Branża Mleczarska 100 Firm

Forum Mleczarskie Biznes 3/2021 (44)

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

Monakolina K:

Monakolina K – zastosowanie w mleczarstwie

© fm

W poszukiwaniu naturalnych źródeł składników żywności o właściwościach barwiących lub żywności barwiącej coraz częściej przeszukujemy zasoby kuchni tradycyjnych, zarówno lokalnych jak i egzotycznych. W Chinach od wieków do barwienia żywności, a także wzmocnienia jej smaku, stosuje się fermentowany czerwony ryż (z ang. red yeast rice, RYR). Okazuje się, że fermentowany czerwony ryż zawiera również wiele innych potencjalnych biologicznie aktywnych cząsteczek. Jedną z nich jest monakolina K.


Monakolina K jest składnikiem fermentowanego czerwonego ryżu otrzymywanego z wykorzystaniem tzw. „czerwonych grzybów”, głównie z gatunku Monascus purpureus. Jak wspomniano, fermentowany czerwony ryż jest tradycyjnie stosowany w Chinach. Zastosowanie fermentowanego czerwonego ryżu w Chinach zostało po raz pierwszy udokumentowane w 800 r., za panowania dynastii Tang. Fermentowany czerwony ryż był wykorzystywany w produkcji wina, jako substancja konserwująca, nadająca charakterystyczny kolor i smak, szczególnie potrawom mięsnym i rybnym. Miała również zastosowanie medyczne, jako środek wspomagający trawienie, a także korzystnie wpływający na układ krążenia. Do dzisiaj w krajach azjatyckich, tj. Chiny i Japonia fermentowany czerwony ryż stanowi ważny składnik codziennej diety. Szacuje się, że dzienne jego spożycie w tych krajach wynosi 14-55 g/osobę/dzień.

W tradycyjnej kuchni chińskiej fermentacja ryżu zachodziła pod wpływem mieszanki kilku gatunków z rodzaju Monascus, z których głównym jest gatunek M. purpureus. Najpierw wypolerowane ziarna ryżu są moczone w wodzie, aż staną się galaretowate, następnie są gotowane, a potem szczepione kulturą M. purpureus. Już w latach 90. XIX wieku wykazano, że podobną fermentację przeprowadzają Monascus ruber van Tieghem, Monascus fuliginosus Sato, Monascus pilosus Sato i Monascus albidus Sato. Obecnie wyizolowanych z czerwonego ryżu fermentowanego i zidentyfikowanych jest blisko 70 szczepów, należących do gatunków M. pilosus, M. purpureus i M. ruber. Fermentacja ryżu trwa kilka dni w kontrolowanych warunkach. Na skutek fermentacji ziarna ryżu stają się czerwonawofioletowe na zewnątrz, z jaskrawoczerwonym środkiem. Jest to efekt syntezy czerwonego barwnika przez zastosowane drożdże należące do klasy Ascomycetes, rzędu Eurotiales, rodziny Monascaceae i rodzaju Monascus.

Grzyby z rodzaju Monascus wytwarzają kilka substancji klasyfikowanych jako monakoliny, przy czym monakolina K stwierdzana jest najczęściej i w największej ilości. Literatura naukowa donosi o wykrywaniu również, monakoliny J (laktonu diolu lowastatyny), monakoliny L (prekursora monakoliny J), dehydromonakoliny K (dehydrolowastatyny), kompaktyny (mewastatyny), ale formy hydroksykwasowe monakoliny K i monakolina K stanowią odpowiednio około 50% i 25% wszystkich pozostałych monakolin. W czerwonym ryżu fermentowanym monakolina K występuje w dwóch formach chemicznych, będących w równowadze zależnej od wartości pH – laktonu i hydroksykwasu. Przy niskiej wartości pH dominuje lakton monakoliny K, podczas gdy w warunkach pH obojętnego lub zasadowego przeważa hydroksykwas monakoliny K.

