MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BRNO 2008 JARMILA CALETKOVÁ

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie Přírodní škodlivé látky v potravinách Bakalářská práce Vedoucí práce: Doc. RNDr. Ing. Pavel Stratil, PhD. Vypracovala: Jarmila Caletková Brno 2008 2

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Přírodní škodlivé látky v potravinách vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MZLU v Brně. dne podpis bakaláře. 3

Poděkování Ráda bych poděkovala Doc. RNDr. Ing. Pavlu Stratilovi, Ph.D za poskytnutí materiálů a cenných rad k vypracování mé práce. Také za čas mi věnovaný při konzultacích. 4

ABSTRAKT Bakalářská práce pojednává o problematice přírodních toxických látkách rostlinného původu a o antinutričních látkách. V práci se uvádějí základní toxikologické charakteristiky uvedených toxikantů, informace o jejich výskytu a obsahu v potravinách a o způsobech minimalizace jejich nepříznivých účinků v potravinářských procesech. Klíčová slova: antinutriční látky, alergie, toxiny, potraviny 5

ABSTRACT The present bachelor thesis deals with the fundamental problems of natural toxic substances and the antinutritional substances. There are mentioned the basic toxicological characteristics of the toxicants given, information on their occurrence and contain in foodstuff, and about the methods of minimalization of their negative effect in foodprocessing production. Key words: antinutritional substances, allergy, toxins, foodstuff. 6

OBSAH 1. ÚVOD.9 2. CÍL PRÁCE.10 3. LITERÁRNÍ PŘEHLED 11 3.1 ZÁKLADNÍ POJMY..11 3.2 PŘÍRODNÍ ŠKODLIVÉ LÁTKY V POTRAVINÁCH.16 3.2.1 Přírodní antinutriční látky..16 3.2.1.1 Inhibitory enzymů 17 3.2.1.1.1 Inhibitory proteas...17 3.2.1.1.1.1 Inhibitory Kunitzova typu.19 3.2.1.1.1.2 Inhibitory Bowmanova-Birkova typu..20 3.2.1.1.2 Inhibitory sacharas.22 3.2.1.2 Antivitamíny...23 3.2.1.3 Antiminerálie...23 3.2.1.3.1 Fytáty..23 3.2.1.3.2 Oxaláty...26 3.2.1.3.3 Glukosinoláty...27 3.2.1.4 Fytohemaglutiníny lektiny 27 3.2.1.5 Třísloviny (taniny)..30 3.2.2 Toxické látky.30 3.2.2.1 Látky vyvolávající potravní nesnášenlivost...30 3.2.2.1.1 Alergie vyvolávající tvorbu imunoglobulinů E 31 3.2.2.1.2 Alergie nevyvolávající tvorbu imunoglobulinů E 35 3.2.2.1.3 Neimunologické reakce organismu..35 3.2.2.2 Toxiny.36 3.2.2.2.1 Glukosinoláty...40 3.2.2.2.2 Glykoalkaloidy brambor..48 3.2.2.2.3 Karcinogenní a mutagenní toxiny 51 3.2.2.2.3.1 Pyrrolizidinové alkaloidy..52 3.2.2.2.3.2 Fenolové sloučeniny..56 3.2.2.2.3.3 Hydraziny..59 3.2.2.2.3.4 Agaritin.60 7

3.2.2.2.3.5 Safrol a isosafrol...61 4. ZÁVĚR.62 5. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY...63 6. SEZNAM OBRÁZKŮ 66 7. SEZNAM TABULEK 67 8

1. ÚVOD Vedle základních živin a pro zdraví příznivých látek se mohou v potravinách vyskytovat látky pro zdraví nepříznivé, až škodlivé. V současnosti se do popředí zájmu moderní výživy dostává problematika přirozených toxických složek potravin. V minulosti se diskuze o rizikových látkách v potravinách zaměřovala hlavně na aditivní látky a exogenní kontaminanty. Dnes jsme svědci zásadního obratu v této filozofii, protože přirozené toxické látky vzhledem na negativní fyziologické účinky a dosahovanou úroveň expozice ohrožují zdraví konzumentů stejně tak jako jiné toxické sloučeniny. Termín přirozené škodlivé látky byl vytvořen z hlediska účinku na člověka a hospodářská, příp. i volně žijící zvířata. Velká část přírodních toxických látek chrání flóru a faunu před cizopasnými houbami, hmyzem a býložravci. Více jak polovina z nich má však na člověka karcinogenní účinky. Kromě látek toxického charakteru přirozeně se vyskytujících v poživatinách, se začíná věnovat pozornost i sloučeninám antinutriční povahy, které nepříznivě ovlivňují hlavně metabolismus bílkovin, minerálních látek nebo mají antivitamínový účinek (KALAČ&MÍKA, 1996) Počet toxikologicky významných chemických látek, které se mohou v potravinách vyskytovat, je tedy velice rozsáhlý. Na druhé straně je riziko (tj. pravděpodobnost a závažnost zdravotní újmy) přítomností toxických a antinutričních látek v potravinách laickou veřejností přeceňováno. Je proto účelné zlepšit informovanost o těchto látkách. 9

2. CÍL PRÁCE Cílem této práce je poskytnout základní informace o výskytu přírodních škodlivých látkách v potravinách, jejich chemické struktuře a biologických účincích z české a světové vědecké literatury a charakterizovat možný škodlivý vliv na zdraví a potenciální škodlivé množství dle dostupných údajů. 10

3. LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 ZÁKLADNÍ POJMY Co je chemická škodlivina? Jednoduché vymezení pojmu chemická škodlivina nebo jed je velmi nesnadné (DOSTÁL, 2005). Chemickou škodlivinou (noxou) se rozumí látka schopná zapříčinit poškození zdraví, tj. vyvolat onemocnění nebo odchylku od normálního stavu, kterou lze odhalit v průběhu styku se škodlivinou, v návaznosti na něm v pozdějších obdobích života organismu, nebo event. až u budoucích generací (PICKA&MATOUŠEK, 1996). V nejširším smyslu bychom mohli za škodlivou nebo jedovatou pokládat každou látku, která může poškodit lidské zdraví. Projevuje-li se škodlivý účinek látky ohrožením života organismu, označuje se jako otrava. Zřejmá je závislost na dávce škodliviny, tzn. na množství, které do organismu vniklo. Stejně důležitá je závislost na době expozice, tzn. na době, po kterou látka v organismu působí (DOSTÁL, 2005). Škodlivinou jsou některé látky v potravě, případně i potravina, pokud je konzumována v nadměrné míře (BARDODĚJ, 1999). Z hlediska toxikologie je možno každou látku považovat za potenciální škodlivinu, protože každá látka může mít za určitých okolností nějaký nepříznivý účinek. Neexistuje žádná látka pro organismus zcela indiferentní, avšak rozdíly v intenzitě účinku mohou být obrovské. Na organismus mohou působit škodlivě jak látky syntetické, v živých organismech se normálně nevyskytující, organismům kvalitativně cizí (xenobiotika) tak i látky organismům vlastní nebo pro život nezbytné (vitamíny, hormony, metabolity, stopové esenciální prvky), působí-li ve větším množství než fyziologickém (PICKA&MATOUŠEK, 1996). Látka a účinek Účinek určité látky je výsledkem interakce živé hmoty a látky. Účinek závisí na: látce na jejích fyzikálních a chemických vlastnostech, funkčních skupinách v chemické struktuře, těkavosti, disperzi, expozici na dávce, hladině v prostředí, trvání kontaktu, způsobu resorpce, podmínkách kontaktu, na organismu na jeho individuálních, zděděných a získaných vlastnostech, druhu, pohlaví, věku, výživovém a celkovém funkčním stavu apod., 11

