Prezentacja Dr Wiesława Wiczkowskiego

Biodostępność
składników aktywnych
wskaźnikiem oceny
jakości żywności
OH
O
O
3'
HO
4'
A
OH
C
3
5
OH
O
OH
O
O
4
HO
3'
OH
O
7
OH
OH
B
OH
OH
OH
OH
B
O
7
A
C
5
4
OH
Glu
4'
OH
O
O
OH
HO
OH
3
OH
O
cose
O
5
6
HO
HO
H
+
N
CO
OC
H
15
N
OH
CO
OH
H
OH
ose
Gluc
O
5
C OO
+
N
H
6
HO
+
O
O
HO
d
ozy
glik
H
OH
HOO
C OO
15
H
N
C
Wiesław Wiczkowski
Instytut Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie
OH
Żywność pochodzenia roślinnego
źródłem składników
odżywczych i nieodżywczych
- węglowodanów
- białka
- tłuszczów
- błonnika
- soli mineralnych i witamin
- nieodżywczych związków bioaktywnych
(np. polifenoli, glukozynolanów, fityn,
oligosacharydów, betalain, karetonoidów)
Fitozwiązki – nieodżywcze
związki biologicznie aktywne
# wtórne metabolity roślin
# wiele grup fitozwiązków: polifenole,
glukozynolany, fityny, oligosacharydy, betalainy,
karetonoidy, saponiny, terpeny, fitosterole,
alkaloidy, kumaryny
# ogromna liczba związków w poszczególnych grupach,
np. ponad 8000 zidentyfikowanych flawonoidów
Spektrometry masowe –
urządzenia umożliwiające badanie
pełnego spektrum związków
występujących w badanej żywności
Śledzenie zmian zawartości
substancji bioaktywnych w
trakcie procesu technologiczne
korzystne i negatywne składniki
odczucia sensoryczne konsumenta
preferencje konsumentów
Spektrometry masowe –
urządzenia umożliwiające śledzenie
zmian związków bioaktywnych w
czasie procesów
Obszary oddziaływania
spożytych fitozwiązków na
organizm człowieka
Oddziaływanie fitozwiązków na przewód
pokarmowy bezpośrednio po spożyciu
# fitozwiązki do czasu poddania się czynnikom
środowiska wykazują aktywności określoną in vitro
# fitozwiązki mogą nie być wchłaniane ale mogą
efektywnie oddziaływać na organizm
Oddziaływanie fitozwiązków na struktury
organizmu po wchłonięciu
# po przejściu procesów metabolicznych niektóre
właściwości wykazywane in vitro mogą być utracone
Wchłanianie i metabolizm
fitozwiązek
P
fitozwiązków
aglikon fitozwiązku - P-A
związek niskocząsteczkowy -
P ustna
P
Pjama
P-A P A
P-A
glukuronowanie -
GluA
metylowanie -
wątroba
żołądek
Meth
-glukozydaza
P-A
P-A
Meth
P-A
flora
bakteryjna
jelito grube
GluA P-A
Sulf
GluA
żółć
GluA
mocz
P-A
układ
krwionośny
kał
Meth
sulfonowanie -
Meth
GluA
Meth
jelito cienkie
GluA
Sulf
W jakim celu wyznaczamy
biodostępność?
Czy biodostępność może być
wskaźnikiem oceny jakości żywności?
