Антиоксидантные свойства овощей и фруктов

Овощи и фрукты являются богатым источником биологически активных веществ. Значительная часть этих соединений обладает антиоксидантными эффектами, основанными как на прямых механизмах (ингибирование химических реакций с участием кислорода и азота), так и на косвенных (связывание с прооксидантами) [1-3].

К антиоксидантам (АО) отно­сятся соединения, способные активировать антиокислительные либо ингибировать проокислитель­ные ферменты. К известным ингиби­торам липооксигеназы принадлежат пирокатехиновый альдегид, 7,8-ди­ гидрокси­-4-кумарин, изофлавоны сои [3, 4]. Следует также подчеркнуть, что АО растительного происхождения способны нейтрализовать активность свободных радикалов (СР).

Образование СР в организме про­исходит под действием некоторых видов химических веществ (ксенобиотиков), ионизрующего и ультра­фиолетового излучения, ультразвука. Взаимодействие СР с клеточными макромолекулами (нуклеиновыми кислотами, белками, липидами, углеводами) приводит к различным дефектам: разрушению цепочек ДНК, точечным мутациям, хромосомным аберрациям и апоптозу. В условиях гомеостаза СР либо деградируют, либо включаются в дальнейшие био­логические процессы, в ходе кото­рых инактивируются. Избыточное количество СР кислорода, которые не были инактивированы, приводит к деструктивным изменениям в клет­ках и тканях. Изменения в ДНК могут способствовать распространению па­тологических клеток и индуцировать канцерогенез. Считается также, что действие СР может быть триггером развития тяжелых заболеваний, таких как атеросклероз, сахарный диабет, катаракта, болезнь Паркинсона и бо­лезнь Альцгеймера. Единственная известная полезная функция СР сво­дится к тому, что они используются иммунными клетками для уничтоже­ния микроорганизмов [5-8].

Таким образом, овощи и фрукты – ценный источник АО: полифенолов (фенольных кислот, флавоноидов, антоцианов), витаминов А, С, то­ коферолов, каротиноидов, селена, хлорофиллина, глутатиона, индола, фитатов и тиоцианатов.

Оксидативный стресс

Состояние дисбаланса между воздействием активных форм кис­лорода и биологической способно­стью к их быстрой нейтрализации либо восстановлением поврежде­ний, вызванных эффектами СР, из­вестно как окисидативный стресс. Для всех форм жизни характерно наличие восстановительной среды в клетках, которая поддерживается благодаря активности соответству­ющих ферментов. Нарушение нор­мального состояния внутриклеточ­ной среды может вызвать токсиче­ские эффекты за счет производства пероксидов и свободных радикалов, в результате чего происходит окисли­тельное повреждение всех клеточных компонентов, в частности белков, ли­пидов и ДНК.

Под термином «свободный ра­дикал» следует понимать молекулу или атом, имеющий неспаренный электрон на внешней орбите. Такая особенность строения определяет высокую реактивность СР, а также его способность «атаковать» раз­личные компоненты клетки. К ак­тивным формам кислорода при­ надлежат такие СР, как супероксид (O₂ •^-), гидропероксильный радикал (HO₂ •OH•), гидроксильный радикал (OH•), синглетный кислород (¹O₂ ), озон (O₃) и пероксид водорода (H₂O₂). Обладающий гидрофобными свой­ствами гироксильный радикал легко транспортируется через липиднобелковую мембрану и характеризу­ется наиболее высокой агрессивно­стью по отношению к компонентам клетки [9].

Активные формы кислорода появ­ляются в клетке в процессе окисли­тельно-восстановительных реакций в результате присоединения моле­кулой дополнительных электронов либо могут быть образованы при взаимодействии биотических и абио­тических факторов. Под действием различных факторов окружающей среды (нарушение водно-солевого баланса; воздействие низких тем­ператур; тяжелых металлов, пести­цидов, механическое повреждение, бактериальная инвазия) в тканях ра­стений запускается так называемая оксидативная волна [9].

