Kwas szczawiowy.

Antyodżywcze substancje w żywności spędzają specjalistom od żywności sen z powiek, gdyż ograniczają, a w niektórych przypadkach nawet uniemożliwiają wykorzystanie cennych składników o znaczeniu prozdorowtnym. Jedną z takich substancji jest kwas szczawiowy, chemicznie – kwas dikarboksylowy z dwoma atomami węgla w cząstce. Stanowi on naturalny składnik żywności który przez swoją zdolność do tworzenia kompleksów z makroelementami (budując nierozpuszczalne sole z metalami dwu- i trójwartościowymi), powoduje zmniejszenie ich wykorzystania z pożywienia.

W literaturze odnajdziemy informację, iż dopuszczalne dzienne spożycie (ADI – ang. Acceptable Daily Intake) szczawianów w diecie dorosłej osoby wynosi ok. 250 mg/dzień, jednak osoby ze zwiększonym ryzykiem do tworzenia kamieni nerkowych nie powinny przekraczać dziennej dawki wynoszącej 40 – 50mg szczawianów w ciągu doby. Badania dowodzą, że w krajach Zachodniej Europy przeciętne spożycie szczawianów z dietą wynosi od 100 do 150mg/dzień, jednak ich podaż związana jest także  z preferowaną dietą i tak: dieta mieszana dostarcza 100 – 150 mg szczawianów dziennie, natomiast wegetariańska – 191mg. Co ciekawe, w badaniach Massey (2007) analizowano diety osób ze zdiagnozowaną kamicą nerkową i odnotowano średnie dzienne spożycie szczawianów na poziomie aż 316mg w ciągu doby. Szczawiany mogą więc być niebezpieczne dla naszego organizmu, ze względu na fakt ich antyżywieniowego działania w stosunku do składników pożywienia, ale także – co warte zaznaczenia –  również z uwagi na ich toksyczność.

Kwas szczawiowy można odnaleźć zarówno w świecie roślinnym jak i w zwierzęcym. Jest on także wytwarzany w organizmie jako produkt metabolizmu niektórych substancji. Obecny jest on głównie w formie rozpuszczalnych soli potasu i sodu, jak również w postaci wolnej. Jedynie 10 – 20% występuje w kształcie nierozpuszczalnego szczawianu wapnia. Sole nierozpuszczalne są metabolicznie nieaktywne, zaś czynne biochemicznie są wyłącznie połączenia rozpuszczalne.

Najwięcej kwasu szczawiowego znajduje się w roślinach. Odgrywa on istotną rolę w wielu ważnych funkcjach komórki roślinnej, takivh jak: regulacja poziomu wapnia, detoksyfikacja metali, ochrona przed trawożercami, aktywność allelopatyczna.  Powstaje on na drodze biosyntezy z substratów takich jak: kwas askorbinowy, tryptofan, hydroksyprolina, seryna czy etyloamina. Co warte zaznaczenia, zawartość kwasu szczawiowego może być zmienna w obrębie jednego gatunku rośliny. Niektóre odmiany rzepaku zawierają 400 do 600mg/100g, podczas gdy w innych ilość kwasu szczawiowego waha się od 700 do 900mg/100g. Wyniki badań porównujących jego ilość w szpinaku w jesieni i lecie udowodniły, że letnia odmiana zawierała istotnie większe ilości szczawianów (740mg/100g w świeżej masie) niżeli odmiany jesienne (560mg/100g w świeżej masie). Ponadto dowiedziono, że kwas szczawiowy gromadzi się w roślinach głównie podczas niesprzyjających warunków, a najczęściej ma to miejsce w przypadku suszy. Ogólnie zawartość szczawianu jest najwyższa w liściach i ogonkach liściowych, mniejsza w nasionach czy łodygach, a najniższa w korzeniach. Więcej kwasu szczawiowego zwierają również rośliny starsze,  u których z czasem dojrzewania zwiększa się ilość opisywanej substancji.