na dalších okolnostech (BARDODĚJ, 1999). Toxické látky mohou v závislosti na rozsahu expozice a dávce způsobit onemocnění či poškození organismu. Látky s toxickými účinky se označují jako jedy nebo toxika. Pokud jsou přírodního původu, nazývají se toxiny (VELÍŠEK, 2002). Expozice Expozicí se rozumí vystavení organismu účinkům látky, případně proces vstupu škodliviny do organismu. Dávka Dávkou se rozumí množství látky přijaté do organismu; zpravidla se vyjadřuje v hmotnostních jednotkách škodliviny vztažených na jednotku tělesné hmotnosti organismu (tedy např. v mg.kg -1 ). Nebezpečnost škodliviny a riziko Nebezpečností škodliviny se označuje její potenciální schopnost vyvolat poškození zdraví v závislosti na jejích vlastnostech. Je tím větší, čím je účinná dávka látky menší, čím menší je rozdíl mezi neúčinnou a účinnou dávkou (větší strmost závislosti účinku na dávce), okamžitý projev působení menší (tedy větší zákeřnost) a čím ireverzibilnější a obtížněji léčebně zvládnuté poškození způsobuje. Riziko (očekávaná odpověď) je pravděpodobnost, že se za určitých podmínek expozice látce projeví poškozením zdraví. Je tím větší, čím je nebezpečnost látky větší a čím méně bezpečný je způsob zacházení s ní; závisí tedy na vlastnostech škodliviny i na způsobu zacházení s ní a možných ochranných opatřeních. Škodliviny s celkovým účinkem Látky vyvolávající poškození organismu (otravu) poté, co proniknou do krve (vstřebáním, přímým podáním) se nazývají škodliviny s celkovým (toxickým, resorpčním, systémovým) účinkem. Onemocnění, patologický stav organismu, který je zapříčiněn vstřebanou škodlivinou, se nazývá otrava (intoxikace). Otrava se projevuje příznaky (symptomy), nebo celou skupinou příznaků (syndrom). Některé příznaky bývají pro otravu určitou látkou charakteristické, ale často bývají neurčité, vyskytující se při různých otravách a při jiných onemocněních. Podle příznaků je ve většině případů obtížné nebo dokonce nemožné určit látku, která intoxikaci vyvolala. 12

Akutní otrava je důsledek jednorázové, nebo krátkodobé (např. jednodenní) expozice, zpravidla s klinickými projevy. Chronická otrava vzniká jako následek dlouhodobé (měsíce, roky) expozice malým dávkám škodliviny, které by jednorázově nebo krátkodobě žádné poškození nezpůsobili; klinické projevy nemusí být patrné. Subchronická otrava je výsledkem několikrát (vícekrát) opakované expozice nebo expozice trvající omezenou dobu (několik dnů, tj. expozice ani jednorázová, ani dlouhodobá). Škodliviny s pozdními účinky Látky jejichž účinek se projeví v velkým zpožděním, po velmi dlouhodobé expozici (roky, desítky let), případně až dlouho po skončení expozice a vyloučení látky z organismu; nebo dokonce teprve u následujících generací, se označují jako škodliviny s pozdními účinky. Do této skupiny se řadí mutageny, karcinogeny, látky působící nepříznivě na reprodukci a vývoj a zpravidla také alergeny. Mutageny Obecně jsou mutageny definovány jako látky schopné vyvolat změnu dědičných vlastností, změnu v genetickém materiálu buňky. Často se pojem mutagen používá v užším smyslu, pro označení škodliviny schopné vyvolat mutace v zárodečných buňkách (gametické buňky), které mohou být přenášeny na další generace (vedou ke změně genotypu). Karcinogeny Látky, které mohou vyvolat zhoubné bujení tkání. Kokarcinogeny jsou látky zesilující účinek karcinogenů. Poškození DNA v somatických buňkách je rozhodujícím faktorem při vzniku nádorového bujení, genetická teorie karcinogeneze, vysvětluje působení chemických karcinogenů tak, že prvním krokem procesu vedoucího ke vzniku nádoru je interakce škodliviny, nebo jejího metabolitu s DNA, vedoucí k poškození (lézi) DNA a takové mutaci, jejímž důsledkem je ztráta kontroly buněčného dělení, vznik nádorové buňky (genetický princip vzniku nádorů). Odhaduje se, že takto působí cca 80 % známých karcinogenních látek, ostatní zřejmě působí bez zásahu do genetické informace (epigenetický princip vzniku nádorů) (PICKA&MATOUŠEK, 1996). 13

Orgánová toxicita Orgánovou toxicitou rozumíme toxické působení na určitý orgán. Např. látky poškozující játra jsou hepatotoxické, poškozující ledviny nefrotoxické, působící na nervovou soustavu neurotoxické (HORÁK et al., 2004) Škodliviny s reprodukční a vývojovou toxicitou Látky s reprodukční a vývojovou toxicitou se rozumí škodliviny, jejichž expozice před početím, během prenatálního vývoje, nebo po narození, až do doby pohlavní zralosti, může mít za následek prenatální nebo čásné postnatální úmrtí, výskyt strukturálních odchylek, změn růstu, nebo funkční defekty (např. snížená funkce plic, imunitního systému, poruchy nervové soustavy). Embryotoxické látky jsou zpravidla definovány obecně jako škodliviny s nepříznivými účinky na zárodek v období od početí do stádia plodu. Teratogeny jsou látky vyvolávající vrozené vady nebo abnormality v postnatálním vývoji potomstva, pokud působily v době gravidity. Teratogen působí zásahem do normálního embryonálního vývoje, nedochází ke změně genotypu (tzn. změny nejsou dědičné), ale fenotypu. Alergeny jsou nejčastěji definovány jako látky, které zvyšují aktivitu organismu změnou imunitní odpovědi (PICKA&MATOUŠEK, 1996). Návykové látky jsou zvláštní skupinou zdraví škodlivých látek. Jedná se o látky omamné (psychotropní) vyvolávající velmi často závislost. Ovlivňují činnost centrální nervové soustavy tak, že ji utlumují nebo naopak stimulují, a zároveň mění různým, vesměs příjemným způsobem duševní rozpoložení, případně též přechodně vyvolávají halucinace. Opakovaným použitím vzniká nebezpečí návyku, poškození mozku a takových psychických změn, které ohrožují nejen osobu uživatele, ale i jeho okolí a společnost (DOSTÁL, 2005) Stanovení nejvyššího přípustného množství (NPM) nebo maximálního limitu reziduí (MLR) Množství přírodních toxických látek, které se mohou vyskytovat v zdravotně nezávadných potravinách a tabákových výrobcích, se udává jako nejvyšší přípustné množství (v mg.kg -1 nebo mg.dm -3 ). Tato data jsou výsledkem toxikologických a epidemiologických studií. Zahrnují takové bezpečnostní faktory, aby potraviny obsahující toxickou látku mohly být konzumovány denně po celý život bez prokazatelných 14

