymi właściwościami antocyjanin aronii czarnoowocowej E. Postępy
Fitoterapii, 1, 20–24.
Ogunsina B. S., Radha C., Indrani D. 2011. Quality characteristics of bread and
cookeis enriched with debittered Moringa oleiferea seed flour. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 62, 2, 185–194.
Okpala L., Okoli E., Udensi E. 2013. Physio-chemical and sensory properties
of cookies made from blends of germinated pigeon pea, fermented sorghum
and cocoyam flours. Food Science and Nutrition, 1, 1, 8–14.
Oszmiański J. 2007. Soki owocowe o wysokiej aktywności biologicznej. Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny, 34, 4, 12–16.
Piekut M. 2006. Zachowania współczesnych konsumentów na rynku cukru i wyrobów cukierniczych w Polsce. Gazeta Cukrownicza, 12, 7–9.
204
Quilez J., Ruiz J. A., Brufau G., Rafecas M. 2006. Bakery products enriched with
phytosterols, α-tocopherol and β-carotene. Sensory evaluation and chemical comparison with market products. Food Chemistry, 94, 399–405.
Reddy V., Urooj A., Kumar A. 2005. Evaluation of antioxidant activity of some
plant extracts and their application in biscuits. Food Chemistry, 90, 317–
321.
Rop O., Balik J., Řezniček V., Jurikova T., Škardowa P., Sochor J., Mlček J.,
Kramarova D. 2011. Chemical characteristics of fruits of some selected
quince (Cydonia oblonga Mill.) cultivars. Czech Journal of Food Science,
29 (1), 65–73.
Rozporządzenie Komisji (UE) nr 1160/2011, z dnia 14 Listopada 2011 r.
Rozporządzenie Komisji (UE) nr 432/2012, z dnia 16 Maja 2012 r.
Rutkowska J. 2006. Amaranthus – roślina przyjazna człowiekowi. Przegląd
piekarski i cukierniczy, 1, 6–10.
Rutkowska J., Sadowska A. 2009. Jakość ciastek maślanych z dodatkiem poppingu z amaranthusa. Bromatologia i chemia toksykologiczna, XLII, 3,
368–373.
Saluk-Juszczak J. 2010. Antocyjany jako składnik żywności funkcjonalnej
stosowanej w profilaktyce chorób układu krążenia. Postępy Higieny i
Medycyny Doświadczalnej, 64, 451–458.
Sharma R., Joshi V. K., Rana J. C. 2011. Nutritional composition and processed
products of Quince (Cydonia oblonga Mill.). Indian Journal of Natural
Products and Resources, 2 (3), 354–357.
Silva B. M., Andrade P. B., Martins R. C., Seabra R. M., Ferreira A., 2006,
Principal component analysis as tool of characterization of quince
(Cydonia oblonga Miller) jam, Food Chemistry, 94, 504 – 512.
Sindhuja A., Sudha m. L., Rahim A. 2005. Effect of incorporation of amaranth
flour on the quality of cookies. European Food Research and Technology,
221, 597–601.
Singh M., Mohamed A. 2007. Influence of gluten – soy protein blends on the
quality of reduced carbohydrates cookies. – Food Science and Technology,
40, 353–360.
Siró I., Kápolna E., Kápolna B., Lugasi A. 2008. Functional food. Product development, marketing and consumer acceptance – a review. Appetite, 51,
456–467.
Stus M. 2006. ISM 2006. Coraz więcej „zdrowych” słodyczy. Przegląd Piekarski
i Cukierniczy, 5, 60–63.
Sudha M. L., Baaran V., Leelavathi K. 2007. Apple pomace as a source of dietary fiber and polyphenols and its effect on the rheological characteristics
and cake making. Food Chemistry, 104, 686–692.
205
Świderski F. (red.) 1999. Żywność wygodna i żywność funkcjonalna. WNT,
Warszawa.
Tarko T., Duda-Chodak A., Pigoń P. 2010. Charakterystyka owoców pigwowca
japońskiego i derenia jadalnego. Żywność, Nauka, Technologia, Jakość,
6, 73, 100–108.
Uysal H., Bilgicli N., Ulgun A., Ibanoglu S., Herken E. N. Demir M. K. 2007.
Effect of dietary fibre and xylanase enzyme addiction of the selected properties of wire – cut cookies. Journal of Food Engineering, 78, 1074–1078.
Vergara-Valencia N., Granados-Perez E., Agama-Acevedo E., Tovar J., Ruales J., Bello-Perez L. A. 2007. Fibre concentrate from mango fruit: Characterization, associated antioxidant capacity and application as a bakery
product ingredient. LTW – Food Science and Technology, 40, 722–729.
Vila López R. 2006. Caracterización físico-química del membrillo japonés
(Chaenomeles sp. Lindl.).Desarrollo fisiologico y conservacion frigorifica. Universidad de Murcia, España.
Wawer I., Wolniak M., Paradowska K. 2006. Solid state NMR study of dietary
fiber powders from aronia, billberry, black currant and apple. Solid State
Nucl. Magn. Reson., 30, 106–113.
Wojdyło A., Oszmiański J. 2010. Owoce pigwy pospolitej – potencjalny surowiec dla przetwórstwa. Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-warzywny, 9, 22–23.
Wołoch R., Pisulewski P. 2003. Wpływ mąki otrzymanej z ziarna nieoplewionych i oplewionych form jęczmienia i owsa na profil lipidowy surowicy krwi
szczurów. Biuletyn IHAR, 229, 271–281.
Wood P.J. 2007. Cereal β-glucans in diet and health. Journal of Cereal Science,
46 (3), 230–238.
Zieliński H., Ciesarova Z., Troszyńska A., Ceglińska A., Zielińska D., Amarowicz R., Przygodzka M., Kukurova K. 2012. Antioxidant properties,
acrylamide content and sensory quality of ginger cakes with different formulations. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences, 62, 1, 41–50.
Żbikowska A., Rutkowska J. 2008. Possibility of partial replacement of fat by
inuline in cookies in order to decrease their caloric value. Polish Journal of
Food and Nutrition Science, 58, 1, 113–117.
Żbikowska A., Rutkowska J. 2011. Quality of fats in cookies as affected by
storage and addition of oat flakes. Cereal Chemistry, 88 (3), 234–238.
206
Agnieszka KALINIAK
Mariusz FLOREK
Piotr SKAŁECKI
Agnieszka STASZOWSKA
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 207–218
ISSN 1895-2241
PORÓWNANIE WARTOŚCI UŻYTKOWEJ I SKŁADU
CHEMICZNEGO MIĘSA PŁOCI (RUTILUS RUTILUS)
I OKONI (PERCA FLUVIATILIS)
Z HODOWLI STAWOWEJ
COMPARISON OF VALUE
IN USE AND MEAT CHEMICAL COMPOSITION
OF COMMON ROACH (RUTILUS RUTILUS)
AND PERCH (PERCA FLUVIATILIS) FROM PONDS
Abstrakt. Celem pracy było porównanie wartości użytkowej i jakości mięsa
płoci i okoni. Badaniami objęto 6 płoci (Rutilus rutilus) i 6 okoni (Perca
fluviatilis), odłowionych ze stawu ziemnego w wybranym gospodarstwie
rybackim zlokalizowanym w południowo-zachodniej części regionu lubelskiego. Na podstawie pomiarów morfometrycznych określono wartość
użytkową ryb. Zawartość wody oznaczano wg PN-ISO 1442:2000; popiołu
wg PN-ISO 936: 2000; białka ogólnego wg PN-75/A-04018 i tłuszczu wolnego wg PN-ISO 1444: 2000. Wartość energii brutto i netto obliczono na
podstawie zawartości białka i tłuszczu. Analizę statystyczną wykonano
w oparciu o jednoczynnikową analizę wariancji wykorzystując program
StatSoft STATISTICA ver. 6.0. Pomiary morfometryczne ryb wykazały, że
płocie odznaczały się istotnie (P≤0,05) mniejszą długością boczną głowy
oraz istotnie (P≤0,01) wyższą najmniejszą wysokością ciała w porównaniu
do okoni. Pomimo braku istotnych różnic w masie ciała badanych gatunków
ryb, okonie charakteryzowały się istotnie (P≤0,01) wyższym, w porównaniu
do płoci, procentowym udziałem głowy oraz istotnie (P≤0,01) niższym udziałem skóry i szkieletu. Udział części jadalnych (filet) był istotnie (P≤0,05)
wyższy w przypadku płoci. Indeks kondycji u obu gatunków ryb był dobry
(>1), niemniej jednak okonie odznaczały się istotnie (P≤0,05) wyższą wartością tego parametru. Udział poszczególnych składników chemicznych
w mięsie badanych gatunków ryb nie różnił się istotnie za wyjątkiem
tłuszczu, którego to wyższy (P≤0,01) poziom odnotowano u okoni, które
207
Agnieszka Kaliniak, Mariusz Florek, Piotr Skałecki, Agnieszka Staszowska
odznaczały się także wyższą (lecz nieistotnie) kalorycznością w porównaniu
do mięsa okoni.
Słowa kluczowe: okoń, płoć, wartość użytkowa, skład chemiczny
Summary. The aim of this study was to examine the value in use and meat
quality of common roach and perch. The study was conducted on six common roach (Rutilus rutilus) and six perch (Perca fluviatilis). Fish were caught
from natural pond in selected fish farm located in the south-western part of
Lublin region. Morphometric measurements were used to determine value
in use of fish. The moisture content was determined according to PN-ISO
1442:2000, ash content by PN-ISO 936:2000, protein in accordance with
PN-75/A-04018, and fat according to PN-ISO 1444:2000. The values of gross
and net energy were calculated on the basis of content of protein and fat.
Statistical analysis was performed using one-way analysis of variance, using
the software StatSoft STATISTICA ver. 6.0. Morphometric measurements
of fish revealed that the common roach was characterized by significantly
(P≤0.05) lower side length of the head and significantly (P≤0.01) higher
the smallest height of body compared to perch. Despite that there were no
significant differences in body weight of examined fish species, perch had
a significantly (P≤0.01) higher, compared to common roach, head percentage share and significantly (P≤0.01) lower share of skin and bones. The share
of the edible parts of the body (fillet) was significantly (P≤0.05) higher in
the case of common roach. Condition factor in both species was good (>1),
but perch were characterized by a significantly (P≤0.05) higher value of this
parameter. The content of individual chemical components in the meat of
examined fish species did not differ significantly with the exception of fat,
which higher (P≤0.01) level was observed in common roach, which had also
higher (but not significantly) calorific value compared to perch meat.
Key words: perch, common roach, value in use, proximate composition
WSTĘP
Ryby są uznanym cennym źródłem zawierającym niemal wszystkie, ważne w żywieniu człowieka składniki odżywcze, w tym białka,
tłuszcze i zawarte w nich długołańcuchowe wielonienasycone kwasy
tłuszczowe (omega-3 i omega-6) oraz witaminy i składniki mineralne
[Bienkiewicz i wsp., 2008], które wykorzystywane są przez organizm
jako materiał budulcowy, źródło energii oraz czynniki regulujące procesy metaboliczne [Polak-Juszczak i Adamczyk, 2009].
Wartość użytkowa ryb, jako artykułu spożywczego, zależy od
gatunku, cech jakościowych, ilościowych, w tym walorów odżywczych
208
Porównanie wartości użytkowej i składu chemicznego mięsa płoci (Rutilus rutilus)...
oraz składu chemicznego mięsa. Istotnym parametrem jest też udział
cennych części jadalnych [Skałecki i wsp., 2013]. Konsumpcja ryb
w Polsce jest niższa niż w krajach zachodnich i innych krajach basenu
Morza Bałtyckiego. Przeciętne spożycie ryb, przetworów rybnych
i owoców morza wynosiło w Polsce w 2012 r. 11,8 kg/mieszkańca
(w ekwiwalencie masy żywej) i było o 4% mniejsze w porównaniu
z 2011 rokiem. Spadek konsumpcji dotyczył przede wszystkim ryb
słodkowodnych (o 13%), co wynikało z dużego zmniejszenia popytu
na pangę [Seremak-Bulge i wsp., 2013]. Śródlądowe wody powierzchniowe w Polsce zamieszkują 83 gatunki ryb. Coroczne handlowe
połowy rybackie szacuje się na ok. 4000 ton ryb z jezior i 1000 ton
z rzek i innych zbiorników wodnych [Stanek i wsp., 2012].
Celem pracy była ocena wartości użytkowej oraz jakości mięsa
płoci i okoni pozyskanych w województwie lubelskim.
MATERIAŁ I METODY
Materiał badawczy stanowiły samice 6 płoci (Rutilus rutilus) i 6 okoni
(Perca fluviatilis), pozyskane w okresie wiosennym (marzec/kwiecień)
w 2013 roku ze stawu ziemnego, zlokalizowanego w południowo-zachodniej części województwa lubelskiego. Ryby ogłuszano mechanicznie, po czym uśmiercano poprzez przecięcie rdzenia kręgowego.
Następnie dostarczono je do Katedry Towaroznawstwa i Przetwórstwa
Surowców Zwierzęcych UP w Lublinie.
Pomiary biometryczne ryb obejmowały określenie ich masy (g),
długości całkowitej (cm) i długości ciała (cm), długości bocznej i wysokości głowy oraz największej i najmniejszej wysokości ciała (cm). Na
podstawie długości całkowitej oraz masy osobników obliczono indeks
kondycji Fultona wg wzoru Indeks kondycji = masa osobnika/(długość
całkowita3)*100 [Bagenal i wsp. 1978].
Wstępna obróbka ryb polegała na odłuszczeniu, patroszeniu, odgłowieniu i odpłetwieniu, a uzyskane części ciała (tuszę, głowę, wnętrzności
i płetwy), ważono. Tuszę dzielono następnie na elementy morfologiczne,
tj. filet (skórę i mięso) i kości oraz określono ich procentowy udział.
Dodatkowo po 24 godzinach przechowywania chłodniczego
w temperaturze +4°C zmierzono pH tkanki mięśniowej za pomocą pH-metru Elmetron CP-401 waterproof z elektrodą zespoloną ERH-12-6.
209
Podstawowy skład chemiczny mięsa oznaczono następującymi
metodami: zawartość wody metodą suszenia (103°C) według PN-ISO
1442:2000; popiołu metodą spopielenia w piecu muflowym (550°C)
według PN-ISO 936:2000; białka ogólnego metodą Kjeldahla przy
użyciu aparatu Büchi B-324 według PN-75/A-04018; tłuszczu metodą
Soxhleta (stosując n-heksan jako rozpuszczalnik) przy użyciu aparatu Büchi B-811 według PN-ISO 1444:2000. Wartość energii brutto
(kJ) i netto (kJ) wyliczono na podstawie zawartości białka ogólnego
i tłuszczu w 100 g mięsa. Do obliczeń wykorzystano fizyczne (dla
białka 23,6 kJ, dla tłuszczu 39,6 kJ) i fizjologiczne (Atwatera) równoważniki energetyczne (dla białka 16,7 kJ, dla tłuszczu 37,6 kJ)
[Jeszka, 2010].
Analizę statystyczną wykonano w oparciu o jednoczynnikową
analizę wariancji wykorzystując program StatSoft STATISTICA ver. 6.0.
[STATSOFT 2003]. Istotność różnic pomiędzy wartościami średnimi
badanego parametru wyznaczono testem Tukeya (P≤0,05 i P≤0,01) .
WYNIKI I DYSKUSJA
Okonie charakteryzowały się istotnie (P≤0,05) większą długością
boczną głowy oraz istotnie (P≤0,01) niższą najmniejszą wysokością
ciała w porównaniu do płoci (tab. 1). Pomimo braku istotnych różnic
w masie ciała badanych gatunków ryb, okonie odznaczały się istotnie
(P≤0,01) wyższym, w porównaniu do płoci, udziałem głowy – o 9,43
punktów procentowych (p.p.) oraz istotnie (P≤0,01) niższym udziałem
skóry i szkieletu – odpowiednio o 7,41 i 7,10 p.p.. Udział części jadalnych (filet) był istotnie (P≤0,05) wyższy u płoci (o 9,13 p.p.).
Orban i wsp. [2007] podają wyższy udział części jadalnych
w okoniach tj. 58,04% i 59,06% odpowiednio dla ryb o masie 60 g
i 400 g w porównaniu do prezentowanych wyników (36,54%). Wyższy
(o 16,06 p.p.) udział fileta, niż uzyskany w niniejszej pracy, stwierdzili
u hodowlanych okoni Jankowska i wsp. [2007].
Zależność pomiędzy długością całkowitą a masą ryb może znacznie różnić się w obrębie danego gatunku, zwłaszcza w przypadku różnych regionów, odżywiania czy sezonów pozyskania [Kimmerer i wsp.
2005]. Indeks Fultona dla ryb w dobrej kondycji przyjmuje wartość
powyżej 1, a osobników w gorszej kondycji – poniżej 1 [Tasaduq i wsp.
210
2013]. Indeks kondycji u obu badanych gatunków ryb wyniósł > 1,
niemniej jednak okonie uzyskały istotnie (P≤0,05) wyższą wartością
tego parametru, w porównaniu do płoci (odpowiednio 1,46 i 1,20%),
co wskazuje na ich lepszą kondycję. Podobną wartość indeksu kondycji
u okoni hodowlanych (1,47%) podają Jankowska i wsp. [2007].
Tab. 11. Wyniki pomiarów biometrycznych oraz udział poszczególnych
części ciała badanych płoci i okoni. Różnice statystycznie istotne: a, b przy
P≤0,05; A, B przy P≤0,01; x – średnie; S – odchylenie standardowe.
Gatunek
Płoć
Wyszczególnienie
Okoń
x
S
x
S
Długość całkowita, cm
21,5
1,6
20,6
2,9
Długość ciała, cm
17,5
1,5
17,7
2,8
Długość boczna głowy, cm
3,8
a
0,4
b
4,9
0,9
Wysokość głowy, cm
3,1
0,3
3,7
0,6
Największa wysokość ciała, cm
5,7
0,5
5,7
0,9
Najmniejsza wysokość ciała, cm
1,9
0,1
1,5
0,3
121,92
31,06
132,54
54,58
Indeks kondycji
a
1,20
0,05
b
1,46
0,22
Filet, %
b
45,67
4,11
a
36,54
4,84
Głowa, %
A
15,19
2,57
B
24,62
3,23
Wnętrzności, %
13,23
6,03
18,08
7,62
Płetwy, %
3,77
0,99
5,24
0,76
Szkielet, %
B
9,78
Skóra, %
17,85
Masa osobnika, g
B
B
A
0,94
A
6,08
1,27
3,13
10,44
1,33
A
Na przebieg zmian glikolitycznych tkanki mięśniowej zwierząt
wpływa wiele czynników przed-, około- i poubojowych, do których
zaliczyć można m.in. sposób postępowania ze zwierzętami i występowanie reakcji stresowej [Merkin i wsp., 2010]. Jakkolwiek tkanka
mięśniowa ocenianych gatunków ryb nie różniła się istotnie w zakresie
pH, tzn. płoć 6,72 ± 0,15 i okoń 7,06 ± 0,17, to były one wyższe od 6,5
tj. wartości pH podawanej dla ryb świeżych [Marx i wsp., 1997]. Orban
211
i wsp. [2007] podają dla mięsa płoci nieznacznie wyższy zakres pH
(6,78–6,81), w porównaniu do uzyskanych w prezentowanych badaniach.
Analizując skład chemiczny mięsa badanych ryb istotne (P≤0,01) różnice stwierdzono jedynie w przypadku zawartości tłuszczu (tab. 2). Mięso
płoci zawierało przeciętnie 1,0% tłuszczu, natomiast mięso okoni 0,3%.
Ponadto niższy udział wody w mięsie okoni, może wskazywać na występującą u ryb ujemną zależność z zawartością tłuszczu [Shearer 1994].
Tab. 12. Skład chemiczny oraz wartość kaloryczna mięsa badanych płoci
i okoni. Różnice statystycznie istotne: A, B przy P≤0,01; x – średnie;
S – odchylenie standardowe.
Gatunek
Płoć
Wyszczególnienie
Okoń
x
S
x
S
Woda, %
78,69
1,41
80,13
0,85
Popiół, %
1,18
0,23
1,12
0,09
Tłuszcz, %
1,00B
0,27
0,30A
0,09
18,97
1,14
18,42
0,79
Energia brutto, kJ 100g
487,50
34,01
446,54
18,51
Energia netto, kJ 100g-1
341,30
25,35
305,93
12,65
Białko, %
-1
Polak-Juszczak i Adamczyk [2009] wykazały w mięsie okoni i
płoci pozyskanych z Zalewu Wiślanego zawartość białka i wody na
poziomie 18,10% i 80,1% oraz 18,30% i 79,25%. Oznaczyły ponadto, więcej tłuszczu w mięsie płoci (0,56%) w porównaniu do okonia
(0,12%), co potwierdzają również wyniki uzyskane w prezentowanych
badaniach. Jankowska i wsp. [2007], oznaczyli w mięsie hodowlanych
okoni 77,3% wody, 20,1% białka, 1,3% tłuszczu i 1,3% popiołu. Niższy
udział tłuszczu (0,77%) w mięsie płoci, od uzyskanego w badaniach
własnych, podają Stanek i wsp. [2012] dla ryb pozyskanych w okresie
wiosennym z rzeki Brda.
Wartość energetyczna mięsa ryb zależy od zawartości podstawowych składników chemicznych, głównie tłuszczu [Brzozowska 1998].
Analizując kaloryczność mięsa badanych gatunków ryb nie stwierdzono istotnych różnic. Z uwagi jednak na wyższą zawartość tłuszczu
212
(i białka) była ona wyższa (zarówno w przypadku energii brutto,
jak i netto) u płoci, w porównaniu do okoni (tab. 2). Kaloryczność
przeciętnej porcji 100 g ryby wynosi od poniżej 400 do ok. 1225 kJ
[Kołakowska i Kołakowski 2001]. W przypadku badanych gatunków,
kaloryczność ich mięsa była zbliżona do dolnego zakresu podawanego
przez wymienionych autorów.
WNIOSKI
Stwierdzony indeks kondycji ocenianych gatunków ryb w wybranym gospodarstwie był większy od 1, co wskazuje na ich dobrą
kondycję. Jakkolwiek istotnie wyższą wartość tego parametru (1,46)
stwierdzono w przypadku okoni.
Płocie pomimo słabszej kondycji i zbliżonej masy ciała w porównaniu do okoni, dostarczały istotnie więcej części jadalnych (w postaci
fileta), a ich mięso zawierało trzykrotnie więcej tłuszczu (płoć 1,0 %
i okoń 0,3 %, P≤0,01).
LITERATURA:
Bagenal T. B., Tesh F. W. 1978. Age and growth. In Methods for Assessment of
Fish Production in Freshwater Oxford. Blackwell Scientific Publications,
6, 81–89.
Bienkiewicz G., Domiszewski Z., Kuszyński T. 2008. Ryby słodkowodne jako
źródło niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych NNKT. Magazyn
Przemysłu Rybnego 3 (63), 58–59.
Brzozowska E. 1998. Ryby – wartość odżywcza i przydatność kulinarna. Przemysł Spożywczy, 7, 37–38.
Jankowska B., Zakęś Z., Żmijewski T., Szczepkowski M., Kowalska A. 2007.
Slaughter yield, proximate composition, and flesh colour of cultivated and
wild perch (Perca fluviatilis L.). Czech Journal of Animal Science, 52 (8),
260–267.
Jeszka J. 2010. Energia [w:] Żywienie człowieka. Podstawy nauki o żywieniu
(red. J. Gawęcki). T. 1. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
Kimmerer W., Avent S. R. Bollens S. M. 2005. Variability in length-weight
relationships used to estimate biomass of estuarine fish from survey data.
Transactions of the American Fisheries Society, 134, 481–495.
Kołakowska A., Kołakowski E. 2001. Szczególne właściwości żywieniowe ryb.
Przemysł Spożywczy, 6 (55), 10–13.
213
Marx H., Brunner B., Wenzierl W., Hoffmann R., Stolle A. 1997. Methods
of stunning freshwater fish: impact on meat quality and aspects of animal
welfare. Zeitschrift für Lebensmittel-Untersuchung und Forschung,
A 204, 282–286.
Merkin G. V., Roth B., Gjerstad C., Dahl- Paulsen E., Nortvedt R. 2010. Effect
of pre-slaughter procedures on stress responses and some quality parameters in seafarmed rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Aquaculture,
309, 231–235.
Orban E., Nevigato T., Masci M., Di Lena G., Casini I., Caproni R., Gambelli
L., De Angelis P., Rampacci M. 2007. Nutritional quality and safety of
European perch (Perca fluviatilis) from three lakes of Central Italy. Food
Chemistry, 100, 482–490.
Polak-Juszczak L., Adamczyk M. 2009. Jakość i skład aminokwasowy białka
ryb z zalewu wiślanego. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3 (64),
75–83.
Seremak-Bulge J., Kuzebski E., Pieńkowska B., Szostak St., Hryszko K.,
Drożdż J., Janusz M. 2013. Rynek ryb – stan i perspektywy. Analizy
rynkowe 19, Warszawa, Wyd. Inst. Ekonomiki Rolnictwa i Gosp.
Żywnościowej. Shearer K. D. 1994. Factors affecting the proximate composition of cultured fish
with emphasis on salmonids. Aquaculture 119, 63–88.
Skałecki P., Florek M., Litwińczuk A., Staszowska A., Kaliniak A. 2013. Wartość użytkowa i skład chemiczny mięsa karpi (Cyprinus carpio L.) i pstrągów
tęczowych (Oncorhynchus mykiss Walb.) pozyskanych z gospodarstw
rybackich regionu lubelskiego. Roczniki Naukowe Polskiego Towarzystwa
Zootechnicznego, 9, 2, 57–62.
Stanek M., Kupcewicz B., Dąbrowski J., Janicki B. 2012. Impact of Sex and
Fishing Season on Fatty Acid Profile, Fat and Cholesterol Content in the
Meat of Roach (Rutilus rutilus L.) from Brda River (Poland). Folia Biologica (Kraków), 60, 3–4.
STATSOFT Inc., STATISTICA, data analysis software system, ver. 6., 2003,
www.statsoft.com.
Tasaduq H. Shah, Balkhi M. H., Oyas A. Asimi, Khan I. 2013. Length weight
relationship and ponderal index of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss
Walb., 1792) from Dachigam stream in Kashmir. African Journal of Agricultural Research, 8(14), 1277–1279.
214
Agnieszka STASZOWSKA
Mariusz FLOREK
Piotr SKAŁECKI
Agnieszka KALINIAK
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 215–223
ISSN 1895-2241
ZAWARTOŚĆ PODSTAWOWYCH SKŁADNIKÓW
CHEMICZNYCH ORAZ MAKROI MIKROELEMENTÓW W MIĘSIE PSTRĄGÓW
TĘCZOWYCH (Oncorhynchus mykiss)
PRZED I PO WĘDZENIU
BASIC CHEMICAL COMPOSITION AND CONTENT
OF MACRO- AND MICROELEMENTS IN THE MEAT
OF RAINBOW TROUT (Oncorhynchus mykiss) BEFORE AND AFTER SMOKING
Abstrakt. Celem pracy było porównanie składu chemicznego, ze szczególnym uwzględnieniem makro- i mikroelementów w mięsie pstrągów
tęczowych przed i po wędzeniu. Badaniami objęto świeże (n=10) i wędzone
(n=10) pstrągi tęczowe (Oncorhynchus mykiss) pozyskane z gospodarstwa
rybackiego zlokalizowanego na Lubelszczyźnie. Ryby wędzono w zakładzie przetwórczym funkcjonującym w gospodarstwie. Zawartość wody oznaczano wg PN-ISO 1442:2000; popiołu wg PN-ISO 936:2000; białka ogólnego wg PN-75/A-04018 i tłuszczu wolnego wg PN-ISO 1444:2000. Próby
mięsa poddano mineralizacji mikrofalowej i oznaczono zawartość makroi mikroelementów metodą płomieniowej spektrometrii absorpcyjnej. Analizę statystyczną wykonano za pomocą jednoczynnikowej analizy wariancji,
wykorzystując program StatSoft STATISTICA ver. 6.0. Wykazano istotny
wpływ procesu wędzenia na zawartość podstawowych składników chemicznych oraz większości związków mineralnych. Istotne (P≤0,01) obniżenie zawartości wody podczas procesu wędzenia mięsa pstrągów wpłynęło
na istotny wzrost zawartości białka (P≤0,05) i tłuszczu (P≤0,01). Analizując
zawartość makro- i mikroelementów stwierdzono istotnie wyższe stężenie
wapnia (P≤0,01) oraz sodu, potasu i żelaza (P≤0,05) w mięsie pstrągów po
wędzeniu. Proces ten natomiast nie wpłynął istotnie na zwartość magnezu
oraz cynku, manganu i miedzi.
Słowa kluczowe: pstrąg tęczowy, ryby wędzone, makroelementy, mikroelenety
215
Agnieszka Staszowska, Mariusz Florek, Piotr Skałecki, Agnieszka Kaliniak
Summary. The aim of the current study was to compare the basic chemical composition and content of macro- and microelements in the meat of
rainbow trout before and after smoking. The study included fresh (n=10)
and smoked (n=10) rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) collected in the
fish farm located in Lublin province. The fish were smoked directly in the
farm processing plant. The basic chemical components i.e. moisture by PNISO 1442:2000; ash by PN-ISO 936:2000; crude protein by PN-75/A-04018,
and fat by PN-ISO 1444:2000 were determined. Fish samples following wet
digestion were used for analysis of macroelements content (potassium,
sodium, calcium, magnesium), and micronutrients (zinc, iron, manganese, copper), with the usage of the flame atomic absorption spectrometry
(SpectrAA 240FS). The method accuracy was evaluated by standard reference material, ie.: DORM-3 and 1577c Bovine Liver. The statistical analysis
was carried out using STATISTICA ver. 6.0 software. The significant impact
of smoking on the content of chemical components and the most of elements was found. A significantly higher protein (P≤0.05) and lipid (P≤0.01)
content in the meat of rainbow trout was noted after smoking. Moreover,
smoked fish were a significantly (P<0.01) more calorific than fresh one.
A significantly higher concentration of sodium, potassium (P≤0.05), calcium
(P≤0.01) and zinc (P≤0.05) were found in fish after smoking. There were no
significant differences in the content of magnesium, zinc, manganese and
copper in the meat of raw and smoked fish.
Key words: rainbow trout, smoked fish, macroelements, microelements
WSTĘP
Właściwości żywieniowe ryb i przetworów rybnych czyni je niezwykle
cennymi elementami zbilansowanej diety człowieka. Są one źródłem
nie tylko wysokowartościowego białka, witamin, fosfolipidów i niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych, ale również związków
mineralnych. Dlatego też ryby i przetwory rybne są zalecane w prewencji chorób układu krążenia, reumatoidalnego zapalenia stawów
i in. [Salawu i wsp. 2005; He i wsp. 2010; Fallah i wsp. 2011; Szlinder-Richert i wsp. 2011].
Pomimo wysokiej wartości odżywczej i powszechnego przekonania konsumentów o konieczności spożywania ryb w ostatnich latach
obserwuje się spadek spożycia tej grupy produktów spożywczych.
W 2012 roku w Polsce konsumpcja ryb, przetworów rybnych i owoców
216
Zawartość podstawowych składników chemicznych oraz makro- i mikroelementów...
morza wynosiła 11,48 kg/osobę, podczas gdy w tym samym czasie
spożycie ryb na świecie przekraczało 19 kg/osobę [Trondsen i wsp.
2004; Pieńkowska i Hryszko 2013]. Wśród ryb słodkowodnych konsumenci w Polsce najczęściej wybierają karpie (0,49 kg/osobę) i pstrągi
(0,39 kg/osobę). Preferencje konsumenckie na rynku przetworów
rybnych wskazują na znaczne zainteresowanie rybami mrożonymi,
wędzonymi konserwami rybnymi [Świetlik 2010].
Wędzenie ryb ma na celu wytworzenie produktu o wysokich
walorach organoleptycznych, co w konsekwencji pozwala zwiększyć
popularność tej grupy środków spożywczych wśród konsumentów
[Arvanitoyannis i wsp. 2012]. Wzrost zainteresowania rybami wędzonymi został odnotowany w latach ’90 ubiegłego wieku. Główną
przyczyną tego była promocja najchętniej kupowanego łososia wędzonego. Mniej spożywano natomiast wędzonych pstrągów i śledzi.
Wartość odżywcza mięsa ryb w znacznym stopniu uzależniona
jest od: gatunku, wieku, płci, środowiska życia, żywienia, metod połowu [Rywotycki 2005; Łuczyńska i wsp. 2006]. Natomiast na jakość
przetworów rybnych dodatkowo wpływa sposób przyrządzania ryb,
temperatura i sposób przetwarzania [Uran i Gokoglu 2011].
Znaczna część badań nad wartością odżywczą żywności opiera
się na badaniach surowców, jednak metody obróbki i temperatura
przetwarzania mają bardzo istotny wpływ na zmiany składników
odżywczych w gotowym produkcie [Uran i Gokoglu 2011]. Wpływ
procesu wędzenia ryb na stan mikrobiologiczny czy ilość substancji
szkodliwych dla człowieka (np. dioksyn, metali ciężkich) było przedmiotem badań wielu autorów [Espe i wsp. 2004; Usydus i wsp. 2009;
Tokarczyk i wsp. 2011]. Jednak nieliczne z nich dotyczyły zmian
składu chemicznego mięsa ryb, w tym zawartości składników mineralnych, będących efektem procesu wędzenia.
Celem pracy było porównanie składu chemicznego, w tym zawartości makro- i mikroelementów w mięsie pstrągów tęczowych przed
i po wędzeniu.
MATERIAŁ I METODY
Badaniami objęto samice pstrągów tęczowych (Oncorhynchus mykiss)
świeżych (n=10) i wędzonych (n=10). Materiał badawczy pozyskany
217
został w okresie od kwietnia do maja 2012 roku w gospodarstwie rybackim zlokalizowanym w woj. lubelskim. Świeże pstrągi ogłuszano
mechanicznie, a następnie uśmiercano poprzez przecięcie rdzenia
kręgowego. Ryby przeznaczone do wędzenia patroszono, solankowano
w roztworze soli kuchennej o stężeniu 10% przez 10 godz., a następnie wędzono w temp. 40–70°C. Proces wędzenia ryb przeprowadzono
w funkcjonującym w gospodarstwie zakładzie przetwórczym.
Ryby świeże i wędzone dostarczono z zachowaniem łańcucha
chłodniczego do laboratorium Katedry Towaroznawstwa i Przetwórstwa Surowców Zwierzęcych UP w Lublinie, w którym pobierano
próby do analiz z mięśnia wielkiego bocznego części grzbietowej.
Metodami referencyjnymi oznaczono podstawowy skład chemiczny
mięsa, tj. zawartość wody metodą suszenia (103°C) według PN-ISO
1442:2000; popiołu metodą spopielenia w piecu muflowym (550°C)
według PN-ISO 936:2000; białka ogólnego metodą Kjeldahla przy
użyciu aparatu Büchi B-324 według PN-75/A-04018; tłuszczu metodą
Soxhleta (stosując n-heksan jako rozpuszczalnik) przy użyciu aparatu
Büchi B-811 według PN-ISO 1444:2000. Wartość energetyczną brutto
(kJ) i netto (kJ) wyliczono na podstawie zawartości białka ogólnego
i tłuszczu w 100 g mięsa. Do obliczeń wykorzystano fizyczne i fizjologiczne równoważniki energetyczne (odpowiednio 23,6 kJ i 16,7 kJ
dla białka oraz 39,6 kJ i 37,6 kJ dla tłuszczu) [Jeszka 2010].
W celu oznaczenia składników mineralnych próby mięsa ryb poddano mineralizacji „na mokro” w kwasie azotowym przy użyciu pieca
mikrofalowego Mars Xpress (CEM). W zmineralizowanych próbach
oznaczono zawartość makroelementów (sodu, potasu, wapnia, magnezu) i mikroelementów (cynku, żelaza, manganu, miedzi) metodą
płomieniowej atomowej spektrometrii absorpcyjnej z wykorzystaniem
spektrometru Spectra 240FS (Varian). Analizę ilościową wykonano
metodą krzywej wzorcowej, a wyniki zweryfikowano w oparciu o limity wykrywalności i oznaczalności. Granica wykrywalności wynosiła
0,01 mg · kg-1 dla Na; 0,04 mg · kg-1 dla K; 0,22 mg · kg-1 dla Ca; 0,47
mg · kg-1 dla Mg; 0,01 mg · kg-1 dla Zn; 0,09 mg · kg-1 dla Fe; 0,01 mg ·
kg-1 dla Mn; 0,01 mg · kg-1 dla Cu. W celu wyeliminowania oddziaływań
fosforu, podczas analizy zawartości wapnia, do wszystkich próbek
oraz wzorców dodawano chlorek lantanu. Dokładność metody oceniono za pomocą materiału referencyjnego DORM-3 oraz Standard
218
Reference Material 1546c. Wszystkie oznaczenia wykonano w trzech
powtórzeniach.
Analizę statystyczną wykonano za pomocą jednoczynnikowej
analizy wariancji, wykorzystując program StatSoft STATISTICA ver.
6.0 [Statsoft 2003]. Jednorodność wariancji weryfikowano testem
Levene’a, a istotność różnic analizowano dodatkowo testem NIR na
poziomie istotności α = 0,01 i α = 0,05.
WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA
Stwierdzono statystycznie istotne różnice w zawartości wody i tłuszczu (P≤0,01) oraz białka (P≤0,05) w mięsie ryb przed i po wędzeniu
(Tab. 1). Oznaczona ilość wody mieściła się w zakresie podawanym
przez PN-85/A-86772 dla ryb wędzonych na ciepło (50–72%). Proces
wędzenia wpłynął na ubytek wody z 74,15% w mięsie ryb świeżych
do 66,58% w mięsie wędzonym, co wiązało się z istotnym wzrostem
zawartości białka (z 20,36% do 25,03%) i tłuszczu (z 1,61% 8,46%)
w mięsie po wędzeniu.
Tkaczewska i Migdał [2012] analizując skład chemiczny świeżych
pstrągów tęczowych pochodzących z kilku gospodarstw rybackich
zlokalizowanych na terenie różnych województw stwierdzili zawartość
białka w zakresie od 18,72 do 19,74%, a tłuszczu od 3,63 do 7,40%.
Wśród podstawowych składników chemicznych mięsa ryb największą
zmienność zawartości wykazuje tłuszcz. Jego koncentracja zależy
nie tylko od gatunku ryby ale również od wieku, płci, temperatury,
klimatu oraz od rodzaju i dostępności pokarmu, czy zanieczyszczenia
łowiska [Guler i wsp. 2008; Stanek i wsp. 2009].
Alcicek i wsp. [2010] analizując wpływ różnego dodatku soli oraz
sposobu wędzenia na jakość pstrągów tęczowych wykazali wzrost zawartości białka w tkance mięśniowej po wędzeniu o 4–6,5 p.p., przy
niewielkim wzroście zawartości tłuszczu o 0,13–0,14 p.p.. Wzrost
zawartości składników odżywczych w mięsie ryb wędzonych w porównaniu do świeżych obserwowali także Tokarczyk i wsp. [2011]
w przypadku siei oraz Colakoglu i wsp. [2011] w przypadku płaszczki
kolczastej oraz koleni.
W prezentowanych badaniach stwierdzona istotnie wyższa zawartość białka (P≤0,05) i tłuszczu (P≤0,01) w mięsie ryb po procesie
219
Tab. 4. Skład chemiczny [%] i wartość kaloryczna [kJ • 100g-1] mięsa
pstrągów tęczowych przed i po wędzeniu
Pstrąg tęczowy (Oncorhynchus mykiss)
świeży
Parametr
Woda, %
Popiół, %
Białko, %
Tłuszcz, %
Energia brutto, kJ • 100 g-1
Energia netto kJ • 100 g-1
wędzony
x
SD
x
SD
74,15B
1,09
20,36a
1,61A
544,89A
401,40A
3,44
0,21
1,42
0,72
59,58
48,87
66,58A
1,44
25,03b
8,46B
926,43B
737,79B
1,58
0,45
1,35
2,13
90,26
48,87
Różnice statystycznie istotne: a,b przy P≤0,05; A,B przy P≤0,01; x – średnie; SD –
odchylenie standardowe
wędzenia, wpłynęła w konsekwencji na jego istotnie wiekszą kaloryczność (P≤0,01), odpowiednio 926,43 kJ • 100 g-1 energia brutto
i 737,79 kJ • 100 g-1 energia netto.
Tab. 5. Zawartość makro- i mikroelementów w mięsie pstrągów tęczowych
przed i po wędzeniu [mg • kg-1]
Pstrąg tęczowy (Oncorhynchus mykiss)
Parametr
świeży
Mediana
wędzony
min-max
mediana
min-max
Makroelementy [mg • kg świeżej masy]
481a
360–602
21054b
10379–21299
a
b
4353
4108–4598
5854
5531–6052
192A
184–200
389B
330–399
289
275–302
383
315–405
Mikroelementy [mg • kg-1 świeżej masy]
4,39
4,08–4,70
5,09
3,72–6,61
a
b
2,49
1,51–3,48
6,14
5,97–6,78
0,17
0,14–0,21
0,09
0,08–0,17
0,45
0,43–0,48
0,50
0,45–0,87
-1
Na
K
Ca
Mg
Zn
Fe
Mn
Cu
Różnice statystycznie istotne: a, b przy P≤0,05; A,B przy P≤0,01; x – średnie; SD –
odchylenie standardowe
220
Ryby wędzone zawierały istotnie więcej sodu, potasu (P≤0,05)
oraz wapnia (P≤0,01) (Tab. 2). Wyższa zawartość sodu w rybach po
wędzeniu w porównaniu do świeżych najprawdopodobniej spowodowana była procesem solankowania ryb przed obróbką termiczną.
Espe i wsp. [2004] badając łososie wędzone na zimno dostępne
we francuskich hipermarketach oznaczyli mniejszą zawartość poszczególnych makroelementów. Wykazane różnice są efektem zarówno
gatunku (łosoś vs. pstrąg tęczowy), jak i różnego sposobu obróbki
termicznej (wędzenie zimne vs. ciepłe). Łuczyńska i wsp. [2011] analizując zawartość związków mineralnych w mięsie trzech gatunków ryb
świeżych (łososia, pstrąga tęczowego i karpia), stwierdzili natomiast
zbliżoną do prezentowanych zawartość sodu i potasu (odpowiednio
299–437 i 3544–4686 mg • kg-1). W przypadku pozostałych makroelementów uzyskali nieznacznie mniejszą koncentrację wapnia 100–165
mg • kg-1 i magnezu 219–264 mg • kg-1.
Wśród oznaczonych mikroelementów istotnie więcej żelaza
(P≤0,05) zawierało mięso pstrągów wędzonych. W przypadku pozostałych mikroelementów istotnych różnic nie stwierdzono. Nieznacznie niższą zawartość żelaza, manganu i miedzi w pstrągach świeżych,
odpowiednio 1,38–1,81; 0,057–0,118; 0,200–0,388 mg • kg-1, podają
Łuczyńska i wsp. [2011].
WNIOSKI
Proces wędzenia istotnie wpłynął na zmianę zawartości podstawowych składników chemicznych i koncentrację makro- i mikroelementów w mięsie pstrągów tęczowych.
Mięso pstrągów tęczowych wędzonych zawierało więcej białka
tłuszczu oraz było bardziej kaloryczne.
Proces wędzenia w większym stopniu wpłynął na zwiększenie
koncentracji makroelementów (sodu, potasu i wapnia) niż mikroelementów (żelaza).
LITERATURA
Alcicek Z., Atar H. H. 2010. The effects of salting on chemical quality of vacuum
packed liquid smoked and traditional smoked rainbow trout (Oncorhynchus
221
mykiss) fillets during chilled storage. Journal of Animal and Veterinary
Advances, 9(22): 2778–2783.
Arvanitoyannis I. S., Kotsanopoulos K. V. 2012. Smoking of fish and seafood:
history, methods and effects on physical, nutritional and microbiological
properties. Food Bioprocess Technology, 5: 831–583.
Colakoglu F. A., Ormanci H.B., Cakir F. 2011. Effect of marination and smoking on lipid and fatty acid composition of thornback ray (Raja clavata) and
spiny dogfish (Squalis acanthias). European Food Research and Technology, 232: 1069–1075.
Espe M., Kiesslingb A., Lunestada B-T., Torrissenc O. J., Bencze Rørå A. M.
2004. Quality of cold smoked salmon collected in one French hypermarket
during a period of 1 year. Lebensmittel-Wissenschaft & Technologie, 37:
627–638.
Fallah A. A., Saei-Dehkordi S.S., Nematollahi A., Jafari T. 2011. Comparative
study of heavy metal and trace element accumulation in edible tissues of
farmed and wild rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) using ICP-OES technique. Microchemical Journal, 98: 275–279.
Guler G. O., Kiztanir B., Aktumsek A., Citil O. B., Ozparlak H. 2008. Determination of the seasonal changes on total fatty acid composition and ω3/ ω6
rations of carp (Cyprinus carpio L.) muscle lipids in Beysehir Lake (Turkey).
Food Chemistry, 108: 689–694.
He M., Ke C-H, Wang W-X. 2010. Effects of cooking and subcellular distribution on the bioaccessibility of trace elements in two marine fish species. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 58: 3517–3523.
Jeszka J. 2010. Energia. [w:] J. Gawęcki (red.) Żywienie człowieka. Podstawy
nauki o żywieniu. Wydawnictwo PWN, Warszawa, 146–150.
Łuczyńska J., Markiewicz K., Jaworski J. 2006. Interspecific differences in the
contents of macro- and microelements in the muscle of six fish species from
lakes of the Olsztyn lake district (north-east of Poland). Polish Journal of
Food and Nutrition Science, 15/56 (1): 29–35.
Łuczyńska J., Tońska E., Borejszo Z. 2011. Zawartość makro- i mikroelementów oraz kwasów tłuszczowych w mięśniach łososia (Salmo salar L.),
pstrąga tęczowego (Oncorhynchus mykiss Walb.) i karpia (Cyprinus carpio
L.). Żywność Nauka Technologia Jakość, 3(76): 162–172.
Pieńkowska B., Hryszko K. 2013. Rynek ryb. Stan i perspektywy. Analizy
rynkowe. Wydawnictwo IERiGŻ-PIB, Warszawa, 19.
Rywotycki R. 2005. Wpływ czynników ilościowo-jakościowych, prze-twórczych
oraz chłodniczych kształtujących wartości surowca rybnych dla konsumentów. Chłodnictwo, XL 5: 45–48.
222
Salawu S. O., Adu O. C., Akindahunsi A. A. 2005. Nutritive value of fresh and
brackish water catfish as a function of size and processing methods. European Food Research and Technology, 220: 531–534.
Stanek M., Dąbrowski J., Roślewska A., Janicki B. 2009. Ocena zawartości
tłuszczu i cholesterolu w mięsie samic oraz samców okonia (Perca Fluviatilis
L.) z Jeziora Gopło. Folia Pomeranae Universitatus Technologiae Stetinensis. 271 (10): 5–10.
STATSOFT Inc., STATISTICA, data analysis software system, ver. 6., 2003,
www.statsoft.com.
Szlinder-Richert J., Usydus Z., Malesa-Ciećwierz M., Polak-Juszczak L.,
Ruczyńska W. 2011. Marine and farmed fish on the Polish market: Comparison of the nutritive value and human exposure to PCDD/Fs and other
contaminants. Chemosphere, 85: 1725–1733
Świetlik K. 2010. Konsumpcja żywności w Polsce w latach 2000–2009.
Przemysł Spożywczy, 64: 2–7.
Tkaczewska J., Migdał W. 2012. Porównanie wydajności rzeźnej, zawartości
podstawowych składników odżywczych oraz poziomu metali ciężkich
w mięśniach pstrąga tęczowego (Oncorhynchus mykiss) pochodzącego
z różnych rejonów Polski. Żywność Nauka Technologia Jakość, 5(84):
177–186.
Tokarczyk G., Szymczak B., Szymczak M., Domiszewski Z. 2011. Zmiany
wybranych wskaźników chemicznych i mikrobiologicznych w procesie ciepłego wędzenia rozmrożonej siei (Coregonis clupeaformis). Żywność Nauka
Technologia Jakość, 5(78): 119–131.
Trondsen T., Braaten T., Lund E., Eggen A. E. 2004. Consumption of seafood
– the influence of overweight and health beliefs. Food Quality and Preference, 15: 361–374.
Uran H., Gokoglu N. 2011. Effects of cooking methods and temperatures on
nutritional and quality characteristics of anchovy (Engraulis encrasicholus).
Journal of Food Science and Technology, DOI 10.1007/s13197-0110551-5.
Usydus Z., Szlinder-Richert J., Polak-Juszczak L., Komar K., Adamczyk M.,
Malesa-Ciecwierz M., Ruczynska W. 2009. Fish products available in Polish market – Assessment of the nutritive value and human exposure to dioxins and other contaminants. Chemosphere, 74: 1420–1428.
223
Agnieszka NAJDA, Krystyna RYSIAK
Klaudia ŚWICA, Joanna KLEPACKA
Teresa RODKIEWICZ
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 225–232
ISSN 1895-2241
ANTYOKSYDACYJNE WŁAŚCIWOŚCI OWOCÓW
WYBRANYCH GATUNKÓW I ODMIAN RÓŻ
ANTIOXIDATIVE FRUIT SELECTED SPECIES
AND VARIETIES OF ROSES
Abstrakt. Owoce badanych gatunków i odmian róż charakteryzowały się
zróżnicowaną zawartością analizowanych metabolitów wtórnych. Ponadto
uzyskane ekstrakty wykazywały wysoką aktywność przeciwutleniającą i antyoksydacyjną. Zawartość polifenoli w badanych surowcach kształtowała się
na poziomie od 63,35 do 130,18 mg ∙ g-1, kwasów fenolowych od 0,253 do
0,665 %, flawonoidów od 1,368 do 1,622 mg ∙ g-1 zaś antocyjanów od 1391 do
3678 mg ∙ 100 g-1. Najwyższą zawartością tych związków charakteryzowały
się owoce Rosa xanthina. Zawartość garbników w owocach badanych odmian wynosiła średnio 5,2%, a najwyższą ich zawartość określono w surowcu
pozyskanym z Rosa × damascena. Zdolność znoszenia wolnego rodnika
DPPH do difenylopikrylohydrazyny przez ekstrakty z badanych surowców
była wprost proporcjonalna do zawartości polifenoli, kwasów fenolowych,
flawonoidów i antocyjanów.
Słowa kluczowe: Rosa, polifenole, kwasy fenolowe, flawonoidy, garbniki, antocyjany, DPPH
Summary. Fruits of tested rose species and cultivars were characterized by
diverse contents of analyzed secondary metabolites. Furthermore, achieved
extracts showed high antioxidant activity. Concentration of polyphenols
in studied material ranged from 63.35 to 130.18 mg ∙ g-1, phenolic acids
from 0.253 to 0.665 %, flavonoids from 1.368 to 1.622 mg ∙ g-1, and anthocyanins from 1391 to 3678 mg ∙ 100 g-1. Fruits of Rosa xanthina revealed
the highest levels of these compounds. Tannins content in fruits of tested
species amounted to 5.2% on average, while their highest quantity was determined in raw material achieved from Rosa × damascena. The ability of free
DPPH radical neutralization to diphenylpycrilohydrazine by extracts made
of tested materials was directly proportional to polyphenols, phenolic acids,
flavonoids, and anthocyanins contents.
Key words: Rosa, polifenole, phenolic acids, flavonoids, tannins, anthocyanins,
DPPH
225
Agnieszka Najda, Krystyna Rysiak, Klaudia Świca, Joanna Klepacka...
WSTĘP
Aktywność biologiczna naturalnych substancji roślinnych jest złożona
i nadal mało poznana. Wyniki badań wskazują, że związki egzogenne
mogą chronić organizm przed szkodliwym działaniem reaktywnych
form tlenu. Rolę taką spełniają antyoksydanty dostarczane do organizmu wraz z żywnością, bogatą w związki takie jak: karotenoidy (likopen, karoten, kryptoksantyna, luteina), kwas askorbinowy (witamina
C), tokoferole (witamina E), polifenole (kwasy fenolowe, flawonoidy,
stilbeny, lignany), które występują w warzywach i owocach, czerwonym winie i zielonej herbacie [Tapiero i inni 2002, Fraga i inni 2005,
Kłopotek i inni 2005]. Wiele z nich obniża ryzyko wystąpienia nowotworów i chorób serca [Hertog i inni 1993, Rice-Evans i inni 1997,
Bartosz 2003, Nakamura i inni 2003, Pantelidis i inni 2007]. Wykazują one działanie przeciwutleniające poprzez wychwytywanie wolnych
rodników, dlatego też usuwanie ich z organizmu odgrywa ważną
rolę w profilaktyce nowotworowej ludzi i zwierząt [Wartanowicz
i Ziemlanski 1992, Wartanowicz i Ziemlanski 1999, von Gunten 2003,
Szymańska i Kruk 2007, Orhan i inni 2007]. Wzrastająca świadomość
konsumentów wpływem diety na zdrowie wynika głównie z chęci
zachowania dobrej kondycji psychicznej oraz spowolnienia procesów
starzenia. Sprawia to, że zainteresowanie naturalnymi składnikami
żywności i ich korzystnym wpływem na zdrowie nie słabnie.
Obecność specyficznych substancji czynnych stanowiących
o cechach sensorycznych owoców róż powoduje, że znajdują one
zastosowanie m.in. do celów spożywczych, kosmetycznych i farmaceutycznych [Chai i Ding 1995, Uggla i inni 2003, Uggla i inni 2005].
Dlatego też celem prezentowanej pracy było określenie aktywności przeciwutleniającej oraz zawartości składników kształtujących tę
aktywność, tj. polifenoli ogółem, kwasów fenolowych, flawonoidów,
garbników i antocyjanów w owocach pozyskanych z wybranych gatunków i odmian róż.
MATERIAŁ I METODY
Materiał badawczy stanowiły owoce wybranych gatunków i odmian
róż: Moyesa (Rosa moyesii Hemsl. et Wils.) odmiany ‘Marquerite
Hilling’, pomarszczonej (Rosa rugosa Thunb.) odmiany ‘Kórnik’, gę226
Antyokcydacyjne właściwości owoców wybranych gatunków i odmian róż
stokolczastą (Rosa spinosissima L.) odmiany ’Frühlingsduft’, damasceńskiej (Rosa × damascena Mill.), kalifornijskiej (Rosa californica)
odmiany ‘Plena’ oraz róży Hugona (Rosa xanthina Lindl.) i jej odmiana
‘Plena’. Owoce pozyskane z krzewów rosnących w kolekcji Ogrodu
Botanicznego UMCS w Lublinie zbierano w fazie dojrzałości zbiorczej
na przełomie września i października 2011 roku. Analizę zawartości
substancji czynnych oraz aktywność przeciwutleniającą i antyoksydacyjną przeprowadzono w Laboratorium Jakości Warzyw i Surowców
Zielarskich Katedry Warzywnictwa UP w Lublinie.
Do badań laboratoryjnych użyto owoców zdrowych, które bezpośrednio po zbiorze posortowano, a następnie wydrążono usuwając owłosione orzeszki, krojono i suszono metodą konwencjonalną
w temp. 30–40 °C, w ciemności i przewiewie. W powietrznie suchych
i rozdrobnionych surowcach określono zawartość polifenoli ogółem
(mg ∙ g-1) w przeliczeniu na kwas galusowy (GAE) z odczynnikiem
Folina-Ciocalteu’a [Slinkart i Singleton 1977], kwasów fenolowych
(%) metodą spektrofotometrii absorpcyjnej VIS z użyciem odczynnika
Arnova [FP VI 2002], związków flawonoidowych (mg ∙ 1g-1) metodą
spektrofotometryczną wg Christa i Mullera [FP VII 2005], garbników
(%) metodą farmakopealną [FP VI 2002], oraz antocyjanów (mg ∙ 100
g-1) metodą kolorymetryczną wg Miłkowskiej i Strzeleckiej [1995].
Ponadto określono aktywność antyoksydacyjną (%) poprzez zdolność
znoszenia rodnika DPPH metodą spektrofotometryczną wg Chen i Ho
[1997]. W tym celu z badanych surowców przygotowano wodne ekstrakty, które odparowano do sucha i zliofilizowano. Analizy przeprowadzono dla stężenia = 20 μg . ml. Pomiar absorbancji wykonano przy
długości fali λ = 517 nm stosując spektrofotometr HITACHI U-2900.
Uzyskane wyniki z przeprowadzonych doświadczeń laboratoryjnych opracowano statystycznie metodą analizy wariancji i przedziałów
ufności T–Tukey`a przy 5% poziomie istotności.
WYNIKI I DYSKUSJA
W prezentowanej pracy porównano zawartość substancji wtórnych,
kształtujących aktywność antyoksydacyjną surowców roślinnych
a uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli 1 i 2. Owoce wybranych
gatunków róż, które otrzymano z Ogrodu Botanicznego UMCS
227
w Lublinie charakteryzowały się zróżnicowaną zawartością polifenoli
ogółem (od 63,35 do 130,18 mg ∙ g-1), kwasów fenolowych (od 0,253
do 0,665%), flawonoidów (od 1,368 do 1,622 mg ∙ g-1), antocyjanów
(od 1391 do 3678 mg ∙ 100g) oraz garbników (od 2,8 do 7,0%). Duże
zróżnicowanie związków odpowiedzialnych za właściwości utleniające
potwierdzono wynikami testu DPPH.
Tab. 1. Zawartość polifenoli ogółem, kwasów fenolowych i flawonoidów
w owocach wybranych gatunków róż
Gatunek
Polifenole
ogółem
mg ∙ g-1
Kwasy
fenolowe
%
Flawonoidy
mg ∙ g-1
Rosa moyesii Hemsl. et Wils.
Rosa rugosa Thunb.
Rosa spinosissima L.
Rosa × damascena Mill.
Rosa californica
Rosa xanthina Lindl.
Średnio
104,54 c*
78,93 b
73,19 b
63,35 a
71,26 b
130,18 d
86,91
0,596 c
0,392 b
0,328 ab
0,253 a
0,311 ab
0,665 d
0,424
1,598 c
1,565 c
1,524 bc
1,368 a
1,496 b
1,622 c
1,529
* Średnie oznaczone tymi samymi literami nie różnią się istotnie.
Zawartość polifenoli w badanych surowcach była znaczne zróżnicowana i wynosiła średnio 86,91 mg ∙ g-1. Najwyższą zawartością
polifenoli ogółem cechowały się owoce Rosa xanthina (130,18 mg ∙ g-1)
oraz Rosa moyesii (104,54 mg ∙ g-1). Nieco odmienne wyniki uzyskali
Oszmiański i Urbański [1993] oraz Babis i Kucharska [2004] analizując owoce Rosa rugosa i Rosa spinosissima.
Owoce Rosa xanthina zawierały 2,5-krotnie więcej kwasów fenolowych w porównaniu do owoców Rosa × damascena oraz 2-krotnie
w porównaniu do Rosa californica i Rosa spinosissima. Flawonoidy
i antocyjaniny w dużej ilości gromadziły się również w owocach Rosa
xanthina i Rosa moyesii. W owocach Rosa moyesii wykazano najmniejszą zawartość garbników.
Najlepszą zdolność neutralizacji wolnego rodnika DPPH wykazywały ekstrakty uzyskane z owoców Rosa xanthina i Rosa moyesii,
najmniejszą zaś z owoców Rosa × damascena (tab. 2). Na podstawie
przeprowadzonych badań wykazano, że aktywność antyoksydacyj228
na badanych ekstraktów była wprost proporcjonalna do zawartości
polifenoli ogółem oraz kwasów fenolowych, flawonoidów i antocyjanów. Trudno jest jednoznacznie stwierdzić, analizując zawartość
składników polifenolowych poszczególnych grup, które z nich pełnią
decydującą rolę w procesie antyoksydacyjnym.
Tab. 2. Zawartość antocyjanów i garbników oraz aktywność
antyoksydacyjna ekstraktów z owoców wybranych gatunków róż
Gatunek
Antocyjany
mg ∙ 100g-1
Garbniki
%
Aktywność antyoksydacyjna
% inhibicji
Rosa moyesii Hemsl. et Wils.
Rosa rugosa Thunb.
Rosa spinosissima L.
Rosa × damascena Mill.
Rosa californica
Rosa xanthina Lindl.
Średnio
3365 c
2130 b
1992 b
1391 a*
1740 b
3678 c
2383
2,8 a
7,0 c
6,4 c
5,3 b
4,9 b
4,7 b
5,2
83,6 c
64,5 b
61,2 b
53,4 a
60,2 b
91,5 d
69,1
* Oznaczenia takie same jak w tab. 1.
W dostępnym piśmiennictwie znaleźć można dane dotyczące
zawartości niektórych metabolitów wtórnych oraz aktywności antyoksydacyjnej owoców Rosa rugosa i Rosa spinosissima [Razugles i inni
1989, Hvattum 2002, Celik i i inni 2009, Saeidi i Beygi 2009, Kazaz
i inni 2009], brak jest natomiast informacji z tego zakresu odnośnie
pozostałych badanych gatunków.
Uzyskane wyniki w stosunku do badań owoców wybranych gatunków róż oraz najnowsze prace naukowe pozwalają wnioskować,
że surowce te mogą stać się cennym źródłem kompleksów substancji
biologicznie aktywnych.
WNIOSKI
Owoce badanych gatunków i odmian róż stanowią cenne surowce
zasobne w metabolity wtórne.
Wykazano zróżnicowaną zawartość metabolitów wtórnych między badanymi gatunkami.
229
Aktywność antyoksydacyjna owoców badanych gatunków róż
kształtowana jest obecnością kwasów fenolowych, flawonoidów
i antocyjanów.
LITERATURA
Babis A., Kucharska A. Z. 2004. Przydatność owoców Rosa spinosissima i Rosa
hibrida do produkcji wysokowitaminowych soków mętnych. Biul. Wydz.
Farm. AMW, 3.
Bartosz G. 2003. Druga twarz tlenu, wolne rodniki w przyrodzie. Warszawa,
PWN.
Celik F., Kazankaya A., Ercisli S. 2009. Fruit characteristics of some selected
promising rose hip (Rosa spp.) genotypes from Van region of Turkey. Afr. J.
Agric. Res., 4, 236–240.
Chai J. T., Ding Z. H. 1995. Nutrients composition of Rosa laevigata fruits. Sci.
Technol. Food Ind., 3, 26–29.
Chen J. H., Ho C.T. 1997. Antioxidant activities of caffeic acid and its related hydroxycinnaminic acid compounds. J. Agric. Food Chem., 45, 2374–2378.
Farmakopea Polska VI. 2002. Wyd. PTF-arm, Warszawa.
Farmakopea Polska VII. 2005. Wyd. PTF-arm, Warszawa.
Fraga C. G., Actis-Goretta L., Ottaviani J. L. et al. 2005. Regular consumption
of a flavonol-rich chocolate can improve oxidant stress in young soccer players. Clin. Dev. Immunol., 12 (1), 11–17.
Hertog M. G. L., Freskens E. J. M., Hollman P. C. H., Katan M. B., Kromhout
D., 1993. Dietary antioxidant flavonoids and risk of coronary heart disease: the Zutphen elderly study. Lancet., 342, 1007–1011.
Hvattum E. 2002. Determination of phenolic compounds in rose hip (Rosa canina) using liquid chromatography coupled to electrospray ionization tandem
mass spectrometry and diode – array detection. Rapid Comm Mass Spectrom, 16, 655–62.
Kazaz S., Baydar H., Erbas S. 2009. Variations in chemical compositions of Rosa
damascena Mill. And Rosa canina L. fruits. Czech J. Food Sci., 27, 178–184.
Kłopotek Y., Otto K., Böhm V. 2005. Processing strawberries to different products alters contents of vitamin C, total phenolics, total anthocyanins, and
antioxidant capacity. J. Agric. Food Chem., 53, 5640–5646.
Miłkowska K., Strzelecka H. 1995. Flos Hibisci – metody identyfikacji i ocena
surowca. Herba Polon., 41 (1), 11–16.
Nakamura Y., Watanabe S., Miyake N., Kohno H., Osawa T. 2003. Dihydrochalcones: evaluation as novel radical scavenging antioxidants. Journal of
Agriculture and Food Chem., 51, 3309–3312.
230
Orhan D. D., Hartevioglu A., Kupeli E., Yesilada E. 2007. In vivo Anti-Inflammatory and Antinociceptive Activity of the Crude Extract and Fractions from Rosa canina L. Fruits. Journal of Ethnopharmacology, 112(2),
394–400.
Oszmiański J., Urbański A. 1993. Możliwości zastosowania preparatów enzymatycznych w otrzymywani wysokowitaminowych mętnych soków
z owoców róży Rosa rugosa. Przem. Ferm. i Owoc. Warz., 7, 16–18.
Pantelidis G. E., Vasilakakis M., Manganaris G. A., Diamantidis G. 2007.
Antioxidant capacity, phenol, anthocyanin and ascorbic acid contents in
raspberries, blackberries, red currants, gooseberries and cornelian cherries.
Food Chem., 102, 777–783.
Razugles A., Oszmianski J., Sapis J. C. 1989. Determination of carotenoids in
fruits of Rosa sp. (Rosa canina and Rosa rugosa) and of chokeberry (Aronia
melanocarpa). J. Food Sci., 54, 774–775.
Rice-Evans C. A., Miller N. J., Paganga G. 1997. Antioxidant properties of phenolic compounds. Trends Plant. Sci., 2(4), 152–159.
Saeidi K. A., Beygi O. R. 2009. Determination of phenolics, soluble carbohydrates, carotenoid contents and minerals of dog rose (Rosa canina L.) fruits
grown in south – west of Iran. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic
Plants, 25, 203–215.
Slinkart K., Singleton V. L. 1977. Total phenol analysis: automation and comparison with manual method. Am. J. Enol. Vitic, 28, 49–55.
Szymańska R., Kruk J. 2007. Występowanie oraz funkcja tokochromanoli
u roślin, zwierząt i u człowieka. Postępy Biochemii, 53, 174–181.
Tapiero H., Tew K. D., Ba G. N., Mathe G. 2002. Polyphenols: do they play
a role in the prevention of human pathologies? Biomedicine and Pharmacotheraphy, 56, 200–207.
Uggla M., Gao X., Werlemark G. 2003. Variation among and within dog rose
taxa (Rosa sect. caninae) in fruit weight, percentages of fruit flesh and dry
matter, and vitamin C content. Acta Agriculturae Scandinavica Section B,
Soil and Plant Science, 53, 147–155.
Uggla M., Gustavsson K. E., Olsson M. E., Nybom H. 2005. Changes in colour
and sugar content in rose hips (Rosa dumalis L. and Rosa rubiginosa L.)
during ripening. Journal of Horticultural Sciences and Biotechnology,
80 (2), 204–208.
von Gunten U. 2003. Ozonation of drinking water. Part I. Oxidation kinetics
and product formation. Water Res., 37, 1443–1467.
Wartanowicz M., Ziemlanski S. 1992. Rola witaminy C (kwasu askorbinowego) w fizjologicznych i patologicznych procesach ustroju człowieka. Żyw.
Człow. Metab., 19(3), 193–205.
231
Wartanowicz M., Ziemlanski S. 1999. Stres oksydacyjny oraz mechanizmy
obronne. Żyw. Człow. Metab., 24(1), 67–80.
Agnieszka Najda, Klaudia Świca, Teresa Rodkiewicz
Krystyna Rysiak
Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie
Ogród Botaniczny
Joanna Klepacka
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Katedra Towaroznawstwa i Badań Żywności
232
Maciej COMBRZYŃSKI
Leszek MOŚCICKI
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 233–243
ISSN 1895-2241
BIODEGRADOWALNE SPIENIONE MATERIAŁY
OPAKOWANIOWE
BIODEGRADABLE FOAMY PACKAGING MATERIALS
Abstrakt. W pracy zaprezentowano problematykę produkcji biodegradowalnych materiałów opakowaniowych, a zwłaszcza ich form spienionych.
Opakowania spienione wykorzystywane są głównie w trakcie transportu,
jako wkładki, przekładki lub wypełniacze, których zadaniem jest ochrona
i zabezpieczenie produktu przed uszkodzeniami mechanicznymi. Elementy
tego rodzaju wykonuje się obecnie z tworzyw sztucznych, głównie z poliuretanu lub polistyrenu [Jakowski 2006]. Ich recykling jest dosyć ograniczony.
Stąd badania w wielu jednostkach naukowych nad możliwością wytworzenia spienionych materiałów opakowaniowych bazujących na surowcach naturalnych, a przede wszystkim skrobi.
Słowa kluczowe: biodegradowalne opakowania, skrobia, pianki
Summary. The issues of biodegradable packaging materials production, especially foamsare presented in the paper. Packaging foamsare mainly used
in the transport as inserts, spacers or extenders, which purpose is to protect
the product from mechanical damage. These kinds of elements are made
of plastic, mainly of polyurethane, polystyrene [Jakowski 2006]. Their recycling is still quite limited. Thus, the research in numerous scientific centers on the possibility of producing foamed packaging materials based on
natural biopolymers, especially starch.
Key words: biodegradable packaging, starch, foams
233
WSTĘP
Opakowanie to nieodzowna część produktu, razem tworzą integralną
całość. Należy pamiętać, że to właśnie opakowanie często decyduje
o zakupie konkretnej rzeczy. Stworzone, by chronić, stało się również
„cichym sprzedawcą” i pełni rolę informacyjno-promocyjną [Jerzyk
2006, Lekszycki 1998, Ucherek 2009]. Wzrost liczby ludności wiąże się
z większymi wymaganiami dotyczącymi ilości upraw. Wzrost konsumpcji prowadzi zaś do większego zużycia opakowań. Tradycyjne tworzywa
sztuczne, stosowane w produkcji opakowań, nie ulegają biodegradacji
[Borowy i Kubiak 2008, Wójtowicz 2008, Żakowska 2003, Żakowska
2005]. Proces rozkładu zapoczątkować można jedynie poprzez modyfikację samego tworzywa lub w wyniku wprowadzenia dodatków. Jest
zjawiskiem, które zachodzi na drodze reakcji fotochemicznych, chemicznych lub biologicznych. Należy jednak pamiętać, że biodegradacja
materiału opakowaniowego przebiega stopniowo. Na szybkość rozkładu
w warunkach naturalnych środowiska lub na wysypisku wpływają
przede wszystkim warunki otoczenia. Biokomponenty, wykorzystywane w produkcji opakowań biodegradowalnych, to obecnie bardzo silnie
rozwijająca się dziedzina opakowalnictwa [Mościcki i in. 2007, Mościcki
2011]. Już teraz wyróżnić można wiele biodegradowalnych materiałów
opakowaniowych. Produkcja biodegradowalnych polimerów może odbywać się przy zastosowaniu różnych technologii, wykorzystujących
surowce odnawialne, jak i klasyczne, petrochemiczne.
Materiały spienione (tzw. „pianki”) są szeroko stosowane w trakcie transportu i użytkowania produktów delikatnych, podatnych na
uszkodzenia mechaniczne [Bhatnagar i Milford 1996, Pushpadass
i in. 2008]. Niestety, materiały te wykonane są najczęściej z tworzyw
sztucznych i stanowią narastający problem ekologiczny, ochrony środowiska naturalnego. Poszukiwania alternatywnych, zarówno pod
względem ekonomicznym, jak i użytkowym, surowców mogących
w znacznym stopniu zastąpić popularne, syntetyczne materiały opakowaniowe są jedynym rozwiązaniem tej kwestii [Altieri i Lacourse
1992, Wang i in. 1995]. Pod koniec XX wieku nastąpił wyraźny wzrost
tempa badań nad opracowaniem nowych tworzyw biodegradowalnych
[Anonymous 1992]; okazało się m.in., że można je wytwarzać posługując się techniką ekstruzji, znaną z przetwórstwa żywności [Mościcki
i in. 2007, Oniszczuk i in. 2012].
234
Biodegradowalne spienione materiały opakowaniowe
TECHNIKA EKSTRUZJI W PRODUKCJI BIOMATERIAŁÓW
Na chwilę obecną nie ma możliwości otrzymania materiałów opakowaniowych tylko z czystej skrobi. Wymagany jest większościowy udział
tworzyw sztucznych w mieszance surowcowej [Janssen i Mościcki
2009, Rejak i Mościcki 2006]. Skrobia, której zawartość w wytworzonym materiale nie jest większa niż 50%, sprawuje funkcję jedynie
naturalnego dodatku. Pozwala na nadanie opakowaniu miana ekologicznego. Podczas rozkładu skrobi do CO2 i wody następuje zjawisko
zanikania tworzywa, które rozpada się na mniejsze kawałki.
Ostatnie lata to wzrost intensywności badań w wielu ośrodkach
naukowych nad wytwarzaniem biodegradowalnych materiałów opakowaniowych bazujących na biopolimerach, a więc składających się
z surowców roślinnych [Borowy i Kubiak 2008, Mościcki 2008, Roper
i Koch 1990]. W prowadzonych pracach należy podkreślić ogromne
znaczenie techniki ekstruzji. Czym tak naprawdę jest ekstruzja?
Ekstruzja surowców pochodzenia roślinnego, to w najprostszym
tłumaczeniu wytłaczanie sypkiego materiału pod dużym ciśnieniem
i w wysokiej temperaturze [Mościcki i in. 2007]. Prowadzi do istotnych zmiany fizykochemicznych i tym samym jakościowych. Proces
ekstruzji przeprowadza się w urządzeniach zwanych ekstruderami
(fot. 1). Głównym organem roboczym maszyny jest ślimak lub para
ślimaków (stąd też wyróżnia się ekstrudery jedno- lub dwu-ślimakowe) umieszczone w obudowie, tzw. cylindrze. Ich zadaniem jest przeciskanie materiału przez specjalną matrycę zainstalowaną na końcu
cylindra. Technikę ekstruzji stosuje się w przetwórstwie rolno-spożywczym do wytwarzania nowej generacji środków żywnościowych
oraz pasz, jak np. zbożową galanterię śniadaniową, teksturaty sojowe
czy karmy dla zwierząt domowych i ryb.
Głównym surowcem do produkcji biodegradowalnych materiałów
opakowaniowych jest skrobia. Można ją wyekstrahować np. z pszenicy, kukurydzy, ziemniaków, tapioki lub ryżu [Combrzyński i in. 2012,
Janssen i Mościcki 2009, Mitrus i Oniszczuk 2007]. Ze względu na
udział skrobi w mieszance surowcowej biokompozyty można podzielić na tworzywa sztucznie modyfikowane skrobią (5–15% wagowych
skrobi) i na tworzywa sztuczne na bazie skrobi (40–60% skrobi).
Skrobia, będąc składnikiem tworzywa sztucznego, może występować
w formie surowej lub w postaci ekstrudowanej. Dzięki kopolimeryzacji
235
szczepionkowej związana jest z polimerem syntetycznym fizycznie lub
chemicznie. Wytłaczanie to obecnie jedna z najczęściej stosowanych
metod formowania tworzyw syntetycznych. Do produkcji biopolimerów dobre efekty daje zastosowanie ekstruderów spożywczych.
Fot. 1. Ekstruder jednoślimakowy TS-45 produkcji ZMChMetalchem
Pod wpływem ekstrudowania skrobia ulega destrukturyzacji
i przechodzi w formę termoplastyczną [Borowy i Kubiak 2008, Camire
i in. 1990, Mościcki i in. 2007, Thomas i Atwell 1997]. Dzięki temu
możliwe jest formowanie i mieszanie skrobi wraz z innymi składnikami tworzywa. Ekstrudowana skrobia różni się w znacznym stopniu od
skrobi naturalnej. Ma inne właściwości reologiczne i charakteryzuje
się znacznie większą rozpuszczalnością w wodzie. Należy pamiętać, że
zmiany skrobi, jakie zachodzą w trakcie procesu ekstruzji, nie zależą
tylko od parametrów obróbki. Wpływ mają również właściwości użytego surowca (skrobi) i użyte dodatki. Przykładem może być dodatek
sorbitolu, który powoduje przepuszczalność pary wodnej i tlenu
przez folię wytworzoną ze skrobi termoplastycznej. Z kolei tłuszcz,
dodany do skrobi, obniża przepuszczalność pary wodnej. Biokompozyty bazujące na skrobi termoplastycznej, określanej skrótowo jako
TPS (z ang. thermoplastic starch), wytworzonej za pomocą techniki
ekstruzji, znalazły zastosowanie głównie w wyrobie pojemników, folii
i w produkcji tworzyw spienionych (pianek) wypełniających wolne
przestrzenie w opakowaniach.
Co decyduje o zaletach opakowań produkowanych metodą ekstruzji? To przede wszystkim możliwość użycia surowców naturalnych,
takich jak skrobia, która jest najlepszym wyborem z punktu widzenia
236
ekonomii i kosztów. Skrobia TPS stanowi ponadto półprodukt, który
jest przetwarzany przy użyciu aparatury znanej z tradycyjnej produkcji
polimerów syntetycznych (produkcja folii, opakowań sztywnych). Warto
zaznaczyć, że o wszechstronnym zastosowaniu ekstruzji świadczą, dostępne na rynkach całego świata, liczne publikacje i rozwiązania technologiczne [Mościcki i in. 2007, Janssen i Mościcki 2009, Mościcki 2011].
BIODEGRADOWALNE SPIENIONE MATERIAŁY
OPAKOWANIOWE
Konsekwencją rozwoju inżynierii materiałowej polimerów oraz ciągłego udoskonalania technologii ich produkcji i przetwórstwa jest
dynamiczny wzrost produkcji oraz zastosowań tworzyw o strukturze
porowatej [Bieliński i Muzyczuk 2011, Zhang i Xiuzhi 2007]. Dzięki
komórkowej strukturze i bardzo dobrym właściwościom izolacyjnym
materiały spienione znajdują duże zastosowanie w takich branżach,
jak budownictwo, chłodnictwo, czy też omawiane w niniejszej pracy
opakowalnictwo. Już teraz w wielu ośrodkach naukowych oraz firmach, zarówno krajowych, jak i zagranicznych, trwają prace zmierzające do rozwoju technologii porowania [Bieliński i in. 2003, Broniewski
i in. 2000, Garbacz 2008, Kowalski 2004, Sikora 1996]. Celem jest
m.in. zwiększenie obszaru zastosowań tego typu tworzyw. Niestety
dynamiczny wzrost produkcji i powiększenia możliwości zastosowania
materiałów spienionych to również radykalny wzrost ilości zalegających na wysypiskach trudno rozkładających się odpadów.
Pianki polimerowe wytworzono po raz pierwszy w latach trzydziestych XX wieku [Sivertsen 2007, Zhang i Xiuzhi 2007]. W 1931 r.
wyprodukowano styropianową piankę polimerową. Proces wytłaczania stanowi konwencjonalną metodę stosowaną do produkcji pianek
[Willett i Shorgen 2002, Zhang i Xiuzhi 2007]. Materiały spienione
wytwarzane są głównie z polimerów, np. z polistyrenu, polietylenu,
polipropylenu. Pierwszy porowaty materiał spieniony, bazujący na
skrobi, otrzymano w 1989 roku [Sivertsen 2007, Zhang i Xiuzhi
2007]. Stworzono go z myślą o ekologii i alternatywie dla tworzyw
sztucznych. Pianki skrobiowe produkuje się metodą wytłaczania oraz
metodą ekstruzji, podczas której skrobia w postaci żelu miesza się ze
środkiem spieniającym. Woda i metanol w postaci pary to najczęstsze
substancje porotwórcze. Pozwalają na uzyskanie pęcherzyków powie237
trza w strukturze skrobiowej pianki. Bazujące na skrobi materiały
spienione mają zazwyczaj większą strukturę otwartych komórek niż
pianki wytworzone na bazie tradycyjnego styropianu. Trudno jest
jeszcze otrzymać produkt o gładkiej strukturze posiadający dużą
liczbę zamkniętych porów. Możliwe jest stosowanie dodatków funkcjonalnych wykorzystywanych w produkcji polimerów termoplastycznych lub mieszanie skrobi z tworzywami sztucznymi. Cała operacja ma
jednak negatywny wpływ na szybkość rozkładu wytworzonej pianki
i jej ekologiczny charakter. Jest to jednak alternatywa dla materiałów
wytworzonych tylko z polimerów syntetycznych.
Pianki biodegradowalne stanowią słabą barierę dla wody (rozpuszczają się w niej całkowicie) w przeciwieństwie do pianek tradycyjnych,
które wykazują obojętność na wilgoć [Sivertsen 2007, Xu i in. 2005,
Zhang i Xiuzhi 2007]. Do wad tych ekologicznych materiałów należy
jeszcze ograniczona możliwość tworzenia pianotwórczych struktur
komórkowych. Dlatego też ogromne znaczenie mają badania prowadzone nad wytworzeniem materiałów spienionych o właściwościach
zbliżonych do pianek wytworzonych z ropy naftowej. Biodegradowalne
pianki mogą mieć udział w zmniejszaniu ilości emisji CO2 do atmosfery.
Należy pamiętać, iż istnieją jeszcze naturalne, biodegradowalne dodatki
funkcjonalne, np. alkohol poliwinylowy, polilaktyd, które odpowiednio
wykorzystane mogą nadać finalnym produktom określone, poszukiwane właściwości. Już pod koniec XX wieku opracowano proces produkcji
tworzyw spienionych bazujących na skrobi i zastępujących aż w 70–80%
tworzywo sztuczne w mieszance bez pogorszenia właściwości funkcjonalnych końcowego wyrobu [Bhatnagar i Milford 1996].
Czemu akurat skrobi poświęca się najwięcej uwagi? Płody rolne
to ogromne źródła surowców dla biopolimerów, które można łatwo
wykorzystać w produkcji biodegradowalnych tworzyw opakowaniowych. Z naturalnych biopolimerów to właśnie skrobia, ze względu na
dostępność, cenę i możliwość całkowitej degradacji jest najczęściej
brana pod uwagę [Altieri i Lacourse 1990, Bhatnagar i Milford 1996,
Wang i Shogren 1997]. Prowadzone w ośrodkach naukowych badania
potwierdzają możliwość zastąpienia pianki syntetycznej pianką skrobiową. Modyfikacja chemiczna składników, a przede wszystkim skrobi,
to jedna z możliwości ograniczenia lub pozbycia się negatywnych hydrofilnych cech, poprawy właściwości mechanicznych i strukturalnych.
238
Ostatnio pojawiły się w handlu pianki bazujące na mieszance:
skrobia i poli(kwas mlekowy) – PLA. Biodegradowalny polilaktyd
stanowi przykład poliestru stosowanego w produkcji całkowicie rozkładających się polimerów [Kowalczuk i Żakowska 2012, Martin i Averous 2001]. Co ważne, może być przetwarzany na konwencjonalnych
urządzeniach przeznaczonych do termoformowania i wytłaczania.
PLA można uzyskać poprzez bezpośrednią kondensację kwasu mlekowego. To tworzywo szczególnie przydatne przy produkcji opakowań
do żywności. Pianki bazujące na skrobi i PLA wytwarza się m.in.
dodając wodę jako środka porotwórczego oraz talku, który stanowi
skuteczny czynnik zarodkujący [Zhang i Xiuzhi 2007]. W Polsce, dzięki
pracom Centralnego Ośrodka Badawczo – Rozwojowego Opakowań
w Warszawie oraz innych instytucji, udało się spienić sam polilaktyd
przy pomocy środków stosowanych do spieniania tworzyw sztucznych
[Kowalczuk i Żakowska 2012]. Dodatkowo użyto mączki drzewnej
jako napełniacza, a więc surowca również pochodzenia naturalnego.
Fot. 2. Spieniony materiał opakowaniowy wytworzony w Katedrze
Inżynierii Procesowej Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie
Obecnie prace z zakresu produkcji ekstrudowanych skrobiowych
materiałów spienionych prowadzone są w Katedrze Inżynierii Procesowej Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie. Wstępne rezultaty
są bardzo obiecujące (fot. 2). Badania wstępne wykazały możliwość
uzyskania w pełni biodegradowalnych spienionych materiałów opakowaniowych mogących pełnić rolę wypełniacza w opakowaniach.
Co więcej, prowadzone prace pozwalają na wykorzystanie w procesie
ekstruzji surowców pochodzenia krajowego (zboża) oraz materiałów
239
odpadowych, jak np. makulatura. Chodzi o to, by opracować technologię produkcji wyrobów tanich, charakteryzujących się właściwościami
fizycznymi zbliżonymi do pianek syntetycznych, łatwo ulegającymi
rozkładowi w czasie kompostowania.
UWAGI KOŃCOWE
Opakowania biodegradowalne stanowią obecnie szybko rozwijający się
sektor opakowalnictwa i obszaru światowego przemysłu [Kowalczuk
2009, Kowalczuk i Żakowska 2012]. Należy jednak pamiętać, że wprowadzenie na rynek materiałów biodegradowalnych i zastąpienie powszechnie stosowanych syntetycznych materiałów konwencjonalnych
jest procesem bardzo złożonym technologiczne, a także społecznie.
Biodegradowalne spienione materiały opakowaniowe są interesującą alternatywą dla powszechnie używanego styropianu. Istnieje
nadzieja, iż w niedalekiej przyszłości wyprą większość tego typu wyrobów otrzymywanych z tworzyw sztucznych. Już dzisiaj jest wiele
dobrych przykładów prowadzonych prac badawczo-rozwojowych
potwierdzających te przypuszczenia. Publikowane ostatnio wyniki
tych prac są bardzo obiecujące. Otrzymane dotąd rezultaty badań
prowadzonych w Uniwersytecie Przyrodniczym w Lublinie potwierdzają także przydatność techniki ekstruzji w produkcji produktów
i półproduktów wykorzystywanych do wytwarzania biodegradowalnych materiałów opakowaniowych. Badania te będą kontynuowane
z uwagi na już osiągnięty postęp w tej dziedzinie. Biodegradowalne
materiały opakowaniowe to kolejny krok ku czystszej przyszłości.
LITERATURA
Anonymous. 1992. Polymer News, 17, 150.
Altieri P. A., Lacourse N. L. 1992. Starch Based Protective Loose Fill Material.
Corn Utilization Conference Iii Proc. National Corn Growers Assoc.:
St. Louis, MO.
Bhatnagar S., Milford A. H. 1996. Starch-Based Plastic Foams From Various
Starch Sources. Cereal Chem., 73(5), 601–604.
Bieliński M., Muzyczuk P. 2011. Ocena wytrzymałości na ściskanie próbek porowatego polipropylenu. Polimery, 56, nr 4, 309–316.
Bieliński M., Piszczek K., Sykutera D. 2003. Tworzywa Sztuczne w Budowie
Maszyn. PK Kraków, 37–42.
240
Borowy T., Kubiak M. S. 2008. Opakowania biodegradowalne alternatywą dla
opakowań z tworzyw sztucznych. Gospodarka Mięsna, 5, 18–20.
Broniewski T., Kapko J., Płaczek W., Thomalla J. 2000. Metody badań i ocena właściwości tworzyw sztucznych. WNT, Warszawa.
Camire M.E., Camire A., Krumhar K. 1990. Chemical and nutritional changes
in foods during extrusion. Food Science and Nutrition, Vol. 29, 35–56.
Combrzyński M., Mitrus M., Mościcki L., Oniszczuk T., Wójtowicz A. 2012.
Selected aspects of thermoplastic starch production. TEKA Commission of
Motorization and Energetics in Agriculture, Vol. 12, No 1, 25–28.
Garbacz T., Samujło B. 2008. Polimery, 53, 471.
