12. PŘÍRODNÍ ANTINUTRIČNÍ A TOXICKÉ LÁTKY antinutriční látky toxické látky • přírodní toxické látky • produkty anthropogenní činnosti
interference (živiny) jedy (toxika) toxiny xenobiotika
toxické účinky • akutní • pozdní (např. chronické) výše rizika • kontaminující látky • toxiny • aditivní látky • antinutriční látky legislativní opatření krmné pokusy → NOAEL → ADI = NOAEL / 100, (mg/kg), bezpečnostní faktor (100) MLR = ADI * 60, (NPM, PM, SM), potravní koš, zohlednění výše spotřeby ANTINUTRIČNÍ LÁTKY rostlinného původu, potenciální rizika • inhibitory enzymů, antienzymy • sloučeniny interferující s metabolismem vitaminů, antivitaminy, antagonisty vitaminů • sloučeniny interferující s metabolismem minerálních látek • fenolové sloučeniny (tanniny) reagující s proteiny • některé oligosacharidy způsobující flatulenci inhibitory proteas (antiproteasy) inhibitory serinových p. (trypsin, chymotrypsin, elastasa) zpomalení růstu hospodářských zvířat, inaktivace teplem (proteiny) antivitaminy • strukturní analogy (oxythiamin, linatin) • enzymy (askorbasa, thiaminasa, lipoxygenasa) • tvořící nevyužitelné komplexy (avidin) sloučeniny vážící minerální látky • fytová kyselina a fytin • šťavelová kyselina • glukosinoláty a jejich rozkladné produkty
Fe, Zn Ca I
tanniny zpomalení růstu hospodářských zvířat snížení travitelnosti proteinů a absorpce minerálních látek α-galaktosidy raffinosa, vyšší homology, gastrointestinální problémy
TOXICKÉ LÁTKY rostlinného i živočišného původu, reálná rizika • •
vyvolávající potravní nesnášenlivost (intoleranci), toxické pro určité jedince vyvolávající intoxikace, toxické pro všechny jedince
látky vyvolávající potravní nesnášenlivost alergie (imunologické reakce), alergeny (imunogeny), (ne)vyvolávají tvorbu IgE celiakie, bezlepkové diety (<100 mg/kg sušiny gliadinu) intolerance (neimunologické projevy ), poruchy metabolismu, přecitlivělost (anafylaxe), averze (idiosynkracie) intolerance laktosy, potraviny s nízkým obsahem (<10 g/kg), bezlaktosové (100 mg/kg) fenylketonurie, hydrolyzáty bez Phe favismus, bob obecný (Vicia faba) CH2OH
NH2 HO HO
N
R
O N
HO OH HO
divicin, R = NH2 isouramil, R = OH
N
vicin, R = NH2 konvicin, R = OH
toxiny a další látky vyvolávající intoxikace klasifikace • podle struktury • podle původu • podle účinků • • • • • • • • • •
NH2
O OH
N
hlavní skupiny toxinů alkaloidy saponiny kyanogeny glukosinoláty lektiny estrogenní látky fototoxické látky aminokyseliny biogenní aminy
antinutriční a toxické látky luštěnin ♦ inhibitory proteas a amylas ♦ α-galaktosidy ♦ látky způsobující favismus ♦ lektiny ♦ kyanogenní glykosidy ♦ estrogeny ♦ saponiny ♦ lathyrogeny
2
R
