UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTIFACULTATEA DE CHIMIE APLICATA SI

STIINTA MATERIALELOR

MIEREA

POPESCU ELENA ALEXANDRACHIMIE ALIMENTARA SI TEHNOLOGII BIOCHIMIE

ANUL IV

20131. SCURTA INCURSIUNE

Mierea de albine a fost prima substanță dulce folosită de om, fiind prețuită în special de preoți în cadrul diverselor ritualuri. Există suficiente mărturii că în civilizațiile antice mierea era folosită, printre altele, la prepararea unei băuturi alcoolice la care se adăuga polen și levuri din faguri, însă, cele mai vechi documente referitoare la miere sunt două fragmente scrise în limba sumeriană. De la egipteni au rămas mărturii privind modul de recoltare și folosire a mierii. Babilonenii și diferitele civilizații străvechi din India și China, utilizau mierea atât ca medicament cât și la ritualuri și ceremonii. În Vechiul Testament gasim scris "miere" de peste 60 ori.In Grecia Antica  s-a scris mult despre producerea de miere. Hipocrate recomanda mierea pentru vindecarea unor afecțiuni (gastro-intestinale, renale, respiratorii) și pentru tratamentul plăgilor. Discoride, autorul unei cărți în cinci volume, „De Materia Medica”, trata plăgile fistulizate folosind mierea în aplicații locale. Pliniu indica mierea în asociere cu untură de pește la tratarea rănilor infectate. Musulmanii foloseau mierea ca un leac bun pentru orice boală. Folosirea mierii în alimentație (ca hrană, băutură, conservant), în medicină, în ritualurile religioase a fost în continuă creștere până la descoperirea zahărului din trestie și sfeclă. În anul 1871 a fost descoperită invertaza, (o enzimă care grăbește conversia zahărului în glucoză și fructoză.

Mierea este un aliment cu gust dulce și parfumat, cu aspect semifluid, vâscos sau cristalizat și culoare specifică, având un conținut mare de zaharuri și substanțe minerale,vitamine, enzime, acizi organici.

Culoarea. În raport cu substanțele colorate care se găsesc în nectar și care sunt pigmenți vegetali-caroten, clorofilă, xantofilă- culoarea mierii diferă de la incolor până la neagră. La mierea de nectar predomină culoarea galbenă. Mierea strânsă la începutul primăverii are o culoare de un galben viu, până la portocaliu. Cu timpul, mierea își pierde culoarea inițială, de obicei se închide la culoare, iar în timpul cristalizării se deschide.

Producerea mierii de către albine este un proces complex de transformare a materiei prime în miere, începând cu recoltarea și terminându-se cu căpăcirea celulelor din faguri. Albinele lucrătoare recoltează nectarul sau mana cu ajutorul aparatului bucal (trompa) și le înmagazinează un timp în gușă, unde sunt amestecate cu salivă, iar la sosire transferă conținutul zaharat albinelor din stup, care îl prelucrează în continuare, până se obține produsul finit.

Există numeroși factori care influențează compoziția chimică a mierii: calitatea și compoziția materiei prime (nectar sau mană), abundența acesteia, factorii climatici, modul de exploatare a albinelor, modul de recoltare, condiționare și conservare. Mierea obținută va avea caractere specifice condițiilor în care s-a produs.

Elementele care intră în compoziția mierii pot fi împărțite în trei grupe: apă, substanțe zaharoase, substanțe nezaharoase.

2.COMPOZITIE CHIMICAa.CONSTITUENTI MAJORI

Constituenții majori ai mierii sunt apa și substanțele zaharoase, care reprezintă 99% din miere.În mod normal, mierea recoltată, prelucrată și conservată în condiții bune are umiditatea între 17-

18%. Nectarul adus în stup are un conținut mare de apă (peste 50%), dar căpăcirea se face numai după ce umiditatea este de maxim 20%, procentul de apă din miere fiind invers proporțional cu gradul de umplere al fagurilor. Umiditatea atmosferică ridicată determină creșterea umidității din stup, cât și o umiditate ridicată a mierii, datorită proprietăților higroscopice ale acesteia.

