Serwis www.forummleczarskie.pl wykorzystuje ciasteczka (ang. cookies) w celu gromadzenia informacji, które pozwalają lepiej adaptować stronę do potrzeb i preferencji Czytelników oraz budować statystyki dotyczące oglądalności. Cookies można wyłączyć w każdej chwili w ustawieniach przeglądarki internetowej. Brak takiej zmiany oznacza możliwość zapisu w pamięci urządzenia. Więcej informacji znajdą Państwo w Polityce prywatności. Zamknij

Forum Mleczarskie Biznes 1/2019 (35)

dr inż. Dorota Zaręba, ZSSG Warszawa
dr hab. Małgorzata Ziarno, prof. SGGW, SGGW Warszawa

Laktoferyna: Laktoferyna mleka krowiego jako dodatek do żywności

W 2012 roku w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej opublikowano Decyzję Wykonawczą Komisji z 22 listopada 2012 r. zezwalającą na wprowadzenie do obrotu laktoferyny bydlęcej, jako nowego składnika żywności, zgodnie z rozporządzeniem (WE) nr 258/97 Parlamentu Europejskiego i Rady. To zezwolenie zostało oparte na opinii naukowej w sprawie laktoferyny bydlęcej („Scientific opinion on bovine lactoferrin”), przygotowanej w kwietniu 2012 roku przez Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA) i podającej, że laktoferyna znajdująca się w mleku krowim jest bezpieczna w odpowiednich warunkach stosowania i przy zachowaniu odpowiednich norm i poziomów zastosowania. Opinia ta została podtrzymana przez EFSA podczas wydanej w czerwcu tego samego roku innej opinii w sprawie tego składnika. Zgodnie z opublikowaną Decyzją Wykonawczą Komisji laktoferyna bydlęca jest oznaczana na etykiecie zawierających ją środków spożywczych jako „laktoferyna z mleka krowiego”.

Również w USA FDA (Food and Drug Administration) uznała laktoferynę za substancję o statusie GRAS (Generally Regarded as Safe), tj. bezpieczną dla ludzi.

Z tych powodów warto przedstawić podstawowe informacje dotyczące tego białka, jak również jego właściwości terapeutyczne i informacje dotyczące stosowania laktoferyny jako dodatku do żywności.

Laktoferyna bydlęca i laktoferyna ludzka

Laktoferyna bydlęca (bLF) jest białkiem naturalnie występującym w mleku krowim i wchodzi w skład białek serwatkowych (stanowi około 1% białek serwatkowych). Po raz pierwszy została zidentyfikowana w 1939 r. przez duńskich chemików (Søren Pedera Lauritza Sørensena, znanego z opracowania koncepcji skali pH oraz pomiaru kwasowości i zasadowości, a także jego żony i laboratoryjnej współpracowniczki Margrethe Høyrup Sørensen) i nazwana czerwoną frakcją mleka (ang. red fraction). Dopiero w 1960 r. została wydzielona i oczyszczona z mleka krowiego oraz mleka ludzkiego i te badania przyczyniły się do nadania obecnie obowiązującej nazwy temu białku: laktoferyna („lakto-” mleczny, „feryna” wiążący żelazo, bowiem cechą charakterystyczną laktoferyny jest intensywny czerwony kolor pojawiający się podczas inkubacji w obecności jonów żelaza). Wydzielono dwie różne formy laktoferyny: hololaktoferynę (zawierającą jony żelaza) oraz apolaktoferynę (niezawierającą żelaza). Dalsze badania dowiodły, że to endogenne białko występuje nie tylko w mleku, ale jest również produkowane przez komórki nabłonka, który wyściela gruczoły wydzielnicze, a więc znajduje się w wielu płynach ustrojonych takich jak łzy (2-3,8 g/l), ślina (20 mg/l), pot, krew pępowinowa, sok żołądkowy, płyn mózgowo-rdzeniowy, żółć, mocz, wydzielina z oskrzeli, pochwy oraz płyn nasienny. Jest także wytwarzane w trzustce i nerkach, gdzie uczestniczy w regulacji poziomu wolnego żelaza wydalanego z moczem, oraz w neutrofilach (granulocytach obojętnochłonnych), skąd jest uwalniane podczas reakcji odpornościowych. Stężenie laktoferyny w osoczu krwi zdrowego organizmu wynosi ok. 0,3 mg/l, ale w przypadku infekcji może zwiększyć się do nawet 200 mg/l.