Изменения, индуцированные СР кислорода в молекулах белков, осо­бенно ферментов, могут приводить к нарушению обменных процессов. Перекисное окисление липидов – еще одно опасное свойство СР – приводит к изменению функции биологических мембран: снижению гидрофобности, повышению проницаемости для атомов H⁺, деполяри­зации мембраны, ингибированию ее ферментных систем. Нуклеиновые кислоты обладают устойчивостью к воздействию большинства СР и могут быть «атакованы» только гидроксильным радикалом, который способен разрушать азотистые осно­вания, рибозу, дезоксирибозу, а также разрывать фосфодиэфирные связи [9].

В тканях растительных организ­мов существует система защиты от воздействия СР. Ее формируют ферменты, которые принимают учас­тие в нейтрализации активных форм кислорода (супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза), и АО (соеди­нения аскорбиновой кислоты, терпе­ноидов, полифенолов).

Фермент супероксиддисмутаза присутствует в цитоплазме, мито­хондриях, хлоропластах, и необхо­дим для преобразования суперок­сида в молекулу пероксида водорода (2O₂ •- + 2H+ → H₂O₂ + O₂). Пероксид водорода, в свою очередь, либо рас­падается в реакции, регулируемой каталазой (2H₂O₂ → 2H₂O + O₂), либо участвует в реакциях, регулируемых пероксидазой (H₂O₂ + AH₂ → 2H₂O + A). Ферментная триада супероксиддис­мутазы, каталазы и пероксидазы яв­ляется основной системой защиты тканей от агрессивного действия ак­тивных форм кислорода [9].

Присутствующие в пище АО не­посредственно взаимодействуют с активными формами кислорода или воздействуют на метаболиты окислительно-восстановительных реакций, препятствуя образованию СР кислорода. АО активны в гидро­фильной (аскорбиновая кислота) и гидрофобной (токоферолы, кароти­ноиды) фазе. В зависимости от своей структуры фенольные соединения могут проявлять антиоксидантную активность как в гидрофобной, так и в гидрофильной фазе.

Исследования эффектов полифе­нолов позволили найти взаимосвязь между их структурой и способностью элиминировать отработанные СР. За счет наличия кольца В и большого количества OH-групп к полифенолам с наиболее выраженной активностью относят антоцианидины и флавоно­иды. К активным АО этой группы принадлежат также фенилпропано­иды [10].

Антиоксиданты в продуктах питания: влияние на организм

Употребление в пищу богатых АО овощей и фруктов играет зна­чительную роль в профилактике многих заболеваний. Эпидемио­логические исследования выявили корреляцию между заболеваемостью ишемической болезнью сердца и по­треблением продуктов, содержащих большое количество флавоноидов. Меньше всего флавоноидов в раци­ оне жителей Финляндии (в среднем 5 мг/сут), больше всего – населения Японии (в среднем 64 мг/сут). Было также показано, что кардиоваску­лярная смертность среди жителей южных регионов Франции в 5 раз ниже по сравнению с таковой среди населения Великобритании. Это явление связывают с более высоким по­ треблением овощей и фруктов на юге Франции. Считается также, что эф­фекты флавоноидов значительно более выражены, чем у остальных АО, присутствующих в пище [11]. За счет способности ингибировать действие фосфодиэстеразы и цикло­оксигеназы флавоноиды могут более эффективно подавлять агрегацию тромобоцитов, чем аспирин, и реко­мендуются к употреблению в целях профилактики атеросклероза. В ра­цион следует включать полифенолы растительного происхождения в виде сырых овощей или фруктов (5 пор­ций по 80 г ежедневно) [12].

К витаминам с антиоксидантными свойствами относятся витамин С, β-каротин, витамин А (ретинол) и витамин E. Эти вещества обладают спо­собностью нейтрализовать СР и пе­рекисное окисление липидов. В ряде исследований было показано, что наи­более мощным защитным действием обладают (в порядке убывания силы эффекта) α-токоферол, аскорбино­вая кислота, ретинол и β-токоферол. Витамин С также способен разру­шать пероксиды липидов и способен поглощать СР, образующиеся как в пище во время ее приготовления, так и в ходе метаболических процессов в организме. Недостаточное потреб­ление витаминов C и E увеличивает восприимчивость тканей организма к действию как экзогенных СР, так и образующихся в организме в усло­виях интенсификации окислитель­ных процессов. Дефицит витамина Е обусловливает повышение агрегации тромбоцитов, а также снижение кон­центрации холестерина в сыворотке крови пациентов с гиперхолестерине­ мией. Кроме того, витамин Е играет важную роль в регуляции кровяного давления [13].

