rośliny w medycynie, farmacji i przemyślebc.wydawnictwo-tygiel.pl/public/assets/131/rośliny...

Rośliny

w medycynie,

farmacji i przemyśle

Rośliny

w medycynie,

farmacji i przemyśle

Redakcja:

Monika Maciąg

Marcin Szklarczyk

Lublin 2016

Recenzenci:

dr hab. Teresa Gardocka, prof. SWPS

dr hab. Agata Wawrzyniak, prof. nadzw. SGGW

dr Marcin Grąz

dr inż. Wioletta Krawczyńska

dr Renata Matraszek

dr Marta Olech

dr Aleksandra Seta-Koselska

dr inż. Katarzyna Sobecka

Wszystkie opublikowane rozdziały otrzymały pozytywne recenzje.

Skład i łamanie:

Ilona Żuchowska

Projekt okładki:

Marcin Szklarczyk

© Copyright by Wydawnictwo Naukowe TYGIEL sp. z o. o.

ISBN 978-83-65598-38-7

Wydawca:

Wydawnictwo Naukowe TYGIEL sp. z o. o.

ul. Głowackiego 35/341, 20-060 Lublin

http://www.wydawnictwo-tygiel.pl

Spis treści

Joanna Ryczek Tradycyjny produkt leczniczy roślinny w polskiej przestrzeni prawnej ........................... 7

Katarzyna Olesińska, Danuta Sugier, Katarzyna Luchowska Znaczenie gospodarcze roślin leczniczych ....................................................................... 17

Monika Janeczko Emodyna – naturalny antrachinon o aktywności przeciwnowotworowej

i przeciwzapalnej ............................................................................................................... 33

Joanna Harasym, Jacek Wilczak, Joanna Gromadzka-Ostrowska β-glukan z owsa – właściwości immunostymulujące, przeciwzapalne, prebiotyczne

i przeciwnowotworowe oraz charakterystyka metod jego wyodrębniania i ich wpływu

na właściwości fizykochemiczne i charakterystykę aktywności ...................................... 49

Ludmiła Bogacz-Radomska, Joanna Harasym Karotenoidy roślinne – aktywność, rodzaje i metody pozyskiwania ............................... 67

Remigiusz Olędzki, Joanna Harasym Antocyjany w medycynie, farmacji i przemyśle ............................................................... 85

Natalia Stefanik, Hanna Hüpsch-Marzec, Rafał Wiench Zastosowanie preparatów pochodzenia roślinnego w chorobach przyzębia i błony

śluzowej jamy ustnej........................................................................................................ 100

Aleksandra Sentkowska, Paulina Dróżdż, Krystyna Pyrzyńska Napary ziołowe jako źródło związków polifenolowych ................................................. 111

Agnieszka Synowiec-Wojtarowicz, Magdalena Kimsa-Dudek, Marcin Szczesio,

Magdalena Piętak, Aleksandra Sklarek, Barbara Woźniak, Maria Zawadzka Wpływ substancji słodzących na właściwości antyoksydacyjne wybranych napojów. 134

Agata Jaśkowiec, Marta Krajewska, Agnieszka Starek Trwałość olejów tłoczonych na zimno ............................................................................ 148

Indeks autorów ................................................................................................................. 161

7

Joanna Ryczek1

Tradycyjny produkt leczniczy roślinny

w polskiej przestrzeni prawnej

1. Wstęp

Produkty lecznicze pochodzenia roślinnego stanowią fundament dzisiejszego prze-

mysłu farmaceutycznego. Niegdyś, w przypadku choroby, szukano dostępnych rozwią-

zań w celu złagodzeniu konkretnych dolegliwości. Szybko dostrzeżono, że pewne

rośliny cechują się właściwościami leczniczymi i przynoszą ulgę w różnych choro-

bach. Wykształcił się fach zielarzy, przygotowujących mieszanki roślinne, które pełniły

funkcję obecnych leków. Wraz z rozwojem nauki, rozpoczęto badania nad poszcze-

gólnymi substancjami chemicznymi, które przyczyniły się do ogromnego rozwoju

sektora farmaceutycznego. Obecnie będąc chorym, nie wybieramy się na poszukiwanie

idealnej mieszanki roślinnej, lecz korzystamy z dobrodziejstwa rozwoju nauki.

Roślinne produkty lecznicze nie odeszły całkowicie w zapomnienie i wciąż są

obecne na rynku farmaceutycznym.

Prawodawca przez wiele lat zdawał się nie dostrzegać specyfiki tej kategorii pro-

duktów leczniczych, czego skutkiem było traktowanie ich jak każdego innego leku.

Tymczasem poddawanie ich zwykłej procedurze było częstokroć znacznie utrudnione,

jeśli nie niemożliwe. Złożoność składu tych produktów (zarówno substancje jak

i przetwory roślinne np. wyciągi) skutkuje tym, że są one w istocie skomplikowanymi

mieszaninami grup związków chemicznych, co znacząco utrudnia kontrolę jakości na

poziomie stosowanym wobec substancji chemicznych. Występować mogą liczne

problemy z wyselekcjonowaniem i oznaczaniem zawartości konkretnej substancji.

Możliwość dokumentowania jakości pod kątem analizy składu, zawartości i zanie-

czyszczeń w stosunku do tych produktów jest ograniczona [1]. W przypadku leków

powstających w sposób konwencjonalny, na bazie substancji czynnych opracowy-

wanych w laboratorium, ich jakość jest standaryzowana. Natomiast w przypadku

roślinnych produktów leczniczych, jest ona związana z procesem uprawy i zbioru

roślin (ewentualne zanieczyszczenia metalami ciężkimi, pestycydami itd.). Ponadto

występuje w ich przypadku zwiększone, w porównaniu do substancji syntetycznych,

ryzyko zanieczyszczeń mikrobiologicznych i wynikających z tego dodatkowych

zanieczyszczeń takich jak np. mikotoksyny, co wymaga dodatkowego dokumento-

wania [1]. Do częstych zaliczają się także problemy związane z określeniem substancji

odpowiadającej za działanie takiego leku oraz z jej oznaczeniem w materiałach

1 [email protected], Zakład Prawa Cywilnego i Prawa Prywatnego Międzynarodowego, Wydział

Prawa, Administracji i Ekonomii, Uniwersytet Wrocławski, www.prawo.uni.wroc.pl

Joanna Ryczek

8

biologicznych. Skutkiem tego jest znaczne zmniejszenie liczby danych farmako-

kinetycznych, przez co niemożliwe jest istnienie generyków tych leków w formie

znanej z leków syntetycznych [1].

Mając na uwadze powyższe okoliczności, ustawodawca zdecydował się wprowa-

dzić nową kategorię – tradycyjnego produktu leczniczego roślinnego. Prawne wy-

odrębnienie tego pojęcia nastąpiło na mocy zmiany dyrektywy 2001/83/WE z dnia

6 listopada 2001 r. w sprawie wspólnotowego kodeksu odnoszącego się do produktów

leczniczych stosowanych u ludzi. Polska implementowała powyższą dyrektywę,

wprowadzając do treści ustawy z dnia 6 września 2001 r. – Prawo farmaceutyczne

(PrFarm) art. 20a oraz art. 20b.

Niniejszy artykuł ma stanowić opracowanie przeglądowe zagadnienia tradycyjnego

produktu leczniczego roślinnego na tle polskiej regulacji prawnej, z uwzględnieniem

norm prawa unijnego oraz wskazaniem jego specyfiki w odniesieniu do ogólnego

pojęcia produktu leczniczego.

2. Pojęcie

Na pytanie czym jest tradycyjny roślinny produkt leczniczy, odpowiedź przynosi

art. 20a ust. 1 PrFarm. Zgodnie z jego treścią, tradycyjnym produktem leczniczym

roślinnym jest produkt leczniczy, który łącznie spełnia następujące wymogi:

ma wskazania właściwe wyłącznie dla tradycyjnego produktu leczniczego

roślinnego, z uwagi na jego skład i przeznaczenie, może być stosowany bez

nadzoru lekarza w celach leczniczych, diagnostycznych lub monitorowania

terapii oraz spełnia kryteria produktu leczniczego wydawanego bez przepisu

lekarza;

jest przeznaczony do stosowania wyłącznie w określonej mocy i sposobie

dawkowania;

jest przeznaczony wyłącznie do stosowania doustnego, zewnętrznego lub

inhalacji;

pozostawał w tradycyjnym stosowaniu w okresie co najmniej 30 lat poprze-

dzających datę złożenia wniosku, w tym co najmniej 15 lat w państwie człon-

kowskim Unii Europejskiej lub państwie członkowskim Europejskiego Porozu-

mienia o Wolnym Handlu (EFTA) – stronie umowy o Europejskim Obszarze

Gospodarczym;

posiada wystarczające dane dotyczące tradycyjnego zastosowania, w szcze-

gólności bezpieczeństwa stosowania w określonej mocy i dawce, a ich wystar-

czające działanie farmakologiczne i skuteczność są stwierdzone na podstawie

długotrwałego stosowania i doświadczenia w lecznictwie.

Odnosząc się do poszczególnych wymogów stawianych tradycyjnemu produktowi

leczniczemu roślinnemu, należy poczynić kilka uwag.

Kategoria tradycyjnych produktów leczniczych roślinnych obejmuje wyłącznie

produkty dostępne na rynku bez potrzeby uzyskania recepty lekarskiej. Lek, który

Tradycyjny produkt leczniczy roślinny w polskiej przestrzeni prawnej

9

w swoim składzie zawiera wyłącznie składniki roślinne, jednakże nie jest możliwe

zakwalifikowanie go do kategorii OTC, nie może uzyskać statusu tradycyjnego

produktu leczniczego roślinnego.

Tradycyjny produkt leczniczy roślinny może być podawany wyłącznie w sposób,

określony w art. 20a ust. 1 pkt 3 PrFarm. Z brzmienia tego przepisu wynika, że

ustawodawca wyłączył możliwość uznania za tradycyjny produkt leczniczy roślinny

leku podawanego w formie zastrzyku.

Ustawa określa precyzyjne wymogi dotyczące okresu, przez jaki produkt leczniczy

musi być stosowany na terytorium państw członkowskich UE lub EOG, aby mógł

zostać zakwalifikowany jako tradycyjny produkt leczniczy roślinny. Natomiast, jeśli

wniosek o dopuszczenie do obrotu tradycyjnego produktu leczniczego roślinnego

w państwach członkowskich UE lub EOG obejmuje produkt, który nie może wykazać

się tamże 15-letnim okresem stosowania, wówczas Prezes URPL obowiązany zwrócić

się o pomoc do Komitetu ds. Roślinnych Produktów Leczniczych Europejskiej Agencji

Leków (EAP). Wówczas to EAP bada dokumentację takiego produktu analizując, czy

są spełnione wymogi konieczne do uznania produktu za tradycyjny produkt leczniczy

roślinny (art. 20b ust. 2 PrFarm). Ponadto, wymóg 30-letniego stosowania zostaje

uznany za spełniony nawet jeśli w tym okresie doszło do zmniejszenia liczby skład-

ników roślinnego produktu leczniczego lub ich zawartości (art. 20b ust. 1 PrFarm).

Tradycyjny produkt leczniczy roślinny nie straci swego statusu w sytuacji, gdy jego

skład zostanie wzbogacony o dodatek składników mineralnych i witamin o potwier-

dzonym bezpieczeństwie stosowania w danym składzie. Warunkiem jest, aby taki

składnik nie dominował nad składnikiem roślinnym. Brak jest wskazania ustawo-

dawcy, co oznacza dominacja w tym kontekście – czy chodzi o skład jakościowy czy

ilościowy. W mojej opinii, ze względów funkcjonalnych, należy brać pod uwagę skład

jakościowy. Zatem nawet niewielki dodatek takiego składnika, który w sposób

znaczny zmieniałyby działanie produktu leczniczego powinien dyskwalifikować go

w procedurze uzyskania statusu tradycyjnego leczniczego produktu roślinnego.

2.1. Produkt odpowiadający

Pojęciem odrębnym, wymagającym ścisłej interpretacji w połączeniu z pojęciem

roślinnego tradycyjnego produktu leczniczego jest kategoria produktu odpowia-

dającego. Jego definicję znajdziemy w art. 20a ust. 9 PrFarm. Zgodnie z jej brzmie-

niem, jest to tradycyjny produkt leczniczy roślinny zawierający te same substancje

roślinne lub przetwory roślinne, niezależnie od zastosowanych substancji pomocni-

czych, posiadający to samo lub podobne zamierzone zastosowanie, równoważną moc

i dawkę oraz tę samą lub podobną drogę podania jak tradycyjny produkt leczniczy

roślinny, będący przedmiotem wniosku o dopuszczenie do obrotu. Widoczna jest

analogia do definicji odpowiednika referencyjnego produktu leczniczego, jednakże nie

można tych pojęć utożsamiać. Pojęcie produktu odpowiadającego należy wiązać

jedynie z tradycyjnym produktem leczniczym roślinnym i rozumieć jako swoisty

generyk tej kategorii leków.

Joanna Ryczek

10

Za produkt odpowiadający należy uznać produkt spełniający przede wszystkim

wymienione kryteria w odniesieniu do tradycyjnego produktu leczniczego roślinnego,

który jest w trakcie procedury uzyskania zezwolenia na dopuszczenie do obrotu [2].

W doktrynie wskazuje się na brak precyzji sformułowania ustawowego w tym

zakresie, ponieważ wskazuje ono jedynie lek objęty wnioskiem w trybie art. 20a

PrFarm. Skutkiem takiego sformułowania będzie sytuacja utraty przez lek odpo-

wiadający swego statusu, gdy lek „referencyjny” nie jest już tym wnioskiem objęty.

Taka sytuacja będzie miała miejsce m.in. wówczas, gdy tradycyjny produkt leczniczy

roślinny uzyska zgodę na dopuszczenie do obrotu albo zgłoszony produkt nie uzyska

zgody na dopuszczenie do obrotu, czy też wnioskodawca wycofa swój wniosek

w przedmiocie dopuszczenia do obrotu produktu leczniczego [2].

Omawiana niedokładność jest szczególnie widoczna w pierwszej z powoływanych

sytuacji. Wydaje się, że dokonując wykładni tego przepisu należy mimo wszystko

odwoływać się do ducha prawa, niż do jego literalnego brzmienia. Uważam, że należy

uznać, że produktem odpowiadającym będzie nie tylko lek odwołujący się do produktu

będącego w trakcie procedury rejestracyjnej, ale także odwołujący się do produktu,

który już takową zgodę na dopuszczenie do obrotu uzyskał.

2.2. Tradycyjny produkt leczniczy roślinny a substancja o ugruntowanym

zastosowaniu medycznym

Pojęcie tradycyjnego roślinnego produktu roślinnego należy odróżnić od uregulo-

wanego w art. 16 PrFarm produktu leczniczego zawierającego w składzie substancję

czynną o ugruntowanym zastosowaniu medycznym. Za substancję o ugruntowanym

zastosowaniu medycznym uznaje się substancję czynną stosowaną na terytorium UE

lub państwa członkowskiego EFTA – strony umowy o EOG przez okres co najmniej

10 lat, licząc od pierwszego systematycznego i udokumentowanego zastosowania tej

substancji w produkcie leczniczym oraz posiadającą uznaną skuteczność i akcepto-

walny poziom bezpieczeństwa. Podmiot odpowiedzialny chcący uzyskać decyzję

zezwalającą na dopuszczenie do obrotu produktu leczniczego zawierającego tego typu

substancję nie jest obowiązany do przedstawienia wyników badań nieklinicznych lub

klinicznych, ponieważ są one zastępowane lub uzupełniane publikacjami z piśmien-

nictwa naukowego.

Różnica pomiędzy tymi pojęciami wyraża się w tym, ze tradycyjne produkty

roślinne mogą zostać dopuszczone do obrotu pomimo braku pełnych danych literatu-

rowych odnośnie do ich skuteczności i bezpieczeństwa [3]. Tymczasem w odniesieniu

do substancji o ugruntowanym zastosowaniu dostępny jest komplet wymaganych

informacji, a jedynie ze względu na wieloletnie stosowanie ustawodawca rezygnuje

z konieczności przedstawiania pełnej dokumentacji odnośnie badań. Ponadto, substan-

cją o ugruntowanym zastosowaniu medycznym może być każda substancja czynna, nie

tylko o pochodzeniu roślinnym. Brak jest w stosunku do niej także ograniczenia do

kategorii OTC.


11

2.3. Suplement diety

Od pojęcia roślinnego produktu leczniczego należy także odróżnić pojęcie suple-

mentu diety, który jest środkiem spożywczym i jako taki nie jest objęty procedurą

dopuszczenia do obrotu regulowaną przez Prawo farmaceutyczne. Sytuacja prawna

suplementów diety regulowana jest ustawą z dnia 25 sierpnia 2006 r. o bezpieczeń-

stwie żywności i żywienia.

Zgodnie z art. 3 ust. 3 pkt 39 ustawy o bezpieczeństwie żywności i żywienia, suple-

mentem diety jest środek spożywczy, którego celem jest uzupełnienie normalnej diety,

będący skoncentrowanym źródłem witamin lub składników mineralnych lub innych

substancji wykazujących efekt odżywczy lub inny fizjologiczny, pojedynczych lub

złożonych, wprowadzany do obrotu w formie umożliwiającej dawkowanie, w postaci:

kapsułek, tabletek, drażetek i w innych podobnych postaciach, saszetek z proszkiem,

ampułek z płynem, butelek z kroplomierzem i w innych podobnych postaciach płynów

i proszków przeznaczonych do spożywania w małych, odmierzonych ilościach jedno-

stkowych, z wyłączeniem produktów posiadających właściwości produktu leczniczego

w rozumieniu przepisów prawa farmaceutycznego.

Najbardziej widoczną różnicą jest brak leczniczego działania suplementów diety.

Ich zadaniem jest jedynie uzupełnienie codziennej diety o wskazane witaminy bądź

minerały.

Tak sformułowana definicja suplementu diety wyraźnie oddziela go od pojęcia

produktu leczniczego jakiegokolwiek, a zatem także i tradycyjnego produktu leczni-

czego roślinnego.

Należy także wskazać, że suplement diety nie jest poddawany procedurze właści-

wej dla produktów leczniczych, nawet tak uproszczonej jak tradycyjny produkt lecz-

niczy roślinny. Organem decyzyjnym w kwestii wprowadzenia go do obrotu jest

Główny Inspektor Sanitarny i urzędy mu podległe.

2.4. Produkt leczniczy a tradycyjny produkt leczniczy roślinny

Jaka jest zatem relacja pomiędzy produktem leczniczym a roślinnym tradycyjnym

produktem leczniczym? Zgodnie z art. 2 pkt 32 PrFarm, produktem leczniczym jest

substancja lub mieszanina substancji, przedstawiana jako posiadająca właściwości

zapobiegania lub leczenia chorób występujących u ludzi lub zwierząt lub podawana

w celu postawienia diagnozy lub w celu przywrócenia, poprawienia lub modyfikacji

fizjologicznych funkcji organizmu poprzez działanie farmakologiczne, immuno-

logiczne lub metaboliczne.

Już na pierwszy rzut oka widać, że pojęcie roślinnego tradycyjnego produktu lecz-

niczego jest zdecydowanie węższe od pojęcia produktu leczniczego. Nie ma w odnie-

sieniu do niego ograniczenia co do wskazań, mocy, postaci czy wskazania okresu,

przez który produkt leczniczy musiał być stosowany.

Joanna Ryczek

12

Z racji takiej relacji pomiędzy powyższymi pojęciami uważam, że wszelkie regu-

lacje dotyczące tradycyjnych roślinnych produktów leczniczych, jako szczególne

i wyjątkowe, powinny być interpretowane ściśle i w powiązaniu z ich specyfiką.

3. Procedura dopuszczenia do obrotu

Konsekwencją wyodrębnienia kategorii roślinnego tradycyjnego produktu leczni-

czego było przyznanie im możliwości uzyskania rejestracji w ramach specyficznej

procedury uproszczonej [2].

Procedura uregulowana w art. 20a PrFarm nie znajduje zastosowania w każdym

przypadku. Stosuje się ją jedynie pomocniczo, jeśli w stosunku do danego produktu nie

można zastosować procedury dopuszczenia do obrotu na podstawie pełnej dokumen-

tacji (art. 10 PrFarm) lub procedury właściwej dla homeopatycznych produktów

leczniczych (art. 21 PrFarm) [3].

Należy podkreślić, że dopiero w sytuacji, gdy nie jest możliwe zastosowanie w sto-

sunku do produktu leczniczego zwykłej procedury dopuszczenia do obrotu bądź

procedury właściwej dla leków homeopatycznych, można odwołać się do tej szcze-

gólnej procedury uproszczonej. Powody, dla których zastosowanie tych procedur

okazać się może niemożliwe wynikają przede wszystkim ze specyfiki roślinnych

substancji czynnych, które nie zawsze są i mogą zostać szczegółowo zbadane, a ich

jakości nie można standaryzować ze względu na czynniki środowiskowe towarzyszące

ich wzrostowi. Jednakże mając na uwadze ich długotrwałe stosowanie w określonej

formie, brak jest zagrożenia dla zdrowia i życia pacjentów. Ponadto, w obliczu długo-

trwałego i utrwalonego stosowania, dokonywanie tego rodzaju badań, nierzadko

bardzo kosztownych, jest zwyczajnie nieopłacalne.

W czym wyraża się uproszczony charakter procedury ujętej w tym przepisie?

W stosunku do tradycyjnych roślinnych produktów leczniczych, które nie mogą

skorzystać z procedur uregulowanych w art. 10 i art. 21 PrFarm, ograniczono ilość

dokumentów, które powinno się przedłożyć. Zamiast wyników badań, wystarczające

jest złożenie streszczenia i sprawozdania z badań farmaceutycznych (fizykochemicz-

nych, biologicznych lub mikrobiologicznych), a jednocześnie brak jest obowiązku

przedłożenia dokumentacji z badań klinicznych oraz nieklinicznych (farmakologicz-

nych i toksykologicznych) [2]. Zamiast tego, na wnioskodawcę nałożono obowiązek

załączenia danych z piśmiennictwa, względnie pisemnych opinii eksperckich potwier-

dzających stosowanie leku objętego wnioskiem w celach leczniczych przez okres co

najmniej 30 lat poprzedzających datę złożenia wniosku, w tym okres 15-letniego

stosowania w państwie członkowskim UE lub EOG [2]. W odniesieniu do produktu,

będącego mieszaniną substancji lub przetworów roślinnych powyższe opinie lub

informacje powinny dotyczyć tej mieszaniny. Natomiast, jeśli brak jest wystarcza-

jących informacji na temat tych substancji lub przetworów, wówczas informacje lub

opinie powinny odnosić się do ich składników [2].


13

Ustawodawca nie zwolnił wnioskodawcy od obowiązku przedłożenia projektu

Charakterystyki Produktu Leczniczego, jednakże bez konieczności wskazywania

danych klinicznych. Prezes URPL może zażądać od wnioskodawcy przedstawienia do

oceny danych dotyczących bezpieczeństwa produktu leczniczego. Prezes URPL może

samodzielnie zweryfikować przedłożone dane bądź też zwrócić się o wydanie opinii do

Europejskiej Agencji Leków, która dokonuje oceny, czy przedstawiona przez wniosko-

dawcę dokumentacja jest odpowiednia i wystarczająca dla potwierdzenia tradycyjnego

stosowania zgłaszanego produktu. Odpowiedzialnym w przedmiocie opinii jest Komi-

tet ds. Roślinnych Produktów Leczniczych.

Wnioskodawca obowiązany jest także załączyć kopie dokumentów potwierdza-

jących dopuszczenie do obrotu w państwach członkowskich UE lub EOG bądź

w innych państwach lub szczegółowe informacje dotyczące odmowy udzielenia

pozwolenia w jakimkolwiek państwie. Konieczność taka jest uwarunkowana tym, że

w różnych państwach dany produkt może mieć różny status (np. suplementu diety).

W konsekwencji, dokumenty przedkładane przez wnioskodawcę nie muszą wcale

dotyczyć produktu leczniczego [3]. Mając na uwadze te rozbieżności, wymóg 30-

letniego stosowania w lecznictwie nie musi być potwierdzony przedstawieniem

pozwolenia na dopuszczenie do obrotu (art. 20b ust. 1 PrFarm).

Powyższe reguły odnoszą się także do produktów odpowiadających.

4. Odmowa pozwolenia na dopuszczenie do obrotu

W sytuacjach określonych w ustawie, Prezes URPL odmówi wydania zgody na

dopuszczenie do obrotu tradycyjnego roślinnego produktu leczniczego. Znajdzie tu

zastosowanie przepis art. 30 PrFarm, który statuuje ogólne przesłanki braku zgody

właściwe dla wszystkich kategorii produktów leczniczych. Prezes URPL wyda decyzję

odmowną wówczas, gdy m.in. z wyników badań wynika, że produkt leczniczy nie

wykazuje deklarowanej skuteczności terapeutycznej lub gdy ta jest niewystarczająca

bądź, że skład jakościowy lub ilościowy albo inna cecha jakościowa produktu lecz-

niczego jest niezgodna z zadeklarowaną, czy też wniosek oraz dołączona do wniosku

dokumentacja nie spełnia wymagań określonych w ustawie.

Doktryna wskazuje na konieczność poszerzenia tego katalogu o przesłanki specy-

ficzne dla tradycyjnych roślinnych produktów leczniczych [3]. Dyrektywa 2001/83/WE

wprowadza w art. 16e katalog przesłanek, ze względu na które odmawia się wpisu do

rejestru ze względu na tradycyjne stosowanie. Odmowa wydania pozwolenia na do-

puszczenie do obrotu tradycyjnego roślinnego produktu leczniczego powinna mieć

miejsce, gdy:

podmiot odpowiedzialny nie prowadzi działalności gospodarczej w państwie

członkowskim UE lub EOG;

brak jest zezwolenia na wytwarzanie w kraju, z którego pochodzi wytwórca;

a ponadto, gdy występuje choćby jedna z następujących okoliczności:

skład jakościowy i/lub ilościowy nie odpowiadają deklarowanemu;

Joanna Ryczek

14

wskazania do stosowania nie są właściwe wyłącznie dla tradycyjnego produktu

leczniczego roślinnego, z uwagi na ich skład i przeznaczenie, nie mogą być

stosowane bez nadzoru lekarza w celach leczniczych, diagnostycznych lub

monitorowania terapii oraz nie spełniają kryteriów produktu leczniczego

wydawanego bez przepisu lekarza;

produkt może być niebezpieczny w warunkach normalnego stosowania;

dane dotyczące tradycyjnego stosowania są niewystarczające, zwłaszcza gdy

efekty farmakologiczne lub skuteczność są trudne do wykazania na podstawie

długotrwałego stosowania lub doświadczenia;

jakość produktu została wykazana w stopniu niewystarczającym.

Ze względu na fakt, że polski ustawodawca nie dokonał implementacji powyższych

podstaw odmowy, mając również na uwadze podstawowe zasady prawa Unii Euro-

pejskiej, art. 16e dyrektywy 2001/83/WE może znaleźć bezpośrednie zastosowanie.

Powyższy przepis jest na tyle konkretny, że możliwe jest jego stosowanie pomimo

braku implementacji.

Decyzja Prezesa URLP podlega rygorom ustalonym przez Kodeks postępowania

administracyjnego. Od decyzji odmawiającej zgody nawydanie zezwolenia na dopusz-

czenie do obrotu przysługuje stronie wniosek o ponowne rozpatrzenie sprawy. Jeśli

powtórnie zapadnie niekorzystne dla strony rozstrzygnięcie, możliwe jest skierowanie

spraw na drogę postępowania sądowoadministracyjnego.

5. Monografia wspólnotowa i wspólnotowa lista substancji tradycyjnych

Jednym z obowiązków Komitetu ds. Roślinnych Produktów Leczniczych działa-

jącego w ramach Europejskiej Agencji Leków jest przygotowywanie monografii

produktów ziołowych, które powinny być brane pod uwagę w różnych procedurach

dopuszczania tych produktów do obrotu w państwach członkowskich. Monografie

przygotowywane przez komitet mają znaczenie zarówno dla wniosków o dopuszczenie

produktów leczniczych roślinnych składanych zgodnie z wymaganiami przewidzia-

nymi w art. 10 PrFarm, jak również w procedurze przewidzianej dla tradycyjnych

roślinnych produktów leczniczych [3].

Zgodnie z art. 20b ust. 2 PrFarm, monografie przygotowywane przez Komitet są

uwzględniane przez Prezesa URPL przy rozpatrywaniu wniosku o dopuszczenie do

obrotu.

W sytuacji, gdy monografia wspólnotowa zostanie opracowana już po uzyskaniu

pozwolenia na dopuszczenie do obrotu, podmiot odpowiedzialny, w razie potrzeby, ma

możliwość złożenia wniosku o dokonanie zmiany danych objętych pozwoleniem oraz

dokonania stosownych zmian dokumentacji, na podstawie której wydano pierwotne

zezwolenie.

Komitet ds. Roślinnych Produktów Leczniczych odpowiada również za przygoto-

wanie wspólnotowej listy substancji roślinnych, przetworów i kombinacji, które mogą

być stosowane w tradycyjnych produktach leczniczych roślinnych. Każdej substancji


15

przyporządkowane są takie informacje jak wskazania, moc, sposób i droga podania

oraz inne wiadomości konieczne do bezpiecznego stosowania w tradycyjnym pro-

dukcie leczniczym roślinnym. Zgodnie z art. 16f ust. 2 dyrektywy 2001/83/WE, jeśli

zgłaszany tradycyjny produkt leczniczy roślinny dotyczy substancji, przetworów lub

kombinacji uwzględnionych na liście wspólnotowej, to zgłaszający nie jest obowią-

zany do przedstawienia danych dotyczących dopuszczenia do obrotu w innych krajach,

danych bibliograficznych lub raportu eksperta w sprawie czasu stosowania produktu

oraz danych dotyczących bezpieczeństwa stosowania. W tej sytuacji również bezpo-

średnie zastosowanie znajduje przepis dyrektywy. Polski ustawodawca dokonując

implementacji pominął ten przepis i nie znajdziemy jej w ustawie – Prawo farma-

ceutyczne [3].

6. Podsumowanie

Wprowadzenie do porządku prawnego kategorii tradycyjnych produktów lecz-

niczych roślinnych było odpowiedzią na potrzebę szczególnego uregulowania statusu

tego rodzaju leków.

W stosunku do ogólnego pojęcia produktu leczniczego, jest on kategorią węższą,

obejmującą specyficzne leki, odznaczające się cechami jasno sprecyzowanymi przez

ustawodawcę.

Przede wszystkim są to produkty wytworzone wyłącznie z substancji roślinnych.

Jednakże ich najważniejszą cechą jest udowodnione bezpieczeństwo stosowania, które

umożliwia zastosowanie wobec nich dużo mniejszych restrykcji związanych z reje-

stracją, w porównaniu do pozostałych produktów leczniczych, których skuteczność

dopiero musi zostać wykazana.

Podstawową cechą procedury stworzonej specjalnie dla tej kategorii produktów jest

jej znaczne uproszczenie i odstąpienie od wymogów licznych badań klinicznych

i nieklinicznych. Restrykcje związane z okresem udowodnionego, bezpiecznego

stosowania są dość znaczne, a zarazem nieprzewidujące wielu odstępstw, w związku

z czym nie może mieć miejsca sytuacja zagrożenia zdrowia i życia pacjentów, którzy

ostatecznie będą takie leki przyjmować. Poza samym okresem stosowania, narzucony

jest wymóg miejsca, a mianowicie musi ono wystąpić na terytorium państw UE lub

EOG. Uwarunkowane jest to tym, że na terytoriach tych państw ustawodawstwo jest

w znacznej mierze zbliżone, a zatem i wymogi stawiane produktom leczniczym,

pomimo drobnych różnic, zapewniają bezpieczeństwo ich stosowania.

Samo pojęcie należy w sposób jak najostrzejszy wyodrębnić od innych, podobnych.

Z racji szczególnego charakteru tego rodzaju produktów, wszelkie regulacje z nimi

związane należy interpretować w sposób wąski i w powiązaniu z konkretną sytuacja.

Oczekiwanym krokiem ze strony ustawodawcy byłoby dokończenie implementacji

dyrektywy 2001/83/WE w zakresie, o którymmowa jest powyżej. Sam brak imple-

mentacji wielu istotnych przepisów, w tym o podstawach odmowy wydania zgody na

wprowadzenie produktu leczniczego do obrotu. Brak pełnej implementacji należy

Joanna Ryczek

16

uznawać za ogromny błąd, który wpływa negatywnie na świadomość prawa i jedno-

litość orzeczeń. Ta sama uwaga odnosi się także do nieprecyzyjnych sformułowań

w tekście implementowanych przepisów, o których także była mowa wyżej.

Pomimo, że regulacja odnosząca się do tradycyjnych produktów leczniczych

roślinnych nie jest rozbudowana, ich analiza i stosowanie mogą budzić wiele trudności,

które miałam nadzieję wyjaśnić. Przy stosowaniu tego regulacji należy zachowywać

ostrożność, mając na uwadze zdrowie i życie pacjentów.

Literatura

1. Produkty roślinne lecznicze, http://www.prawo-farmaceutyczne.pl/prawo-farmaceutyczne-

w-polsce/104-leki-roslinne.html (dostęp: 18.09.2016 r.)

2. Olszewski W. L. (red.), Dybka R., Ignatowicz Z., Miłowska K., Nowak-Chrząszczyk B.,

Sosin-Ziarkiewicz P., Zięcik P., Żarnecka M., Prawo farmaceutyczne. Komentarz,

Warszawa 2016

3. Kondrat M. (red.), Masełbas W., Stefańczyk-Kaczmarzyk J., Zieliński W., Prawo

farmaceutyczne. Komentarz, Warszawa 2016


Artykuł ma na celu zebranie i kompleksowe przedstawienie regulacji dotyczącej tradycyjnego produktu

leczniczego roślinnego. Artykuł odnosi się zarówno do ustawy Prawo farmaceutyczne, jak i regulacji

unijnych. Celem było nie tylko opracowanie przeglądowe, ale także przedstawienie postulatów dla

ustawodawcy, ulepszających istniejącą regulację.

Słowa kluczowe: lek roślinny, roślinny produkt leczniczy, OTC, tradycyjny produkt leczniczy roślinny,

farmacja, Prawo farmaceutyczne

Tadicional herbal medicinal product in Polish legal system

The aim of this article is collecting and presentation all of regulations concerning the traditional herbal

medicinal product. Article refers to the Polish Pharmaceutical law as well as the European regulations. The

aim of this paper is not the only review, but it present the postulates for legislator for better regulations too.

Keywords: medicinal product, herbal medicinal product, OTC, traditional medicinal product, pharmacy,

Pharmaceutical law

17

Katarzyna Olesińska1, Danuta Sugier

2, Katarzyna Luchowska

3

Znaczenie gospodarcze roślin leczniczych

1. Wprowadzenie

Rośliny lecznicze cieszą się niesłabnącym zainteresowaniem ludzi od starożytności

po współczesne czasy. Obecnie nawet w krajach najbardziej uprzemysłowionych

obserwuje się wzrost zainteresowania ziołolecznictwem. Niewątpliwie ma to związek

z szerzeniem się tzw. chorób cywilizacyjnych, spadkiem naturalnej odporności na

infekcje oraz wzrostempodatności na różnego rodzaje alergie.

Rośliną leczniczą wg definicji Światowej Organizacji Zdrowia jest każda roślina,

która podawana człowiekowi lub zwierzęciu w jakiejkolwiek postaci wywiera

uchwytne działanie fizjologiczne.Spośród ponad 400 tys. gatunków roślin poznanych

na Ziemi, za rośliny leczniczeuznajesię około 40 tys., natomiast w handlu światowym

znajduje się niewiele ponad 900 gatunków. Obecnie ok. 2 tys. roślin leczniczych

wymienionych jest farmakopeach narodowych [1].

W Polsce uprawia się ok. 80 gatunków roślin leczniczych, a blisko 100 jest po-

zyskiwanych ze stanowisk naturalnych. Produkcja zielska jest znaczącym kierunkiem

rolnictwa, wytwarza surowce wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu

(m.in. farmaceutycznego, spożywczego, kosmetycznego i barwierskiego).

2. Cel pracy

Celem opracowana jest zebranie i usystematyzowanie informacji dotyczących

gospodarczego wykorzystania roślin leczniczych. Wskazano główne kierunki rozwoju

krajowego rynku surowców zielarskich. Podkreślono znaczenie ziół dla przemysłu

farmaceutycznego, spożywczego, kosmetycznego oraz dla rolnictwa.

3. Medycyna i farmacja

Monografie szczegółowe substancji i przetworów roślinnych zebrane w IX

Farmakopei Polskiej liczą 234 pozycje. Jednocześnie autorzypodkreślają, że nie jest to

zbiór wyczerpany [12].

1 [email protected], Katedra Roślin Przemysłowych i Leczniczych, Wydział Agrobioinżynierii,

Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie 2 [email protected], Katedra Roślin Przemysłowych i Leczniczych, Wydział Agrobioinżynierii,

Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie 3 [email protected], Katedra Roślin Przemysłowych i Leczniczych, Wydział

Agrobioinżynierii, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie

Katarzyna Olesińska, Danuta Sugier, Katarzyna Luchowska

18

Obok tradycyjnego wykorzystania ziół i preparatów roślinnych stosowanych

w leczeniu różnych dolegliwości, np. gastrycznych, przeziębień i stanów zapalnych,

coraz częstsze są doniesienia dotyczące nowych kierunków w ziołolecznictwie.

Badania dotyczą m.in. zastosowaniafitozwiązków w roli radioprotektorów w procesie

niszczenia komórek nowotworowych poprzez napromieniowywanie. Do roślinnych

związków o charakterze radioochronnym zaliczane są m.in. flawonoidy, kwasy

fenolowe, alkaloidy, likopen, polisacharydy oraz fitohormony, zawarte np. w czosnku

(Allium sp.), zielonej herbacie (Camellia sp.), imbirze (Zingiber sp.), dziurawcu

(Hypericum sp.) i aronii (Aronia sp.) [13]. Działanie antynowotworowe mamiędzy

innymikurkumina zawarta w kłączu ostryżu długiego (Curcuma longa L.). Wykazuje

ona właściwości hamujące ekspresję enzymów katalizujących przemiany fosfolipidów

błony komórkowej, które sprzyjają powstaniu prostanoidówodpowiedzialnych za

pojawianie się komórek nowotworowych gruczołupiersiowego [14]. Z kolei

surowcami istotnymi w profilaktyce ileczeniu depresji są m.in. żeń-szeń właściwy

(Panax ginseng C. A. Meyer), kmin rzymski (Cuminum cyminum L.), herbatachińska

(Camellia sinensis (L.) O. Kuntze), dziurawiec zwyczajny (Hypericum perforatum L.)

oraz pieprz metystynowy (Piper methysticum G. Forster) [15].

W ostatnich latach ziołolecznictwo w Polsce znajduje coraz więcej zwolenników

i cieszy się uznaniem wśród dużej części społeczeństwa. Zaletą ziół jest to, że wiele

produkowanych z nich preparatów działa łagodnie iwielokierunkowo. O popularności

ziołolecznictwa może świadczyć wartość rynku leków bez recepty (Over The Counter),

która w 2015 roku wynosiła ok. 12 mld zł. [6]. W Polsce najczęściej wybierane są

tradycyjne preparaty ziołowe na ból gardła, dolegliwości wątroby, o działaniu

uspokajającym i nasennym oraz przeciw grypie i przeziębieniu.

Ponadto warto podkreślić, że leki roślinne są szczególnie przydatne w leczeniu

chorób przewlekłych, gdyż mogą być stosowane przez długi okres czasu, są tole-

rowane przez organizm oraz wykazują mniejsze spektrum działań niepożądanych niż

leki syntetyczne [6]. Z tego też względu są zalecane w długotrwałej farmakoterapii

i pediatrii [7].

4. Dieta

Wraz ze wzrostem świadomości ekologicznej konsumentów i promocją zdrowego

żywienia zwiększa się zainteresowanie żywnością funkcjonalną i związanymi z nią

nutraceutykami oraz suplementami diety. Według International Food Information

Council (IFIC) żywność funkcjonalną poza korzyściami żywieniowymi (odżywczymi)

wyróżnia oddziaływanie prozdrowotne [8]. Zaliczane są do niej nieprzetworzone

warzywa i owoce, herbata (zawiera polifenole, o działaniu antyoksydacyjnym), sok

żurawinowy (odkaża drogi moczowe), oleje roślinne – szczególnie lniany i konopny

bogaty w niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe (NNKT), czy też produkty

spożywcze o obniżonej zawartości cukru dosładzane stewią [9]. Z kolei nutraceutyki są

to składniki biologicznie aktywne, które mogą być składnikiem żywności funkcjo-


19

nalnej lub występować oddzielnie i wywierają korzystnyoraz udokumentowany wpływ

na zdrowie. Zwykle stosowane są w ilościach wyższych niż te, które występują

w tradycyjnych produktach żywnościowych [10]. Zalicza się do nich między innymi

błonnik pokarmowy, oligosacharydy – np. inulinę występującą w bulwach topi-

namburu (Helianthus tuberosus L.) i kłączach perzu właściwego (Elymus repens (L.)

Gould), związki fenolowe i witaminę C oraz inne antyoksydanty zawarte w owocach

bzu czarnego (Sambucus nigra L.), derenia jadalnego (Cornus mas L.), dzikiej róży

(Rosa canina L.) oraz czarnej jagody (Vaccinium myrtillus L.), a także flawonoidy

i sterole roślinne [10, 11, 12]. Zgodnie z ustawą o bezpieczeństwie żywności i ży-

wienia z 2006 r. suplementy diety to różnego rodzaju środki spożywcze, które mają za

zadanie uzupełnić codzienną dietę oraz stanowią skoncentrowane źródło witamin,

minerałów, czy też substancji o działaniu odżywczym lub fizjologicznym [13]. Z me-

dycznego punktu widzenianie są preparatami leczniczymi, mimo że wiele z nich

wzbogacanych jest w wyciągi ziołowe. Suplementy mogą być przyjmowane przez

osoby zdrowe, u których stwierdzono niedobór pewnych składników diety [14].

W diecie wykorzystywane są także rośliny należące do używek. W przypadku

stosowania niewielkich daweksubstancji aktywnych zawartych w tych roślinach,

wykazują one właściwości lecznicze – np. nasiona krzewu kawowego (Coffea sp.) uży-

wane w małych ilościach odtruwają organizm, stymulują układ nerwowy, natomiast

przedawkowanie grozi bezsennością, uczuciem niepokoju, zaburzeniami krążenia.

Ponadto do używek roślinnych zalicza się także herbatę (Camellia sinensis (L.)

O. Kuntze), która jest źródłem antyoksydantów o działaniu antyrakowym, kakao

(Theobroma cacao L.) bogate w polifenole oraz tłuszcz, herbatę paragwajską, czyli

yerba mate (Ilex paraguariensis A. St. Hil.) o działaniu pobudzającym i hemolitycznym,

a także drzewo kola (Cola sp.) usuwające zmęczenie psychiczne i fizyczne [15].

5. Przemysł

5.1. Przemysł spożywczy

Rośliny lecznicze znajdują wykorzystanie w przemyśle spożywczym, jako źródło

naturalnych barwników, konserwantów oraz substancji odpowiadających za smak

i zapach produktów. Ze względu na liczne doniesienia na temat szkodliwości

syntetycznych barwników spożywczych, które mogą wywoływać alergie, bóle głowy

i inne zaburzenia, wzrasta zainteresowanie naturalnymi barwnikami żywności [16, 17].

Producenci żywności wychodząc naprzeciw oczekiwaniom klientów, coraz częściej

wykorzystują barwniki pochodzenia naturalnego, bezpieczne dla zdrowia człowieka,

których rynek stale się rozwija. W latach 2010-2015 stwierdzono wzrost produkcji

barwników naturalnych o 15-20% w stosunku do lat wcześniejszych.

W Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z dnia 22 listopada 2010 r. zamieszczony jest

wykaz barwników dozwolonych do stosowania w żywności, który obejmuje 42

barwniki, w tym 13 naturalnych pochodzących z roślin leczniczych (tabeli 1) [18].


20

Tabela 1. Wykaz barwników spożywczych pochodzenia roślinnego

Numer wg oznaczeń

systemu Unii

Europejskiej

Nazwa własna

barwnika

Barwa Roślina, z której

jest otrzymywany

E 100 Kurkumina

(kurkuma) żółta ostryż długi

E 132 Indygo

(indygotyna) niebieska

indygowiec

barwierski, urzet

barwierski, rdest

ptasi

E 140 Chlorofile

i chlorofiliny zielona

lucerna, pokrzywa

zwyczajna

E 141

Kompleks

miedziowy

chlorofilu lub

chlorofiliny

zielona lucerna, pokrzywa

zwyczajna

E 160 a Karoteny żółty,

pomarańczowy

marchew

zwyczajna,

pieprzowiec roczny

E 160 b Annato żółta arnota właściwa

E 160 c Kapsaicyna czerwona pieprzowiec roczny

E 160 d Likopen czerwona pomidor, czerwony

grejpfrut

E 161 a Flawoksantyna pomarańczowa nagietek lekarski

E 161 b Luteina żółta dynia zwyczajna

E 161 d Rubiksantyna żółta płatki dzikiej róży

E 162 Betanina (czerwień

buraczana)

ciemnoczerwona do

fioletowej burak ćwikłowy

E 163 Antocyjany

czerwone, niebieskie

lub fioletowe

w zależności od pH

czarna porzeczka,

aronia, malina

Źródło: Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 22 listopada 2010 r. w sprawie dozwolonych substancji

dodatkowych zawiera wykaz barwników dozwolonych do stosowania w żywności [18]

Poza związkami barwnymi z ziół otrzymuje się aromaty na bazie olejków ete-

rycznych, które nadają swoisty zapach i smak żywności, konserwują ją (ze względu na

charakter antyseptyczny) oraz wspomagają procesy trawienne. Rośliny znane jako

przyprawowenadają potrawom charakterystyczny smak (np. kminek zwyczajny Carum

carvi L., pieprz czarny Piper nigrum L., ziele angielskie, czyli korzennik lekarski

Pimenta dioica (L.) Merr.). Wiele przypraw wykorzystuje się w kuchni ze względu na

niepowtarzalny aromat, np. lubczyk lekarski (Levisticum officinale W. D. J. Koch),

imbir lekarski (Zingibe rofficinale Rosc.), miętę pieprzową (Menthax piperita L.),

tymianek pospolity (Thymus vulgaris L.), goździkowiec wonny (Eugenia caryophyllata

Thunb.), czy cynamonowiec cejloński (Cinnamomum verum J. S. Presl.) [1, 15, 19].


21

Podczas przechowywania produktów spożywczych dochodzi do zmian walorów

sensorycznych (smak, zapach, barwa, itp.) wskutek utleniania oraz działalności mikro-

organizmów. W celu ich ograniczenia wykorzystuje się przyprawy o właściwościach

antyoksydacyjnych – np. rozmaryn lekarski (Rosmarinus officinalis L.), aloes zwy-

czajny (Aloe vera L.), kozieradkę pospolitą (Trigonella foenum-graecum L.), gorczycę

białą (Sinapis alba L.), szałwię lekarską (Salvia officinalis L.), a także o działaniu

biobójczym – np. czosnek zwyczajny (Allium sativum L.), chrzan pospolity (Armoracia

rusticana P. Gaertn., B. Mey.et Scherb.) oraz tymianek pospolity (Thymus vulgaris L.)

[20, 21].

5.2. Kosmetyki

Kosmoceutyki to preparaty zawierające jeden lub więcej związków bioaktywnych,

przeznaczone do poprawy zdrowia i urody, które oprócz działania kosmetycznego

charakteryzują się działaniem leczniczym i wspomagającym leczenie [22]. W pro-

dukcji naturalnych kosmetyków wykorzystywane są przede wszystkim olejki eteryczne

i oleożywice, oleje, tłuszcze i woski oraz ekstrakty i barwniki pochodzące z różnych

gatunków ziół [23].

W kosmetykach o działaniu odmładzającym istotną rolę odgrywają fitoestrogeny

pochodzące np. z koniczyny łąkowej (Trifolium pratense L.), soi uprawnej (Glycine

max (L.) Meroll.), pietruszki zwyczajnej (Petroselinum sativum Hoffm.) oraz chmielu

zwyczajnego (Humulus lupulus L.). Dla skóry wymagającej nawilżenia dedykowane są

preparaty wzbogacone w substancje biologicznie czynne z kłączy perzu właściwego

(Elymus repens (L.) Gould) oraz oleje z nasion ogórecznika lekarskiego (Borago

officinalis L.) i wiesiołka dwuletniego (Oenothera biennis L.). Dla cery naczynkowej

polecane są produkty zawierające wyciąg z kasztanowca zwyczajnego (Aesculus

hippocastanum L.) oraz arniki (Arnica sp.). W preparatach wzmacniających włosy

i paznokcie częstym dodatkiem jest skrzyp polny (Equisetum arvense L.), natomiast

źródłem antyoksydantów w kosmetykach są rumianek pospolity (Chamomilla recutita

(L.) Rauschert.), nagietek lekarski (Calendula officinalis L.) i pokrzywa zwyczajna

(Urtica dioica L.). Ponadto rośliny lecznicze zawierające saponiny (np. mydlnica

lekarska Saponaria officinalis L.) dostarczają naturalnych detergentów [24, 25].

W przemyśle perfumeryjnym wykorzystywane są olejki eteryczne, które współ-

tworzą perfumy oraz nadają aromat mydłom, szamponom, odżywkom, kremom

i innym produktom kosmetycznym.

5.3. Przemysł włókienniczy i celulozowy

W Polsce do roślin włóknistych zalicza się głównie konopie siewne i len. Olej

z nasion tych roślin posiada właściwości lecznicze dzięki zawartości cennych kwasów

nienasyconych. Olej lniany i konopny wykorzystuje się do produkcji środków farma-

ceutycznych oraz kosmetyczno-leczniczych. Na świecie wiodącą rośliną włóknistą jest

bawełna (Gossypium sp.) dostarczająca 60% światowej produkcji włókna oraz juta


22

(Corchorus sp.) (14%), len (Linum sp.) (7,5%) i konopie (Cannabis sp.) (5,5%). Rośli-

ny te dostarczają tzw. włókien przędnych, z których wytwarzana jest odzież [26].

Z roślin leczniczych otrzymywana jest także celuloza, wykorzystywaną przez

przemysł papierniczy. Dymon wyróżniła 62 lecznicze gatunki włóknodajne, wśród

których zaznały się m.in. świerk, brzoza, sosna zwyczajna, jodła pospolita, topola,

bawełna, konopie oraz ryż siewny [27].

5.4. Produkcja barwników, farb i lakierów

Rośliny barwierskie to zróżnicowana gatunkowo grupa roślin, których cechą

charakterystyczną jest obecność związków barwnych. Zwykle barwniki występują

tylko w niektórych organach, np. owocach aronii, płatkach chabra bławatka, nadając

im charakterystyczną barwę. Związki barwne to grupa silnie zróżnicowana pod wzglę-

dem składu chemicznego. W tabeli 2 przedstawiono przykłady substancji barwiących

z uwzględnieniem gatunku rośliny, w której są obecne.

Tabela 2. Związki barwne i przykłady ich występowania w roślinach leczniczych

Substancja

chemiczna

Barwa Roślina barwierska

Flawonoidy żółta

pomarańcza gorzka, przytulia

pospolita, dziewanna

wielkokwiatowa

Antocyjany

czerwona, niebieska lub fioletowa

(w zależności od pH)

bez czarny, winogrona, śliwa

tarnina, chaber bławatek

Pochodne

antracenu

czerwona, pomarańczowa lub żółta marzanna barwierska, szakłak

pospolity, kruszyna pospolita

Karotenoidy żółta lub pomarańczowa

pieprzowiec roczny, dynia

zwyczajna, rezeda żółta

Naftochinony żółta lub pomarańczowa

orzech włoski, dziurawiec

zwyczajny

Alkaloidy niebieska urzet barwierski, rdest ptasi

Chlorofil zielona

pokrzywa zwyczajna, serdecznik

pospolity, szpinak

Źródło: opracowanie własne

Historia kolorowania tkaninbarwnikami roślinnymi sięga 4000-5000 lat. Prekurso-

rami barwiarstwa byli starożytni Egipcjanie, Hindusii, Peruwiańczycy wykorzystujący

indygo otrzymywany z indygowca barwierskiego (Indigo feratinctoria L.) [28, 29, 30].

W XIX w. barwniki naturalne zastąpione zostały przez syntetyczne, jednak wzrost


23

świadomości ekologicznej konsumentów oraz potrzeba ochrony środowiska przyczy-

niają się do „renesansu roślin barwierskich”. Czajkowski [28] sugeruje, że dalszy

wzrost zainteresowania naturalnymi koloryzatorami zawęzi się jedynie do barwienia

włókien naturalnych oraz krótkich serii „odzieży ekologicznej”. Ograniczeń użycia na

większą skalę naturalnych substancji barwiących upatruje w niewystarczającej trwa-

łości zabarwienia, utrudnieniach w przemysłowym procesie barwienia (np. poprzez

dodatkowe etapy suszenia) oraz ograniczonej palecie odcieni [28]. Trwałość barwy

związana jest m.in. z oddziaływaniem na tkaniny czynników fizycznych, mechanicz-

nych oraz chemicznych. Prace badawcze prowadzone w Instytucie Włókien Natural-

nych i Roślin Zielarskich w Poznaniu pozwoliły na określenie grupy roślin barwier-

skich o wysokiej odporności na promieniowanie UV, do której zaliczono kozieradkę

pospolitą (Trigonella foenum-graecum L.), rdest ptasi (Polygonum aviculare L.)

i nachyłek barwierski (Coreopsis tinctoria L.) [31]. Prowadzone są coraz liczniejsze

badania dotyczące możliwości wykorzystania odpadów z drewna oraz pochodzących

z przemysłu spożywczego do produkcji barwników naturalnych [32, 33].

Z barwników roślinnych otrzymywano dawniej także farby stosowane w ma-

larstwie. Zaawansowane metody badawcze pozwoliły na wyodrębnienie w zabytko-

wych dziełach malarskich licznych związków barwiących pochodzących z urzetu bar-

wierskiego (Isatis tinctoria L.), marzanny barwierskiej (Rubia tinctorum L.) oraz roślin

produkujących taniny (np. krzew herbaciany Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) [29].

Ze względu na antyseptyczne działanie wielu ziół przypuszcza się, że barwniki

roślinne z nich otrzymywane mogą ograniczać degradację mikrobiologiczną powłok

farb, czego przykładem jest dodatek ekstraktu chmielowego, zapewniający działanie

antybakteryjne [34].

6. Rolnictwo, ochrona roślin, ekologia i ochrona środowiska

Zioła uprawiane są w Polsce w na powierzchni ok. 15 tys. ha, w ok. 20 tys. gospo-

darstw, z których na rynek trafia ok. 20 tys. ton surowców [35]. Polski przemysł zie-

larski wykorzystuje od 150 do 170 gatunków roślin leczniczych [36] i zalewie 30%

krajowej produkcji ziół. Największą powierzchnię upraw zajmują mięta pieprzowa

(Mentha x piperita L.), rumianek pospolity (Chamomilla recutita (L.) Rauschert.),

tymianek pospolity (Thymus vulgaris L.), kozłek lekarski (Valeriana officinais L.),

ostropest plamisty (Silybum marianum (L.) Gaertn.) i melisa lekarska (Melissa

officinalis L.) [35].

Zgodnie z rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 1307/2013

rolnicy ubiegający się o płatność z tytułu tzw. zazielenienia podlegają obowiązkowi

realizacji praktyki dywersyfikacji upraw oraz praktyki utrzymania obszaru proekolo-

gicznego. Do dywersyfikacji zobowiązane są gospodarstwa o powierzchni od 10 ha

wzwyż. W przypadku gospodarstw, których areał przekracza 15 ha, a grunty orne

stanowią ponad 25% lub przekraczają powierzchnię 30 ha, obowiązkowe staje się

dodatkowo posiadanie obszarów proekologicznych. Dywersyfikacja upraw ma na celu


24

ograniczenie monokultur i wprowadzenie nowych kierunków upraw – także upraw

roślin zielarskich. Obszary proekologiczne to m.in. trwałe użytki zielone (łąki

i pastwiska), ugory, miedze, strefy buforowe między siedliskami oraz międzyplony,

wśród których największą popularnością cieszy się gorczyca (Sinapis sp.) zaliczana do

roślin leczniczych. Typowymi roślinami dla obszarów proekologicznych są zioła

występujące w runi łąkowej [37]. W tabeli 3 przedstawiono przykłady roślin leczni-

czych łąk i pastwisk wraz z ich właściwościami [38].

Tabela 3. Właściwości wybranych ziół występujących na użytkach zielonych

Właściwości Gatunki roślin

Ściągające głowienka pospolita, macierzanka piaskowa,

szczaw tępolistny

Przeciwzapalne

babka lancetowata, dziurawiec zwyczajny,

głowienka pospolita, kocanki piaskowe,

krwawnik pospolity, lnica pospolita,

macierzanka piaskowa

Czyszczące krew fiołek trójbarwny, mniszek lekarski, perz

właściwy

Przeciwkrwotoczne koniczyna łąkowa

Osłaniające i wzmacniające babka lancetowata, koniczyna łąkowa,

koniczyna polna, macierzanka piaskowa

Wykrztuśne

babka lancetowata, biedrzeniec mniejszy,

fiołek trójbarwny, jastrzębiec kosmaczek,

koniczyna łąkowa, mniszek lekarski

Uspokajające, przeciwdepresyjne dziurawiec zwyczajny, kozłek lekarski,

macierzanka piaskowa

Żółciopędne

cykoria podróżnik, dziurawiec zwyczajny,

kminek zwyczajny, krwawnik pospolity,

mniszek lekarski

Rozkurczowe biedrzeniec mniejszy, dziurawiec zwyczajny,

krwawnik pospolity, kocanki piaskowe

Źródło: Dąbkowska T., Charakterystyka wybranych gatunków ziół i chwastów użytków zielonych, 2013 [38]

Według Dąbkowskiej [38] zioła są cennym dodatkiem paszowym w runi użytków

zielonych w przypadku, gdy pojedyncze gatunki stanowią mniej niż 5% udziału.

Dostarczają one białka, składników mineralnych, witamin oraz metabolitów wtórnych

o działaniu terapeutycznym na organizmy zwierząt [39]. Liczni autorzy donoszą

o pozytywnym wpływie dodatku ziół w paszach na zdrowotność i produkcyjność

zwierząt hodowlanych oraz jakość uzyskiwanych produktów mlecznych i mięsnych.

Dodatek koniczyny czerwonej (Trifolium pratense L.) i siemienia lnianego korzystnie

wpływał na skład kwasów tłuszczowych w mleku krów [40]. Z kolei pokrzywa

zwyczajna (Urtica dioica L.), kminek zwyczajny (Carum carvi L.) i kozibród łąkowy

(Tragopogon pratensis L.) pobudzały wydzielanie mleka u owiec. Na smak mięsa


25

jagniąt korzystnie wpływał dodatek m.in. lubczyku (Levisticum officinale W. D. J.