Monakolina K, nazywana również mewinoliną lub lowastatyną, jest substancją zaliczaną do grupy statyn pochodzenia naturalnego, czyli substancji które wykazują aktywność prowadzącą do redukcji stężenia cholesterolu, zarówno całkowitego, jak i cholesterolu LDL, w serum krwi. Oznacza to, że monakolina K, jako składnik diety, może być uzupełnieniem terapii osób uskarżających się na nieprawidłowy profil lipidowy, a szczególnie hipercholesterolemię. Sama monakolina K nie wykazuje aktywności biologicznej, dopiero jej metabolit, kwas lowastatynowy, ma słabe działanie farmakologiczne w organizmie człowieka, polegające na zahamowaniu aktywności reduktazy hydroksymetyloglutarylokoenzymu A (HMG-CoA) biorącej udział w biosyntezie cholesterolu. Przede wszystkim zmniejsza stężenie cholesterolu i trójglicerydów, ale ma również działanie plejotropowe, polegające m.in. na zahamowaniu oksydacji lipidów i reakcji zapalnych, poprawie parametrów krzepnięcia krwi, a także zwiększeniu syntezy tlenku azotu i działaniu immunomodulacyjnym.

© fm

Monakolina K występuje także w innych produktach żywnościowych np. boczniaku ostrygowatym, jednak to fermentowany ryż czerwony przykuł uwagę zarówno naukowców, jak i producentów żywności i jej konsumentów. Dane literaturowe donoszą o próbach optymalizacji procesu fermentacji ryżu lub innych substratów różnymi szczepami grzybów Monascus purpureus (brano pod uwagę różne źródła azotu, wartości pH, temperaturę, zawartość wody itp.). Kluczowe jest, aby podczas fermentacji powstawały znaczne ilości monakoliny K, przy jednocześnie niskim poziomie cytryniny. Należy bowiem zauważyć, że niektóre szczepy M. purpureus wytwarzają także mykotoksynę – cytryninę. Jak wynika z treści Rozporządzenia Komisji (UE) nr 212/2014 z dnia 6 marca 2014 r. w niektórych suplementach diety otrzymywanych na bazie sfermentowanego czerwonego ryżu poziom cytryniny może być istotnie wysoki, zaś spożywanie takich preparatów może prowadzić do narażenia na przyjęcie mykotoksyny na poziomie przekraczającym poziom bezpieczeństwa w odniesieniu do nefrotoksyczności (wynoszącym dla osoby dorosłej 0,2 µg/kg masy ciała) – Rozporządzenie Komisji (UE) nr 212/2014 z dnia 6 marca 2014 r. zmieniające Rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów zanieczyszczenia „cytryniną” w suplementach diety na bazie ryżu poddanego fermentacji grzybami Monascus purpureus. Zgodnie z zaleceniem cytowanego Rozporządzenia Komisji (UE) nr 212/2014 najwyższy dopuszczalny poziom cytryniny w suplementach diety na bazie ryżu poddanego fermentacji grzybami M. purpureus ustalono na poziomie 2000 µg w 1 kg wyrobu. W danych literaturowych są dostępne informacje o wyselekcjonowaniu szczepów z gatunku M. purpureus cechujących się bardzo wysoką produkcją monakoliny K i niską cytryniny. Przykładem są szczepy M. purpureus N301 i N310, które zostały wyselekcjonowane w celu wytwarzania na skalę przemysłową produktów na bazie fermentowanego czerwonego ryżu. Oczywiście, właściwy dobór szczepu M. purpureus ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia właściwego poziomu monakoliny K i zapewnienia braku lub bezpiecznej zawartości cytryniny mierzonych w produktach końcowych. Trzeba jednak pamiętać, że również parametry procesu fermentacji i warunki wzrostu grzyba (skład pożywki, temperatura procesu) mogą przyczyniać się do zmienności zawartości obu substancji.

Przy okazji warto nadmienić, że monakolina K nie jest pierwszym metabolitem grzybów wykazującym właściwości farmakokinetyczne korzystne dla zdrowia człowieka. Już w 1973 r. wykazano hipolipemizujące działanie mewakoliny, metabolitu pleśni z gatunku Penicillium citrinum. W dalszych latach wyizolowano mewinolinę (analog mewakoliny) podczas procesu fermentacji pleśni z gatunku Aspergillus terreus oraz monakolinę K z pleśni z gatunku Monascus ruber. Szybko okazało się, że mewinolina i monakolina K są tą samą substancją – lowastatyną, która już w 1987 r., jako pierwsza statyna, została wprowadzona na rynek farmaceutyczny.

Dlaczego produkcja monakoliny K stała się tak ważna? Otóż we wrześniu 2019 r. podczas kongresu Europejskiego Towarzystwa Kardiologicznego (ESC) ogłoszono nowe wytyczne dotyczące leczenia dyslipidemii, obejmujące modyfikację stylu życia i diety. Monakolina K stała się cennym uzupełnieniem postępowania terapeutycznego w dyslipidemii. Monakolina K z fermentowanego czerwonego ryżu może stanowić znaczące uzupełnienie terapii chorych z nieprawidłowym profilem lipidowym, czymś między leczeniem behawioralnym a farmakoterapią.

