Przegląd Mleczarski 9/2026 – Glikany w produktach mleczarskich – nowy wymiar jakości i zrównoważonej produkcji
Mleko jest złożonym biologicznie surowcem zawierającym liczne składniki bioaktywne, których znaczenie wykracza poza tradycyjnie rozumianą wartość odżywczą. Wśród nich coraz większe zainteresowanie naukowe wzbudzają glikany, czyli struktury węglowodanowe związane z białkami i lipidami mleka, uczestniczące w wielu procesach biologicznych i technologicznych.
Mleko – znacznie więcej niż białko i tłuszcz
Mleko jest jednym z najbardziej złożonych biologicznie surowców wykorzystywanych w żywieniu człowieka. Przez dziesięciolecia jego wartość odżywczą oceniano przede wszystkim przez pryzmat zawartości białka, tłuszczu, laktozy oraz składników mineralnych. Współczesne badania wskazują jednak, że mleko stanowi niezwykle złożony układ biologiczny zawierający tysiące różnych cząsteczek o znaczeniu wykraczającym poza klasyczną funkcję
odżywczą [1, 2].
Pojęcie glikomu odnosi się do całkowitego zbioru struktur cukrowych występujących w organizmie lub określonym produkcie biologicznym. W przypadku mleka obejmuje on zarówno wolne oligosacharydy, jak i glikany związane z białkami (glikoproteiny) oraz lipidami (glikolipidy). Warto podkreślić, że glikany występujące w mleku nie stanowią jednorodnej grupy związków. Obejmują one wolne oligosacharydy mleka, glikany związane z białkami (N- i O-glikany glikoprotein) oraz glikolipidy, przede wszystkim gangliozydy błony otaczającej kuleczki tłuszczowe (MFGM) (tab. 1). Poszczególne klasy różnią się zarówno budową, jak i potencjalnymi funkcjami biologicznymi. Wolne oligosacharydy są głównie przedmiotem badań dotyczących mikrobioty i działania prebiotycznego, natomiast glikany glikoprotein mogą wpływać na stabilność białek, ich odporność na proteolizę oraz interakcje z mikroorganizmami. Z kolei glikolipidy uczestniczą między innymi w procesach sygnalizacji komórkowej i funkcjonowaniu błon biologicznych [1, 5, 7].
W przeciwieństwie do białek czy kwasów nukleinowych, glikany nie są syntetyzowane według jednego, sztywnego wzorca genetycznego. Powoduje to ogromną różnorodność ich struktur oraz funkcji biologicznych. Szacuje się, że nawet niewielkie zmiany w budowie glikanów mogą istotnie wpływać na właściwości biologiczne cząsteczek, z którymi są związane [1].
Tabela 1. Główne klasy struktur glikanowych występujących w mleku i produktach mleczarskich

W mleku ssaków szczególnie istotną grupę stanowią glikoproteiny. Do najważniejszych należą laktoferyna, immunoglobuliny, mucyny, laktadheryna, butyrofilina oraz κ-kazeina. Glikany przyłączone do tych białek nie pełnią wyłącznie funkcji strukturalnej. Liczne badania wskazują, że wpływają one na stabilność przestrzenną białek, ich odporność na działanie enzymów trawiennych, rozpuszczalność oraz zdolność do oddziaływania z mikroorganizmami [1, 4]. Niektóre glikoproteiny mleka zachowują aktywność biologiczną nawet po przejściu przez przewód pokarmowy, co sugeruje, że glikozylacja może odgrywać istotną rolę w ochronie tych cząsteczek przed degradacją
enzymatyczną [4].
Istotnym źródłem glikanów są również błony otaczające kuleczki tłuszczu mlecznego (milk fat globule membrane, MFGM). Struktury te zawierają liczne glikoproteiny i glikolipidy uczestniczące w stabilizacji emulsji tłuszczowej oraz w interakcjach biologicznych zachodzących po spożyciu mleka. W ostatnich latach zainteresowanie MFGM znacząco wzrosło, ponieważ coraz więcej badań wskazuje, że składniki tej frakcji mogą uczestniczyć w regulacji mikrobioty jelitowej, odpowiedzi immunologicznej oraz procesów związanych z rozwojem organizmu [1, 2].
Szczególną cechą glikanów jest ich duża zmienność. Profil glikanowy mleka zależy od gatunku zwierzęcia, stadium laktacji, genotypu, stanu zdrowia oraz warunków żywienia. Wykazano, że siara zawiera znacznie więcej złożonych struktur glikanowych niż mleko produkowane w późniejszych etapach laktacji. Różnice obserwuje się również pomiędzy mlekiem krowim, kozim, owczym czy bawolim, co wskazuje na istotny wpływ czynników biologicznych na skład glikomu mleka [1, 5].
Rosnące zainteresowanie glikanami wynika również z ich potencjalnych funkcji biologicznych. Dotychczasowe badania sugerują, że część struktur glikanowych może uczestniczyć w kształtowaniu mikrobioty przewodu pokarmowego, pełnić funkcję receptorów lub receptorów-pułapek dla mikroorganizmów oraz wpływać na komunikację międzykomórkową [2, 3]. Chociaż większość szczegółowych danych pochodzi z badań dotyczących mleka kobiecego, coraz więcej wyników wskazuje, że biologiczne znaczenie glikanów może dotyczyć również mleka przeżuwaczy i wytwarzanych z niego produktów spożywczych [1, 5].
