12.2014 – „Odżywianie prozdrowotne. Cz. II. Żywność jako źródła antyoksydantów.”

grudzień 2014, nr 100/78 online

 

   Badania ostatnich kilkudziesięciu lat, połączone z obserwacjami grup ludności rzadziej zapadającej na choroby cywilizacyjne, dostarczyły nowych odkryć. Okazało się, że żywność obok cennych składników odżywczych zawiera szereg substancji, które również mogą działać profilaktycznie, a niekiedy leczniczo w różnych chorobach, nawet w tych najgroźniejszych jakimi są miażdżyca i nowotwory.

   Zgodnie z aktualnym stanem wiedzy, w patogenezie chorób cywilizacyjnych mają swój znaczący udział reaktywne formy tlenu (RFT), które zapoczątkowują liczne niekorzystne zmiany w komórce. Duża akumulacja tych związków w organizmie, powstająca w wyniku metabolizmu komórkowego oraz działania czynników zewnętrznych (np. chemizacja życia, promieniowanie jonizujące i UV, skażenie środowiska, leki, stres) może prowadzić do zachwiania równowagi.

   Poprzedni artykuł z cyklu "Odżywianie prozdrowotne" (Aptekarz Polski nr 99, listopad 2014), zakończyłem informacją, że powszechnie dostępna żywność zawiera znaczną ilość antyoksydantów. Dotyczy to zwłaszcza żywności pochodzenia roślinnego, w której związki o własnościach antyoksydacyjnych pełnią istotną rolę w ochronie środowiska wodnego komórek organizmu przed skutkami stresu oksydacyjnego.

   Owoce stanowią bogate źródło wielu substancji o właściwościach antyoksydacyjnych, a zwłaszcza polifenoli. Wśród różnych gatunków owoców dużą aktywnością antyoksydacyjną i jednocześnie wysoką koncentracją polifenoli, w tym antocyjanów, wyróżniają się owoce aronii oraz borówki czernicy. Jabłka, wiśnie, truskawki, jeżyny, owoce bzu czarnego i dzikiej róży odznaczają się wysoką zawartością monomerów i oligomerów flawanolowych. W owocach aronii wśród antocyjanów dominuje cyjanidyno-3-galaktozyd, odznaczający się najwyższą aktywnością antyoksydacyjną spośród wszystkich znanych antocyjanów, natomiast w owocach truskawki – pelargonidyno-3-glukozyd. Z kolei owoce żurawiny charakteryzują się dużą zawartością peonidyno-3-galaktozydu, a porzeczki delfinidyno-3-rutynozydu. Truskawki są bogate również w kwas elagowy, który stanowi 35-40% ogólnej zawartości polifenoli, a owoce żurawiny, borówki czernicy i borówki brusznicy zawierają dość duże ilości flawonoli, reprezentowanych głównie przez kwercetynę.

   Na szczególną uwagę zasługują winogrona, zwłaszcza czerwone. W owocach tych stwierdzono występowanie kilkudziesięciu związków o wysokiej aktywności antyoksydacyjnej. W licznych badaniach wykazano, że owoce jagodowe i pestkowe przewyższają pod względem aktywności antyoksydacyjnej owoce cytrusowe, w których za te właściwości odpowiedzialna jest przede wszystkim witamina C oraz w mniejszym stopniu karotenoidy.

   Właściwości antyoksydacyjne wykazują także produkty owocowe przetworzone, przy czym pojemność antyoksydacyjna w głównym stopniu uzależniona jest od udziału masy owoców w produkcie oraz parametrów procesów jednostkowych podczas przetwarzania. Przykładowo, proces mrożenia pulpy truskawkowej pozwala na prawie 100% zachowanie początkowej pojemności antyoksydacyjnej. Stosunkowo duża termostabilność flawonoidów powoduje, że podczas termicznego utrwalania pulpy czy też pasteryzacji kompotów wiśniowych i truskawkowych ma miejsce niewielkie (tylko około 10%) obniżenie pojemności antyoksydacyjnej.

