VÝROBA POTRAVIN A NUTRIČNÍ HODNOTA

VÝROBA POTRAVIN A NUTRIČNÍ HODNOTA 1

VÝROBA POTRAVIN A NUTRIČNÍ HODNOTA Garant předmětu: Prof. Ing. Zdeněk Bubník, CSc., Ústav sacharidů a cereálií, budova B, číslo dveří 42, tel.: 220 443 112 Hlavní vyučující: Ing. Marcela Sluková, Ph.D., Ústav sacharidů a cereálií, budova B, číslo dveří 44, tel.: 220 443 120 2

VÝROBA POTRAVIN A NUTRIČNÍ HODNOTA 3

REVERZNÍ OSMÓZA - MEMBRÁNOVÉ PROCESY - využívá k separaci látek rozpuštěných v kapalině semipermeabilní membránu, která je propustná pro vodu a zachycuje mikroorganismy, koloidy, ionty rozpuštěných solí i molekuly organických látek - příklady použití RO: odsolování vody, snižování obsahu solí, příprava velmi čisté vody, úprava vody pro výrobu nápojů (příprava varní vody v pivovarech atd.), úprava ovocných a zeleninových šťáv, zpracování mléka, zahušťování syrovátky při výrobě sýrů, ve výrobě pro zpětné využití technologických vod.

5

VÝROBA POTRAVIN A NUTRIČNÍ HODNOTA Mletí surovin Tavicí soli 85-95 C, 5-6 min Kontrola kvality Balení

7

8

9

10

11

značení nutriční hodnoty, GDA ikonky, legislativa, od 2014 nové podmínky! (novela zákona o potravinách) 12

Rozvrh výuky předmětu Výroba potravin a nutriční hodnota (N321020) Termín a místnost konání: pátek, od 10 do 13 h, posluchárna B33 (přesun B040?). Rozsah: 2/1, kz, 3 kredity. Forma: přednášky, cvičení. Přednášející: Ing. Marcela Sluková, PhD., Ing. Aleš Rachl, PhD. Doc. Ing. Ladislav Čurda, CSc., Ing. Andrea Hinková, PhD., Prof. Ing. Petr Pipek, CSc. 13

Výuka předmětu Výroba potravin a nutriční hodnota Anotace předmětu: Předmět bude pojednávat o vlivu technologických procesů probíhajících při výrobě potravin na nutriční hodnotu potravin. Budou uvedeny a srovnány konvenční (klasické) postupy používané při zpracování surovin, meziproduktů a finálních výrobků a nové, moderní postupy zpracování s minimálním zásahem do zpracovávané suroviny. Předmět se zaměří na možnosti ovlivnění podmínek technologie při zachování nutriční hodnoty potraviny a na využití odpadů potravinářského průmyslu pro separaci nutričně významných látek. 14

Ve zkouškovém období (3. 1. 2014-7. 2. 2014) budou každý týden vypsány řádné termíny zápočtového testu. Zápočtový test bude 2 h písemný test. Klasifikace zápočtového testu: A 90-100 bodů, B 80-89 bodů, C 70-79 bodů, D 60-69 bodů, E 50-59 bodů, F méně než 50 bodů. Zápis do indexu provede Prof. Ing. Zdeněk Bubník, CSc., Ústav sacharidů a cereálií, budova B, přízemí, číslo dveří 42. http://sch.vscht.cz/ http://sch.vscht.cz/vyuka/magisterske-studium/magisterske- 1-rocnik/vyroba-potravin-a-nutricni-hodnota-n321020/ 15

Sylabus: Přehled potravinářských surovin a výrobků a jejich přínos ve výživě člověka z hlediska zpracovatelských procesů. Charakteristika složek potravin s ohledem na nutriční hodnotu. Typy potravin se specifickými účinky na zdraví člověka. Výživová doporučení, zdravotní tvrzení, značení nutriční hodnoty potravin. Chemické změny složek surovin a potravin při jejich zpracování. Biochemické procesy při výrobě potravin a vliv fermentace na potraviny. 16