Określenie biodostępności umożliwia
ilościowe opisanie ekspozycji
organizmu na spożyte fitozwiązki
Wyznaczenie biodostępności jest
warunkiem wstępnym badań
oddziaływania fitozwiązków diety na
organizm poza przewodem pokarmowym
Biodostępność
część dawki podanego związku, która
przenika do układu krwionośnego i może
wziąć udział w procesach fizjologicznych
organizmu, może być akumulowana
lub wydalona
Biodostępność opisywana jest
stężenie związku we krwi
przez szereg wyróżników wyznaczanych
na podstawie stężenia związku we krwi w
określonym czasie
cmax
cmax - maksymalne stężenie badanego związku
we krwi
tmax
- czas wystąpienia maksymalnego stężenia
AUC0- - z ang. Area Under the Curve,
pole powierzchni pod krzywą,
przedstawiającą zależność stężenia
badanego związku we krwi od czasu
AUC0-
tmax
czas
Biodostępność bezwzględną
stężenie związku we krwi
oznaczamy porównując biodostępność związku
podanego drogą pokarmową z biodostępnością
tego samego związku podanego donaczyniowo
Po podaniu donaczyniowym, AUC = 100%
Po podaniu doustnym, AUC < 100%
czas
Biodostępność względną
stężenie związku we krwi
oznaczamy porównując biodostępność związku z
produkt badanego z biodostępnością tego
samego związku z produktu referencyjnego
Produkt A
cmax A
Zakres profilaktyczny
cmax B
tmax A
tmax B
Produkt B
czas
AUCA = AUCB
Cmaks.A  Cmaks.B
tmaks.A  tmaks.B
Marker biodostępności
- poziom związku w moczu
Fe (%) - ilość związku wydalonego
szybkość wydalania
z moczem przedstawiona
jako procent dawki podanej
AURC0- - z ang. area under the urinary
AURC0-
czas
excretion rate curve, pole
powierzchni pod krzywą
przedstawiającą zależność
szybkości wydalania badanego
związku z moczem od czasu
Procesy decydujące o
biodostępności
METABOLIZM
- uwalnianie
DYSTRYBUCJA
- wchłanianie
WCHŁANIANIE
- dystrybucja
- metabolizm
WYDALANIE
- wydalanie
UWALNIANIE
Czas
Spektrometry masowe –
urządzenia umożliwiające badanie
obecności związków bioaktywnych w
płynach biologicznych
Jak można zwiększyć biodostępność
spożywanych wraz z żywnością
związków bioaktywnych?
ZMIANY ILOŚCIOWE
zwiększenie zawartości fitozwiązków w produkcie
- selekcja odmian
- agrotechnika
- świadoma obróbka wstępna surowca
ZMIANY JAKOŚCIOWE
lepsze wykorzystanie dostępnej wiedzy o metabolizmie fitozwiązków
- zmiana miejsca wchłaniania
- zmiana matrycy pokarmowej
- modyfikacja składu/formuły produktu żywnościowego
Miejsce wchłaniania fitozwiązków
glukozyd
OH
3'
HO
O
4'
7
HO
3
5
OH
O
O
OH
jelito cienkie
dobre wchłanianie
OH
OH
OH
O
OH
3'
HO
OH
4'
O
7
galaktozyd
3
5
O
OH
O
OH
O
OH
HO
OH
jelito cienkie
jelito grube
średnie wchłanianie
OH
3'
HO
OH
4'
jelito grube
O
7
3
5
OH
rutynozyd
O
O
O
O
HO
najsłabsze wchłanianie
O
OH
możliwości interwencji technologa
OH
HO
OH
OH
Zmiana miejsca wchłaniania
fitozwiązków
Hydroliza rutynozydu do glukozydu
Stężenie w osoczu (mmol/L)
OH
OCH 3
□ - 7-glukozyd hesperetyny
▲ - wysoka dawka hesperedyny
 - niska dawka hesperedyny
O
O
O
OH OH
O
O
HO
H3C
HO
OH
hesperedyna
O
HO
OH
enzym
OH
czas (min)
OCH 3
O
O
O
OH OH
O
7-glukozyd hesperetyny
HO
HO
OH
Zmiana miejsca wchłaniania
fitozwiązków
Hydroliza glukozydów do aglikonów
O
O
mleczko sojowe
O
O
O
OH OH
HO
O
OH
O
OH
HO
OH
O
HO
HO
OH
OH
- β-glukozydaza (40C, 2h)
- fermentacja (B. breve i L. mali, 37C, 21 h)
O
HO
mleczko sojowe
mleczko sojowe + enzym
fermentowane mleczko sojowe
O
OH
O
HO
OH
O
OH
