Choroby układu sercowo-naczyniowego stanowią główną przyczynę zgonów w krajach rozwiniętych ekonomicznie. Obliczono, że na całym świecie są one odpowiedzialne za około 20% zgonów. Przyczynami są, według patologów, głównie arterioskleroza, nadciśnienie, zawały serca i inne choroby kardiologiczne. Ryzyko zachorowań na choroby sercowo-naczyniowe obejmuje trzy kategorie, określane jako czynniki ryzyka: styl życia, czynnik biochemiczny i uwarunkowania indywidualne. Styl życia odgrywa ważną rolę w zagrożeniu zachorowania na wymienione dolegliwości, zarówno w przypadku ogólnym – populacji, jak i na poziomie indywidualnym. Czynniki z nim związane to dieta bogata w nasycone kwasy tłuszczowe, wysokokaloryczna i wysokocholesterolowa; otyłość, palenie papierosów, nadmiar alkoholu i brak aktywności fizycznej. Uwarunkowania indywidualne, takie jak wiek, płeć i odziedziczone geny, mogą odgrywać nawet większą rolę w rozwoju chorób sercowo-naczyniowych, ale w przeciwieństwie do czynników warunkowanych stylem życia, nie można ich zmienić.
Czynnikiem dietetycznym, który może wpłynąć na ograniczenie zachorowań na omawiane dolegliwości, jest zwiększenie spożycia antyoksydantów, zwłaszcza pochodzenia naturalnego. Antyoksydanty (przeciwutleniacze) zapewniają równowagę oksydacyjno-redukcyjną i są elementem obrony naszego organizmu. Zaburzenia tego systemu wywołane są często elementami omówionymi powyżej, a także skażeniem środowiska, które może powodować szereg dolegliwości zaliczanych do chorób cywilizacyjnych. Naruszenie równowagi metabolicznej prowadzi do przewagi procesów utleniania, określanych terminem stresu oksydacyjnego, podczas których zachodzi generowanie wolnych rodników, uszkadzających błony cytoplazmatyczne chroniące komórki przed wnikaniem chorobotwórczych mikroorganizmów lub szkodliwych substancji chemicznych. Wolne rodniki odgrywają ważną rolę w rozwoju chorób płuc, układu sercowo-naczyniowego oraz w powstawaniu nowotworów.
Badania naukowe wykazały, że zdrowy, odpowiednio odżywiony i fizycznie sprawny organizm skutecznie zwalcza działanie wolnych rodników za pomocą związków o działaniu antyoksydacyjnym.
Predyspozycje do wytwarzania antyoksydantów zależą od genetycznych uwarunkowań organizmu, wieku i rodzaju diety. Osłabiony chorobami, starszy lub nieprawidłowo odżywiony organizm wytwarza mniej antyoksydantów, przez co słabiej broni się przed wolnymi rodnikami. Równie szkodliwie oddziałują liczne czynniki środowiskowe, jak stresujące, intensywne tempo życia, zanieczyszczenie powietrza spalinami, dym papierosowy, chemiczne konserwanty żywności, promieniowanie urządzeń elektronicznych.
Dlatego też należy wspomagać organizm, dostarczając w pożywieniu codzienną dawkę antyoksydantów, niezbędnych do zwalczania wolnych rodników.
Antyoksydanty i ich aktywność biologiczna
Wśród aktywnie działających w żywności antyoksydantów można wyróżnić dwie grupy związków. Jedna to przeciwutleniacze hamujące reakcje wolnorodnikowe przez przekazanie elektronów lub atomów wodoru, co powoduje przejście rodnika w związek o większej stabilności. Druga grupa to związki o działaniu synergistycznym, zdolne do wychwytywania tlenu i chelatowania jonów tworzących wolne rodniki. Zaliczyć tu można kwas askorbinowy, związki chelatujące metale i inne antyoksydanty (aminokwasy, witamina A, β-karoten, selen).