Koch.), kopru ogrodowego (Anethum graveolens L.) i melisy lekarskiej (Melissa

officinalis L.) [39]. Olejek z tymianku, rozmarynu i szałwii zwiększał wykorzystanie

paszy i masę jaj kur nieśnych. W przypadku kurcząt zarażonych oocystami Eimeria sp.

korzystnie na produkcyjność wpływały ekstrakty z czosnku (Allium sativum L.),

szałwii (Salvia officinalis L.), jeżówki purpurowej (Echinacea purpurea (L.) Moench.),

tymianku (Thymus vulgaris L.) oraz oregano (Origanum vulgare L.). Z kolei podawa-

nie koniom preparatu zawierającego wyciąg z jeżówki (Echinacea sp.) skutkowało

wzrostem odporności (zwiększenie się liczby limfocytów, neutrofili oraz aktywności

fagocytarnej makrofagów) oraz tolerancji na wysiłek, za co może odpowiadać poprawa

hematokrytu. Dowiedziono również, że włączenie do diety koni siemienia lnianego

zmniejsza reakcję alergiczną na ukąszenia komarów oraz poprawia stan sierści

zwierząt [41].

Rolnictwo jest szczególną działalnością gospodarczą, która silnie związana

z środowiskiem naturalnym dostarcza środków niezbędnych do funkcjonowania

społeczeństwa. Nieprawidłowa z ekologicznego punktu widzenia działalność rolnicza

oparta na wysokim zużyciu chemicznych środków produkcji (pestycydów, nawozów

mineralnych) oraz monokulturach, przyczynia się do degradacji biosfery. Obecność

ziół w uprawach korzystnie wpływa na bioróżnorodność – także agrofauny (np.

zapylacze i pozytywnie oddziałujące na plenność upraw owady drapieżne eliminujące

szkodniki) oraz roślin uprawnych (występowanie niewielkiej ilości chabra bławatka

w łanie żyta pozytywnie wpływa na jego plonowanie). Ponadto allelozwiązki zawarte

w roślinach uznawanych za lecznicze mogą być wykorzystane do ochrony roślin przed

szkodnikami, patogenami oraz zastąpić syntetyczne herbicydy [42].

Poza ograniczaniem zachwaszczenia wyzwaniem dla rolnictwa jest ochrona roślin

przed patogenami. Do strat w plonach przyczyniają się m.in. grzyby porażające rośliny

uprawne. W poszukiwaniu naturalnych metod walki z tymi patogenami oceniono

grzybobójcze działanie ekstraktu z grejpfruta i olejku pomarańczowego. Porównując

działanie środków syntetycznych i w/w preparatów naturalnych wykazano, że

w uprawach ogórka osiąga się porównywalną skuteczność w zwalczaniu mączniaka

rzekomego olejkiem pomarańczowy i standardowym środkiem zawierającym

wodorotlenek miedzi [43]. Również preparaty na bazie czosnku, cebuli i skrzypu

zwalczająpatogeny grzybowe roślin uprawnych [44].

Substancje czynne zawarte w roślinach o działaniu leczniczym mają działanie

repelentne (odstraszające) lub biobójcze wobec szkodników upraw. Użycie olejku

lawendowego w uprawie rzepaku ozimego ograniczało liczebność trzech badanych

gatunków chowaczy, a w szczególności chowacza podobnika [45]. Zastosowanie

alkoholowego wyciągu z arcydzięgla litworu skutkowało ograniczeniem masy ciała

gąsienic bielinka kapustnika o 92,7 mg po 48 godzinach i 95,3% ich śmiertelnością po

upływie 6 dni. Wyższą śmiertelność larw odnotowano po użyciu wyciągów wodnych

oraz alkoholowych z bielunia dziędzierzawy (95,3 i 97%), machorki (96,7 i 95,7%)

oraz tytoniu (99,3 i 97,7%) [46]. Uszkodzenia roślin i straty plonów z tym związane


26

ograniczane są poprzez wykorzystanie także innych ziół – np. bzu czarnego, bylicy

piołun [45], lubczyku lekarskiego, nagietka lekarskiego, dąbrówki rozłogowej, ruty

zwyczajnej, czosnku zwyczajnego, dziurawca zwyczajnego i orzecha włoskiego [46].

7. Rośliny dekoracyjne

Wiele roślin leczniczych ma wysokie walory estetyczne, przez co znajdują uznanie

wśród ogrodników i jest utożsamianych głównie z ich dekoracyjnym charakterem

(tabela 4). Badania lubelskich ogrodów podręcznych wskazują na obecność we florze

miejskiej licznych roślin zielarskich. Wśród gatunków jednorocznych wymieniane

sąm.in. nagietek lekarski (Calendula officinalis L.), rącznik pospolity (Ricinus

communis L.), nasturcja ogrodowa (Tropaeolum majus L.) oraz słonecznik zwyczajny

(Helianthus annuus L.). Gatunki dwuletnie reprezentowane są przez wiesiołka

dwuletniego (Oenother abiennis L.) oraz naparstnicę purpurową (Digitalis purpurea

L.), najliczniejszą grupą roślin ogrodów miejskich są byliny – bluszcz pospolity

(Hedera helix L.), kokoryczka wielokwiatowa (Polygonatum multiflorum (L.) All.)

i jałowiec sabiński (Juniperus sabina L.) [47].

W charakter tradycyjnych ogrodów wiejskich wpisuje się obecność ziół, która

nadaje założeniu cech ogrodu użytkowego. Lipińska i in. [48] podają, że ogrody

wiejskie podlegają obecnie silnej presji ze strony nowoczesnych koncepcji ogrodów

miejskich, co przyczynia się do ograniczania liczebności gatunków rodzimych,

typowych dla tego typu założeń, w tym także roślin leczniczych. Prace badawcze

dowodzą jednak, że gospodarstwa agroturystyczne posiadające ogród ziołowy są

atrakcyjniejsze dla odwiedzających ze względu na możliwość wykorzystania świeżych

roślin w kuchni oraz w ramach naturalnej aromatoterapii [49].

Tabela 4. Przykłady roślin leczniczych o dekoracyjnym charakterze

Nazwa polska Nazwa

łacińska Pokrój

Cecha

dekoracyjna Działanie lecznicze

Barwinek

pospolity Vinca minor L.

płożąca się

bylina

zimozielone

błyszczące liście,

niebieskie kwiaty

pędy – rozszerza

naczynia krwionośne,

obniża ciśnienie krwi

Bez czarny Sambucus

nigra L.

krzew lub

niewielkie

drzewo

duże, kremowe

baldachogrona,

czarne,

błyszczące owoce

kwiaty – napotnie,

uszczelniają naczynia

krwionośne,

owoce – odtruwają,

obniżają ciśnienie

krwi

Chaber

bławatek

Centaurea

cyanus L.

roślina

zielna

błękitne

kwiatostany

kwiaty – żółciopędne,

moczopędne,

przeciwzapalne

Cis pospolity Taxus baccata

L.

krzew lub

niewielkie

drzewo

zimozielone igły,

czerwone owoce

igły, kora – hamują

rozwój komórek

rakowych


27

Dąb

szypułkowy

Quercus

robur L. drzewo

wysokie drzewo,

korona

nieregularna

kora – w biegunkach,

zatruciach,

zapaleniach skóry

Dereń jadalny Cornus mas L.

krzew lub

niewielkie

drzewo

purpurowe

gałęzie, liście

jaśniejsze od

spodu

liście, kwiaty, kora

owoce

– w zaburzeniach

trawienia

Głóg

dwuszyjkowy

Crataegus

oxyacantha L.

krzew lub

niewielkie

drzewo

białe lub różowe

kwiaty, czerwone

owoce

białe kwiaty, owoce

– wzmacniają serce,

rozkurczają mięśnie

gładkie

Jeżówka

purpurowa

Echinacea

purpurea (L.)

Moench.

roślina

zielna

purpurowe

kwiatostany

ziele i korzeń

– podnosi odporność,

działanie

przeciwnowotworowe

Kosaciec

niemiecki

Iris germanica

L.

roślina

zielna

szablaste liście,

fioletowe kwiaty

kłącze – wykrztuśne,

powlekające

Lawenda

wąskolistna

Lavandula

angustifolia

Mil.

krzewinka

fioletowe

kwiatostany,

srebrzyste liście

kwiaty – uspokajające,

antyseptyczne

Lipa

drobnolistna

Tilia cordata

Mill. drzewo

okazałe drzewo,

kremowo żółte

kwiaty

kwiaty – uspokajające,

napotne

Macierzanka

piaskowa

Thymus

serphyllum L. krzewinka

gęste ulistnienie,

fioletowe kwiaty

ziele – antyseptyczne,

wykrztuśne

Nagietek

lekarski

Calendulaoffici

nalis L.

roślina

zielna

pomarańczowe

kwiaty

kwiaty

– przeciwzapalne,

antyseptyczne

Piwonia

lekarska

Poeonia

officinalis L.

roślina

zielna

duże,

ciemnoczerwone

kwiaty

kwiaty – w chorobach

serca,

ziele – hemoroidy,

reumatyzm

Rącznik

pospolity

Ricinus

communis L.

w Polsce

roślina

zielna

duże liście,

czerwone duże

kwiatostany

nasiona – olej

o działaniu

przeczyszczają-cym,

zmiękczającym skórę

Róża dzika Rosa canina L. krzew

białe lub

jasnoróżowe

kwiaty, czerwone

owoce

owoce – bogate w wit.

C, wzmacniające

działanie,

antyrodnikowe

Stokrotka

pospolita

Bellis perennis

L.

roślina

zielna

białe lub

różowawe kwiaty

kwiaty – wykrztuśne,

w stanach zapalnych

dróg oddechowych


28

Szałwia

lekarska

Salvia

officinalis L. krzewinka

srebrzyste liście,

fioletowe

kwiatostany

liście

– przeciwzapalne,

antyseptyczne

Śnieżyczka

przebiśnieg

Galanthusniv

alis L.

roślina

zielna

niebieskawe

liście, białe

kwiaty

cebula i ziele

– w chorobach

neurologicznych

Werbena

lekarska

Verbena

officinalis L.

roślina

zielna

bladofioletowe

kwiatostany

ziele – bezsenność,

napięcie nerwowe

Zimowit

jesienny

Colchicumau

tumnale L.

roślina

zielna fioletowe kwiaty

nasiona – kolchicyna

w lekach

cytostatycznych


8. Podsumowanie

Rośliny lecznicze to zróżnicowana pod względem systematycznym grupa roślin.

Obejmuje wiele gatunków wykorzystywanych przez człowieka w szerokim spektrum

– od roślin stosowanych w farmacji, medycynie i diecie, po rośliny ściśle utożsamiane

z przemysłowym zastosowaniem (gatunki barwierskie, włóknodajne i celulozowe).

Obecne trendy w żywieniu i silnie propagowany „ekologiczny” styl życia są coraz

bardziej popierane przez konsumentów, którzy świadomie poszukują produktów

wpisujących się w tę tematykę. W tej sytuacji przemysł, szczególnie spożywczy

i kosmetyczny wykorzystuje naturalne preparaty, w tym także pochodzenia roślinnego,

które charakteryzują się większym bezpieczeństwem zdrowotnym oraz ograniczonym

(w porównaniu do środków syntetycznych) obciążeniem środowiska. Aby spełniać

coraz wyższe wymagania stawiane producentom żywności, rolnictwo zmuszone jest do

poszukiwania nowatorskich rozwiązań w sferze ochrony roślin, żywienia zwierząt

i zapewniania im dobrostanu. Dlatego też wśród ogromnej puli substancji aktywnych

zawartych w roślinach leczniczych, poszukuje się tych o potencjale bakterio- i grzybo-

bójczym, stymulujących plonowanie, poprawiających kondycję zwierząt gospodarskich

i korzystnie wpływających na jakość wytwarzanych surowców.

Ochrona bioróżnorodności sprzyja zachowaniu naturalnych siedlisk gatunków

roślin uznawanych za lecznicze. Ponadto liczne prace związane z przenoszeniem ziół

do systemów uprawnych pomagają chronić rośliny lecznicze, a poprzez agrotechnikę

wpływać na skład chemiczny i zawartość uzyskiwanych substancji aktywnych znajdu-

jących zastosowanie w lecznictwie i przemyśle.

Analiza zgromadzonej literatury pozwala domniemywać, że rośliny lecznicze nie

straciły znaczenia farmaceutycznego, przemysłowego, rolniczego, czy ozdobnego.

Wręcz przeciwnie, dzięki wracaniu do „naturalnego” stylu życia ich rola wzrasta.


29

Literatura

1. Kołodziej B., Uprawa ziół. Poradnik dla plantatorów, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze

i Leśne, (2010), s. 9-33

2. Urząd Rejestracji ProduktówLeczniczych, Farmakopea IX, Warszawa, (2011)

3. Szejk M., Kołodziejczyk-Czepas J., Żbikowska H. M., Radioprotektory w radioterapii

– postępy w dziedzinie możliwości wykorzystania fitozwiązków, Postępy Higieny

i Medycyny Doświadczalnej, 70 (2016), s. 722-734

4. Terlikowska K., Witkowska A., Terlikowski S., Kurkumina w chemoprewencji raka piersi,

Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 68 (2014), s. 571-578

5. Muszyńska I., Łojewski M., Rojowski J., Opoka W., Sułkowska-Ziaja K., Surowce

naturalne mające znaczenie w profilaktyce i wspomagające leczenie depresji, Psychiatria

Polska, 49 (3), (2015), s. 435-453

6. Czarnocki J., Rynek produktów ziołowych w Polsce, KonferencjaZielarstwo

i ziołolecznictwo w Polsce i na świecie, 16. Sejmik Zielarski, 17-18.06.2016r., Trzebaw

7. Horoszkiewicz-Hassan M., Stosowanie leków roślinnych w praktyce pediatrycznej,

Pediatria i Medycyna Rodzinna, 6(4), (2010), s. 328-331

8. Olędzka R., Nutraceutyki, żywność funkcjonalna – rola i bezpieczeństwo stosowania,

Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, XL (1), (2007), s. 1-8

9. Pelc J., Stewia – słodka, bezpieczna i mało znana, Panacea, 1 (46), (2014), s. 15-15

10. Ciepłucha K., Nutaceutyki, Panacea, 2 (7), (2004), s. 11-13

11. Leja M., Mareczek A., Nanaszko B., Antyoksydacyjne właściwości owoców wybranych

gatunków dziko rosnących drzew i krzewów, Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu,

CCCLXXXIII(2007), s. 327-331

12. Jabłońska-Ryś E., Zalewska-Korona M., Kalbarczyk J., Antioxidant capacity, ascorbic acid

and phenolic content in wild edible fruits, Journal of Fruit and Ornamental Plant Research,

17(2),(2009), s. 115-120

13. Dziennik Ustaw 2006 nr 171 poz. 1225, Ustawa z dnia 25 sierpnia 2006 r.

o bezpieczeństwie żywnościi żywienia

14. Bartwicka M., Produkt leczniczy a suplement diety – aspekty prawne, Panacea, 2 (55),

(2016), s. 12-13

15. Rejewski M., Rośliny przyprawowe i używki roślinne, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze

i Leśne, (1992), s. 226-277

16. Rymarczyk B., Gluck J., Rogala B., Dodatki spożywcze jako czynnik wywołujący objawy

nadwrażliwości pokarmowej u osób dorosłych, Alergia Astma Immunologia, 19 (1),

(2014), s. 35-41

17. Krępska M., Jagiełło J., Lasoń-Rydel M., Nowe kierunki i perspektywy rozwoju barwienia

produktów spożywczych barwnikami naturalnymi, Technologia i Jakość Wyrobów,

59 (2014), s. 17-22

18. Dziennik Ustaw 2010 nr 323 poz. 1525, Rozporządzenie Ministra Zdrowie z dnia

22 listopada 2010r. w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych, załącznik 3

19. Kozłowska-Lewecka M., Borowiecka J., Zawartość olejku eterycznego w surowcach

przyprawowych wykorzystywanych w kulinariach, Bromatologia i Chemia

Toksykologiczna, XLIV (2), (2011), s. 217-222

20. Markowska J., Polak E., Kasprzyk I., Ziołowe surowce przyprawowe w przetwórstwie

żywności, Przemysł Spożywczy, 69 (11), (2015), s. 21-25


30

21. Czapska A., Bałasińska B., Szczawiński J., Działanie przeciwbakteryjne

i przeciwutleniające ekstraktów przypraw żywnościowych, Medycyna Weterynaryjna,

62 (3), (2006), s. 302-305

22. Kuczyński S., Kosmeceutyki – więcej niż kosmetyki, Panacea, 1 (14), (2006), s. 20-23

23. Lubbe A., Verporte R., Cultivation of medicinal and aromatic plants for specialty

industrial materials, Industrial Crops and Products, 34 (2011), s. 785-801

24. Kowalska-Wochna E., Kosmetyki z łąk i pól. Wykorzystanie łąki i pastwiska wszystkie górki

i pagórki są aptekami, Panacea, 2 (27), (2009), s. 18-19

25. Kowalska-Wochna E., Kosmetyki z ogrodu, Panacea, 3 (29), (2009), s. 24-26

26. Kapusta F., Włókiennictwo i produkcja włókien naturalnych w Polsce, Nauki Inżynierskie

i Technologie, 57 (2009), s. 34-46

27. Dymon A., Rośliny lecznicze o właściwościach włóknodajnych przydatnych

w papiernictwie, Gazeta Farmaceutyczna, 10 (2010), s. 38-41

28. Czajkowski W., Perspektywa stosowania barwników naturalnych w przemyśle

włókienniczym, Informator Chemika Kolorysty, 20 (2012), s. 9-16

29. Otłowska O. Śliwa-Kaszyńska M., Kołodziejczyk A., Izolacja i identyfikacja naturalnych

substancji barwiących obecnych w próbkach farb artystycznych i tkaninach pochodzenia

historycznego, Wiadomości chemiczne, 70(2016), s. 163-188

30. Jędrzejko K., Rośliny barwierskie w grupie roślin leczniczych i kosmetycznych, Panacea,

4 (2008), s. 8-10

31. Schmidt-Przewoźna K., Zimniewska M., Natural dyeing plants as a source of compounds

protecting against UV radiation, HerbaPolonica, 55 (2009), s. 311-318

32. Bechtold T., Mahmund-Ali A., Mussak R., Reuse of ash-tree (Fraxinus excelsior L.) bark

as natural dyes for textile dyeing: process conditions and process stability, Coloration

Technology, 123 (2007), s. 271-279

33. Bechtold T., Mahmund-Ali A., Mussak R., Anthocyanin dyes extracted from grape

pomance for the purpose of textile dyeing, Journal of the Science of Food and Agriculture,

87 (2007), s. 2589-2595

34. Bortel K., Kuczyńska H., Ślusarczyk A., Badania ekstraktu chmielowego jako naturalnego

środka biobójczego do farb, Przemysł Chemiczny, 92/2 (2014), s. 187-191

35. Chmielewski R., Aktualne trendy w uprawie roślin leczniczych, Konferencja Zielarstwo

i ziołolecznictwo w Polsce i na świecie, 16. Sejmik Zielarski, 17-18.06.2016r., Trzebaw

36. Olewnicki D., Jabłońska L., Orliński P, Gontar Ł., Zmiany w krajowej produkcji zielarskiej

i wybranych rodzajach przetwórstwa roślin zielarskich w kontekście globalnego popytu na

te produkty, Zeszyty Naukowe SGGW w Warszawie Problemy Rolnictwa Światowego,

tom 15 (XXX), zeszyt 1, (2015), s. 68-76

37. Agencja Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa, Zazielenienie. Rolniku! Sprawdź, co

Cię czeka, Broszura, (2014), s 1-34

38. Dąbkowska T., Charakterystyka wybranych gatunków ziół i chwastów użytków zielonych,

Trwałe użytki zielone w gospodarstwach ekologicznych, Seria Rolnictwo ekologiczne pod

red. J. Tyburskiego. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie,(2013), s. 85-114

39. Simska E., Bernacka H., Grabowicz M., Zioła w żywieniu owiec, z uwzględnieniem owiec,

Zeszyty Naukowe nr 252 – Zootechnika 37, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy

im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy, (2009), s. 89-97


31

40. Gabryszuk M., Sakowski T., Metera E., Kuczyńska B., Rembiałkowska E., Wpływ

żywienia na zawartość składników bioaktywnych w mleku krów z gospodarstw

ekologicznych, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3(88), (2013), s. 16-26

41. Radkowska I., Wykorzystanie ziół i fitogenicznych dodatków paszowych w żywieniu

zwierząt gospodarskich, Wiadomości Zootechniczne, R. LI (4), (2013), s. 117-124

42. Jezierska-Domaradzka A., Allelopatyczny potencjał roślin jako możliwośćograniczania

zachwaszczenia upraw rolniczych, Studia i raportyIUNG – PIB, zeszyt 8, (2007), s.23-28

43. Ostrowska A., Robak J., Możliwość ochrony ogórka w uprawie polowej przed mączniakiem

rzekomym z wykorzystaniem środków pochodzenia naturalnego, Poszukiwanie nowych

rozwiązań w ochronie upraw ekologicznych, Instytut Ochrony Roślin Państwowy Instytut

Badawczy, (2008), s. 307-310

44. Przybylak Z., Ekologiczne preparaty na szkodniki i choroby. Poradnik praktyczny,

Wydawnictwo Gaj, (2011), s 31-43

45. Duda M., Dubert F., Wpływ Lavendula angustifolia L. na występowanie chowaczy

w uprawie rzepaku ozimego, Poszukiwanie nowych rozwiązań w ochronie upraw

ekologicznych, Instytut Ochrony Roślin Państwowy Instytut Badawczy, (2008), s. 348-351

46. Wawrzyniak M., Aktywność ekstraktów roślinnych w stosunku do bielinka kapustnika

(Pieris brassicae L.), Poszukiwanie nowych rozwiązań w ochronie upraw ekologicznych,

Instytut Ochrony Roślin Państwowy Instytut Badawczy, (2008), s. 353-364

47. Mackoś-Iwaszko E., Karczmarz K., Rośliny ozdobne stosowane w ogrodach podręcznych,

Teka Komisji Architektury, Urbanistyki i Studiów Krajobrazowych – OL PAN, IX/1

(2013), s. 70-78

48. Lipińska H., Harkot W., Kępka M., Współczesne formy zagospodarowania wiejskich

ogrodów przydomowych na Lubelszczyźnie, Nauka Przyroda Technologie 3/1 (2009), s. 1-8

49. Nurzyńska-Wierdak R., Dzida K., Zawiślak G., Popławska Ż, Znaczenie ogrodów

ziołowych i możliwości wykorzystanie roślin zielarskich w gospodarstwie agroturystycznym

w opinii potencjalnych odbiorców usług agroturystycznych, Annales UMCS, Sectio E,

LXIX (2014), s. 34-43


32


Celem pracy było zebranie i usystematyzowanie informacji dotyczących znaczenia gospodarczego roślin

leczniczych. Polska jest krajem o dużych możliwościach produkcji wysokiej jakości surowców i pro-

duktów zielarskich. Obecnie w uprawie znajduje się ok. 80 gatunków roślin leczniczych, a blisko 100 jest

pozyskiwanych ze stanowisk naturalnych. Produkcją surowców zielarskich zajmuje się prawie 20 tys.

gospodarstw rolnych.

Rośliny zielarskie są wykorzystywane głównie w medycynie i farmacji jako surowce do uzyskiwania

cennych leków ziołowych i preparatów roślinnych. Cieszą się również uznaniem u dietetyków oraz osób

zainteresowanych zdrowym odżywianiem (żywność funkcjonalna i nutraceutyki). W przemyśle spożyw-

czym ceni się je jako ważny składnik smakowy wielu produktów, nadający im naturalny aromat i barwę.

Wśród ziół występują liczne rośliny olejkodajne, które znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle

cukierniczym i kosmetycznym, m.in. w produkcji perfum i aromatyzowaniu różnego typu kosmetyków.

Wraz z większą świadomością ekologiczną konsumentów wzrasta znaczenie ziół w produkcji naturalnych

barwników wykorzystywanych w barwieniu włókien naturalnych, produkcji farb i lakierów oraz

nadawaniu pożądanej barwy produktom spożywczym i kosmetycznym. Wybrane rośliny zielarskie są

wykorzystywane w żywieniu zwierząt. Pasza wzbogacona w zioła wykazuje większą smakowitość, za-

wiera witaminy i minerały oraz związki regulujące trawienie, a także działające antyseptycznie

i immunostymulująco, dzięki czemu możliwe staje się ograniczenie stosowana antybiotyków. Rolnictwo,

szczególnie ekologiczne, poszukuje mniej inwazyjnych metod ochrony roślin i zwierząt. Dlatego coraz

większe znaczenie zyskują związki biologicznie czynne, które mogą być stosowane jakobiocydy

i repelenty naturalnego pochodzenia.

Powyższe przykłady zastosowania roślin leczniczych wskazują na potencjał tej grupy roślin i sugerują

rozwój dalszych badań, dzięki którym możliwe będzie jeszcze szersze ich wykorzystanie.

Słowa kluczowe: zioła, przemysł, rolnictwo, farmacja, kosmetyka

Economic importance of medicinal plants

The aim of the study was to collect and systematise information on the economic importance of medicinal

plants. Poland has great potential of production of high-quality herbal raw materials and products.

Currently, approximately 80 medicinal plant species are cultivated and nearly 100 species are collected in

natural habitats. Herbal raw materials are produced on almost 2 thousand agricultural farms.

Herbal plants are mainly used in medicine and pharmaceutical industry as raw materials for manufacturing

valuable herbal medicines and plant-origin formulations. They are also popular among dieticians and

people interested in healthy nutrition (functional food and nutraceuticals). In food industry, herbs are

highly valued as important components of many food products providing natural flavour and colour. Herbs

comprise a variety of oil-bearing plants, which are widely used in confectionery and cosmetic industries,

e.g. for production of perfumes and aromatisation of many types of cosmetics. The increasing consumers’

environmental awareness is accompanied by increased importance of herbs in production of natural dyes

used for colourisation of natural fibres, production of paints and varnishes, and as colours for food and

cosmetic products. Some herbal plants are used in animal nutrition. Feed enriched with herbs exhibits

greater palatability and contains vitamins, minerals, and compounds that regulate digestion and have

antiseptic and immunostimulatory activity; this contributes to limitation of the use of antibiotics.

Agriculture, especially the organic type, seeks for less invasive plant and animal protection methods.

Hence, bioactive compounds that can be used as natural biocides and repellents are becoming more

important.

These examples of the application of medicinal plants indicate great potential of this plant group and

suggest that further research that will contribute to their wider use should be continued.

Keywords: herbs, industry, agriculture, pharmacy, cosmetics

33

Monika Janeczko1

Emodyna – naturalny antrachinon

o aktywności przeciwnowotworowej i przeciwzapalnej

1. Wstęp

Przyczyny nowotworów mogą być bardzo różne. Większość z tych chorób jest od

nas niezależna (genetyczne predyspozycje), na rozwój innych mamy wpływ, m. in.

przez styl życia i właściwą profilaktykę. Źródłem powstawania nowotworów mogą być

silne, długotrwałe reakcje zapalne, w następstwie których rozwijają się guzy każdego

rodzaju. W tym przypadku stan zapalny zamiast sprzyjać naprawie tkanek powoduje

zmiany patologiczne. Przykładem jest rak żołądka, który rozwija się w następstwie

zapalenia wywoływanego przez bakterię Helicobacter pylori, rak wątrobowokomór-

kowy jako efekt wirusowego zapalenia wątroby typu B czy rak prostaty wywołany

przez zapalenie prostaty [1].

Molekularne podłoże większości nowotworów jest jednakowe i opiera się na

rozregulowaniu wielu szlaków sygnalizacji komórkowej. Skuteczne leki przeciw-

nowotworowe powinny zatem wykazywać plejotropowy charakter, tj. aktywność

wobec wielu celów komórkowych. Konwencjonalne metody leczenia, w tym chemio-

terapia i radioterapia często są nieskuteczne, generują wiele skutków ubocznych oraz

wysokie koszty. Badania nad opracowaniem i wdrożeniem alternatywnych, nie-

toksycznych leków oraz terapii kombinowanych coraz częściej opierają się na

pozyskiwaniu naturalnych chemioterapeutyków z ekstraktów roślinnych. Komponenty

roślinne były wykorzystywane już w starożytności w leczeniu wielu schorzeń i nadal

cieszą się dużym zainteresowaniem, szczególnie w ludowej medycynie Dalekiego

Wschodu [2].

Szeroki zakres zastosowań terapeutycznych wykazują antrachinony pozyskiwane

z korzeni i liści wielu roślin należących m.in. do rodzin Polygonaceae, Rhamnaceae,

Rubiaceae, Fabaceae oraz Scrophulariaceae, jak również z grzybów i porostów.

Wykazują one działanie przeciwhiperlipidemiczne, obniżające poziom cholesterolu,

antyseptyczne, przeciwskurczowe, przeciwnowotworowe, przeczyszczające i ścią-

gające [3].

1 Katedra Biologii Molekularnej, Katolicki Uniwersytet Lubelski Jana Pawła II, ul. Konstantynów 1 I,

20-708 Lublin

Monika Janeczko

34

Rysunek 1. Aktywność biologiczna emodyny [opracowanie własne]

Jednym z najbardziej obiecujących naturalnych antrachinonów o szerokich właści-

wościach leczniczych jest emodyna (rysunek 1). Związek ten jest skutecznym inhibi-

torem wielu szlaków sygnalizacji komórkowej. Potwierdzono jego działanie w hamo-

waniu procesów nowotworzenia na etapie proliferacji, inwazji i angiogenezy.

Ponadto, emodynę stosuje się w leczeniu kamicy żółciowej, zapalenia wątroby,

zapalenia szpiku oraz w leczeniu infekcji bakteryjnych i wirusowych. Ogromny

potencjał terapeutyczny emodyny wynika ze zdolności do interakcji z wieloma celami

molekularnymi, zaangażowanymi w procesy zapalne i nowotworzenie (rysunek 2) [4, 5].

Rysunek. 2. Główne onkogenne cele molekularne regulowane przez emodynę

w leczeniu chorób zapalnych i raka [opracowanie własne]

Emodyna – naturalny antrachinon o aktywności przeciwnowotworowej i przeciwzapalnej

35

2. Przeciwnowotworowa aktywność emodyny

Emodyna hamuje rozwój wielu typów nowotworów [6-8] i reguluje ekspresję

genów związanych z kontrolą apoptozy, onkogenezy, proliferacji, inwazji i przerzutów

komórek rakowych. Działanie przeciwnowotworowe emodyny w różnych rodzajach

nowotworów opiera się na innych mechanizmach działania. Warto zauważyć, że

w terapii skojarzonej antrachinonu z innymi chemioterapeutykami wzrasta ich

skuteczność lecznicza i występuje mniej skutków ubocznych [4].

2.1. Działanie emodyny na proliferację komórek

Wpływ emodyny na proliferację komórek został zbadany i potwierdzony na wielu

nowotworowych liniach komórkowych, w tym raka sutka [9], żołądka [10], trzustki

[11], gruczolaka [12], raka prostaty [13], raka wątroby [14, 15], białaczki, glejaka [16]

i raka płuc [17]. Aktywność ta związana jest z hamowaniem aktywności kinaz

tyrozynowych: MAPK, PKC, NF-ĸB i ERK. Białka te odgrywają ważną rolę w regu-

lacji proliferacji komórkowej, stąd skuteczne hamowanie szlaków sygnalizacyjnych,

w które są zaangażowane wywiera działanie antyproliferacyjne [18]. Wykazano, że

w komórkach raka piersi z nadekspresją HER-2/neu, emodyna hamuje aktywność

kinazy tyrozynowej HER-2/neu [19]. Z kolei w komórkach rakowych jelita grubego

emodyna hamuje fosforylację receptorów czynnika wzrostu śródbłonka naczyń

(VEGF) [20]. Inny antyproliferacyjny mechanizm działania emodyny to indukcja

uszkodzeń DNA wywołanych przez reaktywne formy tlenu (ROS), których stężenie

znacznie wzrasta w komórkach traktowanych tym antrachinonem, co podwyższa

wrażliwość na chemioterapię [21].

Emodyna jest stosowana jako środek wspomagający leczenie innymi chemio-

terapeutykami. Sukcesy takiej terapii odnotowano m.in. w leczeniu skojarzonym

z antybiotykiem przeciwnowotworowym miocyną C w komórkach raka płuc, w któ-

rych wykazano inaktywację kinaz ERK1/2 i obniżenie aktywności ssaczego rekom-

binowanego białka Rad51 zaangażowanego w procesy naprawy DNA. Podobnie we

współleczeniu cisplatyną w komórkach niedrobnokomórkowego nowotworu płuc

NSCLC zaobserwowano znaczne obniżenie ekspresji endonukleaz, enzymów zaanga-

żowanych w naprawę DNA przez usuwanie nieprawidłowych nukleotydów (ERCC1).

Natomiast zastosowanie emodyny wraz z kapecytabiną indukuje cytotoksyczność

poprzez hamowanie ekspresji obydwu białek Rad51 i ERCC1 [21-23].

Inne badania wskazują, że cytotoksyczny potencjał emodyny jest wynikiem hamo-

wania ekspresji czynników antyapoptotycznych XIAP i surwiwiny [24]. Emodyna jest

też skutecznym chemioterapeutykiem w zapobieganiu i leczeniu raka prostaty, poprzez

hamowanie aktywności receptora androgenowego (AR) [25].

Monika Janeczko

36

2.2. Wpływ emodyny na czynnik transkrypcyjny NF-ĸB

NF-ĸB jest prozapalnym czynnikiem transkrypcyjnym, który reguluje transkrypcję

genów biorących udział w proliferacji i przeżywalności komórek. Konstytutywna

ekspresja NF-ĸB jest markerem nowotworzenia i zasadniczo wiąże się z rozrostem

nowotworu, radio- i chemioopornością oraz progresją guza. Tak więc, NF-ĸB jest

ważnym celem terapii przeciwnowotworowej, w której potwierdzono skuteczność

emodyny m.in. w takich procesach jak:

promowanie apoptozy i działanie przeciw metastazie w komórkach raka trzustki

zarówno in vitro jak i in vivo przez hamowanie wiązania NF-ĸB z DNA

i aktywności surwiwiny oraz metaloproteinazy 9 (MMP-9) [26];

obniżenie poziomu degradacji IĸBα, translokacji białka p65 do jądra, a tym

samym hamowanie szlaku sygnalizacji NF-ĸB we współleczeniu z 13-octan-12-

O-tetradekanoiloforbolem (TPA) [27].

2.3. Proapoptotyczny potencjał emodyny

Emodyna jest silnym czynnikiem proapoptotycznym. Apoptoza komórek jest

wyzwalana na drodze dwóch szlaków. Szlak zależny od receptorów śmierci,

czyli zewnętrzny rozpoczyna się od pobudzenia błonowych receptorów śmierci DR.

Obejmuje on ligandy i ich receptory, takie jak FAS, TNF, kaspazy i Bcl2. Szlak

zależny od mitochondriów, czyli inaczej wewnętrzny, w którym czynniki apoptotyczne

uwalniane są z mitochondrów na skutek uszkodzenia DNA, pozbawienia komórek

czynników wzrostu, niedotlenienia lub za pośrednictwem onkogenów [28].

Liczne doniesienia literaturowe wskazują, że emodyna indukuje apoptozę przez

wpływ na produkcję ROS, oraz na ścieżki sygnałowe zależne od kaspaz i mito-

chondriów, w różnych liniach komórek rakowych. W tabeli 1 umieszczone zostały

przykładowe mechanizmy tej aktywności w wybranych liniach komórkowych.

2.4. Wpływ emodyny na szlak PI3K/AKT/mTOR i inne cząsteczki

o potencjale onkogennym

Wewnątrzkomórkowy szlak sygnalizacji PI3K/AKT/mTOR odgrywa zasadniczą

rolę w regulacji cyklu komórkowego. Nieprawidłowości w jego regulacji wiązane są

z rozwojem wielu nowotworów. Emodyna wpływa na szlak sygnalizacyjny na wielu

jego etapach, są to m.in.:

hamowanie ekspresji białek AKT, p-AKT, IĸB-α, p-IĸB-α, p65, p-p65, p-mTOR

i m-TOR, a tym samym promowania apoptozy w komórkach nowotworowych [43];

hamowanie aktywności kinazy PI3K [44];

hamowanie kinazy MAPK i blokowanie oddziaływania receptorów HER2/neu

z Hsp90, co zwiększa wewnątrzkomórkową redestrybucję i ubikwitynację,

a zatem degradację proteasomalną HER2/neu [45].


37

Tabela 1. Wybrane mechanizmy aktywności emodyny jako czynnika proapoptycznego.

Rodzaj komórek

nowotworowych Mechanizm aktywności Źródło

Rak wątroby Huh7,

Hep3B i HepG2

wzrost poziomu ekspresji cykliny A, cykliny B,

CHK2, Cdk2 i p27 oraz obniżenie poziomu

ekspresji p21 i Cdc25C, obniżenie poziomu białka

NF-ĸb/p65 i ekspresji Bcl-2, wzrost poziomu p53,

uwolnienie mitochondrialnego cytochromu c,

aktywacja kaspazy-8 i -9

[29, 30]

Ludzki gruczolakorak płuc

A549

zaburzenie ekspresji p53, aktywacja białka Bax,

uwolnienie cytochromu C, [31]

Białaczkowe komórki

Jurkat

obniżenie ekspresji c-myc, hTERT, Bcl-2,

prokaspazy-3 -8 -9

zwiększenie ekspresji kaspazy-3 i polimerazy poli

ADP rybozy (PARP) selektywne hamowanie

szlaku JAK2/STAT3, hamowanie Mcl-1

(antyapoptotyczne białko z rodziny Bcl-2)

[32, 33]

Rak płaskonabłonkowy

CH27 szlaki śmierci Bax i Fas [34]

Komórki HepG2, Hep3B

and HeLa hamowanie aktywności CK2 [34]

Komórki raka trzustki

K562

hamowanie ekspresji XIAP, surwiwiny i beta-

kateniny

[35-37]

Rak

wątrobowokomórkowy

HCC

apoptoza indukowana przez TRAIL, poprzez

obniżanie aktywności białek antyapoptotycznych,

zwiększona ekspresję białek apoptotycznych i ROS,

które pośredniczą w zwiększeniu ekspresji

receptorów śmierci

[38]

Rak przełyku EC-109 obniżenie wewnątrzkomórkowego pH

i generowane powstawania ROS [39]

Rak sutka MDAMB453

i ludzkiego gruczolakoraka

płuc, Calu-3

apoptoza indukowana szlakiem mitochondrialnym

i aktywacją kaspazy-8 [40]

Rak trzustki Panc-1 odmowę mitochondrialnego potencjału błonowego [41]

Komórki HepG2

indukcja powstawania ROS zmniejszenie

wewnątrzkomórkowego mitochondrialnego

potencjału transbłonowego, aktywacja kaspazy-9

i kaspazy-3, co prowadzi do fragmentacji DNA

[42]


Monika Janeczko

38

Wśród innych istotnych onkogennych cząsteczek komórkowych, na aktywność

których ma wpływ emodyna należy wymienić również topoizomerazę II, enzym

biorący udział w wielu procesach komórkowych takich jak replikacja DNA, rekom-

binacja i transkrypcja. Emodyna stabilizuje kompleksy cięcia Topo II-DNA i hamuje

hydrolizę ATP, co prowadzi do indukcji dwuniciowych przerw, a tym samym

uszkodzeń w DNA [46].

Rozwój i wzrost nowotworów związany jest również z układem hemostazy,

zarówno przez indukcję nadkrzepliwości krwi, zmiany o charakterze skaz krwo-

tocznych wraz z zaburzeniami układu fibrynolizy. Okazało się, że w tym zakresie

emodyna również znajduje skuteczne zastosowanie, ponieważ wpływa na ekspresję

urokinazowego aktywatora plazminogenu (uPA) oraz inhibitora aktywatora plazmi-

nogenu 1 (PAI-1) w komórkach fibroblastów przez co reguluje intensywność fibry-

nolizy [47].

2.5. Wpływ emodyny na angiogenezę i metastazę

Angiogeneza jest kluczowym etapem rozwoju nowotworu. Znajduje się on pod kontrolą różnych czynników, takich jak transformujący czynnik wzrostu alfa TGF-α, czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego VEGF i czynnika wzrostu fibroblastów FGF. Wykazano, że emodyna hamuje zależną od VEGF-A proliferację, migrację, inwazję i tworzenie naczyń z ludzkich komórek śródbłonka żyły pępowinowej HUVEC in vitro. Ponadto blokuje proliferację i migrację komórek HUVEC, indukowaną czynnikiem FGF i zależne od VEGF-A formowanie naczyń z ludzkich skórnych mikronaczyniowych komórek śródbłonka. Badania potwierdzają wpływ emodyny na zatrzymanie wzrost HUVEC w fazie G0/G1 cyklu komórkowego poprzez inhibicję cyklin D1 i E. Ważną rolę w proliferacji, migracji i różnicowaniu komórek śródbłon-kowych w odpowiedzi na czynnik VEGF-A odgrywa jego receptor KDR/FLK-1. W tym przypadku emodyna blokuje fosforylację receptora i kolejne etapy tej sygna-lizacji, w tym cząsteczki FAK, ERK1/2, p38, MAPK i AKT [48]. Przeciwangiogenne działanie emodyny związane jest również z faktem, że związek ten indukuję apoptozę zależną od białka p53. Z kolei nadekspresja p53 i związek tego białka z sygnalizacją kinazową może przyczyniać się do zmniejszenia syntezy VEGF w komórkach nowotworowych [49].

Emodyna skutecznie hamuje ekspresję czynnika NF-B, związanego z angiogenezą, jak również czynników, które wpływają na jego regulację, w tym VEGF, MMP-2, MMP-9 i syntazy tlenku azotu 3 (eNOS). Inne badania potwierdziły udział tego związku w hamowaniu fosforylacji kinazy ERK1/2 i ekspresji metaloproteinazy macierzy zewnątrzkomórkowej 9 (MMP-9) [50].

Metaloproteinazy macierzy zewnątrzkomórkowej i receptory chemokinowe CXCR4 i CXCR12 wpływają na proliferację, inwazję i przerzuty komórek nowotwo-rowych. Emodyna wpływa na regulację ich ekspresji i aktywności, co potwierdzono w badaniach na kilku liniach komórek nowotworowych. Wyniki tych badań zebrano w tabeli 2.


39

Tabela 2. Wpływ emodyny na metastazę i angiogenezę w wybranych liniach komórkowych

Rodzaj komórek nowotworowych Mechanizm aktywności Źródło

Nowotwór prostaty DU145

i nowotwór płuc A549

obniżenie ekspresji CXCR4

i CXCR12 oraz HER2, Hamowanie

translokacji jądrowej białka p65

[51]

Komórki nowotworowe nerwiaka

SH-SY5Y

obniżenie poziomu MMP2, MMP7

i MMP9 obniżenie poziomu białek

Grb2, RhoA, HIF-1a, VEGF, FAK

i iNOS, COX2,p-p38, p-c-Jun,

podwyższenie poziomu białek PKC,

PI3K, NF-kappaB i p65

[52]

komórki raka żołądka SGC-7901 hamowanie aktywności fosfatazy

regeneracji wątroby PRL-3 [53]


3. Przeciwzapalne działanie emodyny

Emodyna jest skutecznym inhibitorem wielu biomarkerów zapalnych, które

odgrywają kluczową rolę w rozwoju nowotworów. Są to m.in. czynnik jądrowy kappa

B (NF-ĸB), czynnik martwicy nowotworu (TNF-α), interleukiny (IL)-1β, IL-6, IL-8,

chemokina CXCR4, cząsteczki adhezyjne, takie jak ICAM-1, VCAM-1 i ELAM-1

oraz czynniki angiogeniczne, w tym czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego

(VEGF). Potencjalna rola emodyny w leczeniu różnych chorób zapalnych oparta jest

na hamowaniu aktywacji NF-ĸB indukowanej TNF, który bierze udział w transkrypcji

prozapalnych genów zaangażowanych w progresję choroby. Cząsteczki adhezyjne

(ICAM-1, VCAM-1, ELAM-1) zawierają miejsca wiązania czynnika jądrowego kappa

B, którego inhibicja prowadzi do hamowania łączenia monocytów z komórkami

śródbłonka, jak i ekspresji samych cząsteczek adhezyjnych [54].

Wykazano także, że emodyna hamuje indukowane lipopolisacharydem cytokiny

prozapalne (IL-1b, IL-6) i chemokiny (IL-8, CCL2) oraz aktywację NF-ĸB, przez

destabilizację łańcuchów lipidowych w śródbłonkowych komórkach CD14-ujemnych

[55]. Ponadto związek ten wpływa na różnicowanie i dojrzewanie komórek

dendrytycznych (DC), zwiększa poziom CD4+CD25

+ komórek T i znacznie zmniejsza

poziom IL-12p70. Istnieją także doniesienia, że emodyna hamuje proliferację

aktywowanych limfocytów T oraz powoduje obniżenie syntezy cytokin, ekspresji IL-2

i poziomu Ca2+

w komórkach [56, 57].

Potwierdzono, że emodyna hamuje zależną od receptora chemokinowego CXCR4

chemotaksję leukocytów na drodze inaktywacji szlaku MEK/ERK [58]. Podczas gdy

w innych doświadczeniach wykazano, że leczenie emodyną zwiększa aktywność

fagocytarną makrofagów i ekspresję cytokin IL-1 i TNF-α w leukocytach. Inny

potwierdzony mechanizm molekularny przeciwzapalnej aktywności emodyny opiera

się na hamowaniu uwalniania cytokiny prozapalnej HMGB1, czynnika TNF-α

Monika Janeczko

40

i aktywację NF-ĸB przez HMGB1 w ludzkich komórkach śródbłonka żyły pępo-

winowej (HUVEC) [59, 60].

Ogromny potencjał emodyny w zapobieganiu i leczeniu różnych stanów zapalnych

został potwierdzony w takich jednostkach chorobowych jak zapalenie trzustki, astma,

zapalenie stawów, miażdżyca tętnic, zapalenie mięśnia sercowego, zapalenie kłę-

buszków nerkowych i choroba Alzheimera.

3.1. Zapalenie trzustki

Emodynę od dawna stosuje się jako środek leczniczy w ostrym zapaleniu trzustki.

Związek ten łagodzi stan zapalny i redukuje obrzęk narządu. Powoduje obniżenie

poziomu cytokin prozapalnych TNF-α i IL-6 oraz zmniejsza przepuszczalność

międzykomórkową poprzez wpływ za podwyższenie ekspresji białek międzykomór-

kowych połączeń ścisłych, klaudyny-5 i okludyny. Białka te pełnią funkcję barierową,

uszczelniając połączenia międzykomórkowe w nabłonku i śródbłonku. Utrata tych

funkcji towarzyszy ostremu zapaleniu trzustki [61].

Wykazano również, że emodyna zapobiega koagulacji i zwiększa krioprotekcję

i mikrotrombozę przez hamowanie uwalniania cytokin zapalnych i zaburzenia

metabolizmu eikozanoidów [62]. Ponadto, reguluje wzrost komórek i ich różnico-

wanie, stymuluje syntezę składników macierzy pozakomórkowej, stymuluje syntezę

DNA i białek, a tym samym odgrywa ważną rolę w naprawie i regeneracji komórek

zmienionej zapalnie trzustki. W tym przypadku aktywność ta wiąże się bezpośrednio

z wpływem związku na zmniejszenie aktywności amylazy w surowicy krwi

i zwiększenie ekspresji genu transformującego czynnika wzrostu beta 1 (TGF-β1) [63].

Doniesienia literaturowe wskazują także na inne mechanizmy tego działania, takie jak:

obniżenie aktywności mieloperoksydazy trzustki (MPO) oraz ekspresji czynnika

pochodzenia stromalnego 1 (SDF-1) [64];

hamowanie szlaku NF-ĸB i zmniejszanie produkcji TNF-α i IL-1β [65].

3.2. Artretyzm

Artretyzm jest przewlekłą chorobą stawów, wywoływaną stanem zapalnym,

o różnym podłożu (dna moczanowa, osteoartretyzm lub artretyzm reumatyczny).

U chorych na reumatoidalne zapalenie stawów najważniejszą zmianą patologiczną jest

tworzenie nowych naczyń w zmienionej zapalnie błonie maziowej stawów. Podłoże

molekularne angiogenezy może być różne i powodowane przez prozapalne cytokiny,

VEGF oraz indukowany niedotlenieniem czynnik-1alfa (HIF-1α). Udowodniono, że

emodyna stosowana w warunkach hipoksji znacznie zmniejsza wytwarzanie cytokin

prozapalnych (TNF-α, IL-6, IL-8), mediatorów (prostaglandyny E (2), PGE (2))

i metaloproteinaz macierzy pozakomórkowej (MMP-1 i MMP-13) w IL-1β i synowio-

cytach traktowanych LPS. Terapeutyczne właściwości emodyny w leczeniu zapalenia

stawów związane są również z hamowaniem ekspresji czynnika wzrostu śródbłonka

naczyniowego (VEGF), cyklooksygenazy 2 (COX-2), HIF-1α i deacetylazy histonów


41

(HDAC1). Ostatnie doniesienia wskazują, że związek ten bezpośrednio stymuluje

proliferację i różnicowanie komórek w liniach komórkowych osteoblastów MC3T3-E1,

a zatem może być stosowany nie tylko w leczenia reumatoidalnego zapalenia stawów,

ale także złamań oraz urazów mięśni [66, 67].

3.3. Astma

Astma jest przewlekłą chorobą zapalną, która objawia się nadreaktywnością oskrzeli i częstym oskrzelowym zapaleniem dróg oddechowych. Obecnie kwalifiko-wana jest jako jedna z najpoważniejszych chorób cywilizacyjnych na świecie. Mogą ją powodować zarówno czynniki genetyczne jak i środowiskowe, natomiast u podłoża napadów asmy leżą mechanizmy zapalne, alergiczno-immunologiczne oraz reakcja alergiczna na niektóre substancje. W badaniach z wykorzystaniem modelowych organizmów myszy uczulanych owoalbuminą z prowokowanymi napadami astmy, wykazano zwiększoną produkcję cytokin Th2 (takich jak IL-5 i IL-13), eozynofilów i wyższy poziom immunoglobuliny E (IgE) w surowicy krwi. Ponadto, stwierdzono podwyższony poziom składnika mucyny MUC5AC i chitynaz. Z kolei u myszy, którym podawano emodynę przed uczuleniem owoalbuminą nie rozwijało się zapalenie dróg oddechowych oraz hamowana była ekspresja komponentów mucyny i chitynaz. Skutecznie hamowany był również szlak sygnalizacji NF-ĸB, który reguluje ekspresję wielu mediatorów zapalnych. W innych badaniach potwierdzono silny anty-alergiczny charakter emodyny, związany z oddziaływaniem na mastocyty (komórki tuczne), które są ważnymi mediatorami alergii i reakcji anafilaktycznej [68, 69].

3.4. Zapalenie mięśnia sercowego

Inną chorobą zapalną, w leczeniu i zapobieganiu której istnieje możliwość zastoso-wania emodyny jest zapalenie mięśnia sercowego. Do najczęstszych przyczyn tej choroby należą infekcje bakteryjne, wirusowe i pasożytnicze, choroby autoimmunolo-giczne, bywa też skutkiem zatrucia lekami, narkotykami lub metalami ciężkimi. Stan zapalny obejmuje komórki mięśnia sercowego, tkankę śródmiąższową i naczynia serca. Choroba ta charakteryzuje się wysoką ekspresją prozapalnych chemokin i cytokin. W szczurzym doświadczalnym modelu autoimmunologicznego zapalenia mięśnia sercowego wykazano, że leczenie emodyną znacznie poprawia funkcjono-wanie lewej komory i zmniejsza zapalenie mięśnia sercowego. Ponadto, znacząco obniża poziom prozapalnych cytokin i ich regulatora – czynnika jądrowego ĸBp65 (NF-ĸBp65), TNF-α i IL-1 [70]. Emodyna chroni komórki mięśniowe serca przed uszkodzeniem poprzez hamowanie TNF-α i NF-ĸB, jak również apoptozy zależnej od kaspazy-3 [71].

3.5. Kłębuszkowe zapalenie nerek

Emodyna znalazła również zastosowanie w leczeniu kłębuszkowego zapalenia

nerek. Choroba ta charakteryzuje się zwiększeniem ilości komórek mezangium, której

może towarzyszyć przybytek macierzy i poszerzenie przestrzeni mezangialnej. Jest

Monika Janeczko

42

często powikłaniem infekcji bakteryjnej lub wirusowej [72]. Terapeutyczne działanie

emodyny w tym przypadku może być rozpatrywane na kilku płaszczyznach:

inhibicja kinazy białkowej CK2, zaangażowanej w proces zapalny;

hamowanie wytwarzanie fibronektyny, która jest istotnym składnikiem macierzy

zewnątrzkomórkowej;

zmniejszenie akumulacji macierzy mezangialnej;

zmniejszenie poziomu IL-1;

hamowanie proliferacji fibroblastów;

promowanie apoptozy przez zwiększenie ekspresji genu c-myc [73, 74].

3.6. Choroba Alzheimera

Choroba Alzheimera to ciężka choroba neurodegeneracyjna, której podłoże

związane jest z patologiczną akumulację B-amyloidu (Ab) i nieprawidłowym fałdo-

waniem białka tau, co prowadzi do powstawania sparowanych filamentów helikalnych

(PHF) i splątków neurofibrylarnych.. Emodyna skutecznie zapobiega nieprawidłowej

agregacji białka tau w PHF. Ponadto jest skutecznym lekiem neuroochronnym, ze

względu na zaangażowanie w regulację aktywności Bcl-2, aktywowane szlaków

ER/PI3K/AKT i hamowanie fosforylacji JNK1/2 [75].

4. Podsumowanie

Emodyna jest naturalnym antrachinonen o ogromnym potencjale terapeutycznym,

znanym już w starożytności. W ostatnim czasie jest chętnie wykorzystywana w bada-

niach nad uzyskaniem efektywnej terapii przeciwzapalnej i przeciwotworowej, co

związane jest z pogłębianiem wiedzy na temat spektrum jej działania na poziomie

molekularnym. Okazuje się, że jest to cząsteczka wysoce plejotropowa, co wydaje się

być kluczowe biorąc pod uwagę molekularne uwarunkowania tych chorób. Emodyna

silnie hamuje aktywność kinaz, takich jak Her-2/neu, CK2 i PKC, wpływa również na

regulację szlaków sygnalizacyjnych NF-ĸB, STAT3, AKT, MMP i Bax/Bcl-2. Po-

nadto, emodyna w połączeniu z innymi chemioterapeutykami i w terapiach celowa-

nych skuteczne eliminuje lub hamuje wzrost komórek nowotworowych. Wyniki badań

przedklinicznych powinny być w przyszłości uzupełnione danymi na temat biodostęp-

ności, farmakokinetyki i metabolizmu emodyny. Bezpieczne stosowanie związku

w badaniach klinicznych u ludzi wymaga również określenia wpływu emodyny na

metabolizm innych leków.


43

Literatura

1. Munn L. L., Cancer and inflammation, Wiley Interdisciplinary Reviews: Systems Biology

and Medicine, DOI: 10.1002/wsbm.1370 (2016) [Wydanie elektroniczne przed

wydrukiem]

2. Muto A., Hori M., Sasaki Y., Saitoh A., Yasuda I., Maekawa T., Uchida T., Asakura

K., Nakazato T., Kaneda T., Kizaki M., Ikeda Y., Yoshida T., Emodin has a cytotoxic

activity against human multiple myeloma as a Janus-activated kinase 2 inhibitor,

Molecular Cancer Therapeutics, 6(3) (2007), s. 987-994

3. Shang X. Y., Yuan Z. B., Determination of six effective components in Rheum by

cyclodextrin modified micellar electrokinetic chromatography, Yao Xue Xue Bao 37,

(2002), s. 798-801

4. Wei-Tian W., Sheng-Zhang L., Dian-Lei L, Zhao-Hong W., The distinct mechanisms of the

antitumor activity of emodin in different types of cancer, Oncology Reports 30, (2013), s.

