Cechy prozdrowotne Å¼ywnoÅ›ci pochodzenia roÅ›linnego.pdf

Prof. dr hab. Ewa Cieślik

Cechy prozdrowotne żywności pochodzenia roślinnego

Podstawowe funkcje żywności to zaspokojenie głodu oraz dostarczenie energii i składników niezbędnych do

rozwoju organizmu i zachowania dobrego zdrowia, a także satysfakcji sensorycznej. Rozwój nauk żywieniowych

spowodował, ze poszukuje się żywności, która oprócz właściwości odżywczych pełniłaby funkcje prozdrowotne.

Intensywne badania ostatniego dziesięciolecia, połączone z analizą związku pomiędzy dietą a zdrowiem człowieka

dostarczyły nowych danych informujących o tym, że żywność obok cennych składników odżywczych zawiera wiele

substancji nieodżywczych, które mogą działać profilaktycznie, a niekiedy wspomagać leczenie różnych chorób, w tym

takich, jak miażdżyca czy nowotwory.

Odpowiedzią rynku na te odkrycia było podjęcie produkcji żywności prozdrowotnej (głównie pochodzenia

roślinnego) określanej mianem żywności funkcjonalnej. Zgodnie z przyjętym założeniem żywność taka poza

profilaktycznym, względnie leczniczym działaniem musi spełniać kryteria stawiane żywności konwencjonalnej, to znaczy

ma być źródłem podstawowych składników odżywczych i charakteryzować się pożądanymi cechami sensorycznymi.

Ponadto po spożyciu musi regulować ważne procesy fizjologiczne organizmu w celu osiągnięcia dobrostanu fizycznego i

psychicznego oraz spowalniać procesy starzenia się organizmu.

Za substancje korzystnie oddziałujące na zdrowie uznano: błonnik pokarmowy, oligosacharydy, poliole -

alkohole wielowodorotlenowe, aminokwasy, peptydy, białka, witaminy, cholina i lecytyna, bakterie fermentacji

mlekowej, składniki mineralne, wielonienasycone kwasy tłuszczowe oraz substancje fitochemiczne. Uczestniczą one w

różnych procesach metabolicznych oraz wzmacniają system odpornościowy ustroju, współdziałający ze wszystkimi

innymi układami. Będąc zatem stałym składnikiem diety człowieka, mogą bezpośrednio lub pośrednio wpływać na

utrzymanie homeostazy organizmu.

Błonnik pokarmowy

Błonnik pokarmowy, będąc kompleksem heterogennych substancji takich jak hemicelulozy i pektyny oraz

celuloza i lignina, pełni różnorodne funkcje w organizmie człowieka. Ogromną rolę włókna pokarmowego w prewencji

wielu chorób potwierdziły liczne badania [Andlauer i Fuerst, 1999]. Głównym źródłem błonnika pokarmowego w

codziennej diecie człowieka są produkty zbożowe, warzywa, owoce oraz nasiona roślin strączkowych. Poszczególne

produkty różnią się nie tylko ilością, ale i rodzajem włókna pokarmowego. W

zbożach dominują hemicelulozy, owoce bogate są w pektyny, a niektóre warzywa w ligninę. Tymczasem każda z tych

frakcji charakteryzuje się odmiennymi właściwościami funkcjonalnymi, a zatem i zróżnicowanym oddziaływaniem w

przewodzie pokarmowym człowieka.

Bardzo ważną cechą fizyczną błonnika jest zdolność do pęcznienia, a tym samym adsorbowania wody w swojej

matrycy, którą tworzą polisacharydy i lignina. Zróżnicowane wyniki oznaczeń zdolności wiązania wody przez błonnik,

związane są przede wszystkim z rozdrobnieniem produktu oraz obróbką cieplną [Górecka, 2004].

Inną właściwością funkcjonalną błonnika pokarmowego jest zdolność do wymiany kationów. Cecha ta zależy

od obecności grup fenolowych występujących we frakcji ligninowej oraz karboksylowych obecnych w pektynowej i

hemicelulozowej frakcji błonnika, przy czym większą zdolnością charakteryzuje się frakcja pektynowa zbudowana

wyłącznie z kwasów uronowych. Produkty spożywcze takie, jak kukurydza, banany, otręby i młode ziemniaki zachowują

się jako wielofunkcyjny wymieniacz jonowy [McConnell i in.,1974].

