ÉLELMISZERIPARI BIOTECHNOLÓGIÁK Kritikus szemmel a funkcionális élelmiszerekről Tárgyszavak: táplálkozás; egészség; funkcionális élelmiszer. Az egészség és táplálkozás kapcsolatának tanulmányozása kb. 20 éve került az érdeklődés középpontjába. Egyre nyilvánvalóbbá vált, hogy az egészséges táplálkozás túlmutat a megfelelő tápanyagbevitel és élvezeti érték, valamint a vitamin és a mikroelemek megfelelő arányán, a figyelem a biológiailag aktív, nem létfontosságú (esszenciális) összetevők felé fordult. A tapasztalati megfigyelést több esetben sikerült kísérleti úton, tudományos módszerekkel is igazolni. Az élelmiszer-komponensek közötti kölcsönhatás megismerése nagyban hozzájárulhat az élelmiszerek helyes értékeléséhez. A táplálkozás és egészség közötti összefüggés tanulmányozása azért vált különös fontosságúvá, mert a népesség életkora világszerte egyre nő. Japánban különösen magas az átlagos életkor, ezért nem meglepő, hogy ebben az országban kormányszinten koordinálják a funkcionális élelmiszerekkel kapcsolatos feladatokat. Az 1980-as évek közepén megindult kormányzati kezdeményezésre és ugyancsak kormányzati szinten összehangolt munka eredményeképpen megszületett a funkcionális élelmiszerekkel kapcsolatos törvényi szabályozás, emellett kidolgozták a minősítési rendszert és a jelölés, címkézés engedélyeztetési eljárását. Japánban a funkcionális élelmiszer elnevezés helyett szívesebben alkalmazzák a meghatározott egészségi hasznosságú élelmiszerek (Food for Specified Health Use = FOSHU) elnevezést, ami kissé nehézkes, de jól kifejezi a lényeget. Németországban élelmiszer nem minősülhet gyógyszernek, ami nem jelenti azt, hogy valamely élelmiszer nem rendelkezhet egészségvédő hatással. Mint minden új tudományterületen, így a funkcionális élelmiszerek esetében sem egyértelműen tisztázottak a fogalmak. A funkcionális élelmiszerek kialakulása eltérően alakult Amerikában, Európában és Japánban, részben ezzel is magyarázható, hogy a funkcionális élelmiszerek mellett ilyen értelemben használatosak még, pl. a nutraceuticals és dietary supplement kifejezések is. (Magyarországon az étrend-kiegészítők és funkcionális készítmény a hivatalos elnevezés. A ford.) Tág értelemben véve a funkcionális élelmiszereket, ezen termékek éves forgalma világviszonylatban eléri a 29 Mrd USD-t. A nem lebecsülendő gazdasági súllyal bíró iparág nemzetgazdasági jelentőségén
messze túlmutat az az egész társadalmat érintő előny, amely abból fakad, hogy csökkennek az egészségügyi kiadások, javul az emberek életkilátása, életminősége. A funkcionális élelmiszerek növényi és állati eredetűek lehetnek, bár az állati eredetűek kevésbé tesznek eleget a funkcionális élelmiszerekkel szemben megfogalmazott kritériumoknak, talán a halat kivéve. A funkcionális élelmiszerek egyik legáltalánosabb megközelítés szerint az ún. civilizációs betegségek, pl. elhízás, magas vérnyomás, cukorbetegség, szív- és érrendszeri betegségek és rák kivédésében, megelőzésében, de legalábbis a kockázat csökkentésében játszanak szerepet. A következőkben néhány fontosabb képviselőjéről lesz szó. Funkcionális élelmiszerek egyes példái Tea Az elfogyasztott italok tekintetében a víz után a második helyen áll világszerte a tea. A tea polifenol-tartalma száraz anyagra vonatkoztatva kb. 30%, ami főleg katekinből és ennek különböző gallátszármazékaiból áll. A katekin mellett másik fő hatóanyaga a fermentálás során keletkező teaflavin és a szinte minden növényben előforduló biológiailag aktív flavonoid: kempferol, kvercetin vagy miricetin. A tea biológiailag aktív anyagait kemoprevenciós vegyületeknek tekintik a rákkal és szív/érrendszeri betegségekkel