אנטי-נוטריאנט

אנטי-נוטריאנט הוא תרכובת טבעית ממוצא צמחי או תרכובת סינתטית המפריעה לספיגה של חומרים מזינים. מחקרי תזונה מתמקדים באנטי-נוטריאנטים הנמצאים בדרך כלל במקורות מזון ומשקאות, כגון תרופות או כימיקלים המופיעים באופן טבעי במזון ממוצא צמחי, או בצריכת יתר של החומרים המזינים ממקורות מזון אלה. האנטי-נוטריאנטים פועלים בשני מנגנונים: הקשרותם לוויטמינים ומינרלים במזון ועל ידי כך מניעת ספיגתם בתהליך העיכול, או עיכוב פעילותם של אנזימים חיוניים לעיכול. מחקרים של השנים האחרונות מציעים שלחומרים אנטי-נוטריאנטים יש גם תכונות מיטיבות לבריאות האדם. החומרים האנטי-נוטריאנטים פועלים במספר מנגנונים. המנגנון הנפוץ ביותר הוא התקשרות למרכיבים חיוניים במזון בתהליך המכונה כלציה. זהו תהליך בלתי הפיך של קשירת יונים דו-ערכיים. מנגנון שני הידוע כפעילות של אנטי-נוטריאנט הוא הפעלת גורם שמונע ספיגה של חומרים הכרחיים מן המזון, כמו גלוקוזאינולטים (Glucosinolate) המכילים תיוציאנט, המונעים ספיגה של יוד. חומרים אלה מכונים חומרים גויטרוגניים- Goitrogen. מנגנון נוסף הוא מנגנון של עיכוב אנזימים במערכת העיכול, ליפאזות, פרוטאזות ועמילאזות. הטאנינים הם אנטי-נוטריאנטים בעלי אפקט כפול, כקושרי יונים וכמשקעי חלבונים. לחומצה פיטית יש זיקה חזקה למינרלים כמו סידן, מגנזיום, ברזל, נחושת ואבץ. הפיטאטים הקושרים מתכות דו-ערכיות אלה שוקעים, ועל ידי כך הופכים המינרלים אלה לבלתי זמינים לספיגה במעי הדק. חומצות פיטיות נפוצות בקליפות של אגוזים, זרעים ודגנים ובעלות חשיבות רבה בחקלאות ובהזנת בעלי חיים בהיותה עשירה בזרחן )60-90% מן הזרחן בצמח מצוי בחומצה הפיטית שבזרעים) החשוב בתהליכי הנביטה של זרעים. נוכחות של פיטטים מהווה בעיה אצל בני אדם ובעלי חיים בעלי קיבה אחת שאינם מיצרים את האנזים פיטאזה (Phytase) המפרק את החומצה הפיטית על ידי הידרוליזה. חומצה אוקסלית ומלחי אוקסלאט קיימים בצמחים רבים ובכמויות משמעותיות במיוחד בצמחי ריבס, תה, תרד, פטרוזיליה ורגלת הגינה. אוקסלאטים נקשרים לסידן, מגנזיום וברזל ומונעים את ספיגתם בגוף. גלוקוזאינולטים (Glucosinolate) הם מולקולות ממוצא צמחי שנוצרו מגלוקוזה וחומצות אמינו המכילות חנקן וגופרית. הם מונעים את ספיגת היוד מן המזון ועל ידי כך משפיעים על תפקוד בלוטת התריס. נחשבים לגויטרוגנים Goiterogenic. מצויים בצמחים ממשפחת המצליבים כמו, ברוקולי, נבטי כרוב ניצנים,, כרוב, חרדל השדה, צנוניות וכרובית. טעמם מריר והם מעניקים לצמחים עמידות בפני חרקים. הפלבנואידים, הם קבוצה של תרכובות פוליפנוליות (Polyphenol) הכוללות טאנינים. תרכובות אלו בעלות פעילויות מרובות כאנטי-נוטריאנטים: הן מתקשרות למתכות ברזל ואבץ ומפחיתות את ספיגתם. הן מעכבות אנזימי עיכול והן עשויות גם לגרום לשיקוע של חלבונים. הספונינים הם גליקוזידים בצמחים שעשויים לפעול כנוגדי תיאבון מסוג Antifeedant. אלו הם גורמים המעוררים תחושה של דחייה מהמזון כתוצאה מטעמי לוואי לא נעימים. מעכבי פרוטאז הם חומרים המעכבים את הפעולות של טריפסין, פפסין ופרוטאזות אחרות במעיים, ומונעים את העיכול והספיגה של חומצות האמינו. למשל, מעכב אנזים הטריפסין ע"ש באומן-בירק (Bowman-Birk enzyme) הנמצא בפולי סויה. כמה אנזימים מעכבי טריפסין (trypsin inhibitors) ולקטינים נמצאים בקטניות ומפריעים לעיכול. מעכבי ליפאז מפריעים לאנזימים מפרקי שומנים, למשל הליפאזה שמופרש מהלבלב בבני אדם. מעכבי עמילאז מונעים את פעולתם של אנזימים המפרקים את הקשרים הגליקוזידיים של עמילנים ופחמימות מורכבות אחרות, ומונעים שחרור של חד-סוכרים. בדומה למעכבי ליפאז, הם משמשים כחומרי עזר לדיאטה וטיפול בהשמנת יתר. הם קיימים בסוגים רבים של שעועית; מעכבי עמילאז זמינים מסחרית מופקים משעועית לבנה. צריכה מופרזת של סיבים תזונתיים עלולה להפחית את זמן המעבר דרך המעיים ועל ידי כך לא לאפשר ספיגת החומרים החיוניים להזנה תקינה של