Charakteristiky složek potravin

Transkript

1 Charakteristiky složek potravin

2 ŠKOLENÍ (a) fyzikálně-chemické a výživové vlastnosti sacharidů (zejména cukrů), lipidů (tuků a olejů) a bílkovin (včetně charakteristiky enzymů), (b) metabolismus sacharidů, lipidů a bílkovin v lidském organismu. katabolismus (rozklad, odbourávání) (proteolýza, glykolýza, lipolýza) anabolismus (syntéza) (proteosyntéza, glukoneogeneze, lipogeneze) 2

3 Novinky a trendy v pekárenské výrobě ječmen BETAchleba JEČMÁNEK Klinická studie (2015)- beta-glukany ječný chléb Mr. Barley 3

4 Novinky a trendy v pekárenské výrobě žito knäckebrot žitný chléb 4

5 Pracovní skupina: Renesance ječmene v potravinářství, od Obiloviny v lidské výživě 5

6 Nástin plánu PS Obiloviny v lidské výživě a odpovědnosti: 1) šlechtění nových kultivarů obilovin (ječmen, oves), výběr a analýza (Agrotest fyto-ing. Vaculová, ČZU-Ing. Faměra) 2) vývoj nových atraktivních cereálních výrobků z ječmene, ovsa, žita a pohanky s uplatněním nutričních výhod jednotlivých obilovin (zpracování zrna, úprav zrna, úprava mouky, snídaňové směsi, nové receptury, komplexní hodnocení výrobků, stanovení jejich nutričních hodnot a jejich propagace) (VŠCHT-Ing. Sluková, VUPP-Ing. Erban, PK-Ing. Gabrovská, SEMIX PLUSO-Ing. Hertel, Zeelandia-Ing. Borová, MILCOM-Ing. Weberschinke, Profimix-Ing. Havelková, MLÝN PERNER-Ing. Fišerová, ČZU-Ing. Hálová, Společnost pro výživu, BEAS, JU EF, TANY, Extrudo) 3) podpora výroby chlebů a pečiva s přírodními kvasy (Svaz mlýnů-ing. Skřivan, Aut. mlýny-ing. Klíma, VŠCHT) 4) lékařské zhodnocení konzumace obilovin (LF MU-MVDr. Matějová, FNUSA Brno, Společnost pro výživu) 6

7 Publikace: Obiloviny v lidské výživě (kolektiv autorů) 7

8 ŠKOLENÍ Suroviny a potraviny Potraviny - látky určené ke spotřebě člověkem v nezměněném nebo upraveném stavu (jídlo nebo nápoj). Hlavní funkce potravin - dodání živin a energie organismu. 8

9 ŠKOLENÍ Suroviny a potraviny Obsahy jednotlivých složek v surovinách závisí na odrůdě rostliny, druhu živočicha, na podmínkách pěstování, posklizňové úpravy, podmínkách chovu zvířat. Složení zpracovávaných potravin závisí na: - použité receptuře - změnách probíhajících během zpracování a skladování potravin. Suroviny a potraviny zdroj živin potřebných pro udržení aktivity, zdraví, růstu a rozmnožování. 9

10 ŠKOLENÍ Suroviny a potraviny Složení zpracovávaných potravin závisí na použité receptuře a změnách probíhajících během zpracování a skladování: změny mohou být způsobeny enzymy, aktivními formami kyslíku, tepelným nebo chemickým zásahem, zpracováním při nízké teplotě nebo vyšším ph vyluhování rozpustných složek blanšírování, vaření, ztráta vlhkosti a těkavých látek během odpařování, autooxidace, 10

11 ŠKOLENÍ Potraviny Potraviny výživová (nutriční hodnota) daná obsahem živin a jejich využitelností, závisí na obsahu některých dalších látek, stravovacím režimu, zdravotním a psychickém stavu a dalších faktorech. Využitelnost živin v organismu rozdílná, závisí na řadě faktorů definuje se jako míra, kterou je organismus schopen látku využít v místě jejího působení, využitelnost zahrnuje trávení, resorpci, transport k orgánům, příjem a využití v příslušných buňkách. 11

12 ŠKOLENÍ Potraviny Výživová hodnota znamená schopnost potravin pokrýt energetickou a biologickou potřebu organismu na úrovni výživových doporučení. Potraviny s vysokou výživovou hodnotou mléko, mléčné výrobky, vejce, sója, maso, brambory. Potraviny s nízkou výživovou hodnotou cukr, některé obiloviny. 12

13 ŠKOLENÍ Potraviny Potraviny by měly být ve výživě správně kombinovány a používány v přiměřeném množství a poměru, tak aby výživa byla zdravá, pestrá, plnohodnotná a odpovídala veškerým potřebám organismu. 13

14 ŠKOLENÍ Potraviny energetická hodnota (J, kj) souvisí s obsahem hlavních složek bílkovin (17 kj g -1 ), tuků (38,9 kj g -1 ), a sacharidů (17 kj g -1 ), množství energie, která se uvolní při spálení hlavních živin, případně při jejich dokonalém strávení v organismu. Příjem energie z potravin volné aminokyseliny (jako bílkoviny), kyselina citrónová (jako sacharidy), ethanol (energetická výtěžnost 29,3 kj g -1 ). Obsah energie ve výrobku údaj na obale výrobku, obsah využitelných sacharidů, bílkovin a tuků vynásoben množstvím energie jednotlivých složek. 14

