Резюме

Човешкото тяло се нуждае от минерали, за да функционира правилно. Тъй като недостигът на минерали води до множество сериозни нарушения, наложително е диетата да осигури правилното снабдяване с минерали. Поради факта, че бирата е една от най-популярните напитки в света, беше взето решение дали този вид напитка може да се счита за важен източник на макроелементи в диетата. За целите на това проучване бяха анализирани 52 вида бутилирана бира. Бирите са внесени в Полша от Мексико (четири бутилки), Китай (шест бутилки), Чехия (четири бутилки), Украйна (четири бутилки), Тайланд (осем бутилки), Виетнам (шест бутилки), Ирландия (четири бутилки), Германия (четири бутилки), Армения (четири бутилки), Италия (четири бутилки) и Португалия (четири бутилки). Анализът се извършва с помощта на рентгенова флуоресценция (XRF) и резултатите се подлагат на статистически анализ (U Тест на Ман – Уитни). Проучването показа, че бирата е добър източник на калций и че една бутилка (500 ml) покрива до 12% от дневната норма на Националния институт по храните и храненето във Варшава, Полша (IŻŻ), и до 15,5% в сравнение по американските норми. Останалите изследвани елементи (хлор, калий, фосфор) покриват до 3% от дневната нужда.

Въведение

Освен протеини, мазнини, въглехидрати и витамини, човешкият организъм се нуждае и от минерали, за да функционира правилно. Минералите изпълняват регулаторни и изграждащи функции [1] и тяхната недостатъчност или излишък в диетата може да са причините за развитието на множество заболявания, включително: артериална хипертония, исхемична болест на сърцето, рак, затлъстяване, диабет, анемия или остеопороза [2] ].

Много минерали, които са разтворими във вода, преминават във водна среда през околната почва. Други източници на елементи включват отпадъци и промишлени зауствания, изпускани в местните води. Освен това, химични съединения, които включват такива елементи като натрий, фосфор, калций, цинк или флуор, се използват за обработка, установяване на рН и пречистване на водата. Всички минерални източници във вода са характерни за даден регион и този факт е свързан със специфичното минерално съдържание на водите в даден район [3].

Материали и методи

Проби

52 бутилирани бири, внесени в Полша от различни пивоварни от Азия (Китай - 6 бири Pilzner, Тайланд - 6 бири Lager и 2 бири Porter, Виетнам - 6 бири Lager, Армения - 4 бири Lager), Южна Америка (Мексико - 4 бири Pilzner), и европейски държави (Италия - 4 бири Lager, Португалия - 2 бири Lager и 2 бири Porter, Чехия - 2 бири Lager и 2 бири Porter, Украйна - 2 бири Lager и 2 бири Pilzner, Германия - 2 бири Pilzner и 2 Kolsch бира, Ирландия - 2 целени бири и 2 бири Lager) бяха използвани за целите на това проучване. Напитките са закупени през 2017 г. в магазините на Заходньопоморско и Великополско войводство. След дегазация пробите от бира се събират в пластмасови туби от 20 ml. Впоследствие пробите бяха описани и съхранявани при - 20 ° C до етикетиране.

Анализ на минералното съдържание в проби от бира

Елементният анализ на течните проби е изследван с помощта на енергийно диспергиращ рентгенов флуоресцентен (EDXRF) спектрометър EPSILON3, закупен от Panalytical BV XRF, е аналитична техника, която може да се използва за определяне на химичния състав на голямо разнообразие от проби, включително твърди вещества, течности, каши и насипни прахове. Той може да анализира елементи от берилий (Be) до уран (U) в концентрация варира от 100 тегловни% до нива под ppm. В допълнение, софтуерът Omnia на Panalytical е идеален, когато не е установено конвенционално калибриране за материали, които изискват анализ. Създаден да осигури бързо и надеждно количествено определяне, усъвършенстваният алгоритъм за основни параметри на Omnian автоматично се справя с аналитичните предизвикателства, поставени от проби от широко различни видове.

Течните проби се поставят в чаши тип P1, диаметър 28 mm с пролен филм 4 µm (C3H6, 0.9 ml/g). Обемът на пробите е равен на 6 ml. Измерванията се извършват в хелий през 480 s. За количествен анализ е приложен софтуерът OMNIAN.

Границата на откриване (LLD [%]) се изчислява за всяка проба и всеки елемент по време на анализа и се извършва: за P — 0,001–0,0009%, за Cl — 0,002–0,001%, за K — 0,0009–0,0006%, за Ca— 0,001–0,0009%.