Wyniki badań dowodzą, że łodygi roślin takich jak amarantus, rabarbar, szpinak czy buraki zawierają znacznie niższe poziomy szczawianów niż liście. W większości rdestowatych zawartość kwasu szczawiowego w liściach jest dwukrotnie wyższa niż jego ilość w łodygach. I tutaj być może tkwi sedno sposobu konsumpcji rabarbaru. Wiele źródeł donosi, że liście rabarbaru są toksyczne i należy je koniecznie odciąć. A porównując ich zawartość w pędach (młodych buraków – botwinie czy buraków starych – ze zbioru jesiennego) i korzeniach, części podziemne zawierają 3-4 krotnie mniej kwasu szczawiowego, niżeli części nadziemne. Autorzy badań wskazują także, że liściaste rośliny tropikalne mają tendencję do zawierania wyższych poziomów szczawianów niż rośliny z klimatu umiarkowanego. Dodatkowo istnieją badania wskazujące na większe stężenie opisywanych substancji w suchych warzywach tropikalnych w porównaniu do ich świeżych odpowiedników. Stąd też obawy dotyczące ich wysokiej zawartości w roślinach przyprawowych.

I tak, jak donosi Noonan i in. (1999), liście kolendry (Coriandrum sativum) mogą zawierać aż 1268mg/100g szczawianów, rośliny konsumowane głownie w Indiach Macrotyloma uniflorum czy Boerhavia diffusa mogą zawierać odpowiednio: 508mg/100g i  3800mg/100g szczawianów w suchej masie. Jak podaje Ghosh Das i Savage  (2012) bogaty w szczawiany jest ajwain (Trachyspermum ammi), natomiast w czarnym kardamonie (Amomum subulatum) wysoko cenionej aromatycznej przyprawie poziom szczawianów wynosi 452 – 553mg/100g w suchej masie, natomiast w zielonym – Ellettaria cardamomum oznaczano około 17mg/100g szczawianów w suchej masie. Także kurkuma (Curcuma domestica)  oraz cynamon (Cinnamomum zealanicum) mogą stanowić duży rezerwuar tychże związków, wynoszący odpowiednio: 1526 – 1935 i 398 – 826 (a nawet 2000) mg/100g szczawianów w suchej masie. Ponadto, uważa się także, że nasiona sezamu zawierają stosunkowo wysokie ilości opisywanych substancji antyodżywczych, w zakresie od 350 do 1750mg/100g w świeżej masie. Co ciekawe również  w warzywach z uprawy szklarniowej stwierdza się mniejsze stężenie szczawianów niżeli w warzywach gruntowych.

Generalnie inne niż pochodzenia roślinnego, pozostałe artykuły żywnościowe uznaje się przeważanie za wolne od szczawianów. Jednak i w tymże przypadku zdarzają się wyjątki. Mianowicie, w jednym z obszarów Nigerii, występuje ślimak, należący do gatunku Limicolaria Aurora, u którego stwierdzono aż 381mg całkowitego szczawianu w 100g suchej masy jego ciała. Inny ze ślimaków Thais cattifera stanowi także pokaźne źródło tytułowych substancji. Może zawierać on aż 1686mg/100g szczawianów w suchej masie. Badacze informują także, że grzyby takie jak Aspergillus niger, Penicillium, Mucor, Boletus sulphurens i Sclerotinia, mogą syntetyzować kwas szczawiowy w ilości do 5g/100g suchej masy w izolowanej uprawie na pożywkach. Duże jadalne grzyby Tricholoma giganteum zawierają około 89mg/100g kwasu szczawiowego. Istnieją także doniesienia na temat zawartości kwasu szczawiowego w kilku popularnych tropikalnych gatunkach grzybów jak Auricularia auricula – judae, gdzie szczawiany określono na poziomie 80-220mg/100g suchej masy. Jednak w porównaniu do ilości tytułowych substancji występujących w szpinaku czy rabarbarze poziomy te są stosunkowo niewielkie, rzecz by można nieistotne jeśli popatrzymy przez pryzmat spożywanych przez nas pokarmów.

Antyodżywcze działanie kwasu szczawiowego zależne jest nie tylko od bezwzględnej zawartości jonów szczawianowych w konsumowanej żywności. Musimy zwracać przede wszystkim uwagę na stosunek kwasu szczawiowego do pierwiastków z którymi tworzy on nierozpuszczalne sole. Analizując stosunek molowy kwasu szczawiowego do wapnia (zwykle, w celu uproszczenia pomijane są inne pierwiastki), artykuły żywnościowe dzieli się na trzy grupy.

