Streszczenie

W oparciu o wykazaną w ostatnich latach zależność między dietą a zdrowiem człowieka, po­wstała koncepcja żywności funkcjonalnej oraz nutraceutyków, tj. aktywnych biologicznie skład­ników diety, których spożycie dostarcza, poza wartością odżywczą, prozdrowotnych korzyści do­tyczących profilaktyki, a niekiedy leczenia niektórych chorób, w tym chorób cywilizacyjnych. Organizmy roślinne zawierają wiele różnorodnych metabolitów wtórnych, stanowiących źródło związków farmakologicznie czynnych stosowanych zarówno jako leki, jak i nutraceutyki. Należą do nich, obecne powszechnie w diecie antocyjany, związki wykazujące wielokierunkową aktyw­ność biologiczną, opartą głównie na silnych właściwościach antyoksydacyjnych. Profilaktyczno–lecznicze działanie barwników antocyjanowych zmniejsza ryzyko chorób serca, naczyń krwiono­śnych oraz nadciśnienia tętniczego, a także polega na aktywności przeciwzapalnej, antybiotycznej i przeciwnowotworowej. Antocyjany, stosowane powszechnie, jako barwniki pokarmowe, dzię­ki swoim właściwościom antyoksydacyjnym mogą stanowić ważny składnik żywności zmniej­szającej ryzyko chorób układu krążenia, w patogenezę których zaangażowane są wolne rodniki oraz reaktywne formy tlenu i azotu.

Słowa kluczowe:antocyjany • nutraceutyki • żywność funkcjonalna

Summary

Epidemiologic studies suggest that the regular consumption of polyphenols, secondary metabo­lites of plants, is correlated with a decrease of the risk of cardiovascular disease, diabetes, arthri­tis and cancer. The most abundant flavonoid constituents of plants are anthocyanins – water-so­luble, glycosylated, nonacetylated pigments. The profitable effects of these compounds may be partly attributed to their antioxidative and anti-inflammatory activity. The supplementation of anthocyanins or an anthocyanin-rich diet has been reported to significantly increase serum an­tioxidant potential.

Key words:anthocyanins • nutraceuticals • functional food

Wykaz skrótów:

CLA – skoniugowany kwas linolowy, COX-2 – cyklooksygenaza 2; iNOS – syntaza tlenku azotu; LDL – lipoproteiny o małej gęstości (low density lipoproteins); MCP-1 – białko chemotaktyczne dla monocytów; PGE₂ – prostaglandyna E₂; PGI₂ – prostacyklina; TNF-α – czynnik martwicy nowotworu (tumor necrosis factor).

Wstęp

Istotna poprawa warunków i stylu życia na przestrzeni ostat­nich dziesięcioleci spowodowała w krajach rozwiniętych wzrost zainteresowania utrzymaniem dobrego stanu zdro­wia oraz spowolnieniem procesów starzenia przez wpro­wadzenie zmian w sposobie żywienia. Postęp techniczny i rozwój naukowy przyczyniły się do odkrycia zależności między dietą a zdrowiem człowieka. Stwierdzono, iż żyw­ność oprócz cennych składników odżywczych zawiera tak­że korzystne dla człowieka substancje nieodżywcze, wyka­zujące działanie profilaktyczne, a niekiedy i wspomagające leczenie chorób cywilizacyjnych, takich jak choroby ser­ca, układu nerwowego, układu pokarmowego czy nowo­twory [26]. W oparciu o zaobserwowaną korelację między sposobem odżywiania i jakością spożywanych produktów, a zapadalnością głównie na choroby cywilizacyjne, opra­cowano koncepcję nutraceutyków oraz koncepcję żywno­ści funkcjonalnej. Odpowiedzią rynku na rosnące wyma­gania i oczekiwania w odniesieniu do żywności stała się produkcja żywności, która poza podstawowymi właści­wościami odżywczymi, wykazywałaby również ukierun­kowane, prozdrowotne działanie na organizm człowieka. Żywność w krajach rozwiniętych przestała być traktowa­na jako niezbędny czynnik utrzymania życia i zaspokoje­nia głodu. Obecnie pożądana jest żywność o wysokiej ja­kości, bezpieczna z toksykologicznego punktu widzenia. Celem nauki stało się stworzenie żywności o ukierunko­wanym, pożądanym, korzystnym prozdrowotnie działaniu na organizm [4,56].