15 ŠKOLENÍ Energetický příjem potravin musí odpovídat energetické potřebě člověka a poskytnout mu dostatek energie pro základní látkovou výměnu, pro zpracování a přeměnu potravy, pro udržení stálé tělesné teploty, růst a pracovní činnost člověka. Potraviny biologická hodnota je tvořena obsahem vitaminů, minerálních látek, esenciálních mastných kyselin a plnohodnotných bílkovin, zabezpečení funkční činnosti všech orgánů v organismu, mění se nevhodným nebo dlouhodobým skladováním (ovoce, zelenina), výrazně poklesne dlouhodobým varem (vitamin C, B 1, B 2, B 6 ), vliv světla na snížení obsahu vitaminu A, B 2 a C. 15

16 ŠKOLENÍ Hlavní (základní) živiny bílkoviny, lipidy (tuky a oleje, hlavně TAG), sacharidy (monosacharidy, oligosacharidy, polysacharidy), tvoří značnou část sušiny stravy (80-90 %), zdroj energie a k výstavbě tkání (bílkoviny, v menší míře tuky), doporučený trojpoměr základních živin 1B:1T:4S, po přepočtu na přijímanou energii % bílkovin, % tuků a 56 % sacharidů, poměr rostlinných a živočišných bílkovin 1:1, složky s odlišnou strukturou. 16

17 ŠKOLENÍ Esenciální výživové faktory nezbytné pro organismus, člověk je neumí syntetizovat, musí je přijímat z potravy, makronutrienty (esenciální aminokyseliny, esenciální mastné kyseliny-běžné složky bílkovin a lipidů), mikronutrienty (vitaminy, stopové prvky, biologicky aktivní látky-součástí enzymů a jiných biologicky aktivních látek). 17

18 ŠKOLENÍ Senzoricky aktivní látky zlepšení senzorické hodnoty potravin, ale mohou být také zdrojem energie nebo živin (organické kyseliny-kyselina vinná, citrónová), senzorická charakteristika potraviny (textura, chuť, vůně, barva). 18

19 ŠKOLENÍ Vláknina potravy nevyužitelné látky, neslouží přímo k výživě, neposkytuje energii ale mají pozitivní vliv na zdraví člověka. 19

20 ŠKOLENÍ Antinutriční látky složky s negativním vlivem na výživu, neslouží jako živiny, zhoršují využitelnost živin nebo živiny rozkládají, enzymy (thiaminasa, lipoxygenasa, polyfenoloxidasy), fytin (váže některé kovy do nevyužitelných sloučenin). Mg 2+ Ca2+ Ca 2+ Ca 2+ kyselina šťavelová Zn 2+ Fe 2+ myo-inositol (cyklitol, alkoholický cukr, odvozen od galaktosy) výskyt ve vázané formě, obiloviny, luštěniny hexafosfát myo-inositolu = fytová kyselina, 20 vápenatá nebo hořečnatá sůl fytové kyseliny = fytin.

21 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Bílkoviny - makromolekulární látky složené z aminokyselin, vznikly procesem proteosyntézy, obsahují v molekule více než 100 AK vzájemně vázaných peptidovou vazbou do lineárních řetězců, tvoří hmotu živých organismů, stavební materiál tkání a pletiv, hrají klíčovou roli v metabolismu, bílkoviny jsou součástí všech buněk a musí být neustále obnovovány, 21

22 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy tvorba bílkovin je závislá výhradně na příjmu bílkovin z potravy, některé AK esenciální (Val, Leu, Ile, Thr, Met, Phe, Lys, Trp), semiesenciální (Arg, His), některé AK si umí organismus vytvořit z jiných AK, nezbytnou složkou potravy (zdroj N a S v potravě), přináší do organismu hmotu potřebnou k výstavbě a obnově tkání, při nedostatečném příjmu sacharidů nebo při poruchách tvorby AK slouží bílkoviny také jako zdroj energie. 22

23 1. transkripce (přepis) genetického kódu z DNA do mrna 2. translace (překlad) kódu z mrna DNA mrna messenger (přenos) trna připojuje specifickou AK do rostoucího polypeptidového řetězce, tím dochází k překladu sekvence nukleotidů v NK do sekvence AK v bílkovinách rrna tvorba peptidových vazeb v bílkovinách 23

24 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Rozdělení bílkovin podle obsahu AK - plnohodnotné a neplnohodnotné bílkoviny Plnohodnotné bílkoviny-obsahují všechny esenciální AK, z hlediska fyziologie vyvážený poměr esenciálních a neesenciálních AK, živočišného původu (mléko, mléčné výrobky, vejce, maso, masné výrobky), tvoří 60 % bílkovin stravy. 24

25 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Rozdělení bílkovin podle obsahu AK - plnohodnotné a neplnohodnotné bílkoviny Neplnohodnotné bílkoviny-obsahují jen některé esenciální AK nebo AK v nesprávném poměru, rostlinného původu (obiloviny, luštěniny, olejniny) (Lys-limitující AK pro obiloviny, Met-pro luštěniny), tvoří 40 % bílkovin stravy. 25