2555-2562

5. Tan W., Lu J., Huang M., Li Y., Chen M., Wu G., Gong J., Zhong Z., Xu Z., Dang Y., Guo

J., Chen X., Wang Y., Anti-cancer natural products isolated from Chinese medicinal herbs,

Chinese Medicine 6, (2011) s. 27

6. Chen Y. C., Shen S. C., Lee W. R., Emodin induces apoptosis in human promyeloleukemic

HL-60 cells accompanied by activation of caspase 3 cascade but independent of reactive

oxygen species production, Biochemical Pharmacology 64, (2002), s. 1713-1724

7. Su Y. T., Chang H. L., Shyue S. K., Hsu S. L., Emodin induces apoptosis in human lung

adenocarcinoma cells through a reactive oxygen species-dependent mitochondrial

signaling pathway, Biochemical Pharmacology 70, (2005), s. 229-241

8. Srinivas G., Anto R. J., Srinivas P., Vidhyalakshmi S., Senan V. P. Karunagaran D.,

Emodin induces apoptosis of human cervical cancer cells through poly(ADP-ribose)

polymerase cleavage and activation of caspase-9, European Journal of Pharmacology

473, (2003), s. 117-125

9. Wang S. C., Zhang L., Hortobagyi G. N., Hung M. C., Targeting HER2: recent

developments and future directions for breast cancer patients, Seminars in Oncology

28, (2001), s. 21-29

10. Sun Z. H., Bu P., Downregulation of phosphatase of regenerating liver-3 is involved in the

inhibition of proliferation and apoptosis induced by emodin in the SGC-7901 human gastric

carcinoma cell line, Experimental and Therapeutic Medicine 3, (2012), s. 1077-1081

11. Liu A., Chen H., Wei W., Ye S., Liao W., Gong J., Jiang Z., Wang L., Lin S.,

Antiproliferative and antimetastatic effects of emodin on human pancreatic cancer,

Oncology Reports 26, (2011), s. 81-89

12. Li J. N., Lv F. Z., Xiao J. L., Effects of emodin on proliferation cycle and apoptotic gene

of human lung adenocarcinoma cell line Anip 973, Zhongguo Zhong Xi Yi Jie He Za Zhi

26, (2006), s. 1015-1017. 1020

13. Yu C. X., Zhang X. Q., Kang L. D., Zhang P. J., Chen W. W., Liu W. W., Liu Q. W.,

Zhang J. Y., Emodin induces apoptosis in human prostate cancer cell LNCaP, Asian

Journal of Andrology 10, (2008), s. 625-634

14. Liu J. B., Gao X. G., Lian T., Zhao A. Z., Li K. Z., Apoptosis of human hepatoma HepG2

cells induced by emodin in vitro, Ai Zheng 22, (2003), s. 1280-1283

Monika Janeczko

44

15. Hsu C. M., Hsu Y. A., Tsai Y., Shieh F. K., Huang S. H., Wan L., Tsai F. J., Emodin inhibits the growth of hepatoma cells: finding the common anti-cancer pathway using Huh7, Hep3B, and HepG2 cells, Biochemical and Biophysical Research Communcations 392, (2010), s. 473-478

16. Kim M. S., Park M. J., Kim S. J., Lee C. H., Yoo H., Shin S. H., Song E. S., Lee S. H., Emodin suppresses hyaluronic acid-induced MMP-9 secretion and invasion of glioma cells, International Journal of Oncology 27, (2005), s. 839-846

17. He L., Bi J. J., Guo Q., Yu Y., Ye X. F., Effects of emodin extracted from Chinese herbs on proliferation of non-small cell lung cancer and underlying mechanisms, Asian Pacific Journal of Cancer Prevention 13, (2012), s. 1505-1510

18. Zhou X., Song B., Jin L., Hu D., Diao C., Xu G., Zou Z., Yang S., Isolation and inhibitory activity against ERK phosphorylation of hydroxyanthraquinones from rhubarb, Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters 16, (2006), s. 563-568

19. Ueno N., Kiyokawa N., Hung M., Growth suppression of low HER-2/neuexpressing breast cancer cell line MDA-MB-435 by tyrosine kinase inhibitor emodin, Oncology Reports 3, (1996), s. 509-511

20. Lu Y., Zhang J., Qian J., The effect of emodin on VEGF receptors in human colon cancer cells, Cancer Biotherapy and Radiopharmaceuticals 23 (2008), s. 222-228

21. Su Y. J., Tsai M. S., Kuo Y. H., Chiu Y. F., Cheng C. M., Lin S. T., Lin Y. W., Role of Rad51 down-regulation and extracellular signal-regulated kinases 1 and 2 inactivation in emodin and mitomycin C-induced synergistic cytotoxicity in human non-small-cell lung cancer cells, Molecular Pharmacology 77, (2010), s. 633-643

22. Ko J. C., Su Y. J., Lin S. T., Jhan J. Y., Ciou S. C., Cheng C. M., Chiu Y. F., Kuo Y. H., Tsai M. S., Lin Y. W., Emodin enhances cisplatin-induced cytotoxicity via downregulation of ERCC1 and inactivation of ERK1/2, Lung Cancer 69, (2010), s. 155-164

23. Ko J. C., Tsai M. S., Kuo Y. H., Chiu Y. F., Weng S. H., Su Y. C., Lin Y. W., Modulation of Rad51, ERCC1, and thymidine phosphorylase by emodin result in synergistic cytotoxic effect in combination with capecitabine, Biochemical Pharmacology 8, (2011), s. 680-690

24. Li J., Liu P., Mao H., Wanga A., Zhang X., Emodin sensitizes paclitaxel-resistant human ovarian cancer cells to paclitaxel-induced apoptosis in vitro, Oncology Reports 21 (2009) 1605-1610

25. Cha T. L., Qiu L., Chen C. T., Wen Y., Hung M. C., Emodin down-regulates androgen receptor and inhibits prostate cancer cell growth, Cancer Research 65, (2005), s. 2287-2295

26. Liu A., Chen H., Wei W., Ye S., Liao W., Gong J., Jiang Z., Wang L., Lin S., Antiproliferative and antimetastatic effects of emodin on human pancreatic cancer, Oncology Reports 26, (2011), s. 81-89

27. Huang Q., Shen H.M., Ong C.N., Inhibitory effect of emodin on tumor invasion through suppression of activator protein-1 and nuclear factor-kappaB, Biochemical Pharmacology 68, (2004), s. 361-371

28. Lin S. Y., Lai W. W., Ho C. C., Yu F. S., Chen G. W., Yang J. S., Liu K. C., Lin M. L., Wu P. P., Fan M. J., Chung J. G., Emodin induces apoptosis of human tongue squamous cancer SCC-4 cells through reactive oxygen species and mitochondria-dependent pathways, Anticancer Research 29, (2009), s. 327-335

29. Hsu C. M., Hsu Y. A., Tsai Y., Shieh F. K., Huang S. H., Wan L., Tsai F. J., Emodin inhibits the growth of hepatoma cells: finding the common anti-cancer pathway using Huh7, Hep3B, and HepG2 cells, Biochemical and Biophysical Research Communications 392, (2010), s. 473-478


45

30. Yu J. Q., Bao W., Lei J. C., Emodin regulates apoptotic pathway in human liver cancer cells, Phytotherapy Research, (2012)

31. Lai J. M., Chang J. T., Wen C. L., Hsu S. L., Emodin induces a reactive oxygen species-dependent and ATM-p53-Bax mediated cytotoxicity in lung cancer cells, European Journal of Pharmacology 623, (2009), s. 1-9

32. Wei T. N., Hu J. D., Chen Y. Y., Chen X. J., Liu T. B., Lu L. H., Effect of emodin on induction of apoptosis in jurkat cells and its possible mechanisms, Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi 17, (2009), s. 1203-1206

33. Muto A., Hori M., Sasaki Y., Saitoh A., Yasuda I., Maekawa T., Uchida T., Asakura K., Nakazato T., Kaneda T., Kizaki M., Ikeda Y., Yoshida T., Emodin has a cytotoxic activity against human multiple myeloma as a Janus-activated kinase 2 inhibitor, Molecular Cancer Therapy 6, (2007), s. 987-994

34. Kim H. R., Kim K., Lee K. H., Kim S. J., Kim J., Inhibition of casein kinase 2 enhances the death ligand- and natural kiler cell-induced hepatocellular carcinoma cell death, Clinical and Experimental Immunology 152, (2008), s. 336-344

35. Huang L. Y., Hu J. D., Chen X. J., Zhu L. F., Hu H. L., Effects of emodin on the proliferation inhibition and apoptosis induction in HL-60 cells and the involvement of c-myc gene, Zhonghua Xue Ye Xue Za Zhi 26, (2005), s. 348-351

36. Zheng Z. H., Hu J. D., Chen Y. Y., Lian X. L., Zheng H. Y., Zheng J., Lin M. H., Effect of emodin on proliferation inhibition and apoptosis induction in leukemic K562 cells, Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi 17, (2009), s. 1434-1438

37. Guo H. C., Bu H. Q., Luo J., Wei W. T., Liu D. L., Chen H., Tong H. F., Wang Z. H., Wu H. Y., Li H. H., Zuo M. M., Li W., Lin S. Z., Emodin potentiates the antitumor effects of gemcitabine in PANC-1 pancreatic cancer xenograft model in vivo via inhibition of inhibitors of apoptosis, International Journal of Oncolology 40, (2012), s. 1849-1857

38. Subramaniam A., Loo S. Y., Rajendran P., Manu K. A., Perumal E., Li F., Shanmugam M. K., Siveen K. S., Park J. I., Ahn K. S., Hui K. M., Kumar A. P., Sethi G., An anthraquinone derivative, emodin sensitizes hepatocellular carcinoma cells to TRAIL induced apoptosis through the induction of death receptors and downregulation of cell survival proteins, Apoptosis 170(4), (2013), s. 807-821

39. Wang Q. J., Cai X. B.,. Liu M. H, Hu H., Tan X. J., Jing X. B., Apoptosis induced by emodin is associated with alterations of intracellular acidification and reactive oxygen species in EC-109 cells, Biochemical Cell Biology 88, (2010), s. 767-774

40. Yan Y., Su X., Liang Y., Zhang J., Shi C., Lu Y., Gu L., Fu L., Emodin azide methyl anthraquinone derivative triggers mitochondrial-dependent cell apoptosis involving in caspase-8-mediated Bid cleavage, Molecular Cancer Therapy 7, (2008), s.1688-1697

41. Liu J. X., Zhang J. H., Li H. H., Lai F. J., Chen K. J., Chen H., Luo J., Guo H. C., Wang Z. H., Lin S. Z., Emodin induces Panc-1 cell apoptosis via declining the mitochondrial membrane potential, Oncology Reports 28, (2012), s. 1991-1996

42. Jing X., Ueki N., Cheng J., Imanishi H., Hada T., Induction of apoptosis in hepatocellular carcinoma cell lines by emodin, Japanese Journal of Cancer Research 93 (2002), s. 874-882

43. Lai G. H., Zhang Z., Sirica A. E., Celecoxib acts in a cyclooxygenase-2-independent manner and in synergy with emodin to suppress rat cholangiocarcinoma growth in vitro through a mechanism involving enhanced Akt inactivation and increased activation of caspases-9 and -3, Molecular Cancer Therapy 2, (2003), s. 265-271

44. Olsen B. B., Bjorling-Poulsen M., Guerra B., Emodin negatively affects the phosphoinositide 3-kinase/AKT signalling pathway: a study on its mechanism of action, International Journal of Biochemistry and Cell Biology 39, (2007), s. 227-237

Monika Janeczko

46

45. Yan Y. Y., Zheng L. S., Zhang X., Chen L. K., Singh S., Wang F., Zhang J. Y., Liang Y. J., Dai C. L., Gu L. Q., Zeng M. S., Talele T. T., Chen Z. S., Fu L. W., Blockade of Her2/neu binding to Hsp90 by emodin azide methyl anthraquinone derivative induces proteasomal degradation of Her2/neu, Molecular Pharmacology 8, (2011), s.1687-1697

46. Li Y., Luan Y., Qi X., Li M., Gong L., Xue X., Wu X., Wu Y., Chen M., Xing G., Yao J., Ren J., Emodin triggers DNA double-strand breaks by stabilizing topoisomerase II-DNA cleavage complexes and by inhibiting ATP hydrolysis of topoisomerase II, Toxicological Sciences 118, (2010), s. 435-443

47. Radha K. S., Madhyastha H. K., Nakajima Y., Omura S., Maruyama M., Emodin upregu-lates urokinase plasminogen activator, plasminogen activatorinhibitor-1 and promotes wound healing in human fibroblasts, Vasclular Pharmacology 48, (2008). s.184-190

48. Kwak H. J., Park M. J., Park C. M., Moon S. I., Yoo D. H., Lee H. C., Lee S. H., Kim M. S., Lee H. W., Shin W. S., Park I. C., Rhee C. H., Hong S. I., Emodin inhibits vascular endothelial growth factor-A-induced angiogenesis by blocking receptor-2 (KDR/Flk-1) phosphorylation, International Jourrnal of Cancer 118, (2006), s. 2711-2720

49. Braumann C., Tangermann J., Jacobi C. A., Muller J. M., Dubiel W., Novel antiangiogenic compounds for application in tumor therapy – COP9 signalosome-associated kinases as possible targets, Mini- Reviews in Medicinal Chemistry 8, (2008), s. 421-428

50. Kaneshiro T., Morioka T., Inamine M., Kinjo T., Arakaki J., Chiba I., Sunagawa N., Suzui M., Yoshimi N., Anthraquinone derivative emodin inhibits tumor-associated angiogenesis through inhibition of extracellular signal-regulated kinase 1/2 phosphorylation, European Journal of Pharmacology 553, (2006), s. 46-53

51. Ok S., Kim S. M., Kim C., Nam D., Shim B. S., Kim S. H., Ahn K. S., Choi S. H., Ahn K. S., Emodin inhibits invasion and migration of prostate and lung cancer cells by downregulating the expression of chemokine receptor CXCR4, Immunopharmacology and Immunotoxicology 34, (2012), s. 768-778

52. Lu H. F., Lai K. C., Hsu S. C., Lin H. J., Kuo C. L., Liao C. L., Yang J. S., Chung J. G., Involvement of matrix metalloproteinases on the inhibition of cells invasionand migration by emodin in human neuroblastoma SH-SY5Y cells, Neurochemistry Research 34, (2009), s. 1575-1583

53. Sun Z. H., Bu P., Downregulation of phosphatase of regenerating liver-3 is involved in the inhibition of proliferation and apoptosis induced by emodin in the SGC-7901 human gastric carcinoma cell line, Experimental and Therapeutic Medicine 3, (2012), s. 1077-1081

54. Kumar A., Dhawan S., Aggarwal B. B., Emodin (3-methyl-1,6,8- trihydroxyanthraquinone) inhibits TNF-induced NF-kappaB activation, IkappaB degradation, and expression of cell surface adhesion proteins in human vascular endothelial cells, Oncogene 17, (1998), s. 913-918

55. Meng G., Liu Y., Lou C., Yang H., Emodin suppresses lipopolysaccharideinduced pro-inflammatory responses and NF-kappaB activation by disrupting lipid rafts in CD14-negative endothelial cells, British Journal of Pharmacology 161, (2010), s. 1628-1644

56. Kuo Y. C., Meng H. C., Tsai W. J., Regulation of cell proliferation, inflammatory cytokine production and calcium mobilization in primary human T lymphocytes by emodin from Polygonum hypoleucum Ohwi, Inflammation Research 50, (2001), s. 73-82

57. Zhang W., Li H., Bu H., Chen H., Tong H., Liu D., Guo H., Lin S. Z., Emodin inhibits the differentiation and maturation of dendritic cells and increases the production of regulatory T cells, International Journal of Molecular Medicine 29, (2012), s. 159-164


47

58. Shen M. Y., Liu Y. J., Don M. J., Liu H. Y., Chen Z. W., Mettling C., Corbeau P., Chiang C. K., Jang Y. S., Li T. H., Young P., Chang C. L., Lin Y. L., Yang W. C., Combined phytochemistry and chemotaxis assays for identification and mechanistic analysis of anti-inflammatory phytochemicals in Fallopia japonica, PLoS ONE 6, (2011), s. 27480

59. Li H. L., Chen H. L., Zhang H., Li K. L., Chen X. Y., Wang X. W., Kong Q. Y., Liu J., Regulatory effects of emodin on NF-kappaB activation and inflammatory cytokine expression in RAW 264.7 macrophages, International Journal of Molecular Medicine 16, (2005), s. 41-47

60. Lee W., Ku S. K., Kim T. H., Bae J. S., Emodin-6-O-beta-d-glucoside inhibits HMGB1-induced inflammatory responses in vitro and in vivo, Food and Chemical Toxicology 52C, (2012), s. 97-104

61. Xia X. M., Li B. K., Xing S. M., Ruan H. L., Emodin promoted pancreatic claudin-5 and occludin expression in experimental acute pancreatitis rats, World Journal of Gastroenterology 18, (2012), s. 2132-2139

62. Wu J. X., Xu J. Y., Yuan Y. Z., Effects and mechanism of emodin and sandostatin on pancreatic ischemia in acute haemorrhagic necrotizing pancreatitis, Zhongguo Zhong Xi Yi Jie He Za Zhi 17, (1997), s. 356-359

63. Lou K. X., Gong Z. H., Yuan Y. Z., Study on effect of emodin on TGF beta 1 expression in pancreatic tissue of rats suffering from acute pancreatitis, Zhongguo Zhong Xi Yi Jie He Za Zhi 21, (2001), s. 433-436

64. Li Z. F., Xia X. M., Huang C., Zhang S., Zhang J., Zhang A. J., Emodin and baicalein inhibit pancreatic stromal derived factor-1 expression in rats with acute pancreatitis, Hepatobiliary and Pancreatic Diseases International 8, (2009), s. 201-208

65. Li Y. H., He F. Q., Huang Z. W., Xue P., Xia Q., Protective effects of emodin on intestinal lesion in rat model with acute necrotizing pancreatitis, Sichuan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban 41, (2010), s. 1012-1015

66. Ha M. K., Song Y. H., Jeong S. J., Lee H. J., Jung J. H., Kim B., Song H. S., Huh J. E., Kim S. H., Emodin inhibits proinflammatory responses and inactivates histone deacetylase 1 in hypoxic rheumatoid synoviocytes, Biological and Pharmaceutical Bulletin 34, (2011), s. 1432-1437

67. Xiang M. X., Xu Z., Su H. W., Hu J., Yan Y. J., Emodin-8-O-beta-D-glucoside from Polygonum amplexicaule D. Don var. sinense Forb. promotes proliferation and differentiation of osteoblastic MC3T3-E1 cells, Molecules 16, (2011), s. 728-737

68. Chu X., Wei M., Yang X., Cao Q., Xie X., Guan M., Wang D., Deng X., Effects of an anthraquinone derivative from Rheum officinale Baill, emodin, on airway responses in a murine model of asthma, Food and Chemical Toxicology 50, (2012), s. 2368-2375

69. Lu Y, Yang J. H., Li X., Hwangbo K., Hwang S. L., Taketomi Y., Murakami M., Chang Y. C., Kim C. H., Son J. K., Chang H. W., Emodin, a naturally occurring anthraquinone derivative, suppresses IgE-mediated anaphylactic reaction and mast cell activation, Biochemical Pharmacology 82, (2011), s. 1700-1708

70. Song Z. C., Wang Z. S., Bai J. H., Li Z., Hu J., Emodin, a naturally occurring anthraquinone, ameliorates experimental autoimmune myocarditis in rats, Tohoku Journal of Experimental Medicine 227, (2012), s. 225-230

71. Wu Y., Tu X., Lin G., Xia H., Huang H., Wan J., Cheng Z., Liu M., Chen G., Zhang H., Fu J., Liu Q., Liu D. X., Emodin-mediated protection from acute myocardial infarction via inhibition of inflammation and apoptosis in local ischemic myocardium, Life Sciences 81, (2007) s. 1332-1338

Monika Janeczko

48

72. Yamada M., Katsuma S., Adachi T., Hirasawa A., Shiojima S., Kadowaki T., Okuno Y., Koshimizu T. A., Fujii S., Sekiya Y., Miyamoto Y., Tamura M., Yumura W., Nihei H., Kobayashi M., Tsujimoto G., Inhibition of protein kinase CK2 prevents the progression of glomerulonephritis, Proceedings of the National Academy of Sciences USA 102, (2005), s. 7736-7741

73. Wei J., Ni L., Yao J., Experimental treatment of rhubarb on mesangioproliferative glomerulonephritis in rats, Zhonghua Nei Ke Za Zhi 36, (1997), s. 87-89

74. Liu G., Ye R., Tan Z., Effect of emodin on fibroblasts in lupus nephritis, Zhongguo Zhong Xi Yi Jie He Za Zhi 20, (2000), s. 196-198

75. Liu T., Jin H., Sun Q. R., Xu J. H., Hu H. T., Neuroprotective effects of emodin in rat cortical neurons against beta-amyloid-induced neurotoxicity, Brain Research 1347, (2010), s. 149-160

Emodyna – naturalny antrachinon o aktywności przeciwnowotworowej

i przeciwzapalnej

Emodyna (1,3,8-trihydroksy-6-metyloantrachinon) jest naturalnie występującą pochodną antrachinonu

izolowaną z korzeni i liści licznych roślin, grzybów i porostów. Jako aktywny składnik ziół stosowanych

w medycynie chińskiej, pozyskiwanych m.in. z Rheum palmatum i Polygonam multiflorum wykazuje

działanie moczopędne, przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwwrzodowe, przeciwzapalne i prze-

ciwnowotworowe. Aktywność przeciwzapalna emodyny jest szeroko badana w takich chorobach jak:

w zapalenie trzustki, zapalenie stawów, astma, miażdżyca tętnic i zapalenie kłębuszków nerkowych. Jako

środek przeciwnowotworowy emodyna skutecznie hamuje wzrost linii komórkowych różnych nowo-

tworów, w tym raka wątrobowokomórkowego, raka trzustki, piersi, okrężnicy, białaczki i płuc. Emodyna

jest plejotropową cząsteczką zdolną do interakcji z wieloma celami molekularnymi głównie NF-ĸB, kinazą

kazeinową 2, HER2/neu, HIF-1a, Akt/mTOR, STAT3, CXCR4, inhibitorami topoizomerazy II, białkami

p53 i p21 oraz receptorami androgenowymi. W niniejszej pracy przeanalizowano potencjalną rolę

terapeutyczną emodyny w leczeniu chorób zapalnych i nowotworów w odniesieniu do szerokiego

spektrum celów molekularnych tej cząsteczki.

Słowa kluczowe: antrachinony, aktywność biologiczna, zapalenie, nowotworzenie

Emodin – a natural anthraquinone with anticancer

and anti-inflammatory activity

Emodin (1,3,8-trihydroxy-6-methylanthraquinone) is a natural occurring anthraquinone derivative isolated

from roots and leaves of numerous plants, and from molds and lichens. It is found as an active ingredient

in different Chinese herbs including Rheum palmatum and Polygonam multiflorum, and has diuretic, anti-

bacterial, anti-viral, anti-ulcerogenic, anti-inflammatory, and anti-cancer effects. The anti-inflammatory

effects of emodin have been exhibited in pancreatitis, arthritis, asthma, atherosclerosis and glomerulo-

nephritis. As an anti-cancer agent, emodin has been shown to suppress the growth of various tumor cell

lines including hepatocellular carcinoma, pancreatic, breast, colorectal, leukemia, and lung cancers.

Emodin is a pleiotropic molecule capable of interacting with several major molecular targets including

NF-jB, casein kinase II, HER2/neu, HIF-1a, AKT/mTOR, STAT3, CXCR4, topoisomerase II, p53, p21,

and androgen receptors which are involved in inflammation and cancer. In the present paper summarized

the potential therapeutic role emodin in the treatment of inflammatory diseases and tumors in relation

to a wide range of molecular targets of this molecule.

Keywords: anthraquinones, biological activity, inflammation, carcinogenesis

49

Joanna Harasym1, Jacek Wilczak

2, Joanna Gromadzka-Ostrowska

3

β-glukan z owsa

– właściwości immunostymulujące, przeciwzapalne,

prebiotyczne i przeciwnowotworowe

oraz charakterystyka metod jego wyodrębniania

i ich wpływu na właściwości fizykochemiczne

i charakterystykę aktywności

1. Wstęp

β-glukany jako polimery zbudowane z glukozy, wytwarzane są przez wiele orga-

nizmów zwłaszcza w królestwie roślin, a przede wszystkim w ziarnach zbóż, głównie

owsa i jęczmienia. Poza tym występują także w formie egzopolisacharydów bakte-

ryjnych, znajdowane są w ścianach komórkowych grzybów Basidiomycota, drożdży

piekarniczych (Saccharomyces cerevisiae) i algach. W zależności od źródła i sposobu

ekstrakcji β-glukany wykazują odmienne właściwości fizykochemiczne, takie jak masa

cząsteczkowa, stopień rozgałęzienia, rozpuszczalność w wodzie i lepkość [1].

β-glukany z drożdży z uwagi na strukturę polimeru są nierozpuszczalne w wodzie,

a w β-glukanach grzybów kapeluszowych 53 do 83% stanowi frakcja nierozpusz-

czalna. Z kolei β-glukany zbożowe zbudowane są z cząsteczek glukozy połączonych

liniowo wiązaniami β (1,3) i β (1,4) – glikozydowymi i ta struktura sprawia, że są one

rozpuszczalne w wodzie. Wśród zbóż, najwyższą zawartość β-glukanu (w gramach na

100 gramów suchej masy) wykazano dla jęczmienia (2-20 g, z czego 65% to frakcja

rozpuszczalna w wodzie) i owsa (3-11 g, z czego 82% stanowi frakcja rozpuszczalna

w wodzie). Pozostałe zboża zawierają także β-glukan, ale w znacznie mniejszych

ilościach: sorgo 1,1-6,2 g, żyto 1,3-2,7 g, kukurydza 0,8-1,7 g, pszenżyto 0,3-1,2 g,

pszenica 0,5-1,0 g, pszenica durum 0,5-0,6 g, ryż 0,13 g [2].

Zbożowy beta-glukan jest liniowym homopolisacharydem reszt D-glukopirano-

zylowych, połączonych za pomocą dwóch wiązań β-(1-4) i β-(1-3). Odcinki reszt

1 [email protected], Bio-Ref Lab, KatedraBiotechnologiiiAnalizyŻywności, WydziałInżynieryjno-

Ekonomiczny, UniwersytetEkonomiczny we Wrocławiu, www.ue.wroc.pl; Department of Agriculture and

Forestry Engineering, College of Agricultural and ForestryEngineering, University of Valladolid,

http://www.uva.es/export/sites/uva/ 2 [email protected], Katedra Nauk Fizjologicznych, Wydział Medycyny Weterynaryjnej, Szkoła

Główna Gospodarstwa Wiejskiego 3 [email protected], Zakłąd Fizjologii Żywienia, Katedra Dietetyki, Wydział Nauk

o Żywieniu Człowieka i Konsumpcji, Szkołą Główna Gospodarstwa Wiejskiego

Joanna Harasym, Jacek Wilczak, Joanna Gromadzka-Ostrowska

50

połączonych wiązaniami (1-4), czyli segmenty celulozy oligomerycznej, są oddzielone

pojedynczymi wiązaniami (1-3). Chociaż większość segmentów celulozowych jest

trójmonomeryczna (zawierająca trzy identyczne monomery) i tetramonomeryczna,

długie jednostki celulodekstryn są także obecne w łańcuchach polimerów [3].

Zbożowy beta-glukan wykazuje znaczną różnorodność w budowie. Mimo podo-

bieństw pomiędzy beta-glukanami występującymi w różnych rodzajach zbóż, beta-

glukan z owsa, jęczmienia i pszenicy jest faktycznie strukturalnie odmienny, co wyka-

zała analiza ilościowa HPLC tych oligosacharydów wykonana przy użyciu lichenazy [3].

Enzym lichenaza, czyli (1-3)-(1-4)-β-D-4-glukanohydrolaza, specyficznie rozszcze-

pia wiązania glikozydowe (1-4) na trzecim podstawniku reszty glukozy w β-glukanie,

poddając oligomery trzem stopniom polimeryzacji (DP). Główne produkty hydrolizy

beta-glukanu ze zboża to 3-0-β-celulobiozylo-D-glukoza (DP3) i 3-0-β-celulotriozylo-

D-glukoza (DP4), ale celulodekstryno-podobne oligosacharydy też są uwolnione

w mniejszej ilości (~5-10%) z regionu polimeru, zawierającego więcej niż trzy kolejno

ułożone reszty wiązań 4-O-glukozowych. Rozmieszczenie oligosacharydów wewnątrz

tych samych rodzajów zbóż jest bardzo podobne, z główną różnicą występującą jedy-

nie pomiędzy β-glukanami różnego botanicznego pochodzenia [3].

Dane z literatury wskazują, że pojawiają się również różnice pomiędzy stosunkami

DP3:DP4 wewnątrz β-glukanów tych samych rodzajów zbóż, co można przypisać

genotypowi i parametrom środowiskowym. β-glukan z odmiany woskowej jęczmienia

wskazuje wyższy stosunek DP3:DP4, w porównaniu do uprawy jęczmienia niewosko-

watego. Ponadto, stosunek tri- do tetrasacharydów w β-glukanie z tkanki aleuronowej

jęczmienia i owsa jest wyższy, niż ten z tkanki skrobiowej endospermy [3].

β-glukan wykazuje wszystkie funkcjonalne właściwości lepkich i tworzących żel

żywnościowych hydrokoloidów, połączone ze wszystkimi własnościami fizjologicz-

nymi włókna pokarmowego. Za fizyczne właściwości β-glukanu, takie jak rozpusz-

czalność i własności reologiczne w roztworze i stanie żelowym, odpowiedzialne są

jego cechy molekularne, takie jak występowanie oligomerów celulozowych, wzór

strukturalny, masa cząsteczkowa, jak również temperatura i stężenie [4].

W procesie rozpuszczania β-glukan wchłania dużo wody i tworzy żele, które nie są

trawione w jelicie cienkim. Z tego powodu traktowany jest on jako błonnik pokar-

mowy. Zdolność β-glukanu do tworzenia lepkich żeli w przewodzie pokarmowym leży

u podstaw roli jaką odgrywa on w profilaktyce choroby niedokrwiennej serca i cukrzy-

cy typu 2. Wpływ β-glukanów z owsa i jęczmienia na regulacje stężenia glukozy we

krwi po posiłku oraz stężenia cholesterolu jest bardzo dobrze znany w literaturze

naukowej i stanowi naukową podstawę dla uzasadnienia czterech dopuszczonych

w UE oświadczeń zdrowotnych [5].

Mechanizmy, za pośrednictwem których rozpuszczalne włókna, takie jak β-glukan,

wywierają efekty hipocholesterolemiczne i hipoglikemiczne są nadal badane, ale

najbardziej znana i uznana hipoteza opiera się na wzroście lepkości światła jelita.

Wyniki badań sugerują, że zbożowy β-glukan obniża absorpcję i wchłanianie zwrotne

cholesterolu, kwasów żółciowych i ich metabolitów przez zwiększenie objętości treści

β-glukan z owsa – właściwości immunostymulujące, przeciwzapalne, prebiotyczne i przeciwnowotworowe


i ich wpływu na właściwości fizykochemiczne i charakterystykę aktywności

51

obszaru żołądkowo-jelitowego, jak również opóźniając opróżnianie żołądka i hamując

absorpcję jelitową składników pokarmowych, takich jak przyswajalne węglowodany,

a tym samym zmniejszając poposiłkową hiperglikemię i wydzielanie insuliny. Ta

ostatnia właściwość jest korzystna zdrowotnie u chorych na cukrzycę typu drugiego,

a także jest związana z obniżaniem ryzyka rozwijania cukrzycy i niewrażliwości na

insulinę [6].

Metabolizm lipidów i węglowodanów są ze sobą silnie powiązane, a insulina jest

odpowiedzialna za zwiększenie wątrobowej syntezy cholesterolu. Dlatego, jeśli włókno

pokarmowe zmniejsza absorpcję węglowodanów i wydzielanie insuliny, może także

przyczynić się pośrednio do efektu hipocholesterolemicznego. Ponadto, zwiększona

lepkość wywołana rozpuszczalnym włóknem pokarmowym wpływa na emulsyfikację

tłuszczu poprzez zwiększenie rozmiaru kropelek emulsji, co może osłabić absorpcję

tłuszczu [7].

Oprócz korzystnego wpływu β-glukanów dotyczącego poziomu lipidów i meta-

bolizmu glukozy mają one również wiele innych aktywności biologicznych. Istnieją

dowody naukowe potwierdzające właściwości antyoksydacyjne, przeciwwirusowe,

immunomodulacyjne i antykancerogenne, stwierdzone głównie w badaniach oddziały-

wań grzybowych β-glukanów. Korzystny wpływ β-glukanów zbożowych na układ

immunologiczny oraz jego rola w zapobieganiu infekcjom, przewlekłym zapaleniom

lub nowotworom są również dobrze udokumentowane, ale często niedoceniane.

Ponieważ pod względem częstotliwości przypadków, choroby onkologiczne są drugą

a autoimmunologiczne choroby zapalne trzecią najczęstszą przyczyną zgonów

w krajach rozwiniętych, pilnie potrzebne są nowe strategie zapobiegania i leczenia tych

przypadków [8].

Celem tego przeglądu jest przedstawienie najnowszych informacji na temat wpływu

(1,3), (1,4)-β-glukanu pochodzącego ze zbóż na odporność i prawidłowe funkcjono-

wanie przewodu pokarmowego, jak również ocena jego roli w prewencji zapadalności

na choroby zapalne i onkologiczne oraz analiza mechanizmów leżących u podstaw

tych zjawisk.

2. Występowanie, źródła i właściwości fizykochemiczne

β-glukanów zbożowych

β-glukany w ziarnach zbóż występuje głównie w ścianach komórek tworzących

bielmo i warstwę aleuronową. Zawartość β-glukanu w tych roślinach jest różna

w zależności od odmiany jęczmienia lub owsa i warunków wzrostu. β-glukany zbóż to

liniowe polisacharydy, które zbudowane są z cząsteczek glukozy połączonych kilkoma

wiązaniami β (1,4), które przedzielają wiązania β (1,3)-glikozydowe. Zawartość

β-glukanu w owsie wynosi 3-11% suchej masy w całym ziarnie i 6-9% suchej masy

w otrębach owsianych [9, 10]. Najwyższą masę cząsteczkową wśród β-glukanów

zbożowych stwierdzono w owsie (65-3100 x 103 g/mol), podczas gdy jęczmienny

β-glukan charakteryzuje masa w zakresie od 31 do 2700 x 103 g/mol [1].


52

Strukturę chemiczną β-glukanu, określa się za pomocą lichenazy (β (1,3), (1,4) – 4-

glukanohydrolazy D-glukanu), enzymu, który katalizuje hydrolizę cząsteczki β-glu-

kanu do oligosacharydów. Stosunek molowy trójsacharydów do tetrasacharydów

(DP3/DP4) wynosi (3,0-4,5) dla pszenicy, (1,8-3,5) dla jęczmienia i (1,5-2,3) dla owsa [1].

3. Immunomodulujące działanie β-glukanów zbóż

β-glukany są znane z wykazywania silnych właściwości immunomodulujących oraz

oddziaływania jako modyfikator odpowiedzi biologicznej (BRM). Cząsteczki β-glu-

kanu mają zdolność do wiązania receptorów występujących w komórkach prezen-

tujących układu odpornościowego (takich jak granulocyty, monocyty, makrofagi czy

komórki NK) oraz wpływania na ich reakcję immunologiczną, w tym wytwarzanie

cytokin, jak również indukowania wybuchu tlenowego [11]. Do najintensywniej

badanych receptorów β-glukanu należą receptor Dectin-1, CR-3 i receptory Toll-like.

3.1. Receptory β-glukanu

Rola specyficznych receptorów w rozpoznaniu β-glukanu zbożowego przez

komórki nieswoistej odpowiedzi immunologicznej nie jest jeszcze jasna. Może to

wynikać z różnej czystości badania izolatów β-glukanu, różnic w ich strukturze, różnic

między rodzajami komórek oraz tym, że część badań jest prowadzona na receptorach

człowieka, a część świni czy myszy. Większość aktualnych badań skłania się ku teorii,

że ponieważ receptor Dectin-1 znany jest z potencjału wiązania β-glukanów z długimi

łańcuchami zbudowanymi z cząstek glukozy powiązanych wiązaniami β-(1,3)-

glikozydowymi, to nie jest możliwe, aby oddziaływał z nim β-glukan z różnymi

ilościami wiązań β-(1,3) przedzielonymi wiązaniami β-(1,4). Jednakże wyniki badań in

vitro są jednak nadal niejednoznaczne i zostaną omówione poniżej.

Dectin-1 jest znany jako główny receptor wrodzonej odpowiedzi immunologicznej

na β-(1,3)-glukan obecny przeważnie w monocytach, co jest mocno udokumentowane

w przypadku badań nad β-glukanami grzybowymi [12]. Wiadomo również, że receptor

ten współdziała z receptorem typu Toll-like 2 (TRL2) w rozpoznaniu β-glukanu

i pośredniczy w wytwarzaniu czynnika martwicy nowotworu (TNF-α) [13]. Ludzki

receptor Dectin-1 występuje w kilku izoformach, ale tylko dwie z nich znajdują się

w błonach komórkowych komórek układu odpornościowego i są w stanie rozpoznać

węglowodany z wiązaniami glikozydowymi β-(1,3) i β-(1,6) [14].

Innym receptorem, który może się wiązać się ze zbożowymi β-glukanami

o mieszanych wiązaniach i odgrywać istotną rolę w regulacji odpowiedzi immunolo-

gicznej przez te związki jest receptor dopełniacza 3 (CR3). Receptor ten jest gliko-

proteiną transbłonową i zbudowany jest z białek integryny αM (CD11b) i p2 (CD18).

Te dwie podjednostki są związane wiązaniem niekowalencyjnym i wyeksponowane na

powierzchni komórek efektorowych. CR3 mają dwa oddzielne miejsca wiążące

– miejsce wiązania węglowodanów w obrębie końca C odcinka CD11b i centrum

wiążące iC3b na końcu N L-domeny CD11b integryny [11].




53

Ostatnie badania przeprowadzone przez Bose na β-glukanach pochodzących

z drożdży wykazały, że w ludzkich komórkach jednojądrzastych krwi obwodowej

(PBMC) Dectin-1 był receptorem dla całych cząstek β-glukanu, a CR3 dla rozpusz-

czalnych β-glukanów unieruchomionych na nośniku [15].

Z kolei badania in vitro wykonane na komórkach odpornościowych świni

(neutrofilach) wykazały, że CR3 służy jako główny receptor dla 6 różnych β-glu-

kanów. Równocześnie wyniki tych badań sugerują, że wiele receptorów jest zaanga-

żowanych w rozpoznanie β-glukanu przez te makrofagi Wyniki te są zgodne

z późniejszymi badaniami in vitro na liniach komórek odpornościowych ludzkich [16].

Są one również zgodne z niedawno przeprowadzonymi badaniami na mysich

makrofagach RAW264.7. W badaniu tym wysokooczyszczony β-glukan z drożdży

wchodził w interakcje z receptorami CR3 i TLR2 indukując aktywację komórek,

a następnie jądrową translokację NF-κB p 65, fosforylację kinazy c-Jun N-końcowej

(JNK) oraz kinazy zewnątrzkomórkowej regulowanej sygnałem (ERK) powodując

syntezę TNF-α i cytokin chemotaktycznego białka-1 monocytów (MCP-1) [13].

Jest jednak wciąż zbyt mało dowodów, aby stwierdzić, czy immunomodulujące

działanie β-glukanów zbożowych wykorzystuje ten sam mechanizm. Badania in vitro

prowadzone pare lat wcześniej przez Tada i współpracowników sugerują dominującą

rolę receptora Dectin-1 jako receptora dla β-glukanu jęczmienia w makrofagach

i neutrofilach [17]. Z drugiej strony, w ostatnich badaniach weryfikujących rozpozna-

wanie β-glukanów przez ludzki receptor Dectin-1 przy użyciu mikromacierzy DNA

stwierdzono brak wiązania przez ten receptor β-glukanu jęczmiennego i innych

glukanów o mieszanych wiązaniach. Zjawisko to zostało wyjaśnione faktem, że do

receptora Dectin-1 wiążą się wyłącznie glukany o wiązaniu β-1,3 o DP wynoszącym

10 lub wyższym [18].

W innym badaniu in vitro wykonanym przez Noss i współpracowników β-glukany

o różnym pochodzeniu, masie i strukturze molekularnej wywoływały silną odpowiedź

cytokin w hodowlach komórek pełnej krwi ludzkiej. β-glukan z jęczmienia indukował

silną, a z owsa umiarkowaną syntezę interleukin IL-6 i IL-8. Jest mało prawdopodobne,

aby odpowiedź zapalna była regulowana przez receptor Dectine-1, a to ze względu na

jego powinowactwo do struktur zawierających szkielet zbudowany z wiązań β-(1,3).

Cytowani autorzy sugerują, że w obserwowanej odpowiedzi immunologicznej może

pośredniczyć CR3 [12].

4. Aktywność przeciwzapalna β-glukanu zbóż

W badaniu przeprowadzonym w 2015 roku przez Bermudez-Brito i współpra-

cowników, β-glukan jęczmienny spowodował w ludzkich komórkach dendrytycznych

zwiększenie wytwarzania IL-8 i ekspresji CD83 (marker aktywacji występujący na

powierzchni komórek dendrytycznych) [19]. Badanie zostało zaprojektowane w celu

określenia mechanizmów komunikacji pomiędzy specyficznymi komórkami jelita

w obecności błonnika pokarmowego. W związku z tym badano odpowiedź immunolo-


54

giczną komórek dendrytycznych pojawiającą się w wyniku bezpośredniego ich

kontaktu z β-glukanem i okazało się, że jęczmienny β-glukan znacznie obniżał stężenie

cytokin prozapalnych IL-12, IL-6 i IL-8. W innym badaniu in vitro [20] β-glukan ze

zbóż zmniejszał indukowane podaniem LPS (lipopolisacharyd bakteryjny) wytwa-

rzanie IL-12 i nasilał syntezę IL-10 w komórkach dendrytycznych myszy. Zgodnie

z wynikami tego badania wpływ β-glukanu zbożowego na odpowiedź immunologiczną

jest uzależniony od przygotowania próbki, w tym rozpuszczalności i agregacji

polisacharydu w roztworze. Te wyniki potwierdzają właściwości immunomodulujące

zbożowych β-glukanów i ich zdolność do zmniejszenia prozapalnych efektów

wywołanych podaniem LPS in vitro.

Wyniki naszych ostatnich badań in vivo potwierdzają te ustalenia [21-23]

W badaniu na szczurach z wywołanym przez podanie LPS zapaleniem jelit, żywionych

paszą z dodatkiem dwóch różniących się masą cząsteczkową frakcji β-glukanu owsa,

wytworzonych przez nas opatentowanymi metodami [24, 25] oznaczono wybrane

markery immunologiczne w jelicie, śledzionie, wątrobie, żołądku oraz komórkach krwi

obwodowej. Podawanie β-glukanu spowodowało znaczne obniżenie stężenia IL-12

w okrężnicy, które zwiększyło się wcześniej po podaniu LPS. Obie frakcje masy

cząsteczkowej β-glukanu spowodowały znaczne zmniejszenie wytwarzania tej

cytokiny. Indukowane przez LPS zapalenie jelit spowodowało również wzrost

poziomu IL-10 w tkance jelita grubego. Wzrost ten został złagodzony przez podanie

β-glukanu owsianego niezależnie od jego masy cząsteczkowej. Wyniki te wskazują na

silną aktywność przeciwzapalną β-glukanów z owsa i mogą stanowić zalecenie dla

osób cierpiących na zapalenie jelit [26]. Niestety brak jest innych badań, które

mogłyby potwierdzić tego rodzaju aktywność zbożowych β-glukanów wobec schorzeń

zapalnych jelit (IBD) u ludzi, dlatego kolejne etapy badań są niezbędne.

5. Wpływ na układ pokarmowy i właściwości prebiotyczne

β-glukanów zbożowych

Skład mikroflory okrężnicy zależy w znacznym stopniu od obecności w niej

określonych składników pokarmowych, takich jak np. błonnik. Jest to spowodowane

przede wszystkim tym, że błonnik pokarmowy jest głównym źródłem energii dla tych

mikroorganizmów. Za pomocą odpowiednich strategii żywieniowych można więc

zmieniać skład flory bakteryjnej jelita. Błonnik pokarmowy może wpływać na stężenie

i profil długo- i krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, jak również na zmiany

mikrobiomu. Ponadto, niektóre polisacharydy, takie jak β-glukan, mogą oddziaływać

jak prebiotyki i stymulować wzrost bifidobakteri w jelicie grubym [27].

Wyniki kilku badań wykonanych zarówno in vitro, jak i in vivo, na zwierzętach

i z udziałem ludzi wskazują, że β-glukan zbożowy wykazuje aktywność prebiotyczną.

Prebiotyki są substancjami, które nie są strawione w górnej części przewodu

pokarmowego i mogą ulec fermentacji przez mikroflorę okrężnicy, prowadząc do

pewnych korzystnych skutków zdrowotnych w organizmie gospodarza.




55

Beeren i współpracownicy (2015), zaprojektowali badanie używając znakowanych

fluorescencyjnie β-glukanów, co pozwoliło śledzić ich rozkład w symulacji trawienia

in vitro. W tym modelu enzymatyczny rozkład β-glukanów zaczynał się w szybkiej

reakcji katalizowanej przez endo-(1,3),(1-4)-β-glukanazę bakteryjną rozkładającą

polisacharyd do trimerów i tetramerów. Etap ten jest następnie w wolniejszym procesie

katalizowany przez egzo-1,3(4)-β-glukanazę, prowadząc do wytwarzania 3-O-β-

glukozyl-D-glukozy [28].

Zdolność korzystnej, probiotycznej flory bakteryjnej do fermentowania β-glukanów

zbożowych jest dobrze zbadana. W badaniach nad wpływem dodatku β-glukanów

zbożowych do jogurtu β-glukany poprawiły przeżywalność i stabilność Bifido-

bacterium animaliss sp. lactis podczas 4. tygodniowego okresu przechowywania [29].

β-glukan także poprawiał wzrost bakterii Lactobacillus plantarum, Lactobacillus

acidophilus i Lactobacillus fermentum w warunkach bezstresowych, jak również

w symulacji procesu trawienia in vitro. Ponadto matryce spożywcze zawierające

β-glukany miały pozytywny wpływ na interakcję pomiędzy probiotykami a entero-

cytami [30].

Z drugiej strony w różnych badaniach in vitro stwierdzono, że β-glukan z owsa

i jęczmienia nie stymuluje wzrostu szczepów probiotycznych, jeśli jest stosowany jako

jedyne źródło węgla w pożywce fermentacyjnej. Badane β-glukany nie miały również

wpływu na zwiększenie przeżywalności bakterii w symulacji żołądka in vitro [31].

Prebiotyczne właściwości zbożowych β-glukanów zostały również potwierdzone

w badaniach in vivo. Β-glukan z jęczmienia o wysokiej lepkości dodany do paszy

spowodował wzrost w treści jelita szczurów rRNAs pochodzącego z L. acidophilus

w porównaniu do szczurów żywionych dietą na bazie celulozy [32]. Również u szczu-

rów karmionych dietą oparta na owsie wykazano w treści jelita zwiększenie stężenia

kwasów tłuszczowych o krótkim łańcuchu, takich jak octan, propionian i maślan [33].

Dongowski i współpracownicy (2002) stwierdzili, że dieta bogata w błonnik jęcz-

mienia spowodowała redukcję ilości bakterii E. coli i Bacterioides, jak również wzrost

liczby Lactobacillus i stężenia krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych w dolnych

odcinkach jelita [34]. W nowszych badaniach wykonanych na 200 szczurach

żywionych 6 tygodni przez dożołądkowy zgłębnik β-glukanem z owsa lub jęczmienia

wykazano pewne korzystne dla fizjologii jelit działanie owsa i β-glukanu. β-glukan

korzystnie zmieniał zawartość wody w kale, wartość pH, stężenie amoniaku,

aktywność β-glukuronidazy i azoreduktazy, jak również stężenie krótkołańcuchowych

kwasów tłuszczowych w okrężnicy, przy czym efekt ten był większy dla β-glukanu

z owsa [35].

W naszym badaniu na szczurach z zapaleniem jelit wywołanym LPS stwierdzono

korzystne zmiany w charakterystyce krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych

zawartych w odchodach szczurów karmionych β-glukanem owsa. Ponadto zaobserwo-

wano zwiększoną liczbę bakterii kwasu mlekowego, co wskazuje na prebiotyczną

charakterystykę tych substancji [26]. Choć dowodów prebiotycznego działania

β-glukanu u ludzi jest mało, to prebiotyczny potencjał β-glukanu z jęczmienia był


56

badany stosunkowo niedawno w randomizowanym, podwójnie zaślepionym, z kontro-

lowanym placebo badaniu klinicznym. W wyniku tych badań stwierdzono, że dzienne

spożycie ciasta zawierającego β-glukan jęczmienny było dobrze tolerowane przez

starszych (≥50 lat) pacjentów i spowodowało silny efekt bifidogenny. Żadne inne

modyfikacje nie były wprowadzone do diet pacjentów, a jęczmienny β-glukan

spowodował wzrost liczby Bifidobacterium na poziomie wykrywalnym w porównaniu

z niewykrywalną ilością tych bakterii w grupie kontrolnej [36].

Wyniki badań wskazujących na właściwości prebiotyczne zbożowych β-glukanów

skutkować mogą rozwojem nowych funkcjonalnych produktów spożywczych.

Fortyfikacja mleka zawierającego kulturę jogurtową 1,4% β-glukanu z owsa spowo-

dowała wzrost żywych komórek kultury liczyć podczas przechowywania. Ten typ

fermentowanych produktów mlecznych pozwala połączyć zalety probiotyczne Lacto-

bacillum z efektami hipocholesterolemicznymi β-glukanu [37].

Innym rodzajem produktów probiotycznych zawierających β-glukany ze zbóż są

wielofunkcyjne fermentowane produkty owsiane. Takie produkty stanowią obfite

źródło rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych włókien, tłuszczy roślinnych i orga-

nizmów probiotycznych. W badaniu przeprowadzonym na nowym produkcie owsia-

nym naukowcy zauważyli, że zaszczepienie szczepem L. plantarum (nadproduktorem

ryboflawiny) doprowadziło do biofortyfikacji ryboflawiną in situ. W tym samym

badaniu, fermentacja produktu szczepem L. plantarum wytwarzającym egzopoli-

sacharydy doprowadziła do korzystnych zmian cech reologicznych produktu, chociaż

ulepszenia te zostały utracone podczas przechowywania [38]. Pomimo że istnieje wiele

obiecujących danych dotyczących prebiotycznego działania β-glukanu zbóż stwier-

dzonych zarówno w badaniach in vitro, jak i in vivo, nadal brak jest wyników badań

klinicznych u ludzi, które mogłyby potwierdzić korzystny dla zdrowia wpływ kon-

sumpcji probiotycznej żywności funkcjonalnej wzbogaconej w β-glukan.

6. Właściwości przeciwnowotworowe β-glukanów zbożowych

Jak to zostało opisane wcześniej przez Rieder i Samuelsena,wstępne badania in

vitro sugerują, że β-glukan wykazuje cytotoksyczność wobec komórek nowotwo-

rowych. β-glukany zwiększają cytotoksyczność makrofagów (poprzez ich aktywację),

oraz cytotoksyczność zależną od dopełniacza. Według wyników badań na zwierzętach

β-glukany zbóż mogą także intensyfikować terapię nowotworów złośliwych metodą

fotodynamiczną i przeciwciałami z klasy immunoglobulin IgG1 (rytuksymab) [39].

W badaniu przeprowadzonym przez Modak i współpracowników, myszom z ciężkim

łącznym niedoborem odporności (SCID) wstrzyknięto komórki ludzkiego chłoniaka

Burkitta i badano guzy podskórne. Leczenie rytuksymabem i β-glukanem spowodo-

wało zmniejszenie wzrostu guza [40]. Doustnie podawany β-glukan z jęczmienia

spowodował znaczne zmniejszenie objętości nowotworu w u samic myszy C57BL/6

z rakiem płuca Lewisa. β-glukan również skutecznie hamował wzrost guza, zwłaszcza

w skojarzeniu z fotodynamiczną terapią nowotworów (PDT). Wyniki dla kombinacji




57

tych terapii były znacznie lepsze niż wyniki dla samego PDT i grupy kontrolnej, co

sugeruje, że β-glukan może zwiększać siłę terapii fotodynamicznej [41]. W innym

badaniu Akramiene i współpracownicy porównali terapię adjuwantową z trzema

różnymi β-glukanami na skuteczność w terapii fotodynamicznej w raku płuc u myszy.

Β-glukany z drożdży piekarskich, morskich alg brunatnych L. digitata, jak również

z jęczmienia wzmacniały odpowiedź guza na PDT, zwiększając nekrozę guzów

i hamowanie naprawy uszkodzeń DNA aktywowanego terapią fotodynamiczną [42].

W wykonanych stosunkowo niedawno badaniach in vitro, β-glukan owsa wykazał

działanie cytotoksyczne na komórki czerniaka skóry ludzkiej HTB-140. Związek ten

powodował większą aktywację kaspazy-3/-7 i wiązanie fosfatydyloseryny do aneksyny

na powierzchni błony komórkowej w stopniu zależnym od stężenia. Oba te

mechanizmy są wskaźnikami apoptozy komórek. β-glukan spowodował również

zmniejszenie poziomu wewnątrzkomórkowego ATP i potencjału mitochondrialnego,

które mogą prowadzić do aktywacji mitochondrialnego szlaku apoptozy. Wyniki te

wskazują na potencjalną rolę β-glukanu zbożowego jako środka przeciwnowo-

tworowego [43].

Inne niedawne badanie in vitro β-glukanu z owsa o niskiej masie cząsteczkowej

wskazują, że związek ten indukuje silną ekspresję kaspazy-12, co prowadzi do

apoptozy we wszystkich badanych liniach komórek nowotworów złośliwych. β-glu-

kan, również zmniejsza żywotność komórek nowotworowych w sposób zależny od

dawki nie uszkadzając jednocześnie zdrowych komórek [44].

Shah i współpracownicy badali wpływ promieniowania γ na badane in vitro

właściwości antyproliferacyjne β-glukanu z owsa i jęczmienia (w 2014 i 2015, odpo-

wiednio). Wykazano, że napromieniowanie spowodowało zależne od dawki zmniej-

szenie masy cząsteczkowej β-glukanów. Stwierdzono ponadto, że β-glukany z owsa

i jęczmienia hamowały proliferację ludzkich komórek raka okrężnicy (Colo-205), raka

komórek nabłonkowych sutka (T47D) i ludzkich komórek gruczolakoraka piersi

(MCF7). W obu przypadkach efekt antyproliferacyjny wzrastał wraz ze zmniejszeniem

masy molowej β-glukanów z owsa. Według autorów wzrost tego oddziaływania β-glu-

kanów zbożowych spowodowanego przez promieniowanie może być związany z łat-

wiejszym dostępem mniejszych cząsteczek β-glukanu do cząsteczek docelowych [45, 46].

Ostatnio przeciwnowotworowe właściwości β-glukanu zostały również zbadane

u ludzi. Naukowcy badali wpływ β-glukanu pochodzącego z jęczmienia na geno-

toksyczność wód kałowych u 69 pacjentów po polipektomii. Grupie kontrolnej poda-

wano chleb powszechnie dostępny na rynku, a grupy eksperymentalne przyjmowały

chleb wzbogacony w β-glukan z jęczmienia (3 g β-glukanu w przeliczeniu na dzień).

Obie grupy spożywały 125 g chleba dziennie przez okres 3 miesięcy. Genotoksyczność

wód kałowych pacjentów spożywających β-glukany malała stopniowo podczas

interwencji żywieniowej. Wyniki tych badań sugerują rolę ochronną β-glukanu

w przypadkach prewencji raka jelita grubego [47].

W świetle powyższych ustaleń wydaje się jasne, że β-glukany mogą odgrywać

istotną rolę w profilaktyce i leczeniu nowotworów. Badania in vitro wykazały, że


58

β-glukany zbożowe mogą działać apoptotycznie i cytotoksycznie wobec komórek

nowotworowych, a także hamować ich proliferację. Badania na zwierzętach sugerują

synergizm β-glukanów zbożowych w przeciwnowotworowej terapii fotodynamicznej

i przeciwciałami, a badania z udziałem ludzi potwierdzają znaczenie tych związków

w profilaktyce raka jelita grubego. Jednak potrzebne są dalsze badania, aby w pełni

poznać mechanizmy przeciwnowotworowej aktywności β-glukanów zbóż.

7. Charakterystyka metod wyodrębniania β-glukanów ze zbóż i ich

wpływ na właściwości fizykochemiczne

Stężenie β-glukanu w całych ziarnie owsa mieści się zazwyczaj w zakresie od 2 do

11 % i od 6 do 16 % w produktach otrębowych [48, 49, 50]. Na rynku można spotkać

produkty deklarujące nawet wyższe stężenia β-glukanu – 20, 22, 30, 34% [51, 52],

które są zwykle poprawnie określane jako koncentraty otrąb lub całkowicie błędnie

jako β-glukan z owsa. β-glukan w owsie zlokalizowany jest całym bielmie, ale

w największych ilościach występuje w ściankach komórek aleuronowych i subaleuro-

nowych warstw otrębowych. Te warstwy mogą być oddzielone od bielma przy użyciu

konwencjonalnego mielenia i przesiewania. Jednakże typowe procesy zazwyczaj nie są

w stanie dostarczyć produktów zawierających β-glukan w wysokim stężeniu. Ponadto,

stosunkowo mała zawartość β-glukanu w typowych otrębach sprawia, że znajduje on

zastosowanie tylko do ograniczonej liczby funkcjonalnych produktów żywnościowych.

Koncentraty β-glukanu, zawierające wyższe stężenia β-glukanu niż otręby owsiane,

umożliwiają wytwarzanie produktów bogatszych w β-glukan, nie wpływając aż tak

bardzo na teksturę i odczucie w ustach [53, 54], natomiast izolaty β-glukanu wytwa-

rzane na drodze ekstrakcji nie mają już żadnych ograniczeń stosowania i umożliwiają

tworzenie szerokiej gamy produktów zarówno spożywczych, jak i farmaceutycznych.

Metody ekstrakcji β-glukanu można podzielić na tzw. metody mokre i suche.

Metody mokre to metody wykorzystujące proces ekstrakcji do wyodrębnienia

wysokooczyszczonej aktywnej substancji jaką jest β-glukan z surowca, natomiast

metody suche opierają się na mieleniu, frakcjonowaniu i odrzucaniu frakcji ubogich

w β-glukan, co skutkuje jego zatężaniem w koncentracie.

Oczyszczanie frakcji β-glukanu z owsa drogą ekstrakcji na mokro odbywa się

zazwyczaj w oparciu o następujące technologie:

a) enzymatycznej hydrolizy wszystkich składników oprócz β-glukanu;

b) precypitacji kwasowej, zasadowej lub rozpuszczalnikowej;

c) oraz odsiewania na mokro nierozpuszczalnych w wodzie części stałych.

Przy zastosowaniu metod mokrych można otrzymać stężenie β-glukanu do 95%.

Na przykład, sposób opracowany przez USDA opiera się na wykorzystaniu α-amylazy

i ekstrakcji gorącą wodą [55]. Po ekstrakcji, cząstki stałe zawierające β-glukan

oddziela się i suszy. Produkt ten można dalej modyfikować przez dalsze oddzielenie

rozpuszczalnego błonnika poprzez wykorzystanie wysokotemperaturowego mecha-

nicznego ścinania w środowisku wodnym. Włókna nierozpuszczalne usuwa się przez




59

filtrację lub odwirowanie, a ciecz jest suszona w celu wytworzenia koncentratu

rozpuszczalnego β-glukanu [56].

Naukowcy z University of Alberta opracowali proces wodno-etanolowej ekstrakcji

w połączeniu z obróbką enzymatyczną, co pozwala na hydrolizę skrobi i białek, ale

zapobiega rozpuszczaniu się β-glukanu. Koncentrat β-glukanu odzyskano z zawiesiny

przez przesiewanie lub filtrację [57]. Zgodnie z tym patentem mąkę owsianą o począt-

kowym stężeniu 3,6 % β-glukanu można zatężyć aż do 24.8-32,9% (przy wydajności

12.4-11.7%), a inną mąkę owsianą zawierającą 7,3% β-glukanu do 30.2-44,2%

(wydajność 20.7-14.0%), odpowiednio. Kvisti wsp. [58] oraz Kvist i Lawther [59]

opracowali metodę wzbogacania β-glukanu za pomocą ksylanazy i/lub obróbki

β-glukanazą i mieleniem na mokro, po którym następuje kolejno odwirowanie

i ultrafiltracja. β-glukan (początkowo w 14 p% w przeliczeniu na suchą masę) może

zostać dodatkowy zagęszczony przez cykliczne zamrażanie/rozmrażanie i wytrącania,

w wyniku czego zawartość β-glukanu wzrośnie do 34-57%. Masa molowa produktu

wynosi 800-3000 kDa, ale nie ma informacji o wydajności tego procesu.

W metodzie Pottera [60] zmielone otręby owsiane są zawieszane w zimnej wodzie

i przesiewane, aby usunąć skrobię. Materiał, który pozostanie na sicie, ekstrahuje się

roztworem alkalicznym w celu rozpuszczenia β-glukanu. Białko może być wytrącone

z roztworu przez zakwaszenie. Pozostały roztwór może być albo odparowany, albo

poddany mikrofiltracji aby zatężyć β-glukan. Można osiągnąć stężenia β-glukanu

w zakresie do 50-95%, przy masie molowej 50-2400 kDa. W innym procesie

Redmond i Fielder [61], oczyszczają otręby owsiane na drodze powietrznej klasy-

fikacji lub przesiewania, a następnie ekstrahują β-glukan w warunkach zasadowych

(pH 9-10). Substancje stałe są usuwane przez odwirowanie, a dodanie flokulanta lub

koagulantu powoduje wytrącenia materiału białkowego. Do hydrolizy skrobi zostały

wykorzystane enzymy amylolityczne. Na koniec β-glukan wydziela się z roztworu

przez wytrącanie etanolem, a następnie odwirowanie. Stężenie β-glukanu może wy-

nosić od 75 do 92% (wydajność 1,2-1,6%), a jego masa molowa wynosi 1000-2000 kDa.

