Lipofilní vitaminy Karotenoidy Ubichinony

Transkript

1 Lipofilní vitaminy Karotenoidy Ubichinony

2 Vitaminy Pro naše tělo nezbytné esenciální látky Kaţdý má zcela specifickou funkci Avitaminóza Hypovitaminóza Hypervitaminóza

3 ZÁVISLOST POTŘEBY VITAMINŮ NA FYZIOLOGICKÉM STAVU ORGANISMU Doporučené denní dávky Hydrosolubilní vitaminy (s výjimkou vitaminu B12) se neukládají v organismu. Denní skladba stravy člověka by měla přibliţně pokrývat výţivová doporučení. U všech vitaminů velké diference mezi minimální a maximální doporučenou dávkou. Rozdíly v různých zemích, případně u různých autorů. Potřeba vitaminů výrazně závisí na fyziologickém stavu člověka. Hlavními faktory, které ovlivňují potřebu vitaminů: věk, pohlaví, u ţen navíc případná gravidita nebo laktace, typ pracovního zatíţení, zdravotní stav a současný příjem některých léků

4 Vitamin \ věk POTŘEBA VITAMINŮ V ZÁVISLOSTI NA VĚKU < > 18 Těhotné od 4.měs. Kojící Vitamin A (mg) 0,5 0,6 0,7-0,8 0,8 1,1 0,8 1,1 1,1 1,5 Vitamin D (μg) Vitamin E (mg) Vitamin C (mg) Thiamin (mg) 0,4 0,6 0,8-1,0 1,0-1,4 1,0-1,3 1,2 1,4 Riboflavin (mg) 0,4 0,7 0,9-1,1 1,2-1,6 1,2-1,5 1,5 1,6 Pyridoxin (mg) 0,3 0,4 0,5-0,7 1,0-1,6 1,2-1,6 1,9 1,9 Niacin (mg) Kys. listová (mg) 0,08 0,2 0,3 0,4 0,4 0,6 0,6 Vitamin B12 (μg) 0,4-0,8 1,0 1,5-1,8 2,0-3,0 3,0 3,5 4,0 Podle DGE: Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr, 2000

5 NADMĚRNÉ DÁVKY VITAMINŮ poly- a multi - vitaminové přípravky - pravidelné a dlouhodobé uţívání vitaminů v dávkách, jeţ mnohonásobně převyšují jejich běţně doporučovaný denní příjem. Vysoké dávky vitaminů mohou mít neţádoucí účinky. Klasifikace toxicity - moţnost jejich ukládání (hlavně v játrech), intenzitu resorpce, rychlost metabolického rozkladu i individuální citlivost k neţádoucím účinkům. Prokazatelně škodlivé nadměrné dávky u vitaminů A, D, K, B6. Výzkumy toxicity probíhají Negativní účinky vitaminových megadávek - stav podobný závislosti na vitaminech, po přerušení megadávek se mohou vyskytnout příznaky hypovitaminóz Masivní uţívání vitaminových preparátů - neekonomické

6 Rozpustné v tucích - lipofilní Vitamin A (retinol a jeho deriváty; karoteny) Vitamin D (kalciferoly) Vitamin E (tokoferoly) Vitamin K (fyllochinon, menachinony, menadion) Mezi vitaminy se řadí i ubichinony - Koenzym Q Vitamin D - při ozáření organismu UV paprsky syntetizován v dostatečném mnoţství Nedostatek nastává aţ po delší době nedostatečného příjmu, ukládají se v těle

7 Vitaminy Rozpustné v tucích (lipofilní) Vitamin A: pro funkci retiny (sítnice), epitelových buněk, syntézu endokrinních hormonů Avitaminóza: šeroslepost, porušení celistvosti tkání, drsná pokoţka, průjmy, zpomalený růst Vitamin D: pro správné ukládání vápníku do kostí, udrţování stálé hladiny vápníku v krvi, řídí svalové kontrakce a relaxace Avitaminóza: rachitis u dětí, u dospělých osteomalácie, osteoporóza

8 Vitaminy Rozpustné v tucích (lipofilní) Vitamin E: antioxidant, udrţuje stabilitu buněčných membrán Avitaminóza: zatím nebyla popsána Vitamin K: ovlivňuje sráţlivost krve Avitaminóza: zvýšená krvácivost Skladovány v těle, zvláště v tukových tkáních a játrech Není nutné dodávat tělu denně Při zvýšeném příjmu můţe obsah v těle narůstat a způsobovat problémy

9 Definice vitaminů Exogenní esenciální biokatalyzátory heterotrofních organismů, látky nezbytné v malých mnoţstvích, které si organismus není schopen sám syntetizovat a musí je přijímat s potravou Struktura jednotlivých vitaminů různorodá - různé funkce v organismu Nejdůleţitější funkcí katalytický účinek při řadě reakcí látkové přeměny; některé vitaminy působí přímo jako koenzymy. Další tvoří v organismu důleţité oxidačně redukční systémy - ochranná funkce

10 Nedostatek vitaminů v potravě Různé poruchy Lehčí formy nedostatku hypovitaminózy - nespecifické příznaky Těţké formy - příznaky charakteristické - avitaminózy Další faktory, např. obtížná využitelnost některých forem vitaminů, špatná resorpce vitaminů v zažívacím systému, přítomnost antivitaminů v potravinářské surovině nebo zvýšená potřeba vitaminů jako důsledek různých fyziologických změn v organismu.

11 Stabilita Většina vitaminů je relativně velmi citlivá na různé fyzikální a chemické vlivy Nevhodné technologické operace při zpracování potravin, případně nevhodné skladovací podmínky mohou hladinu vitaminů v potravinách sniţovat Problém se řeší tzv. fortifikací potravin vitaminy (k potravině v závěrečných fázích technologického zpracování se přidávají syntetické vitaminy nebo jejich koncentráty)

12 Antivitaminy, antagonisté vitaminů Přirozené nebo syntetické látky, které ruší funkci nebo absorpci vitaminů enzymy - štěpí vitaminy na neúčinné sloučeniny látky, které tvoří nevyuţitelné komplexy s vitaminy sloučeniny strukturálně podobné, které mohou zastupovat vitaminy v enzymových systémech za vzniku sloučenin, které nevykazují vlastnosti enzymů.

13 Syntetické látky Ţádný vitamin není vhodně vyuţíván, pokud je organismus pod stresem. Př. Laxativní prostředky Antagonisté vitaminů Minerální olej absorbuje vitamin A a karoten a jiné v tuku rozpustné vitaminy (D, E, K). Absorbuje také vápník a fosfor a odvádí je z těla. Technologický proces Jako antagonisté vitaminu A, D, E a biotinu působí ţluklé tuky.

14 Přirozené látky Př. Antinutriční faktory sóji Syrové sójové boby obsahují řadu antinutričních faktorů, které vykazují antivitaminovou aktivu vůči vitaminu: A, B12, D, E a K. Jejich účinek se opracováním sóji sniţuje. Syrová sója obsahuje enzym lipoxygenázu, který oxiduje a rozrušuje karoten. V sójovém izolátu byl rovněţ identifikován faktor, který sniţuje absorpci karotenu. Prokázalo se, ţe izolovaná sójová bílkovina zvyšuje u kuřat poţadavky na a-tokoferol. Tento efekt nebyl dosud vysvětlen, ale předpokládá se, ţe ho mohla způsobovat oxidáza a-tokoferolu, která je přítomná v sóji.

15 RETINOL (A)

16 RETINOL (A) Obsah se udává v mezinárodních jednotkách; 1 mez. jednotka = 0,3 µg retinolu = 0,33 µg retinolacetátu Provitamin: karoteny - nejúčinnější ß-karoten Funkce: slizniční epithel (biosyntéza glykoproteinů), zrak - produkce rhodopsinu (oční purpur), biosyntéza steroidů Prevence vzniku rakoviny, důleţitý pro zdravý vzhled pokoţky, tkání a funkci sliznic, důleţitý pro činnost pohlavních ţláz Největší vliv na zrak - na schopnosti správně vidět za šera. Další účinky: antikancerogenní účinek, protiinfekční účinek, podpora růstu, reprodukce Karence: rohovatění sliznic, změny kůţe, šeroslepost, zpomalený růst, muţská sterilita Stabilita: citlivý k oxidaci, ničí se při teplotě nad 100 C

17 Zdroje Retinol vitamin A játra, rybí tuk, mléčné výrobky, vejce - ţloutek pouze v ţivočišných produktech Karoteny provitamin A mrkev, rajčata, petrţel - nať, hrášek, špenát, meruňky, jahody tmavězelená a ţlutá zelenina a ovoce jen v rostlinách

18 Rich Food Sources of Vitamin A - values per 100g Vegetables (Carotenoids) µg Fruits (Carotenoids) µg Carrots Mangoes, ripe 2800 Parsley 7000 Persimmon 2200 Spinach 5600 Apricots, fresh 2200 Sweet Potatoes 4000 Oranges 1200 Broccoli 2000 Raspberries 1200 Meat, Poultry, Milk products & Fats(Retinol) µg Cooked calf's liver Liver sausage 2500 Butter 850 Cow's Milk 420

19 0,8-1,0 mg Denní dávka Doporučená denní dávka 750 μg/den Při dlouhodobém uţívání nutné pravidelné přestávky. Uţívání v těhotenství nutno konzultovat s lékařem, (můţe poškodit nervový systém plodu) Přírodní provitamin A - bez vedlejších účinků Diabetes vyvolává potíţe v přeměně betakarotenu na vitamin A Synergický s vitaminy skupiny B, C, E, vápníkem a fosforem. Vitamín A sice působí proti rakovině, ale při dlouhodobém uţívání dávek nad 1mg/den naopak zvyšuje riziko vzniku rakoviny plic,! neuţívat větší dávky neţ 1 mg/denně. Většina přípravků v mnoţství 1.6 mg v tabletě uţívání 1 tableta obden - lépe je uţívat jeho provitamin. Beta-karoten je neškodný, případné vyšší dávky se z těla vyloučí močí.