toxické látky vyšších hub ♦ bílkoviny ♦ peptidy ♦ aminokyseliny ♦ aminy ♦ hydraziny ♦ alkaloidy ♦ terpenoidy alkaloidy klasifikace ♦ pravé alkaloidy (N-heterocykly, odvozené od aminokyselin) pyridinové (nikotinové) a. tabáku piperidinové a. pepře pyrrolizidinové a. seneciové (neciny) chinolizidinové a. lupiny chinolinové a. chinovníkové kůry ♦ pseudoalkaloidy (N-heterocykly, odvozené od jiných prekurzorů) purinové a. kávy, čaje, kakaa terpenoidní (glykoalkaloidy) a. brambor, rajčat ♦ protoalkaloidy (ne N-heterocykly, odvozené od aminokyselin) kapsaicinoidy a. papriky pyridinové alkaloidy nikotin a minoritní alkaloidy (~ 20 sloučenin) tabák (povinnost udávat obsah v tabákových výrobcích, varování)
H N
CH3
nikotin
N H
N H
N H
N
N
N
N
nornikotin
anatabin
anabasin
piperidinové alkaloidy piperin, homology, geometrické isomery, příbuzné látky, pepř (pálivé látky ) O O
N
O
pyrrolizidinové alkaloidy mnoho příbuzných esterů (mono-, di-, makrocyklické), hepatotoxické látky HO
H N
echinatin
CH2OR
HO
H N
CH2OH
CO OH HO C
CH
HO C
H
CH3 CH3
CH3
heliotridin
3
viridiflorová kyselina
chinolizidinové alkaloidy řada příbuzných sloučenin, lupina H
CH2OH
H
N
NH
N O
lupinin
H
CH2
N
N
H
H
spartein
angustifolin
chinolinové alkaloidy obsah v lupině H2C N
HO H3CO N
chinin
legislativa: aditivní látka, alkoholické nápoje 300 mg/l, nealkoholické (tonika) 75 mg/l (teratogenita) purinové alkaloidy řada příbuzných sloučenin, káva, čaj, kakao (čokoláda), maté, guarana O R
1
N
O
N
3
N
N R
R
2
R1 = R2 = R3 = CH3 R1 = H, R2 = R3 = CH3 R1 = R2 = CH3, R3 = H
kofein theobromin theofyllin
steroidní glykoalkaloidy řada příbuzných sloučenin, brambory, rajčata, lilek heteroglykosidy, aglykon, cukr brambory α-solanin α-chakonin
= solanidin + β-solatriosa = solanidin + β-chakotriosa H3C CH3 CH3
HO
H3C N
CH3 CH3
CH3
HO
solanidin
demissidin
distribuce legislativa: 200 mg/kg rajčata tomatin = tomatidin + β-lykotetraosa
4
N
CH3
H3C CH3
O
N H
CH3
CH3
tomatidin
HO
obsah legislativa: 200 mg/kg, teratogenita kapsaicinoidy kapsaicin, homology, paprika (pálivé látky) vliv technologického zpracování CH3
H N
CH3 O
CH3O OH
kapsaicin, (E)-8-methyl-N-vanillylnon-6-enamid saponiny řada příbuzných sloučenin, potraviny rostlinného původu obsah heteroglykosidy, aglykon, cukr aglykon = sapogenin (sapogenol), • triterpenové alkoholy • steroly (4-demethylsteroly) H3C
CH3
CH3
CH3
CH3
OH
OH
CH3 HO
H3C
sojasapogenol A
CH2OH
biologické účinky hemolýza erythrocytů, jiných buněk, poškození intestinální mukosy vlastnosti • toxicita pro studenokrevné živočichy • hořká chuť • detergenční účinky, emulze (o/v) • fungicidní, antioxidační, antikarcinogenní, anticholesterolemické účinky použití • pěnotvorné látky (kosmetika) • emulgátory (kosmetika) • sladidla (glycyrrhizin, lékořice: 0,2-5,6 % saponinů) 5
HO OC CH3
O CH3 CH3 CH3
COOH O
OH COOH OH
CH3
CH3
CH3
O
OH HO
OH
kyanogenní glykosidy řada příbuzných sloučenin, potraviny rostlinného původu obsah HCN v kyanogenech heteroglykosidy, aglykon, cukr aglykon = 2-hydroxynitril (kyanhydrin) 1
C N
R
C
2
cukr
R 1
1
R
2
C N
R C O
H C N
+
2
C OH
R
R
nitril 2-hydroxykyseliny
substituenty • alifatické • aromatické cukr • zpravidla Glu • disacharidy genciobiosa aj.