Rozwój wysokorozdzielczych technik chromatografii cieczowej, spektrometrii mas oraz nowoczesnych metod bioinformatycznych umożliwił szczegółową charakterystykę glikomu mleka na niespotykanym wcześniej poziomie. Dzięki temu glikany przestają być postrzegane jako mało istotny dodatek do białek i lipidów, a coraz częściej uznawane są za integralny element determinujący biologiczną i technologiczną wartość mleka. To właśnie rosnąca wiedza na temat tych struktur otwiera nowe kierunki badań dotyczących jakości, funkcjonalności oraz innowacyjnego wykorzystania surowców mleczarskich [1, 2].
Glikany i kwasy sjalowe w mleku oraz produktach mleczarskich
Wśród licznych składników glikomu mleka szczególne miejsce zajmują struktury zawierające kwasy sjalowe. Są to dziewięciowęglowe monosacharydy najczęściej występujące na końcach łańcuchów glikanowych budujących glikoproteiny, glikolipidy oraz wolne oligosacharydy. Ze względu na swoją lokalizację pełnią one funkcję swoistych „punktów kontaktowych” między komórkami i cząsteczkami biologicznymi, uczestnicząc w procesach rozpoznawania komórkowego, odpowiedzi immunologicznej oraz interakcjach z drobnoustrojami [6, 7].
Najczęściej spotykanym kwasem sjalowym u człowieka jest kwas N-acetyloneuraminowy (Neu5Ac). U większości pozostałych ssaków, w tym bydła, owiec i kóz, powszechnie występuje również kwas N-glikoliloneuraminowy (Neu5Gc) [8, 9]. Obie cząsteczki różnią się chemicznie jedynie obecnością dodatkowej grupy hydroksylowej w strukturze Neu5Gc, jednak ta niewielka różnica w budowie przekłada się na istotne konsekwencje biologiczne [10].
Interesujące jest to, że człowiek utracił zdolność syntezy Neu5Gc w wyniku mutacji genu CMAH, która pojawiła się w toku ewolucji prawdopodobnie około 2-3 milionów lat temu. W rezultacie tkanki ludzkie zawierają niemal wyłącznie Neu5Ac, podczas gdy Neu5Gc jest traktowany przez organizm jako cząsteczka obca. Nie oznacza to jednak, że człowiek nie jest narażony na kontakt z tym związkiem. Neu5Gc może być dostarczany wraz z żywnością pochodzenia zwierzęcego, przede wszystkim z czerwonym mięsem oraz niektórymi produktami mleczarskimi [8, 9, 10].
W ostatnich latach Neu5Gc stał się przedmiotem intensywnych badań z pogranicza nauk o żywności, immunologii i medycyny. Wykazano bowiem, że po spożyciu może on być w ograniczonym stopniu wbudowywany w ludzkie glikoproteiny i glikolipidy. Jednocześnie w organizmie człowieka występują naturalne przeciwciała skierowane przeciwko Neu5Gc. Zjawisko to doprowadziło do sformułowania hipotezy tzw. ksenosialozy (xenosialitis), czyli przewlekłej odpowiedzi zapalnej wynikającej z interakcji pomiędzy Neu5Gc obecnym w tkankach a krążącymi przeciwciałami anty-Neu5Gc [11, 12].
Należy jednak podkreślić, że rzeczywiste znaczenie zdrowotne tego mechanizmu pozostaje przedmiotem dyskusji naukowej. Część badań wskazuje na potencjalne związki pomiędzy ekspozycją na Neu5Gc a procesami zapalnymi, miażdżycą lub rozwojem niektórych nowotworów, natomiast inne podkreślają brak wystarczających dowodów klinicznych pozwalających na jednoznaczną ocenę ryzyka [11, 12, 13]. Dotyczy to szczególnie produktów mleczarskich, które zawierają znacznie mniej Neu5Gc niż czerwone mięso i pozostają słabiej zbadanym źródłem tej cząsteczki [14].
Z punktu widzenia mleczarstwa istotniejsze wydaje się obecnie poznanie rozmieszczenia oraz zmienności występowania Neu5Gc w różnych grupach produktów. Dotychczasowe badania wykazały obecność kwasów sjalowych w mleku surowym, siarze, preparatach białek serwatkowych, fermentowanych produktach mleczarskich oraz wielu gatunkach serów [1, 5, 14]. Jednocześnie obserwowane są znaczne różnice pomiędzy poszczególnymi artykułami, zarówno pod względem całkowitej zawartości tych kwasów, jak i rodzaju występujących struktur glikanowych [14].
Szczególnie interesujące są sery, ponieważ podczas ich produkcji zachodzą liczne procesy biochemiczne, które mogą wpływać na zachowanie glikanów. Fermentacja, dojrzewanie, proteoliza oraz aktywność mikroorganizmów prowadzą do stopniowych zmian w strukturze glikoprotein obecnych w mleku, co potencjalnie wpływa również na profil kwasów sjalowych. W ostatnich latach odnotowano obecność Neu5Gc w kilku komercyjnych serach dojrzewających, jednak liczba badań poświęconych jakościowej charakterystyce tych struktur pozostaje nadal ograniczona [14, 15].
Pomimo rosnącego zainteresowania tematyką kwasów sjalowych, wiedza na temat ich zachowania podczas przetwarzania mleka pozostaje fragmentaryczna. Dotychczasowe badania koncentrowały się głównie na oznaczaniu całkowitej zawartości kwasów sjalowych, natomiast znacznie mniej wiadomo o zmianach zachodzących na poziomie pojedynczych struktur glikanowych. Zrozumienie tych zależności może mieć znaczenie nie tylko dla oceny wartości biologicznej żywności, lecz również dla doskonalenia procesów technologicznych stosowanych w nowoczesnym mleczarstwie [1, 14, 15].