Opracowane przez nas metody ekstrakcji β-glukanu na mokro umożliwiają selek-

tywne otrzymywanie frakcji o różnych masach molowych wykazujących się zreduko-

waną polidyspersjnością. Wyodrębnianie β-glukanu o wysokiej masie molowej

uzależnione jest od kontroli aktywności enzymu selektywnie rozkładającego ten

związek, jakim jest endogenna 1-3, 1-4, β-D-glukanohydrolaza obecna w ziarnach

zbóż. Enzym ten po inaktywacji z wykorzystaniem napromieniowania mikrofalami

surowca przestaje wpływać na skracanie się łańcucha polimeru glukozowego jakim

jest β-glukan, co przy wykorzystaniu ekstrakcji alkalicznej umożliwia otrzymanie

β-glukanu o masie molowej w zakresie 2000-3000 kDa [62]. Z kolei otrzymywanie

β-glukanu o masie molowej niskiej często realizowane jest z wykorzystaniem metody

enzymatycznej dekompozycji łańcucha, co daje rezultat w postaci mieszanki oligo-

merów niemającej odpowiednika w faktycznej częstotliwości wiązań β-glukanu.

W naszych badaniach stworzyliśmy metodę nieenzymatycznej dekompozycji β-glu-


60

kanu, która pozwala na otrzymanie czystego preparatu o niskiej masie molowej

w zakresie <100kDa [63].

Mokre procesy są zwykle ograniczone wysoką lepkością ekstraktów wodnych,

nawet przy niskim stężeniu β-glukanu, co prowadzi do dużych objętości cieczy

i wysokich kosztów związanych z suszeniem i etapami odzyskiwania rozpuszczalnika.

Wysoka zawartość wody stanowi również wyzwanie pod względem jakości mikro-

biologicznej, stabilności lipidów owsianych i wykorzystania resztkowych strumieni

bocznych. Dlatego też przy opracowywaniu składników tradycyjnych i tanich pro-

duktów żywnościowych, byłoby bardziej ekonomiczne wykorzystać metodę frakcjo-

nowania suchego, która eliminuje potrzebę energochłonnych etapów suszenia i jedno-

cześnie pozwala otrzymać frakcje wzbogacone w β-glukan o wyższej wydajności

masowej w porównaniu do mokrej ekstrakcji.

Malkki i in. [64] opracowali sposób frakcjonowania na sucho w oparciu o dwa lub

więcej kolejnych przemiałów i klasyfikacje powietrzną. Produkt końcowy charak-

teryzuje stężenie β-glukanu w wysokości 11-25 % (na przykład 16,9 % β-glukan

można otrzymać z wydajnością 21,3% całego procesu). Podobne stężenia i wydajności

z suchego frakcjonowania uzyskali Lehtomäki i Myllymäki [65], Wu i Doehlert [66]

oraz Wu i Stringfellow [67]. Schemat frakcjonowania oparty o usuwanie lipidów

i późniejszy proces suchego frakcjonowania został opracowany przez Kaukovirta-

Norja i wsp. [68] i analizowany przez Sibakova i wsp. [69]. Proces ten polega na

ekstrakcji lipidów owsa nadkrytycznym dwutlenkiem węgla (SC-CO2) przed sekwen-

cyjnym procesem mielenia i odsiewu otrąb. Ostatnie badania wykazały, że tłuszcze

w owsie bielma są połączone z białkami i skrobią. Tak więc, usuwanie fazy lipidowej

pozwala na stosowanie technologii mielenia i frakcjonowania na sucho w znacznie

bardziej skuteczny sposób, niż w przypadku wykorzystania jako surowiec owsa

zawierającego lipidy.

Proces ten może dostarczyć koncentrat β-glukanu o zawartości 34 % (ale z niską

wydajnością 8-9 %) i masie molowej 1000-2000 kDa. Koncentrat β-glukanu pochodzi

głównie z warstwy aleuronowej, a zawiera także około 10% i 24% białka. Wydajność

resztkowej mąki wynosi około 80% materiału wyjściowego. W celu pełnego wyko-

rzystania potencjału owsa, materiał skrobiowy był później dodatkowo frakcjonowany

w celu uzyskania koncentratu białka 73% (wydajność 5-8%) i koncentratu skrobi

owsianej 77% (wydajność 60-70%) [70].

Mając na uwadze ogólną wydajność procesu, należy wziąć pod uwagę fakt, że

ważnym czynnikiem wpływającym na cenę jest to, jak duża część frakcji owsa (zwykle

tylko koncentrat β-glukanu, a właściwie jego izolat) może być wykorzystywana

w produktach spożywczych o dużej wartości dodanej. Na przykład, z procesów

suchych wszystkie frakcje owsa są łatwe do przechowywania i dostarczania do innych

rodzajów zastosowań, ale są to zastosowania ograniczone właściwościami fizyko-

chemicznymi tych frakcji. Jedną z możliwości może być połączenie zalet obu

ekstrakcji na sucho i na mokro. W tego rodzaju procesie, pierwszy (na sucho) etap

zatężania przyniósłby częściowo wzbogacony w β-glukan surowiec w sposób ekono-




61

miczny. Takie podejście zostało wykorzystane w naszych badaniach, w których

opracowaliśmy technologię biorafinacji błonnika owsianego o wysokiej zawartości

β-glukanu, która pozwala na uzyskanie w sposób bezodpadowy trzech frakcji: wysoko-

oczyszczony preparat β-glukanu, preparat białka owsianego oraz błonnika nieroz-

puszczalnego [24].

8. Podsumowanie Jako zboże, owies jest uprawiany od tysięcy lat i uważany za bardzo zdrowy.

Zarówno nasze jak i prowadzone w wielu ośrodkach na świecie badania naukowe

potwierdziły, że owies jest cennym składnikiem diety, gdyż zawiera m.in. rozpusz-

czalny błonnik, β-glukan. Jest to polimer o unikalnych połączeniach cząsteczek glu-

kozy w pozycjach C1-C3 i C1-C4. Znaczenie tego związku trudno przecenić. Jak

wykazano, β-glukan przyczynia się do obniżenia poziomu cholesterolu we krwi, jest

cennym dodatkiem do diety odchudzającej, ale najcenniejsze właściwości wiążą się

z jego działaniem immunomodulacyjnym, przeciwzapalnym i antyoksydacyjnym. Przy

tak szerokiej gamie aktywności nie powinno zabraknąć go w diecie każdego człowieka.

Literatura 1. Lazaridou A., Biliaderis C. G., Molecular aspects of cereal β-glucan functionality:

Physical properties, technological applications and physiological effects, Journal

of Cereal Science, 2007, 46(2), 101-118

2. El Khoury D., Cuda C., Luhovyy B. L., Anderson G. H., Beta glucan: Health benefits

in obesity and metabolic syndrome, Journal of Nutrition and Metabolism, 2012

doi:10.1155/2012/851362

3. Johansson L., Tuomainen P., Ylinen M., Ekholm P., Virkki L., Structural analysis

of water-soluble and -insoluble β-glucans of whole-grain oats and barley, Carbohydrate

Polymers, 2004, 58(3), 267-274

4. Hu X., Zhao J., Zhao Q., Zheng J., Structure and characteristic of β-glucan in cereal:

A review, Journal of Food Processing and Preservation, 2015, 39(6), 3145-53

5. Harland, J., Authorised EU health claims for barley and oat beta-glucans, Foods, nutrients

and food ingredients with authorised EU health claims, 2014, 25-45)

6. Brennan C. S., Cleary L. J., The potential use of cereal (1→3,1→4)-β-d-glucans as

functional food ingredients, Journal of Cereal Science, 2005,42(1), 1-13

7. Wang H., Xu Q., Liu D., Wang H., Xie B., Rheological properties of β-glucans from oats,

Nongye Gongcheng Xuebao, 2008, 24(5), 31-6

8. Tran T., Amiji M. M., Targeted delivery systems for biological therapies of inflammatory

diseases, Expert Opinion on Drug Delivery, 2015, 12(3), 393-414

9. Beer M. U., Wood P. J., Weisz J., Molecular weight distribution and (1→3)(1→4)-β-D-

glucan content of consecutive extracts of various oat and barley cultivars, Cereal

Chemistry, 1997,74(4), 476-480

10. Skendi A., Biliaderis C. G. Lazaridou A., Izydorczyk M. S., Structure and rheological

properties of water soluble β-glucans from oat cultivars of avena sativa and

avenabysantina, Journal of Cereal Science, 2003, 38(1), 15-31

11. Hong F., Yan J., Baran J. T., Allendorf D. J., Hansen R. D., Ostroff G. R., Ross G. D.,

Mechanism by which orally administered β-1,3-glucans enhance the tumoricidal activity


62

of antitumor monoclonal antibodies in murine tumor models, Journal of Immunology,

2004, 173(2), 797-806

12. Noss I., Doekes G., Thorne P. S., Heederik D. J., Wouters I. M., Comparison of the

potency of a variety of β-glucans to induce cytokine production in human whole blood,

Innate Immunity, 2013, 19(1), 10-19

13. Zheng X., Zou S., Xu H., Liu Q., Song J., Xu M., Zhang L., The linear structure

of β-glucan from baker's yeast and its activation of macrophage-like RAW264.7 cells,

Carbohydrate Polymers, 2016, 148, 61-68

14. Volman J. J., Mensink R. P., Burman W. A., Önning G., Plat J., The absence of functional

dectin-1 on enterocytes may serve to prevent intestinal damage, European Journal

of Gastroenterology and Hepatology, 2010, 22(1), 88-94

15. Bose N., Wurst L. R., Chan A. S. H., Dudney C. M., Leroux M. L., Danielson M. E.,

Vasilakos J. P., Differential regulation of oxidative burst by distinct β-glucan- binding

receptors and signaling pathways in human peripheral blood mononuclear cells,

Glycobiology, 2014, 24(4), 379-391

16. Baert K., Sonck E., Goddeeris B. M., Devriendt B., Cox E., Cell type-specific differences

in β-glucan recognition and signalling in porcine innate immune cells, Developmental

and Comparative Immunology, 2015, 48(1), 192-203

17. Tada R., Ikeda F., Aoki K., Yoshikawa M., Kato Y., Adachi Y.,... Ohno N., Barley-

derived β-d-glucan induces immunostimulation via a dectin-1-mediated pathway,

Immunology Letters, 2008, 123(2), 144-148

18. Palma A. S., Liu Y., Zhang H., Zhang Y., McCleary B. V., Yu G., Chai W., Unravelling

glucan recognition systems by glycome microarrays using the designer approach and

mass spectrometry, Molecular and Cellular Proteomics, 2015, 14(4), 974-988

19. Bermudez-Brito M., Sahasrabudhe N. M., Rösch C., Schols, H. A., Faas M. M., De Vos,

P., The impact of dietary fibers on dendritic cell responses in vitro is dependent on the

differential effects of the fibers on intestinal epithelial cells, Molecular Nutrition and Food

Research, 2015, 59(4), 698-710

20. Mikkelsen M. S., Jespersen B. M., Mehlsen A., Engelsen S. B., Frøkiær H., Cereal

β-glucan immune modulating activity depends on the polymer fine structure, Food

Research International, 2014, 62, 829-836

21. Suchecka D., Harasym J. P., Wilczak J., Gajewska, M., Oczkowski M., Gudej, S.,

Gromadzka-Ostrowska, J., Antioxidative and anti-inflammatory effects of high beta-glucan

concentration purified aqueous extract from oat in experimental model of LPS-induced

chronic enteritis, Journal of Functional Foods, 2015,14, 244-254

22. Błaszczyk, K., Wilczak, J., Harasym, J., Gudej, S., Suchecka, D., Królikowski, T.,

Gromadzka-Ostrowska, J., Impact of low and high molecular weight oat beta-glucan

on oxidative stress and antioxidant defense in spleen of rats with LPS induced enteritis,

Food Hydrocolloids, 2015, 51, 272-280

23. Suchecka, D., Harasym, J., Wilczak, J., Gromadzka-Ostrowska, J. Hepato- and gastro-

protective activity of purified oat 1–3, 1–4-β-D-glucans of different molecular weight,

International Journal of Biological Macromolecules, 2016, 91, 1177-1185

24. Harasym J., Brach J., Czarnota J. L., Stechman M., Slabisz A., Kowalska A., Chorowski

M., Winkowski M., Madera A., A method of production of beta-glucan, insoluble food

fibre and oat protein preparation, Patent europejski – EP 2515672 B1




63

25. Harasym, J., Suchecka, D., &Gromadzka-Ostrowska, J., Effect of size reduction by freeze-

milling on processing properties of beta-glucan oat bran, Journal of Cereal Science, 2015,

61, 119-125

26. Wilczak J., Błaszczyk K., Kamola D., Gajewska M., Harasym J. P., Jałosińska M.,

Gromadzka-Ostrowska, J., The effect of low or high molecular weight oat beta-glucans

on the inflammatory and oxidative stress status in the colon of rats with LPS-induced

enteritis, Food and Function, 2015, 6(2), 590-603

27. Hamaker B. R., Tuncil Y. E., A perspective on the complexity of dietary fiber structures

and their potential effect on the gut microbiota, Journal of Molecular Biology, 2014,

426(23), 3838-3850

28. Beeren S. R., Christensen C. E., Tanaka H., Jensen M. G., Donaldson I., Hindsgaul O.,

Direct study of fluorescently-labelled barley β-glucan fate in an in vitro human colon

digestion model, Carbohydrate Polymers, 2014,115, 88-92

29. Vasiljevic T., Kealy T., Mishra V. K., Effects of β-glucan addition to a probiotic

containing yogurt, Journal of Food Science, 2007, 72(7), C405-C411

30. Arena M. P., Caggianiello G., Fiocco D., Russo P., Torelli M., Spano G., &Capozzi V.,

Barley β-glucans-containing food enhances probiotic performances of beneficial bacteria,

International Journal of Molecular Sciences,2014, 15(2), 3025-3039

31. Arena M. P., Russo P., Capozzi V., Rascón A., Felis G. E., Spano G., Fiocco D.,

Combinations of cereal β-glucans and probiotics can enhance the anti-inflammatory

activity on host cells by a synergistic effect, Journal of Functional Foods, 2016, 23, 12-23

32. Snart J., Bibiloni R., Grayson T., Lay C., Zhang H., Allison G. E., Tannock G. W.,

Supplementation of the diet with high-viscosity β-glucan results in enrichment for lacto-

bacilli in the rat cecum, Applied and Environmental Microbiology, 2006,72(3), 1925-1931

33. Drzikova B., Dongowski G., Gebhardt E., Dietary fibre-rich oat-based products affect

serum lipids, microbiota, formation of short-chain fatty acids and steroids in rats, British

Journal of Nutrition, 2005, 94(6), 1012-1025

34. Dongowski G., Huth M., Gebhardt E., Flamme W., Dietary fiber-rich barley products

beneficially affect the intestinal tract of rats, Journal of Nutrition, 2002, 132(12), 3704-3714

35. Shen R., Dang X., Dong J., Hu X., Effects of oat β-glucan and barley β-glucan on fecal

characteristics, intestinal microflora, and intestinal bacterial metabolites in rats, Journal

of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 60(45), 11301-11308

36. Mitsou E. K., Panopoulou N., Turunen K., Spiliotis V., Kyriacou A., Prebiotic potential

of barley derived β-glucan at low intake levels: A randomised, double-blinded, placebo-

controlled clinical study, Food Research International, 2010, 43(4), 1086-1092

37. Lazaridou A., Serafeimidou A., Biliaderis C. G., Moschakis T., &Tzanetakis N., Structure

development and acidification kinetics in fermented milk containing oat β-glucan, a yogurt

culture and a probiotic strain, Food Hydrocolloids, 2014, 39, 204-214

38. Russo P., de Chiara M. L. V., Capozzi V., Arena M. P., Amodio M. L., Rascón A., Spano

G., Lactobacillus plantarum strains for multifunctional oat-based foods, LWT – Food

Science and Technology, 2016, 68, 288-294

39. Rieder A., Samuelsen A. B., Do cereal mixed-linked β-glucans possess immune-

modulating activities?, Molecular Nutrition and Food Research, 2012, 56(4), 536-547

40. Modak S., Koehne G., Vickers A., O'Reilly R. J., Cheung, N. -. V., Rituximab therapy

of lymphoma is enhanced by orally administered (1 → 3),(1 → 4)-D-β-glucan, Leukemia

Research, 2005, 29(6), 679-683


64

41. Akramiene D., Aleksandraviciene C., Grazeliene G., Zalinkevicius R., Suziedelis K.,

Didziapetriene J.,... Kevelaitis E., Potentiating effect of β-glucans on photodynamic

therapy of implanted cancer cells in mice, Tohoku Journal of Experimental Medicine,

2010, 220(4), 299-306

42. Akramiene D., Graželiene G., Didžiapetriene J., &Kevelaitis E., Treatment of lewis lung car-

cinoma by photodynamic therapy and glucan from barley, Medicina, 2009, 45(6), 480-485

43. Parzonko A., Makarewicz-Wujec M., Jaszewska E., Harasym J., Kozłowska-

Wojciechowska M., Pro-apoptotic properties of (1,3)(1,4)-β-d-glucan from avena sativa

on human melanoma HTB-140 cells in vitro, International Journal of Biological

Macromolecules, 2015, 72, 757-763

44. Choromanska A., Kulbacka J., Rembialkowska N., Pilat J., Oledzki R., Harasym J.,

Saczko, J., Anticancer properties of low molecular weight oat beta-glucan – an in vitro

study, International Journal of Biological Macromolecules, 2015, 80, 23-28

45. Shah A., Ahmad M., Ashwar B. A., Gani A., Masoodi F. A., Wani I. A.,... Gani A., Effect

of γ-irradiation on structure and nutraceutical potential of β-d-glucan from barley (Hordeum

vulgare), International Journal of Biological Macromolecules, 2014, 72, 1168-1175

46. Shah A., Masoodi F. A., Gani A., Ashwar B. A., Effect of γ-irradiation on antioxidant and

antiproliferative properties of oat β-glucan, Radiation Physics and Chemistry, 2015, 117,

120-127

47. Turunen K. T., Pletsa V., Georgiadis P., Triantafillidis J. K., Karamanolis D., Kyriacou A.,

Impact of β-glucan on the fecal water genotoxicity of polypectomized patients, Nutrition

and Cancer, 2016, 68(4), 560-567

48. Butt M. S., Tahir-Nadeem M., Khan M. K. I., Shabir R., Butt M. S., Oat: Unique among

the cereals, European Journal of Nutrition, 2008,47(2), 68-79

49. Peterson D. M., Oat lipids: Composition, separation and application, Lipid Technology,

2002,14 (0), 56-59

50. Wood P.J., Oats: Chemistry and Technology, 1986, 121-152

51. http://www.blonniknaturalny.pl/

52. http://www.dsm.com/markets/foodandbeverages/en_US/products/nutraceuticals/oatwell.html

53. Lehtinen P., Kaukovirta-Norja A., Sibakov J., Myllymäki O., Poutanen K., Pihlava J.,

Functional oat ingredients – opportunities and challenges for food technology, Cereal

Foods World, 2009, 54(6), 267-71

54. Vasanthan T., Temelli F., Grain fractionation technologies for cereal beta-glucan

concentration, Food Research International, 2008,41(9),876-81

55. Inglett G. E., Oat soluble dietary fiber compositions, U.S. Pat. 373978. Application Date:

1989-06-30

56. Inglett G. E., Dietary fiber gels for preparing calorie reduced foods, U.S. Pat. 9719603.

Application Date: 1995-11-28

57. Vasanthan T., Temelli F., Grain fractionation methods and products, WO Pat. 02/27011

A2. Application Date: 2002-04-04

58. Kvist S., Lawther J. M., Concentration of beta-glucans, WO Pat. 2005/122785.

Application Date: 2004-06-17

59. Kvist S., Carlsson T. et al., Process for the fractionation of cereal brans, WO Pat.

2002/067698. Application Date: 2001-02-26

60. Potter R. C., Fisher P. A. et al., Polysaccharide compositions and uses thereof, U.S. Pat.

6485945. Application Date: 1999-02-17




65

61. Redmond M. J., Fielder D. A., Improved extraction and purification method for cereal

beta-glucan, WO Pat. 2004/096862. Application Date: 2003-05-02

62. Harasym J., Brach J., Sposób otrzymywania polisacharydu nieskrobiowego ze zbóż, Patent

RP – 217750

63. Harasym J., Gromadzka-Ostrowska J., Sposób otrzymywania beta-glukanu zbożowego

o niskiej masie cząsteczkowej, Zgłoszenie patentowe polskie, P.410314

64. Mälkki Y., Myllymäki O. et al., A method for preparing an oat product and a foodstuff

enriched in the content of beta-glucan, WO Pat. 2001/026479. Application Date: 1999-10-13

65. Lehtomäki I., Myllymäki O., New dry-milling method for preparing bran, WO Pat.

2010/000935. Application Date: 2010-01-07

66. Wu Y. V., Doehlert D. C., Enrichment of β-glucan in oat bran by fine grinding and air

classification, LWT – Food SciTechnol, 2002; 35(1):30-3

67. Wu Y.V., Stringfellow A.C., Enriched protein and beta-glukan fraction from high-protein

oats by air classification, Cereal Chemistry, 1995, 72, 132-134

68. Kaukovirta-Norja A., Myllymäki O. et al., Method for fractionating oat, products thus

obtained, and use thereof, WO Pat. 2008/096044 A1. Application Date: 2008-08-14

69. Sibakov J., Myllymäki O., Holopainen U., Kaukovirta-Norja A., Hietaniemi V., Pihlava J.

M., Poutanen K., Lehtinen P., Lipid removal enhances separation of oat grain cell wall

material from starch and protein, Journal of Cereal Science, 2011,54(1),104-9

70. Sibakov J., Myllymäki O., Holopainen U., Kaukovirta-Norja A., Hietaniemi V., Pihlava J.,

Lehtinen P., Poutanen K., Minireview: β-glucan extraction methods from oats, Agro Food

Ind Hi-Tech 2012, 23(1), 10-2

β-glukan z owsa – właściwości immunostymulujące, przeciwzapalne

i antyoksydacyjne oraz charakterystyka metod jego wyodrębniania i ich wpływu

na właściwości fizykochemiczne i charakterystykę aktywności

1-3, 1-4 -β-D-glukan z owsa – to homopolimer glukozowy, który charakteryzują, oprócz wiązań 1-3,

również wiązania 1-4. Taka mieszana budowa powoduje, że ten konkretny β-glukan wykazuje wysoką

aktywność immunostymulującą przy jednoczesnym oddziaływaniu przeciwzapalnym i przeciwutlenia-

jącym. Mieszane wiązania umożliwiają rozpuszczanie się β-glukanu z owsa w wodzie, co znacząco roz-

szerza zakres jego potencjalnych zastosowań oraz postacie aplikacji. Pewne prozdrowotne oddziaływania

β-glukanu z owsa zostały udokumentowane rozlicznymi badaniami z wykorzystaniem ziarna, płatków,

mąki oraz otrąb owsianych. Powtarzalne wyniki potwierdzające zdolność obniżania poziomu cholesterolu

oraz zmniejszenie poposiłkowej glikemii, jak również regulację wypróżnień umożliwiły w różnych krajach

i regionach uzyskanie zgód agencji ds. bezpieczeństwa żywności na stosowanie tzw. oświadczeń

zdrowotnych na produktach zawierających w określonych stężeniach β-glukan z owsa. Jednakże powyższe

oddziaływania nie są jedynymi, które zostały stwierdzone w rozlicznych badaniach. Niniejsza przegląd

piśmiennictwa przedstawia badania dokumentujące właściwości immunostymulujące, przeciwzapalne

i antyoksydacyjne wysokoczyszczonego β-glukanu z owsa. Zaprezentowano również charakterystykę

metod wyodrębniania tego związku oraz wpływ tych metod izolacji na charakterystykę fizyko-chemiczną

β-glukanu.

Możliwość wykorzystania tego związku w czystej postaci zwiększa rynek dotychczasowych odbiorców

ziarna, płatków, mąki, otrąb owsianych czy koncentratów otrąb o nowe podmioty, m.in. związane z prze-

mysłem farmaceutycznym i medycyną, a także rynkiem zaawansowanych technologicznie produktów

żywności funkcjonalnej.

Słowa kluczowe: beta-glukan, owies, polisacharyd, przeciwzapalne, przeciwutleniające


66

β-glucan – immunostimulatory, anti-inflammatory and antioxidant properties

and isolation methods characteristics and its impact on the physicochemical

properties and characteristics of activity

1-3,1-4-β-D-glucan – is a glucose homopolymer, which is characterized, not only by 1-3 bonds, but also

the 1-4 bonds. This mixed structure causes that this particular β-glucan has high immunostimulatory

activity accompanied by antioxidant and anti-inflammatory activity. Mixed binding enables solubility

of β-glucan from oats in water, which significantly expands the scope of its potential applications and

forms of application. Some pro-health impact β-glucan from oats have been documented and the manifold

studies using grains, cereals, flour and oat bran. Reproducible results confirming the ability to lower

cholesterol and reduce the postprandial blood glucose, as well as the regulation of bowel movements

allowed in various countries and regions to obtain approvals of food safety agency for the use of the health

claims on products containing certain concentrations of β-glucan. However, these impacts are not the only

ones that have been established in numerous studies. This literature review presents the studies docu-

menting the immunostimulatory properties, anti-inflammatory and antioxidant of highly purified β-glucan

from oats. Also the characteristics of the methods of isolating this compound is presented and the impact

of these methods on the physico-chemical characteristics of oat β-glucan.

The possibility of using this compound in pure form increases the market for existing customers of grain,

cereals, flour, oat bran or bran concentrates by new entities, including the pharmaceutical industry

and medicine, as well as the market of high-tech products of functional foods.

Keywords: beta-glucan, oat, polysaccharide, anti-inflammatory, antioxidant

67

Ludmiła Bogacz-Radomska1, Joanna Harasym

2

Karotenoidy roślinne

– aktywność, rodzaje i metody pozyskiwania

1. Wstęp

Rośliny stanowią bogate i wciąż niewyeksploatowane źródło substancji aktywnych,

atrakcyjnych poprzez swoje terapeutyczne właściwości i stanowiących surowiec, na

bazie którego tworzone są nowe formulacje produktów farmaceutycznych i spożyw-

czych. Barwa roślin, zwłaszcza konsumpcyjnych jak warzywa czy owoce, pochodzi od

szeregu substancji, których aktywność metaboliczna jest przedmiotem prac badaw-

czych. Spośród tych substancji najlepiej poznane i wykazujące przez to największy

potencjał przemysłowego wykorzystania są karotenoidy i polifenole. Właśnie karote-

noidy, grupa związków organicznych o szkielecie węglowodorowym z występującymi

wiązaniami nienasyconymi, odpowiadają za barwy żółte, pomarańczowe i czerwone.

Ze względu na to, że odznaczają się wysoką aktywnością przeciwutleniającą,

a niektóre z nich są prekursorami witaminy A w organizmie człowieka, znajdują

zastosowanie w medycynie.

W rozdziale przedstawiono aktualny stan wiedzy dotyczący rodzajów i ilości

karotenoidów pochodzenia roślinnego, zaawansowania znajomości ich oddziaływania

metabolicznego, możliwości zastosowań w medycynie, jak również pożądanych

zakresów dalszych badań. Dodatkowo określono zakres ich przemysłowego

wykorzystania. Omówiono aktualną charakterystykę rynku produktów i preparatów

karotenoidowych, jak również perspektywy jego rozwoju. Przedstawiono również

przegląd fizykochemicznych i biotechnologicznych metod pozyskiwania karotenoidów

roślinnych.

Praca niniejsza realizowana jest w ramach Akcji COST – EUROCAROTEN, której

celem jest wymiana i rozwój wiedzy pomiędzy europejskimi naukowcami zajmu-

jącymi się karotenoidami.

1 [email protected], Katedra Biotechnologii i Analizy Żywności, Wydział Inżynieryjno-

Ekonomiczny, Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu, www.ue.wroc.pl 2 [email protected], Bio-Ref Laboratory, Katedra Biotechnologii i Analizy Żywności, Wydział

Inżynieryjno-Ekonomiczny, Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu, www.ue.wroc.pl; Department

of Agriculture and Forestry Engineering, College of Agricultural and Forestry Engineering, University

of Valladolid, http://www.uva.es/export/sites/uva/

Ludmiła Bogacz-Radomska, Joanna Harasym

68

2. Rodzaje karotenoidów

Karotenoidy stanowią grupę naturalnych, powszechnie występujących barwników.

Dotychczas zidentyfikowano około siedmiuset karotenoidów, z czego jedynie kilka ma

znaczenie przemysłowe. Wśród nich wymienia się α- i β-karoten, likopen, zeaksan-

tynę, kryptoksantynę, luteinę oraz astaksantynę. Wzory wybranych karotenoidów

przedstawiono w tabeli 1.

Karotenoidy nadają barwę od żółtej do czerwonej zarówno roślinom, zwierzętom

jak i drobnoustrojom. Barwa wynika z ilości wiązań podwójnych, lecz dopiero

obecność siedmiu układów chromoforowych sprawia, że związki wykazują zabar-

wienie. Łącząc się z niektórymi białkami tworzą karotenoproteiny i zmieniają zabar-

wienie na niebieskie, zielone lub purpurowe, występujące np. u morskich

bezkręgowców. Do takich związków należą fitoen (3 wiązania podwójne) i fitofluen (5

wiązań podwójnych) [1-3].

Karotenoidy są tetraterpenami zawierającymi w swej strukturze na ogół czterdzieści

atomów węgla. Dzieli się je na karoteny – nieutlenione związki typu węglowodorów

i ksantofile – zawierające atom tlenu w grupie hydroksylowej, karbonylowej lub

epoksydowej. Wśród karotenoidów występują także związki, które posiadają poniżej

40 atomów węgla i cztery grupy metylowe. Noszą nazwę apokarotenoidów. Ich

skrócony łańcuch wynika z degradacji lub syntezy chemicznej. Karotenoidy mogą

występować w postaci związków acyklicznych, monocyklicznych lub bicyklicznych.

Zalicza się je do lipidów izoprenowych, ponieważ zbudowane są z ośmiu reszt

izoprenowych, których układ jest odwrócony w środku cząsteczki. Są nierozpuszczalne

w wodzie, natomiast bardzo dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolar-

nych lub mało polarnych [4-6].

Karotenoidy to związki polienowe o rdzeniu w postaci acyklicznej struktury C40H56

(Rysunek 1) zbudowanej z długiego łańcucha sprzężonych wiązań podwójnych. Wraz

ze wzrostem sprzężonych wiązań podwójnych maksimum absorpcji przesuwa się

w kierunku fal długich. Oznacza to, że związki te zmieniają zabarwienie z żółtego na

pomarańczowo-czerwone. Wysoka temperatura sprzyja izomeryzacji wiązań podwój-

nych, co powoduje rozjaśnienie barwy produktów [8, 9].

Karotenoidy powstają w wyniku reakcji hydrogenacji, dehydrogenacji, cyklizacji,

utleniania lub kombinacji tych procesów. W zależności od ilości wiązań podwójnych

istnieje wiele form izomerycznych cis/trans (E/Z). Związki te łatwo izomeryzują,

a kombinacje mono- i poli-cis-izomerów łączą się z formą all-trans. W naturze

przeważają formy all-trans [10].

Karotenoidy roślinne – aktywność, rodzaje i metody pozyskiwania

69

Tabela 1. Wzory wybranych karotenoidów

Nazwa

karotenoidu

Wzór

sumaryczny Wzór strukturalny

β-karoten

β,β-karoten C40H56

α-karoten

β,ε-karoten C40H56

Likopen

ψ,ψ-karoten C40H56

Astaksantyna

(3S,3'S)-3,3'-

dihydroksy-β,β-

karoten-4,4'-dion

C40H52O4

Zeaksantyna

(3R,3'R)- β,β-karoten-

3,3'-diol

C40H56O2

Kryptoksantyna

(3R)-β,β-karoten-3-ol C40H56O

Luteina

(3R,3'R,6')-β,ε-

karoten-3,3'-diol

C40H56O2

Źródło: Opracowanie własne na podstawie [1, 7]


70

Rysunek 1. Acykliczna struktura C40H56

Źródło: [1]

3. Aktywność karotenoidów

Biodostępność karotenoidów, czyli stopień, w jakim związek jest uwalniany

w przewodzie pokarmowym z żywności, a następnie wchłaniany i rozprowadzany do

tkanek i narządów, zależy od operacji zastosowanych w trakcie przygotowania

pożywienia. Na przykład likopen zawarty w surowych pomidorach jest słabo absorbo-

wany przez organizm. Natomiast zastosowanie jadalnych tłuszczów w przygotowaniu

warzyw do spożycia oraz ich gotowanie lub krojenie ułatwia i zwiększa jego absorpcję.

Karotenoidy, których budowa jest identyczna z cząsteczką retinolu, wykazują

aktywność witaminy A. Spośród wszystkich karotenoidów β-karoten wykazuje

największą bioaktywność jako prowitamina A. Cząsteczka β-karotenu zawiera dwa

pierścienie β-jononowe, których rozerwanie w pozycji –C15=C15'– teoretycznie

dostarcza dwie cząsteczki retinolu. Konwersja β-karotenu do retinolu zachodzi na

drodze pasywnej dyfuzji w błonie śluzowej jelita cienkiego, podczas której tworzone

są karotenoproteiny pod wpływem enzymu 15,15'-dioksygenazy, poprzez formę

aldehydową retinalu. Konwersja β-karotenu do witaminy A jest niecałkowita i związek

ten wykazuje tylko 1/6 aktywności retinolu, co oznacza, że 1 mg retinolu jest równo-

ważny 6 mg β-karotenu. Związek ten uwalniany w trakcie przygotowania żywności

rozpuszcza się w fazie lipidowej, ponieważ karotenoidy wykazują właściwości lipofilne

i gromadzą się w błonach komórkowych i lipoproteinach [11-13].

β-karoten jest częściowo konwertowany do witaminy A, pozostała ilość nieprze-

konwertowanego β-karotenu oraz estry retinylu są wbudowywane w chylomikrony

i wydzielane do limfy, a następnie transportowane do wątroby. Karotenoidy, w czą-

steczkach których nie stwierdza się obecności pierścienia β-jononowego, nie wykazują

aktywności prowitaminowej [5, 14].

Ze względu na zdolność rozpuszczania się w tłuszczach karotenoidy wpływają na

wiele biologicznych procesów, do których należą fotosynteza, zdolność widzenia oraz

wyłapywanie wolnych rodników i tlenu singletowego [15-17].

Cechą charakterystyczną dla karotenoidów jest absorpcja światła. W wyniku dzia-

łania fotonu energii na cząsteczkę karotenoidu powstaje stan singletowy podstawowy

S2, który istnieje zaledwie przez 200 fs i przechodzi w stan singletowy S1. Energia


71

może być przekazywana z potrójnego fotosensybilizatora lub tlenu singletowego na

karotenoid [18].

W roślinach karotenoidy odgrywają ważną rolę w jasnej fazie procesu fotosyntezy

podczas zamiany światła na energię. Jako barwniki pomocnicze absorbują światło,

które nie zostało zaabsorbowane przez chlorofil, a następnie przekazują energię na

cząsteczkę chlorofilu [19]. Karotenoidy chronią lipidy zawarte w błonach komórko-

wych przed stresem oksydacyjnym. W ten sposób, w organizmie ludzkim, utrzymują

sygnały komunikacji między komórkami i receptorami w ścianie komórkowej, co

zapewnia normalne funkcjonowanie komórek i zwiększanie odporności [20].

Właściwości przeciwutleniające karotenoidów określa się przy pomocy różnych

technik in vitro, ex vivo we frakcji LDL (Low Density Lipoprotein) – lipoprotein o ma-

łej gęstości oraz in vivo [21]. Badania in vitro nad właściwościami przeciwutlenia-

jącymi karotenoidów stały się podstawą do zrozumienia mechanizmu fotoprotekcji,

która polega na wymianie elektronu i transferze energii pomiędzy tlenem singletowym

(1O2) i karotenoidem w celu utworzenia stanu trypletowego karotenoidu (

3KAR) oraz

tlenu w stanie podstawowym.

W ten sposób karotenoidy, jak β-karoten, mogą działać jako katalizatory inakty-

wujące reaktywne formy tlenu zwłaszcza w liposomach. Niektóre badania dowodzą, że

nie zawsze wykazują one silne właściwości chroniące komórkę przed stresem

oksydacyjnym i wolnymi rodnikami. Osłabienie tych właściwości związane jest

z odmiennym działaniem w różnych frakcjach tłuszczowych organizmu. β-karoten

może także działać peroksydacyjnie w warunkach wysokiej prężności tlenu (0,1 MPa)

[22-24].

Badania ex vivo dotyczące przeciwutleniającego potencjału β-karotenu prowadzone

we frakcji LDL – nośnika odpowiedzialnego za transport cholesterolu w organizmie

ludzkim – potwierdziły ochronne działanie β-karotenu. Jednakże niektóre badania

wskazywały na zwiększenie oksydacji LDL w obecności β-karotenu i innych karo-

tenoidów jak luteiny czy zeaksantyny. Ponadto doświadczenia przeprowadzane na

grupie zdrowych ludzi polegające na suplementowaniu diety β-karotenem nie zawsze

skutkowały zwiększeniem ochrony frakcji LDL w czasie ekspozycji na czynniki

oksydacyjne. Wyniki były uzależnione od czasu stosowania diety, różnych typów

i wielkości populacji, a także innych niewyjaśnionych czynników. Badania in vivo

wykazały, że obecność dialdehydu malonowego, będącego produktem końcowym

utleniania lipidów, zmniejsza się wraz z długotrwałym spożyciem β-karotenu [25, 26].

Z wykorzystaniem technik radiolizy pulsacyjnej ustalono szereg łatwości transferu

elektronów dla siedmiu biologicznie aktywnych kationorodników karotenoidów:

astaksantyna>8’-apo-β-karotenal>kantaksantyna>luteina>

>zeaksantyna>β,β-karoten>likopen

Z obserwacji wynika, że likopen posiada największe właściwości redukujące.

Natomiast astaksantyna, działając jako akceptor donorów, jest najsłabszym redukto-


72

rem. Zauważono, że luteina i zeaksantyna są redukowane przez likopen, a β-karoten

nie spełnia tej funkcji [27].

Zaobserwowano efekt synergii dotyczący działania przeciwutleniającego między

witaminami i związkami fitochemicznymi. Małe ilości witaminy E są wystarczające,

by działać ochronnie na karotenoidy, co znacznie zwiększa ich aktywność przeciw-

utleniającą [28].

4. Źródła karotenoidów

Występowanie karotenoidów jest bardzo powszechne. Karotenoidy syntetyzowane

są w roślinach oraz w fotosyntetyzujących i niektórych niefotosyntetyzujących

bakteriach, drożdżach i pleśniach. Drobnoustroje syntetyzujące karotenoidy występują

na powierzchni roślin, w wodzie i glebie. Zwierzęta nie syntetyzują karotenoidów, lecz

muszą je pobierać z pożywieniem, dzięki czemu zyskują zabarwienie piór, łusek lub

skóry, czego przykładem mogą być flamingi, łososie czy bociany (nogi). Ich po-

wszechne występowanie w naturze skłania do poszukiwania metod i technologii

otrzymywania tych niezwykle cennych barwników [28-30].

Karotenoidy występują w różnych zielonych częściach roślin jak również w kwia-

tach, owocach, nasionach, korzeniach i bulwach. W komórkach roślinnych karotenoidy

zlokalizowane są w błonach tylakoidów będącymi organellami chloroplastu (Rysunek

2). W dużej ilości występują w warzywach m.in. w marchwi, szpinaku, pomidorach,

a także w owocach, takich jak arbuzy czy grejpfruty [2]. W tabeli 2 przedstawiono

zawartość karotenoidów w wybranych warzywach i owocach. Analiza danych

zawartych w tabeli 2 wykazała, że warzywa są bogatsze w karotenoidy w porównaniu

do owoców.

Stężenie β-karotenu w warzywach mieści się w przedziale od 0,2 mg/100 g w dyni

do 9,02 mg/100 g w marchwi. W owocach stężenie β-karotenu osiąga maksymalnie

3 mg/100 g biomasy. Podobną relację obserwuje się w przypadku zawartości

α-karotenu, choć jego przeciętna zawartość w warzywach nie jest wysoka i wynosi

0,86 mg/100 g produktu. Najwyższą rozbieżność stężeń w wysokości 18,609 mg/100 g

części jadalnych u warzyw i owoców wykazuje luteina. W dużych ilościach występuje

w jarmużu i liściach pietruszki, ale również znaczne jej ilości są obecne w roszponce

i szpinaku. Najniższe stężenia zarówno u owoców jak i warzyw zaobserwowano

w przypadku β-kryptoksantyny, które przeciętnie wynosi w owocach około 0,054,

a w warzywach 0,227 g/100 g produktu. Natomiast zawartość likopenu zarówno

w pomidorze i arbuzie jest porównywalna i wynosi odpowiednio 11,44 mg/100 g

produktu oraz 11,39 mg/100 g produktu.


73

Rysunek 2. Budowa komórki roślinnej i chloroplastu

Źródło: Opracowanie własne na podstawie [31]


74

Tabela 2. Zawartość karotenoidów w wybranych warzywach i owocach

Rodzaj materiału roślinnego

Zawartość karotenoidu, w mg/100 g produktu

β-Karoten α-Karoten Luteina Zeaksantyna Likopen β-Krypto-

ksantyna

Marchew

Daucus carota L. 9,02 4,89 0,36 0,00 0,00 0,00

Pomidor

Solanum lycopersicum L. 0,89 0,15 0,21 0,00 11,44 0,00

Roszponka warzywna

Valerianella locusta (L.)

Laterr

3,22 0,08 9,65 0,00 0,00 0,10

Szpinak

Spinacia oleracea L. 3,25 0,09 9,54 0,35 0,00 0,00

Jarmuż

Brassica oleracea L. 7,28 0,15 18,63 0,00 0,00 0,12

Liście pietruszki

Petroselinum crispum 5,50 0,17 13,78 0,34 0,00 0,11

Brokuły

Brassica oleracea L. 0,28 0,00 0,8 0,00 0,00 0,011

Dynia

Cucurbita maxima 0,20 0,00 1,33 0,00 0,00 0,011

Papryka czerwona roczna

Capsicum annuum L. 3,25 0,51 0,00 2,20 0,13 1,01

Jagoda

Vaccinium myrtillus L. 0,049 0,00 0,23 0,014 0,00 0,0051

Arbuz czerwony

Citrullus vulgaris 3,00 0,00 0,00 0,00 11,39 0,09

Źródło: Opracowanie własne na podstawie [32, 33, 34]

5. Metody otrzymywania karotenoidów

Karotenoidy stanowią cenne źródło barwników i witamin, dlatego opracowanie

efektywnych metod ich pozyskiwania jest przedmiotem wielu prac badawczych. Do

ich produkcji wykorzystywane są zarówno surowce roślinne jak i mikrobiologiczne.

W latach 50-tych ubiegłego wieku odkryto metody syntezy chemicznej, w oparciu

o które produkowano karotenoidy na skalę przemysłową. Długi czas stanowiły one

główne źródło barwników karotenoidowych. Badania prowadzone nad biologicznymi

funkcjami karotenoidów spowodowały większe zainteresowanie naturalnymi źródłami

tej grupy związków. W efekcie opracowano wiele metod otrzymywania karotenoidów,

które można sklasyfikować jako fizykochemiczne, chemiczne i biotechnologiczne

z udziałem drobnoustrojów.

Najstarszym sposobem otrzymywania karotenoidów jest ekstrakcja z materiału

roślinnego, opierająca się na fizykochemicznych procesach. Karotenoidy ekstrahowane

są z zielonych części roślin, kwiatów, owoców, nasion, korzeni i bulw [35].


75

Pod względem efektywności procesu produkcji karotenoidów ważną rolę pełni

operacja ekstrakcji. Powszechnie stosuje się mieszaninę ekstrakcyjną złożoną z eteru

naftowego i acetonu. Znane są przykłady ekstrakcji z użyciem ditlenku węgla w stanie

nadkrytycznym. Wśród nich wymienia się otrzymywanie karotenoidów z produktów

ubocznych przetwórstwa pomidorów, z oleju palmowego, z owoców pochodzących

z regionu Amazonki Mauritia flexuosa – buriti czy z owoców Rosa canina [36, 37, 38, 39].

Główną wadą produkcji karotenoidów z materiału roślinnego jest wysoki koszt,

uwarunkowania geograficzne i sezonowość surowca. Chcąc uzyskać kilka gramów

karotenoidów trzeba zużyć kilkadziesiąt kilogramów surowca roślinnego. Z około

50 kg marchwi uzyskuje się tylko 2 g preparatu α- i β-karotenu w postaci krystalicznej.

Z tego względu prowadzone są prace nad poprawą efektywności biosyntezy karo-

tenoidów przez niektóre rośliny w oparciu o modyfikacje genetyczne [36].

Wśród preparatów karotenoidowych stosowanych w barwieniu żywności otrzy-

manych na drodze ekstrakcji z roślin wyróżnia się mieszaninę karotenów, likopen,

szafran, annato, oleożywicę z papryki słodkiej oraz luteinę. W tab. 3 i 4 przedstawiono

przykłady naturalnych preparatów karotenoidowych otrzymanych z materiału roślin-

nego, jak również rodzaje zastosowanej ekstrakcji, rozpuszczalników, uzyskanych

barwników i ich zabarwienie.

Zespół Beyera wprowadził do bielma ryżu (Oryza sativa) geny odpowiedzialne za

syntezę β,β-karotenu pochodzące z bakterii Erwinia uredovora i żonkila (Narcissus

pseudonarcissus). W efekcie uzyskano heterologiczną ekspresję aktywności enzymów

odpowiedzialnych za syntezę fitoenu i β-karotenu, co skutkowało ponad dwudziesto-

krotnym wzrostem zawartości ogólnej ilości karotenoidów z 2 do 37 μg/gs.m. [40].

Inną strategią zwiększania biosyntezy prowitaminy A jest modyfikacja szlaku

karotenogenezy w pomidorach (Solanum lycopersicum) poprzez ekspresję desaturazy

fitoenu z Erwinia uredovora – głównego czynnika wpływającego na nagromadzanie

likopenu – pod kontrolą promotora 35S z wirusa mozaiki tytoniu CaMV. Badania te

doprowadziły do obniżenia ogólnej ilości karotenoidów o 50%, ale zawartość samego

β-karotenu została niemal podwojona z 270 do 520 μg/gs.m. [41].

Znane są również przykłady zmiany ekspresji syntazy fitoenu z Erwinia uredovora

w rzepaku (Brassica napus). Shewmaker uzyskał 50-krotny wzrost całkowitej

zawartości karotenoidów, spośród których najwyższe stężenie osiągnął β-karoten

w wysokości 400 μg/gs.m. [42].

Główną wadą produkcji karotenoidów z roślin jest wysoki koszt. Z tego względu

poszukuje się innych metod ich otrzymywania, które odznaczałyby się wysoką

efektywnością, niskim kosztem oraz prostym procesem produkcji.


76

Tabela 3. Przykłady naturalnych preparatów karotenowych otrzymanych z materiału roślinnego

Rodzaj preparatu

karotenowego

Mieszanina

karotenów

Oleożywica

likopenowa

Rodzaj materiału

roślinnego

Olej palmowy nierafinowany

Dojrzałe pomidory

Solanum lycopersicum

Marchew

Alfalfa (Lucerna siewna)

Trawa

Pokrzywa

Rodzaj ekstrakcji

Ekstrakcja rozpuszczalnikowa Ekstrakcja rozpuszczalnikowa

aceton, metyloetyloketon, metanol,

etanol,

propan-2-ol, heksan, dichlorometan

i ditlenek węgla

dichlorometan, ditlenek węgla, octan

etylu, aceton, propan-2-ol, metanol,

etanol i heksan); rozpuszczalnik jest

usuwany

Rodzaj

karotenoidów

i ich wzór

sumaryczny

Głównie ß-karoten (85%), α-karoten

(15%) i śladowe ilości γ-karotenu Likopen

C40H56 C40H56

Barwa Pomarańczowa Pomarańczowo- czerwona

Rodzaj

rozpuszczalnika

Olej

Tłuszcz Tłuszcz

Heksan

Zastosowanie

Barwnik do: napojów bezalkoholowych,

nieklarownych, o smaku owoców

południowych; tłuszczów jadalnych,

serów topionych, pieczywa

cukierniczego, lodów.

Barwnik do: przetworów

pomidorowych, dżemów, marmolady.


Tabela 4. Rodzaje preparatów ksantofilowych

Rodzaj preparatu

ksantofilowego Annato

Oleożywica

paprykowa

Luteina

Mieszanina

karotenoidów,

Ksantofile

Rodzaj materiału

roślinnego

Drzewo tropikalne annato (Bixa

orleana),

ekstrakt z nasion annato

Papryka roczna,

(zmielone strąki

Capsicum annuum L.

z/bez nasion

Liście Tagetes erecta

Lucerna


77

Rodzaj ekstrakcji

Uzyskane karotenoidy

i ich wzory

sumaryczne

A.

Ekstrakcja rozpuszczalnikowa

zewnętrznej powłoki nasion

(aceton, metanol, heksan lub

dichlorometan, ditlenek węgla);

rozpuszczalnik jest usuwany

– biksyna C26H33O3

Ekstrakcja z zast.

rozpuszczalników

(metanol, etanol,

aceton, heksan,

dichlorometan, octan

metylu i ditlenek

węgla)

Kapsantyna

C40H56O3

Kapsorubina

C40H56O4

Ekstrakcja z zast.

rozpuszczalników

(metanol, etanol,

propan-2-ol, heksan,

aceton, metylo-etylo-

keton, dichlorometan

i ditlenek węgla)

Luteina

C40H54(OH)2

B.

Hydroliza alkaliów wodnych

wyekstrahowanej biksyny

– norbiksyna C24H28O4

C.

Ekstrakcja alkaliami wodnymi

(NaOH, KOH) zewnętrznych

powłok nasion – norbiksyna-

produkt hydrolizy biksyny

C24H28O4

D.

Ekstrakcja zewnętrznej powłoki

nasion jadalnym olejem roślinnym

– głównie biksyna C26H33O3

Barwa Żółto-pomarańczowo-brązowa Ciemno czerwona

do pomarańczowej

Pomarańczowo-

-żółto-brązowa

Rozpuszczalnik

A. Olej

Tłuszcz Olej

Etanol B.

C. Woda

D. Olej

Zastosowanie

Barwnik do

napojów owocowych, soków,

przetworów pomidorowych,

margaryny, masła, lodów, makaronu,

zup w proszku

Dodatek smakowy

i barwnik do

wędlin i wyrobów

garmażeryjnych,

serów, konserw

warzywnych, mięsnych

i rybnych

Barwnik do

mętnych napojów

cytrusowych, sosów

sałatkowych, lodów,

produktów

mleczarskich,

wyrobów

cukierniczych


Zastosowanie karotenoidów jest nierozerwalnie związane z ich trwałością. Przecho-

wywanie tych barwników ma duże znaczenie dla utrzymania ich własności. Karote-

noidy łatwo ulegają utlenianiu i z tego względu powinny być przechowywane w atmo-

sferze gazu obojętnego. Wśród czynników wpływających na trwałość karotenoidów

wymienia się obecność tlenu i rodników, dostęp światła, temperaturę oraz zawartości

wody w preparacie. Przy doborze barwników stosowanych w produkcji żywności

bierze się pod uwagę nie tylko walory odżywcze, ale również rodzaj produktu, sposób

jego utrwalania, pakowania i przechowywania. Badania stabilności karotenoidów doty-

czą również przechowywania ich na różnych nośnikach jak np. celuloza mikrokrysta-

liczna, błonnik celulozowy, błonnik pszenny i skrobia ziemniaczana [43-45, 47, 48].


78

Właściwości biologiczne karotenoidów oraz rosnąca świadomość konsumentów

sprawiają, że preparaty karotenoidowe pochodzenia naturalnego coraz częściej są

stosowane w profilaktyce zdrowotnej i żywieniu. Badania prowadzone w tym obszarze

zmierzają do opracowania takich technologii, które umożliwiłyby produkcję karo-

tenoidów o znaczeniu przemysłowym z dużą efektywnością.

6. Wielkość rynku karotenoidów

Wielkość światowego rynku karotenoidów wycenianego w dolarach amerykańskich

szacowana jest na 1,24 mld USD w roku 2016, a jego wartość prognozowana na rok

2021 ma wynieść 1,53 mld USD, natomiast wskaźnik CAGR (compound annual growth

rate) aż 3,78% od 2016 do 2021 [49]. Rynek karotenoidów podzielony jest na segmenty

odpowiadające poszczególnym związkom (rysunek 3).

Rysunek 3. Schemat segmentacji rynku w zależności od rodzaju związków


Gwałtowny wzrost zainteresowania karotenoidami przekładający się na wzrost

zapotrzebowania na te związki zauważalny jest szczególnie w porównaniu do po-

przedniej dekady, w której światowy rynek karotenoidów był wart 766 mln USD

w 2007 roku i oczekiwano wzrostu do poziomu 919 mln USD w 2015 r., przy

wskaźniku CAGR wynoszącym 2,3%.

Obserwuje się wzrostowy trend rynku naturalnych roślinnych karotenoidów, co

wynika z prozdrowotnego zachowania konsumentów i jednocześnie ze zwiększonego

zapotrzebowania na lepszą jakość żywności oraz jej atrakcyjny wygląd [50].

Wg firmy Global Industry Analysts (GIA) β-karoten reprezentuje największy

segment rynku karotenoidów szacowany w 2010 roku na 392 mln USD. Dominacja

β-karotenu jest związana z potwierdzonymi korzyściami zdrowotnymi wynikającymi

z jego spożywania.


79

Wraz z coraz większą ilością doniesień medialnych na temat badań naukowych

wskazujących na szkodliwe czy rakotwórcze oddziaływanie syntetycznego β-karotenu

na zdrowie człowieka i zwierząt następuje wyraźnie zauważalny zwrot w kierunku

produktów naturalnych będących źródłem β-karotenu jak np. sok z marchwi [51].

Zjawisko to obserwowane jest szczególnie na rynku europejskim. Wynika to ze

zwiększonej świadomości konsumenta oraz stale pogłębianej wiedzy na temat

konsekwencji wynikających z jakości spożywanej żywności [52].

Stany Zjednoczone Ameryki Północnej (USA) i Europa wspólnie odpowiadają za

znaczną część sprzedaży na światowym rynku karotenoidów, natomiast w krajach

rozwijających się prognozuje się coraz większe stopy wzrostu. Wg raportu GIA Chiny,

Indie, Japonia i Malezja to tylko niektóre z rynków azjatyckich na których oczekiwany

jest znaczny wzrost sprzedaży w ciągu najbliższych kilku lat, a firmy azjatyckie

stanowią ogromne zagrożenie dla producentów europejskich i amerykańskich [49].

Światowy rynek karotenoidów ma stałych liderów agresywnie wchodzących na

rynki rozwijające się. DSM i BASF wspólnie posiadają około 55% udziału w rynku,

jednak DSM jest największym na świecie producentem syntetycznych karotenoidów

i również dąży do rozwijania swojej ofert na rynku karotenoidów naturalnych. Firmy

dominujące na tym rynku to: DSM (Holandia), BSF (Dania), LycoRed (Izrael), DIVIS

Laboratories (Indie), CAROTECH (Indie), ZMC (Chiny), i ALLIED BIOTECH

(Tajwan), w kolejności wielkości udziału.

Segment spożywczy nie jest jednak największym odbiorcą karotenoidów. Preparaty

karotenoidowe są najczęściej stosowane jako dodatek do pasz, ponieważ nadają mięsu

pożądane zabarwienie. Zgodnie z raportem GIA producenci oczekują, że zastosowanie

w żywności i paszy astaksantyny, luteiny i kantaksantyny zwiększy się z uwagi na

udokumentowane właściwości przeciwutleniające. Rynkiem docelowym jest branża

farmaceutyczna a zwłaszcza rynek suplementów diety i leków bez recepty. Trend ten

związany jest z pogłębianiem wiedzy w obszarze wpływu stresu oksydacyjnego na

dobrostan ludzi i zwierząt. W tabeli 5 przedstawiono obecne zastosowanie karo-

tenoidów w przemyśle.

Na uwagę zasługuje fakt, że rynek kosmetyków został oznaczony jako punkt

odniesienia, ponieważ charakteryzuje go największy wpływ na rynek nutraceutyków.

Takie kraje jak Japonia, Chiny i Niemcy znajdują się na liście najprężniej działających

dostawców suplementów wpływających na wygląd zewnetrzny. Również w USA

obserwuje się wyraźne zaktywowanie się tego rynku. Obecnie wielkość sprzedaży

w Chinach dorównuje do poziomu w Japonii. Tę sytuację tłumaczy wzrost zamożności

klasy średniej chińskiego społeczeństwa, co wpływa na zachowania konsumenckie

dotyczące zwiększenia wydatków związanych z wyglądem zewnętrznym.

W Europie Zachodniej dostrzega się rosnącą tendencję segmentu suplementów

kosmetycznych wraz ze wzrostem ich dostępności w różnych punktach sprzedaży

detalicznej, takich jak np. sklepy ze zdrową żywnością w Niemczech. Natomiast sprze-

daż suplementów kosmetycznych w USA wzrasta w szybszym tempie w porównaniu

do innych segmentów, ponieważ konsumenci poszukują nutraceutyków jako alterna-


80

tywy dla chirurgii plastycznej w celu utrzymaniu młodego wyglądu. Efektem tego

trendu jest wzrost liczby składników kosmeceutyków oferowanych przez dystrybu-

torów w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym [52].

Tabela 5. Zastosowanie karotenoidów w przemyśle

Segmenty zastosowań karotenoidów

1. Żywienie człowieka

Żywność i napoje

Masło, margaryna, tłuszcze, oleje, ser, napoje, lody,

jogurty, desery, mąka, cukierki, żelki, sosy zimne,

produkty mięsne

Składniki żywności

Suplementy diety i nutraceutyki

- w celu nadania koloru

- z powodu właściwości przeciwutleniających

2. Żywienie zwierząt

Pasze Pomaga w utrzymaniu dobrej kondycji zwierząt

Karma dla zwierząt domowych

Pokarm dla ryb i skorupiaków Umożliwia osiągnięcie intensywnego wybarwienia

mięsa i skóry u ryb

3. Farmaceutyki i kosmetyki

Używany do obniżenia ryzyka zapadalności na niektóre

choroby

Produkty do pielęgnacji skóry i włosów

W ostatnich pięciu latach zanotowano największy wzrost sprzedaży w segmencie

kantaksantyny. Związek ten o różowym zabarwieniu stosowany jest powszechnie jako

barwnik przy wybarwianiu żółtek jaj oraz do podbarwiania mięsa krewetek i ryb.

