informacje



Pokazywanie postów oznaczonych etykietą mity. Pokaż wszystkie posty
Pokazywanie postów oznaczonych etykietą mity. Pokaż wszystkie posty

środa, 29 marca 2017

Żywność z mikrofalówki

W ciągu ostatnich kilkunastu lat kuchenki mikrofalowe stały się takim powszechnym sprzętem domowym, jak zmywarki czy roboty kuchenne. Ze względu na swój nieoczywisty sposób działania obrosły jednak wieloma mitami. W tym też takimi, jakie mogą zainteresować chemika.

Jak działa mikrofalówka?
Mikrofale są falami promieniowania elektromagnetycznego, podobnie jak fale radiowe czy światło widzialne. Oznacza to, że w punkcie przestrzeni przez który przechodzą, pojawia się pole elektryczne i magnetyczne, których wektor natężenia (kierunek w którym następuje zmiana) zmienia zwrot co pewien okres, zależny od częstotliwości.
Dość arbitralnie uznaje się za mikrofale, falę o długości (odległość w przestrzeni między dwoma punktami o takim samym wektorze pola) od 1 mm do 30 cm. Niosą więcej energii niż dłuższe fale radiowe, ale mniej niż krótsza podczerwień.

Ogrzewanie przez nie ciał następuje wskutek oddziaływania z dipolami. Jeśli cząsteczka związku chemicznego ma nierównomiernie i niesymetrycznie rozłożony ładunek elektryczny, to nabiera momentu dipolowego, to jest zachowuje się jak układ leżących blisko ładunku dodatniego i ujemnego. Następuje to wtedy, gdy tworzą ją atomy różniące się elektroujemnością, to jest zdolnością do przyciągania elektronów, i nie są ułożone tak, że posiadają środek symetrii. W przeciwnym przypadku części cząsteczki powtarzające się po obu stronach tegoż środka ściągałyby ładunek w przeciwne strony i nie było by żadnego wyróżnionego kierunku.
Zerowy moment dipolowy ma liniowa cząsteczka dwutlenku węgla, a wyraźny niezerowy na przykład cząsteczka wody.

Dipole, które zachowują się jak układ przeciwnych ładunków, reagują na pola elektryczne lub magnetyczne. W stałym, dostatecznie silnym polu, będą się obracać równolegle do wektora jego siły, tak aby do źródła mającego ładunek dodatni lub ujemny obrócony był fragment cząsteczki o przeciwnym ładunku.
Podobnie rzecz się ma gdy na dipol oddziałuje fala elektromagnetyczna - cząsteczka wpada w zmienne pole, którego wektor co chwila zmienia się, wskazując raz to w jedną raz to w przeciwną stronę. W przypadku fal krótkich, jak dla światła widzialnego, gdzie długość fali jest liczona w nanometrach, czas przez jaki cząsteczka omiatana falą znajduje się w polu o jednym kierunku jest tak krótki, że nie nadąża zareagować. W przypadku długich, jak fale radiowe, wprawdzie pozostaje ona w polu danego kierunku długo, ale sama fala niesie ze sobą niską energię. Pośrodku znalazły się mikrofale - na tyle długie, aby cząsteczka zdążała zareagować, i zarazem niosące dostatecznie dużo energii aby po jej otrzymaniu cząsteczka pokonała swoją bezwładność.

W skrócie - cząsteczki będące dipolami w polu elektrycznym będącym składową mikrofal, zaczynają drgać. A drgania całych cząsteczek to właśnie to, co fizycy nazywają temperaturą. Energia kinetyczna rozedrganych mikrofalami cząsteczek dipola rozchodzi się przez oddziaływanie z innymi cząsteczkami. Mikrofalówki domowe posiadają źródła mikrofal o częstotliwości 2,45 GHz, co odpowiada długości fali 12,2 cm. Fala tej długości działa przede wszystkim na cząsteczki wody, posiadające wyraźny moment dipolowy. To od wody rozgrzewa się całe danie. Fale wnikają wgłąb porcji na 2-3 cm, co w zasadzie oznacza, że przenikają ją całą od momentu włączenia.

Ten typ ogrzewania różni się od konwencjonalnego przede wszystkim szybkością - w przypadku gotowanej kiełbaski rozchodzenie się ciepła następuje od zewnątrz do środka. Najpierw zużywamy ciepło na zagotowanie wody. Potem woda przekazuje energię zewnętrznym warstwom kiełbaski, te poprzez oddziaływania cząsteczek przekazują energię warstwom głębszym i tak dalej aż całość ogrzeje się na tyle, aby dało się to zjeść. Bywa że większe kawały mięsa zostają niedogotowane w środku. To rozchodzenie się ciepła nie jest zbyt szybkie, praktycznie żadnej roli nie pełni tu konwekcja wody wewnątrz jedzenia, mięso czy tkanki roślinne zwykle nie są zbyt dobrymi przewodnikami ciepła. Trzeba więc utrzymywać w stanie wrzenia wodę z naszą kiełbaską odpowiednio długo.
Ogrzewanie cieczy w próbówce, po lewej przy pomocy mikrofal a po prawej przy pomocy łaźni olejowej. Po 60 sekundach ogrzewania w mikrofali zawartość próbówki jest ciepła, bardziej wewnątrz, a w łaźni ogrzało się szkło próbówki i przylegająca warstwa cieczy

Mikrofale przenikają porcję jedzenia od razu od momentu włączenia, a ciepło jest wytwarzane w środku, przez co uzyskanie tej samej temperatury następuje krócej. Jedzenie jest wręcz cieplejsze w środku niż na zewnątrz, ze względu na wypromieniowanie ciepła przez powierzchnię, mającą kontakt z wcale nie gorącym powietrzem. Ma to pewien paradoksalny skutek, możliwy do zaobserwowania w doświadczeniu z kostkami sera - na talerz mikrofalówki kładziemy kostki żółtego sera, jedną dużą drugą mniejszą. Po włączeniu na średnią moc możemy zauważyć, że większa kostka stopi się szybciej.

Fale używane w kuchence mikrofalowej mają długość 12,2 cm. Są zatrzymywane przez metalową siatkę widoczną w szkle drzwiczek, ale obecną też w ściankach, której oczka są dużo mniejsze.


Utrata witamin
Teksty temat tego jak bardzo złe jest ogrzewanie jedzenia w mikrofalówce najczęściej powtarzają twierdzenie, że mikrofala "wyjaławia żywność" lub "niszczy wszystkie składniki odżywcze". W tym wyjaławianiu coś jest na rzeczy, bo podgrzanie jedzenia zwykle zabija bakterie, a w tym przypadku równomierne rozgrzanie od środka rozwiązuje problem niedosmażenia mięsiwa. Jak jednak wygląda sprawa składników odżywczych? W końcu takie na przykład witaminy są często wrażliwe na obróbkę cieplną.

Podczas ogrzewania część witamin bądź rozkłada się, bądź utlenia. Na to jak dużo substancji przereaguje, oprócz temperatury wpływ ma też czas trwania procesu. Jeśli w mikrofali osiągnięcie tego samego podgrzania następuje szybciej, można spodziewać się mniejszych strat witamin. I to pokazały badania. Znalazłem obszerny polskojęzyczny przegląd prac na ten temat.
 Dla witaminy C stwierdzono, że ogrzewanie w mikrofali brokułów wywołuje mniejsze straty niż podczas zwykłego gotowania, porównywalnie małe dawało gotowanie pod ciśnieniem. Gotowanie tak ziemniaków, kalafiora, brukselki i fasolki szparagowej dawało straty znacząco mniejsze niż dla gotowania zwykłego. [1]
 Dla witaminy B1 obserwowane straty przy gotowaniu mikrofalowym były bądź porównywalne (dla ciecierzycy) lub nieco mniejsze (dla boćwiny i zielonej fasolki) niż w zwykłym gotowaniu. Dla witaminy B2 straty w mikrofali były porównywalne lub mniejsze, z wyjątkiem zielonego groszku gdzie były większe. Dla witaminy PP  straty w gotowanej ciecierzycy były mniejsze. [2]

Polifenole
Do najczęściej powtarzanych argumentów należy niszczenie polifenoli i flawonoidów podczas ogrzewania w mikrofali. Niekiedy artykuły powołują się na konkretne badanie, w którym stwierdzono, że w gotowanych tak brokułach zawartość tych związków spada aż o 97%. Faktycznie, takie dane pojawiają się w cytowanym badaniu. Artykuły jednak nie są chętne wejść w szczegóły - brokuły były w tym badaniu gotowane w wodzie przy pomocy mikrofal, większość strat polifenoli wynikała nie z rozkładu tylko z rozpuszczenia się ich w wodzie, którą wylewano. W czasie tego samego badania stwierdzono też stratę 66% polifenoli podczas gotowania tradycyjnego.[3]
Sami autorzy przyznają zresztą, że te wyniki znacząco odbiegają od uzyskanych w innych badaniach, przykładowo japońscy badacze badający gotowanie cebuli stwierdzili, że między gotowaniem tradycyjnym a mikrofalowym nie ma różnicy dla strat polifenoli [4] a indyjski zespól badający w ten sposób 14 warzyw stwierdził, że straty podczas gotowania na parze i w mikrofali były mniejsze niż podczas gotowania zwykłego.[5]
Tak, że no owszem, bardzo dużą stratę zawartości polifenoli stwierdzono, ale tylko w jednym badaniu. Ponieważ główną przyczyną strat było rozpuszczanie polifenoli w wodzie którą potem odlewano, można się domyśleć, że w przypadku potraw których część stanowią warzywa, i z których nie odlewa się wody, straty będą bardzo małe.

Zmiana kształtu białek
Kolejnym częstym argumentem, jest zmienianie kształtu białek i powodowanie, że stają się nienaturalne. A jeśli coś jest nienaturalne to organizm tego nie poznaje i nie trawi.
Jest to kolejna wieść z kategorii "coś dzwoni ale nie wiadomo w którym uniwersytecie". Owszem, ogrzewanie żywności w mikrofalówce zmienia struktury białek, i to na takie których w naturze nie ma. Tylko że nie jest to nic nadzwyczajnego, zachodzi też podczas smażenia i gotowania. Proces ten nazywa się denaturacją. Przykładowo podczas smażenia jajecznicy rozpuszczalne w wodzie albuminy, będące białkami o cząsteczkach w kształcie kłębków sznurka, rozwijają się i prostują, po czym tworzą siatkę wielu przeplecionych łańcuchów. Taka struktura nie występuje w naturze. Jednak organizm nie ma z nią żadnego problemu. Nasz żołądek nie trudni się rozpoznawaniem struktury białka i testowaniem naturalności konformacji, tylko wytwarza enzymy które tą strukturę naturalną czy nie, niszczą i trawią.

Izomeryzacja aminokwasów
W paru miejscach widziałem, że dla udowodnienia szkodliwego wpływu powoływano się na badania na temat izomeryzacji aminokwasów.[6] Jak to już było tłumaczone we wpisie o witaminie C, w pewnych przypadkach asymetria cząsteczki powoduje, że związki chemiczne mogą posiadać dwie formy, podobne jak lustrzane odbicia ale nie nakładające się.
Takimi związkami są na przykład alfa-aminokwasy budujące białka, ale też często występujące w organizmach swobodnie. Spośród dwóch podobnych form - L i D, w organizmach żywych występują praktycznie tylko aminokwasy L.
No i otóż, jak wykazano podczas ogrzewania mleka w mikrofali, część wolnych aminokwasów ulega izomeryzacji w nienaturalną formę D. Co to powoduje? Wedle artykułów szkodzi i ma uzasadniać szkodliwość mikrofalówek.

Czy D-aminokwasy, które normalnie nie wchodzą w skład białek żywych organizmów, nie występują w przyrodzie i pojawiają się dopiero po nienaturalnym ogrzaniu mikrofalami? Nie.
Nie są zbyt częste, ale pojawiają się w organizmach i żywności wskutek spontanicznej izomeryzacji. Reakcja taka, jak wiele innych, ma pewną określoną szybkość, która zwiększa się po ogrzaniu. I to zupełnie niezależnie od sposobu ogrzewania.
W pewnym badaniu ogrzewano mleko bądź w mikrofalówce lub konwencjonalnie i zbadano zawartość izomerów D kwasu asparaginowego i glutaminowego. Przed ogrzaniem mleko zawierało około 0,4-0,45% tych izomerów, po ogrzaniu zarówno mikrofalowym jak i zwykłym ich zawartość zwiększyła się o 0,25%. Między próbkami ogrzewanymi na różne sposoby przez ten sam czas nie było różnic w zawartości D-izomerów.[7]
W zasadzie z uwagi na to, że mikrofalami można ogrzać mleko szybciej, można by się spodziewać mniejszych poziomów tych izomerów.

Wspomniane izomery D nie są tak znów nienaturalne, skoro dokładne badania wykazują ich niewielkie ilości w różnych produktach naturalnych. W obszernym przeglądzie badań stwierdzono na przykład, że izomery aminokwasów białkowych występują zarówno w mleku surowym jak i pasteryzowanym. Większe ilości pojawiają się w produktach fermentowanych, a więc kefirze, jogurcie i serach, zwłaszcza w serze długo dojrzewającym, wskutek metabolizmu bakterii. Śladowe ilości pojawiają się w mięsie kurczaka i bekonie, i zwiększają po smażeniu, a nawet w chlebie gdzie podpieczenie tosta zwiększa poziom D-aminokwasów prawie dwa razy.[8]
Wykrywa się je także w ludzkim organizmie i podejrzewa, że mogą pełnić pewne funkcje biologiczne, być na przykład neuroprzekaźnikami, trudno więc straszyć ich obecnością.

Enzymy
W paru artykułach wspomniano o niszczeniu przez mikrofale enzymów z jedzenia. To prawda, ale przyczyną jest samo podgrzanie. Enzymy są białkami a wysoka temperatura zmienia ich strukturę i je unieczynnia. Nie ma znaczenia w jaki sposób odbywa się ogrzanie.

Nitrozoaminy
Nitrozoaminy to rakotwórcze produkty reakcji zachodzących w wysokiej temperaturze między aminami i azotynami. Pojawiają się w przetworzonym mięsie podczas pieczenia i smażenia. Artykuły o mikrofalówkach często twierdzą, że podczas ogrzewania w nich tworzy się konkretnie d-nitrozodietanoloamina (NDMA), trudno powiedzieć czemu akurat ta. Są badania na temat powstawania nitrozoamin w ogóle. Na przykład porównując boczek pieczony w mikrofali ze smażonym na patelni, stwierdzono powstawanie nitrozoamin w obu, w tym smażonym w większej ilości.[9]
W badaniu zawartości NDMA w koreańskich owocach morza ogrzewanych na sześć różnych sposobów, stwierdzono że najwyższe poziomy tej substancji powstawały podczas ogrzewania na grillu na węgiel drzewny, a najmniejsze przy ogrzaniu w mikrofalówce i gotowaniu w ciśnieniowej kuchence parowej.[10]

Inne dziwaczne argumenty
Artykuły o mikrofalówkach często są doprawione dziwacznymi wieściami, które w zasadzie nie stanowią żadnych argumentów, ale mają robić atmosferę. Do najczęściej powtarzanych należy wiadomość że ZSRR zakazało domowych mikrofalówek ze względu na dbanie o zdrowie obywateli, tylko nie wiadomo kiedy - daty wahają się od lat 50 do lat 80. Czasem pojawia się twierdzenie, że wynaleźli ją Naziści.