Jak procesy technologiczne kształtują profil glikanowy produktów mleczarskich
Glikany jako dynamiczny element matrycy mlecznej
W przeciwieństwie do wielu podstawowych składników żywności, glikany nie są strukturami statycznymi. Ich skład oraz organizacja mogą ulegać zmianom pod wpływem czynników biologicznych i technologicznych działających na różnych etapach przetwarzania mleka. Oznacza to, że profil glikanowy produktu końcowego jest rezultatem zarówno właściwości surowca, jak i zastosowanych procesów technologicznych [1, 5].
Należy jednak podkreślić, że wiedza na temat zachowania glikanów podczas przetwarzania żywności jest nadal znacznie mniej zaawansowana niż w przypadku białek i lipidów. Wiele dostępnych danych pochodzi z badań laboratoryjnych prowadzonych na wyizolowanych frakcjach mleka lub pojedynczych białkach, dlatego nie zawsze można je bezpośrednio odnieść do warunków produkcji przemysłowej [16, 17].
Fermentacja i dojrzewanie jako czynniki modyfikujące glikom produktów mleczarskich
Fermentacja należy do najważniejszych procesów biologicznych wykorzystywanych w przemyśle mleczarskim. Bakterie fermentacji mlekowej odpowiadają nie tylko za produkcję kwasu mlekowego i kształtowanie cech sensorycznych produktów, ale również za przemiany zachodzące w obrębie białek, peptydów i struktur węglowodanowych [18]. Coraz więcej danych wskazuje, że wybrane mikroorganizmy stosowane w produkcji żywności dysponują enzymami zdolnymi do modyfikacji glikanów, w tym glikozydazami oraz neuraminidazami uczestniczącymi w metabolizmie oligosacharydów i glikoprotein [18, 19].
Jeszcze bardziej złożone procesy zachodzą podczas dojrzewania serów. Wielotygodniowej proteolizie białek mleka towarzyszą zmiany dotyczące związanych z nimi glikanów, wynikające zarówno z aktywności enzymów pochodzących z mleka, jak i mikroorganizmów uczestniczących w dojrzewaniu [1, 18]. Dostępne dane sugerują, że procesy te mogą wpływać na skład i dostępność niektórych struktur glikanowych, jednak ich znaczenie biologiczne i technologiczne nie zostało dotychczas jednoznacznie określone. Obecny stan wiedzy wskazuje na możliwość występowania zmian jakościowych w glikomie produktów fermentowanych, a nie na ich pełną charakterystykę ilościową [1, 5].
Obróbka cieplna i procesy przemysłowe
Na profil glikanowy produktów mleczarskich wpływają również procesy fizyczne stosowane w nowoczesnym przetwórstwie mleka, takie jak pasteryzacja, sterylizacja UHT, procesy membranowe czy suszenie rozpyłowe [20].
W przeciwieństwie do białek, wiele struktur glikanowych wykazuje stosunkowo wysoką stabilność termiczną, jednak intensywna obróbka cieplna może pośrednio wpływać na ich właściwości poprzez zmiany zachodzące w strukturze cząsteczek nośnikowych [20, 21].
Znaczące zainteresowanie budzą również procesy membranowe, takie jak ultrafiltracja i mikrofiltracja. Choć technologie te nie modyfikują bezpośrednio struktur glikanowych, prowadzą do selektywnego zagęszczania określonych frakcji białkowych, co może wpływać na końcowy skład glikoprotein i glikanów w produkcie [1, 5].
Szczególną grupę stanowią sery topione, których produkcja obejmuje intensywną obróbkę cieplno-mechaniczną oraz stosowanie soli emulgujących [22]. W porównaniu z serami dojrzewającymi produkty te charakteryzują się odmienną strukturą matrycy białkowej, co może również przekładać się na różnice obserwowane na poziomie glikomu.
Studium przypadku – sery cheddar i sery topione
Interesującej ilustracji wpływu technologii na profil glikanowy dostarczają wyniki badań dotyczących produktów opartych na serze cheddar. W przeprowadzonych analizach jakościowych, w których wykorzystano wysokorozdzielczą chromatografię cieczową sprzężoną ze spektrometrią mas, zidentyfikowano kilka N-glikanów zawierających Neu5Gc w próbkach dojrzewającego sera cheddar [23].
Należy podkreślić, że sery topione różnią się od tradycyjnych serów dojrzewających nie tylko przebiegiem procesu technologicznego, ale również recepturą. Oprócz sera naturalnego mogą zawierać dodatkowe składniki mleczne, wodę, koncentraty białkowe, skrobię modyfikowaną czy sole emulgujące [22]. W konsekwencji obserwowane różnice w składzie glikanowym mogą być wynikiem jednoczesnego oddziaływania wielu czynników technologicznych i recepturowych [23].
Pomimo ograniczonej liczby dostępnych badań obserwacje te sugerują, że glikany mogą stanowić czuły wskaźnik zmian zachodzących podczas przetwarzania mleka. Wymaga to jednak dalszych badań obejmujących większą liczbę produktów, producentów oraz technologii wytwarzania.
Znaczenie zmian glikanowych z perspektywy technologii mleczarskiej
Dotychczas procesy technologiczne w mleczarstwie oceniano przede wszystkim przez pryzmat ich wpływu na bezpieczeństwo mikrobiologiczne, trwałość, teksturę oraz właściwości sensoryczne produktów. Rozwój badań z zakresu glikomiki wskazuje jednak, że konsekwencje przetwarzania mogą obejmować również zmiany zachodzące na poziomie pojedynczych struktur molekularnych [1, 5].