În încăperile de depozitare umiditatea atmosferică nu trebuie să depășească 60%. Mierea cu un conținut ridicat de glucoză, (cum este cea de rapiță), va fi mai higroscopică și va avea o perioadă de conservare mai scăzută, trebuind să fie păstrată în vase etanșe și depozitată în încăperi uscate. Mierea cu un raport glucoză / fructoză subunitar, (cum este cea de salcâm sau trifoi), poate fi destinată unei consumări

mai îndelungate. Mierea cristalizată este întotdeauna mai higroscopică decât cea fluidă sau lichidă. Creșterea umidității mierii peste 20% duce la scăderea calității acesteia și favorizează dezvoltarea levurilor care produc fermentarea.

Mierea poate fi considerată o soluție concentrată de zaharuri, datorită faptului că principalii componenți ai mierii sunt substanțele zaharoase:Glucidele sunt aldehide sau cetone ale unor alcooli polivalenți și în funcție de posibilitatea lor de a se hidroliza se împart în: glucide nehidrolizabile, numite oze, monoze, sau monozaharide, (zaharuri simple). Ozele sunt

oxialdehide sau oxicetone provenite din oxidarea unor polialcooli și sunt denumite după numărul atomilor de carbon, cele mai răspândite fiind: - pentoza - hexoza - glucoza

glucide hidrolizabile, (capabile de a fi descompuse sub influența acizilor sau enzimelor în zaharuri mai simple), numite ozide, care se împart în: holozide, (în alcătuirea cărora intră în exclusivitate monozaharidele), fiind cele mai

importante pentru studiul mierii, iar dintre acestea: - zaharoză - maltoză - trahaloză - melecitoză - pentozani - fructozani

heterozide, (în alcătuirea cărora intră o componentă glucidică și una neglucidică (sau aglicon).

Dextrinele. În miere se mai găsesc în cantități mari și alte holozide complexe sau heterozide ca mucegaiuri, gume, etc, denumite impropriu dextrine. În mierea de mană dextrinele pot depăși 5%. Prezența dextrinelor mărește vâscozitatea mierii și îi dă un aspect cleios, neplăcut.Cantitatea medie (%) a constituenților majori ai mierii, conform rezultatelor studiilor efectuate în patru țări, printre care s-a aflat și România. Coloana "interval" cuprinde valori individuale de la cele mai mici la cele mai mari, pentru 1063 de tipuri de miere studiate.

Constituenți majori (aproximativ 99% din miere)

Media România (1955) USSR (1963)

Statele Unite(1962) Australia (1974) interval

apă 16,5 17,0 18,6 17,2 15,6 13.4 - 26.6

fructoză 38,4 39,3 37,4 38,2 43,3 21.7 - 53.9

glucoză 34,0 32,9 35,9 31,3 30,2 20.4 - 44.4

sucroză 3,1 2,3 2,1 1,3 2,5 0.0 - 7.6

Numărul probelor 1036 257 217 490 99 -

b.Constituenți minoriSubstanțele nezaharoase se găsesc în cantități mici în mierea de albine, aproximativ 1% din miere,

și nu sunt lipsite de importanță, contribuind la specificitatea acestui apreciat produs.Fermenții (enzimele sau diastazele), sunt catalizatori biologici cu originea în celula vie. Din punct

de vedere structural sunt compuși organici cu caracter proteic, având o componentă proteică, apoenzimă, (care îi conferă specificitatea de substrat) și o grupare chimică, coenzimă, (care determină activitatea catalitică a enzimei). Acțiunea enzimelor este reversibilă, iar această proprietate se exercită atât asupra reacțiilor de descompunere, cât și asupra celor de sinteză.Activitatea enzimelor este influențată de mai mulți factori: - temperatura optimă de activitate, (enzimele sunt total distruse la 80 °C, iar la temperatură scăzută

