Właściwości przeciwutleniające zywności, Inżynieria chemiczna i procesowa, Publikacje, Czystek - ...
[ Pobierz całość w formacie 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 6 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 7 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-, 8 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 9 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 [ Pobierz całość w formacie PDF ] |