szemben. A tea egészségmegőrző hatásáról számtalan dolgozat szól, ennek ellenére egyértelmű következtetés még nem született. Bor és szőlő Főleg a szív/érrendszeri megbetegedések megelőzésében tulajdonítanak szerepet a borban és szőlőben előforduló polifenoloknak (ún. francia paradoxon). A vörösborban a reszveratrolnak tulajdonítanak biológiai aktivitást. Szója Szója fogyasztásakor csökken a vér koleszterin- és LDL-koleszterinkoncentrációja és csökken a rákos megbetegedés kockázata. Hatásmechanizmusa ma még nem ismert, és biológiai aktivitással rendelkező vegyülete(i) sem. Paradicsom A paradicsomban egy karotinoid festékanyag, a likopin fordul elő. Ez a vegyület megköti a szingulett oxigént. 47 ezer férfi tesztszeméllyel végzett
felmérés azt mutatta, hogy a heti tíznél több alkalommal fogyasztott paradicsom felére csökkentette a prosztatarák előfordulását. Fokhagyma és más alliumtartalmú zöldségek A fokhagyma egészségvédő tulajdonsága jól ismert, és a funkcionális élelmiszerek között a fokhagymakészítmények vezető helyet foglalnak el. A biológiailag aktív komponensek nagyrészt a kéntartalmú vegyületek csoportjába tartoznak, pl. az allicin, amely feldolgozáskor az alliin aminosavból keletkezik. 40 ezer idős női tesztszeméllyel végzett vizsgálatban azt találták, hogy több mint a felére csökkent a bélrák gyakorisága, emellett vérnyomás- és koleszterinszint-csökkentő hatást mutatott, sőt antibiotikus hatást is tulajdonítanak neki. Keresztesvirágúak családjába tartozó zöldségek A keresztesvirágúak családjába (növénytani elnevezésük Brassica-félék) tartozó mustár, brokkoli és káposztafélék glükozinolátot tartalmaznak, amelynek több mint 120 tagját sikerült azonosítani. A vegyület főzéskor hidrolizál és izotiocianáttá alakul. Felmérések szerint több rákfajta (gyomor-, bél- és tüdő-) kockázatát jelentősen, akár 70%-kal is csökkentheti. Citrusfélék A narancs, citrom és grapefruit azon kívül, hogy bőséges C-vitaminforrás, számtalan terpént tartalmaz. Legalaposabban tanulmányozott képviselője a limonen állatkísérletekben hatásosnak bizonyult a rák megelőzésében. A terpének mellett a limonoidoknál (oxidált nortriterpének) is találtak antikarcinogén hatást. Halak A szív/érrendszeri betegségek kialakulásának megelőzésében fontos szerepe van a halakban előforduló ω-3 telítetlen zsírsavaknak. Az egészségvédő hatást az eszkimó lakosság körében végzett felmérés igazolta, akik főleg hallal táplálkoznak, így az említett telítetlen zsírsavból jelentős mennyiséget fogyasztanak. Ezt egy másik felmérés követte, amelyben 11 ezer férfi vett részt. A 11 éven át végzett megfigyelésből azt a következtetést vonták le, hogy szoros öszszefüggés van a szívinfarktus előfordulása és a halfogyasztás között. Az élettani hatás vizsgálata A funkcionális élelmiszerek szervezetre kifejtett hatása elméletileg alig különbözik a növényi eredetű, sőt néha még a szintetikus gyógyszerekétől. A kü
lönbség sokkal inkább a tudományos megközelítésből adódik. A klasszikus gyógyszerkutatás során először meghatározzák a biológiai célpontot (receptort, enzimet), izolálják a vegyületet, ezután megvizsgálják a kísérleti vegyület által kiváltott reakciót. Az eredmény jól követhető fizikai-kémiai módszerekkel, a hatóanyag aktivitása számszerűsíthető és a hatásmechanizmus tisztázható. Ezzel szemben a felsorolt funkcionális élelmiszereknél és ezek biológiailag aktív komponenseinél nem ismert a biológiai célpont, de pl. szója esetében maga a biológiailag aktív anyag sem. Egyik lehetséges válasz ezzel kapcsolatban az, hogy ezek a vegyületek aspecifikusak és több biológiai célpontra hatnak. A mélyebb összefüggések megismerése gyakran