se conservă); - reacția mediului, (enzimele din miere au pH între 4-7, pH-ul mic favorizând activitatea invertazei,

iar pH-ul mare, pe cea a amilazei);) - prezența electroliților poate stimula sau inhiba activitatea enzimelor; - influența razelor ultraviolete are, de asemenea, efect asupra activității enzimatice.Principalii fermenți din mierea de albine sunt carbohidrazele, iar dintre acestea: - invertaza și zaharaza (sucraza), acționează asupra zaharozei, scindând-o în glucoză și fructoză; amilaza:

- alfa amilaza (amilaza dextrinogenă), acționează asupra amidonului pe care îi transformă inițial în dextrine, iar în final în maltoză;

- beta amilaza (amilaza zaharogenă), acționează asupra amidonului pe care îi transformă direct în maltoză;

Sărurile minerale: Substanțele minerale totale din mierea de albine variază în limite foarte largi datorită multor factori, (natura materiei prime și gradul de impurificare al acesteia, condițiile climatice, modul de extracție, prelucrare și conservare, etc).Principalele elemente minerale din miere: -sodiu, potasiu, fosfor, magneziu, cupru, aluminiu, mangan, fier, clor, sulf, siliciu, cât și unele microelemente: beriliu, galiu, vanadiu,zirconiu, titan, nichel, staniu, plumb, argint.

Vitaminele: Mierea de albine este valoroasă și prin conținutul său în vitamine, care provin în exclusivitate din polenul și nectarul plantelor.Principalele vitamine din miere aparțin celor două grupe: - hidrosolubile:

-Vitamina B1 (tiamină), Vitamina B2 (riboflavină), Vitamina B6 (piridoxină), Vitamina PP (niacină), Vitamina H (biotină), Vitamina B12 (cianocobalamină), Vitamina C (acid ascorbic), acid pantotenic, acid folic, rutină; - liposolubile:

-Provitaminele A, Vitamina K.

3.MIT SAU ADEVAR?-TOXICITATEA MIERII

Mierea este cunoscuta ca  una dintre cele mai sanatoase alimente pe care ni le-a oferit natura. Cu toate acestea nu intotdeauna efectele sale sunt binefacatoare pentru toti si in orice cantitate ar fi consumata. Trebuie retinut inca de la inceput ca mierea, departe de a fi un leac universal, nu este deloc inofensiva.Exista persoane care au parte de actiuni adverse daunatoare la orice tip de miere. O regula generala de baza, obligatorie, este sa nu se administreze nici un tratament fara a avea permisiunea medicului de familie. In cazul mierii este foarte important sa se efectueze analizele privind dozarea glucozei in sange, in urina si hiperglicemia provocata. Deigur, nu este vorba de luarea incidentala, ci de cea sustinuta in cantitati zilnice ca aliment sau ca medicament.

Contraindicatiile generale ale mierii sunt: diabetul zaharat si renal, hipertiroidia, obezitatea, hipercolesterolemia si desigur alergi la miere. De pilda, o persoana care sufera de diabet fara sa stie sau care este predispusa la o asemenea boala, consumand miere in mod regulat poate face dupa cateva luni un diabet zaharat incurabil cu urmari din cele mai grave. De la caz la caz, contraindicatiile speciale ce nu se incadreaza intr-un tipar standard, apar in functie de intoleranta, lipsa de raspuns sau raspunsul paradoxal al bolnavului la o anumita varietate de miere. Trebuie avut in vedere si faptul ca exista sortimente de miere toxica, otravitoare pentru oricine, produsa de albine de la plantele toxice. In Romania sortimentele cunoscute ca fiind daunatoare sunt: mierea de rododendron, mierea de matraguna, de maselarita etc. Efectul daunator nu poate fi anticipat de oricine, substantele toxice iesind la iveala doar in urma unor analize chimice de laborator. Mierea mai poate deveni daunatoare cand este contaminata cu radiatii ionizate, cu impuritati (in procesul de extractie) sau cu diferite substante nocive (in cazul celei falsificate). 

