Antiravintoaineet vaikuttavat tuotteiden ravitsemukselliseen laatuun

Saamme tarvitsemamme ravintoaineet päivittäin nauttimastamme ruuasta. Eri ruokien ravitsemuksellisessa laadussa on eroja, eikä olekaan yhdentekevää mitä ruokaa lautaselle valitsemme. Se, miten hyvin pystymme hyödyntämään ruuan sisältämät ravintoaineet, vaikuttavaa ravitsemukselliseen laatuun. Antiravintoaineet vähentävät ravintoaineiden imeytyvyyttä, mutta tieto niiden merkittävyydestä on vielä puutteellinen. 

Antiravintoaineet ovat yhdisteitä, joita löytyy käyttämistämme elintarvikkeista. Pääasiallisesti niitä löytyy kasvikunnan tuotteista, mutta esimerkiksi proteaasi-inhibiittoreita löytyy myös eläinkunnan tuotteista. Antiravintoaineet ovat kaksiteräinen miekka: toisaalta osalla on havaittu olevan terveyttä edistäviä vaikutuksia, mutta samalla ne häiritsevät tärkeiden ravintoaineiden saatavuutta elimistössä. NEPGa-hankkeessa pyritään yhdistämään ravitsemuksellinen laatu tuotteiden ympäristövaikutukseen. Ravitsemuksen huomioivassa elinkaarilaskennassa antiravintoaineet luovat haasteita, koska osa niistä vähentää ravinteiden pilkkoontumista tai imeytymistä ruuansulatuksessa luoden epätarkkuutta ravitsemuslaskentaan. Lisähaasteita tuo elintarvikkeiden prosessoinnin vaikutus antiravintoaineiden aktiivisuuteen. Esimerkiksi osa lektiineistä ja proteaasi-inhibiittoreista ovat herkkiä niitä tuhoavalle kuumentamiselle, toiset taas kestävät korkeita lämpötiloja paremmin. Lajien sisällä lajikkeiden väliset erot sekä kasvuolosuhteet saavat aikaan vaihtelua antiravintoaineiden määrissä. Näin ollen yleisien sääntöjen määrittäminen ei ole yksinkertaista. Alla on kerrottu tarkemmin ravintoaineiden biosaatavuuteen vaikuttavista antiravintoaineista ja miten ne voivat vaikuttaa ravitsemuslaskelmiin.

Proteaasi-inhibiittorit

Kasvit tuottavat lukuisia erilaisia proteaasi-inhibiittoreita taisteluun kasveja syöviä hyönteisiä ja muita eläimiä vastaan. Trypsiini, kymotrypsiini ja elastaani ovat haiman tuottamia ruuansulatusentsyymejä, jotka pilkkovat yhdessä pepsiinin kanssa ruuasta saatavia proteiineja pieniksi peptideiksi ja aminohapoiksi. Nämä pieniksi pilkotut peptidit ja aminohapot pystyvät imeytymään ruuansulatuskanavasta verenkiertoon. Mikäli proteiineja pilkkovien entsyymien toiminta estyy, jää ruuasta saatavaa proteiinia hyödyntämättä. Kasvit sisältävät inhibiittoreita kaikille edellä mainituille proteaaseille. Osa inhibiittoreista ei ole spesifisiä, vaan ne voivat inhiboida samaan aikaan useampaa proteaasia. Merkittävät määrät proteaasi-inhibiittorit saadaan vilja- ja palkokasveista.

Proteaasi-inhibiittoriaktiivisuuksia mitataan usein in vitro, jolloin nämä mittaukset eivät suoraan ole verrannollisia siihen, mitä ruuansulatuksessa tapahtuu. Niillä voidaan kuitenkin tutkia eri käsittelyjen vaikutusta inhibitioaktiivisuuteen ja vertailla eri ruoka-aineiden eroja. Lisäksi voidaan hyödyntää ns. keinotekoista ruuansulatusta, jonka avulla voidaan mitata proteiinien pilkkoontumisastetta. Paljonko sitten tarvitsee syödä vaikkapa papuja, jotta proteiinien imeytyminen estyy? On arvioitu, että raakoja soijapapuja pitäisi syödä noin 100 grammaa päivässä ja linssejä noin 200 grammaa, jotta kaikki trypsiini ja kymotrypsiini olisi inaktivoitu ruuansulatuskanavassa. Kuitenkin palkokasvit syödään pääsääntöisesti kypsennettynä, josta päästäänkin ravitsemuslaskelmia monimutkaistavaan ongelmaan.

