Biološka aktivnost i djelovanje cimeta kao začina i dodatka prehrani

Cimetovac izvor cimeta

Naziv cimet podrazumijeva začin i koru s grana cimetovca koji potječe sa Sri Lanke (bivši Cejlon), ali se danas uzgaja u većini toplih i vlažnih tropskih krajeva. Od mnogobrojnih vrsta cimetovca, koriste se najčešće samo dvije vrste kao začinske. Pri tome se pravi cimet dobiva isključivo iz vrste Cinnamomum zeylanicum Nees. (sin. Cinnamomum verum J. Presl), malog zimzelenog, tropskog drva iz porodice lovora (Lauraceae). Njegovi ovalni listovi  su u početku crveni, poslije zeleni, s gornje strane sjajni i grubo kožasti. Aromatična svojstva imaju kora i lišće, dok cvjetovi imaju neugodan miris. Plod je bobičast, jajasto-duguljast, purpurne boje i kratkih bodljika.¹

Poput ostalih mirodija  i cimet ima dugu i uzbudljivu povijest. Prvi pisani dokumenti potječu iz drevne Kine, a zabilješke o njemu postoje između ostaloga i u sanskrtskim, egipatskim, grčkim i rimskim rukopisima te Starom zavjetu.  Bio je vrlo cijenjen tijekom brojnih stoljeća kao začin i kao lijek. Miris cejlonskog cimeta je intenzivan, sladak i fin, a okus topao, ljuto-oštar, slatko-peckav i pomalo trpak.

Začin se dobiva iz mladih grana cimetovca, koje se  redovito režu nakon čega im se guli kora. Unutarnja kora se odvija a zatim suši. Pri sušenju se oblikuje u „pera" ili štapiće svjetlije crvenkasto-smeđe boje. Najmanji štapići umeću se u veće, a zatim se te cjevaste tvorevine (kanele) jednoliko režu.²

Najsličnija „pravom cimetu" u pogledu sastava i organoleptičkih svojstava je znatno jeftinija kasija ili kineski cimet koji potječe iz Burme. Kasija se kao i cimet dobiva iz kore nešto većeg zimzelenog stabla Cinnamomum cassia Blume (sin. Cinnamomum aromaticum Ness.) iz iste biljne porodice. Štapići kasije su veći i grublji od štapića cimeta, a razlikuju se i po tome što su uvijeni prema unutra s obiju vanjskih strana, za razliku od cimetovih štapića koji su uvijeni teleskopski. Imaju tamniju i pomalo crvenkastu boju. Najbolje vrste kineskog cimeta mirišu oštrije od cejlonskog, a okus im je peckavo ljut i sladak. Listovi također imaju okus kasije i mogu se koristiti kao začin, poput lovorovog lista. Pupoljci koji po izgledu podsjećaju na klinčić, upotrebljavaju se kada se želi dobiti blagi okus po cimetu.^1,2

U kulinarstvu i proizvodnji hrane upotrebljavaju se i cejlonski i kineski cimet. Njihova uporaba ne bi bila upitna kada bi bilo točno poznato koji je od njih zaista dodan. Problem je u tome što se vrlo često pod nazivom cimeta dodaje i prodaje kasija, što može imati za posljedicu određene zdravsvene probleme.

Razlike u sastavu cimeta i kasije

Iako su sastav i karakteristike obaju začina vrlo slični, male razlike u udjelima nekih od sastavnica imaju presudnu ulogu u sigurnosti njihove primjene.

Kora Cinnamomum zeylanicum sadrži do 4% eteričnog ulja (najčešće oko 1%), tanine, katehine, proantocijanidine, smole, sluzi, šećere, kalcijev oksalat i druge supstancije.