האדם. השפעה זו לרוב אינה נראית בפועל וניתן לייחס הפחתה של מינרלים שנספגים בעיקר לחומצות הפיטיות במזון סיבי. מזונות עשירים בסידן הנאכלים בו-זמנית עם מזונות המכילים ברזל יכולים להפחית את כושר ספיגת הברזל על ידי החלבון DMT1 המשמש להובלת הברזל. חלבון זה עלול להיות מעוכב על ידי יוני סידן. אבידין הוא אנטי-נוטריאנט שנמצא בצורה פעילה בחלבוני ביצה גולמיים. הוא נקשר לביוטין - (ויטמין B7) ועלול לגרום למחסורו בבעלי חיים ובמקרים קיצוניים בבני אדם. לאורך ההיסטוריה גידלו בני אדם יבולים במטרה להשיג מזונות עם רמות נמוכות של אנטי-נוטריאנטים על ידי כך שהם סיגלו לעצמם תהליכי שטיפה ובישול שמסירים אנטי-נוטריאנטים מחומרי הגלם, ועל מנת להגביר את הזמינות הביולוגית של חומרים מזינים במזונות בסיסיים כמו קסאוה, המשמש מקור לפחמימות לאוכלוסיית נרחבות ביבשת אפריקה. שיטות עיבוד כאלה נמצאות בשימוש נרחב בחברות שבהן דגנים וקטניות מהווים חלק עיקרי מהתזונה שלהן. דוגמה חשובה לעיבוד כזה היא תסיסה של קסאווה לייצור קמח הקסאווה. תסיסה זו מפחיתה את רמות הרעלנים בפקעות. השיטות הטכנולוגיות הנפוצות להפחתת האנטי-נוטריאנטים הן: תסיסה, השרייה, הנבטה, בישול, אקסטרוזיה, טיפול אנזימטי באנזים פיטאזה (Phytase), כמו גם טיפוח של זנים עם רמות מינרלים גבוהות. שיטות מסורתיות רבות של הכנת מזון כגון. נביטה, בישול ותסיסה, מחזקים את האיכות התזונתית של מזונות צמחיים באמצעות הפחתת נוגדי תזונה מסוימים כגון חומצה פיטית, פוליפנולים וחומצה אוקסלית. Cammack, Richard; Atwood, Teresa; Campbell, Peter; Parish, Howard; Smith, Anthony; Vella, Frank; Stirling, John, eds. (2006). "Aa". Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology. Cammack, Richard (Rev. ed.). Oxford: Oxford University Press. p. 47. doi:10.1093/acref/9780198529170.001.0001. ISBN 9780198529170. OCLC 65467611. Päivi Ekholm, Liisa Virkki, Maija Ylinen, Liisa Johansson, The effect of phytic acid and some natural chelating agents on the solubility of mineral elements in oat bran, Food Chemistry 80, 2003-02, עמ' 165–170 doi: 10.1016/S0308-8146(02)00249-2 Encyclopedia of Human Nutrition, ScienceDirect (באנגלית) Rehana Salim, Iqra Bashir Nehvi, Rakeeb Ahmad Mir, Anshika Tyagi, Sajad Ali, Owais M. Bhat, A review on anti-nutritional factors: unraveling the natural gateways to human health, Frontiers in Nutrition 10, 2023-08-31 doi: 10.3389/fnut.2023.1215873 Mrinal Samtiya, Rotimi E. Aluko, Tejpal Dhewa, Plant food anti-nutritional factors and their reduction strategies: an overview, Food Production, Processing and Nutrition 2, 2020-03-06 doi: 10.1186/s43014-020-0020-5 Glucosinolate - an overview | ScienceDirect Topics, www.sciencedirect.com Goitrogen - an overview | ScienceDirect Topics, www.sciencedirect.com Antinutrients - an overview | ScienceDirect Topics, www.sciencedirect.com Ekholm P, Virkki L, Ylinen M, Johansson L (פבר' 2003). "The effect of phytic acid and some natural chelating agents on the solubility of mineral elements in oat bran". Food Chemistry. 80 (2): 165–70. doi:10.1016/S0308-8146(02)00249-2. {{cite journal}}: (עזרה) Cheryan M (1980). "Phytic acid interactions in food systems". Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 13 (4): 297–335. doi:10.1080/10408398009527293. PMID 7002470. Phytic Acid - an overview | ScienceDirect Topics, www.sciencedirect.com Dolan LC, Matulka RA, Burdock GA (בספטמבר 2010). "Naturally occurring food toxins". Toxins. 