Nowe koncepcje żywności i ich regulacje prawne

Koncepcja żywności funkcjonalnej wywodzi się z kultu­ry Wschodu, gdzie po raz pierwszy została opracowana w Japonii w latach 80 ub.w. Japończycy, jako pierwsi na świecie, zdefiniowali ten rodzaj żywności, jako żywność o określonej przydatności zdrowotnej (Food for Specified Health Use – FOSHU). W Japonii żywność funkcjonal­na osiągnęła nie tylko znaczące miejsce na rynku spożyw­czym, ale co najważniejsze, uzyskała swój status praw­ny [3]. Następnie zainteresowano się nią także w USA i Europie, gdzie od razu nastąpił gwałtowny rozwój tego sektora przemysłu żywieniowego [8,47]. Instytut Medycyny Narodowej Akademii Nauk w USA podał definicję żyw­ności funkcjonalnej, określając tym mianem żywność mo­dyfikowaną lub wzbogacaną, która oprócz dostarczania składników odżywczych może mieć korzystny wpływ na zdrowie [8]. W Europie pod koniec XX wieku funkcjono­wał program badawczy Functional Food Science in Europe (FUFOSE), którego celem było rozwijanie i koordynowa­nie współpracy pomiędzy różnymi ośrodkami naukowymi i przemysłem spożywczym krajów członkowskich UE [47]. W efekcie tych badań za funkcjonalną uznano żywność, która wykazuje korzystny, naukowo udowodniony wpływ na jedną lub więcej funkcji organizmu poza walorem od­żywczym, a polegający na poprawie stanu zdrowia oraz sa­mopoczucia i/lub zmniejszaniu ryzyka chorób. Ważnym zastrzeżeniem było stwierdzenie, że żywność funkcjonal­na musi przypominać postacią żywność konwencjonalną, a swoje korzystne działanie musi wywierać w ilościach do­stępnych podczas ogólnego spożywania, jako uzupełnienie codziennej diety. Ustalono, że żywność funkcjonalna nie może występować w postaci tabletek ani kapsułek, ale sta­nowi część składową prawidłowej diety [14,24]. Zgodnie z założeniem, stworzenie żywności funkcjonalnej wią­że się z wykorzystywaniem jej właściwości prozdrowot­nych, dlatego też określa się ją również takimi nazwami jak: żywność medyczna (medical foods), farmaceutyczna (pharmafoods) czy terapeutyczna (therapeutic foods) [2]. Żywność produkowana w celu poprawy zdrowia, musi za­wierać, oprócz naturalnych składników, zwiększone stężenie składnika aktywnego biologicznie, naturalnie w niej wy­stępującego lub specjalny dodatek takiego składnika, któ­ry nie jest zawarty w danym środku spożywczym. Może to być również żywność, z której usunięto składniki zdro­wotnie niepożądane. W ten sposób udoskonalona ma przy­nieść wymierne, ściśle określone korzyści, dlatego nazy­wa się ją również żywnością projektowaną do określonych potrzeb organizmu (designer foods, tailored foods) [51].

Brak jednolitej i powszechnie akceptowanej definicji żyw­ności funkcjonalnej oraz różnorodność nazewnictwa na­stręcza wiele problemów, m.in. w promowaniu tego typu produktów, gdyż termin ten kojarzy się z produktami wy­twarzanymi w warunkach laboratoryjnych. Tymczasem żywność funkcjonalna występuje w postaci tradycyjnej lub modyfikowanej technologicznie. Pierwsza z wymie­nionych, to żywność naturalna, produkowana przeważnie metodami konwencjonalnymi, ale z surowców pochodzą­cych ze specjalnych hodowli i upraw prowadzonych w ści­śle określonych warunkach. Zawiera nową informację na temat jej potencjalnego znaczenia w poprawie zdrowia. Zalicza się do niej większość owoców, warzyw oraz zbóż. Żywność tradycyjną uzyskuje się ponadto w wyniku mody­fikacji biotechnologicznych, w tym również genetycznych. Nietradycyjną żywność, technologicznie modyfikowaną, stanowią natomiast produkty otrzymywane przez wykorzy­stanie zabiegów agrotechnicznych. Produkty te uzyskuje się stosując wzbogacanie żywności w poszczególne sub­stancje bioaktywne czy ich odpowiednie kompozycje lub przez zwiększanie ich dostępności oraz przyswajalności, a także obniżając zawartość składników niepożądanych lub wprowadzając ich zamienniki [47,59].

Podsumowując, działania te prowadzi się w celu uzyska­nia jak największej zawartości w surowcu składników po­żądanych lub obniżenia składników niepożądanych. Coraz więcej żywności wzbogacanej jest w dodatkowe składniki odżywcze oraz składniki fizjologicznie aktywne, a prze­prowadzane badania dostarczają nowych dowodów na ich rolę w zmniejszaniu ryzyka wielu chorób [42].

Z definicją żywności funkcjonalnej częściowo pokrywa się znaczeniowo pojęcie „nutraceutyki”, jednak nie jest ono z nią tożsame. Za nutraceutyki uważa się poszcze­gólne składniki diety, jak również substancje dodatkowe, a także produkty spożywcze oraz suplementy, których spo­życie dostarcza większych korzyści zdrowotnych niż te, wynikające z diety. Termin nutraceutyki został wprowa­dzony w 1989 r. w Stanach Zjednoczonych przez Stephana DeFelice, przewodniczącego „Fundacji do Spraw Innowacji w Medycynie” i powstał z połączenia dwóch słów „nutri­tion” i „pharmaceutical”. Koncepcja nutraceutyków nie jest zatem zupełnie nowa, jednak nadal istnieją duże trudności w jej precyzyjnym zdefiniowaniu. Nutraceutyki usytuowane są między żywnością a lekami, jednak nie są uznawane za leki, ale stosowane jako składniki żywności [29]. Do nutra­ceutyków zaliczyć można składniki izolowane z żywności, suplementy diety, produkty ziołowe. Stosowane są poje­dynczo lub łączone ze sobą, sprzedawane w postaci far­maceutycznej, jak również używane jako dodatek do środ­ków spożywczych. Wyjątkowe właściwości nutraceutyków determinują substancje aktywne biologicznie, wykazują­ce działanie wzmacniające, osłabiające lub modyfikujące funkcje organizmu. Poprzez swoją aktywność oddziałują korzystnie na organizm, zapobiegając rozwojowi niektó­rych procesów chorobowych [60]. Do nutraceutyków za­liczane są substancje biologicznie czynne o udowodnio­nym działaniu prozdrowotnym, należą do nich: błonnik pokarmowy, oligosacharydy (zwłaszcza fruktany), bakte­rie kwasu mlekowego, wielonienasycone kwasy tłuszczo­we, białka, peptydy, aminokwasy, ketokwasy, witaminy, skoniungowany kwas linolowy (CLA), lecytyna, cholina, flawonoidy i inne związki fenolowe, karotenoidy, roślin­ne sterole i stanole, stilbeny [50].

