izomery trans kwasów tłuszczowych

zielony90

...
3.1 Charakterystyka kwasów tłuszczowych

Kwasy tłuszczowe to organiczne związki, nierozgałęzione łańcuchy węglowodorowe przyłączone do grupy karboksylowej i zakończone grupą metylową [8]. Atomy węgla w łańcuchu mogą być połączone pojedynczymi bądź podwójnymi wiązaniami. Ze względu na obecność wiązań podwójnych, ich ilość, bądź całkowity brak, możemy wyróżnić kwasy tłuszczowe nasycone (SFA), oraz nienasycone w tym jednonienasycone (MUFA)
i wielonienasycone kwasy tłuszczowe (PUFA). O nasyconych kwasach tłuszczowych mówimy w przypadku braku podwójnych wiązań w łańcuchu węglowodorowym. Gdy w łańcuchu występuje jedno wiązanie podwójne mamy do czynienia z jednonienasyconymi kwasami tłuszczowymi, natomiast w przypadku gdy w łańcuchu występuje więcej niż jedno wiązanie podwójne są to kwasy wielonienasycone [14, 15].
Długość łańcucha jest kolejnym kryterium różnicującym kwasy tłuszczowe. Kwasy tłuszczowe krótko łańcuchowe to takie w których długość łańcucha nie przekracza 6 atomów węgla, zakres długości łańcucha w przypadku kwasów średnio łańcuchowych wynosi od 8 do 14 atomów węgla natomiast kwasy długołańcuchowe zawierają powyżej 16 atomów węgla [15].
Nazewnictwo kwasów tłuszczowych posiada określoną systematykę, jednak oprócz nazw systematycznych funkcjonują również nazwy zwyczajowe. Nazwy systematyczne tworzymy przez połączenie słowa kwas, oraz nazwy węglowodoru który tworzy łańcuch z końcówką
„-owy”. W ten sposób powstałe nazwy dla kwasów nasyconych kończą się „-anowy” a kwasów nienasyconych „-enowy” np. kwas heksadekanowy, kwas heksadekenowy [9].
Nienasycone kwasy tłuszczowe mogą występować w dwóch konfiguracjach ze względu na obecność wiązań podwójnych pomiędzy atomami węgla. Poniższy rysunek (rys. 1.) przedstawia oba izomery jednego kwasu tłuszczowego.
Rys. 1 Konfiguracja cis i trans kwasu tłuszczowego.
Źródło: [9] Iwona Żak, Chemia Medyczna, Katowice 2001, Śląska Akademia Medyczna
Kwasy tłuszczowe pełnią szereg funkcji w naszym organizmie, między innymi jako składniki fosfolipidów i glikolipidów współtworzą strukturę błon biologicznych. Tłuszcz w postaci obojętnych triacylogliceroli stanowi zapasowe źródło energii dla organizmu, materiał energetyczny stanowią wolne kwasy tłuszczowe [9].
Nasycone kwasy tłuszczowe (SFA) nasz organizm jest w stanie syntetyzować samodzielnie, jednak dużą ich ilość dostarczamy wraz z pożywieniem. Są ona świetnym źródłem energii dla człowieka, jednak ich udział w pokryciu zapotrzebowania energetycznego nie powinien przekraczać 10% [16]. Nadmierne spożycie tych kwasów jest jedną z przyczyn tzw. chorób cywilizacyjnych [17].
Kwasy jednonienasycone (MUFA) nazywane inaczej monoenowymi, podobnie jak kwasy nasycone, mogą być syntetyzowane przez nasz organizm i stanowią dla niego źródło energii. W odróżnieniu jednak od SFA nie są tak szkodliwe dla zdrowia, przeciwnie wręcz niektóre wykazują właściwości prozdrowotne np. kwas oleinowy który m.in. zmniejsza lepkość krwi, obniża ciśnienie oraz poziom cholesterolu frakcji LDL. Spożycie tych kwasów może pokrywać do 20% zapotrzebowania energetycznego [17, 18]. Dobrym źródłem kwasu oleinowego jest olej rzepakowy, oliwa z oliwek, olej z awokado oraz ryby morskie głównie sardynki i tuńczyk [19].
Wielonienasycone (polienowe) kwasy tłuszczowe nie mogą być syntetyzowane przez nasz organizm. Dlatego należy dostarczać je wraz z pokarmem. Występujące naturalnie PUFA można podzielić na dwie grupy: omega-3 i omega-6. Kwas linolowy (LA) należący do grupy omega-6 oraz alfa linolenowy (ALA) należący do omega-3 uważane są za tak zwane niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe (NNKT) [20, 21].

