مضادات الأكسدة لـ«الألبان ومنتجاتها»

إعداد: لمياء إبراهيم النوساني

باحث أول بقسم بحوث كمياء الألبان بمعهد بحوث الإنتاج الحيواني – مركز البحوث الزراعية

يُعد اللبن مصدر غني بالعناصر الغذائية ويعتبره الكثير عنصر لا غني عنه في النظام الغذائي المتكامل. يحتوي اللبن علي العديد من المكونات النشطة بيولوجيا التي تعزز العمليات الفسيولوجية في الجسم نظرا لاحتوائه علي البروتين، الببتيدات النشطة بيولوجيا، حمض اللينوليك المترافق، الأحماض الدهنية، أوميجا 3، فيتامين د، السيلينيوم، والكالسيوم. هذه المكونات الموجودة في اللبن ومنتجاته تؤدي دورا رئيسيا في الأنشطة الفسيولوجية في الجسم البشري، وتعمل كمضاد للالتهابات ومضاد للورم ومضاد للأكسدة وخافض للكوليسترول ومعزز للمناعة ومضاد للميكروبات.

تابعونا على قناة الفلاح اليوم

تابعونا على صفحة الفلاح اليوم على فيس بوك

يتم تكوين أنواع الأكسجين التفاعلية والجذور الحرة وأنواع النيتروجين التفاعلية بواسطة أجسامنا عن طريق أنظمة داخلية مختلفة، أو التعرض لظروف كيميائية مختلفة أو ننتيجة حالات مرضية. وحدوث التوازن بين الجذور الحرة ومضادات الأكسدة ضروري لحماية الجسم. إذا تغلبت الجذور الحرة على قدرة الجسم على تنظيمها، تنشأ حالة تعرف باسم الإجهاد التأكسدي.

بالتالي فإن الجذور الحرة تغير بشكل سلبي الدهون والبروتينات والحمض النووي وتسبب عددا من الأمراض التي تصيب الإنسان. وفي السنوات الأخيرة، أصبحت الأطعمة التي تحتوي على مضادات الأكسدة الطبيعية مصدر الإهتمام في جميع أنحاء العالم حيث يمكن لمضادات الأكسدة أن تحيد وتتخلص من الجذور الحرة وآثارها الضارة، والتي يتم إنتاجها بشكل مستمر في الجسم البيولوجي. يمكن أن يؤدي نشاط الجذور الحرة غير المنضبط إلى ضغوط مؤكسدة.

هدفنا هنا في هذه المقاله توضيح خصائص اللبن المضادة للأكسدة ومكوناته التي تحافظ على سلامة المنتجات المشتقة من اللبن وسلامه الجسم عند تناولها.

الإجهاد التأكسدي وعواقبه

أثناء التفاعلات الخلوية والكيميائية الحيوية الطبيعية، يتم إنشاء الجذور الحرة مثل(ROS) وأنواع النيتروجين التفاعلية (RNS) والتي عادة ما يتصدى لها نظام مضادات الأكسدة الدفاعي الخاص بالجسم. ومع ذلك، في ظروف معينة مثل (الأمراض أو التعرض لبعض العوامل السامة)، إما أن يكون هناك إنتاج مفرط لهذه الجذور الحرة أو يحدث ضعف لنظام مضادات الأكسدة في الجسم مما يؤدي إلى خلل في التوازن.

يتم تعريف الإجهاد التأكسدي على أنه اختلال التوازن الفسيولوجي بين إنتاج الجذور الحرة وتحييدها (أي التخلص منها) عن طريق نظام مضادات الأكسدة. تعتبر الميتوكوندريا مصدرا رئيسيا للجذور الحرة أو توليد ROS حيث يتكون O−2.