Podział żywności funkcjonalnej może się odbywać na podstawie kilku kryteriów, przy czym znaczna część ofe­rowanych produktów funkcjonalnych ma działanie wie­lokierunkowe, przez co zalicza się jednocześnie do kilku z wymienionych niżej grup. Proponowane podziały są za­tem umowne i głównie mają na celu usystematyzowanie charakterystyki żywności modyfikowanej. Jednym z kry­teriów może być jej skład. Ze względu na rodzaj składni­ka wprowadzanego do żywności, bądź składnika, którego ilość zostaje ograniczona, lub który jest z niej całkowicie usunięty, żywność możemy podzielić na:
• produkty wzbogacone w: nienasycone kwasy tłuszczo­we; sterole; błonnik pokarmowy; witaminy i składniki mineralne; substancje bioaktywne (stosowana głównie przez sportowców); probiotyki i prebiotyki; kwasy ome­ga 3,
• produkty zawierające obniżoną zawartość cholesterolu, sodu (produkty niskosodowe) oraz dostarczające mniej energii (produkty niskoenergetyczne).

Ze względu na przeznaczenie, czyli na cel zaspokojenia konkretnie sprecyzowanych potrzeb wyróżniamy m.in. żywność:
• zmniejszającą ryzyko rozwoju chorób krążenia,
• zmniejszającą ryzyko rozwoju chorób nowotworowych,
• zmniejszającą ryzyko rozwoju osteoporozy,
• dla osób obciążonych stresem,
• dla osób z zaburzeniami metabolicznymi i trawienia,
• dla sportowców,
• dla kobiet w ciąży i karmiących,
• dla niemowląt,
• dla młodzieży w fazie intensywnego wzrostu,
• dla osób w podeszłym wieku,
• wpływającą na nastrój i wydolność psychofizyczną [23].

Antocyjany jako potencjalne nutraceutyki

Określenie roślin, jako biofabryk wytwarzających związki biologicznie czynne, funkcjonuje powszechnie w piśmien­nictwie, w odniesieniu zarówno do wytwarzania metaboli­tów podstawowych, jak i metabolitów wtórnych. Organizmy roślinne zawierają wiele różnorodnych metabolitów wtór­nych – substancji, które nie są niezbędne dla ich podstawo­wych procesów życiowych, ale mają fundamentalne zna­czenie w przystosowaniu roślin do warunków środowiska, poprzez wpływ na ich interakcję z elementami środowi­ska. Metabolity roślinne to związki wytwarzane z bardzo niewielką wydajnością, których zawartość stanowi często mniej niż 1% suchej masy. Ekstrakcja tych związków z or­ganizmów roślinnych ma duże znaczenie produkcyjne mimo postępów w chemicznej syntezie wielu substancji analogicz­nych do związków naturalnych, wytwarzanych przez rośli­ny. Synteza chemiczna ograniczona jest wysokimi kosztami produkcji oraz dużą ilością biomasy potrzebnej do pozyski­wania danego składnika. Zastosowanie odpowiednich za­biegów technologicznych pozwala przyspieszyć i zintensy­fikować otrzymywanie metabolitów wtórnych, a kontrola roślinnej produkcji metabolitów daje możliwość optymali­zacji procesu biosyntezy. Powstający w ten sposób produkt jest odpowiednio wystandaryzowany, dzięki czemu możli­we jest wprowadzenie go na rynek [40]. Biologicznie czyn­ne metabolity wtórne kryją w sobie ogromny potencjał, co znajduje odzwierciedlenie w ich wykorzystaniu w tak waż­nych dziedzinach jak medycyna czy dietetyka. Metabolity wtórne mogą stanowić źródło zarówno związków farmako­logicznie czynnych, znajdujących zastosowanie jako leki, jak i nutraceutyków, substancji stosowanych w profilakty­ce, a niekiedy także wspomagających leczenie chorób [45].

Do cennych roślinnych metabolitów wtórnych należą anto­cyjany, związki wykazujące wielokierunkową aktywność biologiczną, w tym działanie profilaktyczno-lecznicze [46].

Struktura chemiczna antocyjanów

Antocyjany są naturalnymi barwnikami roślinnymi sze­roko rozpowszechnionymi w przyrodzie, należącymi do grupy flawonoidów [12]. W zależności od pH oraz przy­łączania jonów metali antocyjany mogą przyjmować bar­wę od czerwonej do fioletowej. Są związkami niestabil­nymi, które łatwo ulegają degradacji. Na ich stabilność wpływ mają warunki środowiska: pH, temperatura, świa­tło, a także obecność innych związków, takich jak enzy­my, tlen, białka, składniki mineralne i inne flawonoidy [49]. Pod względem struktury chemicznej antocyjany są glikozydami, które w części aglikonowej zawierają szkie­let antocyjanidyny, będący podstawowym rdzeniem anto­cyjanów, zwanym kationem 2-fenylobenzopiryliowym lub flawyliowym (ryc. 1) [16, 34].

Ryc. 1. Jon flawyliowy, podstawowa struktura antocyjanów [16]

Dotąd zidentyfikowano kilkaset różnych antocyjanów róż­niących się zarówno modyfikacją szkieletu glikonowego, poprzez obecność bocznych grup chemicznych R (ryc. 1), takich jak: atom wodoru, grupa hydroksylowa i metoksylo­wa, jak również rodzajem i liczbą cząsteczek cukru wcho­dzącego w skład glikonu oraz stopniem ich acetylacji i ro­dzajem acetylujących cząsteczek. W grupie antocyjanów wyróżniono 21 typów budowy części aglikonowych (tab. 1) [17], wśród których znajduje się 6 najpowszechniej wy­stępujących (ryc. 2) [5,13,19,36].