20 Doporučená denní dávka - Vitamin A Muž 600 µg Žena 600 µg Dítě 600 µg Kojenec 350 µg Kojící ženy 950 µg

21 Mechanismus účinku 80% vitaminu A absorbováno lidským tělem Prochází spolu s tukem lymfatickým systémem do krevního řečiště Absorpce vitaminu A s rostoucím příjmem tuku roste Absorpce rychlejší u muţů neţ u ţen Špatná absorpce při průjmu, ţloutence, zaţívacích potíţích Vitamin A je skladován v játrech Zdravý člověk skladuje cca 97.2 µg vitaminu A na g jater (průměrná játra váţící 1500 g mohou skladovat 150,000 µg vitaminu A)

22 Nedostatek Ztráta chuti, zastavení růstu u dětí, porucha obranyschopnosti a šeroslepost Dochází k vysychání sliznic a očí (můţe následovat poškození rohovky) Při velkém nedostatku dochází k poruše tvorby kostí, poruchám v nervovém systému.

23 Nadbytek Hypervitaminóza: změny kůţe, nechutenství, nauzea, bolesti hlavy, bolesti v kostech a kloubech, úbytek na váze, hepatosplenomegalie; teratogenní účinky Pozor v těhotenství - poškozuje správný vývoj končetin plodu. Nadbytek vitamínu A způsobený konzumací dávky 10 x vyšší než denní doporučená, nebo při jednorázovém stonásobném množství (pouze velké množství lékových forem vitamínu A) Vysoké dávky vitaminu A toxické Vitamin A se z těla nevylučuje

24 VITAMIN D2 A VITAMIN D3

25 Skupina vitaminu D - Kalciferoly Zahrnuje dva vitaminy - ergokalciferol (D2) cholekalciferol (D3) Provitaminy jsou ergosterol (provitamin D2) 7-dehydrocholesterol (provitamin D3)

26 Cholekalciferol Ergokalciferol

27 KALCIFEROL (D) ergokalciferol (D2), cholekalciferol (D3) účinky hormonální povahy 1 m.j. = 0,025 µg Funkce: resorpce a metabolismus kalcia a fosforu, podpora růstu Karence: - děti: rachitis, zpomalený růst - dospělí: osteomalacie, hypokalcémie, hypofosfatémie Hypervitaminóza: hyperkalcémie, ukládání vápníku do měkkých tkání, např. ledvin (nefrokalcinóza), plic, zaţívacího traktu atd. Denní dávka: 5-10 µg Fortifikace: málo Syntéza v organismu: prekurzor (7-dehydrocholesterol) ---> UV 265 nm ---> cholekalciferol ---> hydroxylovaný derivát (účinná forma) Stabilita: dobrá

28 Zdroje vitaminu D Rybí tuk, játra, ţloutek, mléko, máslo, ozáření slunečním UV zářením Za normálních okolností se vitamín D3 cholekalciferol tvoří v kůţi působením slunečního (UV) záření z provitamínu 7-dehydrocholesterolu, derivátu cholesterolu. Syntéza působením slunečního záření by měla stačit na pokrytí aţ 80% denní potřeby, v závislosti na zeměpisné šířce a ročním období. U rostlin je prekursorem ergosterol, vitamín D je pak ergokalciferol - vitamín D2.

29 Sluneční záření Lidé s pravidelnou expozicí slunci nepotřebují suplementaci vitaminem D Většina dospělých potřebuje minut slunečního ozáření kůţe, 2-3 krát týdně - American Dietetics Association (ADA) Více slunce potřeba v zimním období Studie lidé s tmavou kůţí potřebují aţ 6x více slunečního záření neţ lidé se světlou kůţí k dosaţení stejné hladiny vitaminu D v krvi Opalovací krémy blokují syntézu vitaminu D

30 Rich Sources of Vitamin D - values per 100g edible portions Fish & Poultry mcg Fats & Edible Oils mcg Cod-liver oil 175 Ghee (Clarified Butter) 2.5 Shark-liver oil 50 Butter 1.0 Halibut-liver oil Eggs 1.5

31 Doporučená denní dávka věk (roky) cholekalciferol [μg] Kojenci 0,0-0,5 7,5 0,5-1,0 10 Děti Muţi Ţeny Těhotné ţeny 10 Kojící ţeny 10

32 Biologické působení Význam při resorbci vápníku a fosforu ze střev Příspívá k regulaci a optimalizaci hladiny vápníku a fosforu v krvi Vitamín D významný pro uchování kostí silných a nepoškozených

33 Nedostatek Nedostatek vitamínu D se projeví změknutím kostí v důsledku ztrát a nedostatečné resorbce vápníku a fosforu. Děti křivice, dospělí osteomalacie Předávkování Ve vysokých dávkách naopak metabolismus vápníku a fosforu narušuje, vede k hyperkalcémii a můţe skončit i smrtí. Samotné sluneční záření kvůli regulačním mechanismům syntézy nevede k hypervitaminose

34 Relativní poměr vitaminu D (1) k ostatním přítomným látkám Matrice Relativní hmotnostní poměr k vitaminu D surové mléko Vitamin A Vitamin E Cholesterol hovězí játra celé vejce

35 Vitamin D podléhá fotoisomeraci Mechanismus fotoisomerace vitamin D2 ergosterol lumisterol 2 prekalciferol 2 tachysterol 2 ergokalciferol vitamin D3 7- dehydrocholesterol lumisterol 3 prekalciferol 3 tachysterol 3 cholekalciferol

36

37

38 TOKOFEROL (E) CH 3 OH CH 3 CH 3 CH3 CH 3 O CH 3 CH 3 Vitamin E CH 3

39 Tokoferoly - souhrnně označované jako vitamin E Přírodní chemické látky Deriváty 6-hydroxychromanu nebo tokolu Důleţitý antioxidant, chrání buněčné membrány před poškozením volnými radikály

40 TOKOFEROL (E) Aktivní forma: tokoferoly, tokotrienoly Stimulující účinek Se Funkce: antioxidanty - in vivo, in vitro Další účinky: antikancerogenní účinek, růstový faktor, reprodukce Karence: poruchy jater, poruchy reprodukce, svalové atrofie, anémie, poruchy kapilární permeability Fortifikace: DL-α-tokoferolacetát nebo palmitát - oleje V deodoračních kondenzátech - výroba olejů Ztráty: oxidace

41 Vitamin E Tokoferol Tokotrienol R- skupina ve Vitaminu E FORMA R1 R2 R3 Alf CH 3 CH 3 CH 3 Beta CH 3 H CH 3 Gama H CH 3 CH 3 Delta H H CH 3 tokoferol chemický název α-tokoferol 5,7,8-trimethyltokol β-tokoferol 5,8-dimethyltokol γ-tokoferol 7,8-dimethyltokol δ-tokoferol 8-methyltokol

42 Biologická aktivita: 4 tokoferolové a 4 tokotrienolové izomery Tvořené chromanovým kruhem a hydrofobním fytylovým vedlejším řetězcem (zapříčiňuje nerozpustnost ve vodě a naopak dobrou rozpustnost v tucích) Tokoferoly snadno pronikají do buněčných membrán a stávají se jejich součástí Na chromanovém kruhu je připojena jedna hydroxylová skupina, která je dárcem vodíkových atomů a podmiňuje antioxidační účinek látky, a methylové skupiny, jejichţ různý počet určuje konkrétní tokoferol. Nejvíce rozšířen D-α-tokoferol - největší antioxidační aktivita

43 Zdroje Klíčky, rostlinné oleje - fortifikace, celozrnné výrobky, olej z pšeničných klíčků, listová zelenina, máslo, mléko, burské oříšky, soja, salát, maso savců Potřeba vitamínu E se zvyšuje při zvýšeném příjmu nenasycených tuků nebo zvýšeném vystavení se kyslíku (kyslíkové stany apod.) Poruchy vstřebávání tuků ze střeva mohou vést k příznakům nedostatku tokoferolu, vitamin se vstřebává jen společně s tuky. Ukládá se do zásoby v tukové tkáni Vitamín E se ničí během kuchyňské úpravy a při zpracování potravin, včetně zmrazení.

