Magdalena Kowalówka, Grzegorz Kosewski, Juliusz Przysławski
PORÓWNANIE POTENCJAŁU ANTYOKSYDACYJNEGO MLEKA KOBIECEGO – SIARA VS MLEKO PRZEJŚCIOWE
Katedra i Zakład Bromatologii Uniwersytetu Medycznego im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu
Kierownik: prof. dr hab. J. Przysławski
Celem pracy było porównanie potencjału antyoksydacyjnego mleka ko-biecego – siary vs mleka przejściowego z uwzględnieniem sposobu żywienia. Mleko pozyskane w drugim tygodniu laktacji wykazywało statystycznie istot-nie wyższą aktywność antyoksydacyjną, oznaczoną metodą z użyciem rodnika DPPH, niż siara. Nie wykazano istotnych zależności między zdolnością prze-ciwutleniającą mleka kobiecego a dietą, nie mniej jednak, spożycie produktów zawierających przeciwutleniacze tj.: antyoksydacyjne witaminy i składniki mi-neralne, w drugim tygodniu było wyższe, co mogło przyczynić się do wzrostu potencjału antyoksydacyjnego mleka przejściowego.
Słowa kluczowe: mleko kobiece, potencjał antyoksydacyjny, DPPH, FRAP, sposób żywienia.
Key words: breast milk, antioxidant capacity, DPPH, FRAP, nutrition.
Mleko kobiece, oprócz dużej ilości składników odżywczych, które zaspokajają prawie wszystkie potrzeby dziecka dotyczące odżywiania, stanowi unikalny mecha-nizm obrony przed stresem oksydacyjnym i uszkodzeniami oksydacyjnymi DNA noworodka.
Skład mleka ulega zmianom w zależności od fazy laktacji, czasu rozwiązania ciąży, potrzeb dziecka, pory dnia oraz zależy od stanu zdrowia matki, jej fizjologii, a także sposobu żywienia, rasy, miejsca zamieszkania (1).
W okresie laktacji wyróżnia się 3 fazy: mleko początkowe (colostrum, siara) – pierwszy tydzień życia dziecka (dokładnie pierwsze 4 do 6 dni, aczkolwiek niektó-rzy autoniektó-rzy pojęcie to odnoszą tylko do 2-3 dnia laktacji), mleko przejściowe: do 14 dnia życia i mleko dojrzałe – pojawia się ok. trzeciego tygodnia po porodzie (2). Siara to wydzielina przedmleczna. Odznacza się wyższą zawartością białka, wita-min rozpuszczalnych w tłuszczach oraz składników wita-mineralnych i niższą zawarto-ścią tłuszczu i laktozy w porównaniu do mleka przejściowego (3). Colostrum pełni głównie funkcję immunologiczną, w mniejszym zaś stopniu odżywczą (4). Ponad połowę białka zawartego w siarze stanowią immunoglobuliny, głównie IgA.
Po-nadto występują inne czynniki odpornościowe tj.: laktoferryny i leukocyty. Mleko przejściowe to pokarm pojawiający się zazwyczaj w 7 dobie po porodzie. Jego skład stopniowo zmienia się, aż do momentu przejścia w mleko dojrzałe. Zwiększeniu ulegają zawartość laktozy, tłuszczu oraz wartość energetyczna. Ponadto, rośnie za-wartość witamin rozpuszczalnych w wodzie, a maleje poziom witamin rozpuszczal-nych w tłuszczach (4, 5). Skład mleka dojrzałego po pierwszym miesiącu laktacji w porównaniu do mleka przejściowego pozostaje względnie stały.
