• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • XIV Festiwal Nauki/ Kawa kontra wolne rodniki

    20.09.2010. 10:26
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Kawa to naturalne źródło związków pomocnych w zwalczaniu nadmiaru wolnych rodników, który szkodzi zdrowiu. Aby najlepiej wykorzystać te właściwości, kawę powinno się parzyć w ekspresie ciśnieniowym - przekonywała dr Katarzyna Zawada z Wydziału Farmaceutycznego Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego podczas XIV Festiwalu Nauki w Warszawie.

    Na dowód tego przeprowadziła eksperyment oceniający zdolności do "zmiatania" wolnych rodników przez kawy różnych gatunków i różnie przygotowane.

    TOWARZYSKIE I NIETRWAŁE

    "Wolne rodniki to bardzo reaktywne związki chemiczne, które łączy jedna cecha - w przeciwieństwie do większości cząsteczek, mają jeden niesparowany elektron. Rodniki dążą jednak do tego, by mieć pary elektronowe i dlatego bardzo chętnie reagują ze wszystkim, co się znajdzie w ich okolicy. To sprawia, że czas ich życia jest bardzo krótki" - przypomniała dr Katarzyna Zawada podczas swojego pokazu. Można zatem powiedzieć, że dla towarzystwa cząsteczki te są w stanie poświęcić "życie".

    Średni czas trwania typowego biologicznego wolnego rodnika wynosi od ułamka sekundy w przypadku rodnika hydroksylowego, aż do kilku sekund w przypadku dużych rodników nadtlenkowych. Jeżeli rodnik funkcjonuje średnio kilka minut i więcej, to jest uważany za trwały.

    Wśród wolnych rodników najbardziej rozpowszechnionych w przyrodzie i najważniejszych z biologicznego punktu widzenia dr Zawada wymieniła: anionorodnik ponadtlenkowy, rodnik hydroksylowy, nadtlenek wodoru, tlenek i dwutlenek azotu, rodnik wodoronadtlenkowy i rodnik nadtlenkowy. "Wszystkie te rodniki są potrzebne w ilościach fizjologicznych, gdyż pełnią w naszym organizmie ważne funkcje biologiczne - np. działają jako przekaźniki informacji, albo inicjują różne reakcje chemiczne" - wyjaśniła.

    CO ZA DUŻO TO NIEZDROWO

    Rodniki powstają w organizmie w różnych procesach metabolicznych, takich jak łańcuch oddechowy (jeden z etapów wytwarzania energii w komórce), utlenianie związków w peroksysomach, metabolizm lipidów, siarki, ale również metabolizm niektórych leków - wolne rodniki są jego produktem ubocznym. Innym źródłem tych reaktywnych cząsteczek są stany chorobowe i patogenne, które tak nasilają produkcję wolnych rodników, że pojawia się stres oksydacyjny. Jest to sytuacja, w której związków tych jest za dużo, by organizm mógł sobie z nimi samodzielnie poradzić. Takim stanem chorobowym może być np. uraz mechaniczny albo nowotwór.

    Istnieje też wiele zewnętrznych źródeł wolnych rodników, jak dym papierosowy, alkohol, promieniotwórczość, zanieczyszczenia przemysłowe, spaliny samochodowe, jedzenie typu fast-food i promieniowanie UV. Wszystkie te czynniki mogą powodować stres oksydacyjny. "Część z nich możemy oczywiście wykluczyć, jak dym papierosowy czy alkohol, natomiast z innymi jest trudniej, bo nie możemy przestać wychodzić na słońce, czy wdychać spalin w mieście" - tłumaczyła dr Zawada.

    Nadmiar wolnych rodników jest bardzo szkodliwy dla naszego organizmu - przyspiesza starzenie i może się przyczyniać do wielu schorzeń. Na poziomie komórki związki te mogą niszczyć ważne biologicznie cząsteczki np. białka, lipidy błony komórkowej czy DNA, co zwiększa ryzyko rozwoju nowotworu. Na poziomie całego organizmu, nadmiar rodników może negatywnie wpływać na niemal każdą część ciała: od mózgu (stwierdzono, że przynajmniej częściowo przyczynia się on do rozwoju takich schorzeń, jak choroba Alzheimera czy Parkinsona, ale też do depresji), przez oczy (ma udział w rozwoju jaskry), płuca, serce i układ krwionośny, stawy, mięśnie, wątrobę aż po nerki. "Praktycznie trudno jest znaleźć taki narząd, na który nadmiar wolnych rodników nie będzie miał negatywnego wpływu" - zaznaczyła naukowiec.