44 Rich Food Sources of Vitamin E - values per 100g mg> Wheat germ oil 190 Soya bean oil 87 Sunflower oil 27 Almonds 24.6 Walnuts 19.6 Cashew nuts (dry roasted) 11 Shrimps 6.6 Brown Rice 2

45 8-20 mg Denní dávka Potřeba závisí na příjmu nenasycených mastných kyselin ZÁVISLOST POTŘEBY VITAMINU E NA PŘÍJMU NENASYCENÝCH MASTNÝCH KYSELIN (mg α-tokoferolu NA 1 g KYSELINY 1g mastných kyselin Monoenové Dienové Trienové Tetraenové Pentaenové Hexaenové mg α-tokoferolu 0,09 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8

46 Doporučená denní dávka věk (roky) α-tokoferol [mg] Kojenci 0,0-0,5 3 0,5-1,0 4 Děti Muţi Ţeny Těhotné ţeny 10 Kojící ţeny 12

47 Doporučená denní dávka - Vitamin E Muž Žena Dítě Kojenec 15 mg 12 mg 8.3 mg 4-5 mg

48 Biologické působení Důleţitý antioxidant - chrání buňky před oxidačním stresem a účinky volných radikálů, zpomaluje stárnutí, působí jako prevence proti nádorovému bujení, zlepšuje hojení ran, pozitivní účinky na tvorbu pohlavních buněk, zvyšuje plodnost a podporuje činnost nervového systému V organismu součástí membrán Přenesením vodíku z fenolové skupiny na volný peroxiradikál zastavuje radikálové řetězové reakce. α-tocoh + ROO α-toco + ROOH Vzniklý fenoxy-radikál můţe reagovat s vitaminem C, redukovaným glutathionem nebo koenzymem Q. Můţe reagovat s dalším volným peroxilovým radikálem, dochází k nevratné oxidaci tokoferolu a vzniklý produkt je vyloučen ţlučí. Stabilizace membránové struktury, ovlivňuje propustnost membrány pro malé molekuly, inhibitor proteinkinasy C.

49 Nedostatek Nedostatek vitamínu E spojen s poruchami vstřebávání nebo distribuce tuků Můţe se projevit jako neurologické potíţe, sníţení obranyschopnosti nebo poruchou funkce gonád, coţ můţe vést aţ k neplodnosti. Zvláště u novorozenců můţe nedostatek vyvolat anémii způsobenou zkrácením ţivotnosti červených krvinek. Předávkování V porovnání s jinými vitamíny rozpustnými v tucích je tokoferol relativně málo toxický. Dlouhodobé uţívání vysokých dávek zhoršuje vstřebávání vitamínu K

50 VITAMIN K

51 VITAMIN K Fyllochinon (K1) Menachinony (K2) Menadion (K3) - syntetický Funkce: antihemoragický, hemokoagulační účinek (biosyntéza hemokoagulačních faktorů II, VII, IX a X); vliv na správnou stavbu kostí Výskyt v játrech důleţitý pro jejich správnou funkci Karence: prodlouţení doby sráţení krve, hemoragie (riziko zejména u novorozenců), menstruace Denní dávka: μg. Antivitamin: dikumarol (antikoagulační účinek - moţno vyuţít terapeuticky)

52 Fyllochinon (K1) Menachinony (K2) Menadion (K3)

53 Esenciální pro tvorbu bílkoviny protrombin a dalších faktorů zapojených do mechanismu sráţení krve Vitamin K v přírodě ve dvou formách Vitamin K1, původně isolovaný z vojtěšky jediná forma vyskytující se v rostlinách Vitamin K2 - produkovaný bakteriemi Stabilita: na světle a teple relativně stabilní, labilní (UV, alkálie, kyseliny, oxidace); komplexy stabilnější Studie skladování vitaminu K v játrech 50% vitaminu z diety, 50% bakteriální produkce ve střevech Absorbován společně s tuky, ţluč důleţitá pro absorbci, přechod lymfatickým systémem, skladování v játrech Z organismu vylučován minimálně

54 Nedostatek Symptomy deficitu U dospělých zřídka, při podvýţivě Běţná dieta dostatek vitaminu K Nízký příjem + antibiotika sníţení produkce pomocí bakterií nízké hladiny vitaminu K v těle Deficit špatná sráţlivost krve, příznaky krvácení z nosu.

55

56 Zdroje Široce rozšířený v potravinách Zelené rostliny, luštěniny, květák, zelí, špenát, vojtěška, pšenice, oves, soja Ţivočišné produkty - málo vitaminu K kravské mléko více neţ lidské sýry, ţloutek, játra, jogurt Střevní mikroflóra! vitamin K je syntetizován střevními bakteriemi

57 Rich Food Sources of Vitamin K - values per 100g mcg Cauliflower 3600 Brussels sprouts 800 Broccoli 800 Lettuce 700 Spinach 600 Pig's liver 600 Tomatoes 400 Cabbage 400 String beans 290 Lean meat 100

58 Souhrn Vitaminy

59 Doporučené denní dávky v ČR Příloha č. 5 k Vyhlášce č. 225/2008 Sb. Vyhláška, kterou se stanoví poţadavky na doplňky stravy a na obohacování potravin A 800 µg D 5 µg E 10 mg K µg Nařízení 1925/2006 ES

60 Vitamín Hlavní funkce Charakteristika Zdroje Varovné signály deficitu vitamínů Retinol A Chrání sliznice, působí při přeměně bílkovin, nezbytný pro růst a dobrý zrak Neničí se při teplotě varu, ale při vysokých teplotách za přítomnosti kyslíku Ţivočišný tuk, rybí olej, zelenina (mrkev) Zhoršení vidění v noci, průjem, střevní infekce, hrubá, suchá kůţe, tvorba lupů a vrásek, poruchy chrupu, opoţděný růst, náchylnost k infekcím, častá ječná zrna, četné skvrny na kůţi Kalciferol D Reguluje absorpci kalcia a fosforu Rozpustný v tucích, relativně stálý při zmrazení Máslo, vejce, ryby, kvasnice do těla se dostává i opalováním Měknutí a deformace kostí a hrudníku, zvětšení kloubů, křehké kosti, nohy do o, zpomalování vývinu chrupu Tokoferol E Obnova buněk a svalů Rozpustný v tucích, stabilní v horku v nepřítomnosti kyslíku Salát a ostatní zelená zelenina, rýţe, kukuřice Moţná anémie u novorozeňat s předčasným porodem nebo u novorozeňat s nízkou hmotností, poruchy slinivky a ţlučníku, ochablost svalů, rozklad červených krvinek Esenciální mastné kyseliny F Součást membránových lipidů. Chrání játra, plsobí jako růstový faktor Jsou narušovány kyslíkem a teplem Olej, sádlo Křehké vlasy, lupy, suchá pleť, křehké nehty, poruchy v hospodaření s vodou, rozmnoţovacími poruchami Fyllochinon K Podporuje sráţení krve, léčí krvácivost z nosu Rozpustný v tucích Ničí ho rentgenové a ostatní záření, aspirin Ovoce, zelenina, vit. K produkují střevní bakterie Poruchy sráţlivosti krve, zvýšená náchylnost ke krvácení

61 Karotenoidy

62 Karotenoidy Skupina ţlutých, oranţových, červených a výjimečně také ţluto-zelených, převáţně lipofilních pigmentů rostlin, hub, řas, mikroorganismů a také ţivočichů (korýšů, ryb, ptáků, savců) Roční produkce v přírodě se odhaduje na tun. Karotenoidní barviva jsou vázána v chloroplastech ve formě chromoproteinů a funkčně se účastní fotosyntézy. Dnes známo téměř 700 přirozeně se vyskytujících karotenoidních pigmentů. Z toho asi 50 sloučenin vykazuje aktivitu vitaminu A, proto se označují jako retinoidy

63 Chemická struktura karotenoidů Tetraterpenoidy (jsou jejich synonymem) - oligomery isoprenu Několik variant uhlíkového skeletu: - ryze alifatický řetězec - řetězec zakončený jedním či dvěma cykly (šestičlenným nebo pětičlenným) Dvojné vazby umoţňují cis/trans isomerii Většinou konfigurace all-trans, konfigurace cis se vyskytuje jen ve dvojných vazbách nesubstituovaných methylovou skupinou.