Jakowski S. 2006. Materiały przeciwwstrząsowe z tworzyw sztucznych.
Opakowanie, 6, 25–27.
Janssen L. P. B. M., Mościcki L. (red.) 2009. Thermoplastic Starch. WileyVCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 1–29.
Jerzyk E. 2006. Nowoczesne opakowanie – design, funkcjonalność i informacje.
Kowalczuk M. M. 2009. Prace badawcze nad polimerami biodegradowalnymi.
Kowalczuk M., Żakowska H. (Eds.) 2012. Materiały opakowaniowe z kompostowalnych tworzyw polimerowych. Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Opakowań, Warszawa.
Kowalski S. J. 2004. Inżynieria materiałów porowatych. Wydawnictwa Politechniki Poznańskiej.
Lekszycki J. 1998. Wstęp. Opakowania żywności – pod red. B. Czerniawskiego i J. Michniewicza, Wyd. Agro Food Technology, Czeladź, 27–36.
Martin O., Averous L., 2001. Poly(lactic acid): plasticization and properties of
biodegradable multiphase systems. Polymer, 42, 6209–6219.
Mitrus M., Oniszczuk T. 2007. Wpływ obróbki ciśnieniowo – termicznej na
właściwości mechaniczne skrobi termoplastycznej. Właściwości geometryczne, mechaniczne i strukturalne surowców i produktów spożywczych.
Wyd. Nauk. FRNA, Lublin, 149–150.
Mościcki L. 2008. Opakowania biodegradowalne. Przegląd Zbożowo-Młynarski, 1, 28–29.
Mościcki L. 2011. Extrusion-Cooking Techniques. Wiley-VCH Verlag GmbH &
Co. KGaA, Weinheim.
Mościcki L., Mitrus M., Wójtowicz A. 2007. Technika ekstruzji w przemyśle
rolno – spożywczym, PWRiL, Warszawa.
Oniszczuk T., Wójtowicz A., Mitrus M., Mościcki L., Combrzyński M., Rejak A., Gładyszewska B. 2012. Biodegradation of TPS mouldings enriched
with natural fillers. TEKA Commission of Motorization and Energetics
in Agriculture, Vol. 12, No 1., 175–180.
241
Pushpadass H. A., Suresh Babu S. G., Weber R. W., Milford A. H. 2008. Extrusion of Starch-based Loose-fill Packaging Foams: Effects of Temperature,
Moisture and Talc on Physical Properties. Packag. Technol. Sci, 21, 171–183.
Rejak A., Mościcki L. 2006. Biodegradable foil extruded from thermoplastic
starch. TEKA Commision of Motorization and Power Industry in Agriculture, 6, 123–130.
Roper H., Koch H. 1990. The role of starch in biodegradable thermoplastic materials. Starch, 42, 4, 123–140.
Sikora R. 1996. Polimery. 41, 580.
Sivertsen K. 2007. Polymer foams. 3.063 Polymer Physics.
Thomas D. J., Atwell W. A. 1997. Starch Analysis Methods.
Thomas D. J., Atwell W. A.: Starches. Eagan Press, St. Paul, Minnesota, 13–18.
Ucherek M. 2009. Innowacyjność rozwiązań w zakresie opakowań w opinii konsumentów na wspólnym rynku europejskim. Opakowanie, 8, 6–11.
Wang W., Flores R. A., Huang C. T. 1995. Physical Properties Of Two Biological
Cushioning Materials From Wheat And Corn Starches. Cereal Chem. 72,
38–41.
Wang, L., Shogren, R. L., 1997. Preparation and properties of corn-based loose
fill foams. Proceedings of the 6th Annual Meeting of BioEnviron. Degrad.
Polym. Soc., St. Paul, MN.
Willett J. L., Shorgen R. L. 2002. Polymer, 43, 5935.
Wójtowicz A. 2008. Biodegradability and Compostostability of Biopolymers.
Janssen L. P. B. M., Moscicki L. (red.): Thermoplastic Starch, Wiley-VCH
Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 55–74.
Xu Y. X., Dzenis Y., Hanna M. A., 2005. Water solubility, thermal characteristics and biodegradability of extruded starch acetate foams. Industrial Crops and Products, 21, 361–368
Zhang J. F., Xiuzhi S. 2007. Biodegradable Foams of Poly(lactic acid)/Starch.
I.Extrusion Condition and Cellular Size Distribution. Journal of Applied
Polymer Science DOI 10.1002/app, 857–862.
Żakowska H. 2003. Mechanizm biodegradacji. Opakowania biodegradowalne,
Wyd. Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy opakowań, Warszawa,
17–20.
Żakowska H. 2005. Biodegradacja. Recykling odpadów opakowaniowych, Wyd.
Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy opakowań, Warszawa, 53–54.
Katedra Inżynierii Procesowej
ul. Doświadczalna 44, 20–950 Lublin
242
Agnieszka NAJDA
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 243–251
ISSN 1895-2241
WPŁYW ŚCIÓŁKOWANIA GLEBY NA ZAWARTOŚĆ
BIAŁKA W BLASZKACH LIŚCIOWYCH SELERA
NACIOWEGO (APIUM GRAVEOLENS VAR. DULCE
MILL./ PERS.)
THE EFFECT OF SOIL MULCHING ON THE CONTENT
OF PROTEIN IN LEAF BLADES CELERY
(APIUM GRAVEOLENS VAR. DULCE MILL./ PERS.)
Abstrakt. W doświadczeniu badano wpływ ściółkowania gleby czarną folią
polietylenową PE i czarną włóknina polipropylenowa PP na jakość i wartość
odżywczą blaszek liściowych dwóch odmian selera naciowego (´Zefir´ i ´Helios) uprawianego w gruncie w warunkach klimatycznych środkowowschodniej Polski. Istotnie więcej białka właściwego i ogółem w przypadku
obu badanych odmian stwierdzono w blaszkach liściowych z obiektów
ściółkowanych. Najbardziej zasobne w białko właściwe były blaszki liściowe
roślin z upraw z zastosowaniem czarnej folii polietylenowej PP. Analogicznie
kształtowała się zawartość białka właściwego w badanych surowcach.
Słowa kluczowe: Apium graveolens, białko, ściółkowanie gleby, czarna folia,
czarna włóknina
Summary. An experiment was established to evaluate an effect of soil mulching with black polyethylene film PP and black polypropylene nonwoven
PF on the petiole quality and nutritive value of two celery cultivars (´Zefir´
and´ Helios´) cultivated in the field under the climatic conditions of eastern
Poland. Significantly more proper and total protein in both cultivars studied
were found in the leaf blades of the objects mulched. The most abundant
protein were appropriate leaf blades of crop plants using black polyethylene
PP. Similarly shaped the total protein content in the tested raw materials.
Key words: Apium graveolens, protein, soil mulching, black polyethylene film,
black polypropylene nonwoven
243
Agnieszka Najda
WSTĘP
Największe znaczenie spośród stosowanych w ogrodnictwie sposobów
osłaniania ma ściółkowanie gleby. W wielu krajach (Stany Zjednoczone,
Izrael, Chiny, Australia) jest to podstawowa metoda regulowania temperatury i gospodarowania zasobami wody w glebie [Kost i Deiser 1992,
Dyduch 1988, Hadley i Fordham 1993, Stapleton i Summers 1995,
Kołota i inni 1996, Janse i inni 1999, Dyduch i Najda 2000, Adamczewska-Sowińska i Kołota 2010]. Podstawowe znaczenie w kształtowaniu
warunków świetlnych i cieplnych mają właściwości optyczne ściółek,
szczególnie transmisja, absorpcja i refleksja promieniowania fotosyntetycznie czynnego (PAR, 400–700 nm) oraz w zakresie krótkiej podczerwieni (NIR, 700–2800 nm). W procesach fotosyntezy wykorzystywany
jest cały zakres PAR, natomiast barwa niebieska i czerwona odgrywają
ważną rolę w morfogenezie. Promieniowanie NIR z kolei wpływa na
energetyczne procesy wymiany cieplnej zachodzące w pobliżu roślin
[Lamont 1993, Hatt i inni 1994, Papaset i inni 1997, Siwek 2002].
Warzywa liściowe stanowią największą grupę warzyw, gdyż aktualnie zalicza się do niej w Polsce dwanaście różnych gatunków. Są one
spożywane głównie na surowo dostarczając organizmowi wielu cennych
substancji odżywczych i biologicznych bez większych strat spowodowanych ich obróbką termiczną [Vogel 1996, Kadam i Salunkhe 1998, Brecht
1995, Dyduch i Najda 2005, Najda 2009]. Mimo dużej wartości odżywczej
i dietetycznej tych warzyw spożycie ich w Polsce jest nadal niewystarczające. Oprócz gatunków popularnych (cykoria, kapusta pekińska, sałaty,
pietruszka naciowa, szczaw, szpinak), wiele oczekuje jeszcze na większe
rozpowszechnienie (seler naciowy i listkowy, endywia, fenkuł, portulaka,
rokieta, roszponka, rzeżucha). W nadchodzących latach oczekiwane są
w Polsce zmiany w strukturze asortymentowej spożywanych warzyw
związane z większym udziałem gatunków mniej znanych [Elkner i Kaniszewski 2001, Siwek 2002, Najda i Dyduch 2005].
Seler naciowy należy do jednych z najwartościowszych warzyw
liściowych. Wynika to z jego bogatego składu chemicznego i walorów
dietetyczno–smakowych, a także cennych właściwości leczniczych tej
rośliny [Saleh i inni 1986, Dyduch i Najda 2004, Najda 2009].
Podjęcie badań nad doskonaleniem zabiegów agrotechnicznych
gwarantujących uzyskanie zadowalającego plonu dobrego jakościowo
wydaje się być celowe ze względu na stale rosnące zainteresowanie
warzywami liściowymi na zbiór i spożycie przez cały rok.
244
Wpływ ściółkowania gleby na zawartość białka w blaszkach liściowych...
MATERIAŁ I METODY
W badaniach wykorzystano dwie oryginalne polskie odmiany selera
naciowego ´Zefir´ i ´Helios´ (firma PlantiCo Zielonki). Doświadczenie
polowe przeprowadzone w latach 2008–2011 w Gospodarstwie Doświadczalnym Uniwersytetu Przyrodniczego – Felin zakładano metodą
bloków losowych jako dwuczynnikowe w układzie split – plot, w pięciu
replikacjach. Czynniki doświadczenia stanowiły: 2 odmiany selera naciowego: ´Zefir´ (o zielonym zabarwieniu ogonków) i ´Helios´ (o żółtym
zabarwieniu ogonków); 3 rodzaj zastosowanej ściółki gleby: z czarnej folii polietylenowej (PE) o grubości 0,05 mm, z czarnej włóknina polipropylenowa (PP) o masie 50 g·m-2 , gleba bez ściółki, stanowiąca kontrolę.
Rozsadę dwu odmian selera naciowego sadzono 10 maja (w każdym roku badań) na poletkach ściółkowanych i bez ściółki, o powierzchni 9,9 m-2 (6,0 x 1,65 m) po 20 roślin w pięciu rzędach, przy
zagęszczeniu roślin 10,9 szt.·m-2. Siedem dni przed sadzeniem rozsady
w pole ściółkowano glebę na poletkach czarną folią polietylenową (PE)
i czarną włókniną polipropylenową (PP), natomiast gleba bez ściółki,
stanowiła kontrolę. Zbiór roślin przeprowadzano po 120 dniach wegetacji roślin w polu (w każdym roku badań).
Oceny zawartości białka właściwego i ogółem dokonano w Laboratorium Jakości Warzyw i Surowców Zielarskich Katedry Warzywnictwa i Roślin Leczniczych na 25 losowo wybranych roślinach
w każdej kombinacji. Do badań laboratoryjnych przeznaczono zdrowe
i nieuszkodzone blaszki liściowe dwu odmian selera naciowego, w których określono zawartość białka ogółem metodą Lowry [Lowry i inni
1965] oraz białka właściwego met. Kiejdahla [Charłampowicz 1966].
Uzyskane wyniki badań laboratoryjnych poddano analizie wariancji i porównano wielokrotnym testem Tukey’a na poziomie istotności
p= 0,05.
WYNIKI I DYSKUSJA
Zawartość białka właściwego i ogółem w blaszkach liściowych istotnie
zależała od odmiany, warunków klimatycznych w poszczególnych
latach badań oraz od rodzaju zastosowanych ściółek gleby.
Wykazano, iż blaszki liściowe roślin odmiany ´Zefir´ we wszystkich latach badań zawierały zdecydowanie mniej białka właściwego
245
Agnieszka Najda
i ogółem średnio – 21,96% i 22,93% s.m. w porównaniu do blaszek
liściowych roślin odmiany ´Helios´ średnio – 22,71% i 23,93% s.m.
(tab. 1 i 2).
Tab. 1. Zawartość procentowa białka właściwego w blaszkach liściowych
selera naciowego w zależności od ściółkowania gleby w latach 2008–2011
(w przeliczeniu na suchą masę)
Odmiana
Rodzaj ściółki
´Zefir´
´Helios´
2008
2009
2010
2011
Średnio
2008
2009
2010
2011
Średnio
Bez ściółki
16,14
Folia PE
25,51
Włóknina PP 21,48
Średnio
21,04
NIR 0,05
Lata (A)
Odmiana (B)
Rodzaj ściółki (C)
18,75
28,14
24,99
23,96
16,17
25,42
21,18
20,93
17,10
25,60
23,01
21,90
17,04
26,17
22,67
21,96
16,47
27,27
22,62
21,98
19,05
29,92
23,85
24,12
16,13
27,11
22,00
21,60
18,00
28,70
23,18
23,16
17,41
28,25
22,91
22,71
0,016
0,018
0,039
AxB
AxC
CxB
0,015
0,021
0,018
AxBxC 0,073
Rozpatrując wpływ ściółkowania gleby, stwierdzono, iż w przypadku obu badanych odmian zawartość omawianych składników była
największa, gdy glebę ściółkowano czarną folią PE i kształtowała się na
poziomie – średnio od 25,42% do 28,14% s.m. białka właściwego i od
25,74% do 26,72% s.m. białka ogółem w blaszkach liściowych roślin
odmiany ´Zefir´ oraz od 27,11% do 29,92% s.m. białka właściwego i od
28,23% do 31,04% s.m. białka ogółem w blaszkach liściowych roślin
odmiany ´Helios´ (tab. 1 i 2).
Najmniej białka właściwego i ogółem we wszystkich latach badań wykazano w blaszkach liściowych roślin w uprawie kontrolnej
(bez ściółki) – średnio od 16,14% do 18,75% s.m. białka właściwego
i od 17,04% do 19,87% s.m. u roślin odmiany ´Zefir´ oraz od 16,13%
do 19,05% s.m. białka właściwego i od 17,07% do 20,01% s.m. białka
ogółem u roślin odmiany ´Helios´ (w latach 2008 – 2011).
Średnia zawartość białka właściwego w blaszkach liściowych
w latach 2008 – 2011, niezależnie od odmiany kształtowała się na
poziomie od 17,05 do 31,15% s.m. Najwięcej tego składnika gromadziły rośliny w 2009 r. – średnio 24,04% s.m., zaś najmniej w roku
246
Tab. 2. Zawartość procentowa białka ogólnego w blaszkach liściowych
selera naciowego w zależności od ściółkowania gleby w latach 2008–2011
(w przeliczeniu na suchą masę)
Odmiana
Rodzaj ściółki
´Zefir´
´Helios´
2008
2009
2010
2011 Średnio 2008
2009
2010
2011
Średnio
Bez ściółki
17,26
Folia PE
26,63
Włóknina PP 22,54
Średnio
22,14
NIR 0,05
Lata (A)
Odmiana (B)
19,87
29,26
25,97
25,03
17,04
25,74
22,05
21,61
18,22
26,72
23,88
22,94
20,01
31,04
24,97
25,34
17,07
28,23
23,12
22,81
19,00
29,67
24,30
24,32
18,41
29,33
24,03
23,93
0,013
0,045
0,078
18,10
27,09
23,61
22,93
AxB
AxC
CxB
17,59
28,39
23,74
23,24
0,087
0,049
0,064
AxBxC
0,245
2010 – średnio 21,26% s.m. W analogiczny sposób kształtowała się
zawartość białka ogółem w blaszkach liściowych (rys. 1).
Rys. 1. Średnia zawartość białka właściwego w suchej masie blaszek
liściowych selera naciowego w zależności od ściółkowania gleby
(średnio w latach 2008–2011)
Na podstawie przeprowadzonej analizy statystycznej uzyskanych
wyników stwierdzono korelację pomiędzy badanymi czynnikami pod
względem zawartości białka właściwego i ogółem w suchej masie blaszek liściowych roślin badanych odmian selera naciowego.
247
Agnieszka Najda
W nielicznych doświadczeniach, w których badano wpływ ściółkowania w uprawie selera naciowego wykazywano korzystny efekt tego
zabiegu na wczesność i jakość plonu. W wyniku ściółkowania gleby
czarną folią PE Siwek [2002] uzyskał bardziej ulistnione rośliny selera
oraz większy o 85,4% plon handlowy niż miało to miejsce w uprawie
kontrolnej (bez ściółki). Ten sam autor zauważył duży wzrost plonu
w przypadku stosowania jako ściółki włókniny PP 50 o barwie białej,
czarnej lub niebieskiej. Autor ten, badając wpływ ściółkowania gleby
na zawartość suchej masy, kwasu L–askorbinowego, węglowodanów
ogółem a także chlorofilu A i B oraz karotenoidów wykazał, że rośliny
rosnące na ściółkach zawierają mniejsze ilości niektórych substancji
czynnych, co jest spowodowane większym uwodnieniem tych roślin.
Badania prowadzone przez Kosternę i in. [2010] dotyczące wpływu
ściółkowania na jakość oraz wartość odżywczą owoców melona wskazują, że zastosowanie czarnej folii było bardziej efektywne niż stosowanie
w tym celu czarnej włókniny. Istotnie więcej suchej masy, cukrów ogółem i redukujących oraz witaminy C stwierdzono w owocach z obiektów
ściółkowany, przy czym największą zawartością składników odżywczych
charakteryzowały się owoce z poletek ściółkowanych czarną folią.
Wierzbicka [1999] dowiodła, że pod wpływem czarnej folii PE wzrastała
zawartość suchej masy i witaminy C w główkach sałaty.
WNIOSKI
U obu badanych odmian selera naciowego wykazano większa zawartość białka właściwego i ogółem w uprawie z zastosowaniem ściółki
z czarnej folii PE.
We wszystkich latach badań obserwowano najwięcej analizowanych substancji w blaszkach liściowych roślin odmiany ´Helios´.
LITERATURA
Adamczewska-Sowińska K., Kołota E. 2010. Yielding and nutritive value of
field cultivated eggplant witch the use of living and synthetic mulches. Acta
Sci. Pol., Hortorum Cultus 9(3), 191–199.
Brecht J. K. 1995. Physiology of lightly processed fruits and vegetables. HortScience, 30, 18–22.
248
Charłampowicz Z. 1966. Analizy przetworów z owoców, warzyw i grzybów.
WPLS, Warszawa, 115–120.
Dyduch J. 1988. Wpływ zastosowania folii perforowanej na plonowanie, wczesność zbioru i niektóre cechy morfologiczne odmian selerów naciowych. Biul.
Oceny Odmian, 2(20), 119–125.
Dyduch J., Najda A. 2000. Effect of Black Polyethylene and Black Polypropylene
Mulching on Yield and Quality of Apium graveolens L. var. dulce Mill./Pers.
Zborník Prác z Medzinárodnej Vedeckej Konferencie „Pestovanie mnej
rozšírenỳch druhov zelenín” Nitra 18–19, januára 2000: 69–72.
Dyduch J., Najda A. 2004. Wpływ stosowania sztucznych ściek na plonowanie
roślin dwu odmian selera naciowego (Apium graveolens L. var. Dulce Mill./
Pers.). Fol. Univ. Agric. Stetin. Agric., 239(95), 75–80.
Elkner K., Kaniszewski S. 2001. Wpływ sposobu nawożenia azotem na plonowanie i cechy jakościowe selera naciowego (Apium graveolens L. var. dulce
Mill/Pers.). Mat. Ogólnop. Konf. Naukowej nt. „Biologiczne i agrotechniczne kierunki rozwoju warzywnictwa”. Skierniewice, 21–22 czerwca
2001: 84–85.
Hadley P., Fordham R. 1993. Vegetables of temperature climate. Food Techn.
Nutr., London.
Hatt H. M., Mcmahon M. J., Linvill D. E., Decoteau D.R. 1994. Influence of
spectral qualities and resulting soil temperatures of mulch films on bell pepper growth and production. Plasticulture, 101(2), 188–193.
Jansen M. H., Valenzuela M. D., Fangmeier G. 1999. Using non-woven floating covers on summer squash for exclusion of whitefly-transmitted gemini
viruses. Plasticulture, 118, 14–19.
Kadam S., Salunkhe D. 1998. Celery and other salad vegetables. Handbook
Vegetable Science and Tehnology. New York, 523–528
Kołota E., Adamczewska-Sowińska K., Ściążko D. 1996. Ściółkowanie gleby w
uprawie pora wczesnego. Mat. II Ogólnp. Symp. nt ”Nowe rośliny i technologie w ogrodnictwie” Poznań, Cz.II: 36–43.
Kost W., Deiser E. 1992. Stickstoffdngung unter Mulchfolien. Gemse, 28(12),
586–587.
Kosterna E., Zaniewicz-Bajkowska A, Rosa R., Franczuk J., Borysiak-Marciniak I. Chromińska K. 2010. Effect of black synthetic mulches on the fruit
quality and selected components of nutritive value of melon. Acta Sci. Pol.,
Hortorum Cultus, 9(3), 27–36.
Lamont W. J. 1993. Plastic Mulches for the Production of Vegetable Crops.
HortTechnology, 3(1), 35–39.
Lowry J. O. H., Rosenbrough N. J., Faar R., Randall R. J. 1951. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem., 193, 265–275.
249
Agnieszka Najda
Najda A. 2009. Furanocoumarins in the anatomical parts of celery (Apium graveolens L. var. dulce MILL./ PERS.). Allium and Umbelliferae Improvement Newsletter, Madison USA, 19, 30–34.
Najda A., Dyduch J. 2005. Wpływ długości okresu wegetacji w polu oraz ściółkowania gleby na plonowanie roślin dwu odmian selera naciowego. Zesz.
Nauk. AR Wrocław, Rolnictwo 86(515), 359–366.
Papaset P., Badiola J., Armengol E. 1997. Plastics in Agriculture. Horticultura, Reus.
Saleh M. M., Zwaving J. H., Malingre T. M., Bos R. 1985. The essential oil of
Apium graveolens var. secalium and its cercaricidal activity. Pharm Weekbl
Sci., 7, 277–279.
Siwek P. 2002. Modyfikacja warunków środowiska w uprawie ogórka i selera
naciowego poprzez ściółkowanie gleby i bezpośrednie osłanianie roślin. Rozprawa hab., Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Krakowie, 279.
Stapleton J. J., Summers C. G. 1995. Spectral and temperature modifying properties of reflectorized spray mulch and its role in management of aphid–
transmitted virus diseases of melons. Phytopathol. 85, 1196.
Vogel G. 1996. Handbuch des speziellen Gemüsebaues. Eugen Ulmer. Stuttgart,
Germany, 975–990.
Wierzbicka B. 1999. Wpływ metody uprawy na plonowanie kilku odmian sałaty
masłowej w polu. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 466, 117–128.
Dr inż. Agnieszka Najda
Katedra Warzywnictwa i Roślin Leczniczych,
Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie,
ul. Leszczyńskiego 58, 20–069 Lublin,
[email protected]
250
Magdalena ZARZEKA
Robert GRUSZECKI
Klaudia ŚWICA
EPISTEME
21/2013, t. I
s. 251–258
ISSN 1895-2241
WPŁYW ŚCIÓŁKOWANIA PIETRUSZKI
KORZENIOWEJ (PETROSELINUM CRISPUM
(MILL.) NYMAN EX AW HILL VAR. TUBEROSUM
(BERNH.) CROV.) NA ZAWARTOŚĆ WYBRANYCH
SKŁADNIKÓW CHEMICZNYCH
EFFECT OF HAMBURG PARSLEY
(PETROSELINUM CRISPUM (MILL.) NYMAN EX AW
HILL VAR. TUBEROSUM (BERNH.) CROV.) MULCHING
ON CONTEN OF SELECTED CHEMICAL COMPONENTS
Abstrakt. W doświadczeniu badano wpływ ściółek organicznych: kory,
słomy i trocin na zawartość wybranych składników chemicznych w korzeniach i liściach pietruszki korzeniowej w uprawie ozimej. Zastosowane ściółki
wpływały na zawartość suchej masy, cukrów prostych i ogółem. Najwięcej
stwierdzono ich w korzeniach roślin ściółkowanych trocinami, ale w liściach
najwięcej suchej masy stwierdzono u roślin ściółkowanych słomą. Najwięcej
kwasu L-askorbinowego było w liściach roślin ściółkowanych trocinami,
niż słomą. Większa zawartość chlorofilu w liściach pietruszki była u roślin
ściółkowanych korą i trocinami niż słomą i nieściółkowanych.
Słowa kluczowe: kora, trociny, słoma, sucha masa, cukry, kwas L-askorbinowy, chlorofil
Summary. Effect of organic mulches on content of selected chemical components in Hamburg parsley roots and leaves was investigated. Bark, straw
and sawdust mulching was tested in this experiment. The use of mulches
affected the concentration of dry matter and sugars. Higher sugar content
in roots of plants mulched with sawdust was observed, however dry matter
content was higher in plants mulched with straw. Higher L-ascorbic acid
content in Hamburg parsley roots mulched with sawdust and in leaves of
plants mulched with straw was revealed. Leaves of parsley with bark and
sawdust mulching contained more chlorophylls.
Key words: bark, sawdust, straw, dry matter, sugars, L-ascorbic acid, chlorophyll
251
WSTĘP
Ściółkowanie gleby umożliwia nie tylko ograniczenie zachwaszczenia, modyfikację warunków termicznych i wilgotnościowych gleby,
ale wpływa również na jej właściwości fizyczne [Błażewicz-Woźniak
1998b, Chen i in. 2007]. Ściółki chronią ponadto glebę przed niszczącym wpływem czynników atmosferycznych i erozją [Błażewicz-Woźniak 1998b, Grundy i Bond 2007]. Rośliny pietruszki uprawiane
z siewu w drugiej połowie lata wytwarzają do zimy jedynie kilka
drobnych liści, co nie zapewnia zadowalającego okrycia glebę w okresie
zimowym. Zastosowanie ściółek z materiałów organicznych pozwala
na jej lepszą ochronę przed niekorzystnym wpływem warunków
pogodowych, a wprowadzenie ich po uprawie korzystnie wpłynie
na bilans substancji organicznej gleby. Niewiele jest prac, w których
przedstawiono wpływ ściółkowania gleby na zawartość składników
chemicznych w roślinach pietruszki korzeniowej, ponadto dotyczą
one głównie uprawy na zbiór jesienny [Błażewicz-Woźniak 1998a].
Celem pracy było określenie wpływu ściółek organicznych na zawartość wybranych składników chemicznych w korzeniach i liściach
pietruszki korzeniowej uprawianej z siewu ozimego na zbiór wczesny.
METODYKA BADAŃ
Doświadczenie założono w Rolniczym Zakładzie Doświadczalnym
Felin, Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie na glebie płowej wytworzonej z utworów lessowatych, o zawartości próchnicy 1,6%.
Do badań wybrano pietruszkę korzeniową odmiany ‘Cukrowa’
(KHiNO Kraków) ze względu na stosunkowo małą skłonność do wytwarzania pędów kwiatostanowych [Jędras 1991, Gruszecki 2004,
2010]. Zastosowano trzy rodzaje ściółek organicznych: korę sosnową,
trociny sosnowe oraz słomę z pszenicy.
Doświadczenie polowe założono metodą bloków losowanych w 4
powtórzeniach. Nasiona wysiano 30 sierpnia w ilości 4 kg ha-1, w rzędy
co 0,3 m. Zabiegi agrotechniczne i ochronę roślin prowadzono zgodnie
z ogólnie przyjętymi zasadami dla uprawy tej rośliny. Ściółki rozłożono 3 grudnia. Do zbioru przystąpiono 29 czerwca, gdy średnia średnica korzenia roślin rosnących na poletkach kontrolnych osiągnęła 20
mm, najmniejszą dla korzeni handlowych pietruszki (PN-R-75370).
252
Wpływ ściółkowania pietruszki korzeniowej (Petroselinum crispum (Mill.)...
Do analiz wybrano rośliny, które miały korzenie handlowe o średnicy
20–25 mm. W zebranym materiale roślinnym określano zawartość:
• suchej masy liści i korzeni – metodą suszarkowo-wagową [Chmielewska 1955];
• kwasu L-askorbinowego w liściach i korzeniach metodą według J.
H. Roe [1961];
• cukrów prostych i ogółem w korzeniach metodą Luffa Schoorla
[Charłampowicz 1966];
• chlorofilu w liściach – metodą Mac Kinney’a [Charłampowicz 1966].
Analizy wykonano w Laboratorium Jakości Warzyw i Surowców
Zielarskich Katedry Warzywnictwa i Roślin Leczniczych Uniwersytetu
Przyrodniczego w Lublinie. Uzyskane wyniki opracowano statystycznie
metodą analizy wariancji. Istotność różnic oceniono za pomocą półprzedziałów ufności według testu Tukey’a dla poziomu istotności p = 0,05.
WYNIKI
Zastosowanie ściółek nie wpłynęło na istotne zróżnicowanie suchej
masy korzeni pietruszki w porównaniu do kontroli (tab. 1). Stwierdzono jednak różnice pomiędzy roślinami rosnącymi na różnych ściółkach. Najmniej suchej masy było w korzeniach roślin ściółkowanych
słomą (20,5%), najwięcej przy zastosowaniu trocin (22,8%).
Tab. 1. Zawartość wybranych składników w korzeniach pietruszki
w zależności od rodzaju zastosowanej ściółki
Cukry (% św. m.)
Ściółka
Sucha masa
(%)
proste
ogółem
Kwas L-askorbinowy
(mg·100 g-1 św. m.)
Kora
21,1
0,10
1,29
38,0
Słoma
20,5
0,06
1,79
43,8
Trociny
22,8
0,13
2,38
37,2
Kontrola
21,7
0,06
1,76
35,1
Średnio
21,5
0,09
1,81
38,5
NIR 0,05
1,68
0,0437
0,595
2.94
Na poletkach ściółkowanych trocinami rośliny gromadziły
w korzeniach najwięcej cukrów prostych i ogółem (odpowiednio 0,13
253
i 2,38%). Najmniej cukrów prostych stwierdzono w korzeniach roślin rosnących na poletkach kontrolnych i ściółkowanych słomą (po
0,06%). Cukrów ogółem najmniej zawierały korzenie roślin uprawiane
na poletkach z zastosowaniem kory (tab. 1).
Ściółkowanie gleby wpłynęło na zawartość kwasu L-askorbinowego w korzeniach. Najwięcej tego związku było w korzeniach roślin
uprawianych na poletkach osłanianych słomą (43,8 mg·100 g-1 św. m.),
a najmniej w kontroli (35,1 mg·100 g-1 św. m.) (tab. 1).
Podobnie jak w przypadku korzeni najmniej suchej masy miały
liście roślin rosnących w ściółce ze słomy (21,2%), najwięcej gdy do
okrywania gleby użyto kory (22,9%) (tab. 2).
Najmniej chlorofilu a i b stwierdzono w liściach roślin uprawianych bez stosowania ściółek, oraz w liściach roślin ściółkowanych słomą. Najwięcej chlorofilu, a i b, stwierdzono w liściach roślin rosnących
na poletkach ściółkowanych korą i trocinami (tab. 2).
Najwięcej kwasu L-askorbinowego stwierdzono w liściach roślin
ściółkowanych trocinami, pomiędzy pozostałymi kombinacjami różnice nie były istotne (tab. 2).
Tab. 2. Zawartość wybranych składników w liściach pietruszki
w zależności od rodzaju zastosowanej ściółki
Sucha masa
(%)
Kwas L-askorbinowy
(mg·100 g-1 św. m.)
Kora
22,9
Słoma
Ściółka
Chlorofil
(mg 100g-1 św. m.)
a
b
a+b
109,4
261,0
120,3
381,3
21,2
112,0
190,4
87,3
277,7
Trociny
22,0
130,9
233,5
108,3
341,9
Kontrola
22,5
110,0
190,6
76,0
266,6
Średnio
22,2
115,6
261,0
120,3
381,3
NIR 0,05
1,45
4,28
52,36
25,91
73,62
DYSKUSJA
Sucha masa korzeniach pietruszki wynosiła od 20,5 do 22,8% co jest
zgodne z wynikami uzyskanymi przez licznych autorów [Duch i in.
1970, Hulewicz i in. 1970, Bąkowski i Michalik 1982, Bąkowski i in.
254
1993, 1994, Lorek i in. 1994, Błażewicz-Woźniak i Mitura 2004]. Jedynie Błażewicz-Woźniak [1998a] stwierdziła znacznie mniej suchej
masy, od 8,8 do 9,9%, w korzeniach spichrzowych pietruszki. Według
tej autorki [1998a], w uprawie na zbiór jesienny, ściółkowanie torfem
i korą powodowało zmniejszenie suchej masy w korzeniach pietruszki.
Zastosowanie ściółek nie wpłynęło na zmiany suchej masy w stosunku
do kontroli, stwierdzono jednak różnice między roślinami rosnącymi
na poszczególnych ściółkach. Najwięcej zgromadziły jej korzenie roślin
ściółkowanych trocinami.
Według Bąkowskiego i Michalik [1982] korzenie pietruszki zawierają mało cukrów prostych. Co zostało potwierdzone w niniejszej pracy, zawartość cukrów ogółem wynosiła 1,29–2,38%. Znacznie większą
zawartość cukrów ogółem stwierdzili Bąkowski i Michalik [1982]
oraz Bąkowski i in. [1994], była ona natomiast zbliżona do uzyskanej
przez Bąkowski i Michalik [1986]. Zastosowanie ściółkowania gleby
trocinami wpłynęło na zwiększone gromadzenie zarówno cukrów
prostych jak i ogółem. Rośliny ściółkowane słomą i nieściółkowane
miały najmniej cukrów prostych, a ściółkowane korą cukrów ogółem.
Zawartość kwasu L-askorbinowego w korzeniach pietruszki była
na podobnym poziomie jak w badaniach innych autorów [Zderkiewicz
i Dyduch 1972, Bąkowski i Michalik 1982; Bąkowski i in. 1993, 1994].
Zawartość tej witaminy zależy od odmiany, warunków klimatycznych, agrotechniki i dojrzałości w czasie zbioru [Lee i Kader 2000,
Wierzbicka i Kuskowska 2002]. Korzystnie na jej zawartość wpływały
wszystkie ściółki analizowane w doświadczeniu, ale najwięcej kwasu
L-askorbinowego było w korzeniach roślin osłanianych słomą.
Liście pietruszki korzeniowej mają od 15,1 do 22,4% suchej masy
[Hulewicz i in. 1970, Bąkowski i Michalik 1986, Kmiecik 1995, Kmiecik i Lisiewska 1997, 1999b, Lisiewska i Kmiecik 1997]. Sucha masa
liści pietruszki analizowanych w doświadczeniu wynosiła od 21,2 do
22,9%. Zależała ona od rodzaju ściółki, najmniejszą miały liście roślin
ściółkowanych słomą, a największą korą.
Zawartość witaminy C w liściach pietruszki była zróżnicowana
i wynosiła w różnych badaniach od 103,6 do 338,3 mg·100 g-1 św. m.
[Halevy i in 1957, Hulewicz i in. 1970, Ottosson 1979, Bąkowski i Michalik 1986, Kmiecik 1995, Kmiecik i Lisiewska 1997, 1999b, Lisiewska
i Kmiecik 1997]. Na jej zawartość miały wpływ temperatura, intensyw255
ności światła, typ gleby, pH, termin zbioru oraz nawożenie [Ottosson
1979, Gurgul i in. 1996, Dzida i Jarosz 2000, Lester 2006]. W doświadczeniu zawartość kwasu L-askorbinowego wynosiła od 109,4 do 130,9
mg 100g ś.m. i zależała od rodzaju zastosowanej ściółki. Najwięcej tego
związku zawierały liście roślin ściółkowanych trocinami.
Ściółki z kory i trocin korzystnie wpłynęły na zawartość chlorofilu
w liściach. Zastosowanie słomy nie wpłynęło na zawartość chlorofilu
w liściach pietruszki korzeniowej w porównaniu do roślin nieściółkowanych.
WNIOSKI
Ściółki organiczne wpływały na gromadzenie substancji zapasowych
przez rośliny pietruszki korzeniowej, świadczy o tym zróżnicowana
zawartość suchej masy oraz cukrów prostych i ogółem w korzeniach.
Najwięcej było ich w korzeniach roślin ściółkowanych trocinami.
Osłanianie gleby materiałami organicznymi wpłynęło na zawartość
kwasu L-askorbinowego w organach asymilacyjnych i spichrzowych
pietruszki korzeniowej. Więcej stwierdzono go w liściach roślin ściółkowanych trocinami, ale w korzeniach roślin ściółkowanych słomą.
Ściółki wywierały również wpływ na suchą masę liści pietruszki,
najwięcej było jej w liściach roślin ściółkowanych korą, najmniej gdy
stosowano słomę.
Osłanianie gleby ściółkami przyczyniło się do zwiększenia zawartości chlorofilu w liściach zwłaszcza roślin uprawianych na glebie
osłanianej korą.
LITERATURA
Bąkowski J., Michalik H. 1982. Ocena przydatności marchwi, selerów, pietruszki, cebuli, porów i pieczarek do produkcji suszu. Biul. Warz., 26, II,
331–360.
Bąkowski J., Michalik H. 1986. Przydatność niektórych gatunków warzyw do
produkcji suszu. Biul. Warzywn. 29: 191–210.
Bąkowski J., Michalik H., Umięcka L. 1993. Wpływ odmiany i terminu siewu na
przydatność pietruszki korzeniowej do mrożenia. Biul. Warz., 40, 125–133.
Bąkowski J., Michalik H., Umięcka L, 1994. Wpływ terminu siewu i zbioru na
jakość pietruszki korzeniowej i jej przechowywanie. Biul. Warz., 41, 157–167.
256
Błażewicz-Woźniak M. 1998a. Wpływ czynników agrotechnicznych na
wschody, wzrost i plonowanie pietruszki korzeniowej, uprawianej na glebie
zlewnej o nietrwałej strukturze. Część IV. Cechy jakościowe korzeni. Ann.
UMCS Sect. EEE, V, 89–102.
Błażewicz-Woźniak M. 1998b. Wpływ różnych substancji wnoszonych do gleby i ściółkowania na niektóre fizyczne właściwości podłoża i wschody pietruszki. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 461, 147–161.
Błażewicz-Woźniak M., Mitura R. 2004. Wpływ uprawy konserwującej na
zawartość składników mineralnych w glebie i w korzeniach pietruszki.
Rocz. AR Pozn. Ogrod., 37, 3–11.
Chen S. Y., Zhang X. Y., Pei D., Sun H. Y., Chen S. L. 2007. Effects of straw mulching on soil temperature, evaporation and yield of winter wheat: field experiments on the North Cina Plain. Ann. Appl. Biol., 150, 261–268.
Duch J., Radzikowska A., Bereśniewicz A. 1970. Plon i jakość warzyw uprawianych na glebie torfowej i mineralnej. Biul. Warz., 11, 147–175.
Dzida K., Jarosz Z. 2000. Wpływ nawożenia NPKMg oraz dokarmiania dolistnego Ekosolem na zawartość witaminy C w pietruszce naciowej. Mat VIII
Konf. Nauk. nt „Efektywność stosowania nawozów w uprawach ogrodniczych. Zmiany ilościowe i jakościowe w warunkach stresu. Warszawa,
20–21 czerwca, 49–51.
Grundy A. C., Bond B. 2007. Chapter 9. Use of non-living mulches for weed
control. In: Upadhyaya M. K., Blackshaw R. E., Non-chemical weed management: principles, concepts and technology. CABI, 135–153.
Gruszecki R. 2004. Effect of cultivar on early yield of parsley grown from the
late summer sowing. Folia Hort., 16(2), 27–32.
Gurgul E., Herman B., Biczak R. 1996. The effect of NPK fertilization on chlorophyll sugars, ascorbic acid content and activity of catalase and peroxidase
in leaf parsley. Folia Hort., 8(1), 39–51.
Halevy S., Koth H., Guggenheim K. 1957. The vitamin and mineral content of
fruits and vegetables grown in Israel. Brit. J. Nutrition, 11(4), 409–413.
Hulewicz D., Nurzyński J., Mokrzecka E. 1970. Zależność niektórych wskaźników jakościowych w pietruszce od nawożenia mineralnego. Rocz. Nauk
Rol., ser. A, 96(4), 95–109.
Jędras L. 1991. Wpływ terminu siewu na wysokość i jakość plonu nasion trzech
odmian pietruszki uprawianej systemem bezwysadkowym. Biul. Warz., 37,
109–118.
Kmiecik W. 1995. Wpływ temperatury suszenia i okresu przechowywania
suszu z liści pietruszki na jego zasobność w witaminę C. Bromat. Chem.
Toksokol., 28(3), 235–239.
257
Kmiecik W., Lisiewska Z. 1997. Badania nad plonowaniem i jakością plonów
liści pietruszki. Ogóln. Konf. nt. „Produkcja warzyw do przetwórstwa”,
Skierniewice 13–14 listopad, 59–62.
Kmiecik W., Lisiewska Z. 1999b. Comparison of leaf yields and chemical composition of Hamburg and leafy types of parsley. II Chemical composition.
Folia Hort., 11(1), 65–74.
Lee S.K., Kader A.A. 2000. Preharvest and postharvest factors influencing
vitamin C content of horticultural crops. Postharvest Biol. Technol., 20,
207–220.
Lester G.E. 2006. Environmental regulation of human health nutrients (ascorbic acid, β-carothene, and folic acid) in fruits and vegetables. HortSci.,
4191), 59–64.
Lisiewska Z., Kmiecik W. 1997. Effect of freezing and storage on quality factors
in Hamburg and leafy parsley. Food Chem., 60(4), 633–637.
Lorek E., Barczak M., Królik K. 1994. Zmiany składu chemicznego wybranych
rynkowych produktów spożywczych w województwie katowickim. Roczniki
Państ. Zakł. Hig., 45(1–2), 73–79.
Ottosson L. 1979. Changes in ascorbic acid in vegetables during the day and
after harvest. Acta Hort., 93: 435–442.
Roe J.H. 1961. Appraisal of methods for the determination of L-ascorbic acid.
Ann. N. Y. Acad. Sci., 92, 277–283.
Wierzbicka B., Kuskowska M. 2002. Wpływ wybranych czynników na zawartość witaminy C w warzywach. Acta Sci. Pol. Hort. Cult., 1(2), 49–57.
Zderkiewicz T., Dyduch J, 1972. Dynamika gromadzenia się kwasu L-askorbinowego i olejku eterycznego w różnych fazach wegetacji pietruszki. Acta
Agrobot., 25(2), 179–184.
Chmielewska I. [red.]. 1955. Metody badania niektórych składników roślin.
PWRiL, Warszawa, 18.
dr hab. Robert Gruszecki
ul. Leszczynskiego 58, 20-068 Lublin
258
Rafał PAPLIŃSKI
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 259–270
ISSN 1895-2241
ANALIZA ODMIAN ROŚLIN WARZYWNYCH
W UNII EUROPEJSKIEJ
ANALYSIS OF VARIETIES OF VEGETABLE SPECIES
IN THE EUROPEAN UNION
Abstrakt. Analiza Wspólnotowego Katalogu Odmian Roślin Warzywnych
umożliwia wyciągniecie wielu ciekawych wniosków. Możemy nie tylko ustalić kraje w których powstaje najwięcej nowych odmian roślin warzywnych,
ale również zauważyć preferencje dotyczące hodowli wybranych warzyw.
Najpopularniejszym warzywem okazuje się pomidor (3313 odmian), papryka (1975 odmian) i sałata (1848 odmian), zaś najwięcej odmian roślin
warzywnych zgłosili hodowcy z Holandii (7663 odmian). Jednak hodowcy
holenderscy nie dominują w liczbie odmian we wszystkich gatunkach warzyw: Francja ma najwięcej zgłoszonych odmian czosnku, cykorii korzeniowej
i sałatowej, karda, grochu łuskowego gładkiego, melona, Węgry kukurydzy
cukrowej i pękającej, Włochy buraka liściowego i cykorii liściowej, a Polska
pietruszki korzeniowej. Spośród wszystkich nazw warzyw najpopularniejsze są „Orion” i „Galaxy”.
Słowa kluczowe: odmiany warzyw, katalog wspólnotowy, Unia Europejska
Summary. Analysis of Common Catalogue of Varieties of Vegetable Species
to derive a number of interesting conclusions. We can not only fix the countries which produce most of the new varieties of vegetables, but also noted preference for breeding of selected vegetables. Turn out to be the most
popular vegetable tomato (3313 varieties), peppers (1975 varieties) and
lettuce (1848 varieties). And many varieties of vegetable growers reported
from the Netherlands (7663 varieties). However, the Dutch farmers do not
dominate in the number of varieties in all sorts of vegetables: France has
the most reported varieties of garlic, industrial and witloof chicory, round
pea, cardoon and melon, Hungary sweet corn and popcorn, Italy chard beet
and chicory leaf, and Poland parsley. Of all the names of the most popular
vegetables are “Orion” and “Galaxy”.
Key words: varieties of vegetables, common catalogue, European Union
259
Rafał Papliński
WSTĘP
W katalogu odmian roślin warzywnych UE zarejestrowanych jest ponad 19 tys. odmian warzyw (Dzien. Urz. UE C 294 A/1 2010). Spośród
wszystkich krajów najwięcej odmian zgłoszonych do Wspólnotowego
katalogu roślin warzywnych zgłosiła Holandia 39,3 % (7663 zarejestrowane odmiany), następnie Francja 11,9% (2165 zarejestrowane
odmiany) i Hiszpania 8,5% (1656 zarejestrowane odmiany), polscy hodowcy zarejestrowali w katalogu UE 911 odmian co stanowi
4,7% wszystkich zarejestrowanych odmian i daje polskim hodowcom
7 miejsce (tab. 1).
Hodowcy holenderscy zgłosili do katalogu odmian roślin warzywnych UE najwięcej odmian w dziewięciu z dziesięciu grup warzyw, jedynie w grupie warzyw różnych zajmowali trzecie miejsce
pod względem zarejestrowanych odmian wyprzedzeni przez Węgry
i Słowację. Polscy hodowcy zajmują drugie miejsce pod względem
ilości zarejestrowanych odmian w grupie warzyw korzeniowych (115
zgłoszonych odmian) i wieloletnich (1 zgłoszona odmiana), trzecie
w grupie warzyw rzepowatych (54 zgłoszone odmiany) i czwarte
w grupie warzyw cebulowych (103 zgłoszone odmiany).
Największą popularnością wśród hodowców cieszyła się grupa
warzyw psiankowatych, które stanowiły 28,5% (5563 zarejestrowanych odmian) wszystkich odmian warzyw, a kolejne najpopularniejsze
grupy warzyw to: warzywa dyniowate 16,6% (3235 zarejestrowanych
odmian), liściowe 14,3% (2786 zarejestrowanych odmian), kapustne
12,6% (2672 zarejestrowane odmiany), cebulowe 7,4% (1443 zarejestrowane odmiany) (tab. 1).
Spośród wszystkich gatunków warzyw najwięcej zgłoszonych
zostało odmian pomidora (3313 odmian), papryki (1975 odmian)
i sałaty (1848 odmian).
GRUPA WARZYW KORZENIOWYCH
W grupie warzyw korzeniowych w katalogu zgłoszonych zostało 990
odmian warzyw. Najwięcej zgłoszonych zostało odmian marchwi
64,8% (642 odmiany), następne w kolejności są burak ćwikłowy
260
Analiza odmian roślin warzywnych w Unii Europejskiej
Tab. 1. Liczba odmian roślin warzywnych zarejestrowanych
w danym kraju z podziałem na grupy
(Wspólnotowy Katalog Odmian Roślin Warzywnych 2010)
Dyniowate
Kapustne
Liściowe
Psiankowate
Różne
Rzepowate
Strączkowe
Wieloletnie
Razem
Holandia
589
1160
1164 346 1376
2075
43
159
739
16
7667
Francja
126
428
223
446
14
66
278
-
2165
Hiszpania
114
407
80
18
145
693
16
30
153
-
1656
Włochy
90
207
66
20
233
612
9
26
173
-
1436
Słowacja
87
149
224
102
71
296
47
35
95
-
1106
Republika Czeska
92
103
61
95
109
226
7
52
49
-
919
Polska
103
164
178
115
66
203
15
54
137
1
911
Węgry
46
113
66
38
35
300
93
9
127
-
827
Bułgaria
28
127
77
23
30
178
5
11
67
-
546
Niemcy
Zjednoczone
Królestwo
Grecja
33
44
80
53
64
52
1
48
131
-
506
42
33
101
37
44
28
3
33
115
-
436
10
119
41
5
16
140
-
-
36
-
367
Rumunia
32
56
39
25
20
116
8
10
55
-
361
Portugalia
7
50
6
-
3
128
-
7
7
-
208
Dania
5
34
23
12
31
1
-
3
18
-
127
Austria
12
19
3
3
16
24
-
7
6
-
90
Litwa
10
12
11
11
23
-
5
1
-
73
Szwecja
1
3
4
8
2
3
-
1
10
-
32
Słowenia
7
3
-
1
6
4
1
6
-
28
Estonia
1
-
1
1
-
11
-
1
7
-
22
Belgia
2
-
-
2
9
-
-
-
-
-
13
Łotwa
1
4
-
-
-
4
-
1
1
-
11
Norwegia
2
-
4
-
1
-
-
2
1
-
10
Cypr
2
-
-
-
-
-
-
1
-
-
3
Rosja
1
-
1
-
-
-
-
-
-
-
2
Razem
1443
3235
5563
262
17
19522
Państwo
rejestrujące
odmianę
Korzeniowe
Cebulowe
Grupa warzyw
75
509
2453 990 2786
561 2212
261
Rafał Papliński
14,8% (147 odmian), pietruszka korzeniowa 12,5% (124 odmiany),
seler korzeniowy 6,7% (66 odmian) i skorzonera 1,1% (11 odmian).
Polscy hodowcy w tej grupie warzyw ze zgłoszonymi 115 odmianami
zajmują drugie miejsce, za Holandią biorąc pod uwagę poszczególne
gatunki z naszego kraju, zgłoszono najwięcej pietruszki korzeniowej
(21 odmian) (tab. 2).
Tab. 2. Liczba odmian warzyw grupy korzeniowych zgłoszonych
z poszczególnych krajów (Wspólnotowy Katalog Odmian Roślin
Warzywnych 2010)
Państwo
rejestrujące
odmianę
Gatunek warzywa
Burak
PieMarchew
ćwikłowy
truszka
Seler korzeniowy
SkorRazem
zonera
Holandia
42
265
16
18
5
346
Polska
23
65
21
6
-
115
Słowacja
8
68
15
10
1
102
Republika Czeska
10
60
16
8
1
95
Francja
10
59
5
-
1
75
Niemcy
6
25
12
9
1
53
Węgry
5
19
9
5
-
38
Zjednoczone
Królestwo
15
17
5
-
-
37
Pozostałe
(12 krajów)
28
64
25
10
2
129
Razem
147
642
124
66
11
990
GRUPA WARZYW CEBULOWYCH
W grupie warzyw cebulowych zarejestrowane zostały 1443 odmiany
warzyw, 40% wszystkich warzyw tej grupy pochodzi od hodowców
holenderskich. Polska zajmuje czwarte miejsce zgłaszając do rejestru
103 odmiany. Dominującym gatunkiem w tej grupie jest cebula, ogółem wszystkie jej odmiany stanowią 69,1% odmian warzyw. Hodowcy
holenderscy zgłosili najwięcej odmian wszystkich gatunków warzyw
poza czosnkiem gdzie liderem z 28 zgłoszonymi odmianami jest
Francja (tab. 3).
262
Tab. 3. Liczba odmian warzyw grupy cebulowych zgłoszonych
Warzywnych 2010)
Gatunek warzywa
Państwo
rejestrujące
odmianę
Cebula
Holandia
418
16
Francja
50
1
Hiszpania
87
1
Cebula
Czossiedminek
olatka
Por
Szalotka
Szczypiorek
3
109
28
15
589
38
23
14
-
126
17
9
-
-
114
Razem
Polska
75
3
8
14
1
2
103
Republika
Czeska
55
1
21
13
-
2
92
Włochy
77
-
7
6
-
-
90
Słowacja
59
3
11
14
-
-
87
Węgry
39
1
4
1
1
-
46
Zjednoczone
Królestwo
32
-
-
10
-
-
42
Niemcy
18
3
1
8
-
3
33
Rumunia
28
-
1
2
-
1
32
Pozostałe (14
krajów)
59
4
8
16
2
-
89
Razem
997
33
119
225
46
23
1443
GRUPA WARZYW KAPUSTNYCH
Grupa warzyw kapustnych jest jedną z liczniejszych grup i stanowi
12,65% wszystkich zarejestrowanych w katalogu odmian warzyw.
Najpopularniejszym warzywem tej grupy jest kapusta głowiasta biała,
której zarejestrowane 786 odmian stanowi 31,3% odmian tej grupy.
Niemniej liczną grupę stanowi kalafior z 740 odmianami, co daje
30,1%. Najmniej popularnym warzywem jest jarmuż. Hodowcy holenderscy mają najwięcej zgłoszonych warzyw we wszystkich gatunkach
tej grupy i łącznie odmiany holenderskie to 47,5% wszystkich warzyw
kapustnych (tab. 4).
263
Rafał Papliński
Tab. 4. Liczba odmian warzyw grupy kapustnych zgłoszonych z poszczególnych
krajów (Wspólnotowy Katalog Odmian Roślin Warzywnych 2010)
Bruk-
Jarmuż
Kalafior
Kalarepa
Kapusta
głowiasta
biała
Kapusta
głowiasta
czerwona
Kapusta
pekińska
Kapusta
włoska
Razem
Holandia
Słowacja
Francja
Republika
Czeska
Zjednoczone
Królestwo
Niemcy
Hiszpania
Włochy
Bułgaria
Węgry
Polska
Pozostałe (10
krajów)
Razem
Gatunek warzywa
Brokuł
Państwo
rejestrujące
odmianę
91
16
16
88
2
3
19
1
-
372
43
133
46
30
1
322
83
40
61
16
10
59
3
1
106
30
19
1164
224
223
12
3
6
25
19
61
14
26
12
178
-
12
3
36
1
39
1
-
9
101
3
11
15
7
5
6
3
4
1
2
1
-
3
2
-
3
23
24
16
14
6
20
1
3
4
4
26
20
10
40
29
33
11
6
1
6
3
3
2
5
2
3
6
9
9
14
1
7
3
80
80
66
77
66
61
12
-
-
45
5
65
3
3
-
133
34
740 134
768
135
110
219
2453
194 119
Tab. 5. Liczba odmian warzyw grupy dyniowatych zgłoszonych z poszczególnych
264
Dynia olbrzymia
Dynia
zwycza-
Kawon
Melon
Ogórek
konserwowy
Ogórek
Razem
Gatunek warzywa
Państwo
rejestrujące odmianę
Holandia
Francja
Hiszpania
Włochy
Polska
Słowacja
Bułgaria
Grecja
Węgry
Republika Czeska
pozostałe (10 krajów)
Razem
24
4
4
4
7
2
3
2
11
61
149
90
57
82
19
9
13
25
14
15
56
529
159
24
88
42
4
30
22
30
20
28
447
254
262
153
56
8
22
21
25
21
48
870
141
6
4
4
73
38
27
2
31
51
43
420
433
42
101
19
53
48
44
37
24
35
72
908
1160
428
407
207
164
149
127
119
113
103
258
3235
GRUPA WARZYW DYNIOWATYCH
Wśród odmian warzyw dyniowatych największą popularnością cieszy się ogórek sałatkowy, który ma udział na poziomie 28,1% (908
odmian), i melon 24,1% (870 odmian), najmniej zgłoszonych zostało
odmian Dyni olbrzymiej (61 odmian). Wśród hodowców dominują
Holendrzy, jednak w przypadku melona więcej odmian zgłoszonych
zostało przez hodowców francuskich (tab. 5).
GRUPA WARZYW LIŚCIOWYCH
W grupie warzyw liściowych w katalogu wspólnotowym zgłoszonych
zostało 2768 odmian. Spośród wszystkich warzyw liściowych najwięcej zgłoszono odmian sałaty (1848), co stanowi aż 66,3% wszystkich
zgłoszonych odmian w tej grupie. Drugim najpopularniejszym warzywem jest szpinak (342 odmiany), co stanowi 11,6 %. Pozostałe
warzywa tej grupy cieszą się mniejszym zainteresowaniem hodowców.
Najwięcej odmian warzyw liściowych zgłosili hodowcy holenderscy
Tab. 6. Liczba odmian warzyw grupy liściowych zgłoszonych z poszczególnych
Cykoria
liściowa
Cykoria
sałatowa
Endywia
eskariola
Endywia
kędzierzawa
Roszponka
Sałata
Seler naciowy
Szpinak
Razem
Holandia
Francja
Włochy
Hiszpania
Republika
Czeska
Słowacja
Polska
Niemcy
Pozostałe
(12 krajów)
Razem
Cykoria
korzeniowa
Państwo
rejestrujące
odmianę
Burak
liściowy
Gatunek warzywa
9
5
15
9
11
15
-
30
7
49
-
23
33
1
-
58
28
18
1
55
31
16
8
19
18
1
-
914
351
110
111
48
6
9
9
209
15
14
7
1376
509
233
145
-
-
4
1
-
-
-
91
5
8
109
1
3
1
2
-
-
-
1
3
2
1
12
56
57
39
3
2
-
8
5
5
71
66
64
5
11
1
1
1
4
5
119
13
53
213
47
40
91
59
110
116
56
1848
95
324
2786
265
Rafał Papliński
i przodują w hodowli sałaty, szpinaku, obu rodzajów endywii i selera
naciowego. W przypadku buraka liściowego i cykorii sałatowej najwięcej odmian zgłoszonych zostało przez hodowców z Włoch, a cykorii
korzeniowej i cykorii sałatowej przez hodowców francuskich. Polscy
hodowcy ze zgłoszonymi 66 odmianami warzyw liściowych zajmują
w tej grupie siódme miejsce, a przeważającą liczbę odmian (56), stanowiły odmiany sałaty (tab. 6).
GRUPA WARZYW PSIANKOWATYCH
Warzywa psiankowate stanowią największą grupę odmian warzyw
zgłoszonych przez hodowców do Katalogu Wspólnotowego Odmian
Roślin Warzywnych. 5563 odmiany stanowią 28,2% wszystkich zarejestrowanych odmian, najwięcej jest w tej grupie odmian pomidora
(59,6%), następnie papryki (35,5%), a pozostałą część stanowią odmiany oberżyny (tab. 7). Najwięcej odmian we wszystkich gatunkach
warzyw z tej grupy zgłosili hodowcy holenderscy. Polska zajmuje
8 miejsce ze zgłoszonymi 203 odmianami (tab. 7).
Tab. 7. Liczba odmian warzyw grupy psiankowatych zgłoszonych
Warzywnych 2010)
Państwo rejestrujące
odmianę
Holandia
Hiszpania
Włochy
Francja
Węgry
Słowacja
Republika Czeska
Polska
Pozostałe (13 krajów)
Razem
Gatunek warzywa
Oberżyna
103
37
43
34
5
6
3
44
275
Papryka
682
265
129
114
212
165
153
68
187
1975
Pomidor
1290
391
440
298
83
125
73
132
481
3313
Razem
2075
693
612
446
300
296
226
203
712
5563
WARZYWA RZEPOWATE
Największy udział w grupie warzyw rzepowatych, (370 odmian co stanowiło 66%) mają odmiany rzodkiewki, odmiany rzepy stanowią 19,3
266
% a rzodkwi 14,8 %. Najwięcej odmian wszystkich gatunków warzyw
z tej grupy zarejestrowali hodowcy holenderscy, polscy hodowcy zgłosili 54 odmiany warzyw z tej grupy, co stanowi 9,63% wszystkich odmian
warzyw tej grypy, i daje polskim hodowcom trzecie miejsce (tab. 8).
Tab. 8. Liczba odmian warzyw grupy rzepowatych zgłoszonych
Warzywnych 2010)
Państwo rejestrujące
odmianę
Holandia
Francja
Polska
Republika Czeska
Niemcy
Słowacja
Zjednoczone Królestwo
Hiszpania
Razem
Rzepa
29
17
1
1
6
1
22
14
17
108
Gatunek warzywa
Rzodkiew Rzodkiewka
22
108
6
43
3
50
8
43
15
27
6
28
1
10
2
14
20
47
83
370
Razem
159
66
54
52
48
35
33
30
84
561
Tab. 9. Liczba odmian warzyw grupy strączkowych zgłoszonych z poszczególnych
Fasola zwykła
karłowa
Fasola zwykła
tyczna
Groch c
ukrowy
Groch
łuskowy
gładki
Groch
łuskowy
pomarszc-
Razem
Holandia
Francja
Włochy
Hiszpania
Polska
Niemcy
Węgry
Zjednoczone
Królestwo
Pozostałe (12
krajów)
Razem
Fasola wielokwiatowa
Państwo
rejestrujące
odmianę
Bób
Gatunek warzywa
30
3
16
23
16
2
2
46
1
3
7
1
2
385
162
73
63
78
38
50
84
23
41
47
1
16
7
31
6
2
4
6
5
-
16
40
12
3
1
6
4
147
43
26
13
28
63
62
739
278
173
153
137
131
127
19
18
4
2
3
6
63
115
9
8
129
62
3
3
145
359
120
86
982
283
60
91
590
2212
267
Rafał Papliński
GRUPA WARZYW STRĄCZKOWYCH
Warzyw strączkowe stanowią 11,2% odmian wszystkich warzyw zarejestrowanych w Katalogu Wspólnotowym Roślin Warzywnych, ponad 33%
warzyw zgłoszonych zostało przez hodowców holenderskich. Na dalszych
miejscach plasują się hodowcy francuscy, włoscy, hiszpańscy i polscy. Największą grupę odmian stanowią fasole (61%), następnie groch (33,5%),
a najmniejsza bób (5,5%). Jest to grupa najbardziej rozdrobniona. Twórcy
katalogu odmian podzielili bardzo szczegółowo fasolę, nie tylko na zwykłą i wielokwiatową, ale fasolę zwykłą dodatkowo na tyczną i karłową,
a groch łuskowy na dwie grupy o nasionach gładkich i pomarszczonych.
Zastosowany podział nie jest błędny, ale szkoda że podobne podziały nie
zostały przeprowadzone w innych grupach warzyw, co niejednokrotnie
uatrakcyjniłoby poszczególne grupy i pozwoliło na dogłębną analizę
zestawionych danych. Dominującą pozycje w tej grupie warzyw stanowi
fasola zwykła karłowa (44,4% – 982 odmiany), następnie groch łuskowy
o nasionach gładkich (26,7% – 590 odmian), najmniej zarejestrowanych
jest odmian grochu cukrowego (2,7% – 60) (tab. 9).
GRUPA WARZYW RÓŻNYCH
Największy udział w tej grupie warzyw mają odmiany kukurydzy
cukrowej i jest to 68,9% wszystkich odmian warzyw tej grupy. NajTab. 10. Liczba odmian warzyw grupy różnych zgłoszonych z poszczególnych
Państwo
rejestrujące odmianę
Węgry
Słowacja
Holandia
Hiszpania
Polska
Francja
Włochy
Rumunia
Razem
268
Karczoch
7
11
10
5
33
Gatunek warzywa
Kukurydza Kukurydza
Kard
cukrowa
pękająca
73
20
39
8
1
35
3
2
12
3
4
3
1
8
1
13
3
12
183
34
Razem
93
47
43
16
15
14
9
8
17
262
Kapusta biała
Marchew
Oberżyna
Papryka
Rzodkiewka
Szalotka
Szpinak
Cykoria liściowa
Fasola zwykła karłowa
Kapusta biała
Marchew
Melon
Papryka
Sałata
Fenkuł
Groch łuskowy gładki
Kapusta biała
Oberżyna
Ogórek sałatkowy
Papryka
Pomidor
Sałata
Seler korzeniowy
Polka
Fasola zwykła karłowa
Jupiter
Cebula
Cebula
Groch łuskowy
pomarszczony
Kawon
Marchew
Ogórek konserwowy
Papryka
Pietruszka
Por
Favorit
Galaxy
Burak liściowy
Fasola wielokwiatowa
Kapusta biała
Kawon
Marchew
Oberżyna
Rzodkiewka
Sałata
Szpinak
Orion
Cebula
Tab. 11. Gatunki warzyw o identycznej nazwie odmiany (Wspólnotowy Katalog Odmian Roślin Warzywnych 2010)
więcej odmian zgłosiły Węgry
(93), ale tylko kukurydzy zarówno słodkiej jak i pękającej.
Wśród hodowców karczocha
dominują przedstawiciele Hiszpanii (11 odmian) i Francji (10
zarejestrowanych odmian),
a karda Francji, Hiszpanii i
Włoch (tab. 10).
NAZWA ODMIANY
Katalog Wspólnotowy Odmian
Roślin Warzywnych nie reguluje wymogów, jakie powinna
spełniać nazwa odmiany, te
zawarte są w rozporządzeniu
Rady WE (NR 2100/94 z dnia
27 lipca 1994), a w polskim prawie Ustawa o ochronie prawnej
odmian roślin (Dz. U. z dnia 14
lipca 2006 r.).
Analizując katalog wspólnotowy odmian roślin warzywnych
nie można pominąć nazw odmian, niektóre z nich powtarzają się w wielu gatunkach warzyw.
Najwięcej gatunków warzyw nazwanych zostało „ORION” (10),
nie mniej popularną nazwą jest
„GALAXY” (9 gatunków) i „POLKA” „JUPITER” „FAVORIT”
(8 gatunków), po 7 gatunków
znajdziemy w przypadku nazw
„BINGO”, „BOSTON” „CARMEN” „CHAMPION”, „RONDO”,
„HILTON” i „SAMBA” (tab. 11).
269
Rafał Papliński
Długość nazwy odmiany jest również bardzo zróżnicowana i
mieści się w granicach od 2 liter, np. „OZ” w przypadku holenderskiej
odmiany fasoli zwykłej karłowej i „HÓ” węgierskiej odmiany papryki,
do 48 literowej włoskiej odmiany rzepy „MEZZA LUNGA BIANCA
COLLETTO VIOLA A FOGLIA FRASTAGLIATA”.
Najwięcej jest jednak nazw odmian 6 literowych, które stanowią
22% wszystkich odmian, a grupa 5–7 literowych nazw stanowi 57%
wszystkich nazw odmian.
LITERATURA
Rozporządzenie Rady (WE) NR 2100/94 z dnia 27 lipca 1994 r. w sprawie
wspólnotowego systemu ochrony odmian roślin Dziennik Urzędowy
L 227 , 01/09/1994 P. 0001–0030.
Wspólnotowy Katalog Odmian Roślin Warzywnych 29. pełne wydanie Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej C 294 A/1 (2010/C 294 A/01).
Ustawa z dnia 26 czerwca 2003 r. o ochronie prawnej odmian roślin (Dz.
U. z dnia 14 lipca 2006 r.).
Dr Rafał Papliński
Leszczyńskiego 58, 20–068 Lublin
270
Agnieszka NAJDA
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 271–277
ISSN 1895-2241
ZMIANY ZAWARTOŚCI BIAŁKA W LIŚCIACH SELERA
NACIOWEGO (APIUM GRAVEOLENS VAR. DULCE
MILL./ PERS.) W ZALEŻNOŚCI OD WIEKU ROŚLIN
CHANGES IN THE CONTENT PROTEIN IN LEAVES
CELERY (APIUM GRAVEOLENS VAR. DULCE MILL./
PERS.) DEPENDING ON AGE OF PLANTS
Abstrakt. W doświadczeniu badano wpływ wieku roślin na jakość i wartość
odżywczą liści dwóch odmian selera naciowego (´Zefir´ i ´Helios) uprawianego w gruncie w warunkach klimatycznych środkowowschodniej Polski.
Istotnie średnia zawartość białka właściwego i ogółem w liściach badanych
odmian malała wprost proporcjonalnie do długości okresu wegetacji roślin
w polu. Więcej białka właściwego i ogółem u obu badanych odmian stwierdzono w liściach najmłodszych.
Słowa kluczowe: Apium graveolens, białko, odmiana, długość okresu wegetacji,
Summary. In the experiment, the influence of plant age on the quality and
nutritional value of the leaves of two cultivars of celery (´Zefir´ and ´Helios´) grown in soil under the climatic conditions of central-eastern Polish.
Indeed, the average content of true protein and total in the leaves of cultivars studied decreased in direct proportion to the length of the growing
season of plants in the field. More true protein and total tested cultivars
were found in the youngest leaves.
Key words: Apium graveolens, protein, cultivar, the length the vegetation period
271
Agnieszka Najda
WSTĘP
Warzywa liściowe stanowią istotną grupę roślin obecną w codziennej
diecie. Dużą popularnością konsumentów cieszą się ostatnio gatunki
mniej znane jak endywia, cykoria liściowa (radicchio), rukola, rokieta
i burak liściowy [Dyduch i Najda 2005, Czerniak i Kołota 2007]. Do
tej grupy warzyw należy również seler naciowy (Apium graveolens L.
var. dulce Mill./ Pers.) ceniony za atrakcyjny wygląd, walory smakowe
oraz wartość dietetyczną wynikającą z bogatego składu mineralnego
i witaminowego [Frączek i inni 1977, Bubicz 1981, Frączek 1981,
Vogel 1996, Najda 2004]. W części konsumpcyjnej – ogonki i częściowo blaszki liściowe, seler naciowy zawiera wiele cennych substancji
biologicznie czynnych tj. furanokumaryny, fenolokwasy, flawonoidy,
garbniki, mono- i seskwiterpeny, dzięki którym znajduje zastosowanie
w leczeniu niektórych schorzeń dermatologicznych, artretyczno–
reumatycznych, układu moczowego i pokarmowego. Obecność tych
substancji odpowiada za właściwości uszczelniające i wzmacniające
na ściany naczyń kapilarnych, poprawiające krążenie w mięśniu sercowym, działanie spazmolitycznie, diuretycznie, antyagregacyjnie
na płytki krwi, a także przeciwzapalne, przeciwwrzodowe oraz przeciwalergiczne, antyhepatotoksyczne oraz przeciwgrzybicze i przeciwwirusowe [Trumble i Quiros 1988, Zheng i inni 1993, Smith i inni
1997, Bravo 1998, Williamson 1999, Wolski i inni 2002, Najda 2009].
W dostępnym piśmiennictwie brak jest danych dotyczących zawartości substancji białkowych w częściach konsumpcyjnych selera
naciowego. Dlatego też celem prezentowanych badań laboratoryjnych
podjętych w niniejszej pracy było określenie wpływu cech odmiany na
zawartość białka właściwego i ogółem w całych liściach selera naciowego w zależności od wieku roślin.
MATERIAŁ I METODY
Materiał badawczy stanowiły całe liście dwu odmian selera naciowego ´Zefir´ i ´Helios´ (firma PlantiCo Zielonki), pozyskane z upraw
polowych Katedry Warzywnictwa i Roślin Leczniczych Uniwersytetu
Przyrodniczego w Lublinie. Doświadczenie agrotechniczne zakładano
metodą bloków losowych jako dwuczynnikowe w układzie split – plot,
w pięciu replikacjach. Czynniki doświadczenia stanowiły: dwie odmia272
Zmiany zawartości białka w liściach selera naciowego (Apium graveolens...
ny selera naciowego: ´Zefir´ i ´Helios´; długość okresu wegetacji roślin
w polu: 80, 100 i 120 dni. Zbiór roślin przeprowadzano w trzech terminach: 29 lipca to jest po 80 dniach wegetacji roślin w polu, 18 sierpnia po 100 dniach wegetacji roślin w polu i 07 września po 120 dniach
wegetacji roślin w polu (w każdym roku badań). Oceny zawartości
białka właściwego i ogółem przeprowadzono w Laboratorium Jakości
Warzyw i Surowców Zielarskich Katedry Warzywnictwa i Roślin Leczniczych. Do badań laboratoryjnych przeznaczono tylko zdrowe i nieuszkodzone liście dwu odmian selera naciowego, w których określono
zawartość białka właściwego met. Kiejdahla [Charłampowicz 1966]
i białka ogółem metodą Lowry [Lowry i inni 1965].
Uzyskane wyniki badań laboratoryjnych poddano analizie wariancji i
porównano wielokrotnym testem Tukey’a na poziomie istotności p= 0,05.
WYNIKI I DYSKUSJA
Zawartość białka właściwego w liściach roślin selera naciowego, niezależnie od odmiany kształtowała się na poziomie od 1,89% do 5,32%
św. m., natomiast białka ogółem od 3,01% do 6,44% św.m. (tab. 1).
Wśród ocenianych odmian najwięcej białka właściwego 5,45% św.m.
i białka ogółem 6,57% św.m. wykazano w liściach roślin odmiany
´Helios´ w porównaniu do liści roślin odmiany ´Zefir´, odpowiednio:
5,19% św.m. i 6,31% św.m. (w latach 2008 – 2011).
Obserwowano stopniowe obniżenia zawartości białka właściwego
i ogółem w liściach badanych odmian. Zawartość tych składników
malała wprost proporcjonalnie do długości okresu wegetacji roślin
w polu. Rośliny, których zbiór przeprowadzono po 80 dniach wegetacji (w lipcu) zawierały w liściach 4,90% św.m. białka właściwego
i 6,02% św.m. białka ogółem u roślin odmiany ´Zefir´ oraz 4,57%
białka właściwego i 5,73% św.m. białka ogółem u roślin odmiany
´Helios´. W liściach roślin, których zbiór przeprowadzono po 100
dniach wegetacji (w sierpniu) zawartość białka malała i kształtowała
się na niższym poziomie: 3,38% św.m. białka właściwego i 4,50%
św.m. białka ogółem (rośliny odmiany ´Zefir´) oraz 3,34% św.m.
białka właściwego i 4,46% św.m. białka ogółem (rośliny odmiany
´Helios´). Następnie zawartość białka ulegała dalszemu obniżeniu
i w liściach roślin, których zbiór przeprowadzono po 120 dniach wege273
Agnieszka Najda
tacji (we wrześniu) była równa odpowiednio: 2,13% św.m. i 3,25% św.m.
u roślin odmiany ´Zefir´ oraz 2,10% i 3,22% św.m. u roślin odmiany
´Helios´ (w latach 2008–2001).
Średnio
´Helios´
´Zefir´
Odmiana
Tab, 1. Zawartość procentowa białka właściwego i ogólnego w świeżej
masie liści dwu odmian selera naciowego w zależności od wieku roślin
w latach 2008–2011
Lata
badań
Białko właściwe
Białko ogólne
Długość okresu wegetacji roślin (dni)
120 Średnio
80
100
120 Średnio
2,05
3,29
5,61 4,45 3,17
4,41
2008
80
4,49
100
3,33
2009
5,19
3,66
2,35
3,73
6,31
4,78
3,47
4,85
2010
4,51
3,14
1,96
3,20
5,08
4,26
3,08
4,14
2011
4,81
3,38
2,15
3,45
5,93
4,50
3,27
4,57
Średnio
4,75
3,38
2,13
3,42
5,73
4,50
3,25
4,49
2008
4,59
3,23
2,03
3,28
5,71
4,35
3,15
4,40
2009
5,45
3,65
2,41
3,84
6,57
4,77
3,53
4,96
2010
4,55
3,05
1,83
3,14
5,67
4,17
2,95
4,26
2011
5,02
3,43
2,13
3,53
6,14
4,55
3,25
4,65
Średnio
4,90
3,34
2,10
3,45
6,02
4,46
3,22
4,57
2008
4,54
3,28
2,04
3,29
5,66
4,40
3,16
4,41
2009
5,32
3,66
2,38
3,79
6,44
4,78
3,50
4,91
2010
4,53
3,09
1,89
3,17
5,37
4,21
3,01
4,20
2011
4,92
3,40
2,14
3,49
6,04
4,52
3,26
4,61
Średnio
4,83
3,36
2,11
3,43
5,88
4,48
3,23
4,53
NIR 0,05
Odmiana (A)
0, 009
AxC
0,014
0,089
AxC
0,145
Długość wegetacji (B)
0,031
BxC
0,014
0,089
BxC
0,145
Lata (C)
0,011
AxBxC
0,063
0,031
AxBxC
0,078
AxB
0,045
AxB 0,097
Badania prowadzone przez Sałatę [2000] dotyczące wpływu wieku
liścia na zawartość włókna surowego w ogonkach liściowych rabarbaru
wskazują, iż najmniej tego składnika zawierają młode ogonki liściowe
10- i 20- dniowe wegetacji w porównaniu do ogonków starszych 30274
i 40- dniowych. Ilość włókna surowego w częściach jadalnych roślin
decyduje o ich jakości, duża zawartość omawianego składnika jest
cechą niekorzystną dla warzyw przeznaczonych na bezpośrednie spożycie. Ten sam autor stwierdził że, najwięcej kwasu L-askorbinowego
gromadziły ogonki liściowe pozyskiwane w maju (16,92 mg% świeżej masy), natomiast znacznie mniej ogonki pozyskiwane później –
w pierwszej dekadzie czerwca (8,62 mg% świeżej masy) [Sałata 2002].
W kolejnych badaniach Sałata i in. [2001] z zakresu wpływu wieku
liścia na wartość kwasowości ogólnej w ogonkach liściowych kilku odmian rabarbaru wykazali iż, liście starsze cechowały się większą kwasowością, przez co ich walory smakowe i dietetyczne były mniejsze.
Wolski i in., [2002] porównując zawartość kwasów fenolowych
w ogonkach i blaszkach liściowych selera naciowego, stwierdzili większą zawartość tych związków w roślinach, których zbiór przeprowadzono w miesiącu wrześniu, w porównaniu do roślin zebranych w lipcu
i sierpniu. Jednocześnie omawiani autorzy zauważyli odwrotnie proporcjonalną zależność w zawartości garbników. Wraz z wydłużeniem
się okresu wegetacji, rośliny selera naciowego zarówno w blaszkach
jak i ogonkach liściowych zawierały mniej garbników (odpowiednio:
3,49 i 7,36% w lipcu do 2,09 i 7,11% we wrześniu).
Badania prowadzone przez Kmicika i Lisiewską [1999] dotyczące
wpływu terminu zbioru roślin na zawartości wybranych składników
chemicznych istotnych z punktu widzenia żywieniowego i technologicznego w blaszkach liściowych pietruszki korzeniowej i naciowej
wskazują, że zawartość kwasu L-askorbinowego i witaminy C malała
w blaszkach liściowych obu typów pietruszki wraz z długością okresu
wegetacji roślin w polu. Natomiast zawartość suchej masy, cukrów
prostych i ogółem, błonnika pokarmowego i kwasowość ogólna silnie
ulegały zmianie zarówno w okresie wegetacji roślin jak i w poszczególnych latach uprawy [Rumińska, 1981].
WNIOSKI
Istotnie zawartość białka właściwego i ogółem w liściach selera naciowego modyfikowana była długością okresu wegetacji w polu.
We wszystkich latach badań obserwowano stopniowe obniżenie
zawartości białka właściwego i ogółem w liściach roślin obu badanych
odmian.
275
Agnieszka Najda
Rośliny, których zbiór przeprowadzono po 80 dniach wegetacji
gromadziły najwięcej analizowanych substancji.
Liście odmiany ´Helios´ zawierały istotnie więcej białka właściwego i ogółem.
LITERATURA
Bravo L. 1998. Polyphenols: chemisty dietary sources, metabolizm and nutricional significance. Nutr. Rev., 56, 317–333.
Bubicz M. 1981. Wartość witaminowa selera naciowego. Nowości Warzywnicze, 10, 12–19.
Czerniak K., Kołota K. 2007. Ocena plonowania odmian buraka liściowego
w uprawie jesiennej. Zesz. Nauk. AR Pozn., CCCLXXXIII, Ogrodn., 41,
445–449.
Dyduch J., Najda A. 2005. Zmiany zawartości suchej masy i kwasu L-askorbinowego w liściach roślin dwu odmian selera naciowego (Apium graveolens L.
var. Dulce Mill./Pers.) w zależności od wieku zbieranych roślin i ściółkowania gleby. Zesz. Nauk. AR Wrocław, Rolnictwo, 86(515), 111–118.
Frączek T. 1981. Wartość technologiczna selerów naciowych. Nowości Warzywnicze, 10, 37–44.
Frączek T., Bubicz M., Grochowski M. 1977. Zawartość karotenu, tokoferolu i
kwasu askorbinowego w selerach naciowych. Przem. Spoż., 11, 438–439.
Kmicik W., Lisiewska Z. 1999. Comparison of leaf yields and chemical composition of Hamburg and leafy types of parsley. II. Chemical composition.
Folia Hort. 11(1), 65–74.
Najda A. 2009. Furanocoumarins in the anatomical parts of celery (Apium graveolens L. var. dulce MILL./ PERS.). Allium and Umbelliferae Improvement Newsletter, Madison USA, 19, 30–34.
Najda A. 2004. Plonowanie i ocena fitochemiczna roślin w różnych fazach wzrostu dwu odmian selera naciowego (Apium graveolens L. var. dulce Mill./
Pers.). Rozprawa doktorska. Lublin, 2004.
Najda A., Dyduch J. 2005. Wpływ długości okresu wegetacji w polu oraz
ściółkowania gleby na plonowanie roślin dwu odmian selera naciowego.
Zesz. Nauk. AR Wrocław, Rolnictwo 86(515), 359–366.
Rumińska A. 1981. Rośliny lecznicze, podstawy biologii i agrotechniki. PWRiL,
Warszawa.
276
Sałata A. 2000. Wpływ odmiany i wieku liścia na zawartość włókna surowego
w ogonkach liściowych rabarbaru. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, Sesja Nauk., 71, 175–177.
Sałata A. 2002. Wpływ terminu zbioru liści na zawartość kwasu L-askorbinowego w ogonkach pięciu odmian rabarbaru. Mat. Konf. “Jakość warzyw i ziół
na tle uwarunkowań uprawowych i pozbiorczych. SGGW Warszawa,
27–28 czerwca, 79–80.
Sałata A., Najda A., Kuzyk K. 2001. Wpływ warunków pogodowych i wieku
liścia na wartość kwasowości ogólnej w ogonkach liściowych kilku odmian
rabarbaru. Mat. Ogólnop. Konf. Nauk. „Biologiczne i agrotechniczne
kierunki rozwoju warzywnictwa”. IW Skierniewice, 21–22 czerwca
2001, 133–134.
Skąpski H., Gajc-Wolska J., Odziemkowski S. 1995. Wpływ odmiany i terminu
uprawy na plonowanie wybranych gatunków warzyw liściowych. Nowe technologie a jakość plonu warzyw. Wyd. AR, Wrocław, 13–18.
Smith B., Marcotte M., Harrison G. 1997. A comparative analysis of the regulatory framework affecting functional food development and commercialization in Canada, Japan, the European Union and the United Ststes of
America. J. Nutraceutic. Func. Med. Foods., 2, 45–87.
Trumble J. T., Quiros C. F. 1988. Antixenotic and antibiotic resistance in Apium
species to Liryomiza trifolii (Burgess). J. Econ. Entomol., 81, 602–607.
Vogel G. 1996. Handbuch des speziellen Gemüsebaues. Eugen Ulmer. Stuttgart, Germany, 975–990.
Williamson G. 1999. Funcional Foods-A new challenge for the food chemmists.
Proceeedigs of Euro Food Chem X, Budapeszt, 1, 192.
Wolski T., Dyduch J., Najda A. 2002. Evaluation of content and composition of
phenolic acids and tannins in leaf dry matter of two celery cultivars (Apium
graveolens L. var. dulce Mill. Pers.).
Zheng G. Q., Kenney P. M., Zhang J., Lam L. K. 1993. Chemoprevention of
benzo–a–pyrene – induced forestomach cancer in mice by natural phthalides
from celery seed oil. Nutr. – Cancer, 19, 77–86.
277
Agnieszka DUDZIAK
Monika STOMA
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 279–288
ISSN 1895-2241
SEKTORY BIZNESOWE I OBSZARY TECHNICZNE
W CERTYFIKACJI QMS
BUSINESS SECTORS AND TECHNICAL AREAS
IN QMS CERTIFICATION
Abstract. W pracy zaprezentowano istotę systemu zarządzania jakością
(QMS), ze szczególnym uwzględnieniem zasad jego certyfikacji. Zaproponowano ponadto podział działalności na sektory biznesowe i obszary techniczne dla potrzeb certyfikacji QMS. Opisane zostały również podstawowe wymagania Polskiego Centrum Akredytacji w Warszawie stawiane
akredytowanym jednostkom certyfikującym w odniesieniu do ustanowionych obszarów technicznych oraz sektorów biznesowych.
Słowa kluczowe: jakość, systemy zarządzania, system zarządzania jakością,
certyfikacja
Summary. The paper presents the essence of the quality management
system (QMS), with particular emphasis on the principles of its certification. Moreover, in this article the division of activities in the sectors of business and technical areas for the certification of QMS has been proposed.
The paper also describes the basic requirements of the Polish Accreditation
Centre in Warsaw set accredited certification bodies in relation to established technical areas and business sectors.
Key words: quality, management systems, Quality Management System
(QMS), certification
279
WSTĘP
Wśród wielu funkcjonujących współcześnie systemów zarządzania
szczególną rolę odgrywa system zarządzania jakością (QMS – Quality
Management System). Coraz większa liczba przedsiębiorstw funkcjonujących na rynku, w różnorodnych jego sektorach, poddaje wdrożony
system procesowi dobrowolnej certyfikacji przez niezależną jednostkę
certyfikującą. Dzieje się tak, bowiem współczesny rynek oczekuje, lub
wręcz wymaga, by dostawcy wyrobów czy też usług byli wiarygodni. Ponadto klient ukierunkowany jest już nie tylko na cenę, ale również i na
inne parametry produktu czy usługi, takie jak terminowość, dostępność,
kompleksowość, jakość, itp. Jednym z kluczowych sposobów pozwalających na uwiarygodnienie dostawców pod względem jakości, solidności
czy rzetelności jest właśnie certyfikowany system zarządzania jakością.
W ocenie danego systemu zarządzania niezwykle istotne staje się
dostosowanie działań jednostki certyfikującej do oczekiwań, a także
wymagań konkretnej certyfikowanej organizacji. Przejawia się to
przede wszystkim w wyborze odpowiedniego zespołu auditującego,
tworzonego przez kompetentnych auditorów i ekspertów w określonym obszarze technicznym. Ponadto certyfikacja systemu zarządzania
składa się również z innych działań jednostki certyfikującej, takich
jak ocena i weryfikacja wniosku o certyfikację oraz podjęcie decyzji
o certyfikacji na podstawie opinii zespołu auditjącego. Te działania
muszą być realizowane poprzez kompetentne osoby, lub grupę osób,
w określonych sektorach biznesowych.
ISTOTA, ZAKRES I KORZYŚCI SYSTEMU ZARZĄDZANIA
JAKOŚCIĄ
Norma ISO 9001 jest dokumentem o charakterze międzynarodowym.
Zawiera ona podstawowe wymagania dla systemu zarządzania jakością (QMS), które powinna spełniać każda organizacja. Stanowi ona
swego rodzaju wzorzec zapewnienia możliwości spełniania wymagań
jakościowych, a w konsekwencji zwiększenia satysfakcji klientów.
Olkiewicz [2012] twierdzi, iż systemy zarządzania jakością mogą być
dla pracowników danego przedsiębiorstwa instrukcją postępowania,
którego celem jest ciągły rozwój przedsiębiorstwa osiągany m.in. poprzez: innowacyjność procesów produkcyjnych, zapewnienie powta280
Sektory biznesowe i obszary techniczne w certyfikacji QMS
rzalności jakości wyrobów lub świadczonych usług, uatrakcyjnienie
i poszerzenie oferty, rozwój zasobów ludzkich oraz kształtowanie
pozytywnych relacji na linii przedsiębiorstwo-klient (klient zarówno
zewnętrzny, czyli: konsument, usługobiorca, dostawca, kooperant, instytucje państwowe, społeczne, ale i klient wewnętrzny, tj. pracownik,
właściciel, zarząd, menedżerowie).
Struktura normy pozwala na jej zastosowanie w każdej branży
oraz do każdego rodzaju wyrobu bez względu na wielkość firmy. Wymagania normy pogrupowane są w czterech kluczowych obszarach:
zarządzanie działaniami, zarządzanie zasobami, realizacja wyrobu
oraz pomiary, analiza i doskonalenie. Natomiast sam system zarządzania jakością (QMS) według normy ISO 9001 charakteryzuje się
wielopoziomową strukturą organizacyjną, ponieważ identyfikuje,
a w konsekwencji koncentruje się na: podejściu procesowym, odpowiedzialności kierownictwa, potrzebach klienta, zaangażowaniu
wszystkich pracowników, ciągłym doskonaleniu oraz kształtowaniu
pozytywnych relacji z dostawcami,
Odpowiednie wdrożenie systemu zarządzania jakością, a następnie uzyskanie certyfikatu na zgodność z normą ISO 9001 może przynieść przedsiębiorstwu szereg wymiernych korzyści, przejawiających
się między innymi:
• poprawą jakości oferowanych produktów lub świadczonych usług,
• usprawnieniem funkcjonowania organizacji i usprawnieniem zarządzania,
• zapewnieniem sprawnego przepływu informacji o zadaniach i ich
realizacji,
• uruchomieniem procesu ciągłego doskonalenia działalności,
• aktywnym, skutecznym i szybkim identyfikowaniu i rozwiązywaniu
problemów,
• zmianą podejścia do jakości w przedsiębiorstwie – przejrzystością
procesów,
• poprawą jakości i metod pracy,
• podniesieniem bezusterkowej wydajności pracy,
• zapewnieniem systemowego zarządzania zasobami,
• wzrostem świadomości pracowników dotyczącym celów i dążeń
firmy,
• zwiększeniem motywacji pracowników (np. wzrost poczucia odpowiedzialności za jakość wykonywanych prac, wzrost kreatywności
281
•
•
•
•
pracowników, dążenie do podnoszenia kwalifikacji),
zmniejszeniem fluktuacji kadr,
zwiększeniem zaufania wśród klientów,
wzrostem konkurencyjności,
podniesieniem prestiżu na rynku krajowym i międzynarodowym,
Podsumowując, system zarządzania jakością stanowi jedno
z kluczowych narzędzi pozwalających na kompleksowe i sprawne zarządzanie organizacją, a jego wdrożenie przynosi przedsiębiorstwu wiele
korzyści, zarówno o charakterze wewnętrznym, jak i zewnętrznym.
PROCES CERTYFIKACJI QMS
Struktura, złożoność i globalizacja współczesnego rynku niejednokrotnie wymusza na różnych podmiotach stosowanie systemów oceny
zgodności. Ich głównym celem jest poświadczenie przez niezależną
i kompetentną organizację, że określony proces, system jakości, wyrób, bądź usługa, spełniają wymagania standardów, przepisów prawa
lub warunków technicznych. Systemy oceny zgodności w wielu krajach
funkcjonują w dwóch głównych obszarach: obligatoryjnym oraz fakultatywnym. Stąd też, mogą być tworzone, a następnie nadzorowane
zarówno przez instytucje państwowe, jak i inne organizacje prywatne
[Stoma 2013]. Bez względu na różnice i podział kompetencji pomiędzy
tymi dwoma grupami podmiotów, najczęściej stosowanymi formami
poświadczania zgodności są akredytacja jednostek certyfikujących i
certyfikacja systemów zarządzania [Ptaszyńska 2005; Trziszka 2009].
Certyfikacja systemów zarządzania jest procesem polegającym
na potwierdzeniu przez kompetentną i niezależną instytucję (czyli
akredytowaną jednostkę certyfikującą), że wdrożony przez organizację
system zarządzania jest zgodny z wymaganiami stosowanej normy
i funkcjonuje w sposób skuteczny. Zgodnie z definicją zawartą w normie ISO/IEC 17000:2006 „Ocena zgodności. Terminologia i zasady
ogólne” jest to wystawienie oświadczenia opartego na decyzji poprzedzonej przeglądem, że spełnienie wyspecyfikowanych wymagań
zostało wykazane przez stronę trzecią w odniesieniu do wyrobów,
procesów, systemów lub osób. Natomiast zgodnie z Ustawą o systemie oceny zgodności [2002] – certyfikacja to działanie jednostki
certyfikującej wskazujące, iż należycie zidentyfikowany wyrób lub
282
proces jego wytwarzania są zgodne z zasadniczymi lub szczegółowymi
wymaganiami.
Certyfikacja systemów zarządzania służy przede wszystkim budowaniu zaufania oraz pozycji na rynku, stając się poświadczeniem
osiągania wyznaczonego standardu [Lisiecka 2008]. Posiadanie przez
przedsiębiorstwo certyfikowanego systemu zarządzania jest również
częścią strategii marketingowej, a także przyczynia się do zwiększenia
jego szans na rynku, a w konsekwencji wyższych zysków [Stoma 2013].
Audit certyfikacyjny jest formalnym uwieńczeniem prac wdrożeniowych systemów jakości (i innych) [Łuczak 2004]. Składa się on
z dwóch etapów. Pierwszy etap ma na celu określenie ogólnego zarysu
systemu zarządzania i ocenę jego przygotowania do certyfikacji (czyli
tzw. status wdrożenia). Umożliwia on ponadto wykluczenie prawdopodobnych rozbieżności dotyczących oceny dokumentacji oraz pozwala
na zaplanowanie terminu i przebiegu II etapu auditu. Natomiast celem
przeprowadzenia drugiego etapu jest potwierdzenie zgodności. Jest
to więc etap, w którym ocenia się poziom wdrożenia i stosowanie się
do zasad systemu zarządzania.
SEKTORY BIZNESOWE I OBSZARY TECHNICZNE
W CERTYFIKACJI QMS – WZAJEMNE ZALEŻNOŚCI I RELACJE
W procesie certyfikacji należy rozróżnić dwa podstawowe pojęcia:
1. Sektor biznesowy – rodzaje działalności gospodarczej identyfikowane według PKD, uszczegółowione wg określonej grupy lub klasy
działalności produkcyjnej lub usługowej [DACS-01],
2. Obszar techniczny – obszar scharakteryzowany przez wspólne
cechy procesów właściwe dla określonego rodzaju systemu zarządzania [PN-EN ISO/IEC 17021].
Kolejnym pojęciem, pośrednio związanym z certyfikacją systemu
zarządzania, jest klaster [DACS-01]. W związku z różnym zastosowaniem powyższego terminu, dla potrzeb niniejszej publikacji, postanowiono klaster określić poprzez „klaster PCA”. Klaster PCA jest to podział działalności gospodarczej wprowadzony przez Polskie Centrum
Akredytacji, związany z procesem akredytacji jednostki certyfikującej.
Akredytacja jest dobrowolnym poddaniem ocenie jednostki certyfikującej przez organizację akredytującą; w polskim systemie oceny
283
zgodności jest to Polskie Centrum Akredytacji w Warszawie. PCA
dokonało podziału działalności gospodarczej na klastry: A, B, C i D
[DACS-01]. Zależności pomiędzy sektorami biznesowymi, obszarami
technicznymi i klastrami PCA przedstawiono na rys. 1.
klastry PCA
sektory biznesowe
obszary techniczne
Rys. 1. Zależności pomiędzy klastrami PCA, sektorami biznesowymi
oraz obszarami technicznymi [opracowanie własne ]
Realizowane przez jednostkę certyfikującą działania w obszarze
certyfikacji systemu zarządzania wraz z zaznaczonymi zależnościami
obszarów technicznych oraz sektorów biznesowych przedstawiono
na rys. 2.
Na podstawie zaprezentowanego schematu certyfikacji (rys. 2)
można określić trzy główne obszary, w których jednostka certyfikująca
zobligowana jest do określenia wiedzy oraz umiejętności. Do obszarów
tych zalicza się:
1. przegląd wniosku o certyfikację,
2. auditowanie,
3. podejmowanie decyzji o certyfikacji.
Obszary wiedzy i umiejętności wymagane w jednostkach certyfikujących QMS w ww. obszarach przyporządkowano w tab.1.
Analizując dane z tabeli 1 należy stwierdzić, iż równie rygorystyczne wymagania co do wiedzy w zakresie wyrobów, procesów
i organizacji klienta, jednostki certyfikujące powinny stawiać nie tylko
członkom zespołów audytujących, ale również osobom dokonującym
przeglądu wniosku o certyfikację. Natomiast wymagania kompetencyjne w obszarze podejmowania decyzji o certyfikacji wydają się być
łagodniejsze i dotyczą jedynie sektora biznesowego. Stąd osoba, która
posiada kompetencje do przeprowadzania auditu w ściśle określonym
obszarze technicznym może również oceniać wiosek o certyfikację,
284
Wnioskowanie o certyfikację
sektor
biznesowy
Ocena wniosku o certyfikację i powołanie
zespołu auditującego
Pierwszy etap auditu certyfikacyjnego
Drugi etap auditu certyfikacyjnego
Decyzja o certyfikacji
Audit nadzoru po roku od certyfikacji
obszar
techniczny
Decyzja w nadzorze
Audit nadzoru po dwóch latach od certyfikacji
Decyzja w nadzorze
Rys. 2. Schemat przebiegu procesu certyfikacji z oznaczonymi
zależnościami poszczególnych etapów z sektorami biznesowymi
oraz obszarami technicznymi [opracowanie własne].
Tab. 1. Wymagania stawiane osobom lub zespołom uczestniczącym
w działaniach jednostki certyfikującej podczas certyfikacji QMS
[opracowanie własne na podstawie ISO 17021]
Wiedza i umiejętności
Przegląd
wniosku o
certyfikację
Wiedza w zakresie praktyk zarządzania
biznesem oraz wiedza w zakresie zasad,
praktyk i technik auditowania
Wiedza w zakresie QMS oraz procedur
jednostki certyfikującej
Wiedza w zakresie sektora biznesowego
klienta
Wiedza w zakresie wyrobów, procesów
i organizacji klienta
Umiejętności zarządzania auditem
oraz sporządzania notatek i pisania
raportów z auditu
Auditowanie
Podejmowanie decyzji
o certyfikacji
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
285
ale nie może przeprowadzać auditu i oceniać wniosku o certyfikację
w innych obszarach technicznych, w których nie posiada potwierdzonych kompetencji. Natomiast osoba, która posiada potwierdzone
kompetencje w jednym z obszarów technicznych danego sektora biznesowego może podejmować decyzję o certyfikacji w całym sektorze
biznesowym.
Biorąc powyższe pod uwagę, czyli działania jednostki certyfikującej (rys. 2) oraz obszary wymaganej wiedzy i kompetencji (tab. 1)
można zaproponować przykładowy podział klastra A PCA na sektory
biznesowe oraz obszary techniczne (tab. 2).
Tab. 2. Przykładowy podział na sektory biznesowe i obszary techniczne
klastra A Polskiego Centrum Akredytacji dla certyfikacji QMS
[opracowanie własne na podstawie DACS-01].
Sektor
biznesowy
Obszar
techniczny
Przemysł spożywczy
1
2
3
Grupa i nazwa grupowania PKD
10.1 Przetwarza – i konserwowa – mięsa oraz produkcja
wyrobów z mięsa
10.2 Przetwarza – i konserwowa – ryb, skorupiaków
i mięczaków
10.3 Przetwarza – i konserwowa – owoców i warzyw
10.4 Produkcja olejów i tłuszczów pochodzenia roślinnego i zwierzęcego
10.5 Wytwarza – wyrobów mleczarskich
10.6 Wytwarza – produktów przemiału zbóż, skrobi
i wyrobów skrobiowych
10.7 Produkcja wyrobów piekarskich i mącznych
10.8 Produkcja pozostałych artykułów spożywczych
10.9 Produkcja gotowych paszy i karmy dla zwierząt
Przemysł
tytoniowy
Hotele i
restauracje
286
4
11 PRODUKCJA NAPOJÓW 5
12 PRODUKCJA WYROBÓW TYTONIOWYCH
6
55 ZAKWATEROWANIE
56 DZIAŁALNOŚĆ USŁUGOWA ZWIAZANA Z WYŻYWIENIEM
7
PODSUMOWANIE
Podsumowując, należy stwierdzić, iż rosną nie tylko wymagania
w odniesieniu do samych systemów zarządzania, w tym do QMS, ale
również rosną wymagania oraz oczekiwania jednostek certyfikujących
w odniesieniu do kompetencji personelu jednostki. Jednocześnie coraz większą uwagę jednostki certyfikujące przykładają do kompetencji
osób, zarówno oceniających wnioski o certyfikację, jak również osób
podejmujących decyzję o certyfikacji. Dlatego też obecnie, jednostki
certyfikujące wprowadziły zasady ciągłego doskonalenia i podnoszenia
kompetencji, również w odniesieniu do swojego personelu.
LITERATURA
DACS-01. 2012. Akredytacja jednostek certyfikujących systemy zarządzania.
Wymagania szczegółowe. Wydanie 1, Polskie Centrum Akredytacji, Warszawa.
Lisiecka K. 2008. Przemysł certyfikacyjny – tendencje rozwojowe. Problemy
Jakości nr 2, s. 4–7.
Łuczak J. (red.). 2004. Jakość usług certyfikacyjnych systemów zarządzania.
Oficyna Współczesna, Poznań.
Olkiewicz M. 2012. System zarządzania jakością elementem procesu modernizacyjnego przedsiębiorstwa. Journal of Management and Finance, Prace i
Materiały Wydziału Zarządzania Uniwersytetu Gdańskiego, Zeszyty Naukowe nr 1 , tom III, s. 463–473.
PN-EN ISO 9001:2009. Systemy Zarządzania Jakością – Wymagania. PKN,
Warszawa.
PN-EN ISO/IEC 17000:2006. Ocena zgodności – terminologia i zasady ogólne.
PKN, Warszawa.
PN-EN ISO/IEC 17021. 2011. Ocena zgodności. Wymagania dla jednostek
prowadzących audity i certyfikację systemów zarządzania. Polski Komitet
Normalizacyjny, Warszawa.
Polska Klasyfikacja Działalności (PKD), Rozporządzenie Rady Ministrów
z dnia 24 grudnia 2007 r. w sprawie Polskiej Klasyfikacji Działalności
(PKD), Dz.U. nr 251, poz. 1885.
Ptaszyńska K. 2005. Prawne aspekty certyfikacji w kontekście swobodnego przepływu towarów. Wyd. Wydziału Zarządzania Uniwersytetu
Warszawskiego, Working Papers 04, s. 1–15.
Stoma M. 2013. Wybrane obszary funkcjonowania przedsiębiorstw sektora rolno-spożywczego w aspekcie wielowymiarowej analizy korzyści z wdrożenia i
287
certyfikacji systemów zapewnienia jakości. Monografia Naukowa. Towarzystwo Wydawnictw Naukowych LIBROPOLIS Sp. z o.o., Lublin.
Trziszka T. (red.). 2009. Zarządzanie jakością i bezpieczeństwem żywności.
Wyd. UP we Wrocławiu, Wrocław.
Ustawa z dnia 30 sierpnia 2002 roku o systemie oceny zgodności, Dz. U.
2002, nr 166, poz. 1360.
Zakład Logistyki i Zarządzania Przedsiębiorstwem
288
Monika BOJANOWSKA
Marzena PABICH
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 289–300
ISSN 1895-2241
NIEBEZPIECZNE SUBSTANCJE W ŻYWNOŚCI
HAZARDOUS SUBSTANCES IN FOOD
Abstrakt. We wszystkich produktach żywnościowych znajdują się różnorodne zanieczyszczenia zarówno organiczne, jak i nieorganiczne, które
mimo występowania w śladowych ilościach stanowią poważne zagrożenie
dla zdrowia człowieka. Do najważniejszych z nich należą: metale ciężkie,
pozostałości pestycydów, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne
oraz mykotoksyny. Dostają się one do żywności ze środowiska naturalnego
oraz podczas procesów technologicznych.
Słowa kluczowe: WWA, mykotoksyny, pestycydy, metale ciężkie, żywność
Summary. There are a lot of contaminants, both organic and inorganic in
all food products, which despite the presence in trace amounts pose a serious threat to human health. The most important of these include: heavy metals, pesticide residues, polycyclic aromatic hydrocarbons and mycotoxins.
They get to the food from natural environment and during technological
processes.
Key words: PAH, mycotoxins, pesticides, heavy metals, food
289
WSTĘP
Żywność powstaje w środowisku życia człowieka i narażona jest na oddziaływanie czynników fizycznych, chemicznych i biologicznych, które
w nim występują. Zanieczyszczenia (z ang. contaminants,) żywności,
wg Codex Alimentarius, to każda substancja nie dodawana w sposób
zamierzony do środków spożywczych, występująca jako wynik produkcji przy: wytwarzaniu, przygotowywaniu, pakowaniu, transporcie
oraz przechowywaniu albo też w wyniku zanieczyszczenia środowiska.
Żywność może być skażona różnego rodzaju substancjami. Wśród
nich znajdują się nie tylko metale ciężkie, ale także związki toksyczne,
z których na uwagę zasługują mykotoksyny, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne oraz pozostałości pestycydów.
WWA
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) stanowią
liczną grupę związków chemicznych, które występują we wszystkich
elementach środowiska naturalnego człowieka, takich jak: powietrze,
woda, gleba, rośliny oraz produkty żywnościowe. WWA zawierają
od kilku do kilkunastu skondensowanych pierścieni aromatycznych
w cząsteczce, charakteryzują się różnymi formami strukturalnymi
i szerokim zakresem mas cząsteczkowych [Moret i in. 2000]. Do
WWA zalicza się około 250 substancji, z których 16 jest szczególnie
niebezpiecznych dla zdrowia i środowiska [Srogi 2007], a najlepiej
przebadanym węglowodorem jest benzo(a)piren, który ze względu
na siłę działania rakotwórczego oraz powszechność występowania
w środowisku uznany został za wskaźnik całej grupy.
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, występujące
w środowisku człowieka, pochodzą głównie ze źródeł antropogennych.
Zasadniczo każdy proces, związany z silnym ogrzewaniem lub niecałkowitym spalaniem związków organicznych, może być źródłem emisji
WWA, również pozaprzemysłowym (spalarnie odpadów, pożary lasów,
spaliny pojazdów mechanicznych). Związki te, określane jako POPs
(ang. Persistent organic pollutants), charakteryzują się szkodliwym
oddziaływaniem na organizmy żywe, w tym szczególnie na człowieka. Dotychczasowe badania wykazały toksyczność, co najmniej 30
związków, przejawiającą się w działaniu rakotwórczym, mutagennym
290
Niebezpieczne substancje w żywności
i teratogennym [Nowak i Libudzisz 2007]. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne ulegają różnym przemianom, podczas których
tworzą się pochodne, często dużo bardziej szkodliwe [Phillips 1999].
Jak wykazują badania, najwięcej WWA (ok.70%) dostaje się do
organizmu człowieka wraz z żywnością [Kazerouni i in. 2001]. Związki
te występują w takich grupach produktów rolno-spożywczych jak:
zboże i przetwory zbożowe, mięso i przetwory mięsne, oleje roślinne,
tłuszcze, kawa, herbata, przyprawy, ryby i żywność pochodzenia morskiego oraz owoce i warzywa [Camargo i Toledo 2003, Lin i Zhu 2004].
Skażenie żywności jest skutkiem nie tylko skażenia środowiska, ale
może być także rezultatem procesów technologicznych stosowanych
w przetwórstwie surowców i przechowalnictwie produktów rolno-spożywczych oraz żywności [Oleszczuk 2002]. Związki te przenikają
do żywności pośrednio, w wyniku opadu z powietrza wraz z pyłem
i deszczem oraz bezpośrednio, w procesach przetwarzania żywności
pod wpływem wysokiej temperatury (pieczenie, prażenie w temperaturach do 400°C, suszenie bezprzeponowe czy wędzenie) [Guileen
i in. 1997, Simko 2002]. Pośrednie zanieczyszczenie żywności WWA
dotyczy ich adsorpcji na powierzchni roślin (w szczególności na skórkach warzyw i owoców) i pochodzi głównie z osiadania na nich cząstek
pyłów z zaadsorbowanymi WWA. Duże ilości tych związków, bo aż
2–5 μg·kg-1, wykryto blisko autostrad w powietrzu, glebie, liściach
i florze glebowej, podczas gdy w czystym środowisku WWA występują
w zakresie 5–100 μg·kg-1 [Phillips 1999].
Policykliczne węglowodory aromatyczne (polycyclic aromatic
hydrocarbons – PAH) to związki występujące w dymie papierosowym, grillowanym i wędzonym mięsie, zanieczyszczonym miejskim
powietrzu, spalinach oraz liściach herbaty [Abnet 2007]. Wykryto je
także w przetworach mlecznych, owocach, warzywach, olejach oraz
zbożach [Camargo i Toledo 2003, Tfouni i Toledo 2007]. Przetworzona termicznie żywność szczególnie obfituje w te karcynogeny. WWA
powstają w efekcie pirolizy tłuszczu podczas smażenia i pieczenia,
zwłaszcza nad otwartym ogniem (grill). W trakcie grillowania zachodzi wytapianie tłuszczu obecnego w produkcie, który skrapla się na
rozżarzony węgiel, a powstające w ten sposób WWA parują i osadzają
się na powierzchni grillowanego surowca. Tworzenie się WWA w tym
procesie zależy od zawartości tłuszczu w mięsie, czasu grillowania
291
i temperatury (silnie grillowana jagnięca kiełbasa zawierała 14 mg·kg-1
rakotwórczego WWA) [Mottier i in. 2000]. Znaczącym zagrożeniem są
oleje roślinne, margaryna, a także kawa i herbata, ze względu na proces palenia ziaren oraz suszenia liści [Bojanowska i in. 2008, Lin i Zhu
2004]. Procesy suszenia przyczyniają się do zanieczyszczenie żywności
WWA, zwłaszcza gdy ze względów technologicznych wykorzystuje
się gaz powstający podczas spalania, co ma miejsce w suszeniu zbóż
w suszarniach wykorzystujących gazy spalinowe z ropy naftowej oraz
podczas wędzenia. Stężenie WWA w produktach wędzonych zależy od
rodzaju i składu drewna, typu generatora, dostępności tlenu, temperatury i czasu wędzenia. WWA wykryto w wędzonych rybach i mięsie
w ilości 200 μg·kg-1, w pieczonym mięsie w ilości 130 μg·kg-1, podczas,
gdy w surowej żywności występują w stężeniach od 0,01 do 1 μg·kg-1
[Food Safety]. W tabeli 1 przedstawiono dopuszczalne poziomy B(a)
P w niektórych produktach spożywczych.
Tab. 1. Najwyższe dopuszczalne zawartości benzo(a)pirenu w produktach
spożywczych wg Rozporządzenia Komisji Europejskiej nr 208/2005
Produkt
Oleje i tłuszcze
Mięso i produkty mięsne wędzone
Maksymalny dopuszczalny poziom
B(a)P μg·kg-1
2,0
5,0 do 31.08.2014, a potem – 2,0
Ryby wędzone
5,0
Mięso ryb, innych niż wędzone
2,0
Żywność dla dzieci
1,0
MYKOTOKSYNY
Mykotoksyny należą do naturalnych zanieczyszczeń żywności i surowców wykorzystywanych do jej produkcji [Bojanowska i Kostecka
2012]. Są produktami przemiany materii grzybów pleśniowych z rodzajów Aspergillus, Penicillium i Fusarium i są toksyczne dla człowieka,
roślin i zwierząt. Najczęściej zanieczyszczają produkty pochodzenia
roślinnego, a skażenie może nastąpić na każdym etapie produkcji (rozwój roślin, zbiór, obróbka, przechowywanie i transport) i uzależnione
jest od warunków środowiska [Czerwiecki i in. 2006].
292
Aflatoksyna, wytwarzana przez grzyby z rodzaju Aspergillus,
należy do najlepiej poznanych mykotoksyn, co wynika z częstości jej
występowania i silnego oddziaływania na organizmy zwierząt i człowieka [Wójcik 2009]. Spośród ok. 20 zidentyfikowanych aflatoksyn,
cztery – B1, B2, G1, G2 – występują w produktach spożywczych, takich jak zboża, orzechy, owoce liofilizowane i suszone, przyprawy, figi.
W mleku i jego przetworach, na skutek karmienia zwierząt skażoną
paszą, mogą być wytwarzane aflatoksyny M1 i M2 [Moss 2002]. Do
zanieczyszczenia produktów rolnych tymi mykotoksynami dochodzi
nie tylko w trakcie wegetacji roślin, ale przede wszystkim w trakcie
ich przechowywania w nieodpowiednich warunkach. Największą podatność na skażenie aflatoksynami wykazują orzechy ziemne, nasiona
bawełny, orzechy brazylijskie i pistacje [Arino i in. 2009].
Ochratoksyna A (OTA) jest wytwarzana przez Penicillium verrucosum i występuje naturalnie we wszystkich zbożach, przy czym
najbardziej podatne jest ziarno żyta oraz pszenicy [Risk Assessement
Studies Report 2006]. Jej obecność w żywności i paszach związana
jest przede wszystkim z warunkami przechowywania surowców; najczęściej występuje w surowcach źle wysuszonych oraz składowanych
w warunkach o nieodpowiedniej wilgotności i temperaturze. Występowanie OTA stwierdzono również w nasionach soi, fasoli, ziarnach surowej kawy i kakao, winie, soku z winogron, piwie, przyprawach i ziołach oraz podrobach wieprzowych. Zanieczyszczenie win z regionów
śródziemnomorskich związane jest z zasiedlaniem owoców winogron
w okresie ich zbioru przez grzyb Aspergillus carbonarius [Chiodini i in.
2006]. Obecność ochratoksyny A w paszy, podobnie jak aflatoksyn,
stwarza realne zagrożenie dla człowieka, ze względu na kumulację w
tkankach zwierząt (z wyjątkiem przeżuwaczy) [Gajęcka i in. 2008].
Patulina jest toksycznym metabolitem wtórnym grzybów z rodzajów Penicillinum i Aspergillus (zwłaszcza P. expansum), szczególnie często spotykana w psujących się owocach: jabłkach, gruszkach
i warzywach, np. pomidorach. [Yuan i in. 2010]. W mniejszym stopniu
występuje w owocach dotkniętych brązową zgnilizną (banany, ananasy, winogrona, brzoskwinie, morele) oraz w spleśniałych kompotach
i soku gruszkowym[ Balas 2006].
Patulina jest rozpuszczalna w wodzie, stąd duże ryzyko jej obecności w sokach, np. w soku przygotowanym z częściowo zgniłych ja293
błek jej stężenie może osiągać 8000 μg·dm-3 (przy dopuszczalnej – 50
μg·dm-3) [Rozporządzenie 2006]. Jednak usunięcie zepsutych części
jabłek, jak również obróbka wysokotemperaturowa (150°C) soku
w krótkim czasie zapobiegają jej rozprzestrzenianiu się. Zawartość
patuliny w przetworach owocowych jest dobrym wskaźnikiem jakości
surowca użytego do ich produkcji [Dzwolak 2011].
Deoksyniwalenol (DON), z grupy trichotecenów, jest wynikiem
toksynotwórczych zdolności gatunków Fusarium: culmorum i graminearum, które również wykazują zdolność do syntezy zearalenonu. Zazwyczaj występuje w zbożach: jęczmieniu, pszenicy, a także
w kukurydzy i niemal zawsze jest wytwarzany na roślinach przed
zbiorem (w czasie długotrwałych okresów chłodu, w czasie wegetacji
i żniw przebiegających w warunkach dużej wilgotności) [Suchorzyńska i Misiewicz 2009]. Obecność tej toksyny stwierdza się w ok. 57%
analizowanych próbkach pszenicy, 40% kukurydzy, 68% owsa, 59%
jęczmienia, 49% żyta i 27% ryżu, jak również w produktach z nich wytwarzanych – mące, chlebie i śniadaniowych produktach zbożowych.
Zawartość DON w porażonych ziarniakach pszenicy i pszenżyta może
wynosić 30 mg·kg-1 [Chełkowski 2010].
Zearalenon (toksyna F-2, ZEA) to mykotoksyna o działaniu estrogennym, występująca przede wszystkim w kukurydzy i zbożach
(pszenicy, jęczmieniu, sorgu i ryżu) [Zinedine i in. 2007]. Istnieją
doniesienia o obecności tej toksyny w innych produktach – piwie,
kawie, orzechach włoskich, bananach i soi [Balas 2006]. Powstawanie
zearalenonu jest skutkiem nieprawidłowego przechowywania roślin
po zbiorze, zwłaszcza przy dużej wilgotności i zmiennej temperaturze.
Znaczące zawartości ZEA stwierdzono w ziarnie pszenicy i jęczmienia
w USA, Kanadzie, Szwecji, Anglii i Finlandii. Jednak zdecydowanie
najwyższe zawartości tej substancji zawierała kukurydza: ziarno lub
kiszonki z całych kolb [Chełkowski 2010].
Wpływ mykotoksyn na organizm człowieka zależy od rodzaju
i ilości w produktach spożywczych, stąd konieczność monitorowania
występowania tych związków w artykułach spożywczych [Rozporządzenie 2006].
294
PESTYCYDY
Pestycydy są bardzo rozpowszechnione we współczesnym rolnictwie,
wskutek czego często dochodzi do przedostawania się tych związków
do środowiska naturalnego [Bojanowska i Pabich 2012]. Szczególnie
ważny jest problem zanieczyszczenia żywności pestycydami oraz
kumulacji tych groźnych związków w organizmach żywych [Beyer
i Biziuk 2008]. Wśród pestycydów występują substancje o działaniu
kancerogennym, mutagennym i teratogennym, w tym pestycydy
chloroorganiczne (DDT, HCH, Aldrina i in.) utrzymujące się w środowisku latami. Biorąc pod uwagę trwałość, mobilność w ekosystemie
i zdolność do biokumulacji, pestycydy stanowią jedną z najbardziej
niebezpiecznych grup związków, na jakie narażony jest człowiek [Makles i Domański 2008].
Najczęstszą przyczyną zanieczyszczenia żywności tymi substancjami jest ich używanie niezgodnie z zasadami dobrej praktyki
rolniczej i niedostateczna kontrola nad ich stosowaniem [Roszko
i Szymczyk 2010]. Całkowite wyeliminowanie pestycydów z artykułów żywnościowych jest często niemożliwe, natomiast możliwe jest
ograniczenie ich do ilości praktycznie nieszkodliwych dla zdrowia.
Do środków spożywczych pestycydy mogą się przedostawać
w wyniku:
• bezpośredniego stosowania – nadmierna ilość lub niewłaściwy czas
aplikacji;
• ich obecności w glebie po zbiorze, a następnie przenikanie do upraw
następnych;
• zastosowania do wody (przy zwalczaniu komarów) – nadmierna ich
koncentracja w organizmach wodnych, np. po 7 dniach obecności
w środowisku wodnym DDT o stężeniu 0,1 mg∙kg-1, w ostrygach
zawartość tej substancji była na poziomie 15 mg∙kg-1;
• stosowania pestycydów na ciało zwierząt (np. przeciwkleszczowych
repelentów) – kumulacja w produktach takich, jak mleko, mięso, jaja
i tłuszcz [LeDoux 2011].
Według WHO pestycydy są przyczyną corocznego zatrucia ok. 3
mln ludzi na świecie, z czego 220 tys. stanowią przypadki śmiertelne
[Kwiatkowska i in. 2013, Toxipedia]. Wśród poszkodowanych występują rolnicy, pracownicy firm produkujących chemikalia i konsumenci.
Spożywanie płodów rolnych zanieczyszczonych pestycydami przed
295
upływem karencji, prowadzi rocznie w UE do 20 tys. zgonów. Najgroźniejszymi skutkami chorób wywołanych pozostałościami pestycydów
w produktach żywnościowych są:
• zmiany nowotworowe, mutagenne i teratogenne,
• uszkodzenia układu odpornościowego, zaburzenia hormonalne,
• choroby układu oddechowego, trawiennego, limfatycznego, skórnego,
• synergizm działania w odniesieniu do palaczy i ludzi nadmiernie
spożywających alkohol [Makles i Domański 2008].
Najczęściej występującym powikłaniem, przy spożywaniu żywności zanieczyszczonej pestycydami, jest zatrucie, może ono być
ostre – związane ze spożyciem dużej ilości żywności, która uprawiana była bez przestrzegania zasad dobrej praktyki rolniczej, częściej
jednak spotyka się zatrucia związane z kumulacją małych dawek
pestycydów w ustroju człowieka. W przypadku pestycydów, których
trwałość wynosi kilkanaście lat, objawy mogą pojawić się nawet po
wielu latach [Toxipedia].
Obecna na rynku żywność nie powinna zawierać pozostałości
pestycydów na poziomie wyższym niż obowiązujące wartości najwyższych dopuszczalnych poziomów pozostałości (NDP) [Rozporządzenie 2008]. Zagrożenia zdrowia ludzi pozostałościami tych związków
powinno być szacowane, w przypadku wykrycia stosowania w danej
uprawie niezalecanych środków lub spodziewanego niekorzystnego
wpływu pobranego środka na zdrowie ludzi, jak również w produktach o relatywnie wysokim spożyciu czy zawierających pozostałości
posiadające niską wartość ADI lub/i niską wartość ARfD. Wartość ADI
(ang. Acceptable Daily Intake) określa akceptowane dzienne pobranie
substancji toksycznej, tj. ilość substancji w mg/kg masy ciała, jaka
może być pobierana przez człowieka codziennie z żywnością i wodą do
picia, przez całe życie. ARfD (ang. Acute Reference Dose) określa ilość
substancji, wyrażoną w mg∙kg-1 masy ciała, która może być pobrana
w czasie nie dłuższym niż 24 h bez znaczącego ryzyka dla zdrowia
konsumenta [Łozowicka i in. 2011].
296
PODSUMOWANIE
Bezpieczeństwo i jakość żywności wzbudza szczególne zainteresowanie konsumentów zwłaszcza, że produkty rolne mogą ulec zanieczyszczeniu na każdym etapie ich produkcji (rozwój rośliny na polu, zbiór,
obróbka, przechowywanie, transport gotowego produktu).
Oprócz omówionych zanieczyszczeń żywności należy wspomnieć o dobrze znanym zagadnieniu skażeń żywności metalami
ciężkimi, wynikających z ich szerokiego rozpowszechnienia w środowisku. Spośród tej grupy największe zagrożenie dla zdrowia człowieka stwarzają kadm, ołów i rtęć. Ich wspólną cechą jest zdolność
do kumulacji w organizmie ludzkim, długi okres biologicznego
półtrwania i związana z tym toksyczność chroniczna [Zając i Szyszlak-Bargłowicz 2011]. Szczególnie niebezpieczne są dla organizmów
młodych, a skutki zdrowotne regularnego spożywania produktów
zawierających nawet niewielkie ilości tych pierwiastków mogą ujawnić się po wielu latach.
Metale ciężkie przenikają do żywności głównie z powietrza atmosferycznego, gleby i wody [Jackowska 2012], a także w trakcie procesów technologicznych w wyniku stosowania środków pomocniczych
przy produkcji żywności, z aparatury, naczyń i opakowań. Szacuje się,
że około 80 do 90% całkowitego pobrania metali ciężkich do organizmu następuje z żywnością, natomiast reszta wchłaniana jest przez
układ oddechowy. Na ich przyswajanie przez organizm człowieka ma
wpływ odpowiednio przeprowadzony proces technologiczny, a także
czynniki związane ze sposobem żywienia. Odpowiednio zbilansowana dieta, dostarczająca wszystkich niezbędnych składników pokarmowych, pełni rolę ochronną i znacznie łagodzi skutki toksycznego
działania metali ciężkich [Juszczak 2004].
LITERATURA
Abnet C. C., 2007. Carcinogenic food contaminants. Cancer Invest, 25: 189–196.
Ariño A., Herrera M., Estopañan G., Rota M., Carramiñana J., Juan T., Herrera, A., 2009. Aflatoxins in bulk and pre-packed pistachios sold in Spain
and effect of roasting. Food Control, 20(9): 811–814.
Balas J., 2006. Mykotoksyny jako źródło zanieczyszczeń żywności pochodzenia
roślinnego. Post. Fitoter., 2: 98–104.
297
Beyer A., Biziuk M., 2008. Polskie regulacje prawne na tle przepisów Unii Europejskiej dotyczące zawartości pestycydów w produktach żywnościowych.
Ecol. Chem. Eng. S, 15(1): 29–43.
Bojanowska M., Czerwiński J. Tys. J., 2008. PAH in vegetable fats. Pol. J. Environ. Stud., 17(1B): 207–212.
Bojanowska M., Kostecka M., 2012. Mikotoksyny – potencjalne źródło zanieczyszczenia żywności. Toksyczne substancje chemiczne, pod red. W. Lipińskiego, Radom: 119–135.
Bojanowska M., Pabich M., 2012. Pestycydy w żywności. Toksyczne substancje
chemiczne, pod red. W. Lipińskiego, Radom: 53–64.
Camargo M. C., Toledo M. C. F., 2003. Polycyclic aromatic hydrocarbons in Brazilian vegetables and fruits. Food Control 14: 49–53.
Chełkowski J., 2010. Mikotoksyny, grzyby toksynotwórcze, mikotoksynozy
(www.cropnet.pl)
Chiodini A. M., Scherpenisse P., Aldert A. Bergwerff A.A., 2006. Ochratoxin
A contents in wine: comparison of organically and conventionally produced
products. J. Agr. Food Chem., 54: 7399–7404.
Czerwiecki L., Wilczyńska G., Kwiecień A., 2006. Mycotoxins in several Polish
food products in 2004–2005. Mycotoxin Research 22(3): 159–162.
Dzwolak W., 2011. Patulina w sokach jabłkowych – zapobieganie i redukcja.
PFiOW, 3: 24–26.
Food Safety – from the Farm to the Fork, http://ec.europa.eu/food/index_
en.htm
Gajęcka M., Zielonka Ł., Obremski K., Gajęcki M., 2008. Prawdopodobne konsekwencje występowania mikotoksyn w materiałach paszowych. Postępy
Nauk Rolniczych 2: 78–84.
Guillen, M. D., Sopelana, P., Partearroyo, M. A., 1997. Food as a source of
polycyclic aromatic carcinogens. Rev. Environ. Health, 12: 133–146.
Jackowska I. 2012. Zanieczyszczenia wód. Toksyczne substancje chemiczne,
pod red. W. Lipińskiego, Radom: 29–38.
Juszczak L., 2004. Metale ciężkie w żywności. Lab. Przem., 6: 22–26.
Kazerouni N., Sinha R., Hsu C.H., Greenberg A., Rothman N., 2001. Analysis
of 200 food items for benzo(a)pyrene estimation of its intake in an epidemiological study. Food Chem Toxicol., 39: 423–436.
Kwiatkowska M., Jarosiewicz P., Bukowska B., 2013. Glifosat i jego preparaty – toksyczność, narażenie zawodowe i środowiskowe. Med. Pr.,
64(5):717–729.
Ledoux M., 2011. Analytical methods applied to the determination of pesticide
residues in foods of animal origin. A review of the past two decades. J.
Chromatogr. A 1218: 1021–1036.
298
Lin D., Zhu L., 2004. Polycyclic aromatic hydrocarbons: pollution and source
analysis of black tea. J. Agr. Food Chem., 52: 8268–8271.
Łozowicka B., Kaczyński P., Rutkowska E., Jankowska M., 2011. Narażenie
dzieci na pozostałości pestycydów w jabłkach. Bromatol. Chem. Toksykol.,
40(4), 1079–1086.
Makles Z., Domanski W., 2008. Ślady pestycydów – niebezpieczne dla człowieka
i środowiska. Bezp. Pr., 1: 5–9.
Moret S., Conte L. S., 2000. Polycyclic aromatic hydrocarbons in edible fats and oils:
occurrence and analytical methods. J. Chromatogr. A, 882: 245–253.
Moss M. O., 2002. Risk assessment for afatoxins in foodstuffs. Int. Biodeterior.
Biodegrad., 50: 137–142.
Mottier P., Parisod V., Turesky R. J., 2000. Quantitative determination of
polycyclic aromatic hydrocarbons in barbecued meat sausages by gas chromatography coupled to mass spectrometry. J. Agric. Food Chem., 48:
1160–1166.
Nowak A., Libudzisz Z. 2007. Karcynogeny w przewodzie pokarmowym
człowieka. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4 (59): 9–25.
Oleszczuk P., 2002. Zanieczyszczenie żywności przez wielopierścieniowe
węglowodory aromatyczne. Arch. Environ. Prot., 28 (1): 107–118.
Phillips P. H., 1999. Polycyclic aromatic hydrocarbons in the diet. Mutat. Res.,
443: 139–147.
Risk Assessment Studies Report, 2006. Ochratoxin A in food. Centre for Food
Safety Food and Environmental Hygiene Department. The Government of the Hong Kong Special Administrative Region, 23.
Roszko M., Szymczyk K. 2010. Pozostałości pestycydów w żywności. Przem.
Spoż. 64: 24–26.
Rozporządzenie Komisji (WE) Nr 149/2008 z dnia 29 stycznia 2008 r.
w sprawie najwyższych dopuszczalnych poziomów pozostałości pestycydów w żywności i paszy pochodzenia roślinnego i zwierzęcego oraz
na ich powierzchni (z późn. zm.).
Rozporządzenie Komisji (We) Nr 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r. ustalające najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń
w środkach spożywczych. (z późn. zm.)
Simko P., 2002. Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in smoked meat products and smoke flavoring food additives. J. Chromatogr. B, 770: 3–18.
Srogi K.: Monitoring of environmental exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons: a review. Environ. Chem. Lett., 2007, 5, 169–195.
Suchorzyńska M., Misiewicz A., 2009. Mikotoksynotwórcze grzyby fitopatogeniczne z rodzaju Fusarium i ich wykrywanie technikami PCR. Post. Mikrobiol., 48(3): 221–230.
299
Tfouni S. A. V., Toledo M.C.F., 2007. Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in cane sugar. Food Control, 18: 948–952.
Toxipedia – Effects of Pesticides on Human Health, www.toxipedia.org/display/toxipedia/Effects+of+Pesticides+on+Human+Health
Wójcik A., 2009. Oznaczanie aflatoksyn w materiale roślinnym. Prog. Plant
Prot., 49(4): 2087–2089.
Yuan Y., Zhuang H., Zhang T., Liu J., 2010. Patulin content in apple products
marketed in Northeast China. Food Control, 21: 1488–1491.
Zając G., Szyszlak-Bargłowicz J., 2011. Ocena zawartości wybranych metali
ciężkich w mąkach chlebowych. Ochr. Środ. i Zasob. Natur., 48: 520–525.
Zinedine A., Soriano J. M., Molto J. C., Manes J., 2007. Review on the toxicity, occurrence, metabolism, detoxification, regulations and intake of zearalenone: An oestrogenic mycotoxin. Food Chem. Toxicol., 45: 1–18.
300
Agnieszka DUDZIAK
Monika STOMA
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 301–309
ISSN 1895-2241
ZARZĄDZANIE STRATEGIĄ ORGANIZACJI
W UJĘCIU PROCESOWYM
STRATEGIC MANAGEMENT ORGANIZATION
IN BUSINESS PROCESS
Abstrakt. W dobie współczesnych uwarunkowań rynkowych coraz większym problemem staje się umiejętność elastycznego zarządzania przedsiębiorstwem. Trudne warunki rozwoju przemysłu w gospodarce lokalnej, jak
i globalnej komplikują działalność organizacyjną przedsiębiorstw. Pojawia
się także problem produktywności oraz umiejętnego dostosowania strategii
zarządzania organizacją. Dlatego też współczesne przedsiębiorstwa powinny podążać za nowatorskim i elastycznym podejściem do sposobu budowania strategii swojej działalności. W artykule zaprezentowano procesowe
uwarunkowania efektywnego i skutecznego zarządzania strategicznego
w organizacji. Zostały również zaprezentowane koncepcje współczesnych
systemów zarządzania w ujęciu organizacji jako systemu – uporządkowanego, zorganizowanego zbioru pewnych elementów, które zostały wyodrębnione z otoczenia. Najważniejszym zagadnieniem z punktu widzenia
niniejszego artykułu wydaje się być jednak problem dostosowania działań
organizacji do zmieniających się potrzeb rynku, które powinny być w największym stopniu zaspokajane przez dostarczenie wyrobów bądź też usług.
Słowa kluczowe: Zarządzanie strategiczne, organizacja, proces, system zarządzania.
Summary. In today’s modern market conditions are increasingly becoming
a problem in the flexible capacity management. Difficult conditions for the
development of industry in the local economy as well as global enterprises
complicated organizational activity. There is also the issue of productivity
and skillful adaptation of the strategy management. Therefore, today’s companies should follow an innovative and flexible approach to how to build
a strategy for your business. The article presents the process conditions for
the efficient and effective strategic management in an organization. They
301
were also presented concepts in modern management systems in terms of
the organization as a system – a structured, organized collection of some
of the elements that have been extracted from the environment. The most
important issue from the point of view of this article seems to be a problem
of alignment of the organization to the changing market needs that should
be met to the greatest extent by the provision of goods or services.
Key words:Strategic management, organization, process management system.
WSTĘP
Współczesna rzeczywistość cechuje się ogromną złożonością przebiegających w niej procesów. Obecna sytuacja rynkowa wymaga
projektowania i tworzenia coraz to doskonalszych i często bardziej
skomplikowanych produktów, w odniesieniu do tych które są oferowane na rynku. W konsekwencji działania te pozwalają na osiągniecie
i utrzymanie przewagi konkurencyjnej, ale przede wszystkim skoncentrowanie się na tych działaniach, które kierują przedsiębiorstwo
do osiągnięcia sukcesu.
Celem artykułu jest zwrócenie uwagi na charakter podejścia
procesowego oraz jego istotę oraz dalszy kierunek rozwoju dla traktowania przedsiębiorstwa w sposób procesowy. Analiza stosowanych
instrumentów podejścia procesowego, została wymuszona przez
wzrastającą siłę konkurencji.
PRZEDSIĘBIORSTWO JAKO SYSTEM
Charakter podejścia procesowego wymaga przyjęcia założenia, w myśl
którego przedsiębiorstwo należy rozpatrywać jako system (rys. 1).
Podejście procesowe w zarządzaniu współczesna organizacją
PRZEDSIĘBIORSTWO=SYSTEM
Rys. 1. Przedsiębiorstwo jako system [Opracowanie własne]
W systemie tym proces zarządzania powinien być interpretowany
w trzech podstawowych aspektach: rzeczowym (przedmiotowym),
statycznym i dynamicznym.
302
Zarządzanie strategią organizacji w ujęciu procesowym
Aspekt rzeczowy określa sferę zarządzania jako rzecz zorganizowaną. Obejmuje ona ludzi i aparaturę, zaś jej głównym zadaniem jest
funkcja szeroko rozumianego stymulowania współdziałania wszystkich
podsystemów wykonawczych, zgodnie z przyjętym celem działania.
Sfera ta obejmuje jednostki zarządzania, stanowiska kierownicze, itp.
Aspekt rzeczowy można zawęzić jedynie do ujęcia podmiotowego,
a więc tylko do ludzi, którzy mają zarządzać przedsiębiorstwem.
Aspekt statyczny odpowiada statycznie pojmowanej strukturze
organizacyjnej, której wyrazem jest określone uporządkowanie funkcjonalne i hierarchiczne danego systemu. Wskazuje on na niezmienność w czasie jakiejś cechy. W odniesieniu do rzeczy zorganizowanej
aspekt statyczny można rozpatrywać zamiennie z aspektem strukturalnym, a więc za pomocą struktur organizacyjnych.
Aspekt dynamiczny występuje w dwóch odmianach: funkcjonalnej i instrumentalnej. Aspekt funkcjonalny z jednej strony jest związany z poszczególnymi funkcjami zarządzania, przede wszystkim
z metodami ich realizacji, z drugiej zaś dotyczy syntezy przebiegów
organizacyjnych w układy informacyjno-decyzyjne. Te ostatnie stanowią odpowiednik dynamicznie pojmowanej struktury organizacyjnej.
Aspekt instrumentalny odnosi się do czynników decyzyjnych traktowanych jako system (zestaw) instrumentów ekonomiczno-finansowych, politycznych, psychologicznych – stosowanych w zarządzaniu.
Czynniki te to narzędzia (instrumenty) zarządzania życiem społeczno-gospodarczym; mogą przyjmować postać parametrów lub sterowań
(decyzji sterowniczych, regulacyjnych) i ich dobór będzie rozstrzygał
o trafności rozwiązań zadań decyzyjnych.
Aspekt funkcjonalny dotyczy ścisłego znaczenia procesu zarządzania, natomiast szeroko rozumiany proces zarządzania łączy w sobie dwa punkty widzenia – funkcjonalny i instrumentalny. Należy jednak zaznaczyć, że oddzielenie poszczególnych aspektów często nie jest
w ogóle możliwe, gdyż w praktyce najczęściej muszą występować one
razem, stanowiąc integralną część. W szczególności aspekt statyczny
i dynamiczny wzajemnie się uzupełniają, gdyż statycznie pojmowana
struktura organizacyjna narzuca kształtowanie się przebiegów i całych
złożonych procesów, warunkując zarazem utrzymywanie równowagi
w danym systemie, tak i odwrotnie – realizacja procesów może wymagać dokonywania określonych zmian w statycznym ujęciu systemu.
303
WEJŚCIE
• Wyposażenie
produkcyjne
• Kapitał
• Ludzie (praca)
• Materiały
• Energia
• Wiedza
• Informacje
• …
Procesy produkcyjne
- proces podstawowy
- procesy pomocnicze
•
•
•
•
•
WYJŚCIE
Wyroby
Usługi
Odpady produkcyjne
Informacje
…
Zarządzanie
- Planowanie
- Organizowanie
- Przewodzenie
i motywowanie
- Kontrola
Rys. 2. Model systemu produkcyjnego. [Opracowanie własne]
Podstawowe cechy organizacji jako systemu można opisać nastę
pująco:
• Organizacja jest systemem otwartym, który prowadzi z otoczeniem
wymianę materii, energii i informacji,
• Organizacja jest uporządkowanym systemem społeczno-tech
nicznym,
• Organizacje są systemami tworzonymi celowo,
• Organizacje charakteryzują się budową hierarchiczną, co oznacza,
że organizacja jako system dzieli się na podsystemy,
• Organizacje mają zdolność doskonalenia się, podnoszenia swojej
sprawności i stopnia zorganizowania,
• Organizacje dążą do zachowania równowagi z otoczeniem poprzez
zmiany swojej struktury,
• Funkcje kierownicze w organizacjach znajdują wyraz w procesach,
które określa się mianem „sterowania” – rozumianego jako zamierzone oddziaływanie jednego systemu na inny w celu uzyskania
zmian uważanych za pożądane www.wsz-pou.edu.pl/biuletyn/druk.
php?p=&strona=biul_teorkuk&nr=3- _ftn6 i „regulacji” rozumianej
jako zamierzone oddziaływanie jednego systemu na inny w celu
otrzymania zmian zgodnych z wcześniej ustaloną normą,
• Organizacje charakteryzują się ekwifinalnością, co oznacza możliwość osiągania podobnych efektów w różnych typach struktur
organizacyjnych [Krzakiewicz K., 1994].
304
Cechą charakterystyczną każdego systemu produkcyjnego jest
fakt istnienia tzw. elementów wejścia i wyjścia. Pierwszym etapem
(elementy wejścia) jest ten stan, w którym są angażowane w procesy
produkcyjne pewne zasoby początkowe, np. ludzie – pracownicy, surowce, materiały potrzebne do produkcji, energia itp. Następnie poddawane są one procesom transformacji (czyli procesom zarządzania),
w wyniku których elementy przeobrażając się tworzą pożądane (bądź
też nie) elementy stanu końcowego, inaczej zwanym elementami wyjścia. Rysunek nr 2 przedstawia model systemu produkcyjnego, który
prezentuje tą zmianę procesową w organizacji.
PROCESOWE PODEJŚCIE W ZARZĄDZANIU ORGANIZACJĄ
Przy prawidłowym zarządzaniu z wykorzystaniem podejścia procesowego, każdy proces powinien posiadać procedury, w których opisane
jest jak i kto ma rozwiązywać bieżące problemy procesu i jak ma doskonalić proces [Dudziak A., Stoma M., Krzaczek P., 2012].
Pełen opis orientacji procesowej podaje K. McCormack (McCormack K. P, 1999), który na podstawie badań własnych oraz przeglądu
definicyjnego określił i usystematyzował elementy orientacji procesowej
przedsiębiorstwa. Autor ten wymienia następujące jej komponenty:
• ujęcie procesowe, które polega na postrzeganiu działań firmy przez
pryzmat procesów, w wyniku czego może dojść do zastąpienia kultury autarkicznej jednostek organizacyjnych kulturą ich współpracy;
• struktura procesowa, która charakteryzuje się zmniejszeniem
liczby szczebli hierarchicznych, decentralizacją władzy oraz występowaniem zespołów procesowych i właścicieli procesów;
• operacje w procesie, których wykonanie jest zadaniem zespołów
procesowych i właścicieli procesów;
• systemy zarządzania procesami i pomiaru ich parametrów (na
przykład: czas i koszt realizacji, poziom jakości procesu), mające na
celu systematyczne ich doskonalenie;
• kultura procesowa, która charakteryzuje się współpracą jednostek
organizacyjnych zorientowaną na spełnienie potrzeb klienta, sprawną wewnętrzną i zewnętrzną komunikacją, współodpowiedzialnością
za wykonywane w ramach zespołów zadania oraz kreatywnością
[PN-EN ISO 9000: 2000].
305
306
Apele do pracowników o lepszą pracę. Systemy nagród i kar oraz premii i upomnień.
Produkt końcowy, ten który trafia do klienta.
Komórka do spraw jakości.
Bezpośredni przełożony.
Określa je bezpośredni przełożony. Często
nie są one opisane, podlegają niejasnym dla
pracownika zmianom oraz interpretacjom zależnym od aktualnej potrzeby przełożonego.
Współzawodnictwo, rankingi, najlepszy
sprzedawca, lokalna optymalizacja, każdy dba
o swoje, wygrał−przegrał.
Wykonywanie poleceń przełożonych.
Co jest przedmiotem doskonalenia jakości?
Kto dba o jakość?
Kto z perspektywy indywidualnego pracownika
wyznacza normę jakości
jego pracy? Kto tę jakość
ocenia?
W jaki sposób określane są
zasady postępowania przy
wykonywaniu czynności
służbowych?
Co ważniejsze — współ-praca czy współzawodnictwo?
Jaki jest stopień samo-dzielności pracownika?
Zarządzanie procesowe
Współpraca, organizowanie i optymalizacja
współpracy, wygrał−wygrał, eliminacja współzawodnictwa.
Zarządzanie własnym miejscem pracy: udział
w tworzeniu standardów, korzystanie z doradztwa właścicieli procesów.
Są określone w procedurach tworzonych z
udziałem ich przyszłych wykonawców. Procedury
stanowią oficjalne dokumenty, a wprowadzane
w nich zmiany wymagają analizy i dyskusji z
udziałem zainteresowanych.
Bezpośredni odbiorca, czyli klient wewnętrzny
lub zewnętrzny, a także właściciele procesów,
każdy w zakresie odpowiednich czynności.
Wszyscy pracownicy, dostawcy, a nawet klient.
Wszystkie produkty ich składniki, narzędzia do
ich wytwarzania i procedury wytwarzania.
Analiza i optymalizacja proce-su z udziałem jego
wykonawców. Ustalenie norm jakości i prowadzenie regularnych pomiarów jakości.
Źródło: Blikle A., Doktryna Jakości – rzecz o skutecznym zarządzaniu, www.moznainaczej.com.pl/, Warszawa 2013, s. 305.
Zarządzanie tradycyjne
Pytanie
Co czyni się dla poprawienia jakości lub wydajności
pracy?
Tab. 1. Porównanie zarządzania tradycyjnego z procesowym
Orientacja procesowa przedsiębiorstwa jest koncepcją znaną
wcześniej, ale spopularyzowaną dopiero w latach osiemdziesiątych
i dziewięćdziesiątych i mającą duże znaczenie zarówno dla współczesnych firm, jak i przedsiębiorstw przyszłości http://procesybiznesowe.
pl/2011/istota-orientacji-procesowej/- _ftn1.
Przedsiębiorstwo koncentrujące się na procesach to organizacja
podkreślająca postrzeganie biznesu przez pryzmat poziomych procesów, które „przecinają” całą organizację i posiadają wejście produktu
na początku i wynik oraz klienta na końcu [Davenport T. H., 1993].
Funkcjonowanie przedsiębiorstw można przedstawić za pomocą
wzajemnie ze sobą powiązanych procesów. Owe procesy realizują
różnorodne cele, jakie stawia sobie dane przedsiębiorstwo, dążąc
jednocześnie do minimalizacji kosztów funkcjonowania. W ujęciu
procesowym przedsiębiorstwo jest traktowane jako proces, czyli ciąg
powiązanych czynności składających się na określoną wartość z punktu widzenia klienta. Nie jest w nim ważny stopień realizacji poszczególnych operacji i czynności, biorących udział w całym działaniu lecz
stopień realizacji pożądanego efektu. Porównanie klasycznego oraz
procesowego ujęcia zarządzania przedsiębiorstwem zostało przedstawione w tabeli 1.
WSPÓŁCZESNE WYZWANIA DLA ORGANIZACJI
PROCESOWEJ
Próba zbudowania jednego możliwego do wykorzystania we wszyst
kich przedsiębiorstwach rozwiązania, niezależnie od stosowanego
modelu biznesu, nie jest możliwa. Trudno byłoby nakazać wszystkim
podmiotom stosować „jeden najlepszy” sposób działania. Poza tym
polskie przedsiębiorstwa charakteryzuje stosunkowo niski poziom
tzw. dojrzałości procesowej. Ponadto często firmy skupiają się zbyt
mocno nad wdrożeniem systemów ISO. Natomiast konieczne jest
wyjście poza tradycyjne podejście do doskonalenia procesów. Normy
zgodne z systemami ISO w większości polskich przedsiębiorstw są często w niewłaściwy sposób realizowane. Wymuszają skupienie się pracowników na rygorystycznym przestrzeganiu procedur. W metodach
podnoszenia efektywności procesów chodzi o coś więcej, mianowicie
o rzeczywiste doskonalenie organizacji, a nie o dotrzymywanie usta307
lonych wcześniej standardów i procedur działania, które nie zawsze
uwzględniają wpływ zmian zachodzących w otoczeniu.
W praktyce zarządzania uważa się, że obszarami funkcjonowania przedsiębiorstwa, w których znajomość procesów ma największe
znaczenie, są:
• zarządzanie relacjami z klientami,
• zarządzanie wytwarzaniem wyrobów i usług,
• oraz zarządzanie rozwojem produktów.
Jednocześnie procesy realizowane w tych obszarach zalicza się do
grupy procesów głównych zachodzących w przedsiębiorstwie przemysłowym [Weiss E., 2012].
PODSUMOWANIE
Wyzwania, jakie stawiane są obecnie przed zarządzaniem strategicznym i ich powiązanie z procesowym charakterem organizacji budzi
coraz więcej pytań oraz wątpliwości menedżerów zarządzających
przedsiębiorstwem. Rynki bowiem stwarzają ogrom możliwości ale
przede wszystkim i duże ryzyko w momencie nietrafionej diagnozy.
Jak się jednak wydaje, nie jest obecnie możliwe oddzielenie zarządzania strategicznego od zarządzania procesowego. Oba obszary działalności są ze sobą zbieżne i jednocześnie powiązane.
Do głównych obszarów odniesienia podejścia procesowego należą zarówno zarządzanie strategiczne jak i zarządzanie operacyjne.
W zarządzaniu strategicznym szczególnym kierunkiem zastosowań
jest efektywność ekonomiczna dokonywanych zmian. Powyższe wnioski mają swoje rozwinięcie w odniesieniu do zarządzania strategicznego, które jest ukierunkowane na efektywne wykorzystanie potencjału
i zasobów, jak również ma za zadanie koordynować złożone prace,
zabezpieczające różnorodne procesy w przedsiębiorstwie.
LITERATURA
Blikle A., Doktryna Jakości – rzecz o skutecznym zarządzaniu, www.moznainaczej.com.pl/, Warszawa 2013, s. 305.
Davenport T. H., Process Innovation: Reengineering Work Through Information
Technology, Harvard Business School Press, 1993, s. 6.
308
Dudziak A., Stoma M., Krzaczek P., Efektywne zarządzanie z wykorzystaniem
map procesów przez przedsiębiorstwa transportowe, Logistyka, 4/2012,
s. 914–921.
Podstawy organizacji i zarządzania (pod red. K. Krzakiewicza), Wyd. Akademia Ekonomiczna, Poznań 1994, s. 39.
PN-EN ISO 9000:2000.
Weiss E., Instrumenty podejścia procesowego w zarządzaniu przedsiębiorstwem,
Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Szczecińskiego Nr 737 Finanse, Rynki
finansowe, Ubezpieczenia Nr 56, Szczecin 2012, s. 263.
309
Joanna KLEPACKA
Ryszard RAFAŁOWSKI
Agnieszka NAJDA
Aleksandra MAJKOWSKA
Łukasz KOPIŃSKI
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 311–317
ISSN 1895-2241
ANALIZA ZAWARTOŚCI ZWIĄZKÓW FENOLOWYCH
W HERBACIE ZIELONEJ W ZALEŻNOŚCI
OD JEJ RODZAJU I CZASU EKSTRAKCJI LIŚCI
THE ANALYSIS OF PHENOLIC COMPOUNDS
IN GREEN TEA DEPENDING ON ITS KIND
AND THE TIME OF LEAVES EXTRACTION
Abstrakt. Analizowano zawartość związków fenolowych ogółem w suchych
i liściach i naparach herbaty zielonej uprawianej w różnych krajach (Chiny,
Japonia, Wietnam). Wykazano, że ilość polifenoli zależy od rodzaju herbaty
i czasu ekstrakcji liści a najlepszym źródłem tych związków są herbaty pochodzące z Japonii i Wietnamu. W większości badanych naparów zawartość
związków fenolowych wzrastała w miarę wydłużania czasu ekstrakcji liści
i osiągała swoją największą wartość po 15 minutach, dlatego też ze względu
na korzystne działanie związków fenolowych na organizm człowieka należałoby rozważyć parzenie herbaty dłużej, niż zalecane w normach 6 minut.
Słowa kluczowe: fenole, zielona herbata, napary
Summary. Total phenolic compounds were analyzed in dry leaves and infusions of green tea cultivated in different countries (China, Japan, Vietnam).
It was shown that phenolic’s content depended on the kind of analyzed tea
and time of leaves extraction. The best source of these components came
from Japan and Vietnam. In most infusions the content of phenolic compounds increased with the length of leaves extraction and reached its maximum level after 15 minutes. Due to the positive effect of phenolics on the
human health it should be considered to brewing the tea leaves longer then
recommended in standards.
Key words: phenolic, green tea, infusions
311
Joanna Klepacka, Ryszard Rafałowski, Agnieszka Najda, Aleksandra Majkowska...
WSTĘP
Polifenole należą do związków o wysokiej aktywności biologicznej,
a herbata ze względu na skalę spożycia może być ich znaczącym źródłem
w diecie człowieka [Perumalla i Hettiarachchy 2011; Sánchez-Tena
i in. 2013]. Wśród związków fenolowych herbaty dominują katechiny
i taniny oraz produkty ich przemian [Wierzejska i Jarosz 2004]. Zawartość i wzajemne proporcje tych związków zależą w dużym stopniu od
rodzaju liści herbacianych (ich warunków uprawy, wieku, czasu zbioru)
oraz zaawansowania procesu fermentacji [Rawel i Kulling 2007, Buratti
i in. 2008, Park i in. 2010]. Podczas produkcji herbaty czarnej polifenole
obecne w liściach ulegają oksydacyjnej polimeryzacji, w wyniku której
powstają złożone związki chemiczne [Ramalho i in. 2013]. Herbata
zielona otrzymywana jest poprzez suszenie świeżych liści lub wstępne
działanie na nie parą wodną, a następnie wysuszenie. W takich warunkach oksydaza polifenolowa ulega inaktywacji, co zapobiega utlenianiu
i przemianom związków fenolowych a dzięki temu otrzymany produkt
jest bogaty we flawonole i kwasy fenolowe [Fik i Zawiślak 2004, Carvalho i in. 2010]. Napary zielonej herbaty charakteryzują się silnym
działaniem bakteriobójczym i bakteriostatycznym, działają korzystnie
na układ pokarmowy, nerki i drogi moczowe, układ krwiotwórczy i sercowo-naczyniowy, nerwowy i oddechowy a także aktywizują działanie
mózgu, usuwają zmęczenie i obniżają ciśnienie krwi [Górecka i in. 2004,
Zagoskina i in. 2007, Rusak i in. 2008, Park i in. 2010].
Herbata zielona, która należy do najstarszych napojów świata,
zdobywa coraz większą popularność w Polsce, dlatego też celem niniejszej pracy stało się określenie, czy jej rodzaj oraz czas parzenia
liści mają wpływ na zawartość związków fenolowych.
MATERIAŁ I METODY
Analizie poddano 6 herbat zielonych liściastych bez dodatków o znanym kraju pochodzenia zakupionych w roku 2011 w sklepie „Herbaty
Świata” w Olsztynie. Trzy herbaty pochodziły z Chin (Gunpowder,
Yunnan Green i Chun Mee), dwie z Japonii (Sencha i Bancha) i jedna
z Wietnamu (Vietnam Green).
Zawartość związków fenolowych określono metodą Ribereau-Gayon [1972] w suchych liściach (za pomocą ekstrakcji 96% etano312
Wietnam
* – wartości liczbowe oznaczone różnymi literami różnią się między sobą istotnie statystycznie przy a=0,05 (małe litery analizowane w kolumnach odnoszą się do różnic między rodzajami herbat, duże litery analizowane w wierszach dotyczą różnic
w zależności od czasu parzenia)
Japonia
Chiny
3,15a
6,00c
5,59b
7,98f
6,41d
7,77e
Nazwa
Gunpowder
Yunnan Green
Chun Mee
Sencha
Bancha
Vietnam Green
Kraj pochodzenia
Liście [%]
3 min.
40,64aA
47,79cA
45,02bA
53,49dA
47,38cA
44,80bA
Napary [mg ∙ 100 cm3]
6 min.
9 min.
12 min.
46,33aB
60,50aC
62,93aD
52,17bB
60,36aC
71,61bD
60,71cB
85,71dD
78,00cC
76,06dB
78,90bC
82,58dD
69,11eB
78,56bC
89,67eD
66,68fB
82,58cC
89,88eD
Zawartość związków fenolowych
Rodzaj herbaty
Tab. 1. Zawartość związków fenolowych ogółem w suchych liściach i naparach badanej herbaty
15 min.
70,78aE
77,31bE
77,24bC
94,04dE
91,75cD
93,83dE
Analiza zawartości związków fenolowych w herbacie zielonej...
lem) i sporządzonych z nich naparach (1 g liści zalewano wodą
redestylowaną o temperaturze
100 0C i ekstrahowano przez
3, 6, 9, 12 i 15 minut). Reakcję
barwną wywoływano za pomocą
odczynnika Folina-Ciocaltea’u
i węglanu sodu a absorbancję
mierzono po upływie godziny
przy długości fali 720 nm. Wyniki wyrażono jako ekwiwalent
kwasu galusowego.
Oznaczenia wykonywano
w 3 powtórzeniach równoległych a pomiar barwy dla każdego ekstraktu wykonywano
dwukrotnie.
Badanie istotności różnic
w zawartości związków fenolowych między analizowanymi
produktami przeprowadzono
testem Duncana (Statistica
8.0) przy poziomie istotności
a=0,05.
WYNIKI I DYSKUSJA
Wykazano, że rodzaj herbaty
ma wpływ na zawartość polifenoli zarówno w suchych liściach,
jak i sporządzonych z nich naparach (tab. 1).
Najlepszym źródłem związków fenolowych jest japońska
herbata Sencha (7,98% polifenoli w suchych liściach i 94,04
mg ∙ 100 cm3 naparu uzyskane313
go po 15 minutach ekstrakcji liści) i pochodząca z Wietnamu Vietnam
Green (7,77% polifenoli w suchych liściach i 93,83 mg ∙ 100 cm3
naparu), natomiast najmniej tych związków zawiera chińska herbata
Gunpowder (3,15% w suchych liściach i 70,78 mg ∙ 100 cm3 naparu).
W prawie wszystkich analizowanych naparach stwierdzono wzrost
ilości związków fenolowych w miarę wzrostu czasu ekstrakcji liści
(wyjątkiem jest pochodząca z Chin herbata Chun Mee, w której ilość
polifenoli malała po 12 minutach ekstrakcji). Najbardziej różnicujący
czas parzenia to 6 minut, ponieważ napary wszystkich analizowanych herbat ekstrahowane w tym czasie, różniły się między sobą pod
względem ilości polifenoli, a w pozostałych naparach różnice te nie
były tak jednoznaczne.
Analizując kraj pochodzenia herbaty należy stwierdzić, że jest
on czynnikiem różnicującym zawartość polifenoli zarówno w suchych liściach herbaty, jak i sporządzonych z nich naparach (tab. 1,
rys. 1). Nie wykazano różnic istotnych statystycznie jedynie między
3 minutowymi naparami herbaty pochodzącej z Chin i Wietnamu oraz 15 minutowymi naparami herbaty pochodzącej z Japonii
i Wietnamu.
Również inni autorzy potwierdzają, że herbata zielona jest bogatym źródłem polifenoli. Wołosiak i in. [2007] określili zawartość
związków fenolowych w suchych liściach herbaty na poziomie około
7%, a w 8 minutowych naparach tej herbaty uzyskanych z 1 g liści
w ilości 64 mg ∙ 100 cm3, co jest ilością podobną do oznaczonej w niniejszej pracy. Drużyńska i in. [2007] oznaczyli zawartość polifenoli
w liściach herbaty zielonej na poziomie od 5,26 do 12,36 mg ∙ 100 g
s.m. w zależności od rodzaju zastosowanego rozpuszczalnika. Nieco
wyższe ilości polifenoli w różnych rodzajach herbaty zielonej dostępnej w sklepach w Australii określili Yao i in. [2006], którzy oznaczyli te
związki na poziomie od 14,8 do 33,9% w zależności od rodzaju herbaty.
Podobną do uzyskanej w niniejszej pracy zależność wzrastającej
ilości polifenoli w miarę wydłużania czasu ekstrakcji liści herbaty określiły Witkowska i Zujko [2003]. Autorki stwierdziły, że 10-minutowy
czas parzenia herbaty w sposób istotny zwiększa ekstrakcję polifenoli
z suchych liści herbaty w porównaniu z ekstrakcją 3 i 5 minutową. Nie
wykazały one różnic istotnych statystycznie pomiędzy 20 minutowym, a pozostałymi czasami ekstrakcji.
314
* – wartości liczbowe oznaczone różnymi literami różnią się między sobą istotnie statystycznie przy a=0,05;
Rys. 1. Zawartość związków fenolowych w naparach badanych herbat
w zależności od kraju pochodzenia
315
WNIOSKI
Ilość związków fenolowych w herbacie zielonej zależy od jej rodzaju
oraz czasu ekstrakcji liści. Najlepszym ich źródłem są herbaty pochodzące z Japonii i Wietnamu.
W większości badanych herbat wraz z wydłużającym się czasem
ekstrakcji liści ilość polifenoli w naparach wzrastała.
Ze względu na ilość związków fenolowych czas sporządzania naparów powinien być dłuższy, niż zalecane w normach 6 minut.
LITERATURA
Buratti S., Scampicchio M., Giovanelli G., Mannino S. 2008. A low-cost and
low-tech electrochemical flow system for the evaluation of total phenolic
content and antioxidant power of tea infusions. Talanta, 75, 312–316.
Carvalho M., Jeronimo C., Valentao P., Andrade P. B., Silva B. M., 2010. Green tea: A promising anticancer agent for renal cell carcinoma. Food Chem.,
122(1), 49–54.
Drużyńska B., Stępniewska A., Wołosiak R. 2007. The influence of time and
type of solvent on efficiency of the extraction of polyphenols from green tea
and antioxidant properties obtained extracts. Acta Sci. Pol. Technol. Aliment., 6(1), 27–36.
Fik M., Zawiślak A., 2004. Porównanie właściwości przeciwutleniających
wybranych herbat. Żywność Nauka Technologia Jakość, 3(40), 98–105.
Górecka D., Korczak J., B. Gługosz, M. Hęś. 2004. Ocena jakości wybranych
gatunków herbat różnego pochodzenia. Bromat. Chem. Toksykol., XXXVII
(2), 145–150.
Park Y. S., Lee M. K., Heo B. G., Ham K. S., Kang S. G., Cho H. Y., Gorinstein S.
2010. Comparison of the nutrient and chemical contents of traditional Korean chungtaejeon and green teas. Plant Foods Hum. Nutr., 65, 186–191.
Perumalla A. V. S., Hettiarachchy. 2011. Green tea and grape seed extracts – Potential applications in food safety and quality. Food Res. Int., 44(4), 827–839.
Ramalho S. A., Nigam N., Oliveira G. B., Oliveira P. A., Silva T. O. M., Santos
A. G. P., Narain N. 2013. Effect of infusion time on phenolic compounds
and caffeine content in black tea. Food Res. Int., 51(1), 155–161.
Rawel H. M., Kulling S. E. 2007. Nutritional contribution of coffee, cacao and
tea phenolics to human health. J. Verbr. Lebensm., 2, 399–406.
Ribereau-Gayon P. 1972., Plant phenolics. Hafner Publishing Company, New York.
Rusak G., Komes D., Likić S., Horžić D., Kovać M. 2008. Phenolic content and
antioxidative capacity of green and white tea extracts depending on extraction conditions and the solvent used. Food Chem., 110, 852–858.
316
Sánchez-Tena S., Vizán P., Dudeja P. K., Centelles J. J., Cascante M. 2013.
Green tea phenolics inhibit butyrate-induced differentiation of colon cancer
cells by interacting with monocarboxylate transporter 1. Biochimica et Biophysica Acta, 1832 (12), 2264–2270.
Wierzejska R., Jarosz M. 2004. Związki fenolowe w herbacie i ich znaczenie
zdrowotne. Żyw. Człow. Metab., (3), 274–280.
Witkowska A., Zujko M. 2003. Wpływ warunków ekstrakcji na całkowitą
zawartość polifenoli oraz właściwości organoleptyczne naparów herbaty.
Bromat. Chem. Toksykol. – Supplement, 401–404.
Wołosiak R., Rudny M., Skrobek E., Worobiej E., Drużyńska B. 2007. Charakterystyka aromatu i właściwości przeciwutleniających wybranych naparów używek i ziół. Żywność Nauka Technologia Jakość, 3(52), 109–118.
Yao L. H., Jiang Y. M., Caffin N., Arcy B. D., Datta N., Liu X., Singanusong
R., Xu Y. 2006. Phenolic compounds in tea from Australian supermarkets.
Food Chem., 96, 614–620.
Zagoskina N. V., Goncharuk E. A., Alyavina A. K. 2007. Effect of cadmium on
the phenolic compounds formation in the callus cultures derived from various organs of the tea plant. Russ. J. Plant Physiol., 54(2), 237–243.
dr inż. Joanna Klepacka, Ruszard Rafałowski
ul. Heweliusza 6, 10–957 Olsztyn
Agnieszka Najda
Międzywydziałowe Koło Naukowe „Planta Medica”
Aleksandra Majkowska
Łukasz Kopiński
Międzywydziałowe Koło Naukowe „Planta Medica”
Zakład Ekonomiki Ogrodnictwa
317
Marcin ANDRZEJEWSKI
Anna KRZEPIŁKO
Iwona ZYCH-WĘŻYK
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 319–329
ISSN 1895-2241
WPŁYW NAWOŻENIA SIARKĄ I POTASEM
NA WŁAŚCIWOŚCI ANTYOKSYDACYJNE
EKSTRAKTU Z LIŚCI KUPKÓWKI POSPOLITEJ
(DACTYLIS GLOMERATA)
THE EFFECT OF SULPHUR AND POTASSIUM
FERTILIZATION ON THE ANTIOXIDANT PROPERTIES
OF THE EXTRACT FROM THE LEAVES OF COCKSFOOT
GRASS (DACTYLIS GLOMERATA)
Abstrakt. Celem pracy była ocena wpływu nawożenia siarką i potasem na
właściwości antyoksydacyjne ekstraktu z liści kupkówki pospolitej (Dactylis
glomerata). W ekstraktach z liści kupkówki pospolitej oznaczono całkowitą
zdolność antyoksydacyjną metodą z zastosowaniem kationorodnika ABTS
oraz aktywność antyoksydacyjną opartą o właściwości DPPH. Liście do
ekstraktu zbierano według następującego schematu: A – zbiór liści na
początku wegetacji, B – zbiór tydzień po pierwszym nawożeniu, C – zbiór
przy pierwszym pokosie, D – zbiór tydzień po drugim nawożeniu. Czynnikami zmiennymi były dawka siarki (0, 20 kg S∙ha-1) oraz dawka potasu (50,
150 kg K∙ha-1). Pozostałe składniki nawozowe (N, P, Mg) stosowane były na
jednakowym poziomie we wszystkich obiektach doświadczalnych, w ilościach dostosowanych do potrzeb pokarmowych kupkówki pospolitej. Uzyskane wyniki, pozwalają na stwierdzenie, że na nawożenie siarką i potasem
jak również okres wegetacji wpływa na całkowitą zdolność antyoksydacyjną
ekstraktu z kupkówki pospolitej. Dodatkowo najwyższe wartości CZA uzyskano w próbach po zastosowaniu 20 kg S∙ha-1 oraz 150 kg K∙ha-1..
Słowa kluczowe: nawożenie, siarka, potas, ABTS, DPPH, kupkówka pospolita
Summary. The aim of the present study was to evaluate the effect of sulphur
and potassium fertilization on the antioxidant properties of the extract made
from the leaves of cocksfoot grass (Dactylis glomerata). The total antioxidant
capacity was marked in the extracts from the leaves of cocksfoot grass by
319
using ABTS cation and antioxidant activity based on DPPH properties. The
leaves used for the extract were collected as follows: A – at the beginning of
the growing season, B – first week after fertilization, C – at the first swath,
D – one week after second fertilization. The variable factors were the dose of
sulphur (0, 20 kg S∙ha-1) and the dose of potassium (50, 150 kg K∙ha-1). Other
fertilizer components (N, P, and Mg) were applied equally in all experimental
areas, in quantities adapted to the nutrient requirements of cocksfoot. According to obtained results, it may be concluded that both sulphur and potassium fertilization and the growing season affect the total antioxidant capacity
of cocksfoot grass extract. In addition, the highest values of CZA were obtained in the samples after the application of 20 kg S∙ha-1 and 150 kg K∙ha-1.
Key words: fertilization, sulphur, potassium, ABTS, DPPH, cocksfoot grass
WSTĘP
Nawożenie gleb jest jednym z głównych czynników podnoszącym plon
roślin, wpływa na skład chemiczny, a tym samym na zawartość składników o charakterze antyoksydacyjnym. Owoce truskawek uprawiane
na glebie z dodatkiem kompostu (w stosunku 1:1) lub na samym
kompoście charakteryzowały się znacznie wyższym stężeniem kwasu askorbinowego i glutationu, a także wyższą całkowitą zdolnością
antyoksydacyjną [Wang i Lin 2003]. Rodzaj stosowanych nawozów
może zmienić skład fitochemiczny bulw i liści manioku, zwłaszcza
stężenie związków fenolowych i zawartość flawonoidów [Nur Faezah
i in. 2013] Pokarm roślinny bogaty w substancje o charakterze antyoksydacyjnym jest zalecany w diecie zarówno ludzi jak i zwierząt.
Funkcje antyutleniaczy w roślinach pełni dużo zróżnicowanych pod
względem chemicznym związków. Właściwości antyoksydacyjne wykazują takie enzymy antyoksydacyjne jak: dysmutaza ponadtlenkowa,
katalaza, peroksydaza glutationowa, reduktaza glutationowa. Również
substancje nieenzymatyczne chronią komórki przed toksycznym
działaniem wolnych rodników. Nieenzymatyczne antyoksydanty,
które dezaktywują wolne rodniki to głównie: glutation (GSH), tioredoksyna (Trx) oraz witaminy A, E i C, pierwiastki śladowe, związki
polifenolowe oraz białka nieenzymatyczne. Zdolność do usuwania
wolnych rodników przypisywana jest także melatoninie, flawonoidom,
metalom śladowym oraz białkom, takim jak albumina, ceruloplazmina
czy metalotioneinom [Gałecka i in. 2008]. Metoda pomiaru całkowitej
320
Wpływ nawożenia siarką i potasem na właściwości antyoksydacyjne...
zdolności antyoksydacyjnej pozwala na sumaryczne określenie ilości
wszystkich antyoksydantów w próbie. Pomiar całkowitej zdolności
antyoksydacyjnej znalazł zastosowanie do oceny zdolności antyoksydacyjnej prób o zróżnicowanym składzie chemicznym np.: napojów
i pożywienia, wyciągów z roślin, a także do badania zmian wywołanych przez czynniki stresowe w komórkach różnych organizmów
[Cybul i Nowak 2008, Gorinstein i in. 2003]. Metaboliczna rola siarki
u roślin wiąże się z udziałem tego pierwiastka w wielu procesach
komórkowych, takich jak synteza węglowodanów i tłuszczów [Gaj
i Klikocka 2001; Podleśna 2009], chlorofilu i ligniny [Amir i in. 2009].
Związki zawierające w swym składzie siarkę, jak: cysteina i metionina,
glutation, tiamina, biotyna, koenzym A, kwas liponowy, tioredoksyny
oraz sulfolipidy są zaangażowane w szereg kluczowych reakcji biochemicznych, niezbędnych dla prawidłowego wzrostu i rozwoju organizmu. Obecność grup tiolowych w większości z tych związków sprawia,
że wykazują one właściwości antyoksydacyjne [Bartosz 2003].
Równie ważne funkcje w metabolizmie roślin pełni potas. Występuje w komórkach, jako jon K+ i wpływa na gospodarkę wodną roślin.
Niedobór potasu wpływa na pobieranie wody z gleby, funkcjonowanie
aparatów szparkowych, transpirację [Olszewska 2006]. Dodatkowo
deficyt potasu wpływa na obniżenie intensywności fotosyntezy, transport i wykorzystanie fotoasymilatów [D’Hooghe i in. 2013].
Celem prezentowanej pracy jest określenie wpływu nawożenie
siarką i potasem na właściwości antyoksydacyjne ekstraktu z liści
kupkówki pospolitej.
MATERIAŁ I METODY
Doświadczenie polowe przeprowadzono w roku 2013 w Stacji Doświadczalnej Wydziału Nauk Rolniczych w Zamościu, Uniwersytetu
Przyrodniczego w Lublinie. Czynnikami zmiennymi w doświadczeniu
były dawka siarki (0, 20 kg S∙ha-1) oraz dawka potasu (50, 150 kg
K∙ha-1). Pozostałe składniki nawozowe (N, P, Mg) stosowane były na
jednakowym poziomie we wszystkich obiektach doświadczalnych,
w ilościach dostosowanych do potrzeb pokarmowych rośliny testowej
tj. odpowiednio 120 kg N∙ha-1, 30 kg P∙ha-1, 15 kg Mg∙ha-1. Fosfor
i magnez zastosowano jednorazowo przed ruszeniem wegetacji wcze321
sną wiosną, azot w trzech dawkach: 60 kg przed ruszeniem wegetacji,
30 kg po zbiorze pierwszego pokosu i pozostałą dawkę przy zbiorze
drugiego pokosu.
Rośliną doświadczalną była kupkówka pospolita (Dactylis glomerata) zbierana w okresie wegetacji. Liście do ekstraktu zbierano
według następującego schematu: A – zbiór liści na początku wegetacji,
B – zbiór tydzień po pierwszym nawożeniu, C – zbiór przy pierwszym
pokosie, D – zbiór tydzień po drugim nawożeniu,
W ekstraktach z liści kupkówki pospolitej oznaczono całkowitą
zdolność antyoksydacyjną metodą z zastosowaniem kationorodnika
ABTS [Re i in. 1999; Bartosz 2003], aktywność antyoksydacyjną
metodą Brand-Wiliams i współpracowników [1995] z modyfikacjami
opartą o właściwości DPPH. Jedną z częściej stosowanych metod jest
metoda z zastosowaniem odczynnika, DPPH, który tworzy stabilny
wolny rodnik DPPH – 1, 1-difenylo-2-pikrylohydrazyl [Brand-Williams
i in. 1995; Molyneux 2004], którego roztwór ma ciemnofioletową barwę o maksimum absorbancji w roztworze etanolowym przy długości
fali 517 nm. W reakcji z substancją, która może oddać atom wodoru
tworzy formę zredukowaną DPPH i wówczas zanika fioletowe zabarwienie roztworu. Spadek absorbancji jest proporcjonalny do ilości
formy utlenionej DPPH, jaka pozostaje w roztworze. Zasada oznaczania aktywności antyoksydacyjnej metodą ABTS również polega na
reakcji kationorodnika ABTS z anytoksydantami, czemu towarzyszy
spadek intensywności zabarwienia roztworu przy długości fali 414
nm [Bartosz 2003]. Roztwór kationorodnika ABTS uzyskuje się z soli
amonowej kwasu 2, 2-azino-bis (3-etylobenzo-tiazolino-6-sulfonowego) przez utlenienie nadsiarczanem potasu. W obu zastosowanych
metodach aktywność antyoksydacyjną ekstraktu wyrażano w mikromolach troloxu na 1 g świeżej masy. Troloks jest rozpuszczalnym
w wodzie analogiem tokoferolu, stosowanym często, jako standard antyoksydanta w różnych metodach oznaczeniach całkowitej zdolności
antyoksydacyjnej [Aruoma 2003].
WYNIKI
Uzyskane wyniki umieszczone w tabeli 1, pozwalają na stwierdzenie,
że nawożenie siarką i potasem jak również okres wegetacji wpływa na
całkowitą zdolność antyoksydacyjną ekstraktu z kupkówki pospolitej.
322
Tab. 1. Całkowita zdolność antyoksydacyjna (mierzona metodą DPPH i ABTS)
Dawka
Dawka
siarki
potasu
[kg∙ha-1] [kg∙ha-1]
50
0
150
50
20
150
Termin
zbioru
Metoda ABTS
[uM Trolox
na 1g suchej
masy]
Seria A
Seria B
Seria C
Seria D
Seria A
Seria B
Seria C
Seria D
Seria A
Seria B
Seria C
Seria D
Seria A
Seria B
Seria C
Seria D
228,9
234,9
215,3
286,7
247,4
236,9
237,7
295,9
253,0
232,1
260,4
325,5
227,7
232,9
261,4
305,3
SD
Metoda DPPH
[uM Trolox
na 1g suchej
masy]
SD
1,3
1,3
2,1
1,6
1,4
0,9
5,3
0,7
2,7
2,0
7,3
1,4
1,5
12,8
0,8
1,1
47,8
77,0
74,5
83,5
49,3
70,2
63,4
86,0
49,1
70,5
75,6
94,0
46,7
66,0
58,6
90,6
7,8
1,4
1,0
1,1
1,1
1,0
1,5
0,7
0,2
2,9
0,6
1,7
0,0
0,8
0,1
2,6
W przypadku braku nawożenia siarką, nawożenie potasem wpływało na wartość pomiaru CZA (Całkowita Zdolność Antyoksydacyjna).
Po zastosowaniu nawożenia potasem w dawce 50 kg∙ha-1 stwierdzono,
że CZA w serii B wynosiło około 103%, a w serii D 125% zawartości
na początku okresu wegetacji (seria A) w metodzie ABTS. Podobne wyniki uzyskano podczas pomiarów metodą DPPH, CZA w serii
B wynosiło około 161%, a w serii D 175% zawartości na początku
okresu wegetacji (seria A). Podobny wzrost CZA stwierdzono dla
dawki siarki 0 kg∙ha-1 i potasu 150 kg∙ha-1. Ekstrakty uzyskane z liści
zebranych na początku okresu wegetacji (seria A) charakteryzowały się
niższą wartością CZA niż po zastosowaniu nawożenia. We wszystkich
zastosowanych wariantach nawożenia po drugiej dawce nawożenia
(seria D) obserwowano większe wartości CZA niż po pierwszej dawce
323
(seria B). Po drugiej dawce nawożenia (seria D) uzyskano najwyższe
wartości pomiarów CZA we wszystkich próbach. W próbach nawożonych siarką i potasem stwierdzono wyższe wartości CZA w próbie
D niż tylko nawożonych potasem.
DYSKUSJA
Sumaryczną zawartość wszystkich antyoksydantów zawartych
w różnych substancjach: płynach biologicznych, napojach i w pożywieniu można oznaczać różnymi metodami określanymi, jako pomiary
całkowitej zdolności antyoksydacyjnej [Gorinstein i in. 2003]. Całkowitą zawartość antyoksydantów porównano w wyciągach z roślin
stosowanych, jako parafarmaceutyki [Mantle i in. 2003]. Pomocnym
wskaźnikiem przy diagnozowaniu chorób związanych z generowaniem
reaktywnych form tlenu jak choroba Alzheimera [Pulido i in. 2005],
cukrzyca [Opara i in. 1999] może być oznaczenie CZA osocza krwi.
Metody CZA można wykorzystać przy badaniu toksycznego wpływu
pestycydów na mikroorganizmy [Krzepiłko 2007]. Oznaczanie CZA
pozwala na określenie potencjału antyoksydacyjnego wszystkich antyoksydantów zawartych w badanym materiale. Metody pomiaru CZA
wykorzystują różne substancje indykatorowe, a ilość antyoksydantów
zawartych w próbce jest porównywana z aktywnością wzorcowych
roztworów antyoksydantów takich jak troloks, kwas askorbinowy
i kwasy fenolowe. Obie zastosowane w pracy metody dały porównywalne wyniki (Tab. 1), chociaż wartości liczbowe określające CZA są
różne. Jest to związane z zastosowaniem różnych substancji indykatorowych i specyfiką ich reaktywności z różnymi antyoksydantami
[Brand-Williams 1995; Rice-Evans i in. 1996].
Reaktywne formy tlenu w czasie warunków stresowych odpowiedzialne są za utratę funkcji komórkowych i zahamowanie wzrostu.
W roślinach, jednym z głównych źródeł ROS ( z ang. reactive oxygen
species) jest chloroplastowy łańcuch transportu elektronów i wbudowany w struktury błon chloroplastu enzym oksydaza NADPH. Wiele
danych literaturowych wskazuje, że właściwe nawożenie roślin potasem
wpływa na obniżenie produkcji ROS głownie poprzez zmniejszenie
aktywności oksydazy NADPH i utrzymanie sprawnego funkcjonowania
fotosyntetycznego łańcucha transportu elektronów. W korzeniach fasoli
324
stwierdzono zwiększenie intensywności utlenienia NADPH w warunkach niedoboru K, aż ośmiokrotnie w porównaniu do roślin, których
potrzeby nawozowe względem K były wystarczające. U roślin rosnących
w warunkach niedoboru K stwierdzono też wyższe generowanie wolnych rodników zależne od oksydazy NADPH, co powodowało uszkodzenia błony i degradację chlorofilu. Co więcej, niedoborom K towarzyszy
zwiększenie aktywności enzymów antyoksydacyjnych biorących udział
w detoksykacji H2O2 (peroksydaza askorbinianu). Innym przejawem
wysokiej produkcji ROS w warunkach niedoboru potasu jest wysoka
wrażliwość roślin na światło i szybkie pojawianie się objawów chlorozy
i zmian nekrotycznych. W związku z tym, że generowanie ROS poprzez
fotosyntetyczny łańcuch transportu elektronów i aktywność oksydazy
NADPH jest szczególnie wysoka w warunkach stresu, uzasadnione jest
twierdzenie, że poprawne nawożenie potasem może mieć duże znaczenie dla przeżycia roślin uprawnych w warunkach stresów środowiskowych, jak susze, chłodzenie, oraz wysokie natężenie światła. Nawożenie
potasem może odgrywać znacząca rolę w łagodzeniu negatywnych
skutków stresów na produkcję roślinną [Cakmak 2005]. Prezentowane
w pracy wyniki pomiarów sugerują, że w przypadku braku nawożenia
siarką, nawożenie potasem wpływało na wartość pomiaru CZA (Tab. 1),
a tym samym na zawartość antyoksydantów. Sugeruje to, że nawożenie
potasem zwiększa zawartość antyoksydantów.
Również nadmiar potasu może prowadzić do stresu, co przejawia
się reakcją komórkowych mechanizmów antyoksydacyjnych. Rośliny
słonecznika narażone na stres KCI przez trzy tygodnie reagowały zaburzeniem gospodarki mineralnej. Zmniejszeniu uległo stężenie NO3-,
Mn, Fe i B w całych roślinach i P, Ca i Mg w pędach. Obserwowano też
typowe dla reakcji stresowej objawy jak: wzrost przepuszczalności
błony komórkowej i peroksydacji lipidów. Pod wpływem warunków
stresu stwierdzono spadek aktywności głównych enzymów antyoksydacyjnych: katalazy, peroksydazy i dysmutazy ponadtlenkowej
[Santos i in. 2001].
Nowoczesne rolnictwo wymaga odpowiedniego nawożenia siarką,
aby osiągnąć maksymalne plony i wydajność. Rośliny wykorzystują
głównie siarczany z gleby, jako źródło siarki [Sato i in. 2004]. Natomiast zwierzęta i ludzie, jako źródła siarki potrzebują aminokwasów
siarkowych i białek pokarmowych zawierających siarkę ze wzglę325
du na niezdolność do asymilacji siarczanu do cysteiny i metioniny.
W dodatku znaczenie żywieniowe siarki wiąże się z jej obecnością
w metabolitach roślinnych pełniących aktywność biologiczną, jako
związki antyoksydacyjne [Halkier i Gershenzon 2006]. O efektywności
zastosowanego nawożenia siarką i potasem może świadczyć wysoka
wartość CZA w serii D (Tab. 1). Wyniki sugerują, że odpowiednie proporcje między siarką i potasem kształtują metabolizm tych pierwiastków w roślinie i korzystnie wpływają na zawartość antyoksydantów.
Najważniejsze funkcje siarki w roślinie wynikają z obecności tego
składnika w aminokwasach: cystynie, cysteinie i metioninie. Siarka
stymuluje mechanizm odporności roślin poprzez szereg związków
organicznych, w których występuje, takich jak: glutation (GSH), sulfolipidy, glukozynolany (GSL), fitoaleksyny, alliiny. Wymienione powyżej
związki pełnią w roślinie ważną rolę w zwiększaniu odporności roślin
na stres wywołany działaniem czynników środowiskowych oraz reakcji
na atak patogenów [Gaj i Klikocka 2001].
Związki antyoksydacyjne zawierające siarkę (SDCs) mają kluczowe znaczenie dla przetrwania roślin w warunkach stresu biotycznego
i abiotycznego [Rausch i Wachter 2005].
Wiele z wymienionych związków siarki ma właściwości antyoksydacyjne, i metody pomiaru CZA pozwalają na ich sumaryczne
oznaczenie. Siarka wpływa też na poziom związków zaangażowanych
w odpowiedź na stres oksydacyjny. Całkowita zawartość tioli, glutationu, cysteiny, wewnętrzne stężenie H2S, i O – acetyloseryno tiololiazy
i dehydrogenazy L –cysteiny, wzrasta pod wpływem NaHS [Chen i in.
2011]. Literatura dostarcza przykładów, że ograniczenie dostępności
siarki prowadzi do stresu oksydacyjnego. Rośliną szczególnie wrażliwą
na niedobory siarki jest rzepak, u której następuje obniżenie jakości
i ilości uzyskanego plonu [D’Hooghe i in. 2013]. Jednym z procesów
metabolicznych zaangażowanych w odpowiedź rzepaku oleistego na
niedobory siarki jest fotosynteza. Jak stwierdzono, w młodych liściach
spadek fotosyntezy nie jest spowodowany zmniejszeniem zawartości
chlorofilu. Proces fotosyntezy jest obniżony gdyż następuje zahamowanie wzrostu młodych liści. Zwiększa się natomiast zawartość
antocyjanów i H2O2 – co sugeruje, że ograniczenie dostępności siarki
prowadzi do stresu oksydacyjnego. Równocześnie stwierdzono indukcję syntezy enzymów odpowiedzialnych za wytwarzanie jasmonianu
326
i etylenu – związków, które mogą wywoływać stres oksydacyjny.
Wysokie stężenie nadtlenku wodoru w tkankach roślin z niedoborem
siarki z kolei sugeruje zaburzenia fotosyntecznego łańcucha transportu elektronów. Dodatkowo wysoka aktywność chloroplastowej
dysmutazy ponadtlenkowej też przemawia za występowaniem stresu
oksydacyjnego w chloroplastach.
WNIOSKI
Całkowita zdolność antyoksydacyjna w ekstraktach z liści kupkówki
pospolitej była uzależniona od okresu wegetacji i sposobu nawożenia.
Najwyższe wartości CZA uzyskano w próbach po zastosowaniu
drugiej dawki nawożenia (seria D) siarką i potasem.
LITERATURA
Amir R., Hacham Y., Matityahu I., Schuster G. 2009. Higher levels of lysine, threonine or cysteine affect the level of methionine in higher plants. In:
Sirko, A., De Kok, L. J., Haneklaus, S., Hawkesford, M. J., Renneberg,
H., Saito, K., Shnug, E., Stulen, I., (Ed.), Sulfur metabolism in plants,
regulatory aspects: significance of sulfur in the food chain, agriculture, and
environment (pp. 9–20).
Aruoma O. I. 2003. Methodological considerations for characterizing potential
antioxidant actions of bioactive components in plant foods. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis, 523,
9–20.
Bartosz G. 2003. Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie. WN PWN,
Warszawa.
Brand-Williams W., Cuvelier M. E., Berset C. 1995. Use of free radical method
to evaluate antioxidant activity. Lebensmittel Wissenschaft und Technologie, 28, 25–30.
Cakmak I. 2005. The role of potassium in alleviating detrimental effects of abiotic stresses in plants. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 168(4),
521–530. [DOI: 10.1002/jpln.200420485].
Chen J., Wu F. H,. Wang W. H,. Zheng C. J,. Lin G. H,. Dong X. J, He J. X.,
Pei Z. M., Zheng H. L. 2011. Hydrogen sulphide enhances photosynthesis
through promoting chloroplast biogenesis, photosynthetic enzyme expression, and thiol redox modification in Spinacia oleracea seedlings. Journal of
Experimental Botany, 62(13), 4481–4493.
327
Cybul M., Nowak R. 2008. Przegląd metod stosowanych w analizie właściwości
antyoksydacyjnych wyciągów roślinnych. Herba Polonica, 54(1), 68–76.
D’Hooghe P., Escamez S., Trouverie J., Avice J. C. 2013. Sulphur limitation
provokes physiological and leaf proteome changes in oilseed rape that lead
to perturbation of sulphur, carbon and oxidative metabolisms. BMC plant
biology, 13(1), 23. [DOI:10.1186/1471-2229-13-23].
Gaj R., Klikocka H. 2011. Wielofunkcyjne działanie siarki w roślinie –od żywienia do ochrony. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin, 51(1), 33–44.
Gałecka E., Mrowicka M., Malinowska K., Gałecki P. 2008. Wybrane substancje nieenzymatyczne uczestniczące w procesie obrony przed nadmiernym
wytwarzaniem wolnych rodników. Polski Merkuriusz Lekarski, XXV, 147,
269–272.
Gorinstein S., Martin-Belloso O., Katrich E., Lojek A., Ciz M., Gligelmo-Miguel N., Haruenkit R., Park Y. S., Jung S. T., Trakhtenberg S. 2003. Comparison of the contents of the main biochemical compounds and the antioxidant activity of some Spanish olive oils as determined by four different radical
scavenging tests. The Journal of Nutritional Biochemistry, 14(3), 154–9.
Halkier B. A., Gershenzon J. 2006. Biology and biochemistry of glucosinolates. Annual Review of Plant Biology, 57, 303–333.
Krzepiłko A. 2007. Effect of deltamethrin on the antioxidant system of Saccharomyces cerevisiae yeast. Chemia i Inżynieria Ekologiczna, 14(2),
191–196.
Mantle D., Wilkins R.M., Gok M. A. 2003. Comparison of antioxidant activity in commercial Ginkgo biloba preparations. Journal of Alternative and
Complementary Medicine, 9(5), 625–629.
Molyneux P. 2004. The use of the stable free radical diphenylpicrylhydrazyl
(DPPH) for estimating antioxidant activity. Journal of Science and Technology, 26, 211–19.
Nur Faezah O., Siti Aishah H., Umi Kalsom Y. 2013. Comparative evaluation
of organic and inorganic fertilizers on total phenolic, total flavonoid, antioxidant activity and cyanogenic glycosides in cassava (Manihot esculenta).
African Journal of Biotechnology, 12(18), 2414–2421. [DOI: 10.5897/
AJB12.1248].
Olszewska M. 2006. Wpływ niedoboru potasu na wskaźniki wymiany gazowej,
indeks zieloności liści (SPAD) oraz plonowanie życicy trwałej i kupkówki pospolitej. Journal of Elementology, 11(4), 467–475.
Opara E. C., Abdel-Rahman E., Soliman S., Kamel W.A., Souka S., Lowe J.
E., Abdel-Aleem S. 1999. Depletion of total antioxidant capacity in type
2 diabetes. Metabolism, 48 (11), 1414–1447.
328
Podleśna, A. 2009. Wpływ doglebowego i dolistnego stosowania siarki na plon
i skład mineralny roślin rzepaku ozimego. Annales UMCS, Agricultura,
64(1), 68–75.
Pulido R., Jimenez-Escrig A., Orensanz L., Saura-Calixto F., Jimenezescrig, A. 2005. Study of plasma antioxidant status in Alzheimer’s disease.
The European Journal of Neurology, 12(7), 531–535.
Rausch T., Wachter A. 2005. Sulfur metabolism: a versatile platform for launching defence operations. Trends in plant science, 10(10), 503–509.
Re R., Pellegrini N., Proteggente A., Pannala A., Yang M., Rice-Evans C. 1999.
Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization
assay. Free Radical Biology and Medicine. 26, 1231–1237.
Rice-Evans C. A., Miller N. J., Paganga G. 1996. Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids. Free radical biology and
medicine, 20(7), 933–956.
Santos C. V., Campos A., Azevedo H., Caldeira G. 2001. In situ and in vitro
senescence induced by KCl stress: nutritional imbalance, lipid peroxidation
and antioxidant metabolism. Journal of Experimental Botany, 52(355),
351–360.
Sato S., Soga T., Nishioka T., Tomita M. 2004. Simultaneous determination
of the main metabolites in rice leaves using capillary electrophoresis mass
spectrometry and capillary electrophoresis diode array detection. The Plant
Journal, 40(1), 151–163.
Wang S. Y., Lin H. S. 2003. Compost as a soil supplement increases the level of
antioxidant compounds and oxygen radical absorbance capacity in strawberries. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51, 6844–6850.
Marcin Andrzejewski
WNR w Zamościu
329
Jan DYDUCH
Agnieszka NAJDA
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 331–344
ISSN 1895-2241
ZAWARTOŚĆ FLAWONOIDÓW I FENOLOKASÓW
ORAZ WŁAŚCIWOŚCI ANTYOKSYDACYJNE LIŚCI
I ZGRUBIEŃ SELERÓW KORZENIOWYCH
W UPRAWIE NA WCZESNY ZBIÓR
CONTENT FLAVONOIDS AND PHENOLIC ACIDS
AND PROPERTIES ANTIOXIDANT LEAF AND ROOT
CELERIAC THE CROP IN EARLY HARVEST
Abstract. Seler korzeniowy 2 odmian ‚MAKAR’ i ‚FENIKS’ uprawiano
w polu na zbiór wczesny. Rośliny w stadium 4 liści wysadzano w pole
5 kwietnia 2008 i 2009 roku i okrywano folią polipropylenową perforowaną
przez 4 tyg. Po 4 tyg. wegetacji w polu rośliny zbierano sukcesywnie co 2 tyg.
(łącznie 7 zbiorów); ostatni zbiór wykonano 27.07. Oznaczono zawartość
flawonoidów i fenolokwasów oraz aktywność antyutleniającą ekstraktów
z blaszek, ogonków liściowych i zgrubień korzeniowych. Największą
zdolnością redukcji wolnych rodników odznaczały się blaszki liściowe
(śr. 78%), następnie ogonki liściowe (śr. 50,4%) oraz zgrubienia korzeniowe
(śr. 20,7%). Aktywność antywolnorodnikowa obydwu odmian była podobna. Seler korzeniowy jest dobrym źródłem flawonoidów i fenolokwasów.
Słowa kluczowe. Apium graveolens L. var. rapaceum, zgrubienie korzeniowe,
liście, flawonoidy, fenolokwasy, właściwości antyoksydacyjne
Abstract. The research was conducted on 2 early-harvest celeriac cultivars
‘MAKAR’ and ‘FENIKS’. Plants were planted in soil in 4-leaf stage and covered with a polypropylene perforated film for 4 weeks. Celeriac was harvested after every 2 week of vegetation (7 in total). The content of flavonoids, phenolic acids and antioxidant activity of leaf blades, petioles and root
beads were analysed. The highest ability to reduce free radicals extracts in
leaf blades (mean 78%), subsequently petioles (mean 50.4%) and root beads
(mean 20.7%) was observed. There was no significantly changes in anti-freeradical activity between cultivars. Celeriac is a good source of flavonoids and
phenolic acids.
Key words: Apium graveolens L. var. rapaceum, roots, leaves, flavonoids, fenolic
acids, antioxidant properties
331
WSTĘP
Flawonoidy i fenolokwasy zaliczamy do tzw. metabolitów wtórnych.
Są to związki o różnorodnym charakterze chemicznym. Powstają
w roślinach, rzadziej w organizmach zwierzęcych, w wyniku wyspecjalizowanej przemiany materii i stanowią najczęściej końcowe
produkty przemian biosyntezy. W organizmie roślinnym mogą pełnić
specyficzną rolę fizjologiczną (np. jako hormony roślinne, regulatory
wzrostu i rozwoju, fitoaleksyny, fitoncydy, allelopatyny) istotną dla
rozwoju komórki lub całego organizmu [Strzelecka i Kowalski 2000,
Małolepsza i Urbanek 2000, Horbowicz 2000, Lamer – Zarawska i in.
2007, Bushra i Faroog 2008].
W ostatnich latach wzrasta zainteresowanie konsumpcją i produkcją wszystkich trzech odmian botanicznych selera: korzeniowego, naciowego i listkowego, wykorzystywanych zarówno w postaci
świeżej jak też przetworzonej (konserwy, mrożonki, soki pitne, susze,
przyprawy). Decydują o tym nie tylko walory smakowe ale przede
wszystkim ich wartość biologiczna oraz właściwości lecznicze. Walory
aromatyczne selera związane są z występowaniem w całych roślinach
olejków eterycznych, których najwięcej zawierają selery dziko rosnące,
w następnej kolejności selery listkowe, korzeniowe i naciowe. Oprócz
olejków eterycznych liście i zgrubienia selera zawierają też inne cenne związki biologicznie aktywne, takie jak: flawonoidy i fenolokwasy
decydujące w dużej mierze o ich właściwościach antyoksydacyjnych
[Domagała i Janus 1993, Wolski i Dyduch 2000, Najda 2004, Najda
i Dyduch 2006, Dyduch i inni 2007, Najda i inni 2007].
Flawonoidy to najważniejsza grupa polifenoli występujących
w roślinach kwiatowych.
Wykazują one aktywność biologiczną i farmakologiczną taką
jak: uszczelniającą nabłonek naczyń włosowatych, diuretyczną, wazodilatacyjną, spazmolityczną, antyagregacyjną, przeciwzapalną, hepatoprotekcyjną, przeciwwrzodową, estrogenną, przeciwgrzybiczną,
antywirusową i przeciwbakteryjną oraz ochronną dla wit. C. Mają
charakter żółtych barwników, które są rozpuszczalne w soku komórkowym kwiatów i liści a także owoców, drewna i nasion [Ostrowska
i Rzemykowska 1998, Horbowicz 2000, Małolepsza i Urbanek 2000,
Sembratowicz i Czech 2005, Widy-Tyszkiewicz 2005, Ostrowska
i Skrzydlewska 2005, Lamer-Zarawska i inni 2007].
332
Zawartość flawonoidów i fenolokasów oraz właściwości antyoksydacyjne...
Do zasobnych we flawonoidy można zaliczyć: kwiatostany i owoce głogu, kwiatostany lipy, kocanek, kwiat bzu czarnego, liść brzozy,
owoce ostropestu plamistego, ziele fiołka, rdestu, szałwii i skrzypu
polnego. Do roślin ogrodniczych zasobnych w barwniki i związki
polifenolowe należą między innymi: owoce czarnej borówki, owoce
czarnej porzeczki, owoce aronii, owoce czarnych winogron, owoce bzu
czarnego i owoce tarniny [Wolski i Dyduch 2000, Lipecki i Libik 2003,
Szajdek i Borowska 2004].
Fenolokwasy należą do bardzo rozpowszechnionych związków
roślinnych, szczególnie pochodnych kwasów cynamonowego, benzoesowego i kawowego. Wykazują one dużą aktywność przeciwzapalną,
immunostymulującą, blokującą aktywność prokarcynagenów, antytyreotropowe. Do najważniejszych roślin zasobnych w fenolokwasy
zaliczamy: tarczycę bajkalską, karbieńca pospolitego, melisę lekarską,
karczocha, cykorię podróżnika oraz jeżówkę purpurową i wąskolistną,
warzywa i owoce oraz inne [Gawlik-Dziki 2004, Lamer –Zarawska
2007, Wilska-Jeszka 2007, Mysiak i Tendaj 2008].
Flawonoidy i fenolokwasy należą do silnych antyoksydantów
(tzw. „zmiataczy wolnych rodników” – ang. „scavenger free radicals”),
w które obfituje świat roślin. Właściwości takie posiadają liczne flawonoidy (np. bajkalina, luteolina), flawonole (np. rutyna, hiperozid),
flawony i flawononole (np. hesperydyna) a także oligomery procyjanidyn, katechiny i epikatechiny (np. zielona herbata, kwiat głogu).
Lamer-Zarawska i inni [2007] zaliczają 12 surowców roślinnych do
grupy tzw. „surowców zasobnych w związki flawonowe” oraz 4 do
„średnio-zasobnych”. Znaczenie przemysłowe w produkcji flawonów
mają: Sophora japonica, Fagopyrum resclentum, Ginko biloba oraz Scuttelaria bajkalenis [Borowska 2003, Grajek 2004, Szajdek i Borowska
2004, Makarska i Michalak 2005].
Do surowców fenolokwasowych należą: liście i ziele kozieradki,
korzeń cykorii podróżnik a także ziela i korzeń jeżówki purpurowej,
wąskolistnej i bladej [Pellati i inni 2003, Özgen i inni 2004, Wojdyło
i inni 2007, Budny i inni 2012, Shad i inni 2013].
W literaturze światowej sygnalizowane są liczne prace nad poszukiwaniem innych roślin, które mogłyby być źródłem antyoksydantów.
Powinny to być rośliny konsumowane w większych ilościach (np. warzywa) i stanowić równocześnie tzw. „żywność funkcjonalną” [Käch333
könen i inni 1999, Wolski i Dyduch 2000, Borowska 2003, Lipecki
i Libik 2003, Deepa i inni 2007, Sun i inni 2007, Boateng i inni 2008,
Nowak i inni 2008, Mysiak i Tendaj 2009, Yang i inni 2010, Goncalves
i inni 2010, Lu i inni 2011, Yao i Ren 2011].
Dlatego też celem niniejszej pracy była ocena właściwości antyoksydacyjnych korzeni spichrzowych i liści selera korzeniowego co
może wpływać na zwiększenie spożycia tej cennej rośliny o licznych
właściwościach prozdrowotnych.
MATERIAŁ I METODY
Badania agrotechniczne przeprowadzono w latach 2008–2009 w Katedrze Warzywnictwa i Roślin Leczniczych Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie, w stacji badawczej Felin oraz Laboratorium Jakości
Warzyw i Surowców Zielarskich Katedry. Materiał doświadczalny
stanowiły ogonki i blaszki liściowe oraz zgrubienia selera korzeniowego (Apium graveolens L. var. rapaceum Mill/DC). Nasiona selera korzeniowego dwu odmian uprawnych ‚MAKAR’ i ‚FENIKS’ wysiewano
w szklarni w dn. 10 lutego. Siewki pikowano po 2 tyg. w rozstawie 3 x
3 cm, a gotową, zahartowaną rozsadę w fazie 4 liści wysadzano w pole
w dn. 5 kwietnia w rozstawie 30x20 cm i okryto folią polipropylenową
perforowaną (100 otw.·m-2) na okres 4 tygodni. Doświadczenie przeprowadzono w 4 replikacjach, wysadzając po 100 roślin na poletku.
Ogółem wysadzono po 400 szt. roślin każdej odmiany. Stanowisko
było po warzywach kapustnych uprawianych na oborniku. Nawożenie
mineralne zastosowano wiosną, przed sadzeniem roślin w ilości (na
1 ha) 500 kg NPK w stosunku 2:2:3. Azot zastosowano w 2 dawkach
100 kg przed sadzeniem i 43 kg po 4 tygodniach. Chwasty zwalczano
mechanicznie w miarę potrzeby. Doświadczenie 3 czynnikowe: 2 odmiany ‚MAKAR’, ‚FENIKS’), 3 części roślin (blaszka, ogonek liściowy,
zgrubienie) oraz 7 terminów zbioru (po 4,6,8,10,12,14 i 16 tygodniach od sadzenia w pole). Doświadczenie założono metodą bloków
losowych, a istotność różnic zweryfikowano metodą T-Tukey’a, przy
poziomie istotności 0,05%.
Materiał roślinny (w każdym terminie z 40-tu roślin każdej odmiany), pokrojono i suszono w temp. 35ºC, następnie mielono dokonując oznaczeń:
334
• sumy wolnych kwasów fenolowych metodą wg. Arnova [FP VI 2002];
• zawartości związków flawonidowych metodą spektrofotometryczną
[FP VII 2006];
• aktywności zmiatania wolnych rodników DPPH wyrażoną jako procent inhibicji DPPH [Chen i Ho 1997].
WYNIKI
Analizując średnią (z dwu lat badań) zawartość flawonoidów (tab.
1) wykazano, że bardziej zasobne w te związki były rośliny odmiany
‚MAKAR’ (0,237 mg · g-1) niż odmiany ‚FENIKS’ (0,198 mg · g-1).
Kilkakrotnie więcej tych metabolitów zawierały blaszki liściowe
(śr. 0,550 mg · g-1) w porównaniu do ogonków liściowych (śr. 0,077
mg · g-1) i zgrubień korzeniowych (śr. 0,022 mg · g-1).
Analizując dynamikę gromadzenia się flawonoidów w poszczególnych organach selera w trakcie wegetacji roślin można stwierdzić
tendencję wzrostową do 8–12 tygodnia wegetacji u obydwu odmian
w przypadku liści, a dalej lekką tendencję spadkową; w przypadku
zgrubień zawartość ta utrzymywała się prawie na stałym poziomie
począwszy od 4. aż do 16. tygodnia wegetacji (tab. 1).
Średnia zawartość fenolokwasów w roślinach obydwu odmian
byłą zbliżona (tab. 2) i wyniosła od 0,041% (‚MAKAR’) do 0,042%
(‚FENIKS’). W przypadku fenolokwasów najwięcej (u obydwu odmian)
było ich w zgrubieniach korzeniowych (śr. 0,067%). Istotnie mniej
było ich w ogonkach liściowych (śr. 0,032%), a najmniej w blaszkach
liściowych (śr. 0,024%).
Zawartość kwasów fenolowych w blaszkach liściowych i ogonkach
liściowych selera w trakcie wegetacji wykazuje pewną stałość. W stadiach od 4 do 16. tygodnia wegetacji zawartość fenolokwasów mieściła
się w przedziałach od 0,014 do 0,030% w blaszkach liściowych i od
0,026 do 0,039% w ogonkach liściowych. W zgrubieniach korzeniowych najwięcej kwasów fenolowych występowało w okresie między
8-ym a 14-tym tygodniem wegetacji w polu (tab. 2).
Właściwości przeciwutleniające roślin obydwu odmian były podobne i wynosiły ponad 50% redukcji DPPH (tab. 3). Zdecydowanie
największą zdolność antyutleniającą posiadają blaszki liściowe selera
korzeniowego (od 77,1% do 78,9% w zależności od odmiany). Dużą
335
336
NIR p=0,05 Odmiana A
Badany organ B
Termin zbioru C
Średnia
‘Dakar’
‘Makar’
Odmiana
0,275
0,560
0,181
0,014
0,252
0,621
0,144
0,026
0,263
0,260
0,595
0,097
0,023
0,238
0,651
0,076
0,021
0,249
X
blaszka liściowa
ogonek liściowy
korzeń spichrzowy
X
blaszka liściowa
ogonek liściowy
korzeń spichrzowy
X
0,0537
0,0470
0,0210
0,681
0,107
0,038
II
18.05
0,707
0,055
0,018
I
4.05
blaszka liściowa
ogonek liściowy
korzeń spichrzowy
Badana część rośliny
0,263
0,685
0,088
0,017
0,274
0,667
0,136
0,020
0,252
0,703
0,039
0,014
III
1.06
AxB
AxC
BxC
0,191
0,492
0,063
0,021
0,144
0,357
0,067
0,015
0,237
0,627
0,058
0,026
IV
15.06
0,201
0,508
0,078
0,018
0,169
0,446
0,043
0,017
0,233
0,569
0,112
0,019
V
29.06
Termin i data zbioru
0,190
0,488
0,060
0,025
0,170
0,445
0,040
0,024
0,212
0,531
0,079
0,025
VI
12.07
0,0075
0,0318
0,0126
0,165
0,443
0,031
0,023
0,139
0,344
0,048
0,026
0,192
0,541
0,014
0,020
VII
27.07
Tab. 1. Zawartość flawonoidów (mg · g-1 p.s.m.) w roślinach dwu odmian selera korzeniowego
0,217
0,550
0,077
0,022
0,198
0,488
0,087
0,020
0,237
0,623
0,066
0,023
X
Badany organ B
Termin zbioru C
Średnia
‘Dakar’
‘Makar’
Odmiana
0,020
0,020
0,029
0,032
0,027
0,014
0,030
0,028
0,024
0,033
0,033
0,030
0,026
0,030
0,025
0,037
0,033
0,031
X
blaszka liściowa
ogonek liściowy
korzeń spichrzowy
X
blaszka liściowa
ogonek liściowy
korzeń spichrzowy
X
0,0099
0,0131
0,0230
0,007
0,031
0,023
II
18.05
0,016
0,044
0,039
I
4.05
blaszka liściowa
ogonek liściowy
korzeń spichrzowy
0,047
0,026
0,039
0,076
0,024
0,025
0,029
0,017
0,054
0,026
0,048
0,134
III
1.06
AxB
AxC
BxC
0,056
0,028
0,031
0,109
0,042
0,015
0,024
0,092
0,067
0,040
0,037
0,125
IV
15.06
0,051
0,030
0,028
0,096
0,067
0,045
0,025
0,130
0,036
0,014
0,031
0,062
V
29.06
0,046
0,022
0,034
0,081
0,055
0,018
0,029
0,117
0,036
0,026
0,038
0,045
VI
12.07
0,0173
0,0107
0,0092
0,031
0,021
0,026
0,046
0,051
0,017
0,022
0,062
0,028
0,025
0,029
0,030
VII
27.07
Tab. 2. Zawartość fenolokwasów (% p.s.m.) w roślinach dwu odmian selera korzeniowego
0,042
0,024
0,032
0,067
0,042
0,025
0,027
0,068
0,041
0,022
0,037
0,065
X
337
338
47,3
47,7
X
* różnice nieistotne
r.n.*
17,30
r.n.
75,4
42,2
16,3
75,8
41,9
18,4
48,6
51,6
X
blaszka liściowa
ogonek liściowy
korzeń spichrzowy
74,2
54,0
17,8
75,4
58,9
20,7
45,9
43,8
X
blaszka liściowa
ogonek liściowy
korzeń spichrzowy
76,6
46,3
14,9
76,2
38,9
16,2
blaszka liściowa
ogonek liściowy
korzeń spichrzowy
II
18.05
I
4.05
Badany organ B
Termin zbioru C
Średnia
‘Dakar’
‘Makar’
Odmiana
55,3
76,2
59,3
22,6
53,8
76,4
64,8
20,3
56,8
75,9
69,7
24,8
III
1.06
AxB
AxC
BxC
53,5
75,5
48,9
28,3
50,6
74,6
46,5
30,8
56,5
76,4
67,3
25,8
IV
15.06
57,0
81,4
57,0
24,8
59,5
86,6
64,3
27,6
54,6
76,1
65,7
21,9
V
29.06
55,8
81,5
50,7
27,5
59,4
84,8
59,4
34,2
52,3
78,2
57,9
20,7
VI
12.07
r.n.*
17,20
r.n.*
52,7
80,3
49,2
20,8
53,9
80,5
59,5
21,7
51,6
80,0
54,9
19,8
VII
27.07
52,7
78,0
50,4
22,7
53,9
78,9
58,2
24,7
51,6
77,1
57,2
20,6
X
Tab. 3. Aktywność redukcji rodnika DPPH wyrażona jako procent inchibicji DPPH ekstraktów z dwu odmian selera
korzeniowego
aktywnością charakteryzują się też ogonki liściowe selerów – 57,2%
u odmiany ‘MAKAR’ i 58,2% u odmiany ‘FENIKS’. Niskimi właściwościami przeciwutleniającymi charakteryzowały się zgrubienia korzeniowe (od 20,6 do 22,7%). Całe rośliny selerów wysoką zdolnością
antywolnorodnikową (ponad 50%) charakteryzowały się od 8-go
tygodnia wegetacji aż do zbiorów.
DYSKUSJA
Flawonoidy i fenolokwasy wykazują silne działanie antyoksydacyjne
hamując utlenianie innych związków. Stabilizują one wiele struktur
i procesów biologicznych; działają też ochronnie w stosunku do wielu
leków [Strzelecka i Kowalski 2000, Lamer-Zarawska i inni 2007].
Naturalnym źródłem flawonoidów i fenolokwasów są roślinne
surowce zielarskie pozyskiwane zarówno ze stanowisk naturalnych
jak też z roślin uprawnych. Badania na ten temat są szeroko prowadzone w kraju i za granicą o czym świadczą liczne publikacje naukowe.
Zasobność surowców roślinnych we flawonoidy jest różna. Do najbardziej zasobnych zalicza się korzeń tarczycy bajkalskiej, owoc głogu,
kwiatostany lipy, kwiat bzu czarnego, ziele ostropestu plamistego,
niektóre owoce i warzywa [Horbowicz, 2000, Wolski i Dyduch 2000,
Lipecki i Libik 2003, Gawlik-Dziki 2004, Makarska i Michalak 2005,
Lamer-Zarawska 2007, Mysiak i Tendaj 2008].
Analizowany w pracy seler korzeniowy jest cenną rośliną przyprawową i leczniczą, gdyż zawiera w swym składzie wiele składników mineralnych oraz związków zaliczanych do metabolitów pierwotnych i wtórnych
[Domagała i Janus 1993, Najda i Dyduch 2006, Dyduch i inni 2007].
Seler korzeniowy w prezentowanych badaniach zawierał też
znaczne ilości flawonoidów. Średnio całe rośliny zawierały ich od
0,198 mg · g-1 (odmiana ‚FENIKS’) do 0,237 mg · g-1 (odmiana ‚MAKAR’). Najwięcej tych związków stwierdzono w blaszkach liściowych
(śr. 0,077 mg · g-1), mniej w ogonkach liściowych (śr. 0,022 mg · g-1).
Najwięcej flawonoidów zawierały rośliny młode (między 4 a 8 tygodniem wegetacji w polu).
Rośliny selera korzeniowego zawierały średnio w całej roślinie ok.
0,042% kwasów fenolowych i wartości te były zbliżone dla obydwu
odmian. Średnio najwięcej fenolokwasów zawierały zgrubienia korzeniowe (0,067%), w porównaniu do ogonków liściowych (0,032%)
339
i blaszek liściowych (0,024%). Średnio najwięcej tych związków zawierały rośliny zbierane po 8 do 14 tygodni od posadzenia w pole.
Na podstawie danych literaturowych można stwierdzić, że selery
korzeniowe są zasobne w kwasy fenolowe. Do najbardziej zasobnych
surowców fenolokwasowych zalicza się: liść i ziele karczocha, ziele
i korzeń jeżówki, a także wybrane gatunki warzyw i owoców [Horbowicz 2000, Gawlik-Dziki 2004, Lamer-Zarawska i inni 2007].
Surowce roślinne charakteryzują się zróżnicowanymi właściwościami antyoksydacyjnymi. Do najważniejszych antyutleniaczy zalicza się
surowce zasobne we flawonoidy (bajkalina, luteolina), flawonole (rutyna, hiperozid), flawony i flawononole (hesperydyna, eriodykcjol) a także
procyjanidyny, katechiny i epikatechiny (np. zielona herbata chińska,
kwiat głogu) [Szajdek i Borowska 2004, Sembratowicz i Czech 2005,
Lamer-Zarawska i inni 2007, Sun i inni 2007, Bushra i Faroog 2008].
W niniejszej pracy oceniono zdolności antyoksydacyjne dwu
odmian i 3 organów roślin selera korzeniowego w trakcie wegetacji
w polu. Średnio inhibicja DPPH ekstraktów z roślin odmiany ‚MAKAR’
wynosiła 51,6% zaś odmiana ‚FENIKS’ 53,9%. Największymi zdolnościami odznaczały się blaszki liściowe (śr. 78,0%), średnimi ogonki
liściowe (50,4%) a najmniejszymi zgrubienia korzeniowe (22,7%). Na
podstawie uzyskanych wyników selery korzeniowe można uznać jako
rośliny o dużych zdolnościach do redukcji wolnych rodników.
WNIOSKI
Na podstawie uzyskanych wyników można wysunąć poniższe wnioski.
Liście roślin obydwu odmian uprawnych selera korzeniowego
były zdecydowanie bogatszym źródłem flawonoidów w porównaniu
do zgrubień korzeniowych. Blaszki liściowe zawierają kilka razy więcej
flawonidów (śr. 0,550 mg · g-1) niż ogonki liściowe (0,077 mg · g-1).
Zgrubienia korzeniowe roślin obydwu odmian selera korzeniowego zawierają dwukrotnie więcej kwasów fenolowych (śr. 0,067%) niż
blaszki (śr. 0,032%) i ogonki liściowe (śr. 0,024%).
Rośliny obydwu odmian dostarczają surowców o dużej aktywności antywolnorodnikowej. Największą aktywnością odznaczały
się blaszki liściowe (śr. 78%), mniejszą (śr. 50,4%) ogonki liściowe
a najmniejszą zgrubienia korzeniowe (śr. 22,7%).
340
Największą zdolnością antyoksydacyjną odznaczały się rośliny
zebrane między 8-ym a 16-tym tygodniem wegetacji w polu.
Liście selera korzeniowego po zbiorze zgrubień stanowią często
tzw. „resztki pozbiorcze”. Jednak ze względu na to, że wykazują
wysoką aktywność antywolnorodnikową powinny byś częściej wykorzystywane do produkcji żywności funkcjonalnej – susze, przeciery,
mrożonki, wyroby garmażeryjne.
LITERATURA
Boateng J., Verghese M., Walker L.T., Ogutu S. 2008. Effect of processing on
antioxidant contents in selected dry beans (Phaseolus spp. L). Food Science
and Technology, 41, 1541–1547.
Borowska J. 2003. Owoce i warzywa jako źródło naturalnych przeciwutleniaczy
(1). Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny, 5, 11–15.
Budny A., Kupczyński R., Sobolewska S., Korczyński M., Zawadzki W. 2012.
Samolecznictwo i ziołolecznictwo w profilaktyce i leczeniu zwierząt gospodarskich. Acta Sci. Pol., Medicina Veterinaria, 11(1), 5–24.
Bushra S., Farooq A. 2008. Flavonols (kaempferol, quercetin, myricetin) contents of selected fruits, vegetables and medicinal plants. Food Chem., 108
(3), 879–884.
Chen J. H., Ho C.T. 1997. Antioxidant activities of caffeic acid and its related hydroxycinnaminic acid compounds. J. Agric. Food Chem., 45, 2374–2378.
Deepa N., Charanjit Kaur, Binoy George, Balraj Singh, Kapoor H.C. 2007.
Antioxidant constituents in some sweet pepper (Capsicum annuum L.)
genotypes during maturity. Food Science and Technology, 40, 121–129.
Domagała A., Janus P. 1993. Strata suchej substancji i zużycie energii w procesie blanszowania selerów. Rocz. Akad. Roln. Pozn. Technol. Żywn., 18
(248), 32–33.
Dyduch J., Najda A., Brzozowski N. 2007. Zawartość wybranych metabolitów
wtórnych w liściach i zgrubieniach selera korzeniowego (Apium graveolens
L. var. rapaceum). Ogólnopolska Naukowa Konferencja Warzywnicza
nt. ”Postęp w technologii uprawy warzyw korzeniowych”. Skierniewice,
15 listopada 2007, 33–34.
Farmakopea Polska VI. 2002. PTF-arm, Warszawa.
Farmakopea Polska VII. 2006. PTF-arm, Warszawa.
Gawlik-Dziki U. 2004. Fenolokwasy jako bioaktywne składniki żywności.
Żywność, Nauka, Technologia, Jakość, 4 (41), 30–39.
Gonçalves E. M., Pinheiro J., Abreu M., Brandão T.R.S., Silva C. L. M. 2010.
Carrot (Daucus carota L.) peroxidase inactivation, phenolic content and
341
physical changes kinetics due to blanching. Journal of Food Engineering,
97(4), 574–581.
Gorinstein S., Park Y-S, Heo B-G., Namiesnik J., Leontowicz H., Leontowicz
M., Ham K-S., Cho J-Y., Kang S-G. 2009. A comparative study of phenolic compounds and antioxidant and antiproliferative activities in frequently
consumed raw vegetables. European Food Research and Technology,
228, 903–911.
Grajek W. 2004. Rola przeciwutleniaczy w zmniejszeniu ryzyka wystąpienia
nowotworów i chorób układu krążenia. Żywność, Nauka, Technologia,
Jakość, 1 (38): 3–11.
Horbowicz M. 2000. Występowanie, biosynteza i właściwości biologiczne flawonoli. Post. Nauk. Rol., 2, 3–14.
Kähkönen M., Hopia A.I., Vuorela H.J., Ravha J., Pihlaja K., Kujala T.S., Heinonen M. 1999. Antioxidant activity of plant extracts containing phenolic
compounds. J. Agric. Food Chem., 47, 3954–3962.
Lamer – Zarawska E., Kowal – Gierczak B., Niedworsk J., 2007. Fitoterapia
i leki roślinne. PZWL Warszawa.
Lipecki J., Libik A. 2003. Niektóre składniki warzyw i owoców o wysokiej wartości biologicznej. Folia Hort., supl. 1, 16–25.
Lu X., Wang J., Al-Qadiric Hamzah M., Ross C. F., Powers J. R., Tang J., Rasco B. A. 2011. Determination of total phenolic content and antioxidant capacity of onion (Allium cepa) and shallot (Allium oschaninii) using infrared
spectroscopy. Food Chem., 129, 637–644.
Makarska E., Michalak M. 2005. Aktywność przeciwutleniająca kwasów fenolowych jęczmienia jarego. Annales UMCS, sec. E, LX, 263–268.
Małolepsza U., Urbanek H. 2000. Flawonoidy roślinne jako związki biochemicznie czynne. Wiadomości Botaniczne, 44 (3/4), 27–37.
Mysiak B., Tendaj M. 2008. Content of phenolic acids in edible parts of some
Allium species grown for the green bunching. Accta Sci. Pol. Hortorum
Cultus, 7(4), 57–62.
Najda A. 2004. Plonowanie i ocena fitochemiczna roślin w różnych fazach wzrostu dwu odmian selera naciowego (Apium graveolens L. var Dulce Mill./
Pers). Rozprawa doktorska. UP w Lublinie.
Najda A., Dyduch J. 2006. Zmiany zawartości związków flawonoidowych
w liściach selera naciowego (Apium graveolens L. var. dulce Mill./ Pers) w
zależności od wieku roślin i ściółkowania gleby. Folia Hort., supl. 2, 23–27.
Najda A., Dyduch J. Brzozowski N. 2007. Zawartość flawonoidów i aktywność
antyoksydacyjna korzeni kminku zwyczajnego (Carum carvi L.). Ogólnopolska Naukowa Konferencja Warzywnicza nt. ”Postęp w technologii
uprawy warzyw korzeniowych”. Skierniewice, 15 listopada 2007, 56–57.
342
Nowak D., Kidoń M., Syta M., 2008. Ocena zmian właściwości przeciwutleniających suszy buraka ćwikłowego i selera w zależności od zastosowanych
operacji jednostkowych. Żywność, Nauka, Technologia, Jakość, 4(59):
227–235.
Ostrowska B., Rzemykowska Z. 1998. Przeciwutleniająca aktywność polifenolowych surowców roślinnych w profilaktyce i leczeniu miażdżycy. Herba
Pol., 44, 417–428.
Ostrowska J., Skrzydlewska E. 2005. Aktywność biologiczna flawonoidów.
Postępy fitoterapii, 16, 71–78.
Özgen U., Mavi A., Terzi Z., Coflkun M., Yildirim A. 2004. Antioxidant activities and total phenolic compounds amount of some Asteraceae species.
Turkish J. Pharm. Sci., 1(3), 203–216.
Pellati F., Benvenuti S., Magro L., Melegari M., Soragni F. 2003. Analysis
of phenolic compounds and radical scavenging activity of Echinacea spp.
1Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 35, 289–301.
Sembratowicz I., Czech A. 2005. Przeciwutleniające właściwości flawonoidów
i innych związków polifenolowych. Post. Nauk. Rol., 1(313), 82–85.
Shad M.A., Nawaz H., Rehman T., Ikram N. 2013. Determination of some biochemicals, phytochemicals and antioxidant properties of different parts of
Cichorium intybus L.: a comparative study. Journal of Animal & Plant
Sciences, 23(4), 1060–1066.
Strzelecka H., Kowalski J. 2000. Encyklopedia zielarstwa i ziołolecznictwa.
PWN, Warszawa.
Sun T., Powers J. R., Tang J. 2007. Evaluation on the antioxidant activity of
asparagus, broccoli and their juices. Food Chem., 105, 101–106.
Szajdek A., Borowska J. 2004. Właściwości przeciwutleniające żywności pochodzenia roślinnego. Żywność, Nauka, Technologia, Jakość, 4(41),
5–23.
Widy-Tyszkiwicz E. 2005. Działanie neuroochronne i kognitywne flawonoidów
w procesach starzenia. Herba Pol., 51(1), 36–62.
Wilska-Jeszka J. 2007. Polifenole, glukozynolany i inne związki prozdrowotne i antyżywieniowe. [w:] Chemia żywności – składniki żywności, [Red]
Sikorski Z. E., Wyd. Nauk. –Techn., Warszawa, 204–219.
Wojdyło A., Oszmiański J., Czemerys R. 2007. Antioxidant activity and phenolic compounds in 32 selected herbs. Food Chem., 105, 940–949.
Wolski T., Dyduch J. 2000. Znaczenie warzyw i owoców w profilaktyce i terapii
chorób cywilizacyjnych. Annales UMCS, sec. EEE, VII, 19–38.
Yang J., Chen J., Zhao Y., Mao L. 2010. Effects of drying processes on the antioxidant properties in sweet potatoes. Agricultural Sciences in China,
9(10), 1522–1529.
343
Yao Y., Ren G. 2011. Effect of thermal treatment on phenolic composition and
antioxidant activities of two celery cultivars. Food Science and Technology, 44, 181–185.
Prof. dr hab. Jan Dyduch
344
Karrar Imad Abdulsahib
Al-Shammari
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 345–360
ISSN 1895-2241
THE UROPYGIAL GLAND AND EFFECT
OF UROPYGIALECTOMY BY SURGICAL METHOD
(IRAQI METHOD) ON SOME PRODUCTIVE AND
PHYSIOLOGICAL TRAITS OF POULTRY – REVIEW
Abstract. The uropygial gland and its secretions are of major importance
to the poultry researches scope worldwide. It is widely recognized that more
extensive studies identified and characterized the anatomical, histological
information about uropygial gland and related that with its biological secretions. This review for first time covers the essential information of uropygialactomy as performed using the Iraqi method (I.M.) without anesthesia as
quickly as possible. The method was used by old folk Iraqi heritage and it
had evolved over time by a series of scientific researches conducted by some
Iraqi researchers who obtained positive results for important productive
and physiological characteristics of poultry. It was observed that an operation to removal uropygial gland surgically by (I.M) led to improving the important productive, hematological, immunological and reproductive traits
of poultry for the following parameters: final body weight, feed conversion
efficiency, weight gain, feed consumption, dressing and carcass cuts percentage, increment the immunological states,, values of production index, activation of vital cellular components of blood and serum enzymes, decrement
total mortality by motivation of immunological response against diseases,
improvement of semen quality, seminal plasma, size and histological qualities of testis, decrement the percentage of dead and deformed sperms for
cocks, improvement of total egg production, egg internal and shell quality
of chicken and Japanese quail layers. These presented information have
served to demonstrate a significant potential effect of surgical uropygialactomy process by I.M to improve meat production of broiler, increase the
rate of egg production, semen quality and fertility of chicken commercial
breeder stocks and Japanese quail by measuring some important economic
and physiological traits in treated birds compared with untreated ones
Key words: uropygialactomy, Iraqi method, effects
345
Introduction
Almost all the bird species have an uropygial gland, also known as preen gland or rump gland, which can be considered the unique holocrine
gland of the avian skin. The oily secretions from the gland are spread
over the plumage with bird’s bill during plumage maintenance (preening), sometimes the uropygial gland is then called also an oil gland
because of its oily secretions (Andreas et al., 2002). The uropygial
gland in birds is one of the integumentary glands that exist in birds
(Sawad, 2006). This gland is greatly variable in size, for example it is
relatively large in some aquatic birds , in pelican bird the size of this
gland like a hen’s egg while its size is like chickpea in chicken bird.
Because of these differences it has been used as one of the taxonomic
marks between the birds (Davidson and Simon , 2000).
This gland is found in most types of birds, but some birds, however, like ostrich, emu, rhea, bustard, kiwi, cassowary, frogmouth and
in several species of pigeons, woodpeckers, and Amazon parrots lack
the presence of this gland (Jarvis,1996). Martinez-de Pucente et al.
(2011) said that uropygial gland is located dorsally at the base of the
tail between the fourth caudal vertebrae and the pygostyle (see Figure
1), is a bilobate sebaceous gland possessed by the majority of birds,.
In some species the opening of the gland has a small tuft of feathers
to provide a wick for the preen oil, this gland is enclosed in a connective tissue capsule made up of glandular acini that deposit their oil
secretion into a common collector tube ending in a variable number
of pores (openings), most usually two. Each lobe has a central cavity
that collects the secretion from tubules arranged radially around the
cavity, the gland’s secretion is conveyed to the surface via ducts, in
most species, open at the top of a papilla (nipple-like structure) (Salibian and Montalti,2009) (Figure 2).
There are many researches and studies that have been dealt with
anatomical, physiological characteristics and vital secretion’s importance of uropygial gland and it has been the subject of much
discussion and investigation for more than 100 years (Sawad, 2006;
Salibian and Montalti, 2009; Moller et al., 2010; Giraudeau et al.,
2010; Moreno-Rueda, 2010), but there are neither study in all over
the world so far looking removal of uropygial gland effect on the
productive performance of poultry nor previous study about that on
346
The Uropygial Gland and Effect of Uropygialectomy by Surgical Method...
the physiological performance of poultry except the Iraqi researches
during the series of Iraqi scientific reports and researches. Therefore, a considerable number of Iraqi studies have been made on avian
uropygialectomy (Nagi, 2001; Al-Mahdawy, 2003 ; AL-Hayani, 2005;
Abdul-Hassan, 2005 ; Al-Mahdawy, 2008; AL-Shamire, 2009). The
role of uropypial gland and illustration of surgical uropygialectomy
by Iraqi Method (I.M ) in poultry productivity has been extensively
studied and will be discussed here.
Functions of the uropygial gland
The several functions of this gland can be summarized as follows:
1 – The oil gland of birds secretes a substances containing much
fatty acids plus some fats and waxes. The act of preening induces,
through a nervous reflex, a flow of the secretions of these substances
which are transferred by the bill to the body plumage and probably
also to the wing plumage and head plumage, to preserve impermeability, flexibility and integrity of feathers, insulating and waterproofing
layer due to their hydrophobic compounds when spread over the
feathers to preserve it from drying out (Adrienne, 2002) and keeping
bright and elegant feather appearance
2 – It had been postulated that the oils of uropygial gland have distinctive characteristics in inhibiting the growth of bacteria and fungi
on the feathers and skin (Shawkey et al ., 2003; Ruiz-Rodriguez et al.,
2009), especially these harmful microorganisms that digest keratin
(protein which constitute the 90% of feather composition), as well
as it helps in getting rid of some types of external parasites such as
chewing lice (Moyer et al., 2003) in addition to, the uropygial secretion
may also have an insecticide, bactericide, fungicide, antiparasitic and
decrease the opportunistic pathogens that could cause disease and
infection (Scullion,1989).
3 – The oily secretions of uropygial gland is considered as one
of an important source for precursor of vitamin D3 (Suttkus, 2002).
4 – the uropygial gland intervenes in processes of sexual communication, through the production of pheromones (Hirao et al., 2009)
whereas the behavior of preening is a kind of courtship among birds.
347
5 – The secretions of oil gland plays the essential role in maintenance of keratin layer on the outer surface of the beak, claws, scales
of legs and toes when oil spreads all these parts during the preening
process.Therefore, these secretions is used to anoint the bill and maintains its surface and glossy appearance; without the secretion the
bill becomes dry and shows some sloughing.
6 – The oil gland affects feather coloration ( Delhey et al., 2007)
and functions as predator deterrence as a means of self-defense in
some bird species where it is secreted with a nasty odor against intruder (Steyn, 1999).
Fig. 1. Location of uropygial gland (Al-Shamire, 2009)
Fig. 2. Anatomy of anterior section of uropygial gland (Nagi, 2001).
348
Biological secretions of uropygial gland
The uropygial gland specializes in the synthesizing of lipids. The
biological composition of the gland secretion has been extensively
studied. In adult birds, natural esters are made up of an extraordinarily diverse mixture of fatty acids and long-chain alcohols. The
secretion is a complex and variable mixture of substances formed
mainly by lipids, branched fatty acids, waxes, alcohols, triglycerides
and water (Jacob 1992 ; Salibian and Montalti, 2009). Al-Mahdawy
(2003) has proved that the 70% fatty acids within uropygial gland
was unsaturated fatty acid (long chains fatty acid) and 45% from
it included essential fatty acids (linoleic and linolenic, arachidonic
acids); in addition, the secretions of uropygial gland consists of
essential enzymes to carbohydrates metabolism such a alkaline
phosphatase (Al-Shamire, 2009), acid phosphatase, that is essential
to lipid and glycogen metabolism, and 7B hydroxysteriod dehydrogenase to synthesis testosterone hormone. Moreover, the uropygial
gland is considered source of precursor of vitamin D3 synthesis
(7-dehydrocholesterol ) (Al-Mahdawy, 2008).
The relationship between the uropygial gland
and prostaglandins
It is known that the basic substance in prostaglandins synthesis is
arachidonic acid. Sturkie (2000) has suggested that the essential oils
of uropygial gland as noted earlier composed of essential fatty acids
(linoleic , linolenic and arachidonic acids) and triglycerides. Therefore,
it was thought there is an indirect relationship between uropygial
gland and prostaglandins which is biologically regulated the mechanism of body hormones’ actions. While prostaglandins produce from
the plasma membrane of many somatic cells, prostaglandines act
to stimulate synthesis cyclic adenosine mono phosphate (cAMP) is
responsible for releasing many hormones from the pituitary gland,
such as leutinizing hormone (LH), follicle stimulating hormone (FSH),
thyroid stimulating hormone (TSH) and growth hormone (GH) (Yilmaz, 2001).
349
The relationship between
the uropygial gland and androgens
Amet et al. (1982) suggested a presence of androgen receptors
in the uropygial gland of Japanese quail working on testosterone
metabolism that resulted in an increase its ineffective metabolites
such as 5β-diyhydro testosterone and epitestosterone that do not
have androgenic activity on the genital tract and a small amount
of testosterone turn into 5α-dihydrotertosterone (5α-DHT), which
plays a role of catalyst for reproduction with a high extent. On the
other hand, the uropygial gland is considered as inhibitory pathway
for testosterone and its biological active metabolites ( Balthazart and
Schumacher,1984).
Uropygialectomy
by Iraqi Method (I.M)
This way was named the Iraqi Method (I.M) because it was taken
from the old folk Iraqi heritage and it was the first time in the world
used in Iraq and it has evolved over time by a series of scientific researches (Nagi, 2001; Al-Mahdawy, 2003 ; AL-Hayani, 2005; Abdul-Hassan, 2005; Mohamed rid, 2007; Al- Mahdawy, 2008; AL-Shamire,
2009). According to Nagi (2001) this method can by summarize by
three steps which include the following:
1 – Removal of feathers which are close to the base of tail and
determine the uropygial gland location (Figure 3 – A1, A2, A3).
2 – Surgical removal of uropygial gland from its base by sharp and
sterile blade (Figure 3- B1, B2, B3, B4, B5, B6).
3 – Precautional cauterization for all areas that are surrounded
to the gland by piece of iron heated to high temperature degree that
is very important to sterilization all these area around the uropygial
gland to stop hemorrhages and growth damage the remaining cells of
the uropygial gland (Figure 3 – C1, C2, C3).
350
Results review about effect the uropygialectomy
by I.M on broiler, layer hens, broiler breeder
males and Japanese quails performance
A1 A2 A3
B1 B2 B3
B4 B5 B6
C1 C2 C3
Fig. 3. Steps and procedures of surgical uropygialectomy by I. M
351
Tab. 1. The effect of surgical uropygialectomy (I. M) on some productive
characteristics of broiler Ross strain (adapted from AL-Hayani, 2005).
Treatments
Traits
Body weight at
age 8 weeks (g)
Cumulative feed
consumption till 8
weeks (g)
Cumulative feed
conversion (till 8
weeks)
Uropygialectomy
at age 1
week
uropygialectomy
at age 2
weeks
Uropygialectomy
at age 3
weeks
3014.54
±
31.02 a
5482.00
±
100.3 b
2873.28
±
31.12 b
5499.54
±
103.56 b
2951.97
±
33.06 ab
5583.34
±
135.0 b
1.8636 ±
0.003 b
1.9628 ±
0.004 b
1.9423 ±
0.008 b
Total mortality
(%)
1.11 ±
0.08 c
Dressing percentage
76.37 ±
0.21 b
3.33 ±
0.06b
80.67 ±
0.386 a
1.11 ±
0.02 c
76.11 ±
0.57 b
Uropygialectomy
at age 4
weeks
2918.9
±
32.21 ab
5586.7
±
81.69 b
1.9629
±
0.0013 b
3.33 ±
0.08 b
83.24 ±
0.13 a
Without
uropygialectomy
(control)
2646.2 ±
36.8 c
5753.35
±
102.96 a
2.2533 ±
0.003 a
4.40 ±
0.06 a
72.76 ±
0.438 c
a,b,c Mean values within the same row with no common superscripts differ significantly (P < 0.01).
Tab. 2.The effect of surgical uropygialectomy (I. M) on blood picture at age 7
weeks of broiler chickens Fawbro strain (adapted from Al-Mahdawi, 2003).
352
29.83
±0.6 a
± 0.18 a
25.10
0.346 ± b
0.09 ± 3.8
0.12 a
2.35 ±
0.12 a
30.08 ±
0.87 a
25.30
±0.12 a
0.259 ±
4.3 ± 0.15 a
0.01b
Protein
(g/100ml)
2.30±
0.14 a
Heterophil /
Lymphocyte
(H/L)
ratio
White Blood
Cells (WBC)
count (1000
/ml)
Uropygialectomy at age 2
weeks
Without
uropygialectomy
(control)
Packed cell
volume (PCV)
(%)
Treatments
Red Blood Cells
(RBC) count
(million / ml)
Traits
Cholesterol (mg/100ml)
ALP (Alkaline
Phosphatase) activity
(I.u/ml)
Glutamic – Oxaloactic
Transaminase (GOT)
activity (I.u /ml)
Uropygialectomy at age 2
weeks
6.9 ±
0.65 b
160.1 ±
11.44 b
874.9 ±
30.3 a
120.3
±2.1 b
Without
uropygialectomy
(control)
8.1 ±
0.71a
199.1 ±
13.18 a
564.4 ±
25.65 b
Treatments
110.5
±1.5 a
Glutamic-Pyruvic
Transaminase (GPT)
activity (I.u/ml)
Uric acid (mg/100 ml)
Traits
3.5 ±
0.11b
6.6 ±
0.23 a
a,b Mean values within the same column with no common superscripts differ
significantly (P < 0.01).
Tab. 3. The effect of surgical uropygialectomy (I. M) on some characteristics
of white leghorn laying hens (adapted from Al-Mahdawi, 2008)
Treatments
Uropygialectomy
at age 16
weeks
Uropygialectomy
at age
18weeks
Uropygialectomy
at age 20
weeks
Without
uropygialectomy
(control)
Egg production (egg /
hen / 14 months)
265.19
±14.24 a
279.86
±10.12 a
255.64
±4.30 ab
227.49
±10.35 b
Mean Egg weight (g)
during 14 months
57.85 ±
0.5a
58.06 ±
0.98 a
57.66
±0.40 a
58.51±
0.26a
Shell thickness (mm)
0.332 ±
0.12 a
0.332 ±
0.43 a
0.334
±0.42 a
0.331 ±
0.25 a
Haugh unit
84.97
±22.0 a
85.25 ±
15.0 a
84.78 ±
45.0 a
84.84 ±
23.0 a
Yolk index
0.45
±25.0 a
0.45 ±
65.0 a
0.45
±84.0 a
0.45 ±
75.0 a
Traits
a,b Mean values within the same row with no common superscripts differ significantly (P < 0.05).
353
Tab. 4. The effect of surgical uropygialectomy (I. M) on some characteristics
of Japanese quails at age 8–24 weeks (adapted from Al-Shamire, 2009).
Traits
Treatments
Uropygialectomy at age
8 weeks
Without
uropygialectomy
(control)
Mean of
Hen Day egg
production
(HD) (%)
Egg mass
(g)
Shell
weight (g)
Haugh
unit
Yolk
index
79.35 ±
0.740 a
125.44
±1.411a
1.07 ±
0.025 a
91.61 ±
0.293 a
0.46 ±
0.002 a
75.66 ±
0.974 b
121.75
±1.938 b
1.02 ±
0.019 b
89.29 ±
0.313 a
0.42 ±
0.008 b
a, b Mean values within the same column with no common superscripts differ
significantly (P < 0.05).
Tab. 5. The effect of surgical uropygialectomy (I. M) on seminal and testicular
characteristics of cocks Iba 2000 strain (adapted from Abdul-Hassan, 2005) .
Traits
Seminal at age 48 weeks
Semen volume (ml)
Sperms group motility (%)
Sperms individual motility (%)
Sperm concentration (billion/ml)
Packed sperm volume %
Dead sperm (%)
Abnormal sperms (%)
Abnormal achrosom (%)
Testicular at age 50 weeks
Testis weights (g)
Germinal epithelial cells height
(micron)
Lumen diameter of seminiferous
tubules (micron)
Seminiferous tubule diameter
(micron)
Treatments
Uropygialectomy
Without uropygiaat age 38 weeks
lectomy (control)
0.36 ± 0.007 a
82.2± 0.98 a
82.4± 0.77 a
2.86 ± 0.04 a
14.3 ± 7.42 a
8.47±0.36 b
8.80 ± 0.31 b
8.3 ± 4.77 b
0.31 ± 0.005 b
72.9 ± 0.77 b
77.7 ± 0.58 b
2.65 ± 0.03 b
10.6 ± 7.53 b
19.19 ± 0.76 a
17.48± 0.70 a
19.6± 3.33 a
31.68 ± 1.26 a
26.67 ± 1.00 b
143.1 ± 2.6 a*
116.8 ± 2.4 b
144.7 ± 4.6 b*
113.2 ± 2.6 a
395.2 ± 8.0 a
378.3 ±7.9 a
a, b Mean values within the same row with no common superscripts differ significantly (P < 0.01) .
a, b* Mean values within the same row with no common superscripts differ significantly (P < 0.05).
354
Tab. 6. The effect of surgical uropygialectomy (I. M) on seminal plasma
characteristics of cocks Iba 2000 strain (adapted from Nagi and Al-Daraji, 2002)
Traits
Glucose concentration (mg/100ml)
Protein concentration (g/100ml)
GOT (Glutamic – Oxaloactic Transaminase) activity
Glutamic-Pyruvic Transaminase (GPT)
activity (I.u/ml)
LDH (Lactate Dehydrogenase) activity
(I.u/ml)
ALP (Alkaline Phosphatase )
Activity (I.u/ml)
Treatments
Uropygialectomy Without uropygiaat age 8 weeks
lectomy (control)
61.6 ± 9.45 b
95.4 ± 7.67 a
a
1.01±6.22
0.71 ± 6.64 b
218.2 ± 3.56 b
325.5 ± 3.75a
0.24 ± 3.56 b
1.19 ± 2.54 a
1595.1 ± 4.3b
3058.2 ± 2.99 a
82.3 ± 5.64 a
39.4 ± 4.76 b
a, b Mean values within the same row with no common superscripts differ significantly (P < 0.01).
Hypotheses that are concerned with mode of action uropygialectomy on physiological and productive changes for poultry:
Sexually immature birds have uropygial gland that
suffers from hyperactivity and need for high levels
of testosterone to maintain its secretory activity
Partial conversion of progesterone to
testosterone within uropygial gland
Testosterone degradation in the uropygial gland
A negative effect on the peak of progesterone, which
negatively affects the secretion of luteinizing hormone (LH) and lead to lower the concentration of
estrogen, as well as adversely affects the rest of the
production of steroidal hormones because progesterone is the basis substance for their synthesis.
Low level of testosterone in blood serum
Adversely affects the development of the ovary, oviduct and
testis which lead to delaying sexual maturity and fertility .
Fig. 4. The proposal role of uropygial gland in its effect on the balance of
the concentrations of steroid hormones in the avian body
355
Losing essential enzymes for
steroid hormones synthesis and
basic enzymes for lipid and carbohydrates metabolism within
uropygial gland secretions
Low levels of
Vit D3 in blood serum
Adversely affects
the absorption
of calcium
I n f l ue nce s
the immune
response
L osing precursor
vitamin D3 (7-dehydrocholesterol) within uropygial gland
secretions
Losing essential
fatty acids (EFA)
with uropygial
gland secretions
Adversely affects biological Eicosanoids compounds which includes biologically active substances (Thromboxanes , Prostaglandins , Leukotrienes
and Lipoxins )
Low synthesis
Leukotrienes
and Lipoxins
Low synthesis
for Prostaglandins
Low synthesis
for Thromboxanes
Influences the work of many hormones
including luteinizing hormone (LH) , follicle stimulating hormone (FSH ), growth
hormone (GH) and thyroid stimulating
hormone (TSH) levels.
Blood coagulation functions
Adversely affects activity of reproductive
hormones because calcium and estrogen
are required for the synthesis and secretion of LH and progesterone. Calcium is
important in biological and metabolic
processes activation in the body.
Adversely affects development of live
body weight, vitality, ovary, oviduct
which leads to decrease of total body
weight and delayedg sexual maturity
finally .
Fig. 5. The biologically active substances which secretes within uropygial
gland secretions without utilizing it.
356
1 – According to Abdul-Hassan (2005) and Al-Mahdawy (2008)
the uropygial gland is sometimes abnormal (hyperactivity) in birds
that are suffering from delayed sexual maturity and it probably lead
to changing steroid hormones balance in blood circulation (Fig. 4).
2 – According to Al-Mahdawy (2003), Al-Hayani (2005) and Al-Shamire (2009) normally, the substances excreted by uropygial gland
outside the body are precious and essential substances for avian biological and metabolic activity (Fig. 5) .
Conclusions
This review gives the first evidence that the uropygialectomy by I. M,
through surgical removal, could act to improvement the productivity of
poultry, probably by prevention concentration of the essential biological
stuffs inside the gland. Therefore, these important stuffs will come back
to the blood circulation and will utilize it actively. The uropygialectomy
is also correlated with body condition and immune capacity in birds,
suggesting a positive relationship with bird’s health. Lastly, the uropygialectomy by I.M could be considered as a mean of curing sterile birds
and increment body weight, and thus, an indicator of an poultry vitality.
These observations, as a whole, suggest this uropygialectomy is a functional process, involved in the modulation of several biophysiological
mechanisms of productivity adaptation in poultry.
References
Abdul-Hassan, I.A. 2005. Effect of Iraqi method (uropygialectomy) on some
physiological and reproductive traits of broiler breeder males. Dissertation
Ph. D, College of Agriculture, University of Baghdad, Iraq.
Adrienne, W. 2002. www. longbeachmarineinst.com/ education/ed_material/ files/catcamp.pdf.
Al-Hayani,W.K.A. 2005. The use of Iraqi method represented with surgical removal of the uropygial gland to improve productive, physiological performance and immunological responses to broiler Ross strain. Thesis Msc,
College of Agriculture, University of Al-Anbar, Iraq.
Al-Mahdawy, R.S. 2003. The effect of uropygialectomy (Iraqi Method) on the
productive and physiological traits performance of broiler. Thesis Msc, College of Agriculture, University of Baghdad, Iraq.
Al-Mahdawy, R.S.R. 2008. The effect of uropygialectomy before the wexual maturity on productive performance and for curing the delay in sexual matu357
rity in commercial laying hens stocks, Dissertation PhD, College of Agriculture, University of Baghdad, Iraq.
Al-Shamire, J.S.H. 2009. The effect of uropygialectomy and diet supplementation with probiotics on productive and physiological Performanc of Japanese
quails. Thesis Msc, College of Agriculture, University of Baghdad, Iraq.
Amet, Y., J. H. A balain, J. Y. Daniel, M. L. Thieulat and H. H. Floch. 1982.
Evidence in the Uropygal gland of the adult male quail. C. R. Séances Acad.
Sci. 59 (9): 523–528.
Andreas, S., L. Sabine, M. Michael, D. Siegmar, D. Michael and B.Gerhard.
2002. Highly Branched Alkanoic Acids from the Preen-Gland Wax of the
Domestic Goose as Building Blocks for Chiral Triphenylenes. Helv. Chim.
Acta 2002, 85(11) 3909–3918.
Balthazart, J. and M. Schumacher. 1984. Changes in testosterone metabolism
by the brain and cloacal gland during sexual maturation in the Japanese
quail (Coturnix coturnix Japonica). J. Endocrinol. 100: 13.
Davidson, L, and E. Simon. 2000. Uropygial gland. www. upatsix. com/lists/
TIEL-L/tielfaq.html.
Delhey, K., A. Peters, and B. Kempenaers. 2007. Cosmetic coloration in birds:
occurrence, function, and evolution. Am. Nat. 169: S145–S158.
Giraudeau, M., C. Duval, N. Guillon, V. Bretagnolle, C. Gutierrez and P. Heeb.
2010. Effects of access to preen gland secretions on mallard plumage. Naturwissenschaften, 97:577–581.
Hirao, A., M. Aoyama and S. Sugita. 2009. The role of uropygial gland on sexual behavior in domestic chicken (Gallus gallus dometicus). Behav. Proc.
80: 115_120.
Jacob, J. and V. Ziswiler. 1982. The uropygial gland. In FARNER, DS., KING,
JR. and PARKES, KC. (Eds.). Avian Biology. vol. 6. New York: Academic
Press, 199–324.
Jacob, J. 1992. Systematics and the analysis of integumental lipids. Bulletin of the
British Ornithological Club, Centenary, vol. 112A, suppl., p. 159–167.
Jarvis, K. and Holt D. 1996. Preen gland with birds. Mountain Press Publishing
Company, Missoula, MT.
Martinez-Bueno M.2009. Symbiotic bacteria living in the hoopoe’s uropygial
gland prevent feather degradation. J. Exp. Bio.l, 212: 3621–3626.
Martínez-De La Puente, J., J. Rivero-De Aguilar, S. Cerro, A. Argüello, S. Merino. 2011. Do secretions from the uropygial gland of birds attract biting
midges and black flies? Parasitology Research, 109 (6): 1715–1728.
Moller, A. P., Johannes, E. and Lajos, R., 2010. Ectoparasites, uropygial glands
and hatching success in birds. Journal of Oecologia, 163:303–311.
Moreno-Rueda, G. 2010. Uropygial gland size correlates with feather holes,
body condition and wing bar size in the house sparrow Passer domesticus.
J. Avian Biol. 41: 229–236.
358
Moyer, B. R., Rock A. N., Clayton D. H. 2003. An experimental test of the
importance of preen oil in rock doves (Columba livia). Auk, 120:490 – 496.
Nagi, S. A. 2001. Surgical removal of uropygial gland (Iraqi method) for curing
the sterile hens and converted them to highly egg producer hens. The Iraqi
Journal of Agricultural sciences. 32(5): 203–212.
Nagi, S. A. and H. J. Al-Daraji. 2002. Surgical removal of uropygial gland (Iraqi
method) for elevation productive efficiency for local cocks. Patent no. 3081. Central organization for standardization and quality control, Baghdad, Iraq.
Ruiz-Rodriguez M., Valdivia E, Soler J. J., Martin-Vivaldi M., Martin-Platero A. M., Martinez-Bueno M. 2009. Symbiotic bacteria living in the
hoopoe’s uropygial gland prevent feather degradation. J. Exp. Bio. l., 212:
3621–3626.
Salibian, A. and D. Montalti. 2009. Physiological and biochemical aspects of the
avian uropygial gland. Braz. J. Biol., 69(2): 437–46.
Sawad, A. A., 2006. Morphological and histological study of uropygial gland in
Moorhen (G. gallinula C. Choropus). International Journal of Poultry Science, 5(10) 931–934.
Scullion, F. T. 1989. Microbiological investigations of wild Birds. International
Council for Bird Preservation, Cambridge, 39–50.
Shawkey, M. D., S. R. Pillai, G. E. Hill. 2003. Chemical warfare? Effects of
uropygial oil on feather-degrading bacteria. J. Avian Biol, 34, 345–349.
Suttkus, M. 2002. Avian Biological Organs. UMD Biology Department .University of Minnesota Duluth. Cited by (the Regents of the University
of Minnesota).
Steyn, P. 1999. The breeding biology of the scimitar-billed woodhoopoe. Ostrich
70: 173–178.
Sturkie, P. D. 2000. Avian physiology. 4th ed. Springer Verlag, New York.
Yilmaz, E. 2001. Biotechnological production of prostaglandin [Review]. Biotechnology Advances. 19(5): 387–397, 2001 Sep.
University of Life Sciences in Lublin
Department of Biological Basis of Animal Production
13 Akademicka St., 20–950 Lublin, Poland
Foundation of Technical Education
The Technical College Almusaib
Department of Animal Production, Babylon, Iraq
359
Agnieszka NAJDA
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 361–369
ISSN 1895-2241
ZAWARTOŚĆ BIAŁKA W OGONKACH LIŚCIOWYCH
DWU ODMIAN SELERA NACIOWEGO
W ZALEŻNOŚCI OD ŚCIÓŁKOWANIA GLEBY
I WIEKU ROŚLIN
CONTENT OF PROTEIN IN PETIOLES
OF TWO CULTIVERS CELERY OF DEPENDING
ON SOIL MULCHING AND AGE OF PLANTS
Abstrakt. Stosowanie materiałów syntetycznych do mulczowania gleby
jest często praktykowane w uprawie warzyw. Ściółkowanie gleby wpływa na
mikroklimat wokół roślin oraz warunki środowiska glebowego. W doświadczeniu badano wpływ ściółkowania gleby materiałami syntetycznymi
(czarna folia polietylenowa, czarna włóknina polipropylenowa o masie 50
g·m-2) na jakość i wartość odżywczą ogonków liściowych dwóch odmian selera naciowego (´Zefir´ i ´Helios) uprawianego w gruncie w warunkach klimatycznych środkowowschodniej Polski. Istotnie więcej białka właściwego i ogółem w przypadku obu badanych odmian stwierdzono w ogonkach
liściowych z obiektów ściółkowanych folią polietylenową.
Słowa kluczowe: Apium graveolens, białko, ściółkowanie gleby, jakość, czarna
folia PP, czarna włóknina PF, długość okresu wegetacji,
Summary. The use of synthetic materials for mulching is a very common
practice for vegetable crops. Soil mulching influences the microclimate around plants and soil environmental conditions. An experiment was established to evaluate an effect of soil mulching with synthetic materials (black
polyethylene film PP, black polypropylene nonwoven PF 50 g·m-2) on the
petiole quality and nutritive value of two celery cultivars (´Zefir´ and´ Helios´) cultivated in the field under the climatic conditions of eastern Poland.
Significantly more proper and total protein in both cultivars studied were
found in the petioles of the objects mulched with black polyethylene film.
Key words: Apium graveolens, protein, soil mulching, quality, black polyethylene film PP, black polypropylene nonwoven PF, the length the vegetation period
361
Agnieszka Najda
WSTĘP
Plon masy roślin oraz zawartość w nim substancji biologicznie czynnych podlegają działaniu wielu czynników wpływających na zmiany
ilościowe i jakościowe. Zmiany zawartości ciał czynnych w ciągu
rozwoju ontogenetycznego są głównym czynnikiem zmienności,
a ich przebieg i charakter są typowe dla danego gatunku, natomiast
w mniejszym stopniu zależy od czynników środowiska. Czynniki
środowiska mogą bowiem opóźnić lub przyśpieszyć przechodzenie
kolejnych faz rozwojowych, nie mogą jednak zmienić zależności, jaka
zachodzi między cechami morfologicznymi a zawartością substancji
czynnych w danym organie rośliny [Dyduch i Najda 2005, Hutton
i inni 2007].
Seler naciowy zyskuje coraz większe zainteresowanie konsumentów, wynika to z walorów dietetycznych i smakowych tego warzywa.
Plonowanie i jakość selera naciowego są zróżnicowane w poszczególnych latach. Przyczyną tych wahań są przede wszystkim niedobory
wody występujące w okresie uprawy selera. Zastosowanie bezpośrednich osłon gleby z tworzyw sztucznych może w sposób istotny
zmienić warunki w mikroklimacie otoczenia rośliny [Dyduch 1988,
Buczkowska 1999, Dyduch i Najda 2000, 2004, Siwek 2002, Chen
i inni 2007, McCann i inni 2007].
Celem badań laboratoryjnych podjętych w niniejszej pracy było
określenie wpływu cech odmiany i wieku roślin na zawartość wybranych składników tj.: białka właściwego i ogółem w ogonkach liściowych selera naciowego w zależności od ściółkowania gleby.
MATERIAŁ I METODY
Opisywane w niniejszej pracy badania uwzględniały cykl czteroletnich
(2008–2011) doświadczeń polowych i analitycznych wykonanych
w Laboratorium Jakości Warzyw i Surowców Zielarskich Katedry
Warzywnictwa i Roślin Leczniczych. W badaniach wykorzystano
dwie oryginalne polskie odmiany selera naciowego ´Zefir´ i ´Helios´
(firma PlantiCo Zielonki). Doświadczenie polowe zakładano metodą
bloków losowych jako trójczynnikowe w układzie split – plot, w pięciu
replikacjach. Oceny zawartości białka właściwego i ogółem dokonano
na 25 wybranych losowo roślinach w każdej kombinacji (5 roślin x 5
362
Zawartość białka w ogonkach liściowych dwu odmian selera naciowego...
powtórzeń = 25 roślin pomiarowych). Czynniki doświadczenia stanowiły: 2 odmiany selera naciowego: ´Zefir´ (o zielonym zabarwieniu
ogonków) i ´Helios´ (o żółtym zabarwieniu ogonków); 3 terminy
zbioru: po 80, 100 i 120 dniach wegetacji w polu; rodzaj zastosowanej
ściółki gleby: z czarnej folii polietylenowej (PE) o grubości 0,05 mm,
z czarnej włóknina polipropylenowa (PP) o masie 50 g·m-2 , gleba bez
ściółki, stanowiąca kontrolę.
Rozsadę dwu odmian selera naciowego sadzono 10 maja (w każdym roku badań) na poletkach ściółkowanych i bez ściółki, o powierzchni 9,9 m-2 (6,0 x 1,65 m) po 20 roślin w pięciu rzędach, przy
zagęszczeniu roślin 10,9 szt.·m-2. Siedem dni przed sadzeniem rozsady
w pole ściółkowano glebę na poletkach czarną folią polietylenową (PE)
i czarną włókniną polipropylenową (PP), natomiast gleba bez ściółki,
stanowiła kontrolę. Zbiór roślin przeprowadzano w trzech terminach:
29 lipca to jest po 80 dniach wegetacji roślin w polu, 18 sierpnia po
100 dniach wegetacji roślin w polu i 07 września po 120 dniach wegetacji roślin w polu (w każdym roku badań). Do badań laboratoryjnych
przeznaczono zdrowe i nieuszkodzone ogonki liściowe dwu odmian
selera naciowego, w których określono zawartość białka ogółem metodą Lowry [Lowry i inni 1965] oraz białka właściwego met. Kiejdahla
[Charłampowicz 1966].
Uzyskane wyniki badań laboratoryjnych poddano analizie wariancji i porównano wielokrotnym testem Tukey’a na poziomie istotności
p= 0,05.
WYNIKI I DYSKUSJA
W tabeli 1 przedstawiono zmienność zawartości białka właściwego,
zaś w tab. 2 zamieszczono dane liczbowe dotyczące procentowej
zawartości białka ogółem w ogonkach liściowych roślin dwu oryginalnych polskich odmian selera naciowego w a 100 g świeżej masy
surowca (św.m.).
Stwierdzono statystycznie istotne różnice w zawartości białka
właściwego i ogółem w ogonkach liściowych w zależności od terminu
zbioru i rodzaju zastosowanych ściółek gleby w poszczególnych latach
badań. W latach 2008 – 2011 ogonki liściowe roślin selera naciowego zawierały średnio 0,70% św.m. białka właściwego i 0,76% św.m.
363
Agnieszka Najda
białka ogółem. Zmienność białka właściwego i ogółem w ogonkach
liściowych selera naciowego niezależnie od odmiany przedstawia
graficznie rys. 1.
Największą zawartością białka w świeżych ogonkach liściowych
cechowały się rośliny pozyskane w 2009 r. – średnio 0,71% białka
właściwego i 0,78% białka ogółem, natomiast najmniej białka zawierały ogonki liściowe roślin, które pozyskano z upraw prowadzonych
w 2010 r. – średnio 0,69% białka właściwego i 0,74% białka ogółem.
Porównując badane odmiany, niestwierdzono istotnych różnic w zawartości badanych składników w świeżej masie ogonków liściowych.
Rys. 1. Porównanie średniej zawartości białka właściwego i ogółem
w świeżej masie ogonków liściowych selera naciowego w zależności
od wieku roślin i ściółkowania gleby (średnio w latach 2008 – 2011)
zawartości białka właściwego i ogółem w ogonkach liściowych roślin
obu badanych odmian. Rośliny, których zbiór przeprowadzono po
80 dniach wegetacji zawierały w ogonkach liściowych 0,79% białka
właściwego i 0,85% białka ogółem u roślin odmiany ´Zefir´ oraz 0,76%
białka właściwego i 0,79% białka ogółem u roślin odmiany ´Helios´.
Następnie zawartość białka malała i w ogonkach liściowych roślin,
których zbiór przeprowadzono w sierpniu (po 100 dniach wegetacji
w polu) i kształtowała się na poziomie: 0,69% białka właściwego
i 0,77% białka ogółem (rośliny odmiany ´Zefir´) oraz 0,65% białka
właściwego i 0,69% białka ogółem (rośliny odmiany ´Helios´). Wraz
364
z długością okresu wegetacji roślin w polu, zawartość białka ulegała
dalszemu obniżeniu i w ogonkach liściowych roślin, których zbiór
przeprowadzono we wrześniu (po 120 dniach wegetacji w polu) była
równa odpowiednio: 0,59% i 0,68% u roślin odmiany ´Zefir´ oraz
0,56% i 0,60% u roślin odmiany ´Helios´ (w latach 2008 – 2011).
Niezależnie od odmiany i wieku roślin, najwięcej białka właściwego i ogółem wykazano w ogonkach liściowych roślin uprawianych
z zastosowaniem ściółki z czarnej folii PE 0,85% (białko właściwe)
i 0,91% (białko ogółem), zaś najmniej w ogonkach liściowych roślin
uprawianych na poletkach kontrolnych, odpowiednio: 0,49% i 0,56%
(w latach 2008 – 2011).
Wykazano korelację pomiędzy badanymi czynnikami tj.: wiekiem
roślin, odmianą oraz rodzajem zastosowanej ściółki pod względem
selera naciowego.
W warunkach klimatycznych Polski ściółkowanie poprzez ograniczenie zachwaszczenia oraz poprawę warunków termicznych i wilgotnościowych w glebie zwiększało wielkość i jakość plonu kapusty
pekińskiej, ogórka, pomidora, rabarbaru, selera naciowego jak i innych
warzyw ciepłolubnych [Siwek 2002, Sałata i Buczkowska 2003, Najda
i Dyduch 2005, Moreno i Moreno 2008]. W przeprowadzonych badaniach wykazano korzystny wpływ ściółkowania gleby na zawartość
białka właściwego i ogółem w analizowanych ogonkach liściowych.