2 (9): 2289–332. doi:10.3390/toxins2092289. PMC 3153292. PMID 22069686. {{cite journal}}: (עזרה) Glucosinolate - an overview | ScienceDirect Topics, www.sciencedirect.com Marco Possenti, Simona Baima, Antonio Raffo, Alessandra Durazzo, Anna Maria Giusti, Fausta Natella, Glucosinolates in Food, Cham: Springer International Publishing, 2016, עמ' 1–46, ISBN 978-3-319-26479-0. (באנגלית) [Trends in Food Science & Technology, 2021 Glucosinolate], https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/glucosinolate, ‏2021 Beecher GR (באוקטובר 2003). "Overview of dietary flavonoids: nomenclature, occurrence and intake". The Journal of Nutrition. 133 (10): 3248S–3254S. doi:10.1093/jn/133.10.3248S. PMID 14519822. {{cite journal}}: (עזרה) Karamać M (בדצמבר 2009). "Chelation of Cu(II), Zn(II), and Fe(II) by tannin constituents of selected edible nuts". International Journal of Molecular Sciences. 10 (12): 5485–97. doi:10.3390/ijms10125485. PMC 2802006. PMID 20054482. {{cite journal}}: (עזרה) Adamczyk B, Simon J, Kitunen V, Adamczyk S, Smolander A (באוקטובר 2017). "Tannins and Their Complex Interaction with Different Organic Nitrogen Compounds and Enzymes: Old Paradigms versus Recent Advances". ChemistryOpen. 6 (5): 610–614. doi:10.1002/open.201700113. PMC 5641916. PMID 29046854. {{cite journal}}: (עזרה) Moses T, Papadopoulou KK, Osbourn A (2014). "Metabolic and functional diversity of saponins, biosynthetic intermediates and semi-synthetic derivatives". Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. 49 (6): 439–62. doi:10.3109/10409238.2014.953628. PMC 4266039. PMID 25286183. Sparg SG, Light ME, van Staden J (באוקטובר 2004). "Biological activities and distribution of plant saponins". Journal of Ethnopharmacology. 94 (2–3): 219–43. doi:10.1016/j.jep.2004.05.016. PMID 15325725. {{cite journal}}: (עזרה) Difo VH, Onyike E, Ameh DA, Njoku GC, Ndidi US (בספטמבר 2015). "Changes in nutrient and antinutrient composition of Vigna racemosa flour in open and controlled fermentation". Journal of Food Science and Technology. 52 (9): 6043–8. doi:10.1007/s13197-014-1637-7. PMC 4554638. PMID 26345026. {{cite journal}}: (עזרה) Jack N. Losso, The Biochemical and Functional Food Properties of the Bowman-Birk Inhibitor, Critical Reviews in Food Science and Nutrition 48, 2008-01-02, עמ' 94–118 doi: 10.1080/10408390601177589 Tan-Wilson AL, Chen JC, Duggan MC, Chapman C, Obach RS, Wilson KA (1987). "Soybean Bowman-Birk trypsin isoinhibitors: classification and report of a glycine-rich trypsin inhibitor class". J. Agric. Food Chem. 35 (6): 974. doi:10.1021/jf00078a028. Gilani GS, Cockell KA, Sepehr E (במאי 2005). "Effects of antinutritional factors on protein digestibility and amino acid availability in foods". Journal of AOAC International. 88 (3): 967–87. doi:10.1093/jaoac/88.3.967. PMID 16001874. {{cite journal}}: (עזרה) Heck AM, Yanovski JA, Calis KA (במרץ 2000). "Orlistat, a new lipase inhibitor for the management of obesity". Pharmacotherapy. 20 (3): 270–9. doi:10.1592/phco.20.4.270.34882. PMC 6145169. PMID 10730683. {{cite journal}}: (עזרה) Rui Gonçalves, Nuno Mateus, Victor de Freitas, Inhibition of α-amylase activity by condensed tannins, Food Chemistry 125, 2011-03, עמ' 665–672 doi: 10.1016/j.foodchem.2010.09.061 Ann Barrett, Tshinanne Ndou, Christine A. Hughey, Christine Straut, Amy Howell, Zifei Dai, Gonul Kaletunc, Inhibition of α-Amylase and Glucoamylase by Tannins Extracted from Cocoa, Pomegranates, Cranberries, and Grapes, Journal of Agricultural and Food Chemistry 61, 2013-02-08, עמ' 1477–1486 doi: 10.1021/jf304876g Preuss HG (ביוני 2009). "Bean amylase inhibitor and other carbohydrate absorption blockers: effects on diabesity and general health". Journal of the American College of Nutrition. 