WŁAŚCIWOŚCI PRZECIWUTLENIAJĄCE ŻYWNOŚCI POCHODZENIA ROŚLINNEGO.pdf

YWNO . Nauka. Technologia. Jako , 2004, 4 (41) S, 5 – 28

AGNIESZKA SZAJDEK, JULITTA BOROWSKA

WŁA CIWO CI PRZECIWUTLENIAJ CE YWNO CI

POCHODZENIA RO LINNEGO

S t r e s z c z e n i e

W pracy omówiono wła ciwo ci przeciwutleniaj ce ywno ci ro linnej. Podkre lono jej znaczenie w

profilaktyce wielu chorób. Bli ej scharakteryzowano owoce, warzywa, nasiona oleiste, zbo a, zioła,

przyprawy i herbat . Zwrócono te uwag na wybrane produkty przetworzone wykazuj ce du

pojemno przeciwutleniaj c , jak: soki i napoje, wina, tłuszcze ro linne, produkty warzywne i zbo owe.

Scharakteryzowano substancje bioaktywne o wła ciwo ciach przeciwutleniaj cych obecne w ywno ci

ro linnej, przede wszystkim polifenole, witamin C, E i karotenoidy. Omówiono tak e mechanizm

działania tych zwi zków, wskazuj c jednocze nie na zale no ci mi dzy ich koncentracj i składem

jako ciowym a wielokierunkowym oddziaływaniem in vitro i in vivo . Podkre lono tak e aktualne trendy

w produkcji ywno ci, ukierunkowane na zast powanie przeciwutleniaczy syntetycznych – naturalnymi.

Stwarza to du e mo liwo ci wykorzystania surowców ro linnych jako ich ródła.

Słowa kluczowe : wła ciwo ci przeciwutleniaj ce, ywno pochodzenia ro linnego, substancje

bioaktywne.

Wprowadzenie

ywno pochodzenia ro linnego jest bogatym ródłem substancji biologicznie

aktywnych, zarówno od ywczych, jak i okre lanych mianem anty ywieniowych

(BANS). Liczn grup w ród tych zwi zków stanowi substancje o działaniu

przeciwutleniaj cym. W szerokim znaczeniu, przeciwutleniacze obejmuj wszystkie

rodzaje substancji hamuj cych reakcje z tlenem lub ozonem, wzgl dnie działaj cych

po rednio poprzez wi zanie niektórych prooksydantów [3, 5, 66]. Do

przeciwutleniaczy zalicza si zatem równie substancje indukuj ce enzymy o

charakterze przeciwutleniaj cym lub hamuj ce enzymy katalizuj ce procesy utleniania.

Do rozpoznanych inhibitorów lipooksygenazy nale m.in.: aldehyd protokatechowy,

7,8-dihydroksy-4-kumaryna, izoflawony soi [66, 79]. Szczególnie podkre la si

Mgr in . A. Szajdek, prof. dr hab. J. Borowska, Katedra Przetwórstwa i Chemii Surowców Ro linnych,

Uniwersytet Warmi sko-Mazurski, Pl. Cieszy ski 1, 10-957 Olsztyn, tel. (89) 523 45 21, e-mail:

koros@uwm.edu.pl

Agnieszka Szajdek, Julitta Borowska

zdolno naturalnie wyst puj cych zwi zków przeciwutleniaj cych do neutralizowania

aktywno ci wolnych rodników.

W ywno ci wolne rodniki powstaj w wyniku takich procesów, jak sma enie i

w dzenie, a tak e podczas przechowywania. Procesy utleniania maj miejsce nie tylko

w ywno ci, ale tak e w organizmie człowieka. Wolne rodniki mog powstawa m.in.

pod wpływem działania promieni ultrafioletowych, promieniowania jonizuj cego,

ultrad wi ków, przy wytwarzaniu mas plastycznych. Wzajemne oddziaływanie

wolnych rodników z makrocz steczkami komórkowymi, jak: kwasy nukleinowe,

białka, lipidy i w glowodany, prowadzi do ró norodnych uszkodze : rozerwania nici

DNA, mutacji punktowych, aberracji chromosomalnych i w ko cu do mierci komórki.