Z technologicznego punktu widzenia szczególnie interesujący jest fakt, że zmiany te mogą stanowić dodatkowe źródło informacji o historii przetwarzania produktu. W przeciwieństwie do klasycznych parametrów jakościowych, takich jak zawartość tłuszczu, białka czy wilgotność, profil glikanowy odzwierciedla procesy zachodzące na poziomie molekularnym i może dostarczać informacji trudnych do uzyskania przy użyciu tradycyjnych metod
analitycznych [1, 21].
Choć badania nad glikanami w mleczarstwie znajdują się nadal na stosunkowo wczesnym etapie rozwoju, dostępne wyniki wskazują, że struktury te mogą stanowić czuły wskaźnik przemian zachodzących podczas przetwarzania mleka. Dalsze poznanie zależności pomiędzy technologią produkcji a profilem glikanowym może przyczynić się do lepszego zrozumienia molekularnych podstaw jakości produktów mleczarskich oraz mechanizmów odpowiedzialnych za ich różnorodność [1, 5, 21].
Glikany jako biomarkery jakości i autentyczności produktów mleczarskich
Współczesny przemysł mleczarski funkcjonuje w warunkach rosnących oczekiwań konsumentów oraz coraz bardziej złożonych łańcuchów dostaw surowców. Obok tradycyjnych parametrów jakościowych, takich jak zawartość tłuszczu, białka czy suchej masy, coraz większego znaczenia nabiera możliwość potwierdzenia pochodzenia produktu, identyfikacji stosowanych technologii oraz wykazania autentyczności deklarowanego składu [24, 25].
W tym kontekście glikany stanowią interesującą grupę potencjalnych biomarkerów jakości. W przeciwieństwie do wielu tradycyjnych parametrów analitycznych odzwierciedlają one zarówno biologiczne cechy surowca, jak i zmiany zachodzące podczas jego przetwarzania. Jak wykazano w poprzednich rozdziałach, profil glikanowy może podlegać modyfikacjom na skutek fermentacji, proteolizy, dojrzewania czy obróbki termicznej, co czyni go potencjalnym źródłem informacji o historii technologicznej produktu [1, 5, 23].
Profil glikanowy jako „odcisk palca” produktu mleczarskiego
W biologii molekularnej często wykorzystuje się charakterystyczne sekwencje DNA do identyfikacji organizmów. Analogicznie profil glikanowy może być traktowany jako swoisty „odcisk palca” produktu spożywczego. Wynika to z faktu, że glikom zależy od wielu czynników jednocześnie, obejmujących gatunek zwierzęcia, stadium laktacji, stanu zdrowia, warunków środowiskowych oraz parametrów technologicznych stosowanych podczas przetwarzania
mleka [1, 5, 26].
Dodatkowo glikany reagują na procesy technologiczne zachodzące podczas produkcji serów, fermentowanych napojów mleczarskich czy koncentratów białkowych. Oznacza to, że mogą odzwierciedlać nie tylko pochodzenie mleka, lecz również historię technologicznego przetwarzania produktu. W przyszłości szczegółowe profile glikanowe mogą stać się elementem charakterystyki produktów mleczarskich podobnie, jak obecnie wykorzystuje się w tym celu profile kwasów tłuszczowych, peptydów czy lotnych związków aromatycznych [26, 27].
Możliwości wykrywania fałszerstw i niezgodności jakościowych
Autentyczność żywności od wielu lat pozostaje jednym z najważniejszych wyzwań współczesnej analityki żywności. Fałszowanie produktów spożywczych może przyjmować różne formy, od zastępowania droższych surowców tańszymi odpowiednikami, poprzez nieprawidłowe deklarowanie pochodzenia geograficznego, aż po dodatek składników niewymienionych w oznakowaniu [25, 28].
Potencjalne zastosowania obejmują między innymi identyfikację mieszanin mleka pochodzącego od różnych gatunków zwierząt, ocenę stopnia przetworzenia produktu oraz weryfikację zgodności procesu produkcyjnego z deklarowaną specyfikacją. Należy jednak podkreślić, że większość badań w tym zakresie znajduje się obecnie na etapie eksperymentalnym i wymaga dalszej walidacji przed wdrożeniem do rutynowej kontroli jakości [28, 29].
Ograniczenia i wyzwania
Pomimo obiecujących perspektyw wykorzystania glikanów jako biomarkerów jakości, należy zachować ostrożność w interpretacji dostępnych wyników. W porównaniu z proteomiką czy lipidomiką, glikomika żywności pozostaje stosunkowo młodą dziedziną badań. Liczba publikacji dotyczących produktów mleczarskich jest nadal ograniczona, a większość badań obejmuje niewielkie liczebnie zestawy próbek [31, 32].
Istotnym problemem pozostaje również brak standaryzacji metod oznaczania glikanów w żywności. Różnice w procedurach przygotowania próbek, sposobie ekstrakcji czy analizie danych utrudniają bezpośrednie porównywanie wyników uzyskiwanych przez różne zespoły badawcze [31, 32]. Dopóki nie zostaną opracowane powszechnie zaakceptowane standardy analityczne, zastosowanie glikanów w rutynowej kontroli jakości będzie miało charakter głównie badawczy.
