Polyfenolické sloučeniny se mohou dělit také podle počtu aromatických kruhů a způsobu vazby mezi nimi:
A) Fenolické kyseliny
B) Lignany
C) Flavonoidy, které se dále dělí na třídy
D) Stilbeny
Fenolické kyseliny jsou přítomné v řadě potravin. Podle současných poznatků tvoří přibližně jednu třetinu polyfenolů v potravě. V naší stravě jsou fenolické kyseliny zastoupeny především hydroxyskořicovými kyselinami. Nejčastěji je to kyselina kávová a její estery, dále pak kyselina ferulová. Další fenolické deriváty patřící do této skupiny jsou kondenzované taniny. Fenolické kyseliny jsou v nich esterifikovány polyhydroxysloučeninami, nejčastěji glukosou.
V současné době je známo více než 6 400 různých flavonoidů vyskytujících se v rostlinné říši. Jejich základní strukturu tvoří flavanové jádro nebo 2-fenyl-benzo-γ-pyren. Tato struktura je charakteristická pro 3-deoxyflavonoidy (flavony, flavanony, isoflavony a neoflavony) a 3-hydroxyflavonoidy (flavonoly, antokyaniny, flavanoly). Flavonoidy se nejčastěji vyskytují ve formě glykosidů. Tato forma jim umožňuje vyšší rozpustnost v běžných fyziologických podmínkách a zároveň snižuje jejich reaktivitu a zabezpečuje lepší stabilitu. Navíc glykosidy flavonoidů nejsou substrátem pro polyfenoloxidázu, a proto nepodléhají tzv. enzymovému hnědnutí. Glykosidovou částí flavonoidů bývá obvykle glukóza, galaktóza, xylóza a arabinóza. Flavonoidy jsou přítomné přibližně v 80 % vyšších rostlin. Protože jejich biosyntéza je stimulována světlem, nacházejí se ve vnějších obalových pletivech. Flavonoidy jsou deriváty fenylchromanu. Podle toho, kde je fenylová skupina na chromanu navázána, rozlišujeme flanan, isoflavan a neoflavan. Nejčastěji se vyskytují deriváty flavanu, isoflavany jsou méně časté, neoflavany jsou celkem vzácné. Deriváty flavanu se dělí na několik skupin podle oxidace pyranového kruhu. Rozlišujeme flavony, obsahující jen ketoskupinu, flavanoly, které obsahují kromě ketoskupiny ještě tři hydroxyskupiny, a flavanony, které obsahují hydroxyskupiny jen dvě. Mezi hlavní skupiny flavonoidů ve výživě člověka patří flavanoly, flavanony, flavony flavonoly, proantokyanidiny, kyanidiny a izoflavonoidy.
Dominantní flavonoid ve výživě člověka je flavonol kvercetin. Nachází jednak ve formě volné, jednak vázán s cukernými jednotkami, např. jako kvercetin-3-O-glukosid, kvercetin-4´-O-glukosid, kvercetin-3-O-rhamnosid. Kvercetin se vyskytuje ve vysokých koncentracích v běžně přijímaných potravinách jako cibule (300 mg/kg čerstvé váhy), jablka (21 - 72 mg/kg), kapusta (100 mg/kg), červené víno (4 – 16 mg/l), zelený a černý čaj (10 - 25 mg/l) . Rutin (kvercetin-3-O-rhamnoglukosid) je součástí léků používaných jako venofarmaka. Má řadu pozitivních zdravotních účinků, mezi jeho největší přínosy patří především schopnost léčit křehkost krevních kapilár a zvyšovat pružnost cév. Snižuje LDL choleste-rol. Také je významná jeho antioxidační aktivita a s tím související antikarcinogenní účinky a schopnost zhášet volné radikály. Zesiluje účinek vitaminu C.
Flavanoly můţeme nalézt buď jako monomery nebo polymery. Mezi jejich typické zástupce patří např. katechin, epikatechin (EC), epigallokatechin (EGC) a jejich estery s kyselinou gallovou. Jsou hlavně přítomné v čaji. V černém čaji je obsah redukován asi na polovinu v důsledku oxidace na komplexnější polyfenoly během fermentace. Další zdroje jsou červené víno a čokoláda.
Anthokyanidy jsou blízké deriváty flavonolu, avšak obsahují místo karbonilové skupiny –CO– oxoniovou skupinu. V rostlinách se nacházejí jako barviva, pro která je charakteristická červená, modrofialová až modrá barva květů, listů a plodů např. v třešních, švestkách, rybízu. Obsah kolísá v rozmezí 0,15 – 4,5 mg/g čerstvého ovoce. Průměrný obsah ve vínu se udává 26 mg/l.
