HMF w miodzie - powstawanie i znaczenie

Hydroksymetylofurfural (w skórcie HMF) to związek organiczny pochodzący z reakcji odwodnienia niektórych cukrów, głównie fruktozy - jednego z głównych cukrów występujących w miodzie. Składnik ten tworzy się powoli podczas przechowywania miodu, ale powstaje bardzo szybko, gdy miód jest podgrzewany (rysunek 1) [1]. Oznacza to, że hydroksymetylofurfural powstaje w wyniku rozkładu cukrów pod wpływem ciepła i jest dowodem na to, że miód jest podgrzewany lub gotowany. HMF generalnie nie występuje w świeżym miodzie. HMF jest stałą, żółtą substancją, która ma niską temperaturę topnienia, ale jest dobrze rozpuszczalna w wodzie. 

Powszechnie wiadomo, że miód zawiera wiele różnych rodzajów cukrów. W rzeczywistości badania wskazują, że miód zawiera około 40% fruktozy, 28% glukozy i 3% sacharozy [2]. Cykliczny aldehyd HMF jest wytwarzany w miodzie poprzez degradację fruktozy i pokrewnych cukrów (rysunek 2 - reakcja powstawania HMF). Podgrzanie miodu podczas jego przetwarzania zmniejsza jego lepkość, co może zapobiegać krystalizacji lub fermentacji, ale sprzyja reakcji powstawania HMF. Oprócz ogrzewania na powstawanie HMF w miodzie wpływa kilka innych czynników, takich jak właściwości fizykochemiczne miodu (pH, zawartość wolnych kwasów, kwasowość całkowita, zawartość laktonów i zawartość minerałów), aktywność wody (aw), stosowanie pojemników metalowych oraz stres termiczny i fotochemiczny [3]. Dla przykładu HMF stosunkowo łatwo tworzy się w warunkach niskiego pH nawet w niskich temperaturach. Wysoka zawartość wody w miodzie także sprzyja tworzeniu HMF. Literatura fachowa sugeruje szereg różnych szlaków, w których HMF powstaje z fruktozy i sacharozy [4]. Szybkość tworzenia HMF zależy również od stosunku fruktoza:glukoza i rodzaju powstających cukrów, ponieważ doniesiono, że przy pH 4,6 fruktoza ma pięciokrotnie większą reaktywność niż glukoza, a wysoki stosunek fruktoza:glukoza przyspiesza reakcję. 

HMF może być stosowany jako wskaźnik nadmiernej obróbki cieplnej w wielu produktach spożywczych, takich jak miód, soki owocowe, mleko UHT, dżemy, wyroby alkoholowe czy słodycze. W miodzie HMF jest wskaźnikiem jakości - załącznik II dyrektywy Rady 2001/110/WE określa kryteria składu miodu, w tym zawartość HMF (określoną po przetworzeniu i zmieszaniu). Międzynarodowe normy żywnościowe wymagają, aby zawartość hydroksymetylofurfuralu w miodzie po przetworzeniu nie przekraczała 40 mg/kg. W krajach tropikalnych wartości te są wyższe, ponieważ miód powstaje w warunkach sprzejających powstawaniu HMF. Miody piekarnicze zwolnione są z kryterium poziomu HMF.

Laboratoryjne oznaczanie HMF w miodzie jest kluczowe, aby zagwarantować, że miód nie został nadmiernie przegrzany podczas przetwarzania. Stosowana w laboratorium SajTom Light Future metoda może dokładnie określić ilościowo poziomy HMF w miodzie z limitem 1 mg/kg, aby udowodnić, że próbka miodu spełnia kryteria jakości. Testy na HMF można wykorzystać jako wskaźnik jakości miodu, zwiększając zaufanie konsumentów do produktu. Badanie poziomu hydroksymetylofurfural w miodzie może również pomóc także hurtownikom i sprzedawcom detalicznym w weryfikacji autentyczność miodu w dowolnym punkcie łańcucha dostaw i dostarczając dowody na to, że produkty oferowane do sprzedaży są zgodne z etykietą.

Dlaczego stężenie HMF jest ważne? Potwierdzono, że HMF i jego pochodne mają działanie genotoksyczne, mutagenne, rakotwórcze, uszkadzające DNA, organotoksyczne i hamujące działanie enzymów. HMF ma działanie cytotoksyczne w wysokich stężeniach, ponieważ związek powoduje podrażnienie błon śluzowych, skóry, oczu i górnych dróg oddechowych. Ważną konkuzją jest to aby nie dodawać miodu do gorącej herbaty - nie dość, że miód traci wówczas wiele cennych właściwosci prozdrowotnych, to prowadzi to do wytwarzania szkodliwego HMFu. Z drugiej strony HMF ma także pozytywne efekty na organizm ludzki: jest antyoksydantem hamującym powstawanie wolnych rodników oraz ma działanie antyalergiczne. Co ważne, miód o wysokiej zawartości HMF nie powinien być podawany pszczołom, ponieważ jest dla nich szkodliwy, prowadzi do osłabienia rodzin. Niskie stężenia HMF w pokarmie użytym do karmienia czerwiu nie prowadzi do jego obumierania, ale kondycja larw jest słabsza, co udowodniono w badaniach naukowych [5]. Z drugiej jednak strony wysokie stężenie HMF w badaniach doprowadziło do 100% śmiertelności czerwiu.

Literatura

1. White, J.W. (1994) Bee World 75 (3): 104-117

2. Solayman M, Islam M, Paul S, Ali Y, Khalil M, Alam N, Gan SH (2015) Physicochemical properties, minerals, trace elements, and heavy metals in honey of different origins: a comprehensive review. Compr Rev Food Sci Food Saf. 5:219–233

3. Spano N et al (2006) An RP-HPLC determination of 5-hydroxymethylfurfural in honey: the case of strawberry tree honey. Talanta 68:1390–1395

4. Shapla, U.M., Solayman, M., Alam, N. et al. 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) levels in honey and other food products: effects on bees and human health. Chemistry Central Journal 12, 35 (2018).

5. Krainer S, Brodschneider R, Vollmann J, Crailsheim K, Riessberger-Gallé U. Effect of hydroxymethylfurfural (HMF) on mortality of artificially reared honey bee larvae (Apis mellifera carnica). Ecotoxicology. 2016 Mar;25(2):320-8.