Mimo tych ograniczeń tempo rozwoju glikomiki wskazuje, że znaczenie glikomu w ocenie jakości produktów mleczarskich będzie systematycznie rosło. Potencjał wykorzystania tych struktur jako markerów jakości jest bowiem ściśle związany z postępem nowoczesnych metod analitycznych. Dopiero rozwój wysokorozdzielczej chromatografii cieczowej, spektrometrii mas oraz narzędzi bioinformatycznych umożliwił szczegółową charakterystykę glikanów występujących w produktach mleczarskich [31, 32]. W efekcie technologie analityczne stają się kluczowym elementem dalszego rozwoju badań nad glikanami, co prowadzi do kolejnego zagadnienia – metod identyfikacji i charakterystyki tych złożonych struktur w żywności.
Nowoczesne metody analizy glikanów
Przez wiele lat glikany należały do najsłabiej poznanych składników żywności. W przeciwieństwie do białek i kwasów nukleinowych nie są one syntetyzowane według jednolitej matrycy genetycznej, a ich struktury powstają w wyniku działania wielu enzymów glikozylujących. W konsekwencji nawet pozornie niewielka liczba monosacharydów może tworzyć bardzo dużą liczbę wariantów strukturalnych, różniących się kolejnością połączeń, stopniem rozgałęzienia oraz rodzajem wiązań chemicznych [31, 33].
W przypadku produktów mleczarskich trudność analizy zwiększa także złożoność samej matrycy żywnościowej.
W mleku i jego przetworach glikany współwystępują z białkami, lipidami, peptydami, solami mineralnymi oraz produktami przemian fermentacyjnych. Oznacza to konieczność odpowiedniego przygotowania próbek i selektywnego wydzielania analizowanych struktur przed wykonaniem właściwych oznaczeń [1, 4]. Z tego względu rozwój glikomiki żywności przez długi czas postępował wolniej niż rozwój proteomiki czy metabolomiki.
Od chromatografii do glikomiki
Pierwsze badania glikanów opierały się głównie na metodach chemicznych i enzymatycznych umożliwiających określenie składu cukrowego analizowanych próbek. Metody te dostarczały jednak jedynie ograniczonych informacji o rzeczywistej budowie cząsteczek [34].
Obecnie za najbardziej informacyjne uważa się metody wykorzystujące chromatografię cieczową sprzężoną z tandemową spektrometrią mas (LC–MS/MS). W wielu badaniach glikomicznych stosowane są również układy nano-UHPLC–ESI–MS/MS, które umożliwiają analizę śladowych ilości materiału biologicznego przy bardzo wysokiej czułości i dokładności pomiaru [33, 35, 36].
Rozwój tych technologii doprowadził do powstania glikomiki, dziedziny zajmującej się kompleksowym badaniem struktur glikanowych występujących w organizmach żywych i produktach spożywczych. Coraz częściej wykorzystuje się również glikoproteomikę, której celem jest jednoczesna analiza białek i związanych z nimi glikanów [31, 32].
Identyfikacja glikanów w laboratorium
Pomimo dużego stopnia zaawansowania aparatury, zasada identyfikacji glikanów pozostaje stosunkowo
prosta (tab. 2). Proces analityczny obejmuje kilka kolejnych etapów, z których każdy dostarcza określonych informacji o badanej strukturze [33, 36].

W praktyce proces rozpoczyna się od izolacji lub uwolnienia glikanów z odpowiednich cząsteczek nośnikowych. Następnie mieszanina jest rozdzielana chromatograficznie, co umożliwia analizę poszczególnych składników.
W spektrometrze mas cząsteczki poddawane są jonizacji, a następnie określana jest ich masa z bardzo wysoką dokładnością. Dodatkowe informacje uzyskuje się podczas fragmentacji wybranych jonów w analizie MS/MS, dzięki której możliwe jest odtworzenie budowy badanej struktury [33, 36].
Coraz większą rolę odgrywa również bioinformatyka. Współczesne analizy mogą generować tysiące sygnałów pochodzących od różnych glikanów obecnych w jednej próbce. Specjalistyczne oprogramowanie umożliwia automatyczne rozpoznawanie wzorców izotopowych, identyfikację składu monosacharydowego oraz porównywanie wyników z istniejącymi bazami danych [31, 37].
Analiza glikanów Neu5Gc w serach (studium przypadku)
Przykładem praktycznego wykorzystania nowoczesnych metod analitycznych są badania poświęcone identyfikacji glikanów zawierających kwas N-glikoliloneuraminowy (Neu5Gc) w serach. Analiza takich struktur jest szczególnie wymagająca ze względu na ich niewielkie stężenia oraz dużą różnorodność możliwych wariantów strukturalnych [23].
Przykład ten pokazuje, że współczesna glikomika pozwala analizować nawet bardzo złożone matryce żywnościowe. Co szczególnie istotne z punktu widzenia przemysłu mleczarskiego, uzyskane dane mogą dostarczać informacji nie tylko o składzie produktu, lecz również o potencjalnym wpływie zastosowanych procesów technologicznych na jego profil molekularny [1, 23].
Perspektywy rozwoju
Postęp obserwowany w ostatnich latach wskazuje, że analiza glikanów będzie odgrywała coraz większą rolę w badaniach żywności. Systematycznie rośnie liczba dostępnych baz danych struktur glikanowych, rozwijane są nowe algorytmy bioinformatyczne, a automatyzacja procesów analitycznych stopniowo skraca czas niezbędny do interpretacji wyników [31, 37]. Równocześnie poprawia się czułość i rozdzielczość metod chromatograficznych oraz spektrometrycznych, co umożliwia coraz bardziej szczegółową charakterystykę glikomu żywności.
