Barwy w żywieniu i nie tylko

Written by dr n. farm. Dorota Patkowska
Rate this item
(0 votes)

Część 1. Mowa roślin

Do wtórnych substancji roślinnych należą barwniki, substancje zapachowe kwiatów i owoców, aromaty owoców, substancje gorzkie i ostre, jak również typowy smak szparagów, amygdalina w gorzkich migdałach i wiele innych. Występują one w całym świecie roślinnym, ziołach, we wszystkich normalnych produktach spożywczych, jak warzywa i owoce: pomidor, kapusta czy jabłko [1].

Wtórne substancje roślinne występują tylko w świecie roślin, nie umieją ich wytwarzać ani zwierzęta ani ludzie. Dlaczego? Rośliny nie potrafią się przemieszczać. Wytworzyły swoją „mowę”, aby się bronić przed wrogami, a z drugiej strony – by wabić i kusić. „Mową” tą są wtórne substancje roślinne, które służą komunikacji roślin ze światem zewnętrznym. Jako przykład może posłużyć drzewo akacji. Liście akacji stanowią przysmak żyraf. Kiedy zwierzęta zaczynają zajadać liście, drzewa błyskawicznie wytwarzają gaz etylen, który rozprzestrzenia się na odległość 50 m i ogarnia inne drzewa. W zetknięcie z tym gazem akacje modyfikują swój metabolizm i zaczynają syntetyzować garbniki, które są cierpkie i gorzkie, pozostawiają suchość w pysku żyraf i w ten sposób zniechęcają je do dalszej konsumpcji liści [2].

10

Ryc. 1. Żyrafa agresorem akacji. Źródło: Beliveau R., Gingras D., Dieta w walce z chorobami. Wyd. Delta.Warszawa.

Inny przykład obrony roślin przed pasożytami to skórka winogron. Aby obronić się przed mikroskopijnymi grzybami, winorośl syntetyzuje resweratrol, który jest silnym związkiem przeciwgrzybicznym, i gromadzi go w skórce owoców. Stwierdzono, że winorośl uprawiana w regionach deszczowych i wilgotnych jest częściej atakowana przez grzyby i wytwarza o wiele więcej resweratrolu (szczep pinot). Związek ten jest ważny dla rośliny, ale też i dla człowieka. W czasie produkcji czerwonego wina przechodzi on do ekstraktu i decyduje o zdrowotnym działaniu tego napoju. Resweratrol wykazuje silne właściwości przeciwrakowe, a także korzystnie wpływa na układ krążenia [2].

11

 Rys. 2. Resweratrol. Źródło: Beliveau R,Gingras D Dieta w walce z rakiem. Oficyna Wydawnicza Delta.

Wtórne substancje roślinne ze względu na ochronną funkcję, jaką spełniają u roślin, występują przede wszystkim w skórce zarówno owoców, jak i warzyw. Wtórne substancje roślinne mają niesamowity wpływ na organizm ludzki. Potrafią hamować rozwój raka, chronić przed zawałem serca, wpływać korzystnie na układ sercowo-naczyniowy, odpornościowy oraz unieczynniać toksyny. Związki te, łącznie z substancjami balastowymi i bakteriami kwasu mlekowego, nazwane zostały substancjami bioaktywnymi, czyli tymi składnikami pożywienia, które nie tyle są nam niezbędne do życia, co korzystnie wpływają na zdrowie i dobre samopoczucie.

Do wtórnych substancji roślinnych należą barwniki, a wśród nich: - karotenoidy, - flawonoidy i antocyjany, - betalainy, - chlorofile [3].

Część 2. Karotenoidy

Dotychczas poznano ponad 600 karotenoidów. W codziennej diecie występuje ich 60. Nadają one barwę od żółtej przez pomarańczową, żółto- zieloną aż do czerwonej zarówno roślinom, jak i zwierzętom. W połączeniu z niektórymi białkami mogą one przyjmować inne zabarwienie: od niebieskiego do purpurowego lub zielonego. Te kompleksy występują u morskich bezkręgowców (gąbki, koralowce, mięczaki, ośmiornice, ostrygi, małże). Karotenoidy nadają także piękną barwę piórom, łuskom i skórze zwierząt [4].

