Přírodní antinutriční a toxické látky

Transkript

1 Přírodní antinutriční a toxické látky látky v potravinách prospěšné indiferentní antinutriční toxické přírodní antinutriční a toxické látky cizorodé látky látky přídatné (aditivní) kontaminanty primární (exogenní) sekundární (endogenní ) procesní technologické speciální případ toxické sekundární metabolity (toxiny) některých mikroorganismů

2 antinutriční látky interference (živiny) toxické látky jedy (toxika) přírodní toxické látky toxiny produkty anthropogenní činnosti xenobiotika (ne v přírodě, např. rezidua pesticidů, kontaminanty) toxické účinky akutní pozdní (např. chronické) výše rizika kontaminující látky toxiny aditivní látky antinutriční látky legislativní opatření krmné pokusy AEL ADI = AEL / 100 bezpečnostní faktor (100)

3 antinutriční látky rostlinného původu, potenciální rizika inhibitory enzymů antienzymy sloučeniny interferující s metabolismem vitaminů antivitaminy, antagonisty vitaminů sloučeniny interferující s metabolismem minerálních látek fenolové sloučeniny (tanniny) reagující s proteiny některé oligosacharidy způsobující flatulenci

4 inhibitory proteas (antiproteasy) inhibitory serinových p. (trypsin, chymotrypsin, elastasa) Kunitzova typu (20 kda, trypsin, sója) Bowmanova-Birkova typu (6-10 kda, trypsin, chymotrypsin, sója, obiloviny, brambory) zpomalení růstu hospodářských zvířat inaktivace teplem (proteiny) antivitaminy strukturní analogy (oxythiamin, linatin) enzymy (askorbasa, thiaminasa, lipoxygenasa) tvořící nevyužitelné komplexy (avidin)

5 sloučeniny vážící minerální látky fytová kyselina a fytin šťavelová kyselina glukosinoláty a jejich rozkladné produkty Fe, Zn Ca I tanniny zpomalení růstu hospodářských zvířat snížení travitelnosti proteinů a absorpce minerálních látek -galaktosidy raffinosa, vyšší homology, gastrointestinální problémy

6 toxické látky rostlinného i živočišného původu, reálná rizika vyvolávající potravní nesnášenlivost (intoleranci) toxické pro určité jedince vyvolávající intoxikace toxické pro všechny jedince látky vyvolávající potravní nesnášenlivost 0,3-7 % populace alergie (imunologické reakce), alergeny (imunogeny) (ne)vyvolávají tvorbu IgE celiakie bezlepkové diety (<100 mg/kg sušiny gliadinu)

7 intolerance (neimunologické projevy ) poruchy metabolismu, přecitlivělost (anafylaxe), averze (idiosynkracie) intolerance laktosy potraviny s nízkým obsahem (<10 g/kg) bezlaktosové (100 mg/kg) fenylketonurie hydrolyzáty bez Phe favismus bob obecný (Vicia faba) H H H 2 R H CH 2 H H H H H 2 R divicin, R = H 2 vicin, R = H 2 isouramil, R = H konvicin, R = H

8 toxiny a další látky vyvolávající intoxikace klasifikace podle struktury podle původu podle účinků hlavní skupiny toxinů alkaloidy saponiny kyanogeny glukosinoláty lektiny estrogenní látky fototoxické látky aminokyseliny biogenní aminy + mnohé další

9 antinutriční a toxické látky luštěnin inhibitory proteas a amylas -galaktosidy látky způsobující favismus lektiny kyanogenní glykosidy estrogeny saponiny lathyrogeny toxické látky vyšších hub bílkoviny peptidy aminokyseliny aminy hydraziny alkaloidy terpenoidy

10 alkaloidy klasifikace pravé alkaloidy (-heterocykly, odvozené od aminokyselin) pyridinové (nikotinové) a. tabáku piperidinové a. pepře pyrrolizidinové a. seneciové (neciny) chinolizidinové a. lupiny chinolinové a. chinovníkové kůry pseudoalkaloidy (-heterocykly, odvozené od jiných prekurzorů) purinové a. kávy, čaje, kakaa terpenoidní (glykoalkaloidy) a. brambor, rajčat protoalkaloidy (ne -heterocykly, odvozené od aminokyselin) kapsaicinoidy a. papriky