Ruuan raaka-aineet ovat pääsääntöisesti prosessoitu jollain tavalla. Tällaisia prosessointitapoja ovat esimerkiksi keittäminen, mikrossa tai uunissa kypsentäminen, paistaminen, liottaminen, fermentointi ja idätys. Tämä koskee erityisesti palkokasveja ja viljoja, joista merkittävä osa inhibiittoreistakin saataisiin. Kuitenkaan kaikki käsittelyt eivät vaikuta inhibiittoreihin samalla tavalla. Esimerkkinä voidaan ottaa kikherne: niin raakana kuin liotettuna kikherneen proteaasi-inhibiittori pysyy aktiivisena, mutta keitettynä inhibitioaktiivisuus katoaa kokonaan. Sen sijaan, jos kikhernettä paahdetaan 120 asteessa vartin ajan, inhibitioaktiivisuudesta häviää vain noin 30 %. Palkokasveja voidaan myös jossain tapauksessa syödä raakana, kuten vihreitä herneitä. Eri kehitysasteen pavuissa kuitenkin voi olla eri määriä proteaasi-inhibiittoreita, joten suoria johtopäätöksiä ei voida tehdä tutkimusten perusteella, joissa on käytetty tuleentuneita papuja. Lisää epävarmuustekijöitä tuo myös lajikkeiden väliset erot, jotka saattavat olla merkittäviä lajin sisällä. Toisena esimerkkinä voidaan ottaa leivät. Vehnäleivän trypsiiniä inhiboiva vaikutus pysyy samana kuin jauhoissa kun aktiivisuutta on mitattu in vitro -digestiokokein. Samassa kokeessa taas ruisleivässä trypsiiniä inhiboiva vaikutus väheni, kun jauhoista tehtiin leipää. 

Fytiinihappo

Fytiinihappo saostaa kaksiarvoisia mineraaleja kuten kalsiumia, rautaa ja sinkkiä. Se myös vaikuttaa negatiivisesti proteiinien ja tärkkelyksen imeytymiseen. Fytiinihappoa esiintyy erityisesti palkokasveilla ja viljoilla, joissa se toimii fosforivarastona. Fytiinihapon määrät vaihtelevat lajien, kasvuolosuhteiden ja maaperän mukaan. Esimerkiksi fosforilannoitteen määrä vaikuttaa fytiinihapon määrään. Fytiinihapoilla on myös myönteisiä terveydellisiä ominaisuuksia, mutta ravitsemuslaskelmissa sillä on merkitystä nimenomaan mineraalien imeytymisen kannalta. Fytiinihapon huomioon ottaminen on tärkeää raudan saannin suhteen, erityisesti mikäli ruokavalio siirtyy kohden kasvispainotteista ruokavaliota.

Viljoilla fytiinihappoa esiintyy pääasiassa kuorikerroksessa, jolloin sen määrä voi vähentyä jauhamisen yhteydessä. Pavuilla puolestaan fytiinihappoa voi rikastua proteiinijakeisiin johtuen fytiinihapon sitoutumisesta proteiineihin, mutta myös pavuilla kuoren poistaminen voi vähentää fytiinihapon määrää. Joissain tapauksissa, kuten lupiinin siemenissä, kuoren poistaminen voi jopa lisätä fytiinihapon pitoisuutta verrattuna kokojyvään, koska suurin osa fytiinihaposta sijaitsee siemenen sisäkerroksessa. Vedessä liottaminen, idättäminen ja fermentointi vähentävät fytiinihapon määrää merkittävästi. Esimerkiksi ohran mallastaminen hävittää fytiinihapon lähes kokonaan. Sen sijaan kuumentaminen ei pääsääntöisesti ole kovin tehokas menetelmä fytiinihapon määrän vähentämiseen. Lisäksi voidaan käyttää pääasiassa bakteeri- tai hiivaperäisiä fytaasientsyymejä pilkkomaan fytaasia. Fytiinihapon vaikutuksen huomioiminen ravinteiden, erityisesti raudan, sinkin ja kalsiumin imeytymisen osalta, on tärkeää ravitsemuksellisen laadun arvioinnissa. Tällöin kohteena pitäisi olla käyttövalmis tuote, koska käsittely vaikuttaa merkittävästi fytiinihapon määriin. Valmiita laskennallisia arvoja onkin vaikea määrittää johtuen monista fytiinihapon pitoisuuksiin vaikuttavista muuttujista.  

Tanniinit

Kondensoituneet tanniinit kuuluvat fenoleihin, joilla on terveyttä edistäviä ominaisuuksia. Tanniinien epätoivotut ominaisuudet taas liittyvät niiden kykyyn sitoutua proteiineihin, tärkkelykseen ja muihin makromolekyyleihin vaikeuttaen niiden imeytymistä. Tanniinit häiritsevät joidenkin mineraalien ja vitamiinien, kuten A- ja B₁₂-vitamiinien sekä raudan, imeytymistä. Tanniinien pitoisuudet voivat vaihdella runsaastikin riippuen käytetystä lajikkeesta.

