Βιοδιαθεσιμότητα και Χρησιμότητα Εμπλουτισμένων Τροφίμων Bάϊος Θ. Καραθάνος Τμήμα Επιστήμης Διαιτολογίας & Διατροφής Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο.

Παρουσίαση με θέμα: "Βιοδιαθεσιμότητα και Χρησιμότητα Εμπλουτισμένων Τροφίμων Bάϊος Θ. Καραθάνος Τμήμα Επιστήμης Διαιτολογίας & Διατροφής Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Βιοδιαθεσιμότητα και Χρησιμότητα Εμπλουτισμένων Τροφίμων Bάϊος Θ. Καραθάνος Τμήμα Επιστήμης Διαιτολογίας & Διατροφής Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο

2 Εμπλουτισμός Τροφίμων (Food Fortification) - Ορισμοί Προσθήκη ενός ή περισσοτέρων ωφέλιμων συστατικών σε ένα τρόφιμο είτε υπάρχει ή δεν υπάρχει στο τρόφιμο αυτό σε κανονική κατάσταση, ώστε να προληφθούν ή να διορθωθούν αποδεδειγμένες βλάβες υγείας στον πληθυσμό ή σε συγκεκριμένες ομάδες πληθυσμού (FAO/WHO, 1994).

3 Αποκατάσταση (Restoration) Προσθήκη ωφέλιμων (μικρο-) συστατικών σε ένα τρόφιμο που κανονικά υφίστανται στο εδώδιμο μέρος του τροφίμου αυτού, αλλά χάνεται ή μειώνεται σημαντικά κατά την επεξεργασία και συντήρησή του. Η προσθήκη μικροσυστατικών στοχεύει στην αποκατάσταση του κανονικού επιπέδου μικροσυστατικών στο τρόφιμο πριν την επεξεργασία του (FAO/WHO, 1994).

4 Εμπλουτισμός - Enrichment Ο όρος Enrichment –εμπλουτισμός- χρησιμοποιείται εναλλακτικά του όρου fortification (FAO/WHO, 1994), αλλά σε άλλες περιπτώσεις ορίζεται ως η αποκατάσταση βιταμινών και ιχνοστοιχείων που αφαιρούνται κατά την επεξεργασία. Αφορά στην προσθήκη ωρισμένων μικροσυστατικών για συγκεκριμένους λόγους υγείας.

5 Στις ΗΠΑ ακολουθούνται τα παρακάτω προγράμματα εμπλουτισμού Τρόφιμο προς Εμπλουτισμό Συστατικά Εμπλουτισμού Αλεύρι, Ψωμί, Ρύζι (εμπλουτισμός) Θειαμίνη, Ριβοφλαβίνη, Νιασίνη, Σίδηρος Δημητριακά (αποκατάσταση)Θειαμίνη, Ριβοφλαβίνη, Νιασίνη, Σίδηρος Γάλα, Άπαχο γάλα, Σκόνη γάλακτος NFDM Βιταμίνη D ΜαργαρίνηΒιταμίνη A ΑλάτιΙώδιο Νερό (όπου υπάρχει έλλειψη)Φθόριο

6 Εναλλακτικές μέθοδοι παρέμβασης για την πρόσληψη μικροσυστατικών  Νέες καλλιέργειες/τρόφιμα πλουσιότερα σε κάποια μικροσυστατικά  Βελτίωση μεθόδων επεξεργασίας τροφίμων για μικρότερη απώλεια μικροσυστατικών  Εκπαίδευση για κατανάλωση τροφών με ευρύτερη κατανομή μικροσυστατικών  Χρήση παρασκευασμάτων όπου η κατάσταση υγείας αλλά και κοινωνικο- οικονομικές συνθήκες το επιτρέπουν

7 Εμπλουτισμός Τροφίμων σε Ανεπτυγμένες Χώρες Ο εμπλουτισμός τροφίμων χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα στις ανεπτυγμένες χώρες, αφού η αλλαγή των τρόπων ζωής και η κατανάλωση ολοένα και περισσότερο επεξεργασμένων τροφίμων, επιβάλλει (ή δικαιολογεί) την ύπαρξη μικροσυστατικών σε ολοένα αυξανόμενο αριθμό τροφίμων για να υπάρχει πλήρης κάλυψη των διατροφικών αναγκών (Lachance, 1991).

