Mikor ételt vagy italt fogyasztunk, az azokban lévő tápanyagok felszabadulnak a mátrixból, felszívódnak a véráramba és elszállítódnak a megfelelő célszövetükhöz. Azonban, nem minden tápanyag tud egyforma mértékben hasznosulni. Más szóval különbözik biológiai hozzáférhetőségük. A tápanyagok biológiai hozzáférhetőségének megértése segít a diéták optimalizálásában és a megfelelő tápanyagbeviteli javaslatok kidolgozásában.

A tápanyag biológiai hozzáférhetőségének meghatározása

Egy tápanyag biológiai hozzáférhetőségének többféle meghatározása létezik, ám nagyjából megfelel a táplálékból felszívódott, és a normál testi működéseknél felhasznált tápanyagaránynak.1,2 A következő összetevők írják le a metabolikus út azon különböző lépéseit, ahol a tápanyag biológiai hozzáférhetőségében változások következhetnek be1:

• tápanyagfelszabadulás a fiziko-kémiai tápanyagmátrixból

• emésztőenzimek hatása a bélben

• a bélnyálkahártya általi megkötés és felszívás

• bélfalon keresztüli átszállítás (áthaladás a sejteken, közöttük, vagy mindkettő) a vér- vagy nyirokkeringéshez

• szisztémás elosztás

• szisztémás letárolás

• metabolikus és funkcionális felhasználódás

• kiválasztás (vizelet vagy széklet útján)

Amint ebből a listából is nyilvánvalóan látható, a tápanyagok biológiai hozzáférhetőségét külső és belső tényezők irányítják. Míg külső tényezők közé az élelmiszermátrix és a kérdéses tápanyag kémiai formája, addig a nem, a kor, a tápláltsági állapot és az életszakasz (pl.: várandósság) a belső tényezők közé tartozik. Mivel az olyan szempontok, mint a tápláltsági állapot azt is meghatározzák, hogy valójában miként és mennyi tápanyag kerül felhasználásra, tárolásra vagy kiválasztásra, ezért a biológiai hozzáférhetőség bizonyos meghatározásai a tápanyag felszívódott részére korlátozódnak 3.

A makrotápanyagok – szénhidrátok, fehérjék, zsírok – biológiai hozzáférhetősége rendszerint nagyon magas, az elfogyasztott mennyiség több mint 90%-a. Másrészről a mikrotápanyagoké pl.: a vitaminok, az ásványi anyagok és a bioaktív fitovegyületeké (pl.: flavonoidok, karotinoidok) a felszívódástól és a hasznosulástól függően nagymértékben eltérhet. Ezért a következő részekben a mikrotápanyagok és fitokemikáliák fognak példaként szolgálni arra, hogy a különböző szakaszokban mely tápanyag biológiai hozzáférhetősége befolyásolható.

Az élelmiszermátrix és a tápanyagok kémiai formájának hatásai

Egy tápanyag biológiailag hozzáférhetővé tételéhez az első lépés az élelmiszermátrixból való felszabadítása, és kémiai formába alakítása, hogy képes legyen kötődni és belépni a bélsejtekbe vagy áthaladni azok között. Ezeket együttesen biológiai elérhetőségnek nevezik.4 A tápanyagokat biológiailag elérhetővé a rágás folyamata (pépesítés) és az élelmiszer szájban történő kezdeti enzimes emésztése; a lenyelést követő, savval és a gyomornedv további enzimeivel való keveredés; végül a vékonybélbe, a tápanyagfelszívódás legfontosabb helyszínére engedés teszi. Itt, még a hasnyál által szolgáltatott többi enzim folytatja az élelmiszermátrix lebontását.