Mierea de rododendron- MIEREA CARE UCIDESindromul "mierii nebune" este o boala putin cunoscuta, insa in plina expansiune, dupa cum au

constatat specialistii americani. Din cauza simptomelor asemanatoare si altor afectiuni, boala e mai greu de identificat.

Nedescoperita si netratata la timp, poate fi mortala. Specialistii americani, citati de "The Independent", au publicat in American Journal of Emergency

Medicine studii referitoare la un sindrom rar, aproape necunoscut, al asa-zisei "mieri nebune", din care au fost raportate doar 58 de cazuri. Ei au estimat ca la baza inmultirii cazurilor sindromului "mierii nebune" sta tendinta din ce in ce mai accentuata a oamenilor de a consuma cat mai multe produse naturale, intre care si mierea, despre ea stiindu-se ca inlocuieste cu succes zaharul in dietele naturiste.

O INTOXICATIE GRAVA

Printre simptomele bolii se includ convulsiile, scaderea tensiunii, lesinul si tulburari cardiace temporare. Boala este, de fapt, o intoxicatie grava cu miere, mai precis, cu mierea facuta de albine din polenul cules de ele din flori toxice pentru om. Daca nu e descoperita si tratata, boala poate fi mortala, au tinut sa sublinieze cercetatorii americani.

Chiar si o singura lingurita de "miere gresita", adica toxica, poate declansa sindromul, au avertizat specialistii.

Ei au precizat ca mierea cea mai periculoasa este cea din regiunea Marii Negre, mai ales cea din Turcia. Aici, mierea produsa din nectarul florilor de rododendron, dafin si azalee este cea mai toxica, din cauza unor compusi otravitori existenti in aceste plante, numiti generic "grayanotoxine" (andromedotoxine, acetilandromedol, rhodotoxine). Acesti compusi sunt inofensivi pentru albine, dar

pentru om sunt psihoactive si otravitoare. Mierea toxica se poate recunoste usor dupa gustul ei pregnant amarui.

BEBELUSII, AMENINTATI

Mierea, indulcitorii din cereale sau alti indulcitori naturali sunt o amenintare pentru bebelusi, din cauza bacilului botulinic, ai carui spori sunt prezenti peste tot in atmosfera, acesta fiind unul din bacilii care supravietuiesc in miere. Si cum stomacul bebelusilor nu este acid, ca stomacul adultilor, bacilii botulinici din miere gasesc aici mediul ideal pentru a se dezvolta si a provoca botulismul. De aceea, este interzis sa se dea copiilor sub 18 luni miere sau alti indulcitori naturali.

Literatura occidentala mentioneaza cazuri de imbolnavire de "miere nebuna" inca din anul 401, I.d.H. In timpurile noastre, primele cazuri au fost semnalate in anii '80, in Austria si Turcia. Doua persoane s-au intoxicat atunci cu miere, dar au scapat in maximum o zi. Cazul din Austria a fost provocat de un sortiment de miere adus tot din Turcia. In perioada 1984-1986, alti 16 pacienti au fost tratati de "miere nebuna", dupa ce au mancat miere otravita de nectarul rododendronilor. Alte cazuri cunoscute au fost in Japonia, Brazilia, unele regiuni din Statele Unite, Nepal si in Noua Zeelanda. In 1983, medicii veterinari britanici au observat ca si caprele s-au intoxicat cu "grayanotoxine", din furaje indulcite. Una din cinci capre a murit atunci.