8 Εμπλουτισμός Τροφίμων σε Ανεπτυγμένες Χώρες  Δεν υπάρχει γενική κατεύθυνση ως προς τον εμπλουτισμό τροφίμων και η στάση ως προς τον εμπλουτισμό διαφέρει. Η Γαλλία, Ολλανδία και Νορβηγία έχουν αυστηρές οδηγίες για τον εμπλουτισμό. Στη Γαλλία, όμως, επιτρέπεται η προσθήκη μικροσυστατικών σε επεξεργασμένα τρόφιμα κατά ποσοστό που υπερβαίνει το 100% των φυσικώς υπαρχόντων μικροσυστατικών.  Στη Β. Αμερική ο εμπλουτισμός αντιμετωπίζεται θετικά, επειδή σε μελέτες και διαπιστώσεις της δεκαετίας του ’90 βρέθηκε ότι πολλά μικροσυστατικά (Ca, Fe & vitamin D) βρίσκονται σε χαμηλότερα ποσοστά από τα RDA.  Παρόλα αυτά στις ανεπτυγμένες χώρες υπάρχει η ανάγκη του ελέγχου του εμπλουτισμού γιατί υπάρχει ο κίνδυνος του υπερ- εμπλουτισμού. Αυτό γιατί οι παραγωγοί τροφίμων χρησιμοποιούν τον εμπλουτισμό ως εργαλείο ανταγωνισμού για τα προϊόντα τους.

9 Εμπλουτισμός Τροφίμων σε Ανεπτυγμένες Χώρες (συν.)  Υπάρχει πλέον μεγάλη εμπειρία από τους παραγωγούς τροφίμων για τη χρήση μικροσυστατικών σε εμπλουτισμένα τρόφιμα. Έχουν μελετηθεί σε ικανοποιητικό βαθμό:  Οι αλληλεπιδράσεις μικροσυστατικών και φορέων υποδοχής, λόγω συνθηκών που ευνοούν την οξείδωση συστατικών  Η καταλυτική δράση ωρισμένων μετάλλων – ιχνοστοιχείων  Οι επιδράσεις συνθηκών επεξεργασίας των τροφίμων και συντήρησης επί των μικροσυστατικών (θερμότητας, φωτός, οξυγόνου, κ.α.)

10 Εμπλουτισμός Τροφίμων σε Αναπτυσσόμενες Χώρες  Η χρήση του εμπλουτισμού τροφίμων δίδει αποτελέσματα αντιμετώπισης του υποσιτισμού και της κακής διατροφής στις αναπτυσσόμενες χώρες σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, ενώ άλλες παρεμβάσεις (αύξηση παραγωγής τροφίμων, διανομής, κλπ.) πολύ πιο καθυστερημένα (Ρώμη, FAO/WHO, 1992).  Οι πιο βασικές παρεμβάσεις κατευθύνονται στα πιο σημαντικά προβλήματα-ελλείψεις διατροφής (Βιταμίνη A, ιώδιο, σίδηρος ).

11 Εμπλουτισμός Τροφίμων σε Αναπτυσσόμενες Χώρες (συν.)  Το τρόφιμο-φορέας των συστατικών εμπλουτισμού πρέπει να καταναλίσκεται σε σταθερές ποσότητες καθ’ όλο το έτος από το μείζον τμήμα του πληθυσμού.  Πρέπει όλη η ποσότητα του εμπλουτισμένου τροφίμου να περνά από κεντρικό έλεγχο κάποιας αρχής.  Η προσθήκη της εμπλουτίζουσας ουσίας δεν θα πρέπει να αλλάζει τις οργανοληπτικές ιδιότητες του τροφίμου.  Σε περιπτώσεις μη ελεγχόμενης παραγωγής τροφίμων η εφαρμογή κεντρικού συστήματος εμπλουτισμού μπορεί να αποτύχει.

12 Τεχνολογίες Εμπλουτισμού Τροφίμων Δημητριακά και προϊόντα τους  Ρύζι και άλλα αμυλούχα δημητριακά  Αλεύρι, σιμιγδάλι, ψωμί και πάστα (μακαρόνια)  Δημητριακά πρωϊνού  Πρόκειται για μία από τις σημαντικώτερες περιοχές εφαρμογής προγραμμάτων εμπλουτισμού, λόγω της συμβολής των στη διατροφή ανά τον κόσμο, ιδιαίτερα στις αναπτυσσόμενες χώρες (ρύζι), όπου η ποικιλία τροφών είναι περιωρισμένη.  Τα δημητριακά συμβάλλουν κατά το 52% του θερμιδικού φορτίου παγκοσμίως, αλλά για την Αφρική και την Ασία το 60-75% (ανάλογα με τη χώρα), και για τις ΗΠΑ κατά 26%.