W wyniku różnych procesów zachodzących w organizmach żywych powstają re-aktywne formy tlenu (RFT). Nadmierny wzrost tych form prowadzi do zachwiania równowagi oksydacyjno-redukcyjnej i powstania stresu oksydacyjnego. Reaktyw-ne cząsteczki i wolReaktyw-ne rodniki w organizmie podlegają kontroli poprzez obecność enzymów antyoksydacyjnych i niskocząsteczkowych przeciwutleniaczy. W pokar-mie naturalnym wykazano obecność enzymatycznej bariery antyoksydacyjnej tj.: dysmutazy ponadtlenkowej, katalazy i peroksydazy glutationowej oraz związków o właściwościach przeciwutleniających, do których zalicza się α-tokoferol, β-karo-tenoidy, kwas askorbinowy, glutation, cysteinę, kwas moczowy.
Znaczącą rolę pełnią również składniki mineralne o charakterze antyoksydacyj-nym, m.in.: cynk, miedź, mangan i selen. Ilość pierwiastków śladowych w mleku kobiecym jest większa niż w mleku krowim. Do najistotniejszych zalicza się miedź i cynk (6).
W związku z tym, że pokarm naturalny posiada wszelkie niezbędne do prawidło-wego wzrostu składniki odżywcze i mineralne a także idealne proporcje poszczegól-nych składowych, należy promować stosowanie odpowiedniej diety przez kobiety w okresie laktacji. Dieta matki powinna być zróżnicowana oraz zawierać produkty o wysokiej jakości, ponieważ przekłada się to na skład jakościowy mleka (7).
W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące porównania potencjału antyok-sydacyjnego mleka kobiecego – siary vs mleka przejściowego, pobranego w pierw-szym i drugim tygodniu laktacji z uwzględnieniem sposobu żywienia.
MATERIAŁ I METODY
Badaniami objęto 20 zdrowych kobiet w wieku od 24 do 37 lat z Poznania i okolic, będącymi pacjentkami Ginekologiczno-Położniczego Szpitala Kliniczne-go Uniwersytetu MedyczneKliniczne-go im. K. MarcinkowskieKliniczne-go w Poznaniu. Na podstawie autorskiego kwestionariusza uzyskano podstawowe informacje dotyczące wieku, masy ciała, wzrostu, rodzaju porodu, miejsca zamieszkania, przyjmowanych suple-mentów diety i leków oraz stylu życia. Porody badanych kobiet odbyły się o czasie. W 77% były to porody naturalne, tylko czworo dzieci przyszło na świat w wyniku porodu zabiegowego. Prawie wszystkie kobiety (90%) nie paliły papierosów, tylko jedna okazjonalnie.
Mleko pobrano w pierwszym i drugim tygodniu laktacji. Próbki mleka (ok. 30 cm3) ściągane były za pomocą laktatora. Mleko przeznaczone do badań
stanowi-ło pokarm nadmiarowy, nie wykorzystywany w żywieniu noworodków. Uzyskany materiał biologiczny przechowywano w temp. -80°C do czasu wykonania analiz.
Ocenę wartości energetycznej całodziennej racji pokarmowej oraz poziomu spo-życia składników podstawowych przeprowadzono w oparciu o wywiad o spożyciu z ostatnich 24 godzin poprzedzających dzień pobrania mleka, z wykorzystaniem aplikacji przygotowanej w programie Microsoft Access 2000. Ocenę stopnia reali-zacji norm żywienia przeprowadzono wykorzystując aktualne normy żywienia.
Aktywność antyoksydacyjną badanego mleka oznaczono metodą spektrofoto-metryczną z wykorzystaniem syntetycznego rodnika DPPH (2,2-difenylo-1-pikrylo- hydrazylu) (8). W tym celu do 2ml metanolowego roztworu DPPH dodano 0,01 cm3
badanego mleka i inkubowano w ciemności przez 30 min, a następnie zmierzono absorbancję przy długości fali λ = 517 nm. Pomiar wykonano w trzech powtórze-niach. Wyniki badań podano w µmolach Troloxu/cm3 mleka, które wyliczono na
podstawie przygotowanej krzywej wzorcowej (y = 1045x – 3,013; R2 = 0,999).