Sylabus: Technologické operace a procesy probíhající za teploty okolí, za zvýšené teploty a procesy související s odnímáním tepla. Změny složek potravin při balení a skladování. Vybrané technologické procesy, které mohou zásadně ovlivnit nutriční hodnotu jednotlivých zpracovávaných komodit: obiloviny a cereální výrobky, cukr, cukrovinky a výrobky ze škrobu, mléko a mléčné výrobky, tuky a oleje, ovoce a zelenina, vejce, maso a masné výrobky. 17

18

19

Úvod do předmětu Výroba potravin opracování nebo zpracování suroviny rostlinného nebo živočišného původu, popř. přidání dalších látek, včetně balení a skladování, zemědělská prvovýroba se za výrobu potravin nepovažuje. Suroviny a potraviny zdroj živin potřebných pro udržení aktivity, zdraví, růstu a rozmnožování. 20

Přehled potravinářských surovin a výrobků Obiloviny mlýnské výrobky (mouka, krupice, semolina, kroupy), pekárenské a pečivárenské výrobky (chléb, běžné pečivo, trvanlivé pečivo, jemné pečivo, cukrářské výrobky, cereální snack výrobky-expandované výrobky a crackery, snídaňové směsi (breakfast cereals), těstoviny. 21

Přehled potravinářských surovin a výrobků Cukrovka cukr (sacharosa), sladidla, cukrovinky (čokoládové, nečokoládové), čokoláda (mléčná, hořká). Olejniny oleje, tuky. Brambory výrobky ze škrobu. Luskoviny 22

Přehled potravinářských surovin a Ovoce a zelenina Maso maso, masné výrobky. výrobků Mléko mléko, mlékárenské výrobky (mléko, tekuté mléčné výrobky, máslo, mrazené krémy, koncentrované a sušené výrobky, zakysané výrobky, sýry, tvarohy). Vejce vejce, vaječné výrobky. 23

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. 24

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, 25

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. 26

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. 27

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. 28

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. 29

Potraviny 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. 30

Potraviny 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. 31

Charakteristika složek potravin 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 14-18 % bílkovin, 28-30 % tuků a 56 % sacharidů, poměr rostlinných a živočišných bílkovin 1:1, složky s odlišnou strukturou. 32

Charakteristika složek potravin 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). 33

Charakteristika složek potravin 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). 34

Charakteristika složek potravin Vláknina potravy nevyužitelné látky, neslouží přímo k výživě, neposkytuje energii ale mají pozitivní vliv na zdraví člověka. 35

Charakteristika složek potravin 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, 36 vápenatá nebo hořečnatá sůl fytové kyseliny = fytin.

Charakteristika složek potravin Toxické látky zejména potraviny rostlinného původu. Alergeny speciální skupina složek (většinou glykoproteiny), vyvolávají nepřiměřenou imunitní reakci u konzumenta, alergii vyvolává např. kozí mléko, kravské mléko, jahody. 37

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, 38

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. 39

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. 40

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. 41

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. 42

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. 43

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. 44

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), 45

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. 46

Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Funkční vlastnosti bílkovin - lepek hraje hlavní roli při tvorbě charakteristické struktury pšeničného těsta. 47

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. 48

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. 49

Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Použití bílkovin jako funkčních komponent v potravinách: - mléčné bílkoviny Příklad: při ph = 4,2 a t = 55-65 C, α-laktalbumin se vysráží v důsledku disociace s Ca 2+ a hydrofóbních interakcí, rozpustný β-laktoglobulin je oddělen, zakoncentrován ultrafiltrací, neutralizován a sprejově sušen, výsledný produkt má vysokou absorpční schopnost a gelotvorné vlastnosti v masných výrobcích přečištěná α-laktalbuminová frakce je vhodná do dětské výživy. 50

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 = 100 51

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). > > > 52

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. 53

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 (60-200 C, Streckerova degradace, oxidativní dekarboxylace AK, vznik vonných a chuťových látek, ztráty esenciálních AK Val, Ile, Leu, Thr, Met, Phe). 54

Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy 55

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. 56

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. 57

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 30-40 % přijímané energie, 58