13 Εμπλουτισμός Δημητριακών  Η μύλευση (αφαίρεση του εξωτερικού περιβλήματος έως και 45%), βασική προκατεργασία των καρπών, αφαιρεί – εκτός από τις φυτικές ίνες- το μεγαλύτερο, ίσως, μέρος των μικροσυστατικών του καρπού. Ο εμπλουτισμός, επομένως, των δημητριακών μπορεί να δικαιολογηθεί πολλαπλώς.

14 Μέθοδοι Προσθήκης Θρεπτικών Συστατικών σε Δημητριακά  Προσθήκη σκόνης. Προστίθεται αμέσως μετά τη μύλευση, ώστε η θερμότητα (τριβής) και η υγρασία βοηθούν στην απορρόφηση/ διάχυση των θρεπτικών συστατικών.  Προσθήκη κόκκων (grain). Γίνεται με προσθήκη κόκκων θρεπτικού μίγματος που έχουν καλυφθεί με μη-υδατοδιαλυτές ουσίες σε ποσοστό 0,5% των κόκκων. (Στις ΗΠΑ προστίθενται περίπου 4.0 - 8.0 mg θειαμίνης, 2.5-5.0 mg ριβοφλαβίνης, 35-70 mg νιασίνης και 30-60 mg σιδήρου ανά 100 kg ρυζιού. Επίσης, ίσως, 500 -2000 USP μονάδες βιταμίνης D και 1000 -2000 mg ασβεστίου. Η διεργασία γίνεται σε σύστημα καταιωνιστών (ψεκαστικών) και ξηραντήρων).

15 Άλλες Διαδικασίες Εμπλουτισμού Δημητριακών  Εμβάπτιση σε υδατικό διάλυμα υδατοδιαλυτών βιταμινών και αλάτων και, στη συνέχεια, ξήρανση.  Εκβολή/Εξώθηση (extrusion). Άριστη μέθοδος για προσθήκη ιχνοστοιχείων, κυρίως σιδήρου, αλλά και βιταμίνης Α, με άριστη συντήρηση και διατηρησιμότητα της βιταμίνης κατά την αποθήκευση και το μαγείρεμα.

16 Εμπλουτισμός Αλεύρων και Προϊόντων τους  Προσθήκη πολυσυστατικού μίγματος προσθέτων (π.χ. Βιταμίνες Α, B1, B2, Ε, φολικό οξύ και νιασίνη, σίδηρος, ψευδάργυρος, μαγνήσιο και ασβέστιο) σε άλευρα με απλή ανάμιξη.  Καλή διατηρησιμότητα των βιταμινών σε μακρόχρονη αποθήκευση των αλεύρων, εκτός της Α σε υψηλές συνθήκες θερμοκρασίας.  Στο αλεύρι ακόμη έχει προστεθεί KIO 3  Τα μακαρόνια και συναφή προϊόντα έχουν χρησιμοποιηθεί πολλές φορές ως φορείς εμπλουτισμού, λόγω της ευρείας κατανάλωσής τους.

17 Δημητριακά Πρωϊνού  Τα δημητριακά πρωϊνού (ready to eat breakfast cereals) παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στη διατροφή του πληθυσμού στις ΗΠΑ και την Ευρώπη.  Εμπλουτίζονται με θειαμίνη, ριβοφλαβίνη, νιασίνη, φολικό, ασκορβικό οξύ και βιταμίνη Α έτσι ώστε να παρέχουν το 25% του RDA σε 30 g προϊόντος αλλά και το 10 έως 25% του σιδήρου και το 20% του ασβεστίου. Παράλληλα, μερικές φορές, προστέθηκε βιταμίνη D.  Οι σταθερές στη θέρμανση βιταμίνες (ριβοφλαβίνη, νιασίνη) και τα ιχνοστοιχεία προστίθενται πριν την παραγωγή των δημητριακών. Οι θερμο-ευαίσθητες βιταμίνες (A, C, θειαμίνη) πρέπει να προστίθενται με ψεκασμό μετά την επεξεργασία (π.χ. εκβολή).

18 Γάλα και Γαλακτοκομικά Προϊόντα  Γάλα  Σκόνη γάλακτος  Άλλα προϊόντα γάλακτος

19 Γενικές Αρχές για τον Εμπλουτισμό των Τροφίμων  Τα διατροφικά στοιχεία προστίθεται για να αποκαταστήσουν απώλειες λόγω επεξεργασίας, να υποκαταστήσουν διατροφικά κάποια τρόφιμα, για εμπλουτισμό (fortification) και για να πετύχουν κατάλληλο διατροφικό περιεχόμενο κάποιων ειδικών τροφίμων. (FAO/WHO Food Standards Programme/ Codex Alimentarius Commission, 1994. «General Principles for the Addition of Essential Nutrients to Foods»).