Tabela 1. Główne grupy antocyjanidyn, R1-R7 są bocznymi grupami [19,34]

Ryc. 2. Najważniejsze naturalne antocyjanidyny [5,13]

Część cukrową stanowi najczęściej glukoza, a rzadziej galaktoza, ramnoza czy arabinoza, przyłączane zwy­kle w pozycji C-3. Możliwe jest również tworzenie wią­zań O-glikozydowych w pozycjach C-5, C-7, C-3′, C-5′ i C-4′. Antocyjany często występują także w postaci 3,5-O-glikozydów, rzadziej 3,7-O-glikozydów. Powstające w wyniku glikozylacji antocyjany są bardziej stabilne i le­piej rozpuszczalne w wodzie niż antocyjanidyny. Reszty glikonowe antocyjanów mogą przyjmować również po­stać rutynozydów (6-O-α-L-ramnozylo-D-glukozydów), soforozydów (2-O-β-D-ksylozylo-D-glukozydów), sam­bubiozydów (2-O-β-D-ksylozylo-D-glukozydów), gento­biozydów (6-O-β-D- glukozylo-D-glukozydów). Cukry budujące resztę glikonową antocyjanów mogą być acety­lowane przez wiele kwasów organicznych. Najczęściej jest to acetylacja kwasem cynamonowym lub jego pochodny­mi: kwasem p-kumarowym, synapinowym, ferulowym, kawowym, jak również przez wiele kwasów alifatycznych takich jak: kwas szczawiowy, malonowy, octowy, czy jabł­kowy (ryc. 3, 4) [5,43].

Ryc. 3. Kwas cynamonowy i jego pochodne acetylujące antocyjany [5]

Ryc. 4. Najpowszechniejsze kwasy alifatyczne acetylujące antocyjany [5]

Znaczenie antocyjanówdla zdrowia człowieka

Antocyjany są szeroko rozpowszechnione w świecie ro­ślinnym. Występują we wszystkich częściach rośliny, ale głównie w kwiatach, owocach i nasionach, a także w li­ściach, łodygach i korzeniach roślin. Ich obecności nie stwierdzono jednak w glonach oraz w roślinach z rodzin kaktusowatych i komosowatych, gdzie występuje odręb­na grupa barwników zwanych betaninami. Antocyjany są powszechnie spotykanymi składnikami diety człowieka. Szczególnie duże stężenie antocyjanów występuje w nie­których, powszechnie spożywanych owocach i warzywach (tab. 2). Przyjmowanie pokarmów bogatych w antocyjany jest skorelowane ze zmniejszoną zapadalnością na niektóre choroby, głównie na choroby cywilizacyjne [12].

Tabela 2. Zawartość antocyjanów w niektórych roślinach jadalnych [19,54]

Antocyjany mają bardzo szeroki zakres aktywności bio­logicznej, w tym wykazują właściwości antyoksydacyj­ne [28], regulują apoptozę [30], uczestniczą w aktywacji enzymów, w oddziaływaniach komórkowych, w indukcji sygnału i aktywacji receptorów [32]. Stymulując funkcje układu immunologicznego modyfikują przebieg procesu zapalnego [35], a wspomagając utrzymanie szczelności na­czyń krwionośnych i usprawniając przepływ krwi w naczy­niach wpływają ochronnie na układ krwionośny, jak i na sam mięsień sercowy [31] oraz wykazują korzystny wpływ na funkcje układu nerwowego [55,57]. Ponadto wspomaga­ją terapię przeciwnowotworową poprzez działanie antyok­sydacyjne oraz zdolność do hamowania cyklooksygenazy (COX), której wzmożoną aktywność obserwuje się w wielu nowotworach nabłonkowych [54]. Antocyjany obecne w jabłkach i białych grejpfrutach są skuteczne w walce z nowotworami płuc, głównie u palaczy. Barwniki anto­cyjanowe pochodzące z cytryn hamują rozwój chłoniaka wywołanego wirusem Epsteina-Barr. Barwniki te wyka­zują również korzystne działanie w terapii przeciwnowo­tworowej jelita grubego i jajników. Antocyjanowy ekstrakt z czosnku jest szczególnie skuteczny w antyoksydacyjnej ochronie DNA [13,33]. Suplementacja ekstraktami zawie­rającymi antocyjany pomaga ograniczyć niektóre niepożą­dane działania chemioterapii, takie jak neurotoksyczność, trombocytopenia czy biegunka. Tym samym umożliwia prowadzenie chemioterapii u pacjentów, u których wystą­piły niepożądane skutki leczenia [13,25].

Barwniki antocyjanowe poprawiają ostrość widzenia przez przyspieszenie regeneracji rodopsyny lub aktywację en­zymów związanych z jej wytwarzaniem [22]. Stosowanie antocyjanów wraz z witaminą E wspomaga ich ochronne działanie przy ekspozycji na promieniowanie ultrafiole­towe. Ponadto antocyjany mają zdolność regulacji sekre­cji adipocytokin, takich jak adiponektyna i leptyna [33]. Wielokierunkowa aktywność antocyjanów w organizmie budzi duże nadzieje na ich profilaktyczne lub lecznicze wykorzystywanie w terapii wielu chorób.