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. 59

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). 60

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 25-30 % přijaté energie, důležité je složení konzumovaných tuků (hlavně polyenové kyseliny, tokoferoly, méně cholesterolu do 300 mg denně). 61

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) 62

63

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, ω-3 MK, dvojná vazba mezi 3. a 4. C, ryby, lněné semínko, ω-6 MK, olivy, slunečnice, řepka, nejvyšší obsahy v olejích lisovaných za studena, znehodnocení teplem, světlem a na vzduchu). 64

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, α-linolenová, γ-linolenová), 65

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

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

Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Biologická hodnota živočišných a rostlinných lipidů: - nízký obsah nasycených MK, přiměřený poměr linolové a α-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

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). 69

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), 70

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) 71

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. 72

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 73

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). 74

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). 75

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 - zdroj energie, hlavní živina, energetická výtěžnost 17 kj g -1, udržení hladiny glukosy v krvi (glykémie), udržení acidobazické rovnováhy 76

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). 77

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) 78

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). 79

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, 80

Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, Změny sacharidů během zpracování potravin: Maillardova reakce, karamelizace cukrů, zvýšení glykemického indexu, tvorba akrylamidu, sacharidy mazovatění škrobu. 81

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. 82

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, β-glukany, glukomannany) - ve vodě nerozpustná (povrchová vrstva obilovin, zeleniny) (celulosa, část hemicelulos, lignin). 83

Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Biologická aktivita polysacharidů - imunologické vlastnosti (β-glukany, vyšší houby, kvasinky, oves, ječmen, složka vlákniny potravy, β-glukany interagují s makrofágy, dojde k tvorbě cytokininů, a ty fungují jako vnitřní regulátory imunitního systému, aktivovaný makrofág rozpozná a odstraní nádorovou buňku). 84

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. 85

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). 86

Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Glykemický index (GI) některé sacharidy v potravinách zvyšují hladinu glukosy (glykémii) v krvi rychleji a nějkteré pomaleji. 87

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 88

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 89

Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Konzumace potravin s nízkým GI je výhodná jako prevence civilizačních onemocnění, nedochází k tak velkému zatížení organismu. 90

Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, sacharidy Úprava vybraných potravin a glykemický index Potravina GI brambory vařené (nebo ohřáté v mikrovlnné troubě) 50-60 brambory pečené 90 brambory smažené 95 bramborové knedlíky 52 bramborová kaše 70 chipsy 95 91

Hlavní živiny bílkoviny, lipidy, Potravina pečivo ze světlé pšeničné mouky 80-85 chléb ze světlé pšeničné mouky 70 chléb z výševymleté pšeničné mouky 53 chléb slunečnicový 57 pečivo z celozrnné mouky 50-60 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 40 92

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) 93

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 94

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: http://zeracryl.files.wordpress.com/2010/10/blom-2009.pdf 95

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, 2009 http://zeracryl.files.wordpress.com/2010/10/blom-2009.pdf 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. 96

Esenciální výživové faktory vitaminy, minerální látky Vitaminy - nezbytné organické sloučeniny, které v malém množství katalyzují specifické pochody vstřebávání a látkové výměny (syntéza AK, bílkovin, tuků, dusíkatých látek, minerály, voda), biologicky aktivní látky, prekurzory biokatalyzátorů (např. kofaktorů enzymů nebo hormonů), organismus je není schopen syntetizovat a musí je tedy přijímat z potravy. 97

Esenciální výživové faktory vitaminy, minerální látky Dělení podle rozpustnosti - vitaminy rozpustné ve vodě (vitaminy skupiny B, C), vitaminy rozpustné v tucích (A, D, E, K). Po splnění funkce se vitaminy rozkládají a opouští organismus, neukládají se do zásoby, proto je nutný pravidelný příjem potravin obsahující vitaminy. 98

Esenciální výživové faktory vitaminy, minerální látky Potřeba vitaminů závisí na věku, pohlaví, způsobu života, stravování, celkovém zdravotním stavu. Změny obsahu některých vitaminů: - při mechanických operacích (ztráty vit. skup. B při mletí, drcení, odslupkování) - při tepelných procesech (vit. skup. B, vit. C při vaření-výluh, degradace teplem), sušení (A, C, folát), pečení (ztráty B, vyšší než při vaření) - při skladování (ztráty E), ztráty způsobené oxidací (A, karoteny, C, B 1 ), zmrazování (minimální ztráty). 99