Kantaksantyna otrzymywana jest na drodze syntezy chemicznej oraz ekstrahowana

z piór flamingów. Obecnie rozmiar rynku tego barwnika maleje.

Astaksantyna, karotenoid stosowany do wybarwiania krewetek i ryb, jest głównie

syntetyzowana chemicznie, chociaż należy wskazać gwałtowny wzrost rynku asta-

ksantyny pochodzącej z alg. Naturalna astaksantyna, z powodu silnych właściwości

wymiatających wolne rodniki, sprzedawana jest w postaci suplementów wzboga-

conych w przeciwutleniacze.

Lecznicze właściwości luteiny związane szczególnie z chorobami wzroku powo-

dują stały wzrost zapotrzebowania na suplementy wspierające zdrowie oczu zwłaszcza

wśród osób starszych. Wg GIA zapotrzebowanie na luteinę nadal będzie wzrastać ze

względu na nieodwołalnie starzejące się społeczeństwo i wydłużającą się długość życia

jednostki [49].


81

7. Podsumowanie

Rosnąca wiedza w zakresie oddziaływania karotenoidów na zdrowie, wymusiła

odwrót od metod ich syntetycznego pozyskiwania. Postacie czynne związków

karotenoidowych dostępne ze źródeł naturalnych znacznie przewyższają skutecznością

związki pochodzenia syntetycznego. Dodatkowo nie wykazują oddziaływań toksycz-

nych czy kancerogennych. Jest to główną przyczyną wzrostu zapotrzebowania na te

związki pozyskane naturalnie, których podstawowym źródłem są wciąż warzywa

i owoce. Jednakże metody otrzymywania karotenoidów z surowców roślinnych są

ekonomicznie nieopłacalne oraz dyskusyjne przez wzgląd na zrównoważony rozwój

gospodarki, z tego powodu wzrasta zainteresowanie biotechnologicznymi metodami

ich pozyskiwania z drożdży, alg i mikroalg. Właściwości barwiące oraz związana

z barwą aktywność biologiczna powodują, że spektrum zastosowań karotenoidów

wciąż się rozszerza, co nie pozostanie bez wpływu na wielkość rynku wytwarzania

i sprzedaży tych substancji.

Literatura

1. Ötleş S., Chemical and functional properties of food components series. Methods

of analysis of food components and additives, Boca Raton, CRC Press, 2012, 231-246

2. Gryszczyńska A., Gryszczyńska B., Opala B., Karotenoidy. Naturalne źródła, biosynteza,

wpływ na organizm ludzki, Postępy fizjoterapii, 2011, 2, 127-143

3. Andersson S. C., Carotenoids, tocochromanols and chlorophylls in sea buckthorn berries

(Hippophae rhamnoides) and rose hips (Rosa sp.), Doctoral Thesis Swedish University

of Agricultural Sciences, Alnarp, 2009, 15-20

4. Kączkowski J., Podstawy biochemii, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa,

2009, 160-164

5. Sikorski Z. E., Chemia żywności. Skład, przemiany i właściwości żywności, Warszawa,

2006, 403-408

6. Świderski F., Żywność wygodna i żywność funkcjonalna, Wydawnictwa Naukowo-

Techniczne, Warszawa, 2009, 109-117

7. Schieber A., Weber F., Carotenoids, W: Handbook on Natural Pigments in Food and

Beverages: Industrial Applications for Improving Food Color, ISBN: 978-0-08-100371-8.

2016, 101-123

8. Fratianni A., Cinquanta L., Panfili G., Degradation of carotenoids in orange juice during

microwave heating, LWT-Food Science and Technology, 2010, 43, 867-71

9. Meléndez-Martínez A. J., Escudero-Gilete M. L., Vicario I. M., Heredia F. J., Study of the

influence of carotenoid structure and individual carotenoids in the qualitative and quanti-

tative attributes of orange juice color, Food Research International, 2010, 43, 1289-96

10. Baranski R., Cazzonelli C. I., Carotenoid Biosynthesis and Regulation in Plants, W:

Carotenoids in Nutrition: Therapy, Spectroscopy and Technology, Wiley Blackwell, ISBN:

978-1-118-62226-1, 2016, 159-189

11. Tunamihardjo S. A., Carotenoids and human health, Humana Press, New York, 2013, 31-32

12. Stachowiak B., Czarnecki Z., Drożdże Phaffia rhodozyma jako potencjalne źródło

naturalnej astaksantyny, Żywność. Nauka, Technologia Jakość, 2006, 2(47), 17-28


82

13. Fernández-García E., Carvajal-Lérida I., Jarén-Galán M., Garrido-Fernández J., Pérez-

Gálvez A., Hornero-Méndez D., Carotenoids bioavailability from foods: From plant

pigments to efficient biological activities, Food Research International, 2012, 46, 438-450

14. Harrison E., Mechanisms involved in the intestinal absorption of dietary vitamin A and

provitamin A carotenoids, Biochimica et Biophysica Acta, 2012, 1821, 70-77

15. Geens A., Dauwe T., Eens M., Does anthropogenic metal pollution affect carotenoid

colouration, antioxidative capacity and physiological condition of great tits (Parus

major)?, Comparative Biochemistry Physiology, Part C, 2009, 150, 155-63

16. Odriozola-Serrano I., Soliva-Fortuny R., Hernández-Jover T., Martin-Belloso O.,

Carotenoid and phenolic profile of tomato juices processed by high intensity pulsed electric

fields compared with conventional thermal treatments, Food Chemistry, 2009, 112, 258-66

17. Widomska J., Kostecka-Gugała A., Latowski D, Gruszecki W. I., Strzałka K..,

Calorimetric studies of the effect of cis-carotenoids on the thermotropic phase behavior

of phosphatidylcholine bilayers, Biophysical Chemistry, 2009, 140, 108-14

18. Krinsky N., Johnson E., Carotenoid actions and their relation to health and disease,

Molecular Aspects of Medicine, 2005, 26, 459-516

19. Ohmiya A., Qualitative and quantitative control of carotenoid accumulation in flower

petals, Scientia Horticulturae, 2013, 163, 10-19

20. Zhuo Z., Wanpeng X., Yan H., Chao N., Zhiqin Z., Antioxidant activity of Citrus fruits,

Food Chemistry, 2016, 196, 885-896

21. Yaqub S., Farooq U., Shafi A., Akram K., Murtaza M. A., Kausar T., Siddique F.,

Chemistry and Functionality of Bioactive Compounds Present in Persimmon, Journal

of Chemistry, 2016, Article number 3424025

22. Rodriguez-Amaya D. B., Carotenes and xanthophylls as antioxidants, W: Handbook

of Antioxidants for Food Preservation, ISBN: 978-1-78242-089-7, Elsevier Ltd. 2015, 17-50

23. Chen G., Djuric Z., Carotenoids are degraded by free radicals but do not affect lipid

peroxidation in unilamellar liposomes under different oxygen tension, FEBS Letters, 2001,

505, 151-154

24. S. Chanda S., Dave R., In vitro models for antioxidant activity evaluation and some

medicinal plants possessing antioxidant properties: An overview, African Journal

of Microbiology Research, 2009, 3(13), 981-996

25. Li Y., Zhang J. J., Xu D. P., Zhou T., Zhou Y., Li S., Li H. B., Bioactivities and Health

Benefits of Wild Fruits, International Journal of Molecular Sciences, 2016, 17(8), E1258

26. Hininger I. A., Meyer-Wenger A., Moser U., Wright A., Southon S., Thurnham D., Chopra

M., van der Berg H., Olmedilla B., Favier A. E., Roussel A. M., No significant effects

of lutein, lycopene or beta-carotene supplementation on biological markers of oxidative

stress and LDL oxidizability inhealthy adults subject, Journal of American College

of Nutrition, 2001, 20, 232-238

27. Igielska-Kalwat J., Gościańska J., Nowak I., Karotenoidy jako naturalne antyoksydanty,

Postępy Higieny I Medycyny Doświadczalnej (online), 2015, 69, 418-428

28. Amitava D., Kimberly K., Antioxidant vitamins and minerals (Chapter 15), Antioxidants in

Food, Vitamins and Supplements, 2014, 277-294

29. Geens A., Dauwe T., Eens M., Does anthropogenic metal pollution affect carotenoid

colouration, antioxidative capacity and physiological condition of great tits (Parus

major)?, Comparative Biochemistry Physiology, Part C, 2009, 150, 155-63


83

30. Liang J., Tian Y. X., Yang F., Zhang J. P., Skibsted L. H., Antioxidant synergism between

carotenoids in membranes. Astaxanthin as a radical transfer bridge, Food Chemistry,

2009, 115, 1437-42

31. Juola F. A., McGraw K., Dearborn D. C., Carotenoids and throat pouch coloration in the

great frigatebird (Fregata minor), Comparative Biochemistry and Physiology, 2008,

149, 370-377

32. Solovchenko A., Photoprotection in Plants: Optical Screening-based Mechanisms,

Springer Science & Business Media, 2010, 55-100

33. Tiwari B. K., Brunton N. P., Brennen C. S., Handbook of Plant Food Phytochemicals.

Sources, stability and extraction, Wiley-Blackwell, 2013, 113-116

34. de la Rosa L., Alvarez-Parrilla E., Gonzalez-Aquilar G. A., Fruit and Vegetable Phyto-

chemicals. Chemistry, Nutritional Value and Stability, Wiley-Blackwell, 2010, 187-192

35. Grajek W., Przeciwutleniacze w żywności. Aspekty zdrowotne, technologiczne, molekularne

i analityczne, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2007, 97, 172-176, 344, 431

36. Dasgupta A., Klein K., Antioxidants in Food, Vitamins and Supplements. Prevention and

Treatment of Disease, ISBN 978-0-12-405872-9, Elsevier, 2014, 209-235

37. Szterk A., Sosińska E., Obiedziński M. W., Lewicki P., Metoda otrzymywania preparatu

naturalnego &- i ß-karotenu z marchwi, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2008,

4(59), 269-274

38. Tozzi R., Mulinacci N., Storlikken K., Pasquali I., Vincieri F. F., Bettini R., Supercritical

Extraction of carotenoids from Rosa canina L. Hips and their formulation with β-

cyclodextrin, AAPS PharmSciTech., 2008, 9, 693-700

39. Vagi E., Simandi B., Vasarhelyine K. P., Daood H., Kery A., Doleschall F., Nagy B.,

Supercritical carbon dioxide extraction of carotenoids, tocopherols and sitosterols from

industrial tomato by-products, The Journal of supercritical fluids, 2007, 2(40), 218-226

40. Puah C. W., Choo Y. M., Ma A. N., Chuah C. H., Supercritical Fluid Extraction of Palm

Carotenoids, American Journal of Environmental Sciences, 2005, 1(4), 264-269

41. Beyer P., Al.-Babili S., Ye X., Lucca P., Schaub P., Welsch R., Portykus I., Introducing

the β-carotene biosynthesis pathway into rice endosperm by genetic engineering to defeat

vitamin A deficiency, Journal of Nutrition, 2002, 132, 506S-510S

42. Fraser P. D., Enfissi E. M. A., Bramley P., Genetic engineering of carotenoid formation

in tomato fruit and the potential application of systems and synthetic biology approaches,

Archives of Biochemistry and Biophysics, 2009, 483, 196-204

43. Shewmaker C. K., Sheehy J. A., Daley M., Colburn S., Ke D. Y., Seed specific

overexpression of phytoene synthase: increase in carotenoids and other metabolic effects,

The Plant Journal, 1999, 20, 401-412

44. Jintasataporn O., Yuangsoi B., Stability of Carotenoid Diets During Feed Processing

and Under Different Storage Conditions. Molecules, 2012, 17, 5651-5660

45. Boon C. S., Mcclements D. J., Weiss J., Decker A., Factors influencing the chemical

stability of carotenoids in food, Critical reviews in Food Science and Nutrition, 2010,

50, 515-532

46. Culver C. A., Wrolstad R. E., Color Quality of Fresh and Processed Foods, American

Chemical Society, 2008, 140-150

47. Szterk A., Lewicki P. P., Badanie stabilności ß-karotenu na nośnikach stałych, Żywność.

Nauka. Technologia. Jakość, Kraków, 2007a, 5(54), 173-185


84

48. Dłużewska E., Bednarek P., Wpływ wybranych czynników na stabilność ß-karotenu

w napojach bezalkoholowych, ACTA Scientiarum Polonorum Technologia Alimentaria,

2005, 4(2), 59-69

49. Carotenoids Market by Type (Astaxanthin, Beta-Carotene, Canthaxanthin, Lutein,

Lycopene, & Zeaxanthin), Source (Synthetic and Natural), Application (Supplements,

Food, Feed, and Cosmetics), & by Region – Global Trends & Forecasts to 2021,

By: marketsandmarkets.com, Data publikacji: June 2016

50. The Word Beta-Carotene Ingerdient Market, UBIC Consulting 2015

51. Prieto M. A., Rodriguez-Amado I., Vazquez J. A., Murado M. A., β-Carotene Assay

Revisited. Application To Characterize and Quantify Antioxidant and Prooxidant Activities

in a Microplate, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 60 (36), 8983-8993

52. http://www.nutraceuticalsworld.com/contents/view_online-exclusives/2010- 12-13/the-

carotenoid-market-beyond- beta-carotene#sthash.NBQ4C07e.dpuf, Data publikacji:

09.10.2016


Rośliny stanowią bogate i wciąż nie wyeksploatowane źródło substancji aktywnych, atrakcyjnych nie tylko

poprzez swoje terapeutyczne właściwości, ale także stanowiących surowiec do tworzenia produktów

farmaceutycznych i spożywczych. Barwa roślin, zwłaszcza konsumpcyjnych jak warzywa czy owoce,

pochodzi od szeregu substancji, których aktywność metaboliczna jest wciąż badana. Spośród tych

substancji najlepiej zbadane i wykazujące przez to największy potencjał przemysłowego wykorzystania

stanowią karotenoidy i polifenole. Właśnie karotenoidy – grupa związków organicznych o szkielecie

węglowodorowym z występującymi wiązania nienasyconymi – odpowiadają za barwy żółte, czerwone,

pomarańczowe i różowe. Jednocześnie charakteryzuje je m. in. wysoka aktywność przeciwutleniająca,

a niektóre z nich są prekursorami witaminy A w organizmie człowieka. W rozdziale przedstawiono

aktualny stan wiedzy dotyczący rodzaju i ilości karotenoidów pochodzenia roślinnego, stanu badań w za-

kresie ich oddziaływania metabolicznego, możliwości zastosowań w medycynie, jak również pożądanych

zakresów dalszych badań. Określono również potencjał ich przemysłowego wykorzystania, wielkość

i charakterystykę rynku jaką obecnie zajmują produkty i preparaty karotenoidowe, jak również perspek-

tywy rozwoju tego rynku oraz przegląd metod pozyskiwania karotenoidów z roślin oraz metodami

biosyntezy mikrobiologicznej.

Słowa kluczowe: karotenoidy, biosynteza, barwniki naturalne

Plant carotenoids – activity, types and methods of obtaining

Plants are a rich and still not exploited source of active substances, attractive not only due its therapeutic

properties, but also as the raw material for the creation of pharmaceutical products and food. Plant color,

especially eatables as vegetables or fruits, derived from several substances which the metabolic activity is

still under study. Among these substances the best researched and showing the greatest potential for this

industrial use are the carotenoids and polyphenols. That carotenoids – a group of organic compounds with

hydrocarbon backbone with occurring unsaturated bonds – are responsible for the yellow, red, orange and

pink colors. At the same time, they are characterized by high antioxidant activity, and some of which are

precursors of vitamin A in the body. This chapter presents the current state of knowledge concerning the

type and quantity of carotenoids of plant origin, the status of research in terms of their metabolic impact,

their potential applications in medicine, as well as the desirable ranges for further research. Also, the

potential of industrial use has been identified, size and characteristics of the market which is currently

occupied by carotenoid products and preparations, as well as the prospects of this market as well as

an overview of methods to obtain carotenoids from plants and methods of microbial biosynthesis.

Keywords: carotenoid biosynthesis, natural colorants

85

Remigiusz Olędzki1, Joanna Harasym

2

Antocyjany w medycynie, farmacji i przemyśle

1. Wprowadzenie

Antocyjany należą do naturalnych substancji nieodżywczych, które nadają barwę

wielu gatunkom owoców i warzyw. Jest to najliczniejsza grupa związków o charak-

terze rozpuszczalnych w wodzie barwników, występujących wyłącznie w roślinach,

które mogą wykazywać działanie profilaktycznie. Badania przeprowadzone na ludziach

i zwierzętach potwierdzają duże znaczenie antocyjanów w różnych działach medycyny

i terapii. Zastosowanie to wynika m.in. ze szczególnie silnego działania przeciw-

utleniającego, przeciw miażdżycowego, przeciwzapalnego oraz przeciwnowotworowego.

Preparaty z surowców roślinnych zasobnych w należące do flawonoidów anto-

cyjany były od stuleci wykorzystywane jako środki lecznicze w tradycyjnej medycynie

ludowej. Związki te obecne w naturalnych surowcach zielarskich, owocowych czy

warzywnych dostępne w postaci surowych produktów, nalewek czy wyciągów

(np. alkoholowych lub olejowych) mogą dostarczyć organizmowi wielu korzyści

zdrowotnych. Współczesna nauka potwierdza korzystne oddziaływanie antocyjanów

na organizm człowieka nie tylko ze względu na cenne właściwości biochemiczne, ale

również ze względu na wysoką aktywność i selektywność w stymulowaniu procesów

biochemicznych, jak również możliwość wybiórczego oddziaływania na wybrane

komórki ludzkiego organizmu.

O wyjątkowości antocyjanowych substancji bioaktywnych mogą świadczyć

przeprowadzone badania nad związkiem pomiędzy spożyciem warzyw i owoców

o wysokiej zawartości antocyjanów a ryzykiem tzw. śmiertelności całkowitej (zgonu

o niedokładnie określonej lub nieznanej przyczynie) oraz zgonu o wyraźnie określonej

przyczynie (wywołanego np. ostrąniewydolnością krążeniowo-oddechową, udarem

mózgu czy zatorowością płucną). Wykazano, że mężczyźni, którzy spożywają

warzywa i owoce zasobne w antocyjany (np. borówki czarne) częściej niż 27 razy

w miesiącu,charakteryzują się od 8 do 10% mniejszym ryzykiem całkowitej śmiertel-

ności w porównaniu z osobami o mniejszym spożyciu tych produktów. Ponadto

zaobserwowano, że badana grupa osób charakteryzuje się prawie o 20% zmniejszonym

ryzykiem zgonu wywołanego udarem mózgu. Podobna tendencja dotyczy również

1 [email protected], Katedra Biotechnologii i Analizy Żywności, Wydział Inżynieryjno-

Ekonomiczny, Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu, www.ue.wroc.pl 2 [email protected], Laboratorium Bio-Ref, KatedraBiotechnologiiiAnalizyŻywności,

WydziałInżynieryjno-Ekonomiczny, UniwersytetEkonomiczny we Wrocławiu, www.ue.wroc.pl; Department

of Agriculture and Forestry Engineering, College of Agricultural and ForestryEngineering, University

of Valladolid, http://www.uva.es/export/sites/uva/

Remigiusz Olędzki, Joanna Harasym

86

umieralności z powodu nowotworów, która zgodnie z wynikami badań jest odwrotnie

proporcjonalna do ogólnego spożycia owoców zasobnych w antocyjany [1].

Badania wskazują, że niektóre rodzaje owoców, warzyw czy ziół o intensywnie

fioletowej, pomarańczowej, żółtej czy czerwonej barwie, w szczególny sposób poma-

gają chronić przed rozwojem wielu poważnych i coraz częściej występujących

współcześnie schorzeń. Najczęściej opisywane schorzenia, w których antocyjany

oddziałują korzystnie na organizm docelowy, to choroby układu sercowo-naczynio-

wego, układu pokarmowego, schorzenia metaboliczne, neurodegeneracyjne, cukrzyca

i otyłość.

Aspektem najbardziej istotnym z punktu widzenia przeciętnego człowieka są

bezpośrednie korzyści wynikające z zastosowania antocyjanów nie tylko w medycynie

konwencjonalnej, ale również w medycynie o koncepcji holistycznej, która kładzie

nacisk na całościowe podejście do leczenia człowieka. Podejście to skupione jest nie

tylko na bolącym organie czy niedomagającym układzie funkcjonalnym człowieka, ale

na ludzkiej istocie ze wszystkimi obszarami i aspektami jej funkcjonowania, w szcze-

gólności związanymi m.in. ze sposobem odżywiania czy rodzajem spożywanego

pokarmu.

Medycyna holistyczna koncentruje się na naturalnych procesach zdrowienia,

podczas których pacjent ma również istotny wpływ na proces wspomagania leczenia.

Zgodnie z jej założeniami zdrowie pacjenta zależy w dużym stopniu od aktywnego

zaangażowania chorego w walkę z chorobą. Umiejętne zrównoważenie w czerpaniu

zarówno z osiągnięć medycyny konwencjonalnej, jak i medycyny holistycznej może

stanowić sekret zdrowia i długowieczności.

W chwili obecnej prowadzonych jest szereg badań nad związkami bioaktywnymi

uzyskiwanymi z naturalnych surowców, które po fazach badań eksperymentalnych

i klinicznych są wprowadzane do produkcji preparatów farmaceutycznych.

W niniejszym opracowaniu dokonano omówienia najważniejszych obecnie kierun-

ków badań nad możliwościami praktycznego zastosowania antocyjanów we współ-

czesnej medycynie, farmacji oraz przemyśle.

Praca realizowana jest w ramach projektu POSITIVe, niedawno uruchomionej

platformy międzynarodowej współpracy, finansowanej przez organizację COST

w obszarze Żywność i Rolnictwo.

2. Zastosowanie antocyjanów w medycynie i farmacji

Współczesna fitoterapia odnotowuje szereg korzystnych oddziaływań antocyjanów

zawartych w diecie. Możliwość tych oddziaływań wynika z silnych właściwości

antyoksydacyjnych, przeciwzakrzepowych, przeciwzapalnych, a także przeciw-

bakteryjnych i przeciwgrzybicznych.


87

2.1. Ochronna rola antycyjanów w schorzeniach układu sercowo-

naczyniowego

Spośród dużej ilości związków flawonoidowych obecnych w owocach i warzywach,

antocyjanidyny oraz proantocyjanidyny uznaje się za ten rodzaj związków bioaktyw-

nych, które są istotnym czynnikiem zmniejszającym ryzyko chorób sercowo-naczy-

niowych [2].

Zgodnie z obecnymi wynikami badań antocyjany mogą wywierać istotny wpływ na

wydolność układu sercowo-naczyniowego. Wyniki badań wskazują, że konsumpcja

borówek czarnych (zarówno świeżych, w postaci soku lub liofilizowanych) i oczysz-

czonych ekstraktów antocyjanowych z tego rodzaju owoców znacznie ogranicza

ryzyko schorzeń układu sercowo-naczyniowego. Efekt ten jest uzyskiwany poprzez

ograniczenie utleniania lipoprotein niskiej gęstości (frakcji LDL), hamowanie procesu

peroksydacji lipidów oraz poprzez wzrost całkowitej zdolności antyoksydacyjnej

osocza krwi. Wykazano również, że konsumpcja antocyjanów przyczynia się do

obniżenia poziomu trójglicerydów we krwi [3].

Wśród innych korzystnych oddziaływań, zarówno u osób zdrowych, jak i obar-

czonych ryzykiem rozwoju miażdżycy i choroby niedokrwiennej serca, które

spożywały borówki, truskawki oraz owoce żurawiny, wskazuje się na stymulujący

wpływ antocyjanów na proces wytwarzania tlenku azotu (NO) w komórkach śród-

błonka oraz zmniejszenie stresu oksydacyjnego i procesów zapalnych mogących

skutkować usztywnieniem ścian tętnic. Tym samym antocyjanom przypisuje się

poprawę drożności naczyń tętniczych i ograniczanie rozwoju miażdżycy [4].

Wyniki badań potwierdzają, że antocyjany przyczyniają się również do normali-

zacji ciśnienia tętniczego krwi. Z tego powodu wprowadzenie do diety zwiększonych

ilości antocyjanów może stanowić element wspomagający leczenie farmakologiczne

u osób z patologicznie wysokim ciśnieniem krwi. Wskazuje się na istotny udział

antocyjanów w zmniejszaniu aktywności konwertazy angiotensyny (ACE), która

odpowiedzialna jest za zwężenie tętnic i wzrost ciśnienia krwi [5]. Wykazano również,

że antocyjany pochodzące z pożywienia odgrywają istotną rolę w regulacji ośrodko-

wego ciśnienia żylnego (OCŻ) [6].

Badania kliniczne wskazują, że antocyjany zawarte w owocach żurawiny błotnej

(Vaccinium sect. Oxycoccus) mogą zmniejszać ryzyko chorób serca. Związki anto-

cyjanowe zawarte w owocach żurawiny powstrzymują tworzenie się zakrzepów i mają

stymulujący wpływ na rozszerzanie sięzarówno żylnych, jak i tętniczych naczyń

krwionośnych. Ponadto antocyjany obecne w owocach żurawiny ograniczają proces

utleniania frakcji LDL cholesterolu, co zmniejsza ryzyko arteriosklerozy [7, 8].


88

2.2. Rola antocyjanów w obronie przed nowotworami

Istnieje wiele obiecujących doniesień dotyczących wykorzystania antocyjanów

w zapobieganiu i leczeniu schorzeń onkologicznych [9].

Badania wykazują, że antocyjany pochodzące z owoców czapetki kuminowej

(Eugenia jambolana Lam.) selektywnie hamują wzrost komórek nowotworowych

okrężnicy, przy stosunkowo niewielkim wpływie lub bez wpływu na wzrost komórek

prawidłowych. W tym działaniu istotną aktywność przejawiają takie antocyjany jak

glukozyd delfinidyny, diglukozydcyjanidyny, diglukozydpetunidyny, glukozyd peoni-

dyny oraz glukozyd malwidyny. Potwierdzono, że antocyjany te wykazują właściwości

antynowotworowe względem komórek ludzkiego raka jelita grubego nie tylko w ich

wczesnym stadium rozwoju, ale także hamują podział komórek nowotworu okrężnicy

w stadiach zaawansowanych [10].

Badania wskazują, że antocyjany mogą wspomagać terapie kilku innych,często

obecnie pojawiających się postaci raka. Według najnowszych badań laboratoryjnych

i klinicznych, antocyjany pozyskane z owoców borówki czarnej (Vaccinium myrtillus

L.) skutecznie hamują wzrost raka piersi, wywołanego nadekspresją białka HER2,

szczególnie względem osób, które wykazują w leczeniu oporność na trastuzumab

(herceptynę) czyli rekombinowane humanizowane przeciwciało monoklonalne, które

jest skierowane przeciwko ludzkiemu receptorowi naskórkowego czynnika wzrostu 2

– HER2. Wykazano, że w warunkach in vitro i in vivo, takie antocyjany jak glukozyd

3-cyjanidyny oraz glukozyd 3-peonidyny są zdolne do hamowania fosforylacji białka

HER2, czym indukują apoptozę komórek nowotworowych oraz hamują migrację

i proliferację już istniejących komórek rakowych [11].

Badania na zwierzętach wykazały, że antocyjany zawarte w owocach borówki

czarnej, oraz borówki wysokiej (amerykańskiej) (Vaccinium corymbosum) zapobiegają

rakowi przełyku, w sytuacji, gdy ten organ narażony jest na oddziaływanie rako-

twórczych i mutagennych związków powstających w żywnościna skutek np. przecho-

wywania lub procesów przetwarzania [12].

Podobne badania prowadzone w warunkach laboratoryjnych wskazują, że antocy-

jany zawarte owocach maliny właściwej (Rubus idaeus L.) mogą również uczestniczyć

w hamowaniu onkogenezy przełyku. Związki antocyjanowe z owoców maliny sku-

tecznie ograniczają procesy zapalne przełyku, które często są stanem wyjściowym dla

procesów nowotworzenia [13].

Również antocyjanom zawartym w czarnej porzeczce (Ribes nigrum) przypisuje się

właściwości antynowotworowe. Badania wskazują, że sok z czarnych porzeczek może

mieć istotne znaczenie w zapobieganiu i leczeniu nowotworów, których rozwój jest

inicjowany stresem oksydacyjnym i stanami zapalnymi wywołanymi dimetylonitrozo-

aminą – substancją o silnym działaniu rakotwórczym. Badania wykazały, że zewnętrzna

warstwa (skórka) owoców czarnej porzeczki, zawiera frakcję bioaktywnych anto-

cyjanów, które hamują proliferację komórek rakowych wątroby. Na skutek konsumpcji

soku z czarnej porzeczki obserwowano zależne od dawki spożytych antocyjanów


89

obniżenie poziomu wielu markerów stanu zapalnego (m.in. aktywności cyklooksyge-

nazy-2 i czynnika jądrowego-kB – NF-kB) oraz istotne obniżenie ekspresji białek szoku

cieplnego (HSP70 i HSP90) w komórkach wątroby zwierząt narażonych na

dimetylonitrozoaminę. Wyniki badań eksperymentalnych dostarczają przekonujących

dowodów, że poprzez zahamowanie kaskady procesów zapalnych oraz poprzez

modulowanie szlaku sygnalizacji NF-kB antocyjany z czarnej porzeczki mogą być

zaangażowane w prewencyjne oddziaływanie względem procesów hepatokarcyno-

genezy [14].

Według doniesieńnaukowych istotną rolę w przeciwdziałaniu procesom nowo-

tworowym odgrywają substancje bioaktywne zawarte w ziemniaku truflowym, zwa-

nym również fioletowym ziemniakiem. Ta odmiana ziemniaka (Solanum tuberosum)

swój intensywnie fioletowy kolor zawdzięcza wysokiej zawartości antocyjanów.

Istnieją naukowe przesłanki, że regularne spożywanie tych warzywmoże być istotnym

i niezależnym czynnikiem ograniczającym ryzyko rozwoju raka okrężnicy. Wykazano,

że antocyjany zawarte w miąższu ziemniaka truflowego hamują zarówno wczesną, jak

i zaawansowaną proliferację komórek ludzkiego raka okrężnicy oraz indukują

apoptozę komórek nowotworowych. W badaniach in vivo, antocyjany ziemniaka

truflowego powodowały degradację β-kateniny lub uniemożliwiały łączenie się tego

białka z czynnikami transkrypcyjnymi w jądrze komórkowym, deaktywując geny

przemian nowotworowych (onkogeny). Ograniczając liczbę jądrowej β-kateniny

antocyjany są w stanie stymulować indukcję apoptozy i hamować powstawanie

komórek nowotworowych jelita grubego [15].

Wśród mniej znanych owoców, znajdujących się w sferze badań i wymienianych

jako źródło bioaktywnych antocyjanów jest winorośl japońska (Vitis coignetiae

Pulliat). Wykazano, że antocyjany zawarte w tych owocach wpływają hamująco na

proliferację ludzkich mezenchymalnych komórek nabłonkowych raka szyjki macicy

(komórek HeLa – linii nowotworowych komórek nabłonkowych pochodzących

z szyjki macicy). Ponadto zaobserwowano, że antocyjany z winorośli japońskiej

blokują in vitro proces przekształcenia zdrowych komórek nabłonkowych szyjki

macicy w komórki nowotworowe i przednowotworowe, a intensywność tego procesu

jest zależna od dawki zastosowanych antocyjanów. Omawiane antocyjany ograniczają

również intensywność przerzutów, poprzez wpływ nazjawisko adhezji komórek

nowotworowych raka szyjki macicy. Zaprezentowane w pracach naukowych dowody

wskazują, że antocyjany z winorośli japońskiej, zwiększają ekspresję niektórych białek

adhezyjnych, w szczególności E-kadheryn (glikoprotein odpowiadających za adhezję

oraz oddziaływanie między komórkami), co ogranicza możliwość migracji do innych

narządów nowotworowych komórek inwazyjnych szyjki macicy [16, 17, 18].

Prowadzone badania wykazały także, że antocyjany zawarte w świeżych, dojrza-

łych granatowo-czerwonych owocach derenia pagodowego (Cornus alternifolia,

C. controversa), derenia kousa (Cornus kousa) i derenia kwiecistego (Cornus florida

L.) mogą hamować wzrost ludzkiej linii komórkowej guza okrężnicy (HCT-116), raka

gruczołu piersiowego (MCF-7), raka płuc (NCI-H460), nowotworu centralnego układu


90

nerwowego (SF-268) oraz raka żołądka (AGS). Wykazano, że za ten efekt odpowie-

dzialny jest znajdujący się w owocach tych krzewów jeden z antocyjanów, a miano-

wicie cyjanidyno-3-O-glukozyd. Aktywność biologiczna tego antocyjanu względem

prawidłowych komórek przejawia się m.in. w przeciwdziałaniu peroksydacji lipidów

oraz hamowaniu aktywności niektórych rodzajów cyklooksygenazy (COX), cyklo-

oksygenazy indukowanej (COX-2) [19].

Zwiększona ekspresja COX-2 wiązana jest z rozwojem procesu nowotworzenia

w obrębie takich narządów, jak okrężnica, płuca, gruczoł piersiowy, gruczoł krokowy

oraz pęcherz moczowy. Hamowanie aktywności COX-2 może chronić przed mole-

kularnymi oraz klinicznymi konsekwencjami nadekspresji tego enzymu, jak nasilona

angiogeneza nowotworowa, ograniczenie fizjologicznej apoptozy, upośledzenie układu

odpornościowego towarzyszące zaawansowanym postaciom choroby nowotworowej

(immunosupresja nowotworowa) czy zwiększona inwazyjność nowotworu [20].

Badania potwierdzają, że również niektóre antocyjanidyny stanowiące aglikony

antocyjanów, wykazują istotny, hamujący wpływ na proliferację komórek różnych

typów nowotworów występujących u człowieka. Wykazano, że takie antocyjanidyny,

jak cyjanidyna, delfinidyna, pelargonidyna, petunidyna oraz malwidyna mogą istotnie

hamować proliferację i przeżywalność komórek pochodzących z linii komórek

ludzkiego raka żołądka (AGS), okrężnicy (HCT-116), gruczołu piersiowego (MCF-7),

płuc (NCI H460) i ośrodkowego układu nerwowego (SF-268) [21].

2.3. Antocyjany w ochronie przed cukrzycą

Badania sugerują, że antocyjany mogą obniżać stężenie glukozy we krwi poprzez

zwiększenie wrażliwości insulinowej (zmniejszenie insulinooporności), ochronę

komórek endokrynnychbeta, zwiększanie wydzielania insuliny, a także ograniczenie

trawienia cukrów w jelicie cienkim. Badania naukowe dostarczają informacji, że osoby

spożywające bogate w antocyjany odmiany borówek są o 23% mniej narażone na

rozwój cukrzycy typu 2 [22]. Suplementacja antocyjanami z borówek może wywierać

również korzystne efekty metaboliczne u osób chorych na cukrzycę typu 2 poprzez

unormowanie stężenia lipidów i lipoprotein w osoczu,(obniżenie stężenia triglicerydów

i lipoprotein o niskiej gęstości LDL we krwi), zwiększenie zdolności antyoksydacyj-

nych i ograniczanie insulinooporności [23].

Istnieją doniesienia, że również sok z owoców aronii (Aronia melanocarpa Michx.)

i zawarte w nim antocyjany mogą być skuteczne w zapobieganiu cukrzycy typu 2 oraz

w ograniczaniu towarzyszącym jej powikłaniom [24].

Sugeruje się, że antocyjany wyizolowane z owoców aronii mogą wpływać na

poposiłkowe stężenie glukozy we krwi. Błona w nabłonku jelita wyposażona jest

w enzym α-glukozydazę, który katalizuje proces oddzielenia glukozy od disacharydów

i oligosacharydów, a tym samym odgrywa kluczową rolę w procesie trawienia węglo-

wodanów. Antocyjany poprzez inhibicję α-glukozydazy i ograniczenie aktywności

α-amylazy, opóźniają proces trawienia węglowodanów i wchłaniania monosacharydów


91

(ograniczenie hiperglikemii). Badania wskazują, że antocyjany mogą hamować aktyw-

ność jelitowej α-glukozydazy, a jeden z tych związków cyjanidyno-3-rutynozyd

opóźnia wchłanianie węglowodanów [25].

Badania sugerują również, że pokarmy bogate w antocyjany mogą być związane

z zahamowaniem stanów zapalnych u kobiety w wieku od 18 do 76 lat cierpiących na

cukrzycę. Zauważono, że antocyjany istotnie ograniczają aktywność niektórych

cytokin, np. czynnika martwicy nowotworów alfa (TNF-α). Zahamowanie aktywności

TNF-α przy udziale antocyjanów następuje poprzez zablokowanie interakcji TNF-α

z receptorem p55 na powierzchni komórek (np. adipocytów), co spowalnia postęp

procesów zapalnych [26].

Ponadto wykazano, że antocyjany zawarte w owocach borówki czernicy mogą

przyczyniać się u kobiet do zredukowania wagi ciała [27]. Sugeruje się, że opisane

zjawisko odbywa się na skutek przyspieszenia metabolizmu glukozy, poprzez ograni-

czenie przepływu glukozy do komórek tłuszczowych oraz poprzez poprawę transportu

glukozy do komórek narządów o intensywnym metabolizmie (np. do mięśni) [28].

W badaniach na zwierzętach wykazano, że spożywanie bogatych w antocyjany

owoców wiśni pospolita (Prunus cerasus) może wpływać na ograniczenie otyłości,

stanów zapalnych i hiperlipidemii, które poprzedzają lub towarzyszą rozwojowi

cukrzycy typu 2. Zaobserwowano, że podawanie osobnikom chorym na cukrzycę typu

2 naturalnych agonistów receptorów tkankowych PPAR-gamma (peroxisome

proliferator-activated receptors, PPAR-γ) w postaci niektórych rodzajów antocyjanów

może prowadzić do zmian w ekspresji szeregu genów zaangażowanych w metabolizm

glukozy i lipidów w tkance tłuszczowej. PPAR-gamma są kluczowym czynnikiem

transkrypcyjnym w procesie adipogenezy, który odpowiedzialny jest za różnicowanie

preadipocytów w dojrzałe komórki tkanki tłuszczowej – adipocyty. Zgodnie z wyni-

kami badań aktywacja tych receptorów zwiększa wychwytywanie przez adipocyty

krążących we krwi w nadmiarze wolnych kwasów tłuszczowych, a następnie ułatwia

magazynowanie lub ich β-oksydację [29].

Sugeruje się, że antocyjany poprzez aktywację receptorów tkankowych PPAR-

gamma mogą indukować ekspresję genów zaangażowanych m.in. w transbłonowy

transport glukozy, proces lipolizy oraz zachodzącą w mitochondriach β-oksydację

kwasów tłuszczowych. Tym samym długotrwała aktywacja PPAR-gamma przez

antocyjany może przyczyniać się do zmiany liczby i wielkości komórek tłuszczowych

na korzyść tworzenia mniejszych adipocytów, ale charakteryzujących się większą

wrażliwością na insulinę. Antocyjany poprzez zwiększenie wrażliwości receptora

PPAR-gamma w tkance tłuszczowej, mogą być zaangażowane w ochronę wielu innych

tkanek (np. mięśniowej, nerwowej) oraz narządów (np. serce, wątroba czy nerki) przed

wysokim poziomem glukozy i lipidów u osobników z nadwagą i otyłością [30].

Antocyjany mogą również oddziaływać ochronnie na przeżywalność komórek β

wysp trzustkowych. Badania naukowe sugerują, że antocyjany z owoców borówki

czarnej mogą zmniejszać ryzyko apoptozy komórek produkujących insulinę, szcze-

gólnie w sytuacji, gdy chorobie cukrzycowej towarzyszy wyraźna glukotoksyczność.


92

Antocyjany wykazują również działanie antyoksydacyjne względem komórek β

trzustki niwelując skutki stresu oksydacyjnego, który towarzyszy stosowaniu terapii

lekami doustnymi (np. metforminą). Ponadto wskazuje się, że uzupełnienie terapii

farmakologicznej suplementacją antocyjanami wiąże się z redukcją trójglicerydów we

krwi [30].

Zatem sugeruje się, że wzbogacenie insulinoterapii i terapii doustnymi lekami

przeciwcukrzycowymiprzy wykorzystaniu owoców bogatych w antocyjany, może być

skuteczną metodą obniżania glikemii u osób chorych na cukrzycę typu 2 [31].

2.4. Antocyjany w profilaktyce i leczeniu chorób neurologicznych

Badania epidemiologiczne wskazują, że wysokie spożycie żywności bogatej

w antocyjany może korzystnie wpływać na poprawę pamięci u osób starszych. U osób

dorosłych, u których stwierdzono wczesne zaburzenia pamięci i które przez 12 tygodni

spożywały regularnie sok z borówki czernicy stwierdzono poprawę pamięci

i koncentracji. Temu korzystnemu efektowi towarzyszyły również niższy poziom

glukozy we krwi oraz zmniejszona ilość objawów depresyjnych. Sugeruje się, że

antocyjany zawarte w owocach borówki czernicy wspomagają powyższe efekty,

poprzez poprawę transportu cząsteczek sygnałowych poprzez synapsy pomiędzy

komórkami nerwowymi oraz sprawniejsze wykorzystanie glukozy przez mózg [32].

Również badania na zwierzętach sugerują, że antocyjany mogą obniżać ryzyko

uszkodzeń mózgu i wystąpienia demencji u starszych organizmów. Antocyjanom taki

jak cyjanidyno-3-rutynozyd przypisuje się pośredni współudział w procesie regeneracji

neuronów i przywracania funkcji nerwowych w mózgu po uszkodzeniach w obrębie

hipokampa, powstałych na skutek procesu starzenia [33].

Obecnie leczenie innego schorzenia neurodegeneracyjnego – choroby Alzheimera

polega na niwelowaniu objawów utraty pamięci i problemów z rozumowaniem.

Wykazano, że antocyjany zawarte w owocach borówki czarnej i wysokiej oraz

w truskawkach podobnie, jak niektóre leki mogą wspomagać działanie neuroprzekaź-

ników w mózgu. W efekcie spożywania dużych ilości owoców borówki i truskawek

możliwe jest zapobieganie rozwojowi demencji i obniżeniu zdolności poznawczych

u osób starszych [34].

2.5. Antocyjany w obronie przedinfekcjami, przeziębieniem, grypą oraz

stanami zapalnymi

Owoce czarnego bzu (Sambucus nigra L.) od dawna były stosowane w medycynie

ludowej jako składnik żywności wspomagający proces zwalczania infekcji powodu-

jących przeziębienia i grypy. W badaniach laboratoryjnych wykazano, że antocyjany

zawarte w owocach czarnego bzu wykazują zdolność wiązania cząstek wirusa typu

H1N1 (wirusa świńskiej grypy), blokując jednocześnie możliwość wirusa do zakażania

komórek gospodarza [35].


93

Naukowcy zauważyli, że antocyjany z owoców bzu czarnego działają względem

wirusa grypy w sposób podobny do farmaceutycznej postaci leku – oseltamiwiru. Tym

samym antocyjany podobnie jak karboksylanoseltamiwiru, spełniają rolę wybiórczego

inhibitora neuraminidaz wirusa grypy, których aktywność warunkuje uwolnienie

świeżo wytworzonych cząstek wirusa z komórki i ich rozprzestrzenianie w organizmie

[36]. Zaobserwowano również, że antocyjany in vivo hamują replikację i patogenność

ludzkiego wirusa grypy typu A i B skracając czas występowania objawów choroby [37].

Antocyjany to grupa związków, która charakteryzuje się silną zdolnością do ograni-

czania odpowiedzi zapalnej, stanowiąc potencjalny czynnik dietetyczny wykorzysty-

wany w prewencji przewlekłych chorób zapalnych. Badania wyraźnie wskazują, że

antocyjany zawarte w owocach jeżyny (Rubus fruticosus L.) i czarnej porzeczki (Ribes

nigrum L.) hamują aktywację (wywołaną np. stresem oksydacyjnym) transkrypcyjnego

czynnika jądrowego-kappaB (NF-kappaB), który reguluje ekspresję wielu genów

zaangażowanych w odpowiedź zapalną. Antocyjany hamując aktywację czynnika

jądrowego NF-kappaB, zmniejszają tym samym działanie mediatorów prozapalnych,

których aktywność towarzyszy powstawaniu schorzeń zwyrodnieniowych [38].

Przeprowadzono wiele badań, które w warunkach laboratoryjnych udowodniły

szerokie spektrum działania przeciwbakteryjnego i przeciwgrzybiczego antocyjanów

wyizolowanych z owoców wielu odmian jeżyny. Wyniki badań sugerują, że anto-

cyjany z owoców jeżyny w postaci wyciągu mogą być wykorzystywane w ogranicza-

niu infekcji (np. skórnych) wywołanych niektórymi rodzajami bakterii, jak Staphylo-

coccus aureus, Salmonella enteridis oraz niektórymi rodzajami grzybów. [39, 40, 41].

Przedstawione przykłady zastosowań antocyjanów w medycynie i farmacji to tylko

niektóre z najnowszych ustaleń dotyczących licznych korzyści zdrowotnych wyni-

kających z konsumpcji produktów roślinnych zawierających tego rodzaju związki

bioaktywne. Ze względu na swoje szerokie właściwości ochronne, antocyjany powinny

stanowić ten rodzaj składnika pokarmowego, który w dużej mierze decyduje o wybo-

rze przez konsumenta konkretnego roślinnego produktu spożywczego (owocu lub

warzywa).

W przyszłości leczenie wielu chorób powinno się skupiać na opracowywaniu leków

i rodzajów terapii, które będą uwzględniały współdziałanie preparatów chemicznych

z naturalnymi bioaktywnymi fitozwiązkami zawartymi w codziennej diecie lub skon-

centrowanymi w postaci suplementów. W ramach pomocniczego leczenia powszech-

nie występujących schorzeń zalecane jest codzienne stosowanie naturalnych anto-

cyjanów w postaci zatężonych wieloowocowych i wielowarzywnych soków o wyso-

kiej zawartości antocyjanów.

3. Zastosowanie antocyjanów w przemyśle

Antocyjany wykorzystywane są w przemyśle spożywczym jako naturalny barwnik

stosowany w barwieniu żywności, którego kolor waha się od czerwonawo-fioletowego

do intensywnego błękitu. Antocyjany przemysłowo pozyskiwane są przede wszystkim


94

z borówek, żurawiny, aronii, czarnych malin, czerwonych malina, jeżyny, czarnej

porzeczki, wiśni, skórki bakłażana, czarnego ryżu, czarnej marchewki, winogrona,

czerwonej kapusty, truskawek, granatów i fioletowych płatków kwiatowych.

Zakres kolorystyczny antocyjanów waha się od czerwonawo-purpurowego do

intensywnego ciemnoniebieskiego. Są preparatami rozpuszczalnymi w wodzie z powo-

du obecności cukru w cząsteczce. W wyniku zmiany pH zmienia się także barwa

antocyjanów z czerwonego na niebieski. Na rynku antocyjany są dostępne dla

przemysłu w postaci preparatów rozpuszczalnych w wodzie, w oleju lub emulsji.

Znajdują zastosowanie w następujących branżach:

mleczarstwo: lody, jogurt, mrożone desery, ser topiony, margaryna, masło,

lukier;

napoje: napoje owocowe, zupy instant;

słodycze: przekąski, polewy cukiernicze;

pieczywo: wypieki, mieszanki piekarskie;

przemysł chemiczny: wskaźnik pH, z powodu zdolności zmiany koloru z czer-

wonego przez fioletowy do niebieskiego.

3.1. Rynek barwników antocyjanowych

Oczekuje się, że światowy rynek antocyjanów doświadczy znacznego wzrostu

w ciągu najbliższych siedmiu lat, ze względu na zwiększenie popytu na żywność

i napoje, zwłaszcza w gospodarkach wschodzących BRICS (Brazylii, Rosji, Indii, Chin

oraz Republiki Południowej Afryki) i Azji Południowej [42]. Planowany wzrost na

rynku barwników naturalnych odbywać się ma z prędkością mierzoną współ-

czynnikiem CAGR (compound annual growth rate) wynoszącym 5,1%. Największy

udział w rynku barwników mają karotenoidy, ale antocyjany zajmują 22% tego rynku.

Rynkiem oddziałującym na wzrost zapotrzebowania na antocyjany będzie rosnący

w okresie 2016-2020 rynek barwników do żywności i napojów, w tym naturalnych

i syntetycznych. Antocyjany w proszku stosowane są jako barwnik w różnych pro-

duktach spożywczych i napojach, gdyż są bezwonnymi i pozbawionymi smaku

pigmentamiflawonoidowymi obecnymi w warzywach i owocach, takich jak buraki,

fioletowe winogrona, kapusta i jagody. Zwiększenie zakresu zastosowania tego

barwnika, z uwagi na jego właściwości przeciwutleniające, o produkty farmaceutyczne

i leki specjalistyczne postrzegane jest jakokolejna przyczyna wzrostu zapotrzebowania

na antocyjany [42].

Właściwości dodatkowe tych substancji takie jak poprawa mikrokrążenia, aktyw-

ność przeciwbakteryjna, przeciwzapalna i anty-alergiczna w połączeniu z dodatko-

wymi korzyściami dla zdrowia jak stwierdzona aktywność antocyjanów w skutecznym

leczeniu chorób takich jak rak, cukrzyca, zaburzenia poznawcze i wielu chorób

sercowo-naczyniowe wspomagają wzrost rynku w tym segmencie [42].

Gwałtowna urbanizacja i zwiększenie dochodów do dyspozycji konsumentów są

kolejnymi czynnikami, które inicjować będą wzrost rynku antocyjanów, zwłaszcza


95

w gospodarkach wschodzących, takich jak Chiny, Indie i Brazylia w okresie 2016-

2020. Dodatkowo, zmiany wzorców konsumpcji żywności w połączeniu ze wzrostem

popytu na zdrową żywność, to kolejne czynniki zasilające popyt na antocyjany w ciągu

najbliższych siedmiu lat, ponieważprzesunięcie preferencji konsumentów w kierunku

zdrowych i atrakcyjnych produktów żywnościowych i napojów skutkować będzie

wzrostem produkcji i sprzedaży koncentratów owocowych [42].

Światowy rynek dodatków do żywności podzielony jest na następujące segmenty:

barwniki, modyfikatory lepkości, naturalne barwniki i przeciwutleniacze. Segment

przeciwutleniaczyjest oceniane jako najbardziej obiecującyi oczekuje się, że pozostanie

podstawowym segmentem sprzedażowym ze względu na zwiększenie zapotrzebo-

wania na zdrową żywność. Antocyjany są coraz częściej stosowane jako przeciw-

utleniacze w wielu prozdrowotnych i energetycznych napojach, które jako grupa

sprzedażowa, dodatkowo będą napędzać wzrost rynku w ciągu najbliższych kilku lat.

Rynek naturalnych barwników doświadczy znacznego wzrostu szczególnie wśród

wrażliwych konsumentów w regionie Europy i Ameryki Północnej. Naturalne barwni-

ki są używane w rozmaitych mieszankach w żywności i napojach oraz produktach

higieny osobistej.

Europa była największym regionalnym rynkiem antocyjanów w 2014 roku (udział

w rynku wynosił 26%) i prognozy rynkowe wskazują, że doświadczy znacznego

wzrostu w 2016-2020 z powodu rosnącej preferencji dla antyoksydantów pochodzenia

naturalnego w tym regionie. Irlandię i Wielką Brytaniępostrzega się jakogospodarki

przodujące na rynku europejskim ze względu na rosnące zapotrzebowanie na tego typu

produkty spożywcze. Ameryka Północna podąża ściśle za trendami widocznymi

w Europie i jej rynek będzie doświadczać znacznego wzrostu dzięki zwiększeniu

popytu na naturalne barwniki. Również obszar Azji Pacyficznej rozbuduje rynek

naturalnych barwników ze względu na przesunięcie preferencji konsumentów

w kierunku zdrowych produktów spożywczych. Chiny i Indie są postrzegane jako

faworyci w tym regionie ze względu na rosnące zapotrzebowanie na prozdrowotną

żywność i napoje w połączeniu ze wzrostem dochodów do dyspozycji konsumenta.

Z kolei Ameryka Południowa doświadczy znacznego rozwoju rynku antocyjanów

z powodu zwiększenia popytu na zdrowe produkty w postaci kapsułek i napojów.

Ogólnie oczekuje się, że przyszłe zapotrzebowanie na te barwniki pochodzić będzie

z gospodarek wschodzących, w tym Meksyku, Brazylii, Chinach i Indiach [42, 43].

Największe firmy działające na globalnym rynku antocyjanów to Lake International

Technologies, Albemarle Corporation, The Good ScentsCompany, Akzo Noble N.V.

i Ch. Hansen A/S. Innowacyjny rozwój produktów spełniających potrzeby klientów

będzie kluczową strategią przyjętą przez te spółki w okresie 2016-2020 [43].


96

4. Podsumowanie

Fakt, że rośliny stanowią niezwykle cenne i wciąż niewyeksploatowane źródło

substancji aktywnych wiadomo było od dawna. Jednakże wraz z rozwojem wiedzy na

temat wieloaspektowego działania różnych substancji trudno jest deklarować

pojedynczą funkcję do każdej substancji. Znakomitym przykładem tego są antocyjany,

pierwotni uznane za substancje nieodżywcze, później wykorzystane jako barwniki czy

wskaźniki pH, obecnie doświadczają wzmożonego zainteresowania ze strony nauki

i przemysłu, z uwagi na udokumentowane działanie prozdrowotne. Również coraz

popularniejsze zrównoważone podejście do zasobów surowcowych otwiera szeroki

rynek wykorzystania takich wielofunkcyjnych związków jakimi są antocyjany.

Piśmiennictwo

1. Hjartåker A., Knudsen M. D, Tretli S, Weiderpass E., Consumption of berries, fruits

and vegetables and mortality among 10,000 Norwegian men followed for four decades,

Journal of Nutrition, 54(4)(2015) s. 599-608

2. Wallace T. C., Anthocyanins in Cardiovascular Disease, AdvNutr (Advances in Nutrition),

2 (2011) s. 1-7

3. Basu A., Rhone M., Lyons T. J., Berries: emerging impact on cardiovascular health,

Nutr Rev. 68(3) (2010) s. 168-177

4. Mateos A., Heiss C., Borges G., Crozier A., Rodriguez J., Berry (poly)phenols and

cardiovascular health, Agric Food Chem., 7;62(18) (2014) s. 3842-3851

5. Ojeda D., Jiménez-Ferrer E., Zamilpa A., Herrera-Arellano A., Tortoriello J., Alvarez L.,

Inhibition of angiotensin convertin enzyme (ACE) activity by the anthocyanins delphinidin-

and cyanidin-3-O-sambubiosides from Hibiscus sabdariffa, J Ethnopharmacol, 8;127(1)

(2010), s. 7-10

6. Jennings A., Welch A. A., Fairweather-Tait S. J., Kay C., Minihane A. M., Higher

anthocyanin intake is associated with lower arterial stiffness and central blood pressure

in women, Am J ClinNutr. 96(4) (2012), s. 781-788

7. Dohadwala M. M., Holbrook M., Hamburg N. M., Effects of cranberry juice consumption

on vascular function in patients with coronary artery disease, Am J ClinNutr., 93(5)

(2011), s. 934-940

8. Bräunlich M., Slimestad R., Wangensteen H., Extracts, Anthocyanins and Procyanidins

from Aroniamelanocarpa as Radical Scavengers and Enzyme Inhibitors, Nutrients, 5(3)

(2013), s. 663-678

9. Matés J. M., Segura J. A., Alonso F. J., Márquez J., Anticancer antioxidant regulatory

functions of phytochemicals, Curr. Med. Chem. 18 (2011), s. 2315-2338

10. Lin B. W., Gong C. C., Song H. F., Cui Y. Y., Effects of anthocyanins on the prevention

and treatment of cancer, Br J Pharmacol., 2016 Sep 20. doi: 10.1111/bph.13627

11. Li X., Xu J., Tang X., Liu Y., Yu X., Wang Z., Liu W., Anthocyanins inhibit trastuzumab-

resistant breast cancer in vitro and in vivo, Mol Med Rep. 13(5) (2016), s. 4007-4013

12. Stoner G. D., Wang L. S., et al., Multiple berry types prevent N-nitrosomethylbenzylamine-

induced esophageal cancer in rats, Pharm Res. 27(6)(2010), 1138-1145


97

13. Peiffer D. S., Zimmerman N. P.et al., Chemoprevention of esophageal cancer with black

raspberries, their component anthocyanins, and a major anthocyanin metabolite,

protocatechuic acid, CancerPrev Res (Phila).;7(6) (2014), 574-584

14. Bishayee A., Thoppil R. J., Mandal A., Darvesh A. S., Ohanyan V., Meszaros J. G.,

Háznagy-Radnai E., Hohmann J., Bhatia D., Black currant phytoconstituents exert

chemoprevention of diethylnitrosamine-initiated hepatocarcinogenesis by suppression

of the inflammatory response, MolCarcinog. 52(4)(2013), 304-317

15. Charepalli V., Reddivari L., Radhakrishnan S., Vadde R., Agarwal R., Vanamala K. P. J.,

Anthocyanin-containing purple-fleshed potatoes suppress colon tumorigenesis via

elimination of colon cancer stem cells, J. Nutr. Biochem. 26, (2015), s. 1641-1649

16. CavallaroU., ChristoforiG., Cell adhesion in tumor invasion and metastasis: loss of the

glue is not enough, Biochimica et Biophysica Act 1552 (2001)

17. Jing N. L., Won S. L., Jeong W. Y., Min J. K., Hye J. K., Anthocyanins from

VitiscoignetiaePulliat Inhibit Cancer Invasion and Epithelial-Mesenchymal Transition,

but These Effects Can Be Attenuated by Tumor Necrosis Factor in Human Uterine Cervical

Cancer HeLa Cells Evid Based Complement Alternat Med, (2013), 503043

18. Lin B. W., Gong C. C., Song H. F., Cui Y. Y., Effects of anthocyanins on the prevention

and treatment of cancer, Br J Pharmacol. (2016),doi: 10.1111/bph.13627

19. Vareed S. K., Reddy M. K., Schutzki R. E., Nair M. G., Anthocyanins in Cornus

alternifolia, Cornuscontroversa, Cornuskousa and Cornusflorida fruits with health

benefits, Life Sci. 11;78(7) (2006), 777-784

20. Gately S., Li W. W., Multiple roles of COX-2 in tumor angiogenesis: a target for

antiangiogenic therapy, Semin Oncol., 31 (2 Suppl 7) (2004), 2-11

21. Zhang Y., Vareed S. K., Nair M. G., Human tumor cell growth inhibition by nontoxic antho-

cyanidins, the pigments in fruits and vegetables, Life Sci. 11, 76(13) (2005), 1465-1472

22. Jacques P. F, Cassidy A, et al., Higher Dietary Flavonol Intake Is Associated with Lower

Incidence of Type 2 Diabetes, J Nutr. 143(9) (2013), 1474-1480

23. Li D., Zhang Y., et al., Purified Anthocyanin Supplementation Reduces Dyslipidemia,

Enhances Antioxidant Capacity, and Prevents Insulin Resistance in Diabetic Patients,

The Journal of Nutrition, 145(4) (2015), 742-748

24. Valcheva-Kuzmanova S., Kuzmanov K., Tancheva S., Belcheva A., Hypoglycemic and

hypolipidemic effects of Aroniamelanocarpa fruit juice in streptozotocin-induced diabetic

rats, Methods Find. Exp. Clin. Pharmacol., 29(2007), 101-105

25. Adisakwattana S., Yibchok-Anun S., Charoenlertkul P., Wongsasiripat N., Cyanidin-3-

rutinoside alleviates postprandial hyperglycemia and its synergism with acarbose by

inhibition of intestinal α-glucosidase, J. Clin. Biochem. Nutr. 49 (2011), 36-41.