Największą grupą antyoksydantów są związki fenolowe, których zidentyfikowano około 8 tys. Najważniejszymi klasami polifenoli są kwasy fenolowe i flawonoidy, obejmujące flawony, flawonole, izoflawony i chalkony. Wykazują one zdolność wychwytywania anionów nadtlenkowych i wolnych rodników – lipidowych i hydroksylowych. W ostatnich latach zwrócono uwagę na resweratrol – antyoksydant występujący w skórkach czerwonych winogron i czerwonym winie. Aktywnie zapobiega utlenianiu frakcji LDL cholesterolu oraz wykazuje działanie detoksykacyjne. Jest czynnikiem antymutagennym oraz hamującym inicjacje i rozwój nowotworów, zapobiega także zakrzepom krwi. Badania nad jego działaniem podjęto po stwierdzeniu tzw. „francuskiego paradoksu” – gdzie przy tłustej i obfitej kuchni Francuzi nie ulegają chorobom układu sercowo-naczyniowego, tak powszechnym w innych krajach, gdzie nie pije się czerwonego wina.
Jak działają antyoksydanty
Związki te chronią inne substancje przed utlenieniem i wymiatają z organizmu wolne rodniki, czyli atomy lub grupy atomów zawierające wolny elektron, które ze względu na dużą reaktywność mogą uszkadzać DNA, komórki nerwowe czy naczynia krwionośne. Wśród antyoksydantów szczególną aktywnością wyróżniają się powszechnie występujące w owocach i warzywach polifenole. Zawierają w swojej cząsteczce grupy fenolowe, czyli grupy -OH w pierścieniu benzenowym. Najważniejszym działaniem biologicznym polifenoli jest wychwytywanie wolnych rodników; uważane są za najaktywniejsze antyoksydanty. Inne zalety biologiczne polifenoli to udział w syntezie kolagenu oraz wzmacniające działanie na naczynia krwionośne. Znane jest również znaczenie antocyjanów w leczeniu schorzeń oftalmologicznych. Prowadzone są także badania nad zastosowaniem tych związków w hamowaniu rozwoju różnych drobnoustrojów chorobotwórczych, jak wirusy, bakterie, grzyby. To antyseptyczne działanie polifenoli staje się zrozumiałe, jeżeli uwzględnimy funkcje, jakie pełnią one w swoim naturalnym środowisku występowania, czyli w tkankach roślinnych. Są one wtórnymi metabolitami roślin, pełnią w nich ważną funkcję ochronną, np. przed promieniowaniem UV, atakiem patogenów czy rozwojem chorób bakteryjnych i grzybiczych. Dlatego uważa się, że taką rolę mogą pełnić również w organizmach ludzi. Związki te chronią rośliny przed szkodliwym wpływem środowiska zewnętrznego, dlatego w największej ilości znajdują się w zewnętrznych warstwach owoców i warzyw, czyli w skórce.
Ogromne możliwości wykorzystania polifenoli pojawiają się dzięki ich zdolności do hamowania aktywności enzymów wspomagających rozwój nowotworów w organizmie człowieka. Związki polifenolowe nadają się szczególnie do stosowania w hamowaniu chorób krążenia, nowotworowych, choroby Alzheimera i wielu innych. Wymienia się około 60 chorób, w profilaktyce których można wykorzystać antyoksydanty, zwłaszcza z grupy polifenoli.
Jak wykazały badania prowadzone w Holandii i Finlandii, flawonoidy chroniły przed chorobami sercowo-naczyniowymi i nowotworami. Po pięciu latach obserwacji stwierdzono, że wysokie spożycie flawonoidów zmniejsza ryzyko zgonów z powodu choroby niedokrwiennej serca, zawału oraz udaru mózgu.
Antyoksydanty w żywności
Duże ilości polifenoli występują w jabłkach, cebuli, brokułach, jagodach, oliwkach, sałacie, czerwonym winie i czekoladzie. Wyjątkowo cennym produktem bogatym w antyoksydanty jest herbata, zwłaszcza zielona. Zawiera ona liczne flawonole, jak katechinę, epikatechinę, epigallokatechinę i inne. Właściwości antyoksydacyjne zielonej herbaty są sześciokrotnie wyższe niż czarnej – szklanka tego napoju zawiera 140 mg flawonoidów.
