Minerální látky obsah - důsledkem přirozené distribuce v biosféře složení : látkové x elementární zastoupení jednotlivých sloučenin zastoupení prvků organogenní prvky: C, O, H, N, P, S minerální látky: P, S, další (popelové prvky) hrubá míra obsahu: popel (0,5 3 % hm.)
obsah v těle dospělého člověka (tělesné hmotnosti 70 kg) prvek celkové množství jednotka Ca 1000-1500 g Mg 25-40 g K 140-180 g Na 70-100 g P 420-840 g S ~ 140 g Cl 70-110 g Fe 3-5 g Zn 1,4-3 g F 0,8-2,5 g Si 1,4 g Cu 100-180 mg Mn 10-20 mg Mo 5-10 mg Co 1-1,5 mg Ni 10 mg Cr 5 mg V 1-20 mg I 10-30 mg Se 10-20 mg
klasifikace podle množství (velmi variabilní hledisko) majoritní (makroelementy) 100 mg/kg (ppm) = 0,01 Na, K, Mg, Ca, Cl, P, S minoritní 10 100 mg/kg Fe, Zn stopové (mikroelementy) 10 mg/kg Al, As, B, Cd, Co, Cr, Cu, F, Hg, I, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, Sn ultrastopové V 1 g/kg (ppb)
podle fyziologického významu esenciální (nezbytné, obligatorní), funkčně prospěšné Na, K, Mg, Ca, Cl, P, S Fe, Zn, Mn, Cu, Ni, Co, Mo, Cr, Se, I, F, B, Si aditivní látky (doporučené denní dávky) Ca 800 mg P 800 mg Fe 14 mg Mg 300 mg Zn 15 mg I 150 g neesenciální (fyziologický indiferentní) Li, Rb, Cs, Ti, Au, Sn, Bi, Te, Br, Al toxické Pb, Cd, As, Hg Fe, Zn, Cr, Cu, Ni, Se, Al, Sn (legislativa) toxické anionty: NO 3-, NO - 2 (legislativa) CN -, SCN - radionuklidy: nuklidy s nestabilním jádrem, podléhající radioaktivnímu rozpadu
chemické formy prvků v potravinách Kovy Nekovy a polokovy kationty komplexní sloučeniny (LMW, HMW) málo rozpustné soli formy zachycené na nerozpustných biopolymerech organokovové sloučeniny anionty kovalentní a organoprvkové sloučeniny (LMW, HMW)
forma elementární forma příklad Fe ve fortifikovaných potravinách ionty (volné, hydratované) Cu 2+, Cu (H 2 O) 4 2+ Fe (H 2 O) 6 3+, AsO 3 3-, Cl - málo rozpustné anorg. a org. sl. sulfidy, sírany, fosfáty, šťavelany, fytáty komplexní sl. s anorganickými ligandy CuCl 4 2-, Cu (NH 3 ) 4 2+ komplexní sl. s organickými ligandy komplexy s aminokyselinami, proteiny, sacharidy, fytovou kyselinou, polyfenoly, porfyriny kovalentní sl. (nekovů a polokovů) sirné aminokyseliny, jejich Se-analoga, organokovové sl. fytová kyselina methylrtuť, tetraethylolovo ligand = částice (atom, molekula, ion), donor elektronového páru při tvorbě koordinačně-kovalentní vazby s centrálním iontem
komplexy s proteiny, metaloproteiny (katalyzátory, transportní, zásobní látky) Fe enzymy hemové: cytochromy, katalasa, peroxidasy enzymy nehemové: sukcinátdehydrogenasa, xanthinoxidasa, flavinové oxidoreduktasy, akonitasa transportní proteiny: hemoglobin (erythrocyty), myoglobin (svaly) O 2 transferrin (plasma) Fe zásobní proteiny: ferritin, homosiderin (slezina, játra, kost. dřeň) Fe
hemová barviva maso, masné výrobky CH 2 =CH CH 3 H 3 C CH=CH 2 N N Fe (II) H 3 C N N CH 3 P CH 2 CH 2 =CH H 3 C N N H 3 C N H His93 N CH 3 CH=CH 2 N Fe (II) N CH 3 HOOCCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH HOOCCH 2 CH 2 H 2 O CH 2 CH 2 COOH hem (redukovaný hematin, Fe 2+ ) hematin (Fe 3+ ) hemoglobin myoglobin (P=zbytek globinu 16,8 kda)
komplexy s dalšími sloučeninami korinoidy centrální atom Co 6 koordinačních vazeb A N b N B a = 5,6-dimethylbenzimidazol kobalaminy D N + Co a N C b = OH H 2 O CH 3 CN hydroxykobalamin akvakobalamin methylkobalamin kyanokobalamin deoxyadenosylkobalamin koenzym B 12
