كيفية التعرف على مضادات الأكسدة الطبيعية والصناعية في الصناعات الغذائية والدوائية

يتم تعريف مضادات الأكسدة على أنها أي مركب لديه القدرة على محاربة جزيئات الجذور الحرة غير المستقرة التي تلحق الضرر بالحمض النووي DNA وغشاء الخلية وأجزاء أخرى من الخلية. نظرًا لأن الجذور الحرة تفتقر إلى زوج كامل من الإلكترونات، فإنها تأخذ إلكترونات من جزيئات أخرى وتدمر تلك الخلايا في هذه العملية. تعمل مضادات الأكسدة على تحييد الجذور الحرة عن طريق فقدان بعض إلكتروناتها. في الواقع، من خلال القيام بذلك، فإنها تعمل كمفتاح للتحييد الطبيعي للجذور الحرة. وفي هذا المقال ستتعرف على أنواع مضادات الأكسدة وطرق تقييم خصائصها المضادة للأكسدة.

مضادات الأكسدة الطبيعية

توجد مضادات الأكسدة الطبيعية على نطاق واسع في الأغذية والنباتات الطبية. تُظهر مضادات الأكسدة الطبيعية هذه، وخاصة البوليفينول والكاروتينات، مجموعة واسعة من التأثيرات البيولوجية، بما في ذلك مضادة للالتهابات ومضادة للشيخوخة ومضادة للسرطان. كما أن الأطعمة النباتية هي مصادر غنية بمضادات الأكسدة الطبيعية. وهي موجودة بكثرة في الفواكه والخضروات وكذلك الأطعمة الأخرى بما في ذلك المكسرات والحبوب الكاملة وبعض اللحوم والدواجن والأسماك. تشمل المصادر الجيدة لمضادات الأكسدة المحددة الكراث والبصل والثوم.

مضادات الأكسدة الطبيعية

الشكل 1: مثال على الكاروتينات

مثال على مادة البوليفينول

الشكل 2: مثال على مادة البوليفينول

ما هي أقوى مضادات الأكسدة؟

يبدو أن أستازانتين هو أقوى مضادات الأكسدة الطبيعية المتوفرة حاليًا. وهو من أقوى مضادات الأكسدة لأنه يستطيع الوصول إلى كل جزء من خلايا الجسم، كما يمكنه عبور الحاجز الدموي الدماغي لحماية الدماغ والجهاز العصبي. هناك المئات، وربما الآلاف، من المواد المختلفة التي يمكن أن تعمل كمضادات للأكسدة. وأكثرها شهرة هو فيتامين C، وفيتامين E، والكاروتينات الأخرى ذات الصلة، إلى جانب معادن السيلينيوم والمنغنيز. البروكلي والسبانخ والجزر والبطاطس كلها غنية بمضادات الأكسدة، وكذلك الخرشوف والملفوف والهليون والأفوكادو والبنجر والفجل والخس والبطاطا الحلوة والقرع واللفت، فهي تساعد على زيادة كمية مضادات الأكسدة.

أسباب تناول مضادات الأكسدة

جسم الإنسان غير قادر على إنتاج ما يكفي من مضادات الأكسدة من تلقاء نفسه، لذا يجب تلبية هذه الحاجة يومياً من خلال الأطعمة أو المشروبات التي تحتوي على مضادات الأكسدة. يمكن أن تتشكل الجذور الحرة نتيجة التعرض لبعض المواد الكيميائية، والتدخين، والتلوث، وأيضًا كمنتج ثانوي لعملية التمثيل الغذائي الطبيعي في الجسم. تشمل مضادات الأكسدة الغذائية السيلينيوم وفيتامين A والكاروتينات ذات الصلة وفيتامين C وفيتامين E بالإضافة إلى المواد الكيميائية النباتية مثل اللايكوبين واللوتين والكيرسيتين. كما أن تناول الأطعمة الغنية بمضادات الأكسدة يمكن أن يكون مفيدًا لصحة القلب وقد يساعد في تقليل خطر الإصابة بالعدوى وبعض أنواع السرطان.

ما هي مضادات الأكسدة الاصطناعية؟

مضادات الأكسدة الاصطناعية هي مزيج من بعض المركبات الكيميائية التي يتم تصنيعها في المختبرات لاستخدامها بشكل رئيسي في حفظ الأغذية. على الرغم من أنه من المفترض أن تؤدي كلا الفئتين من مضادات الأكسدة نفس الوظيفة في النظم الغذائية، إلا أن لهما تأثيرات مختلفة. مضادات الأكسدة الاصطناعية الأكثر شهرة في صناعة الأغذية هي: بوتيل هيدروكسيانيسول (BHA)، بوتيل هيدروكسي تولوين (BHT)، بروبيل جالات (PG) وثالث بوتيل هيدروكينون (TBHQ).