تعتبر الملوثات البيئية هي الأكثر شيوعا التي تعمل كمصدر خارجي لزيادة الإجهاد التأكسدي مثل المعادن الثقيلة والمبيدات الحشرية والبنزين وبعض المواد الكيميائية الأخرى (الزيلين والفثالات والبيسفينول). يتسبب الإجهاد التأكسدي الناتج في تلف الجزيئات الكبيرة في الخلية مثل الحمض النووي والبروتينات والدهون كما يعطل نقل الإشارات بداخل الخلية.

تلف الحمض النووي

يحدث تلف للحمض النووي نتيجه الإجهاد التأكسدي ويتكون حمض نووي مؤكسد، تنكسر فيه خيوط الحمض النووي، وبالتالي تحدث طفرات. ترتبط مثل هذه التغييرات في الحمض النووي بالعديد من الأمراض المزمنة. وتتكون منتجات تحتوي على 8-hydroxyguanine (8-OHdG)، ثايمين جلايكول، أدينين، وهيدروكسيل ميثيل يوريا. 8-OHdG عبارة عن قاعدة نوكليوسيد متغيرة، وهي المنتج الثانوي الأكثر شيوعًا لتلف الحمض النووي في العديد من الأمراض مثل السرطان والسكري، وقد تم اقتراحها كمؤشر حيوي حساس لتقييم مستوى الإجهاد التأكسدي لدى مرضى السكري.

بيروكسيد الدهون (LPO)

LPO هو التحلل التأكسدي للدهون بواسطة الجذور الحرة أو ROS وهنا تنتزع الجذور الحرة الإلكترونات من جزيئات الدهون/الدهون في أغشية الخلايا، ومثل هذا التعديل الكيميائي يعطل وظائف غشاء الخلية الطبيعية عن طريق تعطيل المستقبلات والإنزيمات المرتبطة بالغشاء ويزيد أيضا من نفاذية الخلية.

أكسدة البروتينات

البروتينات هي الأهداف الرئيسية في الأكسدة البيولوجية. هم عرضة لعمل التأثير السام ROS. بالإضافة إلى مكون غشاء الخلية، تشكل البروتينات أيضا الإنزيمات التي تحفز التفاعلات الخلوية، لذلك قد يكون للتلف التأكسدي للبروتينات نتائج خطيرة في بعض الأمراض مثل مرض السكري.

نظام دفاع مضاد للأكسدة

تعمل مضادات الأكسدة كزبال جذري، ومانح للهيدروجين، ومانح للإلكترون، ومحلل بيروكسيد، ومخمد الأكسجين المفرد، ومثبط الإنزيموعوامل مخلبية للمعادن. توجد مضادات أكسده إنزيمية وغير إنزيمية في البيئة داخل الخلايا وخارجها لإزالة سموم ROS.

آلية عمل مضادات الأكسدة

تم اقتراح آليتين أساسيتين للعمل لمضادات الأكسدة. الأول هو آلية كسر السلسلة التي من خلالها يتبرع مضاد الأكسدة الأساسي بإلكترون للجذور الحرة الموجودة في الأنظمة. تتضمن الآلية الثانية إزالة بادئات ROS و RNS (مضادات الأكسدة الثانوية) عن طريق إخماد محفز بدء السلسلة. أي أن مضادات الأكسدة تمارس تأثيرها على الأنظمة البيولوجية من خلال آليات مختلفة منها التبرع بالإلكترون، أو إزالة معدن ثقيل من الأيونات المعدنية، أو عن طريق تنظيم التعبير الجيني.

خصائص مكونات اللبن كمضادات للأكسدة

1- الكازين: الكازين هو البروتين الرئيسي في لبن البقر والغنم الموجود في شكل مجاميع جزيئية كبيرة، ونظرا للاختلاف في محتوى الفوسفات، توجد أجزاء مختلفة من الكازين في اللبن. على سبيل المثال، محتوى الفوسفات من الكازين α و β و κ هو 10 و5 و1 مول لكل مول من الكازين، على التوالي، وتعتبر الفوسفات هى المسؤوله عن توفير الأنشطة المضادة للأكسدة للكازين. آليات عمل مضادات الأكسدة للكازين معقدة. ومع ذلك يبدو أن الكازين يقلل من LPO بسبب أكسدة الحديد. أظهر الكازين قدرة مضادة للأكسدة في التخلص من أنواع الأكسجين التفاعلية. كما أظهرت الدراسات أن الكازين يثبط lipoxygenase-catalyzed lipid autoxidation.