Inną często przytaczaną opowieścią jest śmierć pacjenta któremu przetoczono krew, wcześniej podgrzaną w mikrofalówce, oczywiście wskutek szkodliwego wpływu mikrofal na krew. Taka historia faktycznie miała miejsce w 1989 roku w stanie Oklahoma w USA. Ale przyczyna śmierci była inna - pielęgniarka miała ogrzać krew przechowywaną w lodówce do temperatury ciała pacjenta. Zamiast użyć standardowej łaźni z ciepłą wodą, użyła mikrofali, określając potrzebny czas na wyczucie. W efekcie krew zamiast ogrzać się do tych około 36 stopni, przegrzała się. Wprawdzie ochłodzono ją ale z powodu za wysokiej temperatury doszło do częściowej hemolizy, czyli pęknięcia czerwonych krwinek. Po wprowadzeniu jej do krążenia pojawiły się skrzepy, będąc przyczyną śmierci pacjentki. W 1995 roku rodzina zmarłej dostała odszkodowanie.[11]

Do tego dochodzą takie dziwne twierdzenia jak gromadzenie się mikrofal w jedzeniu, wodzie a nawet meblach kuchennych (!).

Prawdziwy problem
Prawdziwy problem w żywności z mikrofalówki jest taki, że niezbyt dobrą jakość ma żywność do niej wkładania. Gotowe zestawy do podgrzania to często już na wstępie mocno przetworzona żywność z dużą ilością tłuszczy, małą błonnika i witamin. Nie powinny stanowić podstawowej diety w ciągu dnia.

--------
[1]  http://www.ptfarm.pl/pub/File/Bromatologia/2013/3/BR%203-2013%20s.%20241-249.pdf
[2] https://www.ptfarm.pl/pub/File/Bromatologia/2013/3/BR%203-2013%20s.%20250-257.pdf
[3]  http://www.ingentaconnect.com/content/jws/jsfa/2003/00000083/00000014/art00018;jsessionid=1smkxaf0ymund.victoria
[4]  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11349895
[5] http://www.ijfans.com/vol2issue3/9.pdf
[6]  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1968186
[7] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7911811
[8] http://www.acta.sapientia.ro/acta-alim/C2-1/alim2-1.pdf
[9]  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2307266
[10] http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/0265203021000014770

[11]  http://wyomcases.courts.state.wy.us/applications/oscn/DeliverDocument.asp?citeID=4387

środa, 1 lutego 2017

Witamina lewa i prawa

Na temat witaminy C krąży bardzo wiele mitów i przekłamań. A ponieważ mają one w dużym stopniu oparcie w chemii, warto jest je tutaj szczegółowo rozjaśnić. Czy zatem może być tak, że witamina może być prawa i lewa?  Może i to w dodatku na bardzo różne sposoby.


Kwas askorbinowy to związek szczególny. Jest kofaktorem regulującym działanie wielu enzymów. Pomaga przy produkcji kolagenu, wpływając na stan naczyń krwionośnych i skóry. Jest ważnym przeciwutleniaczem neutralizującym wolne rodniki. A przy tym jest substancją jakiej nasz organizm nie może sam wytwarzać, co zresztą stanowi wśród zwierząt wyjątek. Takie na przykład szczury same go sobie wytwarzają i nigdy nie doznają niedoboru.
Jego brak wywołuje przykre i na dłuższą metę śmiertelne choroby, jak choćby szkorbut, nazywany też obrazowo gnilcem, co zanim poznano jego rolę w żywieniu stanowiło częstą przyczyną zgonów marynarzy, pozbawionych dostępu do świeżej żywności. Nic więc dziwnego, że witamina C została nazwana kwasem a-skorbinowym, to jest antyszkorbutowym.

Człowiek wynalazł kilka prostych sposobów jego syntezy tak, aby otrzymać cząsteczkę o budowie takiej samej jak naturalna. Zwykle surowcem jest cukier glukoza, która zostaje zredukowana wodorem, poddana fermentacji przez bakterie octowe, selektywnie utleniona i odwodniona. W ten sposób, bądź metodami z większym udziałem bakterii, produkuje się ją w ilościach niemal przemysłowych i zużywa głownie jako przeciwutleniacz w żywności, środek zapobiegający brązowieniu mrożonek czy ulepszacz do pieczywa.

Zasadniczo dobrze zbilansowana dieta powinna dostarczać go nam wręcz w nadmiarze, jednak niektórzy wolą go sobie dodatkowo uzupełniać w większych dawkach. I często wpadają w pułapkę marketingu. Specjaliści od suplementów mówią im "Nie kupujcie pigułek w aptece bo w ogóle nie działają, bierzcie wyciąg z X albo tabletki dla których specjalnie potwierdzono że to jest ten właściwy, przypadkiem mamy je w ofercie. Bierz tylko nasze".
Czemu tabletkowa witamina ma nie działać? Bo "prawdziwa" i naturalna jest ta lewoskrętna, więc jeśli na opakowaniu nie zostanie wprost to napisane, to niechybnie tabletki zawierają tą nieczynną prawoskrętną.

Każdy kto ma trochę większe pojęcie o chemii, wie jak zbudowana jest cząsteczka witaminy C i wie o co chodzi z tą skrętnością, czy lewością, uśmieje się słysząc takie rzeczy. Ale niestety przeciętny konsument nie wie. Więc ja mu rzecz krótko wyjaśnię

Asymetria
Asymetria to własność obiektu, która powoduje, że obracając go w przestrzeni, odbijając w wyimaginowanym "lustrze kształtów" czy przekształcając przez punkt nie otrzymamy identycznie wyglądającej bryły. No chyba, że obrócimy go o 360 stopni czy powtórzymy odbicia dwa razy, ale to tak jakbyśmy go z miejsca nie ruszali.
Chemicy już dawno odkryli, że cząsteczki związków chemicznych, będące ułożonymi w przestrzeniami skupiskami atomów, mogą bądź posiadać jakąś symetrię, bądź nie posiadać żadnej, i to właśnie te ostatnie okazały się najciekawsze. Jeśli cząsteczka związku jest asymetryczna, to bardzo często możliwe jest, że mogą istnieć jej dwie formy, podobne do siebie jak lustrzane odbicia ale nie nakładające się na siebie.
Obiektami o takich własnościach z jakimi często mamy do czynienia, są nasze ręce - jedna dłoń jest lustrzanie podobna do drugiej, ale jedna nie nałoży się na kształt drugiej, bo kciuki odchylają się w różne strony. Jeśli złożymy dłonie jak do modlitwy sytuacja będzie podobna, bo w różne strony będą zwrócone ich grzbiety. Z tego powodu matematycy bryły o takich właściwościach, a więc posiadające lustrzanie podobne formy "lewą" i "prawą" jak dłonie, nazwali chiralnymi, od greckiego "chira" to jest ręka. (a wróżenie z dłoni to chiromancja).

Jeśli cząsteczka związku chemicznego nie będzie posiadała elementów symetrii, takich jak środek symetrii, płaszczyzna czy osie inwersyjne, to także i dla niej możliwe będzie dla niej istnienie w dwóch formach, nazywanych izomerami optycznymi. Zazwyczaj dotyczy to związków organicznych, w których atom węgla tworzy cztery wiązania ułożone nie płasko, i wystarczy aby w którymkolwiek z węgli cząsteczki zdarzyło się, że do każdego wiązania będzie przyczepione coś innego.




Aby ten fakt opisać i jakoś odróżniać poza tym we wszystkim identyczne izomery, chemicy stworzyli szereg systemów klasyfikujących

R czy S?
Ten sposób klasyfikacji opiera się na rzeczywistej budowie związku. Aby sprawdzić jaka jest jego konfiguracja, sprowadzamy go do tego właśnie interesującego nas węgla, mającego cztery różne podstawniki, nazywanego asymetrycznym. Podstawnikom tym nadajemy pewne rangi, zależne od stopnia rozbudowania, całkowitej masy atomowej czy obecności cięższych atomów. No i otóż, jeśli ustawimy naszą cząsteczkę tak, że podstawnik najniższej rangi znajdzie się z tyłu, a trzy pozostałe będą skierowane w naszą stronę, to gdy przechodząc od podstawnika ważniejszego do mniej ważnych wykonujemy obrót w prawo, konfiguracja dla tego węgla wynosi R a gdy w lewo wynosi S.
Ten sposób klasyfikacji jest bardzo ścisły, po samej nazwie możemy ustalić jak przestrzennie są poustawiane grupy wokół tego atomu.

W jednej cząsteczce może być zawartych wiele takich atomów, ponieważ zaś każdy ma dwie możliwe konfiguracje, możliwych staje się wiele izomerów. Przykładowo glukoza ma cztery takie atomy o konfiguracji 2R,3S,4R,5R, będąc jednym z 16 możliwych izomerów aldoheksozy. Symetria takich cząsteczek jest bardziej skomplikowana i niekoniecznie chiralna, przykładowo związki w odmianie mezo zawierają asymetryczne atomy węgla ale o przeciwnej konfiguracji, co powoduje że cała cząsteczka nabiera symetrii i nie jest czynna optycznie.

D czy L?
Klasyfikacja D/L jest używana właściwie tylko do cukrów, polialkoholi i aminokwasów, także dla witaminy C. Jest to klasyfikacja względna, w której przypisanie związku do danej kategorii odbywa się poprzez porównanie konfiguracji z pewnym wzorcem.
Tą cząsteczką wzorcową był naturalnie występujący aldehyd glicerynowy, uznany z najprostszy przypadek, składał się bowiem z trzech węgli z czym jeden tylko był asymetryczny. Klasyfikacja odbywa się następująco - ustawiamy naszą cząsteczkę aby łańcuch węglowy był ustawiony pionowo, grupa aldehydowa lub ketonowa znalazła się na górze, a grupy boczne sterczały na boki, będąc zwrócone lekko w naszą stronę (co rysuje się w ten sposób, że ich wiązania wyglądają jak czarne trójkąty):
Jeśli w takim ustawieniu grupa -OH znajdzie się po prawej, to cząsteczkę zaliczymy do szeregu D a jeśli po lewej to do szeregu L. Jeśli nasza cząsteczka zawiera więcej węgli asymetrycznych, wtedy bierzemy pod uwagę tylko ten ostatni na dole.

Jak widzicie jest to klasyfikacja bardzo arbitralna.


+ czy -?
Ostatni sposób klasyfikacji nie jest wprost związany z budową cząsteczki, a bardziej z tym jak oddziałuje ze światłem. Otóż izomery geometryczne związków wpływają na światło spolaryzowane. Jeśli przez fiolkę ze związkiem przepuścimy światło spolaryzowane przy pomocy polaryzatora ustawionego w określonym kierunku, to po przejściu przez związek kierunek polaryzacji światła trochę się przekręci. Poznajemy to po tym, że ustawiając za fiolką drugi polaryzator widzimy że część światła z fiolki jest zatrzymywana i aby uzyskać pełną przepuszczalność, musimy drugi polaryzator trochę obrócić.
Obejrzyjcie świetną demonstrację tego zjawiska dla dwóch izomerów karwonu:


.
I teraz najważniejsze. Uznano, że jeśli płaszczyzna polaryzacji obróciła się w prawo, to mówimy o związku że jest prawoskrętny i przypisujemy mu znaczek plus (+) a jeśli w lewo to jest lewoskrętny i przypisujemy mu znaczek minus (-). Dwa izomery optyczne tej samej substancji skręcają światło spolaryzowane o taki sam kąt w przeciwne strony, dlatego zawsze jeden jest (+) a drugi (-). Ich mieszanina pół na pół jest nieaktywna bo przeciwne oddziaływania się znoszą.
Przy czym nie koniecznie znak skręcalności powiązany jest z konfiguracją R/S czy D/L. Wprawdzie dany określony izomer geometryczny ma zawsze dany określony znak skręcalności, ale różne związki o konfiguracji D czy R mogą skręcać światło spolaryzowane w różne strony. Na przykład D-glukoza jest prawoskrętna a D-fruktoza lewoskrętna.

A jaka jest witamina?
Kwas askorbinowy zawiera dwa węgle asymetryczne, w związku z czym możliwe są dla niego cztery izomery; kwas (R,S)-L-askorbinowy, (S,R)-D-askorbinowy; (S,S)-L-izoaskorbinowy i (R,R)-D-izoaskorbinowy

Aktywność biologiczną witaminy ma tylko jeden z nich, występujący naturalnie kwas (R,S) L-askorbinowy. Pozostałe nie mogą być nazywane witaminami, choć są podobnymi do niej przeciwutleniaczami..
A jak wygląda czynność optyczna? Otóż będący witaminą C naturalny kwas L-askorbinowy jest prawoskrętny. Czyli ma znaczek (+).

Zatem specjaliści od wciskania ludziom suplementów, którzy twierdzą, że witamina C powinna być lewoskrętna, pewnie pomylili się widząc znaczek L mówiący o względnej konfiguracji związku. Który to mówi nam jedynie, że jeśli zapiszemy cząsteczkę związku w określony sposób to grupa -OH na ostatnim węglu asymetrycznym będzie po lewej stronie rysunku, a to nie ma nic do skrętności.


...bo jak nie napisali L to na pewno jest D
Gdy świat alternatywnej medycyny pojął wreszcie istnienie dwóch odmian kwasu askorbinowego, zaczął przekonywać, że z pewnością absolutnie ta tabletkowa witamina, to jest właśnie ta nienaturalna D. Ze jeśli nie napiszą "kwas L-askorbinowy" to znaczy, że to musi być ten drugi. Ci którzy się na to nabierają zamawiają w hurtowniach wielkie wory kwasu L, nie ufając tabletkom, no bo przecież kto wie co sobie producenci napisali.
Dlaczego to bzdura?