64 Karotenoidy - dvě skupiny Uhlovodíky nazývané karoteny Kyslíkaté sloučeniny odvozené od karotenů - xanthofyly (kyslíkaté funkční skupiny se omezují na hydroxyl, karbonyl, karboxyl a epoxidovou vazbu) Kromě karotenoidů s konjugovanými dvojnými vazbami jsou známé i allenové (dieny s kumulovanými dvojnými vazbami) karotenoidy a deriváty s trojnou vazbou

65 Karoteny Nejjednodušší prototyp - acyklický polynenasycený uhlovodík lykopen Běţně rozšířené i hydroxyderiváty lykopenu jako je 3,4- dehydrolykopen a další sloučeniny (neurosporen, δ - karoten, fytofluen, fytoen) Další karoteny vznikají enzymově katalyzovanou cyklizací z acyklických ψ-karotenů, kdy se tvoří α- nebo β- jononové struktury. Struktura s β -jononovým cyklem se nazývá β - karoten, struktura s α-jononovým cyklem je ε-karoten. Uhlovodík s β-jononovým cyklem pouze na jednom konci molekuly např. γ-karoten neboli β,ψ-karoten. Cyklizací na obou koncích molekuly vznikají struktury přítomné například v β- karotenu nebo v α-karotenu. Sloučenina β -karoten se tedy nazývá β,β-karoten, α-karoten je potom β,ε-karoten. Karoteny, které obsahují β-jononový cyklus (β -karoten, α-karoten aj.), jsou prekurzory retinolu - retinoidy

66 Lykopen Fytoen Fytofluen -karoten Neurosporen Acyklické karoteny

67 -karoten -karoten -karoten Cyklické karoteny -karoten

68 Xanthofyly Primárně vznikají jako produkty biochemické oxidace (hydroxylace) karotenů. Xanthofyly, resp. kyslíkaté deriváty odvozené od acyklických karotenů, se v potravinách vyskytují v malém mnoţství. Nejběţnějšími - monohydroxysubstituované deriváty alicyklických karotenů nazývané kryptoxanthiny. Většina rostlinných pletiv obsahuje malá mnoţství α-kryptoxanthinu a β- kryptoxanthin, které jsou prekurzory xanthofylů obsahujících dvě hydroxylové skupiny v molekule. Př. dihydroxysubstituovaných pigmentů je zeaxanthin a lutein

69 HO -kryptoxanthin HO HO Zeinoxanthin -kryptoxanthin Zeaxanthin OH OH OH skupinou Xantofyly s hydroxylovou HO Lutein

70 Epoxidy karotenoidů Oxidací hydroxysloučenin vznikají 5,6- epoxidy, např. antheraxanthin a taraxanthin Oxidací na obou koncích molekuly vznikají 5,6,5,6 -diepoxidy, např. Violaxanthin Neoxanthin, který se vyskytuje ve vyšších rostlinách a fukoxanthin, karotenoidní barvivo řas, jsou příkladem v přírodě se vzácně vyskytujících sloučenin nazývaných alleny (dieny s kumulovanými dvojnými vazbami)

71 OH HO HO O O Antheraxanthin Violaxanthin O O OH OH Epoxidy karotenoidů Neoxanthin HO OH

72 O OH HO Kapsanthin O HO O Kapsorubin OH Přesmykem 5,6-epoxidů vzniká další skupina xanthofylů, které se nazývají cyklopentylketony nebo také κ-karoteny. Nejvýznamnější - kapsanthin a kapsorubin. V menším mnoţství se vyskytují kryptokapsin a kapsolutein.

73 Degradované karotenoidy Malá, avšak významná skupina xanthofylů: sloučeniny obsahující v molekule méně neţ 40 atomů uhlíku = degradované karotenoidy. Mezi tyto látky se řadí tzv. Apokarotenoidy (dosti rozšířený β-citraurin, krocenin ze šafránu a bixin ze semen annatto). Většina karotenoidů se přirozeně vyskytuje jako alltrans-isomer. All-trans-isomery karotenoidů jsou v čerstvých i tepelně zpracovaných materiálech doprovázeny malým mnoţstvím cis isomerů, které se nazývají neokarotenoidy. Např. β-karoten je doprovázen hlavně geometrickými isomery 9-cis, 13-cis a 15,15 -cis, lutein doprovází hlavně 9-cis, 9 -cis, 13-cis a 13 -cis-isomery.

74 Fyzikální a chemické vlastnosti Zháší singletový kyslík Blokují volné radikály Absorbují světlo Karotenoidy Lipofilní, nerozpustné ve vodě Snadno isomerují a oxidují Hydrofóbní charakter

75 Degradace karotenoidů Citlivé vůči oxidaci, nejméně stabilní -karoten, lutein a violaxanthin. Karotenoidy přítomné ve formě karotenoproteinů stabilnější neţ volné látky. β-karoten přirozeně převáţně jako all-trans isomer. Některé stereoisomery β -karotenu (9-cis-b-karoten a 13-cis- β- karoten) se vyskytují jako minoritní přirozené pigmenty v ovoci a zelenině, zejména v zelených druzích. Jejich přítomnost v zelených pletivech rostlin, ve kterých probíhá fotosyntéza, se vysvětluje přítomností chlorofylů. Ty fungují jako fotosenzibilátory a katalyzátory fotoisomerace β - karotenu na cis-isomery. Stereoisomery vznikají při skladování potravin a především jsou-li potraviny vystaveny účinkům světla a vyšších teplot (vaření, pečení a další tepelné operace) Za vyšších teplot a na světle (např. konzervování potravin) mohou vznikat také tzv. Neokaroteny - vykazují aktivitu vitaminu A, pokud mají zachovaný aspoň jeden β -jononový cyklus. Méně intenzivní zbarvení.

76 Degradace karotenoidů Trans-karotenoidy isomerace oxidace Cis-karotenoidy oxidace Epoxy karotenoidy Apokarotenoidy Nízkomolekulární látky

77 Antioxidační vlastnosti Zhášejí singletový kyslík a reagují s volnými radikály Antioxidační aktivita karotenoidů závisí na počtu konjugovaných dvojných vazeb v molekule, v menší míře ovlivněna koncovou skupinou karotenoidů (cyklická nebo acyklická) nebo substituentem na cyklické koncové skupině. Lykopen (11 konjugovaných dvojných vazeb. 2 nekonjugované dvojné vazby) - nejúčinnější antioxidant působící jako zhášeč singletového kyslíku. Lykopen třikrát větší antioxidační schopnost neţ α-karoten (9 konjugovaných dvojných vazeb a dva cyklohexenové kruhy) a 100 krát větší antioxidační schopnost neţ asthaxanthin (11 konjugovaných dvojných vazeb, hydroxyl na cyklohexenovém kruhu). Schopnost zachytávat volné hydroxylové a peroxylové radikály klesá v řadě : lykopen > β, β-karoten = zeaxanthin > isozeaxanthin > astaxanthin. β-karoten reaguje s volnými radikály a tím inhibuje neţádoucí radikálové oxidační reakce. Působí také jako zhášeč singletového kyslíku.

78 Interakce β-karotenu s volnými radikály Hydroperoxylový radikál R-O-O vznikající při autooxidaci lipidů není redukován na hydroperoxid, jako je tomu u fenolových antioxidantů, ale je zachycen konjugovaným polyenovým systémem a vznikají tak relativně stabilní radikály β-karotenu stabilizované rezonancí: R-O-O + β-karoten R-O-O-β-karoten Tyto radikály se rozkládají za odštěpení alkoxylového radikálu R-O a stabilizují se za vzniku epoxidů, karbonylových sloučenin a dalších produktů: R-O-O-β-karoten R-O + β-karotenepoxid β-karotenepoxid polární produkty Hlavními produkty reakce jsou 5,6- a 5,8-epoxidy, 19-oxomethyl-10-nor-β,βkaroten, 12-formyl-11-nor-β,β-karoten a jeho isomery, 13,15 -epoxyvinyleno-13,15 -dihydro- β,β-karoten a jeho isomery a další. Za anaerobních podmínek nebo v přítomnosti velmi malého mnoţství kyslíku karotenoidy vykazují vyšší antioxidační účinky. β-karoten tak reaguje s dalším hydroperoxylovým radikálem na finální polární produkty: R-O-O-β-karoten + R-O-O polární produkty Při vyšším parciálním tlaku kyslíku, například při skladování tuku za přístupu kyslíku můţe vznikat nestálý peroxylový radikál: R-O-O-β-karoten + O2 R-O-O-β-karoten-O-O

79 Funkce karotenoidů v lidském organismu Aktivita provitaminu A Působí proti rakovině Zvyšují imunitu Karotenoidy Prevence kardiovaskulárních chorob Chrání kůţi před UV zářením Sniţují riziko šedého zákalu a degenerace sítnice