kovalentní sloučeniny H 2 O 3 P O OPO 3 H 2 OPO 3 H 2 COOH I I H 2 O 3 PO OPO 3 H 2 OPO 3 H 2 H C CH 2 NH 2 I O I OH fytová kyselina thyroxin COOH H C CH 2 NH 2 selenocystein SeH CH 3 + CH 3 As CH 2 CH 2 OH CH 3 arsenobetain CH 3 Hg methylrtuť
biochemické funkce esenciálních prvků majoritní prvky Na osmotický tlak, acidobazická rovnováha, aktivace enzymů K osmotický tlak, acidobazická rovnováha, aktivace enzymů, svalová aktivita Cl osmotický tlak, (protion K +, Na + /Cl - ), trávení (HCl) Mg stavební funkce, svalová a nervová činnost, srážení krve P stavební funkce, energetický metabolismus, aktivace enzymů, katalytické, regulační funkce S biokatalyzátory (složky proteinů/vitaminů)
minoritní prvky Fe Zn katalytické, transportní katalytické stopové prvky Cu katalytické, transportní (O 2 / bezobratlí) Mn aktivační, katalytické Ni aktivační, katalytické (rostliny, mikroorganismy) Co katalytické (vitamin B 12 ) Mo katalytické (hlavně rostliny, mikroorganismy) Cr katalytické (glukosotoleranční faktor) V aktivační Se katalytické (souvislost s vitaminem E) I regulační (hormony štítné žlázy) F stavební (kostní a zubní hmota) B aktivační (rostliny, málo informací u živočichů) Si stavební (kolagen, mukopolysacharidy)
výživa doporučené denní dietární dávky (mg) majoritní prvky Na 500 mg Mg 350 K 2000 Ca 800 Cl 75 P 1200 S neurčeno (100 600) minoritní prvky Fe 10 15 Zn 10 15 stopové prvky Se 0,01 (děti) 0,07 (muži) B neurčeno (2 10) I 0,04 1,5 Sn neurčeno ( 3) F 0,1 4 Si neurčeno (20 50) Cu 1,5 3 Mn 2 5 Ni neurčeno (0,15 0,7) Co neurčeno (0,005 0,01) Mo 0,08 0,25 Cr 0,05 0,2 = běžný denní příjem
výživa doporučené denní dávky dle legislativy DDD (mg) VYHLÁŠKA č 225/2008 Sb., kterou se stanoví požadavky na doplňky stravy a na obohacování potravin majoritní prvky K 2000 Na 500 mg Cl 800 S neurčeno (100 600) Mg 375 Ca 800 P 700 minoritní prvky Fe 14 Zn 10 stopové prvky Se 0,055 Mo 0,050 I 0,150 Cu 1 F 3,5 Mn 2 Cr 0,040
výskyt a významné zdroje majoritní prvky Na K Cl NaCl (~ 75%), glutamát NaH čaj, káva, další rostlinné potraviny NaCl, kontaminanty (perzistentní pesticidy, PCB, 3-MCPD), aditiva (včetně chlorace vody) Mg Ca P S obiloviny, luštěniny, další rostlinné potraviny sýry, mléko, ryby, žloutek, luštěniny mléko, sýry, žloutek, luštěniny, ořechy, aditiva (hlavně fosfáty) vejce, maso, obiloviny, luštěniny
minoritní prvky Fe vnitřnosti, maso, vejce, luštěniny, speciální sýry, čaj, kakao, aditiva a kontaminanty Zn vnitřnosti, maso, vejce, luštěniny, čaj stopové prvky Cu vnitřnosti, sýry, obiloviny, luštěniny, čaj, houby, kontaminanty Mn obiloviny, luštěniny, lesní plody, čaj, koření, maso Ni obiloviny, luštěniny, ořechy, čaj, kakao, kontaminanty Co obiloviny, luštěniny, vnitřnosti, ořechy, čaj Mo obiloviny, luštěniny, vnitřnosti Cr kvasnice, čaj, luštěniny, vnitřnosti, kontaminanty V obiloviny, luštěniny, vnitřnosti, mořští bezobratlí Se ryby, bezobratlí, vnitřnosti, vejce, rostliny (fortifikace hnojiv) I mořské ryby a řasy, maso, sýry, vejce, fortifikace F čaj, fortifikace B luštěniny, ořechy, ovoce Si obiloviny, luštěniny, vnitřnosti
využitelnost forma výskytu, resorpce Ca z potravy 5 15 % chléb 40 % fytin zelí 40 70 % oxalát 2 5 % šťavelová kyselina I P Fe obiloviny, luštěniny: fytová kyselina (fytin), částečně štěpena fytasami (endogenní, kvasnicová, mikroorganismů střeva) fytová kyselina parciální estery + H 3 PO 4 aditiva: fytová kyselina, soli H 3 PO 4, polyfosfáty (vaznost vody, tavné soli) resorpce 5 15%, Fe (II) Fe (III), hemové Fe fytáty (Fe, Zn), fenolové sloučeniny aditiva: element. Fe, anorg. a org. sloučeniny (fumaran/sunar) jodace soli aj. potravin, antithyreoidní látky: přírodní (goitrin aj. goitrogeny) kontaminanty (PCB, pesticidy, veter. léčiva)