11 strukturní typ podle významné skupiny prekurzor příklad skeletu pravé alkaloidy pyridinové nikotinové, tabákové a. nikotinová kys., rn, Lys nikotin, nornikotin, anatabin, anabasin piperidinové a. pepře Lys piperin pyrrolizidinové neciny rn, Ile echinatin (seneciové a.) chinolizidinové lupinové a. Lys lupanin, angustifolin, spartein chinolinové chinové (cinchonové) a. Trp chinin pseudoalkaloidy purinové a. kávy, čaje, kakaa xanthiny kofein, theobromin, theofyllin terpenoidní glykoa. brambor, rajčat mevalonová kys. solanin, tomatin (steroidní) protoalkaloidy vanillylamidy (kapsaicinoidy) a. papriky Phe kapsaicin

12 pyridinové alkaloidy nikotin a minoritní alkaloidy (~ 20 sloučenin) tabák H H H H nikotin nornikotin anatabin anabasin povinnost udávat obsah v tabákových výrobcích, varování

13 piperidinové alkaloidy piperin, homology, geometrické isomery, příbuzné látky pepř (pálivé látky ) piperin chavicin piperilin isochavicin piperanin isopiperin

14 pyrrolizidinové alkaloidy mnoho příbuzných esterů (mono-, di-, makrocyklické) hepatotoxické látky některých léčivých bylin (např. kostival, hadinec, devětsil, podběl) H H CH 2 R H H CH 2 H H CH C CH H C H echinatin heliotridin viridiflorová kyselina kostival lékařský hadinec obecný devětsil lékařský podběl lékařský

15 chinolinové alkaloidy H 2 C H H 3 C chinin legislativa: aditivní látka, alkoholické nápoje 300 mg/l, nealkoholické (tonika) 75 mg/l, upozornění (teratogenita)

16 purinové alkaloidy řada příbuzných sloučenin káva, čaj, kakao (čokoláda), maté, guarana kofein R 1 = R 2 = R 3 = theobromin R 1 = H, R 2 = R 3 = theofyllin R 1 = R 2 =, R 3 = H thein guaranin R 1 R 3 R 2

17 obsah alkaloidů zelené kávy alkaloid obsah v sušině kávy Coffea sp. (%) C. arabica C. canephora C. liberica kofein 0,53-1,45 2,11-2,72 1,28-1,35 theobromin < 0,005 < 0,005-0,01 < 0,005 theofyllin < 0,005 < 0,005-0,01 0,01 trigonellin 0,97-1,31 0,57-0,88 0,25-0,29 legislativa: aditivní látka, kolové nápoje 250 mg/l upozornění

18 steroidní glykoalkaloidy řada příbuzných sloučenin brambory, rajčata, lilek heteroglykosidy, aglykon, cukr brambory: ~ 95 % -solanin = solanidin + -solatriosa -chakonin = solanidin + -chakotriosa

19 H 3 C H 3 C H H solanidin demissidin -D-glukosa -D-galaktosa -D-glukosa H CH 2 H H H CH 2 H H H H H H H H CH 2 H H H H H -L-rhamnosa H H -L-rhamnosa -L-rhamnosa -solatriosa legislativa: 200 mg/kg -chakotriosa

20 rajčata: tomatin = tomatidin + -lykotetraosa H 3 C H H -D-xylosa -D-glukosa tomatidin -D-galaktosa H H H CH 2 H H CH 2 H H CH 2 H H H H -D-glukosa H H legislativa: 200 mg/kg, teratogenita

21 kapsaicinoidy kapsaicin, homology paprika (pálivé látky) H H kapsaicin, (E)-8-methyl--vanillylnon-6-enamid