تستطيع الأحماض الأمينية الحرة الموجوده في الكازين التخلص من الجذور الحرة حيث يعمل الكازين كزبال. كما يمكن لبقايا الفوسفوسرين المرتبطة بجزيئات الكازين والفوسفات غير العضوي الموجود في الكازين ربط الحديد غير الهيم وبالتالي التخلص من تلك الجذور الحرة.

2- بروتينات شرش اللبن: في السنوات الأخيرة، تزايد استخدام شرش اللبن في التطبيقات الغذائية وغير الغذائية في جميع أنحاء العالم. يتميز بروتين شرش اللبن بقيمة بيولوجية عاليه، على الرغم من أن حوالي 30 – 35% من شرش اللبن لا يزال يتم التخلص منه. في الصناعات الغذائية، يتم استخدام بروتينات شرش اللبن كعامل استحلاب، وتبلور وقد تم إثبات وجود نشاط مضادات الأكسدة لبروتين شرش اللبن، كما أنه يمكن أن يمنع أكسدة الدهون بكفاءة.

يرجع النشاط المضاد للأكسدة لبروتين شرش اللبن نتيجه اللاكتوفيرين والأحماض الأمينية المحتوية على الكبريت مثل السيستين والتيروزين والتي ثبت قدرتها علي التخلص من الجذور الحرة. كما أن شرش اللبن يعزز مستوى GSH الذي يعتبر أحد أهم مضادات الأكسدة القابلة للذوبان في الماء المنتجة في الجسم.

3- الكاروتينات: الكاروتينات هي جزيئات محبة للدهون مع ميلها لتتراكم في عشاء حبيبه الدهن أو البروتينات الدهنية. ويعتبر البيتا كاروتين مضاد للأكسدة وقائي، يمكنه إخماد الأكسجين المفرد. كما ثبت أن الكاروتينات تعمل على التخلص من الجذور الحرة (الأكسجين والبيروكسيل) كما أنها تساعد علي امتصاص الضوء.

4- حمض الأسكوربيك والفيتامينات والمعادن: هو واحد من أقوى مضادات الأكسدة الطبيعية الأقل سمية. وهي من مضادات الأكسدة الرئيسية القابلة للذوبان في الماء الموجودة في اللبن ويمكن أن تعمل باعتباره زبالا قويا للجذور الحرة. حمض الأسكوربيك بشكل ملحوظ يمنع تدهور الريبوفلافين عند تعرض اللبن للضوء، وتعزى نشاطه المضاد للأكسدة بشكل رئيسي إلى تأثير الكسح على الأكسجين المفرد. وأكسدة حمض الأسكوربيك تعتمد على درجة الحرارة، الضوء والأكسجين وكمية المحفزات.

أما فيتامين أ وه فيعتبروا مضادات أكسده أوليه قابلة للذوبان في الدهون والوظيفة الرئيسية لهذه الفيتامينات هي حماية fattyacids polyunsaturated والمركبات الكيميائية الحيوية المرتبطة بها.

فيتامين E يمنع نشاط البلازمين و يمكنه القضاء على الجذور الحرة بشكل مباشر. نسبة فيتامين E في لبن البقر حوالي 0.9 ملجم/مل بينما يحتوي لبن الصيف على نسبة تركيز أعلي من لبن الشتاء. كما يعزز الجلوتاثيون والسيلينيوم القدرة المضادة لأكسده اللبن.