Pierwszą z nich stanowią produkty, w których ilość kwasu szczawiowego kilkukrotnie przewyższa zawartość wapnia, a stosunek molowy (mEq) kształtuje się na poziomie (COOH)₂: Ca>2.  Wapń w nich zawarty jest praktycznie niedostępny, dodatkowo zwiększona ilość kwasu może wiązać wapń pochodzący z innych artykułów jednocześnie konsumowanych czy też jony szczawianowe mogą być wchłaniane do krwi. W ich przypadku, kiedy podaż wapnia i witaminy D do organizmu jest na niskim poziomie, spożywany kwas szczawiowy może szkodliwie wpływać na funkcjonowanie organizmu. Do produktów tej grupy zalicza się: szczaw, rabarbar, botwinę, kawę (szczególnie naturalną i mocną), herbatę (długo parzoną czarną, zwłaszcza liściastą), soję czy buraki.

Do kolejnej grupy artykułów żywnościowych zaliczane są  te, w składzie których kwas szczawiowy i wapń pojawiają się w ilościach zbliżonych, a ich stosunek molowy (COOH)₂: Ca wynosi 1 – 2. W produktach takich jak owoce jagodowe czy ziemniaki,  wapń znajduje się w formie praktycznie nierozpuszczalnej, ale należy zaznaczyć, że ich konsumpcja nie hamuje przyswajania wapnia z innego pożywienia.

Ostatnią grupę stanowi żywność, która pomimo zawartego w niej kwasu szczawiowego, zawiera także dużo wapnia, stąd też może stanowić jego źródło. W części roślin strączkowych, kapuście, kalafiorze, papryce, brukselce, pomidorach,  selerze, pietruszce, pomarańczach, truskawkach, winogronach, bananach, brzoskwiniach, marchwi, sałacie i innych owocach i warzywach stosunek molowy (COOH)₂: Ca < 1. Również wchłanianie szczawianów z żywności jest zróżnicowane, np. z liści botwiny wchłaniane są one na poziomie 0,7 – 2,3%, ze szpinaku 4,5 – 6,2%, z herbaty 1,9 – 4,7% (w niektórych przypadkach nawet do 9%).

W rozważaniach tych powinniśmy wziąć pod uwagę fakt, iż blisko 50% szczawianów wapnia z pożywienia rozpuszcza się w żołądku (lepsze wchłanianie przy niższym pH), a wchłanianie jonów wapnia i kwasu szczawiowego do krwioobiegu i narządów wewnętrznych następuje w górnym odcinku jelita cienkiego. Tam też w słabo kwaśnym pH może dojść do dodatkowego rozpuszczenia szczawianu wapnia. W kolejnym etapie, w dalszym odcinku jelita, w którym następuje alkalizacja masy pokarmowej może także wytrącać się szczawian wapnia. Niewchłonięty kwas szczawiowy wydalany jest wraz z kałem (w formie niezmienionej lub też w postaci nierozpuszczalnego szczawianu wapnia). Częściowo rozkładany jest też przez saprofityczną mikroflorę jelitową w postaci beztlenowych bakterii Oxalobacter formigenes, które mają swój udział w metabolizowaniu kwasu szczawiowego w świetle przewodu pokarmowego. Natomiast wchłonięty kwas szczawiowy dostaje się do krwi, jak i narządów wewnętrznych, część przechodzi do tkanki mięśniowej i kości, a reszta ulega częściowemu utlenieniu (do dwutlenku węgla i wody) lub wydaleniu z moczem w formie związanej z wapniem.

Negatywne działanie kwasu szczawiowego polega więc na obniżaniu biodostępności związków mineralnych w szczególności wapnia i magnezu, co związane jest bezpośrednio z zaburzeniami metabolizmu wchłaniania tychże związków dostarczonych organizmowi wraz z pożywieniem. Nadmierne wydalanie szczawianów z moczem (określane na poziomie powyżej 60mg na dobę – wtórna hiperoksaluria), wpływa na krystalizację szczawianu wapnia w drogach moczowych. Jak wskazują dane, jedną z najpopularniejszych odmian kamicy nerkowej jest kamica wapniowo-szczawianowa, którą stwierdzano w 80% przypadków pacjentów cierpiących na tą chorobę. Szacuje się, że dotyka ona 15% mężczyzn i 6% kobiet. Szczyt zachorowań wypada u mężczyzn między 20 a 40 rokiem życia, zaś u kobiet najczęściej między 30 a 40 oraz między 50 a 65 rokiem życia. Rocznie na kamicę moczową zapada około 3 na 1000 mężczyzn i 1 do 2 na 1000 kobiet. Dodatkowo – ma  ona nawrotowy charakter – ryzyko nawrotu choroby wynosi ponad 50%, w 10-cio letniej obserwacji. Co ciekawe, kamicę moczową stwierdza się częściej u mieszkańców terenów górzystych i pustynnych oraz w populacjach bogatych krajów cywilizacji zachodniej. Rzadziej występuje ona w krajach rozwijających się i na Grenlandii, gdzie istotnym składnikiem diety jest olej rybi, zawierający nienasycone kwasy tłuszczowe omega 3.