    SOJUSZNICY W WALCE Z WOLNYMI RODNIKAMI

    Organizm człowieka pilnuje, by utrzymać odpowiednią liczbę wolnych rodników - tj. tyle ile potrzeba do funkcjonowania naszego ciała, ale by nie doszło do rozwoju procesów chorobowych. Służą mu do tego wewnętrzne antyoksydanty (inaczej przeciwutleniacze), czyli związki, które w różny sposób zapobiegają nadmiarowi wolnych rodników.

    Jednak w sytuacji stresu oksydacyjnego, gdy obrona naszego organizmu przed rodnikami jest niewystarczająca, bardzo ważną rolę odgrywają antyoksydanty dostarczane z zewnątrz, wraz z dietą. Zalicza się tu witaminy A, E, C, koenzym Q10, beta-karoten obecny w marchewce, likopen z pomidorów, wyciągi z owoców i same owoce - jagody, morele, aronię. Ogólnie rzecz ujmując, im bardziej intensywnie zabarwiony owoc czy warzywo, tym więcej zawiera antyoksydantów.

    Źródłem antyoksydantów mogą też być wyciągi z ziół - np. arniki, kasztanowca, aloesu, żeń-szenia, lipy, cyprysu, miłorzębu japońskiego - choć mają one zwykle słabsze działanie niż owoce czy warzywa i dlatego są stosowane głównie w suplementach diety (gdzie są zagęszczone). Wśród napojów bogatych w przeciwutleniacze dr Zawada wymieniła herbatę, zwłaszcza zieloną i białą, kawę oraz czerwone wino (mimo zawartości alkoholu).

    Pod względem działania, antyoksydanty dzieli się na prewentywne, które zapobiegają tworzeniu się wolnych rodników oraz interwentywne, które reagują z powstałymi już rodnikami neutralizując je. Potocznie mówi się o "zmiataniu" rodników.

    Jak wyjaśniła dr Zawada, w badaniach własności antyoksydacyjnych stosuje się różne metody. Najczęściej wykorzystuje się w nich rodniki trwałe, które nie występują w naszym organizmie, ale mogą służyć za model. Jeśli dana substancja reaguje z takim wzorcowym rodnikiem, to będzie też reagowała z rodnikami obecnymi u nas, bo są one bardziej reaktywne.

    W doświadczeniach przeprowadzanych podczas Festiwalu Nauki dr Zawada wykorzystała wolny rodnik o skrótowej nazwie DPPH (2,2-difenylo-1-pikrylohydrazyl), którego roztwór ma intensywny ciemnofioletowy kolor. Jest on wyjątkowo trwały - jego roztwór może być stabilny przez parę godzin w temperaturze pokojowej, przez kilka dni w lodówce, natomiast w postaci stałej, bez rozpuszczania nawet przez kilka miesięcy.

    Eksperymenty polegały na dodawaniu DPPH do niewielkiej ilości silnie rozcieńczonego naparu kawy i analizowaniu zmian zabarwienia roztworu w związku z reakcją wolnego rodnika z przeciwutleniaczami w kawie. Jeśli w badanej próbce kawy jest bardzo dużo polifenoli mających własności antyoksydacyjne to roztwór z filetowego staje się żółty. Jeśli jest ich mniej to roztwór będzie przybierał różne odcienie brązu.

    "Ocena zmiany barwy jest bardzo przybliżonym sposobem określania własności antyoksydacyjnych danej substancji. Aby zrobić to dokładniej trzeba zastosować techniki instrumentalne, np. sprzęt do pomiaru zmiany barwy, albo - jak w naszym laboratorium - elektronowy rezonans paramagnetyczny, który wykrywa obecność związków z niesparowanym elektronem i pozwala ocenić stężenie wolnego rodnika przed i po dodaniu antyoksydantu. Wynik jest przedstawiany w postaci zestawu krzywych" - tłumaczyła dr Zawada.

    KAWA NAJLEPSZA Z EKPRESU

    Uczestnicy pokazu badali próbki różnych gatunków kaw, tj. arabiki, robusty oraz droższej kawy będącej mieszanką arabiki (70 proc.) i robusty (30 proc.). Porównywano też kawy ze względu na sposób ich przyrządzania - kawę z ekspresu ciśnieniowego, zalewaną wrzątkiem w szklance (w Polsce określaną jako kawa po turecku) oraz kawę rozpuszczalną.

    Okazało się, że robusta jest lepszym źródłem przeciwutleniaczy niż arabika i że kawa z wyższej półki ma większą zawartość tych związków niż kawa tańsza. Jednak najsilniejszy wpływ na poziom antyoksydantów w naparze kawy miał sposób jej przyrządzenia - najwyższe stężenie tych związków okazała się mieć kawa z ekspresu ciśnieniowego, mniej kawa zalewana wodą, a najuboższa w nie była kawa rozpuszczalna.