chiralita aceton, methy(ethyl)keton benzaldehyd
β-genciobiosa -glukosa
D
N C CH2OH O O
H
N C C
CH2OH H
CH2OH
C
O O
OO
OH
OH
HO OH
N C CH2
C O O
OH
OH
HO
-glukosa
D
H
OH OH OH
OH
OH
(R)-prunasin (S)-sambunigrin (R)-amygdalin semena slivoní bez černý (listy, nezralé plody) semena slivoní vlastnosti • rozklad (β-glukosidasa) → HCN, toxicita (inhibice cytochromoxidasy v dýchacím řetězci) • akutní intoxikace, chronická intoxikace (kassava, maniok) glukosinoláty thioglukosidy (glukosidy hořčičných olejů), řada příbuzných sloučenin, potraviny rostlinného původu (brukvovité rostliny) názvy a struktura dominantní glukosinoláty v zeleninách 6
obsah heteroglykosidy, aglykon, cukr, aglykon = thiohydroxamát-O-sulfonát, protiion K+ R CH2OH O S C OH N -
O S O3
HO OH
substituenty • alifatické • aromatické • heterocyklické cukr • výhradně Glc vlastnosti • rozklad (myrosinasa) → isothiokyanáty, nitrily aj. • toxicita, isothiokyanáty a goitrin strumigenní, nitrily hepatotoxické CH2OH CH2 CH CH2 O S C N O SO3 OH HO
sinigrin
OH
CH2 CH CH2 N C S
CH2 CH CH2 C N
allylisothiokyanát
allylkyanid
OH CH2OH CH2 CH CH CH2 O S C N O SO3 OH HO
progoitrin
OH
CH2
OH CH CH CH2 N C S OH
CH2 CH
CH2
CH CH CH2 C N
NH
O S
goitrin
rostlinné fenoly estrogenní látky účinnost CH3 OH
HO
•
fytoestrogeny
estradiol potraviny rostlinného původu
isoflavony obsah v sójových bobech
7
CH2OH O
O
O
OH HO OH
R
O
OH
daidzin, R = H genistin, R = OH
aglykon daidzein aglykon genistein
sójové boby (0,13 - 0,42 %) pterokarpany lignany obsah v potravinách HO
O
O
O
H3CO
CH2OH
HO
CH2OH
OH OCH3 OH
kumestrol klíčící sójové boby • •
sekoisolariciresinol semena lnu
mykoestrogeny xenoestrogeny
vlastnosti současně užitečné i škodlivé
fototoxické látky kumariny furanokumariny obsah v potravinách potraviny rostlinného původu R R
4
3
O
O
O
O
O
O
O
O
2
R
R
1
kumariny
furanokumariny lineární psoralen angulární angelicin
vlastnosti • fototoxicita (citlivost nepigmentované lůže, souvislost s rakovinou kůže, akutní dermatitidy) • fytoalexiny (fytoncidy, rostlinná antibiotika, pesticidy), blastokoliny (brzdí klíčení semen) • antimikrobní a jiné účinky fototoxické pigmenty hypericin (třezalka), fagopyrin (pohanka) 8
lektiny (fytohemaglutininy) potraviny rostlinného původu (semena aj. části) proteiny s centrem jiným než katalytickým • merolektiny (1 centrum, katalytické ne) • hololektiny (2 centra, katalytické ne) • chimerolektiny (1-2 centra, katalytické ano) sójový lektin metaloprotein, 120 kDa, hololektin, vazba N-acetyl-D-galaktosaminu vlastnosti • srážení erythrocytů, interakce s cukry v glykoproteinech a glykolipidech membrán (mechanismus ochrany rostlin před predátory, parazity) • toxické intravenosně, některé orálně, některé vůbec, některé probiotika (česnek) aminokyseliny lathyrogeny potraviny rostlinného původu (semena vikví a hrachorů) aminokyseliny (peptidy, nitrily) CH2 CH CO OH NH NH2 C O CO OH
3-(N-oxalyl)-2,3-diaminopropanová kyselina vlastnosti • strukturní podoba s proteinogenními aminokyselinami, metabolické poruchy • deformace dolních končetin (osteolathyrismus), poškození cév (angiolathyrismus), poruchy nervového systému (neurolathyrismus), člověk, hlavně hospodářská zvířata biogenní aminy prekursory alifatické, aromatické, heterocyklické báze s biologickou aktivitou, fermentované a mikrobiálně znehodnocené potraviny rostlinného i živočišného původu vznik • z aminokyselin působením mikroorganism CH2 CH2 NH2
N
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 N H
NH2
NH2
histamin (His) kadaverin (Lys) vlastnosti • tkáňové hormony (alergické reakce, anafylaktický šok) • psychoaktivní a vasoaktivní látky obsah změny v salámech 9