26. van der Heijden R. A., Morrison M. C., Sheedfar F., Effects of Anthocyanin and Flavanol

Compounds on Lipid Metabolism and Adipose Tissue Associated Systemic Inflammation in

Diet-Induced Obesity, Mediators Inflamm., (2016), doi: 10.1155/2016/2042107

27. Jennings A., Welch A. A, et al., Intakes of anthocyanins and flavones are associated with

biomarkers of insulin resistance and inflammation in women, J Nutr., 144(2) (2014), 202-208

28. Jennings A., Welch A. A., Spector T., Macgregor A., Cassidy A., Intakes of anthocyanins

and flavones are associated with biomarkers of insulin resistance and inflammation

in women, J Nutr. 144(2) (2014), 202-208


98

29. Wang S. X., Wei J. G., Chen L. L., Hu X., Kong W., The role of expression imbalance

between adipose synthesis and storage mediated by PPAR-γ/FSP27 in the formation

of insulin resistance in catch up growth, Lipids Health Dis., 4, 15(1) (2016), 173

30. Seymour E. M., Lewis S. K., Urcuyo-Llanes D. E., Tanone I. I., Kirakosyan A., Kaufman

P. B., Bolling S. F., Regular tart cherry intake alters abdominal adiposity, adipose gene

transcription, and inflammation in obesity-prone rats fed a high fat diet, J Med Food.,

12(5)(2009), 935-942

31. Liu J., Gao F., Ji B., Wang R., Yang J., Liu H., Zhou F., Anthocyanins-rich extract of wild

Chinese blueberry protects glucolipotoxicity-induced INS832/13 β-cell against dysfunction

and death, J Food Sci Technol. 52(5) (2015), 3022-3029

32. Krikorian R., Shidler M., et al., Blueberry supplementation improves memory in older

adults, Agric Food Chem. 14;58(7) (2010), 3996-4000

33. Tan L., Yang H. P., Pang W., Lu H., Hu Y. D., Li J., Lu S. J., Zhang W. Q., Jiang Y. G.,

Cyanidin-3-O-galactoside and blueberry extracts supplementation improves spatial

memory and regulates hippocampal ERK expression in senescence-accelerated mice,

Biomed Environ Sci. 27(3)(2014), 186-96

34. Devore D., Eating more berries may reduce cognitive decline in the elderly: flavonoid-rich

blueberries and strawberries offer most benefit, Am J Alzheimers Dis Other Demen. 27(5)

(2012), 358

35. Roschek B. J., Fink R. C., McMichael M. D., Li D., Alberte R. S., Elderberry flavonoids

bind to and prevent H1N1 infection in vitro, Phytochemistry. 70(10) (2009), 1255-1261

36. Costa S. S., Couceiro J. N., Silva I. C., MalvarDdo C., Coutinho M. A., Camargo L. M.,

Muzitano M. F., Vanderlinde F. A., Flavonoids in the therapy and prophylaxis of flu:

a patent review, Expert OpinTher Pat. (2012), 22(10):1111-1121

37. Nikolaeva-Glomb L., Mukova L., Nikolova N., Badjakov I., Dincheva I., Kondakova V.,

Doumanova L., Galabov A. S., In vitro antiviral activity of a series of wild berry fruit

extracts against representatives of Picorna-, Orthomyxo- and Paramyxoviridae, Nat Prod

Commun. 9(1) (2014), 51-54

38. Karlsen A., Retterstøl L., Laake P., Paur I., Bøhn S. K, Sandvik L., Blomhoff R.,

Anthocyanins inhibit nuclear factor-kappaB activation in monocytes and reduce plasma

concentrations of pro-inflammatory mediators in healthy adults, J Nutr. 137(8)(2007),

1951-1954

39. González O. A., Escamilla C., Danaher R. J., Antibacterial Effects of Blackberry Extract

Target Periodontopathogens, J Periodontal Res. 48(1)(2013), 80-86

40. Fonkeng L. S., Mouokeu R. S., Tume C., Anti-Staphylococcus aureus activity of methanol

extracts of 12 plants used in Cameroonian folk medicine, BMC Res Notes. 8 (2015), 710

41. Ngouana V., Valère P., Fokou T., Antifungal activity and acute toxicity of stem bark

extracts of drypetesGossweileri S. Moore-Euphorbiaceae from Cameroon, Afr J Tradit

Complement Altern Med. 8(3) (2011), 328-333

42. Anthocyanin Market Analysis, Market Size, Application Analysis, Regional Outlook,

Competitive Strategies, and Forecasts, 2015 To 2022, GVG report 2015

43. http://www.marketsandmarkets.com/PressReleases/food-colors.asp


99


Antocyjany są to naturalne substancje pochodzenia roślinnego, które pod względem chemicznej budowy

strukturalnej zalicza się do flawonoidów. Związki te występują zazwyczaj w nadziemnych częściach roślin

naczyniowych – w kwiatach, owocach, liściach oraz łodygach nadając wymienionym częściom roślin

intensywną barwę od czerwonej aż po niebieską. Substancje antocyjanowe są silnymi antyoksydantami,

dzięki czemu znajdują zastosowanie w profilaktyce i terapii szerokiego spektrum schorzeń cywiliza-

cyjnych.

Antocyjany z tego względu, że są to substancje dobrze rozpuszczalne w wodzie i roztworach alkoho-

lowych znajdują również zastosowanie w produkcji farmaceutycznej, gdzie są wykorzystywane do

wytwarzania preparatów leczniczych (np. zawartych w tabletkach lub w postaci ekstraktów). Ponadto

substancje antocyjanowe (np. pozyskiwane z owoców jagodowych) są stosowane również w produkcji

żywności m.in. do barwienia napojów, deserów, jogurtów oraz produktów cukierniczych.

W niniejszym rozdziale będą omówione medyczne, farmaceutyczne oraz przemysłowe aspekty zastosowań

barwników antocyjanowych.

Słowa kluczowe: antocyjany, przeciwutleniacze polifenolowe, choroby cywilizacyjne, barwniki w żywności

Anthocyanins in the medical, pharmaceutical and industrial applications

Anthocyanins are natural substances of vegetable origin, which in terms of the chemical structure are

classified as flavonoids. These compounds are usually present in the aerial parts of vascular plants – in

flowers, fruits, leaves and stems, giving the plants the intense color from red to the blue. Anthocyanins are

also powerful antioxidants, allowing for prophylaxis and treatment of many diseases of civilization.Due to

solublity in water and alcoholic solutions are also used in pharmaceutical production, where they are

applied for the preparation of medicinal preparations (e.g., in the tablets or in the form of extracts).

Moreover, anthocyanins (eg. derived from the berries) are used in food production, among others, for

coloring of beverages, desserts, yoghurts and confectionery products.

In this chapter will be discussed in medical, pharmaceutical and industrial aspects of the use of anthocyanin

pigments.

Keywords: anthocyanins, polyphenolic antioxidants, civilization diseases, pigments in food

100

Natalia Stefanik1, Hanna Hüpsch-Marzec

2, Rafał Wiench

3

Zastosowanie preparatów pochodzenia roślinnego

w chorobach przyzębia i błony śluzowej jamy ustnej

1. Wstęp

Fitoterapia należy do jednej z najstarszych metod terapeutycznych, a jej korzystny

wpływ na organizm człowieka jest powszechnie znany. Współczesna stomatologia

coraz chętniej powraca do wykorzystywania naturalnych, pierwotnych metod leczenia,

w szczególności w przypadku chorób przyzębia i błony śluzowej jamy ustnej. Surowce

naturalne wspomagając zasadnicze metody profilaktyczno-lecznicze, pozwalają na

optymalizację leczenia stomatologicznego.Zawarte w roślinach garbniki, olejki ete-

ryczne, flawonoidy, saponozydy i śluzy odpowiadają przede wszystkim za działanie

przeciwzapalne, ściągające, antybakteryjne, przeciwkrwotoczne, regenerujące oraz

osłaniające. W przeważającej mierze preparaty pochodzenia roślinnego cechuje

szerokie spektrum działania biologicznego i farmakologicznego. Stosuje się je przede

wszystkim w przypadku chorób dziąseł (gingivitis) i przyzębia (periodontitis), błony

śluzowej jamy ustnej (inflamatio mucosae cavi oris), a takżew postępowaniu przed-

oraz pozabiegowym [1]. Celem pracy jest usystematyzowanie wiedzy na temat

działania roślin najczęściej wykorzystywanych w periodontologii.

2. Garbniki

Surowce garbnikowe cechują przede wszystkim właściwości ściągające. W wyniku

ich działania, poprzez koagulację białka, na powierzchni błony śluzowej powstaje

ochronna bariera. Bariera ta chroni przed utratą wody i działaniem szkodliwych

czynników, zapobiega infekcjom oraz wspomaga regenerację tkanek. Ponadto garbniki

roślinne (taniny) odpowiadają za działanie przeciwzapalnie, przeciwwysiękowe,

przeciwobrzękowe oraz znieczulające [1].

1 [email protected], Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Wydział Lekarski z Oddziałem

Lekarsko-dentystycznym w Zabrzu, Zakład Chorób Przyzębia i Błony Śluzowej Jamy Ustnej w Zabrzu, Plac

Traugutta 2 2 Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Wydział Lekarski z Oddziałem Lekarsko-dentystycznym

w Zabrzu, Zakład Chorób Przyzębia i Błony Śluzowej Jamy Ustnej w Zabrzu, Plac Traugutta 2 3 Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Wydział Lekarski z Oddziałem Lekarsko-dentystycznym

w Zabrzu, Zakład Chorób Przyzębia i Błony Śluzowej Jamy Ustnej w Zabrzu, Plac Traugutta 2

Zastosowanie preparatów pochodzenia roślinnego w chorobach przyzębia i błony śluzowej jamy ustnej

101

2.1. Kora dębu – Quercus cortex

Kora dębu jest popularnym surowcem garbnikowym pozyskiwanym z dębu

bezszypułkowego (z łac. Quercus sessilis) i szypułkowego (z łac. Quercus robur)

z rodziny bukowatych. Zawartość garbników w korze dębu wynosi około 10%, dzięki

czemu surowiec ten ma przede wszystkim działanie ściągające. Ponadto wykazuje

działanie przeciwzapalne, przeciwbakteryjne oraz unieczynniające toksyny bakteryjne.

Odwar z kory dębu znajduje zastosowanie w leczeniu stanów zapalnych jamy ustnej,

np. gingivitis, gronkowcowym zapaleniu jamy ustnej, półpaścu, aftach Suttona. Kora

dębu wchodzi w skład preparatów takich jak: Dentosept płyn, Dentosept A płyn,

Stomatosol płyn (zawiera nalewkę z dębianki), Kora Dębu fix, Mucosit żel [1-7].

2.2. Kłącze pięciornika – Tormentillae rhizoma

Rośliną macierzystą jest pięciornik kurze ziele (z łac. Potentilla erecta) z rodziny

różowatych. Zawarte w kłączu pięciornika (tzw. kurzym zielu) skondensowane

garbniki katechinowe odpowiadają w głównej mierze za ściągające właściwości tej

rośliny. Stosowany jako płukanka w wielu schorzeniach jamy ustnej: paradontopatii

zanikowej, drożdżycy jamy ustnej, pęcherzycy, liszaju płaskim Wilsona, zapaleniu

dziąseł i przyzębia, wrzodziejącym zapaleniu dziąseł, rumieniu wielopostaciowym,

zapaleniu gardła. Wchodzi w skład takich preparatów, jak: Stomatosol płyn, Para-

dentosol płyn. Wykorzystywany także do produkcji niektórych past do zębów [1-4].

2.3. Kłącze wężownika – Bistortae rhizoma

Surowiec pozyskiwany jestz rdestu wężownika (z łac. Polygonum bistorta) z ro-

dziny rdestowatych. Zawartość garbników waha się w przedziale od 15 do 20%. Ma

właściwości ściągające, przeciwkrwotoczne, przeciwzapalne, przeciwbakteryjne oraz

wspomagające proces gojenia się ran. Zalecany do stosowania zewnętrznego w postaci

płukanek w stanach zapalnych jamy ustnej np. pęcherzycy, wrzodziejącym zapaleniu

dziąseł [1, 3].

2.4. Liść i kora oczaru – Folium et cortex Hamamelidis

Rośliną macierzystą jest oczar wirginijski (z łac. Hamamelis virginiana) z rodziny

oczarowatych. Podobnie, jak inne surowce garbnikowe, charakteryzuje się działaniem

ściągającym, przeciwzapalnym, przeciwbakteryjnym, przeciwkrwotocznym oraz

uszczelniającym naczynia włosowate. Do stosowania w stanach zapalnych błony

śluzowej i gardła. Wykorzystywany w produkcji takich preparatów, jak: Biodent pasta

do zębów, Boiron Homeodent pasta do zębów [1, 3, 7].

2.5. Liść orzecha włoskiego – Juglandis folium

Rośliną macierzystą jest orzech włoski (z łac. Juglans regia) z rodziny orzecho-

watych. Podobnie, jak inne rośliny garbnikowe wykazuje działanie ściągające, a juglon

Natalia Stefanik, Hanna Hüpsch-Marzec, Rafał Wiench

102

zawarty w orzechu odpowiada za właściwości przeciwbakteryjne. Do stosowania

zewnętrznego w stanach zapalnych jamy ustnej i gardła. Ze względu na liczne badania

potwierdzające mutagenne właściwości juglonu, stosowanie wyciągu z liści orzecha

powinno być ograniczone [1-3, 5, 7].

3. Olejki eteryczne

Olejki eteryczne to mieszanina substancji lotnych o różnym charakterze che-

micznym, charakteryzujących się płynną konsystencją, lipofilnością oraz charakte-

rystycznym, najczęściej przyjemnym zapachem. Surowce olejkowe charakteryzują się

przede wszystkim działaniem przeciwzapalnym i antyseptycznym [1].

3.1. Liść mięty pieprzowej– Folium Menthae piperitae

Rośliną macierzystą jest mięta pieprzowa (z łac. Mentha piperita) z rodziny

jasnowatych. Poza olejkami eterycznymi(głównie olejkiem miętowym), zawiera

garbniki, flawonoidy, gorycze, fenolokwasy i inne. Składowe olejku, m.in. mentol,

działają na zakończenia nerwów czuciowych przewodzących bodźce termiczne,

wywołując uczucie chłodzenia na błonie śluzowej i skórze. Działanie przeciwzapalne,

przeciwbakteryjne oraz odkażające pozwala na zastosowanie mięty w stanach

zapalnych i infekcyjnych jamy ustnej.Badania potwierdzają wysoką wrażliwość

bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych na olejek z mięty pieprzowej. Surowiec ten

wchodzi w skład takich preparatów, jak: Mucosit żel, Dentosept płyn, Dentosept A

płyn, Salviasept płyn, Dentomix żel, Septosanfix, Lacalut Fitoformuła pasta do zębów,

Parodontax pasta do zębów [1, 2, 4, 6-9].

3.2. Koszyczek arniki – Anthodium Arnicae

Surowiec pozyskiwany z arniki górskiej (z łac. Arnica montana) z rodziny astro-

watych. Cechą charakterystyczną tej rośliny jest złożony skład chemiczny. Stosowana

zewnętrznie wykazuje działanie antyseptyczne, przeciwzapalne, przeciwbólowe,

przeciwbakteryjne i przeciwgrzybicze. Nalewka Tinctura arnicae stosowana jest jako

płukanka w schorzeniach jamy ustnej takich jak: zapalenie jamy ustnej, dziąseł

i przyzębia, pęcherzyca, rogowacenie białe, owrzodzenia odleżynowe, rumień wielo-

postaciowy wysiękowy, martwiczo-wrzodziejące zapalenie przyzębia oraz parodonto-

patie zanikowe. Znajdziemy ją m.in. w Dentoseptcie (płyn), Dentosepcie A (płyn),

Tinctura arnicae płyn, Stomatosolu (płyn) [1, 3, 6].

3.3. Koszyczek rumianku – Anthodium Chamomillae

Rośliną macierzystą jest rumianek pospolity (z łac. Chamomilla recutita) z rodziny

astrowatych. Poza olejkami eterycznymi,zawiera m.in. także flawonoidy. Znany jest

przede wszystkim ze swojego działania przeciwzapalnego, a także przeciwbakte-

ryjnego, przeciwgrzybiczego oraz immunostymulującego. Zewnętrznie stosowany do

przemywania, płukania i/lub pędzlowania błony śluzowej jamy ustnej we wszystkich


103

jej stanach zapalnych, m.in.: zapaleniu dziąseł i przyzębia, gronkowcowym zapaleniu

jamy ustnej, aftach Suttona, pęcherzycy, leukoplakii, rumieniu wielopostaciowym,

aftowym zapaleniu jamy ustnej, opryszczce zwykłej i nawrotowej, odpowiedni także

w czasie ząbkowania (działa łagodząco oraz uśmierzająco). Ze względu na łagodny

smak oraz delikatny zapach jest dobrze tolerowany przez dzieci. Wchodzi w skład

takich preparatów jak: Mucosit żel, Azulan płyn, Bobodent żel, Dentinox N żel,

Dentosept płyn, Dentosept A płyn, Salviasept płyn, Biodent pasta do zębów, Paro-

dontax pasta do zębów [1-5, 7, 8, 10].

3.4. Liść szałwii – Folium Salviae

Ziele niegdyś uznawane za panaceum na wszelkie schorzenia. Rośliną macierzystą

jest szałwia lekarska (z łac. Salvia officinalis) z rodziny jasnowatych. Charakteryzuje ją

działanie antyseptyczne i ściągające, niektóre diterpeny wchodzące w skład olejku

szałwiowego działają także przeciwwirusowo. Bioaktywne związki polifenolowe

działają przeciwzapalnie i przeciwbakteryjnie. Szałwia zawiera ponadto inne

substancje czynne: garbniki, flawonoidy, kwasy organiczne, gorycze oraz duże ilości

witaminy B1, witaminy C, witaminy PP i karotenów (witamina A).Wraz z rumiankiem

jest najczęściej zalecanym surowcem naturalnymw stanach zapalnych i infekcyjnych

błony śluzowej jamy ustnej. Uwagę należy zwrócić na fakt, iż jej zbyt długie stoso-

wanie może wywoływać nadmierną suchość błony śluzowej. Jest składnikiem prepa-

ratów takich jak: Tinctura salviae płyn, Aphtigel 0,1%, Aphtigel Max 0,3%, Aperisan

żel, Mucosit żel, Dentomix żel, Dentosept płyn, Dentosept A żel, Tymsal spray,

Salviasept płyn, Biodent pasta, Septosanfix, Lacalut Fitoformuła pasta do zębów,

Parodontax pasta do zębów [1-7, 11].

3.5. Ziele krwawnika – Millefolii herba

Rośliną macierzystą jest krwawnik pospolity (z łac. Achilleamille folium) z rodziny

astrowatych. Wykazuje działanie przeciwzapalne, przeciwkrwotoczne oraz bakterio-

statyczne. Stosowany zewnętrznie w celu łagodzenia stanów zapalnych błony śluzowej

jamy ustnejoraz przyśpieszenia regeneracji uszkodzonych tkanek. Preparat: Krawnik

Fix, Salviasept płyn [1].

3.6. Ziele tymianku – Thymi herba

Surowiec otrzymywany jest z tymianku pospolitego (z łac. Thymus vulgaris),

w lecznictwie stosowane jest ziele (Thymi herba). Tymol, wchodzący w skład olejku

eterycznego, odpowiada za silne działanie antyseptyczne tej rośliny. Wykazuje także

działanie przeciwbólowe i przeciwświądowe. Stosowany w schorzeniach jamy ustnej

m.in. zapaleniach błony śluzowej jamy ustnej, dziąseł i przyzębia, aftowym zapaleniu

jamy ustnej, gronkowcowym zapaleniu jamy ustnej. Składnik preparatów takich jak:

Mucosit żel, Dentosept płyn, Dentosept A żel, Tymsal spray, Salviasept płyn,

Bobodent żel, Septosanfix [1, 4-7].


104

3.7. Ziele macierzanki – Serpylli herba

Roślina macierzysta to macierzanka piaskowa (z łac. Thymus serpyllum) z rodziny

jasnowatych. W składzie chemicznym tego ziela występuje m.in. tymol. Działa

podobnie, jak ziele tymianku – odkażająco i przeciwzapalnie, jednak słabiej [1].

3.8. Olejek goździkowy – Oleum Caryophylli

Olejek goździkowy uzyskiwany jest z pąków kwiatowych drzewa goździkowca

wonnego (z łac. Syzygium aromaticum) z rodziny mirtowatych. Zastosowanie w sto-

matologii znalazł zarówno sam olejek goździkowy, jak i jego główny składnik – euge-

nol. Wielu autorów potwierdza przeciwdrobnoustrojowe, przeciwutleniające i antykar-

cinogenne działanie tego surowca. Preparatem stomatologicznym wykorzystywanym

w periodontologii, w skład którego wchodzi olejek goździkowy jest np. Salviasept

płyn [12].

4. Śluzy

Działanie śluzów ograniczone jest do miejsca ich zastosowania, gdyż nie zostają

one wchłonięte do krwioobiegu przez skórę i/lub błonę śluzową. W lecznictwie

wykorzystywane są ich właściwości powlekające, osłaniające, zmiękczające, ochronne

oraz przeciwzapalne [1]. Jednym z częściej stosowanych surowców śluzowych w pe-

riodontologii są nasiona lnu zwyczajnego (z łac. Linum usitatissimum), tzw. siemię

lniane, oraz otrzymywany z nich olej lniany. Napar i/lub macerat z siemienia lnianego

zalecany jest do płukania jamy ustnej, szczególnie w przypadkach kserostomii (nawil-

żenie oraz ochrona błony śluzowej), a także wstanach zapalnych, owrzodzeniach,

podrażnieniach oraz uszkodzeniach mechanicznych błony śluzowej [7].

4.1. Korzeń i liść prawoślazu – Radix et folium Althaeae

Rośliną macierzystą jest prawoślaz lekarski (z łac. Althaea officinalis) z rodziny

ślazowatych. Należy do jednych z najlepszych odżywczych ziół tonizujących i nawil-

żających błonę śluzową. Stosowany jest, jako środek powlekający, osłaniający, łago-

dzący wstanach zapalnych błony śluzowej jamy ustnej oraz jej podrażnieniach lub

uszkodzeniach. Ze względu na brak silnych substancji czynnych i przyjemny smak,

ziele to jest dobrze tolerowane przez dzieci [1-5, 7, 8].

4.2. Liść podbiału – Folium Farfarae

Surowiec ten jest pozyskiwany z podbiału pospolitego (z łac. Tussilago farfara)

z rodziny astrowatych. Zaliczany jest do surowców śluzowych, o pewnej zawartości

garbników, flawonoidów i olejków eterycznych. Jego różnorodność substancji

czynnych powoduje, iż liść podbiału ma zastosowanie przede wszystkim w stanach

zapalnychbłony śluzowej. Poza działaniem osłaniającym (śluzy), wywiera także

działanie ściągające (garbniki) i przeciwzapalne (flawonoidy, olejki eteryczne) [1, 7].


105

4.3. Kwiat malwy czarnej – Flos Malvae arboreae

W celach farmaceutycznych uprawiana jest jedynie odmiana malwy o kwiatach

ciemnych (z łac. Althaea rosea, z rodziny ślazowatych). Surowiec ten zawiera

śluzy,antocyjany oraz flawonoidy. Dzięki związkom śluzowym, wodny wyciąg

z kwiatów malwy czarnej powleka błony śluzowe jamy ustnej i gardła, zmniejszając

nadmierną ich wrażliwość oraz redukując stan zapalny. W stomatologii znajduje

zastosowanie w przypadku leczenia nieżytowego zapalenia jamy ustnej i dziąseł,

gronkowcowego, wrzodziejącego, aftowego zapalenia jamy ustnej, leukoplakii i liszaja

płaskiego Wilsona [1, 7].

4.4. Babka lancetowata – Plantago lanceolata

Liście babki lancetowatej znalazły zastosowanie w stanach zapalnych błony

śluzowej przewodu pokarmowego oraz górnych dróg oddechowych, w szczególności

z towarzyszącymi infekcjami i uszkodzeniami błony śluzowej. Poza działaniem

powlekającym, posiadają właściwości przeciwzapalne i ściągające. Preparatem w skład

którego wchodzi wyciąg płynny z babki lancetowatej jest np. Echinasal syrop [1-3, 5, 7].

5. Flawonoidy

Surowce flawonoidowe wykazują wielokierunkowy profil działania: przeciw-

zapalne, przeciwalergiczne, przeciwwirusowe, przeciwgrzybicze oraz uszczelniające

i wzmacniające naczynia włosowate. Należą ponadto do naturalnych przeciwutle-

niaczy. Liczne badania wykazały także przeciwnowotworowe właściwości flawo-

noidów. W stomatologii związki te odgrywają istotną rolę przede wszystkim

w profilaktyce chorób błony śluzowej i przyzębia. Liczne związki flawonoidowe

zawarte są w owocach grejpfruta (z łac. Citrus paradisis). Preparatami zawierającym

ekstrakt z grejpfruta jest Citrosept (stosowany jako płukanka antyseptyczna) oraz

Citrotravel (krople do rozcieńczania w wodzie). Badania wykazały dużą aktywność

przeciwgrzybiczą tych preparatów, w szczególności wobec grzybów drożdżopodob-

nych, stąd zalecany jest on u osób zmagających się z grzybicą jamy ustnej [1, 2, 13, 14].

5.1. Korzeń tarczycy bajkalskiej – Radix Scutella riabaicalensis

Rośliną macierzystą jest tarczyca bajkalska (z łac. Scutella riabaicalensis) z rodziny

jasnotowatych – wieloletnia roślina zielna rosnąca we wschodniej Syberii, Mongolii,

Zabajkalu, Korei, Chinach i Japonii. Szerokie zastosowanie od tysięcy lat znajduje

w medycynie naturalnej Azji Wschodniej, przede wszystkim japońskiej medycynie

Kampo oraz tradycyjnej medycynie chińskiej (TCM, z ang. Traditional Chinese

Medicine). Zaliczana jest do tzw. roślin adaptogennych, których główną rolą jest

przystosowanie organizmu do niekorzystnych zmian środowiskowych, zarówno tych

fizycznych jak, i psychicznych. Tarczycę bajkalską cechuje wysoka zawartość flawo-

noidów (ok. 20-26%), z których za najważniejszą oraz występującą w największej


106

ilości (12-17%) uznaje się bajkalinę. Ekstrakty z korzenia tarczycy bajkalskiej wyka-

zują wielokierunkowość działania: przeciwzapalne, przeciwutleniające, przeciwwolno-

rodnikowe, przeciwgrzybicze (zahamowanie rozwoju grzybów z rodzaju Candida),

przeciwbakteryjne (także wobec gronkowca złocistego), przeciwwirusowe (przeciwko

Herpes simplex), przeciwbólowe oraz immunomodulujące (pobudzające fibroblasty

oraz stymulujące regenerację tkanek). W piśmiennictwie potwierdzono także inne

liczne pozytywne oddziaływania tego surowca na organizm ludzki. Z uwagi na

szerokie spektrum działania, roślina ta znajduje zastosowanie w codziennej praktyce

dentystycznej, m.in.:leczeniu uzupełniającym parodontopatii, zapaleń błony śluzowej

jamy ustnej, chronicznych infekcjach bakteryjnych, wirusowych oraz grzybiczych,

profilaktyce chorób dziąseł i przyzębia. Na rynku dostępnych jest kilka preparatów

leczniczych zawierających zespół flawonów o zawartości 65-80% bajkaliny (tzw. anto-

ksyd). Jednoskładnikowym preparatem dostępnym w Polsce jest Baikadent żel i płyn

stomatologiczny [1-3, 7, 15, 16].

5.2. Kwiat bzu czarnego – Sambuci flos

Kwiat bzu pozyskiwany jest z bzu czarnego (z łac. Sambucus nigra) z rodziny

piżmaczkowatych. Jedną z substancji czynnych tej rośliny jest flawonoid – rutozyd

– odpowiedzialny za uszczelnianie naczyń krwionośnych, w skutek czego dochodzi do

zmniejszenia przesięku, odczynu zapalnego oraz obrzęku. Zawarte w bzie czarnym

śluzy odpowiadają dodatkowo za działanie osłaniające. Zastosowanie znajduje

w leczeniu wrzodziejącego zapalenia jamy ustnej, przewlekłych aftach nawrotowych,

liszaju płaskim Wilsona [1, 4].

5.3. Kwiatostan lipy – Tiliaein florescentia

Surowiec pozyskiwany z lipy drobnolistnej (z łac. Tilia cordata) lub szerokolistnej

(z łac. Tilia platyphyllos) z rodziny lipowatych. Ze względu na zawartość flawonoidów,

śluzów, olejków eterycznych i innych, jego zastosowanie jest podobne, jak w przy-

padku kwiatów bzu czarnego [1, 5, 7].

5.4. Ziele fiołka trójbarwnego – Violae tricoloris herba

Rośliną macierzystą jest fiołek trójbarwny (z łac. Viola tricolori) z rodziny fiołko-

watych. Przeciwzapalne działanie przypisywane jest obecności pochodnych kwasu

salicylowego w tej roślinie, natomiast działanie powlekające i łagodzące śluzom.

Polecany do płukania jamy ustnej w przebiegu półpaśca [1, 7].

6. Saponozydy

Saponozydy (saponiny) charakteryzuje działanie m.in. wykrztuśne (korzeń pier-

wiosnka, korzeń mydlnicy, korzeń lukrecji, liść bluszczu), uszczelniające naczynia

włosowate (np. nasiona kasztanowca, kłącze ruszczyka) oraz przeciwzapalne (np. ko-

szyczek nagietka) [1].


107

6.1. Koszyczek nagietka – Calendulae anthodium

Surowiec pochodzący od nagietka lekarskiego (z łac. Calendula officinalis)

– rośliny bogatej w saponozydy, a także flawonoidy, olejki eteryczne i inne. Działanie

przeciwzapalne, przeciwbakteryjne i przeciwgrzybicze, uszczelniające naczynia,

immunomodulujące i regenerujące. Do stosowania zewnętrznego w zapaleniach

i infekcjach jamy ustnej. Preparatem powstałym na jego bazie jest Larimax T w aero-

zolu [1, 4-8].

7. Inne

7.1. Jeżówka purpurowai wąskolistna – Echinacea purpurea et angustifolia

Preparaty z ziela jeżówki działają przede wszystkim immunomodulująco na organizm człowieka. Liczne badania donoszą także o przeciwwirusowym i przeciw-bakteryjnym działaniu tej rośliny.Zastosowanie znajduje w stanach zapalnych gardła, chorobach dziąseł i przyzębia, owrzodzeniach jamy ustnej, ropniach okołozębowych, chorobach wirusowych jamy ustnej (opryszczkowym zapaleniu jamy ustnej, opryszczce zwykłej i nawrotowej, półpaścu). Powszechnym błędem podczas leczenia preparatami na bazie jeżówki, jest stosowanie zbyt niskich dawek. Na polskim rynku dostępnych jest wiele preparatów immunostymulujących zawierających wyciąg z jeżówki, np.: Echinasal syrop, Echinapur tabletki, Echinacea tabletki, Immunal Forte tabletki, Esberitox N płyn doustny, Parodontax pasta do zębów [1, 4, 7].

7.2. Aloes drzewiasty – Aloë arborescens

Charakteryzuje się szerokim spektrum działania i długą tradycją stosowania. W schorzeniach jamy ustnej najbardziej wykorzystywane jest działanie na układ odpornościowy aloesu – działanie immunostymulujące. Preparatami powstałymi na bazie aloesu w Polsce są: Biostymina, której skuteczność potwierdziły liczne badania kliniczne, a także Bioaron C syrop (wzbogacony o witaminę C) [2, 3, 6, 7, 17].

7.3. Propolis

Propolis (kit pszczeli) wytwarzany jest przez pszczoły robotnice z substancji żywicznych zebranych z pąków niektórych drzew, głównie topoli i drzew iglastych. W propolisie wykryto kilkaset różnorodnych związków chemicznych m.in.: flawo-noidy, olejki eteryczne, alkohole, kumaryny, terpeny, sterole, kwasy tłuszczowe, biopierwiastki i inne. Lecznicze działanie propolisu jest efektem synergistycznym zawartych w nim związków chemicznych. Liczne badania kliniczne potwierdzają, że kit pszczeli ma właściwości przeciwzapalne, regenerujące (przyśpieszające procesy gojenia się tkanek), przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwgrzybicze, a także znieczulające. Za pomocą propolisu leczy się liczne schorzenia i infekcje jamy ustnej, w tym opryszczkowe, aftowe i grzybicze zapalenie jamy ustnej, powierzchniowe zapalenie języka, leukoplakię, parodontopatie. Preparatami dostępnymi na Polskim rynku są np.: Propolisol płyn, Propolis Tinctura krople [5, 18, 19].


108

8. Podsumowanie

Preparaty pochodzenia roślinnego stanowią rzeczywiste i potencjalne źródło leków

stomatologicznych. Na polskim rynku farmaceutycznym dostępnych jest wiele leków

wyprodukowanych na bazie wyciągów roślinnych, a dostęp do roślin leczniczych jest

praktycznie nieograniczony. Terapia wspomagająca lekami pochodzenia naturalnego

jest względnie bezpieczna, tania, łatwa w stosowaniu, a przez to wysoce akceptowalna

przez pacjentów, dodatkowo minimalizuje ryzyko wystąpienia działań niepożądanych,

łagodzi objawy choroby, wspomaga leczenie podstawowe i niejednokrotnie ułatwia

utrzymanie odpowiedniej higieny jamy ustnej.

Tabela 1. Tabela przedstawiająca główne działanie farmakologiczne roślin często wykorzystywanych

w periodontologii

Antisepticum (odkażające)

Czosnek pospolity (Allium sativum), arnika

górska (Arnica montana), rdest wężownik

(Commiphora abyssinica), szałwia lekarska

(Salvia officinalis), tarczyca bajkalska

(Scutellaria baicalensis), imbir lekarski

(Zingiber officinale), tymianek pospolity

(Thymus vulgaris), babka lancetowata

(Plantago lanceolata)

Adstringens (ściągające)

Kora dębowa (Quercus cortex), rumianek

pospolity (Chamomilla recutita), oczar

wirginijski (Hamamelis virginiana), orzech

włoski (Juglans regia), rdest wężownik

(Commiphora abyssinica), pięciornik kurze

ziele (Potentilla erecta), dębianki z dębu

galasowego (Quercus infectoria), jeżówka

purpurowa (Echinacea purpurea), arnika

górska (Arnica montana), szałwia lekarska

(Salvia officinalis)

Antiphlogisticum (przeciwzapalne)

Rumianek pospolity (Chamomilla recutita),

arnika górska (Arnica montanta), nagietek

lekarski (Calendula officinalis), babka

lancetowata (Plantago lanceolata), kora

dębowa (Quercus cortex), szałwia lekarska

(Salvia officinalis), tarczyca bajkalska

(Scutellaria baicalensis)


109

Antibioticum (przeciwdrobnoustrojowe)

Cebula (Allium cepa), czosnek (Allium

sativum), aloes drzewiasty (Aloë

arborescens), aloes zwyczajny (Aloë vera),

mięta pieprzowa (Mentha piperita), dębianki

z dębu galasowego (Quercus infectoria)

Antimycoticum (przeciwgrzybicze) Owoc grejpfruta (Citrus paradisis),tarczyca

bajkalska (Scutellaria baicalensis)

Immunostimulans, biostimulans

(immunostymulujące)

Aloes drzewiasty (Aloë arborescens),

jeżówka purpurowa (Echinacea purpurea),

jeżówka wąskolistna (Echinacea angustifolia)

Anaestheticum (miejscowo znieczulające) Mięta pieprzowa (Mentha piperita)

Protectivum (powlekające, osłaniające)

Prawoślaz lekarski (Althaea officinalis),

podbiał pospolity (Tussilago farfara), malwa

różowa (Althaea rosea), babka lancetowata

(Plantago lanceolota), babka zwyczajna

(Plantago major), len zwyczajny (Linumus

itatissimum), lipa drobnolistna (Tilia

cordata), lipa szerokolistna (Tilia

platyphyllos), bez czarny(Sambucus nigra)


Literatura

1. Szalewski L., Szalewska M., Wójcik D., Bożyk A., Berger M., Naturalne surowce roślinne

wykorzystywane w stomatologii, e- Dentico, 2 (54) (2015), s. 102-108

2. Błecha K., Wawer I., Profilaktyka zdrowotna i fitoterapia, BONIMED, 2011, Żywiec

3. Jędrzejko K., Maniara M., Rośliny stomatologiczne świata i ich zróżnicowanie gatunkowe

ze szczególnym uwzględnieniem właściwości leczniczych – analiza statystyczna cech, Ann.

Acad. Med. Siles. 61, 6 (2007), s. 468-476

4. Spyrka A., Zioła w stomatologii, Panacea, 3 (32) (2010), s. 10-12

5. Wysocki J., Nowicka-Falkowska K., Przegląd preparatów pochodzenia roślinnego

stosowanych w stanach dysfunkcji błony śluzowej jamy ustnej i gardła, Polski Przegląd

Otolaryngologiczny, 2 (2013), s. 146-158

6. Szyszkowska A., Koper J., Szczerba J., Puławska M., Zajdel D., The use of medicalplants

in dentaltreatment, Herba Polanica, 56, 1 (2010), s. 97-107 7. Jędrzejko K., Maniara M., Rośliny w leczeniu stomatologicznym na świecie – alfabetyczny

wykaz gatunków i ich właściwości farmakologicznych oraz innych cech użytkowych, Ann. Acad. Med. Siles., 61, 3 (2007), s. 221-248


110

8. Wyganowska-Świątkowska M., Kurhańska-Flisykowska A., Przydatność alternatywnych metod terapeutycznych w stomatologii: ziołolecznictwo tradycyjne i ajurwedyjskie, homeopatia. Przegląd literatury, Przegląd Lekarski, 69, 10 (2012), s. 1153-1155

9. Kędzia A., Działanie olejku z mięty pieprzowej (Oleum menthae piperitae) na bakterie beztlenowe, Postępy Fitoterapii, 4 (2007), s. 192-186

10. Grys A., Kania M., Baraniak J., Rumianek – pospolita roślina zielarska o różnorodnych właściwościach biologicznych i leczniczych, Postępy Fitoterapii, 2 (2014), s. 90-93

11. Kędzia A., Aktywność olejku szałwiowego wobec bakterii beztlenowych, Postępy Fitoterapii, 2 (2006), s. 66-70

12. Kędzia A., Kusiak A., Kochańska B., Kędzia A.W., Półjanowska M., Gębska A., Ziółkowska-Klinkosz M., Wrażliwość bakterii tlenowych na olejek goździkowy (Oleum Caryopylli), Postępy Fitoterapii, 3 (2011), s. 164-168

13. Domańska A., Mertas A., Król W., Flawonoidy jako środki przeciwzapalne w leczeniu chorób przyzębia, Postępy Fitoterapii, 1 (2008), s. 32-36

14. Jaworska-Zaremba M., Mierzwińska-Nastalska E., Swoboda-Kopeć E., Gierkowska J., Ocena wrażliwości grzybów drożdżopodobnych izolowanych w stomatopatiach protetycznych na wybrane, naturalne preparaty o działaniu przeciwgrzybiczym, Protet. Stomatol. LXII, 5 (2012), s. 390-399

15. Lamer-Zarawska E., Tarczyca bajkalska w leczeniu schorzeń przyzębia i niektórych dermatoz o podłożu zapalnym, Twój Przegląd Stomatologiczny, 9 (2011), s. 90-94

16. Niedworok J., Oleszczak A., Starzec R., Badania nad zastosowaniem wyciągu z tarczycy bajkalskiej w leczeniu chorób przyzębia, Postępy Fitoterapii, 4 (2000), s. 13-17

17. Alkiewicz J., Biostymina, Bioaron i Bioaron C – roślinne biostymulatory w praktyce lekarskiej, Postępy Fitoterapii, 4 (2000), s. 18-20

18. Kędzia B., Hołderna-Kędzia E., Wykorzystanie propolisu i miodu w zakażeniach, Postępy Fitoterapii, 4 (2007), s. 202-206

19. Basista-Sołtys K., Filipek B., Potencjał alergogenny propolisu – przegląd danych literaturowych, Alergia Astma Immunologia,18, 1 (2013), s. 32-38

Zastosowanie preparatów pochodzenia roślinnego w chorobach przyzębia i błony

śluzowej jamy ustnej

Współczesna stomatologia coraz częściej powraca do naturalnych metod leczniczych. Korzystne oddzia-

ływanie surowców pochodzenia roślinnego, wspomagające standardowe metody profilaktyczno-lecznicze,

ma znaczenieprzede wszystkim w przypadku chorób przyzębia i błony śluzowej jamy ustnej. Praca

przedstawia, na podstawie piśmiennictwa, opis najczęściej wykorzystywanych roślin w periodontologii

z podziałem na substancje czynne przeważające w ich składzie.

Słowa kluczowe: stomatologia roślinna, surowce roślinne, periodontologia, rośliny medyczne, fitoterapia

The use of medications of plant origin in periodontal and oral mucosa diseases

Modern dentistry increasingly returns to natural healing methods. The beneficial effects of using medical

plants, which supports standard preventive-curative methods, are important especially in periodontal and

oral mucosa diseases. The study, based on the literature, presents a description of the most commonly used

plants in the periodontology, divided into active substances prevailing in their composition.

Keywords: herbal dentistry, herbal materials, periodontology, medical plants, phytotherapy

111

Aleksandra Sentkowska1, Paulina Dróżdż

2, Krystyna Pyrzyńska

3

Napary ziołowe jako źródło związków polifenolowych

1. Zioła

Dobroczynne działanie ziół znane jest już od bardzo dawna. To głównie ono

stworzyło podwaliny medycyny ludowej, stosującej napary różnorakich ziół zarówno

jako leki, jak i trucizny. Już w starotestamentowej Księdze Psalmów pojawia się

wzmianka: „Każesz rosnąć trawie dla bydła i ziołom, by człowiekowi służyły”. Na

przestrzeni wieków definicja pojęcia „ziele” ewoluowała. W „Słowniku języka pol-

skiego” pod redakcją A. Zdanowicza z 1861 roku czytamy: „zioło, ziele to ogólna

nazwa wszelkiej rośliny mającej łodygę zielną tj. miękką, zieloną, trwająca tylko rok

jeden; zioła są też najczęściej roślinami rocznemi” [1]. Jednak niemal w tym samym

czasie pojawia się inna definicja ziela, według której wszystkie gatunki nie zaliczone

do drzew i krzewów i nieposiadające „twardych części” oraz „niszczejące pod gołem

niebem zimą” mogą być uznane za zioła. Według współczesnego słownika języka

polskiego ziele to „roślina o nietrwałych, nadziemnych pędach” a także „taka roślina,

odpowiednio spreparowana, stosowana w lecznictwie i w przemyśle spożywczym” [2].

W ostatnich latach można zauważyć odrodzenie się zainteresowania tymi roślinami.

Okazuje się, że mogą one pomóc przezwyciężyć wiele schorzeń i chorób efektywniej

niż konwencjonalne leki. Tak więc na powrót wraca do łask medycyna naturalna

a wraz z nią zioła w postaci herbatek, jako składniki suplementów i leków oraz

dodatków do kosmetyków. Nowoczesna fitoterapia wykorzystuje same zioła i ich

wyciągi jako leki podstawowe, ale też jako chroniące niektóre narządy wewnętrzne

przed negatywnymi skutkami stosowania chemioterapeutyków, np. antybiotyków.

W warunkach domowych leki ziołowe są pomocne jako zapobiegające środki doraźne

oraz wzmacniające w okresie rekonwalescencji.

Istnieje wiele kryteriów podziału ziół. Już w XVII wieku Linneusz dokonał

podziału ziół ze względu na aromat i wpływ na ludzki organizm

Powstało w ten sposób 10 grup leczniczych a wśród nich afrodyzjaki o piżmowym

zapachu – Ambrosiaca, Hircosa o działaniu zbliżonym do Ambrosiaca lecz o nieprzy-

jemnym zapachu, uspokajające Fragrantia i Spirantia, narkotyczne Nidorosa i Tetra,

pobudzające ludzkie serce Aromatica. Wyróżnione zostały także Nauseosa o działaniu

przeczyszczającym i wywołująca skurcze i mdłości Orgastica, a także odurzająca

Virosa [3]. Dziś ten podział jest ciekawy jedynie ze względów historycznych. Bardziej

1 [email protected], Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski 2 [email protected] Laboratorium Chemii Środowiska Przyrodniczego, Instytut Badawczy Leśnictwa 3 [email protected], Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski

Aleksandra Sentkowska, Paulina Dróżdż, Krystyna Pyrzyńska

112

powszechny jest podział ziół ze względu na działanie. Stosując bardziej lub mniej

precyzyjny podział wyróżnia się od 6 do 36 grup. Z punktu widzenia niniejszej

publikacji należy zwrócić uwagę na grupę ziół wzmacniających system nerwowy

(melisa), uznawanych jako środki przeciwgorączkowe (rumianek), środki pobudzające

apetyt i wspomagające trawienie (dziurawiec). To właśnie prozdrowotne działanie ziół

sprawia, że wciąż upatrujemy w nich leków na nasze dolegliwości, a także preferujemy

preparaty kosmetyczne na bazie ziołowej. Jest to trend ogólnoświatowy. Uprawy ziół

do celów leczniczych i kosmetycznych stanowią potężną część gospodarki takich

krajów jak Niemcy czy Wielka Brytania. W Polsce plantacje zielarskie zajmują

powierzchnię 30 tys. hektarów, a ogólna produkcja ziół oceniana jest na ok. 20 tys. ton

rocznie [4]. Najczęściej uprawianymi gatunkami ziół w Polsce są rumianek pospolity

(Chamomilla recutita), mięta pieprzowa (Mentha piperita), kozłek lekarski (Valeriana

officinalis), dziurawiec zwyczajny (Hypericum perforatum) oraz ostropest plamisty

(Silybum marianum).

Zioła możemy stosować w różnych postaciach jako napary, wywary, nalewki czy

syropy. Napary są bardzo popularnym sposobem przygotowywania ziół do spożycia.

Zioła zalewane są świeżo przegotowaną wodą i odstawiane do zaparzenia. Wywary

powstają natomiast za pomocą gotowania części ziół i mają zastosowanie w przypadku

twardych części roślin, takich jak korzenie, kłącza, nasiona. Zioła zalewane są wodą

o temperaturze pokojowej i gotowane pod przykryciem przez odpowiedni okres czasu.

Ten sposób parzenia polecany jest zwłaszcza dla ziół zawierających duże ilości krzemu

(pokrzywa, skrzyp, podbiał, rdest ptasi). Nalewki to wyciągi z ziół o silnej konsy-

stencji. Otrzymuje się je się najczęściej poprzez wydobycie składników leczniczych

ziół za pomocą mieszanki wody i alkoholu. Syrop natomiast może być przygotowany

z wywaru lub naparu po dodaniu do niego cukru i powolnym podgrzaniu, aż do

zgęstnienia.

Konkretne działanie poszczególnych roślin jest ściśle uzależnione od zawartych

w nich związków chemicznych. Do najczęściej występujących w ziołach związków

należą kwasy polifenolowe, flawonoidy oraz terpeny. Poza nimi zidentyfikowano także

saponiny, antrazwiązki (anatrachinony, antrony, antranole i diantrony) oraz azuleny.

Celem pracy jest przedstawienie znanych i popularnych ziół jako źródła związków

polifenolowych. Porównano zarówno zdolności antyutleniające dziurawca, rumianku

oraz melisy, jak i zawartości wybranych związków polifenolowych. Opisano jak czas

i sposób parzenia ziół wpływa na właściwości prozdrowotne uzyskiwanego naparu.

Celem pracy jest także pokazanie wrzosu jako alternatywnego źródła związków

polifenolowych.

2. Związki polifenolowe

Związki polifenolowe to obszerna grupa substancji chemicznych będących

wtórnymi metabolitami roślinnymi. Do tej pory zidentyfikowanych zostało ok. 8000

tych związków [5]. Grupa ta obejmuje zarówno proste kwasy fenolowe, będące


113

pochodnymi kwasu benzoesowego oraz cynamonowego, a także flawonoidy, taniny

i wiele innych. Cechą charakterystyczną tych związków jest występowanie w ich

strukturze jednego lub wielu pierścieni aromatycznych oraz jednej lub kilku grup

hydroksylowych. Przykładowych przedstawicieli związków polifenolowych przed-

stawia tabela 1.

Najbardziej zróżnicowaną, a zarazem największą grupą związków polifenolowych

są flawonoidy. W latach 30 XX wieku Albert Szent-Gyorgyi dokonał identyfikacji

flawonoidów w owocach cytrusowych. Dotychczas opisano budowę ponad 4000

związków z tej grupy. Cechą wspólną budowy flawonoidów jest występowanie układu

difenylo-propanowego, na który składają się dwa pierścienie benzenowe, połączone

pierścieniem piranu, pironu lub łącznikiem trójwęglowym. Główną strukturę flawo-

noidów przedstawiono na rysunku 1.

Rysunek 1. Schemat struktury flawonoidów [5]

Tabela 1. Struktura wybranych grup związków polifenolowych [5]

Kwasy

benzoesowe

Kwasy hydroksy-

cynamonowe

Kumaryny Naftochinony

Ksantony Stilbeny Chalkony Flawonoidy

O

OH

O

OH

O O O

O

O

O

O

O


114

Modyfikacje w obrębie heterocyklicznego pierścienia C prowadzą do powstania

różnych związków flawonoidowych, takich jak flawony, flawon-3-ole, flawanony,

flawan-3-ole, izoflawony, chalkony oraz antocyjanidyny. Różnorodność tych związ-

ków wynika z możliwej obecności ugrupowań hydroksylowych, metoksylowych,

cukrów prostych powiązanych wiązaniem O- lub C-glikozydowym. Dodatkowo flawo-

noidy mogą tworzyć struktury dimeryczne takie jak: flawonolignany (pochodne

flawanonolu – sylibina), czy estry katechiny (galusan epigalokatechiny) [6, 7]. W tkan-

kach roślinnych większość flawonoidów występuje (obok wolnych aglikonów) w po-

staci połączeń glikozydowych. W części cukrowej najczęściej występuje glukoza, ale

możliwe jest także połączenie z galaktozą, ramnozą, ksylozą, arabinozą oraz kwasem

glukuronowym. Cukry najczęściej przyłączone są do grupy hydroksylowej w pozycji

C-7 we flawonach i izoflawonach, pozycji C-3 i C-7 w strukturach flawonoli oraz C-3

i C-5 w przypadku antocyjanidyn [6]. Glikozydy cechuje większa polarność od agli-

konów, co tłumaczy ich dobrą rozpuszczalność w wodzie oraz dużo łatwiejsze prze-

chodzenie przez błony komórkowe.

2.1. Rola związków polifenolowych w tkankach roślinnych

i w organizmie człowieka

Etymologii wyrazu flawonoidy (łac. flavus – żółty) należy upatrywać w jednej

z funkcji, jakie te związki pełnią w roślinach. Flawonoidy występują we wszystkich

częściach roślin nadając im charakterystyczny kolor. Wpływają na wygląd, smak oraz

aromat pożywienia, które jest ich źródłem. Gromadzą się w powierzchownych war-

stwach tkanek roślinnych, najczęściej w wakuolach. Dodatkowo związki polifenolowe

pełnią w roślinach funkcje naturalnych fungicydów oraz chronią przed szkodliwym

działaniem promieniowania ultrafioletowego. Są one także niezbędne do prawidło-

wego funkcjonowania rośliny; pełnią rolę regulatorów wzrostu oraz uczestniczą

w przepływie energii.

Związki polifenolowe od dawna ceniono za ich właściwości prozdrowotne.

Późniejsze badania dowiodły zdolności tych związków do neutralizacji wolnych

rodników, hamowania peroksydacji lipidów, a nawet obniżenia aktywności enzymów.

Najnowsze badania epidemiologiczne wyraźnie pokazują, że spożywanie produktów

bogatych w związki polifenolowe zmniejsza ryzyko zachorowania na choroby krążenia

i serca, a nawet na choroby nowotworowe [8-11]. Jednakże sam metabolizm związków

polifenolowych oraz mechanizm ich działania in vivo nie został jeszcze dokładnie

poznany i wymaga wielu dalszych badań [12]. Mimo to, nie ma wątpliwości co do

pozytywnego wpływu związków polifenolowych na ludzki organizm. Zaowocowało to

ich wykorzystaniem jako składników leków i suplementów diety. Związki o strukturze

flawonoidowej wchodzą w skład preparatów leczniczych stosowanych w chorobach

serca i zaburzeniach krążenia (rutyna, hesperydyna, diosmina), schorzeniach wątroby

(sylimaryna) oraz w celu łagodzenia objawów menopauzy (izoflawony).


115

Ze względu na prozdrowotne działanie związków polifenolowych zaczęto zwracać

uwagę na ich obecność w codziennej diecie. Badania wykazały, że dzienne spożycie

związków polifenolowych wynosi 780 mg w przypadku kobiet i 1058 mg w przypadku

mężczyzn. Przeszło połowę dziennego spożycia tych związków stanowią kwasy

hydroksycynamonowe, 20-25% flawonoidy, a tylko 1% antocyjanidyny [13]. Naj-

częściej spotykanymi w przyrodzie flawonoidami są flawonole, szczególnie kwerce-

tyna i jej glikozydy. Znaleźć je można w cebuli, herbacie, czerwonym winie czy

owocach. Zawartość związków flawonoidowych w owocach czy warzywach zależy

głównie od temperatury, nasłonecznienia, a także od ich stopnia dojrzałości. Bogatym

źródłem związków polifenolowych są także herbata, wino (szczególnie czerwone) oraz

soki owocowe. Litr soku pomarańczowego zawiera 370-7100 mg związków polifeno-

lowych, co oznacza, że szklanka takiego soku (250 mL) może dostarczyć od 100 mg

do 1,8 g związków polifenolowych [14]. Warzywa zawierają nieco mniej związków

polifenolowych niż owoce, a sam sposób uprawy ma istotny wpływ na zawartość

związków polifenolowych w warzywach; cebula z uprawy ekologicznej zawiera

znacznie więcej flawonoidów niż ta z uprawy konwencjonalnej [15]. Związki polife-

nolowe są także składnikiem wielu dostępnych suplementów diety. Należy jednak

pamiętać, że ich działanie zależy nie tylko od ich dziennego spożycia, lecz również od

stopnia ich wchłaniania oraz dalszych przemian metabolicznych już w ludzkim

organizmie.

3. Antyutleniacze

Antyutleniacze (antyoksydanty, przeciwutleniacze) są to związki, które mają

zdolność do wstrzymania lub spowalniania procesu utleniania danej substancji. Speł-

niają wiec rolę tarczy obronnej, chroniąc nasz organizm przed uszkodzeniami struktur

w komórkach (tzw. stres oksydacyjny). Ogólnie działanie antyutleniaczy polega na

wchodzeniu w reakcje redoks z czynnikami utleniającymi, a zdolność antyutleniająca

określana jest jako zdolność do redukcji prooksydanta czyli substancji mogącej

powodować powstawanie reaktywnych form tlenu lub azotu.

Związki polifenolowe, wraz z karotenoidami, tokoferolami i witaminą C, zaliczane

są do naturalnych składników żywności o charakterze przeciwutleniaczy. Ich działanie

przeciwutleniające polega na eliminowaniu reaktywnych form tlenu i azotu,

neutralizacji (zmiataniu) wolnych rodników, inhibicji enzymów z grupy oksydaz oraz

chelatowaniu jonów metali (głównie żelaza i miedzi). Aktywność przeciwutleniająca

flawonoidów wiąże się z pierścieniową budową cząsteczki mającej sprzężone wiązania

podwójne, jak i z obecnością grup hydroksylowych w tych pierścieniach. Im więcej

grup hydroksylowych posiada cząsteczka danego związku polifenolowego, tym

większe zdolności antyutleniające on wykazuje. Miejsce położenia oraz ilość tych grup

ma wpływ na szybkość procesu utleniania, a także na jego złożoność. Katalizatorami

reakcji utleniania związków fenolowych mogą być niektóre enzymy (katecholaza

i lakaza), a także jony metali (np. miedzi). Drugim czynnikiem wpływającym na


116

aktywność flawonoidów jest delokalizacja niesparowanego elektronu w rodniku flawo-

noidowym. Im lepszym donorem wodoru (lub elektronu) jest flawonoid, tym efektywniej

działa on jako antyutleniacz (co ma związek z ich potencjałem redukcyjnym) [13, 14, 16].

3.1. Metody badania zdolności antyutleniających

Klasyfikacja stosowanych metod badania zdolności antyutleniających jest różno-

rodna. Można je podzielić w zależności od mechanizmu reakcji dezaktywacji rodników

na metody z przeniesieniem pojedynczego elektronu (ang. single electron transfer,

SET) lub z przeniesieniem atomu wodoru (ang. hydrogen atom transfer, HAT).

Mechanizm reakcji i efektywność przeciwutleniacza zależy głównie od wartości

energii dysocjacji wiązania i wartości potencjału jonizacji. Reaktywność antyutle-

niaczy według mechanizmu SET zależy od pH, a przebiegające reakcje są zwykle

wolne [16]. Gdy powstałe produkty pośrednie mają odpowiednio długi czas życia, ich

reakcje wtórne mogą wpływać na uzyskany wynik. Natomiast reakcje przebiegające

według mechanizmu HAT są zwykle szybkie i nie zależą od rozpuszczalnika oraz pH.

Obecność reduktorów i jonów metali daje jednak zawyżone wyniki.

Podobnie jak w przypadku innych pomiarów dotyczących aktywności biologicznej,

można wyróżnić metody wykonywane in vitro oraz in vivo. Testy in vitro są łatwiejsze

do przeprowadzenia, szybsze i mniej kosztowne. Do oceny aktywności antyutleniającej

in vivo wykorzystuje się m.in. zahamowanie utleniania lipoprotein o niskiej gęstości

w plazmie krwi, stopień zahamowania uszkodzeń DNA, pomiary peroksydacji

indukowanej przez układ NADPH/żelazo w mikrosomach wątrobowych czy pomiary

peroksydacji lipidów błon liposomowych narażonych na promieniowanie UV.