Specifičan miris cimeta potječe najvećim dijelom od eteričnog ulja koje se sastoji od velikog broja organskih spojeva, među kojima dominiraju u pogledu udjela i djelovanja: cinamaldehid (60 – 75%), eugenol (znatno više ga ima u cejlonskom cimetu), eugenil-acetat, cinamil-acetat, cinamil-alkohol, metil-eugenol, benzaldehid i razni drugi terpenski i terpenoidni spojevi te kumarin kojeg u eteričnom ulju cejlonskog cimetovca ima vrlo malo. 1-4

Kora Cinnamomum cassi, sadrži najčešće 1-2% eteričnog ulja (vrlo rijetko do 4%) i veći dio sastavnica jednakih onima iz cimeta uključujući tanine, smole, šećere, kalcijev oksalat, sluzi i drugo. Udio sluzi znatno je veći u kasiji nego u cimetu.

U eteričnom ulju kasije također dominira cinamaldehid s još većim udjelom od 75 – 90%. Druge važne sastavnice su: salicil-adehid, metilsalicilaldehid, metil-eugenol (ima ga značajno više nego u eteričnom ulju cimeta) i kumarin kojeg ima desetak puta više nego u eteričnom ulju cejlonskog cimeta.^1,2,5

Najveća pozornost i očekivanja znanstvenika danas su ipak usmjereni prema biološki aktivnim spojevima  iz skupine polifenolnih polimera, topljivim u vodi, koje uz određene razlike sadrže i cimet i kasija.

Sa zdravstvenog gledišta najvažnija razlika u sastavu tih dvaju začina je bitno veći udio kumarina u eteričnom ulju kasije (do 5%) nego u eteričnom ulju cimeta (0.45%), što je bitan čimbenik u ocjeni sigurnosti njihove primjene.^4,5,6

Kumarin je oksidirani heterociklički spoj i biološki aktivna aromatična tvar koja se može naći u raznim biljkama kao proizvod hidrolize heterozida. Nekada se dodavao kao čista tvar zbog slatko-svježeg mirisa koji podsjeća na sijeno i vaniliju te palećeg okusa s gorkim podtonom. Međutim, zbog mogućeg štetnog djelovanja na zdravlje, ekstrakti biljaka koje sadrže veće količine kumarina (tonkovac, Dipteryx odorata (Aubl.) Wild i lazarkinja Galium odoratum (L.) Ssop.), danas su većinom zabranjeni u prehrambenoj industriji. Zbog svojih organoleptičkih svojstava bio je omiljen dodatak i duhanskim aromama, što također više nije dopušteno.^7,8

Istraživanjima je dokazano njegovo hepatotoksično i hemoragijsko djelovanje. Pokusi su pokazali da već male doze mogu kod osjetljivih ljudi oštetiti jetru i bubrege. Prekomjerno konzumiranje može se manifestirati vrtoglavicom, mučninom, slabosti ili unutrašnjim krvarenjem, a unos ekstremnih količina može imati letalne posljedice. Akutna oralna toksičnost kumarina izražena kao  LD50 za štakore je 290 mg/kg tjelesne mase uz propilenglikol kao nosač i 520 mg/kg uz kukuruzno ulje kao nosač. ^8,9

Zbog moguće opasnosti po zdravlje, udio kumarina u hrani i zakonski je ograničen. Njegova koncentracija u prehrambenim proizvodima, u koje može dospjeti kao sastavnica nekih prirodnih aroma i biljnih ekstrakata, ograničena je prema Pravilniku o aromama na maksimalnih 2 mg/kg. Izuzetno je dopušteno do10 mg/kg u određenim vrstama karamela, 50 mg/kg u gumama za žvakanje i 10 mg/l u alkoholnim pićima.¹⁰

Te su granice usuglašene s EU direktivama aktualnim u vrijeme donošenja Pravilnika (svibanj, 2008.), a njihove vrijednosti temelje se na  stručnom mišljenju eksperata Znanstvenog odbora za aditive, arome, pomoćne tvari u procesu proizvodnje i materijale u kontaktu s hranom Europske agencije za sigurnost hrane, koje je doneseno nakon višegodišnje toksikološke evaluacije. Količina kumarina koja može imati štetno djelovanje također je procijenjena od strane tog Odbora i izražena preko prihvatljivog dnevnog unosa koji podrazumijeva količinu kumarina koja se po kilogramu tjelesne mase svakodnevno može unositi u organizam tijekom cijelog života, bez opasnosti po zdravlje. Prema zaključku Znanstvenog odbora iz 2004. godine prihvatljivi dnevni unos za kumarin iznosio je 0-0,1 mg/kg tjelesne mase (do 6 mg kumarina na dan za osobu od 60 kg).¹¹

