WYBRANE ZWIĄZKI ZAWARTE W ROR
LINACH MAJĄCE
WPŁYW NA ICH WARTOR
Ć BIOLOGICZNĄ.
ANTYOKSYDACYJNE WŁAR
CIWOR
CI ROR
LIN
Maria Leja, Anna Mareczek
W ostatnich latach wiele nauk przyrodniczych (biochemia, fizjologia, medycyna,
żywienie) poS
więca znaczną uwagę tematyce związanej z powstawaniem,
charakterystyką i oddziaływaniem na żywy organizm wolnych rodników,
a w szczególnoS
ci aktywnych form tlenu, okreS
lanych często jako RFT (reaktywne
formy tlenu) lub ROS (ang. reactive oxygen species). Pod pojęciem wolny
rodnik należy rozumieć atom lub cząsteczkę posiadającą na orbitalu walencyjnym
niesparowany elektron. Ta właS
ciwoS
ć powoduje znaczną reaktywnoS
ć i zdolnoS
ć
 atakowania różnorodnych składników żywej komórki przez wolny rodnik. Do
aktywnych form tlenu należą zarówno wolne rodniki, jak anionorodnik
. .
ponadtlenkowy (O2-), rodnik wodoronadtlenkowy (HO2-), czy rodnik
.
hydroksylowy (OH ), jak też związki nie będące w sensie chemicznym wolnymi
rodnikami, ale wykazujące znaczną aktywnoS
ć lub łatwo ulegające
przekształceniom w wolne rodniki. Są to: tlen singletowy (1O2), ozon (O3) oraz
nadtlenek wodoru (H2O2). SpoS
ród wyżej wymienionych rodnik hydroksylowy,
który posiada hydrofobowy charakter (brak ładunku), jest łatwo transportowany
przez lipidowo-białkowe błony i charakteryzuje się najwyższą agresywnoS
cią
w stosunku do rozmaitych składników żywej komórki [1].
Aktywne formy tlenu powstają w żywej komórce podczas normalnych,
biochemicznych procesów oksydoredukcji (np. oddychanie, fotosynteza) jako
wynik kolejnych stopni redukcji (jedno-, dwu-, trójelektronowej) cząsteczki tlenu
lub mogą być generowane w wyniku oddziaływania różnorodnych, abiotycznych
i biotycznych czynników.
Do zewnętrznych czynników wywołujących stres oksydacyjny (powstawanie
RFT) należą: promieniowanie jonizujące, promieniowanie UV, ultradx
więki,
oddziaływanie ksenobiotyków (substancji  obcych ). W tkankach roS
linnych
często obserwuje się tzw.  falę tlenową (ang. oxygen burst) w wyniku stresów
S
rodowiskowych, takich jak stres wodny (susza lub zalanie), stres zasolenia,
stres niskiej temperatury (warunki chłodowe lub mróz), S
wiatło, oddziaływanie
metali ciężkich, mechaniczne uszkodzenia, stosowanie pestycydów, inwazja
patogenów, a także czynniki pozbiorcze, takie jak warunki zbioru,
przechowywania i wstępnej obróbki technologicznej [1].
15
Reaktywne formy tlenu reagują ze składnikami organizmów żywych, co może
mieć niepożądane, a nawet grox
ne skutki. Szczególne niebezpieczne są reakcje
aktywnych form tlenu z podstawowymi strukturami komórki, jak białka, błony
lipidowo-białkowe i kwasy nukleinowe.
Zmiany spowodowane przez RFT w cząsteczkach białek, zwłaszcza
enzymatycznych (modyfikacja aminokwasów, utlenienie grup SH, destrukcja
struktur wyższych rzędów), mogą prowadzić do daleko idących zaburzeń
metabolicznych. Peroksydacja lipidów wchodzących w skład błon komórkowych
jest szczególnie grox
na ze względu na łańcuchowy charakter reakcji (nadtlenkowe
rodniki kwasów tłuszczowych inicjują następne reakcje peroksydacji) i prowadzi
do daleko idących zmian przepuszczalnoS
ci błon biologicznych, polegających na
obniżeniu ich hydrofobowoS
ci, wzroS
cie przepuszczalnoS
ci dla H+, depolaryzacji
błony i inhibicji błonowych układów enzymatycznych.
Ze względu na pełnione funkcje związane z przekazywaniem informacji
genetycznej, kwasy nukleinowe są stosunkowo odporne na RFT i mogą być
atakowane tylko przez rodnik hydroksylowy, co prowadzi do zniszczenia zasad
azotowych, rybozy bądx
dezoksyrybozy, a także rozerwania wiązań
fosfodiestrowych [1].