negativních účinků. V krmných pokusech na zvířatech se určuje neúčinná koncentrace toxické látky NOAEL (No-Observed-Adverse-Effect-Level, v µg/kg tělesné hmotnosti a den), která nemá za následek pozorovatelné poškození zdraví zvířete (VELÍŠEK, 2002). Tato hodnota se přepočte na hodnotu relevantní pro člověka a označuje se ADI (Acceptable Daily Intake, tolerovaný denní příjem; množství, které při celoživotní denní konzumaci nevyvolá negativní zdravotní účinek): ADI [µg/kg tělesné hmotnosti člověka a den] = NOAEL/ochranný faktor. Ochranný faktor zohledňuje mezidruhové rozdíly a rozdíly v citlivosti mezi lidmi (rozumí se zde dospělí lidé, pro děti je nutno hodnoty ADI odvozovat zvlášť) a nejčastěji má hodnotu 100. Potravinářská legislativa jednotlivých zemí (resp. EU) však netabelizuje hodnoty ADI, ale dané toxické látce přiřazuje pro jednotlivé potraviny hodnoty nejvyššího přípustného množství (NPM) nebo maximálního limitu reziduí (MLR) v jednotkách [µg/kg dané potraviny]. Tyto hodnoty se odvozují následovně: NPM (MLR) [µg/kg dané potraviny] = ADI x W/P, kde W [kg] je průměrná hmotnost člověka (nejčastěji se používá hodnota W = 65 kg), P je maximální, ještě rozumný, denní příjem dané potraviny v [kg/den]. Pro přítomnost některých chemických látek v určitých potravinách je alternativně k hodnotě NPM stanoven limit ve formě přípustného množství (PM). V tomto případě je hodnota PM doprovázena dalším číselným údajem ve tvaru n/m: při zjištění, že je hodnota PM v potravině překročena do 50 %, odebere se ze šarže, ze které byla tato potravina vybrána odpovídající počet vzorků n. V případě, že překročení PM se neprokáže u vyššího počtu vzorků (dané šarže) než M, je potravina posouzena jako zdravotně nezávadná (KOMPRDA, 2007). 15

3.2 PŘÍRODNÍ ŠKODLIVÉ LÁTKY V POTRAVINÁCH Chemické látky, jejichž výskyt v potravinách lze předpokládat, a které mohou ohrozit zdravotní stav konzumenta, je možno rozdělit na: přirozeně se vyskytující látky, kontaminující látky, rezidua, přídatné látky, látky určené k aromatizaci, pomocné látky. Přirozeně se vyskytující látky mohou být látky antinutriční, obecně toxické, alergeny, karcinogeny, teratogeny a mutageny. Speciální skupinu tvoří látky vznikající mikrobiální činností: mykotoxiny a biogenní aminy. Lze sem zařadit i bakteriální toxiny (KOMPRDA, 2007). Antinutriční a toxické látky jsou podle původu dvě základní skupiny sloučenin: 1. přirozené součásti potravin, tj. přírodní antinutriční a toxické látky; v potravinách se nacházejí jako důsledek genetických vlastností určitých rostlinných nebo živočišných organismů je syntetizovat; 2. cizorodé látky (VELÍŠEK, 2002). 3.2.1 Přírodní antinutriční látky Látky, které zapříčiňují nutriční deficiency nebo negativně ovlivňují zažívání (utilizaci) nebo funkci živin, jsou taktéž považovány za toxické a nazývají se jako antinutriční. Kromě specifických antinutričních vlastností nebo v některých případech i toxických účinků mají některé antinutriční složky jako kyselina fytová, lektiny, fenolické sloučeniny, saponiny a inhibitory enzymů i další specifické negativní účinky, jako např. redukují obsah glukózy v krvi, negativně ovlivňují citlivost, reakci inzulinu na sacharidy v potravinách nebo cholesterolu a triglyceridů v plazmě. Zatím není objasněn jejich vztah k rakovině, a protože kromě uvedených účinků mají i utišující, zmírňující účinky, je potřebné přehodnocení jejich komplexního působení v organizmu (SUHAJ&KOVÁČ, 1996). Mezi antinutriční látky se řadí: a) inhibitory enzymů (antienzymy) b) antivitamíny c) sloučeniny interferující s metabolismem minerálních látek d) některé fenolové sloučeniny e) některé oligosacharidy (VELÍŠEK, 2002) 16

3.2.1.1 Inhibitory enzymů Z výživového hlediska jsou nejvýznamnější inhibitory trávicích enzymů, a to zejména inhibitory proteas. Málo významnou skupinou jsou inhibitory sacharas (VELÍŠEK, 2002). 3.2.1.1.1 Inhibitory proteas Role inhibitorů proteas Inhibitory proteas plní v rostlinách několik funkcí: - inhibitory uložené v buněčných stěnách zřejmě slouží k ochraně cytosolu proti endogenním proteasám uvolněným při náhodném porušení struktur obsahujících bílkoviny, - slouží jako zásobní bílkoviny pro období klíčeni - to se týká zejména hlíz brambor, - nejčastěji se podílejí na obraně různých částí rostlin vůči hmyzu a mikroorganismům (KALAČ & MÍKA, 1997). Klasifikace Přirozeně se vyskytující inhibitory proteas jsou primárně klasifikovány na základě typu, popř. typů, enzymů, které inhibují. Proteasy samotné jsou většinou klasifikovány podle aminokyselinového zbytku ve svém aktivním místě. Proteasy dělíme do 4 tříd: 1) serinové proteasy (se serinem či histidinem v aktivním místě), 2) cysteinové proteasy (s cysteinem v aktivním místě), 3) aspartátové proteasy (s aspartátovou skupinou v aktivním místě) 4) metalloproteasy (s kovovým iontem (Zn 2+, Mn 2+ apod.) v aktivním místě). Dělení inhibitorů proteas do tříd vychází z předchozí klasifikace proteas, např. inhibitory serinových proteas. V některých případech je dělení inhibitorů proteas do skupin dále komplikováno strukturou aktivního místa nebo homologií sekvencí. V prvním případě se jedná o tzv. doubleheaded PI's, které mají ve své struktuře 2 odlišná aktivní místa, a proto mohou inhibovat 2 odlišné enzymy. Tento jev se však při klasifikaci inhibitorů proteas nebere v úvahu. Inhibitory proteas ze stejné skupiny mohou být tedy single- i double-headed. Homologie sekvence se naopak jako kritérium při rozdělování inhibitorů proteas do skupin používá. Příkladem mohou být inhibitory Kunitzova typu. 17

Inhibitory proteas lze dále dělit na základě jejich molekulové hmotnosti, stavbě proteinu (monomer či multimer), hodnotě isoelektrického bodu a počtu disulfidových můstků v molekule. Tato kritéria určují, do které skupiny mohou být jednotlivé inhibitory proteas zařazeny (HANUSOVÁ&ČURN, 2007). Svými účinky a výskytem jsou výrazně nejzávažnější inhibitory serinových proteáz. (KALAČ & MÍKA, 1997). Zahrnují dvě základní skupiny inhibitorů proteas: a) inhibitory Kunitzova typu (KI) b) inhibitory Bowmanova-Birkova typu (BBI) (VELÍŠEK, 2002) Obecná charakteristika Jsou to polypeptidy a bílkoviny vytvářející s proteolytickými enzymy poměrně stabilní komplexy, které už nemají enzymovou aktivitu (KALÁČ & MÍKA, 1997). Nacházejí se ve vejcích, např. ovomukoid, ovoinhibitor inaktivující trypsin tvorbou stabilního inhibitor trypsinového komplexu. V bílku se nachází chymotrypsinový inhibitor. V sójových bobech a jiných luskovinách, některých druzích zeleniny, mléku, krvi, cereáliích a bramborách jsou přítomny inhibitory trypsinu a chymotrypsinu (SUHAJ, 1996). Skutečnost, že syrové sójové boby nebo samotné inhibitory trypsinu mohou zapříčinit hypertrofii a hyperplasii pankreatu, účinek, který je doprovázen zvýšenou sekreční aktivitou pankreatu, nakonec vedl k lepšímu pochopení mechanismu účinku sojových inhibitorů trypsinu. Mechanismus pomocí něhož inhibitor trypsinu zapříčiňuje hypertrofii pankreatu a zvyšuje koncentraci proteolytického enzymu může být vysvětlen na základě regulace sekrece pankreatu. Lyman a spolupracovníci ukázali, že úrovně volného střevního trypsinu a chymotrypsinu kontrolují/monitorují míru sekrece pomocí negativní odezvy inhibice zahrnující hormon cholecystokinin-pankreozymin. Tento negativní mechanismus odezvy je změněn, když trypsin tvoří komplex s inhibitorem. Inhibitory trypsinu stimulují biosyntézu pankreatických enzymů způsobující zvýšenou potřebu nezbytných aminokyselin u zvířat. To vede ke zvýšené transformaci Met na Cys v pankreatu. Zvýšená potřeba S-aminokyselin, spojena s jejich nedostatkem v bílkovinách luštěnin, nemůže být adekvátně nahrazena dietními bílkovinami. Zvýšená sekrece pankreatických enzymů má za následek pankreatickou hypertrofii u pokusných zvířat krmených potravou založenou na luštěninách. Inhibitory trypsinu snižují proteolýzu potravních bílkovin tvorbou komplexu trypsin inhibitor. Tyto komplexy nejsou štěpeny dokonce ani v přítomnosti adekvátních 18