Z punktu widzenia sektora mleczarskiego szczególnie istotne jest to, że rozwój glikomiki umożliwia ocenę produktów na poziomie molekularnym. Otwiera to możliwość monitorowania zmian zachodzących podczas fermentacji, dojrzewania, obróbki cieplnej oraz innych procesów technologicznych wpływających na skład i strukturę glikokonjugatów obecnych w mleku i jego przetworach [1, 21]. W przyszłości profile glikanowe mogą stanowić uzupełnienie klasycznych parametrów jakościowych i dostarczać informacji dotyczących pochodzenia surowca, przebiegu procesów technologicznych oraz autentyczności produktów mleczarskich [1, 5, 26].
Należy jednak podkreślić, że większość proponowanych zastosowań pozostaje obecnie na etapie badań naukowych. Ich wdrożenie do rutynowej praktyki przemysłowej będzie wymagało opracowania standaryzowanych metod analitycznych, walidacji markerów glikanowych oraz budowy odpowiednich baz danych referencyjnych [31, 32]. Mimo tych ograniczeń rozwój glikomiki wskazuje, że glikany przestają być wyłącznie przedmiotem badań podstawowych, a stają się coraz bardziej interesującym źródłem informacji o biologicznej i technologicznej jakości produktów mleczarskich.
Znaczenie glikanów dla przyszłości zrównoważonego mleczarstwa
Współczesne mleczarstwo stoi przed koniecznością jednoczesnego zapewnienia wysokiej jakości produktów, efektywnego wykorzystania surowców oraz zwiększania transparentności procesów produkcyjnych. W tym kontekście rośnie zainteresowanie składnikami mleka, które mogą dostarczać informacji wykraczających poza tradycyjne wskaźniki fizykochemiczne. Do takich struktur należą glikany, stanowiące integralny element biologicznej złożoności mleka i produktów mleczarskich [1, 2, 5].
Rosnąca wiedza dotycząca glikanów wpisuje się również w szerszy trend przechodzenia od oceny żywności wyłącznie na podstawie podstawowego składu chemicznego do analizy jej właściwości funkcjonalnych i molekularnych.
W przyszłości profile glikanowe mogą wspierać rozwój bardziej zaawansowanych systemów kontroli jakości, identyfikowalności oraz charakterystyki produktów o wysokiej wartości dodanej. Szczególne znaczenie może to mieć w przypadku produktów fermentowanych, serów dojrzewających oraz wyrobów premium, których właściwości są w dużym stopniu kształtowane przez zastosowaną technologię [1, 5, 26].
Należy jednak podkreślić, że większość proponowanych zastosowań glikanów pozostaje obecnie na etapie badań naukowych. Ich szersze wdrożenie będzie wymagało dalszej charakterystyki glikomu produktów mleczarskich, opracowania standaryzowanych metod analitycznych oraz walidacji proponowanych markerów jakości i autentyczności [31, 32]. Pomimo tych ograniczeń rozwój glikomiki wskazuje, że glikany mogą stać się cennym narzędziem wspierającym lepsze zrozumienie zależności pomiędzy surowcem, technologią i jakością produktów mleczarskich, wpisując się w rozwój nowoczesnego mleczarstwa opartego na wiedzy, innowacyjności i efektywnym wykorzystaniu zasobów.
Podsumowanie
Mleko jest znacznie bardziej złożonym surowcem, niż wynikałoby to z klasycznej oceny jego wartości odżywczej opartej na zawartości białka, tłuszczu czy składników mineralnych. Wśród licznych cząsteczek występujących w mleku szczególne miejsce zajmują glikany – struktury węglowodanowe związane z białkami i lipidami, które współtworzą biologiczną i funkcjonalną złożoność produktów mleczarskich. Choć przez wiele lat pozostawały na marginesie zainteresowania nauk o żywności, rozwój nowoczesnych metod analitycznych umożliwił ich coraz dokładniejszą identyfikację i charakterystykę.
Coraz więcej danych sugeruje również, że glikany mogą znaleźć praktyczne zastosowanie jako biomarkery jakości i autentyczności produktów mleczarskich. W przyszłości mogą wspierać ocenę pochodzenia surowca, monitorowanie wpływu procesów technologicznych, dokumentowanie autentyczności produktów regionalnych oraz rozwój żywności o wysokiej wartości dodanej. Osiągnięcie tych celów wymaga jednak dalszych badań obejmujących zarówno charakterystykę struktur glikanowych, jak i opracowanie standaryzowanych metod ich oznaczania.
Choć wiele pytań dotyczących funkcji biologicznych glikanów, ich stabilności technologicznej oraz potencjalnych zastosowań pozostaje nadal otwartych, dotychczasowe wyniki badań wskazują, że mogą one odegrać istotną rolę w dalszym rozwoju sektora mleczarskiego. Szczególnie ważne wydaje się ich potencjalne wykorzystanie w ocenie jakości, projektowaniu produktów o wysokiej wartości dodanej oraz lepszym wykorzystaniu naturalnych właściwości surowców mleczarskich [1, 5, 26].
Przyszłość mleczarstwa może zależeć nie tylko od tego, ile mleka produkujemy, ale również od tego, jak dobrze rozumiemy jego najbardziej złożone składniki. W tym kontekście glikany przestają być wyłącznie obiektem zainteresowania naukowców zajmujących się glikobiologią, a stają się elementem szerszej dyskusji o jakości, innowacyjności i zrównoważonym rozwoju produkcji mleczarskiej.