Jak to już powyżej napisałem, kwas L-askorbinowy produkuje się z naturalnej glukozy otrzymując właściwą "naturalną" konfigurację. Wobec tego związek jest dosyć tani i dlatego bardziej opłaca się pchać go do tabletek, niż drugi izomer, produkowany w mniejszych ilościach przy pomocy innych, bardziej skomplikowanych metod. Kwas D-askorbinowy nie występuje w naturze a organizmy nie są przystosowane do jego wytwarzania, odpada więc bardzo ułatwiający produkcję mikrobiologiczny etap syntezy. Aby go otrzymać należałoby więc albo użyć drogich katalizatorów albo szeregu przemian dających mieszaninę izomerów, którą następnie należałoby rozdzielać. Ponieważ jednak izomer D nie jest wykorzystywany w medycynie, nikt go specjalnie nie produkuje. Czemu więc tabletki miałyby zawierać nie produkowany, znacznie droższy, nieaktywny izomer, gdy w zasięgu jest produkowany na dużą skalę aktywny L-izomer?

Inna kwestia to dozwolone nazewnictwo obu odmian. Nazwa handlowa "witamina C" oraz nazwa "kwas askorbinowy" są na mocy międzynarodowych przepisów zastrzeżone tylko dla kwasu L-(+)-askorbinowego, takiego jak naturalny. Producent nie może wsadzać w preparat inny stereoizomer i nazwać go witaminą. Ponieważ w świetle przepisów jest to w sumie jasne, producent tabletek nie musi pisać na opakowaniu, że tabletka zawiera kwas L-(+)-(4R,5S)-askorbinowy abyśmy byli pewni, że jest to taka cząsteczka jak naturalna, działająca biologicznie.

ps. 03.02 Dowiedziałem się, że w lutowym numerze Wiedzy i Życia także pojawił się artykuł o witaminie C. Jest dużo obszerniejszy i skupia się głównie na zastosowaniach medycznych ale o skrętności też wspomina. Polecam zajrzeć.

czwartek, 2 czerwca 2016

Co to jest ksylitol?

Czyli parę tajemnic, o jakich nie powiedzą wam w sklepikach ze zdrową i naturalną żywnością...

Na pomysł tego wpisu naprowadziły mnie pastylki na kaszel. Gdy przeglądałem dostępne w aptece znalazłem też takie, które chwaliły się że nie zawierają cukru. Zajrzałem więc na skład gdzie jako główny środek słodzący wymieniono ksylitol. To, samo w sobie, nie było jeszcze zaskakujące, jednak producent uznał za potrzebne uspokojenie klienta, tak aby nie zaniepokoił się tą trudną nazwą i w nawiasie wyjaśnił "ekstrakt z kory brzozy". I w tym problem, że składnik ten jest akurat takim ekstraktem, jak wódka sokiem...

Zacznijmy może od najbardziej podstawowej rzeczy - ksylitol nie jest cukrem. Więc pisanie wszędzie, we wszystkich reklamach, że to "cukier brzozowy" jest błędem. Na właściwy trop powinna naprowadzać nas już nazwa - końcówka -ol jest właściwa dla alkoholi, i faktycznie, ksylitol należy do grupy alkoholi cukrowych.
Typowy cukier to cząsteczka nasycona będąca łańcuchem węglowodorowym w którym każdy (lub prawie dla cukrów deoksy) węgiel jest przyłączony z grupą -OH, stąd wzór ogólny Cx(H2O)y i nazwa węglowodany, wydaje się bowiem sądząc po tym wzorze, jakby składały się z węgla i wody. Tym co odróżnia je od alkoholi wielohydroksylowych jest obecność grupy aldehydowej lub ketonowej, a więc z podwójnym wiązaniem węgiel-tlen C=O. Grupa ta wpływa na ich reaktywność oraz umożliwia im występowanie w formie pierścieniowej po utworzeniu hemiacetalu.




Jeśli teraz zredukujemy cukier tak, aby także tą grupę aldehydową lub ketonową zamienić w kolejną grupę -OH otrzymamy alkohol polihydroksylowy. Ze zredukowania glukozy powstaje sorbitol, także znany jako środek słodzący, ze zredukowanej mannozy mannitol. Możliwe jest też selektywne redukowanie wielocukrów. Ogółem różnym alkoholom cukrowym poświęcę jakiś osobny wpis, ale teraz zajmę się tym jednym. Natomiast ksylitol to produkt zredukowania ksylozy.

Ksyloza to cukier prosty zawierający pięć atomów węgla; glukoza i fruktoza zawierają ich sześć. W przyrodzie rzadko występuje swobodnie, najczęściej jest składnikiem hemiceluloz, będących budulcem ścian komórkowych roślin. Wiele połączonych cząsteczek ksylozy, czasem też arabinozy, tworzy łańcuchy nie tak długie i silnie połączone jak celuloza, stanowiące raczej spoiwo. Głównym wyróżnikiem jest łatwa rozpuszczalność w rozcieńczonych zasadach, dzięki czemu można je oddzielić od celulozy.
Hemicelulozy są w świecie roślinnym wszechobecne, spotykamy je w tkankach, szczególnie dużo w tych łykowatych i drewniejących. Są też obecne w drewnie zwłaszcza młodych drzew, przy czym im ich więcej tym bardziej jest miękkie i skłonne do pęcznienia, najwięcej bo do 30% zawiera ich drewno brzozy i buka. Aby otrzymać z tkanek ksylozę, najpierw trzeba oddzielić od nich hemicelulozy.
Rozdrobione tkanki roślinne traktuje się rozcieńczonymi zasadami, w których dobrze się rozpuszczają. Następnie zakwasza i poddaje hydrolizie bądź w warunkach silnie kwaśnych, bądź enzymatycznej. Po oczyszczeniu i wykrystalizowaniu otrzymujemy ksylozę. W czasie wojny Finowie pozbawieni dobrych źródeł cukru stosowali jako zamiennik właśnie ksylozę, która wprawdzie nie jest tak bardzo słodka jak cukier stołowy, ale w kraju gdzie burak cukrowy nie urośnie było to zawsze coś.
W Europie zwykle produkuje się ksylozę z drewna, mamy bowiem dość dobre źródła, natomiast na świecie są to łykowate części roślin, zwłaszcza łodygi kukurydzy, ale także wytłoki trzciny cukrowej, słoma z owsa lub ryżu a nawet łuski nasion bawełny. Często ksyloza jest spotykana pod nazwą cukru drzewnego, ale niekoniecznie brzozowego.

No dobra. Mamy już ksylozę. Co zrobić aby otrzymać z niej ksylitol? A no zredukować.
W przemyśle stosuje się głównie uwodornianie na katalizatorze niklowym [1] Robi się też próby z redukcją mikrobiologiczną przy pomocy pewnych gatunków drożdży lub pleśni, ale te nie mają takiego znaczenia.

Jako zamiennik cukru ksylitol ma zbliżoną słodkość do sacharozy i nie ma nieprzyjemnego posmaku, co zaś najważniejsze ma bardzo niski indeks glikemiczny a więc w bardzo małym stopniu przyczynia się do uwalniania insuliny i może być użyty w żywności dla diabetyków.
U niektórych zwierząt wykazuje wręcz przeciwne działanie - podany psom wywołuje na tyle silne wydzielenie insuliny, że może im grozić śmierć z powodu hipoglikemii; wystarczy już dawka rzędu 100 mg/kg psa. Było to dawniej przyczyną problemów z wprowadzeniem na rynek, ale dopiero potem badania pokazały że u ludzi ma zupełnie odmienny metabolizm i nie jest dla nich szkodliwy.

Jest dość wolno wchłaniany z jelita i większość jest przetwarzana przez bakterie jelitowe do krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych. W takiej formie metabolity ksylitolu mogą być wchłaniane i zużywane, w związku z czym wbrew temu co piszą niektóre strony nie jest to związek "bez kalorii"; wartość energetyczna to około 70% kaloryczności glukozy. Słabe wchłanianie w jelitach ma też swoje złe strony, może bowiem w zbyt dużych ilościach wywołać biegunkę osmotyczną, związaną z wydalaniem wody do treści jelit dla wyrównania stężenia, jednak organizm stopniowo adaptuje się do wchłaniania dzięki czemu po pewnym czasie można spożyć nawet kilkadziesiąt gramów bez złych skutków. Ponadto bakterie jelitowe mogą przetwarzać go nazbyt ochoczo doprowadzając do wzdęć.
Jak wykazują badania ze względu na to że nie jest metabolizowany przez bakterie w jamie ustnej nie przyczynia się do rozwoju próchnicy a nawet w pewnym stopniu ją hamuje wpływając na mineralizację szkliwa.

Czym więc nie jest ksylitol? Na pewno nie jest "ekstraktem z kory brzozy" - w tym przypadku producent pojechał po bandzie. Problematyczne są też reklamy opisujące, że jest otrzymywany z brzozy bez uściślenia w jaki sposób. W efekcie wielu ludzi wyobraża sobie, że występuje w drewnie, liściach lub soku i stamtąd jest po prostu wymywany, parę razy widziałem domysły, że krystalizuje się go z soku brzozowego w związku z czym sok taki propaguje się przypisując mu jego właściwości, a nawet domysły, że to po prostu wysuszony sok z brzozy (w rzeczywistości sok brzozy zawiera głownie sacharozę i glukozę[2]). W dodatku producenci skrzętnie omijają w reklamach inne źródła, jak wspomniane łodygi kukurydzy czy słoma owsiana, bo brzoza budzi lepsze skojarzenia, brzmi bardziej dziko i naturalnie.
Inny problem to reklamy opisujące że ksylitol jest składnikiem "występującym w naturze" czy wręcz "naturalnym" - faktycznie, występuje w naturze, szczególnie dużo (ok. 1%) jest go w owocach jagodowych i niektórych warzywach, ale nie stamtąd się go otrzymuje. A akurat ten sprzedawany z sklepach jest otrzymywany z drewna które go nie zawiera po dwuetapowym procesie, więc w najlepszym razie jest produktem półsyntetycznym. Niestety kult naturalności i przekonanie że wszystko co sztuczne musi być złe powodują, że dla większych zysków producenci starają się mniej lub bardziej oszukać klientów.

Jako ciekawostkę dodam na koniec, że po znitrowaniu można z ksylitolu zrobić całkiem niezły materiał wybuchowy. To tak a'propos argumentacji "to musi być złe bo ma złe zastosowania".
-------------
Źródła:
* https://en.wikipedia.org/wiki/Xylitol
https://www.dcnutrition.com/miscellaneous/Detail.CFM?RecordNumber=695
* http://www.danisco.com/fileadmin/user_upload/danisco/documents/products/2e_XIVIA_White_Paper.pdf

[1] http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-66322003000300006
[2] http://luczaj.com/publikacje/2014%20Luczaj%20Bilek%20Stawarczyk.pdf

Polecam obszerny artykuł na temat ksylitolu, nie znalazłem go gdy szukałem informacji do swojego a dużo uzupełnia:
 http://pinkcake.blox.pl/2015/02/Ksylitol-bialy-oczyszczony-nienaturalny.html

wtorek, 19 stycznia 2016

To jest złe, bo w przemyśle...

Witam. Jakiś czas mnie tu nie było, różne rzeczy zaprzątały mi głowę.

Kilkakrotnie już pisałem o różnych formach błędnego rozumienia chemii w mediach, tym razem zajmę się dość charakterystycznym sposobem argumentacji (argumentum ad sumptum) uzasadniającej szkodliwość jakiejś substancji na zasadzie "to musi być świństwo, skoro w przemyśle używa się tego do produkcji czegoś, co wiemy że jest szkodliwe".

Najczęściej argumentuje się w ten sposób szkodliwość dodatków żywnościowych, czego charakterystyczny przykład znalazłem niedawno na stronie o charakterystycznym tytule "Smakuje czy truje" która w zamierzeniu ma obalać mity dietetyczne, tymczasem całkiem nieźle idzie jej ich tworzenie, jak choćby w artykule o składnikach lodów[1]. Artykuł zaczyna się od stwierdzenia, że lody zawierają dużo emulgatorów i sztucznych barwników, które mają wpływ na nasze zdrowie. Aby to udowodnić najpierw wymienia kilka dodatków nieszkodliwych, jak guma guar czy mączka chleba świętojańskiego, a potem kilka dodatków które wzbudzają wątpliwości.
Przy czym trudno dokładnie stwierdzić co dokładnie wzbudza te wątpliwości, w podanej liście zastosowano bowiem wspomniany "argument z użytku" uważając, że już samo to, bez sprawdzania innych danych, świadczy o tych dodatkach:

Szczególnie uważaj na takie składniki, jak:
aldehyd C-17 nadaje lodom smak wiśniowy, w przemyśle używany do produkcji barwników i gumy
aldehyd C-18 nadaje lodom smak czekoladowy, w przemyśle używany jest do produkcji płynów do mycia naczyń i innych detergentów,
aldehyd masłowy nadaje lodom smak orzechowy, w przemyśle stosowany jest do produkcji klejów kauczukowych,
octan benzylu nadaje lodom smak truskawkowy, rozpuszczalnik azotanów,
octan etylu nadaje lodom smak ananasowy, w przemyśle używany do czyszczenia skór,
piperonal nadaje lodom smak waniliowy, stosowany w przemyśle perfumeryjnym i jako środek do zwalczania wszy.
Tekst krąży w internecie od paru lat, czasem wyłaniając się w mniej lub bardziej sensacyjnego formie, na przykład w zeszłym roku pod tytułem "środek na wszy w lodach". No bo jeśli nie chce się dyskutować o tym czym są te substancje, najlepiej wywołać skojarzenie z czymś obrzydliwym.
Problem z taką argumentacją polega na tym, że wiele substancji ma gdzieś w przemyśle zastosowania o jakich nigdy byśmy nie pomyśleli, ale samo to nic nam nie mówi na temat tej substancji.
Woda jest składnikiem ścieków, używa się jej do produkcji leków psychotropowych, jest zawarta w komórkach rakowych a w średniowieczu była narzędziem tortur, co świadczy tylko o jej wszechstronnych zastosowaniach. Oleje roślinne mogą posłużyć do produkcji środków wybuchowych. Niektóre składniki popularnych przypraw służą do otrzymywania narkotyków, inne do wypełnień dentystycznych. Olejek eteryczny ze skórki pomarańczy jest dobrym rozpuszczalnikiem do niektórych tworzyw sztucznych, ze względu na ilość przetwarzanych pomarańczy względnie tanim*. Olejek lawendowy przez wiele wieków był używany do rozcieńczania farb olejnych.

Dyskusja na temat substancji powinna być więc merytoryczna i opierać się o to jaka konkretnie jest to substancja i o jakich ilościach mowa. Bez tego pusta lista przemysłowych zastosowań staje się straszeniem czytelnika, obliczonym na to, że przecież i tak nikt nie sprawdzi.
Zajrzyjmy więc na powyższą listę i zobaczmy czym są wymienione składniki:

Piperonal to inaczej heliotropina, ładnie pachnący związek występujący w wielu kwiatach i roślinach aromatycznych, w tym głównie w lasce wanilii, kwiatach fiołka pachnącego i czarnym pieprzu od którego wywiedziono jego nazwę. Przemysłowo otrzymuje się go albo z utlenienia safrolu, związku o zapachu gałki muszkatołowej wyodrębnianego z owoców sassafrasu, albo z katecholu. Używany jest do produkcji perfum i nawaniaczy powietrza, w lodach stanowi zapewne składnik zapachu.
Czy jest używany na wszy? Owszem, wszy nie lubią jego zapachu i dlatego nie żerują w miejscach posmarowanych preparatem w tym związkiem. Istnieje wiele pachnących substancji których zapachu wszy nie lubią, jak choćby wanilina. Piperonal jest używany głównie dlatego, bo jest nietoksyczny i można go użyć w dużym rozcieńczeniu. [2] Na podobnej zasadzie linalol odstrasza komary, a jakoś nikt nie panikuje, że produkty aromatyzowane trawą cytrynową "zawierają repelent ".