Flavanony jsou také nazývány „citrusové“ flavonoidy. Jsou to látky typicky se vyskytující v pomerančích a grapefruitech. K hlavním se řadí hesperetin, naringenin a eriodictyol.
Nachází se hlavně v luštěninách, vydatným zdrojem je soja (1 - 3 mg/g) a veškeré produkty z ní. Mezi isoflavoniody patří především isoflavony daidzein a genistein. Isoflavonoidy jsou fytoalexiny typické pro určité druhy vikvovitých rostlin, kde se účastní chemických interakcí mezi rostlinou a jejími symbionty nebo patogeny. V organismu živočichů konzumujících rostlinnou stravu působí isoflavonoidy jako antioxidanty, ovlivňují metabolismus steroidů a funkci estrogenního receptoru. Některé isoflavony a jejich deriváty mohou vykazovat i toxické účinky.
K dietárním polyfenolům se řadí dále stilbeny. Nejsou v rostlinné říši příliš rozšířeny. Nejznámější látkou této skupiny je resveratrol.
Stilbeny jsou známy svým pozitivním vlivem na organismus. Některé stilbeny mají antimikrobiální účinky. Právě kvůli těmto svým vlastnostem mohou být zařazeny mezi fytoalexiny. Což jsou nízkomolekulární antimikrobiální látky, které bývají syntetizovány a akumulovány v rostlinách po napadení mikroorganismy a slouží rostlinám jako aktivní obranné látky. Resveratrol se nachází v desítkách druhů rostlin. Nejvíce je obsažen v bobulích révy vinné, dále pak v řadě druhů zeleniny a ořechách. V menším množství se vyskytuje i ve víně. Jeden litr červeného vína obsahuje cca 2 – 6 mg resveratrolu.
Neustále probíhající výzkum polyfenolických látek umožnil zpřesnit znalosti chemické struktury a koncentrací těchto látek v potravě a potvrdil jejich jiné neţ antioxidační účinky. Některé z nich, zejména blokování iniciační a progresní fáze karcinogeneze, jsou využívány ve výzkumu rakoviny a slibují využití nejen v prevenci, ale i v terapii této choroby. Epidemiologický výzkum těchto látek potvrzuje nezbytnost konzumovat denně 400 g ovoce a zeleniny. Tím se umožňuje dostatečný příjem fenolických látek (100 mg denně a více). Dále bylo zjištěno, že tyto sloučeniny v nativním stavu přítomné ve formě glykosidů jsou v lidském organismu podrobeny částečné deglykosidaci, aktivnímu i pasivnímu transportu do krevního oběhu, biotransformacím v játrech a vylučování ve formě svých metabolitů a jejich konjugátů. Rostlinné fenolické látky zvyšují biologickou hodnotu potravin, ve kterých se vyskytují.
Podle doporučení Světové zdravotnické organizace by průměrný denní příjem měl být 3 porce zeleniny (přibližně 250 g) a 2 porce ovoce (150 g). V České republice, podobně jako v celé polovině ostatních evropských států, je spotřeba ovoce a zeleniny hluboko pod touto dávkou (v ČR méně než 200 kg/osoba/rok). Řada studií prokázala, že strava výrazně ovlivňuje možnosti vzniku rakoviny. V řadě druhů zeleniny a ovoce byly identifikovány konkrétní látky s ochranným působením proti rakovině. Podle odborníků lze definovat složky, které blokují jednotlivé stupně v procesu vzniku rakoviny. Poslední dobou se soustřeďuje pozornost na polyfenoly a další látky obsažené také v čaji.
Čaj je na základě výrobního procesu klasifikován do tří typů: zelený čaj, čaj oolong a černý čaj. Všechny tyto čaje se připravují z listů Camellia sinensis a jeho odrůd. Zelený čaj se připravuje z čerstvých čajových lístků, které jsou sušeny na pánvi, nebo napařovány v páře. Dochází k inaktivaci enzymů, a tudíž čaj neprochází oxidací. Černý čaj je připraven drcením uschlých čajových lístků, které jsou úplně zoxidovány (fermentovány). V průběhu fermentačního procesu složek listů, vznikají četné druhotné produkty, které přispívají charakteristickou barvou a aroma černého čaje. Čaj oolong je částečně zkvašený.