Stosowane procedury do określania aktywności przeciwutleniającej można także

podzielić według stosowanych metod analitycznych na metody spektrofotometryczne,

fluorescencyjne, chemiluminescencyjne czy elektrochemiczne. W dalszej części pracy

zostaną omówione najczęściej wykorzystywane metody z detekcją spektrofoto-

metryczną [16].

Metoda FRAP

Metoda oznaczania zdolności redukowania jonów żelaza(III) (ang. ferric ion

reducing antioxidant parameter, FRAP) pozwala na bezpośrednie określenie

redukujących zdolności flawonoidów, ich mieszaniny oraz próbki materiału roślinnego

[17]. Opiera się na reakcji redukcji kompleksu Fe(III) z (2,4,6-tris(2-pirydylo)-1,3,5-

triazyną, a jej produktem jest intensywnie niebieski kompleks Fe(II) (λmax = 593 nm).

Trwałość kompleksu zależy od pH; optymalne warunki występują przy pH 3,6 (bufor

octanowy). Jednak każdy związek (nawet nieposiadający właściwości antyutlenia-

jących) o potencjale redoks niższym niż 0,7 V może zredukować stosowany odczyn-

nik, zawyżając uzyskany wynik. Z drugiej strony nie wszystkie utleniacze redukują

jony Fe(III) z wystarczającą szybkością, dogodną do pomiaru. Ponadto produktem


117

reakcji są jony Fe(II), które np. w reakcji Fentona mogą wytwarzać dodatkowe rodniki

[17].

Metoda CUPRAC

Metoda CUPRAC (ang. cupric reducing antioxidant capacity) jest wariantem

metody FRAP, a wykorzystuje redukcję Cu(II) do Cu(I) [18]. W obecności przeciw-

utleniaczy w środowisku obojętnym powstaje pomarańczowy kompleks Cu(I) z bato-

kuproiną (2,9-dimetylo-4,7-difenylo-1,10-fenantrolina) z maksimum absorbancji przy

długości fali 450 nm lub pomarańczowo-żółty kompleks z neokuproiną (λmax = 490 nm).

Schemat reakcji przedstawia rysunek 2.

Rysunek 2. Schemat reakcji wykorzystywanej w metodzie CUPRAC [19]

Potencjał formalny tego układu wynosi ok. 0,60 V, a więc utlenianie przez Cu(II)

jest bardziej selektywne niż w metodzie FRAP. Oprócz związków polifenolowych

reakcji ulega także witamina C i E. Niektóre związki, np. kwercetyna, reagują bardzo

szybko, ale inne, np. naryngina – bardzo powoli. Stąd konieczność ogrzewania reagen-

tów na łaźni wodnej w temperaturze 50o C przez ok. 30 min [18].

Metoda Folina–Ciocalteu

Metoda Folina–Ciocalteu (FC) opiera się na pomiarze absorbancji kompleksu

powstałego na skutek redukcji soli heteropolikwasów fosforowolframomolibdenowych,

tzw. odczynnika Folina-Ciocalteu. Dokładny wzór odczynnika nie jest znany, jest on

mieszaniną wolframianu sodu, molibdenianu sodu, siarczanu litu, wody bromowej

i stężonych kwasów solnego i fosforowego. W czasie reakcji dochodzi do redukcji

jonów Mo(VI) do Mo(V), co prowadzi do powstania niebieskiego zabarwienia, pocho-

dzącego od kompleksu [PMoW11O40]4-

(λmax = 765 nm).

Metoda ta jest często nazywana metodą oznaczania całkowitej ilości polifenoli

w próbce. Należy jednak pamiętać, że obecność w próbce innych związków nie-

będących polifenolami (np. cukry redukujące, aminy, tiole, jony Cu(I) oraz Fe(II))


118

wpływa na wynik oznaczenia [20]. Zatem metodę Folina-Ciocalteu należy traktować

jako metodę oznaczania zdolności redukującej próbki.

Metoda DPPH

W metodzie tej wykorzystuje się trwały, handlowo dostępny rodnik DPPH˙, czyli

2,2-difenylo-1-pikrylohydrazyl, którego metanolowy roztwór o ciemnofioletowym

zabarwieniu wykazuje pasmo absorpcji w zakresie widzialnym z maksimum przy

515 nm. W wyniku przebiegu reakcji z substancją, która może oddać atom wodoru

następuje spadek intensywności zabarwienia proporcjonalny do zawartości anty-

utleniaczy, a produktem reakcji jest zredukowana forma rodnika 2,2-difenylo-1-

pikrylo-hydrazyna o barwie żółtej (rysunek 3).

Rysunek 3. Schemat reakcji zachodzącej w metodzie DPPH [19]

W przebiegu reakcji można wyróżnić dwa etapy. W pierwszym etapie reakcji

zachodzi proces przeniesienia elektronu z pierścienia B cząsteczki flawonoidu (3’–OH

oraz 4’-OH), natomiast w drugim etapie reagują produkty powstałe w wyniku częścio-

wego utlenienia związków polifenolowych i przypisuje mu się mechanizm HAT [21].

W dalszej części omówiono analizę chromatograficzną naparów oraz wywarów

popularnych ziół (melisa, rumianek, dziurawiec) oraz wrzosu pod kątem zawartości

w nich związków polifenolowych. oraz ich zdolności antyutleniających z wykorzysta-

niem trzech przestawionych powyżej metod (Folina-Ciocalteu, CUPRAC oraz z rod-

nikiem DPPH). Herbaty ziołowe zostały zakupione w lokalnym sklepie i pochodziły

od jednego producenta – firmy Herbapol. Według informacji zioła zostały zebrane

w sezonie 2015 i suszone w temperaturze 25°C. Procedura przygotowania próbek

obejmowała dobór czasu i sposobu przygotowania ekstraktów. Napary otrzymano

przez zalanie 2 g ziela (masa pojedynczej torebki) 50 mL gorącej wody (~95°C)

i parzeniu przez odpowiedni przedział czasowy. Natomiast wywar tych ziół otrzymano

przez dodanie do 2 g herbaty ziołowej 50 mL zimnej wody (10°C) i ogrzewaniu przez

odpowiedni czas.


119

4. Melisa lekarska (Melissa officinalis L.)

Melisa lekarska to jedno z najpopularniejszych ziół stosowanych na sen

i uspokojenie, ale ziele to ma także właściwości pobudzające pamięć i koncentrację.

Płukanki z melisy poleca się osobom zmagającym się z włosami przetłuszczającymi

się czy stanami zapalnymi skóry głowy. Warto wiedzieć, że ekstrakty z melisy są

składnikami szamponów do włosów, a także kremów silnie nawilżających do cery

wrażliwej i płynów do kąpieli. Po zmięciu liści uwalnia się olejek o cytrynowym

aromacie, za który odpowiedzialne są związki terpenowe (cytral, linalol i cytronelal).

Ze względu na ten aromat melisa często nazywana jest cytrynowym zielem [22].

Zawartości poszczególnych związków polifenolowych w naparach i wywarach

melisy w zależności od czasu przygotowania próbki przedstawiono w tabeli 2.

W ekstraktach melisy występują duże ilości rutyny oraz kwasu kawowego. Inne

obecne flawonoidy to kwercetyna i mirycetyna, choć w mniejszych stężeniach.

Tabela 2. Zawartości poszczególnych związków polifenolowych (w mg/L) w wodnych ekstraktach melisy

w zależności od czasu oraz sposobu przygotowania próbki

Związek

Czas, min

Wywar

10 15 20 25 30

Kwercytryna 0,01 0,02 0,03 0,04 0,11

Mirycetyna 0,05 0,09 0,12 0,12 0,16

Rutyna 1,03 2,81 4,59 4,32 3,57

Kwas p-HBA 0,87 1,41 1,28 1,77 1,02

Kwas galusowy 0,02 0,03 0,07 0,28 0,24

Kwas kawowy 3,75 3,77 4,61 5,84 5,82

Kwas p-kumarowy 0,12 0,32 0,36 0,53 0,49

Kwas chlorogenowy 0,09 0,14 0,17 0,26 0,16

Napar

Kwercytryna 0,03 0,05 0,05 0,05 0,06

Mirycetyna 0,05 0,07 0,43 0,44 0,44

Rutyna 6,10 6,67 4,46 4,46 4,47

Kwas p-HBA 1,77 1,25 1.90 1,90 1,90

Kwas galusowy 0,45 0,55 0,50 0,50 0,50

Kwas kawowy 3,94 3,10 3,38 3,39 3,40

Kwas p-kumarowy 0,50 0,52 0,48 0,48 0,48


Źródło:[23]


120

Większe zawartości związków polifenolowych oznaczono w próbkach otrzy-

manych w wyniku parzenia (napar). Wraz z wydłużaniem czasu parzenia zawartości

niektórych związków ulegały zmianie, np. zawartość rutyny i kwasu kawowego rośnie

wraz z wydłużaniem czasu parzenia. Jednak odwrotnych obserwacji dokonano podczas

analizy próbek przygotowanych poprzez gotowanie (wywar). Tu zawartości tych

dwóch związków maleje wraz z wydłużaniem czasu gotowania melisy. Dla niektórych

związków (np. mirycetyny) zaobserwowano wzrost ich zawartości wraz z wydłu-

żaniem czasu zarówno parzenia, jak i gotowania. Należy pamiętać, że związki

polifenolowe w materiale roślinnym mogą występować w różnych miejscach rośliny,

dlatego niektóre z nich są silniej związane z matrycą, co wydłuża czas konieczny do

ich wyekstrahowania. Z drugiej strony wydłużanie czasu ekstrakcji związków

polifenolowych w podwyższonej temperaturze może prowadzić do ich degradacji [24].

Zmiany stężenia głównych związków polifenolowych w naparach melisy w funkcji

czasu parzenia przedstawiono na rysunku 4.

Rysunek 4. Wpływ czasu parzenia na zawartośc związków polifenolowych w naparach melisy

Źródło: [19]

Wyniki otrzymane metodą Folina-Ciocalteu pokazują, że wraz ze wzrostem czasu

parzenia, zdolności antyutleniające naparów melisy rosną (rysunek 5). Dla próbek

przygotowanych przez 15 min parzenia obserwuje się maksimum zdolności anty-

utleniających. Otrzymana wartość jest porównywalna z tą, jaką otrzymano dla czasu

ekstrakcji 30 min. Obserwacje te mogą sugerować, że czas 15 min wystarczy by

wyekstrahować średnio silnie związane z matrycą związki polifenolowe, które przez

kolejne minuty zaczynają ulegać termicznej degradacji. Ich ubytek zostaje wyrównany

związkami, które silniej są związane z matrycą, przez co potrzebny jest zdecydowanie

10 15 20 25 30

0

1

2

3

4

5

6

7

Kwas p-HBA

Kwas p-kumarowy

Kwas kawowy

Rutyna

Zaw

art

ość,

mg

/L

Czas, min


121

dłuższy czas do ich ekstrakcji. Z drugiej strony należy wziąć pod uwagę fakt, że

odczynnik Folina reaguje z innymi związkami obecnymi w próbce a niebędącymi

związkami polifenolowymi, np. z białkami, witaminami, ketonami [20].

Odwrotne zależności uzyskano analizując te same napary metodą CUPRAC

(rysunek 5). Tutaj najmniejszą wartość zdolności antyutleniających otrzymano dla

próbki przygotowanej poprzez 15 min parzenie. Wraz z dalszym wydłużeniem czasu

obserwowano wzrost zdolności antyutleniających uzyskiwanych naparów z maksy-

malną wartości dla próbki otrzymanej dla czasu 30 min. Różnice w wynikach uzyskane

przy zastosowaniu metody FC oraz CUPRAC mogą wynikać z odmiennych środo-

wiska wykorzystywanych reakcji, a także możliwych interferencji od innych niż

polifenole związków stanowiących matrycę badanych materiałów roslinnych.

Rysunek 5. Zależność zdolności antyutleniających naparu melisy od czasu parzenia w metodzie Folina-

Ciocalteu oraz CUPRAC.

Źródło:[19, 21]

Analizowane ekstrakty równolegle poddano analizie metodą z rodnikiem DPPH,

jednak nie stwierdzono istotnych różnic między badaną zdolnością do zmiatania

rodnika a czasem przygotowywania próbki. Niezależnie od czasu zaparzania melisy

uzyskiwano wartość ok. 1,03 mM troloksu/L. Jedynie w przypadku próbek przygoto-

wanych na drodze gotowania obserwowano nieznaczny spadek zdolności anty-

utleniających wraz z wydłużaniem czasu ekstrakcji.

5. Rumianek lekarski (Matricaria chamomilla L.)

Chociaż za ojczyznę rumianku uważa się rejony basenu Morza Śródziemnego, to

dziś jest on rozpowszechniony prawie wszędzie. Surowcem zielarskim są wysuszone

koszyczki kwiatowe, w których znajduje się olejek eteryczny zawierajacy głównie

chamazulen, bisabolol, flawonoidy, kumaryny i sole mineralne. Rumianek ma

właściwości przeciwzapalne i rozkurczające mięśnie. Zewnętrznie stosowany jest jako


122

środek przyspieszający gojenie ran oraz łagodzący alergie skórne. Wewnętrznie można

go stosować w skurczach i podrażnieniach żołądka. Rumianek jest bardzo częstym

dodatkiem do kosmetyków [25]. Zawartości poszczególnych związków polifeno-

lowych oznaczonych w naparze i wywarze tego ziela zestawiono w tabeli 3.

Główne związki polifenolowe w ekstraktach rumianku to apigenina, rutyna, kwas

chlorogenowy, kwas kawowy oraz kwas galusowy. Brak wyraźnej zależności między

zawartością poszczególnych związków a czasem parzenia lub gotowania. Dla

niektórych związków wraz z wydłużaniem czasu przygotowywania naparu obserwo-

wano wzrost ich zawartości, np. kwas chlorogenowy, dla innych trend ten był

odwrotny, np. rutyna (rysunek 6). Podobne obserwacje poczyniono dla próbek otrzy-

manych na drodze gotowania. Hesperydyna w wywarze pojawia się dopiero po 15 min

gotowania próbki, natomiast nie stwierdzono jej obecności w naparach nawet przy

długich czasach ekstrakcji.

Tabela 3. Zawartości poszczególnych związków polifenolowych (w mg/L) w wodnych ekstraktach rumianku

w zależności od czasu oraz sposobu przy gotowania próbki

Związek

Czas (min)

Wywar

10 15 20 25 30

Luteolina 0,31 0,51 0,06 0,09 0,10

Rutyna 1,70 1,27 0,44 0,36 0,29

Apigenina 2,24 2,36 2,29 2,29 2,28

Hesperydyna - 0,09 0,45 0,06 0,02

Kwas p-HBA 0,57 1,63 8,00 0,39 0,48

Kwas galusowy 11,6 9,73 7,14 0,03 0,03

Kwas kawowy 2,00 2,85 2,71 0,95 0,92

Kwas p-kumarowy 0,23 0,10 2,89 0,07 0,09


Napar

Luteolina 0,08 0,01 0,13 0,13 0,13

Rutyna 4,15 3,59 3,22 3,30 3,31

Apigenina 2,69 2,59 2,57 2,57 2,56

Hesperydyna - - - - -

Kwas p-HBA 0,62 0,56 0,79 0,79 0,80

Kwas galusowy 0,09 0,07 0,10 0,10 0,11

Kwas kawowy 0,63 1,12 1,53 1,54 1,54

Kwas p-kumarowy 0,09 0,01 0,11 0,11 0,11


Źródło:[26]


123

Główne związki polifenolowe w ekstraktach rumianku to apigenina, rutyna, kwas

chlorogenowy, kwas kawowy oraz kwas galusowy. Brak wyraźnej zależności między

zawartością poszczególnych związków a czasem parzenia lub gotowania. Dla nie-

których związków wraz z wydłużaniem czasu przygotowywania naparu obserwowano

wzrost ich zawartości, np. kwas chlorogenowy, dla innych trend ten był odwrotny,

np. rutyna (rysunek 6). Podobne obserwacje poczyniono dla próbek otrzymanych na

drodze gotowania. Hesperydyna w wywarze pojawia się dopiero po 15 min gotowania

próbki, natomiast nie stwierdzono jej obecności w naparach nawet przy długich

czasach ekstrakcji.

5 10 15 20 25 300

100

200

300

400

500

Zaw

art

oœ

æ,

mg

/g

Czas, min

Rutyna

Kwas chlorogenowy

Rysunek 6. Zmiana zawartości rutyny i kwasu chlorogenowego w naparach (linia ciągła) i wywarach (linia

przerywana) rumianku w funkcji czasu zaparzania. Źródlo: [26]

Napary i wywary przygotowane z rumianku charakteryzowały się niższymi zdol-

nościami antyutleniającymi w porównaniu do poprzednio omawianych wyników

uzyskanych dla wodnych ekstraktów z melisy. W przypadku wyników uzyskanych

metodą Folina-Ciocalteu zaobserwowano wzrost zdolności antyutleniających od 10 do

25 minut parzenia. Dalsze ogrzewanie powodowało spadek zdolności antyutlenia-

jących (rysunek 7).

Rysunek 7. Zależność zdolności antyutleniąjacych naparu rumianku od czasu parzenia

w metodzie Folina-Ciocalteu i CUPRAC.

Żródło: [26, 27]


124

W przypadku metody z rodnikiem DPPH· uzyskane wyniki były zbliżone do tych,

otrzymanych dla ekstraktów z melisy. Wyniki dla kolejnych próbek nie różniły się

znacząco, zatem można stwierdzić, że wydłużenie czasu parzenia rumianku nie ma

wpływu na zdolności neutralizacji rodnika.

Na rysunku 8 przedstawiono wyniki zdolności antyutleniających uzyskane metodą

CUPRAC i Folina-Ciocalteau dla kilku naparów „herbatek” z rumianku pochodzacych

od różnych producentów [27]. Największą zawartość substancji o właściwościach

antyutleniających zawierał rumianek marki „Naturvit”. W przeciwieństwie do innych

marek, susz ten był najmniej przetworzony i zawierał on całe koszyczki kwiatów

rumianku.

Rysunek 8. Właściwości antyutleniajace uzyskane metodą Folina-Ciocalteau i CUPRAC

dla naparów z rumianku pochodzących od różnych producentów.

Żródło: [28]

Herbapol

Vitax

Belin

Carrefour

Rumianek Fix

Bastek

Posti

Naturvit

King's

Apteo

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Metoda FC

mg kwasu galusowego/L

Herbapol

Vitax

Belin

Carrefour

Rumianek Fix

Bastek

Posti

Naturvit

King's

Apteo

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Metoda CUPRAC

mmole troloksu/L


125

6. Dziurawiec zwyczajny (Hypericum perforatum L.)

Dziurawiec to bylina o żółto-złotych kwiatach, którą można spotkać na łąkach

i obrzeżach lasów. Współczesna fitoterapia poleca dziurawiec jako środek rozkur-

czający na mięśnie gładkie przewodu pokarmowego, dróg żółciowych i naczyń

krwionośnych – odpowiadają za to głównie flawonoidy [4]. Może być stosowany

zewnętrznie w stanach zapalnych jamy ustnej, dziąseł i gardła oraz jako środek

przyspieszający gojenie się ran. Przypisuje się mu także korzystny wpływ na

samopoczucie, co wykorzystuje się w leczeniu zaburzeń nastroju typu depresyjnego.

Za działanie przeciwdepresyjne odpowiada głównie hyperycyna, choć badania

sugerują, że flawonoidy również wykazują podobny profil działania. Olejek eteryczny

powoduje działanie moczopędne, a duże ilości garbników i flawonoidów działają na

drobne naczynia krwionośne, uszczelniając je. Należy jednak pamiętać, że w przy-

padku stosowania preparatów alkoholowych zawierających hyperycynę, może

dochodzić do reakcji fototoksycznej (związek absorbuje promienie nadfioletowe).

Oznacza to, że po zbyt długiej ekspozycji na światło, może wystąpić zaczerwienienie

skóry, pęcherze, wewnętrzne krwawienia i ogólne osłabienie [25].

Zależność zawartości danego związku polifenolowego od czasu gotowania lub

parzenia dziurawca ściśle zależy od sposobu przygotowania ekstraktu. (Tabela 4).

Z reguły w obydwu stosowanych metodach obserwowano wyraźne maksimum

zawartości związku polifenolowego w ekstraktach, po czym w wyniku dalszego

ogrzewania następowała jego termiczna degradacja.

W metodzie Folina-Ciocalteu zaobserwowano wyraźne maksimum zdolności

antyutleniających dla próbek uzyskanych na drodze parzenia przez 15 min (rysunek 9).

Wraz z wydłużaniem czasu tego procesu, zdolności antyutleniające ekstraktów

wyraźnie malały. Natomiast wyniki uzyskane metodą CUPRAC wskazują na wzrost

zdolności antyutleniających wodnych ekstraktów dziurawca wraz ze wzrostem czasu

ich parzenia (rysunek 9).


126

Tabela 4. Zawartości poszczególnych związków polifenolowych (w mg/L) w naparach dziurawca

w zależności od czasu oraz sposobu przygotowania próbki

Związek

Czas (min)

Wywar

10 15 20 25 30

Hesperydyna 3,13 3,69 6,07 3,13 3,69

Katechina 189 229 392 351 250

Kwercetyna 0,34 0,45 1,55 2,36 0,91

Kwercytryna 10,4 11,4 25.1 26,4 16,4

Rutyna 266 319 436 417 366

Kwas galusowy 2,31 2,92 3,24 6,31 2,88

Kwas kawowy 0,65 1,04 1,72 1,48 1,24

Kwas p-kumarowy 0,33 0,40 0,59 0,57 0,48

Kwas chlorogenowy 97,0 136 226 207 148

Napar

Hesperydyna 4,71 4,22 4,02 4,02 4,00

Katechina 445 381 368 363 360

Kwercetyna 1,05 1,43 0,47 0,43 0,40

Kwercytryna 27,0 25,8 22,0 22,0 21,9

Rutyna 475 89,2 86,0 84,9 83,3

Kwas galusowy 3,00 2,37 2,60 2,62 2,63

Kwas kawowy 0,83 1,53 1,61 1,66 1,6

Kwas p-kumarowy 0,23 0,28 0,58 0,60 0,63

Kwas chlorogenowy 200 195 191 189 187

Źródło: [26, 27]

Rysunek 9. Zależność zdolności antyutleniających naparu dziurawca od czasu parzenia w metodzie Folina-

Ciocalteu oraz CUPRAC [19]


127

7. Wrzos zwyczajny (Calluna vulgaris L.)

Wrzos zwyczajny to jedna z szeroko rozprzestrzenionych krzewinek zimno-

zielonych rosnących na terenach leśnych Polski. Porasta suche lasy i torfowiska, znany

jest także jako roślina ozdobna. Surowiec zielarski stanowią górne części pędów oraz

kwiaty wrzosu. Kwiaty wrzosu są bogatym źródłem steroli, triterpenów i kwasów

tłuszczowych oraz związków polifenolowych, takich jak: flawonoidy, kwasy polifeno-

lowe i procyjanidyny [29]. Polifenole występujące w korzeniach wrzosu to głównie

katechiny i procyjanidyny, jednak ich ilość jest na tyle mała w porównaniu do

kwiatów, że zazwyczaj nie stanowią one obiektu badań [30]. Wyciągi z wrzosu stosuje

się najczęściej w stanach zapalnych dróg moczowych, a także pomocniczo w kamicy

moczowej, nieżycie żołądka i jelit [31]. Ponadto napary z wrzosu mogą działać

przeciwzapalnie i antyutleniająco, a także inhibitować monoaminooksydazy [32, 33].

Poza farmacją kwiaty wrzosu wykorzystywane są w kosmetyce, wchodzą w skład

gotowych preparatów ziołowych przeznaczonych do pielęgnacji ciemnych włosów,

a także mieszanek stosowanych do kąpieli leczniczych i kosmetycznych.

Analiza chromatograficzna ekstraktów z kwiatów wrzosu wykazała w nich dużą

zawartość katechiny, epikatechiny, kwercytryny, apigeniny, a także kwasu chloro-

genowego (tabela 5).

Tabela 5. Zawartości głównych związków polifenolowych (w mg/g) w ekstraktach wrzosu leśnego

i ogrodowego

Wrzos

Związek

Leśny Ogrodowy

– biały

Ogrodowy

– fiolet

Ekstrakcja wodą

Apigenina 9,29 4,40 10,3

Kwercytryna 8,14 11,5 16,6

Katechina 66,8 81,5 84,1

Epikatechina 124 = 135

Kwas chlorogenowy 948 607 958

Ekstrakcja 60% roztworem etanolu

Apigenina 11,1 38,1 27,6


Katechina 180 133 95,5

Epikatechina 86,8 - 82,1


Ekstrakcja etanolem

Apigenina 2,26 28,1 14,1


Katechina 117 - 82,1

Epikatechina 70,3 - 125


Żródło:[34]


128

Zawartość flawonoidów zależy od użytego ekstrahenta, największe efektywności

ekstrakcji uzyskano przy zastosowaniu mieszaniny alkoholu etylowego i wody.

Katechiny są łatwo uwalniane podczas ekstrakcji wodnymi roztworami alkoholi,

podczas gdy epikatechiny wodą. Flawonoidy lepiej rozpuszczają się w alkoholach, ale

obecność wody może zwiększyć efektywność tego procesu poprzez zwiększenie

kontaktu matrycy roślinnej z rozpuszczalnikiem [30, 31]. Spośród analizowanych

ekstraktów wrzosowych ekstrakty z kwiatów wrzosu ogrodowego fioletowego są

najbogatszym źródłem związków polifenolowych. Nie stwierdzono obecności epi-

katechiny w żadnym z ekstraktów z białego wrzosu ogrodowego. Różnice w wynikach

otrzymanych dla wrzosu leśnego i ogrodowego o fioletowej barwie kwiatów są

prawdopodobnie spowodowane różnymi warunkami środowiskowymi, w których

rosną wrzosy, m.in. składem gleby czy też dostępnością światła i związków mine-

ralnych.

Przygotowane ekstrakty z kwiatów wrzosu zostały poddane analizie właściwości

antyutleniajacych przy wykorzystaniu metody CUPRAC (rysunek 10). Ekstrakty

z kwiatów wrzosu ogrodowego fioletowego charakteryzowały się najsilniejszymi

właściwościami redukującymi (antyutleniającymi).

Leśny O-fiolet O-biały0

2

4

6

8

10

12

14

mm

mo

l T

r/g

100% etanol 60% etanol

Rysunek 10. Zdolności antyutleniające ekstraktów z kwiatów wrzosu w metodzie CUPRAC.

Żródło: [33, 34]

Ekstrakt z wrzosu ogrodowego fioletowego zawierał także najwięcej związków

polifenolowych (tabela 5) oraz wykazywał najwiekszą zdolność do neutralizacji

wolnych rodników w metodzie DPPH (rysunek 11) w porównaniu do innych badanych

wrzosów. Widać wyraźnie, że zawartość związków polifenolowych w ekstraktach, jak

i ich właściwości antyutlnieniające zależą ściśle od rodzaju i miejsca występowania

wrzosów.


129

Rysunek 11. Zdolności antyutleniających ekstraktów z kwiatów wrzosu w metodzie DPPH. Źródło: [33, 34].

8. Wnioski i podsumowanie

Napary ziołowe są bogatym źródłem związków polifenolowych. Ze wszystkich

analizowanych próbek to napary oraz wywary rumianku charakteryzują się naj-

mniejszą zdolnością antyutleniające spośród wszystkich trzech analizowanych ziół, co

przedstawiono na rysunku 12. W pomiarach prowadzonych z użyciem metody Folina-

Ciocalteu największą zdolność antyutleniające wykazują napary oraz wywary dziu-

rawca, podczas gdy melisa wykazywała największą zdolność antyutleniająca w me-

todzie CUPRAC.


130

Rysunek 12. Porównanie zdolności antyutleniających analizowanych ziół. Źródło [27].

Czas, w jakim próbki dziurawca były zaparzane lub gotowane nie wpływał istotnie

na uzyskane wyniki. Wraz z wydłużaniem czasu przygotowywania próbki, właści-

wości antyutleniające ekstraktów dziurawca w metodzie Folina-Ciocalteu rosły.

Podobną zależność obserwowano dla naparów i wywarów melisy. Odwrotnie zależ-

ności uzyskano z wykorzystaniem metody CUPRAC. Dla próbek melisy wraz

z wydłużeniem czasu parzenia próbek całkowita zawartość związków polifenolowych

malała, podczas gdy dla dziurawca trend był analogiczny jak w metodzie Folina-

Ciocalteu. Dla wszystkich ziół istotnym parametrem przygotowania naparu/wywaru

jest czas.

Wrzos, zarówno leśny, jak i ogrodowy może być alternatywnym źródłem związków

polifenolowych w odniesieniu do popularnie stosowanych ziół. Ekstrakty z jego


131

kwiatów zawierają zwłaszcza duże ilości kwasu chlorogenowego (estru kwasu

kawowego i kwasu chinowego). Badania epidemiologiczne wykazały, że spożycie

kwasu chlorogenowego jako składnika kawy obniża poziom biomarkera wczesnej fazy

stresu oksydacyjnego, jakim jest transpeptydaza γ-glutamylowa [36]. Zawierająca

kwas chlorogenowy zielona kawa jest ostatnio popularnym środkiem na odchudzanie,

gdyż wpływa na metaboloizm glukozy [36].

Należy przypuszczać, że ze względu na swoje właściwości prozdrowotne oraz

trendy panujące obecnie w medycynie i terapii w najbliższym czasie będzie obserwo-

wany wzrost zainteresowania ziołami jako naturalnymi źródłami związków poli-

fenolowych.

Literatura

1. Zdanowicz A., Szyszko M. B., Filipowicz J., Tomaszewicz W., Czepieliński F., Korotyński

W., Trentowski B. F., Słownik języka polskiego, Wilno, 1861 http://eswil.ijp-pan.krakow.pl

2. Doroszewski W., Słownik języka polskiego, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa

1996

3. Dłużewski S., Poczet wielkich fito terapeutów – Karol Linneusz, Panacea, 2 (2006), s. 22-23

4. Stan i perspektywy rozwoju upraw zielarskich oraz sposoby ich wykorzystania, Instytut

Roślin i Przetworów Zielarskich, Polski Komitet Zielarski,

www.zodr.pl/download/technologia/rynekziol.pdf

5. Harbone J., The Flavonoids: Advances in Research since 1986, 1st ed., Chapman and Hall:

London, U.K. 1994

6. Rice-Evans C. A., Miller M., Paganga G., Antioxidant properties of phenolic compounds,

Trends in Plant Science, 2 (1997), s. 152-159

7. Hodek P., Trefil P., Stiborova M., Flavonoids-potent and versatile biologically active

compounds interacting with cytochromes P 450, Chemico-Biological Interaction,

139 (2002), s. 1-2

8. K’Chahar M., Sharma N., Dobhal M. P., Joshi Y. C., Flavonoids: A verastile source

of anticancer drugs, Pharmacognosy Review, 5 (2011), s. 1-12

9. Hertog M. G. L.,Feskengs E. J. M., Kromhout D., Hollman P. C. H.,Katan M. B., Dietary

antioxidant flavonoids and risk of coronary heart disease: the Zuphten Elderly Study.,

The Lancet, 342 (1993), s. 1007-1011

10. Huxley R. R., Neil H. A. A., The relation between dietary intake and coronary heart

disease mortality: a meta-analysis of prospective cohort studies, European Journal

of Clinical Nutrition, 57 (2003), s. 904-908

11. Soto-Vaca A., Gutierrez A., Losso J. N., Xu Z., Finley J. W., Evolution of phenolic

compounds from color and flavour problems to health benefits, Journal of Agricultural

and Food Chemistry, 60 (2012), s. 6658-6677

12. del Rio D., BorgesG.,Crozier A., Berry flavonoids and polyphenols: bioavailability and

evidence of protective effect, British Journal of Nutrition, 104 (2010) (Supl 3), s. S67-S90

13. Stevenson D., Hurst R., Polyphenolic phytochemicals – just antioxidants or much more?,

Cellular and Molecular Life Science, 64 (2007), s. 2900-2916


132

14. Podsędek A., Sosnowska D., Łoś J., Ocena efektywności przeciwrodnikowej polifenoli

wybranych warzyw, w monografii „Flawonoidy i ich zastosowanie”, (red. S. Kopacz)

Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, (2004) s. 266-276

15. Wawer I., Aronia polski paradoks, Wydawnictwo Agropharm 2006

16. Ou B., Huang D., Woodill-Hampsch M., Flanagan J. A., Deemer E. K., Analysis

of antioxidant activities of common vegetables employing oxygen radical absorbance

capacity (ORAC) and ferric reducing antioxidant power (FRAP) assays: a comparative

study, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50 (2002), s. 3122-3128

17. Pulido R., Bravo L., Saura-Calisxto F., Antioxidant activity of dietary polyphenols as

determined by a modified ferric reducing/antioxidant power assay, Journal of Agricultural

and Food Chemistry, 48 (2000), s. 3396-3402

18. Apak R., Guclu K., Ozyurek M., Karademir S. E., Ercag E., Mechanism and antioxidant

capacity assays and the CUPRAC (cupric ion reducing antioxidant capacity) assay,

Michrochimica Acta, 160 (2008), s. 413-419

19. Sentkowska A., Badanie mechanizmów retencji związków biologicznie aktywnych

w chromatografii oddziaływań hydrofilowych, praca doktorska, Warszawa 2015

20. Everette J. D., Bryant Q. M., Green A. M., Abbey Y. A., Wangila G. W., Walker R. B.,

Through study of reactivity of various compound classes toward the Folin-Ciocalteu

reagent, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 58 (2010), s. 8139-8144

21. Pyrzyńska K., Pękal A., Application of free radical diphenylpicrylhydrazyl (DPPH) to esti-

mate the antioxidant capacity of food samples, Analytical Methods, 5 (2013) s. 4288-4295

22. Fecka I., Turek S., Determination of water-soluble phenolic compounds in comercial

herbal teas from Lamiaceae: pepermint, melissa and sage, Journal of Agriculrural and

Food Chemistry, 55 (2007), s. 10908-10917

23. Sentkowska A., Biesaga M., Pyrzyńska K., Polyphenolic composition and antioxidant

properties of Lemon balm (Melissa officinalis L.) extract affected by different brewing

processes, International Journal of Food Properties, 18 (2015), s. 2009-2014

24. Biesaga M., Influence of extraction methods on stability of flavonoids, Journal

of Chromatography A, 121 (2011), s. 2505-2512

25. Kawałko M. J., Historie ziołowe, Krajowa Agencja Wydawnicza, Lublin 1986

26. Sentkowska A., Biesaga M., Pyrzyńska K., Effects of brewing process on phenolic

compounds and antioxidant activity of herbs, Food Science and Biotechnology, 35 (2016)

s. 965-970 27. Sentkowska A., Biesaga M., Pyrzyńska K., Zastosowanie chromatografii oddziaływań

hydrofilowych w analizie ziół, w monografii Flawonoidy I ich zastosowanie (Red. M. Kopacz), Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, (2014) s. 281-288

28. Zalewska A., Badanie właściwości antyutleniajacych naparów z rumianku, Praca licencjacka, Wydział Chemii Uniwersytet Warsawski (2016)

29. Monschein M., Nira J. I., Kunert O., Bucar F., Phytochemistry of heather (Calluna vulgaris (L.) Hull) and its altitudinal alteration, Phytochemistry Review, 9, (2010), s. 205-215

30. Jalal M. A. F., Read D. J., Haslam E., Phenolic composition and its seasonal variation in Calluna vulgaris, Phytochemistry, 21, (1982), s. 1397-1401

31. Hooper L., Cassidy A., A review of the health care potential of bioactive compounds, Journal Science of Food and Agriculture, 86, (2006), s. 1805-1813

32. Saaby L., Rasmussen H. B., Jager A. K., MAO-A inhibitory activity of quercetin from Calluna vulgaris (L.) Hull., Journal of Ethnopharmacology, 121, (2009), s. 178-181


133

33. Deliorman-Orhan D., Şeno S., Kartal M., Orhan I., Assessment of antiradical potential of Calluna vulgaris (L.) Hull and its major flavonoid, Journal of Science and Food Agriculture,89, (2009), s. 809-814

34. Dróżdż P., Sentkowska A., Pyrzynska K., Biophenols and antioxidant activity in wild and cultivated heather, Natural Products Research, (2016), doi: 10.1080/14786419.2016.1222389

35. Dróżdż P., Sentkowska A., Pyrzyńska K., Porównanie zawartości flawonoidów w ekstraktach z wrzosu ogrodowego i leśnego, Współczesne aspekty badań flawonoidów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2016, ISBN: 978-83-7934-107-8, s. 142-148

36. Kołodziejczyk-Czepas J., Szejk M., Pawlak A.,Żbikowska H. M., Właściwości przeciwutleniające kwasu kawowego i jego pochodnych, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 3 (2015), 5-17

Napary ziołowe jak o źródło związków polifenolowych

Dobroczynne działanie ziół znane jest już od bardzo dawna. Do dziś popularne jest picie herbatek

ziołowych oraz dodawanie ziół do wyrobów spożywczych i kosmetycznych. Swoje właściwości zioła

zawdzięczają występowaniu w nich wielu związków polifenolowych, które były przedmiotem badań

opisanych w niniejszej pracy. Związki te pełnią kluczowe funkcje biologiczne, m.in. chronią przed

szkodliwym działaniem promieniowania ultrafioletowego, są uznawane za naturalne przeciwutleniacze

i fungicydy oraz pełną rolę barwników. Dziś w dobie triumfu medycyny estetycznej i pogoni za wieczną

młodością, stają się ciekawym obiektem badań ze względu na swoje właściwości antyutleniające, które

mogą chronić komórki (np. skóry) przed reaktywnymi formami tlenu i azotu.

Wysokosprawna chromatografia cieczowa została zastosowana do analizy związków polifenolowych

w naparach dziurawca (Hypericum perforatum), melisy (Melissa officinalis) oraz rumianku (Matricaria

chamomilla). Optymalizowany został zarówno sposób jak i czas parzenia poszczególnych ziół. Wszystkie

próbki zostałyr ównolegle poddane analizie na całkowitą zawartość związków polifenolowych metodą

Folina-Ciocalteu oraz określono ich właściwości redukujace z zastosowaniem metody CUPRAC.

Oznaczono także zawartość głównych związków polifenolowych oraz właściwości antyutleniajace

w ekstraktach wodnych, etanolowych oraz wodno-etanolowych kwiatów wrzosu leśnego i ogrodowego.

Słowa kluczowe: zdolności antyutleniające, rumianek, dziurawiec, melisa, wrzos.

Herbal infusions as a source of polyphenolic compounds

The beneficial effect of herbs has been known for a long time. Herbal infusions and the addition of herbs to

food products and cosmetics is still very popular today. Herbs owe their properties from the polyphenolic

compounds widely occur in plants. They were the object of interest of this work. These compounds play

very important biological functions, including the protection against the harmful effects of the ultraviolet

radiation. They are also considered as natural antioxidants, fungicides and dyes. It is believed that these

compounds may play an important role in the prevention of many diseases include cancer and heart

disease. Today, in the era of the triumph of aesthetic medicine and the quest for eternal youth, they become

an interesting object of study because of its antioxidizing properties that can protect cells (eg. the skin)

against reactive forms of oxygen and nitrogen.

High performance liquid chromatography was used for the analysis of polyphenolic compounds in

infusions and decotions of John's wort (Hypericum perforatum), lemon balm (Melissa officinalis) and

chamomile (Matricaria chamomilla). Both the manner of herbs preparation as well as the time

of extraction were investigated. For all samples the total content of polyphenolic compounds using Folina-

Ciocalteu assay and antioxidant activity using CUPRAC method were evaluated. The conetent of the main

polyphenolic compounds and the antioxidant properties of aqueous, ethanol and water-ethanol extractsof

forest and garden cultivated Calluna vullgaris plants were determined.

134

Agnieszka Synowiec-Wojtarowicz1, Magdalena Kimsa-Dudek

2, Marcin Szczesio

3,

Magdalena Piętak3, Aleksandra Sklarek

3, Barbara Woźniak

3, Maria Zawadzka

3

Wpływ substancji słodzących

na właściwości antyoksydacyjne wybranych napojów

1. Wstęp

Wyniki badań przeprowadzonych w ostatnich latach wyraźnie wskazują, że reakcje

wolnorodnikowe przebiegające z udziałem reaktywnych form tlenu leżą u podłoża

procesów prowadzących do przedwczesnego starzenia się organizmu oraz

wzrostu zapadalności na choroby cywilizacyjne [1, 2]. W związku z tym we

współczesnym społeczeństwie rośnie świadomość konsumentów i ich zaintere-

sowanie dietą bogatą w substancje bioaktywne, mającą na celu ograniczenie

skutków stresu oksydacyjnego [3].

Kawa i herbata są jednymi z najpopularniejszych napojów spożywanych na

całym świecie, będących cennym źródłem substancji o działaniu przeciwutle-

niającym. Aktywność antyoksydacyjna kawy wynika głównie z obecności

w naparach kwasu chlorogenowego, ferulowego, kawowego i kwasów kumaro-

wych. Właściwości antyoksydacyjne kawy zależą nie tylko od jej gatunku

(Robusta czy Arabica), ale również od stopnia wypalenia ziaren lub sposobu

przyrządzania naparów [4, 5]. Palenie ziaren kawy jest procesem, przeprowa-

dzanym z zastosowaniem różnego czasu i temperatury, podczas którego nastę-

pują zmiany w składzie chemicznym, co może skutkować zmianą aktywności

biologicznej gotowych naparów. Nie bez znaczenia pozostaje także wybór

techniki palenia ziaren kawy, a powstające w trakcie tego procesu produkty

reakcji Maillarda znacząco wpływają na właściwości antyoksydacyjne naparów

kawy [6].

Popularność naparów herbacianych wynika zarówno z ich właściwości

sensorycznych jak i prozdrowotnych. Skład świeżych liści herbaty to praw-

dziwe bogactwo antyoksydantów, gdyż około 40% suchej masy stanowią

1 [email protected], Katedra i Zakład Żywności i Żywienia Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem

Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach 2 [email protected], Katedra i Zakład Żywności i Żywienia Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem

Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach 3 [email protected], Koło naukowe FarmFood przy Katedrze i Zakładzie Żywności i Żywienia

Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu Śląski Uniwersytet Medyczny

w Katowicach

Wpływ substancji słodzących na właściwości antyoksydacyjne wybranych napojów

135

polifenole, wśród których najliczniejszą grupą są katechiny. Na szczególną

uwagę zasługują galusan epigalokatechiny, epigalokatechina, epikatechina i ga-

lusan epikatechiny, odpowiadające za właściwości antyoksydacyjne naparów

herbacianych. W liściach herbaty obecne są również niewielkie ilości gliko-

zydów kwercetyny czy kemferolu [7-9]. Katechiny dzięki swojej budowie

hamują powstawanie i wychwytują wolne rodniki oraz posiadają zdolność

chelatowania jonów metali przejściowych będących katalizatorami reakcji

wolnorodnikowych. Ponadto katechiny mogą obniżać aktywność enzymów

uczestniczących w wytwarzaniu wolnych rodników, jednocześnie powodując

wzrost aktywności enzymów o działaniu przeciwutleniającym [10]. Najsil-

niejsze właściwości antyoksydacyjne wśród związków bioaktywnych herbaty

wykazuje galusan epigalokatechiny [11].

O zawartości składników bioaktywnych w naparach herbacianych i kawo-

wych decyduje rodzaj surowca, stopień jego dojrzałości, rozdrobnienia oraz

procesy technologiczne, którym poddawane są liście herbaty. Najważniejszym

etapem produkcji herbaty, w znacznym stopniu wpływającym na jej walory

przeciwutleniające, jest proces fermentacji, który dzieli herbaty na różne

rodzaje. W zależności od czasu trwania procesu fermentacji wyróżniamy her-

baty czarne (o pełnej fermentacji), czerwone (30-50%) oraz herbatę białą

i zieloną, będące produktami niefermentowanymi [12-14].

Powszechnie stosowana zarówno do słodzenia naparów kawy czy herbaty

oraz w technologii żywności sacharoza coraz częściej zastępowana jest innymi

substancjami słodzącymi, zarówno pochodzenia naturalnego jak i syntetycz-

nego. Głównym celem ich stosowania jest obniżenie wartości energetycznej

produktów spożywczych i nadanie im słodkiego smaku, nie powodując jedno-

cześnie podwyższenia poziomu glukozy we krwi. Stosowanie substancji

słodzących może wpływać korzystnie na organizm, ale może również nieść

ryzyko wystąpienia negatywnych skutków zdrowotnych [15, 16]. Substancje

słodzące uznaje się za bezpieczne, jeśli ich spożycie nie przekracza ADI

(Acceptable Daily Intake), czyli takiej ilości substancji, którą człowiek może

spożyć w ciągu dnia bez ryzyka wystąpienia negatywnych skutków zdro-

wotnych [17].

Jednym z najpopularniejszych zamienników cukru stołowego jest fruktoza,

będąca cukrem prostym powszechnie występującym w owocach czy miodzie.

Fruktoza jest najsłodszym związkiem naturalnym wśród sacharydów, a zainte-

resowanie fruktozą, jako zamiennikiem sacharozy wynika z jej niskiego

indeksu glikemicznego, w porównaniu do czystej glukozy. Jednak liczne

badania naukowe wskazują, że nadmierne spożycie fruktozy może korelować

Agnieszka Synowiec-Wojtarowicz, Magdalena Kimsa-Dudek, Marcin Szczesio, Magdalena Piętak,

Aleksandra Sklarek, Barbara Woźniak, Maria Zawadzka

136

z wystąpieniem hipertriglicerydemii, stłuszczenia wątroby i insulinooporności

[18, 19]. Pod koniec 2011 roku Komisja Europejska dopuściła do stosowania

słodziki zawierające stewię. Glikozydy stewiolowe charakteryzują się około

300-400 razy słodszym smakiem od cukru stołowego, a dodatkowo nie dostar-

czają do organizmu energii, z uwagi na fakt, że nie są wchłaniane w przewodzie

pokarmowym. Słodziki stewiolowe nie powodują nagłego wzrostu stężenia

glukozy we krwi, dlatego mogą być stosowane przez osoby chorujące na

cukrzycę czy fenyloketonurię. Glikozydy stewiolowe są całkowicie natural-

nymi substancjami cechującymi się dobrym smakiem oraz bezpieczeństwem,

gdyż w badaniach naukowych nie stwierdzono ich szkodliwego działania na

organizm człowieka [20, 21]. Z kolei do grupy półsyntetycznych substancji

słodzących należy ksylitol, również charakteryzujący się niższym indeksem

glikemicznym i o 40% mniejszą kalorycznością niż sacharoza i dlatego stanowi

doskonałą alternatywę dla diabetyków i osób odchudzających się. Ponadto

ksylitol wykazuje działanie przeciwbakteryjne, a także zwiększa przyswajanie

wapnia, dlatego polecany jest osobom zagrożonym osteoporozą. Ksylitol nie

wpływa toksycznie na organizm człowieka, jedynie u osób nieprzyzwycza-

jonych do spożywania alkoholi cukrowych może wystąpić lekki efekt prze-

czyszczający [22]. Do syntetycznych substancji słodzących należy aspartam,

będący dipeptydem, który po spożyciu jest rozkładany w jelicie cienkim do

kwasu asparaginowego, fenyloalaniny i metanolu. Słodycz aspartamu w porów-

naniu do sacharozy jest około 180 krotnie wyższa, a na poziomie 40 mg/kg

m.c./dobę wyznaczono jego dopuszczalne ADI. Z uwagi na obecność fenylo-

alaniny słodziki oraz produkty spożywcze zawierające w swoim składzie aspar-

tam nie mogą być stosowane przez chorych na fenyloketonurię. Pomimo wielu

niepokojących doniesień dotyczących negatywnych skutków zdrowotnych

wynikających ze stosowania aspartamu jako środka słodzącego, EFSA w 2013

roku opublikowała raport, z którego wynika, że spożywanie aspartamu w daw-

kach nieprzekraczających ADI jest nieszkodliwe dla człowieka [23, 24].

W związku z codziennym spożywaniem napojów bogatych w substancje

o działaniu antyoksydacyjnym i popularnością słodzików, będących niskokalo-

rycznym odpowiednikiem sacharozy, za nadrzędny cel pracy przyjęto ocenę

wpływu wybranych substancji słodzących na właściwości antyoksydacyjne

naparów kawy i herbaty czarnej.


137

2. Materiały i metody

2.1. Odczynniki i roztwory

Odczynnik ABTS (kwas 2,2’-azynobis(3-etylobenzotiazolino-6-sulfonowy)), kwas

galusowy, Trolox (kwas 6 hydroksy-2,5,7,8-tetrametylochromono-2-hydroksylowy),

odczynnik fenolowy Folina-Ciocalteu’a oraz nadsiarczan potasu (K2S2O8) zakupiono

w Sigma Aldrich (Niemcy), a alkohol etylowy (96%) i bezwodny węglan sodu (cz.d.a)

w firmie Chempur (Polska).

2.2. Aparatura i sprzęt pomiarowy

Palarka do kawy Gene Cafe CBR 101, Grano Verde, Polska;

Ekspres ciśnieniowy z funkcją mielenia, Saeco, Włochy;

Spektrofotometry: SP-830 Plus, Metertech, Tajwan; UV2 Unicam UV/VIS,

Wielka Brytania;

Wagi: Radwag WPS 1200/C, Polska; Scaltec SBC 31, Scaltec Instruments,

Niemcy;

Cieplarka Inducell, BMT Medical Technology, Czechy.

2.3. Surowce i substancje słodzące

Kawa arabska (Coffea Arabica L.), Brazylia;

Kawa kongijska Robusta (Coffea canephora Pierre ex A.), Togo;

Czarna herbata liściasta (Camellia sinensis (L.) Kuntze), herbata cejlońska

Orange Pekoe – duży liść, Sri Lanka;

Czarna herbata ekspresowa, herbata cejlońska – granulat, Sri Lanka;

Aspartam – słodzik stołowy w tabletkach, postać – tabletka, skład: aspartam,

L-leucyna, substancja wypełniająca, skrobia kukurydziana;

Stewia (Stevia rebaudiana Bertoni) – postać – puder, skład: 98% stewia, 2%

maltodekstryna;

Ksylitol – cukier brzozowy, postać – proszek, skład: 100% ksylitol;

Fruktoza, postać – proszek, skład: 99,9% fruktoza.

2.4. Materiał badawczy

Materiałem użytym do badań były napary kawy arabskiej i kawy Robusta oraz

napary czarnej herbaty liściastej i ekspresowej. Do oceny wpływu substancji

słodzących na właściwości antyoksydacyjne badanych naparów użyto dostępnych

w handlu: fruktozy, aspartamu, stewii i ksylitolu. Badaniem objęto napary bez do-

datków oraz mieszaniny naparów z substancjami słodzącymi.

Do badań wykorzystano 2 gatunki kawy surowej: Arabica i Robusta, które zaku-

piono w hurtowni. Zielone ziarna kawy palono w palarce do kawy (Gene Cafe)

w temperaturze 230°C przez 12 minut. Temperaturę i czas palenia dobrano zgodnie

z zaleceniami producenta palarki. Napary (200 ml) sporządzano po ostudzeniu ziaren,



138

każdorazowo z 6 g badanej kawy, w ekspresie z funkcją mielenia ziaren. W celu

przygotowania naparów herbat odważone próbki 2g herbaty liściastej lub torebkę

herbaty ekspresowej (2g) zalewano 200 ml wody o temperaturze 95°C i parzono przez

3-5 minut.

Następnie napary (R – Robusta, A – Arabica, E – herbata ekspresowa, L – herbata

liściasta) podzielono na dwie grupy: z dodatkiem (R1, R2, R3, R4, A1, A2, A3, A4,

E1, E2, E3, E4, L1, L2, L3, L4) i bez dodatku substancji słodzących (R0, A0, E0, L0),

po ostudzeniu, przesączono i pobrano próbki do oznaczeń. Substancje słodzące:

aspartam (1), stewię (2) ksylitol (3) oraz fruktozę (4) dodawano do naparów

w ilościach zalecanych przez producentów: aspartam 1 tabletkę na 200 ml, stewię ½

łyżeczki (2,5 g) na 200 ml, ksylitol 1,5 łyżeczki (7,5g) na 200 ml naparów oraz

fruktozę 1 łyżkę (5g) na 200 ml naparów. Substancje słodzące dodawano do naparów,

zgodnie z informacją znajdującą się na opakowaniu słodzików, zaraz po zaparzeniu

naparów (stewia), po ich częściowym wystudzeniu (aspartam) i po całkowitym

wystudzeniu (fruktoza i ksylitol).

Przygotowano również roztwory substancji słodzących rozpuszczonych jedynie

w wodzie, dodając do 200 ml wody taką samą ilość substancji słodzących jak do

naparów kawy i herbaty, po ostygnięciu roztwory sączono i oznaczono w nich stężenie

polifenoli i potencjał antyoksydacyjny.

2.5. Oznaczanie potencjału antyoksydacyjnego metodą ABTS

Całkowity potencjał antyoksydacyjny prób badanych i kontrolnych oznaczono

w oparciu o metodę ABTS [25]. Zasada metody polega na bezpośrednim generowaniu

rodników ABTS•+

w wyniku utleniania ABTS przez nadsiarczan potasu. Dodatek

przeciwutleniacza powoduje redukcję kationorodnika do ABTS i obniżenie intensyw-

ności zabarwienia roztworu, mierzonego spektrofotometrycznie przy długości fali 734 nm.

W oznaczeniu wykorzystano roztwór ABTS o stężeniu 7 mmol/l, który przygo-

towano przez rozpuszczenie 0,096 g ABTS w 25 ml wody dejonizowanej oraz roztwór

K2S2O8 o stężeniu 2,45 mmol/l, przygotowany przez rozpuszczenie 0,033 g K2S2O8

z 50 ml wody dejonizowanej. Następnie roztwory zmieszano w stosunku objętościo-

wym 2:1 i pozostawiano w zaciemnionym miejscu na 16 godzin. Przed przystąpieniem

do oznaczeń roztwór kationorodnika rozcieńczano 35-krotnie 96% roztworem etanolu,

tak aby uzyskać absorbancję 0,700± 0,02 przy długości fali 734 nm.

Aby oznaczyć potencjał antyoksydacyjny pobierano 40 μl rozcieńczonych naparów,

mieszanin naparów z substancjami słodzącymi lub próby odczynnikowej i dodawano

4 ml roztworu kationorodnika. Roztwory mieszano i prowadzono inkubację w tempe-

raturze pokojowej przez 10 minut, następnie mierzono ich absorbancję przy 734 nm.

Wykorzystując wartość absorbancji dla próby odczynnikowej (40 μl etanol/woda/

woda+etanol + 4 ml odczynnika ABTS) i prób badanych obliczono procent redukcji,

a następnie z równania krzywej wzorcowej sporządzonej dla roztworu Troloxu

w zakresie stężeń 10-1000 μmol/l obliczono wartość potencjału antyoksydacyjnego.


139

2.6. Oznaczanie stężenia polifenoli

Stężenie polifenoli oznaczono kolorymetrycznie w oparciu o metodę Folina

Ciocalteu’a (F-C) [26]. Zasada metody polega na barwnej reakcji polifenoli

z odczynnikiem F-C w środowisku zasadowym, które uzyskuje się przez dodanie 20%

roztworu węglanu sodu. W takich warunkach powstaje anion fenolowy, który redukuje

odczynnik F-C. Mechanizm reakcji polega na redukcji molidbenianu (VI), jednego ze

składników odczynnika F-C, do molibdenianu (V), czemu towarzyszy zmiana zabar-

wienia roztworu odczytywana przy długości fali 765 nm. Natężenie barwy roztworu

jest wprost proporcjonalne do stężenia polifenoli w próbce.

Aby oznaczyć stężenie polifenoli pobierano 1,2 ml rozcieńczonych naparów,

mieszanin naparów z substancjami słodzącymi lub próby odczynnikowej i dodawano

750 μl odczynnika F-C i inkubowano 3 minuty. Następnie dodawano 750 μl 20%

roztworu węglanu sodu, uzupełniano wodą destylowaną do objętości 6 ml i inkubo-

wano przez 30 minut, a następnie mierzono absorbancję próbek przy 765 nm. Próbę

odczynnikową wykonano dokładnie tak samo jak próby badane, zamiast 1,2 ml próbki

dodawano wodę.

Stężenie polifenoli dla badanych prób wyliczono z równania krzywej wzorcowej

sporządzonej dla roztworu kwasu galusowego w zakresie stężeń 10-100 mg/l.

Wszystkie oznaczania wykonano w trzech powtórzeniach, a otrzymane wyniki

poddano opracowaniu statystycznemu. Obliczono wartości podstawowych parametrów

opisowych: średnią arytmetyczną i odchylenie standardowe. Porównanie pomiędzy

badanymi próbami wykonano z zastosowaniem testu ANOVA, wykorzystując program

komputerowy STATISTICA 10.0.

3. Omówienie wyników

Przedstawione w pracy wyniki uzyskano wykonując 3 serie oznaczeń. Badaniom

poddano napary kawy Arabica, Robusta oraz czarnej herbaty liściastej i ekspresowej

z dodatkiem lub bez dodatku substancji słodzących, w których oznaczono stężenie

polifenoli i całkowity potencjał antyoksydacyjny. Wyniki otrzymane dla roztworów

substancji słodzących rozpuszczonych jedynie w wodzie nie różniły się od wyników

uzyskanych dla prób odczynnikowych.

3.1. Całkowity potencjał antyoksydacyjny

Najwyższy potencjał antyoksydacyjny wśród badanych naparów bez dodatku

substancji słodzących oznaczono w naparze kawy Arabica (10,1 mmol/l Troloxu),

a najniższy w naparze czarnej herbaty liściastej (3,8 mmol/l Troloxu) (wykres 1).

Dodatek do naparów kawy Robusta aspartamu, ksylitolu lub fruktozy spowodował

istotny statystycznie wzrost potencjału antyoksydacyjnego w odniesieniu do naparu

bez dodatku substancji słodzących odpowiednio o 13% (aspartam i ksylitol) i 30%

(fruktoza). W naparach kawy Arabica z dodatkiem stewii lub ksylitolu stwierdzono

istotne statystycznie obniżenie potencjału antyoksydacyjnego o około 30% (stewia)



140

i 40% (ksylitol), a w naparach z dodatkiem fruktozy stwierdzono wzrost aktywności

antyoksydacyjnej.

Napary czarnej herbaty ekspresowej z dodatkiem aspartamu, ksylitolu lub fruktozy

charakteryzowały się wyższym potencjałem antyoksydacyjnym w odniesieniu do

naparu bez dodatku substancji słodzących, odpowiednio o 20, 35 i 65%. W naparach

herbaty liściastej zanotowano wzrost aktywności antyoksydacyjnej jedynie w próbkach

z dodatkiem aspartamu i stewii.

3.2. Stężenie polifenoli

Wśród badanych naparów bez dodatku substancji słodzących najwyższe stężenie

polifenoli oznaczono w naparach kawy Robusta (~121 mg/l), zaś najniższe w naparach

czarnej herbaty liściastej (~42 mg/l) (wykres 2).