a népesség körében végzett felméréssel kezdődik. Már klasszikus példának számít az eszkimók és franciák esete. Az eredmények kiértékelésekor kiderült, hogy ezeknél a népcsoportoknál igen ritka, esetleg elő sem fordul szív- és érrendszeri megbetegedés. Ebben a vizsgálatban tulajdonképpen egy táplálkozással kapcsolatos statisztikai összefüggés állapítható meg. A következő lépés a betegség előfordulásának gyakorisága és a táplálkozási szokások vizsgálata. A kísérlet alatt a tesztcsoport a kiválasztott élelmiszerből meghatározott ideig meghatározott mennyiséget fogyaszt el. A kísérlet a szimptomák, a megállapított betegségek és a betegségek gyakoriságának leírásából áll, majd az adatokból statisztikai valószínűséget számolnak, amellyel két független változó ok okozati kapcsolata jellemezhető. Ha a kapott valószínűség nagy, akkor ebből egy funkcionális élelmiszerre lehet következtetni. A lakosság körében végzett felméréseket mindig kellő kritikával kell fogadni. A felmérésekből számított valószínűség a tanulmány minőségétől (vagyis, hogy milyen szempontok szerint és hány személlyel végezték el a vizsgálatot), a vizsgálat időtartamától és az adatgyűjtés minőségétől függ. Amennyiben ezek nem felelnek meg az előírt kritériumoknak, az eredmény nem vehető figyelembe. Sőt, még a legnagyobb gondossággal és körültekintéssel végzett vizsgálatok is okozhatnak meglepetést, amire jó példa a zutpheni (Hollandia) és caerphillyi (Nagy-Britannia) tanulmányok. A felmérésben a polifenolok és a szív/érrendszeri betegségek közötti összefüggést vizsgálták. Az eredmény ellentmondásos volt, mert míg az egyik helyen végzett vizsgálatban a polifenol-tartalmú étrend csökkentette a szív/érrendszeri betegségek előfordulását, addig a másik vizsgálatban ennek éppen az ellenkezőjét tapasztalták. A meglepő eredményre azóta sincs elfogadható magyarázat. Ha a lakossági felmérésben táplálkozásra utaló biológiai aktivitást találtak, ezután következhet az élelmiszer biológiai komponensének vizsgálata. Először a szóbajövő természetes anyagokat vizsgálják meg, ezután a hatásmechanizmus tisztázása, majd a biológiai célpont beazonosítása következik. A vizsgálatokat célszerű olyan érzékeny biomarkerrel elvégezni, amely öszszefüggésbe hozható a kedvező élettani hatással és kémiailag jól definiálható vegyület. Az izotiocianát esetében például jól bevált a glutationtranszferáz
vagy oxidatív stressz, ill. oxigéngyök kimutatására a 8-OH-2 ' -dezoxiguanozin. Az említett biomarkerek koncentrációja jól mérhető, és a változásokból következtetni lehet az élelmiszer biológiai aktivitására. A keresztesvirágúakkal végzett esettanulmány A keresztesvirágúak csoportjába tartozó zöldségfélékből összeállított étrend csökkentette egyes rákbetegségek kialakulásának gyakoriságát, amiből arra következtettek, hogy ezek az élelmiszerek mint növényi eredetű védőanyagforrások, felhasználhatók a rák megelőzésében. A további vizsgálatokban sikerült meghatározni a biológiailag aktív komponenseket. Mint kiderült, tulajdonképpen két vegyületről van szó, az egyik a glükozinolát, ami önmagában biológiailag inaktív, de savas közegben (pl. gyomorban) vagy a mirozináz enzim hatására izotiocianát hasad le belőle. A reakciókörülményektől és a glükozinolát szerkezetétől függően a reakcióban különböző melléktermékek, pl. nitril, tiocianát, epitionitril vagy oxazolidin keletkezik. A brokkoliból izolált glükorafanin és az abból ugyancsak mirozináz enzim hatására keletkező szulforafan rákellenes hatását in vitro és in vivo kísérletek egyaránt igazolták. A hatásmechanizmus tanulmányozásakor kiderült, hogy a szulforafan a II-fázisú enzimre az I-fázisú enzim