28 (3): 266–76. doi:10.1080/07315724.2009.10719781. PMID 20150600. {{cite journal}}: (עזרה) "Fiber". Linus Pauling Institute (באנגלית). 2014-04-28. ארכיון מ-2018-04-14. נבדק ב-2018-04-15. Coudray C, Demigné C, Rayssiguier Y (בינואר 2003). "Effects of dietary fibers on magnesium absorption in animals and humans". The Journal of Nutrition. 133 (1): 1–4. doi:10.1093/jn/133.1.1. PMID 12514257. {{cite journal}}: (עזרה) Bryan Mackenzie, M. L. Ujwal, Min-Hwang Chang, Michael F. Romero, Matthias A. Hediger, Divalent metal-ion transporter DMT1 mediates both H+ -coupled Fe2+ transport and uncoupled fluxes, Pflügers Archiv - European Journal of Physiology 451, 2006-01, עמ' 544–558 doi: 10.1007/s00424-005-1494-3 Scheers N (במרץ 2013). "Regulatory effects of Cu, Zn, and Ca on Fe absorption: the intricate play between nutrient transporters". Nutrients. 5 (3): 957–70. doi:10.3390/nu5030957. PMC 3705329. PMID 23519291. {{cite journal}}: (עזרה) Miranda JM, Anton X, Redondo-Valbuena C, Roca-Saavedra P, Rodriguez JA, Lamas A, Franco CM, Cepeda A (בינואר 2015). "Egg and egg-derived foods: effects on human health and use as functional foods". Nutrients. 7 (1): 706–29. doi:10.3390/nu7010706. PMC 4303863. PMID 25608941. {{cite journal}}: (עזרה) Poissonnier LA, Simpson SJ, Dussutour A (2014-11-13). "Observations of the "egg white injury" in ants". PLOS ONE. 9 (11): e112801. Bibcode:2014PLoSO...9k2801P. doi:10.1371/journal.pone.0112801. PMC 4231089. PMID 25392989. Baugh CM, Malone JH, Butterworth CE (בפברואר 1968). "Human biotin deficiency. A case history of biotin deficiency induced by raw egg consumption in a cirrhotic patient". The American Journal of Clinical Nutrition. 21 (2): 173–82. doi:10.1093/ajcn/21.2.173. PMID 5642891. {{cite journal}}: (עזרה) Chavan JK, Kadam SS (1989). "Nutritional improvement of cereals by fermentation". Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 28 (5): 349–400. doi:10.1080/10408398909527507. PMID 2692608. Phillips RD (בנובמבר 1993). "Starchy legumes in human nutrition, health and culture". Plant Foods for Human Nutrition. 44 (3): 195–211. doi:10.1007/BF01088314. PMID 8295859. {{cite journal}}: (עזרה) Oboh G, Oladunmoye MK (2007). "Biochemical changes in micro-fungi fermented cassava flour produced from low- and medium-cyanide variety of cassava tubers". Nutrition and Health. 18 (4): 355–67. doi:10.1177/026010600701800405. PMID 18087867. Edward J. Mullaney, Catherine B. Daly, Abul H.J. Ullah, Advances in phytase research, כרך 47, Elsevier, 2000, עמ' 157–199, ISBN 978-0-12-002647-0. (באנגלית) M. J. R. Nout, Processed weaning foods for tropical climates, International Journal of Food Sciences and Nutrition 43, 1993-01, עמ' 213–221 doi: 10.3109/09637489309027545 Hotz C, Gibson RS (באפריל 2007). "Traditional food-processing and preparation practices to enhance the bioavailability of micronutrients in plant-based diets". The Journal of Nutrition. 137 (4): 1097–100. doi:10.1093/jn/137.4.1097. PMID 17374686. {{cite journal}}: (עזרה)