Zapraszamy do lektury kolejnego artykułu z cyklu: “Poznaj świat nauki o żywności”. Dziś poznamy antocyjany – naturalne barwniki o szerokich właściwościach prozdrowotnych: przeciwzapalnych i przeciwnowotworowych – występujące w kwiatach i owocach. 

Żyjemy coraz szybciej. Ciągły stres, nieprawidłowa dieta, zanieczyszczenie środowiska niekorzystnie wpływają na nasze zdrowie. Czy można choć trochę temu zaradzić?
Zamknij oczy i wyobraź sobie leśną polanę pełną jagód, poziomek czy malin… Albo przypomnij sobie smak dojrzałych truskawek wygrzanych słońcem… A może cieknie ci ślinka na wspomnienie słodkich czereśni zrywanych prosto z drzewa?
Co łączy te owoce? Smak, zapach i… kolor! Prawdziwe jest przecież stwierdzenie, że „jemy oczami”. Oczywiście, nie należy go rozumieć dosłownie, ale kolor jest pierwszym wyznacznikiem jakości i atrakcyjności owoców dla konsumenta.
A swoją barwę te pyszne owoce zawdzięczają właśnie… antocyjanom. Nazwa antocyjany wywodzi się od dwóch greckich słów: anthos – kwiat i kyanose – błękitny. Antocyjany posiadają intensywnie czerwoną lub pomarańczową barwę w środowisku kwaśnym (pH<2), przy wyższych wartościach pH są fioletowe, zaś w środowisku zasadowym przyjmują kolor niebieski (de Pascual-Theresa i Sanchez-Ballesta, 2008). I cóż, tajemnica barwy rozwiązana!

Są to rozpuszczalne w wodzie barwniki o strukturze charakterystycznej dla flawonoidów, występujące w postaci glikozydów, czyli w połączeniu z cukrami. Składnik niecukrowy stanowi szkielet antocyjanidyny, a część cukrowa składa się z jednej do trzech cząsteczek cukrów prostych. Cukry budujące resztę glikonową antocyjanów mogą być acylowane przez wiele kwasów organicznych (Bołonkowska i wsp., 2011). Duża różnorodność antocyjanów w świecie roślin wynika też z liczby i rozmieszczenia grup hydroksylowych. Zidentyfikowano dotąd kilkaset różnych antocyjanów, natomiast tylko sześć typów występuje powszechnie w żywności. Ich nazwy zostały utworzone od nazw roślin, z których wyizolowano je po raz pierwszy. Są to cyjanidyna, delfinidyna, malwidyna, pelargonidyna, peonidyna i petunidyna (He i Giusti, 2010).

Barwniki antocyjanowe akumulowane są najczęściej w skórce owoców czy warzyw, ale również w warstwie miękiszowej. Warto o tym pamiętać i jeśli to tylko możliwe, unikać obierania owoców i warzyw. Im więcej antocyjanów tym intensywniejsza barwa. Najbogatsze w antocyjany są owoce borówki czarnej i czarnej porzeczki. Bardzo dużo barwników antocyjanowych zawierają też owoce: bzu czarnego, aronii wielkoowocowej, winogron ciemnych, jeżyny, czereśni. Ich zawartość w warzywach jest zazwyczaj mniejsza, a występują w czerwonej cebuli, rzodkiewce, czerwonej kapuście, czerwonej sałacie, bakłażanach, czerwonych i fioletowych ziemniakach. Na ogół stężenie antocyjanów w większości owoców i warzyw wynosi od 0,1 do 1% suchej masy (Castañeda-Ovando i in., 2009).

Nie dość, że kolorowe, to jeszcze bardzo zdrowe! Już wiele wieków temu antocyjany były używane w medycynie naturalnej w Europie i w Azji oraz przez północnoamerykańskich Indian. Tradycyjnie antocyjany w postaci mieszanin lub ekstraktów były stosowane w leczeniu nadciśnienia, gorączki, chorób wątroby, biegunki, czerwonki, infekcji dróg moczowych czy grypy (Tena i in., 2020).