***
Zadanie SUP-RIM pt. „Sieć badawcza uczelni przyrodniczych na rzecz rozwoju polskiego sektora mleczarskiego – projekt badawczy” finansowane jest z dotacji celowej Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego, na podstawie umowy nr MEIN/2023/DPI/2875 z dnia 3 października 2023 r.Temat statutowy Katedry Biochemii Żywności, Wydziału Nauki o Żywności, UWM w Olsztynie.
dr inż. Damir Mogut
Katedra Biochemii Żywności
Wydział Nauki o Żywności
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Literatura
- Guan B., Zhang Z., Chai Y., Amantai X., Chen X., Cao X., Yue X. N-Glycosylation of Milk Proteins: A Review Spanning 2010-2022. Trends Food Sci. Technol. 2022, 128, 1–21. DOI: 10.1016/j.tifs.2022.07.017.
- German J.B., Lebrilla C., Mills D.A. Milk: A Scientific Model for Diet and Health Research in the 21st Century. Front. Nutr. 2022, 9, 922907. doi: 10.3389/fnut.2022.922907.
- Bode L. Human Milk Oligosaccharides: Every Baby Needs a Sugar Mama. Glycobiology 2012, 22(9), 1147-1162. DOI: 10.1093/glycob/cws074.
- Bhattacharya M., Salcedo J., Robinson R.C., Henrick B.M., Barile D. Peptidomic and Glycomic Profiling of Commercial Dairy Products: Identification, Quantification and Potential Bioactivities. npj Sci. Food 2019, 3, 4. doi: 10.1038/s41538-019-0037-9.
- O'Riordan N., Kane M., Joshi L., Hickey R.M. Structural and Functional Characteristics of Bovine Milk Protein Glycosylation. Glycobiology 2014, 24(3), 220-236. doi: 10.1093/glycob/cwt162.
- Tvaroška I. The Role of Glycans in Human Immunity – A Sweet Code. Molecules 2025, 30, 2678. doi: 10.3390/molecules30132678.
- Lewis A., Chen X., Schnaar R.L., Varki A. Sialic Acids and Other Nonulosonic Acids. W: Varki A., Cummings R.D., Esko J.D., Stanley P., Hart G.W., Aebi M., Mohnen D., Kinoshita T., Packer N.H., Prestegard J.H., Schnaar R.L., Seeberger P.H. (red.). Essentials of Glycobiology. 4th ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor (NY), 2022.
- Banda K., Gregg C.J., Chow R., Varki N.M., Varki A. Metabolism of Vertebrate Amino Sugars with N-Glycolyl Groups: Mechanisms Underlying Gastrointestinal Incorporation of the Non-Human Sialic Acid Neu5Gc. J. Biol. Chem. 2012, 287, 28852-28864. doi: 10.1074/jbc.M112.364182.
- Tangvoranuntakul P., Gagneux P., Diaz S., Bardor M., Varki N., Varki A., Muchmore E. Human Uptake and Incorporation of an Immunogenic Nonhuman Dietary Sialic Acid. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 12045-12050. doi: 10.1073/pnas.2131556100.
- Kooner A.S., Yu H., Chen X. Synthesis of N-Glycolylneuraminic Acid (Neu5Gc) and Its Glycosides. Front. Immunol. 2019, 10, 2004. doi: 10.3389/fimmu.2019.02004.
- Hedlund M., Padler-Karavani V., Varki N.M., Varki A. Evidence for a Human-Specific Mechanism for Diet and Antibody-Mediated Inflammation in Carcinoma Progression. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 18936-18941. doi: 10.1073/pnas.0803943105.
- Samraj A.N., Pearce O.M.T., Läubli H. i wsp. A Red Meat-Derived Glycan Promotes Inflammation and Cancer Progression. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2015, 112, E547-E556. doi: 10.1073/pnas.1417508112.
- Yehuda S., Padler-Karavani V. Glycosylated Biotherapeutics: Immunological Effects of N-Glycolylneuraminic Acid. Front. Immunol. 2020, 11, 21. doi: 10.3389/fimmu.2020.00021.
- Rinaldi S., Contò M., Boselli C., Palocci G., Citro A., Failla S. Assessment of Sialic Acid Content in Dairy Products from Buffalo’s and Goat’s Milk Compared to Cow’s Milk. Dairy 2025, 6, 62. doi: 10.3390/dairy6060062.
- Rangel A.H.N., Bezerra D.A.F.V.A., Sales D.C., Araújo E.O.M., Lucena L.M., Porto A.L.F., Véras Í.V.U.M., Lacerda A.F., Ribeiro C.V.D.M., Anaya K. An Overview of the Occurrence of Bioactive Peptides in Different Types of Cheeses. Foods 2023, 12(23), 4261. doi: 10.3390/foods12234261.
- Bunyatratchata A., Huang J., Barile D. i wsp. Effects of Industrial Thermal Treatments on the Release of Bovine Colostrum Glycoprotein N-Glycans by Endo-β-N-Acetylglucosaminidase. J. Agric. Food Chem. 2020, 68, 15208-15219. doi: 10.1021/acs.jafc.0c05986.
- Cao X., Kang S., Yang M., Li W., Wu S., Han H., Meng L., Wu R., Yue X. Quantitative N-Glycoproteomics of Milk Fat Globule Membrane in Human Colostrum and Mature Milk Reveals Changes in Protein Glycosylation During Lactation. Food Funct. 2018, 9(2), 1163-1172. doi: 10.1039/C7FO01796K.
- Hickey C.D., Auty M.A.E., Wilkinson M.G., Sheehan J.J. The Influence of Cheese Manufacture and Ripening on Biochemical Processes. Trends in Food Sci. & Technology, 41(2), 135-148, doi: 10.1016/j.tifs.2014.10.006
- Korhonen H., Pihlanto A. Bioactive Peptides and Glycoconjugates Generated during Fermentation of Dairy Products. Int. Dairy J. 2006, 16, 945-960, doi: 10.1016/j.idairyj.2005.10.012
- Fox P.F., Uniacke-Lowe T., McSweeney P.L.H., O’Mahony J.A. Heat-Induced Changes in Milk. W: Dairy Chemistry and Biochemistry. Springer International Publishing, Cham, 2015, s. 345-375. doi: 10.1007/978-3-319-14892-2_9.