يتم استخدام مضادات الأكسدة المختلفة للحفاظ على المواد الغذائية ومنع تدهور المطاط والبلاستيك الصناعي والعديد من المواد الأخرى. تقوم بعض مضادات الأكسدة بإزالة الأيونات المعدنية بشكل صناعي والتي تحفز تفاعلات الأكسدة. تحتوي جميع الأطعمة المصنعة تقريبًا على مضادات أكسدة صناعية يُقال إنها آمنة، على الرغم من أن بعض الدراسات تشير إلى خلاف ذلك، مثل BHT (بوتيل هيدروكسي تولوين) وBHA (بوتيل هيدروكسيانيسول)، وهي مضادات الأكسدة الكيميائية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع.

مقارنة مضادات الأكسدة الطبيعية والاصطناعية

حدود الأمان لمضادات الأكسدة الطبيعية غير معروفة إلى حد كبير، ولكن من الواضح أنها أكثر أمانًا من مضادات الأكسدة الاصطناعية. ونظرًا للتركيبة والخصائص الكيميائية لمضادات الأكسدة الطبيعية، فهي أقل تطايرًا وأكثر استقرارًا عند درجات الحرارة المرتفعة، مما يعني أنها تؤدي أداءً أفضل في عمليات إنتاج الغذاء مثل القلي والطهي، كما أنها أكثر فعالية في حماية المنتج النهائي.

مضادات الأكسدة الأنزيمية

إن الإنزيمات المضادة للأكسدة قادرة على تثبيت أو إبطال الجذور الحرة قبل أن تهاجم المكونات الخلوية. إنها تجعلها مستقرة عن طريق تقليل طاقة الجذور الحرة أو التخلي عن بعض إلكتروناتها. بالإضافة إلى ذلك، فإنها قد تقلل أيضًا من الضرر الذي تسببه الجذور الحرة عن طريق التفاعلات المتسلسلة. من خلال تقليل التعرض للجذور الحرة وزيادة استهلاك الأطعمة الغنية بالإنزيمات المضادة للأكسدة أو مكملات الإنزيمات المضادة للأكسدة، تزداد قدرة الجسم على تقليل مخاطر المشكلات المرتبطة بالجذور الحرة. ولذلك، تعتبر الإنزيمات المضادة للأكسدة ضرورية للحفاظ على الصحة الخلوية والجهازية المثلى.

رسم توضيحي لآلية التأثير الأنزيمي المضاد للأكسدة

الشكل 3: رسم توضيحي لآلية التأثير الأنزيمي المضاد للأكسدة.

طريقة تقييم قدرة مضادات الأكسدة مع جذور (DPPH)

تعتمد هذه الطريقة على تجديد الجذور الحرة بواسطة مضادات الأكسدة في غياب الجذور الحرة الأخرى في البيئة ونتيجة هذه العملية تخلق لونًا في البيئة، يمكن قياس شدته باستخدام مطياف uv-vis. DPPH هو جذر حر مستقر يحتوي على إلكترون غير متزاوج على إحدى ذرات النيتروجين. تثبيط هذا الجذر هو الأساس لتقييم القدرة المضادة للأكسدة.

DPPH هو جذر مستقر له محلول الميثانول ذو اللون البنفسجي الذي يظهر أعلى امتصاص للضوء عند 519-595 نانومتر. أساس هذه الطريقة هو أن جذر DPPH يعمل كمستقبل للإلكترون من جزيء مانح مثل مضاد الأكسدة، مما يؤدي إلى تحويل DPPH إلى DPPH2. في هذه الحالة، يتحول اللون البنفسجي للبيئة إلى اللون الأصفر، وبالتالي تنخفض شدة الامتصاص عند 595 نانومتر، ومن قياس انخفاض شدة الامتصاص بواسطة القياس الطيفي، يمكن للمرء أن يفهم خصائصه المضادة للأكسدة.

تغير لون جزيء DPPH الجذري في وجود خاصية مضادة للأكسدة

الشكل 4: تغير لون جزيء DPPH الجذري في وجود خصائص مضادة للأكسدة.

عيوب استخدام طريقة DPPH

يختلف تركيز DPPH وحجم العينة المستخدم في الأبحاث المختلفة وليس دائمًا هو نفسه.

تؤثر الظروف البيئية مثل الضوء والأكسجين ودرجة الحموضة في البيئة على الامتصاص.

يؤدي استخدام تركيز عالٍ من جذر DPPH في بيئة الامتصاص إلى إنشاء كثافة لون تتجاوز قوة الجهاز.

يتداخل التركيب الكيميائي لمضاد الأكسدة وقطبية الوسط مع التفاعل مع DPPH.

طريقة قدرة الامتصاص الجذري للأكسجين (ORAC).