   Wspomniana już witamina C, czyli kwas L-askorbinowy, jest najsilniejszym rozpuszczalnym w wodzie antyoksydantem. Neutralizuje ona działanie RFT w płynach ustrojowych, we krwi i płynie pozakomórkowym. Ma swój udział w regenerowaniu witaminy E oraz zapobiega peroksydacji lipidowej. Kwas askorbinowy jest antyoksydantem egzogennym, który nie może być syntetyzowany w organizmie ludzkim toteż powinien być dostarczany w codziennej diecie. Bogatym źródłem kwasu askorbinowego są: róża, aronia, porzeczki, papryka, brukselka, brokuły, pietruszka, kalafiory, kiwi, szpinak, kapusta i cytryny.

 

   Warzywa charakteryzują się na ogół mniejszą pojemnością antyoksydacyjną aniżeli owoce, zwłaszcza owoce jagodowe. Wśród popularnych gatunków warzyw największą zdolnością wiązania rodników nadtlenkowych wyróżnia się czosnek, jarmuż, szpinak, kapusta brukselka, brokuły i buraki. W czosnku, silne właściwości antyoksydacyjne przypisywane są związkom organicznym siarki, jak siarczek i disiarczek diallilu, allicyna i S-allilo cysteina.

   Warzywa są najbogatszym źródłem kwercetyny oraz kempferolu i ich glikozydów. Szczególnie dużą zawartością kwercetyny charakteryzuje się cebula czerwona oraz cebula szalotka.

   Wśród warzyw na uwagę zasługują również pomidory i przetwory pomidorowe zawierające likopen. Związek ten, należący do karotenoidów, nie wykazuje aktywności prowitaminy A, ma jednak silne właściwości antyoksydacyjne, uwarunkowane obecnością w cząsteczce 11 sprzężonych wiązań podwójnych. Przetwory pomidorowe, takie jak: sosy, soki, zupy i koncentraty stanowią również doskonałe źródło tego składnika. Procesy termiczne, stosowane w przetwórstwie, nie wpływaj na zmniejszenie zawartości likopenu w produktach. Uważa się, że jego przyswajalność z produktów przetworzonych jest nawet większa niż ze świeżych pomidorów.

   Obecność związków wykazujących właściwości antyoksydacyjne stwierdzono również w nasionach roślin strączkowych, takich jak: soja, bób, bobik, groch, fasola, soczewica. Wśród związków fenolowych, występujących w nasionach roślin strączkowych wymienić należy: glikozydy kwercetyny, kempferolu, i mirycetiny, kwasy fenolowe, izoflawonoidy, katechiny, antocyjanidy, fitoaleksyny i taniny. Stwierdzono, że związki te koncentrują się przede wszystkim w okrywach nasiennych, a nasiona odmian kwitnących kolorowo zawierają ich więcej. W tej grupie produktów roślinnych szczególne znaczenie przypisuje się soi.

   Antyoksydanty ziarna zbóż reprezentowane są przez związki fenolowe (kwasy fenolowe, lignany), witaminę E, pierwiastki śladowe, kwas fitynowy, zredukowany glutation i melatoninę. Kwasy fenolowe w ziarnie zbóż są skoncentrowane w zewnętrznych warstwach, a ich głównym kierunkiem aktywności jest zdolność wiązania wolnych rodników. Produkty zbożowe wykazują na ogół słabszą pojemność antyoksydacyjną niż owoce i warzywa. Wyjątek stanowią otręby z owsa.

   W owsie związki fenolowe reprezentowane są przez wolne kwasy fenolowe, estry i glikozydy kwasów fenolowych, flawonole. Działanie antyoksydacyjne otrąb zbożowych potęgowane jest synergizmem różnych kwasów fenolowych jak również obecnością innych biologicznie aktywnych składników. W nasionach gryki stwierdzono obecność sześciu flawonoidów: rutyny, kwercetyny, orientyny, izoorientyny, witeksyny i izowiteksyny. Zawartość tych związków jest zróżnicowana w zależności od odmiany, a koncentrują się one w warstwie owocowo-nasiennej. W kaszach gryczanych, zarówno jasnych jak i ciemnych, stwierdzono występowanie tylko dwóch flawonoidów: rutyny i izowiteksyny. Istotnym jest, że w kaszach prażonych flawonoidów jest prawie pięć razy mniej niż w kaszach nie prażonych. Proces gotowania kaszy powoduje dwukrotne zmniejszenie zawartości tych związków.