    "Kawa jest źródłem antyoksydantów, ale żeby miała jak najkorzystniejszy wpływ na nasze zdrowie nie można pić jej w nadmiarze, bo może zaszkodzić na żołądek i zwiększa ryzyko powstawania kamieni nerkowych" - podkreśliła dr Zawada.

    Jak zaznaczyła, wolne rodniki są nam potrzebne do tego, by normalnie funkcjonować, dlatego nie powinniśmy nadużywać suplementów diety z antyoksydantami, bo mogą one przynieść więcej szkody niż pożytku. Najlepiej dostarczać sobie przeciwutleniaczy wraz z urozmaiconą dietą, a z preparatów korzystać tylko w szczególnych, kryzysowych sytuacjach, jak okres silnego stresu czy przemęczenia - podsumowała specjalistka.

    PAP - Nauka w Polsce, Joanna Morga

    agt/bsz


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Kawa – napój sporządzany z palonych, a następnie zmielonych lub poddanych instantyzacji ziaren kawowca, zwykle podawana na gorąco. Pochodzi z Etiopii, w Europie pojawiła się około XVI wieku. Jedna z najpopularniejszych używek na świecie i główne źródło kofeiny. Działa pobudzająco i orzeźwiająco, przyspiesza przemianę materii i zwiększa sprawność myślenia. Zawiera przeciwutleniacze, które zapobiegają powstawaniu wolnych rodników. Spożywana w dużych ilościach może jednak być szkodliwa dla zdrowia. Rocznie produkuje się około 6,7 miliona ton kawy. Kawa bezkofeinowa – specjalna odmiana kawy, pozbawiona kofeiny jeszcze na etapie segregacji ziaren za pomocą różnych metod chemicznych. Istnieje również sposób na usuwanie kofeiny z kawy za pomocą dwutlenku węgla, dzięki czemu możliwa jest produkcja kawy z certyfikatem ekologicznym. Kawa bezkofeinowa jest stworzona pod kątem osób, które powinny unikać kofeiny. Większość kaw bezkofeinowych smakuje dokładnie tak samo, jak ich odpowiedniki zawierające kofeinę. Produkowana jest zarówno mielona, jak i rozpuszczalna odmiana kawy bezkofeinowej. Stres oksydacyjny – stan braku równowagi pomiędzy działaniem reaktywnych form tlenu a biologiczną zdolnością do szybkiej detoksykacji reaktywnych produktów pośrednich lub naprawy wyrządzonych szkód. Wszystkie formy życia utrzymują w komórkach środowisko redukujące, które jest zachowywane przez aktywność enzymów podtrzymujących stan redukcji poprzez ciągły dopływ energii metabolicznej. Zaburzenia w prawidłowym stanie redukcji mogą wywołać toksyczne działanie poprzez produkcję nadtlenków i wolnych rodników, powodujących oksydacyjne uszkodzenia wszystkich składników komórki, a szczególnie dotkliwe dla komórki są uszkodzenia białek, lipidów i DNA.

    Kawa rozpuszczalna – jeden z rodzajów kawy w formie osuszonego ekstraktu, wytwarzany od lat 50. XX wieku na dwa sposoby: Rutyna (witamina P; łac. Rutosidum) – organiczny związek chemiczny z grupy flawonoidów. Naturalny związek pochodzenia roślinnego, pozyskiwany z kwiatów perełkowca japońskiego (Styphnolobium japonicum) i z ziela gryki (Fagopyrum esculentum). Wykazuje właściwości antyoksydacyjne. Jak większość flawonoidów ma właściwości uszczelniające naczynia i przeciwwysiękowe. Zapobiega powstawaniu niektórych wysoce reaktywnych wolnych rodników. Spowalnia utlenianie witaminy C (przedłuża tym samym jej działanie). Zmniejsza cytotoksyczność utlenionego cholesterolu. Wykazuje też działanie przeciwzapalne. Jest czasami niesłusznie nazywana witaminą P.

    Java – rodzaj kawy produkowany na wyspie Jawa. Słowo to jest też slangowym określeniem kawy w Stanach Zjednoczonych. W Indonezji zwrot "Kopi Java" nie oznacza kawy jako takiej, a rodzaj mocnej, czarnej i bardzo słodkiej kawy podawanej z mielonymi ziarnami. Kawa została sprowadzona na Jawę przez Holendrów w XVII w. Pierwotnie była to kawa gatunku Arabica, ale po pladze w 1880 została zastąpiona najpierw odmianą Liberica, a potem Robusta. Obecnie określenia Java używa się tylko w stosunku do niektórych odmian produkowanych na wyspie. Kawa zbożowa – rodzaj napoju bezkofeinowego o smaku zbliżonym do kawy. Kawa zbożowa najczęściej składa się z prażonego żyta, cykorii i buraka cukrowego. Jest bardzo popularnym napojem dla dzieci, zwłaszcza z dodatkiem mleka.