Zmiana matrycy
pokarmowej
pomidory surowe i gotowane
OH
Stężenie w osoczu (mMl)
- surowe
- gotowane
OH
O
7
A
5
OH
czas (h)
B
4'
C
4
O
naringenina
Modyfikacja receptury produktu
tmax
[min]
Aglikony
posiłek standardowy
17% tłuszczu w posiłku
32% tluszczu w posiłku
Glukozydy
posilek standardowy
17% tłuszczu w posiłku
32% tluszczu w posiłku
Stężenie Q w osoczu (mMl)
□ - 32% tłuszczu w posiłku
∆ - 17% tłuszczu w posiłku
 - posiłek standardowy (3% tłuszczu)
aglikon
Czas (min)
biodostępność
względna [%]
102,9±8,0a
70,0±8,6b
51,4±8,0b
100b
157a
150a
70,0±7,9a
50,0±7,9a,b
45,0±7,9b
100b
132a
122a
Stężenie w osoczu (mM)
Stężenie w osoczu (mM)
Modyfikacja receptury produktu
A. Metabolity kwercetyny
○ - po I tygodniu
 - po II tygodniu
B. Metabolity izoramnetyny
Olej sojowy (%(w/w))
Diety:
- posiłek kontrolny bez oleju sojowego
- z 1,8% dodatkiem oleju sojowego
- z 4,6% dodatkiem oleju sojowego
- z 9,5% dodatkiem oleju sojowego
- z 18,8% dodatkiem oleju sojowego
Modyfikacja receptury produktu
Stężenie w osoczu (mmol/l)
Q3G (mielone mięso)
Q3G (posiłek standardowy)
czas (min)
Modyfikacja receptury produktu
Wpływ etanolu, lipidów i emulgatorów na rozpuszczalność kwercetyny
Woda
Lecytyna
Olej sojowy
Estry sacharozy i kwasów tłuszczowych
Estry poliglicerynowe kwasów tłuszczowych
Taurocholan sodu
Lecytyna + estry sacharozy i kwasów tłuszczowych
Lecytyna + estry poliglicerynowe kwasów tłuszczowych
Lecytyna + taurocholan sodu
Olej sojowy + estry sacharozy i kwasów tłuszczowych
Olej sojowy + estry poliglicerynowe kwasów tłuszczowych
Olej sojowy + taurocholan sodu
10% etanol
20% etanol
30% etanol
50% etanol
Rozpuszczalność kwercetyny (mM)
Biodostępność składników aktywnych
wskaźnikiem oceny
jakości żywności
# badanie biodostępności kwercetyny
z mięsistych i suchych łusek szalotki
# badanie biodostępności kwercetyny
z surowej i gotowanej cebuli
# badanie biodostępności betacyjanin
z soku i chipsów z buraka ćwikłowego
# badanie biodostępności antocyjanów
z soku z aronii
# badanie biodostępności antocyjanów
z produktów otrzymanych
z kapusty czerwonej
Badanie biodostępności
antocyjanów z kapusty
czerwonej
świeża
wirowanie
500xg - 10 min
1000xg - 5 min
fermentowana
Badanie biodostępności
cyjanidyny z soku z aronii
OH
OH
mg/100mL
O+
HO
3-galaktozyd cyjanidyny
12.49
O
3-glukozyd cyjanidyny
0.71
3-arabinozyd cyjanidyny
5.12
3-ksylozyd cyjanidyny
0.59
cyjanidyna
0.22
razem
19.13
OH
glikozyd
Badanie biodostępności
betacyjanin z soku i chipsów
z buraka ćwikłowego
Glucose O
5
H
+
N
6
HO
H
HOOC
COOH
15
N
COOH
Badanie biodostępności
kwercetyny z mięsistych i
suchych łusek cebuli
kwercetyna - Q
3,3’,4’,5,7–pentahydroksyflawon
185 – 1917 mg Q/kg wm
OH
3'
OH
B
O
7
A
C
5
4
OH
O
3
OH
OH
4'
~cebula
~herbata
~wino
~sałata
~kapusta włoska
~brokuły
~jabłka
~brzoskwinie
~gryka
~fasola szparagowa
Badanie biodostępności
kwercetyny z surowej i
gotowanej cebuli
podczas gotowania
60% związków kwercetyny
przechodzi do zupy
Podsumowanie
#
Badanie biodostępności fitozwiązków
ze względu na ich potencjalne
prozdrowotne właściwości jest niezbędne
przy projektowaniu żywności funkcjonalnej
#
Prowadzenie nieklinicznych badań medycznych z
udziałem ochotników pozwala określić rzeczywistą
ekspozycję organizmu na spożyte składniki żywności
#
Biodostępność bioaktywnych składników żywności może
być istotnym wskaźnikiem oceny jej jakości
Dziękuję