Czym są substancje antyodżywcze? Jak zniwelować ich działanie?

Substancje antyodżywcze to grupa związków, która wywiera szkodliwy wpływ na organizm lub uniemożliwia wchłanianie i wykorzystanie składników odżywczych. Mogą to być substancje występujące naturalnie w żywności pochodzenia roślinnego, dodatki do żywności lub zanieczyszczenia [1]. Szczególnie bogate w substancje antyodżywcze są produkty pochodzenia roślinnego, które wchodzą w skład naszej codziennej diety. Należą do nich: ziarna zbóż i produkty zbożowe, takie jak pieczywo czy płatki zbożowe, nasiona roślin strączkowych, warzywa i orzechy [2, 3].

Substancje antyodżywcze występujące w roślinach można podzielić m.in. ze względu na funkcję, jaką pełnią w roślinie. Substancje kleiste i włókna pełnią funkcje podporowe. Chronią roślinę przed uszkodzeniem. Substancje trujące mają za zadanie odstraszać owady i zwierzęta oraz chronić roślinę przed atakiem bakterii, wirusów czy grzybów. Naturalne substancje antyodżywcze są często wtórnymi metabolitami roślin. Przykładami takich substancji są m.in. alkaloidy, glikozydy cyjanogenne, glukozynolany oraz fityniany. [2].

Duża ilość związków o charakterze antyodżywczym w diecie, przy niskiej podaży substancji odżywczych (głównie minerałów, takich jak wapń, żelazo i cynk) może być przyczyną niedoborów pokarmowych, które niosą za sobą poważne konsekwencje zdrowotne [3]. W artykule omówione zostaną wybrane substancje antyodżywcze oraz ich wpływ na organizm.

Szczawiany

Szczawiany są związkami antyodżywczymi, powszechnie występującymi w produktach roślinnych. Występują one w dwóch formach: rozpuszczalnej (np. szczawian potasu, litu i amonu) oraz nierozpuszczalnej (szczawian wapnia, magnezu i żelaza). Szczawiany nie tylko są dostarczane z pożywieniem, ale są także syntezowane w naszym organizmie z kwasu askorbinowego (witaminy C) [1, 4].

Źródłem szczawianów w diecie są m.in. szpinak, rabarbar, orzeszki ziemne, migdały, karambola (tzw. „gwiezdny owoc”), truskawki i liście buraka ćwikłowego. Analizując dietę osób z kamicą szczawianową wykazano, że to nie produkty spożywcze były głównym źródłem szczawianów w diecie. Najwięcej, bo aż 80% szczawianów dostarczały używki – kawa i herbata. Zawartość szczawianów w herbatach różni się w zależności od pochodzenia suszu, wielkości liści, okresu zbioru oraz od tego, czy liście zostały poddane procesowi fermentacji. Najwyższą zawartością szczawianów charakteryzuje się herbata czerwona (pu-erh), następnie herbata czarna. Niską zawartością szczawianów charakteryzują się herbaty zielona, biała i żółta, co wynika najprawdopodobniej z niższej temperatury parzenia [1, 4].

Rozpuszczalne formy szczawianów wiążą w przewodzie pokarmowym wapń, tworząc nierozpuszczalny kompleks. Mechanizm ten prowadzi do zmniejszenia wchłaniania wapnia, co leży u podłoża antyżywieniowych właściwości szczawianów. Przykładowo, spożywając kubek 200 ml czerwonej herbaty, dostarczamy do organizmu około 60 mg szczawianów. Taka ilość szczawianów wiąże trwale około 26 mg wapnia [2]. Konsekwencją długotrwałej wysokiej podaży szczawianów może być zaburzenie gospodarki wapniowo-fosforanowej oraz uszkodzenie nerek [1, 4]. Badania dowodzą, że zmniejszenie ilości szczawianów w osoczu może zapobiegać i łagodzić uszkodzenie nerek u pacjentów z przewlekłą chorobą nerek [5]. ADA (ang. American Dietetic Association) rekomenduje spożycie szczawianów dla osób z chorobami nerek na poziomie około 40-50 mg/d [3].

W jaki sposób można zmniejszyć antyodżywcze właściwości szczawianów?

Negatywny wpływ szczawianów na organizm można zniwelować m.in. wybierając produkty, które mają odpowiedni stosunek szczawianów do wapnia. Korzystne jest, gdy stosunek ten wynosi poniżej 1 (im stosunek ten jest niższy tym lepiej). Przykładem warzywa o korzystnym stosunku szczawianów do wapnia (0,32) jest pietruszka. Negatywny wpływ szczawianów można zniwelować także poprzez dodatek produktów będących dobrym źródłem wapnia do produktów o wysokiej zawartości szczawianów (np. dodanie mleka do herbaty). Szacuje się, że zawartość około 150 mg wapnia w każdym posiłku pozwala na znaczne zniwelowanie antyodżywczych właściwości szczawianów [1, 3, 4]. Ilość szczawianów w warzywach można zmniejszyć także poprzez gotowanie w wodzie oraz odlewanie wody podczas duszenia warzyw (np. szpinaku czy szczawiu). Zawartość szczawianów w ziarnach soi można natomiast zmniejszyć poprzez moczenie i kiełkowanie nasion [1, 3].

