Kwasy fenolowe. Czym są, ich znaczenie oraz źródła w żywności

Związki polifenolowe uważane są za niezbędny składnik diety człowieka. Substancje te słyną ze swojej wysokiej aktywności przeciwutleniającej, ale wykazują również szereg innych właściwości prozdrowotnych. Do najważniejszych zaliczyć można działanie przeciwzapalne, przeciwbakteryjne i przeciwnowotworowe [1]. Jedną z głównych klas polifenoli są kwasy fenolowe, mogące stanowić aż 1/3 wszystkich związków polifenolowych spożywanych w diecie. Ich bogatym źródłem są produkty pochodzenia roślinnego: owoce i warzywa, zboża, przyprawy, kawa oraz herbata [2]. Czy zatem rzeczywiście warto wzbogacić swoją codzienną dietę w produkty zawierające kwasy fenolowe?

Spis treści:

1. Czym są kwasy fenolowe?
2. Właściwości prozdrowotne 
3. Źródła w żywności
4. Podsumowanie
5. Najczęstsze pytania
6. Bibliografia

Czym są kwasy fenolowe?

Kwasy fenolowe stanowią jedną z pięciu głównych klas polifenoli. Najczęściej powstają na drodze przemian kwasu szikimowego, a prekursorami ich syntezy są fenyloalanina lub tyrozyna [3]. Dzielą się na pochodne kwasu hydroksybenzoesowego oraz hydroksycynamonowego. 

Wśród kwasów hydroksybenzoesowych najczęściej występującymi są:

• Kwas galusowy
• Kwas wanilinowy 
• Kwas protokatecholowy
• Kwas syryngowy
• Kwas p-hydroksybenzoesowy

W grupie kwasów hydroksycynamonowych są to zaś:

• Kwas kawowy
• Kwas ferulowy
• Kwas synapowy
• Kwas p-kumarowy [4]

Właściwości prozdrowotne 

Działanie antyoksydacyjne

Najważniejsze właściwości prozdrowotne kwasów fenolowych wynikają z ich działania antyoksydacyjnego. Należą one do przeciwutleniaczy, a więc związków mających zdolność do zapobiegania wytwarzania reaktywnych form tlenu. Wynika to z ich budowy chemicznej, a konkretnie obecności podstawnika hydroksylowego na pierścieniu aromatycznym. Znanych jest kilka mechanizmów ich działania. Głównym z nich jest wychwytywanie wolnych rodników poprzez oddawanie atomów wodoru. Podstawniki na pierścieniu aromatycznym wpływają na stabilność struktury, a co za tym idzie zdolności wygaszania rodników [5,6].

Działanie przeciwnowotworowe

Przeciwnowotworowe działanie kwasów fenolowych w dużej mierze związane jest z ich aktywnością przeciwutleniającą. Polega ona przede wszystkim na chelatowaniu metali i modyfikowaniu endogennych mechanizmów obronnych. Wśród nich wymienić można katalazę (CAT), dysmutazę ponadtlenkową (SOD) czy peroksydazę glutationu (GPx). Reguluje też białka i czynniki transkrypcyjne. Dodatkowo wykazują zdolność do hamowania proliferacji komórek, modulacji czynników transkrypcyjnych. Aktywują również apoptozę białek w komórkach nowotworowych [7].

Działanie przeciwzapalne 

Aktywność przeciwzapalna kwasów fenolowych ma związek z oddziaływaniem na komórki układu immunologicznego. Mogą one zarówno hamować, jak i modulować ekspresję cytokin prozapalnych i chemokin m.in. TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-8. W wyniku tego dochodzi do zmian zdolności adhezji komórek układu immunologicznego do komórek śródbłonka. Znacząco wpływa to na odpowiedź organizmu na bodźce stresowe [8].