Badania dowodzą, że spożywanie owoców kolorowych, zawierających antocyjany zapewnia ochronę antyoksydacyjną, czyli strzeże nasz organizm przed skutkami stresu oksydacyjnego. Działanie przeciwutleniające antocyjanów polega m.in. na neutralizowaniu wolnych rodników lub hamowaniu działania enzymów biorących udział w ich powstawaniu, chelatowaniu jonów metali, czy zapobieganiu peroksydacji lipidów. Przeciwutleniacze, w tym także antocyjany zawarte w diecie pełnią ochronną rolę w patogenezie chorób o podłożu wolnorodnikowym, w tym chorób cywilizacyjnych, takich jak choroby nowotworowe oraz choroby układu krążenia. Spośród antocyjanów najsilniejszymi przeciwutleniaczami są pochodne cyjanidyny (Koo i in., 2017).

Wiele przetworów z owoców kolorowych tradycyjnie wykorzystuje się jako środki wspomagające w leczeniu przeziębień i stanów grypopodobnych. Również badania naukowe ostatnich lat potwierdzają, że antocyjany wykazują zdolność do hamowania aktywności enzymów metabolizujących kwas arachidonowy, czyli wykazują aktywność przeciwzapalną. Wykazano, że skutecznymi inhibitorami lipooksygenazy (LOX) i cyklooksygenazy-2 (COX-2) są antocyjany z owoców świdośliwy, wiśni, czereśni, borówki, czarnego bzu i malin, czarnej porzeczki czy aronii (Miguel, 2011).

Do działań przeciwnowotworowych antocyjanów należą między innymi: ochrona przed nadmiarem wolnych rodników i uszkodzeniem DNA, promowanie apoptozy czy zahamowanie wzrostu i proliferacji komórek nowotworowych. W badaniach in vitro antocyjany hamowały namnażanie ludzkich komórek nowotworowych kilku linii, w tym raka piersi, centralnego układu nerwowego, okrężnicy, jelita grubego czy płuc (Baby i in., 2017).

Antocyjany borówki czarnej stosowane są do wyrobu preparatów leczniczych wspomagających prawidłowe widzenie, gdyż zwiększają elastyczność i przepuszczalność naczyń włosowatych gałki ocznej, przyczyniając się w ten sposób do poprawy mikrokrążenia i widzenia po zmierzchu (Nomi i in., 2019). Sok oraz wyciągi z żurawin są z powodzeniem stosowane w leczeniu infekcji dróg moczowych oraz chorób przyzębia.

Ograniczenie ryzyka miażdżycy przypisywane antocyjanom wynika z obniżania przez nie zdolności płytek krwi do tworzenia skrzepów, hamowania utleniania lipoprotein oraz zwiększania ilości cholesterolu frakcji HDL we krwi obwodowej. Spożywanie soków z owoców jagodowych we wczesnym etapie choroby, może przyczynić się do osłabienia jej dalszego rozwoju (Luís i in., 2018).

W Katedrze Biochemii i Chemii Żywności na Wydziale Nauk o Żywności i Biotechnologii realizowane są badania dotyczące właściwości biologicznych antocyjanów izolowanych z owoców, warzyw czy ziół. W projekcie zrealizowanym w ramach programu Iuventus Plus pt. „Badanie czynników indukujących syntezę antocyjanów i aktywność enzymów przeciwutleniających w wybranych roślinach i procesu inhibitowania aktywności lipooksygenazy i cyklooksygenazy przez otrzymane produkty” wykazano m.in., że elicytory, takie jak kwas arachidonowy i kwas jasmonowy skutecznie indukują syntezę antocyjanów w bazylii purpurowej oraz że mają one zdolność do hamowania aktywności lipooksygenazy (LOX) i cyklooksygenazy (COX). Podobnie antocyjany z całych malin, wytłoków i soku skutecznie hamują aktywność enzymów zaangażowanych w metabolizm kwasu arachidonowego (LOX i COX), a więc wykazują potencjalne działanie przeciwzapalne (Szymanowska i in., 2015; Szymanowska i Baraniak, 2019).