Najwięcej laktoferyny jest jednak w mleku matki. W mleku krowim zawartość laktoferyny waha się w granicach od 50 aż do nawet 300 mg/litr. Siara krowia zawiera nawet 5-krotnie więcej laktoferyny niż mleko. Laktoferyna bydlęca jest białkiem globularnym o masie molekularnej ok. 77 kDa, zawierającym pojedynczy łańcuch polipeptydowy złożony z 689 aminokwasów.

Odpowiednikiem laktoferyny bydlęcej w mleku kobiecym jest laktoferyna ludzka (hLF), której zawartość w mleku kobiecym może sięgać do 1 g/l (dla porównania, siara ludzka może zawierać do 7 g laktoferyny w 1 litrze – wyniki badań sugerują, że laktoferyna jest głównym źródłem żelaza dla organizmu dziecka w pierwszym okresie jego życia). Białka te wykazują znaczne podobieństwo w składzie aminokwasów (77% zgodności) i peptydów N-końcowych, odpowiedzialnych za aktywność przeciwdrobnoustrojową. Oba białka charakteryzują się również pewnymi różnicami – m.in. liczbą tzw. miejsc glikozylowanych, istotnych w procesach neutralizowania niektórych wirusów lub toksyn bakteryjnych – w cząsteczce laktoferyny bydlęcej jest ich 5, zaś w cząsteczce laktoferyny ludzkiej tylko 3 (być może dlatego uważa się, że laktoferyna bydlęca wykazuje silniejsze właściwości bakteriobójcze, w porównaniu do laktoferyny ludzkiej). Laktoferyna ludzka występuje w postaci 3 izoform (α, β, γ), których odmienność jest związana z różnymi funkcjami tego białka w organizmie. A co najważniejsze, laktoferyna bydlęca wykazuje istotnie mniejsze powinowactwo do właściwego receptora w dwunastnicy i jelicie cienkim niż laktoferyna ludzka (jest to powodem podejmowanych prób otrzymania tzw. rekombinowanej ludzkiej laktoferyny, talaktoferyny, która powinna wykazywać się odpowiednio lepszym powinowactwem do receptora jelitowego).


Laktoferyna (inne nazwy: laktotransferyna, laktoferryna, skrót: LF), podobnie jak inne białka, jest wrażliwa na wysokie temperatury. Ulega denaturacji w temperaturze 90°C (przy pH obojętnym) lub w temperaturze 80°C (w pH powyżej 7), natomiast w temperaturze 75°C przez 15 sekund nie zmienia swojej aktywności biostatycznej wobec komórek bakterii. Również zamrażanie zmniejsza istotnie zawartość laktoferyny. Laktoferyna charakteryzuje się dużą stabilnością w szerokim zakresie pH (jest aktywna w pH do 3,5). Podanie laktoferyny do organizmu drogą pokarmową powoduje, że ulega ona trawieniu w kwaśnym środowisku soku żołądkowego, z uwolnieniem stabilnych peptydów nadal wykazujących właściwości przeciwdrobnoustrojowe (spośród tych peptydów największą aktywność wykazują laktoferycyna i laktoferampina), ale bez dalszej zdolności do wiązania jonów żelaza.