80 Zdroj vitaminu A Hlavní fyziologickou funkcí karotenoidů je jejich provitamin A aktivita. Provitaminem A můţe být pouze karotenoid obsahující ve své molekule alespoň jeden nesubstituovaný β-jononový cyklus. Pouze 10% v přírodě se vyskytujících karotenoidů spadá do kategorie provitaminu A. Tetraterpenové retinoidy obsahující nejméně jeden β-jononový kruh jsou oxidací enzymově transformovány na příslušný aldehyd, all-trans-retinal (retinaldehyd). Nejvýznamnější provitamin A představuje β-karoten, ze kterého vznikají dvě molekuly retinalu. Ten je částečně redukován na all-trans-retinol, tj. vitamin A

81 Přeměna β-karotenu na retinol (vitamin A) Beta-karoten Retinal CH 2 OH Retinol

82 Přeměna β-karotenu na vitamin A Na rozdíl od ţivočichů člověk absorbuje β-karoten v nezměněné formě, jeho hlavním nosičem je LDL (low density lipoprotein). Enzym, který ho štěpí (15,15 -beta-karoten dioxygenasa) je nestabilní, konverze na vitamin A za normálních okolností není příliš efektivní. U člověka nevznikají z 2 molekul β-karotenu čtyři, ale přibliţně jen jedna molekula vitaminu A. Konverze β-karotenu se řídí stavem vitaminu A v organismu. Pokud má organismus dostatek vitaminu A, konverze β-karotenu se sniţuje. Z tohoto důvodu není moţné se β-karotenem, jako zdrojem vitaminu A, předávkovat. Dalšími faktory, které ovlivňují přeměnu β-karotenu na vitamin A, je mnoţství přijatých bílkovin, tuků a vitaminu E

83 Přeměna β-karotenu na vitamin A Mnoţství β-karotenu potřebné pro vznik 1 g retinolu je 4 g (je-li provitamin přítomen v mléce, margarínu, rostlinných olejích nebo v ţivočišných tucích), 8 g (nachází-li se ve vařených listových zeleninách nebo v karotce připravené na tuku) a aţ 12 g (je-li v karotce vařené ve vodě). Provitamin v syrové karotce je téměř nevyuţitelný. Celkový obsah vitaminu A se vyjadřuje v mezinárodních jednotkách (IU) a v ekvivalentech retinolu (RE). 1 IU odpovídá 0,3 g retinolu, 0,6 g β-karotenu nebo 1,2 g jiných provitaminů A jako je α-karoten, -karoten nebo β- kryptoxanthin. 1 RE odpovídá 1 g retinolu, coţ je ekvivalentní 3,33 IU vitaminové aktivity retinolu nebo 10 IU vitaminové aktivity odvozené od β-karotenu.

84 Karotenoidy: aktivita provitaminu A Karotenoid Aktivita (%) All-trans-β-karoten cis-β-karoten cis-β-karoten 53 All-trans-α-karoten 53 9-cis-α-karoten cis-α-karoten 16 All-trans-kryptoxanthin 57 9-cis-kryptoxanthin cis-kryptoxanthin 42 -karoten 42-50

85 Antioxidant Karotenoidy - vysoká schopnost vychytávat volné kyslíkové radikály β-karoten dokáţe inhibovat oxidaci cholesterolu a tím redukovat riziko vzniku onemocnění srdce a cév. Také chrání brzlík (hlavní imunitní ţlázu) před poškozením volnými radikály Lutein a zeaxanthin - silné antioxidanty uvnitř oční tkáně a jejich vysoký příjem chrání oči před degenerací ţluté skvrny (makulární degenerace sítnice) Karotenoidy neutralizují toxické formy volného kyslíku, které se často vyskytují v cigaretovém kouři, znečištěném ovzduší, UV záření a ozonu Studie: kapsanthin, lykopen, -karoten a α-karoten jsou silnější antioxidanty neţ β-karoten

86 Antioxidant Lykopen, β-karoten, ale i lutein chrání kůţi, resp. koţní fibroblasty před UVA světlem Lutein a zeaxantin sniţují i riziko stařecké katarakty (šedého zákalu). V oční čočce je obsaţen jen lutein a zeaxantin Antioxidanty chrání před vznikem katarakty, je-li její příčinou oxidační stres, méně jsou účinné u katarakt spojených s hyperglykemií Karotenoidy - potenciální inhibitory Alzheimerovy nemoci

87 Pozitivní účinky Mezibuněčná komunikace zvyšují komunikaci mezi buňkami v tkáních 1. β-karoten, 2. lykopen a luteine Karcinomy a srdečně-cévní onemocnění β-karoten - niţší riziko výskytu rakoviny a srdečně-cévních onemocnění provitaminy A - antikarcinogenní účinky - součást kontrolních mechanismů likvidujících volné radikály β-karoten, zvláště spolu s vitaminem E, sniţuje oxidaci lipoproteinů (LDL) a oxidaci DNA a tím sniţuje výskyt karcinomů a degenerativních onemocnění. Vyšší koncentrací lykopenu v tukové tkáni - menší riziko infarktu myokardu β-karoten sniţuje riziko plicního karcinomu, ale β-karoten v prostředí zvýšeného mnoţství volných radikálů (např. u kuřáků) není dosti účinný, protoţe se oxiduje. Zvýšení imunity Vysoký příjem karotenoidů je spojen se zmírněním rizika infekce. β- karoten zvyšuje imunitu nejen proti nádorům, ale i proti chřipce a proti některým chronickým onemocněním, zvláště u starších lidí.

88 Výskyt Fotosyntetizující rostlinná pletiva - fotochemicky aktivní sloţky rostlinných organel plastidů, tj. chromoplastů a chloroplastů. V chloroplastech slouží jako doplňkové pigmenty při fotosyntéze a jako stabilizátory membrány, v chromoplastech uloženy v krystalické formě nebo ve formě tukových kapek, například v mangu nebo paprice. Přítomnost v zelených částech rostlin často maskována chlorofylem. Karotenoidy se vyskytují také v mikroorganismech a v ţivočišných organismech (např. ţloutek vajec, peří plameňáků, ryby, plazi, bezobratlí ţivočichové atd.). Ţivočichové nejsou schopni karotenoidy syntetizovat, pouze přijímají potravou rostliné pigmenty, popř. je přeměňují na jiné láty.

89 Výskyt V rostlinných pletivech - nejvíce β-karoten, který je doprovázen xanthofyly luteinem, violaxanthinem a neoxanthinem. Naopak zeaxanthinu, -karotenu a β- kryptoxanthinu velmi málo. Výjimkou je kukuřice, kde dominantním pigmentem je právě zeaxanthin spolu s luteinem. V potravinách kromě karotenoidů také veliké mnoţství produktů jejich katabolismu (degradovaných karotenoidů). Štěpení molekuly karotenoidů in vivo při zrání a také během některých způsobů zpracování rostlinných materiálů probíhá za katalýzy regioselektivních dioxygenasových enzymů. Některé primární i další produkty degradace karotenoidů jsou důleţitými vonnými látkami (norisoprenoidy, β-cyklocitral, dihydroaktindiolid nebo α-iron).

90 Zelenina Listová zeleniná % karotenoidů β -karoten (2 aţ 35mg/kg), stejně jako v mrkvi, zbytek tvoří xantofyly lutein (7 aţ 56 mg/kg), violaxanthin (5 aţ 31 mg/kg) a neoxanthin (3 aţ 20 mg/kg). V menším mnoţství jsou přítomny kryptoxanthin, zeaxanthin, antheraxanthin aj. Přítomnost karotenoidů je maskována chlorofylovými barvivy. Mrkev (Daucus carota) - převládajícím pigmentem β - karoten. Jeho obsah je běţně 60 aţ 120 mg/kg, ale v některých odrůdách bývá přítomno aţ 300 mg/kg. Dalšími pigmenty jsou α-karoten (35 mg/kg) a -karoten. Část pigmentů je asociována s bílkovinami. Některé karotenoidy se vyskytují jen v omezeném počtu rostlinných druhů. Příkladem je kapsanthin a kapsorubin v červených paprikách a kapiích rodu Capsicum annum.