26 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Mléčné bílkoviny - biologicky hodnotné, nižší obsah tuku, vysoký obsah vápníku a probiotická mikroflóra příznivě působí na energetickou bilanci a metabolismus. 26

27 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Spotřeba bílkovin - ovlivněna věkem, pohlavím, zdravotním stavem, pracovní činností, klimatickými podmínkami, dospělý člověk by měl přijímat denně 1 g bílkovin na 1 kg tělesné hmotnosti, běžná doporučená dávka je 1,0-1,2 g kg -1, protože ne všechny AK jsou z bílkovin využity v optimálním množství, nedostatek bílkovin ve stravě způsobuje zpomalený růst, snižuje se tělesná hmotnost, pracovní schopnost, vznikají i poruchy důležitých funkcí organismu. 27

28 28

29 Bílkoviny fyziologie a výživa - proces trávení, rozklad na základní jednotky aminokyseliny - vlastní trávení (většinou denaturovaných bílkovin) je enzymová hydrolýza (proteolýza) katalyzovaná proteolytickými enzymy (proteasami), hydrolýza postupně v několika stupních (bílkoviny polypeptidy oligopeptidy aminokyseliny) - proteasy (součástí trávicích šťáv) katalyzují buď hydrolýzu peptidové vazby uvnitř polypeptidového řetězce za vzniku peptidů (endopeptidasy) nebo odštěpují jen koncové aminokyseliny (exopeptidasy) - hydrolýzu N-koncové aminokyseliny katalyzují aminopeptidasy, hydrolýzu C-koncové aminokyseliny katalyzují karboxypeptidasy 29

30 Schéma metabolismu 30

31 Struktury vysokomolekulárních obilných bílkovin Struktura gluteninu 31

32 Struktury vysokomolekulárních obilných bílkovin - modely a) nejnovější představy - model lineární gluteninové podjednotky N-koncová doména C-koncová doména Model jednořetězcové vysokomolekulární gluteninové podjednotky 32

33 Struktury vysokomolekulárních obilných bílkovin - modely b) model příčného spojení lineárních řetězců gluteninu Model vzájemného příčného spojení přímých řetězců pomocí -S-S- vazeb v koncových doménách 33

34 Bílkoviny fyziologie a výživa - trávicí šťávy: žaludeční šťáva (pepsin), pankreatická šťáva (trypsin, chymotrypsin, karboxypeptidasy), střevní šťáva-šťáva tenkého střeva (aminopeptidasy, dipeptidasy) - vzniklé aminokyseliny jsou vstřebávány v tenkém střevě a transportovány lymfatickým oběhem do tkání nebo krevním oběhem do jater, kde jsou metabolizovány - metabolimus aminokyselin v játrech je rozmanitý, zásoba pohotových AK (pool AK), vznik dusíkatých sloučenin, syntéza tkáňových bílkovin, transaminace, deaminace (syntéza sacharidů a lipidů), odbourání (CO 2 a syntéza ATP), vznik amoniaku 34

35 35

36 36

37 37

38 obecné vlastnosti enzymů Charakteristika enzymů - bílkoviny, (bio)katalyzátory, urychlují chemické reakce při teplotách kolem 37 C - jednoduché bílkoviny, složené bílkoviny-holoenzymy (nízkomolekulární nebílkovinná část-kofaktor, bílkovinná částapoenzym, kofaktor může být navázán na apoenzym pevně (prostetická skupina), nebo labilně (koenzym)) - ve srovnání s chemickými katalyzátory jsou enzymy účinnější, vykazují specifičnost (tj. katalyzují jen určití typ reakce nebo působí na určitou strukturu substrátu), pracují za mírných podmínek (ph kolem 7, teplota C, tlak 0,1 MPa), mohou být regulovány - rozdělení enzymů do 6 hlavních tříd (nomenklatura např. EC ) podle typu katalyzované reakce 38

39 Klasifikace enzymů 39

40 isomerasy Izomerie je stav, kdy sloučeniny se stejným sumárním vzorcem mají jiné strukturní uspořádání atomů v molekule a tedy i chemické nebo fyzikální vlastnosti. Tyto sloučeniny se nazývají izomery. Základní dělení izomerů je na strukturní (konstituční) izomery a prostorové izomery (stereoizomery). 40

41 Aktivita enzymu závisí na: - množství enzymu - koncentraci substrátu (reakční rychlost je funkcí koncentrace substrátu, zvyšováním koncentrace substrátu rychlost reakce nejprve ostře roste, pak se růst zpomaluje, apo dosažení maxima se už nemění, další zvyšování koncentrace substáru již rychlost neovlivní) - reakčním prostředí (teplota, ph, iontová síla) (inaktivace enzymu) - přítomnost efektorů 41

42 Aktivita enzymu závisí na: - množství enzymu - koncentraci substrátu - reakčním prostředí (teplota, ph, iontová síla) - přítomnost efektorů Příklady enzymů a jejich aplikace (změny složek ve výrobku) amylasy proteasy, peptidasy hemicelulasy (celulasy, pentosanasy, xylanasy) lipasy peroxidasy, glukosaoxidasy, lipoxygenasy 42