    Latte Art to sztuka tworzenia rysunków i wzorów z mleka na powierzchni kawy espresso. Zarówno kawa jak i mleko są specjalnie przygotowywane. Mleko jest spieniane gorącą parą, do wykonywania wzorów używa się mlecznej pianki, którą nanosi się na powierzchnię kawy. Trwałość wzoru zależy od jakości maszyny do parzenia oraz doświadczenia baristy. Proszki gaśnicze – mianem tym określane są wszystkie drobno zmielone (niepalne) związki węglanowe lub fosforanowe otoczone błoną hydrofobową, mające za zadanie odizolować płonące ciała od dostępu tlenu. Rozdrobnienie proszku powinno być takie aby średnica ziaren mieściła się w przedziale między 20-60 µm. W przypadku proszków węglanowych dodatkowo wydzielany jest dwutlenek węgla, mający obniżyć stężenie utleniacza w strefie spalania, natomiast proszki fosforanowe mają zdolność wytwarzania szklistej powłoki pokrywającej powierzchnię gaszonego ciała stałego. Mechanizm gaśniczy proszków polega na inhibicji hetero i homo fazowej, tzn. na przejmowaniu przez proszek energii aktywacji od wolnych rodników odpowiedzialnych za proces spalania.

    Dehydrogenazy to ogólna nazwa enzymów odczepiających atomy wodoru (łac. hydrogenium - wodór) z rozmaitych związków organicznych występujących w organizmach żywych. Przykładem może być kompleks dehydrogenazy kwasów tłuszczowych czy enzymy cyklu Krebsa. Odrywany atom wodoru nie występuje w postaci rodnika tylko jest wiązany z NADP i tak używany do hydrogenacji (uwodorniania) albo utleniany w kaskadzie oksydacyjnej mitochondrium produkując ATP~P~P. Dopuszczalne jest przeniesienie w dwoch etapach jednoelektronowych z utworzeniem rodników. Mechanizm i stereochemie reakcji katalizowanych przez enzymy zależnie od nukleotydów nikotynoamidowych jest przedstawiona na przykładzie konkretnych reakcji:

    Espresso – nazwa sposobu przygotowywania kawy w specjalnym ekspresie, przez przepuszczenie ok. 25-30 ml gorącej (ok. 88 - 92 °C) wody pod ciśnieniem 9 - 10 barów przez bardzo drobno zmielone i ubite ziarna kawowca. Również nazwa uzyskanego w ten sposób napoju.

    Inka - nazwa handlowa polskiej kawy zbożowej produkowanej od 1971 roku w Skawinie. Technologia produkcji została opracowana przez polskich naukowców. Obecnie producentem kawy Inka jest firma Grana. Etopozyd (łac. Etoposidum) – półsyntetyczna pochodna podofilotoksyny o działaniu cytostatycznym. Należy do leków fazowo-specyficznych (działa w interfazie). Jego mechanizm działania nie jest do końca poznany. Wiadomo, że działanie etopozydu opiera się na następujących mechanizmach: zrywanie jednoniciowego i dwuniciowego DNA, hamowanie topoizomerazy II, tworzenie wolnych rodników oraz hamowanie wbudowywania tymidyny do DNA.

    Metabolity wtórne – grupa związków organicznych, które nie są bezpośrednio niezbędne do wzrostu i rozwoju organizmu. Synteza związków określanych jako metabolity wtórne jest charakterystyczna dla roślin wyższych, grzybów i bakterii. Poznano kilkadziesiąt tysięcy związków zaliczanych do metabolitów wtórnych. Szacuje się, że może istnieć około 200 000 takich związków. W przypadku niektórych związków chemicznych występujących w komórkach roślinnych, ocena czy jest on bezpośrednio niezbędny do działania organizmu jest trudna. Kopi luwak, kawa luwak - gatunek kawy pochodzący z południowo-wschodniej Azji, wytwarzany z ziaren kawy, które wydobywane są z odchodów zwierzęcia z rodziny łaszowatych, łaskuna muzanga (Paradoxurus hermaphroditus), nazywanego popularnie cywetą, a lokalnie luwak.

    Dodano: 20.09.2010. 10:26  


    Najnowsze