Статистическият анализ

Статистическият анализ беше извършен с помощта на програма Statistica 12.5 (StatSoft, Полша). Визуалното представяне на резултатите е изготвено с помощта на Excel 2007 в Windows 7. Аритметичните средства (AM) и стандартните отклонения на AM (SD) са изчислени за всяка изследвана група. Тестът на Шапиро-Уилк беше извършен, за да се определи подредбата на анализираните данни. Тъй като разпределението в повечето случаи се отклонява от нормалното, се използва непараметричен тест - Mann-Whitney U тест за сравнение между групи. Резултатите са проверени на ниво статистическа значимост стр стойност ≤ 0,05.

Резултати

Целта на работата беше да се изследват нивата на калций, хлор, калий и фосфор в бирата и дали бирите могат да бъдат добър източник на тези елементи за хората.

Ясни разлики по отношение на концентрацията на калций са наблюдавани в изследваните проби бира в зависимост от страната им на произход. Най-статистически значимите разлики са отбелязани между арменската, немската и мексиканската бира в сравнение с други изследвани страни. Най-добрите източници на калций са немските бири със средна концентрация на калций от 0,31 g/L (SD = 0,15) и арменските бири със средна концентрация на калций от 0,28 g/L (SD = 0,013). Концентрацията на този елемент в тези бири е по-висока в сравнение с всички други изследвани напитки. Най-ниската концентрация на калций се наблюдава в португалските бири, като средната концентрация не надвишава 0,05 g/L (SD = 0,01) (фиг. 1).

бирата

а Средна концентрация на калций [g/L] в бири с произход от различни страни; SD стандартно отклонение. б U Тест на Mann-Whitney за концентрация на калций в бири от различни страни; *стр ≤ 0,05; минимална стойност; максимална стойност и коефициент на вариация

Хлорът е следващият елемент, анализиран в бирите. Най-високата му концентрация се наблюдава в украинските напитки (0,100 g/L ± 0,083). Висока концентрация на този елемент се наблюдава и в португалски (0,066 g/L ± 0,003), ирландски (0,054 g/L ± 0,003) и тайландски бири (0,048 g/L ± 0,005). Най-ниската концентрация се наблюдава в чешката (0,023 g/L ± 0,001), немската (0,023 g/L ± 0,006) и мексиканската бира (0,024 g/L ± 0,001). Статистическият анализ показа значителни разлики по отношение на концентрацията на Cl в бирите, идващи от различни страни (фиг. 2). Няма статистически значими разлики между украинските бири в сравнение с тайландската ирландска и португалската и между тайландските в сравнение с виетнамските.

а Средна концентрация на хлорид [g/L] в бири с произход от различни страни; SD стандартно отклонение. б U Тест на Mann-Whitney за концентрация на калций в бира от различни страни; *стр ≤ 0,05; минимална стойност; максимална стойност и коефициент на вариация

Най-висока концентрация на калий се наблюдава в португалската (0,191 g/L ± 0,001), ирландската (0,189 g/L ± 0,003), украинската (0,175 g/L ± 0,061) и арменската (0,168 g/L ± 0,003) бири, като има предвид, че най-ниската концентрация на този елемент е налична в чешките (0,064 g/L ± 0,005) и мексиканските напитки (0,081 g/L ± 0,005). В този случай статистическият анализ също така показва значителни статистически разлики в съдържанието на този елемент в бирите между всички анализирани държави (фиг. 3).

а Средна концентрация на калий [g/L] в бири с произход от различни страни; SD стандартно отклонение. б U Тест на Mann-Whitney за концентрация на калций в бира от различни страни; *стр ≤ 0,05; минимална стойност; максимална стойност и коефициент на вариация

Следващият елемент, подложен на анализ, е фосфорът. Концентрацията на този елемент е била най-висока в португалската (0,036 g/L ± 0,0001), италианската (0,031 g/L ± 0,001) и арменската бира (0,031 g/L ± 0,001). Най-ниската концентрация се наблюдава в мексиканската (0,012 g/L ± 0,003), китайската (0,012 g/L ± 0,001) и чешката бира (0,013 g/L ± 0,001) и тези стойности са значително по-ниски в сравнение с всички останали изследвани напитки (фиг. 4). Няма статистически значими разлики между немската и ирландската, арменската и германската бира, китайската и мексиканската бира, чешката в сравнение с мексиканската и китайската и италианската в сравнение с немската и арменската бира.

а Средна концентрация на фосфор [g/L] в бира с произход от различни страни; SD стандартно отклонение. б U Тест на Mann-Whitney за концентрация на калций в бира от различни страни; *стр ≤ 0,05; минимална стойност; максимална стойност и коефициент на вариация

Дискусия

Бирата се счита за освежаваща напитка, която е добра за утоляване на жаждата от много потребители. Този факт може да бъде свързан със свойствата на напитката, които включват висока енергийна стойност, съдържанието на витамини, разтворими във вода, както и необходимите микроелементи [9]. Съдържанието на екстракта се абсорбира добре, тъй като частично се среща под формата на колоиди [9].