43 lipoxygenasy (ze sóji, aktivní sójová mouka nebo přečištěný izolát) - katalyzuje oxidaci nenaszcených mastných kyselin (linolová, linolenová) na hydroperoxidy, které reagují s barevnými pigmenty a s lepkovými bílkovinami, a způsobují tak požadované technologické účinky - bělení (odbarvení) výrobků - zhoršení senzorických vlastností výrobku v důsledku oxidačního žluknutí 43

44 Přehled technologicky významných enzymů Skupina enzymů Důsledky změn lipoxygenasy, lipasy a proteasy Změny chuti a vůně (cizí přípachy, chutě, nesprávně vyrobená zmrazovaná zelenina apod.) pektolytické a celulolitické enzymy polyfenoloxidasy, chlorofylasa, a částečně peroxidasa askorbatoxidasa, thiaminasa, polyfenoloxidasy Změny konzistence (měknutí, tvorba sedimentů v džusech) Změny barvy (enzymové hnědnutí, degradace chlorofylu) Snížení nutriční hodnoty (rozklad vitaminu, snížení stravitelnosti bílkovin)

45 Význam enzymů v cereální technologii: Enzymy (původní, izolované) - xylanasy, pentosanasy, beta-glukanasy, cellulasy Působení zejména na obalové a podobalové vrstvy obilného zrna, úprava otrub změny ve struktuře a složení polysacharidů (zejména vlákniny potravy), uvolnění arabinoxylanů, snadnější štěpení a vznik nižších cukrů, substrát pro mikroorganismy, vznik nových sloučenin, při tepelných úpravách (např. pečení) výrazná barva na povrchu produktu (Maillarody reakce)

46 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Bílkoviny teplem denaturují, mohou se znehodnotit teplem, působením světla, kyslíku, kovů a mikroorganismů. Bílkoviny mají vliv na vzhled, barvu, texturu, šťavnatost, pocit v ústech a texturu potravin. 46

47 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Funkční vlastnosti bílkovin: - interakce s vodou (hydrokoloidy-bobtnání, rehydratace, vliv na rozpustnost), - interakce s ionty, sacharidy, lipidy (stabilizace emulzí, stabilizace pěn) - interakce s dalšími bílkovinami (získání viskozity, tvorba gelu, tvorba vláken, tvorba těsta), 47

48 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Funkční vlastnosti bílkovin: - emulgační prostředky k emulgaci lipidů a stabilizaci potravinářských emulzí - bílkoviny s mrazuvzdornými vlastnostmi (antifreezing) snižují tvorbu ledu v potravinách, - pšeničný lepek hraje hlavní roli při tvorbě charakteristické struktury pšeničného těsta. 48

49 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Funkční vlastnosti bílkovin - lepek hraje hlavní roli při tvorbě charakteristické struktury pšeničného těsta. 49

50 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Použití bílkovin jako funkčních komponent v potravinách: - bílkoviny luštěnin jako náhrada mléčných bílkovin a vaječného albuminu (bílku), sójové mléko, fermentované výrobky ze sóji, odtučněná mouka z luštěnin. - vaječné bílkoviny-vaječný albumin tvoří pěnu a teplem tvoří gel, zatímco bílek slouží jako emulgační prostředek, při použití vysokého tlaku jsou gely stravitelnější. 50

51 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Použití bílkovin jako funkčních komponent v potravinách: - mléčné bílkoviny-vysoká biologická hodnota a nepřítomnost antinutričních látek, ale alergenní aktivita, kaseiny, syrovátkové bílkoviny-izoláty jsou produkovány komplexací fosfátů nebo polysacharidů, po gelové filtraci, ultrafiltraci nebo tepelnou denaturací. 51

52 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Využitelnost bílkovin v lidském organismu se zjišťuje několika způsoby: a) biologická hodnota (BV) vyjadřuje procento dusíku, které se vstřebalo do organismu, BV se vyjadřuje kvalita bílkovin BV bílkovin dusík zadržený organismem dusík resorbovaný ( g) ( g) 100 referenční bílkovina = celovaječná bílkovina =

53 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy referenční bílkovina = celovaječná bílkovina = 100 BV živočišných bílkovin > BV rostlinných bílkovin (např. fytová kyselina tvoří nestravitelné komplexy s bílkovinami a zamezuje tak štěpení a využitelnost těchto komplexů v trávicím traktu) vejce, mléko > ryby, hovězí maso > drůbeží maso, vepřové maso > obiloviny, luštěniny (nedostatek Lys, Met, Trp, Tyr). > > > 53

54 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Využitelnost bílkovin v lidském organismu se zjišťuje několika způsoby: b) stravitelnost bílkovin vztažená na AK bere ohled na obsah jednotlivých AK, jejich poměr a biologickou hodnotu, nejvyšší hodnoty mají vaječný bílek, sójová a syrovátková bílkovina. 54

55 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Relativní BV bílkovin: vaječný bílek 95 hovězí maso 91 hrách 81 sója 70 hrách+pšenice 66 pšenice 44 Změna BV bílkovin - při tepelných procesech ( C, Streckerova degradace, oxidativní dekarboxylace AK, vznik vonných a chuťových látek, ztráty esenciálních AK Val, Ile, Leu, Thr, Met, Phe). 55

56 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Reakce Streckerova degradace bílkovin, aminokyselin 56