91 Zelenina V zelených paprikách jsou, kromě chlorofylů, přítomny karotenoidní pigmenty lutein (8-14 mg/kg), violaxanthin (8-10 mg/kg), neoxanthin (8-9 mg/kg) a β -karoten (6-8 mg/kg). Během zrání vzniká z minoritních ţlutých xanthofylů přítomných v zelených plodech enzymově katalyzovanými reakcemi několik červených -karotenů. V rajčatech je hlavním karotenoidem lykopen (běţně 90 % všech karotenoidů), β -karotenu je poměrně málo (do 6 mg/kg) a asi 1 mg/kg představuje γ-karoten a lutein. Málo lykopenu a více b-karotenu (aţ 80 mg/kg) a γ-karotenu (asi 7 mg/kg ) obsahují některé hybridy oranţové barvy. Obsah karotenoidů v rajčatech variabilní, závisí na mnoha faktorech: stupeň zralosti, odrůda, pěstitelské podmínky, klima aj. Např. u různých červených odrůd rajčat se lišil obsah lykopenu aţ o 75 %

92 Obsahy luteinu, lykopenu a β-karotenu v různých odrůdách rajčat Červené odrůdy Lutein g/100g Translykopen g/100g Total lykopen g/100g Trans- karoten g/100g Cherry Large Salad Flavourtop Tigerella Moneymaker Žluté odrůdy Sungold Gold sunrise

93 Rajčata (Solanum lycopersicum) patří mezi lilkovité rostliny (Lycopersicon) Historie pravlastí horské oblasti Peru a Ekvádoru do Evropy v 16. století, pěstovány pro okrasu střední Evropa začátek 20. století - konzumace Roční světová produkce 70 milionů tun (25-30 mil. tun zpracováno) Průměrná roční spotřeba v ČR 3,5 kg v EU kg v Itálii a USA více neţ 30 kg

94 Typy odrůd: tyčkovité keříčkovité Barva: červenoplodé ţluté masitě růţové oranţové bílé Tvar plodů: kulovitý zploštělý protáhlý hruškovitý Velikost plodů: 2 cm 500 g třešňovité - masité Odrůdy rajčat pěstované v ČR: Start S, Uragan, Domino, Tornádo, Toro, Tipo, Sláva Porýní, Orkado, Cristal, Fontana, Perun, Romus, Oranţe, Třešňové, Cherrola, Anita, Hana, Diana, Klára, Odeon, Karla, Vilma, Minigolf

95 Chemické sloţení rajčat Významný zdroj: lykopen, vitamin C, β-karoten, minerální látky α-tomatin, dehydrotomatin Dvě středně velká rajčata obsahují jen asi 22 kcal. Chemické sloţení Obsah (g/100g č.hm.) Voda 93,1-94,2 Bílkoviny 0,7-1,0 Sacharidy 3,1-3,5 Tuk 0,2-0,3 Obsah (mg/100g č.hm.) Vitamin C 16,0-24,2 Vitamin E 0,8-1,22 Lykopen 0,9-9,3 β-karoten 0,3-0,52

96 Zpracování rajčat: konzervovaná rajčata (loupaná, celá, krájená, dţus, pyré, duţnina, protlak aj.) sušená rajčata (plátky, prášek, loupaná celá či půlená) jiné produkty (rajčatová polévka, omáčky, kečup aj.) Karotenoidy rajčat Zrání rajčat: barva plodů se mění ze zelené přes oranţovou aţ na sytě červenou - způsobeno syntézou karotenoidů Mnoţství karotenoidů v plodu rajčete závisí na: půda, klimatické podmínky, zavlaţování, teplota, odrůda stupeň zralosti, doba sklizně, posklizňové skladování

97 Hlavním karotenoidem lykopen (90 % všech karotenoidů) β-karoten (do 6 mg/kg) Tetraterpeny: lykopen Moţná degradace a isomerace lykopenu v průběhu zpracování

98 Terapeutické účinky lykopenu a β-karotenu β-karoten (all-trans-β-karoten) patří mezi retinoidy nejvýznamnější provitamin A Lykopen ani β-karoten není syntetizován v lidském těle Antioxidační aktivita (lykopen 2 x účinnější neţ β-karoten a 10x účinnější neţ vitamin E) Působí kanceropreventivně: sníţení rizika karcinomu prostaty, prsu a trávicího traktu Působí preventivně vůči oxidaci LDL cholesterolu Chrání před vznikem a progresí aterosklerózy i všech projevů souvisejících s tímto onemocněním

99 mg/kg mg/kg Vliv zralosti: lykopen, β-karoten LYKOPEN Obsah lykopenu a β- karotenu výrazně narůstá v průběhu zrání rajčat Nezralá Nedozrálé Zralá Přezrálá Zralá (odrůdy) Stupeň zralosti KAROT EN ě Po dosaţení plného stupně zralosti začne obsah lykopenu klesat, obsah β-karotenu dále roste Nezralá Nedozrálé Zralá Přezrálá Zralá (odrůdy) Prokázán vliv způsobu pěstování a obsahu dusíku v půdě na hladiny lykopenu a β-karotenu

100 Byl prokázán vliv odrůdy na obsah sledovaných ukazatelů Vliv odrůdy Rajčata v plném stupni zralosti, 3 vzorky od jedné odrůdy vzorek lykopen (mg/kg) β-karoten (mg/kg) vitamin C (mg/kg) α-tomatin (mg/kg) HO , ,71 T 153 7,7 89 0,78 SK , ,68 VÄ 198 9, ,86 NOR , ,20 KARIN 124 7, ,91 SAND 136 7, ,39

101 Vyšetření vzorků z trţní sítě Výrobek sušina (% hm) karoten (mg/kg suš.) lykopen (mg/kg suš.) tomatin (mg/kg suš.) dehydrotomat (mg/kg suš.) Protlak Giana 22, ,13 Protlak Rio Bravo 7, ,37 Protlak Seliko 23, ,83 Kečup Otma jemný 27, ,01 Kečup Neli jemný 26, ,19 Dţus Happy Day 4, ,87 Dţus Szobi 5, ,82 Dţus Hello 5, ,77 Krájená rajčata 6, ,66 Loupaná rajčata 5, ,69 Krájená rajčata 6, ,26 Cherry rajčata 6, ,63

102 Ovoce V ovoci jednoho druhu se běţně nalézá větší počet karotenoidů. Vzácněji (např. v meruňkách (Prunus armeniaca) a mangu (Mangifera indica)) hlavním karotenoidem β -karoten. Xanthofyly jsou zde přítomny ve velmi malém mnoţství. V broskvích (Primus persica) ve srovnání s meruňkami větší mnoţství xanthofylů. Část z nich se vyskytuje ve formě monoesterů a diesterů mastných kyselin (převáţně myristové a palmitové). V pomerančích jsou přítomna značně proměnná mnoţství kryptoxanthinu, luteinu, antheraxanthinu a violaxanthinu a také apokarotenoidy β-citrarin a β- citranaxanthin. Dále pak řada jiných xanthofylů, ale poměrně malé mnoţství karotenů.

103 Další rostlinné materiály Sušené blizny šafránu setého (Crocus sativus)- koření - ţlutooranţové barvivo, jehoţ základem je apokarotenoid krocetin. Krocetin se v šafránu vyskytuje jako ester s disacharidem genciobiosou. Krocetin je obsaţen také v plodech gardénie (Gardenia jasminoides). Hlavní přirozenou sloţkou extraktu z vnější části semen annatto keře oreláník barvířský (Bixa orellana) rostoucí v tropech je apokarotenoid bixin neboli 9 -cis-bixin. Jeho mnoţství v semenu bývá okolo 2%. Lykopen spolu s 3-hydroxy-g-karotenem je také hlavním pigmentem šípků (Rosa canina). V surových rostlinných olejích bývá asi 0,03-0,25 % karotenoidů. Relativně vysoký obsah karotenoidů (0,05-0,2 %) má palmový olej získaný z mezokarpu semen. Hlavními sloţkami jsou α-karoten a β -karoten, v poměru 2:3. Pigmenty, které se vyskytují v rafinovaných olejích se svojí strukturou liší od pigmentů přírodních.

104 Karotenoid Karoteny α-karoten, β-karoten, -karoten, -karoten, -karoten, -karoten Lykopen, neurosporen Fytofluen, fytoen Xanthofyly Antheraxanthin Astaxanthin Bixin, norbixin Kanthaxanthin Kapsanthin, kapsorubin Krocenin Kukurbitaxanthin A Lutein, vilolaxanthin, neoxanthin Luteoxanthin, auroxanthin Zeaxanthin, α,β-kryptoxanthin Výskyt Zelenina a ovoce (mrkev, batata, palmové ovoce) Šípek (zdroj -karotenu) Rajče, meloun, šípek Ovoce(mango, broskev, grapefruit, pomeranč) Kořenová zelenina (mrkev) Okvětní lístky žlutých květin Ovoce, zelenina Ptáci, ryby, humr Semena annatto Převážně syntetický, Zelené řasy Capsicum annum, zralé ovoce Šafrán Tykev Zelené ovoce a zelenina (kiwi, brokolice, zelí, špenát ) a květiny Zpracované ovoce a zelenina (fermentace) Obilí, kukuřice, Ovoce (mango, papaya), Květiny

105 Struktura β-karotenu: β-karoten nejvýznamnější provitamin A antioxidant, antikarcinogenní účinky významný vliv na imunitní systém inhibuje syntézu cholesterolu stejně jako lykopen

106 β-karoten Nejznámější z 50 karotenoidů, které mají aktivitu provitaminu A Absorpce β-karotenu probíhá v tenkém střevě. Mnoţství absorbovaného β-karotenu ovlivňují různé faktory, zejména mnoţství tuků a bílkovin. Např. ze špenátu, který byl připraven bez tuku, se resorbuje pouze 6% z celkového β-karotenu, přidáme-li při kuchyňské úpravě tuk, zvýší se absorbce β- karotenu aţ na 60 %.