Kwas fitynowy

Kolejnym związkiem o charakterze antyodżywczym, szeroko rozpowszechnionym w żywności jest kwas fitynowy. Do żywności obfitującej w fityniany należą płatki zbożowe, otręby (szczególnie ryżowe), produkty pełnoziarniste, nasiona oleiste, nasiona roślin strączkowych i orzechy [6]. Około 50-85% fosforu zawartego w produktach pochodzenia roślinnego występuje w postaci fitynianów [3].

Antyodżywcze działanie kwasu fitynowego polega na nieodwracalnym wiązaniu się tego składnika z białkiem oraz ze związkami mineralnymi: wapniem, cynkiem, żelazem, magnezem i manganem [6, 7]. Fityniany dodatkowo mogą przyczyniać się także do problemów ze strony układu pokarmowego, zakłócając pracę enzymów takich jak pepsyna, trypsyna i amylaza. Konsekwencją tego działania jest zmniejszenie strawności i przyswajalności skrobi oraz białka [1]. Co ciekawe, obok negatywnego wpływu kwasu fitynowego na organizm, naukowcy potwierdzili jego działanie przeciwnowotworowe w warunkach in vitro. Kwas fitynowy ze względu na zdolność do wiązania toksyn może także w przyszłości znaleźć zastosowanie w leczeniu zatruć [7].

Czy niekorzystne działanie kwasu fitynowego można ograniczyć?

Zawartość kwasu fitynowego w produktach zbożowych można zmniejszyć poprzez mielenie i oczyszczenie ziaren zbóż. Nie jest to jednak korzystne, gdyż produkty z mąki oczyszczonej zawierają mniej błonnika i minerałów oraz charakteryzują się wysokim indeksem glikemicznym [1, 3].

Obróbka termiczna oraz moczenie ziaren zbóż i nasion roślin strączkowych także pozwala na zmniejszenie antyodżywczego wpływu kwasu fitynowego zawartego w produktach, a tym samym zwiększenie ich wartości odżywczej. W przypadku nasion roślin strączkowych najkorzystniejszą drogą eliminacji kwasu fitynowego jest ich kiełkowanie oraz fermentacja. Proces fermentacji stosowany jest także w piekarnictwie. Fermentacja zbóż pozwala nie tylko zwiększyć wartość odżywczą produktów zbożowych, ale także poprawić ich strawność. Pieczywo na zakwasie zawiera mniej fitynianów niż pieczywo pieczone na drożdżach. Bakterie obecne w zakwasie produkują enzymy – fitazy, które rozkładają kwas fitynowy. Obecnie popularne jest także tworzenie modyfikowanych genetycznie gatunków roślin o niższych zawartościach kwasu fitynowego. Rośliny GMO o obniżonej zawartości kwasu fitynowego mogą znaleźć zastosowanie w krajach, gdzie powszechny jest problem niedożywienia [3].

Związki goitrogenne

Goitrogeny zwane są inaczej substancjami wolotwórczymi. Do tej grupy związków zaliczane są głównie tioglikozydy, zawierające w swej cząsteczce siarkę. Szczególnie bogate w substancje goitrogenne są warzywa kapustne (takie jak brukselka, kapusta, brokuł, kalafior, jarmuż i rzepa). Źródłem goitrogenów są także nasiona roślin strączkowych, truskawki, proso i szpinak.

Goitrogeny wiążą się z jodem, zaburzając jego wbudowywanie w cząsteczki hormonów tarczycy. Mimo to produkty będące źródłem goitrogenów, poddane obróbce termicznej, nie są zakazane w diecie osób z niedoczynnością tarczycy. Zaleca się jednak ograniczenie spożycia surowych warzyw kapustnych. Substancje wolotwórcze mogą natomiast stanowić zagrożenie dla zdrowia gdy w diecie występuje niedobór jodu [1, 8, 9]. Właściwości wolotwórcze mogą także wykazywać inne związki – m.in. katechiny występujące w dużej ilości w zielonej herbacie [9].

Glikozydy cyjanogenne

Glikozydy cyjanogenne to grupa toksycznych związków, występująca w żywności. Należą do nich m.in.