 

   Najważniejszymi i najlepiej poznanymi antyoksydantami, występującymi w surowcach oleistych, są tokoferole. Związki te w różnych ilościach występują we wszystkich tłuszczach roślinnych. Największe ilości tokoferolu zawiera olej z zarodków pszennych, sojowy i kukurydziany. Oleje roślinne zawierają przede wszystkim α- i γ-tokoferole. W oleju słonecznikowym i bawełnianym dominuje α-tokoferol, natomiast w olejach: rzepakowym, kukurydzianym, sojowym, oliwkowym i sezamowym wykryto najwyższą zawartość γ-tokoferolu.  Tokoferolom towarzyszą w nieznacznych ilościach tokotrienole, wykazujące nieco wyższą aktywność antyoksydacyjną  niż odpowiadające im tokoferole .

   Inną grupę związków o właściwościach antyoksydacyjnych  stanowią karotenoidy. Związki te są częściowo usuwane z olejów surowych w procesie bielenia. Z innych antyutleniaczy,  występujących w nasionach roślin oleistych i olejach, wymienić należy skwalen. Spośród olejów roślinnych większe ilości skwalenu zawiera oliwa z oliwek, olej z zarodków pszennych i ryżowych. Procesy rafinacyjne, stosowane podczas produkcji olejów, powodują spadek zawartości natywnych antyutleniaczy – tokoferoli, fosfolipidów, karotenoidów i steroli.

   Wśród produktów roślinnych szczególnie silnymi właściwościami antyoksydacyjnymi  wyróżnia się herbata. Zawartość związków fenolowych, głównie odpowiedzialnych za te właściwości, może sięgać nawet 35% suchej masy liści. W herbacie zielonej występują głównie katechiny, natomiast w herbacie oolong i czarnej dominują teaflawiny i tearubiginy, powstające w procesie fermentacji liści herbacianych. Aktywność katechin stanowi 90% ogólnej pojemności antyoksydacyjnej ekstraktu zielonej herbaty. Katechiny mają znacznie silniejsze właściwości antyoksydacyjne w porównaniu ze związkami dotychczas uważanymi za silne antyoksydanty, jak np.: glutation, kwas askorbinowy czy tokoferol.

   Wykazano, że aktywność antyoksydacyjna zależy od sposobu przygotowania naparu herbaty. Wydłużenie czasu parzenia czarnej i zielonej herbaty do 10 minut powoduje wzrost zawartości polifenoli w ekstraktach i jednocześnie zwiększenie aktywności antyoksydacyjnej. Mieszanie herbaty podczas parzenia powoduje zwiększenie ekstraktywności związków fenolowych o blisko 100%. Jeszcze większą koncentrację związków fenolowych w naparze uzyskuje się, gdy liście herbaty są  uprzednio rozdrobnione.

   Kawa ma bardzo złożony skład. Oprócz kofeiny zawiera też antyoksydanty. Rolę tą spełniają kwas kawowy i chlorogenowy. Ilość antyoksydantów znacznie zwiększa się podczas palenia kawy.

 

   Związki chemiczne, wykazujące właściwości antyoksydacyjne, występują także w wielu ziołach i przyprawach. Znane i cenione ze względu na właściwości antyoksydacyjne są: rozmaryn, szałwia, oregano, tymianek, kurkuma, gałka muszkatołowa, cynamon, kminek, imbir, goździki, pieprz chili, papryka. W roślinach tych związki fenolowe reprezentowane są głównie przez: diterpeny fenolowe, kwasy fenolowe i flawonoidy. Wykazują one większą aktywność antyoksydacyjną niż naturalny przeciwutleniacz – ß-tokoferol. Dodatek przypraw podczas obróbki kulinarnej i przygotowywania potraw może zatem w pewnym stopniu zapobiegać powstawaniu produktów utleniania. Najsilniejszym działaniem wyróżnia się, występujący głównie w rozmarynie, kwas karnozowy, ale jest on stosunkowo nietrwały, zwłaszcza w roztworach i pod działaniem wysokiej temperatury. Zadowalający efekt antyoksydacyjny wykazują także inne przyprawy, jak ziele angielskie, papryka, majeranek, pieprz czarny i biały, a także mieszanki tych przypraw.