množství enzymů. Tento efekt dále potlačuje růst zvířat, jelikož takové nestrávené komplexy nemohou být asimilovány a proto vyloučeny. Protože jsou inhibitory proteas bohaté na Cys, tato vlastnost dále snižuje dostupnost S-aminokyselin (DESHPANDE, 2002). Inhibitory proteáz způsobují zpomalení růstu (narušují trávení bílkovin) a hypertrofii (zvětšení, zbytnění pankreatu nebo jeho části v důsledku zvětšení jednotlivých buněk)/hyperplasii (zvětšení pankreatu zmnožením buněk) pankreatu (VELÍŠEK, 2002), která v konečném důsledku vede též k inhibici růstu. Způsobují dále nadměrné vylučování pankreatických enzymů a metabolickou poruchu při využívání sirných aminokyselin. Proteázové inhibitory některých luskovin a brambor inhibují též elastázupankreatickou peptidázu. Negativní účinky inhibitorů proteas se pozorovali především u zvířat s vysokou hmotností pankreatu. Vliv na pankreas člověka není zatím plně objasněn. V lidské výživě byli zjištěny následující inhibitory proteáz : - trypsinu: hovězí kolostrum, mléko, lima boby, sójové boby a výrobky ze sóji, fazole, hrách - chymotrypsinu: sójové a lima boby (SUHAJ, 1996). Kromě rostlinných inhibitorů proteas existují i četné inhibitory mikrobiálního a živočišného původu (KALAČ & MÍKA, 1997). 3.2.1.1.1.1 Inhibitory Kunitzova typu Proteinasové inhibitory Kunitzova typu typicky obsahují 170 až 200 aminokyselinových zbytků, s molekulovou hmotnosti asi 20 000 Da (DESHPANDE, 2002), v molekule mají 2 disulfidové můstky a primárně vykazují specifitu vůči trypsinu (VELÍŠEK, 2002). Kunitzův inhibitor trypsinu (STI, soyabean trypsin inhibitor) byl prvým rostlinným IP izolovaným ze sójových bobů. Není to jediná bílkovina, ale skupina isoinhibitorů s relativní molekulovou hmotností (M r ) 18-24 kda, isoelektrickými body ph 3,5-4,5. Hlavní složkou je STI o M r 22 kda, složený ze 181 aminokyseliny, obsahující dva disulfidické můstky a jedno reaktivní místo (Arg-63-Ile-64). Typická je inhibice trypsinu různého původu, v omezené míře i inhibice hovězího α- a (β-chymotrypsinu) (KALÁČ & MÍKA, 1997). Komplex s trypsinem vzniká ve stechiometrickém poměru (l molekula inhibitoru interaguje s l molekulou trypsinu) (VELÍŠEK, 2002). 19

V kyselém prostředí (ph 1,5-2) podléhá STI štěpení pepsinem (KALAČ & MÍKA, 1997). 3.2.1.1.1.2 Inhibitory Bowmanova-Birkova typu Inhibitor Bowmanova-Birkova typu, označován jako aceton-nerozpustný inhibitor má název podle svých objevitelů. Tyto inhibitory trypsinu většinou obsahují mezi 60 a 85 zbytků aminokyselin v jednotlivém polypeptidovém řetězci. Inhibitory Bowmanova- Birkova typu mají relativní molekulovou hmotnost kolem 8000 Da (DESHPANDE, 2002), větší množství disulfidických můstků a vykazují specifitu vůči trypsinu i chymotrypsinu, neboť obsahují 2 nezávislá vazebná místa v molekule (VELÍŠEK, 2002). Složení aminokyselin inhibitorů Bowmanova-Birkova typu udává vysoký obsah Cys (14 zbytků), všechny spojené disulfidickými vazbami. Kvůli jejich nízké molekulové hmotnosti a vysokému obsahu disulfidických vazeb, jsou inhibitory Bowmanova-Birkova typu obecně považovány za termostabilní. Nacházejí se v semenech všech běžných zemědělsky významných druhů luštěnin dále cereáliích a pseudoceráliích, bramborech aj. materiálech (DESHPANDE, 2002). V sóji se např. nachází 5 isoinhibitorů tohoto typu, které náleží do skupiny inhibitorů značených PI (z angl. Potato Inhibitor) a označují se PI-I až PI-V (v bramborech a také např. v ječmeni se nacházejí inhibitory PI-I a PI-II) (VELÍŠEK, 2002). PI-I je polypeptid o M r 8 kda. Skládá se ze 71 aminokyseliny a obsahuje sedm disulfidických můstků. Má dvojí vazebnou specifitu vzhledem k vzájemně nezávislým vazebným místům pro trypsin a chymotrypsin (KALAČ & MÍKA, 1997). Vazebným místem trypsinu jsou aminokyseliny Lys 16-Ser 17, k interakci s chymotrypsinem dochází prostřednictvím aminokyselin Leu44- Ser45 (VELÍŠEK, 2002). Vlastnosti podobné PI-I, mají i inhibitory vyskytující se ve fazolu obecném (GBI, Garden Bean Inhibitor), fazolu měsíčním (LBI, Lima Bean Inhibitor), podzemnici olejné (GI, Groundnut Inhibitor) a ze semen rodu dlouhatec (Vigna) (CPI, Cow Pea Inhibitor), (KALAČ & MÍKA, 1997), v pohance inhibitor BTI (z angl. Buckwheat Trypsin Inhibitor) apod. (VELÍŠEK, 2002). Kromě luskovin se příbuzné inhibitory proteáz vyskytují v pšeničných klíčcích a rýžových otrubách (RBTI, Rice Bean Trypsin Inhibitor) (KALAČ & MÍKA, 1997). 20