Uspoređujući zakonski dopuštene količine kumarina sa njegovom stvarnom primjenom u svakodnevnom životu proizlazi da se najviša dopuštena i time bezopasna koncentracija od 2 mg/kg proizvoda može prekoračiti već uporabom 0,5–1 g  kasije, što odgovara količini od oko 40–100 g pekarskog proizvoda aromatiziranog maksimalnom količinom kasije (1,3-1,4%). Za isto prekoračenje pri uporabi cimeta potrebna je više od 10 puta veća količina začina, odnosno 400–1000 g pekarskog proizvoda aromatiziranog maksimalnom količinom cimeta. Prema tim podacima svakodnevni unos 1 ili više žličica (2 g svaka žličica) kasije umjesto cimeta, može zaista izazvati određene zdravstvene probleme.

Prekoračenja navedenih količina kumarina u hrani aromatiziranoj cimetom bila su zabilježena proteklih godina u zemljama EU¹², o čemu su putem europskog žurnog sustava uzbunjivanja za hranu i hranu za životinje - RASFF (The Rapid Alert System for Food and Feed) bile obaviještene i sve zemlje članice.

Krajem 2008. godine europsko je zakonodavstvo redefiniralo područje aroma, a koncentracije kumarina koje se smiju naći u hrani su izmijenjene nakon što je isti Znanstveni odbor donio nove zaključke te na temelju najnovijih znanstvenih istraživanja i spoznaja predložio da se dotadašnja vrijednost prihvatljivog dnevnog unosa od 0–0,1 mg/kg utrostruči.¹³ Nove granice propisane su Uredbom donesenom u prosincu 2008. godine¹⁴, čijim je stupanjem na snagu prestala važiti većina dotadašnjih direktiva kojima se reguliralo područje aroma. Prema najnovijim odredbama, dopuštene količine kumarina u hrani višestruko su povećane pa se za većinu namirnica kreću između 5 i 20 mg/kg do čak 50 mg/kg za novo uvedenu kategoriju: „tradicionalnih pekarskih proizvoda s cimetom koji je naveden na deklaraciji". Time većina proizvoda koji nisu odgovarali u pogledu udjela kumarina odredbama EU direkiva sada udovoljava zahtjevima nove Uredbe.

Budući da hrvatski propisi moraju biti usklađeni s europskim, može se uskoro očekivati i izmjena našeg Pravilnika o aromama i njegovo usuglašavanje s Uredbom.

Svojstva i primjena cimeta

Cimet se  zbog svojih izuzetnih organoleptičkih svojstava i fizioloških učinaka oduvijek upotrebljava u kulinarstvu, medicini i izradi parfema. Spominju ga ayurvedski tekstovi i europska medicina. Njegova primjena je i danas raznolika i vrlo raširena. U farmaciji se kao droga također koristi kora cimetovca, Cinnamomum cortex, od koje se spravljaju različiti pripravci s ulogom stomahika, tonika, adstringensa, dezinficijensa probavnih organa i korigensa mirisa.¹ U novije vrijeme na tržištu je i sve veći broj dodataka prehrani čiji je glavni aktivni sastojak cimet ili njegov ekstrakt. Najviše se ipak upotrebljava kao začin i aroma u domaćinstvu i industrijskoj proizvodnji, gdje se u raznim oblicima (prah, ekstrakt, eterično ulje) dodaje proizvodima većine kategorija hrane, uključujući alkoholna pića, bezalkoholna pića, smrznute mliječne deserte, slastice, pekarske proizvode, mesne proizvode, začinske i čajne mješavine. Pri tome se najveće količine cimeta u prahu dodaju pekarskim proizvodima (prosječno 1,3 – 1,4%).^1,3