Działanie przeciwcukrzycowe

Kwasy fenolowe wpływają na czynność receptorów insuliny i glukozy. Wykazują także zdolność hamowania dwóch kluczowych enzymów: α-glukozydazy i α-amylazy. Odpowiadają one za przekształcanie węglowodanów pochodzących z diety w glukozę. Niektóre kwasy jak np. kwas ferulowy i chlorogenowy zwiększają ekspresję transportera glukozy GLUT2 w komórkach β trzustki. Promują też translokację GLUT4 poprzez szlaki kinazy białkowej aktywowanej przez PI3K/Akt i AMP. Dzięki temu działają jak leki przeciwcukrzycowe [2].

Działanie ochronne w chorobach sercowo-naczyniowych

Dzięki właściwościom antyoksydacyjnym kwasy fenolowe zmniejszają utlenianie lipoprotein LDL oraz agregację płytek krwi. Działanie to odpowiada między innymi za przeciwdziałanie chorobom układu sercowo-naczyniowego. Co więcej, zapobiegają rozwojowi stanu zapalnego naczyń krwionośnych i zaburzeniom funkcji śródbłonka naczyń, co ma istotne znaczenie w rozwoju tych chorób [9].

Funkcje poznawcze

🔎 Wyniki badań [27] sugerują, że kwas ferulowy łagodzi indukowany spadek funkcji poznawczych w sposób zależny od czasu i dawki.

Źródła w żywności

Owoce

Najlepszym źródłem rozpuszczalnych kwasów fenolowych są owoce. Ich stężenia mogą sięgać 750 μg/g świeżej masy dla pojedynczego kwasu fenolowego [10]. Zawartość fenolokwasów w śliwce, niektórych odmianach jabłek lub wiśniach sięga do 0,28 mg/g, natomiast w aronii, borówce czy jarzębinie słodkiej waha się w granicach 0,59-1,03 mg/g świeżej masy [11]. Wartości te mogą się jednak różnić w zależności od części rośliny i stopnia jej dojrzałości [12,13].

Warzywa

Warzywa zawierają znacznie więcej kwasów hydroksycynamonowych niż hydroksybnezoesowych. Najwięcej kwasów synapowych występuje w warzywach z krzyżowych takich jak kapusta, kalafior, brokuł, brukselka czy jarmuż. Warzywa takie jak karczochy, marchew czy sałata również obfitują w kwas ferulowy [14,15]. Różne części warzyw kumulują inne stężenia kwasów fenolowych, co zależy od gatunku rośliny. Najwięcej fenolokwasów zawierają skórki oraz zewnętrzne warstwy korzeni. Warto pamiętać, iż obróbka termiczna warzyw może zmniejszać ich stężenie [15,16].

Zboża

Fenolokwasem najobficiej występującym w zbożach jest kwas ferulowy. Stanowi aż 90% całkowitej zawartości kwasów fenolowych w pszenicy, owsie, orkiszu i gryce [17]. Jego stężenie waha się od 2 mg/g w otrębach pszennych do 7,98 mg/g w aleruonie pszenicy (substancja zapasowa) [18,19]. Potwierdza to fakt, iż najwyższe stężenia kwasów fenolowych znajdują się w łuskach lub plewach [17].

Nasiona i rośliny oleiste

Nasiona chia, słonecznik czy siemię lniane zawierają ponad 10 mg/g fenolokwasów, wśród których dominuje kwas ferulowy, kawowy, p-kumarowy, protokatecholowy i p-hydroksybenzoesowy oraz ich pochodne [20]. Większość kwasów występuje jednak w postaci związanej. Ich najwyższe stężenie w postaci wolnej, stwierdzono jedynie w nasionach rzepaku (31 mg/g suchej masy) [21,22].