W zależności od pochodzenia, włókno pokarmowe wykazuje różną zdolność do wiązania w jelicie kwasów

żółciowych i ich soli, przyczyniając się w ten sposób do zwiększonego wydalania tych substancji i przyspieszenia

metabolizmu cholesterolu. Kwasy żółciowe mogą być absorbowane na błonniku lub rozpuszczane i zatrzymywane w

wodzie uwięzionej w błonniku. Hipocholesterolemiczny efekt błonnika zbóż przypisuje się najczęściej β-glukanom. W

ich strukturach żelowych kwasy żółciowe są wiązane, a następnie wydalane z kałem, co powoduje skierowanie

cholesterolu do syntezy kwasów żółciowych. W ten sposób zmniejsza się ilość cholesterolu dostępnego do syntezy

lipoprotein i zmniejszenie jego poziomu w osoczu. Nie wyklucza się także hamowania biosyntezy cholesterolu

endogennego przez krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe produkowane przez bakterie okrężnicy na drodze fermentacji

rozpuszczalnego błonnika. Wiązanie cholesterolu i kwasów żółciowych przez błonnik zapobiega ich przekształcaniu w

inne związki, także o charakterze kancerogennym. Przypuszcza się, że wtórne kwasy żółciowe, tj. kwas litocholowy

(LCA) i dezoksycholowy (DCA) mogą mieć właściwości mutagenne [Hallmans i in., 1997].

Tworząc trudno przepuszczalną błonę, wyściełającą górną część przewodu pokarmowego błonnik powoduje

spowolnienie wchłaniania cukrów, co w rezultacie prowadzi do obniżenia poziomu glukozy we krwi. Ponadto wiąże jony

sodu i obniża ciśnienie tętnicze krwi [Świderski i in. 2001].

Funkcjonalne właściwości włókna pokarmowego, takie jak: zdolność do adsorpcji wody, wymiana kationów,

tworzenie żeli, wiązanie kwasów żółciowych i adsorpcja oleju mogą być wykorzystane do kształtowania odpowiedniej

jakości produktów spożywczych, specjalnego zdrowotnego przeznaczenia.

Fruktany

Pod względem chemicznym i klinicznym najlepiej poznano znaczenie fruktooligosacharydów i inuliny.

Fruktany to węglowodany zapasowe charakterystyczne dla zbóż i traw klimatu umiarkowanego [Kasperowicz, 1995;

Klessen i in., 2001, Roberfroid, 2002]. Występują w pszenicy, a także w roślinach z rodziny Compositae (Liliacea) -

cebuli, czosnku, bulwach karczochów i cykorii, w porach, szparagach, jak również w topinamburze, bananach oraz

agawie. Fruktany są polisacharydami zbudowanymi z jednostek β-D-fruktozy i jednej, na ogół na końcu łańcucha,

cząsteczki glukozy, tworząc rzadko spotykane w przyrodzie łańcuchy składające się z pięcioczłonowych pierścieni

furanozowych [Roberfroid i Slavin, 2000]. Najprostszymi fruktanami są trisacharydy: 1-kestoza , 6-kestoza i neokestoza

[Kasperowicz, 1995].

Polisacharydy te są oporne na działanie enzymów trawiennych przewodu pokarmowego, ponieważ organizm

człowieka nie posiada enzymów hydrolizujących wiązanie β-2-1 glikozydowe [Roberfroid i Slavin, 2000; Karczmarewicz

i in., 2002]. Mają one zdolność selektywnego pobudzania wzrostu lub aktywności wybranych szczepów bakterii jeli-

towych, dzięki czemu mogą wpływać na poprawę stanu zdrowia gospodarza [Kleessen i in., 2001]. Wśród bakterii

jelitowych na uwagę zasługują bakterie kwasu mlekowego (np. Bifidobacterium, Lactobacillus ) ze względu na ich istotną

rolę w fizjologii jelita [Ryżko, 2002]. McBain i in. [2001] w doświadczeniu wykazali, że metabolizm inuliny jest

związany z dziesięciokrotną stymulacją populacji Lactobacillus . Bakterie te hamują rozwój niektórych drobnoustrojów, w

tym również patogennych, przez stwarzanie niekorzystnych warunków środowiskowych (obniżenie pH treści jelitowej),

konkurencję z innymi drobnoustrojami o substraty oraz o miejsca adhezji na nabłonku jelitowym, a także wytwarzanie

przez niektóre szczepy substancji antybiotycznych [Ryżko, 2002]. Fizjologiczna flora jelitowa wpływa korzystnie na

rozwój i czynność systemu immunologicznego błony śluzowej jelita, dojrzewanie i obrót enterocytów ( epithelial

turnover ), przepływ krwi przez błonę śluzową oraz czynność układu nerwowego jelita [Ryżko, 2002]. Związki te są

bowiem źródłem węgla zużywanego przez bifidobakterie w okrężnicy. Choć wiele źródeł węgla może być wykorzystane

przez bakterie bytujące w jelicie grubym jako substraty w procesie fermentacji, to substancje te są rozkładane na drodze

niewielu przemian biochemicznych [Macfarlane i Macfarlane, 2003]. Bakterie metabolizują fruktozę i

fruktooligosacharydy do kwasu octowego i mlekowego w proporcji (3:2), najbardziej korzystnej dla przewodu

pokarmowego człowieka [Kleessen i in., 2001]. Wg Kleessen i in. [2001] wpływ fruktanów na poziom

krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych w kątnicy, okrężnicy i kale zależał od długości ich łańcucha. Dobierając

odpowiednio skład probiotyków i prebiotyków można wpływać na ilościowy i jakościowy skład krótkołańcuchowych

kwasów tłuszczowych powstałych w jelicie grubym w procesie fermentacji. Te z kolei są włączane w metabolizm

ogólnoustrojowy (kwas octowy, propionowy) lub wykorzystywane do odżywiania kolonocytów [Roberfroid, 2000;