Jak podaje Krug [1991] zawartość białka w ogonkach selera naciowego
kształtuje się na poziomie 1,0 – 1,30 g w 100 g świeżej części jadalnej.
Wyniki uzyskane z przeprowadzonych badań wskazują nieco mniejszą
zawartość białka właściwego i ogółem w częściach użytkowych selera naciowego jakimi są ogonki liściowe. Natomiast rezultaty badań
Frączka [1981] uzyskane dla 30 odmian selera naciowego, dotyczące
zawartość: kwasu L–askorbinowego, węglowodanów prostych a także włókna surowego oraz białka ogółem w różnych organach roślin
są porównywalne do wyników uzyskanych przez autorkę niniejszej
pracy. Ściółkowanie gleby czarną folią powodowało znaczący wzrost
zawartości suchej masy i witaminy C w główkach sałaty w porównaniu
z glebą nieściółkowaną w badaniach przeprowadzone przez Wierzbicka [1999]. Badania Siweka [ 2002] nad wpływem ściółkowania gleby
na zawartość składników odżywczych u ogórka i selera i stwierdził,
365
80
100
120
Średnio
366
Bez ściółki
Folia PE
Włóknina PP
Średnio
Bez ściółki
Folia PE
Włóknina PP
Średnio
Bez ściółki
Folia PE
Włóknina PP
Średnio
Bez ściółki
Folia PE
Włóknina PP
Średnio
2008
0,61
0,89
0,79
0,76
0,48
0,82
0,71
0,67
0,31
0,75
0,64
0,57
0,48
0,84
0,73
0,68
0,018
n.r.
0,072
0,043
Rodzaj ściółki
NIR 0,05
Lata (A)
Odmiana (B)
Wiek roślin (D)
Wiek roślin
(dni)
AxB
AxC
AxD
BxC
2009
0,69
0,96
0,90
0,85
0,52
0,90
0,80
0,74
0,35
0,85
0,75
0,65
0,55
0,93
0,85
0,77
0,014
0,026
0,026
0,015
´Zefir´
2010
0,60
0,87
0,77
0,75
0,45
0,80
0,69
0,65
0,30
0,74
0,63
0,55
0,47
0,83
0,72
0,67
2011
0,64
0,91
0,84
0,80
0,49
0,86
0,76
0,71
0,32
0,80
0,70
0,61
0,51
0,87
0,79
0,72
BxD
CxD
AxBxC
AxBxD
Średnio
0,64
0,91
0,83
0,79
0,48
0,84
0,74
0,69
0,32
0,78
0,68
0,59
0,50
0,86
0,77
0,71
0,022
0,022
0,012
0,013
2008
0,57
0,87
0,77
0,74
0,43
0,79
0,68
0,63
0,29
0,71
0,61
0,54
0,45
0,81
0,70
0,65
Odmiana
2009
0,65
0,95
0,80
0,80
0,48
0,89
0,73
0,70
0,34
0,81
0,67
0,61
0,52
0,91
0,75
0,72
2011
0,62
0,92
0,79
0,78
0,46
0,84
0,70
0,67
0,30
0,77
0,64
0,57
0,48
0,86
0,73
0,69
AxCxD
BxCxD
AxBxCxD
´Helios´
2010
0,56
0,86
0,74
0,72
0,41
0,76
0,65
0,61
0,26
0,69
0,58
0,51
0,43
0,79
0,68
0,63
0,011
0,007
0,006
Średnio
0,60
0,90
0,77
0,76
0,44
0,82
0,69
0,65
0,30
0,75
0,63
0,56
0,47
0,84
0,72
0,68
Tab. 1. Zawartość procentowa białka właściwego w ogonkach liściowych dwu odmian selera naciowego w zależności
od rodzaju ściółki i wieku roślin w latach 2008–2011 (w 100 g św.m. części jadalnej)
Agnieszka Najda
NIR 0,05
Średnio
120
100
80
0,017
0,021
Wiek roślin (D)
0,013
n.r.
Bez ściółki
Folia PE
Włóknina PP
Średnio
Bez ściółki
Folia PE
Włóknina PP
Średnio
Bez ściółki
Folia PE
Włóknina PP
Średnio
Bez ściółki
Folia PE
Włóknina PP
Średnio
Rodzaj ściółki
Lata (A)
Odmiana (B)
Wiek roślin
(dni)
2008
0,68
0,95
0,86
0,83
0,57
0,89
0,79
0,75
0,41
0,83
0,73
0,66
0,57
0,91
0,81
0,76
BxC
AxD
AxB
AxC
2009
0,76
1,01
0,96
0,91
0,60
0,96
0,88
0,82
0,45
0,93
0,85
0,74
0,63
0,99
0,93
0,85
0,008
0,019
0,012
0,019
´Zefir´
2010 2011
0,67
0,72
0,92
0,97
0,83
0,91
0,81
0,87
0,54
0,58
0,86
0,93
0,77
0,84
0,72
0,79
0,39
0,42
0,82
0,88
0,70
0,79
0,64
0,70
0,56
0,59
0,89
0,94
0,79
0,87
0,75
0,80
AxBxD
AxBxC
BxD
CxD
Średnio
0,71
0,96
0,89
0,85
0,57
0,91
0,82
0,77
0,42
0,87
0,77
0,68
0,59
0,93
0,85
0,79
2009
0,71
0,98
0,83
0,84
0,52
0,93
0,77
0,74
0,41
0,85
0,72
0,66
0,57
0,94
0,79
0,77
0,011
0,020
0,017
0,017
2008
0,61
0,90
0,80
0,77
0,48
0,83
0,72
0,67
0,34
0,75
0,65
0,58
0,49
0,85
0,74
0,69
Odmiana
2011
0,66
0,95
0,82
0,81
0,50
0,88
0,74
0,71
0,35
0,81
0,69
0,62
0,52
0,90
0,77
0,73
AxCxD
BxCxD
AxBxCxD
´Helios´
2010
0,59
0,89
0,79
0,76
0,46
0,80
0,69
0,65
0,31
0,73
0,63
0,56
0,47
0,82
0,73
0,67
0,015
0,010
0,023
Średnio
0,64
0,93
0,81
0,79
0,49
0,86
0,73
0,69
0,35
0,79
0,67
0,60
0,51
0,88
0,76
0,72
Tab. 2. Zawartość procentowa białka ogólnego w ogonkach liściowych dwu odmian selera naciowego w zależności
od rodzaju ściółki i wieku roślin w latach 2008–2011 (w 100 g św.m. części jadalnej)
367
Agnieszka Najda
że rośliny rosnące na stanowiskach ściółkowanych zawierają niższe
ilości niektórych substancji czynnych ze względu na wyższą zawartość
wody w glebie.
WNIOSKI
Ściółki w istotny sposób modyfikowały zawartość białka właściwego
i ogółem w częściach użytkowych badanych odmian selera naciowego.
Niezależnie od odmiany i wieku roślin najwięcej białka właściwego
i ogółem wykazano w ogonkach liściowych roślin uprawianych z zastosowaniem ściółki z czarnej folii PE.
obu badanych odmian. Rośliny, których zbiór przeprowadzono po 80
dniach wegetacji gromadziły w ogonkach liściowych najwięcej analizowanych substancji.
LITERATURA
Buczkowska H. 1999. Wpływ ściółkowania gleby na zachwaszczenie w uprawie
papryki słodkiej. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 466, 157–163.
Chen S. Y., Zhang X. Y., Pei D., Sun H. Y., Chen S. L. 2007. Effects of straw
mulching on soil temperature, evaporation and yield of winter wheat: field
experiments on the North Cina Plain. Ann. Appl. Biol., 150, 261–268.
Dyduch J. 1988. Wpływ zastosowania folii perforowanej na plonowanie, wczesność zbioru i niektóre cechy morfologiczne odmian selerów naciowych.
Biul. Oceny Odmian, 2(20), 119–125.
Dyduch J., Najda A. 2000. Effect of Black Polyethylene and Black Polypropylene
Mulching on Yield and Quality of Apium graveolens L. var. dulce Mill./Pers.
Zborník Prác z Medzinárodnej Vedeckej Konferencie „Pestovanie mnej
rozšírenỳch druhov zelenín” Nitra 18–19, januára 2000: 69–72.
Dyduch J., Najda A. 2004. Wpływ stosowania sztucznych ściek na plonowanie
roślin dwu odmian selera naciowego (Apium graveolens L. var. Dulce Mill./
Pers.). Fol. Univ. Agric. Stetin. Agric., 239(95), 75–80.
Dyduch J., Najda A. 2005. Zmiany zawartości suchej masy i kwasu L-askorbinowego w liściach roślin dwu odmian selera naciowego (Apium graveolens L.
368
var. Dulce Mill./Pers.) w zależności od wieku zbieranych roślin i ściółkowania gleby. Zesz. Nauk. AR Wrocław, Rolnictwo, 86(515), 111–118.
Frączek T. 1981. Wartość technologiczna selerów naciowych. Nowości Warzywnicze, 10, 37–44.
Hutton M. G., Handley D. T. 2007. Effects of silver reflective mulch, white inter-row mulch, and plant density on yields of pepper in Maine. Hort. Technology, 17, 214–219.
Krug H. 1991. Gemüseproduktion. Verlag Paul Parey, Berlin.
McCann I., Kee E., Adkins J., Ernest E., Ernest J. 2007. Effect of irrigation rate on yield of dripirrigated seedless watermelon in humid region. Sci.
Hort., 113, 155–161.
Moreno M. M., Moreno A. 2008. Effect of different biodegradable and
polyethylene mulches on soil properties and production in a tomato crop.
Sci. Hort., 116(3), 256–263.
Najda A., Dyduch J. 2005. Wpływ długości okresu wegetacji w polu oraz
ściółkowania gleby na plonowanie roślin dwu odmian selera naciowego.
Zesz. Nauk. AR Wrocław, Rolnictwo 86(515), 359–366.
Sałata A., Buczkowska H. 2003. Wpływ ściółkowania gleby na wczesność plonowania rabarbaru. Ann. Univ. Mariae Curie-Skłodowska, sec. EEE, XII,
9–17.
Siwek P. 2002. Modyfikacja warunków środowiska w uprawie ogórka i selera
naciowego poprzez ściółkowanie gleby i bezpośrednie osłanianie roślin. Rozprawa hab., Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Krakowie, 279.
Wierzbicka B. 1999. Wpływ metody uprawy na plonowanie kilku odmian sałaty
masłowej w polu. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 466, 117–128.
369
Grzegorz MAJ
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 371–380
ISSN 1895-2241
MOŻLIWOŚCI ENERGETYCZNEGO
WYKORZYSTANIA LIŚCI I ŁODYG
TOPINAMBURU (HELIANTHUS TUBEROSUS)
JAKO ODNAWIALNEGO ŹRÓDŁA ENERGII
ENERGETIC POSSIBILITIES OF USING LEAVES AND
STEMS OF JERUSALEM ARTICHOKE (HELIANTHUS
TUBEROSUS) AS A RENEWABLE ENERGY SOURCE
Abstrakt. W pracy zostaną przedstawiono możliwości wykorzystania
liści, łodyg oraz mieszanki liści i łodyg topinamburu do celów energetyki
odnawialnej. Została wykonana analiza właściwości energetycznych materiału badawczego w postaci oznaczenia ciepła spalania, wartości opałowej
oraz zawartości popiołu. Praca zawiera analizę wyników oraz porównanie
ich z wartościami energetycznymi paliw kopalnych oraz biopaliw. Przy tej
samej wilgotności materiału (10,13%) ciepło spalania łodyg topinamburu
jest o 2,29 MJ·kg-1 tj. o 14,7% wyższe w stosunku do ciepła spalania liści
topinamburu i wynosi 15,59 MJ·kg-1. Wartość opałowa dla liści topinamburu jest wyższa o 2,22 MJ·kg-1 (15,5%) i wynosi 14,32 MJ·kg-1. Mieszanka
liści i łodyg topinamburu charakteryzowała się ciepłem spalania na poziomie 14,34 MJ·kg-1 oraz wartością opałową 13,04 MJ·kg-1. Badania laboratoryjne wskazują dodatkowo, że uzyskana zawartość popiołu zarówno dla liści
(20,08%) i łodyg (14,69%) oraz mieszanki liści i łodyg (12,34%) topinamburu jest na wysokim poziomie w stosunku do biopaliw oraz paliw kopalnych.
Słowa kluczowe: ciepło spalania, wartość opałowa, topinambur, biomasa
Summary. The paper presents the possibility of using leaves, stems and
compound leaves and stems of Jerusalem artichoke for renewable energy.
The research involved the analysis of energy characteristics for research
material, including determination of heat combustion, calorific value and
ash content. The work contains the analysis of results, and compares them
to fossil fuel and biofuels energy values. At the same moisture content
371
Grzegorz Maj
(10.13%), heat of combustion of Jerusalem artichoke stems is 2.29 MJ·kg-1
or 14.7% higher compared to the heat of combustion of Jerusalem artichoke leaves and amounts to 15.59 MJ·kg-1. The calorific value of the artichoke leaves is higher by 2.22 MJ·kg-1 (15.5%) and amounts to 14.32 MJ·kg-1.
Mix artichoke leaves and stems characterized by a heat of combustion at
the level of 14.34 MJ·kg-1and the calorific value of 13.04 MJ·kg-1. Laboratory studies further indicate that the ash content obtained for both the leaf
(20.08%) and stems (14,69%) and a mixture of leaves and stems (12,34%)
of Jerusalem artichoke is high compared to biofuels and fossil fuels.
Key words: heat of combustion, calorific value, Jerusalem artichoke, biomass
WSTĘP
Topinambur zwany jest także słonecznikiem bulwiastym. Należy do
rodziny astrowatych i jest blisko spokrewniony ze słonecznikiem zwyczajnym, ale rożni się od niego m.in. zdolnościami do zawiązywania
pędów podziemnych, na końcu których, analogicznie jak u ziemniaków, wykształcają się bulwy. Naturalnie występuje w Ameryce Północnej skąd został sprowadzony do Europy w XVII w. [Hadley i Fordham
2003; Piskier 2004]. Do Polski trafił w XIX w. pełniąc rolę dekoracyjną.
Może być wykorzystywany jako słoma do bezpośredniego spalania,
poddawany fermentacji alkoholowej (bulwy) lub przerabiany na biogaz
[Piskier 2006; Mystkowski 2010].
Wymagania glebowe dla topinamburu są zbliżone do wymagań
innych roślin okopowych. Najlepszymi pod uprawę są gleby średnio
zwięzłe, przewiewne o dużej zasobności składników pokarmowych wraz
z dostateczną wilgotnością. Dla słonecznika bulwiastego mogą być stosowane gleby słabsze, lekko zdegradowane, które wymagają rekultywacji.
W przeciwieństwie do innych roślin okopowych, posadzony w terminie
jesiennym wcześnie rozpoczyna wegetację, co wpływa na znaczny stopień
wykorzystania zasobów wód pozimowych. Posiada bardzo rozbudowany
system korzeniowy, z charakterystycznymi bulwami. Ponadto w przeciwieństwie do innych roślin okopowych szybko zacienia glebę i może
być uprawiany na gorszych stanowiskach. Bardzo niskie plony wydaje
na glebach podmokłych i kwaśnych. Do zalet należy możliwość samonawadniania się rośliny, co umożliwia uprawę w trudnych stanowiskach
372
Możliwości energetycznego wykorzystania liści i łodyg topinamburu...
i uniknięcie corocznych nasadzeń [Gradziuk 2003; Long i in. 2010].
Słonecznik bulwiasty dobrze radzi sobie zarówno w czasie mrozów, jak
i podczas suszy. Bulwy topinamburu, które są w stanie przetrwać nawet
trzydziestostopniowe mrozy, zimując pod ziemią nabierają lepszego,
bardziej słodkiego smaku. Ciepły i słoneczny okres wegetacji wpływa
na intensywne zawiązywanie się bulw, natomiast chłodny okres sprzyja
przyrostowi zielonej masy [Kowalczyk – Juśko 2006].
W związku, że topinambur wykazuje łatwą uprawę, duże plonowanie części nadziemnej oraz wieloletnią powtarzalność zbiorów, podjęto próbę analizy jego części nadziemnej do wykorzystania
w energetyce odnawialnej. Celem badań było określenie właściwości
fizykochemicznych łodyg i liści topinamburu w celu wykazania różnic
ciepła spalania, wartości opałowej i zawartości popiołu w zależności
od użytego fragmentu części nadziemnej rośliny tj. łodyg i liści oraz
mieszanki liści i łodyg.
MATERIAŁ I METODY
Materiał w postaci łodyg z liśćmi topinamburu pozyskano z gospodarstwa rolnego z terenu Województwa Lubelskiego. W pierwszym etapie
oddzielono liście od łodyg i pozostawiono w tej formie do wysuszenia
do wilgotności umożliwiającej składowanie tj. 10–11%, rozkładając
materiał na dużej powierzchni. W kolejnym etapie materiał rozdrobniono. Liście zostały zmielone za pomocą młynka, natomiast łodygi
zostały rozdrobnione za pomocą rozdrabniacza bijakowego typu Bąk
do długości sieczki równej 3 mm (Fot. 1). Mieszankę liści i łodyg uzyskano mieszając materiał w ilości 1:1.
Fot. 1. Rozdrabniacz bijakowy typu Bąk użyty w badaniach
[opracowanie własne]
373
Grzegorz Maj
Oznaczenie ciepła spalania dla badanego materiału przeprowadzono za pomocą kalorymetru KL-12. Badania zrealizowano zgodnie
ze specyfikacją techniczną PKN – CEN/TS 14588 i normami PN – 81/
G-04513 i PN – ISO 1928. Wartość opałowa łodyg i liści topinamburu
obliczona została zgodnie z normą PN – ISO 1928.
Zawartość popiołu liści i łodyg topinamburu oznaczono zgodnie
z normą PN-80/G-04512 i przeprowadzono za pomocą pieca muflowego Nabertherm L3/11/B180 (Fot. 2), spalając materiał badawczy
w temperaturze 600ºC.
Fot. 2. Wykorzystywany w badaniach piec muflowy Nabertherm L3/11/
B180 wraz z ceramicznymi tyglami [opracowanie własne]
Oznaczenie wilgotności całkowitej dla badanej biomasy wykonano stosując metodę suszarkowo – wagową. Badania przeprowadzane
były zgodnie z normami PN-93/Z-15008/02 oraz PN-80/G-04511.
Do badań użyto elektrycznej suszarki laboratoryjnej POL-ECO SLN
32 ECO z naturalnym obiegiem powietrza.
Analizę statystyczną wyników badań wykonano za pomocą pakietu statystycznego R. Do celów statystycznych przeprowadzano
eksperyment w 6 powtórzeniach. Uzyskane wyniki badań poddano
analizie statystycznej z użyciem jednoczynnikowej analizy wariancji
ANOVA do określenia wpływu poszczególnych części nadziemnych
rośliny, tj. liści, łodyg oraz mieszaniny liści i łodyg topinamburu na
wielkość otrzymywanego ciepła spalania, wartości opałowej i zawartości popiołu. Do analizy wartości procentowe zostały poddane
przekształceniu arcsin. W kolejnym etapie przeprowadzono test porównań jednoczesnych Tukey’a do zidentyfikowania istotnych różnic
w analizowanych wynikach badań.
374
WYNIKI
Badania laboratoryjne wykazują, że zarówno ciepło spalania, jak i wartość
opałowa liści i łodyg topinamburu różni się od siebie (Tab. 1, Rys. 1).
Tab. 1. Wyniki ciepła spalania i wartości opałowej liści i łodyg topinamburu
Ciepło spalania [MJ·kg-1]
Wartość opałowa [MJ·kg-1]
Wilgotność
[%]
Topinambur liść
Topinambur łodyga
13,30
15,59
12,10
14,32
10,13
10,13
Topinambur łodyga + liść
14,34
13,04
10,13
Materiał
Wartość opałowa [MJ·kg -1 ]
14000
13000
12000
11000
10000
1
Topinambur łodyga
2
3
Topinambur liść
4
5
6
Rys. 1. Wartość opałowa liści i łodyg topinamburu [opracowanie własne]
Przy tej samej wilgotności materiału (10,13%) ciepło spalania
łodyg topinamburu jest o 2,29 MJ·kg-1, tj. o 14,7% wyższe w stosunku do ciepła spalania liści topinamburu i wyniosło 15,59 MJ·kg-1.
Wartość opałowa dla liści topinamburu jest wyższa o 2,22 MJ·kg-1
(15,5%) i wyniosła 14,32 MJ·kg-1. Zmieszanie liści z łodygami rośliny
powoduje uzyskanie wyniku pośredniego, stąd też dla mieszanki uzyskano ciepło spalania na poziomie 14,34 MJ·kg-1 oraz wartość opałową
13,04 MJ·kg-1. W związku z powyższym użycie do celów grzewczych
łodyg topinamburu z energetycznego punktu widzenia jest bardziej
zasadne. W przypadku dysponowania dużymi ilościami liści rośliny
zasadne byłoby zmieszanie takiego materiału z łodygą w celu osiągnięcia wyższej wartości opałowej.
375
Grzegorz Maj
Analiza wariancji wykazała, że występują istotne różnice w cieple
spalania dla poszczególnych części nadziemnych topinamburu (Tab.
2). Kolejnym etapem analizy było przeprowadzenie testów porównań
jednoczesnych. Test Tukey’a (Tab. 3) wykazał istotne różnice w analizowanych grupach. Na podstawie wyników testu można zaobserwować,
że istotna różnica wystąpiła pomiędzy wszystkimi badanymi grupami.
Tab. 2. Wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji dla ciepła spalania
Df
Sumy
kwadratów
Średnia
kwadratów
Wartość
F
Pr(>F)
Ciepło spalania
2
15,800
7,900
1235
<2e-16
Błąd
15
0,096
0,006
Razem skorygowane
17
15,896
Źródło zmienności
Tab. 3. Wyniki testu Tukey’a dla ciepła spalania
Grupy jednorodne
Materiał
Średnia
a
Topinambur liść
15,59
b
Topinambur łodyga
13,30
c
Topinambur liść + łodyga
14,34
Analogicznie przeprowadzono analizę statystyczną dla wartości
opałowej, której wyniki były tożsame z wynikami analizy ciepła spalania. Analiza wykazała istotne różnice wartości opałowej we wszystkich
badanych grupach tj. dla liści, łodyg i mieszanki liści i łodyg topinamburu. Świadczy to o odmiennych właściwościach energetycznych
poszczególnych części topinamburu.
Badania laboratoryjne wykazały, że zawartość popiołu liści i łodyg
topinamburu znacząco różni się od siebie (Tab. 4, Rys. 2).
Tab. 4. Wyniki zawartości popiołu liści i łodyg topinamburu
Materiał
Zawartość popiołu [%]
Wilgotność [%]
Topinambur liść
20,08
10,13
Topinambur łodyga
14,69
10,13
12,34
10,13
Rys. 2. Zawartość popiołu liści i łodyg topinamburu [opracowanie własne]
376
Zawartość popiołu [% ]
22.00
20.00
18.00
16.00
14.00
12.00
10.00
1
Topinambur łodyga
2
3
Topinambur liść
4
5
6
Zawartość popiołu w liściach topinamburu wyniosła 20,08%
i była o 5,39% wyższa od zawartości popiołu w łodygach rośliny. Tak
duża różnica wskazuje, że energetyczne wykorzystanie łodyg w stosunku do liści topinamburu jest bardziej wskazane. Mieszanka liści
i łodyg topinamburu spowodowała obniżenie zawartości popiołu do
poziomu 12,34%. Biorąc powyższe pod uwagę, należy stwierdzić, że
wykorzystanie topinamburu do celów energetycznych w formie mieszanki liści i łodyg będzie skutkowało otrzymywaniem mniejszej ilości
popiołu w stosunku do spalania tych części osobno.
Analiza wariancji wykazała, że występują istotne różnice w zawartości popiołu dla poszczególnych części nadziemnych topinamburu
(Tab. 5). Kolejnym etapem analizy było przeprowadzenie testów porównań jednoczesnych. Test Tukey’a (Tab. 6) wykazał istotne różnice
w analizowanych grupach.
Tab. 5. Wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji dla zawartości popiołu
Df
Sumy
kwadratów
Średnia
kwadratów
Wartość
F
Pr(>F)
Ciepło spalania
2
0,0349
0,0174
746
9,66e-16
Błąd
15
0,0003
0,0001
Razem skorygowane
17
0,0352
Źródło zmienności
Tab. 6. Wyniki testu Tukey’a dla zawartości popiołu
Grupy jednorodne
Materiał
Średnia
a
Topinambur liść
0,464
b
Topinambur łodyga
0,393
b
Topinambur liść + łodyga
0,358
377
Grzegorz Maj
Na podstawie wyników testu można zaobserwować, że istotna
różnica wystąpiła jedynie dla zawartości popiołu liści topinamburu
w stosunku do pozostałych grup.
DYSKUSJA
Badania wskazują wysoką wartość energetyczną zarówno liści oraz
łodyg topinamburu, jak i mieszanki liści i łodyg. Porównując z paliwami kopalnymi oraz innymi roślinami energetycznymi topinambur ma
niższe ciepło spalania oraz wartość opałową (Tab. 7).
Tab. 7. Właściwości fizyko-chemiczne liści i łodyg topinamburu, słomy
i paliw kopalnych [opracowanie własne na podstawie Hejft 1994, SzyszlakBargłowicz i Piekarski 2009, Kowalczyk-Juśko 2009]
Ciepło
spalania
[MJ·kg-1]
Wartość
opałowa
[MJ·kg-1]
Zawartość
popiołu
[%]
Wilgotność
[%]
Topinambur liść
13,30
12,10
20,08
10,13
Topinambur łodyga
15,59
14,32
14,69
10,13
Topinambur łodyga
+ liść
14,34
13,04
12,34
10,13
Ślazowiec
pensylwański
17,1
15,1
3,5
12,1
Słoma
19,82
18,09
7,91
10,05
Węgiel kamienny
32
25
12
12
Gaz ziemny
48
48
0
0
Materiał
W stosunku zarówno do ciepła spalania i wartości opałowej ślazowca pensylwańskiego [Szyszlak-Bargłowicz i Piekarski 2009] oraz
słomy [Hejft 1994] topinambur ma zbliżone parametry energetyczne.
Natomiast w stosunku do paliw kopalnych różnica ta jest znacząca
[Kowalczyk-Juśko2009]. Porównując ciepło spalania i wartość opałową liści topinamburu z węglem kamiennym badania wskazują,
że liście topinamburu mają dwukrotnie niższą wartość opałową,
a ciepło spalania 2,5 krotnie niższe. Biorąc z kolei pod uwagę łodygi,
mieszankę liści i łodyg topinamburu oraz węgiel kamienny różnica
jest porównywalna z wartościami energetycznymi liści topinamburu.
378
W stosunku do gazu ziemnego różnica ta jest jeszcze większa i wartość
opałowa jest 4 krotnie wyższa dla gazu ziemnego dla liści topinamburu. Można zatem stwierdzić, że zarówno liście topinamburu jak
i łodygi oraz mieszanka liści i łodyg mają dobre parametry energetyczne w stosunku do innych rodzajów biomasy.
Porównując zawartość popiołu analizowanej biomasy z paliwami
kopalnymi i biopaliwami analiza wykazała, że zarówno liście topinamburu, łodyga oraz mieszanka liści i łodyg mają wyższą jego zawartość.
Ilość popiołu uzyskiwana z liści topinamburu w stosunku do węgla
kamiennego jest prawie 2 krotnie wyższa, a w porównaniu do ślazowca
pensylwańskiego nawet 7 krotnie wyższa. Połączenie liści i łodyg topinamburu do procesu spalania powoduje obniżenie zawartości popiołu,
jednakże jest ono na wysokim poziomie. Mając powyższe na uwadze
należy stwierdzić, że ilość uzyskiwanego popiołu w procesie spalania
jest na dużym poziomie i jest wadą przy wykorzystaniu tej rośliny
w procesie bezpośredniego spalania.
WNIOSKI
Uzyskane ciepło spalania i wartość opałowa liści, łodyg oraz mieszanki
liści i łodyg topinamburu potwierdziły, że roślina ta może być wykorzystywana do celów energetycznych. Z przeprowadzonej analizy
właściwości biomasy topinamburu, jako odnawialnego źródła energii,
wynikają następujące wnioski:
Z przeprowadzonych badań wynika, że zarówno liście oraz łodygi
topinamburu wykazują dobre właściwości energetyczne. Uzyskana
wartość opałowa liści 12,10 MJ·kg-1 oraz łodyg 14,32 MJ·kg-1 oraz
mieszanki liści i łodyg 13,04 MJ·kg-1 jest na dobrym poziomie w stosunku do innych biopaliw.
Przeprowadzone badania laboratoryjne wskazują, że uzyskana
zawartość popiołu, zarówno dla liści (20,08%) i łodyg (14,69%) oraz
mieszanki liści i łodyg (12,34%) topinamburu jest na wysokim poziomie w stosunku do biopaliw oraz paliw kopalnych. Jest to niewątpliwie
wada przy wykorzystaniu tej rośliny jako odnawialnego źródła energii.
Możliwość uprawy na niskich klasach gleb oraz nieskomplikowane zabiegi agrotechniczne mogą wzbudzić zainteresowanie wśród
rolników nasadzeniami na terenach dziś odłogowanych.
379
Grzegorz Maj
LITERATURA
Gradziuk P. (pod red.) 2003. Biopaliwa. Wydawnictwo Wieś Jutra, Warszawa.
Hadley P., Fordham R. 2003. Vegetables of temperate climates. Miscellaneous
Root Crops. Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition (Second Edition), s. 5948–5951.
Hejft R., 1994. Słoma jako surowiec energetyczny. Problemy Inżynierii Rolniczej, 2. s. 65–71.
Kowalczyk – Juśko A. 2006. Słonecznik bulwiasty (topinambur). Wokół Energetyki, 4, s. 49–54.
Kowalczyk-Juśko A., Kościk B., Kwapisz M. 2009. Możliwości i ograniczenia
wykorzystania odpadów z rolnictwa na cele energetyczne. Zeszyty Naukowe
Polskie Towarzystwo Gleboznawcze, Rzeszów. Zeszyt 11, s. 155–160.
Long X. H., Huang Z. R., Huang Y. L., Kang J., Zhang, Z. H. and Liu Z. P. 2010.
Response of two Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus) cultivars differing in tolerance to salt treatment. Pedosphere. 20(4), s. 515–524.
Mystkowski E. 2010. Poletko pełne energii. Doradcy dają przykład rolnikom.
Agroenergetyka, 4(34), s. 31–33.
Piskier T. 2004. Topinambur – alternatywne źródło energii. Czysta Energia,
12 , s. 12–13.
Piskier T. 2006. Topinambur – roślina o wielokierunkowym zastosowaniu. Czysta Energia, 8, s. 13–14.
Szyszlak – Bargłowicz J., Piekarski W. 2009. Wartość opałowa biomasy łodyg
ślazowca pensylwańskiego w zależności od wilgotności. Inżynieria Rolnicza, 8, s. 223–230.
PKN – CEN/TS 14588:2005. Biopaliwa stałe. Terminologia, definicje i określenia.
PN – 80/G – 04511:1998. Paliwa stałe. Oznaczenie zawartości wilgoci.
PN – 80/G – 04512:1980. Paliwa stałe. Oznaczanie zawartości popiołu metodą wagową.
PN – 81/G – 04513. Paliwa stałe. Oznaczanie ciepła spalania i obliczanie
wartości opałowej.
PN – 93/Z – 15008 – 02. Odpady komunalne stałe. Badania właściwości
paliwowych. Oznaczanie wilgotności całkowitej.
PN – ISO 1928: 2002. Paliwa stałe. Oznaczanie ciepła spalania metodą spalania w bombie kalorymetrycznej i obliczanie wartości opałowej.
Grzegorz Maj
Katedra Energetyki i Pojazdów
380
Jacek WAWRZOSEK
Kamila KLIMEK
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 381–391
ISSN 1895-2241
WZROST WIEDZY I UMIEJĘTNOŚCI
INFORMATYCZNYCH STUDENTÓW
NA BIOLOGICZNYM KIERUNKU STUDIÓW
INCREASE IN IT KNOWLEDGE AND ABILITIES
AMONG BIOLOGY MAJOR STUDENTS
Abstrakt. Analiza skuteczności nauczania technologii informacyjnej
wymaga zebrania opinii studentów o zmianie zasobu ich wiedzy i umiejętności informatycznych. Opracowując zebrane anonimowo dane wykorzystano metody statystyki opisowej, a w tym wyznaczono i porównano
oszacowane miary położenia i zmienności oraz przeprowadzono analizę
korelacji cech i wykorzystano odpowiednie testy. Ponadto wyznaczono empiryczne rozkłady częstości oraz empiryczne warunkowe rozkłady częstości.
Następnie przeprowadzono analizę i interpretację wyznaczonych statystyk.
W szczególności wyciągnięto wnioski odnośnie skuteczności nauczania wyrażające się wzrostem zasobu wiedzy i umiejętności studentów.
Słowa kluczowe: estymacja, analiza korelacji, testowanie, rozkład warunkowy
częstotliwości
Summary. An analysis of the effectiveness of IT teaching requires the
gathering of student opinions about changes in their extent of IT knowledge
and abilities. In analyzing anonymously collected data, descriptive statistics
methods have been used, including assigning and comparing estimates of
measures of central tendency and variability, and conducting an analysis of
correlation with use of appropriate tests. Moreover, empirical probability
distributions and empirical conditional probability distributions have been
outlined. After that, an analysis and interpretation of the assigned statistics
has been carried out. In particular, conclusions about the effectiveness of
teaching expressed in the increase of students’ knowledge and abilities have
been drawn.
Key words: estimation, correlation analysis, testing, conditional probability
distributions
381
Wstęp
Jednym z wymogów systemu akredytacji wyższych uczelni stało się
gromadzenie i analiza przez tzw. ewaluatorów wewnętrznych, czyli
poszczególnych nauczycieli akademickich ocen wystawianych przez
społeczność studencką w stosunku do procesu nauczania każdego
przedmiotu. Szczerości studenckich wypowiedzi sprzyja zbieranie
tych ocen za pomocą funkcjonalnego komputerowego systemu anonimowych ankiet. Ciągły proces udoskonalania systemu kształcenia
informatycznego uwarunkowany jest sprawnością systemu kontroli skuteczności nauczania opartego na łatwych do wykorzystania
metodach statystycznych. Szerzej o procesie ewaluacji na wyższych
uczelniach pisali Kubalińska i Smołka [1999] oraz Majewski [2000].
W pracy dokonano analizy statystycznej skuteczności nauczania
przedmiotu „Technologia informacyjna” na biologicznym kierunku
studiów jednego z Uniwersytetów Przyrodniczych. Ocena wzrostu
zasobów wiedzy i umiejętności informatycznych studentów poprzez
analizę statystyczną zebranych opinii młodzieży akademickiej pozwala
na bieżąco dostosowywać program i tempo zajęć z informatyki oraz
uwzględniać uzyskane wyniki przy planowaniu zajęć na kolejne lata.
Opis przeprowadzonej procedury i narzędzi ewaluacji wewnętrznej
Celem ewaluacji było:
• dostarczenie informacji potrzebnych do korygowania programu
szkolenia, jego modyfikacji i sterowania nim (ewaluacja formatywna),
• zebranie informacji o subiektywnych korzyściach lub stratach płynących dla studentów,
• subiektywna ocena sprawności procesu szkolenia przez osoby prowadzące wykłady i ćwiczenia oraz osoby studiujące.
Kryteriami skutecznego wykorzystania informacji do korygowania
programu i procesu szkolenia są:
• kryterium wewnętrznej zgodności opinii studenckich,
• kryterium zgodności opinii studenckich z opinią kadry prowadzącej
poszczególne zajęcia,
• kryterium kompetencji i doświadczenia w dotychczasowym szkoleniu.
Metody zbierania danych:
382
Wzrost wiedzy i umiejętności informatycznych studentów...
• Obserwacja uczestnicząca (obserwacje i wrażenia osób prowadzących
zajęcia);
• Na końcowych zajęciach laboratoryjnych studenci pod nadzorem
umożliwiającym anonimowość i ujednolicenie sytuacji wypełniają
kwestionariusz ankiety komputerowej.
Przez efekty kształcenia dla dowolnego przedmiotu rozumie się to,
co student powinien wiedzieć, rozumieć oraz umieć zademonstrować
po ukończeniu procesu uczenia się. Zajęcia z przedmiotu „Technologia informacyjna” obejmują całokształt zagadnień, metod i środków
i działań związanych z przetwarzaniem informacji. Łączą one zastosowanie informatyki i telekomunikacji na bazie sprzętu komputerowego
oraz oprogramowania biurowego, a także narzędzi i innych technologii
związanych z przetwarzaniem, przesyłaniem, przechowywaniem, zabezpieczaniem i prezentowaniem informacji. Przedmiot dostarcza studiującym niezbędnej wiedzy i umiejętności obsługi narzędzi, za pomocą
których mogą oni pozyskiwać informacje, selekcjonować je, analizować,
przetwarzać, gromadzić, zarządzać i przekazywać innym osobom.
Ankietowani odpowiadali na 91 szczegółowych pytań dotyczących min. charakterystyki ankietowanego, opinii o dostępności studentów do sprzętu i wiedzy informatycznej [2013 c]. Zaś kluczowe
dla tej pracy pytania stawiane studentom dotyczące skuteczności nauczania technologii informacyjnej wymagały od studentów samooceny
zasobów swej wiedzy i umiejętności szerzej niż tylko z poszczególnych
modułów cyklu szkolenia wchodzących w zakres tego przedmiotu.
I tak ankietowani oceniali w skali od 0 do 100 pkt. uświadomiony
sobie zasób swej wiedzy z zakresu: a) informatyki, b) Eksploratora
Windows, c) Worda, d) Excela, e) Power Pointa (PP) przed rozpoczęciem zajęć na studiach oraz po zakończeniu zajęć z technologii
informacyjnej. Ponadto w skali od 0 do 5 pkt. studenci oceniali uświadomiony sobie swój poziom umiejętności z zakresu: a) Internetu,
b) Worda, c) Excela, d) Power Pointa e) programowania, f) Accessa,
g) opracowywania tekstu, h) technik obliczania, i) pisania programów,
j) przygotowywania się do zajęć, k) rysunku technicznego, l) przygotowania grafiki komputerowej przed rozpoczęciem zajęć na studiach
oraz po zakończeniu zajęć z technologii informacyjnej.
383
Oceniam, mój poziom umiejętności
384
Oceniam, że mój poziom wiedzy jest
na poziomie
Średnia
50,26
60,71
49,91
57,88
57,29
64,21
49,29
58,26
53,09
62,95
3,66
4,34
3,4
3,84
2,79
3,1
3,02
3,53
0,88
1
0,62
0,79
Moduł
dot. informatyki przed rozpoczęciem
dot. Informatyki po zakończeniu
dot. Eksploratora Windows przed rozpoczęciem
dot. Eksploratora Windows po zakończeniu
dot. Word’a przed rozpoczęciem
dot. Word’a po zakończeniu
dot. Excel’a przed rozpoczęciem
dot. Excel’a po
dot. Power Point’a przed
dot. Power Point’a po
dot. Internetu przed rozpoczęciem
dot. Internet po
dot. Word’a przed rozpoczęciem
dot. Word’a po zakończeniu
dot. Excel’a przed rozpoczęciem
dot. Excel’a po
dot. Power Point’a przed
dot. Power Point’a po
Programowanie przed rozpoczęciem
dot. Programowanie po
dot. Access przed rozpoczęciem
dot. Access po
50
50
65
50
50
50
60
4
5
4
4
3
3
3
4
0
0
0
0
Mediana
50
60
50
50
50
50
50
50
50
50
5
5
5
5
2
3
5
5
0
0
0
0
Dominanta
50
50
50
0,05
0,02
-0,43
0,14
-0,36
0,16
-0,24
-0,91
-1,44
-0,65
-1,06
-0,02
-0,29
-0,45
-1,03
1,81
1,64
2,37
1,98
Skośność
0,21
-0,37
0,28
3,57
3,43
3,38
3,45
3,53
3,75
3,49
0,21
0,13
0,21
0,17
0,22
0,19
0,23
0,19
0,19
0,2
0,16
0,18
Błąd standardowy
3,05
3,12
3,94
27,21
26,15
25,76
26,3
26,85
28,6
26,6
1,57
0,98
1,62
1,3
1,65
1,47
1,72
1,48
1,46
1,52
1,25
1,39
740,14
683,58
663,68
691,79
721,14
817,69
707,31
2,48
0,97
2,63
1,68
2,73
2,16
2,96
2,18
2,14
2,32
1,57
1,92
Odchylenie Wariancja
standardowe
próbki
23,25
540,72
23,78
565,47
30,04
902,19
Tab. 1. Estymatory statystyk dotyczących zasobu wiedzy i umiejętności z poszczególnych modułów informatyki
3,06
1,75
0,23
1,07
0
1,31
0
2,99
1,73
0,23
1,24
0
1,17
0
2,85
1,69
0,22
-0,71
4
3,31
5
3,36
1,83
0,24
-0,28
3
2,84
5
4
4
3
3
0
0
0
0
Metody analizy statystycznej
zebranego materiału
W pracy wykorzystano metody statystyki opisowej,
a w tym wyznaczono i porównano wartości estymatorów
klasycznych miar położenia,
statystyk zmienności oraz
przeprowadzono analizę korelacji cech. Ponadto wyznaczono empiryczne rozkłady
częstości oraz warunkowe
rozkłady częstości. Następnie przeprowadzono analizę
i interpretację wyznaczonych
statystyk testując odpowiednie hipotezy. Obserwując
wzrost zasobu wiedzy i umiejętności studentów można
wnioskować odnośnie skuteczności nauczania na tym
kierunku studiów.
Wyniki i dyskusja
dot. Przygotowanie grafiki komp. po
dot. Tekst przed rozpoczęciem
dot. Tekst po
dot. Obliczenia przed rozpoczęciem
dot. Obliczenia po
dot. Pisanie programów przed rozpoczęciem
dot. Pisanie programów po
dot. Rys. techniczny przed rozpoczęciem
dot. Rys. techniczny po
dot. Przygotowywanie do zajęć przed
rozpoczęciem
dot. Przygotowywanie do zajęć po
dot. Przygotowanie grafiki komp. przed
rozpoczęciem
3,24
3,67
2,84
3,26
0,53
0,69
0,86
0,93
5
5
2
5
0
0
0
0
-0,5
-0,95
-0,14
-0,44
2,65
2,13
1,79
1,69
0,23
0,2
0,22
0,19
0,17
0,18
0,19
0,19
1,77
1,5
1,67
1,43
1,26
1,37
1,48
1,47
3,13
2,26
2,8
2,05
1,59
1,87
2,19
2,17
Charakterystyka ankietowanych studentów:
Analizowany materiał stanowią zebrane opinie o zajęciach dotyczące przedmiotu
„Technologia informacyjna” w roku akademickim
2012/2013 dla studentów
siódmego semestru na kierunku zootechnika Wydziału
Biologii i Hodowli Zwierząt
Uniwersytetu Przyrodnicze385
go w Lublinie. Zajęcia obejmowały 30 godzin autorskich wykładów audytoryjnych oraz 30 godzin ćwiczeń w laboratorium informatycznym.
Ćwiczenia przeprowadzane były przez jednego nauczyciela. Studenci
podzieleni byli na grupy maksimum piętnastoosobowe, po jednej osobie do komputera i jednym stałym nauczycielu dla grupy ćwiczeniowej.
Ankietowani studiowali na sześciu specjalnościach: doradztwo
i rozwój obszarów wiejskich, hodowla i użytkowanie zwierząt, hodowle amatorskie, hodowla koni i jeździectwo, produkcja i marketing pasz
przemysłowych oraz towaroznawstwo i przetwórstwo surowców zwierzęcych. Ankietę wypełniło 58 studentów uczestniczących w zajęciach,
co stanowi 48% ze 126 osób. Mężczyźni stanowili 35% ankietowanych. Dalszy opis grupy ankietowanych osób zawierają prace [2013c].
Wartości estymatorów parametrów położenia, współczynnika
skośności i statystyk zmienności dotyczących zasobu wiedzy oraz
zasobów umiejętności z poszczególnych modułów informatyki przed
rozpoczęciem zajęć oraz po zakończeniu zajęć z technologii informacyjnej zawieraja tab. 1. Odnotowane tam wartości w większości
wskazują na wzrost wartości estymatorów klasycznych statystyk
pozycyjnych potwierdzone wzrostem lewostronnej skośności oraz
spadkiem zmienności badanych cech. Oznacza to wzrost zasobu
wiedzy i umiejętności ankietowanych powiązany ze zmniejszeniem
zróżnicowania tych zasobów po zajęciach z technologii informacyjnej.
Podobne wnioski można wysnuć obserwując na rys. 1 i 2 empiryczne warunkowe rozkłady częstości zasobu wiedzy lub umiejętności
z poszczególnych modułów informatyki u frakcji osób, które stwierdziły
u siebie zmiany poziomów tych zasobów. Testem t dla par zależnych
porównując zasoby wiedzy lub umiejętności z poszczególnych modułów
informatyki przed rozpoczęciem zajęć z ich zasobem i po zakończeniu
zajęć na poziomie istotności 0,05 stwierdzono statystycznie istotne
różnice dla wszystkich par cech dotyczących wiedzy lub umiejętności z
wyjątkiem trzech umiejętności w zakresie Accessa, rysunku technicznego oraz przygotowania grafiki komputerowej. Te trzy moduły nie
wchodziły w zakres przedmiotu „Technologia informacyjna”.
Rys. 1. Empiryczne warunkowe rozkłady częstości zasobu wiedzy
z poszczególnych modułów informatyki w dwóch frakcjach studentów
386
Oszacowane współczynniki korelacji liniowej Pearsona ρ pomiędzy wszystkimi badanymi cechami przed i po zajęciach mieszczą się
w granicach od 0,76 do 0,97. Dość wysoko skorelowane są zazwyczaj
cechy dotyczące wyłącznie wiedzy lub wyłącznie umiejętności. Zaś
zaskakująco bliskie zera (od -0,04 do 0,23) są oszacowane wartości
współczynników korelacji liniowej Pearsona pomiędzy zasobami
wiedzy oraz poziomem umiejętności w zakresie Worda, Excela i Power Pointa w dowolnych parach okresów przed i po zajęciach, co
w połączeniu z odpowiednimi wykresami na rys. 3 daje wniosek o
braku korelacji pomiędzy tymi czynnikami.
Również blisko zera (od -0,12 do 0,35) oszacowano współczynniki korelacji liniowej Pearsona pomiędzy wszystkimi zasobami wiedzy oraz odpowiadającym im poziomem umiejętności. Na poziomie
istotności 0,05 test istotności statystycznej współczynnika korelacji liniowej, test korelacji porządku rang Spearmana, test korelacja
gamma oraz test korelacji tau Kendalla potwierdzają zauważone tu
prawidłowości odnośnie korelacji cech. Wskazuje to, że studenci nie
łączą poziomów swej wiedzą z poziomem umiejętnościami dla wszyst387
Rys. 2. Empiryczne warunkowe rozkłady częstości zasobu umiejętności
z poszczególnych modułów informatyki w dwóch frakcjach studentów
388
Rys. 3. Wykresy do analizy współzależności pomiędzy poziomem
umiejętności oraz zasobami wiedzy w zakresie Worda, Excela i Power
Pointa przed i po zajęciach
389
390
Rys. 4. Empiryczne rozkłady umiejętności po zajęciach w samoocenie
studentów kierunku biologicznego
kich analizowanych tu cech, przy równoczesnym zauważaniu przez
ankietowanych czasowych związków dla wartości poszczególnych
cech jak również związków pomiędzy wiedzą z różnych modułów oraz
oddzielnie pomiędzy umiejętnościami z różnych modułów (por. też
Wawrzosek i Klimek 2013a).
W badanej grupie studentów kierunku biologicznego po zajęciach
zauważa się podobieństwo odpowiednich pogrupowanych na rys. 4
wykresów empirycznych rozkładów częstotliwości dla kilku zgodnych
z sobą umiejętności pomimo oceniania ich przez ankietowanych, jako
nie najsilniej skorelowane z sobą cechy (ρ ≈ 0,65).
Wnioski
Przeprowadzona analiza statystyczna wykazuje, że studenci są świadomi wzrostu zasobu wiedzy i umiejętności z poszczególnych modułów wchodzących w zakres badanego przedmiotu i zmniejszającego
się pomiędzy nimi zróżnicowania w tych zasobach.
Studenci nie dostrzegają związków pomiędzy wiedzą a umiejętnościami dla wszystkich analizowanych tu cech, przy równoczesnym
zauważaniu przez nich czasowych związków dla wartości poszczególnych cech jak również związków pomiędzy wiedzą z różnych modułów
oraz oddzielnie pomiędzy umiejętnościami z różnych modułów.
Wskazane tu związki czasowego wzrostu dla wartości poszczególnych cech potwierdzono również metodami regresji w pracy Wawrzosek i Klimek [2013b].
391
Dla badanej grupy studentów kierunku biologicznego dla kilku
umiejętności po zajęciach zauważa się podobieństwo odpowiednio
pogrupowanych na rys. 4 wykresów empirycznych rozkładów częstotliwości.
Literatura cytowana
Koronacki J., Mielniczuk J. 2001. Statystyka dla studentów kierunków technicznych i przyrodniczych, WNT, Warszawa
Wawrzosek J. Klimek K. 2013a. Statystyczne modelowanie efektów kształcenia
informatycznego studentów na biologicznym kierunku studiów. Episteme.
Wawrzosek J. Klimek K. 2013b. Porównanie skuteczności kształcenia informatycznego na wybranym kierunku studiów w latach 2003 i 2013. Episteme, 21/2013, t. II, s. 439–446.
Wawrzosek J. Klimek K. 2013c. Zmiany w zainteresowaniach informatycznych
studentów. Episteme, 21/2013, t. II, s. 295–304.
Jacek Wawrzosek, Kamilia Klimek
392
Monika STOMA
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 393–404
ISSN 1895-2241
KLASYFIKACJA SEKTORÓW BIZNESOWYCH
W PROCESIE CERTYFIKACJI SYSTEMÓW
ZARZĄDZANIA NA PRZYKŁADZIE WYBRANEJ
JEDNOSTKI CERTYFIKUJĄCEJ
CLASSIFICATION OF BUSINESS SECTORS IN THE
CERTIFICATION PROCESS OF MANAGEMENT SYSTEM
BASED ON SELECTED CERTIFICATION BODY
Abstract. W pracy zaprezentowano podstawy funkcjonowania rynku
certyfikacji, poprzez określenie istoty oraz wskazanie kluczowej różnicy
pomiędzy akredytacją a certyfikacją. Zwrócono również uwagę na dwa
podstawowe terminy w obszarze certyfikacji systemów zarządzania, a mianowicie: obszary techniczne i sektory biznesowe. Dalszej analizie poddano
klasyfikacje sektorów biznesowych. Przedstawiono obowiązujący międzynarodowy podział na sektory biznesowe w certyfikacji systemów zarządzania
(zaproponowany przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną ISO),
który zgodny jest z podziałem na sektory ekonomiczne, identyfikowane
według kodu EA/NACE/PKD, a następnie zaprezentowano podział sektorów
biznesowych stosowany przez jedną z polskich akredytowanych jednostek
certyfikujących i dokonano jego interpretacji. Przeprowadzono również
szczegółową analizę działalności badanej jednostki certyfikującej, poprzez
przedstawienie ilości certyfikatów wydanych na zgodność z normą ISO
9001, ISO 14001 oraz ISO 22000 przez tę jednostkę oraz struktury certyfikacji w obszarze trzech systemów: zarządzania jakością, środowiskiem oraz
bezpieczeństwem żywności.
Słowa kluczowe: certyfikacja, jednostka certyfikująca, sektory biznesowe,
systemy zarządzania
Summary. The paper presents the basis for the functioning of the certification area, defining the essence and identify key difference between accreditation and certification. It also drew attention to two key terms in the
certification of management systems, namely, technical areas and business
sectors. Classifications of business sectors have been further analyzed. The
393
Monika Stoma
binding international division of the business sectors in the certification of
management systems (proposed by the International Organization for Standardization ISO), which is consistent with the division of the economic sectors, identified by code EA / NACE / PCA, hac been introduced. Then, the
division of business sectors used by one of the Polish accredited certification
bodies and its interpretation has been presented. The paper also carries out
a detailed analysis of the activities of the selected certification body, by presenting a number of certificates issued in compliance with the ISO 9001, ISO
14001 and ISO 22000, by this body, and the structure of its certification in
the area of three management systems: quality, environment and food safety.
Key words: certification, certification body, business sectors, management systems
WSTĘP
W związku z rosnącymi wymaganiami oraz potrzebami współczesnych
klientów wzrasta także konieczność wiarygodnej oceny zarządzania
organizacjami, przede wszystkim w obszarach: zarządzania jakością,
środowiskiem, a w branży rolno–spożywczej również i bezpieczeństwem żywności. Jednocześnie w związku z pogłębiającym się nasyceniem rynku certyfikatami konieczne staje się konkurowanie jednostek
certyfikujących systemy zarządzania nie tylko poprzez cenę ale także,
a może przede wszystkim poprzez wysokie kwalifikacje personelu
zajmującego się procesem certyfikacji.
W obszarze certyfikacji systemów zarządzania należy rozróżnić
dwa terminy: certyfikacja i akredytacja. Certyfikacja rozumiana jest
jako działanie niezależnej jednostki organizacyjnej, która wykazuje,
że odpowiednio oznaczone produkty, metody i usługi zgodne są
z określoną normą lub innym normatywnym dokumentem. Z kolei
akredytacja jest procedurą, w wyniku której upoważniona jednostka
organizacyjna oficjalnie uznaje, że pewna jednostka organizacyjna lub
osoba jest kompetentna do wykonywania określonych zadań. Certyfikacja jest więc potwierdzeniem zgodności z wymaganiami, natomiast
akredytacja to uznanie kompetencji.
Krajową jednostką akredytującą, upoważnioną do akredytacji
jednostek certyfikujących, inspekcyjnych, laboratoriów badawczych
i wzorcujących oraz innych podmiotów prowadzących oceny zgodności i weryfikacje na podstawie ustawy z dnia 30 sierpnia 2002 r.
o systemie oceny zgodności [Dz.U. 2004 Nr 204, poz. 2087], jest Polskie Centrum Akredytacji (PCA).
394
Klasyfikacja sektorów biznesowych w procesie certyfikacji systemów...
Z punktu widzenia przedsiębiorstw certyfikacja systemów jest
z kolei, w ujęciu biznesowym, skutecznym narzędziem budowania
wizerunku przedsiębiorstwa oraz jedną z metod, która pozwala nie
tylko utrzymać już posiadanych klientów, ale także zdobyć nowych,
jednocześnie uzyskując zaufanie innych podmiotów funkcjonujących
w otoczeniu firmy.
Aby proces certyfikacji systemów zarządzania spełniał swoje zadania i pozwalał certyfikowanym przedsiębiorstwom na generowanie
z tego tytułu korzyści w wielu różnorodnych obszarach ich działalności, jednostka certyfikująca powinna posiadać odpowiednie
kompetencje do certyfikacji w odniesieniu do określonych sektorów
biznesowych. Kompetencje muszą być potwierdzone stosownymi
certyfikatami wydanymi przez jednostkę akredytującą.
DZIAŁALNOŚĆ I STRUKTURA ANALIZOWANEJ JEDNOSTKI
CERTYFIKUJĄCEJ
Wybrana do analizy jednostka certyfikująca istnieje na rynku usług
certyfikacyjnych od ponad 8 lat, natomiast od 7 lat posiada akredytację PCA (Polskiego Centrum Akredytacji). Prowadzi ona swoją działalność na rynku w formie spółki z ograniczoną odpowiedzialnością,
z jednoosobowym zarządem. Misja jednostki zakłada certyfikację
przede wszystkim małych i średnich przedsiębiorstw, zlokalizowanych głównie w województwie lubelskim i województwach sąsiednich.
Jednakże prestiż i reputacja jednostki, a także jej oferta sprawiły, iż
prowadzi ona certyfikację na terenie całej Polski. Analizowana firma
kieruje swoje usługi w zakresie certyfikacji do wszystkich przedsiębiorstw, działających w sferach: produkcji, usług oraz handlu. Współpracuje ona ponadto z organizacjami zrzeszającymi przedsiębiorców
oraz z ośrodkami akademickimi promując zarządzanie jakością.
Jednostka posiada ponad 370 wydanych aktywnych certyfikatów,
co stanowi 3%-owy udział w polskim rynku certyfikacji i 0,06%-owy
udział w europejskim rynku certyfikacji. Zaprezentowane dane dotyczące Europy i Polski pochodzą z corocznej ankiety realizowanej od
kilkunastu lat przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną
(ISO – International Organization for Standarization) [ISO Survey
2012]. Organizacja ta, utworzona 23.02.1947 r., jest międzynarodowym stowarzyszeniem podległym prawu szwajcarskiemu z siedzibą
395
Monika Stoma
w Genewie. Jest ona najstarszą, i jednocześnie najważniejszą międzynarodową organizacją normalizacyjną.
Jako autor norm, ustanawianych w wielu różnorodnych obszarach
(adresowanych do biznesu, przemysłu, administracji publicznej i całego
społeczeństwa), a także sieć skupiająca 162 krajowe jednostki normalizacyjne ze wszystkich regionów świata, ISO posiada stale aktualizowaną
bazę danych na temat rozpowszechnienia stosowania wymagań wybranych norm serii ISO w organizacjach na całym świecie. Źródłem danych
są raporty krajowych jednostek akredytujących, stowarzyszonych w IAF
(International Accreditation Forum) [Sułkowski 2011].
Uzyskane w ten sposób wiarygodne dane pozwalają na analizę
rynku certyfikacji na całym świecie, a sama ankieta ISO (The ISO Survey of Certifications) uznawana jest za doskonały wskaźnik obrazujący nie tylko rozwój certyfikacji poszczególnych systemów zarządzania,
ale także wskaźnik rozwoju gospodarki światowej [Stoma 2012a].
Z kolei dane dotyczące analizowanej jednostki certyfikującej zostały
pozyskane bezpośrednio od jednostki.
Ostatnia edycja ankiety ISO (The ISO Survey of Certifications),
która ukazała się w 2013 roku, pokazuje, że do końca grudnia 2012
roku na całym świecie wydanych zostało 1.484.651 certyfikatów
w odniesieniu do wszystkich obowiązujących systemów zarządzania.
Poniżej – w tabeli 1 – przedstawiono ilość certyfikatów wydanych na
zgodność z normą ISO 9001, ISO 14001 oraz ISO 22000 – na świecie,
w Europie i w Polsce.
Tab. 1. Ilość certyfikatów wydanych na zgodność z normą ISO 9001, ISO
14001 oraz ISO 22000 – na świecie, w Europie i w Polsce – stan na dzień
31.12.2012 r. [ISO Survey 2012]
System zarządzania
Świat
Europa
Polska
Analizowana jednostka
ISO 9001
1101272
474574
7661
356
ISO 14001
285844
113356
1738
10
ISO 22000
23231
8426
672
6
Strukturę certyfikacji trzech najpopularniejszych systemów zarządzania, a mianowicie systemu zarządzania: jakością (ISO 9001),
środowiskiem (ISO 14001) i bezpieczeństwem żywności (ISO 22000)
w Europie, Polsce oraz analizowanej jednostce certyfikującej przedstawiono na rys. 1.
396
a)
b)
c)
Rys. 1. Struktura certyfikacji systemów zarządzania: jakością (ISO 9001),
środowiskiem (ISO 14001)i bezpieczeństwem żywności (ISO 22000)
w a) Europie, b) Polsce, c) analizowanej jednostce certyfikującej – stan na
dzień 31.12.2012 r. [www.iso.org; dokumenty wewnętrzne analizowanej
jednostki certyfikującej]
397
Monika Stoma
Z analizy rysunku 1 wynika, iż w Polsce zaobserwować można
podobną strukturę certyfikacji trzech najpopularniejszych systemów zarządzania, jak w Europie – certyfikacja systemu zarządzania
jakością, na zgodność z normą ISO 9001, stanowi bowiem około
80% działalności, zarówno polskich, jak i europejskich jednostek
certyfikujących. Drugim systemem, dość często poddawanym procesowi certyfikacji, jest system zarządzania środowiskiem, na zgodność
z normą ISO 14001. W Europie certyfikacja tego systemu stanowi
około 19% działalności jednostek certyfikujących, natomiast w Polsce – 16%. Ilość certyfikatów potwierdzających zgodność wdrożonych
w przedsiębiorstwach systemów zarządzania bezpieczeństwem żywności z wymaganiami normy ISO 22000 jest zdecydowanie mniejsza
(w Europie – 1%, w Polsce – 5%). Wynikać to może z faktu, iż zarówno
system zarządzania jakością, jak i system zarządzania środowiskiem
są systemami uniwersalnymi, które mogą być wdrażane w przedsiębiorstwach funkcjonujących w różnych sektorach współczesnej gospodarki. Natomiast system zarządzania bezpieczeństwem żywności
jest już systemem branżowym, dedykowanym jedynie wybranym sektorom gospodarki – związanymi głównie z branżą rolno-spożywczą.
Z kolei w analizowanej polskiej jednostce certyfikującej przeważa
działalność związana z certyfikacją systemu zarządzania jakością –
około 96%. Certyfikacja pozostałych systemów jest już marginalna,
i stanowi odpowiednio – certyfikacja systemu zarządzania środowiskiem 3% oraz certyfikacja systemu zarządzania bezpieczeństwem
żywności 1%. Struktura taka spowodowana jest faktem, iż działalność
analizowanej jednostki certyfikującej skierowana jest na certyfikację
systemów zarządzania wdrażanych w małych i średnich przedsiębiorstwach, gdzie najbardziej popularnym jest system zarządzania
jakością. Potwierdza to również obserwacja całej gospodarki polskiej
– na wdrażanie innych systemów niż system zarządzania jakością decydują się głównie przedsiębiorstwa duże, które budują zintegrowane
systemy zarządzania.
SEKTORY BIZNESOWE W PROCESIE CERTYFIKACJI
SYSTEMÓW ZARZĄDZANIA
W procesie certyfikacji systemów zarządzania należy zwrócić szczególną uwagę na dwa podstawowe terminy:
398
Sektor biznesowy – czyli rodzaje działalności gospodarczej, które są identyfikowane według PKD oraz uszczegółowione dalej wg
określonej grupy lub klasy działalności produkcyjnej lub usługowej
[DACS-01],
Obszar techniczny – jest to obszar scharakteryzowany przez
wspólne cechy procesów właściwe dla określonego rodzaju systemu
zarządzania [PN-EN ISO/IEC 17021].
Każda jednostka, która realizuje proces certyfikacji systemu
zarządzania (jakością, środowiskiem, bezpieczeństwem żywności lub
inne) zobligowana jest do określenia wymagań kompetencyjnych dla
każdej funkcji w procesie certyfikacji w odniesieniu do konkretnego
obszaru technicznego [Stoma 2012b].
Określenie obszaru technicznego w systemach zarządzania odnosi się szczególnie do procesów koniecznych do spełnienia oczekiwań
klientów oraz mających zastosowanie wymagań przepisów prawnych
i innych dotyczących wyrobów i usług [PN-EN ISO/IEC 17021. 2011].
Ustalenie sektorów biznesowych oraz obszarów technicznych,
w tym ustalenie zasad ich wyznaczania, jest jednym z kluczowych
zadań jednostki certyfikującej. Głównym powodem takiego postępowania jest konieczność prowadzenia działań jednostki na wszystkich
etapach procesów początkowej certyfikacji i działań w nadzorze przez
kompetentny personel. Określenie obszarów technicznych, a co za
tym idzie sektora biznesowego, powinno następować dla każdego
klienta jednostki certyfikującej, już w momencie przeprowadzania
oceny wniosku o certyfikację systemu zarządzania [Stoma 2012b].
W przeciwieństwie do systemów zarządzania jakością czy środowiskiem, w przypadku sektorów biznesowych oraz obszarów technicznych w systemach zarządzania bezpieczeństwem żywności ich określanie jest w znacznym stopniu ograniczone – do branży związanych
z sektorem rolno–spożywczym oraz pochodnymi tego sektora.
KLASYFIKACJA OBSZARÓW TECHNICZNYCH W POLSCE
I W ANALIZOWANEJ JEDNOSTCE CERTYFIKUJĄCEJ
Ze względu na specyfikę systemów zarządzania jakością oraz zarządzania środowiskiem oraz częste stosowanie nierozłączne tych systemów, w postaci tzw. systemu zintegrowanego, jednostki certyfikujące,
w większości przypadków, stosują analogiczny podział na sektory
399
Monika Stoma
techniczne i obszary biznesowe w przypadku obydwu wymienionych
systemów zarządzania. Takie podejście zapewnia sprawniejsze klasyfikowanie certyfikowanych organizacji do sektorów biznesowych,
co w konsekwencji powodować może poprawne przyporządkowanie
kwalifikacji osób podejmujących decyzję o certyfikacji, jak również
poprawny dobór członków zespołu auditującego.
W tabeli 2 przedstawiono obowiązujący międzynarodowy podział
na sektory biznesowe w certyfikacji systemów zarządzania (zaproponowany przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną ISO)
oraz zaprezentowano ilość certyfikatów wydanych w poszczególnych
obszarach w Polsce dla dwóch systemów: systemu zarządzania jakością oraz systemu zarządzania środowiskiem.
Tab. 2. Sektory biznesowe w certyfikacji systemów zarządzania
w Polsce [DACS-01 2012]
Lp.
Polska
ISO
ISO
9001 14001
1
Rolnictwo, leśnictwo, rybołówstwo
15
1
2
Górnictwo i kopalnictwo
34
27
3
Produkty żywnościowe, napoje, wyroby tytoniowe
262
64
4
Tekstylia i wyroby tekstylne
69
11
5
Skóry i wyroby skórzane
11
3
6
Drewno i jego przetwory
43
13
7
Miazga, papier i wyroby papiernicze
82
33
8
Firmy wydawnicze
6
0
9
Drukarnie
93
27
15
14
10 Produkcja koksu i produktów rafinacji ropy naftowej
1
0
12 Chemikalia, produkty chemiczne, włókna sztuczne
11 Paliwa jądrowe
180
54
13 Farmaceutyki
25
4
14 Wyroby z gumy i plastiku
450
104
15 Niemetaliczne produkty nieorganiczne
90
30
16 Beton, cement, wapno, gips itp.
65
14
17 Metale i wyroby metalowe
946
241
18 Maszyny i osprzęt do nich
382
80
400
19 Urządzenia elektryczne i optyczne
393
84
20 Przemysł stoczniowy
19
2
21 Lotnictwo
24
3
22 Inne urządzenia transportowe
85
32
23 Produkcja niesklasyfikowana gdzie indziej
32
9
24 Recykling
26
21
25 Dostawy energii elektryczne
24
30
26 Dostawy gazu
5
4
27 Dostawy wody
61
44
28 Budownictwo
376
71
Handel hurtowy i detaliczny; naprawy pojazdów mechanicznych,
29 motocykli, wyrobów do użytku osobistego i domowego
539
60
8
1
292
70
30 Hotele i restauracje
31 Transport, przechowalnictwo, łączność
32 Pośrednictwo finansowe; nieruchomości; wynajem
48
7
33 Technika informatyczna
133
17
34 Usługi inżynierskie
161
21
35 Inne usług
214
32
36 Administracja publiczna
204
12
37 Szkolnictwo
107
6
38 Zdrowie i opieka społeczna
462
28
39 Inne służby socjalne
76
39
6058
1313
ŁĄCZNIE
Podział na sektory biznesowe w certyfikacji systemów zarządzania, zaproponowany przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną ISO, jest zgodny z podziałem na sektory ekonomiczne, czyli
rodzaje działalności gospodarczej (sektory) identyfikowane według
kodu EA/NACE/PKD [DACS-01 2012]. Szczegółowy podział działalności gospodarczej na klastry i sektory biznesowe, wraz z podaniem
odpowiadających im kodów EA (EA – European Agrrements – Układy
Europejskie) oraz kodów NACE/PKD (NACE – Nomenclature statistique des Activités économiques dans la Communauté Européenne
– Europejska Klasyfikacja Działalności Gospodarczej), umieszczony
401
Monika Stoma
Tab. 3. Sektory biznesowe w certyfikacji systemów zarządzania
w analizowanej jednostce certyfikującej oraz ich odniesienie do certyfikacji
światowej [dane z analizowanej jednostki certyfikujące oraz dane ze strony
www.iso.org]
Analizowana jednostka 2012 r.
Świat 2012 r.
Administracja
1%
1%
Budownictwo
13 %
12 %
Produkcja chemiczna i farmacja
0
4%
Edukacja
0
2%
Sektor biznesowy
Górnictwo
0
0
Handel i usługi
50 %
26 %
Media i odpady
0
1%
20 %
45 %
0
1%
2%
5%
0
0
14 %
4%
Produkcja przemysłowa
Rolnictwo, leśnictwo i rybołówstwo
Przemysł spożywczy
Weterynaria
Zdrowie
został w załączniku nr 1 do DACS-01. Akredytacja jednostek certyfikujących systemy zarządzania. Wymagania szczegółowe – dokumentu
wydanego przez PCA, a obowiązującego wszystkie akredytowane
jednostki certyfikujące w Polsce.
Ponieważ zaprezentowany w tabeli 2 system podziału sektorów
biznesowych wydaje się być zbyt szczegółowy, większość jednostek stosuje własny podział na sektory biznesowe i obszary techniczne. Podział
stosowany przez jednostki certyfikujące poddawany jest ocenie jednostek akredytujących, nadzorujących jednostki certyfikujące. W Polsce
jednostką akredytującą jest, jak już wspomniano, Polskie Centrum Akredytacji. W związku z powyższym, analizowana jednostka certyfikująca
zaproponowała podział na 12 sektorów biznesowych, a mianowicie: A
– administracja, B – budownictwo, C – produkcja chemiczna i farmacja,
E – edukacja, G – górnictwo, H – handel i usługi, M – media i odpady,
P – produkcja przemysłowa, R – rolnictwo, leśnictwo i rybołówstwo,
S – przemysł spożywczy, W – weterynaria oraz Z – zdrowie. Podział ten
został zaakceptowany przez Polskie Centrum Akredytacji.
402
W tabeli 3 przedstawiono udział procentowy poszczególnych
sektorów biznesowych w ilości wydanych certyfikatów wg ISO 9001
w analizowanej jednostce certyfikującej oraz na świecie, dla sektorów
biznesowych zaproponowanych przez badaną jednostkę certyfikującą.
Z danych zawartych w tabeli 3 wynika, iż podział na sektory
biznesowe w analizowanej jednostce certyfikującej wydaje się odpowiedni. Większość certyfikatów (70%) wydanych jest bowiem w dwóch
wydzielonych sektorach biznesowych: handel i usługi (50%) oraz
produkcja przemysłowa (20%). Dlatego na dalszym etapie ustalania
obszarów technicznych wydzielonych z sektorów biznesowych szczególną uwagę należy zwrócić na te dwa sektory. Ponadto, należy zwrócić
uwagę na dość dużą liczbę certyfikatów wydanych w sektorze Zdrowie.
Wynika to z faktu, iż w Polsce zakłady opieki zdrowotnej otrzymują
dodatkowe punkty przy kontraktowaniu usług medycznych przez
Narodowy Fundusz Zdrowia za posiadanie certyfikowanego systemu
zarządzania. Natomiast w sześciu sektorach biznesowych, wśród dwunastu zaproponowanych przez analizowaną jednostkę certyfikującą,
do 2012 r. nie odnotowano żadnych wydanych certyfikatów – są to
sektory: produkcja chemiczna i farmacja, edukacja, górnictwo, media
i odpady, rolnictwo, leśnictwo i rybołówstwo oraz weterynaria.
Analizując informacje zamieszczone w tabeli 3 należy zwrócić
również uwagę na fakt, iż prezentowana jednostka certyfikująca dokonała prawidłowego podziału sektorów biznesowych, ponieważ udziały procentowe poszczególnych sektorów biznesowych są do siebie
zbliżone, np. w dwóch sektorach liczonych razem, tj. handel i usługi
oraz produkcja przemysłowe wynoszą odpowiednio: na świecie 81%
a w badanej jednostce 70%, doliczając do tego sektor biznesowy zdrowie, proporcje są następujące: 85% – świat, 84% – analizowana jednostka. Jednocześnie udział czwartego w kolejności sektora biznesowego:
budownictwo, jest niemalże identyczny i wynosi: na świecie – 12%,
a w analizowanej jednostce – 13%.
PODSUMOWANIE
Podsumowując należy stwierdzić, iż odpowiedni podział na sektory
biznesowe oraz obszary techniczne, dokonany przez jednostkę certyfikującą, służy głównie zapewnieniu odpowiednich kompetencji
osób podejmujących decyzję o certyfikacji oraz osób audytujących
403
Monika Stoma
wdrożone w przedsiębiorstwach systemy zarządzania. Ważne wydaje
się, zarówno z punktu widzenia jednostki certyfikującej, jak i auditowanej organizacji, aby audit przeprowadzał kompetentny zespół
auditujący. Członkowie zespołu auditującego wykazują kompetencje
w danym sektorze biznesowym m.in. poprzez potwierdzenie swojego
wykształcenia oraz doświadczenia zawodowego. Dlatego tak ważne
w przypadku osób pracujących w jednostce certyfikującej, lub na jej
zlecenie, jest poziom wykształcenia oraz posiadane doświadczenie
zawodowe. Nieodzowne jest ponadto nieustanne podnoszenie kwalifikacji i poszerzanie swojej wiedzy.
LITERATURA
DACS-01. 2012. Akredytacja jednostek certyfikujących systemy zarządzania.
Wymagania szczegółowe. Wydanie 1, Polskie Centrum Akredytacji,
Warszawa.
PN-EN ISO 9001: 2009. Systemy Zarządzania Jakością – Wymagania. PKN,
Warszawa.
PN-EN ISO/IEC 17021. 2011. Ocena zgodności. Wymagania dla jednostek
prowadzących audity i certyfikację systemów zarządzania. Polski Komitet
Normalizacyjny, Warszawa.
Stoma M. 2012a. Analiza rynku certyfikacji systemów zarządzania bezpieczeństwem informacji w latach 2006–2009. [w:] Innowacje w zarządzaniu
i inżynierii produkcji. R.Knosala (red.), Oficyna Wydawnicza PTZP, Opole, s. 594–605.
Stoma M. 2012b. Obszary techniczne w certyfikacji systemów zarządzania środowiskowego. Autobusy nr 10, s. 219–223.
Sułkowski M. 2011. Struktura wdrożeń systemów zarządzania jakością w Polsce
i motywy decyzji o wdrożeniu. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej,
Seria: Organizacja i Zarządzanie, z. 59, s. 207–218.
The ISO Survey of Certifications-2012. Geneva 2013.
Ustawa z dnia 30 sierpnia 2002 r. o systemie oceny zgodności. Dz. U. 2004
Nr 204, poz. 2087.
Monika Stoma
404
Jacek WAWRZOSEK
Kamila KLIMEK
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 405–416
ISSN 1895-2241
STATYSTYCZNE MODELOWANIE EFEKTÓW
KSZTAŁCENIA INFORMATYCZNEGO STUDENTÓW
NA BIOLOGICZNYM KIERUNKU STUDIÓW
STATISTICAL MODELLING OF IT EDUCATION
EFFECTS AMONG BIOLOGY MAJOR STUDENTS
Abstrakt. Badając skuteczność nauczania technologii informacyjnej na biologicznym kierunku studiów za pomocą ankiety zebrano opinię studentów
o zmianie zasobu ich wiedzy i umiejętności informatycznych. Do analizy
pozyskanych danych wykorzystano nieklasyczną procedurę regresji liniowej
metodą najmniejszych ważonych kwadratów (MNWK) z dodatkowymi liniowymi ograniczeniami na parametry w postaci równości lub nierówności.
Zaproponowano interpretację parametrów wyznaczonych prostych regresji.
Praca ta służy za wzór ewaluacji konkluzywnej wieloetapowego procesu
dydaktycznego. W niezmienionym systemie kształcenia ta metodyka pozwala
prognozować przyszły zasób wiedzy lub umiejętności. Dostarcza narzędzi do
porównywania osiąganych efektów kształcenia w różnych okresach czasu.
Słowa kluczowe: estymacja, metoda najmniejszych ważonych kwadratów,
ograniczenia na parametry, technologia informacyjna, efekty kształcenia
Summary. By analyzing the effectiveness of teaching IT in a biology major
via a questionnaire, opinions of students about the change of their extent
of IT knowledge and skills have been collected. To analyze these data, a nonclassical procedure of weighted least squares linear regression (WLS) with
additional linear equality or inequality restrictions on the parameters has
been used. An interpretation of the outlined simple regression parameters
has been proposed. This paper serves as a template of conclusive evaluation
of a multi-stage didactic process. In an unchanged system of education, this
methodology allows for preparation of prognoses of the future extent of
knowledge or abilities. It provides tools for comparing the achieved results
of education in various time frames.
Key Words: estimation, (weighted) least squares method, parameter restrictions, information technology, education results
405
Wstęp
System akredytacji uczelni wyższych skłania do stałego przeprowadzania ewaluacji wewnętrznej, w tym analizy ocen wystawianych przez
społeczność studencką w stosunku do procesu nauczania każdego
przedmiotu. Ocena aktualnych efektów kształcenia poprzez zbieranie opinii młodzieży akademickiej pozwala dostosowywać program
nauczania i tempo zajęć oraz planować zajęcia na kolejne lata. Udoskonalanie systemu kształcenia uwarunkowane jest sprawnością systemu
bieżącej kontroli efektywności nauczania, którego wnioski winny
opierać się na wykorzystaniu nowoczesnych metod statystycznych.
W pracy dokonano analizy statystycznej skuteczności nauczania
przedmiotu „Technologia informacyjna” na biologicznym kierunku
studiów. Ponadto praca ta służy za wzór ewaluacji konkluzywnej
(końcowej) wieloetapowego procesu dydaktycznego i jest skonstruowana nie tylko na potrzeby prowadzących zajęcia z informatyki, lecz
również dowolnych przedmiotów, w których uzupełnia się uprzednio
nabytą wiedzę lub umiejętności. Celem analizy statystycznej zebranego materiału rozpatrzono nieklasyczną procedurę regresji liniowej
metodą ważonych najmniejszych kwadratów (MNWK). Procedura ta
przyjmuje specyficzne restrykcje liniowe na parametry modelu regresji.
Analizowany materiał
Zajęcia z przedmiotu „Technologia informacyjna” obejmują szerokie spektrum zagadnień, metod i środków i działań związanych
z przetwarzaniem informacji. Łączą one zastosowanie informatyki
i telekomunikacji na bazie sprzętu komputerowego oraz oprogramowania biurowego, a także narzędzi i innych technologii związanych
z przetwarzaniem, przesyłaniem, przechowywaniem, zabezpieczaniem i prezentowaniem informacji. Przedmiot dostarcza studiującym
niezbędnej wiedzy i umiejętności obsługi narzędzi, za których pomocą
mogą oni pozyskiwać informacje, selekcjonować je, analizować, przetwarzać, gromadzić, zarządzać i przekazywać innym osobom.
Analizowany materiał stanowią opinie o zajęciach dotyczące przedmiotu „Technologia informacyjna” w roku akademickim 2012/2013
zebrane od studentów siódmego semestru na kierunku zootechnika
Wydziału Biologii i Hodowli Zwierząt Uniwersytetu Przyrodniczego
406
Statystyczne modelowanie efektów kształcenia informatycznego...
w Lublinie. Szczegółową charakterystykę ankietowanych studentów
oraz opis ewaluacji wewnętrznej, jej celu, przeprowadzonej procedury
i narzędzi zawierają prace Wawrzosek i Klimek [2013 a, 2013 b].
Kluczowe dla tej pracy pytania stawiane studentom dotyczące
skuteczności nauczania „Technologii informacyjnej” wymagały od
studentów samooceny swych umiejętności szerzej niż tylko z poszczególnych modułów cyklu szkolenia wchodzących w zakres tego przedmiotu. Ankietowani oceniali w skali od 0 do 5 pkt. uświadomione sobie umiejętności z zakresu: a) Internetu, b) Worda, c) Excela, d) Power
Pointa (PP) e) programowania, f) Accessa, g) opracowywania tekstu, h)
technik obliczania, i) pisania programów, j) przygotowywania się do
zajęć, k) rysunku technicznego, l) przygotowania grafiki komputerowej przed rozpoczęciem zajęć na studiach oraz po zakończeniu zajęć
z „Technologii informacyjnej”.
Metody analizy danych
Badając istniejącą zależność pomiędzy każdą parą określonych wyżej
cech w pracy Wawrzosek i Klimek [2013 a] wykorzystano tradycyjną
statystykę opisową, a w tym wyznaczono i porównano wartości estymatorów klasycznych parametrów położenia, statystyk zmienności
oraz przeprowadzono analizę korelacji cech. Ponadto wyznaczono
i interpretowano tam empiryczne rozkłady częstości i empiryczne
warunkowe rozkłady częstości. Zaś w obecnej pracy zaproponowano
specyficzną dla wieloetapowego procesu kształcenia interpretację
wyznaczonych klasyczne i nieklasyczne parametrów prostych regresji
uzyskanych metodą ważonych najmniejszych kwadratów, których
oszacowane parametry są ujęte w tabeli 1 oraz ilustrowane na wykresach rys. 1 i 2. Przy niezmienionym systemie kształcenia tak
uzyskane linie pozwalają prognozować zasób wiedzy lub umiejętności
przyszłych studentów. Nadto jak pokazuje praca Wawrzosek i Klimek
[2013 c] wykorzystując parametry prostych regresji można porównać
skutaczność obecnego kształcenia z tą, która była osiągana uprzednio
lub będzie osiągana w przyszłości w zakresie dowolnych przedmiotów
przeprowadzanych w trybie wieloetapowym.
Dla n=58 ankietowanych osób i dla każdej z obserwowanych
u nich 11 cech przed i po cyklu 60 godzin zajęć z technologii informa407
cyjnej, czyli dla 58 par (xi, yi) dla każdej cechy, w pracy wykorzystano
trzy sposoby wyznaczania prostej regresji y = a ∙x + b. Oznacza to, że
wykorzystano model regresji:
(1.1)
klasycznie bez restrykcji z jednostkową macierzą kowariancji V=I dla
błędu;
poprzez dodanie do powyższego modelu restrykcji liniowej:
a ∙ 5 + b= 5, (1.2)
czyli wymóg by prosta przechodziła przez określony punkt (x0 = 5; y0
= 5) nie leżący na osi Oy oraz jak w metodzie najmniejszych ważonych
kwadratów obranie diagonalnej macierzy kowariancji (tj. V≠I ), gdzie
elementy należące do wspólnej grupy x = j dla j = 0, 1, …, 4 posiadają
odmienną wspólną wariancję s 2 (w tym przypadku zakłada się każj
dorazową prawidłową samoocenę studentów oraz, że student, który
zdobył najwyższy 5 poziom umiejętności przed badanym cyklem zajęć
również zachował go na koniec zajęć);
dla każdej badanej cechy dla n0 ≤ 58 par (xi, yi) punktów spoza prostej
y = x (tj. tylko dla takich danych, gdzie zaobserwowano zmiany w wartości badanej cechy na koniec zajęć) dla „rosnącej” prostej y = a0 ∙x + b0
poprzez zastąpienie w punkcie 2 warunku (1.2) restrykcją:
a 0 ∙ 4 + b0 ≤ 5, (1.3)
(tzn. wyznaczenie prostej tak by uzyskana na jej podstawie prognoza
końcowa dla osoby zaczynającej z poziomu 4 mieściła się w zakresie
skali, czyli do 5).
Zauważmy, że tak skomplikowane obliczenia można przeprowadzić już za pomocą standardowego oprogramowania biurowego. I tak
w celu uzyskania w pierwszym z wskazanych modeli estymatorów
parametrów a oraz b można wykorzystać narzędzia Excela: Regresja,
lub funkcję Reglinp lub na sporządzonych wykresach Punktowych dla
par (xi, yi) za pomocą opcji Dodaj linię trendu. Prostej regresji w pozostałych dwóch przypadkach nie daje się uzyskać tymi prostymi środkami, bowiem modele te należą do ogólnych modeli Gaussa-Markowa
408
z równościowymi i nierównościowymi liniowymi ograniczeniami na
parametry [Kłaczyński, 1994; Walkenbach, 1996, s.656; Wawrzosek,
2006, Wawrzosek i Wesołowska-Janczarek 2009]. Pomocnym tu
okazuje się np. zastosowanie procedury Solver z Excela pozwalającej
na zadawanie warunków ograniczających w postaci dowolnej funkcji
liniowej. I tak dla wskazanych jako Zmienianych komórkach arkusza
obranych wartości startowych (a , b) należy uruchomić procedurę
minimalizacji wartości dla komórki wyznaczającej w arkuszu ważoną
sumę kwadratów dla błędów:
, (1.4)
gdzie odpowiadające przekątnej macierzy V, wagi wi są tym mniejsze,
[Koronacki, Mielniczuk, 2001,
im większe są wariancje
s.288]. Stąd położono
dla estymatorów
wariancji
dla
grupy j = 0, 1, …, 4.
Szerzej przeprowadzenie estymacji parametrów (a , b) przy ograniczeniach na parametry modelu liniowego z wykorzystaniem różnych
pakietów statystycznych opisuje Wawrzosek [2006]. Dla V=I uzyskane
w rozwiązaniu estymatory parametrów (a , b) będą jednoznaczne, zaś
dla V≠I w modelu 2 jednoznaczne będą wartości y = a ∙x + b dla obranego x, gdy 0 ≤ x ≤ 5 [Rao 1982]. Ponadto wielokrotnie może zdażyć się
w pkt. 2 i 3, że na prostych x = j znajduje się pojedyńczy punkt danych.
Wtedy ta niedogodność w oszacowaniu wagi wymaga przewidywania
i procedury iteracyjnej (algorytm najmniejszych kwadratów iteracyjnie
ważonych tj. IRLS – ang. iteratively reweighted least squares; w programie R w bibliotece MASS funkcja rlm() – ang. robust linear model;
[Koronacki, Mielniczuk, 2001, s. 288; Faraway 2004]).
Dla prostej regresji y = a ∙x + b współczynnik kierunkowy a oznacza, że o a ∙100% wyższe rezultaty końcowe uzyskała osoba wstępnie o jedną jednostkę przygotowana lepiej od innej osoby. Parametr ten nazywamy
parametrem sprzyjania wstępnemu informatycznemu przygotowaniu
studenta. Wartość b∙100%/5 opisuje średni procent z uświadomionego
sobie przez każdego studenta wzrostu umiejętności informatycznych
uzyskanych w wyniku semestru zajęć. Parametr b nazywamy para409
metrem średniego wzrostu (na skali 0–5) umiejętności informatycznych
niezależnie od ich wstępnego poziomu.
Zatem interpretując prostą regresji y=a ∙ x + b (bądź y=a0 ∙ x + b0),
prezentowana jest na niej zależność średniego uświadomionego końcowego zasobu wiedzy lub umiejętności informatycznych y jako funkcji liniowej x ‑ wstępnego przygotowania informatycznego studenta,
zależnej od a ‑ parametru sprzyjania poziomowi wstępnego przygotowaniu studenta oraz parametru b0 ‑ średniego wzrostu zasobu wiedzy
lub umiejętności u studenta niezależnie od ich wstępnego poziomu.