Antyoksydacyjne właściwości antocyjanówwprofilaktyce chorób układu krążenia

Przeciwutleniacze dostarczane z dietą, stanowią system wzmacniający naturalną obronę organizmu przed reaktyw­nymi formami tlenu. Związkami naturalnymi wykazujący­mi właściwości antyoksydacyjne są głównie związki feno­lowe oraz karotenoidy. Wśród naturalnych antyoksydantów grupą o najsilniejszych właściwościach przeciwutleniających są roślinne substancje polifenolowe. Powszechność wystę­powania tych związków w świecie roślin sprawia, że stają się one nieodłącznymi składnikami diety. Mechanizm ich działania jest wielokierunkowy i może polegać na: bezpo­średniej reakcji z wolnymi rodnikami, zmiataniu wolnych rodników, nasileniu dysmutacji wolnych rodników do związ­ków o znacznie mniejszej reaktywności, hamowaniu i/lub wzmaganiu działania licznych enzymów, wzmacnianiu dzia­łania innych antyoksydantów (np. witamin rozpuszczalnych w tłuszczach) [6,30]. Liczbę związków fenolowych pocho­dzenia naturalnego ocenia się na około osiem tysięcy, a ich głównym źródłem są owoce, warzywa, wina, zielona herbata, czekolada. Różnorodność form i struktur tych związków de­terminuje ich aktywność i właściwości lecznicze. Ich obec­ność w diecie ma ogromne znaczenie dla zdrowia i wiąże się przede wszystkim z aktywnością antyoksydacyjną [5,18].

Nie mniej ważnym kierunkiem działań związków fenolo­wych jest ich aktywność prozdrowotna, związana ze zmniej­szaniem ryzyka rozwoju chorób serca, naczyń krwionośnych oraz nadciśnienia tętniczego, a także aktywność przeciwza­palna, antybiotyczna i przeciwnowotworowa [6,38]. W pi­śmiennictwie opisano tzw. „francuski paradoks”, wynikający z aktywności polifenoli, które oprócz udziału w neutralizacji wolnych rodników tlenowych, uczestniczą także w uszczel­nianiu kapilarnych naczyń krwionośnych [15]. Należące do tej grupy związków antocyjany wykazują szczególnie silne działanie antyoksydacyjne. Aktywność ta jest wyższa niż wielu znanych antyoksydantów roślinnych, takich jak α-tokoferol, β-karoten i kwas askorbinowy. Stąd w doniesie­niach literaturowych często podkreśla się znaczącą rolę anto­cyjanów, jako fizjologicznych antyoksydantów, chroniących organizm przed rozwojem chorób degeneracyjnych związa­nych z uszkodzeniami tkanek, do których dochodzi w wyni­ku działania wolnych rodników. Uważa się, iż wiele prozdro­wotnych właściwości antocyjanów wynika z ich zdolności do ochrony biomolekuł, takich jak DNA, białek struktural­nych i enzymatycznych, lipoprotein osoczowych oraz lipi­dów błonowych przed utlenieniem. Antyoksydacyjne działa­nie antocyjanów związane jest z ich zdolnością do zmiatania wolnych rodników, co kończy łańcuch reakcji rodnikowych [5,9]. Właściwości antyoksydacyjne antocyjanów wyni­kają z ich budowy chemicznej, zwłaszcza obecności grup hydroksylowych w położeniu 3 pierścienia C, jak również w położeniu 3′ i 4′ pierścienia B (ryc. 1). Obecność grupy hydroksylowej przy pierścieniu C umożliwia antocyjanom chelatowanie jonów metali np. Cu, Fe, które są aktywny­mi induktorami wolnych rodników [48]. Antyoksydacyjne działanie antocyjanów przejawia się podwyższeniem cał­kowitego potencjału antyoksydacyjnego w osoczu oraz zwiększeniem aktywności enzymów: katalazy, peroksy­dazy glutationowej i dysmutazy ponadtlenkowej [5,10,37].

Spożywanie ekstraktów zawierających antocyjany i duże ilości witaminy C ma szczególne znaczenie w antyoksyda­cyjnej ochronie organizmu dzięki temu, iż kwas askorbino­wy chroni reszty aglikonowe barwników antocyjaninowych przed utlenieniem [27]. Antocyjany wykazują właściwości ochronne względem układu krążenia oraz samego mięśnia sercowego. Pozytywny wpływ antocyjanów na układ krąże­nia jest związany z ich właściwościami przeciwzapalnymi, zdolnością wzmacniania naczyń włosowatych oraz hamo­waniem agregacji płytek krwi [38]. 3-O-β-glukopiranozyd cyjanidyny, obecny m.in. w czerwonej kapuście, jeżynach i w kukurydzy, poprzez działanie antyoksydacyjne, chro­ni kardiomiocyty przed uszkodzeniem w przebiegu niedo­krwienia i reperfuzji, zapobiegając peroksydacji lipidów błonowych [1,52]. Korzystne działanie proantocyjanidyn polega natomiast na ograniczaniu skutków niedokrwienia serca, w tym zmniejszaniu rozmiaru martwicy mięśnia sercowego, oraz obniżaniu ryzyka migotania komór i ta­chykardii poprzez bezpośrednią inaktywację reaktywnych form tlenu [7]. Antocyjany dzięki swoim właściwościom antyoksydacyjnym zmniejszają podatność LDL (low den­sity lipoproteins; lipoproteiny o małej gęstości) na dzia­łanie czynników oksydacyjnych. Zaburzenie równowagi redox w osoczu jest przyczyną wzrostu stężenia zmodyfi­kowanej oksydacyjnie frakcji cholesterolu LDL (LDLox), która jest jednym z czynników uszkadzających śródbłonek naczyń. W wyniku wzrostu stężenia LDLox dochodzi do adhezji i chemotaksji monocytów, limfocytów i płytek krwi. W efekcie prowadzi to do akumulacji w ścianie naczynia zaktywowanych komórek zapalnych, które pobudzają ko­mórki mięśni gładkich oraz komórki śródbłonka do uwal­niania czynników zapalnych indukujących proces zapalny w obrębie ściany naczynia, co stanowi pierwszy etap two­rzenia blaszki miażdżycowej. Ochronna rola antocyjanów w procesie zapalnym polega na aktywacji syntezy prosta­cykliny (PGI₂) wytwarzanej w komórkach śródbłonka oraz na ich działaniu antyagregacyjnym. Dodatkowo antocyja­ny hamują utlenianie lipidów zmniejszając aktywność en­zymów czynnych w ich metabolizmie oraz hamują odpo­wiedź immunologiczną na LDLox i ich wychwyt przez makrofagi [7,44]. Przeciwzapalne właściwości antocyja­nów wynikają m.in. z tego, iż wykazują one zdolność do zmniejszania aktywności głównych enzymów uczestniczą­cych w procesie zapalnym, takich jak np. cyklooksygenaza 2 (COX-2), przez co hamują wytwarzanie mediatorów zapal­nych, w tym pirogennej prostaglandyny E₂ (PGE₂) [20,21]. Ponadto antocyjany zmniejszają adhezję i oddziaływanie leukocytów z komórkami śródbłonka naczyń poprzez in­aktywację TNF-α (tumor necrosis factor; czynnik martwi­cy nowotworu) oraz hamowanie syntezy białka chemotak­tycznego monocytów MCP-1 [6]. Barwniki antocyjaninowe zmniejszają degranulację komórek tucznych i regulują prze­puszczalność naczyń włosowatych, co może mieć znacze­nie w ograniczaniu miejscowego procesu zapalnego [20]. Poza tym antocyjany wykazują zdolność hamowania in­dukowanej formy syntazy tlenku azotu (iNOS), przez co zmniejszają syntezę i uwalnianie, aktywnego w procesach utlenienia, tlenku azotu (NO) [6]. Stosowanie diety boga­tej w antocyjany wpływa pozytywnie na profil lipidowy osocza zmniejszając stężenie cholesterolu całkowitego, frakcji LDL oraz triglicerydów [41]. Antocyjany ograni­czają tempo przyrostu masy tkanki tłuszczowej zmniejsza­jąc ekspresję enzymów odpowiedzialnych za syntezę kwa­sów tłuszczowych [58]. Wykazują też pozytywny wpływ na gospodarkę węglowodanową ustroju poprzez obniżanie podwyższonego stężenia glukozy we krwi oraz hamowa­nie wchłaniania cukrów w jelicie cienkim [53]. Związki te wpływają na przebieg cyklu komórkowego regulując proces apoptozy oraz chronią komórki mięśnia sercowego przed śmiercią indukowaną produktami ekspresji genów proapoptotycznych w przebiegu zmian niedokrwiennych. Antocyjany wykazują bowiem zdolność indukowania eks­presji antyapoptotycznego genu Bcl-2 oraz hamowania ak­tywności proapoptotycznych genów c-myc, p53, w następ­stwie czego zwiększają zdolność komórek do przeżycia, co wykazano właśnie w przypadku kardiomiocytów [33]. Barwniki antocyjaninowe regulują szlaki przekazywania sygnału, ale mogą również wykazywać bezpośrednie pro­tekcyjne działanie antyoksydacyjne poprzez inkorporację do cytosolu i błon komórkowych [36].

Antocyjany są obecne w wielu roślinach, w tym w owo­cach i warzywach. Zawartość barwników antocyjanowych jest duża zwłaszcza w owocach aronii, winogronach, wi­śniach, porzeczkach, jeżynach, czy czarnym bzie (tab. 2). Stanowiąca popularny składnik pożywienia czerwona ka­pusta zawiera wiele acylowanych antocyjanów, które sto­sowane są powszechnie jako barwniki pokarmowe [11,52]. Uzyskanie stabilnej barwy przetwarzanych i przechowy­wanych produktów żywnościowych jest często proble­matyczne. W celu uniknięcia stosowania syntetycznych barwników badania naukowe zmierzają w kierunku wy­korzystywania naturalnych barwników w produktach żyw­nościowych. Antocyjany ze względu na intensywne za­barwienie oraz powszechne występowanie w roślinach są składnikiem doskonale nadającym się do wykorzystania w tym celu. Najczęściej stosowane są antocyjany z czer­wonej kapusty, gdyż dzięki znacznej acylacji cząsteczek, wykazują największą odporność na zmiany pH, przez co zachowują aktywność biologiczną w stosunkowo szerokim zakresie pH, podczas gdy antocyjany pochodzące z innych roślin są stabilne tylko w środowisku kwaśnym, znacznie poniżej warunków fizjologicznych [39].

Dzięki antyoksydacyjnym właściwościom łatwo dostępne antocyjany zawarte w wielu popularnych owocach i warzy­wach mogą stanowić ważny składnik żywności zmniejsza­jącej ryzyko chorób układu krążenia, w patogenezę któ­rych zaangażowane są wolne rodniki oraz reaktywne formy tlenu i azotu [28,30].

PIŚMIENNICTWO

[1] Amorini A.M., Lazzarino G., Galvano F., Fazzina G., Tavazzi B., Galvano G.: Cyanidin-3-O-beta-glucopyranoside protects myocardium and erythrocytes from oxygen radical-mediated damages. Free Radic. Res., 2003; 37: 453-460
[PubMed]  

[2] Antosiewicz I.: Żywność o określonych funkcjach prozdrowotnych – żywność funkcjonalna na tle doświadczeń japońskich. Żywność, Żywienie a Zdrowie, 1997; 4: 346-352

[3] Arai S.: Studies on functional foods in Japan – state of the art. Biosci. Biotechnol. Biochem., 1996; 60: 9-15
[PubMed]  

[4] Babicz-Zielińska E., Zabrocki R.: Postawy konsumentów wobec prozdrowotnej wartości żywności. Żywność, Nauka, Technologia, Jakość, 2007; 6: 81-89

[5] Bagchi D., Roy S., Patel V., He G., Khanna S., Ojha N., Phillips C., Ghosh S., Bagchi M., Sen C.K.: Safety and whole-body antioxidant potential of a novel anthocyanin-rich formulation of edible berries. Mol. Cell. Biochem., 2006; 281:197-209
[PubMed]  