 

   Także miody posiadają znaczące własności antyoksydacyjne, toteż powinny być uwzględniane w zrównoważonej diecie. Własności te zawdzięczają głównie polifenolom oraz karotenoidom. Ponadto miody zawierają pewne ilości mikroelementów i witamin. Najsilniejsze właściwości antyoksydacyjne wykazują miody rzepakowe i gryczane. W składzie miodu rzepakowego największe znaczenie ma obecność frakcji flawonoidowej (z kwercetyną, kamferolem i apigeniną), β-karotenu i żelaza o dużej przyswajalności (ok. 60 %). Z kolei miody gryczane swe własności antyoksydacyjne przejawiają głównie dzięki znacznej ilości biopierwiastków, niezbędnych do aktywności ustrojowych antyoksydantów enzymatycznych i metaloprotein.

   Kolejną, nie mniej ważną, grupą antyoksydantów są związki aktywne w środowisku lipofilnym tj. w obrębie błon komórkowych oraz lipoprotein osocza krwi. Grupa ta jest reprezentowana przez kwasy tłuszczowe. Występują one dość powszechnie w codziennej diecie a jednym z przedstawicieli jest tłuszcz mlekowy. Zawiera on liczną grupę biologicznie aktywnych związków o różnej strukturze chemicznej i odmiennym sposobie działania na poziomie komórkowym. Wiele z tych związków odznacza się właściwościami antyoksydacyjnymi. Zapobiegając utlenianiu lipidów strukturalnych w błonach, działają ochronnie na tkankę nerwową, układ krążenia, układ oddechowy i immunologiczny. Do najważniejszych związków tej grupy należą witaminy E i A, skoniugowany kwas linolowy (CLA) oraz koenzym Q10.

   Witamina E jest głównym i najbardziej aktywnym antyoksydantem lipofilnego środowiska komórek organizmu człowieka. W żywności występuje w postaci ośmiu związków chemicznych, z których zaledwie jeden tj. α-tokoferol wykazuje wysoką aktywność antyoksydacyjną.

   Do produktów spożywczych, szczególnie bogatych w tę witaminę, zalicza się olej słonecznikowy, olej z oliwek, olej sojowy, migdały, orzechy włoskie, sałatę, groch i kukurydzę. Witamina E (α-tokoferol) ochrania błony komórkowe i lipoproteiny osocza krwi przed działaniem wolnych rodników. Jej działanie polega na zmiataniu wolnych rodników organicznych, a także terminacji peroksydacji lipidów i wygaszaniu tlenu singletowego. W wyniku tych reakcji powstaje mało reaktywny rodnik tokoferylowy, który może wchodzić w reakcję z innymi wolnymi rodnikami lub ulegać regeneracji z udziałem zredukowanej formy koenzymu Q10 lub witaminy C do wyjściowej struktury witaminy E. Niezależnie od funkcji antyoksydacyjnych, witamina E wspomaga antyoksydacyjne działanie enzymów zależnych od glutationu (GSH). Współdziała z selenem i aminokwasami siarkowymi w obrębie błon komórkowych, zapobiegając oksydacji lipidów strukturalnych.  

   Witamina A, podobnie jak β-karoten (prowitamina A), wygaszają tlen singletowy oraz wychwytują organiczne nadtlenki, powstające w procesie peroksydacji lipidów. Witamina A wykazuje znacznie większą aktywność w wychwytywaniu tlenu singletowego niż witamina C i E, dzięki temu skuteczniej zmniejsza peroksydację WNKT w strukturach komórkowych. Działanie antyoksydacyjne witaminy A i jej pochodnych uzupełnia witamina E. Karotenoidy zawarte są głównie w podrobach (wątroba dorsza, wołowa, wieprzowa), żółtku jaja kurzego, maśle i serach.