Innymi słowy zuważmy, że z uwagi na restrykcję liniową (1.2) w modelu 2 mamy a ∙1 + b/5 = 1. Oznacza to, że w modelu 2 każda jednostka
pozyskanej wiedzy lub umiejętności posiada dwa składniki w postaci
a oraz b/5 i odpowiadającą temu interpretację. O tym składniku,
który przekracza 0,5 powiemy wówczas, że ma dominujący wpływ na
osiągane rezultaty końcowe. I tak dla b < 2,5 dominujący wpływ na
osiągane rezultaty końcowe ma wstępne przygotowanie studenta. Gdy
a ≈ 1 świadczy to, że w badanym okresie studenci nie zaznajamiali się
z rozważanym obszarem wiedzy lub umiejętności. Dla b ≈ 1 spotykamy
się z zazwyczaj nowo poznanym przez studentów obszarem wiedzy
lub umiejętności.
Jeżeli samoocena wiedzy lub umiejętności informatycznych przez
studenta była każdorazowo prawidłowa, to dla V=I w modelu 1 (dla
V≠I odpowiednio w modelu 3) estymatory parametru a (odpowiednio a0) oraz wartości b/5 (odpowiednio b0/5) również zawarte są
w przedziale <0; 1>. Wykroczenie estymatora parametru a (odpowiednio a0) poniżej tego przedziału lub przecięcie prostej regresji z
prostą y = x lub z prostą y = 5 oznaczać może tendencję studentów do
błędnej oceny swej wiedzy lub umiejętności informatycznych (głównie
na początku zajęć) oraz, że zazwyczaj samoocena ta w wyniku zajęć
uległa znacznemu skorygowaniu.
Wyniki i dyskusja
Wyniki analizy statystycznej o wskazanej powyżej ich interpretacji
zestawiono w postaci wykresów linii prostych regresji umieszczono
na rys. 1 i 2, gdzie estymatory parametrów tych prostych oraz odpowiadające im współczynniki determinacji zawiera tab. 1.
410
W badanej populacji n=58 studentów analizując statystycznie
skuteczność kształcenia informatycznego studentów przykładowo
z zakresu Worda na podstawie tab. 1 zauważmy, że gdy w analogicznej do (1.4) sumie kwadratów położono wagi wi=1, to parametry
(a , b) oszacowano w sposób klasyczny jako (0,664; 1,588). Oznacza
to, że klasycznie wyznaczona prosta regresji ma postać y = 0,664∙ x +
1,588 dla współczynnika determinacji R2 = 0,692. Ponieważ na rys.
1b linia pogrubiona ciągła traci swą interpretację z chwilą przecięcia
linii y = x (lub y = 5) jeszcze w obszarze wartości zmiennej x tj. gdy
0 ≤ x ≤ 5 należy wykorzystać estymatory parametrów (a , b) uzyskane
w sposób nieklasyczny przy restrykcji (1.2) oraz odpowiednich wagach
Wg. tab. 1 mają one wartość (0,676; 1,621), zaś wyznaczona
nieklasycznie prosta regresji ma postać y = 0,676 ∙ x + 1,621. Stąd
b0/5 wynoszące 0,324 < 0,5 świadczy o dominującym wpływie wstępnego poziomu umiejętności studenta na osiągane rezultaty końcowe.
Interpretujemy to też, że średnio zaledwie o 32,4 % zredukowano
poszczególne subiektywne obszary braków w umiejętnościach informatycznych studentów z zakresu Worda bez względu na poziom
umiejętności, zaś efektowi końcowemu w 67,6% sprzyjał wstępnie
wyższy poziom informatycznego przygotowania studenta z tego zakresu. Wyznaczony tu współczynnik determinacji R2 = 0,689 oznacza,
że 68,9% zmienności końcowego poziomu umiejętności studentów
z zakresu Worda można wyjaśnić poprzez funkcję liniową, w której
argumentem jest początkowy poziom umiejętności z tego zakresu. Ponadto 31,1% zmienności końcowego poziomu umiejętności studentów
z ww. zakresu jest kształtowane przez inne czynniki.
411
Rys. 1. Proste regresji MNWK (w modelach 1 i 2 odpowiednio linia pogrubiona i przerywana) poziomu umiejętności studentów z zakresu: a) Internetu, b) Worda, c) Excela, d) Power Pointa e) programowania, f) Accessa,
g) opracowywania tekstu, h) technik obliczania, i) pisania programów
412
Rys. 2. Proste regresji MNWK (w modelach 1 i 2 odpowiednio linia
pogrubiona i przerywana) poziomu umiejętności studentów z zakresu:
j) przygotowywania się do zajęć. k) rysunku technicznego, l) przygotowania
grafiki komputerowej
Warto przy tym zauważyć na podstawie rys. 1b, że część uczniów
oceniających swą początkowe umiejętności z Worda na wysokim
poziomie 4 na końcu dokonało korekty tego poziomu w dół pod
wpływem napotkanych trudności w trakcie zajęć. Na korzyść prawidłowości ostatniego ze sformułowanych wniosków świadczą wysnute
w innej pracy Wawrzosek i Klimek [2013a] wnioski o staranności
w wypełnianiu analizowanych ankiet.
W mniejszej grupie (tab. 1 dla n ≤ 58) osób uświadamiających
sobie zmianę poziomu umiejętności z zakresu Worda lub korygujących swe dotychczasowe samopoznanie, a która stanowiła 36% ogółu
studentów wyznaczone z wykorzystaniem modeli 1 oraz 3 odcinki
regresji mają zbliżony przebieg odpowiednio y = 0,619 ∙ x + 2,193 oraz
y = 0,621 ∙ x + 2,248.
Również w tej grupie studentów parametr a > 0,5 wskazuje, że na
osiągane rezultaty końcowe dominujący wpływ miał wstępnie wyższy
poziom umiejętności studanta.
Z uwagi na skokową skalę zastosowaną do zmiennych x i y wiele
punktów na rys. 1 pokrywa się, a to może rodzić pewne nieporozumienia co do prawidłowości przebiegu prostych regresji. Stąd analizując
efekty kształcenia opisaną prostymi regresji słusznym są również
ujęte w pracy Wawrzosek i Klimek [2013 a] dalsze wnioski płynące ze
statystyki opisowej i analizy korelacji.
413
414
Przygotowanie do zajęć
Rysunek techniczny
Pisanie programów
Obliczenia
Tekst
Access
Programowanie
Power
Point
Excel
Word
Internet
Metoda
Model
Parametr
n=58
n≤58
n=58
n≤58
n=58
n≤58
n=58
n≤58
n=58
n≤58
n=58
n≤58
n=58
n≤58
n=58
n≤58
n=58
n≤58
n=58
n≤58
n=58
n≤58
0,474
0,601
0,664
0,619
0,702
0,337
0,731
0,633
1,007
0,931
0,942
0,766
0,77
0,804
0,766
0,604
0,991
0,796
0,94
0,956
0,823
0,807
a
R2
0,576
0,788
0,692
0,762
0,622
0,408
0,725
0,892
0,938
0,991
0,726
0,843
0,823
0,942
0,8
0,896
0,834
0,953
0,893
0,896
0,8
0,899
Klasyczna
Model 1
b
2,612
2,608
1,588
2,193
1,142
2,318
1,33
2,387
0,115
1,256
0,208
2,08
1,175
1,783
1,078
1,979
0,16
1,836
0,12
1,054
0,967
1,774
0,466
0,676
0,844
0,71
0,975
0,964
0,78
0,804
0,968
0,972
0,793
-
a
2,67
1,621
0,784
1,45
0,123
0,181
1,099
0,978
0,159
0,14
1,037
0,575
0,689
0,596
0,723
0,937
0,726
0,882
0,798
0,834
0,891
0,799
-
R2
Nieklasyczna
0,5224
0,3176
0,2284
0,266
0,023
0,0416
0,235
0,2156
0,032
0,024
0,1934
-
Model 2
b
b/5
0,613
0,621
0,304
0,677
0,916
0,917
0,797
0,611
0,812
0,875
0,813
a0
2,546
2,248
2,523
2,178
1,333
1,333
1,81
1,94
1,75
1,5
1,748
Model 3
b0
0,722
0,673
0,299
0,852
0,989
0,793
0,924
0,862
0,945
0,877
0,865
R2
Tab. 1. Estymatory parametrów prostych regresji opisujących zmianę poziomu umiejętności informatycznych studentów oraz odpowiadające im współczynniki determinacji R2
Wnioski
Praca ta służy za wzór ewaluacji konkluzywnej wieloetapowego procesu dydaktycznego. W niezmienionym systemie kształcenia pozwala
też prognozować przyszłe efekty kształcenia u studentów. Dostarcza
narzędzi do porównywania skuteczności kształcenia w różnych okresach czasu.
Tab. 1 zawiera estymatory parametrów prostych regresji oraz
odpowiadające im współczynniki determinacji dla poszczególnych
zakresów umiejętności. Wytłuszczone w niej estymatory parametrów
wskazują dominujący wpływ wstępnego poziomu specyficznej umiejętności studenta lub dominujący wpływ zajęć na końcowy zasób jego
umiejętności.
Gdy a≈1 świadczy to, że w badanym okresie studenci nie zaznajamiali się z rozważanym obszarem wiedzy lub umiejętności. Dla b≈1
spotykamy się z zazwyczaj nowo poznanym przez studentów obszarem wiedzy lub umiejętności.
Dalsze wnioski o efektywności kształcenia informatycznego płynące z porównania estymatorów klasycznych miar położenia i zmienności oraz analizy korekacji, jak również z interpretacji empirycznych
rozkładów częstości i empirycznych warunkowych rozkładów częstości podają Wawrzosek i Klimek [2013 a].
Literatura cytowana
Faraway J. L. 2004. Linear models with R. Chapman&Hall/CRC.
Kłaczyński K. 1994. O estymacji funkcji parametrycznych w słabo osobliwym
modelu liniowym z ograniczeniami nierównościowymi. Matematyka Stosowana XXXVII, 49–66.
Koronacki J., Mielniczuk J. 2001. Statystyka dla studentów kierunków technicznych i przyrodniczych, WNT, Warszawa.
Rao C. R. 1982. Modele liniowe statystyki matematycznej, PWN, Warszawa.
Walkenbach J. 1996. EXCEL 7 dla Windows Biblia, Oficyna Wydawnicza
READ ME, Warszawa.
Wawrzosek J. 2003. Statystyczne badania nad wzrostem zainteresowań informatycznych wśród studentów kierunków biologicznych. Varia Informatica,
Wawrzosek J. 2006. Zastosowanie pakietów statystycznych do estymacji
przy ograniczeniach na parametry modelu liniowego. Varia Informati415
ca. Algorytmy i programy. Monografia PTI, Red. Grzegórski S., Miłosz
M., Muryjas P., ISBN 978-83-922646-4-4, Lublin, 155–164.
Wawrzosek J. Wesołowska-Janczarek M. 2009. Testability and estimability
in multivariate linear normal model with various restrictions. Publisher
Taylor & Francis, Series: Communications in Statistics – Theory and
Methods, 38, 828–841.
Wawrzosek J. Klimek K. 2013a. Wzrost wiedzy i umiejętności informatycznych studentów na biologicznym kierunku studiów. Episteme, 21/2013, t. II
s. 381–392.
Wawrzosek J. Klimek K. 2013.b Zmiany w zainteresowaniach informatycznych
studentów. Episteme, 21/2013, t. I, s. 295–304.
Wawrzosek J. Klimek K. 2013c. Porównanie skuteczności kształcenia informatycznego na wybranym kierunku studiów w latach 2003 i 2013. Episteme, 21/2013, t. II, s. 439–446.
Jacek Wawrzosek, Kamilia Klimek
416
Małgorzata MATERSKA
Anna CIOŁEK
Tadeusz PASZKO
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 417–425
ISSN 1895-2241
WPŁYW RODZAJU SORBENTU W EKSTRAKCJI
DO FAZY STAŁEJ NA JAKOŚĆ EKSTRAKTÓW
Z LIŚCI MELISY
IMPACT OF THE SORBENT TYPE IN SOLID PHASE
EXTRACTION ON THE QUALITY OF EXTRACTS
FROM MELISSA LEAF
Abstrakt. W pracy określono wpływ polarności fazy stacjonarnej w ekstrakcji do fazy stałej na rozdział frakcji związków fenolowych z suszonych
liści melisy. Ekstrakcję prowadzono na trzech typach sorbentów: na żelu
krzemionkowym modyfikowanym fazą oktadecylową (C18), fenylową (Phe)
oraz cyjanową (CN). Stwierdzono, że w przypadku związków fenolowych
występujących w ekstrakcie z melisy najlepszą separację na grupy o wzrastającej lipofilności uzyskano na żelu z fazą oktadecylową (C18).
Słowa kluczowe: ekstrakcja do fazy stałej, związki fenolowe, melisa
Summary. In this work, the influence of the polarity of the stationary
phase in solid phase extraction for separation of phenolic compounds fractions from the dried leaves of lemon balm was presented. Extraction was
carried out on three types of sorbents: silica gel modified with octadecyl
(C18), phenyl (Phe) and cyano (CN). It was found that in the case of phenolic compounds present in an extract of lemon balm best separation into
groups of increasing lipophilicity was obtained from the silica gel bonded
with octadecyl (C18).
Key words: solid phase extraction, phenolic compounds, Melissa
417
WSTĘP
Związki organiczne pochodzenia roślinnego stanowią rozległy obszar
badawczy ze względu na ich znaczenie w przemyśle spożywczym, kosmetycznym, czy farmaceutycznym. Duży procent tej grupy stanowią
związki polifenolowe, są to metabolity wtórne roślin, które pełnią
w nich funkcje od odpornościowych, poprzez sygnałowe aż do strukturotwórczych [Jagiełło 2004 a,b, Majewska i Czeczot 2009]. Spożywane w codziennej diecie lub w postaci suplementów diety wpływają
korzystnie na zdrowie człowieka [Aherne i in. 2002]. Właściwości
fizykochemiczne związków fenolowych (ich zróżnicowana polarność,
lotność i stabilność) wymagają stosowania specyficznych metod w celu
ich wyodrębnienia z tkanek roślinnych [Jeleń 2006], a otrzymywane
z roślin ekstrakty stanowią skomplikowaną matrycę w istotny sposób
utrudniającą postępowanie analityczne przy oznaczeniach ilościowych
i jakościowych jej składników.
W ostatnich latach dużą popularność w technice wyodrębniania związków fenolowych z roślin zyskała ekstrakcja do fazy stałej
(SPE). Metoda ta polega na zaadsorbowaniu składników analizowanej
próbki na sorbencie i wymywaniu zaadsorbowanych analitów z jego
powierzchni niewielką ilością wybranego rozpuszczalnika. W porównaniu z ekstrakcją rozpuszczalnikową SPE jest dość nową techniką
ekstrakcyjną. Szybko zyskała znaczenie jako metoda oczyszczania
próbek oraz sposób wstępnej ich obróbki. Stosuje się ją w celu przygotowania próbek do analizy metodami chromatograficznymi (HPLC,
TLC, GC) oraz spektrofotometrycznymi (UV, VIS, IR) [Jagiełło 2004b,
Majewska i in. 2008]. Ekstrakcja SPE znalazła zastosowanie w analizach śladowych, gdzie istnieje potrzeba zagęszczania próbek różnego
typu substancji występujących w stężeniach poniżej wykrywalności
stosowanych detektorów. Zastosowanie metod wstępnego zatężania pozwala wyizolować badane związki z dużej objętości złożonych
próbek, a tym samym poprawić dokładność analizy [Jagiełło 2004b].
Właściwy dobór rozpuszczalników oraz rodzajów sorbentów zapewnia
właściwą wydajność ekstrakcji [Štajnbaher i Zupančič-Kralj 2003].
Etap przygotowania próbki do analizy jest kluczowym elementem
wpływającym na powodzenie całej procedury. Nieodpowiedni dobór
sorbentów i eluentów w technice SPE może skutkować słabą wydajnością ekstrakcji i stratami analitu [Poole 2000]. Ma to zdecydowane
418
Wpływ rodzaju sorbentu w ekstrakcji do fazy stałej na jakość...
znaczenie podczas izolacji związków w skali preparatywnej, gdzie
nadrzędnym celem jest wyodrębnienie substancji o jak najwyższej
czystości i w jak największych ilościach, a także w oznaczeniach ilościowych. Na rynku rozpowszechnione są różnego rodzaju sorbenty
wykorzystywane w omawianej technice. Jednak najpopularniejsze to
modyfikowane żele krzemionkowe, które w zależności od przyłączonych grup funkcyjnych wykazują charakter polarny, niepolarny oraz
działają jako wymieniacze jonowe [Żwir-Ferenc i Biziuk, 2006].
W grupie związków fenolowych występują zarówno substancje
o charakterze polarnym (kwasy fenolowe, katechiny), słabo polarnym
(estry kwasów fenolowych, glikozydy flawonoidów), aż po typowo
niepolarne (flawonoidy) [Dastamalchi i in. 2008, Moors i in. 1994].
Dodatkowo każda roślina zawiera specyficzną dla siebie grupę tych
związków. Zatem nie można jednoznacznie przewidzieć, jaki rodzaj
sorbentu w ekstrakcji SPE będzie najwydajniejszy. Z tego względu
ważnym etapem przedanalitycznym jest dobranie odpowiedniego
układu faza stacjonarna-faza ruchoma w celu zapewnienia powodzenia zamierzonych celów badawczych. W pracy zaprezentowano wpływ
rodzaju sorbentu na wydajność ekstrakcji metodą SPE oraz jakość
preparatów otrzymanych z liści melisy.
MATERIAŁ I METODY BADAŃ
Materiał roślinny stanowiły suszone liście melisy, z których przygotowano ekstrakty etanolowe poprzez homogenizację 1,2 g liści w 80%
roztworze etanolu. Homogenizację wykonano przy użyciu homogenizatora Diax 900, tak aby końcowa objętość ekstraktu nie przekraczała
100 cm³. Z tak przygotowanych ekstraktów pobierano trzykrotnie po
10 cm³ i odparowano do sucha w wyparce obrotowej pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze 40°C. Suche ekstrakty rozpuszczano
w 5 cm³ wody i nanoszono na kolumienki SPE z fazami: oktadecylową,
fenylową oraz cyjanową (Baker). Kolumienki przed użyciem kondycjonowano przemywając je 100% metanolem (5 cm³), a następnie wodą
(10 cm³). Po nałożeniu próbki, związki hydrofilowe wymywano 5cm³
wody, następnie zbierano frakcje eluowane za pomocą 40% (3 cm³)
i 70% (3 cm³) roztworu metanolu. Otrzymane frakcje odparowano
do sucha w wyparce obrotowej pod zmniejszonym ciśnieniem w tem419
peraturze 40°C. Suchą pozostałość rozpuszczano 100% roztworem
metanolu do ogólnej objętości 1 cm³. Przygotowane w ten sposób
próbki, każda w trzech powtórzeniach, poddano dalszym analizom.
Analizę chromatograficzną frakcji o zmiennej lipofilności otrzymanej w wyniku ekstrakcji do fazy stałej wykonano na chromatografie Empower Pro firmy Waters z kolumną analityczną Atlantis T3
wypełnioną żelem krzemionkowym C18 o średnicy porów 3 μm, szerokości 4,6 mm i długości 150 mm. Aparat wyposażony był w pompę
firmy Waters M600 o maksymalnym ciśnienieniu 6000 psi. Szybkość
przepływu wynosiła 1cm3/min. Funkcję detektora spełniał detektor
spektralny DAD UV-VIS firmy Waters M2998 o zakresie długości
fali 190–800 nm. Pomiary wykonywano przy długości fali λ=330 nm
oraz λ=250 nm. Zastosowano gradientową metodę rozdzielania przy
wykorzystaniu dwuskładnikowej fazy ruchomej. Rozpuszczalnikami
stosowanymi do analizy frakcji wodnej były 1% H3PO4 (rozpuszczalnik
A) oraz 40% CH3CN w 1% H3PO4 (rozpuszczalnik B). Rozpuszczalnikami stosowanymi do analizy frakcji 40% i 70 % MeOH były 1% H3PO4
(rozpuszczalnik A) oraz 70% CH3CN w 1% H3PO4 (rozpuszczalnik B).
Oznaczanie zawartości związków fenolowych prowadzono metodą Folina-Ciocalteu, z wykorzystaniem krzywej wzorcowej dla kwasu
chlorogenowego [Howard i in. 2000]. Wyniki przedstawione jako
wartości średnie trzech powtórzeń poddano analizie statystycznej.
Metodą wariancji wieloczynnikowej oszacowano istotność różnic
między wartościami średnimi, uwzględniając jako czynniki: rodzaj
sorbentu oraz rodzaj analizowanej frakcji, przyjęto 5% prawdopodobieństwo błędu. Analizy wykonano przy użyciu programu Statgraphic
Centurion XVI.
WYNIKI I DYSKUSJA
W celu porównania składu frakcji otrzymanych w wyniku ekstrakcji
do fazy stałej poddano je analizie metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej. Na Rys. 1. porównano profile frakcji wodnych
uzyskanych na trzech badanych sorbentach. Spośród analizowanych
faz najniższy sygnał pików uzyskano dla frakcji wyodrębnionej na żelu
C18 (Rys. 1A). Profile oraz wielkości pików na chromatogramach frakcji wodnych wyodrębnionych na żelach z fazą fenylową oraz cyjanową
420
były zbliżone (Rys 1B, 1C). Na podstawie uzyskanych wyników można
wnioskować, że zarówno na żelu z fazą fenylową, jak i cyjanową duża
grupa związków o charakterze średnio polarnym została wymyta wraz
ze związkami typowo polarnymi za pomocą wody. Jedynie na żelu
z fazą oktadecylową związki o średniej polarności zostały zaadsorbowane. Potwierdzają to profile frakcji eluowanych 40% i 70% roztworem metanolu, w których stwierdzono najwyższe sygnały pików na
chromatogramach (Rys. 2A, 3A).
AU
2.00
A
1.00
0.00
AU
0.00
10.00
20.00
30.00
Minutes
40.00
30.00
Minutes
40.00
50.00
B
2.00
0.00
0.00
10.00
20.00
AU
3.00
50.00
C
2.00
1.00
0.00
0.00
10.00
20.00
30.00
Minutes
40.00
50.00
Rys. 1. Chromatogramy frakcji wodnej uzyskanej z ekstraktu z melisy
na sorbentach: A: C18, B:fenylowym, C: cyjanowym
Dodatkowo porównując chromatogramy frakcji o zmiennej lipofilności eluowanych na danym typie sorbentu (np. Rys. 1A, 2A i 3A)
można zauważyć zależność pomiędzy polarnością fazy stacjonarnej,
a jej selektywnością. Najlepszą separację związków fenolowych na
grupy o zmiennej lipofilności uzyskano w kolejności C18>Phe>CN.
Jest to zgodne ze zmianami charakteru lipofilowego modyfikowanych
żeli krzemionkowych w kierunku ich właściwości hydrofilowych. Żel
krzemionkowy C18 jest najbardziej lipofilowym spośród analizowanych sorbentów. Żel modyfikowany grupami fenylowymi zaliczany jest
również do sorbentów niepolarnych, ale o polarności porównywalnej
421
do żeli modyfikowanych oktylem (C8). Z kolei żel krzemionkowy ze
związanymi grupami cyjanowymi (CN) jest sorbentem zaliczanym do
grupy polarnych, który można stosować zarówno w normalnym, jak
i odwróconym układzie rozpuszczalników [Poole 2003, Żwir-Ferenc
2006]. W przedstawionej pracy wszystkie ekstrakcje prowadzono
w układzie odwróconym, dlatego faza cyjanowa wykazywała najsilniejsze właściwości polarne.
AU
3.00
A
2.00
1.00
0.00
0.00
10.00
20.00
30.00
Minutes
40.00
B
2.00
AU
50.00
1.00
0.00
0.00
10.00
20.00
30.00
Minutes
40.00
C
0.60
AU
50.00
0.40
0.20
0.00
0.00
10.00
20.00
30.00
Minutes
40.00
50.00
Rys. 2. Chromatogramy frakcji 40% uzyskanej z ekstraktu z melisy
Wyniki analizy chromatograficznej zostały potwierdzone oznaczeniem sumy związków fenolowych metodą spektrofotometryczną
(Rys. 4). Suma związków fenolowych w badanych ekstraktach zmieniała się zależnie od rodzaju sorbentu, na którym dokonano rozdziału ekstraktu oraz polarności użytego rozpuszczalnika. W trzech
przypadkach uzyskane wartości przekraczały poziom detekcji, były
to frakcja 40% izolowana na fazie oktadecylowej oraz frakcje wodne
na fazach fenylowej i cyjanowej (Rys. 4). Otrzymane wyniki świadczą
o tym, że w ekstrakcie z melisy w wysokich stężeniach występowały
związki hydrofilowe, które przeszły do fazy wodnej nie oddziałując z
sorbentami modyfikowanymi grupami fenylowymi oraz cyjanowymi.
422
A
AU
1.00
0.50
0.00
0.00
10.00
20.00
AU
0.60
30.00
Minutes
40.00
30.00
Minutes
40.00
50.00
B
0.40
0.20
0.00
0.00
10.00
20.00
50.00
AU
0.15
C
0.10
0.05
0.00
0.00
10.00
20.00
30.00
Minutes
40.00
50.00
Rys. 3. Chromatogramy frakcji 70% uzyskanej z ekstraktu z melisy
e. 70%
Suma związków fenolowych
mg kw. chlorog./g s.m.
400
e. 40%
e.wodny
300
200
100
0
C-18
Phe
C-CN
Rodzaj sorbentu
NIR
Rys. 4. Suma związków fenolowych w przeliczeniu na kwas chlorogenowy
(mg/1 g s.m.) zawarta we frakcjach o zmiennej lipofilności, w odniesieniu
do suchej masy melisy
423
Uzyskane wyniki są zgodne z oczekiwaniami, gdyż wszystkie ekstrakty
roślinne zawierają znaczącą grupę fenoli rozpuszczalnych w wodzie,
są to kwasy fenolowe i ich pochodne, a także inne związki hydrofilowe, takie jak witamina C oraz cukrowce, które dają pozytywny wynik
w reakcji z odczynnikiem Folina [George i in. 2005].
Główne zainteresowanie w przedstawionej pracy skierowano
na frakcje o pośredniej lipofilności, czyli na te eluowane za pomocą
40% roztworu metanolu w wodzie. Wcześniejsze badania wykazują
że składnikami omawianej frakcji w owocach papryki są glikozydowe
pochodne flawonoidów oraz estry kwasów hydroksycynamonowych
[Materska i Perucka 2005]. Porównując charakter fizyczny omawianej
frakcji, podobnych związków spodziewano się w ekstrakcie z melisy.
Jednak odmienne profile frakcji z owoców papryki otrzymanych na
tych samych sorbentach wskazuja na różnice w ich budowie i właściwościach [Materska, 2013].
Przedstawione wyniki badań dowodzą, że ekstrakcja do fazy stałej
jest wygodną i szybką metodą przygotowania próbek roślinnych do
analiz. Jednak niezbędnym etapem przedanalitycznym jest dobór
odpowiedniego układu ciało stałe-ciecz, który zapewni odpowiednią
wydajność ekstrakcji
Literatura
Aherne S. A. i O’Brien N. M., 2002. Dietary flavonols: chemistry, food content,
and metabolism. Nutrition. 18, 1: 75–81.
Dastmalchi K., Dorman H. J. D., Oinonen P. P., Darwis Y., Laakso I., 2008. Chemical composition and in vitro antioxidative activity of a lemon balm (Melissa
officinalis L.) extract. LWT-Food Science and Technology, 41: 391–400.
George S., Brat P., Alter P., Amiot M. J., 2005. Rapid determination of polyphenols and vitamin C in plant-derived products. J. Agric. Food Chem., 53:
1370–1373.
Howard L. R., Talcott S.T., Brenes C. H., Villalon B., 2000. Changes in phytochemical and antioxidant activity of selected pepper cultivars (Capsicum
Species) as influenced by maturity. J. Agric. Food Chem., 48: 1713–1720
Jagiełło M., 2004a. Zastosowanie ekstrakcji w stanie nadkrytycznym do analizy fenoli. Ochrona Środowiska. 3: 7–12.
Jagiełło M., 2004b. Wybrane metody ekstrakcji fenoli do fazy stałej. Przemysł
Chemiczny, 83/11: 547–552.
424
Jeleń H. H., 2004. Związki zapachowe żywności – wyzwanie dla analityka.
Przemysł Spożywczy. 5: 18–47.
Majewska M., Czeczot H., 2009. Flawonoidy w profilaktyce i terapii. Analiza
Farmaceutyczna. 65, 5: 369–377.
Majewska M., Krosowiak K., Raj A., Śmigielski K., 2008. Solid Phase Extraction in Food Analysis. Food Chem. Biotech., 1029, 72: 5–13.
Materska M., 2013. Wpływ warunków ekstrakcji na zawartość O-glikozydów
kwercetyny w preparatach z owoców papryki. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość., 6, (91), 139–150.
Materska M., Perucka I., 2005. Antioxidant activity of the main phenolic compounds isolated from hot pepper friu (Capsicum Annum L.). J. Agric. Food
Chem., 53: 1750–1756.
Moors M., Massart D. L., McDowall R. D., 1994. Analyte isolation by Solid
Phase Extraction (SPE) on silic – bonded phases. Classification and recommended practices. International Union of Pure and Applied Chemistry.
66, 2: 277–304.
Poole C. F., Wilson I. D., 2000. Solid Phase Extraction. J. Chromatogr. A. 885,
1: 1–6.
Poole F. C., 2003. New trends in solid-phase extraction. Trends Anal. Chem.
22: 362–369.
Štajnbaher D. i Zupančič-Kralj L., 2003. Multiresidue method for determination of 90 pesticides in fresh fruits and vegetables using solid-phase extraction and gas chromatography-mass spectrometry. J. Chromatogr. A. 1015:
185–198.
Żwir-Ferenc A., Biziuk M., 2006. Solid Phase Extraction Technique-Trends,
Opportunities and Applications. Polish J. of Environ. Stud. 15, (5): 677–
690.
Małgorzata Materska, Katedra Chemii
Uniwersytet Przyrodniczy
ul Akademicka 15, 20-950 Lublin
425
Justyna LIBERA
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 427–438
ISSN 1895-2241
OCENA STABILNOŚCI OKSYDACYJNEJ
PRODUKTÓW MIĘSNYCH SUROWO
DOJRZEWAJĄCYCH PO DZIESIĘCIOMIESIĘCZNYM
PRZECHOWYWANIU
EVALUATION OF OXIDATIVE STABILITY
OF DRY FERMENTED MEAT PRODUCTS
AFTER TEN-MONTH STORAGE
Abstrakt. Celem badań było określenie wpływu bakterii probiotycznych
na stabilność oksydacyjną wędzonek surowo dojrzewających o zwiększonej
zawartości tłuszczu, przechowywanych w warunkach chłodniczych (4±1˚C),
przez dziesięć miesięcy w opakowaniach próżniowych. Przygotowano cztery
warianty wyrobów: próbę C – kontrolną, próbę A – z dodatkiem aksorbinianu sodu, próbę L – z dodatkiem szczepu bakterii probiotycznych Lactobacillus acidophilus Bauer w ilości 2 x 106 jtk/g i 0,05% askorbinianu sodu,
próbę B – z dodatkiem bakterii probiotycznych Bifidobacterium bifidum BB12
w ilości 2 x 106 jtk/g i 0,05% askorbinianu sodu. Wyroby poddano dojrzewaniu w temperaturze 16˚C przez 21 dni, następnie pakowano próżniowo
i przechowywano. Dokonano oznaczenia wartości pH, potencjału oksydacyjno-redukcyjnego, aktywności wody, liczby kwasowej, liczby nadtlenkowej
oraz wskaźnika TBARS. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono,
że dodatek askorbinianu sodu i bakterii probiotycznych istotnie statystycznie wpłynął na obniżenie wartości pH w stosunku do próby kontrolnej.
Wartości potencjału oksydacyjno-redukcyjnego oraz aktywności wody były
zbliżone we wszystkich wariantach badawczych. Stwierdzono wysoki poziom wolnych kwasów tłuszczowych we wszystkich próbach. Najwyższą
zawartość wolnych kwasów tłuszczowych odnotowano w próbie B (18,13
mg KOH/g), natomiast w pozostałych próbach odpowiednio: A – 15,03 mg
KOH/g, C – 16,03 mg KOH/g, L – 15,43 mg KOH/g. Stwierdzono istotnie
niższe (p<0,05) zawartości pierwotnych i wtórnych produktów utlenia427
Justyna Libera
nia tłuszczu w próbach L, A i B w porównaniu do próby kontrolnej. Najmniejszymi zmianami oksydacyjnymi charakteryzowała się próba z bakteriami probiotycznymi Lactobacillus acidophilus Bauer i askorbinianem sodu,
największymi – próba kontrolna.
Słowa kluczowe: wędzonki surowo dojrzewające, oksydacja, przechowywanie,
bakterie probiotyczne
Summary. The purpose of these studies was to investigate the effect of
addition of probiotic bacteria on oxidative stability of dry fermented meat
products with increased fat content, which have been vacuum packed and
stored in cooling conditions for 10 months. Four types of samples were
prepared: control sample – C; sample A – with sodium ascorbate; sample
L – with addition of 2 x 106jtk/g of the Lactobacillus acidophilus Bauer strain
and 0.05% of sodium ascorbate; sample B – with the addition of 2 x 106jtk/g
of Bifidobacterium bifidum BB12 strain and 0.05% of sodium ascorbate. All
samples went through the ripening process at 16˚C for 21 days, afterwards
vacuum packed and stored. After that time the following measurements
were taken: pH value, oxidation-reduction potential, water activity, acid
value, peroxide value, and TBARS index. The results showed that the addition of sodium ascorbate and probiotic bacteria had a significant impact on
decreased pH value of tested samples as compared to control sample. The
values of oxidation-reduction potential and water activity were similar in
all variants. It was noted the high level of free acids in all tested samples.
The highest value was observed in sample B (18,13 mg KOH/g), while the
remaining samples did not differ significantly (p<0,05) between each other:
A – 15,03 mg KOH/g, C – 16,03 mg KOH/g, L – 15,43 mg KOH/g. Further, the decreased content of primary and secondary oxidation products
(p<0,05) were identified in samples L, A and B compare with the control
sample. Sample containing probiotic bacteria Lactobacillus acidophilus Bauer
and sodium ascorbate was identified as sample with the lowest oxidative
changes and the control sample with the highest oxidative changes.
Key words: dry fermented meat products, oxidation, storage, probiotics.
428
Ocena stabilności oksydacyjnej produktów mięsnych surowo dojrzewających...
WSTĘP
Wędliny fermentowane, bardzo popularne w krajach śródziemnomorskich, cieszą się coraz większym zainteresowaniem konsumentów na
całym świecie. Charakteryzują się lekko słonym smakiem i specyficznym aromatem. Profil smakowy kształtuje mieszanka składników powstałych w wyniku przemian tłuszczów i białek oraz innych substancji
tworzących się podczas fermentacji [Hammes i in. 2008]. Surowo dojrzewające wędzonki i kiełbasy mogą być przechowywane przez długi
okres czasu bez pogorszenia cech sensorycznych. Główne różnice między asortymentami wędlin surowych są związane z różnym stopniem
rozdrobnienia tkanki mięśniowej, zawartością wody w farszu, a także
proporcją pomiędzy tkanką mięśniową i tłuszczową. Różnorodność
wędlin surowych wynika z zastosowania odmiennych receptur (w tym
skład surowcowy) oraz przebiegu procesu technologicznego i warunków
przechowywania. Produkcja dojrzewających wędlin obejmuje obróbkę
wstępną mięsa, fermentację oraz suszenie i dojrzewanie. Kluczową rolę
w produkcji wędlin surowych dojrzewających odgrywają odpowiedni
dobór kultur startowych i parametrów procesu fermentacji [Bozkurt
i Erkmen 2008]. Zasadne wydaje się więc użycie do produkcji bakterii probiotycznych z gatunków Bifidobacterium bifidum i Lactobacillus
acidophilus, które posiadają udokumentowany, korzystny wpływ na
organizm człowieka. Niektóre szczepy są zdolne do hamowania wzrostu
drobnoustrojów chorobotwórczych, tj. Helicobacter pylori, odpowiedzialnych za chorobę wrzodową żołądka [Chenoll i in. 2012]. W badaniach
prowadzonych na zwierzętach wykazano, że gatunki Lactobacillus acidophilus i Bifidobacterium longum były zdolne do hamowania procesu
kancerogenezy, poprzez wytwarzanie chromocyny A3, sarkomycyny,
neokarcynomycyny oraz rozkładania aflatoksyn, nitrozoamin oraz azotynów [Olejnik i in. 2010]. Huang i Zheng [2010] wykazali, że spożycie
produktów zawierających Lactobacillus acidophilus ATCC 4356 i Lactobacillus rhamnosus GG powodowało mniejszą absorpcję cholesterolu
z przewodu pokarmowego i warunkowało spadek poziomu cholesterolu całkowitego we krwi. Odpowiedni dobór bakterii starterowych jest
istotny w procesie produkcji wędlin surowo dojrzewających, ze względu
na wysoki poziom mikroflory rodzimej surowca mięsnego. Adaptacja
i rozwój dodanych szczepów zależą od prowadzenia procesu fermentacji i suszenia. Proces suszenia wędlin pozwala kierować rozwojem
429
Justyna Libera
odpowiednich drobnoustrojów w wyniku redukcji zawartości wody, nie
powstrzymuje jednak procesów utleniania, które są powodem niekorzystnych zmian sensorycznych i odżywczych wędlin [Campagnol i in.
2011]. Z tego powodu do produkcji wyrobów mięsnych dojrzewających
dodaje się przeciwutleniacze. Zarówno pierwotne jak i wtórne produkty
oksydacji tłuszczu są niezwykle reaktywne i szybko łączą się z pozostałymi składnikami żywności [Tepe i in. 2005]. Niektóre pośrednie
i końcowe produkty mogą wykazywać działanie toksyczne dla organizmu człowieka [Paniangvait i in. 1995, Campagnol i in. 2011]. Wędzonki surowo dojrzewające bogate w tłuszcz śródmięśniowy są bardziej
podatne na utlenianie, co ogranicza okres ich przechowywania.
Celem badań była ocena zmian oksydacyjnych w wędzonkach
surowo dojrzewających bogatych w tłuszcz, zawierających dodatek
bakterii probiotycznych Lactobacillus acidophilus Bauer i Bifidobacterium bifidum, po dziesięciomiesięcznym okresie chłodniczego przechowywania w opakowaniach próżniowych.
MATERIAŁ I METODY
Surowiec do badań stanowiło mięso wieprzowe – karkówka, uzyskana
po 24 godzinach od uboju, z tusz rasy Wielka Biała Polska o podobnej
masie przyżyciowej. W warunkach półtechnicznych Katedry przygotowano wędzonki surowo dojrzewające. Do produkcji zastosowano dodatki (tab. 1.) w postaci przeciwutleniacza i dwóch szczepów bakterii
probiotycznych Lactobacillus acidophilus Bauer i Bifidobacterium bifidum
BB12, pochodzących z kolekcji Zakładu Technologii Gastronomicznej
i Higieny Żywności Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Do prób zawierających probiotyki dodano 1,2% glukozy. Mięso
peklowano przez 6 dni metodą suchą, stosując dodatek 3% mieszanki
peklującej (99% chlorku sodu, 0,5% azotynu sodu, 0,5% azotanu
sodu), następnie poddano dojrzewaniu przez 21 dni w temperaturze
15–16˚C, i wilgotności względnej 70%–85%. po czym pakowano
próżniowo i umieszczano w komorze chłodniczej (4±1˚C). Przygotowano cztery warianty doświadczalne: C – kontrolny, A – zawierający
aksorbinian sodu, L – zawierający bakterie probiotyczne Lactobacillus
acidophilus Bauer i askorbinian sodu, B – zawierający bakterie probiotyczne Bifidobacterium bifidum BB12 i askorbinian sodu.
430
Tab. 1. Warianty badawcze wędzonek surowo dojrzewających bogatych
w tłuszcz śródmięśniowy
Wariant badawczy
C
A
L
B
Mieszanka peklująca
3%
3%
3%
3%
Askorbinian sodu
-
0,05%
0,05%
0,05%
Glukoza
-
-
1,2%
1,2%
Szczep probiotyczny
-
-
Lactobacillus acidophilus Bauer
(2 x 106 jtk/g)
Bifidobacterium bifidum
(2 x 106 jtk/g)
Po 10 miesiącach chłodniczego przechowywania przeprowadzono badania fizykochemiczne, a każde z oznaczeń wykonano
w trzech powtórzeniach. Oznaczenie wartości pH przeprowadzono
wg PN-ISO 2917:2001 w przesączu otrzymanym w wyniku homogenizacji rozdrobnionej próbki i zimnej wody destylowanej. Aktywność
wody mierzono za pomocą aparatu do pomiaru aktywności wody
LabMaster-aw (Novasina). Potencjał oksydacyjno-redukcyjny (redox)
oznaczano w przesączu otrzymanym w wyniku homogenizacji rozdrobnionej próbki i zimnej wody destylowanej, za pomocą elektrody
zespolonej platynowej typu ERPt-13 (Elmetron) i pH/konduktometru
cyfrowego CPC-501 (Elmetron). Wynik pomiaru przeliczono na wartość potencjału redox względem standardowej elektrody wodorowej
[mV]. Liczbę kwasową [PN-EN ISO 660:2010] oraz liczbę nadtlenkową
[PN-EN ISO 3960:2012] oznaczono w tłuszczu wyekstrahowanym
z wędzonek metodą Folch i in. [1957], używając mieszaniny metanolu
i chloroformu (1:2). Wskaźnik TBARS oznaczono metodą opisaną
przez Pikula i in. [1989], dokonując pomiaru intensywności różowego
zabarwienia powstającego w wyniku reakcji produktów utleniania
tłuszczu z kwasem 2-tiobarbiturowym, przy długości fali 532 nm, za
pomocą spektrofotometru Nicole Evolution 300 (Thermo Elektron
Corporation). Wyniki wyrażano w postaci mg dialdehydu malonowego
w 1 kg produktu.
Otrzymane wyniki poddano jednoczynnikowej analizie wariancji,
a istotność różnic między wartościami średnimi określano na poziomie p≤0,05 testem T-Tukey’a.
431
Justyna Libera
WYNIKI I DYSKUSJA
Otrzymane wartości kwasowości wskazują, że niskie wartości pH
zaobserwowane po okresie dziesięciomiesięcznego próżniowego przechowywania w wędzonkach surowo dojrzewających, spowodowane
były nagromadzeniem się kwasów produkowanych przez bakterie
mlekowe [Arihara i in. 1998].
Tab. 2. Wartości średnie i odchylenia standardowe dla badanych
wyróżników jakości wędlin po 10-miesięcznym przechowywaniu.
Wariant badawczy
/ badany wyróżnik
C
A
L
B
Wartość pH
5,97a ±
0,06
5,42b ±
0,04
5,17c ±
0,04
5,60d ±
0,01
Aktywność wody
0,86a ±
0,00
0,85b ±
0,00
0,84c ±
0,00
0,85b ±
0,00
340a ± 5,24
318b ±
5,25
340a ±
1,29
355c ±
1,93
Potencjał oksydacyjno-redukcyjny [mV]
Wartości oznaczone tą samą małą literą (a, b, c, d) nie różnią się
statystycznie istotnie przy p≤0,05.
Najwyższą wartość pH (tab. 2.) po przechowywaniu zaobserwowano w próbie kontrolnej (C) – 5,97. Zastosowany askorbinian
sodu wpłynął na obniżenie wartości pH pozostałych prób, przy czym
najniższe wartości obserwowano w próbie z dodatkiem probiotyku
Lactobacillus acidophillus Bauer (L) – 5,17. Inni autorzy wykazali w
swoich badaniach podobne zależności wartości pH w kiełbasach dojrzewających, przechowywanych od dwóch (pH 4,5) do sześciu miesięcy (pH 5,2) [Corral i in. 2013, Wójciak i in. 2012]. Bozkurt i Erkmen
[2002] powołując się na wymagania Turkish Standard Institute, sugerują że wędliny dojrzewające o wysokiej jakości powinny wykazywać
kwasowość pomiędzy 4,7 – 5,2. Wartość pH próby z Bifidobacterium
bifidum BB12 (B) była istotnie wyższa (5,60) od próby z Lactobacillus
acidophilus Bauer (5,17). Spowodowane było to ich słabszą adaptacją
w mięsie. Petäjä i in. [2003] wykazali, że szczep Bifidobacterium sp. nie
namnażał się w wędlinach, w warunkach panujących w komorze dojrzewalniczej podczas fermentacji, jak również podczas przechowywa432
nia, prawdopodobnie z powodu rozwoju konkurencyjnej mikroflory,
hamującej jego wzrost.
Aktywność wody we wszystkich wariantach była na niskim poziomie i zawierała się w przedziale od 0,84 do 0,86 (tab. 2.). W próbach z dodatkiem bakterii probiotycznych była nieznacznie niższa
niż w próbie kontrolnej. Podobne wartości aktywności wody (0,82
i 0,88) w kiełbasach dojrzewających po 2–3 tygodniowym dojrzewaniu, stwierdzili Campagnol i in. [2011] oraz Kaban i Kaya [2009].
Trwałość wędzonek surowo dojrzewających osiągana jest poprzez regulację poziomu aktywności wody, której spadek koreluje z wzrostem
stopnia utlenienia lipidów [Campagnol i in. 2011]. Początkowe obniżenie aktywności wody powodowane jest działaniem substancji osmoaktywnych dodanych podczas peklowania, następnie poprzez proces
suszenia wędlin. Bakterie probiotyczne, produkując kwas mlekowy
mogą wpływać na aktywność wody, a tym samym chronić wyrób przed
psuciem. Z danych literaturowych wynika, że w wyrobach mięsnych
pakowanych próżniowo, w których aktywność wody została znacznie
obniżona (aw<0,8) nie stwierdzono wzrostu ilości enterobakterii
w ciągu dwóch miesięcy przechowywania [Garcia-Esteban i in. 2004].
Hammes i in. [2008] stwierdzili, że przy poziomie aktywności wody
w przedziale 0,85–0,95 większość patogenów nie była zdolna do
rozwoju, w kiełbasach fermentowanych. Autorzy ci wskazali także na
redukcję potencjału redox, jako jedną z głównych czynników poprawiających jakość mikrobiologiczną.
Wartości potencjału oksydacyjno-redukcyjnego (redox) były dodatnie i zbliżone we wszystkich wariantach (tab. 2.). Najwyższą wartość oznaczono w próbie z dodatkiem szczepu Bifidobacterium bifidum
BB12 – 355 mV, natomiast najniższą w wariancie z dodatkiem askorbinianu sodu – 318 mV. Wartości potencjału redox próby z Lactobacillus
acidophilus Bauer nie różniły się od wartości próby kontrolnej, w obu
wynosiły 340 mV. Istotnie niższą wartość potencjału oksydacyjno-redukcyjnego od wartości pozostałych prób, stwierdzono w próbie
zawierającej przeciwutleniacz – askorbinian sodu, co świadczy o jego
skutecznym działaniu antyoksydacyjnym podczas długiego okresu
przechowywania wyrobu. Dodatek probiotyków, a w szczególności bifidobakterii (B) zwiększył potencjał oksydacyjno-redukcyjny,
prawdopodobnie poprzez wytwarzanie nadtlenku wodoru. Wójciak
433
Justyna Libera
i in. [2012], badający potencjał oksydacyjno-redukcyjny w kiełbasach
dojrzewających, stwierdzili niższą wartość potencjału redox w próbie
kontrolnej (334 mV), niż w próbach z probiotykiem Lactobacillus casei
(352 – 364 mV).
Analizując zawartość wolnych kwasów tłuszczowych (rys. 1.) po
dziesięciomiesięcznym przechowywaniu stwierdzono, że wszystkie
warianty badawcze osiągnęły wysokie wartości. W próbie zawierającej
dodatek bakterii Bifidobacterium bifidum BB12 liczba kwasowa wynosiła
18,1 mg KOH/g tłuszczu i była istotnie wyższa (p≤0,05) od wariantu
zawierającego Lactobacillus acidophilus Bauer (15,43 mg KOH/g). Wysoka zawartość wolnych kwasów tłuszczowych w wędlinach surowo
dojrzewających bogatych w tłuszcz śródmięśniowy (ok. 30%) świadczy
o intensywnej aktywności lipolizy enzymatycznej oraz wpływa na tworzenie się aromatu wędlin długo dojrzewających [Qiu i in, 2013].
Rys. 1. Wartość liczby kwasowej wariantów C, A, L, B
po 10-miesięcznym przechowywaniu
Wartości oznaczone tą samą małą literą (a, b, c, d) nie różnią się
W swoich badaniach Coutron-Gambotti i Gandemer [1999] wykazali, że początkowe niewielkie ilości wolnych kwasów tłuszczowych
(0,1%) w świeżej surowej szynce wieprzowej, wrosły po 24 miesiącach
do 16% (ok. 32 mg KOH/g), a lipoliza najintensywniej zachodziła
przez pierwsze 6 miesięcy przechowywania.
W próbie kontrolnej stwierdzono istotnie (p≤0,05) wyższy poziom nadtlenków (rys.2) w porównaniu do pozostałych prób. Wariant z dodatkiem szczepu Lactobacillus acidophilus Bauer wykazywał
434
najniższą wartość liczby nadtlenkowej (2,4 meq O2 w 1kg tłuszczu),
a więc wysoką stabilność w okresie przechowywania chłodniczego. Podobną wartość (2,6 meq O2 w 1kg) stwierdzono w próbie z dodatkiem
askorbinianu sodu. Bakterie Bifidobacterium bifidum BB12 dodane do
wariantu B, w mniejszym stopniu ograniczyły powstawanie nadtlenków (3,6 meq O2 w 1 kg) w porównaniu do prób A i L.
Rys. 2. Wartość liczby nadtlenkowej wariantów C, A, L, B
po 10-miesięcznym przechowywaniu.
Wartości oznaczone tą samą małą literą (a, b, c) nie różnią się
Visessanguan i in. [2006] charakteryzując jakość wędlin dojrzewających, za optymalny przyjęli poziom nadtlenków w przedziale od
2 do 4 meq O2/kg. Wartości liczby nadtlenkowej we wszystkich wariantach badawczych w niniejszej pracy, z wyjątkiem próby kontrolnej,
mieszczą się w tym zakresie, pomimo długotrwałego okresu przechowywania. Trwałość oksydacyjna może również wynikać z jakości użytego surowca, zastosowanego przeciwutleniacza oraz odpowiednich
warunków przechowywania (opakowania próżniowe, temperatura).
Bakterie probiotyczne mogą również ograniczać powstawanie nadtlenków, co potwierdzają badania Lin i Yen [1999].
W wariantach z dodatkiem probiotyków (L i B) obserwowano
najniższe wartości TBARS (0,72 – 0,77 mg MDA/kg) w porównaniu
do próby bez probiotyku C (1,04 mg MDA/kg) oraz A (0,82 mg MDA/
kg). Niskie wartości TBARS, wynoszące od 1,0 do 1,54 mg MDA/kg
w wędlinach przechowywanych przez miesiąc opisali Qiu i in. [2013].
435
Justyna Libera
Rys. 3. Wartość TBARS wariantów C, A, L, B
po 10-miesięcznym przechowywaniu.
Wartości oznaczone tą samą małą literą (a, b, c) nie różnią się
Podobne do niniejszych wyników wartości TBARS otrzymali Wójciak i in. [2012] w wędlinach przechowywanych przez sześć miesięcy
(1,49 – 1,82 mg MDA/kg) oraz Summo i in. [2010] w wędlinach przechowywanych przez siedem miesięcy (1,14 – 1,39 mg MDA/kg). Niski
poziom wtórnych produktów utleniania lipidów, wynika z niewielkiej ilości nadtlenków, powstających w pierwszym etapie oksydacji,
a tym samym wskazuje na stabilizację oksydacyjną wyrobów w trakcie
10-miesięcznego chłodniczego przechowywania.
WNIOSKI
We wszystkich wariantach stwierdzono wysoką zawartość wolnych
kwasów tłuszczowych, a więc daleko posunięty proces hydrolizy
tłuszczu.
Zastosowanie bakterii probiotycznych do produkcji wędzonek
bogatych w tłuszcz pozwoliło wydłużyć okres chłodniczego przechowywania bez znacznych zmian oksydacyjnych.
W wyższą stabilnością oksydacyjną charakteryzowała się próba
zawierająca szczep z Lactobacillus acidophilus Bauer, w której obserwowano niższy poziom pierwotnych i wtórnych produktów utlenienia
tłuszczu.
436
LITERATURA
Arihara K., Ota H., Itoh M., Kondo Y., Sameshima T., Yamanaka H., Akimoto
M., Kanai S., Miki T. 1998. Lactobacillus acidophilus group Lactic Acid
Bacteria applied to meat fermentation. J. Food Sci., 63, 544–547.
Bozkurt H., Erkmen. 2002. Effects of starter cultures and additives on the quality of Turkish style sausage (sucuk). Meat Sci. 61, 149–156.
Campagnol P. C. R., Fries L. L. M., Terra N.N., Santos B.A, Furtado A.S, Toneto E. R. L., Campos R. M. L., 2011, The influence of achyrocline satureioides (“Marcela”) extract on the lipid oxidation of salami. Cienc. Tecnol.
Aliment. Campinas, 31, 101–105.
Chenoll E., Casinos B., Bataller E., Astals P., Echevarria J., Iglesias J. R., Balbarie P., Ramon D., Genoves S. 2011. Novel probiotic Bifidobacterium
bifidum CECT 7366 strain active against the pathogenic bacterium Helicobacter pylori. Appl. Environ. Microbiol. 77, 1335–1343.
Corral S., Salvador A., Flores M. 2013. Salt reduction in slow fermented sausages affects the generation of aroma active compounds. Meat Sci. 93, 776–785.
Coutron-Gambotti C., Gandemer G. 1999. Lipolysis and oxidation in subcutaneous adipose tissue during dry-cured ham processing. Food Chemistry
64, 95–101.
Garcia-Esteban M., Ansorena D., Astiasaran I. 2004. Comparison of modified
atmosphere and vacuum packing for long period storage of dry-cured ham:
effects of colour, texture and microbiological quality. Meat Sci. 67, 57–63.
Folch J., Lees M., Sloane Stanley G.H. 1957. A simple method for the isolation
and purification of total lipides from animal tissues. J. Biol. Chem. 226,
497–509.
Hammes W.P., Haller D., Gänzle M.G. 2008. Fermented Meat. [w:] Farnworth
E.R. (Ed.) Handbook of fermented functional foods. Second edition.
Huang Y, Zheng Y. 2010. The probiotic Lactobacillus acidophilus reduces cholesterol absorption through the down -regulation of Niemann -Pick C1 -like 1
in Caco -2 cells. Br. J. Nutr. 103, 473–478.
Kaban G., Kaya M. 2009. Effects of Lactobacillus plantarum and Staphilosoccus xylosus on the quality characteristic of dry fermented sausage (Sucuk).
J. Food Sci., 74, 58–63.
Lin M.Y., Yen C.L. 1999. Inhibition of lipid peroxidation by Lactobacillus
acidophilus and Bifidobacterium longum. J. Agric. Food Chem. 47, 3661–
3664.
Olejnik A, Tomczyk J, Kowalska K, Grajek W. 2010. Rola naturalnych składników diety w chemioprewencji nowotworów jelita grubego. Postepy Hig.
Med. Dosw. 64, 175–187.
Paniangvait P., King A. J., Jones A.D., German B. G. 1995. Cholesterol oxides
in foods of animals origin. J. Food. Sci. 60, 1159–1174.
437
Justyna Libera
Petäjä E., Manninen T., Smidtslund P., Sipila K. 2003. Probiotic lactic acid
bacteria as starters: applicability in raw ham and in fermented meat products made from coarsely ground pork. Fleischwirtschaft 83, 97–102.
Pikul J., Leszczyński D. E., Kummerow F. A. 1989. Evaluation of three modified TBA methods for measuring lipid oxidation in chicken meat. J. Agric.
Food Chem. 37, 1309–1313.
PN ISO 2917: 2001 Mięso i przetwory mięsne. Pomiar pH. Metoda odwoławcza.
PN-EN ISO 3960: 2012 Oleje i tłuszcze roślinne oraz zwierzęce. Oznaczanie liczby nadtlenkowej. Jodometryczne (wizualne) oznaczanie punktu
końcowego.
PN-EN ISO 660: 2010 Oleje i tłuszcze roślinne oraz zwierzęce. Oznaczanie
liczby kwasowej i zawartości wolnych kwasów tłuszczowych.
Qiu C., Zhao M., Sun W., Zhou F., Cui C. 2013. Changes in lipid composition,
fatty acid profile and lipid oxidative stability during Cantonese sausage processing. Meat Sci. 93, 525–532.
Summo C., Caponio V.M., Pasqualone A. 2006. Effect of vacuum-packaging
storage on the quality level of ripened sausages. Meat Sci. 74, 249–254.
Tepe B., Sokmen M., Akpulat H. A., Daferera D., Polissiou M., Sokmen A.
2005. Antioxidative activity of essential oils of Thymus sipyleus subsp.
sipyleus var. sipyleus and Thymus sipyleus subsp. sipyleus var. rosulans.
J. Food Eng. 66, 447–454.
Wójciak K. M., Dolatowski Z. J. Kołożyn-Krajewska D., Trząskowska
M. 2012. The effect of the Lactobacillus casei LOCK 0900 probiotic strain
on the quality of dry-fermented sausages during chilling storage. J. Food
Quality 35, 353–365.
Justyna Libera
Katedra Technologii Mięsa i Zarządzania Jakością
438
Jacek WAWRZOSEK
Kamila KLIMEK
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 439–446
ISSN 1895-2241
PORÓWNANIE SKUTECZNOŚCI KSZTAŁCENIA
INFORMATYCZNEGO NA WYBRANYM KIERUNKU
STUDIÓW W LATACH 2003 I 2013
COMPARING THE EFFECTIVENESS OF IT TEACHING
IN A SELECTED MAJOR IN 2003 AND 2013
Abstrakt. Porównując skuteczności kształcenia informatycznego na biologicznym kierunku studiów Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie w dziesięcioletnim okresie 2003–2013 zestawiono parametry statystyki opisowej
oraz regresji liniowej metodą najmniejszych ważonych kwadratów z dodatkowymi liniowymi ograniczeniami na te parametry w postaci równości.
Zweryfikowano hipotezy porównujące średnie efekty kształcenia w obu
okresach. Wykorzystano przy tym fakt, że wyznaczone dla każdej z badanych cech proste regresji prezentują zależność średniego uświadomionego
końcowego poziomu wiedzy informatycznej jako funkcję liniową wstępnego
przygotowania informatycznego studenta, zależnej od parametru sprzyjania poziomowi wstępnego przygotowaniu studenta oraz parametru średniego wzrostu wiedzy i umiejętności niezależnie od wstępnego poziomu
studenta [Wawrzosek i Klimek, 2013a]. Zauważono spadek usatysfakcjonowania studentów osiąganymi rezultatami.
Słowa kluczowe: estymacja, metoda najmniejszych ważonych kwadratów,
ograniczenia na parametry, technologia informacyjna, efekty kształcenia
Summary. To compare the effectiveness of IT teaching in a biology major of the University of Life Sciences in Lublin across a time period of ten
years from 2003 till 2013, descriptive statistics and weighted least square
linear regression with additional linear equality restrictions on the parameters have been juxtaposed. Additionally, the fact that the regression lines
assigned for each of the analyzed properties show a correlation of the mean
conscious end level of IT knowledge as a linear function of the starting level
of a student’s IT proficiency, dependent on the parameter of favoring the
starting level of a student’s IT proficiency and the parameter of the mean
increase in knowledge and abilities regardless of the starting level has been
used [Wawrzosek and Klimek, 2013a]. A decrease in the level of student’s
satisfaction with the achieved results has also been noted.
Key Words: estimation, (weighted) least squares method, parameter restrictions, information technology, education results
439
Wstęp
Badanie wzrostu zasobów wiedzy informatycznej studentów od lat
jest przedmiotem zainteresowania nauczycieli akademickich oraz
naukowców [Kubalińska i Smołka, 1999; Majewski, 2000; Wawrzosek,
2003]. Dziesięcioletni okres czasu 2003 ‑ 2013 to dobra chwila do
porównania skuteczności kształcenia informatycznego studentów na
biologicznym kierunku studiów Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie tym bardziej, że w minionym okresie dokonano szeregu zmian
organizacyjnych w systemie kształcenia na tym kierunku. Obecnie
kształcenie podobnych umiejętności odbywa się w ramach nowego
przedmiotu „Technologia informacyjna” prowadzonego przez jednostkę organizacyjną z innego wydziału niż poprzednio a zatrudniającą
inną grupę nauczycieli akademickich niż poprzednio.
Pierwotnie zbierana opinia o zajęciach dotyczyła przedmiotu
„Podstawy informatyki w rolnictwie” w roku akademickim 2002/2003
dla studentów piątego semestru na kierunku zootechnika Wydziału
Biologii i Hodowli Zwierząt Akademii Rolniczej w Lublinie. Zajęcia
obejmowały 15 godzin autorskich wykładów audytoryjnych oraz 30
godzin ćwiczeń w laboratorium informatycznym. Ćwiczenia przeprowadzane były przez zespół trzech nauczycieli z macierzystej dla
autorów tej pracy Katedry Zastosowań Matematyki i Informatyki.
Studenci podzieleni byli na grupy maksimum dwunastoosobowe, po
jednej osobie do komputera i jednym stałym nauczycielu dla grupy.
Po wielu zmianach organizacyjnych na uczelni obecnie zbierana
opinia o zajęciach dotyczyła podobnego, co do zakresu przedmiotu
„Technologia informacyjna” w roku akademickim 2012/2013 dla
studentów siódmego semestru na tym samym kierunku zootechnika
Wydziału Biologii i Hodowli Zwierząt na tej samej uczelni, lecz już
o nowym statucie – na Uniwersytecie Przyrodniczym w Lublinie.
Zajęcia obejmowały 30 godzin autorskich wykładów audytoryjnych
oraz 30 godzin ćwiczeń w laboratorium informatycznym. Ćwiczenia
przeprowadzane były przez jednego nauczyciela. Studenci podzieleni
byli na większe niż poprzednio grupy piętnastoosobowe, po jednej
osobie do komputera.
440
Porównanie skuteczności kształcenia informatycznego na wybranym...
Wstępnie porównując charakterystyki dwu grup ankietowanych zauważa się powszechnie znane zmiany w dostępności do komputerów,
oprogramowania i Internetu. Zaś kluczowe dla porównania skuteczności informatycznego nauczania pytania dwukrotnie przeprowadzonej
ankiety pokrywały się w pewnym zakresie i wymagały dokonania
przez studentów samooceny zasobu swej wiedzy z zakresu kilku modułów cyklu szkolenia przed i po szkoleniu. Każdorazowo ankietowani
w skali od 0 do 100 pkt. określali swój zasób wiedzy nt.: a) informatyki, b) Eksploratora Windows, c) Worda, d) Excela, e) Power Pointa
przed rozpoczęciem zajęć oraz po ich zakończeniu ww. zajęć.
W celu zapewnienia porównywalności wyników badań nad skutecznością kształcenia w różnych okresach czasu przeprowadzanych
za pomocą ankiet mierzących w różnych skalach Wawrzosek i Klimek
[2013a] zaproponowali standaryzację uzyskanych wyników badań.
Polega ona na wykorzystani prostych regresji uzyskanych klasyczną
metodą najmniejszych kwadratów (MNK) i nieklasyczną metodą najmniejszych ważonych kwadratów (MNWK) z dodatkowymi liniowymi
ograniczeniami na parametry modelu regresji w postaci równości
i nierówności. Ww. praca zawiera opis zaproponowanej procedury
statystycznej i interpretację uzyskanych tą drogą parametrów w zakresie efektywności kształcenia. Szczegóły MNWK podają również
Koronacki, Mielniczuk, [2001] oraz Faraway [2004].
Dla prostej regresji y = a ∙x + b uzyskanej w skali od 0 do 100 pkt.
współczynnik kierunkowy a oznacza, że o a ∙100% wyższe rezultaty
końcowe uzyskała osoba wstępnie o jedną jednostkę przygotowana lepiej od
innej osoby. Parametr ten nazywamy parametrem sprzyjania wstępnemu
informatycznemu przygotowaniu studenta. Wartość b∙100%/100 opisuje
średni procent z uświadomionego sobie przez każdego studenta wzrostu
zasobu wiedzy informatycznej uzyskanych w wyniku semestru zajęć.
Parametr b nazywamy parametrem średniego wzrostu (na skali 0–100)
zasobu wiedzy informatycznej niezależnie od jej wstępnego poziomu
[Wawrzosek i Klimek 2013a].
Zatem interpretując prostą regresji y=a ∙ x + b prezentowana
jest na niej zależność średniego uświadomionego końcowego zasobu
wiedzy informatycznej y jako funkcji liniowej x ‑ wstępnego zasobu
wiedzy informatycznej studenta, zależnej od a ‑ parametru sprzyjania
441
442
85
85
Maksimum
Rozstęp
Przyrost
Skośności
Skośność
Przyrost
Odch.Std.
Odch.Std.
przed
po
przed
po
przed
po
przed
69
99
30
80
70
90
90
0
50
50
10
0
10
0
50
60
100
100
10,45
100
100
0
0
20
-15
50
50
85
100
15
50
70
36,51
100
100
0
50
50
0
0
0
7,97
100
100
0
50
50
95
95
0
0
20
-0,24
-0,89
0,65
-4,42
-0,37
-0,58
0,21
0,53
-0,26
-1,11
0,86
-9,46
0,05
-0,23
0,28
-2,83
0,51
80
100
20
-1,13
-0,61
-11,64
18,73
-15
-
Wielokr.
80
42,39
60
Word
74,84
po
2003r.
22,89 18,47 23,25 23,78 31,57 22,10 30,04 27,21 30,37
-16
70
0
10
Moda
Przyrost
mody
Minimum
25
38,14
45
Przyrost
rozstępu
po
Eksplorator Windows
2003r.
2013r.
29,04 67,18 50,26 60,71 30,24 66,75 49,91 57,88 32,45
przed
Informatyka
2003r.
2013r.
Przyrost
mediany
Średnia
Przyrost
średniej
Mediana
po
przed
Po
2003r.
Po
2013r.
przed
Excel
0
0
15
100
100
0
50
65
70
70
0
0
10
15
40
50
85
95
10
40
60
41,96
100
100
0
50
50
0
0
0
8,97
100
100
0
50
50
70
70
0
0
0
30
50
50
po
przed
po
100
100
0
50
50
100
100
0
50
50
0
0
10
9,86
100
100
0
50
60
42,53 53,09 62,95
33,51
9,02
przed
Power Point
2003r.
2013r.
-0,43
-0,45
0,02
-0,38
-0,24
-1,48
1,24
1,99
-0,36
-0,50
0,14
0,55
-0,15
-2,19
2,05
9,44
-0,24
-0,40
0,16
-2,00
26,15 25,76 19,29 21,28 26,30 26,85 17,58 27,02 28,60 26,60
100
100
0
50
50
6,91
57,29 64,21 15,90 57,86 49,29 58,26
przed
2013r.
Tab. 2. Estymatory parametrów regresji klasycznej MNK i regresji MNWK z restrykcjami, odpowiadające im współczynniki
determinacji R2 oraz procent osób bez zmian zasobu swej wiedzy w dwóch okresach czasu 2002/2003 i 2012/2013 dla 5
modułów wiedzy z zakresu: a) informatyki, b) Eksploratora Windows, c) Worda, d) Excela, e) Power Pointa
0%
43%
6%
62%
2%
57%
0%
50%
17%
55%
0,294
0,567 0,271
0,652
0,277
0,866
0,138
0,758
0,067
0,662
0,299
0,693
0,321
0,709
0,282
0,873
0,144
0,782
0,082
0,669
Power Point
Excel
Word
Eksplorator
Windows
Informatyka
2003r.
2013r.
2003r.
2013r.
2003r.
2013r.
2003r.
2013r.
2003r.
2013r.
44,10%
85,10%
39,60%
76,30%
32,70%
92,10%
41,90%
90,30%
44,10%
76,00%
54,40%
17,90%
54,76%
19,79%
64,22%
11,445
51,20%
13,76%
38,55%
22,59%
47,60%
95,10%
51,90%
92,60%
37,20%
88,10%
49,40%
77,60%
63,00%
81,20%
52,40%
4,90%
48,09%
7,35%
62,76%
11,91%
50,55%
22,39%
36,98%
18,18%
Osób bez zmian
zasobu wiedzy
R2
Nieklasyczna MNWK
a∙100%
b∙100% /100
R2
Klasyczna MNK
b∙100% /100 a∙100%
Metoda / Model
Parametr
Tab. 1. Wartości estymatorów dla statystyk pozycyjnych, statystyk zmienności oraz ich różnice w latach 2003 i 2013
przed i po zajęciach
poziomowi wstępnego zasobu wiedzy studenta oraz parametru b0 ‑ średniego wzrostu zasobu wiedzy u studenta
niezależnie od jej wstępnego
poziomu.
Wyniki i dyskusja
Liczby wypełnionych w latach 2003 i 2013 ankiet są
podobne: odpowiednio 51
i 58 sztuk. Praca Wawrzosek
i Klimek [2013 c] zawiera
porównanie charakterystyk
osób ankietowanych w latach
2003 i 2013. Szerszą diagnozę
badań ankietowych zawierają
prace Wawrzosek [ 2003] oraz
Wawrzosek i Klimek [2013a,
2013 b]. Wyznaczone w tab.
1 wartości estymatorów dla
statystyk pozycyjnych, statystyk zmienności oraz ich
różnice wskazują, że pomimo większej liczby godzin
zajęć z technologii informatyki w semestrze zimowym
roku szkolnego 2012/2013
w opinii studentów osiągnięto znacząco słabsze rezultaty,
co do wzrostu zasobu wiedzy
i ujednolicenia poziomu tego
zasobu pomiędzy studentami
niż w analogicznym okresie
2002/2003.
443
Rok szkolny 2002/2003
Rok szkolny 2012/2013
Rys. 1. Regresja klasyczna MNK (linia ciągła) i regresja MNWK
z restrykcjami (linia przerywana) w dwóch okresach czasu 2002/2003
i 2012/2013 dla modułów wiedzy z zakresu a) i b) informatyki, c) i d)
Eksploratora Windows, e) i f) Worda, g) i h) Excela, i) i j) Power Pointa
444
W celach porównawczych skuteczności pozyskiwania wiedzy zestawiono również wyniki analizy regresji z obu rozważanych okresów
w postaci wykresów linii prostych na rys. 1 oraz w postaci przeskalowanych estymatorów parametrów regresji w tab. 1.
Na podstawie zamieszczonych w tab. 2 estymatorów dla mających
czytelną interpretację parametrów a∙100% oraz dla b∙100% /100 jak
również na podstawie współczynników determinacji R2 odpowiadającym prostym regresji y=a ∙ x + b należy stwierdzić, że:
Widać, że dla danych z 2013 r. proste regresji bardziej oddają
charakter zmienności w końcowych zasobach wiedzy u studentów niż
dla danych z 2003 r.
Dla wszystkich pytań na rys. 1 położenie danych z 2013 r oraz
przebieg prostych regresji w badanym zakresie jest znacznie poniżej
przebiegu z 2003 r. i bardziej odpowiada przebiegowi prostej y = x.
Wskazuje to na spadek skuteczności kształcenia informatycznego po
10 latach.
W modelu nieklasycznym MNWK z restrykcjami można podzielić
100% wzrostu wiedzy studenta w poszczególnych modułach informatyki na a∙100% odpowiadający wyższemu niż u kolegów uprzednio
nabytemu zasobowi wiedzy oraz b∙100% /100 będący częścią nowopoznaną niezależnie od uprzedniej zdobytej wiedzy. Duże w 2013 r.
wartości estymatorów a∙100% oznaczają, że osoba B wstępnie o jedną
jednostkę zasobu wiedzy lepiej przygotowana od innej osoby A posiadała
na koniec o a ∙100% jednostki większy zasób wiedzy niż osoba A. Zaś
małe w 2013 r. wartości estymatorów b∙100% /100 oznaczają, że osobom A i B przybyło średnio niewiele, bo tylko b jednostek zasobu wiedzy.
Stąd skuteczność kształcenia informatycznego w roku akademickim
2012/2013 wypada z uwagi na każdy badany moduł wiedzy znacznie
gorzej niż w roku akademickim 2002/2003.
Zatrważająco wysoki, bo zazwyczaj przekraczający 50%, odsetek
osób bez zmian zasobu wiedzy w tab. 2 we wszystkich z badanych
modułów podważa zasadność przyjętego systemu szkolenia informatycznego.
Wprowadzone zmiany organizacyjne na uczelni nie odpowiadają
oczekiwaniom większości studentów w zakresie ich aspiracji, co do
poszerzenia ich wiedzy z zakresu informatyki.
445
Wnioski
W przeciągu 10 lat nastąpił rażący spadek skuteczność kształcenia
informatycznego na badanym kierunku ww. wyższej uczelni, który
powiązany jest zapewne z przeprowadzonymi zmianami organizacyjnymi, zwiększeniem liczebności grup i przestarzałym sprzętem
i oprogramowaniem.
Otwarcie jesienią 2013 r. nowoczesnego i dobrze wyposażonego
w sprzęt komputerowy Centrum Innowacyjno-Wdrożeniowego Nowych Technologii w Inżynierii Rolniczej może w niczym nie dotyczyć
oczekiwań studentów badanego kierunku.
Z ankiet wynika, ze w ocenie studentów z perspektywy czasu
przeniesienie części zajęć informatycznych z Katedry Zastosowań
Matematyki i Informatyki na inne wydziały tej uczelni wydaje się być
nietrafnym rozwiązaniem.
Literatura
Faraway J. L. 2004: Linear models with R. Chapman & Hall/CRC.
Koronacki J., Mielniczuk J. 2001. Statystyka dla studentów kierunków technicznych i przyrodniczych, WNT, Warszawa
Wawrzosek J. 2003. Statystyczne badania nad wzrostem zainteresowań informatycznych wśród studentów kierunków biologicznych. Varia Informatica,
Wawrzosek J. Klimek K. 2013a. Statystyczne modelowanie efektów kształcenia informatycznego studentów na biologicznym kierunku studiów. Episteme, 21/2013, t. II, s. 405–416.
Wawrzosek J. Klimek K. 2013b. Wzrost wiedzy i umiejętności informatycznych
studentów na biologicznym kierunku studiów. Episteme, 21/2013, t. II,
s. 381–392.
Wawrzosek J. Klimek K. 2013c. Zmiany w zainteresowaniach informatycznych
studentów. Episteme, 21/2013, t. I, s. 353–360.
446
Urszula BRONOWICKA-MIELNICZUK
Magdalena POGORZELEC
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 447–457
ISSN 1895-2241
ALGORYTM AGLOMERACYJNY ANALIZY SKUPIEŃ
W BADANIACH EKOLOGICZNYCH – PORÓWNANIE
WYBRANYCH ŚRODOWISK OBLICZENIOWYCH
AGGLOMERATIVE CLUSTERING ALGORITHM IN
ECOLOGICAL STUDIES – A COMPARISON
OF SELECTED STATISTICAL PACKAGES
Abstrakt. W pracy rozpatrywano możliwość zastosowania dwóch pakietów
statystycznych: MVSP i Statistica do analizy danych ekologicznych. Porównania dokonano w oparciu o udostępnione w programach procedury wyznaczania drzew klasyfikacyjnych. Rozważania zobrazowano przykładem analizy danych dotyczących składu gatunkowego siedlisk występowania dwóch
gatunków wierzby.
Słowa kluczowe: analiza skupień, klasyfikacja hierarchiczna, dendrogram,
Statistica, MVSP
Summary. This paper reports on a part of a comparative study examining
abilities of MVSP and Statistica packages in conducting ecological studies.
We focus on a case study relating to classification trees. Real data sets (concerning structure of the phytocoenoses in which the occurrence of endangered willows populations had been observed) are used to explore the ability
of the packages.
Key words: cluster analysis, hierarchical clustering methods, dendrogram, Statistica, MVSP
447
WSTĘP
Współczesna nauka powszechnie wykorzystuje szeroko rozumiane
metody statystyczne do analizy rozmaitych zagadnień badawczych.
Rozwój technik komputerowych oraz Internetu przyczynił się do
powstania wielu narzędzi wspomagających prowadzenie zaawansowanych analiz statystycznych. Obecnie na rynku dostępnych jest szereg,
konkurujących ze sobą, programów, które mogą być wykorzystane
zarówno do obliczeń statystycznych jak i wizualizacji danych. Celem
pracy jest przedstawienie i porównanie możliwości analitycznych
dwóch pakietów statystycznych (Statistica oraz MVSP) w kontekście
badań ekologicznych. Jako kryterium oceny programów przyjęto
funkcjonalność narzędzi dedykowanych aglomeracyjnej klasyfikacji
hierarchicznej. Dodatkowo, omówione zostały możliwości ingerencji
w efekt końcowy analiz (dendrogram).
MATERIAŁ I METODY
Za podstawę porównania środowisk obliczeniowych posłużyła metoda
drzew klasyfikacyjnych w zastosowaniu do danych fitosocjologicznych.
Drzewa klasyfikacyjne, będące jedną z technik analizy skupień, pozwalają na szukanie i wyodrębnianie z badanej populacji grup obiektów
jednorodnych. W myśl przyjętych założeń, obiekty przynależne do
tej samej grupy charakteryzuje wyższy stopień „podobieństwa”, niż
obiekty zakwalifikowane do różnych grup. W zależności od koncepcji
podziału na grupy, można wyodrębnić kilka typów metod klasyfikacji
numerycznej [Stanisz 2007, Borcard i in. 2011]. Dwa najbardziej popularne typy metod to: metody hierarchiczne (rozważane w niniejszej
pracy) oraz metody klasyfikacji niehierarchicznej.
Zastosowanie klasyfikacji hierarchicznej prowadzi do utworzenia dendrogramu – drzewa przedstawiającego hierarchię podobieństwa. Klasyfikację hierarchiczną można przeprowadzić według jednego
z algorytmów: aglomeracyjnego lub deaglomeracyjnego (podziałowego). Algorytmy aglomeracyjne generują tzw. macierz podobieństwa
klasyfikowanych obiektów, tworząc w kolejnych etapach skupienia
najbardziej do siebie podobnych obiektów, aż do momentu otrzymania
jednego skupienia (obejmującego wszystkie obiekty). Algorytmy deaglomeracyjne przebiegają w „odwrotnym” kierunku. Punktem wyjścia jest
448
Algorytm aglomeracyjny analizy skupień w badaniach ekologicznych...
skupienie zawierające wszystkie obiekty. W kolejnych krokach istniejące
skupienia są dzielone na mniejsze, aż do chwili uzyskania podzbiorów
jednoelementowych. W ekologii i taksonomii popularniejsze są algorytmy aglomeracyjne, z tego względu porównanie wybranych pakietów
statystycznych przeprowadzono jedynie dla tego typu algorytmów.
Aby wyodrębnić grupy podobnych siedlisk przy użyciu aglomeracyjnej klasyfikacji hierarchicznej, należy dokonać wyboru odpowiedniej miary odległości (lub miary podobieństwa) obiektów oraz
strategii sortującej, czyli metody tworzenia grup jednorodnych. Wybór
ten ma wpływ na wyniki grupowania.
Przedmiotem badań empirycznych był skład gatunkowy fitocenoz
(obiektów) występowania wierzby lapońskiej (Salix lapponum) i wierzby borówkolistnej (Salix myrtilloides). Analizowano wyniki z 5 stanowisk usytuowanych na Pojezierzu Łęczyńsko-Włodawskim. Badania
przeprowadzono w latach 2002 i 2012. W celu rozszerzenia analizy
dane uzupełniono o obserwacje uzyskane w 1956 roku [Fijałkowski
1958]. Dla każdego z 84 gatunków określono tzw. ilościowość, czyli
jego procentowy udział w pokryciu terenu badań (działki o wielkości
100m2), w pięciostopniowej skali Braun – Blanqueta. Następnie wartości pokrycia gatunków zostały przekształcone na rozszerzoną skalę
porządkową van der Maarela [van der Maarel 1979].
WYNIKI
Do porównania wybrano dwa komercyjne programy: Statistica 10
i MVSP (Multi-Variate Statistical Package) – ver.3.21. Statistica jest zintegrowanym systemem umożliwiającym statystyczną analizę danych,
zawierającym narzędzia do transformacji danych, tworzenia wykresów
i aplikacji [Statsoft 2011]. Narzędzia analiz wielowymiarowych dostępne są w jednym z dodatkowych pakietów zaawansowanych. Środowisko programu oferowane jest w wielu wersjach językowych, w tym
w języku polskim. MVSP jest określany jako przystępne i niedrogie
narzędzie do analiz wielowymiarowych. Umożliwia wykonanie analiz
takich jak: analiza składowych głównych, analiza korespondencji,
kanoniczna analiza korespondencji, analiza skupień. Posiada również
liczne narzędzia graficzne służące wizualizacji uzyskanych wyników.
Dostępny jest w angielskiej wersji językowej [MVSP 2013].
449
W celu dokonania analizy dane wejściowe zostały przygotowane
w arkuszu Excel. Oba programy mają możliwość importu danych
z tego programu. Następnym krokiem było wskazanie właściwych
opcji w menu programów. W pakiecie Statistica odpowiednie polecenie
można wywołać wybierając na karcie Statystyka à Wielowymiarowe
à Analiza Skupień à Aglomeracja. W MVSP wystarczy wybrać polecenie
menu górnego Analyses à Cluster analysis. Programy oferują te same
metody grupowania obiektów. Ich zestawienie, wraz z nazwą użytą
w programie przedstawia tabela 13.
Tab. 13. Aglomeracyjne metody hierarchiczne dostępne w programie MVSP
i Statistica – zestawienie.
Metoda grupowania
Pojedyncze wiązania /
najbliższego sąsiedztwa
Pełne wiązania / najdalszego
sąsiedztwa
Średnich połączeń / UPGMA
Średnich połączeń ważonych /
WPGMA
Środków ciężkości / UPGMC
Ważonych środków ciężkości
(mediany) / WPGMC
Metoda Warda / minimalnej
wariancji
Nazwa metody (polecenia) w programie
MVSP
Statistica
Nearest neighbour
Farthest neighbour
UPGMA
WPGMA
Centroid
Median
Minimum variance
Pojedyncze
wiązania
Pełne wiązania
Średnich połączeń
Średnich połączeń
ważonych
Środków ciężkości
Ważonych
środków ciężkości
Metoda Warda
UPGMA (ang. unweighted pair-group method using arithmetic
averages), WPGMA (ang. weighted pair-group method using arithmetic averages), UPGMC (ang. unweighted pair-group method using the
centroid average), WPGMC (ang. weighted pair-group method using
the centroid average).
Wybór metody grupowania nie jest jedynym, jakiego należy
dokonać aby przeprowadzić klasyfikację. Istotnym elementem procesu klasyfikacji jest deklaracja miary odległości bądź podobieństwa
dwóch obiektów [Choi i in. 2010]. Odległości (di j) wyznaczone dla
każdej pary obiektów tworzą n – wymiarową macierz podobieństwa
jednostek zbiorowości. Macierz ta służy za podstawę wyznaczenia
450
skupień. Tabela 15 zawiera zestawienie miar odległości (di j) lub
podobieństwa (ci j) między obiektami i oraz j. Pakiet Statistica udostępnia użytkownikowi 7 miar odległości. MVSP oferuje 25 miar
należących do jednego z typów: miary odległości, miary podobieństwa i miary binarne. Wymienione kategorie miar mają związek
z typem danych. Miary binarne w ekologii mają zastosowanie do
porównania jakościowego prób (dane typu: obecność gatunku lub
jego nieobecność w próbie) i bazują na tabeli krzyżowej częstości
połączeń (tabela 14) dla dwóch obiektów (gatunków) i oraz j: 1–1
(a), 1–0 (b), 0–1 (c), 0–0 (d).
Tab. 14. Tablica częstości połączeń dla dwóch obiektów.
Obiekt i
1
Obiekt j
1
0
a
b
0
c
d
W przypadku porównania prób zawierających dane ilościowe (np.
o udziale gatunków w próbach) można wykorzystać miary podobieństwa i miary odległości.
Oznaczenia: ”+” – miara dostępna w pakiecie, ” – ” – miara niedo;
stępna w pakiecie; p – liczba cech (gatunków);
sdk – odchylenie standardowe wszystkich k elementów; R – ranga obiektu;
; w przypadku danych ilościowych
,
w pozostałych przypadkach si j k jest indykatorem zgodności i – tego
i j – tego obiektu; wskaźnik wi j k jest indykatorem braku negatywnej
zgodności.
Na etapie wprowadzania danych, w obu programach istnieje
możliwość selekcji obserwacji – wyboru gatunków biorących udział w
analizie. Dodatkowo Statistica udostępnia 2 procedury postępowania
z brakującymi obserwacjami: usuwanie lub zastępowanie średnią,
ponadto dendrogram można wykonać w orientacji poziomej (rys.
1a) lub pionowej – wykres sopelkowy (rys. 1b). Możliwe jest również
uzyskanie dendrogramu z ukośnymi gałęziami (rys. 1c), poprzez
odznaczenie (domyślnie aktywnego polecenia) „Prostokątne gałęzie”, oprócz tego Statistica opcjonalnie udostępnia wykres przebiegu
451
Statistica
Squared Euclidean /
Kwadrat odległości
euklidesowej
+
+
Euclidean / Odległość
euklidesowa
+
+
Manhattan / Odległość
miejska (Manhattan)
+
+
Odległość Czebyszewa
–
+
Potęgowa (odległość
Minkowskiego)
–
+
Niezgodność procentowa
–
+
Pearsona
–
+
Average Distance
+
–
Bray Curtis Distance
+
–
Canberra
+
–
Chi – Squared
+
–
Chord
+
–
Cosine Theta
+
–
Mean Character Difference
+
–
Squared Chord
+
–
Standardized Euclidean
+
–
Odległości
Miara (nazwa w programie)
MVSP
Tab. 15. Miary odległości, podobieństwa i binarne stosowane w analizie
skupień w programach MVSP i Statistica – zestawienie.
452
Definicja miary
Podobieństwa
Gower General Similarity Coefficient
Modified Morisita’s
Similarity
+
–
+
–
Pearson Coefficient
+
–
Percent Similarity
+
–
Spearman Coefficient
+
–
+
–
+
–
+
–
Nei & Li’s Coefficient
+
–
Simple Matching Coefficient
+
–
Simpson’s Coefficient
+
–
Sorensen’s Coefficient
+
–
Yule Coefficient
+
–
Binarna
Baroni – Urbani Buser
Coefficient
Braun Blanquet Coefficient
Jaccard’s Coefficient
aglomeracji – liniowy wykres odległości wiązań względem kolejnych
etapów procesu wiązania (rys. 1d). Takich możliwości nie posiada
MVSP. Drzewa klasyfikacyjne wykonane w obu programach można
porównać na rysunkach 1 i 2. Poszczególne symbole w etykietach
siedlisk oznaczają (od prawej): rok badania (1956); gatunek wierzby
(L lub M): L –lapońska, M – borówkolistna; pozostałe (K/B/BZ/M/D)
– skrót pochodzący od nazwy siedliska.
W opinii autorów, różnorodność formy graficznej dendrogramów
uzyskanych w pakiecie Statistica nie rekompensuje niewielkiej liczby
dostępnych miar. Mimo, iż MVSP nie posiada dodatkowych opcji
i jako efekt analizy otrzymujemy klasyczną postać dendrogramu, to
w przypadku badań z dziedziny ekologii i taksonomii ważniejsza jest
możliwość wyboru miary uwzględniającej charakter danych.