Wyniki badań wskazują, iż występowanie kamicy wapniowo-szczawianowej  może być skutkiem zarówno zbyt dużego spożycia szczawianów w diecie, jak i nasilonej syntezy endogennej, której przyczyną może być m.in. przyjmowanie dużych dawek witaminy C lub zatrucie glikolem etylowym. Na wzrost jelitowej absorpcji szczawianów może mieć również wpływ  farmakoterapia np. prowadzenie leczenia z udziałem antybiotyków makrolidowych, β-laktamowych lub tetracyklinowych. Antybiotyki te niszczą m.in. saprofityczną mikroflorę jelitową w postaci beztlenowych bakterii Oxalobacter formigenes.

Ponadto kwas szczawiowy będąc przyczyną oksalozy, może wytrącać się w narządach i tkankach w formie soli wapniowej.  Kryształki szczawianu wapnia odnajdowane są również w innych narządach jak: kości, stawy, wątroba czy mięsień sercowy. Natomiast, kiedy szczawian wapnia odkłada się w obszarze miąższu nerkowego, wówczas możemy mieć do czynienia z postępującym zanikiem funkcji wydalniczej nerek. Nadmiar kwasu szczawiowego i jego soli w naszej diecie może więc skutkować powstawaniem odwapnienia kości, zapalenia stawów, a nawet zaburzeń kurczliwości mięśni i pracy serca. Dodatkowo, liczne informacje w fachowej literaturze wskazują, że istnieje związek pomiędzy nadmiernym spożyciem szczawianów, a uszkodzeniem systemu immunologicznego, jak również autyzmem czy różnymi odmianami artretyzmu.

Trzeba zwracać uwagę również na toksyczność szczawianów, których coraz więcej jest w naszej diecie. Udowodniono, że do zatrucia kwasem szczawiowym może dojść m.in. przez omyłkowe spożycie go in substantia, ale także osoby zawodowo zajmujące się np. garbowaniem skór, pracujące w przemyśle farbiarskim czy wykorzystujące w swojej pracy preparaty do odrdzewiania narażone są na toksyczny wpływ tytułowej substancji. Działanie toksyczne wywiera już 4 – 5g (według innych źródeł 10 – 15g) kwasu szczawiowego i jego soli. Do zatrucia dochodzi na drodze wiązania jonów wapniowych w płynach ustrojowych  do nierozpuszczalnego szczawianu wapnia, co skutkuje hipokalcemią. Objawami ostrego zatrucia są zaburzenia żołądkowo-jelitowe (w tym nudności, wymioty, biegunka), kolejno pojawiają się problemy z funkcjonowaniem układu nerwowego (tężyczka, szczękościsk, ślinotok) i moczowego (zmniejszenie diurezy, pojawia się niewydolność nerek). Mocz staje się ciemny, posiada liczne białka, jak również wałeczki czy kryształki szczawianu wapnia. Może także dojść do zaczopowania kanalików nerkowych (bezmocz). Pojawiają się również zaburzenia krążenia krwi i problemy z aktywnością enzymatyczną.

Dodatkową przyczyną narażenia organizmu na szkodliwe działanie kwasu szczawiowego mogą być również wrodzony defekt enzymatyczny (tzw. skaza szczawianowa) oraz wzmożona jelitowa absorpcja kwasu szczawiowego w chorobach przebiegających z zaburzeniami wchłaniania kwasów tłuszczowych.

Na podsumowanie nasuwa się jeden wniosek – świadomie kontrolując naszą dietę, poprzez prewencję jesteśmy się w stanie ustrzec przed wieloma negatywnymi efektami nieświadomej konsumpcji. Udowodniono antydożywcze działanie kwasu szczawiowego, jak również jego negatywny wpływ na funkcjonowanie organizmu, dlatego też spożywanie jego nadmiernej ilości w pożywieniu nie jest wskazane. Sporadyczne dostarczanie organizmowi pokarmów o wysokiej zawartości szczawianu jako części diety mieszanej nie stwarza problemów zdrowotnych. Dylematy pojawiają się wówczas, gdy konsumpcja ogranicza się do kilku produktów, jest uboga i nieurozmaicona.