Octan etylu - to ester kwasu octowego i alkoholu etylowego, ma zapach owocowy, w stanie czystym używany jako rozpuszczalnik, na przykład w bezacetonowych rozpuszczalnikach do paznokci. W niewielkich ilościach składnik aromatów owocowych.

Octan benzylu - ester o zapachu jaśminowym, a nie truskawkowym. Oleista ciecz, może być użyty jako rozpuszczalnik do modyfikowanej celulozy, octanu i azotanu, w zastępstwie do eteru.

Aldehyd masłowy - oleista ciecz o ostrym zapachu, w mniejszym stężeniu podobnym do czekolady, jeden ze składników olejku lawendowego, łatwo utlenia się do kwasu masłowego. Nietoksyczny. Polimeryzuje i stąd zapewne odniesienie do jakichś klejów.

Aldehyd C17 - czyli 3-fenyloglicydan etylu, środek zapachowy o intensywnym owocowym zapachu[3]. Jego pochodna 3-metylowa to tak zwany aldehyd truskawkowy, składnik zapachu truskawek. Nie znalazłem natomiast potwierdzenia, że ten konkretnie związek jest używany do produkcji gumy. Prawdopodobnie chodziło o to, że glicydany, będące epoksydami, mogą służyć do produkcji żywic i polimerów, jednak ten konkretny jest zużywany raczej jako składnik aromatów.

Aldehyd C18 - czyli gamma nonalakton, nazywany też laktonem kokosowym, to środek zapachowy o zapachu słodko-kokosowym, będący laktonem kwasu pelargonowego.[4] Nie wiem natomiast o jaki detergent produkowany z tego związku chodzi. Albo o których z sulfonianów, albo o eter poliglikolowy, w każdym razie związek sam w sobie detergentem nie jest.

Jak więc widać te straszne zastosowania wynikają albo z tego, że związek może rozpuszczać w sobie inne substancje, albo stąd, bo jego pochodne są do czegoś używane
----------
* Jedząc pomarańcze weźcie kawałek skórki i zegnijcie go w palcach, aby prysnął olejek. Jeśli napryskacie go na styropian, okaże się, że olejek pomarańczowy dobrze go rozpuszcza.

[1] http://smakujeczytruje.pl/przeczytaj-zanim-zjesz-kolejnego-loda/
[2] http://phthiraptera.info/Publications/45246.pdf
[3] http://www.prasadorganics.com/files/fruity/c17.pdf
[4] http://www.thegoodscentscompany.com/data/rw1000532.html

poniedziałek, 31 sierpnia 2015

Soda na raka czyli ciastko z trucizną i komórka która gryzie

Pomysł walki z rakiem przy pomocy sody mieszanej z miodem jest w ostatnim czasie bardzo popularny w internecie. I pełen manipulacji. Dlatego też warto się z nim tutaj, po chemicznemu, rozprawić.

Cała "terapia" opiera się na kilku założeniach realnych i kilku wnioskach nie prawdziwych. Po pierwsze jak wiadomo, wewnątrz guza nowotworowego często pojawia się istotne zakwaszenie. Wynika to stąd, że komórki nowotworowe rosną szybko i potrzebują dużo tlenu i środków odżywczych. W centrum guza potrzeby stają się za duże w stosunku do podaży z krwią, przez co komórki guza stają się niedotlenione i zaczynają w pewnym stopniu przechodzić na metabolizm beztlenowy. Ich metabolity zakwaszają wnętrze guza.
Po drugie wiadomo, że komórki odżywiają się głównie glukozą, którą przetwarzają na energię. To jest jeszcze względnie prawdziwe. Ale problem zaczyna się z resztą punktów, które są już wnioskami.

Otóż teoretycy tej "terapii" mylą przyczynę ze skutkiem i twierdzą, że jeśli wewnątrz guza jest kwaśno, to znaczy że guzy biorą się z zakwaszenia. Aha. Czyli jeśli w marskości wątroby pojawia się wodobrzusze, to znaczy, że marskość jest wywoływana przez picie wody. Fajnie.
I opierając się na tym błędnym wniosku budują kolejny - skoro rak się bierze z zakwaszenia to można go zabić odkwaszeniem. Konkretnie przez spożywanie sody oczyszczonej zmieszanej z syropem klonowym.

Komórka która gryzie
Ciąg rozumowania jest tutaj następujący: komórki rakowe bardzo chętnie chłoną cukier. Więc jeśli połkniemy mieszankę cukru z sodą, to komórki przy okazji wchłaniana cukru wchłoną sodę. Ot tak mimochodem. Bo otworzą wakuole na glukozę i się im ta soda przypałęta.
Problem polega na tym, że pochłanianie glukozy przez komórkę to nie jest taki prosty mechanizm. Komórka nie ma na powierzchni żadnych "porów" które wyczuwszy, że w pobliżu jest dużo cukru otwierają się szerzej i dzięki temu może wpaść coś jeszcze. A dokładnie tak to tłumaczą artykuły - że gdy rak poczuje we krwi glukozę, to nabiera "superwchłanialności" i zaczyna tak szybko zaciągać cukier, że wsysa coś jeszcze.

Brzmi to zupełnie tak, jakby komórka pobierała substancje kęsami. Jeśli podsuniemy jej smakowite ciastko z kapsułką trucizny, to połknie kęs i się otruje bo ta kapsułka się w środku zawieruszyła. No niestety, ale to zupełnie nie tak.

Żołądek i to co po drodze
Etap który zwykle jest w tym rozumowaniu pomijany to kwestia trawienia. W "terapii" używana jest mieszanka sody z syropem klonowym lub miodem, zależnie od wersji w formie gęstego kleiku, roztworu w szklance wody czy też syropku otrzymanego przez gotowanie syropu z sodą. I mieszanka ta jest połykana, po czym w niezmienionym składzie ma się magicznie pojawiać w okolicach guza.
Tylko, że niestety każda połknięta substancja trafia do żołądka. A w żołądku jest niestety całkiem kwaśno.
Gdy nasza mieszanka znajdzie się w żołądku, soda przereaguje z kwasem żołądkowym i ulegnie zobojętnieniu. Powstanie chlorek sodu a reszta, czyli rozwodniony syrop, przejdzie do jelita, gdzie zostanie wchłonięta. Wizja sody, która w jakimś dziwnym połączeniu z cukrem niezmieniona przejdzie do krwi jest zatem błędna.
Zresztą - gdybyśmy nawet zażyli tak duże ilości sody, że zupełnie zobojętnilibyśmy kwas żołądkowy, to i tak mało prawdopodobne aby zaczęła ona przenikać do krwi i być rozprowadzaną po całym organizmie. Krew aby mogła prawidłowo odżywiać organizm, musi mieć ściśle określony odczyn, około pH 7,35-7,45. Gdyby do krwi dostała się soda, zalkalizowałaby krew wywołując groźną dla życia zasadowicę. Z którą organizm zacząłby walczyć przez spłycenie oddechu. Mniejsze wyrzucanie dwutlenku węgla z płuc zakwasza krew, nadmiar węglanów się rozkłada i sytuacja wraca do normy. Dodatkowo wykrycie przez organizm nadmiaru wodorowęglanów w osoczu powoduje wzmożone wydalanie ich do moczu przez nerki, w ten sposób soda jest wydalana zanim zdąży dotrzeć do jakiegoś tam nowotworu.

Jak komórka wchłania cukry
Wchłanianie jakichkolwiek cząsteczek do wnętrza komórki nie jest sprawą łatwą, ze względu na błonę komórkową. Błona ta zasadniczo jest lipofilowa, czyli przypomina nieco tłuszcz. A glukoza w tłuszczach się nie rozpuszcza. Dlatego aby jej tak pożądane cząsteczki mogły być wchłonięte, muszą być do komórki wciągnięte.
Gdy cząsteczka glukozy zbliża się do błony komórki, łączy się ze specjalnym białkiem nazywanym transporterem glukozy (GLUT). Białko to rozpoznaje cząsteczkę glukozy i owija się dokoła niej, po czym wciąga ją przez błonę kanałem jonowym.

Przy czym zauważmy, że białko transportowe chwyta tylko za cząsteczkę glukozy. Nic więcej nie zostanie wciągnięte. Gdyby wciągnięcie czegokolwiek innego "przy okazji" było możliwe, to wtedy do komórki trafiałyby różne przypadkowe cząsteczki, w tym także te niepotrzebne. Organizm jednak tak skonstruował kanał transportowy, że nie jest to możliwe.
Zamiast bowiem otworku w błonie, czy jakiegoś "poru" kanał transportowy ma postać szpulki białka tkwiącej w warstwie lipidowej. Wchłaniana cząsteczka ma rozmiary porównywalne z grubością łańcuchów białkowych, te zaś przylegają do siebie i na dodatek cały czas drgają termicznie. Zamiast połykania kęsa przypomina to raczej wpychanie kluski do zlewu zapchanego makaronem:
Struktura vSLGT z pracy Faham S et al.: Science 321(8): 810, 2008
Żeby zaś lepiej to zobrazować - przypomina to próbę dostania się na koncert, na który ma dodatkową wejściówkę nasza znajoma z obsługi koncertu, przez bramę przed którą czeka tłum fanów. Koleżanka dostrzega nas w tłumie, łapie za rękę i wymachując wejściówkami przeciąga nas przez tłum, składający się z osobników wprawdzie nie połączonych, ale dostatecznie ściśle przylegających, aby nie było to łatwe. Po przepchnięciu się łokciami trafiamy więc pod bramę, gdzie ochroniarz wpuszcza nas i tylko nas do środka. Żadna soda się za naszymi plecami nie prześlizgnie.

Glukoza zanim dostanie się do docelowej komórki przechodzi zresztą tą drogę trzy razy. Naczynia krwionośne oplatające jelito cienkie nie mają bowiem z nim bezpośrednego połączenia, zwykle od wnętrza jelita oddziela je przynajmniej jedna warstwa komórek nabłonka płaskiego. Glukoza z jelita zostaje zatem najpierw wchłonięta do komórek nabłonka za pomocą innego białka transportującego SGLT, stamtąd transporterem GLUT jest transportowana do krwi. Gdy znajdzie się we krwi, do kolejnej komórki, tej potrzebującej, jest ponownie wciągana białkiem GLUT.
Tak że wygląda na to, że cała ta "terapia" oparta jest na totalnym niezrozumieniu fizjologii człowieka i zadziała najwyżej jako placebo.
---------
* http://www.pepsieliot.com/krotka-kuracja-leczenia-raka-wg-vernona-johnstona/
* https://en.wikipedia.org/wiki/Alkalosis
* Salem Faham, Akira Watanabe, Gabriel Mercado Besserer, Duilio Cascio, Alexandre Specht, Bruce A. Hirayama, Ernest M. Wright, Jeff Abramson, The Crystal Structure of a Sodium Galactose Transporter Reveals Mechanistic Insights into Na+/Sugar SymportScience 8 August 2008:
Vol. 321 no. 5890 pp. 810-814

poniedziałek, 15 czerwca 2015

Pytania czytelników

Od czasu do czasu dostaję pytania od czytelników bloga. Część pojawia się w komentarzach, i tam staram się na nie odpowiadać co można zobaczyć pod popularnymi postami. Część osób woli jednak drogę bardziej bezpośrednią, używając maila kontaktowego, jaki można znaleźć w opisie profilu, i odpowiedzi na te pytania nie są już powszechnie dostępne. Ponieważ zaś część pytań się powtarza, a niektóre są przecież dość ciekawe, uznałem że warto zebrać je w jednym miejscu, abym nie musiał się powtarzać


Aluminium w glinkach kosmetycznych
O tą rzecz pytano mnie już kilka razy, dlatego warto chyba odpowiedzieć publicznie.

Glina to formalnie rzecz biorąc, skała osadowa. Bardzo miękka a w stanie wilgotnym dająca się formować w rękach, ale skała. Aby osad mógł być zaliczony do glin, musi zawierać odpowiednio dużą ilość minerałów ilastych, przemieszanych z drobnym pyłem kwarcowym i skaleniowym. Tlenki żelaza i manganu nadają glinom kolor od żółtawego, przez rdzawoczerwony, brunatny, szary do ziemisto-zielonego. Glinki z małą ilością metali mogą być też białe.
Minerały ilaste, uwalniane ze skał podczas wietrzenia, wypłukiwane w formie najdrobniejszego mułu czy wywiewane przez wiatr jako kurz, stanowią grupę krzemianów warstwowych, składających się z warstw połączonych tetraedrów tlenku krzemu SiO4 i tlenku glinu AlO4. Tlenek glinu jest izomorficzny z tlenkiem krzemu i może go naśladować, włączając się w krzemianową strukturę bez zmian. Poszczególne warstwy glinokrzemianowe są połączone wiązaniami wodorowymi, częściowo jonowymi, i potrafią wchłaniać między siebie inne substancje organiczne i nieorganiczne. Duży stopień uwodnienia powoduje, że warstwy mogą się względem siebie przesuwać, przez co glina staje się plastyczna. Właśnie zawartość tego pierwiastka w glinie stała się podstawą do zastąpienia w polskiej nomenklaturze łacińskiego aluminium nazwą glin.

Struktura warstwy kaolinu:

Wśród krzemianów warstwowych, najczęściej spotykamy się z talkiem, kaolinem będącym głównym składnikiem porcelany i montmorylonitem będącym głównym składnikiem bentonitu. Gliny zawierają mieszankę różnych glinokrzemianów ale niektóre posiadają przewagę jednego, konkretnego, stąd wyróżnia się białą glinkę kaolinową, glinkę pałygorskitową i inne.