[6] Bagchi D., Sen C.K., Bagchi M., Atalay M.: Anti-angiogenic, antioxidant, and anti-carcinogenic properties of a novel anthocyanin-rich berry extract formula. Biochemistry, 2004; 69: 75-80
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[7] Bagchi D., Sen C.K., Ray S.D., Das D.K., Bagchi M., Preuss H.G., Yinson J.A.: Molecular mechanisms of cardioprotection by a novel grape seed proanthocyanidin extract. Mutat. Res., 2003; 523-524: 87-97
[PubMed]  

[8] Berner L.A., O’Donell J.A.: Functional foods and health claims legislation: application to dairy foods. Int. Dairy J., 1998; 8: 355-362

[9] Blázovics A.: From free radicals to science of nutrition. Orv. Hetil., 2009; 150: 53-63
[PubMed]  

[10] Cao G., Russell R., Lischner N., Prior R.L.: Serum antioxidant capacity is increased by consumption of strawberries, spinach, red wine or vitamin C in elderly women. J. Nutr., 1998; 128: 2383-2390
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[11] Castaneda-Ovando A., de Lourdes Pacheco-Hernández M.A., Páez-Hernández E., Rodríguez J.A., Galán-Vidal C.A.: Chemical studies of anthocyanins: a review. Food Chem., 2009; 113: 859-871

[12] Clifford M.N.: Anthocyanins – nature, occurrence and dietary burden. J. Sci. Food Agric., 2000; 80: 1063-1072

[13] Cooke D., Steward W.P., Gescher A.J., Marczylo T.: Anthocyans from fruits and vegetables – does bright colour signal cancer chemopreventive activity? Eur. J. Cancer, 2005; 41: 1931-1940
[PubMed]  

[14] Coppens P., da Silva M.F., Pettman S.: European regulations on nutraceuticals, dietary supplements and functional foods: a framework based on safety. Toxicology, 2006; 221: 59-74
[PubMed]  

[15] Das S., Das D.K.: Resveratrol: a therapeutic promise for cardiovascular diseases. Recent Pat. Cardiovasc. Drug Discov., 2007; 2: 133-138
[PubMed]  

[16] De Lima A.A., Sussuchi E.M., De Giovani W.F.: Electrochemical and antioxidant properties of anthocyanins and anthocyanidins. Croatica Chem. Acta, 2007; 80: 29-34

[17] Devia B., Llabres G. Wouters J., Dupont L., Escribano-Bailon M.T., de Pascual-Teresa S., Angenot L., Tits M.: New 3-deoxyanthocyanidins from leaves of Arrabidaea chica. Phytochem. Anal,. 2002; 13: 114-119
[PubMed]  

[18] Dreosti I.E.: Antioxidant polyphenols in tea, cocoa, and wine. Nutrition, 2000; 16: 692-694
[PubMed]  

[19] Francis F.J.: Food colorants: anthocyanins. Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 1989; 28: 273-314
[PubMed]  

[20] Garbacki N., Angenot L., Bassleer C., Damas J., Tits M.: Effects of prodelphinidins isolated from Ribes nigrum on chondrocyte matabolism and COX activity. Naunyn Schmiedebergs Arch. Pharmacol., 2002; 365: 434-441
[PubMed]  

[21] Garcia-Alonso M., Rimbach G., Rivas-Gonzalo J.C., De Pascual-Teresa S.: Antioxidant and cellular activities of anthocyanins and their corresponding vitisins A – studies in platelets, monocytes, and human endothelial cells. J. Argic. Food Chem., 2004; 52: 3378-3384
[PubMed]  

[22] Ghosh D., Konishi T.: Anthocyanins and anthocyanin-rich extracts: role in diabetes and eye function. Asia Pac. J Clin. Nutr., 2007; 16: 200-208
[PubMed]  

[23] Grajeta H.: Żywność funkcjonalna w profilaktyce chorób układu krążenia. Adv. Clin. Exp. Med., 2004; 13: 503-510
[Abstract]  

[24] Guesry P.R.: Impact of 'functional food’. Forum Nutr., 2005; 57: 73-83
[PubMed]  

[25] Hou D.X., Fujii M., Terahara N., Yoshimoto M.: Molecular mechanisma behind the chemopreventive effects of anthocyanidins. J. Biomed. Biotechnol., 2004; 5: 321-325
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[26] Jew S., AbuMweis S.S., Jones P.J.: Evolution of the human diet: linking our ancestral diet to modern functional foods as a means of chronic disease prevention. J. Med. Food, 2009; 12: 925-934

[27] Kaack K., Austed T.: Interaction of vitamin C and flavonoids in elderberry (Sambucus nigra L.) during juice processing. Plant Foods Hum. Nutr., 1998; 52: 187-198
[PubMed]  

[28] Kaliora A.C., Dedoussis G.V., Schmidt H.: Dietary antioxidants in preventing atherogenesis. Atherosclerosis, 2006; 187: 1-17
[PubMed]  

[29] Kalra E.K.: Nutraceutical – definition and introduction. AAPS Pharm. Sci., 2003; 5: E25
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[30] Katsube N., Iwashita K., Tsushida T., Yamaki K., Kobori M.: Induction of apoptosis in cancer cells by Bilberry (Yaccinium myrtillus) and the anthocyanins. J. Argic. Food Chem., 2003; 51: 68-75
[PubMed]  

[31] Kay C.D., Kris-Etherton P., West S.G.: Effects of antioxidant-rich foods on vascular reactivity: review of the clinical evidence. Curr. Atheroscler. Rep., 2006; 8: 510-522
[PubMed]  