W warunkach homeostazy organizmu te niezwykle reaktywne formy ulegaj

degradacji lub wchodz w dalszy ła cuch przemian biochemicznych i ich działanie jest

unieczynniane. Nadmiar wolnych rodników, które nie zostały zneutralizowane, działa

niszcz co na struktury komórkowe i tkankowe. Zmiany w DNA mog by sygnałem

do rozpocz cia patologicznej proliferacji komórek i indukowa procesy

kancerogenezy. Uwa a si równie , e wolne rodniki s pocz tkiem rozwoju wielu

chorób cywilizacyjnych, jak: mia d yca, cukrzyca, za ma, choroba Parkinsona,

choroba Alzheimera. Wykazan dot d jedyn korzystn rol wolnych rodników jest

ich wykorzystanie przez komórki układu odporno ciowego do niszczenia

drobnoustrojów [31, 34, 52, 58].

ywno pochodzenia ro linnego stanowi dla człowieka bogate ródło zwi zków

o wła ciwo ciach przeciwutleniaj cych. Zwi zki te reprezentowane s przede

wszystkim przez: polifenole (kwasy fenolowe i obszern grup flawonoidów wraz z

antocyjanami), witaminy - A, C i tokoferole, karotenoidy, ponadto kwasy organiczne,

wap , selen, chlorofiliny, glutation, indole, fityniany, tiocyjaniany, izomery kwasu

linolowego. Wła ciwo ci przeciwutleniaj ce wykazuj tak e produkty przemian (np.

br zowienia nieenzymatycznego) powstaj ce w procesach technologicznych [24, 38,

40, 79].

Przeciwutleniacze w ywno ci – oddziaływanie na organizm

ywno bogata w przeciwutleniacze odgrywa istotn rol w profilaktyce wielu

chorób. Na wzrost całkowitego reaktywnego potencjału przeciwutleniaj cego (CRPA)

i ryzyka wyst pienia niektórych chorób maj wpływ wybrane składniki codziennej

diety. Wymieni tu nale y przykładowo wie e owoce i warzywa, soki owocowe,

czerwone wino, zielon herbat [6, 17, 25, 36, 40].

Badania epidemiologiczne wskazuj na zale no mi dzy stopniem

zachorowalno ci na niedokrwienn chorob serca a spo yciem ywno ci bogatej we

flawonoidy. Wykazano, e najmniej flawonoidów w diecie ( rednio ok. 5 mg/dzie )

spo ywaj Finowie, najwi cej Japo czycy (ok. 64 mg/dzie ). Potwierdzeniem s

badania prowadzone w ród ludno ci południowej Francji oraz Anglii i Walii.

Wykazano, e 5–krotnie mniejsza miertelno z powodu chorób serca w ród ludno ci

WŁA CIWO CI PRZECIWUTLENIAJ CE YWNO CI POCHODZENIA RO LINNEGO

południowej Francji ni Anglii przypisywana jest wi kszemu spo ywaniu warzyw i

owoców bogatych we flawonoidy, a tak e czerwonego wina, zasobnego zwłaszcza w

antocyjany. Uwa a si , e działanie tych zwi zków jest silniejsze ni innych

przeciwutleniaczy obecnych w ywno ci (witamina C, E, karotenoidy) [55]. Wykazano

m.in., e flawonoidy poprzez hamowanie aktywno ci fosfodiesterazy i

cyklooksygenazy skuteczniej od aspiryny zmniejszaj agregacj płytek krwi od

aspiryny, a tym samym zalecane s w profilaktyce mia d ycy. Uwa a si tak e, e

polifenole ro linne przeciwdziałaj powstawaniu wrzodów oł dka i dwunastnicy

wywołanych stresem, lekami i alkoholem [19, 66]. ywieniowcy zalecaj

systematyczne spo ycie polifenoli ro linnych w postaci surowych warzyw i owoców,

w pi ciu porcjach tych produktów w ci gu dnia, przy czym za 1 porcj uwa a si co

najmniej 80 g [45].

Do najlepiej poznanych witamin przeciwutleniaj cych nale : witamina C, b-

karoten (prowitamina A), witamina A (retinol) i witamina E. Wykazuj one zdolno

neutralizacji szkodliwego działania wolnych rodników i nadtlenków lipidowych.