Ezen felül a pépesítés és az enzimműködés együttes eszközei, az élelmiszermátrixok emészthetősége - különösen a növényi élelmiszereké- segíthető az élelmiszer megfőzésével vagy pürésítésével. Például, amíg a nyers sárgarépa és spenót jó élelmirost-források, megfőzésük lehetővé teszi az emberi test számára, hogy sokkal nagyobb hányadát vonja ki az általuk tartalmazott karotinoidoknak.5

Az ásványi anyagok és egyéb tápanyagok különböző formákban léteznek az élelmiszerekben, és ez hatással lehet biológiai hozzáférhetőségükre. Ennek egy klasszikus példája a vas. Általában az élelmi vas két típusáról beszélünk; hem és nem-hem vasról. Az előbbi csak húsfélékben, halakban és szárnyasokban található meg, míg az utóbbi növényi és állati eredetű élelmiszerekben fordul elő. A hem vas főként az oxigén vérben illetve az izmokban való szállításáért és tárolásáért felelős hemoglobin és mioglobin molekulákból származik. Amint felszabadul az élelmiszermátrixból, a hem molekula mintegy védőgyűrűként működik a központi vasatom körül. Ily módon védi meg a vasat a többi élelmiszer-összetevővel való interakcióba lépéstől, oldható állapotban tartja a belekben, és egy specifikus transzportrendszeren keresztül sértetlenül szívódik fel a bélsejtek felszínéről.6 Ezzel ellentétben a nem-hem vas gyengén oldódik a bélben lévő körülmények között és könnyen hatnak rá a táplálék egyéb összetevői.2 Ennek következtében csak kis részét veszik fel a sejtek.

Néha – egy dúsításnak nevezett eljárással- vitaminokat és ásványi anyagokat adnak az élelmiszerekhez, hogy növeljék tápértéküket. A B-vitamin csoportba tartozó folsav esetében, amelyet gyakran adnak reggelizőpelyhekhez, liszthez és bizonyos szendvicskrémekhez, ez a hozzáadott folsav biológiailag sokkal jobban hozzáférhető, mint az élelmiszerben természetes állapotában meglévő, amit általában étrendi folátnak neveznek. Kutatási jelentések szerint a (gyümölcsökből, zöldségekből vagy májból származó) étrendi folát 20-70%-kal alacsonyabb biológiai hozzáférhetőségű a szintetikus folsavnál.7 Ez ugyan nem jelenti azt, hogy valakinek csak folsavval dúsított élelmiszereket kellene fogyasztania, inkább azt, hogy az egyéni szükségletek biztosítása érdekében az olyan természetes táplálkozási források, mint a zöld leveles zöldségek kiegészíthetők folsavval dúsított élelmiszerekkel.

A tápanyagok biológiai hozzáférhetőségének fokozói

A tápanyagok kölcsönhatásba léphetnek egymással vagy egyéb étrendi alkotóelemekkel a felszívódás helyén, a biológiai hozzáférhetőségben bekövetkező változásokat vagy, - ha az erősítők és a gátlók kiiktatják egymást-, semmiféle hatást sem eredményezve. A (hatás)fokozók különféle módokon működhetnek, megőrizve a tápanyag oldhatóságát vagy megvédve az inhibitorokkal való kölcsönhatástól. Például, mivel a karotinoidok zsíroldékonyak, kis mennyiségű (étkezésenként 3-5g) zsírt vagy olajat adva az ételhez javítja biológiai hozzáférhetőségüket.9 Hasonlóan, a hús, a hal, és a szárnyasok magas biológiai hozzáférhetőségű vasat tartalmaznak, amelyről ismert, hogy javítja az összes többi élelmiszerből származó vas felszívódását. Habár ez a „húsfaktor” már ismert volt, felmerült, hogy egy izomfehérje befolyásolja.10 A C-vitamin szintén erős „segítő”, mivel képes a vasfelszívódást két-háromszorosára növelni. 11 Ez például azt jelenti, hogy egy pohár narancslé egy tál reggelizőpehellyel együtt fogyasztva segít a testnek, hogy több vasat hasznosítson a cereáliából.

Az inhibitorok hatása a tápanyagok biológiai hozzáférhetőségére

Az inhibitorok a következő módokon csökkenthetik a tápanyagok biológiai hozzáférhetőségét: i) olyan formában kötik meg a kérdéses tápanyagot, amelyet nem ismernek fel a bélsejtek felszínén lévő felvevő rendszerek; ii) oldhatatlanná teszik a tápanyagot és ekképpen képtelen felszívódni, vagy iii) versenyeznek az azonos felvételi rendszerért. Bizonyos növényi élelmiszerek (pl.: hüvelyesek, teljes kiőrlésű gabonatermékek, magvak, diófélék) nagyon gazdagok fitinsavban, ami oldható és oldhatatlan komplexeket alkotva erősen kötődik az olyan ásványi anyagokhoz, mint a kalcium, a vas és a cink, miáltal azok nem tudnak felszívódni.12 Az élelmiszerek fitinsavtartalmának csökkentési lehetőségei közé tartozik a fermentáció (pl.: a teljes kiőrlésű kenyér tésztájának alapos kovászolása) vagy a hüvelyesek beáztatása és csíráztatása.13