Obecność w żywności związków polifenolowych wpływa m.in. na smak i barwę produktów spożywczych. Polifenole odpowiadają na przykład za gorzki smak soków cytrusowych, co determinują głównie flawonony. Z kolei w jabłkach zawarte są procyjanidyny, odpowiedzialne za gorzki smak i cierpkość tych owoców, jednak pod wpływem tlenu związki te ulegają rozkładowi, co poprawia smak jabłek i przetworów z nich otrzymanych. Gorzki smak kawy wynika z zawartości kwasu chlorogenowego. Zawartość tego związku jest uzależniona od odmiany (mniej jest ich w arabice, uważanej przez smakoszy za szlachetniejszą, więcej w robuście), ponadto zmniejsza się w trakcie prażenia ziaren kawy. W ziarnach kakao występują natomiast katechiny, antocyjany i leukoantocyjanidyny, które także wpływają na gorzki i cierpki posmak kakao. W nasionach roślin strączkowych obecne są fenolokwasy, takie jak: syrynginowy, ferulowy i wanilinowy, które nadają nasionom, a zwłaszcza otrzymanym z nich izolatom białkowym, gorycz i posmak surowizny.
Obecność w owocach i warzywach antocyjanów odpowiada za czerwoną i niebieską barwę tych produktów. Na ich zawartość w produktach roślinnych wpływają czynniki odmianowe, pogodowe (nasłonecznienie sprzyja syntezie antocyjanów przez rośliny), agrotechniczne (np. niedobór azotu) i inne. Antocyjany są związkami labilnymi, łatwo mogą ulegać odwracalnym lub nieodwracalnym reakcjom powodującym utratę barwy. Najlepiej zachowują kolor w produktach kwaśnych.
| Antyoksydant | Źródła pokarmowe |
| Witamina C | warzywa i owoce |
| Witamina E | zboża, orzechy i oleje |
| Flawonoidy:
antocyjany
flawany
flawonony i flawonole |
ciemne winogrona, czerwone wino, aronia, truskawki, czarne porzeczki, śliwki cebula, jabłka, herbata, brokuły, seler, oliwa, brzoskwinie, wiśnie brokuły, jarmuż, liście selera, żółta i zielona fasola, gryka, herbata, kakao |
| Kwasy fenolowe | białe winogrona, oliwa, jabłka, maliny, wiśnie, pomidory, zboża, kapusta |
Wpływ przetwarzania żywności na aktywność antyoksydacyjną
Prowadzone w ostatnich latach badania dowiodły, że wpływ przetwórstwa na aktywność antyoksydacyjną warzyw i owoców nie jest jednoznaczny. Zmniejszeniu zawartości naturalnych antyoksydantów w produkcie może towarzyszyć zwiększenie jego aktywności antyoksydacyjnej ze względu na łatwiejszą dostępność pozostałych antyutleniaczy, ponadto w trakcie przetwarzania mogą tworzyć się nowe związki o charakterze antyutleniającym (produkty reakcji Maillarda). Przykładowo rozkład ścian komórkowych pod wpływem ogrzewania lub enzymatycznej hydrolizy powoduje zwiększenie biodostępności β-karotenu. Także blanszowanie surowców roślinnych, które z jednej strony działa niekorzystnie, powodując wymywanie różnych składników, z drugiej inaktywuje enzymy odpowiedzialne za utlenianie enzymatyczne występujących w owocach i warzywach naturalnych antyoksydantów, co przyczynia się do zachowania ich aktywności. Warzywa i owoce poddane blanszowaniu zachowują w większym stopniu swoją aktywność antyoksydacyjną w trakcie przechowywania niż surowce nieblanszowane.