Kawa, czekolada, herbata

Głównymi fenolokwasami występującym w kawie są pochodne kwasu chlorogenowego. Prażenie kawy znacznie zmniejsza zawartość kwasów. Napar z zielonych ziaren kawy zawiera do 209g/100g felonokwasów. Prażenie zmniejsza ich ilość 2-4-krotnie [23,24]. Napoje kakaowe nie są najlepszym źródłem kwasów fenolowych ze względu na ich rozcieńczenie, jednak sam proszek kakaowy jest bogaty w kwas wanilinowy, syryngowy i protokatecholowy [25]. W herbacie czarnej, zielonej, oolong i yerba mate głównymi kwasami są również pochodne kwasu chlorogenowego. Herbaty zawierają ogromne ilości kwasu galusowego (4,97-6,55 mg/g), jednak jedynie yerba mate zawiera kwas ferulowy, kawowy i synapinowy (0,76-1,87 mg/g) [26].

Zawartość kwasów fenolowych w żywności

Nazwa kwasu	Występowanie
Kwas galusowy	truskawki, maliny, jeżyny, winogrona, cebula, herbata
Kwas protokatecholowy i p-hydroksybenzoesowy	owoce czerwone, jeżyny, winogrona, czarna porzeczka, rzodkiewka, czerwona cebula
Kwas wanilinowy	pomarańcze, guawa, ryż, brandy, wino
Kwas syryngowy	daktyle, oliwki, winogrona, dynia, miód
Kwas kawowy	śliwki, jabłka, gruszki, ziemniaki, szpinak, sałata, kapusta, wino, kawa, oliwa z oliwek
Kwas ferulowy	nasiona żyta, owsa, pszenicy i jęczmienia
Kwas synapowy	cytrusy, warzywa krzyżowe (jarmuż, brokuł)
Kwas p-kumarowy	czarna porzeczka, jabłka, zboża, otręby zbóż

Podsumowanie

Ze względu na szereg właściwości prozdrowotnych kwasów fenolowych warto włączyć do codziennej diety produkty, będące ich źródłami. Zwiększone spożycie warzyw i owoców, produktów zbożowych, nasion oraz dobrej jakości kawy czy herbaty może znacznie zmniejszyć ryzyko wystąpienia wielu typów nowotworów, chorób sercowo- naczyniowych oraz stanów zapalnych. 

Najczęstsze pytania

Bibliografia:

1. Valanciene E., Jonuskiene I., Syrpas M., Augustiniene E., Matulis P., Simonavicius A., Malys N.: Advances and prospects od phenolic acids production, biorefinery and analysis. Biomolecules 2020, 10, 874.
2. Kumar N., Goel N.: Phenolic acids: Natural versatile molecules with promising therapeutic applications. Biotechnology Reports 2019, 24.
3. Anantharaju P.G., Gowda P.C., Vimalambike M.G., Madhunapantula S.V.: An overview on the role of dietary phenolics for the treatment of cancers. Nutrition Journal 2016, 15 (1), 1-16.
4. Giada M. D. L. R.: Food Phenolic Compounds: Main Classes, Sources and Their Antioxidant Power. In: Jose Antonio Morales-Gonzalez, Editors. Oxidative Stress and Chronic Degenerative Diseases – A Role for Antioxidants. InTech 2013, 87–112.
5. Abotaleb M., Liskova A., Kubatka P., Büsselberg D.: Therapeutic Potential of Plant Phenolic Acids in the Treatment of Cancer. Biomolecules 2020, 10, 221-244.
6. Rice-Evans C.A., Miller N.J., Paganga G.: Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids. Free Rad Biol Med 1996, 20, 933–956.
7. Chalas J., Claise C., Edeas M., Messaoudi C., Vergnes L., Abella A., Lindenbaum A.: Effect of ethyl esterification of phenolic acids on low-density lipoprotein oxidation. Biomed. Pharmacother 2001, 54–60.
8. Serafini M., Peluso I., Raguzzini A.: Flavonoids as anti-inflammatory agents. Proc. Nutr. Soc. 2010, 69, 273–278.
9. Leifert W.R., Abeywardena M.Y.: Cardioprotective actions of grape polyphenols. Nutr. Res 2008, 28, 729–737.
10. Russell W.R., Labat A., Scobbie L., Duncan, G.J., Duthie G.G.: Phenolic acid content of fruits commonly consumed and locally produced in Scotland. Food Chem 2009, 115, 100–104.
11. Mattila P., Hellström J., Törrönen R.: Phenolic acids in berries, fruits, and beverages. J. Agric. Food Chem 2006, 54, 7193–7199.
12. Sampaio C.R.P., Hamerski F., Ribani R.H. Antioxidant phytochemicals of Byrsonima ligustrifolia throughout fruit developmental stages. J. Funct. Foods 2015, 18, 400–410.
13. Zadernowski R., Czaplicki S., Naczk M. Phenolic acid profiles of mangosteen fruits (Garcinia mangostana). Food Chem 2009, 112, 685–689.
14. Linić I., Šamec D., Grúz J., Bok V.V., Strnad M., Salopek-Sondi B.: Involvement of phenolic acids in short-term adaptation to salinity stress is species-specific among Brassicaceae. Plants 2019, 8, 155.
15. Mattila P., Hellström J.: Phenolic acids in potatoes, vegetables, and some of their products. J.FoodCompos. Anal. 2007, 20, 152–160.
16. Dao L., Friedman M: .Chlorogenic acid content of fresh and processed potatoes determined by ultraviolet spectrophotometry. J. Agric. Food Chem. 1992, 40, 2152–2156.
17. Kerienė I., Mankevičienė A., Bliznikas S., Jablonskytė-Raščė D., Maikštėniené S., Česnuliavičenė R.: Biologically active phenolic compounds in buckwheat, oats and winter spelt wheat. Zemdirb. -Agric. 2015,102, 289–296.
18. Kim K.-H., Tsao R., Yang R., Cui S.W.: Phenolic acid profiles and antioxidant activities of wheat bran extracts and the effect of hydrolysis conditions. Food Chem. 2006, 95, 466–473.
19. Brouns F., Hemery Y., Price R., Anson N.M.: Wheataleurone: Separation, composition ,healthaspects, and potential food use. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2012, 52, 553–568
20. Martínez-Cruz O., Paredes-López O.: Phytochemical profile and nutraceutical potential of chia seeds (Salvia hispanica L.) by ultra high performance liquid chromatography. J. Chromatogr. A 2014, 1346, 43–48.
21. Jun H.-I., Wiesenborn D.P., Kim Y.-S.:Antioxidant activity of phenolic compounds from canola(Brassicanapus) M seed. Food Sci. Biotechnol. 2014,23, 1753–1760. 
22. Anwar M.M., Ali S.E., Nasra E.H.: Improving the nutritional value of canola seed by gamma irradiation. J. Radiat. Res. Appl. Sci. 2015, 8, 328–333.
23. Amorati R., Pedulli G.F., Cabrin L., Zambonin L., Landi L.: Solvent and pH effects on the antioxidant  activity of caffeic and other phenolic acids. J. Agric. 2006, 54, 2932–2937.
24. Górnas P., Dwiecki K., Siger A., Tomaszewska-Gras J., Michala M., PolewskimK.: Contributionofphenolic  acids isolated from green and roasted boiled-type coffee brews to total coffee antioxidant capacity. Eur. Food  Res. Technol. 2016, 242, 641–653.
25. Mattila P., Hellström J., Törrönen R.: Phenolic acids in berries, fruits, and beverages. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 7193–7199.
26. Bae I.K., Ham H.M., Jeong M.H., Kim D.H., Kim H.J.: Simultaneous determination of 15 phenolic compounds and caffeine in teas and mate using RP-HPLC/UV detection: Method development and optimization of extraction process. Food Chem. 2015, 172, 469–475.
27. Karademir Y, Mackie A, Tuohy K, Dye L. Effects of Ferulic Acid on Cognitive Function: A Systematic Review. Mol Nutr Food Res. 2024 Feb 11:e2300526. doi: 10.1002/mnfr.202300526. Epub ahead of print. PMID: 38342596.

• Data pierwotnej publikacji: 22.02.2023
• Data ostatniej aktualizacji o wyniki badań: 16.02.2024