3.2 Powstawianie izomerów trans kwasów tłuszczowych

Izomery trans (TFA) mogą powstawać w naturalny sposób w żołądkach przeżuwaczy. Proces ten nazywamy biohydrogenacją, zachodzi on przy udziale mikroflory zasiedlającej żwacz. Inną przyczyną powstawania tych izomerów jest przemysłowy proces utwardzania olejów roślinnych oraz rybich, a także w procesie deodoryzacji rafinowanych olejów roślinnych. Do tworzenia się izomerów trans dochodzi również podczas procesu smażenia [11, 26].
Prekursorem dwóch głównych izomerów trans, powstających w żołądkach przeżuwaczy, jest C18:2 kwas linolowy (cis-9, cis-12). TFA powstające z kwasu C18:2 to cis-9, trans-11 oraz trans-10, cis-12, określane jako sprzężone dieny kwasu linolowego (CLA). Izomery te mogą być przekształcane dalej przez drobnoustroje do kwasu wakcenowego oraz oktadekenowego odpowiednio C18:1 trans-11, C18:1 trans-10. Komórki tłuszczowe oraz mięśniowe zwierzęcia, są zdolne metabolizować produkty reakcji, na każdym z wymienionych etapów powstawania TFA. Dlatego też występują one w mleku i mięsie przeżuwaczy [26].
Parametry temperaturowe deodoryzacji, która jest ostatnim procesem rafinacji olejów roślinnych, powodują silną izomeryzację nienasyconych kwasów tłuszczowych zawartych
w olejach. Ponieważ temperatura na oleju na tym etapie wynosi 180 – 270oC. Ilość TFA kwasu C18:2 może wzrosnąć w oleju słonecznikowym nawet blisko 60 razy w zależności od czasu oraz temperatury procesu [27].
Zmiany w składzie kwasów tłuszczowych wywołuje również jej utrwalanie za pomocą promieniowania radiacyjnego [12].

3.3 Wpływ izomerów trans na zdrowie człowieka

Kwasy tłuszczowe izomerii trans, mogą wywierać zarówno pozytywny jak i negatywny wpływ na organizm człowieka. To czy ich spożycie będzie dla nas korzystne, zależy przede wszystkim od źródła, rodzaju oraz ilości tych kwasów w naszej diecie [28].
Jako działające korzystne dla zdrowia kwasy tłuszczowe trans zaliczyć należy w szczególności kwas wakcenowy (C18:1 trans-11) oraz CLA (skoniugowany kwas linolowy, C18:2 cis-9, trans-11) [28].
W badaniach przeprowadzonych na zwierzętach wykazano immunostymulujące działanie skoniugowanego kwasu linolowego, przypisuje się mu również działanie przeciwnowotworowe. W badaniach na szczurach oraz myszach u których chemicznie indukowano nowotwory CLA działał hamująco już w ilości 0,05 – 1,5% w diecie [29, 31].
CLA wpływa korzystnie na przepuszczalność błon komórkowych, obniża poziom cholesterolu, jest on także silnym przeciwutleniaczem. Podczas stosowania wysoko tłuszczowej diety wzbogaconej w kwas CLA obserwowano znaczący spadek cholesterolu frakcji LDL przy zachowaniu na stałym poziomie frakcji HDL. Skoniugowany kwas linolowy pomaga również utrzymać prawidłową masę ciała. Dzięki swojej strukturze działa w sposób hamujący na enzymy odpowiedzialne w naszym organizmie za gromadzenie tkanki tłuszczowej. Badania na prowadzone na myszach potwierdziły działanie wspomagające proces odchudzania. Dodatek zaledwie 0,5% CLA do diety gryzoni spowodował utratę masy tłuszczowej aż o 75% po 8 tygodniach [29, 32].
Kwas wakcenowy jest przez niektórych badaczy uważany za najważniejszy izomer pozycyjny trans w tłuszczu mlekowym. Jego zawartość w mleku krowim latem podczas żywienia pastwiskowego może sięgać 7%, zimą spada do poziomu ok. 1,5 – 2%. Kwas wakcenowy (C18:1 trans-11), jako element integralny warstw lipidowych błon komórkowych, odpowiada za prawidłowe funkcjonowanie tkanek i narządów oraz ich integralność. Ponadto przypisuje się mu działanie przeciwnowotworowe podobnie jak w przypadku sprzężonego kwasu linolowego [28, 33].
Korzystnego wpływu na organizm człowieka naturalnych izomerów trans kwasów tłuszczowych nie można jednak utożsamiać z działaniem TFA powstałych na drodze przemysłowego przetwarzania żywności. Ograniczenie spożycia izomerów trans powinno skupiać się na eliminowaniu utwardzanych olejów roślinnych, oraz żywności wysoko przetworzonej. Produkty te powiem, szczególnie margaryny, są źródłem sztucznych TFA w naszej diecie. W niektórych krajach unii europejskiej jest obowiązek umieszczania informacji na opakowaniu, dotyczącej zawartości izomerów trans w produkcie. Decyzja o wprowadzeniu takiego przepisu podyktowana była doniesieniami o szkodliwym wpływie TFA na nasz organizm, sztucznym TFA przypisuje się powodowanie wielu schorzeń m. in. chorób układu krążenia oraz powodowanie tzw. chorób cywilizacyjnych [28].