Az azonos felvételi rendszerért történő versengésre példa a kalcium és a nem-hem vas közötti interakció. Mindkét ásványi anyag a bél felszívósejtjeinek felszínén egy transzporterhez kötődik, ám amíg a nem-hem vas ezúton lép be a sejtbe, addig a kalcium alapvetően az ajtóban tartózkodik és megakadályozza a vas további bejutását. Ez a hatás főként akkor lényeges, mikor az étkezésen kívül kalcium és/ vagy vas étrendkiegészítőket használnak.14 Ezért, hogy elkerüljék interferálódásukat, a legjobb tanács az, hogy ezeket az étrendkiegészítőket különböző időben vegyék be a nap folyamán.

Az élelmiszerösszetevők gátló hatása előnyösen is felhasználható, ahogy a fitoszterolok esetében is megvalósították. Ezeket a természetes vegyületeket növényi élelmiszerekből vonják ki, és nagy dózisokban (mintegy 2g adagonként) adagolják különféle egyéb élelmiszerekhez (pl.: dúsított kenőzsiradékokhoz, fermentált tejitalokhoz) azért, hogy csökkentsék a koleszterin felszívódását, legyen az akár táplálékból származó, akár az emberi test által előállított. 15

Host, azaz szervezeten belüli faktorok

A belső vagy szervezeten belüli tényezők tovább oszthatók emésztőrendszeri és szisztémás faktorokra. Az emésztőrendszeri tényezők szerepe a B12 vitamin felszívódási útjával szemléltethető. Ennek a vitaminnak az élelmiszermátrixból való felszabadulásához gyomorsavra van szükség, majd keresztülmegy egy R proteinhez kötődő szakaszon, elszabadul az R fehérjétől, kötődik az ún. „intrinsic faktorhoz” (IF), és végül az intakt IF- B12 vitamin komplex felszívódik a vékonybélből.16 Az R fehérjét, az IF-t és a gyomorsavat mind a gyomornyálkahártya állítja elő, működésének hanyatlása – amint az időseknél és bizonyos állapotokban előfordulhat - veszélyeztetheti előállításukat és ennélfogva a B12 vitamin biológiai hozzáférhetőségét.

A szisztémás tényezők közé tartozik bizonyos tápanyagok hiánya, vagy az élettani állapotban bekövetkező változások pl. a várandósság. Mindkét esetben, a megnövekedett szükséglet kielégítésére a test reagálhat a megfelelő tápanyag felszívásának vagy hasznosulásának fokozásával.14 A kalcium és a cink ezen a módon szabályozódik. Másrészről némely gyulladásos állapot vagy fertőzés csökkentheti a belek felszívókapacitását. Például a vas felszívódása alulszabályozott azoknál az embereknél, akik olyan akut fertőzésektől szenvednek, mint a közönséges megfázás.17

Hatás a tápanyagbeviteli ajánlásokra

Számos tápanyag – elsősorban a kalcium, a magnézium, a vas, a cink, a folsav és az A vitamin- biológiai hozzáférhetőségének ismeretét szükséges az élettani igényekről valódi étrendi szükségletekre lefordítani.14 A beszabályozások mértéke a tápanyagtól, a szokásos táplálkozástól és számos szervezeten belüli tényezőtől függően változik, melyek legtöbbjét nehézkes felbecsülni. Figyelembe véve mindezeket a befolyásokat, nem meglepő, hogy a tápanyag alapú étrendi ajánlások országonként és intézményenként eltérőek, de az EURRECA Tökéletesség Hálózata már erőfeszítéseket tett Európában az értékelési módszerek standardizálására.18

További információ
EUFIC The European Food Information Council

Hivatkozások

1. Aggett PJ. (2010). Population reference intakes and micronutrient bioavailability: a European perspective. American Journal of Clinical Nutrition 91(suppl):1433S-1437S. doi:10.3945/ajcn.2010.28674C

2. Hurrell R and Egli I. (2010). Iron bioavailability and dietary reference values. American Journal of Clinical Nutrition 91(5):1461S-1467S. doi: 10.3945/ajcn.2010.28674F

3. Heaney RP. (2001). Factors influencing the measurement of bioavailability, taking calcium as a model. Journal of Nutrition 131(suppl):1344S-1348S.