Čaj se vyznačuje přítomností polyfenolických látek zvaných katechiny: epigalokatechiny3-gallát (EGCG), epigallokatechiny (EGC), epicatechin-3-gallát (ECG), a epicatechin (EC). Čajové katechiny jsou hlavními prvky zejména v čerstvých čajových lístcích. Tyto složky jsou oxidované během fermentace.
Pití čaje, zejména zeleného čaje, je spojováno s nižším výskytem rakoviny. Například v jedné z japonských studií se efekt pití čaje projevil při denní spotřebě více než 10 šálků. V západních zemích se průměrně jedné z deseti žen vyvine rakovina prsu, zatímco v Japonsku, kde pití zeleného čaje je nedílnou součástí kultury a životního stylu, se karcinom prsu objeví pouze u jedné ze čtyřiceti žen. Nejvýznamnější z tohoto hlediska jsou katechiny. Jejich obsah je v zeleném čaji relativně vysoký, zatímco v černém čaji při procesu fermentace dochází k jejich oxidaci a zničení. Z tohoto důvodu je ochranný potenciál zeleného čaje mnohem vyšší. Obsah polyfenolů v čaji je přímo úměrný množství čajových lístků a době vaření. Antioxidační působení polyfenolů se považuje za prokázané - antioxidační látky obsažené v zeleném čaji jsou schopné účinně zneškodňovat kyslíkové radikály, a tím snižovat oxidativní poškození buněk. Polyfenoly také blokují enzymy, které aktivují přeměnu prokancerogenů na kancerogenní látky. Polyfenoly čaje ovlivňují i úvodní fázi kancerogenního procesu. Zabraňují zhoubnému množení buněk a podporují mezibuněčnou komunikaci. Epigallocatechin gallát (EGCG), nejhojnější složka polyfenolů zeleného čaje, byl prohlášen za aktivní látku v prevenci rakoviny tím, že potlačuje aktivitu urokinasy, a urychluje apoptózu nádorových buněk, zatímco zdravé buňky jsou nepoškozeny.Účinek polyfenolů ze zeleného čaje však mohou negativně ovlivňovat některé přísady. Klasickým příkladem je mléko, které na sebe polyfenoly váže, a tak zabraňuje jejich vstřebávání do organismu. Kromě antikancerogenního působení zmiňme ještě stručně výsledky studií zaměřených na jiné choroby. Studiemi byl prokázán vliv pití čaje na snížení rizika kardiovaskulárních onemocnění, související s ochranou před vznikem aterosklerózy.Tento vliv souvisí opět s antioxidačním mechanismem. Dále se udává snížení výskytu osteoporózy, baktericidní účinky a zlepšení poznávacích a psychomotorických schopností.
Katechiny jsou látky sloţením podobné flavonoidům, které jsou ve vyšších rostlinách značně rozšířeny. Za základní stavební jednotky této široké skupiny lze pokládat čtyři jednoduché látky: katechin (C), epikatechin (EC), gallokatechin (GC) a epigallokatechin (EGC). Jednotlivé molekuly se spojují a dochází tak ke vzniku oligomerních a polymerních kondenzátů, z nichž velká většina je biologicky účinná zejména jako antioxidanty, zhášeče volných kyslíkových radikálů, protektory cévní stěny, střevní sliznice, jaterních funkcí, atd. V současné době jsou tyto látky komerčně získávány ve velkých množstvích a jejich dosažitelnost není problémová. Z hlediska xenobiotické zátěže organismu a jejich toxicity jsou to látky prakticky nejedovaté (jejich toxicita je na úrovni kuchyňské soli, většinou ještě nižší).Je to nejrozšířenější katechin v zeleném čaji. Mnoho studií na zvířatech ukázalo, že EGCG inhibuje karcinogeny kůže, plic, ústní dutiny, jícnu, střeva, tlustého střeva, prostaty a jiných orgánů. Četné potenciální mechanismy inhibice karcinogenů byly navrženy na základě experimentů s lidskými nádorovými buňkami včetně antioxidační aktivity, inhibice epidermálního růstového faktoru, inhibice proteazomu, a další. Většina z těchto vlivů vyžaduje koncentraci EGCG 1 až 100 mmol/l [19]. Chronické působení slunečního UV záření na savčí kůži vyvolává řadu biologických reakcí, včetně erytém, edém, spálení sluncem, hyperplastická reakce a rozvoj rakoviny kůže. UV záření, a to zejména UVB (290 - 320 nm), je příčinou vzniku volných radikálů a souvisejících reaktivních forem kyslíku, které přispívají ke karcinogenezi. Vzhledem k tomu, ţe UV záření vyvolává oxidační nežádoucí účinky v kůži, je pravidelný příjem antioxidantů v potravě nebo ošetření pokoţky krémy a pleťové vody s obsahem antioxidačních složek vhodná preventivní strategie proti mutagenním a karcinogenním účinkům UV záření.