3.4 Występowanie izomerów trans w żywności

Izomery trans nienasyconych kwasów tłuszczowych nie mogą być syntetyzowane przez organizm człowieka, wszystkie kwasy tłuszczowe w konfiguracji trans jakie znajdują się
w naszym organizmie dostarczamy wraz z pokarmem [10]. Ich głównym źródłem w diecie człowieka są utwardzone oleje roślinne, mleko i jego przetwory oraz mięso przeżuwaczy [11].
W mięsie wołowym zawartość kwasów tłuszczowych izomerii trans może dochodzić aż do 11% wszystkich kwasów tłuszczowych [12]. Natomiast zawartość tych kwasów w utwardzonych olejach roślinnych waha się od 10 do 40% [13]. Procentowo w odniesieniu do diety, mięso dostarcza zaledwie około 10%, mleko i jego przetwory 30% utwardzone oleje roślinne i oleje rybie około 60% izomerów trans nienasyconych kwasów tłuszczowych [11].

[8] Dobryniewski J., Szajda S., Waszkiewicz N., Zwierz K., 2007, Biologia niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych (NNKT), Przegląd Lekarski, 64/2, 91-93, 95-96, 98
[9 ] Żak I., 2001, Chemia Medyczna, Śląska Akademia Medyczna, 177-185
[10] Kuhnt K., Wagner A., Kraft J., Basu S., Jahreis G., 2006, Dietary supplementation with 11 trans- and 12 trans-18:1 and oxidative stress in humans, Am J. Clin Nutr., 84 (5), 981–988
[11] Jamioł-Milc D., Stachowska E., 2010, Skutki spożywania trans nienasyconych kwasów tłuszczowych w okresie ciąży i laktacji, Roczniki Pomorskiej Akademii Medycznej w Szczecinie, 56, 1, 21–27
[12] Brito M.S., Villavicencio A.L.C.H., Mancini-Filho J., 2002, Effects of irradiation on trans fatty acids formation in ground beef, Radiat Phys Chem., 63 (3–6), 337–340
[13] Gebauer S.K., Psota T.L., Kris-Etherton P.M., 2007, The diversity of health effects of individual trans fatty acids isomers, Lipids, 42 (9), 787–79
[14] Kochan Z., Karbowska J., Babicz-Zielińska E., 2010, Trans-kwasy tłuszczowe w diecie – rola w rozwoju zespołu metabolicznego, Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 64, 651-653
[15] Szponar L., Mojska H., Ołtarzewski M.G., 2008, Tłuszcze, Normy żywienia człowieka, 91-125
[16] Mińkowski K., Grześkiewicz S., Jerzewska M., 2011, Ocena wartości odżywczej olejów roślinnych o dużej zawartości kwasów linolenowych na podstawie składu kwasów tłuszczowych, tokoferoli i steroli, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2 (75), 124-126
[17] Gil M., Głodek E., Rudy M., Duma P., 2012, Ocena spożycia źródeł tłuszczu wśród studentów Uniwersytetu rzeszowskiego, Roczniki Państwowego Zakładu Higieny, Nr 1, 52
[18] Miciński J., Pogorzelska J., Kalicka A., Kowalski I., Szarek J., 2012, Zawartość kwasów tłuszczowych w mleku krów rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej z uwzględnieniem ich wieku i fazy laktacji, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4 (83), 137-138
[19] Ziemlański S., 2001, Zapotrzebowanie człowieka na tłuszcze, Normy żywienia człowieka: fizjologiczne podstawy, Wydawnictwo Lekarskie PZWL Warszawa, 80-104
[20] Obiedzińska A., Waszkiewicz-Robak B., 2012, Oleje tłoczone na zimno jako żywność funkcjonalna, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 1 (80), 29-30
[21] Kolanowski W., 2007, Długołańcuchowe wielonienasycone kwasy tłuszczowe omega-3 – znaczenie zdrowotne w obniżaniu ryzyka chorób cywilizacyjnych, Bromat. Chem. Toksykol.,
XI, 3, 229-232
[26] Martin C.A., Milinsk M.C., Visentainer J.V., Matsushita M., de-Souza N.E., 2007, Trans fatty acid-forming processes in foods: a review, An Acad Bras Cienc, 79 (2), 343–350
[27] Tasan M., Demirci M., 2003, Trans FA in sunflower oil at different steps of refining, J Am Oil Chem Soc., 80 (8), 825–828
[28] Cichosz G., Czeczot H., 2012, Kwasy tłuszczowe izomerii trans w diecie człowieka, Bromat. Chem. Toksykol., XLV, 2, 181–190
[29] Przybojewska B., Rafalski H., 2003, Kwasy tłuszczowe występujące w mleku a zdrowie człowieka (cz. 2) Sprzężony kwas linolowy CLA, Przegląd Mleczarski, 5, 173-175
[31] Bartnikowska E., 2000, Can CLA regarded as a nutraceutical?, Pol. J. Food Nutr. Scien, 9,
55-59
[32] Bartnikowska E., Obiedziński M., Grzeszkiewicz S., 1999, Rola i znaczenie żywieniowe sprzężonych dienów kwasu linolowego, Przemysł Spożywczy, 53, 16-18
[33] Przybojewska B., Rafalski H., 2003, Kwasy tłuszczowe występujące w mleku a zdrowie człowieka (cz. 4) Kwas wakcenowy cis i trans, Przegląd Mleczarski, 9, 343-346