Tkanki roS
linne posiadają sprawnie funkcjonujący system obrony przed
aktywnymi formami tlenu, polegający na działaniu enzymów neutralizujących RFT
(dysmutaza ponadtlenkowa, katalaza, peroksydaza) oraz na interakcji
z antyoksydantami. Do tych ostatnich zalicza się kwas askorbinowy, związki
z grupy terpenoidów (karotenoidy, tokoferole), a przede wszystkim różnorodne
polifenole.
Enzym dysmutaza ponadtlenkowa, obecny w cytoplazmie, mitochondriach
i chloroplastach przekształca, w reakcji dysproporcjonowania, anionorodnik
ponadtlenkowy w cząsteczkę nadtlenku wodoru:
. .
O2- + O2- + 2H+ g H2O2 + O2
Z kolei cząsteczka nadtlenku wodoru, należąca do RFT, zostaje rozłożona
przez katalazę, enzym charakterystyczny dla peroksysomów:
2H2O2 g 2H2O + O2
lub układ peroksydaz (peroksydaza askorbinianowa, peroksydaza glutationowa)
występujący zarówno we frakcji rozpuszczalnej, jak też związany z błonowymi
strukturami i S
cianą komórkową:
H2O2 + AH2 g 2H2O + A
Powyższe enzymy, nazywane często  enzymatyczną triadą , stanowią główny
układ zabezpieczający komórkę przed aktywnymi formami tlenu [1].
Drobnocząsteczkowe antyoksydanty reagują bezpoS
rednio z reaktywnymi
formami tlenu lub z poS
rednimi metabolitami reakcji oksydoredukcji, nie
16
dopuszczając do powstawania RFT. Związki te są mniej specyficzne niż enzymy
i stąd są zaliczane do  obrońców uniwersalnych , aktywnych zarówno w fazie
hydrofilowej (kwas askorbinowy), jak też hydrofobowej (tokoferole,
karotenoidy). Związki fenolowe, w zależnoS
ci od budowy, mogą przejawiać
aktywnoS
ć antyoksydacyjną w obu fazach.
Kwas askorbinowy, znany od dawna jako czynnik przeciwszkorbutowy
(witamina C), posiada wysokie redukujące właS
ciwoS
ci, warunkujące
antyoksydacyjną aktywnoS
ć tego związku w reakcji z anionorodnikiem
ponadtlenkowym, nadtlenkiem wodoru, tlenem singletowym, rodnikiem
hydroksylowym i innymi rodnikami nadtlenkowymi. Bogatym x
ródłem kwasu
askorbinowego (tab.1) są owoce i warzywa [2].
Tabela 1. ZawartoS
ć witaminy C w wybranych produktach spożywczych
Rodzaj pro
Porzeczki cz
Kiwi
Truskawki
Grejpfrut
Cytryny
Agrest
Głównym hydrofobowym antyoksydantem jest witamina E, stanowiąca
mieszaninę 4 tokoferoli i 4 tokotrienoli. Związki te uczestniczą przede wszystkim
w reakcjach  zmiatania organicznych wolnych rodników, hamując peroksydację
lipidów [2]. Występowanie witaminy E przedstawiono w tabeli 2.
17
Karotenoidy (antyoksydanty hydrofobowe) mają zdolnoS
ć wiązania wolnych
rodników tlenowych na skutek posiadania sprzężonych wiązań podwójnych.
Reagują także z tlenem singletowym oraz rodnikami organicznymi, powstałymi
w wyniku peroksydacji lipidów. Do najbardziej efektywnych karotenoidów należą
beta-karoten i występujący w owocach pomidora likopen. Zgodnie z wynikami
zamieszczonymi w tabeli 3, związki te występują obficie w marchwi, warzywach
zielonych i niektórych owocach [2].