Studenci Wydziału Nauk o Żywności i Biotechnologii również mieli okazję prowadzić badania nad wykorzystaniem surowców zasobnych w antocyjany do produkcji wafli, ciastek czy soków. Fortyfikacja żywności jest jednym z trendów służących do produkcji żywności funkcjonalnej. Dodatek całych owoców, soku, a także produktów odpadowych, jakimi są wytłoki należy do kategorii fortyfikacji polepszającej. Ma ona na celu wytworzenie produktu finalnego o zwiększonych walorach zdrowotnych, zasobnego w związki biologicznie aktywne, który jest jednocześnie atrakcyjny dla potencjalnych konsumentów (Szymanowska i in., 2021).

Wytłoki z owoców kolorowych, które są odpadami po produkcji soków, win, napojów, ze względu na wysoką zawartość barwników antocyjanowych mogą być surowcem do produkcji barwników spożywczych, nutraceutyków, suplementów diety czy bioprzekąsek.
Szacuje się, że do 80% chorób sercowo-naczyniowych, ok. 90% przypadków cukrzycy typu II i ok. 30% nowotworów można by uniknąć poprzez zmianę stylu życia, w tym poprzez zmianę diety. Korzystajmy więc z tego, co oferuje nam natura. Jedzmy antocyjany na zdrowie!

[Cykl „Poznaj świat nauki o żywności” to seria artykułów popularnonaukowych przygotowywanych przez naukowców z Wydziału Nauk o Żywności i Biotechnologii Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie].

Bibliografia
Baby, B.; Antony, P.; Vijayan, R. Antioxidant and anticancer properties of berries, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2017, 57, 1 – 17
Bąkowska-Barczak, A. Acylated anthocyanins as stable, natural food colorants – a review. Pol. J. Food Nutr. Sci., 2005, 14/55, 2, 107-116
Castañeda-Ovando, A.; Pacheco-Hernández, M.L.; Páez Hernández, M.E.; Rodríguez, J.A.; Galán-Vidal, C. Chemical studies of anthocyanins: a review. Food Chem. 2009, 113, 859-871.
De Pascual-Teresa, S.; Sanchez-Ballesta, M.T. Anthocyanins: From plant to health. Phytochem. Rev. 2008, 7, 281–299
He, J.; Giusti, M.M. Anthocyanins: Natural colorants with health-promoting properties. Annu. Rev. Food Sci. Technol. 2010, 1, 163–187.
Khoo, H.E.; Azlan, A.; Tang, S.T.; Lim, S.M. Anthocyanidins and anthocyanins: Colored pigments as food, pharmaceutical ingredients, and the potential health benefits. Food Nutr. Res. 2017, 61, 1361779.
Luís, Â.; Domingues, F.; Pereira, L. Association between berries intake and cardiovascular diseases risk factors: A systematic review with meta-analysis and trial sequential analysis of randomized controlled trials. Food Funct. 2018, 9, 740–757
Miguel, M.G. Anthocyanins: Antioxidant and/or anti-inflammatory activities. J. Appl. Pharm. Sci. 2011, 1, 7–15.
Nomi, Y.; Iwasaki-Kurashige, K.; Matsumoto, H. Therapeutic effects of anthocyanins for vision and eye health. Molecules 2019, 24, 3311
Szymanowska, U.; Baraniak, B. Antioxidant and potentially anti-inflammatory activity of anthocyanin fractions from pomace obtained from enzymatically treated raspberries. Antioxidants 2019, 8, 229.
Szymanowska, U.; Karaś, M.; Bochnak-Niedźwiecka, J. Antioxidant and anti-inflammatory potential and consumer acceptance of wafers enriched with freeze-dried raspberry pomace. Appl. Sci.-Basel 2021, 11, 6807.
Szymanowska, U.; Złotek, U.; Karaś, M,; Baraniak, B. Anti-inflammatory and antioxidative activity of anthocyanins from purple basil leaves induced by selected abiotic elicitors. Food Chem. 2015, 172, 71-77.
Tena, N.; Martín, J.;, Asuero, A.G. State of the Art of Anthocyanins: Antioxidant Activity, Sources, Bioavailability, and Therapeutic Effect in Human Health. Antioxidants (Basel). 2020, 9(5), 451.

tekst i zdjęcia:
dr Urszula Szymanowska
Katedra Biochemii i Chemii Żywności
Wydział Nauk o Żywności i Biotechnologii