57 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Změna složení, struktury a vlastností bílkovin mléka, kaseinů a bílkovin syrovátky - při pasteraci, sterilaci, fermentaci, zahuštění, sušení mléka, nebo při výrobě sýrů při pasteraci mléka - zachována nutriční hodnota bílkovin při sušení mléka - ztráty bílkovin syrovátky, Lys, laktosy. 57

58 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Tepelné procesy - pečení, smažení, pražení - rozklad AK, denaturace bílkovin, vznik vonných a chuťových látek, Denaturované bílkoviny nemají zachovány veškeré biologické funkce, ale jsou stravitelnější než nativní bílkoviny. 58

59 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Lipidy sloučeniny trojmocného alkoholu glycerolu a vyšších mastných kyselin (MK), uloženy ve struktuře membrán (fosfolipidy), podílejí se na metabolismu, největší zdroj energie ve stravě (z 1 g tuku se uvolní 38,9 kj energie), ve stravě tvoří TAG % přijímané energie (lépe 30 %, nesmí však klesnout pod 20 %), 59

60 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Lipidy za lipidy se také považují steroly, karotenoidy (lipofilní pigmenty, např. lutein), lipofilní vitaminy (A, D, E, K) a přírodní antioxidanty, potravinářsky nejvýznamnější lipidy jsou estery glycerolu. 60

61 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Podle skupenství se lipidy dělí na pevné tuky a kapalné oleje. Dělení lipidů podle původu - živočišné (máslo, sádlo, lůj), rostlinné (oleje, kakaové máslo). 61

62 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Živočišné tuky mají většinou vysokou senzorickou kvalitu, ale jsou méně vhodné z výživového hlediska (složení MK-nasycené, vyšší obsah cholesteroluzdravotní potíže). Ve stravě není problémem tuk, ale jeho nadměrný přísun!, optimální spotřeba by měla být % přijaté energie, důležité je složení konzumovaných tuků (hlavně polyenové kyseliny, tokoferoly, méně cholesterolu do 300 mg denně). 62

63 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Rostlinné oleje - v našich podmínkách jsou hlavním zdrojem olejniny řepka a slunečnice. sójový olej, olivový olej - používá se u nás málo palmový, podzemnicový, bavlníkový, sezamový, kokosovýprakticky neznámé oleje zvláštním typem jsou rostlinná másla - např. kakaové máslo (extrakce z kakaových bobů) 63

64 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Rozdělení lipidů podle nasycenosti: - nasycené (všechny C jsou nasycené H), mají tuhou konzistenci, zpravidla jsou živočišného původu - nenasycené (v molekule dvojné nebo trojné vazby), kapalný charakter, esenciální MK, z rostlinných surovin nebo rybích olejů (zdraví prospěšné, prevence cévních a srdečních chorob, snižují hladinu cholesterolu, w-3 MK, dvojná vazba mezi 3. a 4. C, ryby, lněné semínko, w-6 MK, olivy, slunečnice, řepka, nejvyšší obsahy v olejích lisovaných za studena, znehodnocení teplem, světlem a na vzduchu). 64

65 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Význam tuků - nejvyšší energetickou hodnotu, chrání organismus před nadměrnou ztrátou tepla, obsahují vitaminy rozpustné v tucích, při prevenci aterosklerózy mají význam mají tuky s vyšším podílem esenciálních MK (linolová, a-linolenová, g-linolenová), 65

66 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Z hlediska výživy: esenciální MK PUFA (PolyUnsaturated Fatty Acid) kyselina linolová kyselina g-linolenová kyselina a-linolenová kyselina eikosapentaenová (EPA) kyselina dokosahexaenová (DHA) - substrátem pro syntézu prostaglandinů a dalších biologicky aktivních látek - snížení hladiny LDL cholesterolu v krvi.

67 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Význam tuků - dodávají pokrmům charakteristickou vůni, chuť, vzhled a jemnost, nevhodnou tepelnou úpravou se rozkládají (při t > 180 C) na aldehydy a estery glycerolu (možný i akrolein), nadbytek tuků ve stravě si organismus ukládá do zásoby (nadváha, obezita). 67

68 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Biologická hodnota živočišných a rostlinných lipidů: - nízký obsah nasycených MK, přiměřený poměr linolové a a-linolenové kyseliny (ideální poměr 2:1 až 3:1 v řepkovém oleji) - vysoký obsah mononenasycených MK (ideální je olivový olej) - vysoký obsah vitaminu E - nízký obsah trans forem nenasycených MK. 68

69 Lipidy (TAG) fyziologie a výživa - proces trávení lipidů (lipasy, v žaludku, hlavně v tenkém střevě, hydrolýza esterpvé vazby), rozklad na volné mastné kyseliny a glycerol, vstřebávání mastných kyselin v tenkém střevě a opětovná syntéza TAG (jako lipoproteiny ukládání do tukových tkání jako zásoba energie, rezerva na několik měsíců), část TAG se využije k výstavbě tkání, tvorbě membrán a syntéze heterolipidů - pokud organismus potřebuje dodat energii, kterou není schopen získat pouze ze zásob sacharidů, převádí TAG ve formě hydrofilních lipoproteinů k příslušným buňkám, kde se metabolizují procesem beta-oxidace - tímto způsobem nereagují MK s 10 a méně atomy uhlíku, z nich se netvoří ve střevní stěně TAG, ale tyto MK jsou transportovány do jater a tam odbourávány 69