22 saponiny řada příbuzných sloučenin potraviny rostlinného původu heteroglykosidy, aglykon, cukr aglykon = sapogenin (sapogenol), triterpenové alkoholy steroly (4-demethylsteroly) H 3 C H H H H 3 C CH 2 H sojasapogenol A

23 obsah saponinů v luštěninách aj. rostlinných materiálech rostlina obsah v % sója 0,22-5,6 fazole 0,35-1,6 podzemnice 0,01-1,6 špenát 4,7 řepa 5,8 lékořice 2,2-15,0

24 biologické účinky hemolýza erythrocytů, jiných buněk, poškození intestinální mukosy (interference s cholesterolem ve stěnách buněk) vlastnosti toxicita pro studenokrevné živočichy hořká chuť detergenční účinky, emulze (o/v) dnes fungicidní, antioxidační, antikarcinogenní, anticholesterolemické účinky použití pěnotvorné látky (zázvorové pivo kůra Quillaia saponia, kosmetika) emulgátory (kosmetika) sladidla (glycyrrhizin, lékořice: 0,2-5,6 % saponinů)

25 kyanogenní glykosidy řada příbuzných sloučenin potraviny rostlinného původu heteroglykosidy, aglykon, cukr aglykon = 2-hydroxynitril (kyanhydrin) R 1 R 2 C C cukr R R 1 2 C + H C R R C C H nitril 2-hydroxykyseliny 1 2 substituenty alifatické aromatické chiralita aceton, methyl(ethyl)keton benzaldehyd cukr zpravidla Glu disacharidy genciobiosa aj.

26 C CH 2 H H C H C CH 2 H H C H H H H H (R)-prunasin semena slivoní (S)-sambunigrin bez černý (listy, nezralé plody) -genciobiosa D-glukosa D-glukosa CH 2 H C CH 2 H H H H H H C H (R)-amygdalin semena slivoní

27 vlastnosti rozklad ( -glukosidasa) HC toxicita (inhibice cytochromoxidasy v dýchacím řetězci) akutní intoxikace chronická intoxikace (kassava, maniok) LD 50 = 0,5-3,5 mg/kg, tj mg (70 kg)

28 rostlina obsah HC v mg.kg -1 čerstvého materiálu kassava kůra hlíz celé hlízy (dřeň hlíz) 550 ( ) bambus nezralé stonky 3000 špičky nezralých 8000 výhonků peckové ovoce meruňkové pecky 3200 višňové pecky 3540 dužnina višní 10 višňová šťáva 0,1-12 višňový kompot 3-5 višňový destilát 0,3-3 len semena

29 glukosinoláty thioglukosidy (glukosidy hořčičných olejů) řada příbuzných sloučenin potraviny rostlinného původu (brukvovité rostliny) heteroglykosidy, aglykon, cukr aglykon = thiohydroxamát--sulfonát, protiion K + substituenty alifatické aromatické heterocyklické cukr výhradně Glc

30 glukosinolát substituent výskyt sinigrin prop-2-en-1-yl (allyl) hořčice černá, zeleniny progoitrin (R)-2-hydroxybut-3-en-1-yl řepka, zeleniny glukorafanin 4-methylsulfinylbutyl ředkev sinalbin 4-hydroxybenzyl hořčice bílá glukobrassicin 3-indolylmethyl zeleniny vlastnosti rozklad (myrosinasa) isothiokyanáty, nitrily aj. toxicita isothiokyanáty a goitrin strumigenní nitrily hepatotoxické

31 H CH 2 H S C H H CH 2 CH CH 2 S 3 - sinigrin CH 2 CH CH 2 C S allylisothiokyanát CH 2 CH CH 2 C allylkyanid H CH 2 H S C H H H CH 2 CH CH CH 2 - S 3 progoitrin CH 2 CH H CH CH 2 C S CH 2 CH CH 2 CH H CH CH 2 C H S goitrin

32 fenolové sloučeniny estrogenní látky H H estradiol fytoestrogeny isoflavony potraviny rostlinného původu CH 2 H H H H R H daidzin, R = H genistin, R = H sójové boby (0,13-0,42 %) aglykon daidzein aglykon genistein