Cummings i in., 2001]. Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe lub ich sole, szczególnie maślany, regulują rozrost komórek

in vitro oraz in vivo . Maślany są głównym źródłem energii dla komórek nabłonkowych okrężnicy. Mogą one wpływać na

rozrost komórek uwalniając czynniki wzrostu czy peptydy żołądkowo-jelitowe (np. gastrynę), albo też za pomocą

modulacji przepływu krwi przez śluzówkę jelita [Blottière i in., 2003; Knudsen i in., 2003]. Krótkołańcuchowe kwasy

tłuszczowe wykazują ponadto bezpośrednie działanie na geny regulujące rozrost komórek [Blottière i in., 2003].

Diety z dodatkiem inuliny bądź oligofruktozy znacząco zwiększają stężenie maślanów w kątnicy i okrężnicy

szczurów, co jest szczególnie interesujące ze względu na zapobieganie takim schorzeniom jak nowotwór czy

wrzodziejące zapalenie okrężnicy [Kleessen i in., 2001].

Doświadczenia z udziałem szczurów wykazały znaczące obniżenie poziomu triglicerydów w

surowicy krwi [Delzenne i Kok, 1999]. Również Prostak i in. [2001] wykazali obniżenie zawartości

triglicerydów w surowicy krwi gryzoni karmionych dietami z dodatkiem inuliny (ryc. 1).

0,9

y = - 0.02x + 0.787

r = 0.437

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

12%

Ryc. 1 Poziom triglicerydów w surowicy krwi szczurów karmionych dietą z udziałem

inuliny.

Brak możliwości rozkładu inuliny czy oligofruktozy do ich monosacharydów przez systemy enzymów

endogennych powoduje, że nie zwiększają one poziomu insuliny we krwi, co jest niezwykle ważne dla diabetyków

[ORAFTI, 2000]. Sama inulina jest produktem niskoenergetycznym. Opierając się na badaniach z udziałem ludzi przy

wykorzystaniu izotopu 14 C, Hosoya [cyt. za ORAFTI, 2000] określił wartość energetyczną fruktooligosacharydów jako

1,5 kcal/g.

Fruktany charakteryzują się również działaniem hipoglikemicznym - karmienie zwierząt dietą z dodatkiem

FOS powodowało istotne obniżenie poziomu glukozy w surowicy krwi [Kok i in., 1998; Cieślik i Kopeć, 2001]. W

badaniach przeprowadzonych przez Kopeć i Cieślik [2001] oraz Kopeć i Cieślik [2004] zaobserwowano statystycznie

istotne obniżenie poziomu glukozy w surowicy krwi zwierząt karmionych dietami z dodatkiem inuliny oraz mączki z

bulw topinamburu. Ponadto przeprowadzona analiza regresji liniowej wykazała związek pomiędzy ilością FOS, inuliny w

diecie oraz zawartością glukozy w surowicy krwi szczurów laboratoryjnych (ryc. 2 i 3).

y = -0,038x + 13,16

r = 0,458

12%

yc.2. Poziom glukozy w surowicy krwi szczurów karmionych dietą z udziałem FOS.

y = -0,033x + 11,97

r = 0,588

12%

Ryc. 3. Poziom glukozy w surowicy krwi szczurów karmionych dietą z udziałem inuliny.

Oligofruktoza i inulina w warunkach eksperymentalnych hamowały wzrost nowotworu oraz zmniejszały

występowanie aberacji krypt jelita grubego w organizmach szczurów [Traper i Roberfroid, 2002]. Poza hamowaniem

wzrostu nowotworu, fruktany mogą pozytywnie wpływać na przebieg chemioterapii, co wykazano w badaniach

eksperymentalnych z udziałem zwierząt [cyt. za Książyk, 2002].

Badania wykazały, że fruktany zwiększały biodostępność takich pierwiastków jak wapń, magnez, cynk czy

żelazo [Scholz-Ahrens i in., 2001].

Topolska [2004] wykazała istotnie wyższe stężenie wapnia zjonizowanego w obecności inuliny w diecie

szczurów z 75% deficytem wapnia - zarówno w ilości 7,5%, jak i 10 powodowała ona wzrost stężenia Ca 2+ z 1,28 mmol/l

w grupie kontrolnej do wartości 1,40 mmol/l (ryc. 4).

1,6

1,4

1,2

0,8

0,6

0,4

0,2

25%Ca 25% Ca +

7,5% inuliny

25% Ca +

10% inuliny

25% Ca +

7,5% FOS

25% Ca +

10% FOS

grupa

Ryc. 4. Zmiany zawartości jonów Ca 2+ w surowicy krwi w warunkach 75%

deficytu wapnia oraz różnych poziomów fruktanów w diecie szczurów.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: