Substancje antyodżywcze w produktach spożywczych

Joanna Kurek  

Wraz z szeroko pojętym postępem cywilizacyjnym wzrasta wiedza na temat różnorodnych składników występujących w żywności i ich korzystnym wpływie na organizm człowieka. W zgodzie z ideą zbilansowanej diety zaleca się spożywanie odpowiednich ilości pokarmów pochodzenia zwierzęcego oraz roślinnego.

Podstawowymi substancjami odżywczymi, zapewniającymi prawidłowe funkcjonowanie organizmu człowieka, są: węglowodany (sacharydy), lipidy i białka (pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego), ale także  błonnik, różnorodne barwniki roślinne (chlorofile, karotenoidy, flawonoidy – w tym antocyjany, betalainy), witaminy oraz szeroko pojęte metabolity wtórne. W toku badań ustalane są zakresy optymalnych dawek poszczególnych składników dla różnych grup wiekowych w określonych produktach pochodzenia zwierzęcego i surowcach roślinnych.   

Choć zapewne trudno w to uwierzyć, istnieje liczna grupa tzw. związków antyodżywczych, czyli takich, które utrudniają czy nawet hamują przyswajanie przez organizm człowieka substancji odżywczych. Do takich antyodżywczych związków należą m.in. występujące naturalnie w roślinach  inhibitory enzymów oraz związki tworzące kompleksy chelatowe z jonami metali. Poza tym antyodżywczo mogą działać substancje otrzymywane syntetycznie, jak na przykład niektóre leki. Rolę antyodżywczą mogą pełnić nawet substancje odżywcze, jeśli są spożywane w nadmiarze.

Występowanie substancji antyodżywczych

Zasadniczo substancje antyodżywcze występują przede wszystkim w różnorodnej żywności pochodzenia roślinnego, szczególnie w jej surowej postaci: warzywach, owocach i zbożach, w różnych ich częściach roślin, np. nasionach. Ich znaczenie polega na pełnieniu istotnej funkcji w relacjach roślin ze środowiskiem, np. służą do odstraszania roślinożerców, chronią przed patogenami i szkodnikami albo są substancjami magazynującymi określone pierwiastki. Chociaż z pomocą inżynierii genetycznej możliwe jest obecnie wytwarzanie roślin pozbawionych pewnych substancji, w tym – antyodżywczych, to, jak, zostanie to wykazane w niniejszym opracowaniu, związki te, choć z jednej strony szkodliwe lub przynajmniej niepożyteczne, mogą także pod pewnymi warunkami stać się korzystne dla organizmu człowieka.

Działanie substancji antyodżywczych na organizm człowieka

Substancje antyodżywcze, w zależności od tego, do jakiej grupy związków należą, mogą wykazywać następujące niekorzystne działania na organizm człowieka:

– hamowanie  wchłaniania substancji  mineralnych (odżywczych) z pożywienia,

– hamowanie działania enzymów trawiennych,

– hamowanie wchłaniania aminokwasów,

– hamowanie wchłaniania monosacharydów,

– uszkadzanie błony śluzowej jelita,

– możliwe naruszanie struktury czerwonych krwinek.

Z zestawienia tego wynika, że antyodżywcze działanie różnych substancji zachodzi na drodze odmiennych szczegółowych mechanizmów.  Poniżej opisane zostaną wybrane związki tego typu i podane sposoby ich działania.

Kwas fitynowy i fityniany

Związek ten występuje w ziarnach zbóż i nasionach roślin strączkowych, w szczególności w okrywie nasiennej ziarna, stąd szczególnie bogate w niego są produkty pełnoziarniste i wykonane z mąki razowej (Tab. 1).

Zdolność do trawienia kwasu fitynowego wykazują przede wszystkim przeżuwacze, czyli roślinożercy: owce, krowy, kozy, jelenie, łosie, natomiast ludzie jej nie mają. Kwas fitynowy w ustroju człowieka w zasadzie nie jest metabolizowany, ale niektóre osoby mają jednak w swoim układzie pokarmowym bakterie, które potrafią ten związek rozkładać.

Od strony strukturalnej kwas fitynowy, o sumarycznym wzorze C₆H₁₈O₂₄P_6, ma w pewnym sensie „zjawiskową” budowę cząsteczki.

Rys. 1. (Patrz na dole strony). Budowa cząsteczki kwasu fitynowego (forma cząsteczkowa po lewej i jonowa po prawej).

Ze struktury tej wynika, że związek ten pełni w roślinach funkcję substancji wiążącej i przechowującej fosfor, w szczególności w nasionach i łupinie roślin. Ponadto kwas fitynowy i jego aniony (w postaci dobrze rozpuszczalnych soli z kationami sodowymi lub potasowymi) wykazują także silne zdolności chelatujące, co prowadzi do wiązania – w świetle przewodu pokarmowego – składników mineralnych, takich jak jony metali: żelaza, miedzi, manganu,  magnezu, wapnia, kobaltu i cynku.  Powstające w ten sposób trudno rozpuszczalne fityniany tych metali ulegają następnie – zamiast wchłonięciu w jelicie – wydaleniu.

Szczególnie silnie wiązane są jony żelaza, co może obniżyć stopień ich wchłaniania nawet o połowę. Co więcej, kwas fitynowy oddziałuje także z niacyną (witaminę B₃) czyniąc ją nieaktywną, a także  blokuje pepsynę i trypsynę (enzymy wspomagające trawienie białek) oraz  amylazę, umożliwiającą trawienie skrobi. Zatem, poprzez pogorszenie trawienia fityniany mogą obniżać przyswajalność białka i węglowodanów z pożywienia.

Zarazem jednak kwas fitynowy jest zaliczany do przeciwutleniaczy, który wiąże wolne rodniki w organizmie człowieka i w ten sposób wykazuje także korzystne działanie na organizm. Ponadto istnieją badania, które wskazują na możliwy pozytywny wpływ kwasu fitynowego i fitynianów w przypadku zachorowania na nowotwory, cukrzycę i problemy z układem krążenia.

Od strony ilościowej szacuje się, że kwas fitynowy spożywany w ilościach 100-400 mg na dzień nie wykazuje niekorzystnego działania na organizm, jednak nie zaleca się częstego spożywania produktów bogatych w ten związek. Może się jednak znajdować w żywności także dlatego, że został zatwierdzony jako środek konserwujący, oznaczony symbolem E391.

Kwas szczawiowy i szczawiany          

W stosunkowo dużych ilościach szczawiany występują w szczawiu, rabarbarze, szpinaku, botwinie, burakach, pietruszce i portulace, ale obecne są także w herbacie oraz kawie.

Kwas szczawiowy jest łatwo wchłaniany z układu pokarmowego. W pożywieniu jest jednak obecny przede wszystkim w postaci dobrze rozpuszczalnych soli: szczawianów sodu i potasu, a także nierozpuszczalnego szczawianu wapnia, który praktycznie nie ulega wchłanianiu. Szczawian wapnia może być jednak wchłaniany po częściowym rozkładzie w kwaśnym środowisku żołądka. W przypadku sporadycznego spożywania produktów nawet bogatych w szczawiany nie ma to przełożenia na negatywny wpływ na stan zdrowia. Według zalecań optymalna ilość dobowa szczawianów przyjętych w pożywieniu nie powinna przekraczać 40-50 mg. Jednak częste jedzenie potraw zawierających duże ilości szczawianów powoduje niedobory jonów wapnia oraz witaminy D₃ z powodu uniemożliwienia przyswajania tych składników, co długoterminowo może doprowadzić do zmniejszenia stopnia mineralizacji kości. To z kolei, ze względu na współdziałanie różnych jonów w ustroju, powodują zaburzenie wchłaniania magnezu. W konsekwencji może to prowadzić do powstawania kamieni nerkowych, zapalenia stawów oraz zaburzeń pracy serca (…)

Cały artykuł dr Joanny Kurek przeczytacie w nr 1/2024 „Chemii w Szkole”.