• Amigdalina, zawarta w gorzkich migdałach oraz pestkach moreli, śliwek, brzoskwiń, wiśni i czereśni
• Linamaryna, której źródłem są nasiona lnu, nasiona fasoli lima, maniok oraz szpinak
• Linustatyna, obecna w manioku i siemieniu lnianym
• Prunazyna, zawarta w owocach pestkowych i ziarnkowych

Na metabolizm związków cyjanogennych ma wpływ skład flory bakteryjnej. Związki te pod wpływem β-glukozydaz – enzymów wytwarzanych przez bakterie jelitowe, zostają rozłożone w jelitach do toksycznych cyjanków. W konsekwencji może dojść do niebezpiecznego dla zdrowia i życia zatrucia. Objawy zatrucia cyjankami to przyspieszony oddech, spadek ciśnienia tętniczego, ból głowy, wymioty, biegunka, drgawki oraz sine zabarwienie skóry, spowodowane niedotlenieniem. Na zatrucie bardziej narażone są osoby niedożywione [10].

Aby zmniejszyć ilość związków cyjanogennych, należy moczyć fasolę oraz gotować ją bez przykrycia. Migdały natomiast można moczyć w ciepłej wodzie lub prażyć przed spożyciem [1].

Inne substancje antyodżywcze

Do innych substancji antyodżywczych rozpowszechnionych w żywności pochodzenia roślinnego zaliczyć można m.in.:

• Glikoalkaloidy, występujące w roślinach psiankowatych (przykładem może być solanina zawarta w zielonych częściach ziemniaka oraz w jego kiełkujących częściach oraz tomatyna obecna w zielonych pomidorach).
• Taniny, zawarte m.in. w czarnej herbacie, utrudniające wchłanianie żelaza.
• Inhibitory trypsyny i chymotrypsyny, utrudniające trawienie peptydów i białek oraz wykorzystanie ich przez organizm. Związki te występują m.in. w ziarniakach zbóż i nasionach roślin strączkowych. Inhibitory trypsyny i chymotrypsyny zostają inaktywowane pod wpływem obróbki termicznej.
• Saponiny, zawarte w burakach ćwikłowych, owsie, soi i szparagach.
• Lektyny, obecne w nasionach roślin strączkowych [1].

Podsumowanie

Żywność, szczególnie pochodzenia roślinnego charakteryzuje się wysoką zawartością substancji antyodżywczych o wielokierunkowym działaniu. Zawartość tych związków, a tym samym ich niekorzystny wpływ na stan odżywienia i zdrowie można ograniczyć, stosując takie techniki jak: moczenie, gotowanie w wodzie, obróbka termiczna, fermentacja. Pokarmy pochodzenia roślinnego charakteryzują się wysokim potencjałem zdrowotnym, dlatego nie należy wykluczać ich z diety mimo obecności substancji antyodżywczych.

Bibliografia:

1. Goluch‑Koniuszy, Z., Salmanowicz, M. (2017). Wybrane substancje antyodżywcze występujące w żywności. Vox Medici, 13(9), 10-13.
2. https://www.researchgate.net/profile/Grzegorz_Suwala/publication/314119149_SELECTED_ANTINUTRITIONAL_COMPONENTS_IN_PLANT_FOODS/links/58b69d31a6fdcc2d14d3916e/SELECTED-ANTINUTRITIONAL-COMPONENTS-IN-PLANT-FOODS.pdf (dostęp 23.08.2020)
3. Ertop, M.H. & Bektaş, M. (2018). Enhancement of bioavailable micronutrients and reduction of antinutrients in foods with some processes. Food and Health, 4(3), 159-165
4. Jabłońska-Ryś, E. (2012). Wpływ sposobu parzenia różnych rodzajów herbat na zawartość w nich szczawianów rozpuszczalnych. ŻYWNOŚĆ. Nauka. Technologia. Jakość, 80(1), 187 – 195.
5. Ermer, T., Eckardt, K-U., Aronson, P.S. & Knauf, F. (2016). Oxalate, inflammasome, and progression of kidney disease. Curr Opin Nephrol Hypertens, 25(4):363-71.
6. Gupta, R.K., Gangoliya, S.S. & Singh, N.K. (2013). Reduction of phytic acid and enhancement of bioavailable micronutrients in food grains. J Food Sci Technol, 52(2):676-84.
7. Silva, E.O. & Bracarense A.P.F.R.L. (2016). Phytic Acid: From Antinutritional to Multiple Protection Factor of Organic Systems. J Food Sci, 81(6):R1357-62.
8. Bajaj, K.J., Salwan, P. & Salwan, S. (2016). Various Possible Toxicants Involved in Thyroid Dysfunction: A Review. J Clin Diagn Res, 10(1): FE01–FE03.
9. Ratajczak, A.E., Moszak, M. i Grzymisławski M. (2017). Zalecenia żywieniowe w niedoczynności tarczycy i chorobie Hashimoto. Piel Zdr Publ, 7(4), 305–311.
10. Cressey, P. & Reeve J. (2019). Metabolism of cyanogenic glycosides: A review. Food Chem Toxicol, 125:225-232.