Szczególnie uważać powinny osoby u których stwierdzono nieprawidłowości w działaniu nerek, choroby jelit, ale także wątroby, trzustki oraz gruczołów wydzielania wewnętrznego. Weganie, wegetarianie, kobiety lub mieszkańcy tropikalnych krajów muszą mieć świadomość, że niektóre produkty zawierają wysokie poziomy szczawianów. Postuluje się osobom z tych grup ograniczenie spożywania pokarmów bogatych w szczawiany (w naszych warunkach chodzi głównie o szpinak, szczaw, rabarbar, nasiona roślin strączkowych, koncentrat pomidorowy, czekoladę, kawę naturalną oraz mocną, długo parzoną czarną herbatę). Zaleca się jedzenie produktów spożywczych o stosunku molowym kwasu szczawiowego do wapnia (mEq) < 1,0, a więc takich, które pomimo występowania w nich kwasu szczawiowego zawierają także dużo wapnia.  Polecane  jest także uzupełnianie diety w wapń poprzez dodatkowe artykuły bogate w ten pierwiastek, np. poprzez spożycie naparów kawy czy herbaty z dodatkiem mleka w ilości 160mg wapnia/100cm³ (25cm³ odtłuszczonego mleka) czy dodawanie śmietany do szpinaku, zupy szczawiowej etc. Istotne jest także dziennie przyjmowanie ok. 2,5dm³ płynów.

mgr Michał Stawarczyk

 

Piśmiennictwo:

1. Gawęda M. Zawartość szczawianów w roślinach szczawiu zwyczajnego (Rumex acetosa), pozyskiwanego ze stanowisk naturalnych. Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu – CCCLXXXIII, Ogrodnictwo, 2007, 41: 471-475
2. Ghosh Das S., Savage G.P. Total and Soluble Oxalate Content of Some Indian Spices. Plant Foods Hum Nutr, 2012, 67:186-190
3. Laura R. Dietary and Holistic Treatment of Recurrent Calcium Oxalate Kidney Stones: Review of Literature to Guide Patient Education. Urologic Nursing , 207, 27(2): 113-144
4. Michalak-Majewska M. Analiza zawartości szczawianów w popularnych naparach herbat i kaw. Bromatologia i chemia toksykologiczna. XLVI, 2013, 1: 74-79
5. Noonan S.C., Savage G.P. Oxalate content of foods and its effect on humans. Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition, 1999, 8(1): 64-74
6. Placzyńska M., Job K., Milart J., Lichosik M., Jung A. Rola Oxalobacter formigenes w tworzeniu złogów w układzie moczowym. Pediatria i Medycyna Rodzinna 2013, 9 (2): 150-153
7. Salamon A., Baca E., Baranowski K., Michałowska D. Ocena zawartości składników antyodżywczych w piwie na przykładzie kwasu szczawiowego. Roczniki PZH 2012, 63(1): 37-42
8. Sembratowicz I., Ognik K., Rusinek E., Truchliński J. Zawartość garbników oraz kwasu szczawiowego w wybranych owocach leśnych w zależności od miejsca pozyskiwania. Roczniki PZH 2008, 59(1): 41-46
9. Słupski J., Lisiewska Z., Gębczyński P., Skoczeń –Słupska R. Total and soluble oxalate content in legume vegetables used in the preparation of frozen products for consumption. International Journal of Food Science and Technology 2011, 46, 1816-1822
10. Sperkowska B., Bazylak G. Analiza zawartości szczawianów w naparach czarnych herbat i kaw dostępnych na polskim rynku. Nauka Przyroda Technologie 2010, 4 (3): 1-14
11. Tałałaj M., Toboła M., Marcinowska-Suchowierska E. Kamica układu moczowego – prewencja i leczenie farmakologiczne. Postępy Nauk Medycznych, 2009, 5: 387-394
12. Wierzbicka E. Substancje antyodżywcze w żywności. Część II. Oznaczanie szczawianów rozpuszczalnych w wybranych używkach. W: Toksykologia żywności – przewodnik do ćwiczeń. Red. Brzozowska A., Wyd. SGGW, Warszawa 2004, 42-49