Uz obje vrste cimetovca i začine koji se od njih dobivaju vezuju se brojne biološke aktivnosti i ljekovita djelovanja. Neka od njih su znanstveno i potvrđena, dok dio spominjanih učinaka nije do sada posebno niti ispitivan.  Svojstvo na kojem se trenutno obavlja najviše istraživanja povezano je uz mehanizme djelovanja cimetovaca na regulaciju metabolizma glukoze. Pretpostavlja se da u vodi topljivi  polifenolni polimeri, nazvani tip-A polimeri, aktiviraju inzulinske receptore i u stanicama djeluju u sinergiji s inzulinom, zbog čega utječu na razinu glukoze i kolesterola, posebno LDL-a.

Pokusi provjere djelotvornosti cimeta i kasije u smanjenju razine glukoze i kolesterola, koji su započeli pokusima na laboratorijskim štakorima potvrdili su njegovu učinkovitost u održavanju željene razine glukoze u krvi i smanjenju udjela kolesterola u serumu, a također su dokazani antioksidativno djelovanje i pozitivni učinci na smanjenje krvnog tlaka.^17,19

Iz optimističkih znanstvenih otkrića proizašle su najnovije preporuke upućene iz raznih, kompetentnih, ali i nekompetentnih izvora o svakodnevnom konzumiranju cimeta kod osoba koje pate od određenih tegoba te kod ostalih koje žele unaprijediti svoju prehranu i sačuvati dobro zdravlje. Pri tome se predlaže konzumiranje cimeta u obliku praha koji se dodaje jelima ili kapsula s ekstraktom cimeta koje se primjenjuju kao dodaci prehrani. Količine koje se predlažu kada je riječ o začinu, kreću se u rasponu od 1–6 grama cimeta u prahu na dan. One se bitno ne razlikuju od dosadašnjih receptura europske fitomedicine, u kojima se količina cimeta u obliku praha ordiniranog kao stomahika, karminativa ili tonika kreće od 2,0 do 4,0 g na dan, odnosno 0,05-0,2 g na dan u obliku eteričnog ulja.¹

Količine cimeta u receptima za olakšavanje raznih zdravstvenih tegoba, koje se predlažu preko internetskih stranica i popularnih časopisa kreću se od ½ čajne žličice (oko 1 g) do 3 pune žlice (oko 21 g) na dan.

Za sigurno konzumiranje i ostvarivanje željenih učinaka, uz takve količine cimeta nužno je znati iz koje vrste cimetovca je dobiven, kakva je njegova kakvoća i zdravstvena ispravnost te da li može izazvati bilo kakve neželjene zdravstvene posljedice.

Cimetovac kao dodatak prehrani

Kao dodaci prehrani primjenjuju se ekstrakti obaju cimetovaca. Glavni razlog njihove primjene u toj skupini proizvoda je njihovo djelovanje na metabolizam glukoze, što za posljedicu ima čitav niz pozitivnih učinaka u očuvanju zdravlja i prevenciji nekih oboljenja.

Povoljan učinak sastavnica cimetovca na inzulin ispitivali su još devedesetih godina prošlog stoljeća američki znanstvenici koji su potvrdili njegovo djelovanje na ublažavanje simptoma dijabetesa. Pri tome je utvrđeno da su za taj učinak odgovorne isključivo njegove sastavnice topljive u vodi, iz skupine polifenolnih polimera. One potiču autofosforilaciju receptora inzulina i inhibiraju enzim fosfotirozin-fosfatazu, odgovoran za defosforilaciju inzulinskih receptora. Reakcija je specifična pa ne dolazi do opasnosti od inhibicije alkalne fosfataze. Poticanje fosforilacije i sprječavanje defosforilacije inzulinskih receptora povezano je povećanjem njihove osjetljivosti na inzulin¹⁵, koja je smanjena kod oboljelih od dijabetesa tipa 2.