A jak jest z tym aluminium?
Aby glin mógł być uwalniany z gliny, powinien być rozpuszczalny w wodzie. A gliny nie są. Nie dość, że zupełnie nierozpuszczalny w wodzie jest tlenek glinu, to w glinokrzemianach dodatkowo stabilizuje go włączenie w sieć krzemianową
Kwestia ta była zresztą szczegółowo badana, zwłaszcza z uwagi na używanie ceramiki jako naczyń kuchennych, oraz używanie glinokrzemianów jako dodatków do żywności. Wydaje się, że w warunkach odczynu obojętnego uwalnianie glinu nie zachodzi. Dopiero warunki kwaśne są w stanie uwolnić część jonów. W pewnym badaniu stwierdzono dla kwasowości pH 3 (sok pomarańczowy) minerały uwalniały dość niskie poziomy aluminium, ale tylko z bardzo cienkiej (3,5 mikrometra) warstwy powierzchniowej, co sugeruje, że w przypadku naczyń ceramicznych po pewnym czasie powstanie wypłukana warstewka powstrzymująca dalsze uwalnianie. Najsłabsze wymywanie stwierdzono dla kaolinu i montmorylonitu[1]. Uwolnienie ilości mających jakieś znaczenie toksykologiczne, zachodzi dopiero pod wpływem mocniejszych kwasów.
Glinki kosmetyczne nie mają tak kwaśnego odczynu, więc uwalniania aluminium nie ma co się obawiać.W dodatku czyste glinki, przepłukane dla wymycia zanieczyszczeń, jak to zwykle jest z glinkami kosmetycznymi, mają raczej skłonność do pochłaniania rozpuszczalnych jonów glinu niż do uwalniania.

W obszernym raporcie na temat bezpieczeństwa glinokrzemianów i tlenków glinu używanych w kosmetyce, nie stwierdzono negatywnych skutków dla minerałów ilastych. [2]

Podobne pytanie dotyczyło spożywania glinek na odtruwanie - tutaj także nie ma niebezpieczeństwa, kwasy żołądkowe są bowiem dosyć rozcieńczone. Jedynym istotnym wpływem jaki stwierdzono, jest zmniejszone wchłanianie żelaza u osób zażywających glinę, bowiem absorbowała żelazo z treści żołądkowej.

Aluminium w szczepionkach
Ze względu na popularny post o ałunie jestem chyba brany za eksperta od aluminium, skoro dotyczy tego koleje pytanie zadawane mi dwa razy.
Jak wiadomo, w niektórych szczepionkach dziecięcych pojawiają się związki aluminium. Podobno zawartość w jednej nie przekracza norm bezpieczeństwa. A co jakby zsumować zawartość we wszystkich - czy wtedy mogłoby zajść jakieś niebezpieczeństwo?

Wodorotlenek glinu pojawia się w szczepionkach jako nośnik białek lub polisacharydów mających wywołać reakcję organizmu. Normy z reguły uważają za najwyższą dopuszczalną dawkę glinu 60 mg/ kg. masy ciała dziennie. Z badań na zwierzętach wynika też, że najniższe dawki mające negatywny wpływ na płody i rozwijające się młode (u szczurów) to 45 mg/kg masy ciała dziennie.

Spośród szczepionek w kalendarzu szczepień, glin zawierają:
- EUVAX B 0,25 mg w jednej dawce lub ENGERIX B też 0,25 mg w jednej dawce (stosowane wymiennie)
- DTP 0,7 mg na dawkę
-IPV 0,5 mg na dawkę
Jak łatwo zauważyć, całkowita zawartość w jednej dawce jest kilkadziesiąt razy mniejsza od najniższych dawek toksycznych. Nawet gdyby wstrzyknąć wszystkie wymienione w ciągu jednego dnia, to nie doszłoby do przekroczenia choćby dziesiątej części toksycznej dawki.

Toksyczność ałunu
Czytelnik pytał o bezpieczeństwo ałunu dla dzieci. Chodziło mu o sytuację gdyby dziecko znalazło kawałek ałunu z pękniętego sztyftu i polizało lub połknęło.
Ałun potasowy i amonowy mają działanie drażniące na błony śluzowe, dlatego pierwszą reakcją w razie połknięcia będą zapewne wymioty. Po polizaniu dziecko pewnie straci ochotę na kolejny liz, ałun ma bowiem bardzo cierpki, nieprzyjemny smak i działanie ściągające. W razie połknięcia najlepiej dać dziecku dużo wody do wypicia i skontaktować się z lekarzem. W razie polizania też dać wody, ale lekarz pewnie nie będzie potrzebny.
Toksyczność ostra związku jest niska - dawka śmiertelna to 6 g/kg masy ciała

Co takiego rozpuszcza DMSO?
Pewien dociekliwy czytelnik zainteresowany medycznymi zastosowaniami DMSO dopytywał mnie o kwestie tego co się w tym rozpuszcza, a co nie i czy ma on zastosowania medyczne.

Dimetylosulfotlenek, czyli w skrócie DMSO to cenny rozpuszczalnik, używany w medycynie i chemii organicznej. Wykazuje dużą skłonność do wnikania w tkanki organizmu, na tyle, że trzeba uważać przy pracy z nim bo po wchłonięciu metabolizuje do związków o zapachu czosnku. Ponieważ rozluźnia strukturę lipidową skóry, może ułatwiać wchłonięcie przezskórnie różnych substancji, w tym wielu leków, dlatego czyni się próby z wykorzystaniem do terapii bez konieczności zastrzyków. Sam w sobie ma zresztą działanie przeciwzapalne.
Bywa rozpuszczalnikiem środków na grzybicę stóp, które zwykle dość słabo przenikają przez zrogowaciały naskórek na podeszwach, może być też składnikiem maści przeciwbólowych do działania miejscowego, może rozmiękczać skórę przy twardzinie i przerastających bliznach. Robiono na ten temat badania [3]

Drugie pytanie dotyczyło możliwości rozpuszczania chondroityny przez DMSO i smarowania tym stawów jako alternatywy dla suplementacji doustnej.

Chondroityna to mukopolisacharyd będący składnikiem chrząstek stawowych i w formie siarczanu stanowiący wraz z glukozaminą jeden z czynników zapewniających lepszy poślizg. W związku z tym powstał pomysł, że jeśli zbyt mała ilość mazi stawowej i mała elastyczność chrząstek stawu powodują bóle, to zażywanie chondroityny i dostarczanie jej do organizmu, powinno leczyć bądź powstrzymywać rozwój schorzeń stawów poprzez dostarczenie organizmowi składnika do wytworzenia większej ilości mazi. Na tym też opiera się potężna gałąź przemysłu suplemenciarskiego.
Niestety w niedawno opublikowanej potężnej metaanalizie wielu badań wykazano, że w porównaniu z placebo zażywanie chondroityny lub glukozaminy lub obu tych środków razem, nie zmniejsza bólów ani innych objawów[4]
Wygląda na to, że samo dostarczenie organizmowi składników potrzebnych do wytworzenia czegośtam w którymś organie, wcale nie musi go pobudzać aby tą substancję jednak wytworzyć, zwłaszcza że niedostateczne wydzielanie tej substancji wcale nie musi być wynikiem niedoboru podstawowego składnika, może być skutkiem innych czynników, w tym genetycznych. Dlatego jeśli przyjrzycie się emitowanym obecnie reklamom takich pigułek, zauważycie że wcale nie stwierdzają one wprost, iż zażycie tego składnika powstrzyma chorobę. Zamiast tego zawierają ogólniki, typu "glukozamina jest składnikiem chrząstki stawowej" i "maź stawowa ma decydujące znaczenie w zapewnieniu elastyczności  stawu" i na koniec, że ich pigułka zawiera podwójną czy potrójną dawkę, zaś konstrukcję logiczną "skoro to jest składnikiem chrząstki a chrząstka jest potrzebna w stawach, to pomoże mi na stawy" widz musi sam sobie przeprowadzać, w czym udanie pomaga mu sugestia pokazywanego w reklamie pana którego bolą stawy, który bierze ich tabletki a potem wygląda na mniej cierpiącego.

Ale wróćmy do pytania - czy chondroityna rozpuszcza się w DMSO? Cóż - wedle obszernego podsumowania rozpuszczalności różnych substancji w tym rozpuszczalniku, chondroityna jest nie rozpuszczalna. Słabo rozpuszcza się chlorowodorek glukozaminy, natomiast bardzo dobrze przeciwbólowy Ibuprofen.[5]
Tak że raczej nie tędy droga.

Gdzie zbadać wodę?
Miałem też pytania o to gdzie można samemu zbadać wodę ze studni, źródła czy ujęcia.
Z tego co się orientuję, takie badania oferują jednostki Sanepidu, zbadają one zawartość metali ciężkich, czystość bakteriologiczną i własności fizyczne, jak zamulenie, obecność kwasów humusowych, zażelazienie itp. Oczywiście są to badania płatne.
Próbkę wody może pobrać wysłany pracownik, ale można ją też pobrać samemu. Warszawska stacja podaje na swojej stronie specyfikację sposobu pobierania próbek, aby nadawały się do badania.[6]


Dezodorant z podbiałem

Świadoma konsumentka zadała mi pytanie w sprawie używanego dezodorantu, który zawierał w swoim składzie podbiał pospolity. Chcąc dowiedzieć się czegoś o tym składniku, dowiedziała się że roślina zawiera uszkadzające wątrobę alkaloidy. I stąd powstało pytanie, czy taki alkaloid może wchłaniać się przez skórę?

Podbiał to cenne zioło lecznicze, lecz dopiero w ostatnich latach zorientowano się, że może zawierać alkaloidy pirolizydynowe, o działaniu hepatotoksycznym, które w wyniku zażywania dłuższym niż dwa miesiące mogą powodować toksyczną niewydolność wątroby. Ich zawartość w surowcach zbieranych w Europie jest jednak bardzo niska - w polskim badaniu stwierdzono poziomy rzędu 0,0013%[7]

W jednym badaniu na szczurach stwierdzono minimalne wchłanianie przezskórne alkaloidów żywokostu, w ilości 20 razy mniejszej niż przy podaniu doustnym. Stwierdzono też, że przy chłonięciu przeskórnym, nie dochodzi do zamiany nietoksycznego N-tlenku w toksyczną formę zredukowaną, co zwykle następowało w jelitach po spożyciu.[8] Zatem wydaje się, że kosmetyków z roślin zawierających te alkaloidy można używać bezpiecznie.

Czy to cyjanek?
Dwa lata temu czytelnik przesłał mi zdjęcie białego proszku, z pytaniem czy to cyjanek potasu. Cóż mogłem odpowiedzieć... Spektroskopu w oczach nie mam. Odpisałem, że może to być cyjanek albo soda, albo sól morska, albo cokolwiek innego bo bardzo wiele soli tak wygląda. Nie wiem o co chodziło.

----------
[1] http://www.clays.org/journal/archive/volume%2026/26-6-434.pdf
[2] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12851164
[3] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3460663/
[4] http://www.bmj.com/content/341/bmj.c4675
[5] http://www.gaylordchemical.com/uploads/images/pdfs/literature/102B_english.pdf
[6] http://www.wsse.waw.pl/PageContent.aspx?SubMenuID=100
[7]  https://depot.ceon.pl/bitstream/handle/123456789/1121/hp%2058%204%202012%2062.pdf?sequence=1&isAllowed=y
[8] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7128756?dopt=Abstract

wtorek, 2 września 2014

Bez fluoru?

Myślenie, że wszystko co naturalne nie jest chemiczne, potrafi wpędzać konsumentów w różne pułapki, zwłaszcza gdy szukają naturalnych zamienników syntetycznych substancji, i zapomną, że niektóre z nich występują też w naturze.

Jeden z takich przypadków opisałem w artykule o ałunie - szukający kosmetyków bez sztucznego hydroksychlorku glinu, natrafiają na "naturalny kamień ałun" i są zdumieni dowiadując się, że ałun stanowi inną sól tego samego pierwiastka. Teraz natomiast natknąłem się na inny, równie ciekawy.

Gdy przeczytałem o bezfluorowej paście do zębów z Miswaku, mającej być alternatywą dla zwykłych past zawierających fluorek sodu, poszukałem sobie informacji o tej roślinie.
Salvadora persica, nazywana też drzewem arakowym, od wielu wieków jest używana w krajach południowych do higieny jamy ustnej. Klasyczny sposób polega na rozgryzaniu lub miażdżeniu twardym przedmiotem końcówki korzenia, otrzymując włóknisty "pędzel" którym przecierano zęby, ścierając osad, płytkę nazębną i resztki jedzenia. Po kilkukrotnym użyciu końcówkę obcinano i rozgryzano dalszy kawałek.
Takie naturalne szczoteczki do zębów, nazywane miswak, były używane w Indiach, krajach bliskiego wschodu i w krajach semickich. Szczególnie duże rozpowszechnienie zyskały po tym jak w Koranie zostały pochwalone przez Mahometa, uważającego codzienne czyszczenie ust za równie ważną rzecz jak rytualne ablucje, i dziś znane są też w Afryce i krajach indonezyjskich. 

Używanie miswaku do mycia zębów ma pewne uzasadnienie - po pierwsze już samo szczotkowanie i usuwanie resztek jedzenia dobrze wpływa na zęby. Po drugie roślina zawiera substancje przeciwzapalne i łagodnie bakteriobójcze, więc powinna dobrze wpływać na dziąsła, oraz sole mineralne i fosfor co powinno w jakimś stopniu hamować demineralizację szkliwa. Po trzecie zaś, zawiera naturalny fluor.
W dokładnych badaniach korzeni Salvadora persica znaleziono naturalne fluorki w ilości 1 μg/g [1], w formie rozpuszczalnej w wodzie. Mikrogram to milionowa część grama, zatem poziom fluoru to 1 ppm. Dla porównania pasta do zębów zawiera zwykle między 1000 a 1500 ppm. Zatem miswak zawiera fluor w ilości nieporównanie mniejszej niż pasta, aczkolwiek i taka ilość powinna wywierać jakiś wpływ.

Powstaje w związku z tym pytanie, czy bezfluorowe pasty do zębów z miswakiem, na pewno nie zawierają fluoru?
------
[1]  Hassan Suliman Halawany, A review on miswak (Salvadora persica) and its effect on various aspects of oral health, The Saudi Dental Journal, Volume 24, Issue 2, April 2012, Pages 63–69

* http://en.wikipedia.org/wiki/Salvadora_persica
* http://en.wikipedia.org/wiki/Miswak
* http://connection.ebscohost.com/c/articles/90538096/effect-miswak-fluoride-toothpastes-dental-plaque-comparative-clinical-microbiological-study

piątek, 2 listopada 2012

Modyfikowana ale nie tak

Pojawia się w zupkach chińskich, budyniach, sosach w proszku, jogurtach, kisielkach i wszelkich innych produktach wymagających zagęszczenia; tym jednak co budzi obawy nie jeśli oznaczenie E lecz rozwinięcie nazwy, mówiące o tym że jest to nie zwyczajna skrobia, ale modyfikowana. A modyfikowane coś w jedzeniu, to na pewno jakiś szkodliwy gen - myśli niezorientowany konsument. I myli się całkowicie.