megkerülésével hat. A IIfázisú enzim meggyorsítja az emberi szervezet méregtelenítését, ezáltal csökkenti a rákkialakulás gyakoriságát. A vegyület széles körű alkalmazását ennek ellenére nem ajánlják a szakemberek a következők miatt: Nem ismeretes, hogy a glükorafanin és a szulforafan melyik módosulata abszorbeálódik, milyen mechanizmus szerint történik a vegyületek transzportja, továbbá, hogy egyáltalán célba jut-e a biológiailag inaktív, ill. aktív vegyület. Az elektrofil, rendkívül reakcióképes szulforafan heves reakcióba lép a biológiai nukleofilekkel, pl. ciszteinnel vagy glutationnal. Nem tisztázott, hogy a szulforafan vagy valamelyik metabolitja felelős a biológiai aktivitásért. A funkcionális élelmiszer bármelyik komponensének felvétele és abszorpciója bonyolult folyamat és nagymértékben függ az élelmiszer elkészítésének módjától, valamint az élelmiszer egyéb komponenseitől. Mivel a glükozinolát a biológiailag aktív vegyületnek csak prekurzora, a biológiailag aktív izotiocianát keletkezése számtalan tényezőtől függ. Az in-vitro és az állatkísérletekben kapott eredményeket fenntartással kell kezelni. Az adagolással kapcsolatos vizsgálatok arra utalnak, hogy az izotiocianát terápiás alkalmazhatósága egy szűk tartományra korlátozódik, nagyobb koncentrációban toxikus. Nem ismeretes a glükozinolát átalakulásakor keletkező bomlástermékek, pl. nitril toxicitása. Nem áll rendelkezésre elegendő információ a
funkcionális élelmiszerek elkészítésekor vagy fogyasztásakor keletkező toxikus bomlástermékek szervezetre kifejtett hatásáról és a nagy mennyiségű nitrilek keletkezésének okairól. A felsorolt kérdések tisztázásához további vizsgálatok szükségesek. Mivel ezek a vizsgálatok igen költségesek, és az élelmiszeripar nem rendelkezik a megfelelő pénzügyi forrásokkal, a munka központi támogatás nélkül nem folytatható. Az újabb vizsgálatok felhívták a figyelmet a táplálkozás és egészség közötti kapcsolat fontosságára a fejlett országok társadalmában. Különösen két betegségcsoporttal kapcsolatos kutatások kaptak kiemelt figyelmet, ezek a szív- és érrendszeri megbetegedések, valamint a rák. A lakossági felmérések rávilágítottak bizonyos élelmiszerek egészségvédő és ezáltal betegségmegelőző hatására, ugyanakkor ezeknek a biológiailag aktív, nem létfontosságú anyagoknak a hatásmechanizmusáról ma még alig állnak rendelkezésre tudományosan kellően megalapozott ismeretek. A funkcionális élelmiszerekkel kapcsolatos első és legfontosabb feladat a biológiailag aktív vegyületek farmakokinetikai vizsgálata (abszorpció, felszívódás, metabolizmus és kiválasztás). A klinikai kipróbálásra és az adagolással kapcsolatos kérdések megválaszolására csak a fenti eredmények birtokában kerülhet sor. A funkcionális élelmiszerek terápiás bevezetése előtt, a felsorolt vizsgálatok elvégzésén kívül, elengedhetetlen a megfelelő minőségbiztosítási és tanúsítási rendszer kidolgozása. A növekvő igények mellett a kérdés mielőbbi tisztázása azért is sürgető, mert mindaddig, amíg hiányoznak a tudományosan alátámasztott eredmények, fennáll annak veszélye, hogy a még nem bizonyított információk közzététele több kárt, mint hasznot okoz a funkcionális élelmiszereknek. (Haidekker Borbála) Kuhnert, R.: Funktionelle Lebensmittel eine kritische Betrachtung. = Nachrichten aus der Chemie, 50. k. 2. sz. 2002. p. 142 146. Dekker, M.; Verkerk, R.; Jongen, W. M. F.: Predictive modeling of health aspects in the food production chain: a case study on glucosinolates in cabbage. = Trends in Food Science and Technology, 11. k. 4 5. sz. 2000. p. 174 181. Tudge, C.: The bed medicine. = New Scientist, 172. k. 2317. sz. 2001. nov. 17. p. 40 43.