70 Lipidy (MK) fyziologie a výživa - odbourávání mastných kyselin v organismu procesem betaoxidace (z molekuly se postupně odštěpuje acetylcoa a řetězec se zkracuje o 2 atomy uhlíky) - nenasycené MK-proces alfa-oxidace (méně běžné, z molekuly se odštěpuje karboxyl a řetězec se zkracuje o 1 atom uhlíku) - mastné kyseliny s dlouhými řetězci a trans MK zátěž pro organismus, obtížnější odbourávání acetylkoenzyma (acetylcoa) acetylkoenzyma (acetylcoa) 70

71 Lipidy (MK) fyziologie a výživa - beta-oxidace je postupná oxidace mastných kyselin (řetězec delší než 8 uhlíků) na acetylcoa - acetylcoa vstupuje do citrátového cyklu, je zdrojem energie (dýchací řetězec, tvorba ATP) 71

72 Lipidy (MK) fyziologie a výživa - beta-oxidace je postupná oxidace mastných kyselin (řetězec delší než 8 uhlíků) na acetylcoa - acetylcoa vstupuje do citrátového cyklu, je zdrojem energie (dýchací řetězec, tvorba ATP) molekula ATP 72

73 73

74 Lipidy (MK) fyziologie a výživa - syntéza nasycených a nenasycených mastných kyselin v tenkém střevě z acetylcoa (slučování acetylcoa) (ukládání energie) - na rozdíl od rostlin člověk nedovede syntetizovat polyenové mastné kyseliny řady n-3 a n-6, které nezbytně potřebuje k životu (esenciální mastné kyseliny), potřeba přijímat v potravě - nasycené MK se syntetizují z acetylcoa, syntéza se většinou zastaví po dosažení atomů uhlíku - esenciální MK prekurzory biologicky aktivních látek (eikosanoidy, složky buněčných membrán) 74

75 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Změny lipidů během zpracování potravin: - rafinace tuků a olejů (eliminace nežádoucích látek z tuků a olejů, hlavní operace rafinace: hydratace, neutralizace, bělení, dezodorizace) - ztužování (hydrogenace, transesterifikace, tvorba trans izomerů MK). 75

76 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Reakce lipidů během zpracování a skladování potravin: - autooxidace tuků (radikálová řetězová reakce, hydroxylový radikál poškozuje buněčné membrány) - žluknutí (zhoršení senzorické hodnoty), hydrolytické žluknutí (uvolnění MK, máselná kyselina-nepříjemný zápach), oxidační žluknutí (při oxidaci tuků vznikají hydroperoxidy, hydroperoxidy nemají vliv na senzorickou kvalitu, ale jejich oxidační produkty vyvolávají pachutě), 76

77 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Reakce lipidů během zpracování a skladování potravin: - ketonové žluknutí (u másla vznikají ketony s parfémovou příchutí, v plísňových sýrech je to žádoucí), chuťová reverze (u sójového oleje, rozkladem hydroperoxidů vznikají různé sloučeniny (pachové), pomocí rafinace se pach odstraní, ale po určité době se znovu pach objeví) 77

78 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Reakce lipidů během zpracování a skladování potravin: - hydrolytické, oxidační, polymerační, pyrolytické procesy, reakce s bílkovinami (při smažení, fritování potravin) - během skladování degradace lipofilních barviv. 78

79 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Účinky oxidovaných lipidů na lidské zdraví - u tuků používaných ke smažení nebyla toxicita bezpečně prokázána - oxidované tuky se hůře enzymově štěpí, při jejich vyšším příjmu ve stravě se zvyšuje jejich hladina v krevním séru, možnost vzniku aterosklerózy 79

80 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Účinky oxidovaných lipidů na lidské zdraví - oxidační produkty tuků a jejich volné radikály moou reagovat s nukleovými kyselinami, pozměnit strukturu nukleových kyselin a usnadnit vznik rakovinotvorného bujení, - doporučuje se proto při zvýšeném příjmu snadno oxidovaných polyenových lipidů zvýšit příjem přírodních antioxidantů (tokoferolů, karotenů). 80

81 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy přirozené (neupravené) oleje - tzv. panenský olivový olej rafinované oleje (částečně ztužené) pokrmové tuky (trans MK!) rafinované oleje (více ztužené) margariny (trans MK!) nízkoenergetické tuky - pro snížení energetické hodnoty potraviny, tuky s vyšším obsahem vody (nutná přítomnost emulgátorů) Funkční vlastnosti lipidů - MAG, DAG a fosfolipidy k emulgaci lipidů a stabilizaci emulzí (přírodní emulgátor-lecitin). 81

82 Fosfolipidy-fosfatidylcholin-lecitin (PAL) Podstata stárnutí pečiva - rekrystalizace amylosy. PAL zabraňuje migraci vody při stárnutí. 82

83 Emulgátory také zpomalují stárnutí i u výrobků bez tuku PROČ? Inkluzní komplex amylosy s lipidy polární část (zbytek glycerolu) šroubovice amylosy nepolární zbytek mastné kyseliny 83