OPINIA SPECIALISTILOR ROMANI

In Bucegi,Directorul Institutului de Cercetare Alimentara, profesorul doctor Gheorghe Mencinicopschi, ne-a confirmat ca este teoria specialistilor americani este plauzibila. Si asta fiindca polenul de rododendron , dafin si azalee contine niste compusi toxici. La noi in tara, florile de rododendron se gasesc in muntii Bucegi, iar cele de azalee, la altitudini mai joase.

Doctor in biochimie, Cristina Mateescu, de la Institutul de Cercetari Apicole, ne-a confirmat si ea ca teoria americanilor este plauzibila. Mateescu ne-a explicat ca in Grecia Antica zeci de soldati mureau din cauza "mierii nebune". Cristina Mateescu a subliniat ca, atunci cand are loc intoxicatia, simptomele apar in 24 de ore. Trebuie mentionat insa ca albinele discern intre plantele toxice si cele hranitoare. In plus, apicultorii nu prea urca stupii la altitudini foarte mari. Mierea pura de rododendron este produsa mai ales de albinele salbatice.

O alta sursa prin care organismul nostru poate fi afectat este consumarea mierii tratata termic.În contact cu apa mai caldă de 40 de grade, mierea devine toxică, îşi schimbă proprietăţile. O

putem folosi, dar după ce am aşteptat puţin să se mai răcească ceaiul.

Este posibil aşa ceva, după ce ani în şir milioane de oameni din întreaga lume şi-au îndulcit ceaiul cu miere? Să verificăm cum ar putea ca unul dintre cele mai complexe alimente furnizate de natură şi totodată cu atâtea calităţi curative recunoscute să se tranforme într-o ameninţare pentru sănătatea noastră.

Mierea are o alcătuire complexă în care predomină apa şi substanţele zaharoase (în proporţie de 99%) şi un rest de 1% substanţe nezaharoase. Cum apa caldă nu poate să fie considerată toxică, rezultă că definitorii pentru calităţile mierii (sau defectele ei în cazul în care este încălzită) sunt substanţele zaharoase care o compun:  fructoză, glucoză, sucroză.

Ce se întâmplă cu zaharurile la cald?

În 1912, chimistul şi medicul francez Louis Camille Maillard, cercetăror al rinichilor şi bolilor lor, a publicat rezultatul cercetărilor sale în lucrarea ”Action of Amino Acids on Sugars. Formation of Melanoidins in a Methodical Way.”  Maillard descoperise ceea ce peste ani avea să fie cunoscut sub numele de efectul Maillard: procesul de rumenire – reacţia dintre aminoacizi şi zahăr, de regulă în prezenţa căldurii. Reacţia de rumenire, aşa cum a fost ea documentată de cercetătorul francez, se întâlneşte în multe dintre produsele pe care le mâncăm zi de zi: pâinea albă, pâine prăjită, carnea friptă la grătar sau friptura frumos rumenită la cuptor, wiskey, bere şi cafea, dulce de leche, lapte praf sau condensat, sirop de arţar, biscuiţi şi dulciuri pe bază de făină albă.

Cealaltă reacţie de transformare a zaharurilor la cald, caramelizarea, este un proces de piroliză (procedeu de transformare sau de descompunere termică a compușilor sau a substanțelor chimice organice –  care implică schimbarea simultană, ireversibilă, a compoziției chimice și a fazei fizice a compusului - în condiții de temperaturi înalte și fără aer).

În ambele cazuri,  atât în cel al rumenirii cât şi în cel de caramelizare,  se formează o aldehidă (alcool dehidrogenat) numită hidroximetilfurfurol, abreviat HMF. Acest compus este considerat ca fiind dăunător sănătății în urma unor teste efectuate in-vitro și a unor studii pe șobolani. Nu există niciun studiu cu subiecți umani care să demonstreze acest lucru.  

Ce este HMF?