Badania prowadzone w wielu krajach wykazały, e najbardziej skuteczn aktywno

prewencyjn w odniesieniu do choroby wie cowej wykazuje a-tokoferol, a nast pnie

kwas askorbinowy, retinol i b-tokoferol. Jakkolwiek witamina C charakteryzuje si

mniejsz aktywno ci przeciwutleniaj c ani eli taniny, katechiny czy antocyjany, to

nale y podkre li jej wielokierunkowe oddziaływanie. Wykazuje m.in. zdolno

destrukcji nadtlenków lipidów, prowadz c do terminacji procesu utlenienia, jest

„zmiataczem” wolnych rodników powstaj cych zarówno podczas przygotowywania

ywno ci, jak i w wyniku metabolicznych procesów w organizmie. Niedobór witaminy

C i E w diecie zwi ksza podatno tkanek na działanie wolnych rodników, zarówno

zewn trzpochodnych, jak i tych, które powstaj w ustroju w wyniku nasilonych

procesów oksydacyjnych. Niedobór witaminy E prowadzi do zwi kszenia agregacji

płytek krwi i zmniejszenia wytwarzania prostacykliny, zwi ksza podatno do

powstawania zakrzepów naczyniowych i zawałów. W przypadku witaminy C

wykazano jej dodatni wpływ na zmniejszenie st enia cholesterolu w surowicy krwi u

osób z hipercholesterolemi . Witamina ta pełni tak e istotn rol w regulacji ci nienia

t tniczego krwi [30].

Przeciwutleniacze wprowadzone do przewodu pokarmowego wraz z pokarmem

spotykaj si z aktywnymi wydzielinami fizjologicznymi, jak: kwas solny, enzymy,

kwas ółciowy i sole ółciowe oraz z aktywn mikroflor jelitow i jej metabolitami.

Wszystkie te czynniki aktywnie działaj na cz steczki przeciwutleniaczy, powoduj c w

nich okre lone modyfikacje. Do najcz ciej wyst puj cych nale y hydroliza

glikozydów izoflawonów z uwolnieniem aktywnego aglikonu pod wpływem enzymów

hydrolitycznych wytwarzanych przez drobnoustroje jelitowe. Procesy zachodz ce w

przewodzie pokarmowym mog prowadzi równie i do zmniejszenia aktywno ci

przeciwutleniaczy. Przykładowo, flawonoidy, w tym kwercetyna, mog ulega

rozkładowi mikrobiologicznemu w jelitach, z utworzeniem kwasu fenolowego 1-, 3-,

Agnieszka Szajdek, Julitta Borowska

4-dihydroksyfenolooctowego, a za rozkład odpowiedzialne s m.in. bakterie

Eubacterium ramulus [19].

Aktywno biologiczna przeciwutleniaczy uwarunkowana jest ich

przyswajalno ci . Biodost pno tych zwi zków wynika z tego, jaka cz

wprowadzanych substancji jest trawiona, wchłoni ta i wł czona do procesów

metabolicznych. Po rednim dowodem absorpcji drog jelitow polifenoli z ywno ci

jest wzrost pojemno ci przeciwutleniaj cej plazmy krwi po spo yciu odpowiedniego

produktu (herbaty, czerwonego wina, soku porzeczkowego i jabłkowego). Szybko i

zakres absorpcji jelitowej zdeterminowane s struktur chemiczn polifenoli [61, 66],

co w konsekwencji wpływa na ilo produktów ich przemian w osoczu. Tylko mała

cz polifenoli wykrywana jest w moczu, co oznacza, e nie zostały one

zaabsorbowane z jelita, albo zostały zaabsorbowane, a nast pnie wydalone przez drogi

ółciowe, albo te zmetabolizowane przez flor jelitow [19, 66].

Wła ciwo ci przeciwutleniaj ce

Metody badania wła ciwo ci przeciwutleniaj cych

Istnieje wiele metod analitycznych umo liwiaj cych ocen wzgl dnego

potencjału lub pojemno ci przeciwutleniaj cej substancji prostych i ich mieszanin.

Pojemno przeciwutleniaj c wyra a si zazwyczaj jako aktywno w stosunku do

syntetycznego i rozpuszczalnego w wodzie analogu tokoferolu - troloksu. Stosunkowo

nieliczne s badania, w których dokonano porównania wyników bada przy u yciu

ró nych testów. Poni ej wskazano na niektóre metody, cz ciej stosowane:

– ORAC (oxygen radical absorbance capacity) okre laj cy zdolno wi zania

rodników nadtlenkowych, zarówno w aspekcie wielko ci, jak i czasu ich wi zania

[10]. Zastosowanie techniki pomiaru fluorescencji umo liwia badania

przeciwutleniaczy rozpuszczalnych w tłuszczach, wodzie oraz emulsji. Test ten

stosowany jest m.in. do analizy owoców, warzyw i herbaty;

– TEAC (trolox equivalent antioxidant capacity) oznaczaj cy ekwiwalent potencjału

przeciwutleniaj cego troloksu w reakcji z rodnikiem ABTS * . Metoda polega na

monitorowaniu wygaszania przez przeciwutleniacze charakterystycznego,

długofalowego pasma absorpcji kationorodnika ABTS * przy długo ci fali 734 nm

[57]. Du zalet tego testu, w porównaniu z innymi metodami, jest mo liwo

jego stosowania w szerokim zakresie pH.