12

Rys. 3. Kolorowa ławica ryb. Źródło: http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://www.rybka69.republika.pl/kolor_rybki.jpg&imgrefurl=http://www.rybka69.republika.pl/galeria.html&h=703&w=1064&sz=164&tbnid=nMmGwENxNuRunM:&tbnh=99&tbnw=150&prev=/search%3Fq%3Dkolorowe%2Bryby%2Bzdj%25C4%2599cia%26tbm% 3Disch%26tbo%3Du&zoom=1&q=kolorowe+ryby+zdj%C4%99cia&usg=__yKpbLjiCr7sX44abHCM7st2oD50=&hl=pl&sa=X&ei=njDkT7f9BYzjtQabx4i4CQ&ved=0CBAQ9QEwAA

Karotenoidy są syntetyzowane głównie przez rośliny. W zielonych częściach roślin występują razem z chlorofilem w chloroplastach, znajdujemy je też w kwiatach, owocach, nasionach i korzeniach w chromoplastach (chromoplasty nie zawierają chlorofilu i nie biorą udziału w procesie fotosyntezy). Zdolność do syntezy karotenoidów posiadają też glony, niektóre grzyby i bakterie. Zwierzęta nie potrafią syntetyzować tych związków, ale potrafią wchłaniać i gromadzić karotenoidy dostarczane z pożywieniem. Karotenoidy wchłaniane są zaledwie w 30%. W organizmach zwierzęcych gromadzą się w wątrobie, nadnerczach i tkance tłuszczowej [4]. Niektóre produkty pochodzenia zwierzęcego, takie jak: masło, jaja, kraby i ryby (np. łosoś) zawdzięczają swoją żółto- pomarańczowo-różową barwę tym związkom.

Karotenoidy – budowa

Karotenoidy zbudowane są z jednostek izoprenowych, podwójne wiązania występują w układzie sprzężonym, cząsteczka musi zawierać najmniej 7 podwójnych wiązań, aby pojawiła się barwa żółta. Ze wzrostem liczby sprzężonych wiązań podwójnych barwa zmienia się z żółtej na pomarańczowoczerwoną [4].

Rola karotenoidów w świecie roślinnym

W zielonych częściach roślin karotenoidy towarzyszą chlorofilowi i pełnią ważne funkcje w procesie fotosyntezy. Są fotoreceptorami, a zatem absorbują kwanty energii świetlnej, która jest wykorzystana w procesie fotosyntezy. Są również fotoprotektorami, czyli rozpraszają nadmiar energii, aby zapobiec uszkodzeniu chloroplastów. W ten sposób nie powstaje tlen singletowy, który powoduje destrukcję cząsteczek chlorofilu. Karotenoidy uważane są za najbardziej wydajny, naturalny „wygaszacz” tlenu singletowego (tlen singletowy to forma tlenu cząsteczkowego (O2) na najniższym stanie wzbudzonym. Stanem podstawowym jest forma trypletowa. Forma singletowa tlenu powstaje podczas naświetlania światłem UV tlenu w stanie podstawowym) [5].

Rola karotenoidów w organizmie człowieka

Karotenoidy wykazują aktywność antyoksydacyjną, „zmiatają” wolne rodniki, hamują utlenianie lipidów, w tym „złego cholesterolu” LDL, chronią przed rakiem i przed zaćmą, wzmacniają układ odpornościowy. Beta-karoten wykazuje aktywność prowitaminy A. Różne rodzaje chemiczne karotenoidów mają różne działanie biologiczne, ale najbardziej efektywnie działają w zespole, czyli w naturalnych produktach [5].

Podział karotenoidów ze względu na budowę chemiczną

Karotenoidy dzielimy na: karoteny – niezawierające tlenu w cząsteczce (karoten, likopen); ksantofile – zawierające tlen w cząsteczce (m.in. luteina, zeaksantyna, wiolaksantyna, kapsantyna). Artykuły spożywcze z karotenoidami bez tlenu to: marchew, morele, dynia, pomidory. Artykuły spożywcze z karotenoidami z tlenem to: jarmuż, szpinak, inne warzywa liściaste, czerwona papryka.

13

Ryc. 4. Jarmuż. Źródło: Hayden L Kapusta dla zdrowia i urody. Warszawa: Wyd. Klub dla ciebie;2006.

Karotenoidy tlenowe nie znoszą gorąca, natomiast karotenoidy beztlenowe są mniej wrażliwe. Dlatego sos pomidorowy, marmolada morelowa, zupa dyniowa, duszona marchewka są stale bogate w karotenoidy, natomiast jarmuż, szpinak długo gotowane pozbawione są tych cennych związków. Karotenoidy rozpuszczają się w tłuszczach. Należy o tym pamiętać przyrządzając potrawy z warzyw zawierających te związki.

14

Tabela 1. Zawartość karotenoidów w warzywach. Źródło: Gryszczyńska A, Gryszczyńska B, Opala B. Karotenoidy. Naturalne źródła, biosynteza, wpływ na organizm ludzki. Postępy Fitoterapii 2011;2:127-143.