84 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, Sacharidy sacharidy - vznikají v přírodě fotosyntézou (asimilace CO 2 v přítomnosti vody za využití sluneční energie), lidský organismus přijímá sacharidy z rostlinného materiálu nebo z nesacharidových substrátů (AK, hydroxykyseliny, glycerol aj.) pomocí glukoneogeneze (v játrech, syntéza glukosy z pyruvátu) - zdroj energie, hlavní živina, energetická výtěžnost 17 kj g -1, udržení hladiny glukosy v krvi (glykémie), udržení acidobazické rovnováhy 84

85 Trávení sacharidů (škrobu, glykogenu) (hydrolýza glykosidové vazby), vláknina (nestravitelná, částečné odbourání v tlustém střevě) Enzymy (ptyalin, pankreatická alfa-amylasa, maltasa, amyloglukosidasa) Glykolýza Rozklad glukosy na pyruvát, aerobní a anaerobní odbourávání pyruvátu 85

86 86

87 87

88 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, Sacharidy sacharidy - základní stavební jednotky buněk, polysacharidy chrání buňky před působením vnějších vlivů, biologicky aktivní látky (oligosacharidy mléka, GOS, FOS), nebo složkami biologicky aktivních látek (glykoproteiny, některé koenzymy, hormony, vitaminy) - vláknina potravy (ovlivnění peristaltiky střev, podpora rozvoje zdraví prospěšných mikroorganismů ve střevě). 88

89 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy - značně reaktivní, nejběžnější a nejvýznamnější reakce sacharidů probíhající při zpracování a skladování je reakce neenzymového hnědnutí (Maillardova reakce) - sacharidy pokryjí přes 50 % energetického přísunu ve formě škrobu - cukry (monosacharidy a oligosacharidyspolečné fyzikální vlastnosti a sladkou chuť) 89

90 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy - sacharidy mají velký vliv na senzorické vlastnosti potravin (chuť, vzhled, textura, reologické vlastnosti) - glukosa, laktosa, GOS (odvozeny od laktosy, v mateřském mléce, prebiotikum, růstový faktor pro bakterie Bifidofacterium bifidum, GOS inhibují adhezi patogenních bakterií na střevní stěně, působí proti infekčním procesům u kojenců). 90

91 Sacharidy-fyzikální a chemické vlastnosti Fyzikální a senzorické vlastnosti vybraných sacharidů Sacharidy Relativní sladivost Rozpustnost (g/100 g roztoku při 20 C) Vybrané charakteristiky glukosa 0,5-0,8 47,1 kariogenní, pohotový zdroj fruktosa 0,8-1,7 78,9 kariogenní, nižší viskozita než roztoky sacharosy, hygroskopická sacharosa 1,0 66,7 příjemná chuť, substrát laktosa H 2 O 0,3-0,6 15,9 využitelná, hůře rozpustná maltosa 0,3-0,6 46,3 nízká viskozita glucitol 0,4-0,7 68,7 nevyužitelný xylitol 0,8-1,0 62,8 nevyužitelný maltitol 0,7 60,3 nekariogenní-náhrady cukru laktitol 0,4 56,5 nekariogenní škrobové sirupy - - náhrady tuků a cukrů a-galaktosidy (rafinosa, stachyosa, verbaskosa) 0,3-0,6 - vyšší viskozita než monosacharidypocit plnosti 91

92 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Funkční vlastnosti sacharidů (technologické vlastnosti) sladidla, zahušťovadla, stabilizátory, hydrokoloidy, gelotvorné prostředky, emulgátory, náhrady tuků a cukrů, substráty pro fermentace, nosiče chutí a vůní, Reakce polysacharidů - hydrolýza (trávení škrobu), spontánní hydrolýza při zrání ovoce, při výrobě chleba, postmortální změny v mase, 92

93 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, Změny sacharidů během zpracování potravin: Maillardova reakce, karamelizace cukrů, zvýšení glykemického indexu, tvorba akrylamidu, sacharidy mazovatění škrobu. 93

94 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Z nutričního hlediska podle využitelnosti v organismu - využitelné sacharidy, špatně využitelné, nevyužitelné sacharidy (vláknina potravy): využitelné - glukosa, fruktosa, sacharosa, maltosa, laktosa, škrob, glykogen špatně využitelné - xylosa, arabinosa, rafinosa, stachyosa nevyužitelné - mannosa, celulosa, hemicelulosy, pektiny, rezistentní škrob, mikrobiální polysacharidy, rostlinné gumy a slizy, lignin. 94

95 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Vláknina potravy - látky nepodléhají enzymové degradaci trávicími šťávami tenkého střeva, ale jsou rozkládány mikroorganismy přirozeně se vyskytujícími v tlustém střevě člověka - ve vodě rozpustná vláknina (bobtnavé, slizovité látky) (podobalové vrstvy zeleniny, obilovin) (pektin, b-glukany, glukomannany) - ve vodě nerozpustná (povrchová vrstva obilovin, zeleniny) (celulosa, část hemicelulos, lignin). 95

96 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Biologická aktivita polysacharidů - imunologické vlastnosti (b-glukany, vyšší houby, kvasinky, oves, ječmen, složka vlákniny potravy), b-glukany interagují s makrofágy, dojde k tvorbě cytokininů, a ty fungují jako vnitřní regulátory imunitního systému, aktivovaný makrofág rozpozná a odstraní nádorovou buňku. 96