toxické prvky kontaminanty, hygienické limity přirozené zdroje kontaminace větrání hornin požáry vulkanická činnost povodně antropogenní zdroje kontaminace spalování fosilních paliv doprava průmysl (hlavně výroba kovů) zemědělství (hnojiva aj. chemikálie) odpady
Pb akumulátory, plechy, trubky, pájka (kovové obaly), nátěrové hmoty a pigmenty, antidetonační přísady do benzinu: Pb(CH 3 ) 4, Pb (C 2 H 5 ) 4 Cd Hg As baterie, antikorozní ochrana (pokovování), nátěrové pigmenty (CdS), stabilizátory PVC (soli mastných kyselin), fosfátová hnojiva, kouření vulkanická činnost, spalování uhlí, agrochemikálie (mořidla: fenymerkurichlorid), výroba rtuti z rud, odpady (baterie, spínače, elektrody, teploměry, zubní amalgamy) chemické přeměny: biomethylace (organortuťnaté sloučeniny), bakterie, mikroskopické houby hutní výroba, spalování uhlí, agrochemikálie, veterinární léčiva, pigmenty chemické přeměny: organoarsenové sloučeniny, ryby
Vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 53/2002 potravina NPM nebo PM prvku v mg.kg -1 As Sn Al b), c) Cr Cd Cu Ni Pb Hg Zn Fe b), e) maso 0,1 10,0 0,1 a) 5,0 0,5 0,1 0,05 50 a) mléko 0,05 1,0 0,01 0,4 0,1 0,02 0,01 10,0 a) vejce 0,1 0,02 a) 3,0 a) 0,1 a) 0,03 25,0 a) chléb 0,07 0,1 cukr 1,0 0,02 1,0 1,0 0,01 ovoce 0,5 0,05 a) 5,0 0,1 0,01 10,0 a) zelenina 0,5 0,1 d) 10,0 a) 2,5 0,3 0,03 25,0 a) nealkoholické nápoje 0,1 5,0 0,05 3,0 0,02 0,003 5,0 a) pivo 0,2 5,0 0,01 5,0 0,05 a) obecně potraviny A 0,5 a) 100,0 a) 0,2 a) 0,1 a) 20,0 a) 2,0 a) 0,05 a) 50,0 a) obecně nápoje A 0,5 a) 100,0 a) 0,1 a) 20,0 a) 1,0 a) obecně potraviny B 3,0 a) 200,0 a) 4,0 a) 0,5 a) 80,0 a) 6,0 a) 8,0 a) 0,5 a) 80,0 a) obecně nápoje B 3,0 a) 200,0 a) 1,0 a) 20,0 a) 6,0 a) A = dětská a kojenecká výživa, většina základních potravin, zelenina, nealkoholické nápoje B = sýry, další mléčné výrobky, některé druhy masa, některé pečivo, ovoce, vína a lihoviny
dusičnany a dusitany hodně: zelenina, okopaniny málo: ovoce (melouny, banány) klasifikace potravin s vysokým obsahem (> 1000 mg.kg -1 ) salát, endivie, špenát, mangold, pekingské a čínské zelí, ředkev, ředkvička, cele reveň, kukuřice cukrová se středním obsahem (250-1000 mg.kg -1 ) zelí, kapusta, květák, lilek, petržel, mrkev, brokolice, česnek, brambory s nízkým obsahem (< 250 mg.kg -1 ) růžičková kapusta, cibule, rajčata, hrách, okurky, artyčoky, chřest ADI (NO 3- ) = 3,5 mg/kg ADI (NO 2- ) = 0,2 mg/kg (letální dávka 32 mg/kg)
Příklady koncentrací dusičnanů v závislosti na termínu sklizně (mg NO 3 /kg) Kapusta Průměr Rozptyl 4. března 150 40 570 6. května 800 53 2800 1. července 1600 140 2300 2. září 1200 280 2600 4. listopadu 810 510 1400 13. ledna 390 66-1600 Příklady koncentrací dusičnanů v různých částech rostlin (mg NO 3 /kg čerstvé hmoty) vnitřní listy vnější listy Zelí Brambory 3400 slupky 49 5300 oškrábané hlízy 15
dusičnany a dusitany toxická dávka dusičnanů pro dospělého člověka - 6 g, pro kojence 100 mg methemoglobinemie Hg (Fe 2+ ) + NO 2 - MHg (Fe 3+ ) + NO vznik nitrosaminů produkty reakce sek. aminů s nitrosačními činidly nitrosace sekundárních aminů toxikologie - mutagenní, teratogenní a především karcinogenní účinky 1 R 2 R N H sekundární amin R + X N O 2 N N O + R nitrosační činidlo 1 N-nitrosamin X H