Skuteczność monakoliny K, a także preparatów fermentowanego ryżu czerwonego, została potwierdzona w licznych badaniach z użyciem modeli zwierzęcych oraz randomizowanych badaniach klinicznych na populacji ludzkiej. Dane wskazują, że monakolina K podawana w formie suplementu diety działa korzystnie u wielu pacjentów po przebytym zawale serca, redukując istotnie częstość występowania zawałów serca oraz zgonu z przyczyn sercowo-naczyniowych. Redukcję stężenia LDL na skutek podawania monakoliny K odnotowano również u chorych z hipercholesterolemią, u których uprzednio terapia statynami została przerwana z powodu działań niepożądanych (miopatia). A co najważniejsze, u osób przyjmujących preparat zawierający monakolinę K nie stwierdzono dolegliwości bólowych ze strony mięśni.

Pozytywne opinie kliniczne znalazły odzwierciedlenie w oświadczeniu Europejskiego Urzędu do spraw Bezpieczeństwa Żywności (EFSA, European Food Safety Authority) dotyczącym monakoliny K w fermentowanym czerwonym ryżu, potwierdzającym istnienie związku przyczynowo-skutkowego między spożywaniem monakoliny K w preparatach fermentowanego czerwonego ryżu a utrzymaniem prawidłowego stężenia LDL we krwi. Panel ds. Dodatków do żywności i składników odżywczych EFSA uznał, że monakolina K w postaci laktonu jest identyczna z lowastatyną, substancją czynną kilku produktów leczniczych dopuszczonych do leczenia hipercholesterolemii w UE. Opinia EFSA nadmienia, że zaleca się dzienne spożycie 10 mg monakoliny K z preparatów fermentowanego czerwonego ryżu dla osoby dorosłej z populacji ogólnej w celu uzyskania deklarowanego korzystnego działania. Docelową grupą osób, w której można rozważać przyjmowanie monakoliny K są pacjenci z grupy niskiego lub umiarkowanego ryzyka sercowo-naczyniowego.

Badania dowodzą, że biodostępność monakoliny K zwiększa się o 30-50%, gdy jest przyjmowana ze standardowym posiłkiem. Należy zauważyć, że wprawdzie naturalne pochodzenie monakoliny K jest jej zaletą, jednakże problematyczny może być brak możliwości standaryzacji dawki, w warunkach spożywania monakoliny obecnej w fermentowanym produkcie spożywczym. Zawartość monakoliny K może być istotnie różna w produktach przygotowywanych według odmiennych receptur i technologii. Jest to o tyle ważne, że oświadczenie zdrowotne „Monakolina K z fermentowanego czerwonego ryżu pomaga w utrzymaniu prawidłowego poziomu cholesterolu we krwi”, zaakceptowane przez EFSA może być stosowane wyłącznie w odniesieniu do żywności zapewniającej spożycie 10 mg monakoliny K z fermentowanego czerwonego ryżu dziennie. Aby oświadczenie mogło być stosowane, podaje się informację dla konsumenta, że korzystne działanie występuje w przypadku spożywania 10 mg monakoliny K z produktów z fermentowanego czerwonego ryżu (Rozporządzenie Komisji (UE) nr 432/2012 z dnia 16 maja 2012 r. ustanawiające wykaz dopuszczonych oświadczeń zdrowotnych dotyczących żywności, innych niż oświadczenia odnoszące się do zmniejszenia ryzyka choroby oraz rozwoju i zdrowia dzieci). Bezpieczniejsze wydaje się stosowanie fortyfikacji produktów spożywczych wystandaryzowanymi preparatami monakoliny K, uzyskanymi z fermentowanego czerwonego ryżu.

© fm

Ponadto trzeba pamiętać, że niewystandaryzowane preparaty monakoliny K mogą również zawierać inne bioaktywne substancje, mogące wchodzić w różnego rodzaju interakcje ze składnikami żywności i monakoliną K, potencjalnie wywołując nieprzewidziane efekty fizjologiczne. Narażenie na niekontrolowane dawki monakoliny K może prowadzić do poważnych działań niepożądanych w zakresie układu mięśniowo-szkieletowego, w tym rabdomiolizę, oraz na wątrobę. W literaturze dostępne są dane opisujące pojedyncze przypadki ciężkich działań niepożądanych po spożyciu wieloskładnikowych preparatów monakoliny K z fermentowanego czerwonego ryżu.