20 Γενικές Αρχές για τον Εμπλουτισμό των Τροφίμων (συνέχεια) 1. Τα προστιθέμενα συστατικά πρέπει να είναι σε επίπεδο που δεν προκαλούν υπερβολικό ή αμελητέο αποτέλεσμα της προστιθέμενης ουσίας, συγκριτικά με τα επίπεδα αυτής της ουσίας από άλλες πηγές του διαιτολογίου. 2. Η προσθήκη κάποιου συστατικού δεν θα πρέπει να έχει αρνητικό αποτέλεσμα στο μεταβολισμό άλλων συστατικών. 3. Τα προστιθέμενα συστατικά και τρόφιμα πρέπει να είναι σταθερά με τις ισχύουσες συνήθεις συνθήκες συσκευασίας, αποθήκευσης, διανομής και χρήσης. 4. Τα προστιθέμενα συστατικά πρέπει να είναι βιολογικώς διαθέσιμα σε τρόφιμα. 5. Τα προστιθέμενα συστατικά δεν πρέπει να προκαλούν ανεπιθύμητες δράσεις σε τρόφιμα ή να μειώνουν το χρόνο ζωής.

21 Γενικές Αρχές για τον Εμπλουτισμό των Τροφίμων (συνέχεια) 6. Πρέπει να υφίσταται κατάλληλη τεχνολογία επιτυχούς εμπλουτισμού στα συγκεκριμένα τρόφιμα. 7. Η προσθήκη κάποιου συστατικού δεν θα πρέπει να αποπροσανατολίζει τον καταναλωτή για τη διατροφική αξία του (εμπλουτισμένου) τροφίμου. 8. Το κόστος πρέπει να είναι λογικό. 9. Πρέπει να υφίστανται κατάλληλες μέθοδοι μέτρησης των συστατικών που προστίθενται. 10. Όταν γίνονται τροποποιήσεις σε κανονισμούς, πρότυπα και οδηγίες για την προσθήκη κάποιου ωφέλιμου συστατικού, πρέπει να λαμβάνονται υπ’ όψιν τα συστατικά που θα πρέπει να προστίθενται και τα επίπεδα (συγκεντρώσεις) ώστε να είναι κατάλληλα για τις χρήσεις που προορίζονται.

22 Βιοδιαθεσιμότητα Συστατικών  Με τον όρο βιοδιαθεσιμότητα νοούμε τον τρόπο με τον οποίο ένα θρεπτικό συστατικό (μάκρο- ή μίκρο-) διατίθεται στον οργανισμό, μεταβολίζεται στα όργανα μέσω ποικίλων βιοχημικών οδών και τελικά αποβάλλεται

23 Πολυφαινόλες

24 Πολυφαινόλες (2)  Πολυ-φαινόλες: Ένα ή περισσότερα -ΟΗ απ’ ευθείας συνδεδεμένα σε έναν ή περισσότερους αρωματικούς ή/ και ετεροκυκλικούς δακτυλίους  Περισσότερα από 8.000 φαινολικά μόρια είναι γνωστά μέχρι σήμερα  Βρίσκονται στο φυτικό βασίλειο. Είναι προϊόντα του δευτερογενούς μεταβολισμού των φυτών  Πολυπληθείς & ποικιλόμορφες από άποψη δομής

25 Πολυφαινόλες (3) Βασικά δομικά χαρακτηριστικά  Φαινολικό –ΟΗ  Αρωματικός πυρήνας, συχνά ετεροκυκλικός  Ετεροκυκλικό οξυγόνο  Συζευγμένο σάκχαρο (συχνά, γλυκόζη, γαλακτόζη, ραμνόζη, ξυλόζη, γλυκουρονικά ή γαλακτουρονικά οξέα)

26 Δομή και Ιδιότητες Δομή και Ιδιότητες Πολυφαινολών Οι ιδιότητες (δραστικότητα) των πολυφαινολών ποικίλλουν ανάμεσα στα διάφορα μόρια σύμφωνα με:  τη βασική δομή  βαθμό της ακετυλίωσης &γλυκοζιλίωσης  σύζευξη με άλλες πολυφαινόλες  πολυμερισμό  την πρόσληψη  την παραμονή στο σώμα