Využití inhibitorů proteas v lékařství Inhibitory proteas jsou uznávána jako skupina protirakovinných činidel. Tuto schopnost lze pozorovat u PI s pocházejících z různých skupin. Jako nejúčinnější se jeví inhibitory proteas se schopností inhibovat proteasy podobné chymotrypsinu, ke kterým patří v současnosti nejstudovanější inhibitor Bowmanova-Birkova typu ze sóji (BBI). Obzvláště perspektivními se zdají být PI-1 a PI-2 z hlízy brambor a rovněž inhibitor karboxypeptidasy z hlízy bramboru (PCI), který je jediným přirozeným antagonistou lidského epidermálního růstového faktoru (EGF). EGF spolu se svým receptorem (EGFR) tvoří součást některých aspektů vývoje nádoru, včetně růstu nádorových buněk, vaskularizace, invazivnosti a tvorby metastáz. PCI soupeří s EGF o vazebné místo na EGFR. V případě, že dojde k navázání PCI na EGFR, je inhibována jeho aktivace a následná proliferace buněk, kterou EGFR indukuje (HANUSOVÁ & ČURN, 2007). Inhibitory sulfhydrylových proteas se kupříkladu nacházejí v semenech luštěniny vigna (Vigna sp.), inhibitory kyselých proteas v bramborech, inhibitory metaloproteas v bramborech a rajčatech (VELÍŠEK, 2002). Tab. 1 Rozdělení inhibitorů proteas do skupin podle hlavní a specifické klasifikace inhibitorů proteas Pozn.: inhibované enzymy: T-trypsin, C chymotrypsin, S subtilisin, E elastasa, P-papain, CB kathepsin, B,CL pathepsin L, CD pathepsin, CaP-karboxypeptidasa 21

Možnosti omezení nepříznivých účinků Nežádoucí účinky některých inhibitorů proteas lze poměrně snadno eliminovat tepelným zpracováním materiálů. Snížení aktivity inhibitorů závisí na teplotě, době zahřívání, velikosti částic materiálu a obsahu vody. Teplem se snadněji denaturují větší bílkovinné molekuly než menší peptidy. U sójových bobů je nejčastějším způsobem tepelné inaktivace inhibitorů proteas proces nazývaný toastování (působení vodní páry). Účinné jsou však i další metody (vaření ve vodě, pražení za sucha, mikrovlnný ohřev, extruze aj.). Např. trypsinové inhibitory většiny komerčních sójových produktů pro lidskou výživu (tofu, sójový nápoj (mléko), sójové izoláty a koncentráty a texturované náhražky masa) jsou dostatečně inaktivovány, neboť vykazují jen asi 20 % aktivity ve srovnání se syrovými sójovými boby. Inaktivace inhibitorů z 50 až 60 % je přitom nezbytná pro eliminaci jejich nežádoucích efektů (zpomalení růstu, poruchy funkce pankreatu). Také při klíčeni zralých sójových bobů dochází k postupnému snížení aktivity Kunitzových inhibitorů, neboť proteolýzou a syntézou de novo vznikají jejich modifikované formy (VELÍŠEK, 2002). Trysinový inhibitor je tepelně poměrně stabilní, např. pasterace 40 vteřin při 72 C destruuje jen 3 až 4 % inhibiční aktivity, zahřívání při 85 C za 3 vteřiny destruuje 44 až 55 % aktivity. K maximální destrukci inhibitoru v sóji dojde např. při 115 C za 20 min. Nutriční hodnota luskovin se nejvíce zlepšila po namočení (12-24 hod) a vaření 30 min pri 100 C. Při vaření hrášku v tlakovém hrnci došlo k redukci trypsinového inhibitoru o 90-95 %. Všeobecně se uvádí, že 5-20 % aktivity inhibitorů proteáz zůstává po tepelném zpracovaní v komerčních sójových výrobcích (SUHAJ & KOVÁČ, 1996). 3.2.1.1.2 Inhibitory sacharas Mnoho obilovin a cereálních výrobků (pšenice, žito, cereální snídaně, chléb aj.) obsahuje proteiny inhibující živočišné, ale ne rostlinné amylasy (VELÍŠEK, 2002). Tvorbou komplexu s amylasou se snižuje odbourávání škrobu. U člověka inhibitory amylas způsobují zažívací problémy, zvracení, průjmy. Tepelné zpracování, vaření a fermentační procesy významně redukují hladinu amylázového inhibitoru (SUHAJ & KOVÁČ, 1996). V hlízách brambor jsou přítomny inhibitory invertasy. Význam těchto inhibitorů enzymů je však zanedbatelný a důsledky jejich přítomnosti v potravinách nejsou dosud známé. Uvažuje se, že by inhibitory amylas mohly být potenciálně využity v přípravcích pro redukční diety (VELÍŠEK, 2002). 22

3.2.1.2 Antivitamíny Antivitamíny jsou látky, které snižují nebo úplně ruší účinek vitamínů což může vést až k projevům deficience (VELÍŠEK, 2002). Podle způsobu účinku se rozdělují do tří skupin: a) Enzymy rozkládající vitamíny (např. askorbátoxidáza, peroxidáza, thiamináza). b) Látky tvořící s vitamíny nevyužitelné komplexy (např. vazba biotinu na bílkovinu avidin ze slepičího bílku (ZEHNÁLEK, 2002) a reakce aminokyseliny linatinu s pyridoxalem (VELÍŠEK, 2002)) c) Látky strukturně podobné vitamínům nebo jejich aktivním součástem, zaujímají místo v biologických systémech, ale nejsou schopny plnit úlohu vitamínů. Příkladem jsou známé antivitamíny sulfonamidy (ZEHNÁLEK, 2002). 3.2.1.3 Antiminerálie Látky, které interferují s metabolismem esenciálních minerálií jsou hojně rozšířené v zelenině, ovocí a cereáliích. Množství, v jakém jsou přítomny v poživatinách zřídka zapříčiňuje akutní intoxikaci. Při nadměrném příjmu mohou poškodit organizmus tím, že se negativně projeví jejich působení na metabolizmus minerálních látek (SUHAJ & KOVÁČ, 1996). Nejvýznamnějšími skupinami těchto sloučenin jsou: fytová kyselina a fytin šťavelová kyselina glukosinoláty a jejich rozkladné produkty (VELÍŠEK, 2002). 3.2.1.3.1 Fytáty Fytová kyselina, myo-inositol-1,2,3,4,5,6-hexakisdihydrogenfosfát, je silná kyselina obsahující 12 OH skupin schopných disociace. Váže divalentní a trivalentní ionty kovů jako jsou vápník, hořčík, zinek a měď, přičemž se tvoří nerozpustné soli chelátového typu fytáty (SUHAJ & KOVÁČ, 1996). Fytové kyseliny a fytáty mají jako takové potenciál narušovat vstřebávání těchto iontů ve střevě. (HUTTON, 2002). Fytáty se taktéž váží na bílkoviny (SUHAJ& KOVÁČ, 1996) a tím blokují řadu trávících enzymů např. pepsin, α-amylázu z pankreatu a lipázy (KALAČ & MÍKA, 1997). Tím, že váže Zn, je inhibován enzym trypsin. Interakce s pepsinem, α-amylázou a ß-galaktozidázou vede ke snížení aktivity těchto enzymů (SUHAJ& KOVÁČ, 1996). Hladiny fytátů se značně mění spolu se stupněm zralosti rostliny a konzumované částí rostliny (HUTTON, 2002). Kyselina fytová se začíná tvořit brzy po opylení a její deriváty běžně nalézáme v semenech a zásobních 23

orgánech, zatímco v listech, stéblech a stoncích se téměř nevyskytuje (KALÁČ & MÍKA, 1997). Proto cereálie, ořechy a luskoviny mají poměrně vysoký obsah fytové kyseliny, kdežto brambory, topinambury, brokolice, mrkev, artyčoky, jahody a fíky obsahují nízké množství. Hlávkový salát, cibule, houby, celer, špenát, banány, ananas a citrusové plody kyselinu fytovou neobsahují (HUTTON, 2002). Obsah fytové kyseliny v některých plodinách a poměr fytátového fosforu k celkovému obsahu fosforu udává tab. 2. Tab. 2 Obsah fytové kyseliny a podíl fytátového fosforu v některých plodinách a potravinách g.kg -1 (VELÍŠEK,(b),2002) Potravina Fytová kyselina Podíl fytátového fosforu v g.kg -1 v % pšenice 3,9-13,5 60-80 pšeničný chléb celozrnný 4,3-8,2 38-66 žito 5,4-14,6 38-46 ječmen 7,5-11,6 66-70 oves 7,0-11,6 49-71 kukuřice 8,3-22,2 71-88 rýže neloupaná 8,4-8,9 - rýže loupaná 3,4-5,0 61 sójové boby 10,0-22,2 50-70 sójová mouka odtučněná 15,2-25,2 87 čočka 2,7-10,5 27-87 hrách 2,2-12,2 37 mandle 12,9-14,6 82 arašídy 17,6 57 vlašské ořechy 6,5-7,7 42 kakao 0,9 15 mrkev 0,2-0,3 16 brambory 0,2-0,5 19-23 24