Esenciální výživové faktory vitaminy, minerální látky Stabilita vitaminů v potravinách A D E K C Skupina vitaminů B zničen UV zářením a vzduchem zvýšen UV zářením zničen žluknutím tuku velmi stabilní tepelně stabilní, normálně neovlivněny tepelným zpracováním zničen vzduchem, enzymy, UV zářením, přítomností Fe a Cu tepelně nestabilní - tepelně stabilnější vyluhovány, zničeny působením alkalických látek, stabilní v kyselém prostředí 100

Esenciální výživové faktory vitaminy, minerální látky Antivitaminy antagonisté vitaminů, v organismu snižují nebo ruší účinek některého vitaminu, mechanismy, jak antivitaminy působí - rozkládají vitaminy (enzym thiaminasa rozkládá thiamin, vit. B1, vařením se thiaminasa zničí thiaminasa 101

Esenciální výživové faktory vitaminy, minerální látky Antivitaminy - vážou se na vitamin a vytváří s ním biologicky neúčinný komplex (avidin se váže s biotinem do neůčinného komplexu, avidin je ve vaječném bílku, biotin ve vaječném žloutku - má strukturu podobnou vitaminu, takže vytlačí vitamin z jeho pozice v organismu, nemá však příslušný biologický účinek H + thiamin oxythiamin 102

Esenciální výživové faktory vitaminy, minerální látky Minerální látky - anorganické sloučeniny (soli) různých prvků, jsou v organismu zastoupeny v malém množství, ale jsou nezbytné, účastní se výstavby kostí (Ca, P, Mg), zubů, jsou součástí tkání, krve, biokatalyzátory (regulace metabolických pochodů), nedostatek minerálů ve stravě způsobuje řadu onemocnění Dělení na makroelementy - Na, K, Ca, Mg, P, Cl, S mikroelementy - Fe, Zn, Mn, Cu, Mo, Co, I, Se, F, 103

Esenciální výživové faktory vitaminy, minerální látky Minerální látky Resorpce minerálů závisí na chemické formě látky (ion, komplex, rozpustnost), složení potravy, fyziologických podmínkách organismu, přijímaném množství. Interakce se složkami potravy - jednoduché organické kyseliny, AK, askorbová kyselina a laktosa zvyšují využitelnost minerálů, naopak vláknina potravy, fytáty, oxaláty využitelnost snižují, v období růstu, těhotenství a kojení se resorpce zvyšuje, ve stáří se resorpce snižuje. 104

Esenciální výživové faktory vitaminy, minerální látky Změny obsahu minerálních látek během výroby a skladování potravin: - odslupkování ovoce a zeleniny - mletí obilí-výrazné snížení obsahu minerálů - vaření-relativně stabilní, ztráty Fe (~35 %), Cu (~40 %), K (~30 %). 105

Esenciální výživové faktory vitaminy, minerální látky Změny obsahu minerálních látek během výroby a skladování potravin: - smažení-ztráty Fe (~15 %), Mg (~15 %) - zmrazování-ztráty K (~10 %), Cu (~10 %) - skladování-minimální ztráty 106

Biologicky aktivní látky polyfenoly (antioxidační účinky, chrání před infekcemi a některými typy rakoviny): fenolové kyseliny, flavonoidy (třešně, hroznové víno, červené zelí,...) fytoestrogeny (podobnou chemickou strukturu a některé účinky jako estrogeny, ochrana před nádory závislými na hladině hormonů v organismu, prevence osteoporózy, dislipidémie (sójové boby, obilovinyotruby, žito, pšenice) 107

lignany (len, žito) Biologicky aktivní látky inhibitory proteas (pšenice) Biologicky aktivní látky jsou citlivé na ohřev, doporučuje se konzumovat zeleninu v syrovém stavu. 108

Děkuji za pozornost. 109