Polyfenolen, als hoofdingrediënt, worden op grote schaal gebruikt in functionele voedingsmiddelen, voedingssupplementen en cosmetica vanwege hun krachtige biologische activiteiten, waardoor ze bijna synoniem worden met "natuurlijk, gezond en efficiënt". Terwijl we ons echter verdiepen in de enorme commerciële waarde en het gezondheidsverhaal dat polyfenolen met zich meebrengen, moeten we helder blijven en dieper ingaan op hun potentiële nadelen en toepassingsproblemen.
1. De onoverkomelijke kloof op het gebied van biologische beschikbaarheid
Biologische beschikbaarheid verwijst naar de mate en snelheid waarmee actieve ingrediënten na orale toediening in de menselijke bloedsomloop worden opgenomen, en is een belangrijke indicator om te beoordelen of ze werkelijk fysiologische effecten kunnen uitoefenen. Helaas is de lage biologische beschikbaarheid een kernprobleem waarmee de overgrote meerderheid van natuurlijke polyfenolen wordt geconfronteerd.[1,3]
Talrijke onderzoeken hebben aangetoond dat de absorptiesnelheid van de meeste polyfenolen uit de voeding in het menselijk lichaam extreem laag is, doorgaans minder dan 10%. De redenen zijn complex en divers:
- Complexe chemische structuur: Veel polyfenolen bestaan in de vorm van glycosiden, esters of polymeren, met een hoog molecuulgewicht en een sterke hydrofiliciteit, waardoor het moeilijk wordt om rechtstreeks in de lipidedubbellaag van darmepitheelcellen te penetreren.[2]
- Wijdverbreid in vivo metabolisme: Polyfenolen die het menselijk lichaam binnenkomen, ondergaan snel complexe metabolische processen, waaronder afbraak door de darmmicrobiota en het tweede- stadiummetabolisme in de lever (zoals methylering, sulfatering en glucuronidatie), resulterend in metabolieten met een veel lagere biologische activiteit dan de oorspronkelijke verbinding.[4]
- Interferentie van de voedselmatrix: Polyfenolen binden zich vaak met grote moleculen zoals eiwitten en voedingsvezels in de voedselmatrix, wat hun afgifte en opname in het maagdarmkanaal verder belemmert.[2]
2. Het belangrijke vraagstuk van 'stabiliteit', dat niet mag worden onderschat
De chemische aard van polyfenolen bepaalt hun inherente instabiliteit. De meerdere fenolische hydroxylgroepen in de moleculaire structuur vormen niet alleen de basis voor de antioxiderende activiteit, maar ook het ‘zwakke punt’ dat het zeer gevoelig maakt voor oxidatie, afbraak of polymerisatie onder licht, hitte, zuurstof en specifieke pH-omgevingen.
De uitdagingen die deze instabiliteit met zich meebrengt, zijn vooral prominent aanwezig bij de productie, verwerking en opslag van plantenextracten.
- Oxidatieve bruinkleuring: Polyfenolen worden gemakkelijk geoxideerd onder polyfenoloxidase (PPO) of niet-enzymatische omstandigheden, wat leidt tot een donkerdere kleur van het product en de productie van geuren, wat de sensorische kwaliteit en commerciële waarde van het product ernstig aantast. Dit komt vooral veel voor in producten die rijk zijn aan polyfenol-, zoals fruit- en groentesappen en plantaardige- dranken.
- Reactieve afbraak: Temperatuur en pH zijn sleutelfactoren die de stabiliteit van polyfenolen beïnvloeden. Een studie suggereert dat naarmate de temperatuur stijgt van 60 graden naar 100 graden, de restwaarde van een bepaalde temperatuur toeneemtpolyfenolextract neemt aanzienlijk af. Onder sterk alkalische omstandigheden (pH=11) daalt het restgehalte aan polyfenolen in korte tijd tot onder de 20%. Dit betekent dat bij verwerkingsstappen zoals warmtebehandeling en alkalische formulering de actieve ingrediënten van polyfenolen grotendeels verloren zullen gaan.
- Compatibiliteit van de formule: Polyfenolen zijn gevoelig voor chelatiereacties met metaalionen (zoals ijzer en koper) in de formule, die niet alleen kleurveranderingen kunnen veroorzaken, maar ook de biologische activiteit van polyfenolen kunnen beïnvloeden.
Deze stabiliteitsproblemen vereisen dat bedrijven investeren in hogere technologie en kosten in extractieprocessen, formuleringsontwerp, selectie van verpakkingsmateriaal en controle van de opslagcondities om het behoud van effectieve ingrediënten en productkwaliteit van polyfenolen te maximaliseren.
3. Een spannende sprong van 'antioxidant' naar 'prooxidant'
Polyfenolen staan al lange tijd bekend als wegvangers van vrije radicalen. De wetenschappelijke gemeenschap heeft echter al lang ontdekt dat de effecten van antioxidanten niet lineair zijn, maar eerder een bifasisch effect vertonen van "dosisafhankelijkheid" en "omgevingsafhankelijkheid". Onder specifieke omstandigheden kunnen ze overgaan van antioxidant naar prooxidant, waardoor schadelijke effecten ontstaan die tegengesteld zijn aan de verwachtingen.
Uit twee grootschalige -klinische onderzoeken die in de jaren negentig bij rokers werden uitgevoerd (ATBC-onderzoek en CARET-onderzoek) bleek onverwachts dat suppletie met aanvullende bètacaroteensupplementen (een type carotenoïde) niet alleen longkanker niet kon voorkomen, maar ook de incidentie en sterftecijfers van longkanker aanzienlijk verhoogde.[5] Uit onderzoek blijkt dat bètacaroteen in omgevingen met een hoge partiële zuurstofdruk (zoals de longen van rokers) en bij hoge doses pro-oxidatieve effecten kan vertonen, waardoor oxidatieve schade wordt verergerd.
Samenvattend zijn polyfenolen een schatkamer die nog niet volledig ontwikkeld is, maar de weg naar de schatkamer is ook vol doornen. Alleen door de mist van 'natuurlijk=absoluut veilig' te verdrijven en de inherente tekortkomingen en uitdagingen ervan met ontzag te onderzoeken, kan de plantenextractindustrie gestaag vooruitgang boeken op een wetenschappelijk spoor en werkelijk blijvende en uitzonderlijke waarde bijdragen aan de zaak van de menselijke gezondheid.
Voor meer details overAppel Polyfenol, maak verbinding met Serrisha van APPCHEM. (E-mail:cwj@appchem.cn; +86-138-0919-0407)
Referentie
[1]C. Manach, A., Scalbert et al. "Polyfenolen: voedselbronnen en biologische beschikbaarheid." Het Amerikaanse tijdschrift voor klinische voeding (2004). [2004-05-01]
[2]A. Scalbert, G. Williamson. "Dieetinname en biologische beschikbaarheid van polyfenolen." Het Journal of Nutrition (2000). [2000-08-01]
[3] Hulpbronnen en biologische activiteiten van natuurlijke polyfenolen. An-Na Li et al. [22-12-2014]
[4]Natuurlijke producten en neuroprotectie. Cristina Angeloni et al. [2020]
[5]O. Heinonen, D. Albanes. "Het effect van vitamine E en bètacaroteen op de incidentie van longkanker en andere vormen van kanker bij mannelijke rokers." Het New England Journal of Medicine. [1994]
[6] Opslagstabiliteit en DPPH-opvangvermogen van polyfenolen van Mongoolse Schotse den. Yu-hong ZHAO et al.