97 JAK JE TO S BETA-GLUKANY? Zdroj: Větvička (2009)

98 JAK JE TO S BETA-GLUKANY? Zdroj: Větvička (2009)

99 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Glykemický index (GI) - bezrozměrná veličina, která udává rychlost využití glukosy organismem z určité potraviny, plocha pod křivkou (glykémií) během 2 h po požití dané potraviny, vyjádření jako procento plochy pod křivkou po požití stejného množství sacharidů ve formě čisté glukosy, glukosa má GI=

100 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Např. celozrnný chléb má GI=65 (tzn. glukosa obsažená v celozrnném chlebu je využita tělem za cca 2x delší dobu než glukosa v čistém stavu). 100

101 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Glykemický index (GI) některé sacharidy v potravinách zvyšují hladinu glukosy (glykémii) v krvi rychleji a nějkteré pomaleji. 101

102 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Glykemický index (GI) na zvýšenou hladinou glykémie organismus reaguje vyplavením hormonu insulinu, který ukládá glukosu do buněk, v buňkách slouží glukosa jako zdroj energie, pokud má tělo dostatek energie, přemění glukosu na tuk strava s vysokým GI rychlý vzestup a pokles hladiny glykemie (velké výkyvy glykémie), nadměrný pokles glukosy v krvi (insulin rychle sníží obsah hladinu glykemie) hypoglykémie (pocit nervosity, podrážděnosti, chuť na sladké, pocit hladu, ) GI potravina je rychleji trávena 102

103 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy GI je ovlivněn mnoha faktory, např. způsobem technologické úpravy potraviny (teplota, doba, postup, ), obsahem cukrům obsahem vlákniny potravy, poměrem základních živin cukry tuky, bílkoviny vláknina tepelná úprava GI GI GI GI vařené brambory x smažené hranolky celozrnné těstoviny x těstoviny natural rýže x white rýže 103

104 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Konzumace potravin s nízkým GI je výhodná jako prevence civilizačních onemocnění, nedochází k tak velkému zatížení organismu. 104

105 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Úprava vybraných potravin a glykemický index Potravina GI brambory vařené (nebo ohřáté v mikrovlnné troubě) brambory pečené 90 brambory smažené 95 bramborové knedlíky 52 bramborová kaše 70 chipsy

106 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, Potravina pečivo ze světlé pšeničné mouky chléb ze světlé pšeničné mouky 70 chléb z výševymleté pšeničné mouky 53 chléb slunečnicový 57 pečivo z celozrnné mouky těstoviny z polohrubé pšeničné mouky 70 těstoviny ze semoliny (pšenice Triticum durum) sacharidy Úprava vybraných potravin a glykemický index GI 45 těstoviny z celozrnné mouky

107 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Změny sacharidů během zpracování tvorba rezistentního škrobu (RS) definice RS: suma škrobu a produktů degradace škrobu, které se neabsorbují v tenkém střevě člověka, rezistentní škrob tak tvoří frakci škrob, která se netráví v tenkém střevě, ale může být fermentována mikroflórou v tlustém střevě 107

108 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, Typy škrobu z nutričního hlediska Typ škrobu Příklady výskytu Rychlost trávení v tenkém střevě rychle stravitelný škrob pomalu stravitelný škrob rezistentní škrob 1. fyzikálně nepřístupný škrob 2. rezistentní škrobové granule 3. retrogradovaný škrob sacharidy čerstvě uvařené škrobnaté potraviny většina syrových cereálií částečně rozemletá zrna a semena syrové brambory a banány vychladlé vařené brambory, chléb, kukuřičné lupínky rychle pomalu, ale úplně rezistentní k trávení rezistentní k trávení rezistentní k trávení 108

109 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Změny sacharidů během zpracování potravin: - Maillardova reakce - tvorba akrylamidu (redukce akrylamidu v brambor. chipsech a hranolkách). Obr. 1: Tvorba akrylamidu v potravině Obr. 2: Výsledky experimentů na snížení obsahu akrylamidu v chipsech Zdroj: 109

110 Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Lactic acid fermentation reduces acrylamide formed during production of fried potato products H. Blom, P. Baardseth, T.W. Sundt, E. Slinde Aspects of Appplied Biology, 91: 67-73, Lactic acid bacteria (LAB) metabolise simple sugars rapidly, producing lactic acid which lowers ph and reduces the Maillard reactions initiated by heat. This method can be used in industries producing fried potato products to reduce their problems with acrylamide formation. Applying the LAB method to French fries shortly prior to the pre-frying step reduces acrylamide formation as much as 90%. Browning reactions consequently are reduced. Sensory analysis shows loss of colour and burnt smell and taste without affecting quality of final potato sticks. A fermentation time of approximately 15 minutes is needed given a dense LAB culture. The results from large scale industrial- batch as well as continuous experiments indicate that LAB fermentation provides the best means for acrylamide mitigation in the production of fried potato products. 110

111

112

113

114 Zákroky, které vedou k nejnižšímu obsahu akrylamidu: a) vakuové smažení c) mikrovlnné smažení l) blanšírování a máčení v roztoku lysinu a citronové kyseliny

115 115