27 Αντιοξειδωτικές Δράσεις  Κύρια αντιοξειδωτική δράση: Δέσμευση ελευθέρων ριζών  Οι περισσότερες δρουν ως αναστολείς των ελευθέρων ριζών RO + PPH  ROH + PP RO + PP  ROPP  Μπορούν να δεσμεύσουν ιόντα μετάλλων που καταλύουν την οξείδωση των λιπιδίων

28 Πιθανές Ευεργετικές Δράσεις Πολυφαινολών  Αντιοξειδωτική δράση: προστασία της LDL από οξείδωση ― ελάττωση αποτιθέμενης χοληστερόλης στους ιστούς ―μείωση αθηρωματικής πλάκας ― μείωση κινδύνου καρδιοπαθειών  Επίδραση στην πέψη των μακροθρεπτικών συστατικών συνδέονται και καταβυθίζουν πρωτεΐνες (μεταξύ αυτών πρωτεΐνες και ένζυμα της πέψης λιπών και υδατανθράκων). Αποτέλεσμα: καθυστερεί η απορρόφηση

29 Πιθανές Ευεργετικές Δράσεις PP(συν.)  Επίδραση στην απορρόφηση μεταλλικών κατιόντων κυρίως από φλαβονοειδή, ― ελάττωση απορρόφησης Fe, Cu, Zn, Na, Al υπό τη δημιουργία συμπλόκων. Θετική είναι η παρεμπόδιση των ιόντων που συμβάλλουν στη δημιουργία ελευθέρων ριζών  Tαννίνες (και PP ελαιολάδου) μειώνουν τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα  Προστασία επιθηλιακών κυττάρων του αναπνευστικού συστήματος  Οι ταννίνες αυξάνουν τα επίπεδα της HDL και μειώνουν τα επίπεδα της LDL

30 Πιθανές Ευεργετικές Δράσεις PP (συν.)  Aντικαρκινική δράση (στο παχύ έντερο, απόπτωση καρκινικών)  Αντιμικροβιακή και αντιβακτηριακή δράση  Αντιαλλεργικές ιδιότητες (παρεμπόδιση αυσσώρευσης αιμοπεταλίων)  Αγγειοδιασταλτική δράση διαμέσου της παραγωγής ενδοκυτταρικού ΝΟ  Προστασία του DNA από ενδοκυτταρικές προσβολές

31 Βιοδιαθεσιμότητα Πολυφαινολών

32 Βασικές Κατευθύνσεις Έρευνας Στο Εργαστήριο Χημείας-Βιοχημείας- Φυσικοχημείας Τροφίμων του Χαροκοπείου Πανεπιστημίου τη στιγμή αυτή εκπονούνται 4 Ph.D. με αντικείμενα την παραγωγή και μελέτη βιοδιαθεσιμότητας εμπλουτισμένων τροφίμων

33 Τίτλοι Έρευνας Μικροεγκλεισμός δραστικών συστατικών σε δομές βιοπολυμερών Εμπλουτισμός ελαιολάδου και άλλων ελαίων με πολυφαινολικά συστατικά Βιοδιαθεσιμότητα πολυφαινολών της ελιάς και επίδρασή τους σε ασθένειες Βιοδιαθεσιμότητα πολυφαινολών των ελληνικών αφεψημάτων  Εμπλουτισμός ρυζιού με βιταμίνες και ιχνοστοιχεία (εκπονείται στη Σχολή Χημικών Μηχανικών του Ε.Μ.Π. και σε ελληνική εταιρεία τροφίμων)

34 Συμπεράσματα  Ο εμπλουτισμός των τροφίμων χρησιμοποιείται ευρέως για καταπολέμηση της έλλειψης χρήσιμων μικροσυστατικών  Η αποτελεσματικότητά του εξαρτάται από την εμπειρία της εταιρείας παραγωγής  Δεν είναι πάντα απαραίτητος στα τρόφιμα και πρέπει να χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με άλλες παρεμβάσεις

35 Συμπεράσματα (συν.)  Πρέπει να λαμβάνονται υπ’ όψιν πολλές παράμετροι, όπως διατροφική εκπαίδευση, ασφάλεια των τροφίμων, ποικιλία διαθέσιμων τροφίμων, τοπικές διεργασίες παραγωγής, κ.α.  Η συνδυασμένη χρήση πολλών ουσιών αυξάνει το κόστος και μειώνει τη βιοδιαθεσιμότητα πολλών βιταμινών  Η βιοδιαθεσιμότητα των πολυφαινολών διαφέρει σημαντικά μεταξύ τους