Káva je obvykle horký nápoj z plodu kávovníku. Označuje také prášek získávaný mletím pražených plodů (bobulí) kávovníku, který se k výrobě nápoje používá. Káva je jednou z hlavních komodit světové ekonomiky, je na druhém místě hned za ropou. Nejčastěji pěstované druhy jsou Coffea arabica a Coffea canephora. C. Arabica je stálezelený keř původem z Etiopie. Všechny pěstované C. arabica šířící se napříč kontinenty ukazují pozoruhodnou genetickou stejnorodost, která se obzvlášť projevuje citlivostí na škůdce. Rostlina se využívá i k některým lékařským účelům, např. proti respiračním potížím, nebo při léčení žloutenky či malárie, a také k potlačení bolesti. Nápoje připravené z pražených bobů mají příjemnou chuť a aroma a kromě toho vykazují i fyziologické účinky v těle člověka.
Nedávné vědecké studie prokázali pozitivní vliv kávy na lidské zdraví. Studie přinesli málo důkazů o zdravotních rizicích spojených s pitím kávy, na druhou stranu byly potvrzeny zdravotní přínosy spojené s mírnou konzumací kávy dospělou osobou. Nápoj je zdrojem antioxidantů, jako je kofein, kyselina chlorgenová, nebo hydroxyskořicové kyseliny. V porovnání s jinými nápoji káva vyniká svou antioxidační aktivitou (a.a.). Některé studie uvádějí větší a.a. pro rozpustnou kávu a espreso, než pro červené víno a zelený čaj. A.a. je také ovlivněna složením zelených kávových zrn a způsobem jejich zpracování. Pokles a.a. souvisí s mírou pražení, která ovlivňuje především degradaci kyseliny chlorgenové. Kávě je připisován antibakteriální účinek proti Streptococcus mutans, coţ je kariogenní bakterie. Studie provedená na univerzitě v Rio de Janeiro zkoumala účinek kávových výluhů u Coffea arabica a Coffea canephora (robusta) včetně vlivu míry pražení a různého obsahu kofeinu. Byly zjišťovány koncentrace, při nichž se růst bakterií zastaví. Bakteriostatický účinek vykazovala kyselina 5-kofeoylchinová, trigonelin, a kyselina kávová při koncentraci 0,8 mg.ml-1. Světlejší extrakty z méně pražené kávy působí proti bakteriím silněji než z více pražené kávy. Baktericidně účinná je zřejmě kombinace kyseliny chlorogenové, trigonelinu a kofeinu, které se však při dekofeinování odstraňují.
Polyfenolické látky se obecně podílejí na chemickofyzikální stabilitě piva, na formování pěny a na odolnosti proti stárnutí a oxidaci piva. Navíc polyfenoly mají silné antioxidační, antikarcinogenní, protimikrobiální, protitrombózní a další vlastnosti, které pozitivně působí na lidské zdraví. Z celkového množství polyfenolů obsažených v mladině jich pouze 20 a. 30 % pochází z chmele, ostatní pochází ze sladu. Z chmele se dostávají do piva prenylované flavonoidy s prenylovým substituentem. Více než 80% z nich tvoří xanthohumol (X), který přechází do piva v isomerované formě jako isoxanthohumol (IX). Prenylflavonoidy se díky pozoruhodným bioaktivním účinkům staly v posledních letech předmětem lékařského a farmaceutického výzkumu. Nejdůležitějším prenylflavonoidem chmele je xanthohumol (X). Z dalších zástupců se ve chmelu nachází desmethylxanthohumol (DMX), isoxanthohumol (IX) a 8-prenylnaringenin (8-PN). Taxonomicky patří prenylflavonoidy mezi polyfenoly chalkonové řady. Prakticky tvoří přechod mezi chmelovými pryskyřicemi a polyfenoly. Společně s pryskyřicemi a silicemi se tvoří v lupulinových ţlázách. Tato skutečnost se využívá při jejich analytickém stanovení. Prenylflavonoidy vstupují do biochemických reakcí odbourávání řady xenobiotik a napomáhají k jejich odstraňování z organismu. Xanthohumol inhibuje některé typy rakovinného bujení, má antimikrobiální, protizánětlivé a antioxidační účinky. Chemopreventivní účinek xanthohumolu při karcinogenezi většinou spočívá v inhibici metabolické aktivace prokarcinogenů nebo inhibici růstu nádorů v raném stadiu. Xanthohumol společně s některými složkami chmelových pryskyřic také působí inhibičně při vzniku osteoporózy. Bioaktivní účinky isoxanthohumolu jsou obdobné jako u xanthohumolu, ale slabší. Nižší účinnost je do určité míry kompenzována vyššími koncentracemi a snadnou dostupností v pivu. Xanthohumol byl dlouhá léta považován za zdroj estrogenních účinků chmele. Na základě rozsáhlých biotestů frakcionovaných chmelových extraktů však byl identifikován jako původce estrogenních účinků chmele 8-prenylnaringenin (8-PN). 