33 pterokarpany lignany H H 3 C CH 2 H H CH 2 H H kumestrol klíčící sójové boby H sekoisolariciresinol semena lnu mykoestrogeny xenoestrogeny vlastnosti současně užitečné i škodlivé

34 fototoxické látky kumariny potraviny rostlinného původu R 3 R 4 2 R R 1 kumariny furanokumariny lineární psoralen angulární angelicin

35 vlastnosti fototoxicita (zvýšená citlivost nepigmentované lůže, souvislost s rakovinou kůže) akutní dermatitidy: štáva fíků, nať celeru, petržele fytoalexiny (fytoncidy, r. antibiotika, r. pesticidy) blastokoliny (brzdí klíčení semen) antimikrobní účinky antikoagulační účinky vasodilatační účinky spasmolytické účinky příjem potravou: 1,3 mg toxické projevy: 0,14-0,38 mg/kg fototoxické pigmenty hypericin (třezalka), fagopyrin (pohanka)

36 lektiny fytohemaglutininy stovky příbuzných sloučenin potraviny rostlinného původu (semena aj. části) proteiny s centrem jiným než katalytickým merolektiny (1 centrum, katalytické ne) hololektiny (2 centra, katalytické ne) chimerolektiny (1-2 centra, katalytické ano) sójový lektin metaloprotein, 120 kda, hololektin vazba -acetyl-d-galaktosaminu

37 vlastnosti srážení erythrocytů, interakce s cukry v glykoproteinech a glykolipidech membrán (mechanismus ochrany rostlin před predátory, parazity) toxické intravenosně, některé orálně (skočec / ricin) některé vůbec, některé probiotika (česnek)

38 aminokyseliny lathyrogeny potraviny rostlinného původu (semena vikví a hrachorů) aminokyseliny (peptidy, nitrily) CH 2 CH H H 2 C CH CH 3-(-oxalyl)-2,3-diaminopropanová kyselina vlastnosti strukturní podoba s proteinogenními aminokyselinami, metabolické poruchy, např. inhibice kolagenasy deformace dolních končetin (osteolathyrismus) hlavně hospodářská zvířata (slepice / odoratismus) poškození cév (angiolathyrismus) poruchy nervového systému (neurolathyrismus) člověk

39 biogenní aminy alifatické, aromatické, heterocyklické báze s biologickou aktivitou fermentované a mikrobiálně znehodnocené potraviny rostlinného i živočišného původu vznik z aminokyselin působení karboxylyas a transaminas H CH 2 CH 2 H 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 H 2 H 2 histamin (His) kadaverin (Lys)

40 potravina histamin kadaverin maso vepřové uzeniny s-550 s-787 ryby tuňák s-8000 s-447 sardinky sýry Emmental s Roquefort další potraviny kysané zelí sójová omáčka pivo víno

41 vlastnosti tkáňové hormony (alergické reakce, anafylaktický šok) psychoaktivní a vasoaktivní látky biogenní amin původ biologický význam histamin His lokální tkáňový hormon, vliv na krevní tlak, sekreci žaludeční šťávy, účast při anafylaktickém šoku a alergických reakcích kadaverin Lys stabilizace makromolekul (nukleové kyseliny), subcelulárních struktur (ribosomy), stimulace diferenciace buněk, rostlinný hormon putrescin Arg via rn či Cit stabilizace makromolekul (nukleové kyseliny), subcelulárních struktur (ribosomy), stimulace diferenciace buněk, rostlinný hormon agmatin Arg stabilizace makromolekul (nukleové kyseliny), subcelulárních struktur (ribosomy), stimulace diferenciace buněk, rostlinný hormon fenylethylamin Phe prekurzor tyraminu tyramin Tyr prekurzor dopaminu, lokální tkáňový hormon, vliv na krevní tlak, kontrakce hladkých svalů dopamin DPA mediátory sympatických nervů tryptamin Trp lokální tkáňové a rostlinné hormony (katecholaminy), vliv na krevní tlak, peristaltiku střev, psychické funkce