Laktoferyna wykazuje duże powinowactwo do jonów żelaza, przy czym znacznie większe powinowactwo dotyczy Fe3+ niż Fe2+. Jony żelaza, po związaniu z cząsteczką laktoferyny, są niedostępne dla otoczenia, aż do momentu ich uwolnienia. To właśnie stopień wysycenia cząsteczki białka jonami żelaza sprawia, że białko to może występować w trzech postaciach: apolaktoferyny (niezwiązanej z jonami żelaza), hololaktoferyny (związanej z dwoma jonami żelaza) oraz monolaktoferyny (formy przejściowej zawierającej jeden jon żelaza).

Zdolność laktoferyny do łączenia się z jonami żelaza wynika z naturalnych właściwości tego białka, które zaliczane jest do glikoprotein z rodziny transferyn (siderofilin) i podobnie jak pozostałe białka z tej grupy ma zdolności do silnego i odwracalnego wiązania (sekwestrowania, chelatowania) jonów żelaza. Chelatowanie żelaza przez cząsteczki laktoferyny sprawia, że związki żelaza obecne w środowisku przestają być biodostępne dla mikroorganizmów obecnych w tym samym środowisku. Na tym głównie polega aktywność biostatyczna (a szczególnie antybakteryjna) laktoferyny – jony żelaza są niezbędne do rozwoju i namnażania wielu mikroorganizmów. Chyba oczywiste jest, że apolaktoferyna wykazuje większą aktywność przeciwbakteryjną niż hololaktoferyna (natomiast hololaktoferyna jest bardziej oporna na działanie wysokiej temperatury i enzymów proteolitycznych).

W ciągu ostatnich lat laktoferyna stała się jednym z najintensywniej badanych białek. A ponieważ laktoferyna bydlęca jest tańsza i łatwiejsza do pozyskania w istotnych ilościach, to w badaniach przedklinicznych i klinicznych oceniających skuteczność stosowania tego białka to właśnie bLF, a nie hLF, jest obiektem badań.

Kompleksy laktoferyny z żelazem są bardzo dobrze przyswajane przez organizm. Białko to wykazuje właściwości m.in. przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe (przeciwko wirusom otoczkowym i bezotoczkowym), przeciwgrzybicze, przeciwpasożytnicze, przeciwzapalne, przeciwnowotworowe, przeciwutleniające i immunomodulujące.

Właściwości terapeutyczne białka

Laktoferyna charakteryzuje się wielokierunkowymi właściwościami odżywczymi i prozdrowotnymi, dlatego niejednokrotnie jest nazywana białkiem multipotencjalnym. Białko to jest podstawowym elementem systemu odporności wrodzonej, nieswoistej, zarówno człowieka, jak i innych ssaków.

Laktoferyna wywiera wpływ na tkankę kostną, skórę, włosy, paznokcie, jak również przebieg leczenia górnych dróg oddechowych. Jako składnik siary, czyli pierwszych porcji mleka matki, działa ochronnie na organizm dziecka. Jest elementem wzmacniającym układ immunologiczny dziecka – to dzięki temu białku młody organizm nabiera odporności wrodzonej. Jako składnik diety laktoferyna chroni naturalną florę jelit, chroni organizm przed wolnymi rodnikami, zapobiega rozwojowi artretyzmu. Aktywuje komórki NK układu immunologicznego. Wiadomo że laktoferyna wpływa na odpowiedź immunologiczną organizmu, przyspieszając dojrzewanie limfocytów T i B. Działanie immunomodulujące polega na stymulowaniu procesu fagocytozy, wychwytywania i wchłaniania poprzez makrofagi drobnych form organicznych (w tym wirusów, bakterii, pierwotniaków i grzybów). Wykazuje również silne działanie immunotropowe, tzn. stymuluje komórki systemu immunologicznego do szybkiego dojrzewania i regulacji odpowiedzi odpornościowej. Ważnym efektem działania laktoferyny jest pozytywny wpływ na komórki nabłonkowe jelita cienkiego – białko to stymuluje zarówno ich proliferację, jak i różnicowanie, dzięki czemu zwiększa się aktywność enzymów trawiennych uwalnianych w jelicie cienkim.