تعتمد هذه الطريقة على قياس قدرة مضادات الأكسدة للعينات البيولوجية في ظروف المختبر. تم اختبار أنواع مختلفة من الأطعمة بهذه الطريقة وتستخدم هذه الطريقة كأساس لقدرة العينة المضادة للأكسدة. أساس هذه الطريقة هو مادة Fluorescence، والتي يتم إنشاؤها عن طريق خلط مادة تنتج الجذور الحرة، والتي تنتج الجذور الحرة عن طريق التسخين ، مما يؤدي إلى إتلاف جزيء Fluorescence، ونتيجة لذلك، يقلل من شدة Fluorescence. إن وجود جزيئات مضادة للأكسدة يحمي جزيء Fluorescence من الأكسدة، والذي يتم الحصول عليه عن طريق جهاز قياس شدة Fluorescence.

مزايا استخدام طريقة ORAC

يتم النظر في قدرة المواد المضادة للأكسدة في وجود أو عدم وجود مرحلة متأخرة في القدرة المضادة للأكسدة.

يمكن بسهولة تقييم الأطعمة والمكملات الغذائية التي تحتوي على مركبات معقدة ذات قدرة مضادة للأكسدة سريعة وبطيئة.

عيوب استخدام طريقة ORAC

يتم قياس قدرة مضادات الأكسدة فقط مقابل جذرية حرة محددة.

لا يوجد دليل على مشاركة الجذور الحرة في التفاعل.

قياس قدرة مضادات الأكسدة بطريقة TRAP

تُستخدم هذه الطريقة عادةً لتحديد مضادات الأكسدة في صناعة الأدوية وهي إحدى الطرق الشائعة لتحديد قدرة بلازما الدم المضادة للأكسدة. تتم طريقة TRAP بعدة طرق. طريقة الاختبار الأساسية هي أنه بعد إضافة AAPH (هيدروكلوريد الأميدينوبروبان) إلى البلازما، يتم قياس كمية أكسدة المواد القابلة للأكسدة عن طريق قياس كمية الأكسجين المستهلكة أثناء التفاعل بواسطة أقطاب الأكسجين.

مزايا استخدام طريقة TRAP

يمكن استخدام هذه الطريقة لتقييم قدرة البلازما المضادة للأكسدة (في الظروف العامة داخل الجسم).

من الممكن قياس قدرة مضادات الأكسدة غير الأنزيمية مثل الجلوتاثيون وحمض الأسكوربيك.

عيوب استخدام طريقة TRAP

ليس من الممكن مقارنة النتائج في دراسات مختلفة.

وكانت هذه الطريقة معقدة نسبيا وتستغرق وقتا طويلا.

يتطلب تنفيذ هذه الطريقة خبرة وشخصًا ماهرًا.

مقارنة بين الأساليب المقدمة

من بين الطرق المذكورة، لا يُنصح باستخدام طريقة ORAC لقياس قدرة مضادات الأكسدة نظرًا للعيوب العديدة التي تم تقديمها بناءً عليها. تعتمد طريقة TRAP بشكل كبير على تكوين العينة ونظرًا لعدم وجود جذور حرة في هذه الطريقة ويتم فحص قدرة مضادات الأكسدة، فإنها توفر نتائج مختلفة عند استخدامها في تحليل الأغذية. لذلك، لا يتم استخدامه بمفرده أبدًا، ولكن بسبب بساطته، يتم استخدامه دائمًا كطريقة ثانية أو ثالثة لتحديد قدرة مضادات الأكسدة في الأبحاث. وبالنظر إلى مدى العمل المنجز باستخدام أساليب DPPH وTEAC، يمكن القول أن هذه الأساليب توفر نتائج قابلة للمقارنة في مجال قياس قدرة مضادات الأكسدة. معظم هذه الطرق الكيميائية بسيطة وسريعة، ولكن لا يوجد دائمًا ارتباط جيد بين نتائجها.

تعتبر مضادات الأكسدة التي يتم الحصول عليها من مصادر طبيعية مركبات نشطة بيولوجيا ذات قيمة ولها إمكانات جيدة للاستخدام في صناعة الأغذية. بالإضافة إلى استخدامها في المنتجات الغذائية، يتم الاهتمام باستخدامها كبديل لنظيراتها الاصطناعية لزيادة ثبات المنتج ومنع التلف عن طريق الأكسدة أثناء المعالجة والتخزين. وفي الإطار الاقتصادي، يتم بذل الجهود لاستخدام مضادات الأكسدة الطبيعية من المنتجات الغذائية التي تنتجها الصناعة الزراعية ومن المواد النباتية. على الرغم من أن مضادات الأكسدة الاصطناعية يتم الحصول عليها من مصادر طبيعية، إلا أنه ينبغي النظر في جرعاتها وتأثيراتها السامة المحتملة في المنتجات الغذائية. بالإضافة إلى ذلك، يجب مراعاة التأثيرات السلبية على الخواص الحسية، وخاصة التذوق، التي تسببها بعض المركبات الطبيعية. وهذا يزيد من رغبة المستهلكين في شراء المنتجات الغذائية التي تحتوي على مضادات الأكسدة الطبيعية.