АО, попадающие в желудочно-ки­шечный тракт с пищей, взаимодей­ствуют с соляной кислотой, ферментами, солями желчных кислот, кишеч­ной микрофлорой и ее метаболитами. Все перечисленные агенты являются факторами активации АО. Биологи­ческая активность АО обусловлена их биодоступностью, т. е. количеством вещества, которое поглощается орга­низмом и включается в его метаболи­ческие процессы. Косвенный показа­тель биодоступности полифенольных соединений – повышение интенсив­ности антиоксидантных процессов в плазме крови после употребления соответствующих продуктов. Ско­рость и степень абсорбции полифе­нолов в кишечнике определяются их структурой [3, 14]. Небольшое коли­чество полифенолов обнаруживается в моче, следовательно, часть активного вещества может не усваиваться и вы­водиться из организма через желчные пути либо метаболизироваться ки­шечной микрофлорой [3, 15].

Антиоксидантные свойства фруктов

Фрукты – источник множества со­единений с антиоксидантными свой­ствами. Было установлено, что антиоксидантные компоненты фруктов могут обладать следующими свойствами:

• выступать в качестве восстано­вительного агента;

• блокировать СР;

• образовывать химические ком­плексы с металлами, катализирую­щими реакции окисления;

• подавлять активность окисли­тельных ферментов, индуцирован­ную активными формами кислорода.

Количество фенольных соеди­нений, содержащихся во фруктах, зависит от степени зрелости плодов и условий хранения после сбора уро­жая [19-24]. Среди различных видов фруктов выраженными антиоксидантными свойствами и высокими концентрациями полифенолов ха­рактеризуются плоды аронии черно­плодной и брусники. Яблоки, вишня, клубника, ежевика, бузина и шипов­ник содержат большое количество мономеров и олигомеров флавонои­дов [25, 26].

Самым богатым источником по­лифенолов считаются плоды аро­нии черноплодной. Общая масса этих соединений в плодах варьирует в пределах 40-70 мг/г сухой массы. Более 50% полифенолов составляют антоцианы (цианидин-­3-галактозид, цианидин­-3-арабинозид, циани­дин-­3-гликозид и цианидин­-3-ксилозид). Другая часть полифенолов аронии черноплодной представлена производными гидроксикоричной кислоты, главным образом хлоро­геновой и нехлорогеновой кисло­тами. Они придают плодам аронии терпкий вкус [27] и обусловливают выраженную антиоксидантную ак­тивность. Результаты исследований продемонстрировали фармакологи­ческие свойства сока плодов аронии. Так, содержащиеся в нем антоцианы предотвращают образование СР, а хелатирующее действие способст­вует выведению из организма тяже­лых металлов. Активные вещества плодов аронии укрепляют стенки сосудов, предотвращают развитие атеросклероза и заболеваний сердца, поддерживают нормальную функ­цию кардиоваскулярной системы и регулируют кровяное давление.

Важнейшими компонентами чер­ники являются фенольные соеди­нения, общее содержание которых в плодах составляет около 30 мг/г сухой массы. 70% фенольных соеди­нений представлены антоцианами, 10% – производными гидроксико­ричной кислоты [28]. К содержа­щимся в чернике антоцианам отно­сятся мальвидин, дельфинидин, а к фенольным кислотам – п-кума­ровая, гидроксикофейная и 3,4-диметоксиаммониевая [29]. Плоды черники применяются в качестве антидиарейного и противовоспалительного агента, также они спо­собствует снижению проницаемо­сти стенки сосудов. Содержащиеся в них каротиноиды (лютеин и зе­аксантин) и антоцианы улучшают способность органа зрения адапти­роваться к темноте.