Temat GMO (genetycznie modyfikowane organizmy) budzi dziś dużo kontrowersji. Kwestii tego na ile roszczenia spierających się grup są zasadne, nie będę tutaj rozstrzygał, niech to robią inni. Kontrowersje z tym związane są jednak często przenoszone na całkiem inne produkty i substancje, które jedynie kojarzą się z GMO. Dziś o modyfikacje podejrzewane jest wszystko co bierze się z soi, z lecytyną sojową włącznie. Na podobnej zasadzie dostaje się też modyfikowanej skrobi, której obecność w pożywieniu jest często powodem skarg na producentów. Przykład mamy tutaj - jako produkty GMO wyliczono wszystkie ze skrobią modyfikowaną. Nieco inną wersję znajdziemy na tym blogu - autorka wprawdzie sprawdziła, że chodzi tu o inną modyfikację, ale uważa termin za kamuflaż dla "skrobi modyfikowanej genetycznie" z której tylko i wyłącznie ma się produkować ten zagęstnik. W czym i kto nie ma racji objaśniam poniżej.

Skrobia, chemicznie rzecz ujmując, jest jednym z najpospolitszych naturalnych polimerów, stanowiąc energetyczny zapas dla roślin. Jej długie łańcuchy są zbudowane z połączonych cząsteczek glukozy:
połączonych wiązaniem α-1,4-glikozydowym. Jedna cząsteczka skrobi może się składać z od kilku setek do ponad tysiąca członów glukozowych. Zasadniczo dzieli się na dwie frakcję - amylozę składającą się wyłącznie z pojedynczych, prostych łańcuchów, i amylopektynę, której łańcuchy są w wielu miejscach rozgałęzione.
Ta różnica budowy ma istotne znaczenie dla właściwości - prosta amyloza jest nierozpuszczalna w zimnej wodzie, natomiast rozpuszcza się w gorącej. Amylopektyna częściowo rozpuszcza się w zimnej wodzie, silnie pęczniejąc i odpowiadając za kleistość mokrej skrobi.
Stanowi podstawowy składnik wielu produktów spożywczych i często jest do nich dodawana jako zagęstnik, jednak jej właściwości nie zawsze są odpowiednie. Dlatego poddaje się ją modyfikacjom, zmieniając długość i kształt cząsteczek, lub doczepiając do nich różne grupy, wpływające na zachowanie się w żywności. Jakie są to przemiany?

Najprostsza polega na częściowej hydrolizie, to jest rozdzieleniu długich łańcuchów na części, pod wpływem enzymów, podwyższonej temperatury lub kwasów. Takie kawałki nazywane dekstrynami, mające po kilkanaście członów glukozy, są już rozpuszczalne w wodzie, tworząc lepkie roztwory i zastępując gumę arabską. Dekstryny powstają między innymi podczas wypieku chleba, odpowiadając za właściwości lekko słodkawej, chrupiącej skórki. Dekstryny są też składnikami klejów, jak choćby używany dawniej klej z prażonych kasztanów. Istnieje kilka typów dekstryn, te hydrolizowane kwasami są oznaczane jako E 1400, hydrolizowane enzymatycznie jako E 1405.

Inne modyfikacje polegają na potraktowaniu skrobi kwasami (E 1401) lub zasadami (E1402) które też rozbijają łańcuchy, ale na dłuższe cząsteczki, mające po kilkadziesiąt do stu członów. Te odmiany są już słabo rozpuszczalne w zimnej wodzie. Działając na skrobię utleniaczami, otrzymuje się s. utlenioną lub bieloną zawierającą grupy karboksylowe, zależnie od użytego utleniacza jest to E 1403 dla wody utlenionej, i E 1404 dla chloranu sodu. Tak zmieniona skrobia tworzy miękkie żele podobne do żelatynowych. Wszystkie te odmiany po spożyciu rozkładają się tak samo jak zwykła skrobia, tworząc glukozę.

Inne modyfikacje polegają na podstawieniu grup wodorotlenowych odpowiednimi podstawnikami. Traktując skrobię kwasem fosforowym, można uzyskać produkt częściowo podstawiony resztą fosforanową (E 1410) lub usieciowany (E 1412) lub usieciowany i podstawiony (E 1413). Ta pierwsza odmiana charakteryzuje się niską skłonnością do retrogradacji - procesu powodującego wypychanie wody z żelu skrobiowego i tworzenie zwartych agregatów o krystalicznej strukturze. Zretrogradowana skrobia jest twarda i gorzej trawiona, dla przemysłu spożywczego większe znaczenie ma jednak to, że proces retrogradacji zmienia właściwości produktu, który staje się mniej sprężysty. Odpowiada między innymi za przemiany powodujące czerstwienie pieczywa. Odmiany usieciowane tworzą żele twarde, rozpływające się w wyższych temperaturach, odporne na przemrożenie.
Jak łatwo się domyśleć, w odróżnieniu od poprzednich odmian, skrobia fosforyzowana rozkłada się z wydzieleniem reszt fosforanowych, te zaś mają już pewien wpływ na organizm. Nadmiar fosforu w takiej formie zaburza wchłanianie wapnia, zwiększając skłonność do osteoporozy. Z drugiej strony zawartość reszt fosforanowych w modyfikowanej skrobi nie może przekraczać 0,04% (ograniczenie prawne) a zazwyczaj osiąga 0,01%, trudno zatem aby doznać nadmiaru tylko tą drogą i więcej zaszkodzić może wypicie coca-coli - choć warto uwzględniać i tę ilość wobec całkowitej ilości w pozostałych produktach. Odgórnie ustalono limit zawartości w produktach dla niemowląt na 20 g/kg produktu.

Kolejne modyfikacje polegają na przyłączeniu do skrobi reszt kwasów organicznych. Jeśli potraktować ją bezwodnikiem octowym, otrzymamy skrobię acetylowaną (E 1420) tworzącą miękkie, przezroczyste żele w niskich temperaturach. Ten podstawowy typ, ma różne odmiany, na przykład acetylowana skrobia utleniona (E 1451), acetylowany fosforan skrobiowy (E 1414), czy acetylowany adypinian skrobiowy (E 1422) tworzący żele w warunkach silnie kwaśnych, podobnie do naturalnych pektyn.
Te odmiany rozkładają się z wydzieleniem kwasu octowego, który jest nieszkodliwy, jednak ze względu na możliwe działanie drażniące ustalono limit zawartości w produktach dla niemowląt na maksymalną zawartość 50g/kg produktu[1]

Najbardziej skomplikowaną nazwę ma E 1450 - oktenylobursztynian skrobiowy - o którym zarazem najtrudniej było mi coś znaleźć. Jest to ester w którym do pierścienia glukozy dołączono kwas zawierający dwie grupy karboksylowe i wyglądający jak pochodna kwasu bursztynowego, podstawionego oktenem - stąd zawiła nazwa (podejrzewam że równie dobrze można by go nazwać kwasem 2-acetylodek-7-enowym)


Tak duża grupa organiczna powoduje że skrobia może przylepiać się do tłuszczu na granicy faz woda-tłuszcz, stąd też używa się jej do zagęszczania majonezów, musztard i kremów. Podczas rozkładu w organizmie cała ta grupa odszczepia się i jak się wydaje, jest wydalana z moczem. Znalałem tylko jeden przegląd badań na ten temat [2], w którym nie stwierdzono negatywnych wpływów na  dwa kolejne pokolenia szczurów, których dieta zawierała nawet 30% tej modyfikacji. Jedynym negatywnym wpływem był niedobór magnezu wywołany tak ubogą dietą.
Sole glinowe tego związku są używane w pudrach do ciała i jako stabilizatory w tabletkach.

Kolejną zawiłą modyfikacją jest hydroksypropyloskrobia (E 1440 lub HPS) i jej kombinacje: z fosforanem (E 1442) i z gliceryną( E 1441). Otrzymuje się ją traktując substrat naturalny tlenkiem propylenu - epoksydem z trójkątnym mostkiem tlenowym, który łatwo się otwiera, przyłączając się do innych cząsteczek. Zależnie od stopnia podstawienia otrzymany produkt ma różne właściwości. Odmiany używane w przemyśle spożywczym zawierają do 60% podstawionych grup, tworzą żele o dobrym połysku, wytrzymałe na zamrażanie, stąd niekiedy pokrywa się nimi mrożone owoce aby spowolnić powierzchniowe utlenianie, a ponadto zagęszcza lody i ciasta mrożone. Zwykle też zastępuje się nimi mączkę chleba świętojańskiego. Stanowi też materiał rozpuszczających się w żołądku kapsułek na leki, zastępując używaną wcześniej żelatynę.
Podczas trawienia rozkłada się na glukozę i glikol propylowy - który z kolei utlenia się do nieszkodliwego kwasu pirogronowego lub mlekowego. Mimo to wygląda na to, że może podrażniać jelita, skłaniając je do bardziej intensywnego wydalania. Krótko mówiąc może wywołać rozwolnienie. Potwierdzają to badania - u szczurów które zjadały karmę zawierającą 50% związku pojawiała się biegunka, w innym badaniu pojawiła się przy ilości 30% karmy; w badaniu na ludziach ochotnikach biegunka pojawiała się przy dawce 60 g dziennie. Zarazem nie stwierdzono negatywnych zmian w układzie krążenia, nerwowym i trawiennym u szczurów, psów i świń zjadających ten związek przez okres od kilku do kilkunastu tygodni, podobnie jak u szczurów karmionych nim przez 2 lata, a w pewnym badaniu nie wykazano negatywnych i dziedzicznych zmian u trzech kolejnych pokoleń szczurów karmionych tym związkiem.[3] Zatem właściwie tylko biegunka przy spożyciu dużej ilości, może być uważana za jakiś wpływ zdrowotny.

Ziarna skrobi pszenicznej barwione jodem. Powiększenie ok. 500 razy

Nie takie więc te dodatki straszne, jak by to mogło wynikać z długich nazw. Dla mnie bardziej istotne jest jednak to, gdzie są one stosowane i w jakich ilościach. 30 lat temu śmietana utwardzana mąką byłaby brana za oszustwo, a jednak dziś trafiają się produkty tego typu zagęszczane modyfikowaną skrobią, i w zasadzie nikt nie widzi w tym niczego złego. Skrobia dziś zagęszcza kremy, utwardza wędliny, nabłyszcza warzywa, usztywnia mocno rozpulchnione pieczywo, a nawet zastępuje tłuszcz w produktach dietetycznych, i białko w serze do posypywania pizzy. Jest wypełniaczem w jedzeniu, a sama nie ma zbyt dużej wartości dietetycznej.

Natomiast co ze skrobią GMO? No cóż, cząsteczka skrobi nie posiada własnego DNA, zatem nie ma czegoś takiego jak "skrobia genetycznie modyfikowana" - i to skrobia i to, chemicznie cząsteczki z różnych roślin niczym się między sobą nie różnią. Nie wiem zresztą czym miałyby się różnić w przypadku pochodzenia od roślin, których modyfikacje nie dotyczyły skrobi.
Gdyby zaś materiał początkowy był zanieczyszczony na przykład białkiem roślin modyfikowanych, to wszystkie przemiany którym poddaje się skrobię, a więc traktowanie kwasami, temperaturą, bezwodnikami i innymi upochodniaczami, spowodowałyby jego rozkład, a co za tym idzie unieczynnienie. Ot i cała zagadka.


------
* Od strony technicznej modyfikowanie skrobi wygląda tak

[1] http://www.zusatzstoffe-online.de/zusatzstoffe/313.e1420_acetylierte_st%E4rke.html
[2] http://www.inchem.org/documents/jecfa/jecmono/v17je21.htm
[3] http://www.inchem.org/documents/jecfa/jecmono/v05je70.htm

niedziela, 30 września 2012

Kiedyś w laboratorium (15.)

Na zakończenie września, tuż przed rozpoczęciem zajęć, podam tu taką ciekawostkę. Jednym z kryteriów rozróżniania pierwiastków jest ich reaktywność. Najbardziej reaktywne metale, jak potas czy sód, to takie, które zapalają się w suchym powietrzu tworząc nadtlenki, i gwałtownie reagują z wodą (cez reaguje wręcz wybuchowo); mniej reaktywne, jak lit czy wapń, to takie które utleniają się na powietrzu ale nie gwałtownie i reagują z wodą na zimno, następną klasą są te które reagują tylko z wodą, potem te które reagują z gorącą wodą lub parą i następnie te które z wodą nie reagują.
Podręczniki zazwyczaj umieszczają magnez w tej czwartej klasie, to jest wśród metali reagujących z wodą gorącą lub z parą wodną. Co więcej temperatura spalania się magnezu jest tak wysoka, iż rozkłada wodę i powstający tlen zużywa na dalsze palenie się, dlatego magnez może płonąć pod wodą. Tak piszą we wszystkich podręcznikach szkolnych, dlatego na studiach byłem zaskoczony gdy podczas prób reaktywności metali na zajęciach z chemii nieorganicznej, okazało się, że nie jest to taka prosta sprawa. Gdy bowiem wrzuciłem kawałki odtłuszczonej wstążki magnezowej do wody z fenoloftaleiną, wokół nich pojawiło się wyraźne różowe zabarwienie:

Różowe zabarwienie świadczy o zasadowym odczynie, a więc reakcji z wodą:
Mg + 2 H2OMg(OH)2 + H2
Powstający wodorotlenek jest wprawdzie słabo rozpuszczalny w wodzie, ale najwyraźniej wystarcza aby podwyższyć pH powyżej 8 i zabarwić wskaźnik. Co do wodoru - zdjęcie robiłem jakieś pół godziny po wrzuceniu magnezu i kilka bąbelków widać ale małych, dlatego bez wskaźnika reakcja byłaby niezauważalna. Stąd zapewne błędne przekonanie, że do reakcji magnezu trzeba wodę podgrzać - wtedy reakcja przyspiesza i jest zauważalna. 
Ale co innego pisać o reakcji niezauważalnej a co innego o braku reakcji. W książkach dla studentów ta różnica jest uwzględniona. Ciekawe ile jeszcze takich zbytnich uproszczeń pojawia się w książkach dla gimnazjalistów i licealistów?

sobota, 30 czerwca 2012

Z cytryną czy bez?