453
a)
b)
454
c)
d)
Rys. 1. Wykresy wykonane w pakiecie Statistica: a), b), c) – drzewa
klasyfikacyjne 18 siedlisk wykonane metodą aglomeracyjnej klasyfikacji
hierarchicznej; d) – wykres przebiegu aglomeracji.
455
Rys. 2. Drzewa klasyfikacyjne 18 siedlisk wykonane metodą aglomeracyjnej
klasyfikacji hierarchicznej w MVSP.Oznaczenia etykiet siedlisk – jak na rys. 1.
Analiza dendrogramów uzyskanych w MVSP, uwzględniająca ekologiczny charakter danych pozwala na wyodrębnienie 4 grup: I – siedliska badane w 1956 roku i opisane w pracy Fijałkowskiego [Fijałkowski
1958]; pozostałe grupują siedliska w zależności od ich usytuowania
w terenie. Grupa II: KL2002, KL2012, BZL2002, BZL2012, grupa III:
DL2002, DL2012, ML2012, MM2002, ML2002, MM2002, grupa IV:
BL2002, BL2012, BM2002, BM2012.
W obu pakietach zbiór wynikowy oprócz dendrogramu może zawierać inne elementy, przydatne w szczegółowej analizie przypadku (tab. 16).
456
Tab. 16. Elementy arkuszy wynikowych aglomeracyjnej klasyfikacji
hierarchicznej w MVSP i Statistica – zestawienie.
Element zbioru wynikowego
MVSP
Statistica
Zbiór danych transformowanych
+
-
Macierz podobieństwa/odległości
+
+
Raport grupowania/przebieg aglomeracji
+
+
Dendrogram w trybie tekstowym
+
–
Dendrogram w trybie graficznym
+
+
Wykres przebiegu aglomeracji
–
+
Statystyki opisowe
–
+
Oba programy dają również możliwość ingerencji w ostateczny
wygląd wykresu w zakresie: zmiany tekstu tytułu, podtytułu i ich
usytuowania; formatu czcionki poszczególnych elementów wykresu.
Niewątpliwą zaletą pakietu Statistica jest udostępnienie opcji formatowania osi wykresów (ustalanie jednostek) oraz rozszerzania wykresu
o dodatkowe elementy graficzne (np. linie, prostokąty). Programy
oferują również odmienne formaty zapisu otrzymanych wyników.
Dla MVSP są to: *.rtf, *.pdf, *.jpeg, *.png. W Statistice zapis raportu
z analizy może być zrealizowany w jednym z formatów: *.rtf, *.pdf,
*.txt, *.xml, *.htm, *.html, *.str.
PODSUMOWANIE
Wielowymiarowe metody statystyczne stanowią istotny element
badań nad strukturą roślinności. Nie istnieje jednak jedna i zalecana
metoda, która może być w takich przypadkach wykorzystana. Wybór
odpowiedniej miary odległości / podobieństwa i metody grupowania jest dokonywany w sposób subiektywny przez badacza. W dużej
mierze powinien zależeć od jego wiedzy, typu analizowanych danych
i postawionego problemu badawczego. Nie sposób jednoznacznie
wskazać uniwersalną parę (metoda grupowania, miara podobieństwa).
Należy nadmienić, że wśród dostępnych strategii sortujących, w badaniach ekologicznych najpopularniejsza jest metoda średnich połączeń
(UPGMA) [Piernik 2008].
457
Oba programy dysponują podobnymi narzędziami do edycji wykresów – dendrogramów. Zaletą pakietu Statistica jest polska wersja
językowa oraz obszerniejszy zestaw innych narządzi statystycznych w
wersji podstawowej. Przeprowadzone porównanie programów wskazuje, iż w przypadku badań ekologicznych MVSP daje szersze możliwości, liczba dostępnych miar jest kilkukrotnie większa niż w pakiecie
Statistica, a co za tym idzie w większym stopniu uwzględnia charakter
danych i ekologiczny aspekt badań. Ponadto należy podkreślić, że Statistica nie oferuje miar binarnych i podobieństwa, które są szczególnie
przydatne w badaniach nad bogactwem gatunkowym, różnorodnością
biologiczną i dynamiką zmian zachodzących w zbiorowiskach.
LITERATURA
Borcard D., Gillet F., Legendre P. Numerical Ecology with R. Series: Use R!
Springer 2011.
Choi S., Cha S., Tappert C. A Survey of Binary Similarity and Distance Measures. Systemics, Cybernetics and Informatics, Vol. 8–1, 2010.
Fijałkowski D. Badania nad rozmieszczeniem i ekologią wierzby lapońskiej (Salix lapponum) na Pojezierzu Łęczyńsko – Włodawskim. Fragmenta Floristica et Geobotanika, 3 (2): s. 89–103, 1958.
van der Maarel E. Transformation of cover-abundance values in phytosociology and
its effects on community similarity. Vegetatio, Vol. 39–2: p. 91–114, 1979.
Piernik A. Metody numeryczne w ekologii na przykładzie zastosowań pakietu
MVSP do analizy roślinności. Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu
Mikołaja Kopernika 2008.
Stanisz A. Przystępny kurs statystyki z zastosowaniem STATISTICA PL na
przykładach z medycyny. StatSoft Polska 2007.
Statistica przewodnik. StatSoft Polska 2011.
MVSP – dokumentacja na stronie: www.kovcomp.co.uk/mvsp/index.html
(20.10.2013).
Urszula Bronowicka-Mielniczuk
ul. Głęboka 28, 20–612 Lublin
Magdalena Pogorzelec
Katedra Ekologii Ogólnej
ul. Akademicka 13, 20–950 Lublin
458
Jacek WAWRZOSEK
Kamila KLIMEK
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 459–469
ISSN 1895-2241
STRUKTURA ŹRÓDEŁ INFORMACJI
O FUNDUSZACH UNIJNYCH
W GRUPIE STUDIUJĄCYCH ROLNIKÓW
WOJEWÓDZTWA LUBELSKIEGO
STRUCTURE OF THE SOURCES OF INFORMATION
ON THE EU FUNDS IN THE GROUP OF FARMERS
STUDYING IN THE PROVINCE OF LUBELSKIE
Abstrakt. Analizując oddziaływanie różnych źródeł informacji o funduszach unijnych w grupie studiujących rolników z województwa lubelskiego zbadano strukturę skuteczności oddziaływujących źródeł informacji
o środków finansowych pochodzących z budżetu Unii Europejskiej a przeznaczonych na dotacje i dopłaty. Zebrane dane ankietowe analizowano
i interpretowano stosując statystyczne metody analizy skupień za pomocą
programu Statistica.
Słowa kluczowe: fundusze unijne, studenci, rolnicy, statystyczna analiza
danych ankietowych, analiza skupień
Summary. Structure the effectiveness of information sources about funds
deriving from the European Union budget and allocated to grants and subsidies was analyzed. It was done by researches on the impact of different
sources of information about the EU funds in the group of studying farmers
from the Lubelskie province. The collected survey data was analyzed and
interpreted using the statistical method of cluster analysis in Statistica programme.
Key words: EU funds, students, farmers, statistical analysis of survey data,
cluster analysis
459
Wstęp
Fundusze unijne są środkami finansowymi przeznaczonymi do wspierania i restrukturyzacji gospodarek krajów członkowskich Unii Europejskiej. Działania Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi podejmowane w minionym okresie 2007–2013 prowadzone były na rzecz
poprawy konkurencyjności sektora rolnego, leśnego oraz środowiska
naturalnego i obszarów wiejskich, poprawy jakości życia na obszarach wiejskich i różnicowania gospodarki wiejskiej. Ponadto dążono
do aktywizacji mieszkańców obszarów wiejskich poprzez budowanie
potencjału społecznego na wsi. Zagadnienie sposobu wykorzystania
środków unijnych podejmowali uprzednio miedzy innymi: Malaga-Toboła [2007] oraz Figurski i Lorencowicz [2009]. Kamińska i Klimek
[2013] Wawrzosek i Klimek [2013a, b] zwracają uwagę na zakres
wykorzystania tych środków przez studiujących rolników woj. lubelskiego. Młodzi rolnicy chętnie korzystają z całej gamy dopłat oraz
dotacji unijnych skierowanych na rozwój swoich gospodarstw oraz
z przeznaczeniem na osobisty rozwój zarówno naukowy jak i fizyczny.
Rolnicy często łączą rozmaite cele i źródła finansowania co znacząco
wpływa na poziom i zróżnicowanie gospodarki rolnej.
Profesjonalnie prowadzone przez menedżerów oddziaływania
marketingowe i informacyjne wymagają statystycznej kontroli ich
skuteczności [Walesiak, 1996; Mynarski, 2003; Stanimir, 2006].
Dotyczy to również procesu wspierania i restrukturyzacji gospodarki
rolnej [Błażejczyk-Majka i Kala, 2009]. Kontrola wymaga wielowymiarowych metod analizy danych marketingowych. Kontynuując
uprzednie badania dotyczące funduszy unijnych w obecnej pracy
zbadano strukturę i skuteczność oddziaływujących źródeł informacji
o środkach finansowych pochodzących z budżetu Unii Europejskiej
a przeznaczonych na dotacje i dopłaty rolnicze. Analizowano złożoną strukturę współoddziałujących na gospodarstwa studentów
województwa lubelskiego źródeł informacji. W tym celu wskazano
tendencję w sposobie łączenia źródeł informacji o funduszach unijnych. Znajomość tych grup pozwala wstępnie ocenić skuteczność
i racjonalność prowadzonych działań informacyjnych o rolniczych
dotacjach i dopłatach unijnych.
460
Struktura źródeł informacji o funduszach unijnych w grupie studiujących rolników...
Badania ankietowe na temat korzystania z różnych funduszy unijnych
objęły grupę 65 studentów różnych wydziałów Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie zajmujących się rolnictwem. Ankieta zawierała
pytania dotyczące:
korzystania przez respondentów z różnych form unijnego dofinansowania tj.: dotacji (np. na zalesienie gruntów, renty strukturalne
ułatwianie startu młodych rolników i utylizacja azbestu) i dopłat (np.:
na inwestycje ekologiczne, gospodarstwa ekologiczne, kredyt refinansowany, pomysł na biznes, zakup kolektorów słonecznych, zakup
maszyn rolniczych oraz zakup oleju napędowego).
Sposobie pozyskiwania informacji o dotacjach i dopłatach;
Oceny rentowności gospodarstw korzystających z różnych form
pomocy finansowej.
Kamińska i Klimek [2013] wstępnie analizują większość zebranego
materiału za pomocą typowych dla danych nominalnych metod statystycznych: poprzez tabele, wykresy i analizę korelacji [Kowal, 1998;
Mynarski, 2003]. Wawrzosek i Klimek [2013a] zauważają, że zamiana
wartości dychotomicznych na wartości binarne czyni dostępnymi również procedury statystyczne analizy skupień i tym samym pozwala na
pełniejszą analizę zebranych danych statystycznych. Powstaje możliwość odkrywania interesujących badaczy skupień opisujących tendencje
w sposobach łączenia nie tylko wydatkowanych funduszy unijnych
lecz również źródeł informacji o nich. Grupy (skupienia) spełniają
warunek wewnętrznej jednorodności i zewnętrznej niejednorodności.
Analizę skupień można przeprowadzić poprzez wyznaczanie oddzielnie
grup źródeł informacji o funduszach unijnych oraz oddzielnie grup
respondentów. Graficznym obrazem grupowania jest tzw. dendrogram
lub dendryt przedstawiający skład skupień w kolejnych krokach oraz
pokazujący moment włączenia każdego obiektu do określonego skupienia, jak również moment łączenia się skupień. Rozcięcie takiego
dendrogramu na wybranym poziomie pozwala wskazać rozłączne grupy
analizowanych obiektów. Zwykle dendrogram dzieli się w momencie,
w którym pojawia się pierwszy, znacząco większy przyrost odległości
decydujących o kolejnych połączeniach [Błażejczyk-Majka i Kala, 2009].
Ponadto dostępna w programie Statistica procedura jednoczesnego
zgrupowania źródeł informacji o funduszach ze studiującymi rolnikami
461
po niekrępujących dodatkowych obliczeniach prowadzi do dość prostej
interpretacji wyników. Podobnie w programie Statistica do grupowania
dostępna jest metoda k – średnich [Stanisz, 2007].
Wyniki i dyskusja
Wśród młodych rolników było 60% mężczyzn. Średnia powierzchnia
gospodarstwa wyniosła 17,02 ha. Większość ankietowanych studentów posiadała małe lub średniej wielkości gospodarstwa rolne.
Na powyżej 20 ha gruntu gospodarowało 18,5% rolników. Dopłaty bezpośrednie i płatności rolno środowiskowych objęły 69% ankietowanych. 65% studiujących rolników skorzystało przynajmniej
z jednej dopłaty, a 61% studiujących rolników skorzystało przynajmniej z jednej dotacji.
Kontynuując swe uprzednie badania autorzy w obecnej pracy
skupili uwagę na strukturach źródeł informacji o funduszach unijnych.
Klasyfikację rolników pod względem liczby różnych wykorzystanych
źródeł informacji o funduszach unijnych zawiera rys.1. Zadziwiającym
faktem jest, że ponad połowa (52%) z respondentów bazowała na
pojedynczym źródle informacji. I tak 14% wszystkich ankietowanych
czerpało informacje wyłącznie z telewizji, dla 12% wystarczyła ulotka z ARiMR, 9% czerpało informacje tylko z Internetu, również 9%
czerpało informacje tylko z Urządu Gminy.
Rys. 1. Struktura źródeł informacji o funduszach unijnych wśród
studiujących rolników woj. lubelskiego
462
Dla 8% wszystkich ankietowanych źródłem informacji o funduszach unijnych byli wyłącznie znajomi. Pewnym wyjaśnieniem tego
faktu jest sytuacja z ostatnich lat, gdzie cyberprzestrzeń stała się
dla wielu środowiskiem naturalnym, wszechobecna reklama traci
na znaczeniu, a jej potencjalni odbiorcy uodpornili się na jej działanie. Na znaczeniu zyskuje tzw. reklama szeptana polegająca na
przekazywaniu informacji na temat produktu lub usługi „z ust do
ust”. Poczta pantoflowa, bo tak też bywa ona nazywana, jest bardzo
skuteczną formą reklamy, gdyż opiera się na plotce. Oprócz tego, że
jest skuteczna, to nie wymaga też tak dużych nakładów finansowych,
jak w przypadku zmasowanej kampanii promocyjnej w tradycyjnym
modelu marketingu. Tradycyjnie to zespół specjalistów tworzy treść
przekazu, wykupuje powierzchnię reklamową lub czas antenowy,
a następnie obserwuje, jak przekaz dociera do odbiorców. Natomiast
w przypadku marketingu szeptanego proces zaczyna się w ten sam
sposób, jednak po wysłaniu przekazu do potencjalnego klienta następuje wysłanie przez niego tego samego komunikatu do swoich
znajomych lub potencjalnie zainteresowanych, a ci do kolejnych itd.
Stąd ważnym czynnikiem kampanii informacyjnych jest różnorodne
inicjowanie reklamy szeptanej celem podniesienia skuteczności samej
kampanii informacyjnej. Ostatnio częstym polem tego typu działań
są internetowe fora tematyczne i społecznościowe.
0% udział prasy wśród pojedynczych źródeł informacji świadczy
o zmierzchu tego rodzaju przekazu w dobie powszechnych mediów
elektronicznych nie tylko w środowisku ludzi młodych. Poprzestanie
wyłącznie na tym źródle przekazu, to główny powód niepowodzeń
akcji informacyjnych i promocyjnych. Wniosek ten potwierdzają dane
o spadku nakładów prasy, który już od kilkunastu lat występuje w całej
Europie oraz w Stanach Zjednoczonych. W związku z powyższym należy oczekiwać, że dane zawarte w badaniach przeprowadzonych w 2004
r. przez Ippold [2008] w znacznej mierze już się zdezaktualizowały.
A zaoszczędzenie funduszy europejskich przeznaczonych na rolnictwo
poprzez całkowitą likwidację kampanii informacyjnej w prasie nie
pomniejszy zasięgu rolników objętych innymi formami informacji
o funduszach unijnych.
20% ankietowanych korzystało z 2–3 źródeł informacji o funduszach unijnych. 27% respondentów wykorzystało liczne bo od 4 do
6 źródeł informacji. Może to np. świadczyć o oporności znacznej części
463
społeczeństwa na pierwsze źródło informacji, o potrzebie jego wielokrotnego informowania i może wskazywać na konieczność szerokiej
akcji informacyjnej. Przeciwnie może też wskazywać też na nadmiernie szeroką akcję informacyjną i niegospodarne wydatkowanie unijnych celowych środków finansowych w sferze około mediów zamiast
w rolnictwie. Dość przekonywująco na prawdziwość tej drugiej tezy
wskazuje liczna bo 52% grupa osób o pojedynczym źródle informacji.
Ostateczną kwestię prawidłowej interpretacji tych danych mogą wyjaśnić jedynie dodatkowe badania bardziej szczegółowe.
Analiza dla całej grupy studiujących rolników
Rys. 2. Struktura źródeł informacji o funduszach unijnych wg Statistica
Przeprowadzając w programie Statistica aglomerację za pomocą
metody Warda przy odległości „miejskiej” dla danych odnoszących się
do wszystkich ankietowanych uzyskano diagram drzewa przedstawiony na rys. 2. Jego analiza pozwala na wyróżnienie cztery grupy źródeł
informacji o funduszach unijnych pojawiających się pojedynczo lub łącznie w podobnych zestawach. Są to grupy źródeł: {telewizja, prasa}, {Internet, znajomi}, {gmina}, {ulotka z ARiMR}. Identyczne skupiska uzyskano
wykorzystując metodę zaimplementowaną w programie SAS Enterprise
Guide oraz metodę k-średnich dla k = 4 skupisk w programie Statistica.
Struktura rolników pod względem wykorzystanych źródeł informacji
o funduszach unijnych uzyskana programem Statistica analogiczną
metodą lecz dla rolników (obiektów) jest zaprezentowana na rys. 3.
464
31
27
24
22
18
18
telewizja
Internet
ulotka z ARiMR
znajomi
prasa
Urząd Gminy
28%
28%
34%
37%
42%
48%
Struktura w %
1 0 11 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 010 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0
1 1 11 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 11 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 001 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0000 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
1 1 00 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 010 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0101 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 001 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0000 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
1 1 11 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 100 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0010 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0
Młodzi rolnicy
31
18
27
24
22
18
prasa
Internet
ulotka z ARiMR
znajomi
Urząd Gminy
Liczba odp.
telewizja
Źródła informacji o
funduszach
28%
34%
37%
42%
28%
48%
Struktura w %
1 0 01 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0001 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
1 1 11 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0
1 1 10 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 000 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1111 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0
1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1
1 1 11 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1
Młodzi rolnicy
Tab. 2 Wyniki równoczesnego grupowania obiektów i cech w programie Statistica
Liczba odp.
Źródła informacji o
funduszach
Tab. 1. Zwykłe sortowanie wierszy i kolumn danych malejąco
465
Rys. 3. Struktura rolników pod względem wykorzystanych źródeł
informacji o funduszach unijnych wg Statistica
Pozwala ona na wyróżnienie wśród nich jedynie 2 skupiska gospodarstw przekraczające swą licznością po 9% ankietowanych rolników.
Oznaczałoby to znaczne zróżnicowanie struktury rolników pod względem
dostępnych im źródeł. Szczegółowy procentowy zasięg źródeł informacji,
z których skorzystali ankietowani przedstawiono w tab. 1 oraz 2.
Sortowanie wierszy i kolumn danych malejąco (tab. 1) nie ujawnia
poszukiwanych skupień dopiero równoczesna aglomeracja obiektów i
cech za pomocą programu Statistica (tab. 2) wyróżnia grupy rolników
wykorzystujących pojedyncze źródła informacji o funduszach unijnych.
Procent młodych rolników odpowiadających
liczbie dodatkowych źródeł informacji o
funduszach unijnych wśród informowanych
przez prasę
5
5%
1
11%
4
28%
2
17%
1
2
3
4
5
3
39%
466
Rys. 4. Rozkład
warunkowy liczby
dodatkowych źródeł
informacji
o funduszach
unijnych wśród
studiujących rolników
woj. lubelskiego
poinformowanych
przez prasę
Procentowe pokrycie i wielokrotność informacji o funduszach unijnych
prasa
znajomi
Urząd Gminy
Internet
ulotka
telewizja
prasa, Urząd Gminy
znajomi, prasa
znajomi, Urząd Gminy
ulotka, prasa
Internet, prasa
Internet, znajomi
telewizja, prasa
Internet, Urząd Gminy
znajomi, prasa, Urząd Gminy
Internet, znajomi, prasa
ulotka, Urząd Gminy
ulotka, znajomi
telewizja, Urząd Gminy
ulotka, znajomi, prasa
Internet, prasa, Urząd Gminy
telewizja, znajomi
ulotka, prasa, Urząd Gminy
telewizja, znajomi, prasa
Internet, ulotka
telewizja, Internet
Internet, znajomi, Urząd Gminy
Internet, ulotka, prasa
telewizja, prasa, Urząd Gminy
telewizja, Internet, prasa
telewizja, ulotka
telewizja, ulotka, prasa
Internet, znajomi, prasa, Urząd Gminy
ulotka, znajomi, Urząd Gminy
Internet, ulotka, znajomi
ulotka, znajomi, prasa, Urząd Gminy
Internet, ulotka, znajomi, prasa
telewizja, znajomi, Urząd Gminy
telewizja, znajomi, prasa, Urząd Gminy
telewizja, Internet, znajomi, prasa
Internet, ulotka, Urząd Gminy
telewizja, Internet, znajomi
Internet, ulotka, prasa, Urząd Gminy
telewizja, Internet, Urząd Gminy
telewizja, Internet, prasa, Urząd Gminy
telewizja, ulotka, Urząd Gminy
telewizja, ulotka, znajomi
telewizja, ulotka, prasa, Urząd Gminy
telewizja, ulotka, znajomi, prasa
telewizja, Internet, ulotka, prasa
telewizja, Internet, ulotka
Internet, ulotka, znajomi, Urząd Gminy
Internet, ulotka, znajomi, prasa, Urząd Gminy
telewizja, Internet, znajomi, prasa, Urząd Gminy
telewizja, Internet, znajomi, Urząd Gminy
telewizja, ulotka, znajomi, Urząd Gminy
telewizja, ulotka, znajomi, prasa, Urząd Gminy
telewizja, Internet, ulotka, znajomi, prasa
telewizja, Internet, ulotka, znajomi
telewizja, Internet, ulotka, prasa, Urząd Gminy
telewizja, Internet, ulotka, Urząd Gminy
telewizja, Internet, ulotka, znajomi, prasa, Urząd Gminy
telewizja, Internet, ulotka, znajomi, Urząd Gminy
0%
8%
9%
9%
12%
14%
Co najmniej 3 razy
Co najmniej 2 razy
Co najmniej 1 raz
46%
9%
46%
15%
49%
12%
49%
15%
49%
20%
52%
23%
52%
23%
57%
12%
6%
58%
25%
14%
58%
31%
58%
6%
58%
12%
62%
14%
8%
63%
28%
8%
63%
26%
63%
18%
3%
65%
25%
12%
65%
32%
65%
14%
65%
25%
11%
66%
26%
9%
66%
31%
9%
66%
28%
17%
66%
34%
68%
17%
12%
69%
31%
20%
71%
34%
3%
71%
25%
9%
72%
31%
15%
74%
35%
22%
74%
38%
9%
74%
26%
18%
75%
37%
25%
75%
38%
2%
75%
29%
18%
75%
29%
17%
77%
38%
11%
77%
29%
22%
78%
37%
3%
78%
31%
8%
78%
32%
18%
80%
38%
26% 35%
80%
26%
82%
38%
11%
82%
34%
20%
83%
35%
31% 40%
85%
28%
86%
42%
22%
86%
34%
18%
88%
38%
32% 40%
89%
31%
89%
43%
23%
89%
40%
29%
91%
45%
22%
91%
40%
34%
98%
46%
29%
98%
43%
Rys. 5. Procentowe pokrycie ankietowanych przez różne grupy źródeł
informacji oraz poziom zwielokrotnienia źródeł informacji
Z tab. 1 i 2 zauważamy, że żadne ze źródeł samodzielnie nie pokrywa nawet połowy populacji rolników. Najpopularniejsza telewizja (48%) wraz z innym drugim źródłem informacji pokrywają od
62% do 68% grupy respondentów. Przy tym najszerzej (68%) w parze
z ulotką z ARiMR (por. rys. 5). Wyjątek stanowi tu wcześniej zidentyfikowane skupisko {telewizja, prasa} pokrywające łącznie zaledwie 52%
ankietowanych. Identyczne pokrycie 52% młodych rolników uzyskuje
drugie skupisko {Internet, znajomi}. Zatem wskazane dwuelementowe
skupiska mają przy tym interpretację najczęściej dublujących się źródeł
informacji o funduszach unijnych. Na ile jest to zbędne powtarza467
nie uprzednio już przekazanej informacji a na ile są to uzupełniające
się informacje ostatecznie mogą to rozstrzygnąć dokładniejsze badania. Widać, że zasięg prasy nie tylko nie może konkurować z telewizją
i z Internetem lecz, że jest jedynie dodatkowym źródłem, gdy występuje
choćby jedno z tych źródeł. Rozkład warunkowy liczby dodatkowych
źródeł informacji o funduszach unijnych wśród studiujących rolników
woj. lubelskiego poinformowanych przez prasę na rys. 4 wskazuje na
zbędność prasy w kampanii informacyjnej. Ponadto procentowe pokrycie wszystkich ankietowanych przez różne możliwe grupy źródeł informacji oraz poziom co najmniej dwu- i trzy-krotnego zwielokrotnienia
źródeł informacji przedstawiają 3 serie danych na wykresie na rys. 5.
Zauważmy, że znaczna grupa odbiorców uzyskuje zwielokrotnione informacje w przypadku zastosowania każdej konfiguracji kilku mediów.
Analiza wykresu na rys. 5 dostarcza przekonujących wniosków, że rezygnacja z kampanii informacyjnych w prasie nie zmniejszy w niczym
istniejącego 98% pokrycia grupy respondentów przez pozostałe źródła
informacji o funduszach unijnych. Zaś wyniki równoczesnego grupowania obiektów i cech w programie Statistica (tab. 2) dla prasy oraz rys.
1 i 4 utwierdzają w przekonaniu, że nie stwierdza się ani jednej osoby,
dla której prasa byłaby niezbędnym źródłem informacji.
Wnioski
52% z respondentów bazowała na pojedynczym źródle informacji
Szeroki zasięg odbiorców rozważanych informacji osiągany jest
już za pośrednictwem kilku wybranych mediów (rys. 5)
98% pokrycie grupy respondentów przez przynajmniej jedno
źródło informacji o funduszach unijnych nie pochodzące bezpośrednio
z prasy oraz całkowity brak osób czerpiących informację wyłącznie
z prasy w badanej grupie rolników sugerują zaniechanie kampanii
informacyjnych w prasie.
Zaoszczędzenie funduszy europejskich przeznaczonych na rolnictwo poprzez całkowitą likwidację kampanii informacyjnej w prasie
nie pomniejszy zasięgu rolników objętych innymi formami informacji
468
Literatura cytowana
Błażejczyk-Majka L., Kala R., 2009. Ekonometryczna weryfikacja podstaw
teorii indukowanego rozwoju w sektorze rolnictwa wybranych krajów UE.
Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Poznań.
Figurski J., Lorencowicz E. 2009. Ocena wykorzystania środków z funduszy
unijnych w wybranych gospodarstwach rolnych w Polsce w latach 2005–
2007. Acta Scientiarum Polonorum, Oeconomia 8 (1), s: 17–24.
Ippoldt L., 2008. Czytelnictwo prasy wśród dorosłych mieszkańców wsi
w świetle badań ankietowych z roku 2004. Wyd. Polskiej Akademii Nauk,
Kraków.
Kamińska A., Klimek K. 2013. Korzystanie ze środków z funduszy unijnych
przez studentów z województwa lubelskiego pracujących w rolnictwie. Episteme, 18, t. 1, s. 491–499.
Kowal J., 1998. Metody statystyczne w badaniach sondażowych rynku. Wyd.
Naukowe PWN, Warszawa–Wrocław.
Malaga-Toboła U. 2007. Analiza wykorzystania funduszy strukturalnych
w wybranych gospodarstwach rolnych. Inżynieria Rolnicza, 6(94), s: 143–
150.
Mynarski, S., 2003. Analiza danych rynkowych i marketingowych z wykorzystaniem programu STATISTICA. Wyd. Akademii Ekonomicznej,
Kraków.
Stanimir A., 2006. Analiza danych marketingowych problemy metody przykłady.
Wyd. AE Wrocław.
Stanisz A., 2007. Przystępny kurs statystyki z zastosowaniem STATISTICA PL
na przykładach z medycyny. Tom 3. Analizy wielowymiarowe, StatSoft
Polska Kraków.
Walesiak M. 1996. Metody analizy danych marketingowych. Wydawnictwo
Naukowe PWN, Warszawa.
Wawrzosek J., Klimek K. 2013a. Struktura wykorzystania dopłat unijnych przez studentów z województwa lubelskiego pracujących w rolnictwie. Episteme, 21/2013, t. II, s. 133–142.
Wawrzosek J. Klimek K. 2013b: Struktura wykorzystania rolniczych dotacji
unijnych w gospodarstwach studiującej młodzieży województwa lubelskiego. Episteme, 21/2013, t. I, s. 353–360.
469
Grzegorz MAJ
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 471–485
ISSN 1895-2241
METODY KONWERSJI I MOŻLIWOŚCI
WYKORZYSTANIA PRODUKTÓW PRZETWARZANIA
BIOMASY ROŚLINNEJ DO CELÓW ENERGETYKI
ODNAWIALNEJ
THE CONVERSION METHODS AND POSSIBILITIES
OF USING CONVERSION PRODUCTS OF PLANT
BIOMASS FOR RENEWABLE ENERGY PURPOSES
Abstrakt. W pracy zostały przedstawione możliwości konwersji biomasy
roślinnej do celów energetyki odnawialnej. Opisano metody przetwarzania w postaci spalania bezpośredniego i pośredniego, fermentacji alkoholowej, estryfikacji, gazyfikacji i termicznego rozkładu w procesie pirolizy.
Przedstawiono możliwości pozyskania z biomasy paliwa stałego, płynnego
i gazowego. W artykule wskazano główne cechy poszczególnych rodzajów
konwersji, właściwości spalanych substratów, jak i otrzymywanych produktów. Praca opisuje poszczególne techniki i technologie, wskazując wady
i zalety wskazanych metod przetwarzania.
Słowa kluczowe: biomasa, konwersja, spalanie bezpośrednie, spalanie pośrednie, gazyfikacja, piroliza
Summary. The paper presents the possibility of converting plant biomass
for renewable energy purposes. Processing methods are described in the
form of direct and indirect combustion, alcoholic fermentation, esterification, gasification and thermal decomposition in the pyrolysis process. There
is showed the possibilities of gaining solid, liquid and gas fuel from plant
biomass. The article highlights the main features of each type of conversion,
properties of the combusted substrates and the products. This study describes the various techniques and technologies, pointing out the advantages
and disadvantages identified processing methods.
Key words: biomass, conversion, direct combustion, indirect combustion, gasification, pyrolysis
471
Grzegorz Maj
WSTĘP
Biomasa roślinna może być używana do celów energetycznych poprzez
wykorzystanie procesów bezpośredniego spalania biopaliw stałych
(np. drewno, słoma, osady ściekowe), przetwarzania na paliwa ciekłe
(estry oleju rzepakowego, alkohol), czy też gazowe (biogaz rolniczy,
biogaz z oczyszczalni ścieków, gaz wysypiskowy) (Rys. 1).
Aktualnie do najczęściej stosowanych w praktyce technologii
energetycznego wykorzystania biomasy należy zaliczyć [Kubica
2007a]:
• bezpośrednie spalanie w instalacjach o konstrukcji przystosowanej
do spalania biomasy (kawałkowej, rozdrobnionej, kompaktowanej
– peletowanej, brykietowanej, balotowanej, itp.),
• współspalanie z węglem (tzw. co-firing), gdzie wykorzystuje się konwencjonalne kotły (mieszanina węgla i biomasy, zwłaszcza drewna
rozdrobnionego w formie luźnej oraz w formie kompaktowej),
• termiczną utylizację biomasy połączoną z jej pirolizą i zgazowaniem
z ukierunkowaniem na produkcję ciepła i elektryczności w systemach skojarzonych CHP.
Obecnie tylko kilka jednostek wytwórczych wytwarza energię
spalając jedynie biomasę. Większym zainteresowaniem podmiotów
krajowej energetyki cieszy się współspalanie jej z węglem w istniejących już kotłach energetycznych. Rozwiązanie to wydaje się najbardziej uzasadnionym sposobem wykorzystania biomasy w jednostkach
wytwórczych dużej mocy. Pozwala ono zapewnić wysoką sprawność
konwersji energii chemicznej zawartej w spalanym paliwie. Obecnie
współspalanie biomasy pod postacią trocin, zrębków, pyłu jest realizowane na skalę przemysłową w kilkunastu krajowych elektrowniach
i elektrociepłowniach [Boral 2010].
BEZPOŚREDNIE I POŚREDNIE SPALANIE
90% energii wytwarzanej z biomasy pochodzi z jej spalania. Procesowi temu poddaje się formy w stanie stałym, ciekłym oraz gazowym.
W celu uzyskania najwyższego efektu energetycznego oraz ekonomicznego z procesu spalania, powinno się używać właściwych kotłów
z odpowiednią temperaturą spalania, dostępem tlenu i długim czasem
spalania. W ten sposób uzyskuje się efektywny energetycznie proces
472
Rys. 1. Możliwości wykorzystania surowców roślinnych na cele energetyczne [Lewandowski 2007]
Metody konwersji i możliwości wykorzystania produktów przetwarzania biomasy...
473
Grzegorz Maj
z zapewnioną niską emisyjnością CO2 i innych substancji do atmosfery
[Ściążko i in. 2006.
Bezpośrednie spalanie biomasy wymaga zastosowania właściwych
rozwiązań technicznych instalacji energetycznej, dostosowanych do
spalania paliwa o wysokim udziale części lotnych, do jakich zalicza się
biomasa. Korzystnym jest zastępowanie węgla biomasą w procesie
spalania. Pod względem energetycznym 1 tona węgla kamiennego
równoważona jest przez 2 tony biomasy. Ponadto spalanie węgla
kamiennego powoduje znaczną emisję pyłów i zanieczyszczeń organicznych, w szczególności wielopierścieniowych węglowodorów
aromatycznych (WWA) oraz lotnych związków organicznych. W procesie tym występuje duża emisyjność tlenków azotu i związków siarki,
będąch główną przyczyną kwaśnych deszczy.
Ze względu na rozwiązania techniczne, instalacje spalania biomasy można podzielić na dwie grupy:
• okresowo, ręcznie zasilane paliwem (piece ceramiczne, piece grzewcze stałopalne, pieco – kuchnie, kotły wodne komorowe, systemy
dwukomorowe z wstępnym zgazowaniem lub przedpaleniskiem)
• automatycznie zasilane paliwem (kotły retortowe, kotły z ruchomym
rusztem, kotły palnikowe zasilane peletami, systemy skojarzone).
Bezpośrednie spalanie biomasy ma aktualnie zastosowanie
w instalacjach o małej mocy poniżej 5 MWth, w kotłach o odpowiedniej
konstrukcji, uwzględniającej jej wysoką zawartość części lotnych i niską gęstość nasypową oraz w piecach instalowanych w indywidualnych
gospodarstwach domowych [Kubica 2007b].
Współspalanie biomasy z węglem może być zasadniczo realizowane dwoma technologiami, tj. bezpośredniego współspalania
oraz pośredniego współspalania. Bezpośrednie współspalanie może
z kolei odbywać się poprzez dwie metody. W pierwszej z nich transport mieszanki paliwowej węgla i biomasy, o odpowiednim stosunku
masowym, odbywa się typowym układem węglowym do komory spalania, gdzie zostaje przekonwertowana na ciepło. W drugiej metodzie
biomasa do spalania jest oddzielnie przygotowywana. Załadowanie
do kotła spalania odbywa się pneumatycznie lub mechanicznie bez
wstępnego mieszania biomasy z węglem. Mieszanie następuje dopiero wewnątrz komory spalania. Taki proces spalania nazywany jest
współspalaniem w układzie hybrydowym lub równoległym. Jest ono
474
wykorzystywane w kotłach opalanych węglem, produkujących parę do
celów przemysłowych. W tym przypadku biomasa może być zastąpiona biogazem, a paliwa są przygotowywane i wprowadzane do komory
spalania niezależnymi ciągami transportowymi.
Pośrednie współspalanie to technologia, w której biomasa poddawana jest wstępnemu spalaniu lub zgazowaniu, a zawarta w powstałym gazie energia jest wykorzystywana w komorze spalania
kotła węglowego. Może być ono realizowane z wykorzystaniem jednej
z dwóch metod. W pierwszym przypadku stała biomasa lub biogaz
jest spalany w przedpalenisku, a entalpia powstałego gazu spalinowego jest wykorzystywana w komorze spalania z zamontowanymi
powierzchniami grzewczymi lub jest bezpośrednio wykorzystana
jako czynnik grzewczy w wymienniku ciepła. Druga metoda zakłada
zgazowanie biomasy w reaktorze zgazowania, skąd powstały gaz reakcyjny jest doprowadzany do komory spalania, gdzie następuje spalanie
w palniku gazowym [Kubica 2007b, Kotowicz i Bartela 2007, Celińska
2009, Boral 2010].
Energia zawarta w biomasie może być wykorzystana tylko do
produkcji ciepła lub do produkcji ciepła i energii elektrycznej (proces
kogeneracji). Kogeneracja, czyli skojarzone wytwarzanie energii cieplnej i elektrycznej, powoduje mniejsze zużycie paliwa i mniejszą emisję
substancji szkodliwych niż proces oddzielnej produkcji elektryczności
i ciepła. W układach skojarzonych wskaźnik wykorzystania energii
chemicznej paliwa wynosi aż 80 – 90%, co jest możliwe dzięki odzyskiwaniu ciepła zawartego w spalinach. Kogeneracja jest wiec korzystna
zarówno ze względów termodynamicznych, jak i ekonomicznych
[Kubica 2007b, Celińska 2009].
W tab. 1 przedstawiono porównanie parametrów dla wybranych paliw.
Podczas spalania biomasy powstają małe ilości popiołu (0,5 –
12,5%), który nie zawiera szkodliwych substancji i może być wykorzystywany jako nawóz mineralny [Niedziółka i Zuchniarz 2006].
W tabeli 2 przedstawiono skład chemiczny popiołu biomasy oraz
węgla. Popioły ze spalania biomasy cechują się niższymi temperaturami mięknięcia (zwykle od 750 do 1000°C), podczas gdy dla popiołów
z większości węgli wynosi ona około 1000°C i więcej. Zmianę temperatury mięknięcia popiołu można odnotować nawet przy stosunkowo
niewielkich udziałach masowych współspalanej biomasy.
475
Grzegorz Maj
Zawartość wilgoci
całkowitej
Zawartość wilgoci w
próbce analitycznej
Zawartość części
lotnych
Zawartość popiołu
Zawartość siarki
całkowitej
Ciepło spalania
Wartość opałowa
Tab. 1. Porównanie właściwości wybranych paliw [opracowanie własne
na podstawie Wisz 2005, Ściążko i in. 2006, Szyszlak i in. 2006,
Kowalczyk – Juśko i in. 2009]
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
[MJ ×
kg-1]
[MJ ×
kg-1]
Węgiel
kamienny
8,2
2,0
26,67
22,2
0,92
32
25
Węgiel
brunatny
53,1
Nie
oznaczano
Nie
oznaczano
17,3
0,78
7,5
9,1
0
0
0
0
100
48
48
Zrębki z
wierzby
energetycznej
28,0
11,3
69,6
2,2
0,08
18,7
16,8
Zrębki
sosnowe
55,8
5,3
Nie
oznaczono
0,3
Poniżej
0,02
19,3
17,6
Zrębki
bukowe
46,0
7,1
Nie
oznaczono
0,8
Poniżej
0,02
18,8
17,4
Paliwo
Gaz
ziemny
Zwiększeniu ulega wówczas prędkość narastania osadów na powierzchniach ogrzewalnych kotłów, zarówno z powodu niższej temperatury mięknięcia popiołu spalanej mieszanki węgiel-biomasa, jak
i w wyniku przesunięcia składu chemicznego w kierunku związków o
większej skłonności do osadzania się na powierzchniach ogrzewalnych
[Ściążko i in. 2006].
Właściwości węgla kamiennego stosowanego w energetyce oraz
biomasy wskazują na identyczny podstawowy skład pierwiastkowy
476
0,26-2,10
15,8-38,2
0,84-2,04
0,88-3,11
0,88-1,72
0,27-0,33
0,78-1,21
Mn3O4
CaO
MgO
SO3
P2O5
Na2O
K2O
-
1,96-13,80
2,56-2,82
Al2O3
Chlorki
3,01-6,52
2,33-4,79
Fe2O3
-
2,40-11,70
0,40-1,96
2,87-7,08
17,9-37,5
0,67-2,44
4,16-9,60
2,45-24,90
19,5-34,9
37,3-70,6
SiO2
Zrębki1)
Kora drzewna1)
Związki
chemiczne
9,09-11,20
25,0-28,3
0,08-2,19
3,71-7,62
3,58-15,10
2,27-2,77
7,28-34,50
0,03-0,06
0,23-0,68
0,17-0,44
1,57-43,70
Słoma1)
-
2,21
0,24
0,67
0,60
0,73
3,61
0,21
1,68
1,44
88,30
Trociny
sosnowe1)
-
9,29
0,63
6,44
3,44
4,29
48,60
0,12
3,84
2,28
20,70
Wierzba1)
0,24
24,2
0,21
3,52
3,24
2,57
28,9
0,03
1,33
0,65
7,4
Ślazowiec
pensylwański2)
-
2,42
1,61
0,70
45,20
3,93
5,46
-
24,30
9,85
45,20
Węgiel
kamienny3)
-
1,19
1,47
0,18
3,17
1,68
4,10
0,04
33,70
3,57
47,60
Węgiel
brunatny1)
Tab. 2. Skład chemiczny popiołu z niektórych rodzajów biomasy oraz węgla kamiennego i brunatnego [%]
[opracowanie własne na podstawie Wisz i in. 20051), Szyszlak – Bargłowicz 20082), Bębenek 20083)]
477
Grzegorz Maj
siarka całkowita, stan analityczny
[%]
(węgiel, wodór, azot, tlen, siarka). Różnią się natomiast udziały poszczególnych pierwiastków. Biomasa charakteryzuje się 4 – krotnie
większą zawartością tlenu, 2-krotnie mniejszą pierwiastka węgla oraz
mniejszym udziałem siarki i azotu. Wynikiem tego jest 2,5-krotnie
wyższa zawartość części lotnych w porównaniu z węglem kamiennym i wysoka jej reaktywność. Biomasa ma ponadto dużą zawartość
związków alkalicznych (potasu, wapnia i fosforu), zmienną i niekiedy
wysoką zawartość chloru, co może być przyczyną wzmożonej korozji
oraz narastania agresywnych osadów w kotle podczas bezpośredniego
spalania (Rys. 2 i Rys. 3).
0.6
0,53
0.5
0.4
0.3
0,15
0.2
0.1
0,06
0,04
0,07
0,09
0,05
0,01
0
Rys. 2. Zawartość siarki całkowitej, stan analityczny [opracowanie własne
na podstawie Celińska 2009]
Rys. 3. Zawartość chloru, stan analityczny [opracowanie własne na
podstawie Celińska 2009]
478
Wyższa zasadowość popiołu ze spalania biomasy skutkuje redukcją emisji dwutlenku siarki, a zawarte w popiele związki wapnia
działają jak adsorbent tlenków siarki powstających w czasie spalania
[Celińska 2009].
KONWERSJA NA PALIWA PŁYNNE
Niektóre rodzaje biomasy, jak np. zboża, trzcina cukrowa, buraki,
ziemniaki czy winogrona, poddaje się fermentacji alkoholowej w celu
otrzymania paliwa płynnego. Alkohole te służą głównie jako dodatek
do benzyn lub podstawowe paliwo do napędu silników spalinowych.
Biopaliwa płynne, jak oleje roślinne (np. rzepakowy, sojowy), mogą
być wykorzystywane jako paliwo w kotłach i silnikach wysokoprężnych
bezpośrednio po wytłoczeniu lub są mieszane z innymi związkami
zmniejszającymi ich lepkość i krzepliwość [Merkisz i Pielecha 2004].
W wyniku poddania biomasy procesom biochemicznym lub termochemicznym uzyskuje się paliwa płynne i gazowe. Do paliw płynnych zalicza się [Roszkowski 2003]:
•
•
•
•
etanol,
biodiesel (ester, diester),
bioolej,
metanol.
Bioetanol to produkt fermentacji skrobi (zboża, ziemniaki, kukurydza) lub fermentacji cukrów i procesów destylacji i rektyfikacji.
Stosuje się go jako paliwo silnikowe lub dodatek do benzyn w ilości do
15% (z zachowaniem określonych warunków). Powszechnie używany
jest w postaci odwodnionej jako 5% dodatek do benzyn lub do 15%
jako ETB (etylo-tert-butyl-eter). Skutkiem mieszania benzyn z bioetanolem jest zmniejszenie ilości dwutlenku siarki o ok. 30% wskutek
polepszenia procesów spalania paliw w silnikach w porównaniu z benzynami standardowymi. 10%-owy dodatek bioetanolu do mieszanek
benzynowych zwiększa zawartość tlenu w paliwie i polepsza proces
spalania. Bioetanol ułatwia uzyskanie mocy i pełnego spalania, co
z kolei zmniejsza zadymianie spalin [Roszkowski 2003; Demirbaş
2005; Piekarski i in. 2006; Zuwała i Rejdak 2010].
Biometanol z biomasy wytwarzany może być w dwuetapowym
procesie termochemicznym z wodoru i tlenku węgla. Stosowany jest
jako paliwo silnikowe w czystej postaci bądź jako komponent tlenowy
479
Grzegorz Maj
do benzyn w postaci MTBE (eter metylo-tert-butylowy). Czysty biometanol wraz z jego pochodnymi w mieszaninach z benzynami tworzą
związki toksyczne i kancerogenne, co jest powodem ograniczanego
dodawania go do paliw. Uważany jest jednak za przyszłościowe, wydajne paliwo wykorzystywane w nowych typach ogniw paliwowych
typu DMFC (Direct Methanol Fuel Cell), wewnątrz których jest on
przekształcany do wodoru [Roszkowski 2003; Zuwała i Rejdak 2010].
Estry olejów roślinnych mogą być wytwarzane ze wszystkich
rodzajów olejów roślinnych oraz zwierzęcych, z uwzględnieniem powstających w przetwórstwie spożywczym olejów posmażalniczych.
Poza zastosowaniem jako paliwo silnikowe, mogą stanowić surowiec
szerokiego asortymentu produktów, tj. środków smarowniczych,
kosmetyków, rozpuszczalników do farb i lakierów. Zasadnicze znaczenie do produkcji estrów ma olej rzepakowy. Estry olejów roślinnych
wykorzystuje się w czystej postaci jako paliwa do silników wysokoprężnych, a także jako biokomponent lub oleje opałowe [Roszkowski
2003; Piekarski i in. 2006].
Biodiesel powstaje w wyniku chemicznego przetworzenia olejów roślinnych przez metanolizę lub etanolizę, odpowiednio na estry metylowe
i etylowe kwasów olejowych (tłuszczowych). Przekształcenie surowego
oleju poprzez proces estryfikacji daje możliwość powstania związku organicznego o cechach i właściwościach odpowiadającym paliwom do
silników wysokoprężnych [Roszkowski 2003; Sulewski i Gaca 2007].
W tabeli 3 przedstawiono porównanie właściwości metanolu,
etanolu i benzyny.
Tab. 3. Porównanie właściwości metanolu, etanolu i benzyny [Piekarski i in. 2006]
Parametr
Jednostka
Metanol
Etanol
Benzyna
Gęstość w temp. 15°C
g×cm
0,796
0,793
0,720 – 0,775
Lepkość
mPa×s
0,6
1,2
0,42
Wartość opałowa
MJ×kg
19,66
25
43,5
Ciepło parowania
kJ×kg
1109
910
350 – 380
–
114
129
95 – 98
Liczba oktanowa LOB
-3
-1
-1
Koszt wytwarzania biopaliw płynnych zależy w głównej mierze
od ceny surowca. Ta z kolei jest uwarunkowana stosowanymi technologiami uprawy i systemami dotacji dla rolnictwa [Dobek 2005].
480
PRZETWARZANIE BIOMASY NA BIOGAZ
Energia z biomasy może być także pozyskiwana przez wykorzystanie
produktów fermentacji metanowej gnojowicy, odpadów przetwórstwa
spożywczego oraz osadów ściekowych, czyli biogazu. Biogaz to produkt
beztlenowej fermentacji związków pochodzenia organicznego, zawierających celulozę, białko, węglowodany, czy skrobię [Lewandowski
2007]. Najczęściej wykorzystuje się go blisko miejsca pozyskania. Ma
zastosowanie do napędu turbin zasilających agregaty prądotwórcze lub
jako paliwo dla instalacji grzewczej. Jego skład różni się w zależności
od surowca. W przypadku biogazu z wysypisk, osadów ściekowych czy
otrzymywanego z gnojowicy zwierząt hodowlanych bardzo ważne są
czynniki ekologiczne. Przede wszystkim utylizuje się metan, który inaczej trafiłby do atmosfery, obniża się koszty składowania odpadów, zapobiega zanieczyszczeniom gleby, wód gruntowych i rzek, otrzymuje się
naturalny nawóz, będący produktem fermentacji [Lewandowski 2007].
Innym rozwiązaniem pozyskiwania biogazu jest system produkcji biogazu „Na Wa Ro” (Nachwachsende Rohstoffe) stosowany
w Niemczech, który wykorzystuje głównie gnojowice, kiszonki z roślin
(kukurydzy, traw, buraków i innych odpadów przemysłowych); natomiast inne substraty (np. ziarno zbóż czy odpady) wykorzystywane
są rzadziej w zależności od konkretnych uwarunkowań gospodarstwa.
Taki system charakteryzuje się rozbudowaną komorą fermentacyjną
złożoną z komory fermentacyjnej i pofermentacyjnej oraz modułu
kogeneracyjnego [Szlachta i Fugol 2009].
Jak podaje Kowalczyk –Juśko [2009] jako substraty w biogazowniach stosowane są także odpady z otoczenia rolnictwa, np. z zakładów przetwarzających surowce rolnicze, gorzelni, browarów, chłodni
oraz mleczarni. Stosowanie poszczególnych odpadów uzależnione jest
głównie od lokalizacji jednostki, dostępności odpadów organicznych
oraz cen tych surowców.
Romaniuk i Karbowy [2008] rozróżniają dwa rodzaje biogazowi
do celów rolniczych:
• biogazownie indywidualne, wykorzystujące do produkcji biogazu gnojowicę tylko z danego gospodarstwa (lub kilku sąsiednich)
i funkcjonujące tylko w ramach tych gospodarstw,
• biogazownie zbiorcze, umiejscowione na obszarach o zintensyfikowanej hodowli bydła i trzody chlewnej, które przetwarzają gnojowicę
481
Grzegorz Maj
z większości gospodarstw na tym obszarze. Charakteryzują się
większym rozmiarem i zarazem potencjałem, aniżeli biogazownie
indywidualne.
Możliwości pozyskania energii z biogazu z zastosowaniem odpowiednich substratów wskazano w tabeli 4.
Do najistotniejszych zalet pozyskiwania energii poprzez użycie biogazu zalicza się zmniejszenie wpływu na efekt cieplarniany,
możliwość pozyskiwania zarówno energii elektrycznej, jak i ciepła,
a także potencjalne utworzenie dodatkowego rynku zbytu w sektorze
rolniczym. Wśród wad należy z kolei wymienić wysoki koszt budowy
biogazowni oraz konieczność ścisłego przestrzegania reżimów procesów fermentacji.
Tab. 4. Produkcja biogazu i energii z różnych substratów roślinnych
[opracowanie własne na podstawie Romaniuk i Karbowy 2008]
Plon masy
świeżej
Biogaz
Energia
[t×ha-1]
[m3×ha-1]
[GJ×ha-1]
Kukurydza
30–50
6050–6750
87–145
Lucerna
25–35
3960–4360
85–94
Żyto
30–40
1620–2025
35–43
30
2430
52
Burak cukrowy korzeń
40–70
10260
220
Burak cukrowy liście
30–50
3375
72
Rzepak
20–35
1010–1620
22–37
Substrat roślinny
Pszenżyto
TERMICZNE PRZETWARZANIE BIOMASY W PROCESIE
PIROLIZY
Biomasa stała może być poddana także pirolizie, czyli termicznemu
rozkładowi w wysokiej temperaturze. W jego wyniku otrzymuje,
w zależności od zastosowanej technologii, m. in.: gaz (mieszaninę
węglowodorów, wodoru i innych związków), olej pirolityczny zwany
bioolejem i węgiel drzewny. Produkty te mogą być wykorzystywane
dalej jako biopaliwa, których główną zaletą jest łatwość przechowywania i transportu. Gaz otrzymywany w takim procesie służy głównie
482
do spalania w turbinach napędzających agregaty produkujące energię
elektryczną [Roszkowski 2003].
Ponadto bioolej może być wynikiem przetwarzania biomasy poprzez szybką pirolizę w temperaturze 400 – 600°C przez kondensację
wytwarzającej się pary z biomasy. Właściwości biooleju są porównywalne do właściwości olejów opałowych lub surowej ropy naftowej.
Umożliwia to jego stosowanie w kotłach, palnikach lub turbinach. Cechą charakterystyczną biooleju jest fakt, iż jego spalanie nie powoduje
powstania popiołów. Obecne technologie wytwarzania tego paliwa nie
gwarantują jednak stabilności składu i podstawowych cech. Powodem
tego jest wpływ zmian i wahania jakości surowców, a także trudności
z utrzymaniem optymalnych ciśnień i temperatur prowadzenia procesów wytwórczych. Ze względu na łatwość zastosowania w różnych
urządzeniach energetycznych i braku popiołów, bioolej z biomasy roślinnej uważany jest jako paliwo perspektywiczne [Roszkowski 2003;
Sulewski i Gaca 2007].
PODSUMOWANIE
Przedstawiona w pracy analiza metod konwersji biomasy roślinnej
do celów energetycznych wskazuje na szeroki zakres możliwości
przetwarzania produktów roślinnych do wykorzystania, zarówno
w energetyce rozproszonej (indywidualnej), jak i zawodowej (przemysłowej). Pozyskiwanie z biomasy pochodzenia roślinnego paliw
stałych, gazowych, czy ciekłych daje duże możliwości zastępowania
paliw kopalnych biopaliwami. Każda z metod konwersji ma swoje
wady i zalety, jednakże rozwój technik i technologii proekologicznych
jest istotny z punktu widzenia ochrony środowiska. Dzięki szerokiej
gamie rozwiązań technicznych pozyskiwania energii z biomasy istnieje
możliwość dywersyfikacji źródeł energii, co pozytywnie wpływa na
bezpieczeństwo energetyczne kraju, jak i stwarza nowe sposoby zasilania w energię elektryczną oraz cieplną indywidualnych odbiorców.
LITERATURA
Bębenek Z. 2008. Spiekalność mieszanin popiołów węgli kopalnych z popiołem
wierzby energetycznej (Salix Vinimalis). Karbo, 1, 29 – 35.
483
Grzegorz Maj
Boral K. 2010. Analiza energetycznego wykorzystania biomasy. Materiały konferencyjne „Debata o przyszłości energetyki”, Wysowa Zdrój, maj 2010.
Celińska A. 2009. Charakterystyka różnych gatunków upraw energetycznych w
aspekcie ich wykorzystania w energetyce zawodowej. Polityka energetyczna, T.1, Z.2/1, 59–72.
Demirbaş A. 2005. Bioethanol from Cellulosic Materials: A Renewable Motor
Fuel from Biomass. Energy Sources, 21, 327–337.
Dobek T. 2005. Ekonomiczne i energetyczne porównanie różnych technologii produkcji rzepaku uprawianego na biodiesel. Acta Agrophysica, 6(3),
595–603.
Kotowicz J., Bartela Ł. 2007. Energetyczne wykorzystanie biomasy drzewnej –
przegląd technologii. Rynek Energii, 6, 22–28.
Kowalczyk – Juśko A. 2009. Efektywność produkcji biogazu z odpadów rolniczych i przetwórstwa rolno – spożywczego. Zeszyty Naukowe Pol. Tow.
Gleb. Rzeszów, Z. 11, 149–154.
Kowalczyk – Juśko A., Kościk B., Kwapisz M. 2009. Możliwości i ograniczenia wykorzystania odpadów z rolnictwa na cele energetyczne. Zeszyty Naukowe Pol. Tow. Gleb. Rzeszów, Z. 11, 155–160.
Kubica K. 2007a. Energetyczne wykorzystanie biomasy – uwarunkowania techniczno-technologiczne Cz. 1. Biuletyn Ekologiczny, 2 (162), 3–6.
Kubica K. 2007b. Energetyczne wykorzystanie biomasy – uwarunkowania techniczno-technologiczne Cz. 2. Biuletyn Ekologiczny, 3 (163), 3–7.
Lewandowski W. M. 2007. Proekologiczne odnawialne źródła energii. WNT
Warszawa
Merkisz J., Pielecha I. 2004. Alternatywne paliwa i układy napędowe pojazdów.
Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań.
Niedziółka I., Zuchniarz A. 2006. Analiza energetyczna wybranych rodzajów
biomasy pochodzenia roślinnego. Motrol, 8A, 232–237.
Piekarski W., Zając G., Szyszlak J. 2006. Odnawialne źródła energii jako alternatywa paliw konwencjonalnych w pojazdach samochodowych i ciągnikach.
Inżynieria Rolnicza, 4, 91 – 96.
Romaniuk W., Karbowy A. 2008. Uwarunkowania rozwoju biogazowni rolniczych. Problemy Inżynierii Rolniczej, 3, 105–112.
Roszkowski A. 2003. Perspektywy wykorzystania biomasy jako źródła paliw
silnikowych. Motrol, 5, 143–151.
Sulewski M., Gaca J. 2007. Przyszłość biopaliw w gospodarce energetycznej.
Materiały IV Międzynarodowej Konferencji Procesorów Energii EcoEuro-Energia Bydgoszcz, 127–139.
Szlachta J., Fugol M. 2009. Analiza możliwości produkcji biogazu na bazie gnojowicy oraz kiszonki z kukurydzy. Inżynieria Rolnicza, 5(114), 275–280.
484
Szyszlak – Bargłowicz J. 2008. Wykorzystanie ślazowca pensylwańskiego jako
źródła energii odnawialnej i biologicznego ekranu drogowego. UP Lublin.
Rozprawa doktorska.
Szyszlak J., Piekarski W., Krzaczek P., Borkowska H. 2006. Ocena wartości
energetycznych ślazowca pensylwańskiego dla różnych grubości pędów
rośliny. Inżynieria Rolnicza, 6, 311–318.
Ściążko M., Zuwała J., Pronobis M. 2006. Zalety i wady współspalania biomasy
w kotłach energetycznych na tle doświadczeń eksploatacyjnych pierwszego
roku współspalania biomasy na skalę przemysłową. Energetyka, 3, 207–
220.
Wisz J., Matwiejew A. 2005. Biomasa – badania w laboratorium w aspekcie
przydatności do energetycznego spalania. Energetyka, 9, 631–636.
Zuwała J., Rejdak M. 2010. Biomasa ciekła jako substytut ciężkiego oleju
opałowego. Karbo, 2, 88–94.
Grzegorz Maj
485
Artur PRZYWARA
Sebastian BIAŁOSKURSKI
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 487–493
ISSN 1895-2241
NOWE OSIĄGNIĘCIA W TECHNICE WYSIEWU
NAWOZÓW MINERALNYCH ROZSIEWACZAMI
TARCZOWYMI
NEW DEVELOPEMENT IN TECHNOLOGY MINERAL
SPREADING BY CENTRIFUGAL SPREADERS
Abstrakt. W artykule przedstawiono maszyny pozwalające na realizację
i preferowanie proekologicznej mechanizacji nawożenia oraz efektywniejsze
wykorzystanie nowości. Zaprezentowano rozwiązania konstrukcyjne stosowane przez różnych producentów.
Słowa kluczowe: rozsiewacze tarczowe, nawozy mineralne, tendencje rozwojowe
Summary. The paper presents the machine to allow for the implementation of mechanization and fertilization preference for environment-friendly
and effective use of new products. Presented design solutions used by different manufacturers.
Key words: centrifugal spreaders, mineral fertilizers, trends
487
Wstęp
Do nawożenia mineralnego największą grupę maszyn stanowią rozsiewacze tarczowe. Maszynom tym stawiane są wysokie wymagania
agrotechniczne, które przyczyniają się do poszukiwania przez konstruktorów nowych rozwiązań mogących spełnić oczekiwania użytkowników. Rozsiewacze z odśrodkowym zespołem wysiewającym stały
się popularne dzięki swojej prostej i zwartej budowie, dużej wydajności, szerokości roboczej, a także trwałości i niezawodności. Obecnie
produkowane maszyny powinny zapewnić równomierny rozsiew
nawozu na całej powierzchni pola, wysiewać nawóz nie przerzucając
poza granicę pola i zachować równomierność na jego obrzeżu [7, 8, 9].
Charakterystyka maszyn do nawożenia
mineralnego
Nowa generacja rozsiewaczy tarczowych oferowanych przez niemiecka
firmę Amazone jest wyposażona w mechanizm rozsiewu TS ze zintegrowanym, obsługiwanym elektromechanicznie systemem rozsiewu
granicznego AutoTS: do wykonania rozsiewu normalnego lub granicznego uaktywniane są różne łopatki rozsiewające (rys. 1).
Rys. 1. Mechanizm rozsiewający TS: a) ustawienie do normalnego rozsiewu,
b) przestawienie łopatek do rozsiewu granicznego [2]
Układ rozsiewu granicznego zintegrowany jest w tarczy rozsiewającej, który można uaktywnić z ciągnika podczas rozsiewu. Dzięki
temu możliwe jest dokładne aplikowanie nawozu aż do granicy pola
z zachowaniem precyzyjnego rozdziału poprzecznego. System ten
wyposażony jest w silnik ustawiający, który obraca wałek i tym samym
488
Nowe osiągnięcia w technice wysiewu nawozów mineralnych rozsiewaczami...
łopatki bazowe o ok. 10˚. W wyniku tej zmiany nawóz jest doprowadzany do krótkich łopatek rozsiewu granicznego [2]. Rozsiewacze
Amazone z serii ZA-TS oraz ZS-TS wyposażane są w system dozowania z elektrycznie napędzanym mieszadłem, które zamieszczone jest
w leju zbiornika zapewniając w ten sposób równomierny wysyp nawozu na tarczę rozsiewającą. Powoli obracające się mieszadło w kształcie gwiazdy podaje nawóz do odpowiedniego otworu wylotowego.
W przypadku kiedy w rozsiewanym materiale tworzą się aglomeraty,
mieszadło automatycznie zaczyna pracować w przeciwnym kierunku,
aby udrożnić otwór wylotowy i zapewnić optymalny przepływ nawozu.
Obie elektrycznie sterowane zasuwy dozujące umożliwiają szybkie
otwieranie i zamykanie na uwrociach. Dzięki temu nawóz jest możliwy
do wysiewu od razu w pełnej dawce. Zasuwy są odpowiadają także za
dozowanie dawki nawozu a ich obsługa może być wzajemnie niezależna. Przy regulacji zależnej od prędkości jazdy, zasuwy uruchamiane są
silnikami elektrycznymi sterowanymi przez dowolny terminal obsługowy ISOBUS. Duży otwór wylotowy umożliwia stosowanie wysokich
dawek nawozu przy dobrze wysypującym się nawozie co pozwala na
jazdę z prędkością roboczą do 30 km/h. W nowym systemie dozowania, nawóz podawany jest bardzo blisko środkowego punktu tarczy
rozsiewającej (rys. 2).
Rys. 2. Obracanie systemu dozowania wokół środkowego punktu tarczy [1]
Takie miejsce podawania oraz niskie prędkości obwodowe powodują, że granule nawozu są traktowane bardzo łagodnie. System
dozowania można obrócić mechanicznie lub elektrycznie wokół środkowego punktu tarczy rozsiewającej. W ten sposób można uzyskać
różne szerokości robocze bez konieczności przestawiania łopatek.
489
Charakterystyczny kształt otworu wylotowego powoduje, że mechanizm przestawiania działa bez efektu ilościowego. Jest to najważniejsza różnica w stosunku do prostego przestawiania punktu podawania.
Obrócenie systemu dozowania umożliwia uzyskanie dużego zakresu
szerokości roboczych. Przy użyciu tylko trzech tarcz rozsiewających
można pokryć zakres szerokości roboczych od 18 m do 54 m [1].
Oprócz tego firma Amazone może pochwalić się najnowocześniejszą
halę badawczą ze stanowiskiem doświadczalnym do prowadzenia badań rozsiewu, rozwoju oraz kontroli seryjnej (rys. 3). Dzięki nowym
komorom ważenia online możliwe jest przeanalizowanie każdej próby
rozsiewu pod kątem rozdziału poprzecznego ale także pod względem
przestrzennego rozkładu nawozu. Pozwala to osiągnąć ogromne korzyści przy konstruowaniu nowych rozsiewaczy nawozów.
Rys. 3. Nowoczesne stanowisko badawcze rozsiewu nawozu
z najnowocześniejszą na świecie halą badawczą [1]
W tej nowoczesnej technice rozsiewacz nawozów ustawiony jest
teraz na obrotowej platformie tak, aby poruszał się wokół osi pionowej. Takim systemem pomiaru można w każdej chwili ustalić wszelkie
możliwe szerokości robocze.
Francuski producent rozsiewaczy tarczowych Sulky w zaproponowanym systemie Tribord 3D w serii Econov jako nowość (Tribord
3Di) oferuje możliwość dodatkowej szybkiej i automatycznej zmiany
ustawień trzech pozycji wysiewu (wysiew na pełnym polu, wysiew
graniczny, wysiew do skrajnej ścieżki technologicznej) dostosowując pracę rozsiewacza w zależności do rodzaju używanego nawozu.
Zmiana ustawień maszyny następuje w zależności od typu nawozu,
490
których w bazie danych jest ponad 500. Odbywa się ona poprzez
zmianę ustawienia punktu zadawania granul na łopatkę w trybie
wysiewu granicznego do uzyskania jak najbardziej optymalnego wysiewu. Aplikacja Fertitest kompatybilna jest z oprogramowaniem na
smartfona i kody QR.
W najnowszych rozsiewaczach firmy Bogballe z serii M zastosowano nowy system Quadro, który jest połączeniem czterech funkcji
w jednej maszynie: wysiew normalny z poczwórnym pokryciem nawozu, „Trend” wysiew graniczny, manualną próbę kręconą oraz czyszczenie zbiornika z resztek nawozów (rys. 4). Wszystkie te funkcje
są wykonywane bez potrzeby użycia narzędzi, demontażu łopatek
lub tarcz wysiewających. Próbę kręconą można przeprowadzić przez
proste zablokowanie jednej tarczy wysiewającej w czasie mniejszym
niż dwie minuty. Poprzez proste obliczenie na bazie wartości otrzymanej z próby kręconej otrzymywana jest wartość przepływu i na
tej podstawie ustawiana jest dźwignia na skali ilości wysiewu prosto
i precyzyjnie. Dzięki wykonaniu tylko jednej próby kręconej możliwe
jest dokonanie ustawienia dźwigni na skali ilości wysiewu niezależnie
od ilości wysiewu i prędkości pracy [3].
Rys. 4. Próba kręcona z możliwością czyszczenia zbiornika
z resztek nawozu [3]
Rozsiewacze Rauch na odbywających się targach Agritechnica
2013 w Hanowerze, zaprezentowały wspomaganie rozsiewu nawozu
mineralnych za pomocą systemu Axmat (rys. 5). Jest to pierwsze matematyczne dostosowanie rozsiewu nawozów, które opiera się zasadzie
działania radaru wystepując jako skaner rozsiewacza.
491
Rys. 5. System Axmat w rozsiewaczu Rauch w serii Axis [4]
Czujnik tego radaru pracuje pod dyskiem rozsiewacza w trakcie
wysiewu nawozu. System ten skanuje automatycznie rozprowadzane
granule. Po zakończeniu skanowania elektroniczny system Axmat
dokonuje natychmiastowej kalibracji i ustawia poprawną szerokość
roboczą. W przypadku kiedy szerokość robocza jest odpowiednia,
rozsiew pozostaje bez zmian. Natomiast jeśli szerokość jest za duża
lub za mała skaner automatycznie zmienia sposób rozsiewu i szuka
lepszej kalibracji. System ten poprawia rezultaty rozsiewu co przekłada się na lepszą efektywność jak również korzyści dla środowiska.
Axmat jest nową technologią, która od początku 2014 roku będzie
testowana przez producenta w polu, a w 2015 będzie gotowa do
sprzedaży [4]. Na uwagę zasługuje także nowoczesny, elektroniczny
system służący do regulacji dawki wysiewu. Czujnik EMC dokonuje
co dwie sekundy kontroli i z najwyższą precyzją reguluje wysyp nawozu oddzielnie na lewej i prawej zasuwie dozującej. W systemie tym
zmiany przemieszczania się masy nawozu, zarówno po obu stronach
są szybko wykrywalne i korygowane. Producent w rozsiewaczach
z serii Axis-H 30.1 i 50.1 EMC+W zapewnia precyzję dozowania nawet
w ekstremalnych warunkach – na zboczach, przy dużych prędkościach
roboczych, nierównym i zamarzniętym gruncie. Czujniki wagi z dużą
precyzja wskazują aktualny poziom napełnienia zbiornika. Zasada
działania systemu EMC opiera się na zależności, w której moment napędowy tarczy wysiewającej jest wprost proporcjonalny do natężenia
przepływu nawozu [5].
492
Podsumowanie
Zaprezentowane nowe rozwiązania technologiczne zastosowane
w rozsiewaczach dwutarczowych pozwalają na realizację i preferowanie proekologicznej mechanizacji zabiegu, jakim jest nawożenie.
Rolnictwo precyzyjne niesie ze sobą wiele korzyści, do których należy
zwiększenie plonów oraz obniżenie kosztów produkcji. Nowa generacja rozsiewaczy tarczowych jest wyposażana w zespoły wysiewające,
których praca ma polepszyć jakość rozsiewu nawozu na powierzchni
pola. Dzięki technicznemu i elektronicznemu postępowi możliwe
jest konstruowanie rozsiewaczy, których charakter pracy jest coraz
bardziej zadawalający dla ich użytkowników.
Bibliografia
1. Katalog firmy Amazone. 2013. ZA-TS ZG-TS (MI4142 en_GB 09.13).
2. Katalog firmy Amazone. 2013. ZA-M, ZA-M Profits, ZA-M Ultra (MI4075
en_GB 02.13).
3. Katalog firmy Bogballe M-line. 2013. (0407-029-11-10V2).
4. Katalog firmy Rauch. 2013. Axmat for Axis-H 50.1 EMC+W (5800072en-a-1013).
5. Katalog firmy Rauch. 2012. Axis-H EMC (5800058-pl-a-08-0-12).
6. Katalog firmy Sulky. 2013. X40-X50 (>08/2013-UK 406022-07).
7. Przywara A., Nowak J., Przystupa W., 2013. Metody badań rozsiewaczy
tarczowych. Technika rolnicza ogrodnicza leśna, 4: 9–12.
8. Van Meirvenne M., Hofman G., Demyttenaere P. 1990. Spatial variability on
N fertilizer application and wheat yield. Fertiliser Research, 23(1): 15–23.
9. Waszkiewicz C., Kacprzak P. 2009. Przegląd maszyn do wysiewu nawozów
mineralnych. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna. 1: 18–21.
Artur Przywaraz
Katedra Eksploatacji Maszyn i Zarządzania Procesami Produkcyjnymi
Sebastian Białoskurski
Katedra Ekonomii i Zarządzania, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
493
Monika PECYNA
Dawid PILIPUK
Anna PECYNA
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 433–502
ISSN 1895-2241
CHARAKTERYSTYKA PASZ OBJĘTOŚCIOWYCH
I TECHNOLOGIA ICH PRODUKCJI W ŻYWIENIU
KRÓW MLECZNYCH
CHARACTERISTICS OF ROUGHAGE AND
TECHNOLOGY OF PRODUCTION IN FEEDING
OF DAIRY COWS
Abstrakt. W pracy omówiono tematykę związaną z charakterystyką pasz
objętościowych i technologią ich produkcji. Pasze objętościowe są paszami
przeznaczonymi dla zwierząt o wielokomorowej budowie żołądka, m.in.
krów i stanowią od 60–90% wszystkich pasz, stąd odgrywają niezwykle
istotną rolę w żywieniu bydła. Spośród pasz objętościowych najważniejsze
znaczenie ma: kiszonka z kukurydzy oraz kiszonka z traw i siano.
Słowa kluczowe: kiszonka, krowy mleczne, pasze objętościowe
Summary. The paper discusses issues related to the characteristics of roughage and technology of their production. Roughages are intended for animal feed for the construction of the multi-stomach, including cows and they
are between 60–90% of all feed, hence play an extremely important role.
Among the roughage most important is: corn silage and grass silage and
hay.
Key words: dairy cows, roughage, silage
495
WSTĘP – TRWAŁE UŻYTKI ZIELONE
Trwałe użytki zielone według Agencji Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa to „grunt wykorzystywany w sposób ciągły (przez
przynajmniej pięć lat wstecz) do uprawy bylin paszowych, zarówno
uprawnych (sianych), jak również zasianych naturalnie, niewłączony do systemu płodozmianu w gospodarstwie. Takie grunty można
wykorzystywać jako tereny do wypasu lub kosić porastającą je roślinność na kiszonki lub siano lub wykorzystywać ją do produkcji energii
odnawialnej” [www.arimr.gov.pl/pomoc-unijna/prow-2007-2013/
program-rolnosrodowiskowy/definicje.html].
Trwałe użytki zielone, czyli łąki i pastwiska, zajmują w Polsce
ok. 20% użytków rolych, tj. 3184,4 tys. ha. Łąki natomiast stanowią
77% powierzchni trwałych użytków zielonych. Należy zaznaczyć, że
udział TUZ w powierzchni użytków rolnych wykazuje regionalne zróżnicowanie. Największy (ponad 25%) występuje w 4 województwach:
małopolskim, podkarpackim, podlaskim i warmińsko-mazurskim,
zaś najmniejszy (poniżej 15%) w 6 województwach, tj.: dolnośląskim,
opolskim, łódzkim, kujawsko-pomorskim, wielkopolskim i zachodniopomorskim.
W ostatnich latach powierzchnia łąk zwiększyła się o 8% a pastwisk zmniejszyła się o 8%. Wskazuje to na postępującą ekstensyfikację produkcji w rolnictwie, a szczególnie na TUZ, aż do zaniechania
Rys. 1. Sianokiszonka przechowywana w pryzmie. [www.agrofoto.pl/
forum/gallery/image/124658-sianokiszonka]
496
Charakterystyka pasz objętościowych i technologia ich produkcji...
produkcji na ich części lub kompletnego zaniedbania. Aktualny poziom łąk i pastwisk w Polsce ocenia się na około 50% ich możliwości.
Rozwijające się od kilkunastu lat gospodarstwa typu farmerskiego
opierają się przede wszystkim na produkcji pasz własnych, szczególnie objętościowych. Z badań wynika, że w coraz większym stopniu
wykorzystywane są użytki zielone (produkcja siana, przygotowanie
kiszonek). Konsekwencją tego jest zwiększenie procentowego udziału
użytków zielonych w gospodarstwach, które uzależnione jest od potrzeb, rozłogu pól i łąk, a także systemu żywienia.
Trwałe użytki zielone są najtańszym źródłem pasz objętościowych dla żywienia krów mlecznych, które warunkują intensywną
i opłacalną produkcję. Ich uzupełnieniem mogą być również trawy
i rośliny motylkowate na gruntach ornych [Bojarszczuk 2012].
Rys. 2. Sianokiszonka w belach. [www.agrofoto.pl/forum/gallery/
image/150132-sianokiszonka]
KISZONKI
Konserwacja pasz przez ich kiszenie polega na stworzeniu w silosie
(czy pryzmie) oraz belach owiniętych folią, optymalnych warunków
dla bakterii kwasu mlekowego, które w wyniku fermentacji łatwo
rozpuszczalnych cukrów obniżają pH masy zakiszanej do ok. 4.
Czynnikami, które mają znaczenie w procesach zakiszania są:
• Zawartość cukrów,
• zawartość suchej masy (opt. 30–40%), która zależna jest od pogody,
497
• bakterie fermentacji mlekowej,
• najkorzystniejszy termin zbioru tj. kłoszenie traw, pączkowanie
r. motylkowych, woskowo- szklista dojrzałość ziaren kukurydzy,
• stopień pocięcia rośliny, właściwa izolacja od dostępu powietrza
(ubicie, obciążenie),
• czas pracy [Szarka 2010].
Dlatego też technologia produkcji pasz konserwowanych powinna
być doskonalona w stosunku do rozwoju genetycznych możliwości produkcyjnych krów. Przygotowując kiszonkę należy zwrócić uwagę przede
wszystkim na dojrzałość kiszonkową roślin, czas i warunki więdnięcia,
zastosowanie dodatków kiszonkarskich, napełnienie i przykrycie silosu
[www.delik.com.pl/artykul_od_zielonki_do_kiszonki.pdf].
Tab. 1. Wady i zalety kukurydzy i traw [Szarka 2010]
Kukurydza
Trawa
zalety
Wysoki plon energii z hektara
Wysoka koncentracja energii w kg paszy
Zbiór na: kiszonkę z całej rośliny, CCM
Łatwość zakiszania, jednorazowy zbiór
Wysoki plon białka
Wysoka zawartość składników
mineralnych
Średnia łatwość zakiszania
wady
W dawce potrzeba douzupełnienia białka
Ryzyko psucia, mykotoksyny, zła fermentacja
Roślina wrażliwa na susze, niekorzystny
(zimny) klimat
W dawce douzupełnienie energii
Zbiór kolejnych odrostów
Wrażliwość na warunki pogodowe, niedobory glebowe
TECHNOLOGIE ZBIORU PASZ OBJĘTOŚCIOWYCH
1. Kiszonka z kukurydzy
Produkcja rozpoczyna się od wyboru odpowiednich nasion. Siew
dokonuje się, gdy gleba jest odpowiednio ciepła, gdyż kukurydza jest
mało odporna na zimno i mróz; należy posługiwać się siewnikiem
punktowym, z dozownikiem nawozu. W miarę konieczności stosuje
się środki chwastobójcze i nawozy. Kukurydzę na kiszonkę zbiera się
w woskowo-szklistej dojrzałości ziarna i zakisza po pocięciu przez
498
maszynę na sieczkę 0,8–1,2 cm, ponad 90% ziarna powinno być
zgniecione. Odbiór masy odbywa się za pomocą przyczep, roztrząsaczy itp., po czym rozładowuje się na pryzmie czy w silosie, ugniata
i przykrywa. Kiszonka powinna zawierać 30–35% suchej masy,
a w niej ponad 28% skrobi i maksimum 20% włókna.
Kiszonka z kukurydzy jest paszą objętościową, energetyczną,
może być stosowana do woli w żywieniu krów w laktacji, zwłaszcza
w pierwszej połowie, pod warunkiem jej zbilansowania w dawce pokarmowej. Ograniczeniu musi podlegać pod koniec laktacji i w okresie
zasuszenia, aby nie podtuczyć mlecznic. Przy skarmianiu kiszonki
kukurydzy, uzupełnieniu podlega białko i struktura (ze względu na
drobne pocięcie).
Skrobia kiszonej kukurydzy jest wolniej rozkładana w żwaczu,
niż skrobia ziaren zbóż, przez co w znacznej części przechodzi do
jelita cienkiego i tam zostaje strawiona, przekazując krowie energię
z glukozy. Skrobia sprzyja syntezie białka bakteryjnego w żwaczu i ma
to wpływ na ilość białka w mleku.
Rys. 3. Koszenie kukurydzy na kiszonkę. [http://pl.wikipedia.org/w/index.
php?title=Plik:Feldhaecksler-Mais.jpg&filetimestamp=20050118002222]
2. Kiszonka z traw
Ta forma kiszonki jest paszą strukturalną i białkową. Przygotowuje
się ją z całych przewiędniętych roślin (pociętych bądź nie), zakisza
w balotach, pryzmie czy silosie.
499
Pierwszym etapem jest koszenie za pomocą kosiarki (dyskowej
bądź rotacyjnej). Sianokiszonki wymagają zaledwie podsuszenia, więc
w zależności od rodzaju kosiarki (z roztrząsaczem bądź bez), oraz
pogody i siły wiatru należy przewracać skoszony materiał, zgrabiać
w wałki i zbierać. Zbiór można wykonać owijając trawę w bele za pomocą
prasy rolującej, następnie po przewiezieniu na miejsce składowania,
owijarką owija się belę wykorzystując folię, w ten sposób odcinając
dostęp powietrza. Można też zebrać materiał przyczepą zbierającą
z rotorem lub bez, następnie w trakcie przewożenia mas na pryzmę
lub silos, sukcesywnie ugniata się, nakrywa folią i przykrywa szczelnie
i w ten sposób ogranicza dostęp tlenu.
Rys. 4. Zbiór sianokiszonki sieczkarnią polową. [www.swierkot.pl/
oferta,sieczkarnie-polowe,17.html]
Sianokiszonka ma duże znaczenie jako pasza objętościowa, może
być skarmiana do woli lub zbilansowana w dawce TMR/PMR. Dobra
kiszonka ma dużo białka i dobrą, łatwo strawną strukturę (nie powinno być starych, zdrewniałych części łodyg, gdyż ograniczają strawność
i wykorzystanie składników) [Szarka 2010]. W celu ułatwienia zakiszania pasz można dodawać preparaty mikrobiologiczne zawierające
bakterie kwasu mlekowego lub inokulanty zawierające enzymy rozkładające węglowodany itp. [Litwińczuk, Szulc 2005]
Ilość i jakość produkowanego przez krowy mleka uzależniona jest
od wielu czynników, włączając wielkość i skład dawki żywieniowej,
rasę, sezon produkcji, stan zdrowia, fazę laktacji. Stosowany system
żywienia ma także wpływ na skład chemiczny i wartość biologiczną
500
mleka. Dobrej jakości pasza objętościowa pozwala na wyprodukowanie przez krowy ok. 18–20 kg. mleka, a pozostała produkcja pochodzi
z pasz treściwych [Chabuz i In. 2012].
Dobra koncentracja energii i białka w 1kg. s.m. paszy są wysoce
istotne, zatem istnieje potrzeba stałego unowocześniania produkcji
pasz objętościowych, co jednak będzie wiązało się z kosztami [Krzyżewski 2008].
Rys. 5. Owijarka do bel Tekla 7500 firmy Sipma. [www.gospodarz.pl/
produkcja-roslinna/zbior-zielonek-sianokosy/owijarki-bel/owijarka-do-belnowa-mega-promocja-sipma-lublin-nowa.html]
PODSUMOWANIE
Podstawą żywienia krów mlecznych są pasze objętościowe: zielonki,
kiszonki, siano. Im więcej mleka krowa wyprodukuje z pasz objętościowych tym jest zdrowsza, a jej wydajność stosunkowo większa, ponieważ wzrasta jej zdolność do spożycia większej ilości paszy treściwej .
Dlatego też spośród pasz objętościowych najważniejsze znaczenie ma: kiszonka z kukurydzy oraz kiszonka z traw i siano. Wpływają
w pozytywny sposób na krowy mleczne, co daje również rezultaty
ekonomiczne.
Żywienie jest najważniejszym czynnikiem środowiska hodowlanego
oddziałującym na wydajność, płodność, jakość mleka i mięsa, zdrowie
oraz długość życia i użytkowania zwierząt. Skoro więc warunkuje jakość
i ilość produkcji to i opłacalność. Należy więc poświęcać szczególną uwagę
organizacji bazy paszowej, normowaniu żywienia i dawkowaniu pasz.
501
LITERATURA
Bojarczu, J., Znaczenie trwałych użytków zielonych w powierzchni paszowej
gospodarstw mlecznych. Źródło internetowe: www.raportrolny.pl/index.php?option=com_k2&view=item&id=221:znaczenietrwa%C5%82ych-u%C5%BCytk%C3%B3w-zielonych-w-powierzchnipaszowej-gospodarstw-mlecznych&Itemid=432#startOfPageId221.
Chabuz W., Litwińczuk Z., Teter W., Stanek P., Brodziak A., 2012. Pokrycie
potrzeb pokarmowych i koszty produkcji mleka w gospodarstwach o różnych
systemach żywienia krów. Roczniki Naukowe Polskiego Towarzystwa
Zootechnicznego nr 2, s. 27–39, t. 8.
Czermiński A., Grzybowski M., Ficoń K., 1999. Podstawy organizacji i zarządzania. Gdynia, Wyższa Szkoła Administracji i Biznesu w Gdyni.
http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Feldhaecksler-Mais.jpg&fil
etimestamp=20050118002222.
www.agrofoto.pl/forum/gallery/image/124658-sianokiszonka.
www.agrofoto.pl/forum/gallery/image/150132-sianokiszonka.
www.arimr.gov.pl/pomoc-unijna/prow-2007-2013/program-rolnosrodowiskowy/definicje.html.
www.gospodarz.pl/produkcja-roslinna/zbior-zielonek-sianokosy/owijarkibel/owijarka-do-bel-nowa-mega-promocja-sipma-lublin-nowa.html.
www.swierkot.pl/oferta,sieczkarnie-polowe,17.html.
Krzyżewski J., Specyfika żywienia krów o wysokiej wydajności. Źródło internetowe: www.portalhodowcy.pl/hodowca-bydla/69-numer-6-7- 2008/
305-specyfika-zywienia-krow-o-wysokiej-wydajnosci? format =pdf.
Litwińczuk Z., Szulc T., 2005. Hodowla i użytkowanie bydła. Warszawa, PWRiL
Szarka J., 2010. Chów bydła mlecznego. Poznań, WWR Sp. z o.o. w Poznaniu
www.delik.com.pl/artykul_od_zielonki_do_kiszonki.pdf.
Wydział Inżynierii Produkcji
502
Kamila KLIMEK
Agnieszka Kamińska
Agnieszka Najda
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 503–509
ISSN 1895-2241
BADANIE CENY OLEJU NAPĘDOWEGO
I BENZYNY PB95 ORAZ PB98 W POSZCZEGÓLNYCH
WOJEWÓDZTWACH I W LATACH 2009–2012
STUDY ON THE PRICE OF DIESEL AND GASOLINE
PB 95 AND PB 98 IN PARTICULAR PROVINCES
IN 2009–2012
Abstrakt. Dokonano analizy kształtowania się cen oleju napędowego oraz
benzyny Pb 95 i Pb 98 w poszczególnych województwach. Analizę przeprowadzono nap odstawie danych uzyskanych w Internecie. Dane dotyczą
lat 2009 do 2012/ (str. Inter.) Przeprowadzona analiza statystyczna danych
umożliwiła stwierdzenie systematycznego wzrostu cen paliw we wszystkich
województwach. Jedynym zróżnicowaniem jest cena poszczególnych paliw
w zależności od województwa.