Škrob O Škrob Obr. 1 Možné interakce fytové kyselimy s minerálními látkami, proteiny a škrobem Možnosti omezení nepříznivých účinků Fytáty ze sójových výrobků jsou relativně stálé za tepla za podmínek, které se běžně využívají při výrobě sójových výrobků. Nejjednodušší způsob na snížení obsahu fytátů je pomocí fytázy, endogenního rostlinného enzymu, který je ve větším množství přítomen v různých buněčných částech rostlinného pletiva, např. v žitě. Velmi významně tento enzym snižuje obsah fytátů např. při výrobě pečiva. V průběhu kvašení těsta je enzym nejaktivnější, optimální podmínky jsou při ph 5-5,5 a teplotě 55 C. Při vymílání obilí vede též k redukci fytátů. Enzym je přítomen u zvířat, v gastrointestinálním traktu, u člověka však nebyl zjištěn. V potravinářských fermentačních procesech pomocí kvasinek, plísní nebo bakterií dochází asi k 50 % redukci fytátů. Při výrobě chleba fortifikovaného sójovou bílkovinou se významně sníží obsah fytátů působením fytázy, kterou produkují kvasinky. Při pečení chleba dochází k 20 až 80 % ztrátám fytátů podle typu chleba. Fermentované sójové výrobky mají nízké obsahy fytátů díky působení enzymu z mikroorganizmů. Fytáty možno odstranit ze sójových bobů přímo ultrafiltrací nebo iontoměničovou chromatografií (odstraní se víc jak 95 % fytátů) (SUHAJ&KOVÁČ, 1996). 25

3.2.1.3.2 Oxaláty Kyselina šťavelová (oxalová) je dikarboxylová kyselina HOOC-COOH, která s Ca 2+ a Mg 2+ snadno tvoří nerozpustné soli. Je jednoduchým fytotoxinem, narušujícím využití a metabolismus vápníku a fosforu (KALAČ & MÍKA, 1997). Kromě toho má i jiné toxické účinky, např. jako silná kyselina při vysokých příjmech způsobuje hemoragii (krvácení z vlásečnic do tkaniva), poruchy ledvin a křeče. Působí na nervový systém a snižuje i srážlivost krve. Je prokázána souvislost mezi vysokým příjmem šťavelanů, zápalem střevní sliznice a tvorbou močových kamenů (SUHAJ & KOVÁČ, 1996). Kyselina šťavelová a její rozpustné soli (šťavelan sodný, draselný a amonný) jsou systémovými jedy (KALAČ & MÍKA, 1997). Oxaláty (šťavelany) jsou široce distribuovány v rostlinné potravě. Nacházejí se např. ve špenátu, (0.3-1.2%) rebarboře, (0.2-1.3%) v čaji (0.3-2.0%) a v kakau (0.5-0.9%). Mnohé jiné potraviny, jako hlávkový salát, celer, kapusta, mrkev, brambory, hrášek a fazole obsahují více jak 10x méně (Fasset, 1973). I když není pochyb, že požívání šťavelové kyseliny a jejích solí může být smrtelné, vede se diskuze o tom, jestli může být působena významnější intoxikace potravou (HUTTON, 2002). Hladina kyseliny šťavelové kolísá podle druhu rostliny, odrůdy a způsobu pěstování. Listy jsou na ni mnohem bohatší než ostatní orgány (KALAČ&MÍKA, 1997). Vstřebání šťavelanů např. ze špenátu a rebarbory je velmi nízké (do 3 %), přesto větší konzumace rebarborových listů je dobře známou příčinou chorob už staletí. Rebarborové listy obsahují vysoké množství šťavelanů, avšak nejvíce jsou obsaženy v lodyhách. Fasset předpokládá, že zdravotní potíže po větší konzumaci rebarbory mohou být spíše působeny obsaženými antrachinonovými glykozidy v listech rebarbory (0.5 - l.0%) i v dalších příbuzných druzích rostlin. Nezávisle na principu toxicity, konzument by měl vědět, že listy rebarbory jsou toxické. Při výrobě zeleninových konzerv obsahujících stonky rebarbory se přísně sleduje, aby všechny čepele listů byly odstraněny. Podobně jako akutní toxicita, je řešena i chronická toxicita. Kyselina šťavelová váže velmi pevně vápník a narušuje tak jeho metabolizmus, včetně vstřebávání a vzniká nerozpustná sraženina. Hladina konzumovaného množství není obvykle dostatečně vysoká na to, aby měla významnější vliv na hladinu vápníku v těle a působila jeho nedostatek (HUTTON, 2002). 26

3.2.1.3.3 Glukosinoláty Glukosinoláty, zejména progoitrin, jehož rozkladem vzniká antithyreoidní látka goitrin. Některé další glukosinoláty poskytují jako produkty rozkladu isothiokyanáty (např. sinigrin) nebo thiokyanátové ionty (indolové glukosinoláty, sinalbin aj.). Často se řadí mezi sloučeniny interferující s metabolismem jodu. Problematika glukosinolátů je podrobněji uvedena na jiném místě (str. 38 ) (VELÍŠEK, 2002). 3.2.1.4 Fytohemaglutiníny lektiny Tímto termínem jsou označovány proteiny nebo glykoproteiny obsahující 4 10 % sacharidové složky (HRDINA et al., 2004) s molekulovou hmotností 91 000 až 130 000 (SUHAJ&KOVÁČ, 1996). Jejich molekula se skládá ze čtyř podjednotek spojených nekovalentními vazbami. Mají jedinečnou schopnost reverzibilně vázat specifické cukerné zbytky (D-galaktosu, N-acetyl-D-galaktosamin) lokalizované na membránách buněk, bez zjevné enzymové aktivity (HRDINA et al., 2004). Každý lektin obsahuje domény rozpoznávající sacharidy (tzv. carbohydrate recognition domain, CRD). Di- až polyvalentní lektiny reagují s buňkami, např. erythrocyty, váží se na sacharidy na jejich povrchu a působí i zesíťování buněk jejich následné srážení, které se nazývá aglutinace. Tato vlastnost je charakteristická a základní pro všechny lektiny (www.otevrena-veda.cz). Společnou vlastností je také inhibice proteinové syntézy v eukaryotických buňkách. Některé lektiny prokazují mitogenní účinky, jiné stimulují dozrávání lymfocytů nebo působí na rakovinné buňky. Lektiny mohou být také významně toxické. Enterální toxicita spočívá ve vazbě na specifická receptorová místa na povrchu buněk střevního epitelu a narušení schopnosti buněk absorbovat živiny z GIT (antinutriční efekt). Intoxikace se projevuje po 2-3 hodinách od požití zvracením, hemoragickými průjmy a ztráta tekutin vede až k šokovému stavu (HRDINA et al., 2004). Lektiny váží červené krvinky a způsobují aglutinaci (shlukování) červených krvinek (D'MELLO, 2003). Jsou schopny i nespecificky interferovat v metabolismu vitamínů, aminokyselin, tuků a glukózy a tím zpomalit růst organismu (SUHAJ&KOVÁČ, 1996). Protože jsou lektiny hodně rozšířeny v semenech a vegetativních částech rostlin, především čeledi Leguminosae a Graminaceae, lidské střevo je pravidelně vystaveno potravním lektinům. Bylo identifikováno přes 50 jedlých rostlin obsahujících lektiny, zahrnující čerstvé (salát a ovoce) a zpracované potraviny (cereálie, ořechy). Lektiny se mohou vázat na mannosové a glukosové zbytky na povrchu buněk (např. konkanavalin A ze semen Canavalia ensiformis z čeledi Fabaceae), na N-acetylglukosamin (např. lektiny brambor a pšeničných klíčků) nebo na N-acetyl-D- 27

galaktosamin/galaktosa (např. ricin z Ricinus communis a fazole). Uvádí se, že lektiny představují jeden z důležitých antinutričních faktorů potravin rostlinného původu, a jejich přítomnost v potravinách může mít velmi vážné důsledky na růst a zdraví. Vzhledem k bílkovinné podstatě se varem většinou inaktivují. Četné experimentální studie u zvířat se prováděly s lektiny Phaseolus vulgaris, které zahrnují 10 15 % celkového obsahu bílkovin fazolí. Zahrnutím fazolí v potravě mladých a dospělých krys má za následek prudký úbytek hmotnosti a možnou smrt. Lektiny fazolí jsou vysoce odolné vůči proteolytickému štěpení ve střevě, váží a inhibují endoa exopeptidázy, které štěpí potravu. Váží, rozrušují a ničí střevní enterocyty, a redukují absorpční povrch tenkého střeva, který se podrobuje hypertrofii a hyperplasii. Následná redukce v absorpci živin ze střeva podněcuje proteinový katabolismus a zvyšuje vylučování močoviny, snižuje zásoby podkožního tuku a jaterního glykogenu. Má za následek úbytek hmotnosti. Dodatečný účinek zahrnuje zvětšení pankreatu doprovázené sníženou hladinou insulinu v krvi. Lektiny jsou rovněž vstřebány střevními buňkami a vstupují do oběhu vázaného na krvinky. Lektiny zasahují do střevního imunitního systému, a zvířata krmená červeným bobem vytvářejí imunoglobuliny IgG- a IgEzprostředkovanou hypersensitivitu na specifický lektin. Mnoho dalších běžných potravin rostlinného původu obsahuje termolabilní lektiny, které narušují střevní integritu, zasahují do vstřebávání ve střevě a mají nepříznivý účinek na tělesný růst. Patří k nim lektiny ze sóje, fazolu ostrolistého (Phaseolus acutifolius), fazolu šarlatového (Phaseolus coccineus), fazolu měsíčního (Phaseolus lunatus), (Canavalia ensiformis), (Psophocarpus tetragonolobus), hrachu (Pisum sativum) a čočky (Lens culinars) (D'MELLO, 2003). Za netoxické se považují lektiny česneku, cibule, póru, rajčat a laskavce. Z běžných lektinů jsou slabě toxické lektiny arašídů, čočky, hrachu, fazolí a sóji; středně toxické lektiny pšenice; vysoce toxické lektiny některých fazolí (měsíční aj.); letálně působí lektiny semen skočce. Některé lektiny (např. česneku) mají probiotické účinky, inhibují nežádoucí střevní bakterie Escherichia coli. Lektiny teplem denaturují. K snížení biologické aktivity dochází také proteolýzou. K detoxikaci lektinů v potravinářských materiálech se nejčastěji používá máčení a tepelná úprava, především vaření. Účinnost těchto operací závisí na době máčení, teplotě a době tepelného zákroku. Autoklávování, především při vyšším tlaku, je vhodným způsobem detoxikace lektinů (VELÍŠEK, 2002). 28

Tab. 3 Hlavní lektiny hospodářsky významných rostlin (VELÍŠEK, 2002). Lektinv luštěnin podzemnice olejná hrách setý fazol obecný fazol měsíční fazol ostrolisty fazol šarlatový čočka jedlá sója luštinatá bob obecný lektiny vázající mannosu cibule kuchyňská česnek sety' česnek pór lektiny vázající chitin pšenice obecná pšenice obecná žito seté ječmen obecný rýže setá lilek brambor rajče jedlé lektiny inaktivující ribosomy typu 2 skočec obecný b) bez černý další rostlinné lektiny laskavec ocasatý banánovník Latinský název Výskyt Obsah v g.kg - ' Tepelná stabilita a) syrové Toxicita v potravině zpracované Arachis hypogaea semena 0,2-2 nestálý ano ano Pisum sativum semena 0,2-2 nestálý snad ne Phaseolus vulgaris semena 1-10 střední ano snad Phaseolus lunatus semena 1-10 střední ano snad Phaseolus acutifolius semena 1-10 střední ano snad Phaseolus coccineus semena 1-10 střední ano snad Lens culinaris semena 0,1-1 nestálý ano ne Glycine max semena 0,2-2 nízká ano ne Viciafaba semena 0,1-1 nestálý snad ne Allium cepa cibule < 0,01 střední ne ne Allium sativum cibule 0,5-2 střední ne ne Allium ampeloprasum cibule < 0,01 střední ne ne Triticum aestivum semena < 0,0 1 vysoká ano ano Triticum aestivum klíček 0,1-0,5 vysoká ano ano Secale triticale semena < 0,01 vysoká ano snad Hordeum vulgare semena < 0,01 vysoká ano snad Oryza sativa semena < 0,01 vysoká ano snad Solanum tuberosum hlíza 0,01-0,05 vysoká snad Lycopersicon esculentum plody < 0,01 vysoká snad snad Ricinus communis semena 1-5 nestálý Sambucus nigra ovoce 0,01 střední ano snad Amaranthus caudatus semena 0,1-0,5 nestálý snad není známo Musa paradisiaca ovoce < 0,01 neurčeno není známo není známo a) Tepelná stabilita vysoká: lektin neztrácí aktivitu záhřevem při 80 C, střední: při 70 C, nízká: při 60 C, nestálý: lektin denaturuje při 60 C. b) Nejedná se o potravinu 29