Siłę redukującą wyznaczano testem FRAP (ang. Ferric Reducing Antioxidant
Power) na podstawie metody Benzie i Strain (9). Test ten opiera się na ocenie
zdol-ności redukcji kompleksu żelaza Fe3+– TPTZ (kompleks
żelazowo-2,4,6-tripiry-dylo-s-triazyny) do kompleksu Fe2+– TPTZ. Przygotowano 10 mM roztwór TPTZ
w 40 mM HCl, 20 mM FeCl3 i 0,3M buforze octanowym o pH 3,6. Uzyskane roz-twory zmieszano w stosunku 1:1:10. Do badań pobrano 2,4 cm3 roztworu Fe3+
– TPTZ i 0,02 cm3 badanego mleka. Wykonano trzy powtórzenia. Próby
inkubowa-no w temp. 37°C przez 10 min, a następnie mierzoinkubowa-no absorbancję przy długości fali λ = 595 nm. Uzyskane wyniki podano w µmol Fe2+/cm3 mleka na podstawie
krzy-wej wzorcokrzy-wej, sporządzonej przy użyciu wodnego roztworu siarczanu żelaza II (y = 0,923 + 0,029; R2 = 0,999).
Uzyskane wyniki badań potencjału antyoksydacyjnego w siarze i mleku przej-ściowym poddano analizie statystycznej, wykorzystując pakiet Statistica PL ver. 13.0. Istotność różnic pomiędzy badanymi grupami, dla zmiennych o rozkładzie zgodnym z normalnym, zweryfikowano testem t-Studenta przy poziomie istotności p < 0,05. W celu wykazania zależności między całkowitą zdolnością antyoksydacyj-ną a dietą badanych kobiet analizowano współczynnik korelacji r-Pearsona.
WYNIKI I ICH OMÓWIENIE
Wyniki badań, dotyczące potencjału przeciwutleniającego mleka kobiecego przedstawiono w tab. 1 i 2. Tabela 1 przedstawia zdolność omawianego materia-łu biologicznego do zmiatania rodników DPPH. Zaobserwowano, że zdolność ta, w mleku przejściowym, była wyższa niż w siarze i wynosiła odpowiednio 3,94 ± 0,96 i 3,34 ± 0,96 µmol Troloxu/cm3 mleka kobiecego. Uzyskane wartości różniły się statystycznie istotnie (p = 0,002). Podobne wyniki wykazała w swoich badaniach Szlagatys-Sidorkiewicz (10). Mimo wyższej całkowitej zdolności
anty-oksydacyjnej w mleku właściwym, zawartość witamin przeciwutleniających A i E była znamiennie niższa (11, 12). Zivkovic i współpr. (13) wykazała natomiast wyż-szą całkowitą zdolność antyoksydacyjną oznaczoną metodą z DPPH w siarze niż w mleku przejściowym. Podobną tendencję zaobserwowała Napierała i współpr. (14). Te rozbieżne wyniki mogą świadczyć o tym, że nie tylko faza laktacji ma wpływ na zawartość antyoksydantów, ale także inne czynniki mogą modulować całkowitą zdolność antyoksydacyjną. Jednym z nich może być stężenie enzymów antyoksydacyjnych w mleku. Według wielu badaczy, ich aktywność wzrasta w mia-rę dojrzewania mleka (15-17).
Tabela 1. Aktywność antyoksydacyjna mleka kobiecego wyrażona zdolnością zmiatania rodnikaDPPH.
Table 1. Antioxidant capacity, DPPH radical scavenging activity values for colostrum and transitional human milks. Parametr pobrania Czas
mleka
Wartość średnia [µmol Troloxu/
ml mleka] Mediana min. max. Wariancja
Poziom istotności* p < 0,05 DPPH 1 TYDZIEŃ 3,34 ± 0,96a 3,23 1,53 5,30 0,92 0,002 2 TYDZIEŃ 3,94 ± 1,27b 3,90 1,80 7,05 1,62 * test t-Studenta, wartości oznaczone literami a,b różnią się statystycznie istotnie.