Dodatek do naparów kawy Robusta wszystkich badanych substancji słodzących

spowodował istotny statystycznie wzrost stężenia polifenoli, średnio o około 8% dla

próbek z aspartamem, stewią i ksylitolem oraz o około 14% dla naparów z dodatkiem

fruktozy. Z kolei wzrost stężenia polifenoli w naparach kawy Arabica zanotowano

jedynie w próbkach z dodatkiem fruktozy. Zaś w naparach z dodatkiem stewii lub

ksylitolu zanotowano istotne statystycznie obniżenie stężenia polifenoli odpowiednio

o 30% i 40%.

W naparach czarnej herbaty ekspresowej z dodatkiem fruktozy stwierdzono istotny

wzrost stężenia polifenoli o około 10% w odniesieniu do naparów bez fruktozy.

Dodatek do naparów herbaty ekspresowej pozostałych substancji słodzących nie

spowodował istotnych zmian stężenia polifenoli. W naparach herbaty liściastej jedynie

w próbkach z dodatkiem aspartamu lub stewii stwierdzono istotny wzrost stężenia

polifenoli o około 18%.

4. Dyskusja

Kawa i herbata stanowią jedno z najczęstszych źródeł antyoksydantów w diecie

człowieka. Jednak w zależności od gatunku kawy lub herbaty, przygotowywany napar

cechuje się mniej lub bardziej gorzkim smakiem, co może zniechęcać do spożywania

naparów, ponieważ konsumenci najchętniej wybierają produkty odznaczające się

wysokim poziomem słodyczy. W celu poprawy walorów smakowych, z jednoczesnym

ograniczeniem konsumpcji łatwo przyswajalnych węglowodanów, coraz częściej

konsumenci wybierają inne substancje słodzące. Stosowanie tych substancji nie

pozostaje jednak beż wpływu na właściwości antyoksydacyjne naparów [27].


141

Wykres 1. Średnia wartość potencjału antyoksydacyjnego oznaczona w badanych próbkach [opracowanie

własne] (R0 – kawa Robusta bez dodatków; A0 – kawa Arabica bez dodatków; E0 – herbata czarna

ekspresowa bez dodatków; L0 – herbata czarna liściasta bez dodatków; 1 – aspartam, 2 – stewia; 3 – ksylitol;

4 – fruktoza)

Wykres 2. Średnia stężenie polifenoli oznaczone w badanych próbkach [opracowanie własne] (R0 – kawa

Robusta bez dodatków; A0 – kawa Arabica bez dodatków; E0 – herbata czarna ekspresowa bez dodatków; L0

– herbata czarna liściasta bez dodatków; 1 – aspartam, 2 – stewia; 3 – ksylitol; 4 – fruktoza)

0

2

4

6

8

10

12

14

R0R1R2R3R4 A0A1A2A3A4 E0 E1 E2 E3 E4 L0 L1 L2 L3 L4

AB

TS [

mm

ol/

l Tro

loxu

] * *

**

*

*

**

* *

*

0

20

40

60

80

100

120

140

160

R0R1R2R3R4 A0A1A2A3A4 E0 E1 E2 E3 E4 L0 L1 L2 L3 L4

Po

lifen

ole

[m

g/l]

* * **

*

*

*

*

* *



142

W niniejszej pracy oceniono aktywność antyoksydacyjną i stężenie polifenoli

w naparach kawy Arabica i Robusta oraz naparach czarnej herbaty ekspresowej

i liściastej. Dla realizacji celu pracy oceniono również wpływ dodatku substancji

słodzących na właściwości antyoksydacyjne badanych naparów. Całkowity potencjał

antyoksydacyjny oraz stężenie polifenoli zależne były od gatunku kawy lub rodzaju

herbaty, z których przygotowano napary. Wśród naparów kawy najwyższy potencjał

antyoksydacyjny oznaczono w naparach kawy Arabica, a najwyższe stężenie polifenoli

w naparach kawy Robusta. Chłopicka i wsp. [28] badając napary różnych gatunków

kaw, najwyższe stężenie polifenoli oznaczyli w naparach kawy Robusta (640 mg

GAE/l; GAE – równoważnik kwasu galusowego). Z kolei w badaniach Farcas i wsp.

[29] najwyższy potencjał antyoksydacyjny oznaczono w kawie Robusta. Zaobserwo-

wane różnice w aktywności antyoksydacyjnej naparów kawy mogą wynikać z rejonu

uprawy kawy, stopnia wypalenia ziaren lub zastosowanej metody oznaczania

aktywności antyoksydacyjnej. W niniejszej pracy wykorzystano metodę ABTS, której

zastosowanie, co potwierdzają liczne badania, przekłada się na uzyskanie bardziej

rzetelnych wyników. W metodzie tej oznaczane są zarówno antyoksydanty hydro-

filowe jak i hydrofobowe, a alternatywna metoda DPPH pozwala jedynie na

oznaczenie antyoksydantów o charakterze hydrofobowym [30].

W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że właściwości antyoksydacyjne

naparów herbaty zależą od stopnia rozdrobnienia surowca, dlatego napary herbaty

czarnej ekspresowej charakteryzowały się wyższym potencjałem antyoksydacyjnym

i stężeniem polifenoli w odniesieniu do naparów herbaty liściastej. Dmowski i wsp.

[31] badając napary herbaty stwierdzili, że herbaty ekspresowe charakteryzują się

lepszymi właściwościami przeciwutleniającym niż herbaty liściaste. Natomiast

Worobiej i wsp. [9] oznaczyli wyższy potencjał antyoksydacyjny w herbacie czarnej

liściastej (0,67 mmol/l) niż w herbatach ekspresowych (0,56 mmol/l), ale stwierdzili,

że to herbaty ekspresowe są lepszym źródłem katechin w porównaniu do herbat

liściastych. Z kolei w badaniu Rusinek-Prystupy [32] w naparach czarnych herbat

ekspresowych oznaczono wyższą zawartość fenolokwasów niż w naparach herbat

liściastych. Wykazany w niniejszej pracy wyższy potencjał antyoksydacyjny naparów

herbaty ekspresowej w odniesieniu do herbaty liściastej wskazuje prawdopodobnie, że

stopień rozdrobnienia liści wpływa na zawartość antyoksydantów w gotowych

naparach [31].

Dla realizacji celu niniejszej pracy oceniono wpływ dodatku substancji słodzących:

fruktozy, ksylitolu, stewii i aspartamu na właściwości antyoksydacyjne badanych

naparów. Zbadano również potencjał antyoksydacyjny i stężenie polifenoli substancji

słodzących rozpuszczonych jedynie w wodzie. Wartości te były bliskie wartości

oznaczonych w próbach odczynnikowych, dlatego zostały pominięte w prezentacji

wyników. Otrzymane w niniejszej pracy wyniki potencjału antyoksydacyjnego

ksylitolu i fruktozy są zbliżone do wyników uzyskanych przez Grabek-Lejko i wsp.

[33]. Pomimo niskiego potencjału antyoksydacyjnego samej fruktozy i ksylitolu ich

dodatek szczególnie do naparów z kawy Robusta skutkował wzrostem zarówno


143

aktywności antyoksydacyjnej jak i wzrostem zawartości polifenoli w badanych

naparach. Zaobserwowany wzrost właściwości antyoksydacyjnych naparów kawy

Robusta może wynikać z reakcji chemicznych zachodzących pomiędzy substancjami

słodzącymi a polifenolami kawy, które mogą prowadzić do powstania związków

wykazujących właściwości antyoksydacyjne.

Jedynie w naparach kawy Arabica z dodatkiem ksylitolu lub stewii stwierdzono

istotne obniżenie stężenia polifenoli i całkowitego potencjału antyoksydacyjnego

w porównaniu do naparów bez dodatku substancji słodzących. Zaobserwowane

obniżenie właściwości antyoksydacyjnych prawdopodobnie może wynikać

z możliwości tworzenia związków kompleksów substancji słodzących z polifenolami

zawartymi w kawie Arabica. Ponadto w wyniku reakcji syntetycznych substancji

słodzących z polifenolami zawartymi w naparach mogą powstawać rodniki

semichinonowe, wykazujące działanie prooksydacyjne. W pozostałych naparach

zaobserwowano wzrost omawianych parametrów lub brak zmian w aktywności

antyoksydacyjnej wynikających z dodatku substancji słodzących. Brak zmian

w aktywności antyoksydacyjnej, szczególnie naparów herbaty liściastej może wynikać

z braku interakcji dodawanych substancji słodzących z katechinami zawartymi

w badanych naparach. W badaniach Watawana i wsp. [34] nie stwierdzono istotnych

różnic w stężeniu polifenoli przy słodzeniu naparów herbaty aspartamem w odnie-

sieniu do naparów bez dodatku słodzika. Z kolei Korir i wsp. [35] wykazali, że

słodzenie herbaty stewią jest lepszą alternatywą dla sacharozy, gdyż nie powoduje

obniżenia potencjału antyoksydacyjnego naparu. Natomiast Biyik i wsp. [36] za

pomocą spektroskopii EPR stwierdzili, że zastosowanie cukru stołowego obniża

właściwości antyoksydacyjne naparów, a zastosowanie syntetycznych środków

słodzących takich jak aspartam lub acesulfam K nie wpływa negatywnie na potencjał

antyoksydacyjny herbaty.

Zaobserwowane w niniejszej pracy i pracach innych badaczy różnice dotyczące

wpływu substancji słodzących na właściwości antyoksydacyjne wybranych naparów

mogą wynikać zarówno z rodzaju surowca, wykorzystywanego do sporządzania

naparów jak również z rodzaju dodawanej substancji słodzącej [37, 38].

5. Wnioski

Efektem dodawania niektórych substancji słodzących do naparów z kawy lub

herbaty jest zmiana stężenia polifenoli, czemu towarzyszy zmiana wartości ich

potencjału antyoksydacyjnego. Obserwowane interakcje mogą być korzystne – do-

datnie, szczególnie w przypadku zastosowania fruktozy, jako substancji słodzącej

w naparach obu gatunków kawy i herbaty ekspresowej, lub ujemne – niekorzystne, tak

jak w naparach kawy Arabica słodzonych ksylitolem lub stewią.



144

Literatura

1. Pandey K., Rizvi S., Plant polyphenols as dietary antioxidants in human health and

disease, Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 5 (2009), s. 270-278

2. Yashin A., Yashin Y., Wang J. Y., Nemzer B., Antioxidant and antiradical activity

of coffee, Antioxidants, 2 (2013), s. 230-245

3. Bjelakovic G., Nikolova D., Gluud C., Antioxidant supplements and mortality, Current

Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care, 17 (2014), s.40-44

4. Cosoreci A., Moldovan C., Raba D. N., Popa M.V., Dumbrava D.G., Evaluation

of antioxidant capacity and total polyphenol content of some coffes, Journal

of Agoalimentary Processed and Technologies, 20 (2014), s. 161-164

5. Lelyanal R., Cahyono B., Total phenolic acid in some commercial brands of coffee from

Indonesia, Journal of Medicinal Plant and Herbal Therapy Research, 3 (2015), s. 27-29

6. Dmowski P., Dąbrowska J., Comparative study of sensory properties and color in different

coffee samples depending on the degree of roasting, Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej

w Gdyni, 84 (2014), s. 28-36

7. Lambert J. D., Elias R. J., The antioxidant and prooxidant activities of Green tea

polyphenols: A role in cancer prevention, Archives of Biochemistry and Biophysics,

501 (2010), s. 65-72

8. Chan E. W., Soh E. Y., Tie P. P., Law Y. P., Antioxidant and antibacterial properties

of green, black, and herbal teas of Camellia sinensis, Pharmacognosy Research, 3 (2011),

s. 266-272

9. Worobiej E., Tyszka K., Właściwości przeciwutleniające różnych rodzajów herbat

czarnych, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, 45 (2012), s. 659-664

10. Łuczaj W., Metody oznaczania polifenoli (katechin oraz teaflawin) wystepujących

w herbatach, Gazeta Farmaceutyczna, 5 (2008), s. 30-33

11. Pękal A., Dróżdż P., Biesaga M., Pyrzyńska K., Screening of the Antioxidant properties

nad polyphenols composition of aromatised Green tea infusion, Journal of the Science

of Food and Agriculture, 92 (2012), s. 2244-2249

12. Miazga-Sławińska M., Grzegorczyk A., Herbaty – rodzaje, właściwości, jakoś

i zafałszowania, Problemy Nauk Biologicznych, 63 (2014), s. 473-479

13. Całka J., Zasadowski A., Juranek J., Niektóre aspekty leczniczego działania zielonej

herbaty, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, 41 (2008), s. 5-14

14. Stańczyk A., Właściwości zdrowotne wybranych gatunków herbat, Bromatologia i Chemia

Toksykologiczna, 43 (2010), s. 498-504

15. Jeznach-Steinhagen A., Kurzawa J., Czerwonogrodzka-Senczyna A., Zastosowanie nisko-

kalorycznych substancji słodzących, Polski Merkuriusz Lekarski, 34 (2013), s. 286-288 16. Świąder K., Waszkiewicz-Robak B., Świderski F., Substancje intensywnie słodzące

– korzyści i zagrożenia, Problemy Higieny i Epidemiologii, 92 (2011), s. 392-396 17. Kowalowski P., Kowalowska M., Stanowska K., Burczyk J., Naturalne środki słodzące

w świetle dopuszczalności ich do spożycia w Polsce i krajach Unii Europejskiej, Postępy Fitoterapii, 1 (2004), s. 4-9

18. Tappy L., Egil L., Lecoutre V., Schinder P., Effects of fructose – containing caloric sweeteners on resting energy expenditure and energy efficiency: a review of human trials, Nutrition and Metabolism, 10 (2013), s. 54

19. Kretowicz M., Goszka G., Brymora A., Flisiński M., Odrowąż-Sypniewska G., Manitius J., Czy istnieje związek pomiędzy spożyciem fruktozy, a wartościami ciśnienia tętniczego


145

i stężeniem kwasu moczowego u chorych z przewlekłą chorobą nerek bez cukrzycy?, Nadciśnienie tętnicze, 15 (2011), s. 341-346

20. Stoyanova S., Geuns J., Hideg E., Van Den Ende W., The food additives inulin and stevioside counteract oxidative stress, International Journal of Food Sciences and Nutrition, 62 (2011), s. 207-214

21. Bugaj B., Leszczyńska T., Pysz M., Kopeć A., Pacholarz J., Pysz-Izdebska K., Charakterystyka i prozdrowotne właściwości Stevia Rebaudiana Bertoni, Żywność Nauka Technologia Jakość, 3 (2013), s. 27-38

22. Ur-Rehman S., Mushtag Z., Zahoor T., Jamil A., Murtaza M. A., Xylitol: A Review on Bioproduction, Application, Health Benefits, and Related Safety Issues, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, (2013), s. 1514-1528

23. Marinovich M., Galli C., Bosetti C., Gallus S., La Vecchia C., Aspartame, low-calorie sweeteners and disease: Regulatory safety and epidemiological issues, Food and Chemical Toxicology, 60 (2013), s. 109-115

24. Caomhan L., Peters S. J. A. C., Gallagher A. M., Verhagen H., Perspectives on low calorie intense sweeteners with a focus on Aspartame and Stevia, European Journal of Food Research and Review, 5 (2015), s. 104-112

25. Re R., Pellegrini N., Proteggente A., Pannala A., Yang M., Rice-Evans C., Antioxidant activity applying and improved ABTS radical cation decolorization assay, Free Radical Biology and Medicine, 26 (1999), s. 1231-1237

26. Lester G. E., Lewers K. S., Medina M. B., Saftner A. R., Comparative analysis of strawberry total phenolics via Fast Blue BB vs. Folin-Ciocalteu: Assay interference by ascorbic acid, Journal of Food Composition and Analysis, 27 (2012), s. 102-107

27. Philips K. M., Carlsen M. H., Blomhoff R., Total antioxidant content of alternatives to refined sugar, Journal of American Dietetic Association, 109 (2009), s. 64-71

28. Chłopicka J., Niedziela A., Bartoń H., Aktywność antyoksydacyjna i całkowita zawartość polifenoli w naparach kawy w zależności od rodzaju kawy i sposobu jej przygotowania, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, 48 (2015), s. 278-282

29. Farcas A. C., Socaci S. A., Bocaniciu I., Pop A., Tofana M., Muste S., Feier D., Evaluation of Biofunctional Compounds Content from Brewed Coffe, Food Science and Technology, 71 (2014), s. 114-118

30. Cybul M., Nowak R., Przegląd metod stosowanych w analizie właściwości antyoksydacyjnych wyciągów roślinnych, Herba Polonica, 54 (2008), s. 68-80

31. Dmowski P., Śmiechowska M., Sagan E., Wpływ czasu parzenia i stopnia rozdrobnienia herbaty czarnej na barwę naparu i jego właściwości przeciwutleniające, Żywność Nauka Technologia Jakość, 5 (2014), s. 206-216

32. Rusinek-Prystupa E., Właściwości przeciwutleniające wybranych herbat czarnych dostępnych na polskim rynku, Problemy Higieny i Epidemiologii, 94 (2013), s. 140-146

33. Grabek-Lejko D., Tomczyk-Ulanowska K., Phenolic content, Antioxidant and antibacterial activity of selected natural sweeteners available on the Polish market, Journal of Environmental Science and Health PartB, 48 (2013), s. 1089-1096

34. Watawana M., Jayawardena N., Ranasinghe S. J., Waisundara V. Y., Evaluation of the effect of different sweetening agents on the polyphenol contents and antioxidant and starch hydrolase inhibitory properties of Kombucha, Journal of Food Processing and Preservation, (2015), doi: 10.1111/jfpp.12752

35. Korir M. W., Wachira F. N., Wanyoko J. K., Ngure R. M., Khalid R., The fortification of tea with sweeteners and milk and its effect on in vitro antioxidant potential of tea product and glutathione level in an animal model, Food Chemistry, 145 (2014), s. 145-153



146

36. Biyik R., Tapramaz R., An EPR study on tea: Identification of paramagnetic species, effect of heat and sweeteners, Spectrochemica Acta Part A, 74 (2009), s. 767-770

37. Wang S., Meckling K. A., Marcone M. F., Kakuda Y., Tsao R., Synergistic, additive, and antagonistic effects of food mixtures on total antioxidant capacity, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59 (2011), s. 960-968

38. Palafox-Carlos H., Gil-Chavez J., Sotelo-Mundo R. R., Namiesnik J., Gorinstein S., Gonzalez-Aguilar G. A., Antioxidant interactions between major phenolic compounds found in Ataulfo mango pulp: chlorogenic, gallic, protocatechuic and vanillic acids, Molecules, 17 (2012), s. 12657-12664

Podziękowania

Praca finansowana przez Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach (KNW-2-

106/N/6/N).


Kawa i herbata są jednymi z najpopularniejszych napojów spożywanych na całym świecie, będących

cennym źródłem substancji o działaniu przeciwutleniającym. W zależności od gatunku, przygotowywany

napar cechuje się mniej lub bardziej gorzkim smakiem, co może zniechęcać do jej spożywania, ponieważ

konsumenci najchętniej wybierają produkty odznaczające się wysokim poziomem słodyczy. W celu

poprawy walorów smakowych, z jednoczesnym ograniczeniem konsumpcji łatwo przyswajalnych węglo-

wodanów, coraz częściej konsumenci wybierają słodziki. Stosowanie tych substancji nie pozostaje jednak

obojętne na właściwości antyoksydacyjne naparów. Coraz częściej pojawiają się doniesienia naukowe

wskazujące na szkodliwy wpływ tych substancji na organizm człowieka. Celem pracy była ocena

interakcji substancji słodzących i polifenoli zawartych w naparach kawy i herbaty.

Badania obejmowały oznaczenie stężenia polifenoli (metoda Folina-Ciocalteu) i potencjału antyoksydacyj-

nego (ABTS) w naparach kawy Arabica i Robusta oraz naparach herbaty czarnej (liściastej i ekspresowej),

do których dodawano: aspartam, stewię, ksylitol lub fruktozę. Próbą kontrolną był napar bez dodatku

substancji słodzącej oraz substancje słodzące rozpuszczone jedynie w wodzie.

Dodatek substancji słodzących spowodował istotny wzrost właściwości antyoksydacyjnych naparów kawy

Robusta oraz obu naparów herbacianych. W naparach kawy Arabica z dodatkiem substancji słodzących

stwierdzono zmniejszenie właściwości antyoksydacyjnych w odniesieniu do próbek bez dodatków.

Badania właściwości antyoksydacyjnych wykazały dwa typy interakcji pomiędzy polifenolami zawartymi

w naparach a substancjami słodzącymi. Interakcję dodatnią stwierdzono w naparach herbat oraz kawy

Robusta, a interakcję o charakterze ujemnym w naparach kawy Arabica.

Słowa kluczowe: interakcje, aspartam, ksylitol, fruktoza, stewia, kawa, herbata


147

Influence of sweeteners on the antioxidant properties of selected beverages

Tea and coffee are the most widely consumed beverages in the world. They are a valuable source

of important substances with antioxidant activities. Freshly infused tea or coffee have more or less bitter

taste depending on the species. This may discourage their consumption because consumers generally prefer

products characterized by a high level of sweetness. More and more consumers choose sweeteners in order

to improve the taste of beverages and to limit consumption of easily digestible carbohydrates.

Concentration of biologically active compounds in infusions can change due to sweetener addition.

Research has also shown that these substances may be hazardous to human health. Therefore, the aim

of this study was to evaluate the interactions between selected sweeteners and polyphenols in tea and

coffee infusions. Infusions of black tea (teabag and leaf tea) and infusions derived from the roasted Arabica and Robusta

coffee were prepared. Sweeteners (aspartame, stevia, xylitol, fructose) were added to infusions in the

amounts recommended by the manufacturer. The control samples included infusions without sweeteners

and aqueous solutions of sweeteners. To determine the polyphenol concentration, Folin-Ciocalteu method

was used, while the evaluation of antioxidant status was conducted using ABTS method. The antioxidant activity was a significantly increased in infusions of Robusta coffee and in both tea

infusions after addition of sweeteners. However, in infusions of Arabica coffee with sweeteners the

antioxidant potential was significantly reduced in comparison to control sample. In summary, there were two types of interactions between selected sweeteners and polyphenols in tea and

coffee infusions. The positive interactions were found in tea and Robusta coffee infusions, whereas the

negative interactions – in infusions of Arabica coffee.

Key words: interactions, aspartame, xylitol, fructose, stevia, coffee, tea

148

Agata Jaśkowiec1, Marta Krajewska

2, Agnieszka Starek

3

Trwałość olejów tłoczonych na zimno

1. Wstęp

Oleje roślinne są cennym produktem żywnościowym i tym samym bardzo ważnym

składnikiem obecnym w codziennej diecie człowieka. Stanowią źródło niezbędnych

nienasyconych kwasów tłuszczowych (NNKT) oraz fitosteroli i witamin rozpusz-

czalnych w tłuszczach. Źródłem pozyskiwania olejów roślinnych są nasiona roślin

oleistych o zawartości tłuszczu powyżej 15% [1, 2].

Według Komisji Kodeksu Żywnościowego FAO/WHO olejem tłoczonym na zimno

możemy nazwać oleje bądź tłuszcze roślinne otrzymane w wyniku procesów

mechanicznych, takich jak tłoczenie, bez użycia wysokiej temperatury. Do oczysz-

czenia takich olejów wykorzystuje się następujące metody: wypłukiwanie wodą,

sedymentacja, filtracja oraz wirowanie. Metoda tłoczenia na zimno jest najstarszym,

szeroko rozpowszechnionym sposobem pozyskiwania olejów. Uznawana jest za proces

w pełni ekologiczny, a przy tym nie wymagający dużych nakładów energii ani

nakładów finansowych. Szacuje się, że w Polsce istnieje już około 50 olejarni,

w których olej pozyskiwany jest właśnie tą metodą. Niestety istnieją pewne ograni-

czenia jej stosowania, mianowicie niska wydajność procesu (duża zawartość oleju

w wytłokach) oraz trudność z uzyskaniem stałej jakości produktu [3].

Świeżo tłoczony i nieoczyszczony olej roślinny odznacza się delikatnym smakiem

i aromatem, typowym dla nasion, z których został wytłoczony. Nie powinien posiadać

nieprzyjemnego gorzkiego smaku, ponieważ może to świadczyć o tym, że nie jest

świeży. Oleje otrzymywane tą metodą mają w swoim składzie wiele substancji

biologicznie czynnych o właściwościach prozdrowotnych, stosowanych w profilaktyce

wielu chorób cywilizacyjnych. Dzięki temu, że tłoczenie odbywa się w sposób

delikatny, w niskich temperaturach, jakościowo są one takie same jak olej w nasionach

roślin, z których został pozyskany [4, 5].

1 [email protected], Studenckie Koło Naukowe Food Design, Katedra Biologicznych Podstaw

Technologii Żywności i Pasz, Wydział Inżynierii Produkcji, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie 2 [email protected],Katedra Biologicznych Podstaw Technologii Żywności i Pasz, Wydział Inżynierii

Produkcji, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie 3 [email protected], Katedra Biologicznych Podstaw Technologii Żywności i Pasz, Wydział

Inżynierii Produkcji, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie


149

2. Zmiany zachodzące podczas przechowywania olejów tłoczonych na zimno

Oleje tłoczone na zimno podczas przechowywania ulegają niepożądanym zmianom

w wyniku procesów hydrolizy, utleniania i polimeryzacji. Utlenianie jest główną

przyczyną obniżania jakości tłuszczów i powoduje powstawanie nieprzyjemnego

smaku i zapachu. Ponadto procesy zachodzące w olejach obniżają ich wartość

odżywczą oraz przyczyniają się do powstawania w nich związków szkodliwych dla

zdrowia człowieka [6]. Trwałość olejów zależy m.in. od zawartych w nich kwasów

tłuszczowych, metody otrzymywania, obecności wolnych kwasów tłuszczowych,

mono- i diacylogliceroli, fosfolipidów, związków termicznie utlenionych oraz barwni-

ków i antyoksydantów [7, 8]. Z czynników zewnętrznych wpływ na stabilność olejów

mają dostęp tlenu i światła, temperatura oraz czas przechowywania [9-12].

2.1. Reakcja hydrolizy triacylogliceroli

W momencie przechowywania olejów w warunkach pokojowych, następuje

niezwykle skomplikowany proces zwany hydrolizą enzymatyczną triacylogliceroli

(Rysunek 1). Reakcja ta, zachodzi pod wpływem lipaz i przebiega na granicy dwóch

faz: wodnej (w niej rozpuszczone są lipazy) oraz lipidowej. W wyniku hydrolizy

powstają diacyloglicerole, monoacyloglicerole oraz glicerol, przy czym na każdym

etapie reakcji uwalniane są wolne kwasy tłuszczowe. Ponadto lipazy katalizują

również hydrolizę rozpuszczalnych w wodzie, krótkołańcuchowych estrów kwasów

karboksylowych, jednak reakcja ta zachodzi znacznie wolniej [13, 14].

W wyniku hydrolizy olejów, pogorszeniu ulegają ich cechy organoleptyczne, gdyż

powstające wolne kwasy tłuszczowe charakteryzują się nieprzyjemnym smakiem

i zapachem (tzw. jełczenie hydrolityczne) [1, 15]. Wolne kwasy tłuszczowe, ze wzglę-

du na zawarte w nich grupy hydrofilowe i hydrofobowe są skupione na powierzchni

oleju. W związku z tym zmniejszają napięcie powierzchniowe oleju i zwiększają

szybkość dyfuzji tlenu z górnej przestrzeni do oleju [9].

2.2. Utlenianie kwasów tłuszczowych

Oleje roślinne, w tym również tłoczone na zimno, ze względu na zawarte w nich

wielonienasycone kwasy tłuszczowe z grupy omega-6 i omega-3, mające w swojej

strukturze chemicznej więcej niż jedno wiązanie podwójne, łatwo się utleniają.

W praktyce przejawia się to tym, że oleje, po stosunkowo krótkim czasie kontaktu

z powietrzem jełczeją, czyli utleniają się, a proces ten ma bardzo poważne kon-

sekwencje, z czego konsumenci na ogół nie zdają sobie sprawy. Podczas utleniania się

tłuszczów powstają wolne rodniki, które są jednymi z najbardziej szkodliwych dla

zdrowia człowieka związkami. Powodują one stany zapalne, uszkadzają komórki,

prowadzą do nowotworów i miażdżycy, jak również przyspieszają starzenie oraz

obniżają odporność [6].

Utlenianie tłuszczów może zachodzić według następujących mechanizmów: auto-

oksydacji, fotosensybilizacji oraz pod wpływem enzymów, tzw. lipooksygenazy [16].

Agata Jaśkowiec, Marta Krajewska, Agnieszka Starek

150

Rysunek 1. Reakcja hydrolizy triacylogliceroli [54]

2.2.1. Autooksydacja

Autooksydacja tłuszczów jest wolnorodnikową reakcją łańcuchową, zwiększającą

zawartość wolnych rodników reaktywnych, inicjujących dalsze reakcje. Przebiega ona

w trzech etapach: inicjacja (zapoczątkowana m.in. przez rodniki nadtlenkowe oraz

tlenek i ditlenek azotu), propagacja oraz terminacja. W pierwszym etapie reakcji

następuje oderwanie cząsteczki wodoru od cząsteczki nienasyconego kwasu tłuszczo-

wego i utworzenie wolnego rodnika z ugrupowaniem dienowym. Następnie,

w reakcjach propagacji, wolne rodniki alkilowe reagują z tlenem, tworząc rodniki

nadtlenkowe oraz nadtlenek kwasu tłuszczowego i inne rodniki tłuszczowe. Ostatnim

etapem reakcji jest terminacja – reakcja może być zakończonaco oznacza przerwanie

łańcucha na skutek rekombinacji rodników i tworzenia się nierodnikowych produktów,

które nie są ani inicjatorami, ani propagatorami reakcji. Autooksydacja zaliczana jest


151

do wyjątkowozłożonych procesów. Przyczyna tego jest miedzy innymi labilność

produktów pośrednich, złożony wpływ katalizatorów i przeciwutleniaczy i jedno-

cześnie przebiegająca reakcja utleniania fotosensybilizowanego [17, 18].

2.2.2. Utlenianie fotosensybilizowane

Utlenianie fotosensybilizowane (fotoutlenianie) tłuszczów to reakcja nienasyconych

kwasów tłuszczowych z tlenem w obecności światła i odpowiedniego sensybilizatora

(uczulacza), którym jest np. chlorofil [19, 20]. Pod wpływem absorpcji energii

świetlnej następuje wzbudzenie sensybilizatora, który następnie przenosi energię na

cząsteczkę tlenu tworząc bardziej reaktywny tlen singletowy 1O2. Jednocześnie

wzbudzony sensybilizator powraca do swojego stanu podstawowego. Tlen singletowy

posiadający w budowie chemicznej niesparowane elektrony, charakteryzuje się wysoką

reaktywnością, dzięki czemu reaguje bezpośrednio z kwasami tłuszczowymi bez

wytworzenia wolnego rodnika. Ten rodzaj utleniania przebiega znacznie szybciej niż

autooksydacja i może być zahamowany poprzez „wygaszacze” tlenu singletowego,

którymi są m.in. tokoferole oraz β-karoten. Niektóre pozycje literaturowe donoszą, iż

proces autooksydacji może być zainicjowany przez fotoutlenianie dzięki zawartych

w tłuszczach określonych barwnikach [17, 21].

2.2.3. Utlenianie pod wpływem lipooksygenazy

Lipooksygenaza jest dioksygenazą z klasy oksydoreduktaz, zawierającą w swoim

centrum aktywnym cząsteczkę żelaza. Utlenianie kwasów tłuszczowych przy udziale

tego katalizatora, przebiega w trzech etapach i dotyczy głównie kwasu linolowego,

linolenowego oraz arachidonowego. W pierwszym etapie reakcji następuje oderwanie

wodoru od grupy funkcyjnej znajdującej się pomiędzy podwójnymi wiązaniami kwasu

tłuszczowego i utworzenie wolnego rodnika tego kwasu. W dalszej kolejności

następuje izomeryzacja tych rodników i utworzenie z nich koniugowanych dienów.

Z kolei w ostatnim etapie utleniania dochodzi do przyłączenia cząsteczki tlenu

i utworzenia rodnika nadtlenkowego, jak również redukcji jonu żelaza z trój-

wartościowego do dwuwartościowego. Następnie lipidowe rodniki nadtlenkowe są

redukowane przez lipooksygenazę do ROO-, powodując jednocześnie przejście żelaza

do jonu trójwartościowego. Na koniec całego procesu dochodzi do przyłączenia

uwolnionego z lipidów wodoru i powstania wodoronadtlenków [17, 22, 23].

Lipooksygenazy mogą ponadto katalizować reakcję współutleniania karotenoidów,

w tym β-karotenu, powodując straty niezbędnych składników odżywczych i uwal-

nianie się nieprzyjemnego aromatu [22].

2.3. Polimeryzacja tłuszczów

Głównymi reakcjami zachodzącymi w momencie termicznego utleniania olejów są

dimeryzacja i polimeryzacja [24]. Dimeryzacja zachodzi w warunkach podwyższonej

temperatury i niskiej dostępności tlenu, na skutek czego tworzą się acykliczne


152

cząsteczki dimerów. Z kolei proces polimeryzacji polega na utworzeniu się

cyklicznych polimerów przy czym reakcja ta przebiega łatwiej i szybciej w olejach

o dużej zawartości kwasu linolowego niż kwasu oleinowego [25]. Cząsteczki

polimerów mogą powstawać podczas tzw. reakcji Diels’a-Alder’a (formowane są

kilkupierścieniowe struktury złożone z cykloheksenu), jak również w wyniku

wieloetapowych reakcji rodnikowych w obrębie lub między triacyloglicerolami.

Polimery są przyczyną tworzenia się brązowego, żywicznego osadu, ze względu na

zawarte w nich tlen i sprzężone dieny [15, 17, 24].

3. Ocena jakości olejów z wykorzystaniem analizy sensorycznej

Przechowywanie olejów przyczynia się do powstawania pierwotnych produktów

oksydacji, takich jak nadtlenki i wodorotlenki. W wyniku ich rozpadu dochodzi do

utworzenia nowych rodników biorących udział w dalszej autooksydacji, jak również

szeregu związków lotnych, takich jak: aldehydy, ketony, alkohole, estry, kwasy,

węglowodory, mających istotny wpływ na zapach i smak olejów. W największym

stopniu wpływ na cechy organoleptyczne olejów, mają powstające na skutek utleniania

nienasyconych kwasów tłuszczowych aldehydy i ketony [27].

Przemiany olejów zachodzące podczas ich utleniania, wpływają również na barwę

i konsystencję tych produktów. Zmiana barwy, a dokładniej wzrost jej intensywności,

następuje w wyniku degradacji barwników oraz tworzenia się nowych związków

w reakcjach utleniania i polimeryzacji. Z kolei zmiany konsystencji olejów

obserwowane są jako wzrost ich lepkości i zachodzą na etapie procesu polimeryzacji

[27-29].

Przy wyborze oleju przez konsumentów największą rolę odgrywają jego cechy

organoleptyczne. Dlatego też, monitorowanie zmian zachodzących podczas przecho-

wywania tych produktów jest bardzo ważne. Zdaniem wielu naukowców najskutecz-

niejszą metodą służącą do określenia stabilności oksydatywnej i okresu trwałości

substancji lipidowych jest analiza sensoryczna [30, 31]. Zajmuje się ona oznaczaniem

jakości sensorycznej żywności, w tym również olejów, za pomocą jednego lub kilku

zmysłów stosowanych jako aparat pomiarowy. Zadaniem przeprowadzonej oceny jest

dostarczenie informacji o wrażeniach wywołanych przez badany produkt, który działa

jako bodziec na zmysły, tj. wzrok, węch, smak, dotyk i częściowo słuch. Dlatego też,

bardzo ważne jest zachowanie pewnych wymagań względem osób przeprowadza-

jących tę analizę, zapewnienie odpowiednich warunków oceny oraz dobranie

właściwej metody, w zależności od stawianego zadania [32-34].

Analiza sensoryczna może być przeprowadzana zarówno przez grupę nieprzeszko-

lonych osób, uważanych za potencjalnych klientów (tzw. panel konsumentów), jak

również przez przeszkolonych testerów (tzw. panel analityczny). Dane literaturowe

donoszą, że po konfrontacji wyników otrzymanych z pomocą panelu konsumentów

i analitycznego, w większości rezultaty badań są spójne. Czynnikiem warunkującym

efekty tych badań jest rodzaj analizowanego produktu [35, 36].


153

Wyznaczanie okresu przydatności produktów spożywczych wiąże się z długo-

trwałymi badaniami przechowalniczymi. Wykorzystanie do tego celu panelu konsu-

mentów jest zbyt kosztowne i niepraktyczne, dlatego też w tym przypadku stosuje się

zwykle przeszkolony panel analityczny. Ogólnie metody sensoryczne wiążą się

z pewnymi ograniczeniami, jakimi są niska powtarzalność wyników oraz długi czas

trwania analizy. Ponadto przy ocenie olejów, bardzo często dochodzi do tzw.

zmęczenia sensorycznego, polegającego na obniżonej reakcji narządów zmysłów, co

stanowi dodatkowy problem w określeniu ich jakości [35].

4. Oznaczanie stabilności oksydatywnej olejów

z wykorzystaniem metody Rancimat

Metoda Rancimat jest zmechanizowaną wersją długotrwającej metody manualnej,

szacującej czas indukcji tłuszczów i olejów, który charakteryzuje ich odporność na

utlenianie. Rancimat (Rysunek 2) jest współdziałającym z komputerem urządzeniem,

które służy do określenia stabilności oksydatywnej próbek zawierających tłuszcz

i oleje. Aparat ten ma wbudowane dwa bloki grzewcze, dzięki czemu można utrzy-

mywać inną temperaturę. Jednocześnie możliwy jest pomiar 8 próbek w tych samych

warunkach temperaturowych albo 4 próbek w dwu odmiennych temperaturach [37, 38].

Rysunek2. 892 Professional Biodiesel Rancimat firmy Metrohm [38]

Metoda Rancimat oparta jest na przyśpieszonym procesie utlenia się próbki poprzez

poddanie jej podwyższonej temperaturze oraz działaniu przepuszczanego przez próbkę

strumienia powietrza. Przepływające powietrze porywa lotne produkty utleniania

próbki, przenosząc je do naczynia pomiarowego (zawierającego demineralizowaną


154

wodę), w którym odbywa się ciągły pomiar przewodnictwa. Przewodnictwo wzrasta

wraz z pojawieniem się produktów utleniania. Poprzez pomiar przewodnictwa

tworzony jest wykres zwany krzywą utleniania, której punkt przegięcia wyraża się jako

czas indukcji – czyli wartość charakteryzująca stabilność tlenową [31, 52]. Zasadę

działania aparatu Rancimat, przedstawiono na rysunku 3.

Rysunek 3. Schemat działania aparatu Rancimat [37]

5. Podwyższenie stabilności oksydatywnej olejów przez stosowanie

przeciwutleniaczy

Przeciwutleniacze, zwane również antyoksydantami, definiuje się jako substancje

hamujące procesy oksydacyjne zachodzące zarówno w układach biologicznych, jak

i w żywności. Wyłapują one wolne rodniki, przekształcając je w inne, mniej aktywne

związki. Dzięki nim szkodliwość wolnych rodników zostaje zneutralizowana, czyli nie

dochodzi do uszkodzeń komórek, które prowadzą w konsekwencji do przyspieszenia

procesów starzenia się i wielu groźnych chorób, takich jak nadciśnienie tętnicze,

cukrzyca, a nawet nowotwory. Przeciwutleniacze, ze względu na pełnioną przez nie

funkcję, uważa się za związki niezbędne do prawidłowego funkcjonowania naszego

organizmu [39, 40].

5.1. Przeciwutleniacze w żywności

Przeciwutleniaczemogą występować naturalnie w żywności lub być dodawane

w czasie jej produkcji. Naturalnym ich źródłem są surowce roślinne. Znajdują się

w nich antyoksydanty, takie jak: polifenole, witaminy C, E, karotenoidy, tiocyjaniany


155

i inne. Głównym celem stosowania przeciwutleniaczy jest zachowanie wysokiej

jakości żywności poprzez przedłużenie trwałości produktu w skutek opóźnienia

pojawienia się pierwszych zmian oksydacyjnych, a następnie spowolnienia tempa

procesów utleniania [27].

Oleje tłoczone na zimno zawierają naturalne związki o właściwościach przeciw-

utleniających – tokoferole, tokotrienole, karotenoidy, związki fenolowe oraz sterole.

Jednak mimo ich obecności, w celu zwiększenia trwałości oleju, zachodzi potrzeba

dodatku różnych przeciwutleniaczy syntetycznych lub naturalnych. Dobór odpo-

wiedniego antyoksydantu jest bardzo ważny ponieważ może dojść do efektu antago-

nistycznego w połączeniu z natywnymi przeciwutleniaczami [9].

Używanie przeciwutleniaczy syntetycznych jest w wielu krajach, w tym także

i w Polsce ograniczone, ze względu na wyniki badań toksykologicznych. Dlatego też,

ciągle poszukuje się alternatywnych rozwiązań stabilizacji tłuszczów. Skutecznymi

i zarazem tanimi przeciwutleniaczami okazują się przeciwutleniacze naturalne [41].

Dzieli się je na dwie grupy: pierwotne i wtórne. Przeciwutleniacze pierwotne są skład-

nikami znajdującymi się w surowcach pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego

(obecnie duże znaczenie mają ekstrakty z rozmarynu). Natomiast przeciwutleniacze

naturalne wtórne powstają w trakcie procesów przetwarzania żywności. Zalicza się do

nich, między innymi hydrolizaty białkowe, które dzięki obecności antyoksydantów,

peptydów i produktów reakcji Maillarda mogą hamować procesy utleniania. Naturalne

antyoksydanty mają duży wpływ na utrzymywanie, a nawet poprawienie wysokiej

wartości sensorycznej i odżywczej produktów żywnościowych. Bogatym źródłem

antyoksydantów są zioła i rośliny przyprawowe, takie jak rozmaryn, tymianek,

oregano, majeranek oraz szałwia. Ekstrakty ziół są znacznie lepiej przyswajalne przez

konsumentów w porównaniu do przeciwutleniaczy syntetycznych, a ich działanie

antyoksydacyjne jest zbliżone, a nawet skuteczniejsze. Zdecydowaną większość tych

ziół używano od wielu lat jako substancje aromatyzujące i przedłużające trwałość

żywności [41, 42, 43].

5.2. Rozmaryn jako skuteczny naturalny przeciwutleniacz w podwyższaniu

stabilności oksydatywnej oleju

Rozmaryn (Rossmarinus officinails) (Rysunek 4) wykazuje silne właściwości

przeciwutleniające w stosunku do olejów. Jest to roślina przyprawowa z rodziny

jasnotowatych (Lamiaceae). Surowy wyciąg z rozmarynu ma intensywny zapach

i zieloną barwę. Rozmaryn stosuje się do produkcji handlowych preparatów

przeciwutleniających. Poza swoimi właściwościami przeciwutleniającymi nadaje

produktowi charakterystyczny smak i zapach [44, 45].


156

Rysunek 4. Rozmaryn (Rossmarinusofficinails) [53]

Właściwości przeciwutleniające rozmarynu wiążą się głównie z obecnością kwasu

karnozynowego i karnozolu. Związki te, odpowiadają za jego właściwości przeciw-

utleniające, odgrywają ważną rolę w hamowaniu peroksydacji lipidów oraz znacznie

zmniejszają stężenie różnych aminoglikozydów. Mają działanie przeciwwirusowe,

przeciwbakteryjne, przeciwalergiczne oraz przeciwbólowe, dodatkowo przyczyniają

się do zmniejszenia ryzyka powstawania chorób, takich jak: nowotwory, cukrzyca czy

miażdżyca. Wykorzystywane są również w walce z artretyzmem, reumatyzmem i ogól-

nym osłabieniem organizmu. Do innych, ważnych związków przeciwutleniających

obecnych w rozmarynie należą: rosmanol, kwas rozmarynowy, epirosmanol, rosmanal,

izorozmanol oraz rosmandial. Ponadto w rozmarynie wykryto: 9-etylorosmanol,

karnozynianmetylu, rozmarynodifenol, kwas kawowy, rozmarynochinon, 7-metylo-

epirozmanol. Natomiast w suszonym rozmarynie (Rysunek 5) stwierdzono od 1,7do

3,9% kwasu karnozynowego, 0,2-0,4% karnozolu, a także 0,2-4,3% kwasu rozmary-

nowego [46-48].

Rys. 5. Suszony rozmaryn [52]

http://3.bp.blogspot.com/-CDRG0u0A0KI/UrKryEJiekI/AAAAAAAAAjA/o2ztyhz5rV0/s1600/rosemary-big.jpg


157

Rozmaryn jest bardzo aromatyczną rośliną, dlatego też musi być stosowany w małych ilościach, aby uzyskany z jego dodatkiem produkt był akceptowalny przez konsumentów. Wpływa to jednak na zmniejszenie efektu przeciwutleniającego. Dlatego też, rozpoczęto produkcję ekstraktów z rozmarynu w postaci sypkiej i płynnej, które częściowo pozbawia się substancji aromatycznych. Zamiast tego zawierają one w swoim składzie większe ilości związków aktywnych o działaniu przeciwutlenia-jącym. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Zdrowia dotyczącym dozwolonych substancji dodatkowych z 22 kwietnia 2011 r. ekstrakt rozmarynu jest również dopuszczony jako dodatek do żywności w naszym kraju [48-51].

6. Podsumowanie

W żywieniu człowieka ważną rolę odgrywają tłuszcze, które obok węglowodanów są głównym składnikiem energetycznym pożywienia, dostarczają ustrojowi nie-zbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych (NNKT), atakże witamin. Bogatych ich źródłem są oleje roślinne, które ze względu na dużą zawartość kwasów nienasyconych są podatne na procesy utleniania. Dlatego też, oleje roślinne są często wzbogacane substancjami egzogennymi, mającymi na celu zwiększenie ich trwałości i zapobiegającymi utlenianiu. Ponieważ liczne badania dowodzą wielu niekorzystnych działań syntetycznych antyoksydantów, coraz więcej uwagi poświęca się badaniom surowców roślinnych, których składniki wykazują właściwości przeciwutleniające.

Działanie antyoksydacyjne w stosunku do tłuszczu, jak podają liczne doniesienia, stwierdzono m. in. w przypadku rozmarynu. Ogólnie ekstrakty ziół są lepiej akcepto-wane przez konsumentów, a ich skuteczność jako antyoksydantów jest porównywalna, a nawet wyższa niż przeciwutleniaczy syntetycznych. Takie dodatki mają również uzasadnienie technologiczne, gdyż ich korzystny wpływ jako przeciwutleniaczy jest połączony z sensorycznym wzbogacaniem żywności.

Literatura

1. Drozdowski B., 1994, Lipidy. Chemiczne i funkcjonalne składniki żywności, pod red.

Z. Sikorskiego. WNT, Warszawa

2. Gugała M., Zarzecka K., Sikorska A., 2014, Prozdrowotne właściwości oleju rzepakowego,

Postępy Fitoterapii, 2, s. 100-103

3. Domysławski W., Krygier K., 1992, Olejarnie, Informator branżowy, Wydawnictwo

IBMER, Warszawa

4. Pala V., Krogh V., Muti P., Chajès V., Riboli E., Micheli A., Berrino F., 2001, Erythrocyte

membrane fatty acids and subsequent breast cancer: a prospective Italian study, Journal

of the National Cancer Institute, 93(14), s. 1088-1095

5. Sonestedt E., 2008, Do both heterocyclic amines and omega-6 polyunsaturated fatty acids

contribute to the incidence of breast cancer in postmenopausal women of the Malmö diet

and cancer cohort?, The International Journal of Cancer, s. 1637-1643. UICC International

Union Against Cancer

6. Ziemlański S., Budzyńska-Topolowska J., 1991, Tłuszcze pożywienia i lipidy ustrojowe,

PWN, Warszawa


158

7. Kondratowicz-Pietruszka E.,Ostasz L., 2000, Quality changes in edible oils at high

temperature. Kinetic analysis, European Journal of Lipid Science and Technology, 102(4),

s. 276-281

8. Yanishlieva N. V., Marinova E. M., 2001, Stabilisation of edible oils with natural

antioxidants, European Journal of Lipid Science and Technology, 103, s. 752-767

9. Choe E., Min D. B., 2006, Mechanisms and factors for edible oil oxidation, Comprehensive

Reviews in Food Science and Food Safety, 5(4), s. 169-186

10. Méndez A. I., Falqué E., 2007, Effect of storage time and container type on the quality

of extra virgin olive oil, Food Control, 18, s. 521-529

11. Pristouri G., Badeka A., Kontominas M. G., 2010, Effect of packaging material headspace,

oxygen and light transmission, temperature and storage time on quality characteristics

of extra virgin olive oil, Food Control, 21, s. 412-418

12. Samaniego-Sanchez C., Oliveras-Lopez M. J., Quesada-Granados J. J., Villalon-Mir M.,

Lopez-G, Serrana H., 2012, Alterations in picual extra virgin olive oils under different

storage conditions, European Journal of Lipid Science and Technology, 114, s. 194-204

13. Grillitsch K. Daum G., 2011, Triacylglycerol lipases of the yeast, Frontiers of Biology,

6(3), s. 219-230

14. Weete J. D., 2002, Microbial Lipases, [W]: Akoh C. C. & Mackie J. C. (Red.) Food Lipids.

Chemistry, Nutrition and Biotechnology, Marcel Dekker Inc

15. Kasperek M., Małecka M., Leszkiewicz B., 1989, Procesy zachodzące w tłuszczach

w czasie przechowywania i obróbki cieplnej, ZeszytyNaukowe AEP, 174, s. 46-58

16. Skibsted L. H., 2010, Understanding oxidation processes in foods, [W]: Decker E. A., Elias

R. J. & McClements D. J. (Red.), Oxidation on foods and beverages and antioxidant

applications, Woodhead Publishing Limited

17. Choe E., Min D. B., 2009, Mechanisms of antioxidants in the oxidation of foods,

Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 8(4), s. 345-358

18. Zabłocka A., Janusz M., 2008, Dwa oblicza wolnych rodników tlenowych, Postępy Higieny

i Medycyny Doświadczalnej, 62, s. 118-124

19. Gawęcki J., Hryniewiecki L. (red.), 1998, Żywienie człowieka. Podstawy nauki o żywieniu,

PWN, Warszawa

20. Sikorski Z., 2007, Chemia żywności, WNT, Warszawa

21. Frankel E. N., 1985, Chemistry of autoxidation: mechanism, products and flavor

significance, [W]: Min D. B. & Smouse T. H. (Red.), Flavor Chemistry of Fats and Oils,

AOCS, Urbana-Champaign

22. Baraniak B. M., Szymanowska U., 2006, Lipooksygenaza w żywności pochodzenia

roślinnego, Żywność. NaukaTechnologia. Jakość, 2(47), s. 29-45

23. Grechkin A., 1998, Recent developments in biochemistry of the plant lipoxygenase

pathway, Progress in Lipid Research, 37(5), s. 317-352

24. Choe E., Min, D. B., 2007, Chemistry of deep-fat frying oils, Journal of Food Sciences,

72(5), s. 77-86

25. Bastida S., Sanchez-Muniz F. J., 2001, Thermal oxidation of olive oil, sunflower oil

and a mixof both oils during forty discontinuous domestic fryings of different foods, Food

Sciences and Technology, 7, s. 15-21

26. Min D. B., Boff J. M., 2002, Lipid Oxidation of Edible Oil, Food Lipids, CRC Press

27. Frankel E. N., 2005, Lipid Oxidation, The Oily Press, Scotland


159

28. Maskan M., 2003, Change in colour and rheological behaviour of sunflower seed oil

during frying and after adsorbent treatment of used oil, European Food Research

and Technology, 218, s. 20-25

29. Wąsowicz E., Gramza A., Hęś M., Jeleń H. H., Korczak J., Małecka M., Mildner-

Szkudlarz S., Rudzińska M., Samotyja U., Zawirska-Wojtasiak R., 2004, Oxidation

of lipids in food, Polish Journal of Food and Nutrition Sciences, 13 (54), s. 87-100

30. Frankel E. N., 1993, In search of better methods to evaluatenatural antioxidants and

oxidative stability in foodlipids, Trends in Food Science & Technology, 4, s. 220-225

31. Wądołowska L., Babicz-Zielińska E. Czarnocińska J. 2008. Food choice models and their

relation with food preferences and eating frequency in the Polish population: POFPRES

study, Food Policy, 33(2), s. 122-134

32. Budsławski J., Drabant Z., 1972, Metody analizy żywności, WNT, Warszawa

33. Klepacka M., 2005, Analiza żywności, Fundacja Rozwój SGGW, Warszawa

34. Małecka M., 2003, Wybrane metody analizy żywności, Wydawnictwo Akademii

Ekonomicznej, Poznań

35. Jacobsen C., Decker E. A., Elias R. J., McClements D.,J., 2010, Understanding and

reducing oxidative flavour deterioration in foods. Oxidation in foods and beverages and

antioxidant applications, Understanding mechanisms of oxidation and antioxidant activity,

1, s. 122-142

36. Ramirez G., Hough G., Contrini A., 2001, Influence of temperature and light exposure

on sensory shelf-life of a commercial sunflower oil, Journal of Food Quality, 24, s. 195-204

37. Popis E., Ratusz K., Krygier K., 2014, Ocena jakości wybranych olejów rzepakowych

rafinowanych i tłoczonych na zimno dostępnych na polskim rynku, Aparatura Badawcza

i Dydaktyczna. Tom XIX, 3, s. 251-258

38. www.metrohm.com.pl

39. Pitchford P., 2008, Odżywianie dla zdrowia, Galaktyka, Łódź

40. Świderski F., 2003, Żywność wygodna i żywność funkcjonalna, Wydawnictwo Naukowo-

Techniczne, Warszawa

41. Korczak J., Janitz W., Hęś M., Nogala-Kałucka M., Gogolewski M., 1999, Stabilizacja

oleju rzepakowego przy wykorzystaniu naturalnych przeciwutleniaczy, Rośliny Oleiste.

Tom XX, zeszyt 2, s. 569-580

42. Wroniak M., Marcinkowska M., Ratusz K., 2010, Próba podwyższenia stabilności

oksydatywnej olejów tłoczonych na zimno przy użyciu wybranych oleożywic przypraw.

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. 553, s. 227-236

43. Zaborowska Z., Przygoński K., Dziarska B., Wójtowicz E., Kupka A., 2011, Wpływ

ekstraktów tymianku i rozmarynu na stabilność oksydatywną oleju słonecznikowego,

Bromatologia i Chemia Toksykologiczna. Polskie Towarzystwo Farmakologiczne. XLIV,

3, s. 877-882

44. Bozin B., Mimica-Dukic N., Samojlik J., 2007, Antimicrobial and antioxidant properties

of rosemary and sage (Rosmarinusofficinalis L. and Salvia officinalis L., Lamiaceae)

essential oils, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55, s. 78-85

45. Dorman H. J. D., Peltoketo A., Hiltunen R., 2003, Characterisation of the antioxidant

properties of de-sodourised aqueous extracts from selected Lamiaceae herbs, Food

Chemistry, 83, s. 255-262


160

46. Sáenz-López R., Fernández-Zurbano P., Tena M. T., 2002, Capillary electrophoretic

separation of phenolic diterpenes from rosemary, Journal of Chromatography A, 953, s.

251-256

47. Wang H., Provan G. J., Helliwell K., 2004, Determination of rosmarinic acid and caffeic

acid in aromatic herbs by HPLC, Food Chemistry, 87, s. 307-311

48. Woźniak M., Ostrowska K., Szymański Ł., Wybieralska K., Zieliński R., 2009, Aktywność

przeciwrodnikowa ekstraktów szałwii i rozmarynu, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość,

4(65), s. 133-141

49. Kurzeja E., Stec M., Pawłowska-Góral K., Maciejewska-Paszek I., Pawlik M., 2009,

Wpływ suszonego rozmarynu na peroksydację lipidów wybranych olejów jadalnych,

Farmakologiczny Przegląd Naukowy, 5, s. 11-14

50. Nowak K., Jaworska M., Ogonowski J., 2013, Rozmaryn – roślina bogata w związki

biologicznie czynne, Chemik, 67(2), s. 133-135

51. Samotyja U., Urbanowicz A., 2005, Przeciwutleniające właściwości handlowych

ekstraktów z rozmarynu, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość. 2(43), s. 184-192

52. www.sorbeco.pfg.pl

53. http://pieknieinaturalnie.blogspot.com

54. Stadler P., Kovac A., Paltauf F., 1995, Understanding lipase action and selectivity,

Croatica Chemica Acta, 68(3), s. 649-674


Utlenianie jest główną przyczyną obniżania jakości tłuszczów, doprowadza do strat wartości żywieniowej

i powstawania nieprzyjemnego smaku i zapachu produktów. Szybkość utleniania jest uwarunkowana

wieloma czynnikami, m.in. składem kwasów tłuszczowych, obecnością przeciwutleniaczy oraz warunkami

przechowywania (m.in. dostęp światła, dostęp tlenu, temperatura). Stabilność oksydatywna jest bardzo

ważnym wskaźnikiem jakości olejów, szczególnie olejów tłoczonych na zimno. Dodatek rozmarynu do

oleju uznawany jest za korzystny nie tylko z uwagi na modyfikację smaku i zapachu, ale również z uwagi

na domniemane właściwości antyoksydacyjne.

Słowa kluczowe: oleje tłoczone na zimno, stabilność oksydatywna, przeciwutleniacze, rozmaryn

Durability of cold-pressed oils

Oxidation is the main cause of decreasing the quality of fats results in loss of nutritional value and the

formation of unpleasant taste and odor of products. The oxidation rate depends on numerous factors,

including the fatty acid composition, the presence of antioxidants and storage conditions (including access

of light, oxygen, temperature). Oxidative stability is a very important indicator of the quality of oils,

especially cold-pressed oils. The addition of rosemary oil is considered beneficial not only because of the

modification of the taste and odor, but also because of the alleged anti-oxidant properties.

Key words: cold-pressed oils, oxidative stability, antioxidants, rosemary

161

Indeks autorów

Bogacz-Radomska L. ......................... 67

Dróżdż P. .......................................... 111

Gromadzka-Ostrowska J. ................... 49

Harasym J. .............................. 49, 67, 85

Hüpsch-Marzec H. ............................ 100

Janeczko M. ........................................ 33

Jaśkowiec A. ..................................... 148

Kimsa-Dudek M. .............................. 134

Krajewska M. .................................... 148

Luchowska K. ..................................... 17

Olesińska K. ........................................ 17

Olędzki R. ........................................... 85

Piętak M. ........................................... 134

Pyrzyńska K...................................... 111

Ryczek J. ............................................... 7

Sentkowska A. .................................. 111

Sklarek A. ......................................... 134

Starek A. ........................................... 148

Stefanik N. ........................................ 100

Sugier D. ............................................. 17

Synowiec-Wojtarowicz A. ............... 134

Szczesio M. ....................................... 134

Wiench R. ......................................... 100

Wilczak J. ........................................... 49

Woźniak B. ....................................... 134

Zawadzka M. .................................... 134

rośliny w medycynie, farmacji i przemyślebc.wydawnictwo-tygiel.pl/public/assets/131/rośliny...

Documents