Ponieważ wpis o zmianach koloru herbaty okazał się sukcesem idę za ciosem i kontynuuję wątek, a dokładniej jeden z wątków dodatkowych, jaki pojawił się w międzyczasie - mianowicie kwestię zakwaszania, dokwaszania, cytrynienia czy jak tam nazwiecie. Czy herbata z cytryną jest szkodliwa? A może zdrowsza? Krążą na ten temat sprzeczne opinie, często nie poparte faktami. Doprawdy bardzo trudno powiedzieć o tym coś konkretnego, badania na ten temat wydają się bowiem rozbieżne - jedne sugerują większą szkodliwość takiego połączenia, inne dowodzą wręcz czegoś przeciwnego. W miarę moich skromnych możliwości mogłem się więc głównie opierać na przeglądach podsumowujących ważniejsze badania, próbując wyciągnąć z tego jakieś wnioski - dla leniwych podsumowanie na samym końcu.
 Ale zanim zagłębię się w zawiłości badań, teorii i domniemywań, opowiem o samym przedmiocie dyskusji:

Herbata, to napar z liści krzewu herbacianego (Camellia sinensis (L.) Kuntze ), niedużej krzewinki z rodzaju Camellia, do którego należą także sadzone w ogrodach ozdobne kamelie, pochodzącej zapewne z górskich obszarów Azji środkowej. W dobrych warunkach urasta do rozmiarów niedużego drzewa, zwykle jednak intensywne przycinanie sprowadza krzew do formy przywodzącej na myśl niski kępiasty żywopłot. Zakwita białymi kwiatami, po przekwitnieniu tworzącymi owoce z dużą tłustą pestką, z której w regionach upraw uzyskuje się dobrej jakości olej spożywczy.
Oczywiście najbardziej cenną częścią rośliny są jej liście, szczyty pąków a nawet zielone łodyżki. Wedle jednej z chińskich legend odkrywcą herbaty miał być Cesarz Schennong - postać na pół legendarna, nosząca cechy mitycznego protoplasty-założyciela, któremu przypisuje się wynalezienie wielu przydatnych rzeczy, jak radło, całe chińskie ziołolecznictwo czy też wreszcie zwyczaj picia herbaty. Podobno gdy zatrzymał się na postój w górach, postanowił napić się przegotowanej wody. Gdy rozpalił ognisko do kociołka spadło kilka wysuszonych w cieple listków pobliskiego krzewu, zaś cesarz stwierdził że powstały napar jest doskonałym napojem. Inna buddyjska tym razem legenda opisuje jak to założyciel tej religii Budda Siakjamuni medytując w górach, zapewne jeszcze przez osiągnięciem oświecenia, tak zirytował się opadającymi ze zmęczenia powiekami, że odciął je, zaś w miejscu gdzie padły wyrósł krzew, dający napar powstrzymujący senność. Jakkolwiek by nie było ludzie już bardzo dawno odkryli właściwości herbaty. Pierwsze wzmianki w chińskich kronikach pochodzą z początków pierwszego tysiąclecia przed naszą erą. Niedługo potem zwyczaj przeniknął do Birmy, Wietnamu i Korei. W IX wieku herbata pojawiła się w Japonii gdzie już wkrótce powstał skomplikowany ceremoniał jej picia. równocześnie z herbatą spotkali się Indyjczycy a za ich pośrednictwem Arabowie. Od drugiej strony herbata zawędrowała do Rosji. Wreszcie w XVII wieku trafiła do Holandii i Wielkiej Brytanii.
Jak się wydaje zwyczaj dodawania cytryny przyszedł do nas z Rosji wraz z tanią herbatą, przedtem dostępną tylko w bogatych domach, w każdym razie jeszcze w latach 20. polskie gazety uważały to za zwyczaj rosyjski. We Włoszech także jest to popularny sposób picia. Z kolei Anglicy lubią herbatę z mlekiem, u nas nazywaną "bawarką". W Chinach i Tybecie do herbaty dodaje się masła i przypraw. W niektórych krajach, na przykład w Indiach, pije się ją na ostro, dodając pieprzu, kardamonu, goździków a nawet curry.

Liczne odmiany herbat, oprócz różnic regionalnych, wiążą się ze sposobem przetwarzania. Zasadniczo herbaty zielone składają się z listków ususzonych, zaś czarne z listków poddanych fermentacji - to znaczy formalnie jest to przemiana enzymatyczna, ale zwykło się mówić że to fermentacja, choć nie wspomagają jej drobnoustroje. Liście są najpierw lekko podsuszane a następnie ugniatane i zawijane w ruloniki. Zagniatanie, bądź ocieranie, będące uszkodzeniem tkanek roślinnych, wywołuje uwolnienie enzymów degradacyjnych - w tym znanej już nam oksydazy polifenolowej, prowokującej powstanie żółto-brunatnych kondensatów garbników, decydujących o kolorze naparu. Inne enzymy rozkładają chlorofile i karoteny, przez co liść zmienia kolor. Zależnie od stopnia sfermentowania i sposobu przygotowania listków, otrzymuje się odpowiednie odmiany. I tak herbata zielona to liście tylko ususzone, herbata "biała" to ususzone szczytowe pączki i listki osłonięte od słońca, dzięki czemu się nie zazieleniły; herbata "żółta" to listki którym pozwolono więdnąć przez dłuższy czas, przez co zdążyły zżółknąć. Herbata Oolong lub Ulung, co jest właściwie różnymi fonetycznymi odmianami chińskiej nazwy Wulong, była poddana częściowej fermentacji w stopniu zależnym od odmiany, wahając się od 20% do 80% i tym samym dzieląc się na odmiany lżejsze i mocniejsze; tego typu herbaty bywają nazywane niebieskimi. Herbata Pu-erh, u nas nazywana czerwoną, to jedna z odmian herbat zielonych poddanych "starzeniu" w stosach, gdzie pod wpływem wilgoci osiedlają się na niej kultury bakterii i grzybów, prowokując dalszą degradację i faktyczną fermentację. Proces może trwać wiele miesięcy lub lat i zależnie od stopnia przemiany a nawet składu mikroflory, powstają różne odmiany; sami Chińczycy nazywają ją herbatą ciemną lub czarną. Natomiast właściwa Herbata czarna jest poddana całkowitej przemianie, ma mocniejszy smak i aromat.
Rodzaje herbat. Od lewej: zielona, żółta, Oolong i czarna

Wszystkie herbaty są bogate w polifenole, czy flawonole - na przykład kwercetynę znaną nam już jako barwnik do pisanek z łupin cebuli - i inne garbniki, głównie w formie katechin i pochodnych kwasu galusowego. Jak to już objaśniałem związki tego typu mogą występować w dwóch odmianach - chinonowej i fenolowej. Przemiana z jednej w drugą jest zależna od odczynu środowiska i zawartości utleniaczy; ponieważ zaś jedna odmiana przechodzi w drugą bardzo chętne, polifenole łatwo reagują z wolnymi rodnikami, zarówno kationo- jak i anionorodnikowymi, będąc ich "wymiataczami". Herbata zawiera też dużo kofeiny - w suchych liściach może jej być tyle samo lub nawet więcej niż w suchej kawie, jednak zwykle nie cała jest uwalniana podczas zaparzania, na co pewien wpływ mają przeszkadzające garbniki. Z innych substancji można wymienić aminokwas L-teaninę , będący analogiem kwasu glutaminowego, której przypisuje się właściwości uspokajające. Często można się spotkać z informacjami, że samo tylko zażycie teaniny wprowadza w stan relaksu i skupienia, że automatycznie wywołuje w mózgu fale alfa a więc niejako stan medytacji bez medytowania. Moim zdaniem to raczej wymysł suplemenciarzy, bo oczywiście teanina jest już dostępna w drogich tabletkach, i nawet reklamuje się ją jako szybki i prosty sposób na osiągnięcie medytacji bez potrzeby żadnych tam ćwiczeń duchowych, oczyszczania umysłu czy innych trudnych czynności, jakich się człowiekowi sukcesu wykonywać nie chce. Jedyne badanie na ten temat, miało za cel potwierdzenie założonej tezy i polegało na badaniu aktywności mózgu w stanie odpoczynku, wobec czego jeśli teanina na działanie uspokajające, to zwiększona aktywność fal charakterystycznych dla odprężenia powinna być oczywista.[1]


Glin
Glin, znany powszechnie pod techniczną nazwą aluminium, to pierwiastek chemiczny w grupie borowców, będący lekkim, srebrzystym metalem o dużej aktywności chemicznej, zazwyczaj bezpieczny w użytkowaniu za sprawą cienkiej warstwy tlenku, zabezpieczającej metal przed korozją. Choć występuje na ziemi powszechnie, stanowiąc blisko szóstą część masy, odkryto go dopiero na początku XIX wieku.
Nie od dziś wiadomo, że różne rośliny mają skłonność do akumulacji określonych składników mineralnych, na przykład marchew kumuluje azotyny a owies kumuluje mangan. Krzewy herbaciane chętnie rosną na glebach kwaśnych, gdzie często uwolniony z minerałów glin występuje w dużych ilościach. Ponieważ zaś może łatwo tworzyć kompleksy z garbnikami, liście herbaty kumulują go dosyć dużo. Dane na ten temat są różnorodne, ale zasadniczo najmniej zawierają go herbaty z listków młodych, a najwięcej ze starych, wedle jednego z ostatnich badań osiągając stężenia odpowiednio 380 μg/1g dla młodych i aż 6866 μg/1g dla starych[2]. Jeszcze wyższe wartości stwierdza się w herbatach zawierających części gałązek, w tym w herbatach prasowanych typu "cegła" bardzo popularnych w Tybecie.
Zawartości aluminium w herbacie czarnej i zielonej są podobne - nic dziwnego, to w końcu te same liście - czasem podaje się trochę wyższą zawartość w czarnej ale to zapewne wynik mniejszej masy tej odmiany, przez co na tą samą masę przypada nieco więcej listków. Najniższą zawartość glinu ma herbata biała właśnie dlatego, że robi się ją z listków najmłodszych.

Na szczęście nie całe obecne w liściach aluminium przechodzi do naparu, zwykle będąc związane w kompleksach garbników i białek. Nie znalazłem artykułów gdzie stopień ługowania określono liczbowo, ale przeliczając dane z pewnego Kenijskiego badania wychodzi, że do naparu przechodzi 17-23% metalu a dodatek kwasu cytrynowego zwiększał te wartości o ok. 1%[3]

Ciekawe jest tu pewne meksykańskie badanie, gdzie badano wpływ cukru i kwasu askorbinowego na stopień ługowania. Różnice były tu niewielkie, jednak po posłodzeniu ługowało się nieco więcej aluminium a po dodaniu witaminy C ługowało się trochę mniej, przy czym rzecz zastanawiająca - z herbaty zielonej do naparu zaparzanego krótko przedostawało się więcej metalu niż z czarnej w tym samym czasie, co może być wynikiem różnej wielkości agregatów garbnikowych[4]

Jednak co ten cały glin, który przejdzie do naparu, ma do naszego zdrowia?
 Zasadniczo toksyczność związków glinu jest niska. Zdaje się że dawka śmiertelna ałunu dla dorosłego człowieka to prawie pół kilograma. Wchłanialność z przewodu pokarmowego jest słaba. Badanie sugerują biodostępność rzędu 0,3% z wodą pitną i 0,1-0,3% z jedzeniem. W przypadku herbaty biodostępność glinu z naparów wynosiła ok. 0,37% [5] Kwas cytrynowy, dzięki możliwości tworzenia rozpuszczalnych kompleksów, zwiększa wchłanianie, dla preparatów zobojętniających dwukrotnie[6] Zastanawiającą sprawą wynikającą z tej pracy jest to, że przyjmowanie samego tylko kwasu cytrynowego także zwiększało wydalanie glinu, co sugeruje że w jakimś stopniu może on przyspieszyć usuwanie jego nadmiaru z organizmu.
 Cały glin wchłonięty w jelicie cienkim, trafia żyłą wrotną do wątroby, która wydala go z żółcią do jelita grubego, skąd wydostaje się na świat z kałem.
To w połączeniu z niską wchłanialnością powodowało, że glin uznano za bezpieczny dopuszczając jego stosowanie w kosmetykach i lekach. Z drugiej strony było wiadomo że bardzo duże dawki związków tego pierwiastka mogą uszkadzać nerki i układ nerwowy. Ponadto ponieważ co do wchłaniania konkuruje on z wapniem, zażywanie jego soli może przynieść negatywne skutki u osób z osteoporozą lub u dzieci w okresie dojrzewania, które powinny przyjmować dużo wapnia. Ponieważ zaś glin jest bardzo często spotykany zaczęto zastanawiać się, czy aby przewlekła ekspozycja na małe dawki, nie przynosi aby jakiegoś nieprzewidzianego, długofalowego skutku.

Aluminium a Alzheimer
Cała ta sprawa jest bardzo niejasna - niektóre badania sugerowały korelację między narażeniem na aluminium a Alzheimerem a inne nie. Pierwsze doniesienia o neurotoksyczności aluminium dotyczyły wstrzykiwania soli do mózgu lub krwi zwierząt badanych, a więc nie za bardzo zgadzały się z sytuacją rzeczywistą.  Podobne były badania które wykazały podwyższoną zawartość glinu w zmienionych chorobowo tkankach mózgu, zaraz jednak ktoś inny stwierdził że podobne poziomy rejestruje się u osób zdrowych. Częściej obserwowano choroby otępienne u pacjentów dializowanych, narażonych na zatrucie glinem, ale były to głównie encefalopatie toksyczne a zachorowalność na Alzheimera nie wzrastała. Ostatnio pojawiło się kilka metaanaliz wskazujących na przewagę badań potwierdzających związek Al z Alzheimerem, choć nie jest to związek zdecydowany (w sensie - istnieje pewien wpływ ale nie wykazano że glin jest przyczyną bezpośrednią) [7],[8]
Równocześnie Federalny Instytut Oceny Ryzyka w Niemczech opublikował raport w którym korelacja jest uznawana za nieudowodnioną[9]

Jeszcze ciekawiej wyglądają badania między wpływem aluminium przyjmowanego z herbatą na ryzyko tej choroby; kanadyjskie badanie trybu życia nowo zdiagnozowanych chorych nie stwierdziło korelacji zachorowania z piciem herbaty[10] z kolei w badaniu australijskim stwierdzono słaby związek, zarazem nie potwierdzając go dla narażenia na glin w preparatach zobojętniających na zgagę[11] na dokładkę pojawiło się kilka badań wykazujących, że zawarte w herbacie polifenole zmniejszają ryzyko dzięki właściwościom ochronnym [12].