Еще один важный источник биологически активных веществ – клюква с общим содержанием фе­нольных соединений 20 мг/г сухой массы. К ним относятся проциа­нидин, антоцианы и флавоноиды (кверцетин, мирицетин и производ­ные гидроксикоричной кислоты) [30]. Употребление клюквенного сока способствует профилактике инфекций мочевыводящих путей, язвенной болезни желудка и забо­леваний пародонта. Содержащиеся в нем фенольные соединения сни­жают риск развития атеросклероза и способны ингибировать рост ра­ковых клеток.

Плоды ежевики также характе­ризуются высоким содержанием фенольных соединений, общее содержание которых оценивается в 23 мг/г сухой массы. В дополнение к антоцианам и флавоноидам, при­сутствующим в мякоти плодов еже­вики, в ее семенах выявлено боль­шое количество эллаговой кислоты, эпикатехина и процианидина. Ан­тиоксидантная активность компо­нентов семян ежевики в 2 раза выше по сравнению с таковой компонен­тов ее плодов [31]. Высокое содержа­ние эллаговой кислоты обусловли­вает потогонное и отхаркивающее действие.

Концентрация фенольных со­единений в плодах бузины (20 мг/г сухой массы) близка к соответству­ющему показателю для плодов аро­нии. Среди этих компонентов можно выделить гликозиды цианидина и пеларгонидина. В плодах бузины также содержатся, хотя и в меньшем количестве, гликозиды кверцетина и хлорогеновая кислота [32]. Антиок­сидантную активность бузины можно оценить как очень высокую.

Шиповник содержит большое ко­личество витамина C (около 40 мг/г сухой массы) и каротиноидов (около 730 мг/г сухой массы). Среди послед­них преобладают ликопин и бета-ка­ротин. В плодах шиповника также в значительном количестве присутст­вуют витамин E и флавонолы (квер­цетин и его гликозиды) [30].

Плоды красной смородины, на­против, характеризуются более низ­кими концентрациями таких АО, как витамин С и фенольные соединения, однако при этом в них было выявлено большое количество трансресвера­трола [30].

Богатым источником витамина С и фенольных соединений служит земляника. Так, содержание ука­занных компонентов в этих ягодах составляет 35-104 мг/100 г и 20 мг/г сухой массы соответственно. Наи­большая доля фенольных соединений представлена антоцианами, эллаго­вой кислотой и их производными. Из антоцианов в мякоти преобладает пе­лагронидин­-3-гликозид, в семенах – цианидин-­3-гликозид [34].

Малина богата аскорбиновой кислотой и антоцианами [31]. Среди полифенолов преобладает эллаговая кислота (более 50% от общего количе­ства). Благодаря этому плоды малины проявляют антибактериальное, про­тивовирусное, седативное, обезболи­вающее и гипотензивное действие.

Общее содержание фенольных со­единений в плодах винограда зависит от вида виноградной лозы и сравнимо с таковым в клубнике и сливах. Крас­ные сорта винограда содержат больше фенольных соединений, чем белые [35]. Фенольные соединения, среди которых превалируют антоцианы, производные гидроксикоричной кислоты, флавонолы и стильбено­иды, содержатся преимущественно в кожице и косточках винограда. Среди выделенных из косточек поли­фенолов преобладают галловая кис­лота, эпикатехин и катехин; в кожице присутствуют эллаговая кислота, мирицетин, кверцетин, кемпферол и трансресвератрол [36]. Последний воздействует на метаболизм липи­дов, подавляет окисление липопротеинов и агрегацию тромбоцитов, ингибирует активность ферментов липоксигеназы и циклооксигеназы. Трансресвератрол также оказывает влияние на процессы формирова­ния комплексов металлов, ката­лизирующих реакции окисления, ингибирует рост и метастазирова­ние злокачественных новообразо­ ваний [37]. Авторы исследований, посвященных активности ресвера­трола, указывают на необходимость дальнейшего изучения механизма его противоопухолевого действия. Экспериментально подтверж дено защитное влияние ресвератрола ви­нограда при ишемии миокарда [38]. Существуют также исследования, в которых было продемонстриро­вано благоприятное воздействие ресвератрола на патофизиологические механизмы развития болезни Альцгеймера (предотвращение по­вреждения нейронов, снижение от­ложения амилоида) [39, 40]. Среди продуктов переработки винограда высокой антиоксидантной активно­ стью характеризуется красное вино. Было показано, что по данному по­казателю красное вино в 6 и 17 раз превышает вино из розовых и белых сортов винограда соответственно. Кроме того, АО, содержащиеся в красных винах, в 10 и 40 раз более эффективно связывают СР оксида азота по сравнению с АО розового и белого вина соответственно [42].