4. Holst B, Williamson G. (2008) Nutrients and phytochemicals: from bioavailability to bioefficacy beyond antioxidants. Current Opinion in Biotechnology 19:73-82. doi: 10.1016/j.copbio.2008.03.003

5. Rock CL, Lovalvo JL, Emenhiser C, Ruffin MT, Flatt SW, Schwartz SJ. (1998). Bioavailability of ß-Carotene Is Lower in Raw than in Processed Carrots and Spinach in Women. The Journal of Nutrition 128(5):913-916.

6. Shayeghi M, Latunde-Dada GO, Oakhill JS, Laftah AH, Takeuchi K, Halliday N, Khan Y, Warley A, McCann FE, Hider RC, Frazer DM, Anderson GJ, Vulpe CD, Simpson RJ, McKie AT. (2005). Identification of an intestinal heme transporter. Cell 122(5):789-801.

7. Hannon-Fletcher MP, Armstrong NC, Scott JM, Pentieva K, Bradbury I, Ward M, Strain JJ, Dunn AA, Molloy AM, Kerr MA, McNulty H. (2004). Determining bioavailability of food folates in a controlled intervention study. American Journal of Clinical Nutrition 80(4):911-918.

8. Winkels RM, Brouwer IA, Siebelink E, Katan MB, Verhoef P. (2007). Bioavailability of food folates is 80% of that of folic acid. American Journal of Clinical Nutrition 85(2):465-473.

9. van Het Hof KH, West CE, Weststrate JA, Hautvast JG. (2000). Dietary factors that affect the bioavailability of carotenoids. Journal of Nutrition 130(3):503-506.

10. Hurrell R, Egli I. (2010). Iron bioavailability and dietary reference values. American Journal of Clinical Nutrition. doi: 10.3945/ajcn.2010.28674F [Epub ahead of print]

11. Teucher B, Olivares M, Cori H. (2004). Enhancers of iron absorption: ascorbic acid and other organic acids. International Journal of Vitamin and Nutrition Research 74(6):403-419.

12. Zhou JR, Erdman JW Jr. (1995). Phytic acid in health and disease. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 35(6):495-508.

13. Hotz C, Gibson RS. (2007). Traditional food-processing and preparation practices to enhance the bioavailability of micronutrients in plant-based diets. Journal of Nutrition 137(4):1097-1100.

14. Gibson RS. (2007). The role of diet- and host-related factors in nutrient bioavailability and thus in nutrient-based dietary requirement estimates. Food and Nutrition Bulletin 28(1 Suppl):S77-100.

15. Demonty I, Ras RT, van der Knaap HC, Duchateau GS, Meijer L, Zock PL, Geleijnse JM, Trautwein EA. (2009). Continuous dose-response relationship of the LDL-cholesterol-lowering effect of phytosterol intake. Journal of Nutrition 139(2):271-284.

16. Truswell AS. (2007). Vitamin B12. Nutrition & Dietetics 64(suppl 4):S120-S125.

17. Lynch S. (2007). Influence of infection/inflammation, thalassemia and nutritional status on iron absorption. International Journal of Vitamin and Nutrition Research 77(3):217-223.

18. Ashwell M, Lambert JP, Alles MS, Branca F, Bucchini L, Brzozowska A, de Groot LC, Dhonukshe-Rutten RA, Dwyer JT, Fairweather-Tait S, Koletzko B, Pavlovic M, Raats MM, Serra-Majem L, Smith R, van Ommen B, Veer P, von Rosen J, Pijls LT; EURRECA Network. (2008). How we will produce the evidence-based EURRECA toolkit to support nutrition and food policy. European Journal of Nutrition 47 Suppl 1:2-16.