107 Výskyt a zdroje Nejbohatšími zdroji β-karotenu: mrkev, karotka, meruňky, papája, mango, nektarinky, broskve, špenát, brokolice, hrách, kapusta, řeřicha β-karoten se také vyskytuje v ţivočišných materiálech, např. dává zbarvení vaječnému ţloutku, máslu nebo masu lososa.

108

109 Funkce v organismu Zdroj vitaminu A. Antioxidant - neutralizace volných radikálů, reaktivní molekuly, které jednak vznikají během metabolických procesů v organismu, jednak je přijímáme z vnějšího prostředí. Volné radikály mohou poškodit lipidy buněčných membrán a také genetický materiál v buňkách. Výsledkem tohoto poškození můţe být aţ vznik karcinomu. Bylo dokázáno, ţe konzumace ovoce a zeleniny, bohatých na β-karoten, pozitivně ovlivňuje rozvoj některých druhů rakoviny. Díky svým antioxidačním vlastnostem působí preventivně proti rozvoji kardiovaskulárních onemocnění. Ochrana před fotooxidací, potlačuje negativní vliv volných kyslíkových radikálů, které vznikají v kůţi důsledkem UV záření, a které mohou indukovat pre-kancerogenní změny v buňkách. Stimulační efekt na imunitní systém a spolu s vitaminem E a selenem potlačuje vývoj zánětů oka.

110 Denní doporučená dávka (DDD) Denní doporučená dávka pro β-karoten nebyla stanovena ČR - doporučuje se DDD 16 mg/den Dávka mg/den se udává jako hranice bezpečnosti V případech vyššího příjmu karotenoidů a/nebo při některých chorobách (diabetes melitus, hyperlipidemie, hyperthyriodismus, nefrotický syndrom) můţe dojít k hyperkarotenodermii, která se projevuje zaţloutnutím kůţe, zejména dlaní a chodidel. Tyto příznaky jsou reverzibilní a odezní po vysazení karotenoidů.

111 Struktura lykopenu Lykopen acyklický polynasycený uhlovodík antioxidační vlastnosti (40x vyšší neţ α-tokoferol) sniţuje výskyt karcinomu prostaty a působí chemopreventivně proti karcinomu plic Lykopen a β-karoten chrání kůţi před UVA světlem

112 Lykopen (C 40 H 56 ) je pigment rozpustný v tucích, obsahuje 11 konjugovaných a 2 nekonjugované dvojné vazby. Na rozdíl od vitaminu A a provitaminů A neobsahuje β- iononovou cyklickou strukturu, a proto z něj nemůţe vzniknout vitamin A. V rostlinách je hlavně ve formě all-trans, coţ je termodynamicky stabilní forma Významný antioxidant

113 Výskyt a zdroje Lykopen - červený podobně jako ostatní karotenoidy Obsaţen v červené zelenině a ovoci, např. rajčatech (Lycopersicum esculentum), melounu (Citrullus tanatis), červených grepech (Citrus paradisi) a meruňkách (Primus armeniaca) Zpracovaná rajčata, např. šťáva z rajčat, kečup, pasta, omáčka nebo rajská polévka, obsahují lépe vstřebatelný lykopen neţ čerstvá rajčata. Při zpracování se totiţ mění all-trans forma na cis formy lykopenu. Zmraţená potrava lykopen neztrácí Účinnost lykopenu je ovšem závislá i na přítomnosti jiných kooxidantů, hlavně vitaminu C. Odstředěné mléko neumoţňuje vstřebávání lykopenu, který není rozpustný ve vodě.

114 Funkce v organismu Nejúčinnější antioxidant, inaktivuje i peroxid vodíku, chrání membrány lymfocytů před NO 2, nejúčinněji z karotenoidů odstraňuje singletový kyslík (2 x účinněji neţ β-karoten a 10 x účinněji neţ vitamin E). Regulace komunikace mezi buňkami kanceropreventivní Potlačuje fosforylaci regulačních bílkovin, způsobenou působením různými karcinogeny, a brání dělení nádorových buněk. Při stravě bohaté na lykopen (nejméně 10 porcí výrobků z rajčat za týden) je podle některých prací aţ o 35 % menší riziko karcinomu prostaty a karcinomů trávicího traktu. Příznivý účinek stravy bohaté na lykopen se projevuje i u hypertrofie prostaty. Lykopen působí chemopreventivně proti karcinomu plic, příznivě účinkuje i u karcinomu ţaludku. Sníţení rizika nastává také v případě karcinomu prsu (mj. sniţuje hladinu prolaktinu, který podporuje buněčné dělení). Ve vyšších dávkách (60 mg/den) inhibuje 3-hydroxy-3- metylglutaryl-koenzym A reduktasu, čímţ blokuje syntézu cholesterolu.

115 Sníţení rizika onemocnění Lycopene found to reduce risks of various Rakovina: Prostaty Zaţívacího traktu Močový měchýř Kůţe Plic Prsu Kardiovaskulární nemoci Astma Inhibice oxidace DNA a LDL cholesterolu

116 Změny během zpracování a skladování Během zpracování potravin dochází ke ztrátám ţivin, biologicky aktivních látek a jiných důleţitých látek X Pozitivní efekt Kulinární úpravy: zvýšení biologické dostupnosti Změny nebo ztráty karotenoidů během zpracování a skladování potravin jsou způsobeny geometrickou isomerací a enzymatickou nebo neenzymatickou oxidací působením tepla, světla a kyslíku, ke ztrátám dochází také mechanickým opracováním. Náchylnější vůči změnám za podmínek zpracování potravin jsou xanthofyly, zvláště pak epoxidy karotenoidů. Poměrně stabilní jsou karotenoidy v mraţených potravinách.

117 Změny během zpracování a skladování Mechanické úpravy jako krájení, strouhání, sekání a loupání ovoce a zeleniny zapříčiňují přístup kyslíku a enzymů ke karotenoidům a dochází tak k oxidaci. Hlavní příčinou degradace karotenoidů je enzymatická a neenzymatická oxidace. Isomerace trans-karotenoidů na cis-karotenoidy způsobuje změnu biologické dostupnosti a změnu barvy potraviny. Při domácích úpravách se ztráty karotenoidů zvyšují v následujícím pořadí: mikrovlnný ohřev < dušení v páře < vaření < smaţení. Ke značným ztrátám dochází při dlouhém pečení a vaření, kombinací různých technik příprav a tepelných úprav potravin a při nakládání potravin.

118 Změny během zpracování a skladování Na degradaci karotenoidů má vliv dlouhá doba kulinárních úprav a vysoká teplota. Během chlazení a mraţení potravin jsou karotenoidy stabilní. Pomalé rozmrazování vede však opět ke ztrátám karotenoidů. K rychlé degradaci dochází při sušení na slunci. Přírodní nebo přidané antioxidanty chrání karotenoidy před jejich rozkladem. Zabráněním přístupu kyslíku (vakuované balení, balení v ochranné atmosféře), ochrana před světlem a nízké teploty sníţí riziko ztrát karotenoidů během skladování.

119 Tepelné úpravy Při šetrných způsobech zpracování zeleniny, jako je například vaření v páře, dochází k malým ztrátám v obsahu karotenů (kolem 10%), ale k vyšším ztrátám v obsahu xanthofylů a epoxidů xanthofylů taraxanthinu a violaxanthinu. Při vaření špenátu, brokolice a zelených fazolových lusků v páře nebo ve vodě po dobu 3-10 minut jsou ztráty taraxanthinu % a ztráty violaxanthinu 35-65% podle druhu a způsobu zpracování. Vaření fazolových lusků po dobu 1 hodiny vede k degradaci obou epoxykarotenoidů.

120 Tepelné úpravy Rajčata lykopen v all-trans formě Během tepelných úprav dochází k isomeraci na formu cis Obsah cis isomerů roste s teplotou a dobou záhřevu. V přítomnosti tuku nebo oleje se lykopen stává reaktivnějším a rychleji degraduje. Působení vysokých teplot vede k rozpadu molekuly lykopenu na nestálé sloučeniny

121 Rozpad lykopenu během záhřevu Lykopen O 2-methyl-2-hepten-6-on CHO Pseudo-ionon O Garanial 6-methyl-3,5-heptadien-2-on O CHO Neral

122 Sušení Při sušení a mletí paprikových lusků se sniţuje obsah pigmentů zhruba na polovinu. Z větší části jsou ztráty způsobené ředěním produktu nebarevnými částmi plodů, například semeny, částečně také dochází k degradaci přítomných karotenoidů. Nejméně stálé jsou ţluté pigmenty, zvláště β-karoten, u červených pigmentů jako je kapsanthin dochází jen k minimálnímu rozkladu. Karotenoidy sušeného ovoce a zeleniny se snadno oxidují (rozsah oxidace závisí na aktivitě vody, teplotě, obsahu kyslíku v atmosféře aj.). V sušené mrkvi např. dochází při skladování na vzduchu aţ k 50 % ztrátám karotenoidů.