W tab. 2 zestawiono wyniki potencjału antyoksydacyjnego uzyskane meto-dą FRAP. Większą zdolnością do chelatowania jonów żelaza odznaczała się siara (24,7 ± 6,96 µmol Fe2+/cm3 mleka) w porównaniu do mleka uzyskanego w
dru-gim tygodniu laktacji (22,4 ± 5,25 µmol Fe2+/cm3 mleka). Rozbieżne wyniki
poten-cjału antyoksydacyjnego analizowanego mleka, pobranego w pierwszym i drugim tygodniu laktacji, wynikają najprawdopodobniej z zastosowania różnych technik analitycznych i specyfiki pomiaru.
Tabela 2. Aktywność antyoksydacyjna mleka kobiecego oznaczona metodą redukcji żelaza Fe3+ do Fe2+ (FRAP).
Table 2. Antioxidant capacity of human breast milk determined by FRAP methods. Parametr pobrania Czas
mleka
Wartość średnia (µmol Fe2+/ cm3
mleka) Mediana min. max. Wariancja
Poziom istotności* p < 0,05 FRAP 1 TYDZIEŃ 24,7 ± 6,96b 25,3 12,6 38,06 18,5 0,003 2 TYDZIEŃ 22,4 ± 5,24a 21,8 14,4 36,66 16,7 * test t-Studenta, wartości oznaczone literami a, b różnią się statystycznie istotnie
Analiza diety wykazała, iż u ok. 65% badanych kobiet zwyczajowa dieta nie pozwoliła na realizację normy na energię i tłuszcz na poziomie średniego zapotrze-bowania w grupie (EAR) w pierwszym i drugim tygodniu laktacji (tab. 3). Racje po-karmowe matek odznaczały się również zbyt niską podażą węglowodanów (47-65% kobiet poniżej normy). Większość badanych kobiet (82%) spożywało natomiast w obu tygodniach wystarczającą ilość białka. Ponadto, stwierdzono brak dostatecz-nego spożycia witamin i pierwiastków antyoksydacyjnych, a w szczególności wi-taminy E (71-82% matek poniżej normy) i cynku (60-82% kobiet poniżej normy). Mimo to, spożycie witaminy C i E oraz pierwiastków antyoksydacyjnych było zna-miennie wyższe w drugim tygodniu laktacji, choć nie stwierdzono istotnych za-leżności pomiędzy spożyciem składników antyoksydacyjnych w diecie kobiet kar-miących a potencjałem antyoksydacyjnym mleka. Nie wykazano również wpływu suplementacji na zdolność antyoksydacyjną (dane nie prezentowane).
Tabela 3. Podaż energii oraz wybranych składników odżywczych w grupie kobiet karmiących w pierwszym i drugim tygodniu laktacji.
Table 3. Energy intake and main nutritious ingredients in diets of women in the first and second week of lactation. Parametr Średnie spożycie1 tydzień Liczba osób (%) Średnie spożycie2 tydzień Liczba osób (%)
< normy > normy < normy > normy Energia
(kcal) 1507 ± 527a 64,7 35,3 1946±579a 64,7 35,3
Białko (g) 61,4 ± 20,5a 17,6 82,4 82,6 ± 16,2a 17,6 82,4 Tłuszcz (g) 55,8 ± 34,5a 64,7 35,3 60,0 ± 20,8a 70,6 29,4 Węglowodany (g) 209 ± 86,7a 64,7 35,3 301 ± 157b 47,1 52,9 Witamina A (µg) 958 ± 392a 47,1 52,9 917 ± 461a 64,7 35,3 Witamina E (mg) 9,74 ± 4,76a 82,4 17,6 12,02 ± 8,33b 70,6 29,4 Witamina C (mg) 212 ± 125a 47,1 52,9 357 ± 128b 41,2 58,5 Cynk (mg) 7,95 ± 2,44a 82,4 17,6 11,3 ± 2,97b 58,8 41,2 Mangan (mg) 3,76 ± 1,42a 35,3 64,7 5,17 ± 2,07b 35,3 64,7 Miedź (mg) 1,03 ± 0,62a 64,7 35,3 1,55 ± 0,73b 41,2 28,8
* test t-Studenta, wartości oznaczone literami a,b różnią się statystycznie istotnie
Całkowita zdolność antyoksydacyjna jest miarą aktywności wszystkich prze-ciwutleniaczy występujących w omawianym materiale badawczym, które chronią tłuszcze i białka przed ich degradacją na drodze utlenienia. Skład pokarmu natural-nego podlega wieloczynnikowej regulacji. Obecność wielu antyoksydantów w
mle-ku smle-kutecznie wspiera obronę przeciwutleniającą i przyczynia się do zmniejszania nasilenia stresu oksydacyjnego u dzieci karmionych piersią. Pokarm naturalny jest więc niezbędnym czynnikiem do ochrony noworodka przed stresem oksydacyjnym.