   Skoniugowany kwas linolowy (CLA) występuje wyłącznie w tłuszczu mlekowym oraz w mięsie przeżuwaczy. CLA wykazuje bardzo wysoką aktywność antyoksydacyjną (ok. 100 razy większą niż α-tokoferol), dzięki czemu wykazuje on szerokie spektrum biologicznego działania o charakterze prozdrowotnym.  

   Koenzym Q10, jest bardzo aktywnym antyoksydantem. W formie zredukowanej (ubichinolu) chroni błony komórkowe i lipoproteiny LDL przed peroksydacją skuteczniej niż α-tokoferol czy β-karoten. Ubichinol także wspomaga antyoksydacyjne działanie witaminy E. Szczególnie dużo koenzymu Q10  znajduje się w rybach (sardynki), mięsie czerwonym i brokułach.

   Glutation jest jednym z najważniejszych przeciwutleniaczy w ustroju. W organizmie glutation występuje w większości w formie zredukowanej (98%), a stosunek glutationu zredukowanego do utlenionego świadczy o poziomie stresu oksydacyjnego w komórce.  Glutation, oprócz neutralizowania wolnych rodników, odpowiada także za utrzymywanie aktywności antyoksydacyjnej innych przeciwutleniaczy, stabilizując ich formę zredukowaną. W celu uzupełnienia zasobów glutationu w ustroju należy spożywać produkty bogate w cysteinę (która jest jego prekursorem): awokado, szparagi, brokuły, czosnek, cebulę, pomidory, kapustę.

   Mikroelementy spełniają swą funkcję antyoksydacyjną w sposób pośredni, gdyż od ich prawidłowego poziomu w organizmie zależy aktywność enzymów antyoksydacyjnych. Enzymy te w swej cząsteczce zawierają: dysmutaza ponadtlenkowa – Cu, Zn i Mn, katalaza – Fe, peroksydaza glutationowa – Se. Także metaloproteiny, jedne z głównych związków antyoksydacyjnych organizmu, zawierają w swej cząsteczce mikroelementy: albumina-Fe, transferyna-Fe, ceruloplazmina-Cu, ferrytyna-Fe, metalotioneina-Cu. Wiele produktów żywnościowych zawiera niezbędne dla organizmu mikroelementy. Ich zestawienie przedstawiono w  tabeli 1.

 

   Już dawno stwierdzono, że pomiędzy stanem zdrowia człowieka a sposobem odżywiania się istnieje ścisła współzależność, a następstwa wadliwego żywienia mogą występować w każdym okresie życia człowieka. Nie ma jednak produktu żywnościowego, który dostarczałby wszystkich niezbędnych składników pokarmowych i to w odpowiednich ilościach. Toteż, aby nie dopuścić  do powstania niedoborów, należy w codziennym jadłospisie uwzględnić produkty ze wszystkich grup. Tym zagadnieniem zajmę się w następnym artykule.

Fot. Fotolia.com

 

Piśmiennictwo:
1. Adamkowski K.: Odżywianie prozdrowotne. Cz. 1. Wolne rodniki a metabolizm komórkowy.   Aptekarz Polski, 2014, 99, 17 [on line].
2. Ball S: Antyoksydanty w medycynie i życiu człowieka. Oficyna Wyd. Medyk, Warszawa 2001.
3. Baj T.: Warzywa i owoce – naturalne źródło witamin. Cz.II. Naturalna witamina E. Aptekarz Polski,  2012, 69/47  [online].
4. Gawlik-Dziki U.: Fenolokwasy jako bioaktywne składniki żywności. Żywność. Nauka. Techn. Jakość, 2004, 4 (41) S, 29.
5. Maniak B., Targoński Z.: Przeciwutleniacze naturalne występujące w żywności. Przem. Ferment. Owoc-Warz., 1996, 40,7.
6. Oszmiański J.: Polifenole jako naturalne przeciwutleniacze w żywności. Przem. Spoż., 1995, 3,94.
7. Szajek A.,  Borowska J.: Właściwości przeciwutleniające żywności pochodzenia roślinnego. Żywność. Nauka.Techn. Jakość, 2004, 4, 5.
8. Śmiechowska A., i.in.: Badania właściwości przeciwutleniających związkow pochodzących z najczęściej spożywanych owoców i warzyw. Analityka, 2008, 4, 26.