123 Skladování Špenátový protlak - rychlá enzymová degradaci karotenoidů (asi 50% přítomných pigmentů se rozkládá během 20 min). lipoxygenasy. Mletá paprika za přístupu kyslíku snadno oxiduje hydroxylová skupina cyklopentanového cyklu a z kapsanthinu vzniká odpovídající diketon kapsanthon. Kapsanthon se dále rozkládá na β-citraurin. Skladování potravin obsahující přírodní 9 cis-bixin můţe za přístupu světla vznikat alltrans-bixin a jeho hydrolýzou all-trans-norbixin. U sýrů barvených bixinem se tyto látky váţí na fosfopreteiny, například na kasein.

124 Skladování Skladování rajčatových plátků při teplotách -20 C a -30 C v průběhu prvních tří měsíců nedochází k výrazným změnám obsahu β-karotenu a lykopenu Po 12 měsících skladování při -20 C došlo ke sníţení obsahu β -karotenu o 51 % a obsahu lykopenu 48%. Při -30 C klesl obsah β - karotenu na 70 % původního obsahu, obsah lykopenu klesl na 81% původního obsahu. Z pokusu je patrné, ţe s niţší teplotou klesá rychlost degradace lykopenu i β -karotenu. Stabilita karotenoidů v rajčatovém dţusu při skladování ve tmě a na světle při různých teplotách (4, 25 a 35 C) po dobu 12 týdnů. Bylo zjištěno, ţe čím déle byl dţus skladován, tím klesal obsah all-trans-luteinu a jeho cis isomerů. Odolnější vůči světlu byl v tomto případě cis isomer 9-cis-lutein. K podobným změnám došlo i u β-karotenu a lykopenu. Běhěm skladování při 4 C převládal isomer lykopenu 15- cis-lykopen, při 25 C 9-cis- a 13-cis-lykopen, při 35 C byl hlavním isomerem 13-cis-lykopen.

125 Vliv kyslíku a světla Studie ukázala, ţe za přístupu kyslíku při zahřívání (100 C) rajčat po dobu 3 hodin klesl obsah lykopenu o 30%. V přítomnosti CO 2 při záhřevu ve tmě byla ztráta lykopenu pouze 5% Během ozáření dochází opět ke ztrátám celkového lykopenu. V případě cis isomerů lykopenu dochází nejdříve k prudkému nárůstu obsahu cis isomerů, po té nastane degradace.

126 Zpracování rajčat Rajčata mohou být zpracována do mnoha různých produktů. Při procesu zpracování jsou hlavní důleţité látky zachovány, u některých dochází dokonce k navýšení obsahu pravděpodobně uvolněním vázaných karotenoidů. konzervovaná rajčata (loupaná rajčata celá či krájená, dţus, pyré, duţnina, protlak aj.) sušená rajčata (ve formě plátků, prášku nebo loupaná celá či půlená rajčata) jiné produkty obsahující rajčata (rajčatová polévka, omáčky, kečup aj.)

127 Obsahy lykopenu ve výrobcích z rajčat Výrobek Obsah lykopenu ( g/g) Čerstvé rajče 8,8-42 Vařené rajče 37,0 Rajčatová omáčka 62,0 Rajská polévka 79,9 Sušené rajče 1126,3-1264,9 Rajčatový džus 50,0-116,0 Omáčka na pizzu 127,1 Rajčatový protlak 54, Kečup 99,0-134,4

128 Opalování - pozitivní a negativní reakce organismu Tzv. erytemogenní spektrum slunečního záření zahrnuje paprsky o vlnové délce nm Ţádoucí zhnědnutí kůţe je způsobeno koţním pigmentem melaninem - přirozená ochrana proti ultrafialovému záření. V kůţi vzniká působením slunečního světla z přítomných provitaminů vitamin D pozitivní Negativní důsledky - působení volných radikálů Poškození povrchové vrstvy kůţe, které je příčinou jejího předčasného stárnutí, aţ po nejzávaţnější důsledky, ke kterým patří vznik nádorového bujení. Ochrana před negativními vlivy UV záření Ochranné krémy s vyšším faktorem Uţívání přípravků s obsahem antioxidačních látek, které přímo v organizmu, tedy na buněčné úrovni, vychytávají tyto škodlivé volné radikály a zneškodňují je (tzv. chemoprevence).

129 Karotenoidy chrání organismus před UV zářením 1) ukládají se v kůţi a vytvářejí vrstvu pigmentu, který chrání spodní vrstvy pokoţky před poškozením UV zářením. Vytvářejí účinný filtr, který nedovoluje proniknout škodlivým paprskům k citlivým spodním vrstvám pokoţky. Pleť díky tvorbě pigmentové vrstvy dostane bronzové zabarvení, aniţ bychom se museli vystavovat nadměrnému opalování. 2) silné antioxidanty - chrání celý organismus před poškozením volnými radikály. Ty se vytvářejí ve větší míře právě při vystavení organismu UV záření. Kromě ochrany celého organismu působí antioxidanty pozitivně na stav pokoţky, která při opalování snadno ztrácí elasticitu. Zachování elasticity pokoţky brání stárnutí kůţe a tvorbě vrásek. Pleť dostává broskvově sametový vzhled. 3) posilují imunitní systém, a ten pak lépe odstraňuje poškozené a rakovinotvorné buňky, které přece jen UV záření mohlo vyvolat, a tím výrazně sniţují riziko rakoviny a zpomalují proces stárnutí.

130 SYNTETICKÝ PŘÍRODNÍ β- karoten v doplňcích stravy Doplňky se syntetickým β-karotenem obsahují pouze samotný β- karoten, zatímco přírodní doplňky stravy obsahují další přirozeně se vyskytující karotenoidy (alfakaroten, lutein, lykopen, astaxanthin, kryptoxanthin a mnoho dalších). Je prokázáno, ţe kombinace různých druhů karotenů je v ochraně organismu účinnější neţ jen samotný β- karoten. Syntetický β- karoten negativně ovlivňuje vstřebávání ostatních karotenoidů. SYNTETICKÝ β- karoten obsahuje pouze tzv. all-trans isomery, PŘÍRODNÍ β- karoten směsí trans a cis isomerů. Ovoce a zelenina obsahuje asi 90% trans a 10% cis isomerů. Cis isomery mají větší biologickou dostupnost Doporučuje se neuţívat doplňky obsahující syntetický β- karoten, zejména pokud je člověk kuřák či silný konzument alkoholu

131 KLINICKÉ STUDIE Rozporné závěry Podávání syntetického β- karotenu pro ochranu zdraví jak kuřáků, tak i zdravé populace nemělo očekávané výsledky. Dokonce u určitých skupin obyvatelstva došlo ke zhoršení zdravotního stavu. Všechny tyto studie pouţívaly SYNTETICKÝ all-trans betakaroten. Forma alltrans β- karotenu také sniţuje hladiny lykopenu v krvi. SYNTETICKÝ β- karoten můţe negativně ovlivňovat ochranný účinek vitamínu E na LDL cholesterol a paradoxně se můţe chovat za určitých podmínek jako prooxidant (látka způsobující oxidaci). Tento efekt je ještě zesilován přítomností kyseliny askorbové (vitamínu C). Vzniká kationový radikál β- karotenu - silné oxidační vlastnosti. A čím vyšší byla podávaná dávka syntetického betakarotenu, tím vyšší oxidační aktivita byla pozorována.

132 Bezpečné přírodní karotenoidy = zdravé opalování s ProKarotenem PŘÍRODNÍ karotenoidy

133 Revital Reviopthal Výrobce: Vitar s.r.o. Proti únavě očí. obsahuje přírodní karotenoidy lutein a zeaxantin (izomer luteinu), získané z rostliny měsíčku lékařského, coţ jsou látky nezbytné pro dobrý zrak lutein a zeaxantin jsou silnými antioxidanty a mají významně příznivý vliv na zrak

134 O H 3 CO CH 3 H 3 CO O CH 3 10 H CoQ10 Koenzym Q 10 Ubichinon, Ubichinol, Semichinon

135 Klíčová úloha při Produkce energie Ochrana organizmu před toxickými volnými radikály

136 Koenzym Q10 Ubichinon, koenzym Q Zkratky CoQ10, CoQ, Q10, nebo Q Benzochinon, kde Q znamená chinonovou skupinu a 10 isoprenylovou skupinu Sloučeniny s vitaminovým účinkem Přítomný v lidských buňkách Zodpovědný za produkci energie (ATP) v buňkách, která je konvertována v mitochondriích za pomoci CoQ10. 95% energie v těle je konvertováno za přítomnosti CoQ10. Orgány s nejvyšší spotřebou energie srdce a plíce, játra nejvyšší obsah CoQ10 Označení vitamin Q - nesprávné

137 Struktura