Laktoferyna działa przeciwzapalnie w jamie ustnej niszcząc bakterie, które rozwijają się w śluzie osób chorych na mukowiscydozę. Laktoferyna wykazuje zdolność do wchodzenia w interakcje ze strukturami powierzchniowymi komórek bakteryjnych. W komórkach bakterii Gram-ujemnych laktoferyna wiąże się z lipidem A lipopolisacharydów ściany komórkowej, czym doprowadza do uszkodzenia tej ściany i śmierci komórki. W przypadku bakterii Gram-dodatnich laktoferyna wiąże się z kwasami lipotejchojowym i tejchojowym błony komórkowej, co wywołuje rozluźnienie struktury błony komórkowej bakterii, ułatwia wnikanie lizozymu do wnętrza komórki bakteryjnej i jej lizę. Ponadto laktoferyna uszkadza białka decydujące o wirulencji bakterii. Łączy się ze strukturami powierzchniowymi wirusów, grzybów oraz bakterii, blokuje również miejsce przyłączenia patogenów w błonie komórkowej gospodarza, hamuje receptory komórkowe patogenów, uniemożliwia wniknięcie wirusów do komórek gospodarza (z tego powodu w niektórych preparatach medycznych laktoferyna jest dodawana do antybiotyków).

Laktoferynę stosuje się także w lekach na chorobę Alzheimera, AIDS, SM (stwardnienie rozsiane) czy astmę. Badania na zwierzętach sugerują skuteczność działania laktoferyny bydlęcej (podawanej doustnie) w zakażeniu żołądka wywołanym przez Helicobacter pylori, w zakażeniach wywołanych przez Staphylococcus aureus, infekcjach układu moczowego wywołanych przez Escherichia coli. Najnowsze badania dowodzą korzystnego wpływu suplementacji laktoferyną na zmniejszenie częstości występowania martwiczego zapalenia jelit u przedwcześnie urodzonych noworodków o masie urodzeniowej ciała poniżej 1250 g.


Właściwość chelatowania żelaza przez laktoferynę jest wykorzystywana w medycynie do produkcji preparatów żelaza o zwiększonym wchłanianiu. Chelatowanie żelaza sprawia także, że laktoferyna wykazuje działanie statyczne, czyli hamuje rozwój mikroorganizmów i zapobiega tworzeniu biofilmu przez wiele z nich (w tym Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus mutans). Co ciekawsze tworzenie biofilmu przez patogeny jest hamowane przez laktoferynę w stężeniach parokrotnie mniejszych niż stężenie bakteriostatyczne. Bakteriostatyczną aktywność laktoferyny wykazano zarówno w stosunku do bakterii Gram-ujemnych, jak i Gram-dodatnich. Efekt ten również znajduje zastosowanie medyczne – w sprayach do nosa i tabletkach do ssania o działaniu przeciwdrobnoustrojowym. W produktach spożywczych przedłuża ich przydatność do spożycia, zaś w produkcji warzywnej eliminuje konieczność stosowania pestycydów.

Przemysłowa produkcja laktoferyny

Te unikalne właściwości laktoferyny powodują, że od lat są opracowywane techniki jej wydzielania i oczyszczania z mleka lub serwatki. Postęp w technikach separacji białkowych składników mleka sprzyjają temu. Obecnie w produkcji na skalę przemysłową do izolowania laktoferyny bydlęcej z odtłuszczonego mleka najczęściej wykorzystuje się metodę chromatografii kationowymiennej, wieloetapową ultrafiltrację i stosowanie odpowiedniej regulacji pH, co pozwala na rozdzielenie laktoferyny od innych białek serwatkowych (w tym α-laktoalbuminy i β-laktoglobuliny charakteryzujących się inną wartością punktu izoelektrycznego niż bLF). Eluent suszy się rozpyłowo i odsiewa duże cząstki. Gotowy preparat ma postać proszku o wilgotności mniejszej niż 4,5% i zawartości ponad 93% białka (z czego laktoferyny bydlęcej musi być ponad 95%). Zawiera mniej niż 350 mg żelaza w 1 kg. Praktycznie preparat jest całkowicie rozpuszczalny (roztwór 2% w temperaturze 20°C) i ma pH w zakresie 5,2-7,2. Jest bezwonny o lekko różowej barwie.