Podział karotenoidów ze względu na barwę

Pomarańczowe karotenoidy – należą do nich alfa-, beta-, gamma- i zeta-karoten. Są one najbardziej popularne w przyrodzie. Większość czerwonych owoców i warzyw zawiera znaczne ilości pomarańczowych karotenoidów. Warzywa i owoce, w których występują karoteny, to marchew, morele, mango, dynia, melon, brzoskwinie, nektarynki, pomarańczowa i żółta papryka słodka, słodkie ziemniaki, żółty kabaczek, suszona śliwka, winogrona. Spośród wszystkich znanych karotenoidów beta-karoten ma najwyższą aktywność prowitaminy A. Stwierdzono jego przekształcanie się w witaminę A in vivo. Proces ten zachodzi w błonie śluzowej przewodu pokarmowego, zwłaszcza jelita cienkiego. Poznano go dokładnie na modelu zwierzęcym, jednak nie wyizolowano enzymu odpowiedzialnego za to przekształcenie u człowieka [5].

11-cis-retinal (aldehydowa forma witaminy A) z białkiem opsyną tworzy rodopsynę, czyli purpurę wzrokową o barwie czerwonej. Jest to światłoczuły barwnik, który umożliwia nam rozróżnianie barw, pomaga zachować prawidłowy obraz i odpowiada za widzenie zmierzchowe. Fotoreceptory zlokalizowane są w siatkówce oka i klasyfikowane jako pręciki i czopki. Rodopsyna znajduje się w pręcikach. W czopkach też jest 11-cis-retinal, ale część białkowa jest nieco inna.

Pomarańczowe i czerwone karotenoidy chronią skórę przed promieniowaniem słonecznym i oparzeniami. Zapobiegają utlenieniu błon komórkowych i uszkodzeniu DNA, działają przeciwnowotworowo, wpływają pozytywnie na układ sercowo-naczyniowy [6].

Żółtozielone karotenoidy – należą do nich ksantofile, a zatem karotenoidy zawierające w swej cząsteczce tlen, czyli: luteina, zeaksantyna, alfa- i beta-kryptoksantyna. Zeaksantyna i beta-kryptoksantyna są to barwniki jasnożółte, luteina ma kolor żółty. Nazwa żółtozielone karotenoidy bierze się ze zmieszania i przykrycia barwy żółtej warstwą zieloną chlorofilu w wielu warzywach i owocach. Główne źródła tej grupy związków to zielone warzywa, m.in.: kapusta włoska i biała, szpinak, brokuły, awokado, zielona fasolka, brukselka, kukurydza, zielony groch, sałata, pomidory, pomarańcze, sok pomarańczowy, mandarynka, kiwi, melon miodowy, seler, czerwona papryka (zeaksantyna), ziemniaki.

15

Rys. 5. Zielone warzywa. Źródło: Beliveau R,Gingras D Dieta w walce z rakiem. Oficyna Wydawnicza Delta.

Zeaksantyna i w mniejszym stopniu luteina znajdują się w soczewce oka oraz plamce żółtej w centrum siatkówki i stanowią ich żółty pigment. Są to jedyne karotenoidy, jakie znaleziono w oku. Uważa się, że są odpowiedzialne za ochronę oka przed promieniowaniem i odgrywają one istotną rolę w zapobieganiu zaćmie i innym chorobom siatkówki. Uważa się, że istnieją dwa mechanizmy ich działania: jako przeciwutleniacze i filtry niebieskiego promieniowania [4]. Wykazano również przeciwnowotworowe działanie luteiny w przypadku raka okrężnicy. Luteina występuje w zielonych liściach warzyw oraz żółtych i pomarańczowych warzywach, ale też w owocach. Najwyższą zawartość luteiny ma jarmuż i szpinak. Oprócz produktów wymienionych w tabeli występuje również w natce pietruszki i cukini. Warzywa są lepszym źródłem luteiny niż owoce. Owoce, w których zanotowano obecność luteiny, to: nektarynki, jeżyny, agrest, awokado, kiwi, maliny, czarne porzeczki. Luteina występuje też w żółtku jaja kurzego. Luteina koncentruje się najczęściej w skórce i w miąższu owoców i warzyw. Usunięcie zewnętrznej warstwy liści z białej kapusty powoduje utratę dużej ilości luteiny i beta- karotenu – liście zewnętrzne zawierają ok. 150 razy więcej luteiny i ok. 200 razy więcej beta-karotenu niż wewnętrzne liście [7].

Czerwone karotenoidy – należą do nich likopen, kapsantyna, kapsorubina i astaksantyna (różowa). Nie wykazują one aktywności prowitaminy A. Likopen występuje w organizmie ludzkim w jądrach, nadnerczach i prostacie. Najbogatszym źródłem czerwonego barwnika likopenu są pomidory. Inne źródła, to: czerwone grejpfruty, arbuzy i czerwone pomarańcze, czerwona ostra i słodka papryka. Skórka pomidora zawiera ok. 5 razy więcej likopenu niż miąższ. Potrawy z gotowanych i duszonych pomidorów są szczególnie bogate w likopen. Następuje lepsza ekstrakcja tego związku, ważne jest też dodanie oliwy, ponieważ karotenoidy rozpuszczają się w tłuszczach.

16

Tabela 2. Likopen w potrawach. Źródło: Beliveau R,Gingras D Dieta w walce z rakiem. Oficyna Wydawnicza Delta.

Likopen jest doskonałym przeciwutleniaczem, działa przeciwrakowo, hamuje rozwój raka prostaty.

Astaksantyna to różowy barwnik. Występuje w fitoplanktonie (glony), zooplanktonie (pierwotniaki, skorupiaki), zwierzętach morskich, rybach i niektórych ptakach wodnych. Obecność astaksantyny u zwierząt wynika z pożywienia, stąd różowy kolor ich ciała (łosoś, pstrąg, kraby i krewetki) oraz piór (flamingi).

17

Rys. 6. Flaming. Źródło: hptp://www.google.pl/imgres?imgurl=http://www.zwierzaczek.strefa.pl/zwierzeta/encyklopedia_zwierzat/zdjecia/flaming.jpg&imgrefurl

Astaksantyna występuje w oczach ptaków wodnych, aby chronić siatkówkę przed utlenianiem spowodowanym promieniami UV (jest ono bardzo intensywne z powodu odbijania się promieni od powierzchni wody). Astaksantyna to najsilniejszy znany przeciwutleniacz, działa na wolne rodniki 10 razy silniej niż inne karotenoidy. Jest 100 razy bardziej skuteczna niż witamina E. Działa również przeciwnowotworowo i przeciwzapalnie – najsilniej ze wszystkich karotenoidów [6].

Przykłady roślin z karotenoidami

Pomidor – zawiera: likopen, alfa- i beta-karoten, luteinę i zeaksantynę, witaminę C, witaminy z grupy B (B6, niacynę, tiaminę, kwas pantotenowy), dużą ilość potasu, również magnez, mangan, cynk oraz błonnik. Pomidor jest mało kaloryczny. Likopen sam lub z innymi składnikami pożywienia może chronić skórę przed promieniowaniem słonecznym (wewnętrzna blokada przeciwsłoneczna).

Czerwona papryka – głównym jej składnikiem jest kapsaicyna (substancja o bardzo ostrym smaku). Papryka bogata jest w karotenoidy: zeaksantynę, kapsantynę, kapsorubinę, kapsoluteinę, beta-karoten i likopen. Zawiera też flawonoidy, olejek eteryczny, witaminę C oraz witaminy B2 i E.

Awokado – olej z awokado zawiera kwasy tłuszczowe: oleinowy – 60-80%, linolowy – 10-20%, palmitynowy – 4-12%, do 2% kwas linolenowy. Bogaty jest także w lecytynę, fitosterole, skwalen, sole mineralne, karotenoidy (luteinę), witaminy B, D, E. Jest bardzo dobry do masażu. Używany do skóry suchej, dojrzałej i wrażliwej.

Szafran Żółty barwnik otrzymywany ze znamion słupka kwiatowego Croccus sativus. Głównym związkiem barwnym jest krocyna – digencjobiozyd kwasu apokarotenowego, czyli krocetyny.

18

Rys.7. Krokusy 3 Źródło: http://fotoforum.gazeta.pl/zdjecie/3087830,3,6,3732,Spoznione.html1.

Literatura

1. Naumann R Nie tylko witaminy....Warszawa:Wydawnictwo Sic!

2. Beliveau R, Gingras D Dieta w walce z chorobami. Oficyna Wydawnicza Delta.

3. Sikorski Z, red. Chemia żywności – składniki żywności tom 1. Wyd 5. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo – Techniczne; 2007.

4.Gryszczyńska A, Gryszczyńska B, Opala B. Karotenoidy. Naturalne źródła, biosynteza, wpływ na organizm ludzki. Postępy Fitoterapii 2011;2:127-143.

5.Mączka W, Wińska K. Beta-karoten - przyjaciel czy wróg? Część I. Postępy Kosmetologii 2011;4:259-262.

6.Zimmerman M Jedz według kolorów. Warszawa: Świat Książki; 2003.

7.Kwiatkowska E. Luteina-źródła w diecie i potencjalna rola prozdrowotna. Postępy Fitoterapii 2010;2:97-100.

W następnym numerze autorka omówi pozostałe barwniki naturalne: flawonoidy, antocyjany, betalainy, chlorofil.