Agnieszka Synowiec-Wojtarowicz, Magdalena Kimsa-Dudek, Małgorzata Derewniuk1, Katarzyna Pawłowska-Góral
INTERAKCJE WYBRANYCH SKŁADNIKÓW SUPLEMENTÓW DIETY Z POLIFENOLAMI ZAWARTYMI W NAPARACH KAWY
I HERBATY*
Zakład Nutrigenomiki i Bromatologii, Katedra Biologii Molekularnej 1Zakład Biologii Molekularnej, Katedra Biologii Molekularnej Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu,
Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach Kierownik: prof. dr hab. U. Mazurek
Zwiększona konsumpcja suplementów diety, zarówno wśród osób zdrowych, jak i chorych oraz moda na wzbogacanie produktów spożywczych w składniki bioaktywne w celu zwiększenia ich walorów prozdrowotnych spowodowała, że za cel pracy przyjęto ocenę interakcji wybranych składników suplementów diety z polifenolami zawartymi w powszechnie spożywanych napojach, takich jak kawa i herbata. Badania obejmowały oznaczenie polifenoli i potencjału antyoksydacyjnego. Stwierdzono wystąpienie interakcji o charakterze syner-gistycznym w naparach kawy arabskiej z dodatkiem kwasu chlorogenowego i naparach herbaty czarnej z dodatkiem katechiny oraz interakcji o charakterze antagonistycznym w obu naparach z dodatkiem resweratrolu.
Słowa kluczowe: interakcje, suplementy diety, kwas chlorogenowy, katechina, re-sweratrol.
Key words: interactions, dietary supplements, chlorogenic acid, catechin, resveratrol. Na przestrzeni ostatnich lat obserwuje się rosnącą konsumpcję suplementów die-ty, zarówno wśród osób zdrowych, jak i chorych. Suplementy diety są powszechnie stosowane z uwagi na możliwość poprawy stanu zdrowia i uzupełnienia niedo-borów składników bioaktywnych, gdyż nieodpowiednia dieta uboga w witaminy czy składniki mineralne może prowadzić do zaburzenia funkcjonowania organi-zmu, dlatego uzupełnianie powstałych niedoborów wydaje się być właściwą formą przeciwdziałania temu zjawisku (1, 2). Szczególną ostrożność przy spożywaniu suplementów diety powinny zachować osoby przyjmujące leki, ze względu na moż-liwość wystąpienia interakcji skutkujących powikłaniami w farmakoterapii. Oprócz tego, suplementy diety jako skoncentrowane źródło substancji aktywnych mogą * Badania wykonano w ramach projektu badawczego nr KNW-2-I02/N/7/N w Śląskim Uniwersytecie Medycznym w Katowicach.
wykazywać interakcje z innymi składnikami diety, najczęściej na zasadzie reakcji synergistycznych lub antagonistycznych (3).
Antyoksydanty to liczna grupa związków o właściwościach przeciwutleniających, która stanowi skuteczny układ obronny organizmu przed reaktywnymi formami tle-nu. Cennym źródłem tych substancji są powszechnie spożywane napoje takie jak kawa i herbata. Za właściwości antyoksydacyjne naparów herbacianych odpowiadają głównie katechiny, które hamują powstawanie i wychwytują wolne rodniki oraz posiadają zdolność chelatowania jonów metali przejściowych będących katalizato-rami reakcji wolnorodnikowych. Z kolei kawa bogata jest głównie w kwas kawowy, chlorogenowy i chinowy, które wykazują wiele właściwości prozdrowotnych takich jak: działanie antyoksydacyjne, przeciwnowotworowe czy przeciwmiażdżycowe (4).
W związku z dodawaniem do produktów spożywczych witamin, składników mineralnych czy antyoksydantów w celu poprawy ich walorów prozdrowotnych oraz rosnącą konsumpcję suplementów diety, za cel pracy przyjęto ocenę interakcji wybranych składników suplementów diety z polifenolami zawartymi w naparach kawy i herbaty.