HMF (hidroximetilfurfurol) – C6H6O3 –  este un compus organic ce apare în urma deshidratării unor anumite tipuri de zaharuri.  HMF nu este prezent în alimentele proaspete, dar apare în mod natural în alimentele care conțin zaharuri în timpul procesului de gătire (caramelizare sau rumenire), deshidratare sau prin învechire. Există cantități mici de HMF în miere, sucuri de fructe și lapte UHT. De asemenea, cantitatea de HMF în oțeturi, gemuri, produse alcoolice sau biscuiți indică gradul de procesare termică (cu cât cantitatea de HMF este mai mare, cu atât procesul de tratare termică la care alimentul a fost supus a fost mai mare). Cantități mai mari de HMF se găsesc în mod natural în cafea (unele tipuri de cafea prăjită conțin între 300 și 2900 mg/kg de HMF), produse de patiserie, bere brună sau fructe uscate (prunele uscate conțin până la 2200 mg/kg).

HMF-ul în miere

Mierea proaspătă naturală conține cantități foarte mici de HMF (mai puțin de 15mg/kg) iar standardul specificat în Codex Alimentarius este de 40mg/kg. Cantitatea de HMF din miere, ușor de verificat în laborator, este un indicator important al calității acesteia – o cantitate mare de HMF indică prezența unor zaharuri adăugate în miere sau a unui tratament termic excesiv la care mierea a fost supusă. Testele efectuate pe miere au folosite în primul rând pentru a determina mierea falsificată (cu adaos de zahăr sau alţi îndulcitori), cu cât cantitatea de HMF era mai ridicată, cu atât mai mult zahăr era adăugat în ea. Dar este suficientă cantitatea de HMF format la cald în miere pentru a ne pune în pericol sănătatea? Conform celor specificate mai sus, nu există studii pe subiecți umani care să confirme cantitățile minime de HMF ingerat ce pot fi dăunătoare.

Ce îi face căldura mierii? Probabil cel mai bun şi avizat răspuns îl dă Ross Conrad, autor al cărții Natural Beekeeping: Organic Approaches to Modern Apiculture . “Ideea este că prelucrarea termică distruge enzimele. Practic, de fiecare dată când încălzim mierea enzimele se distrug ceea ce reduce foarte mult calitățile curative ale mierii. Mierea crudă și proaspătă are proprietăți antibacteriene și antifungice incredibile.” În plus, crește cantitatea de HMF, dar nu într-atât încât să fie toxică. Astfel, dacă doriţi ca toate calităţile mierii să se regăsească în ceaiul dumneavoastră, nu adăugaţi mierea decât dacă temperatura acestuia nu depăşeşte 40 de grade Celsius.

Cantitatea de HMF este atât de mică în mierea încălzită încât nici măcar în acest caz nu atinge valorile de (40mg/kg) prevăzute în Codex Alimentarius. Aici ne referim la mierea de bună calitate.

Conform Airborne.co.nz, mierea ajunge la o concentraţie de HMF de 30mg/kg la dacă este expusă la temperatura de 40 grade Celsius timp de 20-50 de zile sau la 80 de grade pentru 2 ore.

Mierea tropicală are în mod natural 80mg/kg HMF și nu este considerată ca fiind dăunătoare consumului alimentar.

Comparativ cu mierea, melasa din zahăr are o concentraţie de HMF de 100 de ori mai mare.

CONCLUZIIAşadar, nu mierea, singură, ar avea un component care să se tranforme într-o otravă la cald ci

zahărurile conţinute de miere, carne, pâine, ceapă, etc. pot deveni toxice la cald, dar în proporţii mult mai reduse în cazul mierii decât în al celorlalte alimente. Concluzia este că zi de zi îngurgităm cantităţi rezonabile de HMF din fripturi, grătare, biscuiţi, pâine albă sau prăjită, bere, cafea, fructe deshidratate (inclusiv în sănătoasele mixuri de muesli). Mai puţin din mierea încălzită într-un ceai. Prin incalzirea mierii, se mai distrug enzimele, vitaminele si alti factori biologic activi valorosi, scazandu-i drastic virtutile nutritive si curative.