Obecnie produkowane preparaty monakoliny K z ryżu czerwonego fermentowanego przez Monascus purpureus NTU 301 zawierają przed procesem wysuszenia ponad 80% tej substancji w postaci kwasowej. Podczas suszenia (zwykle w temperaturze 50-60°C) pewna część formy kwasowej przekształca się w lakton. Po wysuszeniu stosunek między formą kwasową i formą laktonu wynosi zwykle od 6:4 do 3:7. Forma laktonu stanowi około 85% całkowitej zawartości monakoliny K, zaś forma kwasowa około 15% całkowitej zawartości. Obie formy monakoliny K (lakton i hydroksykwas) pozostają stabilne w czasie przechowywania gotowych preparatów.

Należy zauważyć, że wykorzystaniem monakoliny K zainteresowana jest również branża mleczarska i jest to godne pochwały oraz naśladowania, biorąc pod uwagę obecność cholesterolu w produktach mleczarskich. W literaturze dostępne są informacje nie tylko o stosowaniu preparatów monakoliny K z fermentowanego ryżu czerwonego, ale również o opatentowanej technologii sera Monascus, miękkiego sera pleśniowego dojrzewającego powierzchniowo, otrzymywanego z wykorzystaniem procesu fermentacji przez szczep Monascus purpureus NTU 301 (znanego z wytwarzania znacznej ilości monakoliny K i niewielkiej ilości cytryniny). Ser Monascus jest miękki, ma wyjątkowy smak i mleczny zapach, jednolitą konsystencję, natomiast ostry zapach i pikantny smak, cechy typowe dla sera pleśniowego są zredukowane. Ser ten zawiera 2-30 mg monakoliny K. Ma on charakterystyczne czerwone zabarwienie skórki, wynikające z rozwoju Monascus purpureus i obecności czerwonego barwnika. Wedle dostępnych informacji mleko przerobowe, po obróbce termicznej, jest poddawane koagulacji kwasowej z wykorzystaniem bakterii kwasu mlekowego, a kiedy wartość pH wyniesie 6,0-6,5 dodawana jest chymozyna. Otrzymany skrzep jest poddawany obróbce termiczno-mechanicznej, tj. cięty, osuszany, dogrzewany, dodawana jest również sól. Po uformowaniu i prasowaniu sery są zanurzane na 5-10 minut w zawiesinie Monascus sp., a następnie poddawane procesowi dojrzewania przez 10 dni w temp. 30°C, przy wilgotności względnej 85% w celu uzyskania gotowego produktu. Wedle innej technologii (również opatentowanej) zawiesinę zarodników M. purpureus NTU 301 dodaje się do gęstwy serowej przed procesem formowania serów. Badania dowodzą, że M. purpureus nie tylko odpowiada za syntezę monakoliny K i czerwonych barwników, ale również uczestniczy w procesie dojrzewania serów, wytwarzając proteazę atakującą -kazeinę. Literatura naukowa donosi, że końcowy produkt zawiera 2,87 ppm monakoliny K i 0,053 ppm cytryniny. Ponadto w próbkach sera obecna była również mewinolina oraz kwas -aminomasłowy. Dostępne są również wyniki badań nad wykorzystaniem innych szczepów Monascus sp. tj. Monascus fumeus x08 w produkcji sera pleśniowego dojrzewającego w całej objętości.

Nowatorskie rozwiązania, takie jak monakolina K i jej technologiczny potencjał mogą mieć innowacyjne znaczenie dla branży mleczarskiej. Jest to przedmiotem badań i patentów nie tylko naukowców z Chin, ale również z wielu innych krajów. Dla przykładu, badania słowackie wskazują na możliwość wykorzystania Monascus purpureus w postaci proszku z fermentowanego ryżu czerwonego w produkcji serów topionych. Okazuje się zatem, że poszukiwanie innowacji to nie tylko stosowanie nowych technologii, ale również wykorzystanie naturalnych składników, znanych z kuchni tradycyjnych wielu regionów świata. Jak wynika z powyższego artykułu, zastosowanie Monascus purpureus sprzyja nie tylko powstaniu nowego wyrobu, naturalnie barwionego, ale również umożliwia uzyskanie efektów prozdrowotnych.

copyright
Nathusius Investments Sp. z o.o. © 2008-2021
02-920 Warszawa
ul. Powsińska 23/6
tel.: 22 642 43 12, fax: 22 642 36 25

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