WNIOSKI
Całkowita zdolność antyoksydacyjna mleka kobiecego, wyrażona zdolnością zmiatania rodnika DPPH była wyższa w drugim tygodniu laktacji. Nie wykazano
istotnych zależności między zdolnością przeciwutleniającą mleka kobiecego a dietą, nie mniej jednak spożycie produktów zawierających przeciwutleniacze tj.: witamina E i C oraz składniki mineralne: Zn, Cu i Mn w drugim tygodniu było wyższe, co mo-gło przyczynić się do wzrostu potencjału antyoksydacyjnego mleka przejściowego.
K o w a l ó w k a M . , K o s e w s k i G . , P r z y s ł a w s k i J . COMPARISON OF ANTIOXIDANT CAPACITY OF BREAST MILK
– COLOSTRUM VS TRANSITIONAL MILK S u m m a r y
Introduction: Colostrum is a pre-milk secretion present for the first few days after childbirth.
Tran-sitional milk appears in the second week of lactation and lasts until about day 14 of the puerperium. The concentrations of individual antioxidants varies depending on lactation time.
Aim: The comparison of the antioxidant potential of breast milk – colostrum vs. transitional milk,
including diet.
Material and methods: The study group consisted of 20 women aged 24 to 37 from Poznań and the surrounding area. Milk was taken in the first and second week of lactation using a breast pump. In the research, two methods were used: free radical scavenging DPPH (μM Trolox) and the reduction of Fe3+
to Fe2+ - FRAP (μM Fe2+).
An analysis of the qualitative and quantitative composition of daily food rations was made based on a 24-hour dietary recall before collection. The significance of differences between results was calculated using the Student’s t-test at the level of significance, p < 0.05.
Results: The higher antioxidative potential, determined by the DPPH method and expressed 3.94 ± 1.27, was characterized by transitional milk. For colostrum, the total antioxidant capacity was 3.34 ± 0.96. The obtained values were statistically significant (p = 0.002). The antioxidant capacity determined by the FRAP method was significantly higher in colostrum, compared to milk obtained in the second week of lactation (24.7 ± 6.96 vs. 22.4 ± 5.24; p = 0.003).
Evaluation of diet showed that for most women surveyed, the usual diet did not allow the implemen-tation of the standard for basic nutrients at the level of EAR (Estimated Average Requirement) in the first and second weeks of lactation. The consumption of vitamins C and E and antioxidant elements was significantly higher in the second week of lactation.
Conclusions: The total antioxidant capacity of breast milk, expressed as the ability to scavenge the
DPPH radical, was higher in the second week of lactation. There was no significant relationship between the antioxidant capacity of breast milk and diet, but the consumption of antioxidant-containing products, i.e., vitamin E and C, and minerals: Zn, Cu, and Mn in the second week was higher, which could have contributed to the increase in the antioxidant potential of transitional milk.
PIŚMIENNICTWO
1.Martysiak-Żurowska D., Wenta W.A.: Comparison of ABTS and DPPH methods for assess-ing the total antioxidant capacity of human milk. Acta Sci. Pol. Technol. Aliment., 2012; 1(11): 83-89. – 2. Kowalska D., Gruczyńska E., Bryś J.: Mleko matki – pierwsza żywność w życiu człowieka. Probl. Hig. Epidemiol., 2015; 96(2): 387-39. – 3. Lawrence R.A., Lawrence R.M.: Biochemistry of human milk. W: Breastfeeding: A guide for the medical profession. Elsevier Mosby, 2011; – 4. Ballard O., Morrow A.L.: Human milk composition: nutrients and bioactive factors. Pediatr. Clin. North. Am., 2013; 60(1): 49-74. – 5. Zdrojewicz Z., Herman M., Sałamacha M., Starostecka E.: Ludzkie mleko-fakty i mity. Pediatr. Med. Rodz., 2017; 13(1): 11-20. – 6. Strabak V.: Hormones and bioactive substances in milk: a rudiment or a message? Mater. Med. Pol., 1992; 24: 209-14. – 7. Borszewska-Kornacka M.K., Rachtan- -Janicka J., Wesołowska A., Socha P., Wielgoś M., Żukowska-Rubik M., Pawlus B.: Stanowisko Grupy Ekspertów w sprawie zaleceń żywieniowych dla kobiet w okresie laktacji. Standardy Medyczne/Pedi-atria, 2013; 10: 265-279. – 8. Meléndez N.P., Nevárez-Moorillón V., Rodríguez-Herrera R., Espinoza J.C., Aguilar C.N.: A microassay for quantification of 2,2-diphenyl-1picrylhydracyl (DPPH) freeradical scav-enging. Afr. J. Biochem. Res., 2014; 8,1: 14-18. – 9. Benzie I.F., Strain J.J.: The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as a measure of “antioxidant power”: the FRAP assay. Anal. Biochem., 1996; 15: 239(1): 70-7. – 10. Szlagatys-Sidorkiewicz A., Zagierski M., Renke J., Korzon M.: Antyoksydacyjne własności pokarmu naturalnego. Medycyna Wieku Rozwojowego, 2004; VIII, II: 353-358.
11. Szlagatys-Sidorkiewicz A., Zagierski M., Jankowska A., Łuczak G., Macur K., Bączek T., Kor-zon M., Krzykowski G., Martysiak-Żurowska D., Kamińska B.: Longitudinal study of vitamins A, E and lipid oxidative damage in human milk throughout lactation. Early Hum Dev., 2012; 88 (6): 421-4. – 12. Zarban A, Taheri F, Chanhkandi T, Sharifzadeh G, Khorashadizadeh M.: Antioxidant and radical scavenging activity of human colostrum, transitional and mature milk. J. Clin. Biochem. Nutr. Sep., 2009; 45: 150-4. – 13. Živković J., Sunarić S., Trutić N., DenićM., Kocić G., Jovanović T.: Antioxidants and antioxidant capacity of human milk. Scientific J. of the Faculty of Medicine in Niś., 2015; 32(2): 115-125. – 14. Napierala M., Merritt TA., Miechowicz I., Mielnik K., Mazela J., Florek. E.: The effect of maternal tobacco smoking and second-hand tobacco smoke exposure on human milk oxidant-antioxidant status. Environ Res., 2019; 170: 110-121. – 15. Oveisi MR., Sadeghi N., Jannat B., Hajimahmoodi M., Behfar A., Jannat F., Nasaba FM.: Human breast milk provides better antioxidant capacity than infant formula. Iran. J. Pharm. Res., 2010; 9: 445-449. – 16. Matos C., Ribeiro M., Guerra A.: Breastfeeding: Antioxi-dative properties of breast milk. J. of Applied Biomedicine, 2015; 15: 169-180. – 17. L’Abbe M.R., Friel JK.: Superoxide dismutase and glutathione peroxidase content of human milk from mothers of premature and full-term infants during the first 3 months of lactation. J. of Pediatric Gastroenterology and Nutrition, 2000; 31: 270-274.