Słowa kluczowe: olej napędowy, benzyna Pb 95 i Pb 98, województwo
Summary. The analysis of diesel and gasoline Pb 95 and Pb 98 prices of
in individual provinces was carried out. Study was based on data refer to
the years 2009–2012 obtained on the Internet. Statistical analysis of data
allowed to finding of systematic increase in fuel prices in all provinces. The
only variation is the price of different fuels, depending on the province.
Key words: diesel, gasoline Pb 95, gasoline Pb 98, province
503
Ceny paliw płynnych: oleju napędowego, benzyny Pb 95 i Pb 98 maja
bezpośredni wpływ i istotny wpływ na koszty produkcji. Każdy zakład produkcyjne bez względu na jego wielkość, gospodarstwo rolne,
transport itp. Korzysta z oleju napędowego lub benzyny. Rozwój
gospodarczy kraju, a w szczególności rolnictwa spowodował konieczność modernizacji rolnictwa i w większym stopniu wykorzystania
ciągników i maszyn rolniczych.
Obecne rolnictwo do produkcji artykułów rolnych (żywnościowych) stosuje przede wszystkim mechaniczny sprzęt rolniczy co
wymusza zwiększone zapotrzebowanie na paliwa.
Wzrost cen paliw rzutuje bezpośrednio na koszt produkcji, czyli
wpływa w sposób bezpośredni na cenę każdego produktu.
Wstęp
Obecnie zajmiemy się analizą cen oleju napędowego i benzyny Pb95 oraz
Pb98 w poszczególnych województwach i w latach 2009 – 2012. Dane do
niniejszego opracowania uzyskano z Internetu (www.bankier.pl).
Na podstawie średniej ceny oleju napędowego widzimy, że najniższa średnia cena występowała w województwie wielkopolskim i wynosiła 4, 59 zł. oraz w województwach śląskim i dolnośląskim o średniej cenie 4, 60 zł za 1 litr. Najwyższa średnia cena wystąpiła w województwie
podlaskim o średniej cenie 4, 71 zł. oraz w województwach warmińsko
mazurskie, łódzkie i małopolskie ze średnia ceną 4, 70zł. za litr.
Szczegółowy rozkład średniej ceny oleju napędowego w poszczególnych województwach przedstawia rysunek 1.
Rys. 1. Średnie ceny oleju napędowego
504
Badanie ceny oleju napędowego i benzyny PB95 oraz PB98 w poszczególnych...
Analizując średnie ceny benzyny Pb95 zauważyć, można występowanie pewnej prawidłowości kształtowania cen. Najniższa średnia
cena benzyny Pb95 wystąpiła również w województwie wielkopolskim
4, 91 zł. oraz śląskim i dolnośląskim o średniej cenie 4, 92zł. za1 litr.
Natomiast najwyższą średnia cenę osiągnęła w województwie podlaskim 5, 03zł. oraz w województwach warmińsko mazurskie, łódzkie
i małopolskie ze średnia ceną 5, 02zł.. za litr.
Szczegółowy rozkład średniej ceny benzyny Pb 95 w poszczególnych województwach przedstawia rysunek 2.
Rys. 2. Rysunek 1 Średnie ceny benzyny Pb95
Rozkład średniej ceny Pb98 przedstawia się następująco: najniższa średnia cena benzyny Pb98 wystąpiła w województwie wielkopolskim 5, 10 zł. oraz śląskim i dolnośląskim o średniej cenie 5, 11 zł.
za1 litr. Natomiast najwyższą średnia cenę osiągnęła w województwie
podlaskim 5, 22zł. oraz w województwach warmińsko mazurskie,
łódzkie i małopolskie ze średnia ceną 5, 21zł.. za litr. Szczegółowy rozkład średniej ceny benzyny Pb 98 w poszczególnych województwach
przedstawia rysunek 3.
Z rozkładu średniej ceny oleju napędowego, benzyny Pb95 oraz
Pb98 wynika prawidłowość, występowania najniższej ceny tych paliw
w tych samych województwach, czyli: województwie wielkopolskim
oraz śląskim i dolnośląskim. Podobna sytuacja występowania najwyższej ceny tych paliw w województwie podlaskim. oraz w województwach warmińsko mazurskie, łódzkie i małopolskie.
505
Rys. 3. Rysunek 2 Rysunek 1 Średnie ceny benzyny Pb98
Omawialiśmy ceny oleju napędowego oraz benzyny Pb95 i Pb98
pod kątem, w jakich województwach występowały ceny najniższe oraz
gdzie występowały ceny najwyższe. Obecnie pokażemy jak rosły ceny
w latach 2009 do 2012. Na podstawie sporządzonej analizy sporządzony został wykres przedstawiający wzrost cen oleju napędowego oraz
benzyny Pb95 i Pb98 w poszczególnych latach. Rysunek 4 przedstawia
wzrost cen. Na przedstawionym wykresie Rys.4) wyraźnie widać poziom wzrostu cen omawianych paliw płynnych. Zwrócić należy uwagę,
na fakt, że w 2009 średnia cena paliw kształtowała się na poziomie 3,
88 zł. Pod koniec 2010 roku osiągnęła średnią ceną już na poziomie
5, 04 zł.. a w 2011 roku 5, 37zł., Natomiast koniec 2012 roku średnie
ceny osiągnęły poziom 5, 92 zł. Stwierdza się, że średnie ceny oleju
napędowego oraz benzyny Pb95 iPb98 wzrosły na przestrzeni tych
z czterech lat o 52,6%.
Rys. 4. Wzrost średnich cen na przestrzeni czterech lat
506
Analizując dane o minimalnych cenach oleju napędowego oraz
benzyny Pb95 i Pb98 obserwujemy tendencje równomiernego wahania się cen wymienionych paliw płynnych zarówno w poszczególnych
województwach jak i na przestrzeni analizowanych latach. Szczegółowe dane przedstawiono na rys.5.
Rys. 5. Porównanie minimalnych cen benzyny i ON
Identycznie jak ceny minimalne również ceny maksymalne zachowały równomierne wahania cen omawianych paliw płynnych
w poszczególnych województwach jak i na przestrzeni analizowanych
latach. Szczegółowe dane przedstawiono na rys.6.
Rys. 6. Porównanie maksymalnych cen benzyny i ON
Przedstawione wyniki analizy cen oleju napędowego oraz benzyny Pb95 i Pb98 jednoznacznie pokazują, że bez względu na województwo oraz, na przestrzeni lat 2009–2012, ceny omawianych paliw
rosły lub malały w sposób jednakowy (bez względu na rodzaj paliwa).
Równocześnie stwierdzono, że ceny oleju napędowego oraz benzyny
507
Pb95 i Pb98 wyraźnie różniły się w poszczególnych województwach
pod względem np. ceny najniższej oraz ceny najwyższej, które zostały
przedstawione na rys.5 i rys.6.
Średnie ceny Pb95 i Pb 8 w poszczególnych województwach.
średnie ceny maksymalne,
4 średnie ceny minimalne.
Średnie ceny ON w poszczególnych
województwach.
12
34
Rys. 7. Klasyfikacja województw ze względu na ceny paliw
Zebrane dane oraz przeprowadzona analiza umożliwiła opracowanie mapy polski obrazującej średnie ceny oleju napędowego oraz
benzyny Pb 95 i Pb 98 w poszczególnych województwach.
Numery poszczególnych województw.
1
Dolnośląskie
9
Podkarpackie
2
Kujawsko-Pomorskie
10
Podlaskie
3
Lubelskie
11
Pomorskie
4
Lubuskie
12
Śląskie
5
Łódzkie
13
Świętokrzyskie
6
Małopolskie
14
Warmińsko-Mazurskie
7
Mazowieckie
15
Wielkopolskie
8
Opolskie
16
Zachodnio-Pomorskie
Podsumowanie
Przeprowadzona analiza wykazała, że ceny paliw: oleju napędowego oraz benzyny Pb 95 i Pb 98 na przestrzeni lat 2009–2012 rosły
508
w sposób jednakowy we wszystkich województwach. Zaznaczyć należy, że w 2009 roku średnia cena paliw kształtowała się na poziomie
3, 88 zł. Za 1 litr, a w 2012 roku średnia cena osiągnęła poziom 5, 92
zł. Za 1 litr. Wynika stąd wniosek, że w ciągu tych czterech lat, średnia
cena paliw wzrosła o 52,6%.
Ponadto na podstawie opracowanej mapy przedstawiającej klasyfikację województw, biorąc za podstawę średnią cenę analizowanych
paliw w latach 2009–2012. Z opracowanej mapy wyraźnie widać,
że najwyższe ceny zarówno oleju napędowego jak i benzyny Pb 95
i Pb 98 są najwyższe i występują w tych samych województwa, tj.:
Podlaskie, łódzkie i Małopolskie (kolor czarny). Taka sama prawidłowość istnieje w przypadku najniższej ceny tych paliw, występująca
w województwach: Dolnośląskie, Wielkopolskie, Śląskie i Podkarpackie (kolor biały).
Zakład Matematyki
509
Marta Kopańska
Karolina Czerwiec
Patrycja Zagata
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 511–526
ISSN 1895-2241
The interesting and effective experience
with nature in classes I–III using the
activation methods
Abstrakt. Metody aktywizujące są niezbędne do zmotywowania uczniów
do nauki. Dzięki nim w procesie kształcenia aktywność uczniów przewyższa aktywność nauczyciela. Sprzyjają one pogłębieniu zdobytej wiedzy, jej
trwałości i operatywności. Zmuszają one dzieci do myślenia podczas wykonywania podjętych działań. Pobudzają wszystkie sfery: percepcyjna, ruchowa, werbalna i emocjonalno-motywacyjna. Wykorzystując metody aktywne,
uczymy dzieci właściwych stosunków międzyludzkich, tolerancji i zrozumienia.
Słowa kluczowe: Metody aktywizujące, oświata, natura, efektywne nauczanie
Summary. Activating methods are necessary to motivate students to learn.
When we usung them, the process of students activity exceeds the activity
of the teacher. They promote the deepening of knowledge, its durability and
operability. They are forcing children to think when they attempt to take
action. They stimulate all areas: perceptual, physical, verbal and emotional
motivators. Using active methods, we teach children appropriate interpersonal relations, tolerance and understanding.
Key words: activation methods, education, nature, effective teaching
511
The best lesson is not that to which
The teacher thinks,
Neither this, the students think about ...
The best lesson is that one
About that neither the teacher nor the student
Do not think that was a lesson!
(Klemens Stróżyński)
INTRODUCTION
The dynamic development of civilization and even new discoveries in
science and technology are causing changes in the learning process.
A student at school, should have the basic knowledge, skills and attitudes. This is the time to acquire the learning skills of self-discovery as
well as in the „hidden” layers of energy to take on new challenges.
Thus, the primary purpose of school is awakening the creative activity
of students, individualize the educational process and also encourage
children and young people to obtain information independently and
use them in practice. So how do we make these goals been achieved? How to manage student, wants to explore the secrets of science
and became a constant „searcher”? What conditions must be met to
become an effective learning?
EFFECTIVE TEACHING
In the old days it was different. In fact, the teacher was the most important. He was the „source” of knowledge. The teacher was subjected
to evaluation, no one criticized his teaching methods. He transmitted
the knowledge, and that knowledge, while the changing world sufficed
for long enough.
Today is different. All changes in the world, and science occur at
a rapid pace, then universal access to education makes that everyone has the right to choose and the teaching profession is one of
the most popular and hence, there is a lack of jobs for teachers. So
what to do to be the best in your field? How to make it is our lessons were the most attractive and remain in students memory for
a long time? The creative teacher who uses effective teaching is a recipe for success. How to understand the concept of effective teaching?
512
The interesting and effective experience with nature in classes I-III...
According to H. Hamer effective teaching is:
[...] the increase or maintain a high level of willingness (motivation) to
learn, both under the guidance of a teacher, and self, and increase the
skill levels of students.
In order to maintain a high level of motivation to learn, during the work with students should be used a variety of teaching
methods, so that the lessons were not monotonous and arouse students’ curiosity. To enhance the teaching we should also think about the invitation to the classes of specialists in selected fields of
knowledge, which are closely linked with nature. During the environmental education in integrated teaching we should use a wide range of
teaching aids. They help all students, especially the youngest pupils in
better understanding the lessons, as well as making them more attractive. As an additional teaching aid and stimulate the curiosity of
students, you can use different types of cultures: at home and at
school. The selection of teaching depends on the subject and the
type of lesson, the objectives pursued, learning content and learning
methods. Teaching aids really stimulate the senses of students, facilitate learning around the world, streamline the learning process and
help in achieving the objectives.
To make teaching so effective and motivate the students to
learn and being constantly improved, we use this variety of ingenious methods of activation, which help us and in particular, the
activation methods used in the classroom.
THE ACTIVATION METHODS
In Poland, the activation methods have evolved since the National
Education Commission. However, they have become more important
in recent times, particularly, in the light of the education reform. Today, you can not imagine the lessons of nature without using activating methods. It is worth recalling a well-known cone Dale, who presents the statistical efficiency of different methods of teaching.
Students’ emotional involvement is also very important in the
process of learning. If a student interests in the subject competently, he will be seeking to deepen those interests. Therefore, it is very
important to use the activation methods.
513
What is the method of activation?
This is a group of teaching methods, characterized by the topping students` activity over the activity of the teacher.
What are the advantages of activating methods?
• they develop creative thinking in children and adolescents,
• they encourage continuous improvement of the knowledge and
self-improvement,
• they engage the emotions of students by what all areas of human
are active: perceptual, motor, verbal and emotional – motivational,
• they teach students of mutual understanding, cooperation within
the group, the difficulty art of communicating,
• they make the lessons are a surprise and focused on creativity of
students.
What principles should guide the teacher in the classroom, using the methods of activation?
• do not create “an artificial” distinction between better and worse
students
• be oriented positively to the students if each of them is able to create something wonderful,
• recognize the principle that everyone has the right to make mistakes,
• he should also actively participate in activities.
How can we distribute the activation methods?
1. Methods of integration – their task is to introduce friendly atmosphere, are relaxing and recreative. They provide safety between
members and also a sense of identity with the group, teach impressive communications, creative thinking and cooperation, help to
organize the problems. These include, among following techniques:
“Dwarf,” “Cobweb or a

ball,” “Graffiti,” “Put the fear into a hat,” “The
Island”.
2. Methods of defining concepts – they teach the analysis, defining and adoption of different positions. Here we include such
techniques as “Snowball”, “Brainstorm”, “Conceptual map”, also
called “Mental map”.
514
3. Methods of hierarchy – are designed to organize your messages in
terms of their validity. These include such activation techniques as:
“Streaking and diamond rank” or “The pyramid of priorities.”
4. Methods of creative problem solving – their aim is to encourage students to discuss and to think creatively, they combine knowledge with experience. The characteristic techniques for this group
of methods are: “Brainstorm”, “635”, “Fish skeleton”, “Triangle method”, “Mental maps”, “The wheel Card“, “Carpet ideas”, “Asociogram”.
5. Methods of working in partnership – aimed at self-learning.
Shape the ability to work in a group, accept individual differences, good communication and negotiation skills. The success of the
group consists of individual successes. There is no rivalry, the mutual assistance dominates in the group. Everyone has the right to
speak in the debate and argue. In this group of methods we can use
such techniques as: “Jigsaw”, “Puzzle”, “Fun in the password.”
6. The diagnostic methods – their aim is to collect the information about the course of the event. There is a domination of inference, testing, assessing and explaining the reasons here. Among
the diagnostic techniques we distinguish: “Stranger”, “Procedure U”,
“Metaplan”.
7. Methods of disc ussion – their aim is to teach the
cultural discussion, negotiation skills and adopt different points of
view. These include techniques: “The debate for and against”, “Aquarium”.
8. Methods for developing creative thinking – students learn
the skills of creative thinking, discover their talents and abilities. Here we distinguish such techniques as: “The word random,”
“Amazing job,” “The story of the cup.”
9. Methods of making group decisions – are aimed at active participation in discussions, students learn responsibility for their decisions and decisions of the whole team. In this group of methods we
can use such techniques as: “Desert”, “Decision tree”, “Six pairs of
shoes,” “The nominal group technique.”
10.Methods and techniques of planning – allow to “let go” imagination, allow to dream, plan and realize dreams. Techniques which
achieve that are: “Star questions”, “The project”, “Planning for the
future.
11.Educational Games – teach students to perceive certain rules, allow to feel the joy of winning and learn to accept defeat.
515
12.Evaluation methods – allow you to assess yourself and others,
develop the ability to adopt both praise and criticism. Here, we
can include such techniques as: “Trash and Carry Case,” “A target”, “Fish skeleton”.
THE CHARACTERISTICS OF SELECTED TECHNIQUES
AND METHODS OF ACTIVATING
In this chapter, I wanted to bring the characteristics of selected methods and techniques of activation, which seem to me to be useful in the
transmission of the content of natural and simultaneously, make the
children will actively participate in lessons. In the description of
each method or technique, there is a sample about the implementation. Maybe you’ll get inspired to create your own lessons using various methods and techniques.
In another article I will familiarize with others – I think – very interesting and modern methods and techniques of activation, like: “The
project ” and “Story-line” method and technique of “Six thinking hats”.
I. Brainstorming
Brainstorming is one of the so-called heuristic methods, the methods
of creative solutions, solving problems. A student working with this
technique uses creative thinking, develops creativity, stimulates imagination and learn to present its own ideas.
The advantages of teamwork are:
•
•
•
•
more effective than working alone group of students,
the possibility of faster detection of errors in the group,
encouraging greater creative activity,
integration and acquisition of teamwork skills.
The realization of lessons:
•
•
•
•
516
The identification of the main problem and its record on the board
Preparation of various aids such as markers, paper sheets
Administration of clear rules of brainstorming
Split the class into teams and choose a leader in the teams,
•
•
•
•
•
Clarification of the need to address the stated problem,
Application by teams of possible solutions,
Present to the class proposed solutions to the problem by group leaders,
Evaluate ideas presented by a team of experts,
Choosing the best solution.
The example of implementation:
Topic: “Waiting for Spring Lady”.
• The teacher encourages children to start listening to the
song “ Spring is marching”.
I. And far away, where the tall pine, a small spring is marching through the way,
She has got a mini skirt, lace-up boots and a short pigtail.
Chorus:
The Spring is marching, and the birds are flying around
and chirp loudly and cheerfully
The Springis marrching, holding a flower,
when it rises up the world makes greener
II. She wears denim jacket, little bag on her shoulder.
She is happy to chew gum and doing balloons, and from them all is green.
Chorus:…
III. Spring, Spring, do not forget about us, any longer wants to be a grass green.
If you forgot to go the other way, that winter would become cold!
• The song is an inspiration to start a „brainstorming” about the first
signs of spring and ideas about the appearance of Lady Spring
• Children write on pieces of paper as many signs of spring and the
characteristics of Mrs. Spring as they can
• The selected children read their writings, while the other children
listen carefully and compare to what they have written on their pieces of paper
• The teacher asks the children to prepare some separated pages,
and wrote the three most important features of Spring
• The teacher prepares a large sheet of bristol, in the central part
it is drawn the center of a beautiful Spring Flower and children,
from their cards with selected features form the petals of a flower of
spring formed a beautiful spring flower with combined forces 517
II. Technology 635 (variant of brainstorming)
A very interesting variation of brainstorming is a technique 635. A
particular value of this technique is that the students with weaker communication skills can shine here, which in the usual brainstorming not have clout. Both superiors and subordinates are involved
here. This technique can be implemented already in the group of six.
Method of implementation:
Split the class into 6 groups
• The identification of the main problems and write them on the
blackboard
• Prepare special forms to record ideas
• Each participant (each group) receives the form, where he/she records his/her 3 ideas in 5 minutes (hence the name of the method)
• After a specified time forward the form to the next person (group)
Another group suggested 3 ideas in 5 minutes
• End the session with moment of conception, where each group (each
participant) will write their ideas on the form
• Evaluation of the ingenuity and select the best solutions
• Using this technique, participants have the opportunity to demonstrate their ability to modify, combining administration and to give
creative solutions.
Subject: “Visiting with his grandmother in the countryside”.
After the lesson, the teacher formulates the question: What are the
advantages of rural life?
• The class is divided into 6 groups, each group indicates the leader
and gets the form
• The teacher explains the rules of the art “635”, sets the direction of
administration forms, and notes that ideas can not be repeated, can
only be improved and modified
• On each form, each group writes their three ideas in the appointed
time of 5 minutes, and passes on(during 30 minutes, the group recorded a total of different forms, 18 ideas, taking into account
518
the forms of all groups we have 108 ideas)
• Each group presents their ideas together and then chooses the most
interesting of these
• Create a board with the most interesting ideas
III. Panel discussion
This technique teaches people to communicate effectively. Through it
the student learns to present their own position.
• Selection, the subject for discussion under the direction of teacher • Split students into roles that they play during the discussion: an
expert participant, moderator
• Preparing students at home to perform each role. Gather as much
information on the given topic as you can
• The students – experts present their views on the given topic
• The participants discuss on the forum and respond to the statements
made by experts
• Moderator shall record all the theses and proposals presented on
the board (poster)
• The choice, together with the teacher the best solution and to evaluate
• Evaluation of colleagues from the neighboring groups
Subject: “Underwater World”.
• After entering the class teacher with the class create a circle and give
the topic for discussion: What is life under water look like?
• Selection of children to a variety of roles: observers, experts, moderators
• The observers sit outside the circle, in the middle of it there are
three chairs for the experts (children strongly interested in the
topic) and one empty chair for the person intending to engage the
discussion with an expert
• To give the expert opinion (no expert looks at the opinion of a colleague, just submit your own)
519
• In the first part of the debate only experts are talking, in the rest the
observers can occupy an empty chair and discuss with an expert, the
voice grants the teacher
• Gather all the news and draw conclusions
IV. The observation
This method is directed to research, organize and use information from different sources. It plans and objectives of the perception
of processes and phenomena.
Giving the subject of observation
• Explanation of purpose and the conduct of the observation
• Split the class into teams, each of which will be made by another observation (direct or indirect)
• Solving specific tasks in the pages of the work
• Record observations in the form of notes, drawings, diagrams
• Clarification of the teacher arcane problems and phenomena
• Teacher talk with students on those observations
• Giving by the teacher additional information, to supplement students’ knowledge, make any corrections
Subject: “Seed germination”.
• The teacher after the introduction to the lesson emerges
the main problem: Does seed germination give off CO2?
• Establishment the aim of observation and hypotheses: germinating seed takes up oxygen and releases carbon dioxide
• Preparation of material for observation: two jars with lids, moistened seeds of peas, two candles and wire
• To throw a jar of pea seeds and spin and the second should be turned empty. After 2 days, for two jars put small candles on the curved wires and see how long they burn
• Drawing the conclusions: In an empty jar candle burned longer,
as oxygen was present. In a jar with the seeds obtained was oxygen and the current was isolated by germinating seeds of CO2
520
V. Mental Map
In another way it’s a mental map. The technique consists of solving
problems through the exercise of paintings, drawings, slogans, symbols, etc. This technique search, organize and use different sources of
nature.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Record the main theme (the problem) on the board
Record of associations related to the topic of colored pieces of paper
Split the class into groups or teams
Deal the large sheets of paper
Students shall enter on the subject in the middle of the poster and
do figure to topic
Explain the importance of the teacher’s mental maps
Work in groups. Groups exchange their cards, view and organize them into collections
Mapping of thought by drawing, writing, calling and filling.
Presentation by the leaders of various groups of mental maps prepare
Selection of the most interesting solutions and evaluate them by a
team of judges under the direction of the teacher
Topic: “The Polish sea is the best”.
After entering the lesson, the teacher writes on the blackboard the
main topic: What are the benefits for the Polish thanks to its location by
the sea?
• Class under the direction of the teacher are divided into groups, each
group is given a large sheet of paper that creates a mental map – the
map of memory, the benefits for the Polish, given its location by the
sea. With one association may have come out different, and thus
creates a comprehensive mental map
• Then each group presents its “map” the benefits are segregated in
the collection to form a whole
• Selection of the most interesting solutions
521
VI. Fish skeleton
This is an activation technique, which main purpose is to look
for causes of the problem.
The teacher draws a fish skeleton on the board or gives students boards with a fish skeleton
• Discussion of the principles of operation using the “fish skeleton” and the task it has performed the team
• Record the problem in a place where is the head of the fish
• Determination (using a storm drain) of the main reasons for occurrence of the problem and write them on the diagram
• Selection of the most important factors
• Record the main factors in the place of large bones
• Split the class into teams
• Each team gets to solve one of the main factors stored
• determine the causes of the factors and write them on the “small bones” and then sticking to the “big bones”
• Discussion on the set and the choice of the most important causes
• Develop a plan for further action teams that will help solve the
main problem
• Write an action plan in the form of a poster
• Select the best solutions
Topic: How to protect our environment?
• Introduce brainstorming technique and move under the direction
of the teacher to the technique of “fish skeleton”
• Students determine the most dangerous threat to the environment
• “Herringbone,” as a the main factor
• Determine the major factors to the causes, record them on
the “small bones” and then sticking to the “big bones”
• Discussion on the set and the choice of the most important solutions
• Develop a plan for further action teams that will help solving the
main problem, write an action plan in the form of a poster, select
the best solutions
522
VII. The decision tree
This is a record in the graphical analysis of the decision making process. Decision tree technique compels children to think for themselves, to express their own opinion, anticipation, and argumentation. This method requires compliance with established rules, discipline and the skill of listening of others.
• Identify the problem, which is the subject of analysis
• The division of students into 4–6 person groups, each group receives
a pre-prepared sheets of decision tree, (it can also work with the
entire class to use a decision tree drawn on the blackboard)
• Identify possible solutions
• Entering the pros and cons of each solution
• Presentation the results of the work
• Presentation of posters to the class of decision tree
• Common discussion on the work of individual groups
• Selection of the best work
Topic: “Protecting nature”.
After the introduction of the subject lesson, the teacher begins a discussion with students about: Should I protect nature? Students
give the arguments for and against on pieces of paper . Then stick a card into a decision tree (the case for – on a white field, the arguments against – on the black field).
523
A final decision................................................
According to the subject class decision tree can be created in other
forms, such as:
...........................
decision
................................
Goals, values
..................................
The effects of positive / The negative impact / possible Solutions
...........................
Situation requiring a decision
CONCLUSION
Environmental education is based on the constant correlation of several science content, what shapes on the teacher the
ability to design an interdisciplinary course. There are many
methods and forms of work that will help students in better illustrating the issues of nature in integrated teaching.
The creative teacher should be able to choose the best and the most effective methods for their pupils. Among all the methods the most advantages have these, which are directed toward the emotional involvement of students and to allow the child to be worked in a
field by doing. The methods that you choose should also develop stu524
dents’ creativity and independence. Their task is to teach children and
youth communication skills with others and develop empathy. The
most important methods, which greatly help to achieve these objectives it is activating teaching methods. Each teacher before working with children should be familiar with these methods and to
adapt its types suitable for the intended activities. Here we go under the words of Confucius:
Tell me and I forget,
Show me, and I remember,
Let me do and I understand.
LITERATURA
Hamer H., Klucz do efektywności nauczania. Poradnik dla nauczycieli, Warszawa
1994.
Jąder M., Efektywne i atrakcyjne metody pracy z dziećmi, Impuls 2010.
Krzyżewska J., Aktywizujące metody i techniki w edukacji wczesnoszkolnej, AV
OMEGA, Cz. I, Suwałki 1998.
Krzyżewska J., Aktywizujące metody i techniki w edukacji wczesnoszkolnej, AV
OMEGA, Cz. II, Suwałki 2000.
Kupisiewicz Cz., Podstawy dydaktyki ogólnej, BGW, Warszawa 1994.
Matryniak Z., Metody organizacji i zarządzania, Akademia Ekonomiczna w
Krakowie, Kraków 1999
Okoń W., Nowy słownik pedagogiczny, Wyd. Akademickie „Żak” 2007.
Okoń W., Wprowadzenie do dydaktyki ogólnej. PWN, Warszawa 1998.
Parczewska T., Metody aktywizujące w edukacji przyrodniczej uczniów klas I–
III, UMCS 2005.
Taraszkiewicz M., Jak uczyć lepiej, czyli refleksyjny praktyk w działaniu,
CODN, Warszawa 1999.
525
Postal address:
Marta Kopańska
Department of Animal Physiology and Toxicology
Institute of Biology
Pedagogical University of Cracow
Karolina Czerwiec
Department of Education
Communication and Mediation Wildlife
Zagata Patrycja
Department of Microbiology
526
Marta Kopańska
Grzegorz Formicki
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 527–535
ISSN 1895-2241
CZY ZAWARTOŚĆ AKRYLAMIDU W CODZIENNEJ
DIECIE WPŁYWA NA POZIOM ALBUMIN
W WYBRANYCH STRUKTURACH MÓZGU?
IS THERE ANY INFLUENCE OF ACRYLAMIDE –
CONTENT IN DAILY DIET – ON LEVEL OF ALBUMINS
IN SELECTED BRAIN STRUCTURES?
Abstrakt. Akrylamid jest związkiem chemicznym, który występuje
w produktach poddanych obróbce w wysokiej temperaturze, m.in. w procesach smażenia, pieczenia itp. Akrylamid jest neurotoksyną. Jego odkrycie w niektórych gotowanych produktach skrobiowych w 2002 skłoniło do
stwierdzenia, iż jego działanie na organizm może być rakotwórcze. Albuminy
odgrywają istotną rolę w procesach fizjologicznych i patofizjologicznych.
Są odpowiedzialne za wiele procesów, między innymi uczestniczą w regulacji ciśnienia osmotycznego, transportują hormony, cholesterol, wapń,
żelazo, bilirubinę czy wolne kwasy tłuszczowe oraz leki. Celem podjętych
badań było oznaczenie poziomu albumin w wybranych strukturach mózgu
myszy ( prawa półkula, lewa półkula, móżdżek i pień mózgu) po podaniu
akrylamidu. Pomimo, iż nie odnotowano wielu istotnych zmian w poziomie
albumin, możemy stwierdzić, że akrylamid ma wpływ na poziom albumin
w wybranych strukturach mózgu. Możemy także zauważyć spadkową tendencję poziomu albumin co może mieć związek ze stresem oksydacyjnym.
Słowa kluczowe: albuminy, mózg, akrylamid, stres oksydacyjny
Summary. Acrylamide is a chemical compound that typically forms in
starchy food products during high-temperature cooking, including frying,
baking and roasting. Acrylamide is a known lethal neurotoxin. Its discovery
in some cooked starchy foods in 2002 prompted concerns about the carcinogenicity of those foods. Albumin is an important molecule under physiological and pathophysiological conditions. It has multiple effects, including
regulation of osmotic pressure; carrier of poorly water soluble molecules,
such as hormones, cholesterol, calcium, iron, bilirubin, free fatty acids,
and drugs; and anti-oxidant properties. The aim of work was to estimate
527
the level of albumins in selected brain structures after acrylamide in: the:
right hemisphere, the left hemisphere, cerebellum and trunk of the brain.
Although no high significant changes after each time, we noticed influence
of acrylamide od selected brain structures. We also observed decreased tendency in albumins level. Significantly decreased level of albumins occures in
oxidative stress.
Key words: albumins, brain, acrylamide, oxidative stress
WSTĘP
Akrylamid
Akrylamid to związek organiczny o wzorze H2C=CH-CONH2. Otrzymywany jest na drodze hydrolizy akrylonitrylu. Jest bardzo dobrze
rozpuszczalny w wodzie, etanolu, eterze i chloroformie. Poddany działaniu promieniowania UV ulega polimeryzacji. To produkt uboczny
reakcji pomiędzy aminokwasem asparaginą i węglowodanami , tzw.
reakcji Maillarda. Widocznym efektem reakcji Maillarda jest brązowienie produktu w czasie pieczenia. Dlatego akrylamid jest obecny w
wielu produktach żywnościowych – chlebie, kawie, płatkach śniadaniowych, pieczonym mięsie , najwyższe jednak jego stężenie występuje
w wysokoogrzewanych roślinnych produktach skrobiowych, głównie
chipsach, frytkach, chrupkach, ciastkach, herbatnikach, paluszkach,
płatkach śniadaniowych (Mustafa i inni, 2008).
Międzynarodowa Agencja do Badań nad Rakiem (International
Agency for Research on Cancer) zaklasyfikowała akrylamid jako związek
o prawdopodobnie rakotwórczy dla ludzi (Chico i inni, 2006). Działanie
rakotwórcze wykazuje jedynie w postaci monomeru, nigdy w postaci
polimeru (Rice, 2005). Dzięki badaniom przeprowadzonym na zwierzętach wykazano, że istnieje korelacja pomiędzy dietą zawierającą
produkty smażone a ilością adduktów, czyli związków powstałych
z połączenia akrylamidu z hemoglobiną. D Akrylamid do organizmu
wnika trzema drogami: pokarmową, oddechową i przez skórę (Szczerbina i inni, 2008). W kolejnym etapie jest metabolizowany i częściowo
wydalany wraz z moczem. Losy akrylamidu w organizmie są złożone.
Do biotransformacji i eliminacji związku dochodzi w wątrobie. Neurotoksyna ulega wówczas metabolicznej konwersji do glicydamiu
(bardziej reaktywnej pochodnej epoksydowej) za pośrednictwem enzymu cytochromu P450 (izoenzym CYP 2EI). Zarówno akrylamid jak
528
Czy zawartość akrylamidu w codziennej diecie wpływa na poziom albumin...
i glicydamid ulegają reakcjom sprzęgania z glutationem (Szczerbina
i inni, 2008).
Albuminy
Albuminy to główne białka osocza krwi. Pełnią wiele ważnych funkcji
w organizmie człowieka, m.in. odpowiadają za utrzymanie prawidłowego ciśnienia onkotycznego krwi, mają właściwości buforujące
i antyoksydacyjne, wykazują aktywność przeciwzakrzepową oraz
stanowią rezerwuar aminokwasów (Miller, 2001). Najbardziej istotną
funkcją albumin jest zdolność przyłączania i transportu do tkanek
docelowych endogennych i egzogennych ligandów, takich jak kwasy
tłuszczowe, bilirubina, niektóre hormony, a także toksyny, leki oraz
jony metali przejściowych. Albumina jest wykorzystywana jako marker prognostyczny w wielu stanach chorobowych, głównie tam, gdzie
obserwujemy spadek jej stężenia, związany z zaburzoną syntezą (choroby wątroby, głodzenie), ze zwiększonym zapotrzebowaniem (choroby nowotworowe) lub utratą z organizmu (cukrzyca, choroby nerek,
oparzenia) (Miller, 2001). Poza zmianami ilościowymi, albumina ulega
także modyfikacjom strukturalnym pod wpływem różnych czynników,
np. stresu oksydacyjnego, który występuje w przebiegu wielu chorób
zarówno o charakterze ostrym (niedokrwienie mięśnia sercowego,
udar mózgu), jak i przewlekłym (miażdżyca, choroby Alzheimera,
Parkinsona) czy hiperglikemii (cukrzyca). Mamy wtedy do czynienia
z różnorodnymi zmianami fizykochemicznymi w strukturze albumin
(utlenianie reszt aminokwasowych, tworzenie wiązań krzyżowych
między aminokwasami, rozerwanie szkieletu białkowego). Zmiany
te prowadzą do zaburzeń ich aktywności biologicznej i właściwości
farmakokinetycznych, m.in. do obniżenia zdolności wiązania jonów
metali przejściowych (kobaltu, miedzi i niklu) (Kordecka i inni, 2008).
MATERIAŁ I METODY
Eksperyment przeprowadzono na 24 samcach myszy rasy typu Swiss..
Pomiary wykonywano po 48, 72 godzinach i 8 dniach po podaniu
akrylamidu w dwóch dawkach – 20 i 40 mg / kg masy ciała.
Próbki odwirowano (15 minut, 12718 x g, 4 ◦ C) i otrzymano
supernatant. Wszystkie pomiary wykonano w oparciu o reakcję kolorymetryczną z substancją docelową, a następnie UV / VIS spektro529
fotometryczne o długości fali 630 nm. Albumina tworzy z zielenią
bromokrezolową (BCG) w środowisku kwaśnym barwny kompleks.
Intensywność powstałego zabarwienia jest proporcjonalna do stężenia
albuminy w próbie.
ALB mierzono za pomocą spektrofotometru Genesys 10 (Thermo
Fisher Scientific Inc, USA). Stężenie ALB mierzono testem z zestawu
BioLa (PLIVA-Lachema, Brno, Czech Republic). Albumina tworzy
z zielenią bromokrezolową (BCG) w środowisku kwaśnym barwny
kompleks. Intensywność powstałego zabarwienia jest proporcjonalna
do stężenia albuminy w próbie.
WYNIKI
Wyniki pomiarów opracowano statystycznie za pomocą pakietu Statistica wersja 7.1. W opisie statystycznym badanych cech wykorzystano
następujące statystyki: średnią arytmetyczną, odchylenie standardowe, błąd standardowy średniej. Analizę statystyczną przeprowadzono za pomocą analizy wariancji ANOVA. Następnie użyto testu
wielokrotnych porównań Dunnett’a. W wyniku przeprowadzonej
analizy stwierdzono, że akrylamid ma wpływ na poziom albumin w
wybranych strukturach mózgu.
W prawej półkuli mózgu istotny spadek poziomu albumin zanotowano po 8 dniach eksperymentu, po podaniu akrylamidu w dawkach
20 i 40 mg/kg m.c. (rys. 1).
Rys. 1. Poziom albumin w prawej półkuli mózgu po podaniu akrylamidu
w dawce 20 i 40mg/kg m.c.
530
W lewej półkuli mózgu istotny spadek poziomu albumin zaobserwowano również po 8 dniach trwania eksperymentu po podaniu akryl
amidu w dawce 40 mg/kg m.c. (rys. 2).
Rys. 2. Poziom albumin w lewej półkuli mózgu po podaniu akrylamidu
Biorąc pod uwagę móżdżek możemy zaobserwować wahania w
poziomie albumin w stosunku do grup kontrolnych, bez wyraźnych
tendencji spadkowych ich poziomu (rys. 3).
Rys. 3. Poziom albumin w móżdżku po podaniu akrylamidu
531
W pniu mózgu w stosunku do grup kontrolnych także obserwujemy liczne wahania poziomu albumin, po 72 godzinach eksperymentu
po podaniu akrylamidu w dawce 20 mg/kg m.c. zaobserwowano istotny wzrost poziomu albumin (rys. 4).
Rys. 4. Poziom albumin w pniu mózgu po podaniu akrylamidu
DYSKUSJA I WNIOSKI
W 2002 roku szwedzki Narodowy Instytut Żywności opublikował raport, w którym podano do wiadomości, że produkty spożywcze, które
zawierają skrobię (chipsy, frytki, krakersy, ciastka) i są przetwarzane
w wysokich temperaturach mają duże ilości rakotwórczego akrylamidu. W wysokich temperaturach skrobia reaguje z asparaginą, i powstaje amid akrylowy. Przyczynia się on do występowania nowotworów
przewodu pokarmowego oraz uszkadza układ nerwowy. Prof. Dale
Hattis z amerykańskiego Clark University powiedział, że akrylamid
jest przyczyną kilkunastu tysięcy przypadków zachorowań na raka
rocznie.
Neurotoksyna w pożywieniu tworzy się podczas procesów ogrzewania w temperaturze co najmniej 120 oC, czyli podczas smażenia
i pieczenia. Dlatego substancję tą możemy znaleźć w chipsach, frytkach, herbatnikach, krakersach, chrupkach, płatkach śniadaniowych,
kawie, pieczywie czy smażonych ziemniakach. W wyniku kolejnych ba532
dań stwierdzono także obecność akrylamidu w pieczonych warzywach,
suszonych owocach, w pieczonych orzechach czy czarnych oliwkach
Naukowcy zgodnie twierdzą, że najwyższe stężenie akrylamidu
jest w produktach, które są pieczone lub długo smażone.
Komitet ekspertów ds. Dodatków do Żywności (Joint Expert
Committee on Food Additives – JEFCA) wmienił produkty zawierające
wysokie stężenie akrylamidu. Należą do nich: chrupki ziemniaczane
(6–46%), chipsy ziemniaczane (16–30%), ciastka, herbatniki i ciasta (10–
20%) oraz chleb i inne gatunki pieczywa (10–30%) (Peteres i inni, 1996).
Albumina to białko o silnych właściwościach przeciwutleniających. Łatwo łączy się z witaminami, solami mineralnymi, nienasyconymi kwasami tłuszczowymi, czy też hormonami, które
przenoszą po organizmie. Wracając, albumina pobiera składniki
przemiany materii a także substancje toksyczne z komórek i dostarcza je do wątroby. Tam dochodzi do rozkładu tych składników. Wszystkie organy m.in. (wątroba, mózg, jelita, nerki) sprawnie funkcjonują, gdy poziom albuminy jest dość wysoki. Ważne
są prawidłowe proporcje pomiędzy ilością wody zawartą we krwi,
a ilością wody w płynach tkankowych (Anraku i inni, 2001). Naruszenie poziomu albumin powoduje zakłócenie wszystkich procesów, związanych z filtracją i przenikaniem wody przez ściany naczyń krwionośnych. Tak więc niski poziom zakłóca powstawanie
moczu, płynu zewnątrzkomórkowego i chłonki (Peteres i inni,1996).
U osób, u których zanotowano niski poziom albumin w surowicy
krwi odnotowuje się wysoki poziom śmiertelności. Wzrost stężenia
albumin jest przyczyną odwodnienia. Natomiast przyczyną spadku
stężenia jest zmniejszona synteza albuminy, zaburzenia wchłaniania,
niedożywienie, choroby wątroby, choroby przewodu pokarmowego, zespół nerczycowy, krwawienia, oparzenia, wysięki, posocznica,
zwiększony katabolizm albuminy, urazy, wysoka gorączka, choroby nowotworowe, a także przewodnienie (Kordecka i inni, 2008).
Wykazano, że akrylamid ma wpływ na poziom albumin w wybranych strukturach mózgu. Możemy także zaobserwować wiele wahań
w poziomie albumin. Jednak obserwujemy tendencję spadkową poziomu albumin, szczególnie po dłuższym czasie trwania eksperymentu.
Liczne wahania mogą być spowodowane próbą przystosowania się
organizmu do „nowych” warunków.
533
Najważniejszym miejscem wiązania jonów przez albuminy jest
N-końcowy fragment cząsteczki, który składa się z sekwencji czterech
aminokwasów: asparagina-alanina-histydyna-lizyna (Asp-Ala-His-Lys)
(Anraku i inni, 2001). N-koniec jest niezwykle podatny na uszkodzenia, zwłaszcza pod wpływem wolnych rodników, wytwarzanych
w przebiegu stresu oksydacyjnego, a także kwasicy i zmniejszonej
prężności tlenu (Peteres i inni, 1996).
Spadek poziomu albumin może być prawdopodobnie spowodowany wolnymi rodnikami powstałymi w stresem oksydacyjnym
wywołanym przez neurotoksynę jaką jest akrylamid.
LITERATURA
Anraku M., Yamasaki K., Maruyama T., Kragh-Hansen U., Otagiri M. 2001.
Effect of oxidative stress on the structure and function of human serum albumin. Pharm Res; 18: 632–639.
Chico Galdo V., Massart C., Jin L., Vanvooren V., Caillet-Fauquet P., Andry
G., Lothaire P., Dequanter D., Friedman M., Van Sande J. 2006 Acrylamide an in vitro thyroid carcinogenic agent, induces DNA damage in rat
thyroid cell lines and primary cultures, Molecular and Cellular Endocrinology; 257–258.
Knapik-Kordecka M., Piwowar A., Żurawska-Płaksej E., Warwas M. 2008.
Albumina modyfikowana niedokrwieniem – specyficzny marker w diagnostyce kardiologicznej?, Wiadomości Lekarskie, LXI, 10–12.
Miller A., Jędrzejczak W. 2001. Albumina – funkcje biologiczne i znaczenie kliniczne. Post Hig; 55: 17–36.
Mustafa A., Kamal-Eldin A., Petersson E. V., Andersson R., Aman P. 2008.
Effect of acrylamide content in fresh and stored rye crisp bread. J. Food
Comp.Anal., 21: 351–355.
Peters J. T. 1996. All about albumin: Biochemistry, genetics and medical applications. Academic Press San Diego, CA.
Rice J. M. 2005. The carcinogenicity of acrylamide. Mutation Research., 580:
3–20.
Szczerbina T., Banach Z., Tylko G., Pyza E., 2008. Toxic effects of acrylamide
on survival, development and haemocytes of Musca domestica, Food and
Chemical Toxicology, 46: 2316–2319.
Tareke E., Rydberg P., Karlsson P., Eriksson S., Törnqvist M. 2002. Analysis
of acrylamide, a carcinogen formed in heated foodstuffs. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 50(17): 4998–5006. 534
mgr Marta Kopańska-Kogut
Zakład Fizjologii Zwierząt i Toksykologii
Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie
dr hab. prof. UP Grzegorz Formicki
Zakład Fizjologii Zwierząt i Toksykologii
Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie
Opiekun naukowy: dr hab. Grzegorz Formicki prof. UP
535
Kinga KRASKA
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 537–545
ISSN 1895-2241
JESTEŚ TYM CO JESZ
„YOU ARE, WHAT YOU EAT”
Abstact. Kultura Fast Food to symbol obecnych czasów. Żyjąc w pośpiechu
nie ma czasu na zdrowe odżywianie. To co jemy może być lekarstwem i jednocześnie trucizną. Wszystko zależy od ilości, dawki bezpiecznej dla organizmu. W niniejszym artykule opisano akrylamid, związek wykazujący negatywny wpływ na organizm. Przeprowadzone badania nad toksycznością
tego związku potwierdzają neurotoksyczne, cytotoksyczne i genotoksyczne działanie. Akrylamid jest związkiem łatwo rozpuszczalnym w wodzie
i łatwo absorbuje się w organizmie. Niekorzystny wpływ związku zaburza
homeostazę organizmu i może wpływać na proces nowotworzenia. Akrylamid powstaje w wyniku reakcji Maillarda pomiędzy asparaginą a cukrami
redukującymi (glukoza i fruktoza) pod wpływem wysokiej temperatury.
Najwyższe stężenie akrylamidu oznaczono w frytkach, chlebie, kawie parzonej, chipsach. W niniejszej pracy przedstawiono zagrożenia wynikające
z obecności akrylamidu w produktach spożywczych.
Słowa kluczowe: akrylamid, kultura Fast-Food, neurotoksyna, toksyna, trucizna
Summary. A Fast Food culture is a symbol of today’s life. Living in a hurry
is having no time for healthy feeding. Food may a medicine and a poison as
well. Everything depends on the amount of food ingested and the presence of different toxic substances. The present article concerns the influence
of acrylamide on the organism. Scientific research over acrylamide toxicity
have confirmed its neurotoxic, cytotoxic and genotoxic action. Acrylamide
easily soluble in water and absorbed by the organism. It has adverse influence on the organism disturbing the homeostasis and exhibiting carcinogenic
properties. Acrylamide is formed as a result of the Maillard reaction between asparagine and reducing sugars (the glucose and the fructose) under the
influence of high temperature. High concentration of acrylamide was estimated in chips, bread, brewed coffee. In this work threats resulting from the
presence of acrylamide in food products were presented.
Key words: acrylamide, Fast Food culture, neurotoxin, toxin, poison
537
Kinga Kraska
WSTĘP
Istota zdrowego odżywiania nie zmieniła się od lat. We współczesnym świecie, który szybko się zmienia i wymaga od jednostki coraz
lepszych wyników, często nie zwraca się należytej uwagi na sposób
odżywiania, przygotowanie posiłków czy proces ich przetwarzania.
Termin „kultura Fast Food” znany jest każdemu. Spożywanie posiłków często odbywa się zgodnie z zasadą „wejść – zjeść – wyjść”.
W niniejszym artykule pragnę przedstawić jedną z substancji, która
jest nierozerwalnie związana z pojęciem „kultury Fast Food”. Trucizną
może okazać się każda substancja chemiczna, organiczna, nieorganiczna bądź też substancja pochodzenia naturalnego lub syntetycznego.
Owa trudno wyczuwalna granica polega na ilości przyjętej dawki, gdyż
każda substancja przyjęta w nieodpowiedniej ilości może stać się trucizną. Każda substancja spożywana codziennie w zbyt dużych ilościach
może powodować realne zagrożenie dla zdrowia. Najprostszym przykładem jest sól kuchenna, która wzbogaca smak i nadaje wyrazistość
potrawom. Jednakże ta sama sól kuchenna spożywana w nadmiarze
staje się przyczyną nadciśnienia tętniczego. Operując tym przykładem w jasny sposób dochodzimy do konkluzji, iż każda substancja,
która zostanie przyjęta w większej dawce, niż ta która została uznana
za bezpieczną dla zdrowia staje się toksyczna. Spożywając posiłek
w każdym kęsie mogą znajdować się substancje toksyczne. Do pierwszej kategorii zaliczamy toksyny pochodzenia naturalnego i zwierzęcego. Pod tymi zagadnieniami kryją się bakterie chorobotwórcze (np. Enterobacteriacae z rodzaju Shigella i Salmonella, Clostridium botulinum),
wirusy oraz naturalne substancje chemiczne. Druga kategoria substancji
toksycznych dotyczy naturalnych substancji toksycznych występujących
w produktach spożywczych pochodzenia roślinnego. Poza wyżej wymienionymi substancjami warto wspomnieć o toksynach powstających
w wyniku zaniedbań lub błędów w procesie produkcji. Jedną z substancji powstających w trakcie procesu produkcji jest akrylamid.
ZNACZENIE POŻYWIENIA
Czy istnieje element wspólny dla człowieka i kultury? Elementem
spajającym może być właśnie pożywienie a tym samym sposób spożywania posiłków. Levi-Strauss (np. 1965) i Douglas (1966) dowodzili,
538
Jesteś tym co jesz
iż pożywienie można rozumieć w kategoriach głębokiej, podstawowej
struktury wspólnej wielu kulturom. Tak więc wspólne spożywanie posiłków jest istotnym czynnikiem kulturowym. Zgodnie z klasyfikacją
Helmana (1984) pożywienie można zastosować jako lek oraz lek może
stać się pożywieniem, co też wskazuje na jednoczesne oddzielenie
się oraz częściowe pokrywanie się odżywiania się i leczenia. Ten sam
autor podkreśla społeczną funkcję pożywienia, które można rozumieć
jako podtrzymywanie, nawiązywanie relacji, symbolizowanie statusu,
budowanie tożsamości grupowej jak również jako tradycyjne wzorce
posiłków, tj. śniadanie, obiad, kolacja. Postrzegając jedzenie w tym
aspekcie lepiej można zrozumieć funkcję i rolę pożywienia w danej
kulturze. Tak jak spożywanie posiłków jest ważnym czynnikiem kulturowym dla człowieka, tak samo i równie istotne jest to co wraz
z nim zostaje dostarczone do organizmu. W tym właśnie punkcie
dochodzimy do substancji, którą można spożyć z każdym kęsem chleba, łykiem kawy czy frytkami. Substancja ta nie ma smaku, zapachu
a może wpływać na stan zdrowia.
AKRYLAMID
Można zadać pytanie: czym jest akrylamid i w jaki sposób w codziennym życiu człowiek narażony jest na jego szkodliwe, negatywne
działanie, na czym polega zły wpływ tego związku oraz w jaki sposób
można zmniejszyć przyjmowanie tej substancji.
Akrylamid jest bardzo reaktywnym związkiem organicznym. Wysoka aktywność tego związku związana jest z obecnością w cząsteczce
wiązania wielokrotnego o właściwościach elektrofilowych. Pod względem budowy fizykochemicznej w normalnych warunkach jest to biała,
bezwonna substancja krystaliczna. Obecność charakterystycznych
grup funkcyjnych powoduje, iż związek ten posiada polarny charakter
i jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie i innych rozpuszczalnikach polarnych takich jak etanol czy metanol.
Produkcja akrylamidu trwa od 50 lat. Wykorzystywany jest m.in.
do produkcji polimerów poliakrylamidowych, których używa się
w przemyśle chemicznym, kosmetycznym czy tez papierniczym. W
jaki sposób związek stosowany w przemyśle papierniczym czy chemicznym jest zagrożeniem dla osób, które w żaden sposób nie utożsa539
Kinga Kraska
miają swej pracy z pracą w zakładach chemicznych czy papierniczych?
W latach 90. XX wieku dostrzeżono pierwsze oznaki szkodliwości akrylamidu na osoby narażone na jego ekspozycję. O negatywne
działanie posądzano poliakrylamid będący dodatkiem do nawozów
sztucznych. Wówczas nie przypuszczano, iż źródłem toksyny może być
jedzenie. Stwierdzono, że toksyczne działanie jest spowodowane przez
monomer, spolimeryzowany związek takiego działania nie wykazuje.
W kwietniu 2002 roku Szwedzka Narodowa Agencja ds. Żywności
poinformowała o zawartości akrylamidu w produktach spożywczych.
Analizie zostały poddane zbożowe i ziemniaczane produkty, których
przygotowanie wymaga obróbki termicznej. Przeanalizowano poziom
tej substancji w kawie. W wyniku badań sformułowano wnioski,
iż źródłem akrylamidu w diecie przeciętnego człowieka są przede
wszystkim produkty uzyskiwane z ziemniaków, m.in. frytki, chipsy.
Mając na względzie wysoką zawartość akrylamidu w innych produktach nie można pominąć przetworów zbożowych tj.: pieczywa,
płatków śniadaniowych, herbatników, ciastek. Jak widać większość
wymienionych produktów spożywana jest w diecie codziennej, stad
też zagrożenie zdrowia przez ten związek jest wyjątkowo wysokie
i nie można go bagatelizować. Dla większości konsumentów najważniejszym wnioskiem z przeprowadzonych badań jest fakt, iż każdy
świadomie bądź nieświadomie w każdego dnia spożywa akrylamid.
Tak więc pijąc poranną kawę czy też jedząc śniadanie każdy staje się
potencjalnie zagrożony niekorzystnym działaniem substancji jak się
okaże w dalszej części artykułu rakotwórczej.
Czytelnik po przeczytaniu fragmentu tekstu może zapytać
o to w jakim stopniu jest narażony na negatywne działanie substancji o której przeczytał. Na postawie badań monitoringowych przeprowadzonych na zlecenie Unii Europejskiej w latach 2007–2009
jednoznacznie wynika, iż zawartość akrylamidu w żywności wahała
się w zależności od przebadanego produktu w granicach od 10µg/
kg w świeżym pieczywie poprzez 3400µg/kg w substytutach kawy
do 4500µg/kg w pojedynczych próbkach żywności (EFSA, 2011).
Inne przeprowadzone badania potwierdzają zawartość akrylamidu
w produktach żywieniowych (Mucci i Wilson, 2008). Wyniki badań
wskazują na to, iż długie smażenie w głębokim tłuszczu lub pieczenie zwiększa zawartość akrylamidu i tym samym jest ono najwyższe
540
Jesteś tym co jesz
w produktach przygotowanych w taki sposób. Najwyższym stężeniem
odznaczały się chipsy ziemniaczane 50–3500 µg/kg, frytki 170–2287
µg/kg, płatki śniadaniowe 30–1400 µg/kg, kawa 170–351 µg/kg.
Pewne ilości tego związku, jednakże zdecydowanie niższe niż w tych
wyżej wymienionych można spotkać również w kakao, migdałach czy
też wyrobach czekoladowych. Najmniej niebezpieczne a tym samym
najmniejszą koncentrację akrylamidu zawierają produkty zwierzęce
m.in. drób, mięso, ryby.
Światowa Organizacja Zdrowia oceniła, iż dzienne pobranie akrylamidu wraz z dietą mieści się w zakresie 0,3–2,0µg/kg m.c. dla całej
populacji, ale może również wynieść 5,10 µg/kg m.c.(2 WHO, 2011).
Z badań przeprowadzonych w Polsce wynika, iż narażenie populacji
polskiej (społeczeństwo w wieku od pierwszego roku życia do 96 lat)
kształtuje się w granicach 0,43 µg /kg m.c. na dzień. Wyższe wartości zostały osiągnięte w grupie dzieci i młodzieży – 0,75 µg /kg m.c.
na dzień. Głównym źródłem akrylamidu w żywności są następujące
produkty żywnościowe: pieczywo od 33% do 49%, frytki smażone od
13% do 26% oraz chipsy ziemniaczane do 18% dziennego spożycia
akrylamidu wraz z dietą. Na codzienne spożycie akrylamidu narażone są również niemowlęta i małe dzieci. Dowiedziono, iż zawartość
akrylamidu w środkach spożywczych dla niemowląt i małych dzieci
w latach 2007–2009 wahała się na poziomie 2–516 µg /kg produktu.
Niepokojący jest fakt, iż średnia zawartość związku w produktach dla
niemowląt i dzieci dostępnych na polskim rynku była wyższa niż w
tych samych produktach na terenie Unii Europejskiej (Mojska i inni,
2011).
POWSTAWANIE TOKSYNY I JEJ LOSY W ORGANIZMIE
Akrylamid może wniknąć do organizmu przez układ pokarmowy,
oddechowy oraz przez skórę (Szczerbina i inni, 2008).
Toksyczne działanie wykazuje monomer, natomiast nie polimer
(Rice, 2005) (Szczerbina i inni, 2008). Akrylamid powstaje w wyniku
reakcji wolnej asparaginy z cukrami redukującymi (w większości glukozą i fruktozą) w wyniku reakcji Maillarda (Rys. 1).
541
Kinga Kraska
Rys. 1. Powstawanie akrylamidu, źródło: http://www.tortillanews.
com/2011/11/tortilla-tips-what-is-acrylamide/
Istotną rolę w powstawaniu tego związku odgrywa temperatura
czyli w przypadku przygotowywania posiłków obróbka termiczna(>120°C). Najprostszym przykładem obrazującym powstawanie tej
potencjalnie rakotwórczej substancji jest proces smażenia frytek,
który odbywa się w wysokiej temperaturze.
Po spożyciu posiłku zawierającego monomer akrylamidu np.
frytki, związek zostaje szybko zaabsorbowany, gdyż jest łatwo rozpuszczalny w wodzie. Metabolizowanie akrylamidu przebiega dwoma
głównymi szlakami poprzez epoksydację i reakcję koniugacji z glutationem. W organizmie akrylamid zostaje utleniony poprzez enzym
cytochromu P450 (izoenzym CYP2EI) do bardziej reaktywnej pochodnej epoksydowej – glicydamidu. Następnie obydwa związki tworzą
addukty czyli połączenia z hemoglobiną, a sam glicydamid dodatkowo
tworzy addukty z DNA. Obydwa związki następnie wchodzą w reakcje
sprzęgania z glutationem i są wydalane wraz z moczem (Rys.2.). Akrylamid w 90% ulega metabolizmowi, natomiast w 10% jest usuwany
z moczem. Czas półtrwania w organizmie wynosi 7 godzin.
542
Jesteś tym co jesz
Rys. 2. Metabolizm (absorpcja, dystrybucja, metabolizm i wydalanie)
akrylamidu w organizmie (EFSA,2008)
NEUROTOKSYCZNE DZIAŁANIE
Pierwsze rozważania wiodące do konkluzji, iż każda substancja spożyta w większej ilości niż dawka bezpieczna staje się toksyną mogą zyskać na słuszności zważając na fakt, iż dzienne narażenie na akrylamid
na poziomie 0,14 µg/kg m.c./dzień przez całe życie może skutkować
ryzykiem wystąpienia 1 dodatkowego przypadku raka na 10 000
narażonych osób, natomiast Komitet Naukowy Norweskiego Urzędu
Kontroli Żywności (NFCA) oszacował, że wyżej wymienione ryzyko
istnieje już przy dziennym pobraniu na poziomie 0,08 µg/kg m.c./
dzień przez całe życie. Przeprowadzone badania naukowe zdają się potwierdzać, iż akrylamid w swym działaniu nie pozostaje zupełnie obojętny a wręcz może mieć toksyczne działanie. W licznych badaniach
wykazano neurotoksyczne, genotoksyczne i cytotoksyczne działanie
tego związku. Neurotoksyczny wpływ zaobserwowano u szczurów,
którym podano akrylamid wraz z wodą do picia. U zwierząt narażonych na działanie neurotoksyny zaobserwowano rozwój neuropatii
obwodowych zależnych od dawki podanej substancji. Genotoksycz543
Kinga Kraska
ność potwierdzono po przeprowadzeniu badań na kulturach komórkowych. Zaobserwowano występowanie aberracji chromosomowych,
wymianę chromatyd siostrzanych, zaburzenia związane z podziałem
mitotycznym w komórkach ssaków. Niechlubną sławę zyskał również
dzięki zauważalnemu wzrostowi guzów nowotworowych u zwierząt
laboratoryjnych m.in. sutka, macicy, tarczycy, nadnerczy. W wyniku
przeprowadzonych eksperymentów Międzynarodowa Agencja do
Badań nad Rakiem w 1994 roku zaklasyfikowała akrylamid do grupy
2A, jako związek prawdopodobnie toksyczny dla ludzi (IARC, 1994).
Wyniki przeprowadzonych badań zdają się potwierdzać neurotoksyczne działanie akrylamidu. Długotrwała ekspozycja na ten związek
może skutkować uszkodzeniem obwodowego układu nerwowego. Do
pierwszych objawów świadczących o uszkodzeniu należą zaburzenia
neurologiczne m.in. mrowienie i drętwienie kończyn, ataksja, drgawki
(Szczerbina i inni, 2008).
SMAK, ZAPACH W KTÓRYM CZAI SIĘ TOKSYNA
Na proces powstawania akrylamidu w żywności wpływ ma wiele czynników. Mogą to być czynniki surowcowe(poziom asparaginy i cukrów
redukujących), technologiczne, obróbka cieplna (czas) i temperatura.
Nie bez znaczenia pozostaje również stopień przypieczenia, barwa
danego produktu i poziom akrylamidu. Produkty jak frytki czy chipsy
cieszą się ogromną popularnością wśród konsumentów, tak więc ich
spożycie jest bardzo wysokie.
Powiedzenie „Jesteś tym co jesz” nabiera znaczenia w dobie
spożywania posiłków „tu i teraz”. Kierując się smakiem, zapachem
nie koniecznie jesteśmy świadomi niebezpieczeństwa, które czai się
za spożywaną przekąską. Przyjmując założenie Helmana, iż pożywienie można zastosować jako lek i lekiem może być pożywienie, warto
również pamiętać o tym, iż pożywienie może być trucizną, a truciznę
można spożyć wraz z pożywieniem. Wspólne spożywanie posiłków
zacieśnia więzi, stwarza możliwość rozwijania kultury. Warto zadbać
aby chwile te stały się pokarmem dla duszy i ciała, przecież wszystko
zależy od nas. Niech wspólnie spędzony czas przy posiłku będzie głęboką celebracją świadomego, prozdrowotnego wyboru.
544
Jesteś tym co jesz
LITERATURA
Scientific Report of EFSA: Results acrylamide levels in food from monitoring
years 2007–2009 and exposure assesment. EFSA Journal 2011, 9(4):2133
www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/2133.htm.
72ndreport of the Joint FAO/WHO Expert Committee of Food Additives
(JECFA): Evaluation of certain food contaminants in food. WHO Technical Reports Series. No. 959, WHO 2011.
Mojska H., Gielecińska I., Stoś K. Ocena narażenia niemowląt na akryloamid
obecny w żywności przeznaczonej dla tej grupy wiekowej.
Rice J. M., 2005. The carcinogenicity of acrylamide. Mutation Research., 580:
3–20.
Szczerbina T., Banach Z., Tylko G., Pyza E., 2008. Toxic effects of acrylamide
on survival, development and haemocytes of Musca domestica, Food and
Chemical Toxicology, 46: 2316–2319.
International Agency for Research on Cancer: Some Industrial Chemicals. International Agency for Research on Cancer: Lyon, France 1994, http://
www.iarc.fr/ENG/Databases/indeks.php.
EFSA’11 Scientific Colloquium – Acrylamide Carcinogenicity – New Evidence In Relation To Dietary Exposure. Summary Report 22–23 May
2008, Tabiano (PR), Italy.
Mucci L., Wilson K., Acrylamide Intake through Diet and Human Cancer Risk.
J. Agric. Food. Chem., 2008; 56: 6013–6019.
545
Andrzej BOCHNIAK
Paweł WAWRYNEK
EPISTEME
21/2013, t. II
s. 547–558
ISSN 1895-2241
RODZAJE ZAGROŻEŃ I BEZPIECZEŃSTWO
NA PORTALACH SPOŁECZNOŚCIOWYCH
THREATS AND SECURITY METHODS
AT SOCIAL NETWORKING SERVICES
Abstrakt. W pracy omówiono zagrożenia czyhające na użytkowników bardzo popularnych w ostatnich latach portali społecznościowych. W serwisach
tych odnawiane są dawne znajomości, przekazywane swoim znajomym informacji w postaci zdjęć czy filmów z własnych kolekcji. Przy takiej okazji
łatwo utracić kontrolę nad swoją prywatnością i narazić się na przekazanie swoich osobistych informacji ludziom postronnym. W pracy pokazano
możliwe rodzaje świadomych działań cyberprzestępców, jak również te wynikające z nieświadomości samych użytkowników, w wyniku czego prywatne dane mogą być stać się ogólnie dostępne lub wykorzystywane w późniejszym czasie w sposób nieuczciwy przez inne osoby.
Słowa kluczowe: portale społecznościowe, zagrożenia, prywatność danych,
bezpieczeństwo
Abstract: The work discusses the threats lurking on the users of social networking sites which have become very popular in recent years. These sites are used to renew old acquaintances, submit information to friends in
the form of pictures or videos from own collection. In such a case it is the
opportunity to easily lose control over your privacy and expose yourself to
pass your personal information to unauthorized people. At work the possible types of conscious actions of cyber criminals, as well as those arising
from the unconscious users themselves are shown which result in making
private data generally available to public or used at a later time unfairly by
other people.
Key words: social networking services, threats, privacy of data, security
547
Wstęp
W obecnych czasach rozwój Internetu jest jedną z najbardziej rozwijających się dziedzin informatyki. Obecnie niemal każdy mieszkaniec
Ziemi ma dostęp do komputera z Internetem. Prawie każdy użytkownik sieci posiada konto na jakimś portalu społecznościom. Sprawia to,
że w jakimś stopniu stajemy się osobami publicznymi. Niestety dostęp
do sieci, jak i portali społecznościowych niesie za sobą szereg niebezpieczeństw, na które powinno się uważać [Mendrala D., Szeliga M.,
2004; Viega J., 2010; Lenardon J., 2007; Michalak P.R., Daszkiewicz
D., Musz A., 2009; Jasiołek K., 2010; Daszkiewicz K., Weidemann T.,
2011] .
Celem niniejszej pracy jest przedstawienie zagrożeń występujących przy korzystaniu z portali społecznościowych oraz metod zabezpieczeń przed tymi niebezpieczeństwami. Przedstawiono również
zagrożenia na portalach takie jak: podszywanie się pod inne osoby,
„likejacking”, phishing oraz inne. Internet stał się ogólnodostępny,
liczba użytkowników bardzo szybko wzrasta. Korzystanie z Internetu
wymaga dostępu do tzw. konta internetowego, tj. własnego adresu w
sieci. Użytkownicy Internetu posługują się zazwyczaj komputerami
osobistymi połączonymi z Internetem przez lokalną sieć komputerową lub przez sieć telefoniczną i modem. Internet jest używany głównie
do wyszukiwania i zdobywania informacji (np. z aktualnych serwisów
informacyjnych, katalogów bibliotek, tematycznych baz danych),
upublicznionych poprzez instytucje i osoby prywatne przeważnie
w postaci stron hipertekstu, zorganizowanych w system zwany World
Wide Web, zawierający też cyfrowe zapisy obrazów (np. fotografii),
sekwencji filmowych i dźwięku (hipermedia). Skuteczne znajdywanie
informacji umożliwiają przeglądarki internetowe, czyli programy do
oglądania stron WWW (Windows Internet Explorer, Mozilla Firefox,
Safari, Opera). Często szukane przez użytkowników programy (typu
freeware lub shareware), zgromadzone w tzw. archiwach sieciowych,
są pobierane za pomocą usługi FTP (ang. File Transfer Protocol), pozwalającej przesyłanie przez Internet wszelkiego rodzaju plików.
Internet używany jest bardzo często do przesyłania poczty elektronicznej; wymianę wiadomości w grupach zainteresowań (tzw.
grupy dyskusyjne) umożliwiają listy adresowe (list przesyłany jest
do określonej grupy osób, które znajdują się na liście adresowej).
548
Rodzaje zagrożeń i bezpieczeństwo na portalach społecznościowych
Rozmowę pomiędzy użytkownikami Internetu pozwala program IRC
(ang. Internet Relay Chat), zapewniający równoczesną łączność wielu
osób. Internet jest coraz częściej używany do wysyłania głosu, a także
obrazu rejestrowanego poprzez podłączoną do komputera kamerę.
Obecnie powszechne staje się dokonywanie zakupów za pomocą Internetu. Ponieważ Internet jest siecią ogólnodostępną, w przypadku
konieczności zapewnienia ochrony i wiarygodności transakcji jest
niezbędne funkcjonowanie odpowiednich środków kryptograficznych.
Wrażliwe dane (np. numery kart kredytowych) mogą zostać zaszyfrowane, a dane o oświadczeniach, fakturach i zamówieniach muszą być
naznaczone tzw. podpisem elektronicznym, który w razie potrzeby
umożliwia udowodnić, że zostały faktycznie nadesłane i przechowane
w takiej samej postaci.
Powszechny dostęp do sieci sprawia, że jest tam znaczna ilość
informacji mało użytecznych lub fałszywych. Równocześnie Internet
stwarza masę zagrożeń. Bardzo łatwo jest dodawać do sieci informacje sprzeczne z prawem, np. pornografię dziecięcą, teksty nawołujące
do nienawiści na tle rasowym poradniki produkcji narkotyków itp.
Internet stwarza też problemy związane z prawem autorskim, dając
możliwość łatwego kopiowania i przekazywania utworów zapisanych
w charakterze cyfrowym – dotyczy to zwłaszcza filmów i muzyki.
Nadużywa się w tym przypadku możliwości tworzenia kopii utworu do
osobistego użytku. Internet daje nowe możliwości kontaktów międzyludzkich, ale nadmierne korzystanie z sieci może stanowić zagrożenie
dla zdrowia psychicznego. W ostatnich latach bardzo popularne stały
się też różnego typu portale społecznościowe, na których użytkownicy
wymieniają się informacjami o swoim życiu prywatnym. Korzystanie
z nich widać szczególnie u dzieci i młodzieży, którzy nie zawsze świadomi są zagrożeń wynikających z pracy na komputerze podłączonym
do globalnej sieci internetowej [Lenardon J., 2007]. Jednak także w
przypadku osób dorosłych korzystanie z tej usługi pozostawia wiele
do życzenia.
Istota portali społecznościowych
Portale społecznościowe utrwaliły się już na stałe w krajobrazie krajowego i światowego Internetu. Dzisiaj mało kto naprawdę nie korzysta
549
z serwisu tego typu. Portalem z największą liczbą użytkowników jest
Facebook, który posiada obecnie ponad 500 milionów kont. W sieci
występują również inne serwisy społecznościowe, które posiadają
wielu stałych użytkowników, np.: MySpace, czy Mountain View Google+, który przez pierwszy tydzień swojego istnienia zdobył około
10 milionów użytkowników. W polskim Internecie też istnieje obfity
rynek tego typu usług, np. Nasza-Klasa, Fotka, czy GoldenLine. Przy
udostępnianiu plików w Internecie należy pamiętać, że pozostają one w sieci na wiele lat. Nawet jeśli usunie się je z serwisu
społecznościowego, to nie ma gwarancji, że rzeczywiście znikną one
z sieci. Ktoś z przyjaciół mógł pobrać plik i umieścić go np. na swoim
blogu, dlatego zawsze należy zastanowić się dwa razy zanim umieści
się w serwisie społecznościowym np. swoje zdjęcie, a szczególnie w jakiejś intymnej sytuacji.
Zagrożenia
W tej sekcji omówiono przykładowe zagrożenia dotyczące osób korzystających z serwisów społecznościowych oraz pokazano w jaki sposób
można im zapobiegać [Jasiołek K., 2010; Daszkiewicz K., Weidemann
T., 2011].
Podszywanie się
Jednym z niebezpieczniejszych zagrożeń czyhających na użytkowników serwisów społecznościowych jest niewątpliwie kradzież tożsamości. Przeciętny użytkownik Facebooka posiada liczbę znajomych
w granicach 200 (są tacy, co posiadają 3–4 tysiące). Należy oczywiście
zwrócić uwagę na różnicę pomiędzy liczbą osób, z którymi utrzymujemy kontakty realnie i regularnie, a tymi dopisanymi do naszej listy
znajomych. Niekiedy zdarza się tak, że niektórych znajomych znamy
tylko z kontaktów internetowych. Podszywanie polega na utworzeniu,
przy użyciu prawdziwych danych, profilu konkretnej osoby i stworzeniu listy jej prawdziwych znajomych. W następstwie tych czynności,
cyberprzestępca podszywając się pod swoją ofiarę może podtrzymywać kontakty z różnymi osobami oraz wysyłać linki do niebezpiecznych witryn lub do plików zarażających wirusem komputer ofiary.
Kolejnym wariantem tej metody może być sytuacja, gdy ktoś dostanie
550
zaproszenie do znajomych od np. znanej osoby, zespołu czy instytucji.
Należy być krytycznie nastawionym wobec takich zaproszeń, chyba że
naprawdę wierzymy, iż jakiś sławny aktor czy piosenkarz siedzi cały
dzień przed komputerem wysyłając zaproszenia do przypadkowych
osób. Choć takie przypadki ataków mogą wydawać się nierealne lub
śmieszne, to jednak ich częstotliwość i skuteczność skłania ku innym
wnioskom. Jednym z ważnych czynników powodzenia takich ataków
jest najczęściej brak możliwości uwierzytelniania tożsamości użytkowników (w kwestii firm sytuacja wygląda już nieco lepiej). Jest to
kompromis, na który zdecydował się serwis, by ułatwić tworzenie
i rozwój nowych kont, niestety kosztem bezpieczeństwa [Jasiołek K.,
2010; Daszkiewicz K., Weidemann T., 2011].
„Likejacking”
„Likejacking” jest to słowo utworzone celowo do opisu wielu ataków na użytkowników serwisu Facebook. Nazwa pochodzi od popularnej na tym serwisie funkcji „Like” („lubię to”). Funkcja ta umożliwia
nam pokazywać jakie statusy, wydarzenia, muzyka, filmy czy inne
aktywności naszych znajomych nam się podobają. Dzięki temu jedna
idea może bardzo szybko popularyzować się pośród użytkowników.
Taką formę rozprzestrzenienia się inicjatywy szybko zaadaptowali do
swoich celów cyberprzestępcy. Oszuści tworzą wydarzenie, status albo
np. stronę, która jakoby ma zawierać bardzo ciekawe informacje (najczęściej informacje te mają dotyczyć ważnych wydarzeń sportowych,
sławnych osób albo erotyki). By móc je obejrzeć, czy przeczytać, trzeba
kliknąć na wyznaczony odnośnik (Rys. 1). Po kliknięciu użytkownik
prawdopodobnie nie otrzyma żadnych informacji, których się spodziewał, tylko zostanie przekierowany na inną stronę, gdzie według obranej przez oszusta strategii zostanie wyświetlony błąd o niemożliwości
otrzymania oczekiwanych informacji i konieczności zalogowania się
w danym serwisie lub ponownego zalogowania na Facebooku. Może
być też tak, że np. zostanie wyświetlona informacja o potwierdzeniu
pobrania potrzebnego pliku lub zapisanie się na subskrypcję płatnych
SMS-ów. Jednak samą istotą ataku jest moment pierwszego kliknięcia
przez potencjalną ofiarę.
551
Rys. 1. Okno z widocznym zaproszeniem do polubienia strony
Źródło: opracowanie własne
Następstwem tej sytuacji najczęściej są: umieszczenie w profilu
użytkownika informacji, iż lubi daną stronę (w tym przypadku stronę
atakującego), co służy nakłonieniu również innych osób do odwiedzenia danej strony, automatyczne rozsyłanie wiadomości do wszystkich
znajomych danego użytkownika, by również odwiedzili polecaną
stronę, instalacja programów, które mogą zawierać złośliwe oprogramowanie, zmiany w ustawieniach kont użytkowników dotyczące
prywatności. W przypadku dodawania kolejnych osób do listy swoich
znajomych, należy wykonywać to wyłącznie w stosunku do osób, które
rzeczywiście się zna i ufa. Nie powinno się powiększać listy swoich
wirtualnych przyjaciół wyłącznie w celu podniesienia swojej niezwykłej popularności. Należy pamiętać, że w przypadku przyjęcia nowych
osób do grupy swoich znajomych udostępnia się im swoje prywatne
zdjęcia oraz informacje o sobie. Nakłanianie do polubienia wybranej
treści może skutkować zainfekowaniem komputera. Pułapki korzystające z tego typu sposobu zwykle mamią internautów obietnicą dostępu
do ciekawych i kontrowersyjnych treści. Kliknięcie opcji „lubię” może
spowodować przeniesienie użytkownika do niebezpiecznego serwisu
internetowego, dodanie informacji na swojej tablicy o polecaniu danej
strony internetowej, a także rozesłanie spamu do wszystkich znajomych z listy [Jasiołek K., 2010; Daszkiewicz K., Weidemann T., 2011].
552
Phishing
Następnym zagrożeniem dla użytkowników portali społecznościowych jest tzw. „phishing”, polegający na wyciąganiu poufnych
danych osobistych (np. haseł lub szczegółów karty kredytowej) przez
podawanie się za godną zaufania osobę lub instytucję, której te dane
są rzekomo pilnie potrzebne. Rodzaj takiego ataku opiera się na
inżynierii społecznej, innymi słowy wykorzystuje niewiedzę bądź
łatwowierność użytkowników. Są to najczęściej ataki ukierunkowane.
Celem takich ataków są konkretne firmy lub grupy ludzi. Ogromna
popularność serwisów społecznościowych przyciąga cyberprzestepców działających w taki sposób. Przykładowy atak polega na zrobieniu strony symulującej stronę logowania serwisu Facebook gdzie po
kliknięciu na odnośnik, nieświadoma osoba zostaje przeniesiona na
fałszywą stronę, a potem zaś jest proszona o podanie swoich danych
uwierzytelniających by, np. obejrzeć dany materiał albo potwierdzić
tożsamość. Dane podane przez użytkownika zostają następnie przekierowane do oszustów, którzy umożliwiają ich dalsze wykorzystanie.
Bezwzględnie należy również unikać klikania w nieznane linki przesyłane w wiadomościach e-mail i to niezależnie od tego, czy nadawcą
jest osoba dobrze znana użytkownikowi, czy też nie.
Inne rodzaje zagrożeń
Serwisy społecznościowe szybko dostosowały się do środowiska
urządzeń mobilnych takich jak Telefony komórkowe, smartfony czy
tablety. Dzięki dużemu uznaniu tego rodzaju urządzeń wzrasta liczba
ataków przeprowadzanych przez cyberprzestępców. Cechą szczególną
najpopularniejszych systemów takich jak iPhone OS firmy Apple czy
Android firmy Google dla urządzeń mobilnych, jest ogromna różnorodność w możliwościach konfiguracyjnych i dziesiątki aplikacji, które
użytkownicy mogą ściągać na swoje urządzenia. Niebezpieczeństwo
wynika z faktu, iż w większości aplikacje te są robione przez użytkowników dla użytkowników. I choć firmy pilnują by wirusy nie trafiały
jako aplikacje na urządzenia, to niestety nie są one w stanie opanować
wszystkich rodzajów zagrożeń. Zasadniczym celem takiego zainstalowanego szkodliwego oprogramowania jest: kradzież poufnych
danych użytkownika smartfonu i przekazywanie ich w niepowołane
ręce; powielanie własnego kodu i infekowanie urządzeń łączących się
553
z telefonem komórkowym, czy w rezultacie niszczenie plików przechowywanych w pamięci urządzenia. Nie powinno się bezwzględnie ufać udostępnianym w serwisie aplikacjom – nigdy nie ma
pewności czy twórcą programu jest osoba uczciwa, czy też cyberprzestępca czyhający na prywatne dane [Jasiołek K., 2010; Daszkiewicz
K., Weidemann T., 2011].
Ochrona danych na portalach społecznościowych
Dobrym sposobem na zabezpieczenie własnych danych w portalach
społecznościowych jest udostępnienie ich jedynie dla wąskiego grona
zaufanych osób. Większość portali stwarza możliwość zablokowania
widoczności większości informacji dla nieznanych osób. W ten sposób
dostęp do twoich prywatnych danych będą mieli tylko znajomi. Jednak zupełnie inną kwestią w tym przypadku jest tworzenie sieci tzw.
znajomych na portalach społecznościowych. Część użytkowników serwisów wychodzi z założenia, że im większa grupa kontaktów, tym lepiej. Jednak zbyt wiele osób zgadza się na dodawanie do swojej grupy
kontaktów osób, których tak naprawdę w ogóle nie zna. Jedynie rozważne budowanie grupy własnych kontaktów da możliwość ograniczyć
dostęp osób postronnych do naszych danych. Zagrożenie danych osobowych w sieci może też wynikać z niebezpiecznego oprogramowania,
które bardzo łatwo można znaleźć na serwisach społecznościowych.
Aby tego uniknąć, nie należy korzystać z żadnych nieznanych plików
czy linków udostępnionych w sieci. Odebranie nieznanego pliku lub
skorzystanie z podejrzanie wyglądającego linku może być podstawą do
zainfekowania komputera szkodliwym oprogramowaniem. Większość
programów tego typu działa destrukcyjnie na przechowywane dane.
Bardziej niebezpieczną odmianą szkodliwego oprogramowania jest
jednak to, które ma możliwość udostępnienia w sieci szczegółowych
informacji na temat osoby zainfekowanej. Generalnie ochrona danych
osobowych na portalach społecznościowych nie należy do trudnych.
Wymaga rozważnego postępowania w korzystaniu z tego rodzaju
serwisów [Jasiołek K., 2010; Daszkiewicz K., Weidemann T., 2011].
Na portalach społecznościowym (np. Facebook) najczęściej możemy zabezpieczyć swoje dane. W tym celu klikamy w ikonkę w prawym
górnym rogu, a następnie wchodzimy w ustawienia prywatności. Na554
stępnie należy wybrać pozycję prywatność i można ustawić np. widok
komentarzy – kto może je widzieć (Rys. 2). Dzięki temu informacje,
które się zamieszcza będą widziane tylko przez osoby upoważnione.
Rys. 2. Konfiguracja widzialności komentarzy użytkownika
W celu lepszego zabezpieczenia prywatności można wejść w zakładkę bezpieczeństwo i zaznaczyć pozycję bezpieczne przeglądanie
(Rys. 3). Gdy zostanie włączona ta funkcja, będzie szyfrowana cała
aktywność użytkownika w serwisie Facebook wszędzie, gdzie to możliwe, co utrudni innym osobom uzyskanie dostępu do jego informacji
w serwisie.
Rys. 3. Ustawienie trybu bezpiecznego przeglądania
Dodatkowo można zwiększyć bezpieczeństwo ustawiając wysyłanie powiadomień o logowaniu na maila lub telefon (Rys. 4). Spowoduje
555
to, że na skrzynkę pocztową lub telefon będą wysyłane powiadomienia
z datą i godziną.
Rys. 4. Konfiguracja wysyłania powiadomień
Kolejne zwiększenie prywatności danych można uzyskać poprzez
wejście w zakładkę Informacje, a następnie w podstawowych informacjach określić, co mogą widzieć osoby wchodzące na profil (Rys. 5).
Rys. 5. Dodatkowe opcje zabezpieczeń
556
Podsumowanie
W ramach pracy przedstawiono przykładowe zagrożenia występujące
podczas pracy w Internecie, portalach społecznościowych oraz jak
można skutecznie się przed nimi bronić. Dokonano prezentacji zagrożeń na jakie przeciętny użytkownik Internetu jest narażony. Pokazano
sposoby zabezpieczeń, które należy wykorzystać do celów ochrony
komputera przed niebezpieczeństwami z sieci. Dokonano prezentacji
jakie niebezpieczeństwa mogą czekać na osoby, które posiadają konto
na portalu społecznościowym. Zaprezentowano również metody, jak
chronić swoje dane, aby nie paść ofiarą tak zwanych cyberprzestępców.
Korzystanie z Internetu, jak również z portali społecznościowych
niesie za sobą coraz to nowe zagrożenia, które czyhają na nieświadomych użytkowników. Dlatego też nigdy nie można być do końca
pewnym tego, że nasz komputer, czy też konto na portalu jest dostatecznie zabezpieczone. Internetowi przestępcy są coraz bardziej
kreatywni i wymyślają coraz to nowe sposoby podejścia swoich potencjalnych ofiar. Obecne zabezpieczenia są w stanie uchronić przed
większością niebezpieczeństw. Dlatego też każdy kto korzysta z Internetu i portali powinien chronić swój komputer oraz dane najlepiej
jak to tylko możliwe. Ciągły wzrost zabezpieczeń oraz możliwości
ochrony, powoduje też to, że pojawiają się ich nowe rodzaje. Mimo
zaawansowanych technik obrony także sam człowiek musi wykazać się
zdrowym rozsądkiem przy korzystaniu z Internetu. Osoby wyłudzające informacje stosując różne sposoby marketingowe i psychologiczne
starają się osłabić czujność użytkowników portali i uzyskać od nich
poufne informacje, które później mogą być wykorzystane przeciwko
nim. Cyberprzestępcy również polubili sposoby, którymi posługują
się serwisy społecznościowe. Dzięki nim w bardzo szybko mogą oni
dotrzeć do dużej liczby użytkowników i np. starać się nakłonić ich do
kliknięcia w polecany link, pod którym znajduje się rzekomo ciekawy
lub śmieszny materiał. W rzeczywistości komputer użytkownika może
zostać zainfekowany wirusem czy koniem trojańskim lub po prostu
może zostać dołączony do sieci komputerów tzw. zombie, działających
na rozkazy internetowych przestępców.
557
Literatura
Mendrala D., Szeliga M., 2004. Bezpieczeństwo Twojego Komputera, Helion.
Viega J., 2010 Mity bezpieczeństwa IT. Czy na pewno nie masz się czego bać?
Helion.
Lenardon J., 2007. Zagrożenia w Internecie. Chroń swoje dziecko. Helion.
Michalak P.R., Daszkiewicz D., Musz A., 2009. Marketing wirusowy w Internecie, Helion.
Jasiołek K., 2010. Wyłudzają dane w Naszej Klasie i Facebooku. Jak się zabezpieczyć?, komputerswiat.pl, on-line: www.komputerswiat.pl/
nowosci/bezpieczenstwo/2010/32/jak-chronic-swoja-prywatnosc-na-portalach-spolecznosciowych.aspx.
Daszkiewicz K., Weidemann T., 2011. Facebook – jak chronić swoją prywatność,
PCWorld.pl, on-line: www.pcworld.pl/news/377391/Facebook.jak.
chronic.swoja.prywatnosc.html.
558

EPISTEME

Transkrypt

Podobne dokumenty

DPD Dodatkowe zalecenia - elektronika i sprzęt RTV AGD

Rysunek architektoniczno

Obróbka materiałów dla przemysłu lotniczego NOWOCZESNE NARZĘDZIA Gu