3.2.1.5 Třísloviny (taniny) K antinutričním látkám se řadí také třísloviny (taniny), které se poměrné značně vyskytují např. v semenech luštěnin (v množství do 0,45 g.kg -1 v sóji a do 20 g.kg -1 ve fazolích) (VELÍŠEK, 2002). Taniny se dělí podle Freudenberga do dvou skupin: na hydrolyzovatelné a kondenzované (DESHPANDE, 2002). Hydrolyzovatelné třísloviny jsou estery glukosy (nebo podobného polyolu) s různým počtem molekul fenolových kyselin (gallové kyseliny gallotaniny, elagové a chebulové elagotaniny). Kondenzované třísloviny (proanthokyanidiny) jsou polymerní flavany. Obecnou vlastností těchto polyfenolů je schopnost tvořit komplexy s makromolekulami, zejména s proteiny (HRDINA, 2004). Jejich komplexy a reakční produkty s proteiny jsou rezistentní vůči hydrolýze. Důsledkem snížené stravitelnosti jsou nižší přírůstky hmotnosti u hospodářských zvířat. Nadměrná konzumace taninů může mít za následek také snížené vstřebávání některých minerálních látek a může vést k poškození intestinální mukosy (VELÍŠEK, 2002). 3.2.2 Toxické látky Přírodní toxické látky se dělí na dvě velké skupiny: látky vyvolávající potravní nesnášenlivost (intoleranci), jsou toxické jen pro určité jedince toxiny, které jsou toxické pro všechny jedince (VELÍŠEK, 2002). 3.2.2.1 Látky vyvolávající potravní nesnášenlivost Problémy po konzumaci hygienicky zcela nezávadných potravin se vyskytují podle literárních údajů skoro u 10 % populace a toto procento se neustále zvyšuje. Jedná se tedy o závažný problém (RAUCHOVÁ&RAUCH, 1997). Existuje řada typů nepříznivých reakcí na potraviny, které lze souhrně označit jako přecitlivělost na potraviny. Přecitlivělost na potraviny se dělí na primární a sekundární. Primární přecitlivělost na potraviny lze dále rozdělit na imunologické reakce (zahrnují imunitní systém jedince) a neimunologické reakce. 30

Přecitlivělost na potraviny primární přecitlivělost sekundární přecitlivělost jako důsledek např. - GI poruch (intolerance k laktóze) - podávání léků (přecitlivělost na tyramin u osob užívajících antidepresivní léky aj.) imunologická neimunologická (potravinová intolerance) např. - intoxikace podobající se alergiím - anafylaktoidní reakce - metabolické reakce - indiosynkratické reakce (nadměrná citlivost) potravinové alergie nezprodtředkované IgE (zprostředkované T buňkami, IgG), např. - celiakie - pneumonitida zprostředkované IgE, např. - anafylaxie - GI reakce - respirační reakce - ostatní Obr. 2 Přecitlivělost na potraviny (KVASNIČKOVÁ, 2002). 3.2.2.1.1 Alergie vyvolávající tvorbu imunoglobulinů E Předpokladem alergické odpovědi je přítomnost alergenu v potravině, který způsobuje odmítavou imunologickou reakci organismu. Teoreticky může jít o jakýkoliv cizorodý protein, ale z praxe víme, že pouze některé proteiny a pouze u některých jedinců vyvolávají alergickou odpověď. Dodnes není zcela jasné, proč tomu tak je. Celá řada potravinových alergenů byla již izolována. Jedná se převážně o glykoproteiny, které mají molekulovou hmotnost mezi 10 000 a 70 000 a jsou dobře rozpustné ve vodě. Alergeny vynikají odolností ke kyselému prostředí žaludku i ke štěpení trávicími enzymy (pepsin, trypsin), ale také k tepelnému zásahu. Tato jejich odolnost je příčinou obtíží při pokusech snížit alergenicitu nebo ji dokonce odstranit (RAUCHOVÁ & RAUCH, 1997) 31

Mechanismus vzniku alergií probíhá ve dvou stupních : - prvým stupněm je specifická imunologická reakce, kdy alergen (antigen) reaguje s protilátkou za uvolnění mediátorů (např. biogenních aminů, prostaglandinů aj.) - v druhém, nespecifickém stupni reaguje přecitlivělý organismus na dráždění mediátory různými patologickými projevy (VELÍŠEK, 2002). Z lékařského hlediska je potravinová alergie definována jako abnormální imunitní reakce na potraviny, která vyvolává klinické příznaky. Nejčastěji alergii způsobují následující potraviny: kravské mléko (alergen beta-laktoglobulin), slepičí bílek (alergen ovalbumin a ovomukoid), méně slepičí žloutek (alergeny livetiny), pšenice a další obiloviny (alergen lepek), lískové a burské oříšky, sójové boby (alergeny lektiny), mořské ryby (alergeny histaminy), jakož i aditiva neboli přísady (alergenem např. glutamát). Alergie na bílek může být tak silná, že vzniká až anafylaktický šok (HAJN, 1999). Anafylaxie je celková zánětlivá imunitní reakce na cizí protein u senzibilizovaného jedince. Je charakterizována kopřivkou, angioedémem, edémem hrtanu, nízkým krevním tlakem, průjmem, srdeční arytmií, zvracením, může nastat dokonce i smrt (KVASNIČKOVÁ, 2002). Alergeny mléka V mnoha studiích byl prokázán alergický účinek kaseinů a β-laktoglobulinů a α- laktoglobulinů a α-laktalbuminů. Obecně lze říci, že existují tři cesty snížení alergenicity mléčných proteinů: - enzymové štěpení mléčných proteinů, - tepelná denaturace mléčných proteinů, - kombinovaný účinek obou předchozích postupů. Enzymové štěpení umožňuje získat fragmenty kaseinu o molekulové hmotnosti menší než 1 000, což vede ke snížení jeho alergenicity. Tímto postupem, při kterém je nutné užít směs proteas, však často dochází ke vzniku hořkých peptidů a mnohdy se mění i senzorické vlastnosti produktu (RAUCHOVÁ&RAUCH, 1997). Z těchto důvodů je nutné vést enzymovou hydrolýzu (používají se proteasy pepsin, trypsin, chymotrypsin) tak, aby se odstranila alergenita, ale nevznikly hořké peptidy (VELÍŠEK, 2002). Jinou možností snižování alergenicity mléka je příprava tzv. fermentovaných mléčných výrobků (acidofilní mléko, jogurt, aj.) požitím vhodných mikrobiálních kultur. 32

V poslední době získává na významu ultrafiltrace, která slouží k odstranění nerozštěpených vysokomolekulárních bílkovinných alergenů. Kombinacemi různých postupů lze snížit alergenicitu až tisíckrát (RAUCHOVÁ&RAUCH, 1997). Klinické projevy alergie na kravské mléko: - gastrointestinální: zvracení, kolika, průjem, intestinální obstrukce (neprůchodnost střev) - respirační: rýma, astma, opakovaný kašel - dermatologické: angioedém, kopřivka, ekzém - nervový systém: podrážděnost, křeče, poruchy spánku, bolesti hlavy - ostatní: anafylaxie, anémie z nedostatku železa (KVANIČKOVÁ, 2002). Alergeny luštěnin Popularita sóji pro přípravu široké palety pokrmů bohužel přináší i růst alergenních reakcí na některé její bílkoviny. Sója se tak řadí mezi 5 nejvýznamnějších potravinových alergenů, které působí např. v dětské populaci až 90 % alergických reakcí. (RAUCHOVÁ&RAUCH, 1997). Globuliny jsou hlavní proteiny sóji. Ultra-odstřeďováním lze globuliny separovat na frakce 2S, 7S, 11S a 15S, které se využívají ke klasifikaci složek sójového proteinu. frakce 2S odlišná od sójového trypsinového inhibitoru se označuje jako α-konglycinin; představuje jednu z hlavích frakcí sóji. frakce 7S izolovaná metodou podle Roberta and Briggse se označuje jako β- konglycinin (vicilin) frakce 7S izolovaná metodou podle Koshiyama a Iguchiho se označuje jako γ- konglycinin frakce 11S se označuje jako glycinin frakce 15S se skládá hlavně z polymerů glycininu Hlavním alergenem sóji je Gly m 1, který je obsažen v 7S globulinové frakci. Minoritními alergeny sóji jsou 68-kDa alergen, KSTI a S-II (protein o molekulové hmotnosti 20 000) (KVANIČKOVÁ, 2002). Alergenicita sójových bílkovin se potlačuje podobnou cestou jako u bílkovin mléka. Obvykle se však začíná tepelnou denaturací a potom se nedenaturovavatelné bílkoviny 33