W przypadku karotenoidów, a zwłaszcza likopenu i β-karotenu, nawet wysokotemperaturowe procesy, jak sterylizacja czy gotowanie, nie powodują znaczniejszych strat tych składników, a co za tym idzie także związanej z ich obecnością aktywności antyoksydacyjnej. Wysoka termostabilność naturalnych antyoksydantów nie jest jednak cechą często spotykaną. Większość związków zaliczanych do tej grupy wykazuje wysoki stopień labilności i małą odporność na czynniki środowiska, dlatego procesy przetwórcze powodują znaczne straty naturalnych przeciwutleniaczy. Kwas askorbinowy (wit. C) ulega stosunkowo łatwo utlenieniu pod wpływem działania enzymów lub tlenu oraz termicznemu rozkładowi w takich procesach jak blanszowanie, gotowanie, pasteryzacja, sterylizacja, suszenie lub mrożenie. Alternatywą dla żywności przetworzonej może być spożywanie surowych owoców i warzyw, jednak takie operacje jak obieranie i rozdrabnianie są także przyczyną strat naturalnych antyoksydantów (kwasu askorbinowego, polifenoli) spowodowanych rozkładem enzymatycznym lub dostępem tlenu.
Istotnym czynnikiem jest także środowisko, w którym działa wysoka temperatura. Na przykład ogrzewanie produktów roślinnych w wodzie powoduje stosunkowo szybkie przenikanie ciepła do wnętrza tkanek, co z kolei jest przyczyną dłuższego wyeksponowania na ten czynnik całej objętości przetwarzanego produktu i dużych strat antyutleniaczy. Podczas ogrzewania w powietrzu wnętrze produktu ma temperaturę niższą niż powierzchnia, co powoduje mniejsze straty antyutleniaczy. Z kolei smażenie w tłuszczu, oprócz działania temperatury, powoduje dodatkowo straty związków przeciwutleniających na skutek ich reakcji z powstającymi podczas rozkładu tłuszczu wolnymi rodnikami.
Jak się odżywiać?
W codziennej diecie powinno znaleźć się około 70-80 dag świeżych warzyw i owoców – najcenniejszych dla człowieka źródeł antyutleniaczy. Badania nad zasobnością diety w różnych krajach we flawonoidy – antyoksydanty pochodzenia roślinnego – wykazały, że w Holandii spożycie flawonoidów wynosi ok. 30 mg dziennie – pochodzą one głównie z herbaty, cebuli i jabłek; w USA ok. 20 mg, a głównym źródłem obok herbaty, jabłek, cebuli są brokuły – rozreklamowane przez byłego prezydenta Clintona; Japończycy spożywają ok. 80% flawonoidów z herbaty, a w diecie Włochów 40% tych związków pochodzi z czerwonego wina. Biorąc pod uwagę zawartość polifenoli w diecie, okazuje się, że nie zawsze najlepszym źródłem tych związków są produkty o największej zawartości antyoksydantów. Istotna jest także wielkość spożycia poszczególnych owoców i warzyw. W USA najpoważniejszym źródłem polifenoli są pomarańcze i jabłka (ze względu na spożywaną ilość tych owoców), a nie np. śliwki czy truskawki, które wykazują dużo większą aktywność antyoksydacyjną w porównaniu z jabłkami czy pomarańczami, ale są obecne w diecie w dużo mniejszych ilościach.
Nie można oczywiście mówić o antyoksydantach jako o leku, mają one zastosowanie głównie w profilaktyce. Trudno też oczekiwać, że przyjmując w codziennej diecie antyutleniacze będziemy się cieszyć wieczną młodością i zdrowiem. Jednak komponując prawidłowo naszą dietę, uwzględniając w niej odpowiednią ilość owoców i warzyw oraz innych źródeł antyoksydantów, można liczyć, że unikniemy przynajmniej niektórych dolegliwości, a starość będzie zdrowsza i mniej uciążliwa.
prof. dr hab. Bohdan Achremowicz
dr Jarosław Korus
Grajek W.: Zmiany potencjału przeciwutleniającego surowców roślinnych w procesach przetwórczych i w czasie trawienia. ,,Żywność” 2003 nr 4(37), s. 26-35.
Hunter K.J., Fletcher J.M.: The antioxidant activity and composition of fresh, frozen, jarred and canned vegetables. ,,Innovative Food Science and Emerging Technologies” 2002 nr 3, s. 399-406.
Rosicka-Kaczmarek J.: Polifenole jako naturalne antyoksydanty w żywności. ,,Przegląd Piekarski i Cukierniczy” 2004 nr 6, s. 12-16.