L. Simin и соавт. в 5-летнем про­спективном исследовании с участием женщин без задокументированной ишемической болезни сердца выявили, что высокое потребление овощей и фруктов ассоциировалось со снижением частоты кардиова­скулярной патологии, особенно ин­фаркта миокарда. Эти данные ука­зывают на целесообразность повыше­ния потребления овощей и фруктов в общей популяции с целью профи­лактики сердечно-сосудистых забо­леваний [43].

Антиоксидантные свойства овощей

Овощи характеризуются менее выраженной антиоксидантной ак­тивностью по сравнению с фрук­тами. Среди овощей, обладающих способностью связывать СР, вы­деляют чеснок, капусту, шпинат, брюссельскую капусту, брокколи и свеклу [44]. Овощи являются богатым источником гликозидов кверцетина и кемпферола. Высокое содержание кверцетина характерно для красного лука (117,4-1917 мг/кг) и лука-шалота (53,4-1187 мг/к г). Сильная антиоксидантная актив­ность чеснока обусловлена такими его компонентами, как диаллилди­сульфид, аллицин и S-аллил-ци­стеин [7].

Особого внимания заслуживает ликопин, содержащийся в томатах и продуктах их переработки. Мощ­ные антиоксидантные свойства ли­копина обусловлены наличием в его молекуле 11 сопряженных двойных связей. Повышенное потребление ликопина ассоциировано со сниже­нием концентрации липопротеинов низкой плотности и уменьшением риска кардиоваскулярной патоло­гии. Было также установлено, что ликопин может обладать проти­воопухолевыми свойствами. Так, у мужчин, потребляющих томат­ные продукты более 10 раз в неделю, было отмечено снижение риска раз­вития рака предстательной железы. Повышенное потребление томатов так же снижало риск рака шейки матки у женщин. Биодоступность ликопина в продуктах переработки томатов выше, чем в свежих овощах. Приблизительное содержание ликопина в свежих томатах составляет 30 мг/кг, в томатном соке – 80 мг/кг, в кетчупе – около 130 мг/кг, а в то­ матном концент рате превышает 300 мг/кг. Средиземноморская диета способствует повышению биодоступности ликопина, поскольку включает большое количество то­матов с оливковым маслом, кото­рое повышает абсорбцию ликопина в кишечнике.

Выводы

Содержащиеся в овощах и фрук­тах АО обладают положительным влиянием на здоровье человека. Увеличение ежедневного потребле­ния этих продуктов играет важную роль в профилактике и лечении многих заболеваний, что следует учи­тывать врачам при формировании диетических рекомендаций. Вопрос целесообразности использования ди­етических добавок в профилактике различных заболеваний, в частности кардиоваскулярной патологии, оста­ется открытым и требует дополни­тельных исследований. По-видимому, перспективным направлением явля­ется разработка стратегий повыше­ния биодоступности АО. У здоровых лиц нет необходимости в использова­нии диетических добавок, достаточно сформировать сбалансированный ра­цион из овощей и фруктов, содержа­щий нужные компоненты в нужном количестве. АО растительного про­исхождения применимы в качестве дополнительного усиления естест­венной защиты организма. Их исполь­зование позволяет улучшить качество жизни и снизить риск развития пато­логии.

Список литературы находится в редакции.

ИНФОРМАЦИЯ

Источник: Wawrzyniak A. et al. Wlasciwosci antyoksydacyjne owocow i warzyw. Borgis. Medycyna Rodzinna 1/2011, s. 19-23.

Перевод: Игорь Кравченко