- Guan B., Chai Y., Amantai X., Liu X., Chen X., Cao X., Yue X., Liu B. Glycoproteomics Analysis Reveals Differential Site-Specific N-Glycosylation of Donkey Milk Fat Globule Membrane Protein During Lactation. Food Chem. 2023, 402, 134266. doi: 10.1016/j.foodchem.2022.134266.
- Carić M., Kaláb M. Processed Cheese Products. W: Fox P.F. (red.). Cheese: Chemistry, Physics and Microbiology. Springer US, Boston, 1993, s. 467-505. doi: 10.1007/978-1-4615-2648-3_15.
- Mogut D., Goli M., Reyes C.D.G., Mechref Y., Iwaniak A. Qualitative Characterization of Neu5Gc-Containing N-Glycans in Commercial Cheddar Cheese Products Using Nano-UHPLC–ESI–MS/MS – A Pilot Study. Int. J. Mol. Sci. 2026, 27(10), 4200. doi: 10.3390/ijms27104200.
- Doyle N., Swain D., Roberts J.J., Cozzolino D. The Use of Qualitative Analysis in Food Research and Technology. Food Anal. Methods 2017, 10, 964-969. doi: 10.1007/s12161-016-0654-8.
- Everstine K., Spink J., Kennedy S. Economically Motivated Adulteration (EMA) of Food: Common Characteristics of EMA Incidents. J. Food Prot. 2013, 76(4), 723-735. doi: 10.4315/0362-028X.JFP-12-399.
- Barile D., Rastall R.A. Human Milk and Related Oligosaccharides as Prebiotics. Curr. Opin. Biotechnol. 2013, 24(2), 214-219. doi: 10.1016/j.copbio.2013.01.008.
- Tao N., DePeters E.J., German J.B., Grimm R., Lebrilla C.B. Variations in Bovine Milk Oligosaccharides During Early and Middle Lactation Stages Analyzed by HPLC-Chip/TOF-MS. J. Dairy Sci. 2009, 92, 2991-3001, doi: 10.3168/jds.2008-1642.
- Danezis G.P., Tsagkaris A.S., Camin F., Brusic V., Georgiou C.A. Food Authentication: Techniques, Trends and Emerging Approaches. Trends Anal. Chem. 2016, 85, 123-132, doi: 10.1016/j.trac.2016.02.026.
- Taslim N.A., Nurkolis F., Hardinsyah H., Yusuf V.M., Gunawan W.B., Samtiya M., Mayulu N., Assa Y.A., Tallei T.E. Foodomics approaches to facilitate the verification of the authenticity of foods: a possible strategy to screen, validate, and standardize food matrices. Nutr. Clín. Diet. Hosp. 2023, 43(1), doi: 10.12873/431hardinsyah.
- Drivelos S.A., Georgiou C.A. Multi-element and multi-isotope-ratio analysis to determine the geographical origin of foods in the European Union. TrAC Trends Anal. Chem. 2012, 40, 38-51, doi: 10.1016/j.trac.2012.08.003.
- Bagdonaite I., Malaker S.A., Polasky D.A., Riley N.M., Schjoldager K., Vakhrushev S.Y., Halim A., Aoki-Kinoshita K.F., Nesvizhskii A.I., Bertozzi C.R., Wandall H.H., Parker B.L., Thaysen-Andersen M., Scott N.E. Glycoproteomics. Nat. Rev. Methods Primers 2022, 2(1), 48, doi: 10.1038/s43586-022-00128-4.
- Delafield D.G., Li L. Recent Advances in Analytical Approaches for Glycan and Glycopeptide Quantitation. Mol. Cell. Proteomics 2021, 20, 100054, doi: 10.1074/mcp.r120.002095.
- Malaker S.A. Glycoproteomics: Charting New Territory in Mass Spectrometry and Glycobiology. J. Mass Spectrom. 2024, 59(6), e5034. doi: 10.1002/jms.5034.
- Harvey D.J. Analysis of carbohydrates and glycoconjugates by matrix‐assisted laser desorption/ionization mass spectrometry: An update for 2013-2014. Mass Spectrom. Rev. 2018, 37(4), 353-491, doi: 10.1002/mas.21530.
- Zhou S., Huang Y., Dong X., Peng W., Veillon L., Kitagawa D.A.S., Aquino A.J.A., Mechref Y. Isomeric Separation of Permethylated Glycans by Porous Graphitic Carbon LC–MS/MS at High Temperatures. Anal. Chem. 2017, 89, 6590-6597. doi: 10.1021/acs.analchem.7b00747.
- Reyes C.D.G., Hakim M.A., Atashi M., Goli M., Gautam S., Wang J., Bennett A.I., Zhu J., Lubman D.M., Mechref Y. LC–MS/MS Isomeric Profiling of N-Glycans Derived from Low-Abundant Serum Glycoproteins. Biomolecules 2022, 12, 1657. doi: 10.3390/biom12111657.
- Hu Y., Zhou S., Yu C.Y., Tang H., Mechref Y. Automated Annotation and Quantitation of Glycans by Liquid Chromatography/Electrospray Ionization Mass Spectrometric Analysis Using the MultiGlycan-ESI Computational Tool. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2015, 29, 135-142. doi: 10.1002/rcm.7093.