يعتبر ألفا-توكوفيرول أحد أهم مضادات الأكسدة القابلة للذوبان في دهن اللبن. وهو يعمل كزبال أكثر قوة للجذور الحرة والنشاط المضاد للأكسدة عن الـ β-، γ- وδ-توكوفيرول. أما ال γ- توكوفيرول فله قيمة وظيفية عالية لأنه قادر على إصطياد أنواع ال RNS.

5- مضادات الأكسدة الأنزيمية:
ا- سوبر اكسيد ديسميوتاز SOD
يمكنه إزالة الجذور الحرة ويحمي الخلايا من التأثيرات الضارة عن طريق التفاعل التالي
2O2 + 2H → H2O2 +O2
ثم تقوم الكاتالاز، الجلوتاثيون بيروكسيداز أو غيرها بتحويل H2O2 إلى H2O.
ب- الجلوتاثيون بيروكسيديز (GSHPx)
هو إنزيم يوفر الحماية ضد بيروكسيد الدهون.
ROOH + 2GSH →ROH + GSSG + H2O
ج- الكاتلاز
هذا الإنزيم الإنزيم يكون مستقرا في نطاق واسع من الرقم الهيدروجيني 5-10، ومع ذلك، فإنه يفقد النشاط بسرعة خارج هذا النطاق وهذا الإنزيم يلعب دور كبير كمضاد للأكسدة في ذلك النطاق.

الاستقرار التأكسدي للحليب ومنتجات الألبان

هو المهم بالنسبه لصناعة الألبان. حدوث الأكسدة للبن يؤدي إلى نكهات قوية وتدهور الجودة الغذائية للبن. الاستقرار التأكسدي للبن ومنتجاته هو نتيجة لتوازن دقيق بين العمليات المضادة والمؤيدة للأكسدة في اللبن. يعتمد الاستقرار التأكسدي للبن ومنتجاته على الأحماض الدهنية، الملوثات من أيونات المعادن، وتركيز التوكوفيرولات والكاروتينات وغيرها من مكونات اللبن. ومن الغوامل التي تؤثر علي مضادات الأكسده أيضا التعبئة والتغليف، ظروف التخزين وطول فترة التخزين.

تأثير النضج والتسوية على خصائص مضادات الأكسدة

تعتبر منتجات الألبان مصدرا ممتازا للبروتين والدهون وأيضا مصدر هام للمعادن مثل الكالسيوم والفوسفور. ولكن يتم إنتاج الببتيدات من البروتينات خلال فترة نضج الجبن والذبادي. تم تشخيص الببتيدات بتقنية HPLC والنتائج أظهر أن الببتيدات ذات نشاط مضاد للأكسدة أعلي من بروتين اللبن لذلك قد تزداد مضادات الأكسدة مع زيادة مدة التسوية.

الخلاصة: اللبن ومنتجاته من الأطعمة الأساسية الغنية بمضادات الأكسدة يمكن أن يعمل كعوامل مساعدة لمعالجة أمراض القلب والأوعية الدموية، والاضطرابات الأيضية، صحة الأمعاء. تساهم الجذور الحرة في العديد من المشاكل الصحية المزمنة مثل أمراض القلب والأوعية الدموية والالتهابات وإعتام عدسة العين والسرطان.

تمنع مضادات الأكسدة تلف الأنسجة الناجم عن وجود الجذور الحرة عن طريق منع تكوين تلك الجذور، أو التخلص منها، أو عن طريق تعزيز تحللها. تم الإبلاغ مؤخرا عن أن مضادات الأكسدة الاصطناعية تشكل خطرا على صحة الإنسان. كما أنها عاليه التكاليف وهكذا تم تكثيف البحث عن مركبات طبيعية فعالة وغير سامة ذات نشاط مضاد للأكسدة في السنوات الأخيرة.

إن تناول كميات أكبر من الأطعمة ذات السمات الوظيفية بما في ذلك المستوى العالي من مضادات الأكسدة هو إحدى الاستراتيجيات التي تكتسب أهمية بين المستهلكين الذين يبحثون عن الحفاظ علي الصحة ورفع المناعة.