Lektiinit

Lektiinit ovat yleisiä kasvien tuottamia yhdisteitä, jotka kestävät hyvin ruuansulatuselimistön olosuhteita ja entsyymejä. Lektiinit sitoutuvat sokereihin, joko spesifisesti tiettyyn sokeriin tai useampiin eri sokereihin erilaisella affiniteetilla. Esimerkiksi kypsentämättömät pavut voivat aiheuttaa ruokamyrkytyksen kaltaisia oireita juuri lektiinien takia. Hyvin raportoituja tapauksia liittyy esimerkiksi huonosti kypsennettyjen kidneypapujen syöntiin. Kuten muidenkin antiravintoaineiden kanssa, lektiineillä on havaittu myös terveyttä edistäviä ominaisuuksia. Lektiinien vaikutus ravinteiden imeytymiseen on pääasiassa epäsuoraa. Lektiinien sitoutuessa ruuansulatuskanavan pintasolukkoon, ne häiritsevät ravinteiden siirtymistä verenkiertoon. Jatkuvan altistuksen on koe-eläimillä todettu vähentävän suolen pinnan pinta-alaa. Lektiinit voidaan kuitenkin tuhota riittävällä kuumentamisella. Sen sijaan liian lyhyt tai liian matalassa lämpötilassa tapahtuva kypsennys saattaa päinvastoin lisätä joidenkin lektiinien aktiivisuutta. Kypsennettynä syötävien ruokien tapauksessa lektiineillä tuskin on suurta merkitystä laskettaessa ravintoaineiden saantia. Tämä on merkityksellistä koska pavut ja viljat sisältävät runsaasti lektiinejä, mutta niitä syödään pääasiassa kypsennettynä, jolloin lektiinit inaktivoituvat. Sen sijaan lektiineillä saattaa olla merkitystä raakana tai osittain kypsennettävien ruokien ravitsemuslaskelmissa. Tällaisia voisivat olla esimerkiksi pähkinät, mutta on vaikeaa arvioida, onko saatavilla määrillä todellista merkitystä tasapainoisessa ruokavaliossa.

Oksalaatit

Oksalaatit esiintyvät ruuassa joko liukoisena tai liukenemattomassa muodossa. Oksalaatit myötävaikuttavat munuaiskivien synnyssä ja näin ollen liiallista oksalaatin saamista pitääkin välttää. Ravitsemuslaskennan kannalta olennaista on liukoinen oksalaatti, koska se voi sitoa kalsiumia, rautaa ja magnesiumia estäen näiden ravintoaineiden imeytymisen. Oksalaatin pitoisuudet kasveissa ovat yleensä melko vähäisiä, mutta jotkin kasvit sisältävät sitä runsaasti. Tällaisia Suomessa käytettyjä kasveja ovat mm. pinaatti, raparperi, amarantti, tee, tattari ja suklaa. Keittäminen vähentää merkittävästi liukoisen oksalaatin määrää rikkomalla solukkoa, jolloin oksalaatti pääsee liukenemaan keitinveteen. Toinen, teollisessa käytössä mahdollinen tapa oksalaatin pitoisuuden vähentämiseen on oksalaattia hajottavan entsyymin käyttö. Myös fermentaatio saattaa joissain tapauksissa vähentää oksalaatin määriä.   

Antiravintoaineiden merkityksen arviointi ravinteiden saatavuuteen ei siis ole aivan yksinkertaista. Eri tuotteet eroavat suuresti käytetyn raaka-aineen ja valmistusmenetelmien osalta eikä näin ollen suoraviivaista yleispätevää laskentatapaa voida käyttää. Osittain tähän haasteeseen pureudumme myös NEPGa-hankkeen parissa. Vaikka tietoa ei vielä ole riittävästi, voidaan joitain antiravintoaineiden vaikutuksia mahdollisesti ottaa jo nyt huomioon.   

Blogin kirjoittamisessa on hyödynnetty seuraavia lähteitä:

Feizollahi E., et. al. (2021) Food Research International 143:110284

Kårlund A., et. al. (2021) Healthcare 9:1002

Vasconcelos I. M. & Oliveira J. T. A. (2004) Toxicon 44:385-403

Kostekli M. & Karakaya S. (2017) Food Chemistry 224:62-68

Frias J., et. al. (2000) Eur. Food Res. Technol. 210:340-345

Chung K-T., et. al. (1998) Trends in Food Science & Technology 9:168-175