[32] Kowalczyk E., Kopff A., Fijałkowski P., Kopff M., Niedworok J., Błaszczyk J., Kędziora J., Tyślerowicz P.: Effect of anthocyanins on selected biochemical parameters in rats exposed to cadmium. Acta Biochem. Polon., 2003; 2: 543-548
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[33] Kowalczyk E., Krzesiński P., Kura M., Kopff M.: Antocyjany – barwni sprzymierzeńcy lekarza. Wiad. Lek., 2004; 57: 679-681
[PubMed]  

[34] Kritchevsky D., Chen C.S.: Phytosterols-health benefis and potential concerns: a review. Nutr. Res., 2005; 25: 413-429

[35] Lai P.K., Roy J.: Antimicrobial and chemopreventive properties of herbs and spices. Curr. Med. Chem., 2004; 11: 1451-1460
[PubMed]  

[36] Lin L.C., Kuo Y.C., Chou C.J.: Immunomodulatory proanthocyanidins from Ecdysathera utilis. J. Nat. Prod., 2002; 65: 505-508
[PubMed]  

[37] Mazza G., Kay C.D., Cottrell T., Holub B.J.: Absorption of anthocyanins from blueberries and serum antioxidant status in human subjects. J. Agric. Food Chem., 2002; 50: 7731-7737
[PubMed]  

[38] Mazza G.J.: Anthocyanins and heart health. Ann. Ist. Super. Sanita., 2007; 43: 369-374
[PubMed]  

[39] McDougall G.J., Fyffe S., Dobson P., Stewart D.: Anthocyanins from red cabbage-stability to simulated gastrointestinal digestion. Phytochem., 2007; 68: 1285-1294
[PubMed]  

[40] Namdeo A.G.: Plant cell elicitation for production of secondary metabolites: a review. Pharmacognosy Rev., 2007; 1: 69-79

[41] Noonan W.P., Noonan C.: Legal requirements for „functional foods” claims. Toxicol. Lett., 2004; 150: 19-24
[PubMed]  

[42] Olędzka R.: Nutraceutyki, Żywność Funkcjonalna – Rola i Bezpieczeństwo Stosowania. Bromat. Chem. Toksykol., 2007; 40: 1-8

[43] Posmyk M.M., Kontek R., Janas K.M.: Effect of anthocyanin-rich red cabbage extract on cytological injury induced by copper stress in plant and animal tissues. Envirom. Prot. Nat. Source, 2007; 33: 50-55

[44] Reed J.: Cranberry flavonoids atherosclerosis and cardiovascular health. Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 2002; 42: 301-316
[PubMed]  

[45] Samy R.P., Gopalakrishnakone P.: Therapeutic potencial of plant as anti-microbials for drug discovery. Evid. Based Complement Alternat. Med., 2010; 7: 283-294
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[46] Scalbert A., Williamson G.: Dietary intake and bioavailability of polyphenols. J. Nutr., 2000; 130: 2073S-2085S
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[47] Scientific Concepts of Functional Foods in Europe (1999) Consensus Document. Br. J. Nutr. 2000; 81: S1-S27
[PubMed]  

[48] Seeram N.P., Nair M.G.: Inhibition of lipid peroxidation and structure-activity-related studies of the dietary constituents anthocyanins, anthocyanidins, and catechins. J. Argic. Food Chem., 2002; 50: 5308-5312
[PubMed]  

[49] Shiono M., Matsugaki N., Takeda K.: Phytochemistry: structure of the blue cornflower pigment. Nature, 2005; 436: 791
[PubMed]  

[50] Stańczak A., Ochocki Z.: Żywność funkcjonalna i nutraceutyki. Bromat. Chem. Toksykol., 2003; 36: 185-201

[51] Świderski F., Kolanowski W.: Żywność funkcjonalna i dietetyczna, PWN Warszawa, 2003

[52] Toufektsian M.C., de de Lorgeril M., Nagy N., Salen P., Donati M.B., Giordano L., Mock H.P., Peterek S., Matros A., Petroni K., Pilu R., Rotilio D., Tonelli C., de Leiris J., Boucher F., Martin C.: Chronic dietary intake of plant-derived anthocyanins protects the rat heart against ischemia-reperfusion injury. J. Nutr., 2008; 138: 747-752
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[53] Valcheva-Kuzmanova S.V., Belcheva A.: Current knowledge of Aronia melanocarpa as a medicinal plant. Folia Med. (Plovdiv), 2006; 48: 11-17
[PubMed]  

[54] Wang L.S., Stoner G.D.: Anthocyanins and their role in cancer prevention. Cancer Lett., 2008; 269: 281-290
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[55] Wang Y., Chang C.F., Chou J., Chen H.L., Deng X., Harvey B.K., Cadet J.L., Bickford P.C.: Dietary supplementation with blueberries, spinach, or spirulina reduces ischemic brain damage. Exp Neurol., 2005; 193: 75-84
[PubMed]  

[56] Watanabe S., Melby M., Aiba N.: Food safety and food labeling from the viewpoint of the consumers. Asia Pac. J. Clin. Nutr., 2009; 18: 532-537
[PubMed]  

[57] Weinreb O., Mandel S., Amit T., Youdim M.B.: Neurological mechanisms of green tea polyphenols in Alzheimer’s and Parkinson’s diseases. J. Nutr. Biochem., 2004; 15: 506-516
[PubMed]  

[58] Wojcieszyńska D., Wilczek A.: Związki fenolowe pochodzenia roślinnego. Nauka i Technika, 2006; 6: 6-12

[59] Yang Y.: Scientific substantiation of functional food health claims in China. J. Nutr., 2008; 138: 1199S-1205S
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[60] Zeisel S.H.: Regulation of „Nutraceuticals”. Science, 1999; 285: 1853-1855
[PubMed]  

Autorka deklaruje brak potencjalnych konfliktów interesów.

Pełna treść artykułu