Качеството на бирата, нейният цвят и вкус също са силно повлияни от съдържанието на фосфор. Подходящото ниво на този елемент е строго регламентирано по време на целия процес на производство на бира [14]. Фосфорът е необходим за образуването на АТФ, образуването на двойна фосфолипидна мембрана около клетката на дрождите и буферирането на промяната на рН [21]. Недостигът на фосфат причинява проблеми с ферментацията и намалява растежа на клетките. Изследването, проведено от Alcazar et al. [27] за испанските бири съдържанието на фосфор в тези бири е на ниво от 0,218 g/L, докато проучванията, проведени от Американското дружество на пивоварните химици, Европейската конвенция за пивоварните и Японската конвенция за пивоварните [28], показват съдържание на фосфор в анализираните проби бира на ниво между 0,159 и 0,465 g/L. В нашата работа най-високото ниво на фосфор е 0,036 g/L и се отнася до португалските бири. Сравнявайки тези стойности с нормите за прием на фосфор, които са 700 mg/L на ден според полските и американските стандарти, се оказва, че една бутилка бира може да покрие 2,6% от дневните нужди по отношение на този елемент.

Подобно на калция, фосфорът е съставна част на хидроксиапатитите - основният строителен материал на твърдите тъкани [29]. Фосфорът е съставна част на нуклеиновите киселини, АТФ и фосфорилираните метаболити в много метаболитни пътища. Недостатъците на този елемент причиняват рахит при деца и остеомалация при възрастни [30]. Въпреки това, прекомерните количества фосфор също имат отрицателно въздействие върху човешкия организъм. Ниското съдържание на Ca: P е причина за вторичен хиперпаратиреоидизъм и вследствие на това може да е причина за загуба на костна маса [30]. Ето защо е толкова важно да се покрие ежедневната нужда от този елемент.

В малца има големи количества микроелементи и макроелементи. Изследвания на Светлана и Йозкан [33] показват, че малцът включва 4514 mg/kg Ca, 6370 mg/kg K, 2383 mg/kg Mg и 8865 mg/kg P. Въпреки това, проучванията показват също, че елементите остават в отработено зърно след отделянето от пивната мъст, което не увеличава запаса от минерали в бирата [33, 34].

Обобщавайки, въз основа на проучването може да се заключи, че бирата е добър източник на калциеви йони, но е лош източник на хлориди, калий и фосфор. Ако обаче сравним резултатите от нашите изследвания с резултатите, постигнати от други изследователи, трябва да се спомене, че различните видове бира се характеризират със значителни разлики в минералното съдържание, което е резултат от вида на водата, използваните ресурси за производството на напитки, класа на дрождите и технологичните процеси, прилагани по време на производството. Всички тези фактори могат да имат пряк ефект върху ролята на бирата в ежедневните нужди от минерали.

Препратки

Matwiejuk A (2009) Елементи и неговото значение в храненето на спортисти. Roczniki Naukowe Wyższej Szkoły Wychowania Fizycznego i Turystyki w Białymstoku, стр. 97–99 (на полски)

Charkiewicz AE, Szpak A, Poniatowski B, Korecki J, Sawicki Z (2009) Минерално съдържание на диетата на човека, живеещ в Бялосток. Bromat Chem Toksykol 62 (3): 625–628. (на полски)

Donohue JM, Abernathy CO, Lassovszky P, Hallberg G (2004) Насоки за качеството на питейната вода. Световна здравна организация. http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/nutintakes.pdf. Дата на влизане 02.03.2017

Nelson M (2005) Напитката Barbarian’s: история на бирата в древна Европа. Routledge, Ню Йорк, стр. 1–8

Център за изследване на общественото мнение (TNS OBOP) в Полша (2012) Използване на алкохолни напитки в Полша през 2012 г.

Rajkowska M, Holak M, Protasowicki M (2009) Макро- и микроелементи в различни бири. Nutr Sci Technol Qual 2 (63): 112–118

Fernández CE, Giacaman RA, Cury JA (2014) Concentración de fluoruro en aguas embotelladas comercializadas en Chile: importancia en caries y fluorosis dental. Rev Med Чили 142: 623–629. https://doi.org/10.4067/S0034-98872014000500011

(2014) Бира в Полша. Euromonitor Int

Pazera T, Rzemieniuk T (1998) Brewing. WSiP, Warszawa

Heaney RP (2002) Ефекти на кофеина върху костите и калциевата икономика. Food Chem Toxicol 40: 1263–1270

Bosscher D, Van Caillie-Bertrand M, Van Cauwenbergh R, Deelstra H (2003) Наличността на калций, желязо и цинк от млечни храни за кърмачета се влияе от разтворими диетични фибри и модифицирани нишестени фракции. Хранене 19: 641–645. https://doi.org/10.1016/S0899-9007(03)00063-7

Holick MF, Binkley NC, Bischoff-Ferrari HA, Gordon CM, Hanley DA, Heaney RP, Murad MH, Weaver CM (2011) Оценка, лечение и профилактика на дефицита на витамин D: насока за клинична практика на Ендокринното общество. J Clin Endocrinol Metab 96 (7): 1911–1930. https://doi.org/10.1210/jc.2011-0385

Abrams SA, Griffin IJ, Davila PM (2002) Абсорбция на калций и цинк от лактоза-съдържащи и безлактозни кърмачета. Am J Clin Nutr 76: 442–446. https://doi.org/10.1093/ajcn/76.2.442

Civitelli R, Villareal DT, Agnusdei D, Nardi P, Avioli LV, Gennari C (1992) Диетичен метаболизъм на l-лизин и калций при хора. Хранене 8: 400–405

Holick MF (2014) Остеомалация и рахит. Ревматология 16: 1997–2005

Kim KM, Choi SH, Lim S, Moon JH, Kim JH, Kim SW, Jang HC, Shin CS (2014) Взаимодействия между приема на калций в храната и минералната плътност на костите или костната геометрия при популация с нисък прием на калций (KNHANES IV 2008–2010 ). J Clin Endocrinol Metab 99: 2409–2417. https://doi.org/10.1210/jc.2014-1006

Buss T, Modlińska A, Lichodziejewska-Niemierko M, Niedoszytko M, Chełmińska M (2006) Хиперкалциемия и контрол на симптомите при напреднало раково заболяване. Pol Med Paliat 5: 34–38

Паун М (2010) Калциевият метаболизъм в здравето и болестите. Clin J Am Soc Nephrol 5: 23–30. https://doi.org/10.2215/CJN.05910809

Stewart AF (2005) Хиперкалциемия, свързана с рак. N Engl J Med 352: 373–379. https://doi.org/10.1056/NEJMcp042806

Serra AL, Schwarz AA, Wick FH, Marti HP, Wuthrich RP (2005) Успешно лечение на хиперкалциемия със синакалцет при реципиенти на бъбречна трансплантация с персистиращ хиперпаратиреоидизъм. Nephrol Dial Transpl 20: 1315–1319. https://doi.org/10.1093/ndt/gfh925

Preedy VR (2009) Бира в здравеопазването и профилактиката на заболяванията. Academic Press, Лондон

Sampermans S, Mortier J, Soares EV (2005) Начало на флокулация през Saccharomyces cerevisiae: ролята на хранителните вещества. J Appl Microbiol 98: 525–531

Ярош М (2010) Практически учебник по диететика. Институт по храните и храненето, Варшава

Otten JJ, Hellwig JP, Meyers LD (2006) DRI, прием на диетични справки: основното ръководство за нуждите от хранителни вещества. National Academies Press, Вашингтон, окръг Колумбия

Фернандес SMV, Лима JLFC., Рангел AOSS. (2000) Определяне на спектрофотометричен поток чрез инжектиране на общия фосфор в бирата, използвайки онлайн усвояване с UV/термично индуциране. Fresenius J Anal Chem 366: 112–115

Murray RK, Granner DK, Rodwell VW (2010) Harper’s biochemistry. PZWL, Варшава

Alcazar A, Pablos F, Martin MJ, Gonzalez AG (2002) Многовариантна характеристика на бирите според минералното им съдържание. Таланта 57: 45–52

Buckee GK (1995) Определяне на аниони в бирата чрез йонна хроматография. J Inst Brew 101: 429–430

Łagocka R, Bochińska JS, Noceń I, Jakubowska K, Góra M, Radlińska JB (2011) Влияние на минералния състав на питейната вода, взета от повърхностния прием на вода, за засилване на процесите на регенерация в минерализираната човешка зъбна тъкан. Pol J Environment Stud 20 (2): 411–416

Lim MY, O’Neale Roach J (2012) Метаболизъм и хранене. Elsevier Urban and Partner, Вроцлав, Полша

Włodyka-Bergier A, Bergier T (2011) Характеристики на прекурсорите на летливи странични продукти от хлорирането на водата във водопроводната мрежа на Краков. Environment Protect 3: 29–33

Smeets PWMH., Medema GJ, Van Dijk JC (2009) Холандската тайна: Как да осигурим безопасна питейна вода без хлор в Холандия. Пийте вода Eng Sci 2: 1–14. https://doi.org/10.5194/dwes-2-1-2009

Svetlana N, Özcan MM (2016) Минерално съдържание на малцови зърна ечемик, използвани като суровина на бира, консумирана като традиционни спиртни напитки. Ind J Trad Knowl 15 (3): 500–502. http://nopr.niscair.res.in/handle/123456789/34294

Webber HFP, Taylor L (1952) Проучване на съдържанието на флуор в бирата и пивоварните материали. J Inst Brew 58: 134–136