MATERIAŁY I METODY
Materiałem użytym do badań były napary kawy arabskiej (Coffea Arabica L., Brazylia) oraz napary czarnej herbaty liściastej (Camelia sinensis (L.) Kuntze, Sri Lanka). Do oceny interakcji użyto substancji o właściwościach antyoksydacyjnych występujących naturalnie w żywności oraz będących składnikami suplementów diety. Badaniem objęto mieszaniny naparów z kwasem chlorogenowym, katechiną i resweratrolem. Napary kawy (200 cm3) sporządzano każdorazowo z 6 g kawy
w ekspresie z funkcją mielenia ziaren. W celu przygotowania naparów herbaty, od-ważone próbki 2 g herbaty liściastej zalewano 200 cm3 wody o temp. 95 °C i
parzo-no przez 3–5 min. Następnie napary podzieloparzo-no na dwie grupy: z dodatkiem i bez dodatku wybranych antyoksydantów, a po ostudzeniu sączono i pobrano próbki do oznaczeń. W celu przygotowania roztworów badanych substancji: kwasu chloro-genowego, katechiny i resweratrolu odważano po 20 mg substancji i rozpuszczano w 10 cm3 metanolu. Następnie przygotowano mieszaniny naparów z roztworami
badanych antyoksydantów w stosunku 1:1 (v/v), które inkubowano w temperaturze pokojowej przez 30 min. We wszystkich badanych próbkach oznaczono stężenie polifenoli metodą Fast Blue oraz potencjał antyoksydacyjny metodą ABTS (5, 6). Oceny interakcji badanych składników suplementów diety z polifenolami zawar-tymi w naparach dokonano na podstawie porównania wyznaczonego dla badanych mieszanin stężenia polifenoli i potencjału antyoksydacyjnego z teoretyczną warto-ścią tych parametrów otrzymaną z przeliczenia stężeń mieszaniny dwóch roztworów o znanych stężeniach i objętościach.
Wszystkie oznaczania wykonano w trzech powtórzeniach, a otrzymane wyniki poddano opracowaniu statystycznemu. Obliczono wartości podstawowych para-metrów opisowych: średnią arytmetyczną i odchylenie standardowe. Porównanie pomiędzy badanymi próbami wykonano z zastosowaniem testu t-Studenta dla prób zależnych, wykorzystując program komputerowy STATISTICA 12.
WYNIKI I ICH OMÓWIENIE
Wyniki stężenia polifenoli i wartości całkowitego potencjału antyoksydacyjne-go zmierzone w naparach kawy i herbaty bez dodatku badanych antyoksydantów przedstawiono w tab. I. Stężenie polifenoli w naparach wynosiło 2,04 g/dm3 – kawa
arabska i 1,59 g/dm3 – herbata liściasta, a wartość całkowitego potencjału
antyok-sydacyjnego również była wyższa dla kawy arabskiej. Natomiast Pieszko i współpr. (7) nie stwierdzili różnic w stężeniu polifenoli w naparach kawy i herbaty, co jest związane z zastosowaniem odmiennych gatunków obu surowców oraz wykorzysta-niem przez autorów metody Follina-Ciocalteau do oznaczania stężenia polifenoli.
Ta b e l a I. Potencjał antyoksydacyjny i stężenie polifenoli w badanych naparach i roztworach Ta b l e I. Antioxidant capacity and polyphenols concentration in studied infusions and solutions
ABTS (mmol/dm3) Polifenole (g/dm3)
Kawa arabska (A) 5,33±0,16 2,04±0,05
Herbata liściasta (L) 3,81±0,11 1,59±0,01 Kwas chlorogenowy (CH) 5,66±0,02 2,79±0,01
Katechina (K) 4,46±0,18 2,77±0,02
Resweratrol (R) 18,40±0,47 4,58±0,23
Dodatek do naparów kawy arabskiej kwasu chlorogenowego (A+CH) spowodo-wał istotny statystycznie wzrost stężenia polifenoli i całkowitego potencjału anty-oksydacyjnego odpowiednio o 18 i 22% w odniesieniu do teoretycznych wartości wynikających z przeliczenia stężeń dla mieszaniny dwóch roztworów o znanych stężeniach (ryc. 1). W naparach czarnej herbaty liściastej z dodatkiem katechiny (L+K) stwierdzono istotny wzrost stężenia polifenoli oraz całkowitego potencjału antyoksydacyjnego odpowiednio o 36 i 25% w odniesieniu do teoretycznych war-tości. Dodatek resweratrolu do badanych naparów spowodował obniżenie stężenia polifenoli odpowiednio o 29% – kawa arabska i 36% – herbata czarna, czemu towarzyszyło również obniżenie całkowitego potencjału antyoksydacyjnego o 19% w naparach kawy arabskiej i 35% w naparach herbaty.
Jednoczesna obecność różnych składników pokarmowych pochodzenia roślin-nego może skutkować wystąpieniem interakcji, których efekty wg Wang i współpr. (8) mogą być dodatnie, synergistyczne lub antagonistyczne. W niniejszej pracy uzyskano efekt synergistyczny dla naparów kawy z dodatkiem kwasu chlorogeno-wego a także naparu herbaty z dodatkiem katechiny oraz antagonistyczny dla obu naparów z dodatkiem resweratrolu. Za zmianę właściwości antyoksydacyjnych mie-szanin odpowiadają przede wszystkim interakcje w grupie polifenoli, które mogą wykazywać tendencję do polimeryzacji co powoduje zwiększenie ich zdolności do wychwytywania wolnych rodników. Jednak nadmierna polimeryzacja może dopro-wadzić do przekroczenia wartości krytycznej, co powoduje utrudniony dostęp do grup hydroksylowych, a w następstwie obniżenie właściwości antyoksydacyjnych mieszanin (9). Heo i współpr. (10) badając mieszaniny polifenoli, stwierdzili, że najczęstszym efektem takich kombinacji jest działanie synergistyczne.
Ryc. 1. Procentowe zmiany stężenia polifenoli (słupki ciemniejsze) i wartości potencjału antyoksyda-cyjnego (słupki jaśniejsze) w badanych naparach z dodatkiem kwasu chlorogenowego (CH), katechiny (K) lub resweratrolu (R).
* p < 0,05 vs. Napar+S, za 100% przyjęto wartość teoretyczną wynikającą z przeliczenia stężeń miesza-niny dwóch roztworów o znanych stężeniach – napar + substancja aktywna, A – napary kawy Arabica, L – napary czarnej herbaty liściastej
Fig. 1. Percentage changes in polyphenols concentration (darker bars) and antioxidant capacity (brighter bars) in infusions with chlorogenic acid (CH), catechin (K) or resveratrol (R).
WNIOSKI
W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono wystąpienie interakcji o cha-rakterze synergistycznym w naparach kawy arabskiej z dodatkiem kwasu chloroge-nowego i naparach czarnej herbaty liściastej z dodatkiem katechiny oraz interakcji o charakterze antagonistycznym w obu naparach z dodatkiem resweratrolu.
A. S y n o w i e c-W o j t a r o w i c z, M. K i m s a-D u d e k, M. D e r e w n i u k, K. P a w ł o w s k a-G ó r a l
INTERACTIONS OF SELECTED COMPONENTS OF DIETARY SUPPLEMENTS AND POLYPHENOLS CONTAINED IN COFFEE AND TEA
S u m m a r y
Introduction. The rise of dietary supplements consumption among both healthy people and patients as well as trend for enriching food products with bioactive components in order to increase their pro--healthy properties.
Aim. Aim of the study was to determine the interaction of selected components of dietary supple-ments with polyphenols contained in commonly consumed beverages, coffee and tea.
Material and Methods. The studies included determination of polyphenol concentration and an-tioxidant capacity.
Results. The addition of chlorogenic acid to coffee infusion and catechin to tea infusion caused an increase of polyphenols concentration. The addition of resveratrol to both infusion caused a decrease of polyphenols concentration.
Conclusion. Synergistic interactions were found in the coffee infusion with the addition of chloroge-nic acid and tea infusions with the addition of catechin, and antagonistic interactions in both infusions with the addition of resveratrol.
PIŚMIENNICTWO
1. Rautiainen S., Manson JE., Lichtenstein AH., Sesso H.D.: Dietary supplements and disease pre-vention – a global overview. Nat. Rev. Endocrinol., 2016: doi: 10.1038/nrendo.2016.54. – 2. Bjelakovic G., Nikolova D., Gluud C.: Antioxidant supplements and mortality. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. 2014 Jan; 17(1): 40-4. – 3. Palafox-Carlos H., Gil-Chávez J., Sotelo-Mundo RR., Namiesnik J., Gorinstein S., González-Aguilar GA.: Antioxidant interactions between major phenolic compounds found in ‘Ataulfo’ mango pulp: chlorogenic, gallic, protocatechuic and vanillic acids. Molecules. 2012; 17(11): 12657-12664. – 4. Forester S. C., Lambert J.D.: The role of antioxidant versus pro-oxidant ef-fects of Green tea polyphenols In cancer prevention. Mol. Nutr. Food Res., 2011; 55: 844-854. – 5. Re R., Pellegrini N., Proteggente A., Pannala A., Yang M., Rice-Evans C.: Antioxidant activity applying and improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radic. Biol. Med., 1999; 26: 1231-1237. – 6. Medina MB.: Simple and rapid method for the analysis of phenolic compounds in beverages and grains. J. Agric. Food Chem., 2011; 59(5): 1565-1571. – 7. Pieszko C., Grabowska J., Jurek N.: Ozna-czanie polifenoli i wybranych pierwiastków w kawie, herbacie i miodach. Bromat Chem Toksykol., 2015; 48(4): 653-659. – 8. Wang S., Meckling KA., Marcone MF., Kakuda Y., Tsao R.: Synergistic, ad-ditive and antagonistic effects of food mixtures on total antioxydant capacities. J. Agric. Food Chem., 2011; 59 (3): 960-968. – 9. Pinelo M., Manzocco L., Nuñez MJ., Nicoli MC.: Interaction among phenols in food fortifi cation: negative synergism on antioxidant capacity. J. Agric. Food Chem., 2004; 52(5): 1177-1180. – 10. Heo HJ., Kim YJ., Chung D., Kim DO.: Antioxidant capacities of individual and com-bined phenolics in a model system. Food Chemistry, 2007; 104(1): 87-92.