Rezultati pojedinih istraživanja  u kojima su sudjelovale osobe oboljele od dijabetesa tip 2 pokazali su da se, nakon tretmana s ekstraktom cimeta, osim smanjenja serumske glukoze, reduciraju i ukupni i LDL kolesterol.¹⁶

Prema nekim podacima, vodeni ekstrakt cimeta pokazuje i značajnu antioksidativnu aktivnost koja može ublažiti oksidativni stres kod gojaznih ljudi, jedan od ključnih čimbenika u  razvoju dijabetesa, kardiovaskularnih bolesti, upalnih procesa ili ateroskleroze.^17,18,19

Pretilost je već sama za sebe faktor rizika za lipidnu peroksidaciju koja se u krvnoj plazmi dokazuje preko malonaldehida koji nastaje iz lipidnih peroksida u procesu lipidne peroksidacije.¹⁷ Pokazalo se da cimet može imati važnu ulogu u ublažavanju tog procesa. Istraživanja na tom području potvrdila su pretpostavke da ekstrakt cimeta poboljšava antioksidativni status kod osoba s metaboličkim sindromom, što je utvrđeno smanjenom razinom malonaldehida u njihovoj plazmi  nakon određenog perioda peroralne primjene vodenog ekstrakta cimeta/kasije.²⁰

Rezultati istraživanja upućuju i na mogućnost povoljnog učinka vodenog ekstrakta začina dobivenih od cimetovaca kod bolesti policističnih jajnika, budući da je taj sindrom usko povezan s nedovoljnom osjetljivošću na inzulin.²¹

Polifenoli cimeta utječu na funkciju glukoze i inzulina u nekoliko koraka. Aktiviraju inzulinske receptore povećanjem aktivnosti enzima odgovornih za njihovu fosforilaciju i smanjujući aktivnost fosfataze koja dezaktivira inzulinske receptore.²² Ti polifenoli također povećavaju broj inzulinskih receptora b i GLUT 4 proteina.²³ Povećavaju i aktivnost glikogen-sintaze i akumulaciju glikogena, a smanjuju aktivnost glikogen-sintaze- kinaze 3b.²⁴

Svi navedeni učinci pridonose djelotvornijem transportu i iskorištenju glukoze u organizmu.

Rezultati dosadašnjih istraživanja djelotvornosti cimeta, posebno njegovog vodenog ekstrakta, upućuju na mogućnost njegove sustavnije primjene u prevenciji raznih oboljenja povezanih s poremećajem metabolizma glukoze, kao i u olakšavanju tegoba kod osoba kod kojih je već došlo da poremećaja i pratećih posljedica. Opseg primjene i stvarnu fiziološku učinkovitost takvih pripravaka ipak valja tek utvrditi.  Za sada se pouzdano zna samo to da cimet i ekstrakt cimeta mogu pomoći u kontroli visoke razine šećera u krvi. Pri tome je važno naglasiti da vodeni ekstrakt cimeta, koji se najčešće nalazi u dodacima prehrani, ne sadrži lipofilni kumarin koji može izazvati štetne učinke te se, za razliku od konzumiranja cimetovaca u obliku začina, s jednakom sigurnošću mogu koristiti ekstrakti cimeta i kasije.

Literatura:

1.    Leung,A.Y.; Foster, S., Encyclopedia of Common Natural  Ingridients Used in Food; Drugs and Cosmetics, Second Edition,  New York, John, Wiley  & Sons, INC, 1996, 167-170.
2.    Lambert Ortiz, E., Enciklopedija bilja, mirodija i začina, Zagreb, Knjiga trgovina, 1998,  76-77.
3.     Food Flavorings, Second Edition. Glasgow, P.R. Ashurst , Blackie Academic & Professional,  1995, 36-38.
4.         European Pharmacopoeia. 4th edition. (2002). Cinnamon Bark Oil, Ceylon, 922-925
5.         European Pharmacopoeia. 4th edition. (2002). Cassia Oil,  824-825
6.     Jayaprakasha, G. K.,. Rao, L., J. and Sakariah, K., K., Volatile Constituents from Cinnamomum zeylanicum Fruit, Journal of Agricultural and Food Chemistry,  2003, 51(15): 4344-4348.
7.     Fenaroli´s Handbook of Flavor ingredients. New York, Thomas E. Furia and Nicoló Bellanca, CRC, 1971, 346
8.     Sproll, C., Ruge, W., Andlauer, C., Godelmann, R., Lachenmeier D. W., HPLC analysis and safety assessment of coumarin in foods, Food Chemistry,  2008, 109, 462–469.
9.     WHO Food Additives Series, 1981, No. 16 Toxicological Evaluation of Certain Food Additives.
10. 10    Pravilnik o  aromama, Narodne novine br. 53/2008.
11.     Opinion of the Scientific Panel on Food Additives, Flavourings, Processing Aids and Materials in Contacts with Food (AFC) on a request from the Commission related to Coumarin, The EFSA Journal (2004) 104, 1-36.
12.     Lungarini, S., Aureli, F., Coni, E., Coumarin and cinnamaldehyde in cinnamon marketed in Italy: A natural chemical hazard? Food Addit Contam. 2008, 20, 1-9.
13.     Coumarin in flavourings1 and other food ingredients with flavouring properties, Scientific Opinion of the Panel on Food Additives, Flavourings, Processing Aids and Materials in Contact with Food (AFC), The EFSA Journal (2008) 793, 1-15.
14.     REGULATION (EC) No 1334/2008 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL, Official Journal of the European Union L 354/34, 31.12.2008.
15.      Khan, A., Bryden, N. A.,  Polansky, M. M. and Anderson, R. A., Insulin potentiating factor and chromium content of selected foods and spices, Biological Trace Element Research,  1990, 24, Numbers 2-3 / February
16.     Khan, A., Safdar, M., Khan, M.M.A., Khattak, K.N., Anderson, R.A., Cinnamon improves glucose and lipids of people with type 2 diabetes, Diabetes Care, 2003, Vol. 26 No.12,.3215-3218.
17.     Robertson, R.P., Chronic oxidative stress as a central mechanism for glucose toxicity in pancreatic islet beta cells in diabetes. J Biol Chem, 2004, 279, 42351–42354.
18.     Anderson, R.A., Broadhurst, C.L., Polansky, M.M., Schmidt, W.F., Khan, A., Flanagan, V.P., Schoene, N.W., Graves, D.J., Isolation and characterization of polyphenol type-A polymers from cinnamon with insulin-like biological activity. J Agric Food Chem. 2004, 14, 52,(1), 65-70.
19.     Harry G. Preuss, MD, Bobby Echard, MT, Marilyn M. Polansky, MS, and Richard Anderson, PhD Whole Cinnamon and Aqueous Extracts Ameliorate Sucrose-Induced Blood Pressure Elevations in Spontaneously Hypertensive Rats.  Journal of the American College of Nutrition, 2006,  25,  2, 144–150.
20.     Roussel, A.M., Hininger, I., Benaraba, R., Ziegenfuss, T.N., Anderson, R.A., Antioxidant Effects of a Cinnamon Extract in People with Impaired Fasting Glucose That Are Overweight or Obese. J. Am. Coll. Nutr., February 1, 2009; 28(1): 16 – 21.
21.     Matsuda, M.,  DeFronzo, R., Insulin sensitivity indices obtained from oral glucose tolerance testing: comparison with the euglycemic insulin clamp. Diabetes Care, 1999, 22, 1462–1470.
22.     Imparl-Radosevich, J., Deas, S., Polansky, M.M., Baedke, D.A., Ingebritsen, T.S., Anderson, R.A., Graves, D.J., Regulation of PTP-1 and insulin receptor kinase by fractions from cinnamon: implications for cinnamon regulation of insulin signalling. Horm Res, 1998,  50, 177–182.
23.     Cao, H., Polansky, M.M., Anderson, R.A., Cinnamon extract and polyphenols affect the expression of tristetraprolin, insulin receptor, and glucose transporter 4 in mouse 3T3-L1 adipocytes. 2007, Arch Biochem Biophys, 459, 214–222.
24.     Jarvill-Taylor, K.J., Anderson, R.A., Graves, D.J., A hydroxychalcone derived from cinnamon functions as a mimetic for insulin in 3T3-L1 adipocytes. J Am Coll Nutr, 2001,  20, 327–336.