Pierwszą przemysłową produkcję laktoferyny bydlęcej z odtłuszczonego mleka i serwatki uruchomiono w 1985 r. Obecnie roczna światowa produkcja laktoferyny wynosi ponad 60 ton (w samej Unii Europejskiej jest to ok. 38 ton rocznie), a liderami są firmy belgijsko-holenderskie, nowozelandzkie, australijskie i francuskie.

Zastosowanie białka

Obecnie laktoferyna bydlęca znajduje zastosowanie m.in. w produkcji preparatów do początkowego żywienia niemowląt, przetworzonych produktów zbożowych, przetworów mlecznych, napojów bezalkoholowych, ciastek, cukierków, gum do żucia, jako składnik środków spożywczych specjalnego przeznaczenia medycznego (dla niemowląt i dzieci) oraz suplementów diety.

Badania doświadczalne dowodzą, że laktoferyna nie wykazuje działania przeciwbakteryjnego w stosunku do bakterii probiotycznych, nie wpływa również na żywotność komórek bakterii z rodzaju Lactobacillus, gdyż te nie wymagają żelaza do wzrostu. W przypadku bakterii z rodzaju Bifidobacterium, obserwuje się efekt stymulujący laktoferyny na populację komórek bakteryjnych poprzez udostępnianie im jonów żelaza. Oznacza to, że preparaty laktoferyny mogą z powodzeniem służyć do wzbogacania wartości odżywczej lub zdrowotnej mlecznych produktów fermentowanych.

W odżywkach dla dzieci laktoferyna wpływa na stymulację układu odpornościowego u dzieci. Produkty zawierające laktoferynę mogą być stosowane praktycznie bez ograniczeń, chociaż niepożądane skutki uboczne spożywania tego białka są obserwowane, ale po przyjęciu znacznych dawek, na poziomie ponad 2000 mg/kg masy ciała. Z tego powodu przepisy UE regulują maksymalny poziom zastosowania bLF w żywności. Maksymalny poziom zastosowania bLF w napojach na bazie mleka wynosi 200 mg w 100 g, a w przypadku mieszanki w proszku do sporządzania napojów na bazie mleka – maksymalnie 330 mg w 100 g produktu gotowego do spożycia. Napoje na bazie mleka fermentowanego (w tym napoje jogurtowe) mogą zawierać do 50 mg laktoferyny w 100 g, produkty na bazie jogurtu – do 80 mg w 100 g, produkty na bazie sera – do 2000 mg w 100 g, zaś lody – do 130 mg w 100 g.

W preparatach do początkowego żywienia niemowląt i preparatach do dalszego żywienia niemowląt (gotowych do spożycia) maksymalny poziomy zastosowania bLF wynosi 100 mg w 100 ml. Do żywności na bazie nabiału, przeznaczonej dla małych dzieci, laktoferyny można dodawać najwyżej 200 mg na 100 g produktu gotowego do spożycia. Z kolei środki spożywcze specjalnego przeznaczenia medycznego mogą dostarczać do 3 g laktoferyny dziennie, zależnie od indywidualnych potrzeb pacjenta.

copyright
Nathusius Investments Sp. z o.o © 2008-2019
02-920 Warszawa
ul. Powsińska 23/6
tel: 22 642 43 12, fax: 22 642 36 25