Fluor
Niestety herbata gromadzi w sobie także fluor. Jest to pierwiastek chemiczny z grupy VII Fluorowców, pierwszym w tej grupie, skąd nazwa, będący bliskim krewniakiem chloru. Jego rola w organizmie sprowadza się właściwie do wzmacniania szkliwa zębów, oraz w pewnym stopniu kośćca. Pomaga on wapniowi w przenikaniu do wnętrza szkliwa, tym samym wspomagając odbudowywanie kryształów hydroksyapatytu decydujących o jego twardości. Zatem niedobór fluoru sprzyja uszkodzeniom zębów, ale jak to często bywa, to co w pewnych dawkach pomaga w zbyt dużych szkodzi. Zalecane spożycie wynosi 1 mg/dzień dla dzieci i 4mg/dzień dla dorosłych.
Nadmierna ilość fluoru zmienia strukturę szkliwa, powodując powstanie białych plamek, w których jest ono znacznie bardziej kruche, w ciężkich przypadkach plamki stają się brązowe. Bardziej poważne są skutki na kości - duże ilości fluoru wychwytują wapń z organizmu, odkładając go w kościach w formie fluorku. Kości stają się przez to twardsze i bardziej sztywne, co u dzieci u których kości są zwykle elastyczne może doprowadzać do deformacji w okresie szybkiego wzrostu. Równocześnie takie utwardzone kości stają się bardzo kruche, przez co u dorosłych i ludzi starszych wywołuje to skutki podobne do osteoporozy - częstsze i trudniejsze w leczeniu złamania mimo dużej gęstości tkanki kostnej.
Za maksymalną dopuszczalną dawkę, powyżej której może rozwijać się fluoroza, uważa się 10 mg/dzień[13]

Po świecie od dłuższego czasu krąży plotka, że fluor ogłupia, że powoduje osłabienie woli i większą podatność na manipulację. Powtarza to nawet, bez źródeł, polska Wikipedia. Wszyscy powołują się tu na doświadczenia nazistów, którzy mieli dodawać fluor do wody w obozach koncentracyjnych i gettach aby uczynić Żydów bezwolnymi - problem w tym że nigdzie nie da się znaleźć dla tej informacji potwierdzenia. Były owszem, doświadczenia typu zakażania bakteriami, wstrzykiwania nafty, kwasu siarkowego, ropy i masy innych chemikaliów do krwi, mięśni, otrzewnej - wszystko pod nadzorem nieczułego doktora Mengele. Więźniów gazowano na różne sposoby, sprawdzano jak duże grupy reagują na brak snu przez kilka dni z rzędu, wycinano narządy i sprawdzano jak więźniom się żyje, ale jakoś tak o fluorycznym otępianiu i chemicznych manipulacjach umysłem nic a nic książki historyków opisujące takie eksperymenty nie wspominają. Bodaj po raz pierwszy opowieść pojawiła się w mało wiarogodnym piśmie Nexus, w artykule opartym o zeznania anonimowego szpiega, który nie chce się ujawniać i podać źródeł swych informacji [14] ładne pół wieku po wojnie i od tego czasu mit rozszedł się po świecie. Jak się wydaje jest to tylko przeróbka wcześniejszych mitów mówiących, ze fluoryzacja wody w USA wprowadzona w latach 50. była wynikiem spisku komunistów chcących ogłupić amerykanów i łatwiej skłonić do wprowadzenia marksistowskiej ideologii - gdy jednak czas "polowania na czarownice" w Ameryce się skończył i mówienie o komunistycznych spiskach zaczęło być odbierane jako dziwactwo, zamieniono komunistów na nazistów[15].
Analogiczny mit opowiada się o rosyjskim wojsku i gułagach - fluor dodany do wody miał tłumaczyć wierność Armii Czerwonej i ekscesy jakich się dopuszczała po "wyzwoleniu", z kolei w gułagach miał wywoływać u więźniów schizofrenię, dzięki czemu można ich było zamknąć w odpowiednim zakładzie. Niektórzy powołują się tu na fakt, że fluor jest składnikiem Prozacu - co ma akurat tyle samo sensu co wywodzenie szkodliwości soli z faktu, że zawarty w niej chlor jest składnikiem Domestosu, mimo że pierwiastek i jego związki to dwie różne substancje.

Liście herbaty gromadzą fluor podobnie jak glin - starsze liście zawierają go więcej, młodsze mniej. Jest tutaj ciekawe polskie badanie, sprawdzające zawartość obu pierwiastków w 16 dostępnych na rynku herbatach czarnych, dla fluoru stwierdzono poziomy 30-340 ppm ze średnią 141 +/- 81 ppm, a dla glinu maksymalne poziomy nie przekraczały 1500 ppm, co wobec poziomów z innych badań nie jest tak dużą ilością[16] Spotkałem się też z informacją że zielone herbaty mogą zawierać o połowę więcej fluoru niż czarne, ale nie mogłem znaleźć twardego dowodu. Zawartość fluoru w naparach waha się zwykle w zakresie 0,5-2 mg/l wobec czego 4-5 szklanek odpowiada dziennej zalecanej dawce. Najwyższe poziomy fluorków stwierdza się w herbatach prasowanych "cegła" bardzo popularnych w Tybecie, gdzie sięgają 7 mg/l naparu. Herbata z masłem jest tam bardzo popularna a fusy bywają zjadane z innymi potrawami, w efekcie zaawansowana fluoroza jest tam zjawiskiem częstym - fluoroza zębów dotyczy 51% dzieci poniżej 16 lat, a fluoroza szkieletu 31%. Dzienne pobranie dla osób dorosłych może przekraczać w Tybecie może zatem znacznie przekraczać maksymalny dopuszczalny poziom[17] Wobec faktu że ten typ herbaty zawiera też najwyższe notowane stężenia glinu pozostaje zastanowić się jak to wpływa na umysłowość tybetańskich mnichów. Zważywszy na trwającą od pół wieku cichą walkę z Chińczykami i opór przed zchińszczeniem, jakiegoś osłabienia woli i zwiększonej podatności na manipulację to ja u nich nie widzę.

Z tego co znalazłem wynika, że dodatek cytryny nie większa przenikania fluoru z liści herbacianych do naparu ani biodostępności. Pewien wpływ ma natomiast twardość wody - w twardej wodzie do naparu może przenikać aż o jedną czwartą mniej fluoru[18], co skądinąd uzasadniałoby praktykowane przez niektórych wykorzystywanie do napojów wyłącznie wód źródlanych

Polifenole
Kwestii czy dodatek cytryny do herbaty wpływa na stopień ekstrakcji polifenoli nie udało mi się ustalić, znalazłem jednak informacje że kwaśne środowisko i obecność witaminy C chroni je przed degradacją podczas trawienia, kilkukrotnie zwiększając biodostępność[19], jednak w soku z cytryny jest raczej mało kwasu askorbinowego.Spotkałem się też z informacją, że biodostępność katechin znacznie się zwiększa, jeśli pić herbatę z pieprzem co w niektórych krajach jest popularne[20]

Z innych substancji herbata zawiera też dość dużo manganu, jednak nie przekracza żadnych poziomów toksycznych. Nie znalazłem też informacji aby stwierdzono w niej jakieś szczególnie duże ilości metali ciężkich.

Podsumowując:
Liście herbaty zawierają dużo glinu, pierwiastka wprawdzie nie trującego ale podejrzanego o wpływ na rozwój chorób neurodegradacyjnych. Większość glinu nie przechodzi do roztworu, zaś z tej części jaka się rozpuści 99% nie zostanie wchłonięte. Dodatek cytryny do wody w której zaparza się herbata powoduje nie zbyt duży wzrost rozpuszczalności pierwiastka, jednak ta część jaka znajdzie się w naparze będzie blisko dwukrotnie lepiej wchłanialna.
To czy glin wywołuje chorobę Alzheimera nie jest wciąż jednoznaczne, zatem nie ulegajmy panice gdy ktoś nam wmawia, że to absolutnie pewny związek; jeśli jednak ktoś chce się zabezpieczyć może postarać się ograniczyć codzienną dawkę tego metalu, przez wyeliminowanie naczyń aluminiowych. Jak jednak zaparzać herbatę aby móc jakoś ograniczyć ekspozycję tą drogą?
Wszystkie badania jednoznacznie pokazują, że najwięcej aluminium mają herbaty z liści starych zwłaszcza te z kawałkami gałązek, lepiej więc unikać tanich, gorzkich herbat z grubych listków, a już tym bardziej tanich herbat granulowanych w których na dobrą sprawę nie wiadomo co z listkami jeszcze zostało zmielone. Uwalnianie omawianych pierwiastków do naparu jest stopniowe, dlatego najlepiej jest zaparzać krótko 3-5 minut i oddzielać fusy od naparu - w przypadku herbat w torebkach można po prostu wyjąć torebkę, dla sypanych można zaparzyć w jednym naczyniu i odlać do kubka przez sitko; są też takie wynalazki jak perforowane kapsułki na sznureczku, gdzie sypie się herbatę, zaparza i wyjmuje, albo specjalne dzbanki w przegrodą, którą można oddzielić fusy od napoju. Cytrynę najlepiej dodać po zaparzeniu, dzięki czemu w napoju nie znajdzie się więcej glinu niż zwykle. Można też zastąpić cytrynę innymi dodatkami, na przykład jeśli ktoś ma dostęp, plasterkami pigwy, wprawdzie zawiera ona także kwasy organiczne, ale również pektyny które zasadniczo zmniejszają wchłanianie metali. Ja często dodaję plasterki świeżego korzenia imbiru - świeżo przekrojony korzeń ma lekko cytrynowy zapach i nadaje napojowi intrygujący, piekący smak, a ponadto korzystnie wpływa na krążenie.
Nie wierzmy gdy zapewnia się nas, że dana herbata jest wolna od chemii, bo jest "organiczna" i "ekologiczna" - kumulacja pierwiastków jest jej właściwością gatunkową, nie związaną z rodzajem produkcji ani z tym czy uprawiają ją biedni rolnicy czy wielkie korporacje.

Zastanawia mnie jak na zawartość tych metali wpływa stosowane w tradycji chińskiej krótkotrwałe przepłukiwanie listków herbaty niewielką ilością wrzątku - najwięcej aluminium jest w zewnętrznych warstwach liścia więc powinno być spłukiwane. Badań na ten temat nie znalazłem.


Jako ciekawostkę dodam że nie tylko herbata kumuluje omawiane pierwiastki - bardzo dużo glinu gromadzą też rośliny z rodzaju Symplocos, w tym gatunek Symplocos Racemosa nazywany nawet przez tubylców drzewem ałunowym i wykorzystywanym jako źródło zaprawy do farbowania tkanin. Roślinę jako jedno z górskich azjatyckich ziół dodaje się do kosmetyków i mieszanek ziołowych (na przykład w serii Himalaya).

Uff...! Trzy tygodnie nie mogłem skończyć tego wpisu.
-------------
ResearchBlogging.orgŹródła:


[1] Gomez-Ramirez, M., Higgins, B., Rycroft, J., Owen, G., Mahoney, J., Shpaner, M., & Foxe, J. (2007). The Deployment of Intersensory Selective Attention Clinical Neuropharmacology, 30 (1), 25-38 DOI: 10.1097/01.WNF.0000240940.13876.17
[2] Carr, H. P.; Lombi, Enzo; Küpper, Hendrik; McGrath, Steve P.; Wong, Ming H. "Accumulation and distribution od aluminium and other element in tea (Camellia silesins) leaves" Agronomie 23 (2003) , pp. 705 710
[3] Njogu Paul Mwangi, Determination of heavy metals in tea leaves, their infusions and effects of citric acid on thei extraction, praca na stronach Kenyatta Uniwersity
[4] Diego Armando Bárcena-Padilla, Marisela Bernal-González, Amalia Panizza-de-León, Rolando Sal-vador García-Gómez, Carmen Durán-Domínguez-de-Bazúa (2011). Aluminum Contents in Dry Leaves and Infusions of Commercial Black and Green Tea Leaves: Effects of Sucrose and Ascorbic Acid Added to Infusions Natural Resources, 2, 141-145 DOI: 10.4236/nr.2011.23019
[5] Yokel RA , Florene RL (2008). Aluminum bioavailability from tea infusion Food Chem Toxicol DOI: 10.1016/j.fct.2008.09.041
[6] Slanina P, Frech W, Ekström LG, Lööf L, Slorach S, & Cedergren A (1986). Dietary citric acid enhances absorption of aluminum in antacids. Clinical chemistry, 32 (3), 539-41 PMID: 3948402
[7] Krewski D , Cham RA , Nieboer E , Borchelt D , Cohen J , Harry J , Kacew S , Lindsay J , Mahfouz AM , Rondeau V (2007). Human health risk assessment for aluminium, aluminium oxide, and aluminium hydroxide. J Toxicol Environ Health B Crit Rev DOI: 10.1080/10937400701597766
[8] Ferreira PC , Piai Kde , Takayanagui AM , Segura-Muñoz SI (2008). Aluminum as a risk factor for Alzheimer's disease Ap Lat Am Enfermagem. DOI: 10.1590/S0104-11692008000100023
[9] http://www.bfr.bund.de/cm/343/keine_alzheimer_gefahr_durch_aluminium_aus_bedarfsgegenstaenden.pdf
[10] Rogers MA , Simon DG . A preliminary study of dietary aluminium intake and risk of Alzheimer's diesease , Age Ageing. 1999 Mar; 28 (2) :205-9.
[11] Broe GA , Henderson AS , Creasey H , Mccusker E , Korten AE , Jorm AF , Longley W , Anthony JC . A case-control study of Alzheimer's disease in Australia, Neurology. 1990 Nov; 40 (11) :1698-707
[12] Bastianetto S, Yao ZX, Papadopoulos V, & Quirion R (2006). Neuroprotective effects of green and black teas and their catechin gallate esters against beta-amyloid-induced toxicity. The European journal of neuroscience, 23 (1), 55-64 PMID: 16420415

 F

[13] http://en.wikipedia.org/wiki/Dental_fluorosis

[14]  http://www.politifact.com/florida/statements/2011/oct/06/critics-water-fluoridation/truth-about-fluoride-doesnt-include-nazi-myth/
[15] http://onespeedbikerpolitico.blogspot.com/2010/05/debunking-fluoride-use-by-nazis.html
[16]  Nabrzyski M, & Gajewska R (1995). Aluminium and fluoride in hospital daily diets and in teas. Zeitschrift fur Lebensmittel-Untersuchung und -Forschung, 201 (4), 307-10 PMID: 8525696
[17] Cao J, Bai X, Zhao Y, Liu J, Zhou D, Fang S, Jia M, & Wu J (1996). The relationship of fluorosis and brick tea drinking in Chinese Tibetans. Environmental health perspectives, 104 (12), 1340-3 PMID: 9118877
[18] Şükrü Kalaycı, Güler Somer,  Factor affecting the extraction fluoride  from tea, Vol. Fluoride. 36 nr 4 267-270 research from 2003 r. report 267 
[19] Peters CM, Green RJ, Janle EM, & Ferruzzi MG (2010). Formulation with ascorbic acid and sucrose modulates catechin bioavailability from green tea. Food research international (Ottawa, Ont.), 43 (1), 95-102 PMID: 20161530
[20] http://inhumanexperiment.blogspot.com/2009/01/how-black-pepper-increases.html
 
- Opinia organizacji zajmującej się chorobą Alzeimera:
http://alzheimers.org.uk/site/scripts/documents_info.php?documentID=99
- obszerny przegląd w pracy:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2449821/
- przegląd badań na temat herbaty:
http://lpi.oregonstate.edu/infocenter/phytochemicals/tea/
- rośliny akumulujące glin:
 http://findarticles.com/p/articles/mi_hb3474/is_2_68/ai_n28945288/