8-Prenyl-naringenin je v současné době považován za jeden z nejúčinnějších fytoestrogenů. Obsah a složení chmelových prenylflavonoidů závisí na odrůdě, zralosti chmele, skladovacích podmínkách a způsobu zpracování po sklizni. V běžných pivech jsou koncentrace 8-PN velmi nízké (< 50 g/l)
Rozhodujícím faktorem určujícím hladinu prenylflavonoidů v pivu je chmelení, tj. časové rozvržení přídavků chmele, výběr odrůd a chmelových výrobků. Pokud se ke chmelení použijí chmelové extrakty na bázi oxidu uhličitého, pak obsah prenylflavonoidů v pivu je zanedbatelný. Ležácká piva, chmelená zpravidla menším podílem extraktů, obsahují více isoxanthohumolu než piva výčepní. Je známo, že v průběhu výroby piva dochází ke značným ztrátám prenylflavonoidů. Sledování obsahu isoxanthohumolu v meziproduktech a konečném pivu ve dvou českých pivovarech prokázalo, že k největším ztrátám dochází při chlazení mladiny, kvašení a filtraci piva.
Resveratrol (3,4,5-trihydroxystilben) je přírodní fytoalexin. Některé rostliny jej produkují jako odpověď na biotický a abiotický stres, např. napadení patogeny, UV záření, expozice ozónem nebo mechanické poškození. Resveratrol byl nalezen např. v révě vinné, podzemnici olejné, v mnoha léčivých rostlinách a dalších. Přípravky obsahující resveratrol byly využívány odedávna v japonské lidové medicíně (Kojokon) k léčbě opařenin a spálenin, zánětlivých onemocnění (plísňových, bakteriálních), k léčbě atherosklerosy, poruch metabolismu tuků a pro celou řadu dalších terapeutických účelů. Plevelná rostlina Polygonum cuspidatum je jedním z nejbohatších zdrojů. Roste především v Asii. Její extrakty z kořenů hrají důležitou roli v orientální medicíně. Chemopreventivní účinky resveratrolu souvisí s inhibicí hydroperoxidasy a cyklooxygenasy. Jejich aktivita je spojována s inicializací nádorového bujení, a také se snižováním hladiny cholesterolu v krvi.
Mezi rostliny, ve kterých se resveratrol hojně nachází, můžeme řadit i ovoce a zeleninu (cibule, listová zelenina), čaj, apod. Resveratrol byl prokázán také v kořeni arašídů (Arachis hypogaea), v arašídech samotných i v arašídových produktech. Praţené arašídy obecně obsahují nižší množství resveratrolu, ale ve vařených arašídech byl nalezen vyšší obsah.
Ve víně se vyskytuje velké množství flavonoidů a ostatních polyfenolických látek. Zejména se jedná o anthokyany vytvářející typickou barvu vína, katechiny, kvercetin ve volné a glykosidicky vázané formě a příbuzný derivát stilbenu resveratrol. Právě tyto látky jsou z hlediska svých antioxidačních schopností hodnoceny jako nejcennější. Výživa, která je bohatá na přírodní antioxidanty, působí příznivě při prevenci tzv. civilizačních chorob, jako jsou např. onemocnění srdce a cév. Ta jsou jednou z nejčastějších příčin úmrtí. Obsah polyfenolických látek závisí na odrůdě révy, podmínkách pěstování révy a technologii výroby vína.
Bylo také potvrzeno, že výrobky z kakaa obsahují inhibitory enzymu odpovědného za tvorbu plaku. Předpokládá se, že fenolické látky by mohly být zodpovědné za pozorované antikariogenní účinky kakaového prášku.
Bc. Jitka Michálková
Stanovení polyfenolických látek ve vybraných potravinách
(diplomová práce)
Žádné komentáře:
Okomentovat