Tabela 2. ZawartoS
ć witaminy E w wybranych produktach roS
linnych
Rodzaj produktu
Groch
Marchew
Migdały
Olej kukurydziany
Olej rzepakowy
Orzechy włoskie
O h i
Tabela 3. ZawartoS
ć �-karotenu w wybranych produktach roS
linnych
Rodzaj produktu
Marchew
Pietruszka (li cie)
Jarmu
Szpinak
Papryka
Morele
18
Badania ostatnich lat, dotyczące mechanizmu antyoksydacyjnego działania
polifenoli, pozwoliły znalex
ć zależnoS
ć pomiędzy ich budową, a zdolnoS
cią
 zmiatania RFT. Do najbardziej aktywnych zaliczono antocyjanidyny
i flawonoidy, posiadające liczne grupy OH w tzw. pierS
cieniu B. Do aktywnych
przeciwutleniaczy należą także fenylopropanoidy [3]. Wymienione składniki
występują w tkankach wszystkich warzyw i owoców: owoce jagodowe są obfitym
x
ródłem antocyjanidyn [4], w jabłkach występują liczne flawonoidy [5], fenole
z grupy fenylopropanoidów są charakterystyczne dla warzyw liS
ciowych
i korzeniowych (kapusta, brokuł, marchew). Wysoką aktywnoS
cią
antyoksydacyjną, spowodowaną obecnoS
cią różnorodnych składników
fenolowych, charakteryzują się liS
cie herbat, roS
liny przyprawowe i lecznicze
(zioła) [6] a także niektóre produkty pasieczne [7]. AktywnoS
ć antyoksydacyjna
roS
lin może być wyrażona nie tylko jako zawartoS
ć przeciwutleniaczy oznaczona
w tkance, czy aktywnoS
ć antyoksydacyjnych enzymów, ale również jako zdolnoS
ć
 zmiatania wolnych rodników (ang. RSA: radical scavenging activity),
zdolnoS
ć hamowania peroksydacji lipidów, czy zdolnoS
ć inhibicji destrukcyjnego
działania konkretnej formy RFT (np. rodnika hydroksylowego). W tabeli 4
przedstawiono wartoS
ci RSA dla wybranych różnych obiektów roS
linnych
(badania własne autorów).
Tabela 4. Neutralizacja wolnego rodnika (DPPH) przez materiał roS
linny
Rodzaj produktu
Brokuły
Jabłka (skórka)
Kapusta czerwona
Kapusta biała głowiasta
Papryka
Płatki ró y cukrowej
Oregano (i inne zioła)
Wysoka zawartoS
ć składników o właS
ciwoS
ciach antyoksydacyjnych,
występująca w roS
linach, w dużym stopniu decyduje o ich znaczącej roli
w prewencji chorób cywilizacyjnych [8]. Wymienione wyżej związki (poza
19
enzymami), nie są syntetyzowane w organizmie ludzkim, więc dostarczanie ich
w diecie ma istotne znaczenie w reakcjach obronnych przeciw wolnym rodnikom,
które są uznawane za czynniki wywołujące schorzenia kardiologiczne czy
onkologiczne. Syntetyczne witaminy nie zastąpią tych, które występują w naturze.
Tabletki z witaminami używane w nadmiarze mogą szkodzić. Zatem
najrozsądniejszym przesłaniem, jakie można skierować do szerokiej opinii
publicznej, jest zalecenie korzystania z antyoksydantów zawartych w naturalnych
surowcach roS
linnych, a więc między innymi w warzywach czy owocach. Dieta
bogata w produkty roS
linne, które także mogą zawierać składniki wywierające
działanie synergistyczne z antyoksydantami, potęguje ich dobroczynny wpływ
na organizm ludzki.
PiS
miennictwo
[1]Bartosz G., 2003. Druga twarz tlenu. PWN.
[2]Moszczyński P., Pyć R., 1998. Biochemia witamin, cz. II. PWN.
[3]Foti M., Piatelli M., Baratta M.T., Ruberto G., 1996. Flavonids, coumarins,
and cinnamic acids as antioxidants in a micellar system. Structure-activity
relationship. J. Agric. Food Chem., 44: 497-501.
[4]Kalt W., Forney C.F., Martin A., Prior R., 1999. Antioxidant capacity, vita-
min C, phenolics and anthocyanins after fresh storage of small fruits. J. Agric.
Food Chem., 47: 4638-4644.
[5]Leja M., Mareczek A., Ben J., 2003. Antioxidant properties of two apple
cultivars during long-term storage. Food Chemistry, 80: 303-307.
[6]Kakhonen M.P., Hopia A.I., Vuorela H.J., Raucha J.P., Pihlaja K., Kujala
T.S., Heinonen M., 1999. Antioxidant activity of plant extracts containing
phenolic compounds. J. Agric. Food Chem., 47: 3954-3962.
[7] Nagai T., Sakai M., Inoue R., Inoue H., Suzuki N., 2001. Antioxidative
activities of some commercially honeys, royal jelly, and propolis. Food
Chem., 75: 237-240.
[8]Tran T.L., 2001. Antioxidant suplements to prevent heart disease. Postgraduate
Medicine, 109/1: 109-111.
prof. dr hab. Maria Leja
dr Anna Mareczek
Katedra Fizjologii RoS
lin
Wydział Ogrodniczy AR w Krakowie
Al. 29 Listopada 54, 31-425 Kraków
e-mail: [e-mail]
20