– Voltamperometria cykliczna CV (cyclic voltammetry) pozwala na wyznaczenie

całkowitej zdolno ci redukcyjnej przeciwutleniaczy niskocz steczkowych [12, 32].

Ujemn stron metody jest niska czuło . Znalazła ona zastosowanie m.in. do

badania olejów ro linnych, warzyw i owoców;

– TRAP (total radical-trapping antioxidant parameter) oznacza całkowit zdolno

wi zania wolnych rodników [84]. Okres indukcji badanej substancji porównywany

WŁA CIWO CI PRZECIWUTLENIAJ CE YWNO CI POCHODZENIA RO LINNEGO

jest z okresem indukcji troloksu. Spektrofotometryczn wersj tej metody stosuje

si m.in. do badania czerwonego i białego wina.

Owoce

Owoce stanowi bogate ródło wielu substancji o wła ciwo ciach

przeciwutleniaj cych, a zwłaszcza polifenoli, stanowi cych jedn z głównych grup

zwi zków wtórnego metabolizmu. W zale no ci od budowy ich oddziaływanie na

przebieg procesu utleniania mo e by zupełnie ró ne [51, 66, 85]. Wykazano, e

zwi zki te mog działa :

– jako substancje redukuj ce,

– jako zwi zki blokuj ce wolne rodniki,

– tworz c kompleksy z metalami katalizuj cymi reakcje utleniania,

– zapobiegaj c reakcjom powodowanym przez pojedynczy aktywny atom tlenu,

– hamuj c aktywno enzymów utleniaj cych, jak np. lipooksygenaz.

Poszczególne gatunki owoców, a tak e odmiany, charakteryzuj si

zró nicowanym składem jako ciowym i ilo ciowym zwi zków fenolowych. Ich

zawarto oraz zwi zana z nimi aktywno przeciwutleniaj ca uzale niona jest tak e

od stopnia dojrzało ci owoców oraz ich przechowywania po zbiorze [6, 7, 20, 80, 81,

82]. W ród ró nych gatunków owoców du aktywno ci przeciwutleniaj c i

jednocze nie wysok koncentracj polifenoli, w tym antocyjanów, wyró niaj si

owoce aronii oraz borówki czernicy. Jabłka, wi nie, truskawki, je yny, owoce bzu

czarnego i dzikiej ró y odznaczaj si wysok zawarto ci monomerów i oligomerów

flawanolowych (19–30% zawarto ci polifenoli) [86, 87].

W owocach aronii w ród antocyjanów dominuje cyjanidyno-3-galaktozyd (57%),

odznaczaj cy si najwy sz aktywno ci przeciwutleniaj c spo ród wszystkich

znanych antocyjanów, natomiast w owocach truskawki – pelargonidyno-3-glukozyd

(82%) [9, 17]. Z kolei owoce urawiny charakteryzuj si du zawarto ci peonidyno-

3-galaktozydu, a porzeczki delfinidyno-3-rutynozydu [2, 62]. Truskawki s bogate

równie w kwas elagowy, który stanowi 35-40% ogólnej zawarto ci polifenoli [20,

25], a owoce urawiny, borówki czernicy i borówki brusznicy zawieraj do du e

ilo ci flawonoli, reprezentowanych głównie przez kwercetyn [29].

Na szczególn uwag zasługuj winogrona, zwłaszcza czerwone [85]. W owocach

tych stwierdzono wyst powanie 10 kwasów fenolowych w formie wolnej i zwi zanej,

16 glukozydów antocyjanowych (głównie malwidyno-3-glukozydu), 12 zwi zków

flawonolowych (głównie pochodnych kwercetyny i kempferolu), 5 monomerów

flawanoli, w tym trzech wyró niaj cych si wysok aktywno ci przeciwutleniaj c ,

jak: galokatechina, epigalokatechina i galusan epikatechiny, sze ciu dimerów i dwóch

trimerów proantocyjanidyn oraz tanin skondensowanych o wy szym stopniu

polimeryzacji.

Niektóre gatunki owoców jagodowych charakteryzuj si ponadto du

zawarto ci tanin, głównie skondensowanych, którym przypisuje si silne wła ciwo ci

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: