ABSTRAKT V teoretické části bakalářské práce jsou uvedeny základní informace o aronii (Aronia melanocarpa) a možnosti jejího využití. Dále jsou popsány analyzované látky obsažené v plodech aronie a jejich význam pro lidský organismus. Experimentální část práce se zabývá stanovením obsahu vybraných minerálním látek, sacharidů a vitaminu C v aroniových šťávách, sirupech, nektaru a aroniovém vínu. Minerální látky byly stanoveny pomocí optické emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem. Pro analýzu sacharidů a vitaminu C byla zvolena kapalinová chromatografie. Všechny analyzované produkty byly významným zdrojem makroelementů. Nejvyšší koncentrace minerálních látek byly stanoveny v Aroniovém skorosirupu, který byl doslazen odpařenou jablečnou šťávou. Fruktóza a glukóza byly obsažené ve všech výrobcích, sacharózu obsahovaly pouze výrobky doslazované cukrem. Množství vitaminu C v analyzovaných šťávách bylo nižší v důsledku pasterace a skladování.
ABSTRACT Theoretical part of bachelor´s thesis contains basic information about aronia (Aronia melanocarpa) and examples of their use. There is a description of analysed substances, which are contained in aronia berries, and their importance for human organism. Experimental part is focused on determination of minerals, saccharides and vitamin C in aronia juices, syrups, nectar and aronia wine. Elements were determined by inductively coupled plasma optical emission spectrometry. Liquid chromatography was chosen for analysis of saccharides and vitamin C. All of analysed products are significant sources of macroelements. The highest concentrations of elements were determined in the sample named Aroniový skorosirup, which was sugared by vaporized apple juice. Fructose and glucose were contained in all products. Sucrose was only in products which were sugared. The amount of vitamin C was lower in consequence of pasteurization and storage.
KLÍČOVÁ SLOVA aronie (Aronia melanocarpa), šťáva z aronie, elementární analýza, sacharidy, vitamin C, HPLC, ICP-OES
KEYWORDS aronia (Aronia melanocarpa), aronia juice, elemental analysis, saccharides, vitamin C, HPLC, ICP-OES
ZÍDKOVÁ, A. Stanovení základních fyzikálně chemických parametrů ovocných šťáv z aronie. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, 2016. 50 s. Vedoucí bakalářské práce doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D.
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracovala samostatně a že všechny použité literární zdroje jsem správně a úplně citovala. Bakalářská práce je z hlediska obsahu majetkem Fakulty chemické VUT v Brně a může být využita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana FCH VUT. ……….……………….. podpis studenta
PODĚKOVÁNÍ Ráda bych poděkovala vedoucímu bakalářské práce doc. Ing. Pavlu Divišovi, Ph.D. za vstřícný přístup a čas, který mi věnoval při konzultacích. Dále bych chtěla poděkovat Ing. Zuzaně Jurečkové a Ing. Jaromíru Pořízkovi, Ph.D., kteří mi pomohli s realizací experimentální části práce. Poděkování patří také panu Lubomíru Janhubovi za poskytnutí vzorků.
OBSAH 1
ÚVOD ................................................................................................................................... 8
2
TEORETICKÁ ČÁST.............................................................................................................. 9 2.1
ARONIE (Aronia melanocarpa) .................................................................................. 9 2.1.1 Botanický popis aronie .................................................................................. 9 2.1.2 Pěstování ...................................................................................................... 10 2.1.3 Použití .......................................................................................................... 10 2.1.4 Příbuzné druhy ............................................................................................. 10
2.2
MINERÁLNÍ LÁTKY ................................................................................................... 12 2.2.1 Sodík ............................................................................................................ 12 2.2.2 Draslík .......................................................................................................... 13 2.2.3 Vápník .......................................................................................................... 14 2.2.4 Hořčík .......................................................................................................... 15 2.2.5 Fosfor ........................................................................................................... 16 2.2.6 Železo ........................................................................................................... 17 2.2.7 Mangan ........................................................................................................ 19 2.2.8 Zinek ............................................................................................................ 20 2.2.9 Měď .............................................................................................................. 21
2.3
VITAMINY ................................................................................................................. 23 2.3.1 Vitamin C ..................................................................................................... 23
2.4
SACHARIDY .............................................................................................................. 24 2.4.1 Fruktóza ....................................................................................................... 24 2.4.2 Glukóza ........................................................................................................ 25 2.4.3 Sacharóza ..................................................................................................... 25
2.5
OPTICKÁ EMISNÍ SPEKTROMETRIE S INDUKČNĚ VÁZANÝM PLAZMATEM ................... 27 2.5.1 Princip metody ............................................................................................. 27 2.5.2 Zavádění vzorku do plazmatu ...................................................................... 28 2.5.3 Plazmová hlavice ......................................................................................... 28 2.5.4 Vznik indukčně vázaného plazmatu ............................................................ 28 2.5.5 Optický systém............................................................................................. 29 2.5.6 Detekce a vyhodnocení dat .......................................................................... 29
5
2.6
KAPALINOVÁ CHROMATOGRAFIE .............................................................................. 30 2.6.1 Doprava mobilní fáze a dávkování vzorků .................................................. 30 2.6.2 Kolony.......................................................................................................... 30 2.6.3 Detekce ........................................................................................................ 31 2.6.4 Vyhodnocení dat .......................................................................................... 31
3
EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST .................................................................................................... 32 3.1
POPIS VZORKŮ .......................................................................................................... 32
3.2
LABORATORNÍ VYBAVENÍ ......................................................................................... 33 3.2.1 Pomůcky ...................................................................................................... 33 3.2.2 Použité chemikálie ....................................................................................... 34 3.2.3 Přístroje ........................................................................................................ 34
3.3
STANOVENÍ PRVKŮ METODOU ICP-OES ................................................................... 34 3.3.1 Příprava vzorků ............................................................................................ 34 3.3.2 Nastavení a kalibrace přístroje ..................................................................... 35
3.4
STANOVENÍ SACHARIDŮ METODOU HPLC-ELSD..................................................... 35 3.4.1 Příprava kalibrační řady ............................................................................... 35 3.4.2 Příprava vzorků. ........................................................................................... 35 3.4.3 Analýza a vyhodnocení ................................................................................ 36
3.5
STANOVENÍ VITAMINU C METODOU HPLC-DAD ..................................................... 36 3.5.1 Příprava mobilní fáze ................................................................................... 36 3.5.2 Příprava roztoku kyseliny metafosforečné ................................................... 36 3.5.3 Příprava kalibrační řady ............................................................................... 36 3.5.4 Příprava vzorků ............................................................................................ 36 3.5.5 Analýza a vyhodnocení ................................................................................ 37
3.6 4
STANOVENÍ PH ......................................................................................................... 37
VÝSLEDKY A DISKUZE ...................................................................................................... 38 4.1
ELEMENTÁRNÍ ANALÝZA .......................................................................................... 38
4.2
SACHARIDY .............................................................................................................. 41
4.3
VITAMIN C................................................................................................................ 42
4.4
STANOVENÍ PH ......................................................................................................... 42
4.5
POROVNÁNÍ DAT S ODBORNOU LITERATUROU .......................................................... 43
6
5
ZÁVĚR ............................................................................................................................... 44
6
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ ........................................................................................... 46
7
SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ .................................................................... 48
8
PŘÍLOHY............................................................................................................................ 49
7
1 ÚVOD V České republice patří aronie mezi méně známé druhy ovoce. Plody aronie obsahují vysoké množství přírodních antioxidantů, polyfenolů a anthokyanů, dále vitamin C, rutin a řadu minerálních látek. Již původní obyvatelé Severní Ameriky používali aronii jako zdroj potravy a tradiční lék proti nachlazení. Plody aronie spolu s dalšími druhy ovoce sušili a uchovávali na zimu. Ve větším měřítku se aronie začala pěstovat až v posledních desetiletích. Pěstitelé se stále častěji zaměřují na méně známé druhy ovoce, mezi které patří také aronie. V současnosti se využívá v potravinářském průmyslu a ve specializovaných obchodech lze zakoupit sušené plody, šťávu, džem, víno, čaj a další výrobky. Díky vysokému množství antioxidantů a dalších zdraví prospěšných látek představuje aronie zajímavý druh ovoce pro spotřebitele. Cílem bakalářské práce bylo provedení základních chemických analýz sedmi produktů z aronie. Obsah vybraných minerálních látek v aroniových šťávách byl stanoven pomocí optické emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem. Pro analýzu sacharidů (fruktózy, glukózy a sacharózy) a vitaminu C byla zvolena kapalinová chromatografie. Získané výsledky byly porovnány s údaji dostupnými v odborné literatuře. Vzhledem k vysokému obsahu minerálních látek by analyzované produkty mohly nalézt uplatnění jako doplněk stravy a být součástí prevence deficitu minerálních látek v lidské výživě.
8
2 TEORETICKÁ ČÁST 2.1 Aronie (Aronia melanocarpa) 2.1.1 Botanický popis aronie Aronie (Aronia melanocarpa) je rostlina z čeledi růžovitých (Rosaceae) a je vzdáleně příbuzná jeřábům a hrušni. Je známá také pod názvy černý jeřáb nebo temnoplodec černý. Pochází z východní části Severní Ameriky. V Evropě se objevila po roce 1700, dlouhou dobu však byla pěstována převážně jako okrasná rostlina. Jako užitková plodina se začala pěstovat až v polovině 20. století. Keře ve volné přírodě mohou dosáhnout výšky až 2 m, pěstované odrůdy však obvykle dorůstají 0,5 - 1,5 m. Mají hustou korunu a rozkladité větve [1-3]. Listy Listy jsou jednoduché, střídavé a na zimu opadavé. Mají délku 2 - 6 cm a oválný až eliptický tvar. Na podzim se zbarvují do červených a hnědých odstínů [3, 4]. Květy Rostlina kvete v dubnu a květnu. Bílé květy jsou uspořádány v chocholičnatých květenstvích [1-4]. Plody Plody jsou malé kulaté malvičky černofialové až černé barvy (Obrázek 1 a 2). V průměru mají velikost 0,6 - 1,3 cm. Vzhledem se podobají plodům černého rybízu a stejně jako rybíz mívají vysoký obsah vitaminu C. Dozrávají koncem srpna, ale lepší chuť získají, pokud se sklidí později. Dozrávající plody je však nutné chránit před ptactvem pomocí sítí [1-5].
Obrázek 1: Plody aronie (Aronia melanocarpa).
9
Obrázek 2: Rozkrojené plody aronie.
2.1.2 Pěstování Aronie je na prostředí poměrně nenáročná. Daří se jí i ve vyšších a vlhčích oblastech a snáší dobře i nízké teploty. Roste na všech typech půd. Nevhodné jsou pouze zamokřené a podmáčené půdy. Ke svému růstu potřebuje aronie dostatek světla a prostoru. Pro zajištění vysoké úrody je vhodné keř přihnojit, případně prořezat korunu. Aronii lze pěstovat také v květináči nebo ve skupinách jako živý plot. Choroby a škůdci rostlinu téměř nenapadají. Z původní rostliny bylo vyšlechtěno několik odrůd (Aron, Brilliant, Hugin, Nero, Rubina, Viking a další). Viking se pěstuje jako ovocný keř, Brilliant spíše jako okrasná dřevina. V místech, kde nelze pěstovat černý rybíz, slouží aronie jako jeho náhrada [1-3, 5]. 2.1.3 Použití Čerstvé plody aronie mají díky vysokému obsahu tříslovin kyselou a trpkou chuť, proto se dále zpracovávají. Lze je využít k výrobě zavařenin, kompotů, marmelád, šťávy i vína [1, 2]. V současnosti používají výrobci potravin aronii v kombinaci s jinými druhy ovoce do ovocných šťáv, jogurtů, džemů a ovocných protlaků, které slouží jako náplň k promazání perníčků (Obrázek 3). Ve výrobcích lze identifikovat již 1% přídavek aronie, protože v jednotlivých druzích ovoce jsou přítomné odlišné druhy flavonoidů [6]. Plody se zpracovávají stejným způsobem jako černý rybíz nebo jeřabiny. Lze je také usušit nebo použít k výrobě přírodního potravinářského barviva. Aronie je také oblíbená jako okrasná dřevina. Na jaře je keř obsypán bílými květy, v létě černými plody a na podzim má nádherně zbarvené listy [1, 2]. 2.1.4
Příbuzné druhy
Z východní části Severní Ameriky pocházejí další dva druhy, které jsou aronii příbuzné – temnoplodec třešňolistý (Aronia prunifolia) a temnoplodec planikolistý (Aronia arbutifolia). Keře mohou dorůst do výšky 3 - 4 m. Plody temnoplodce třešňolistého jsou purpurově černé. Temnoplodec planikolistý má plody zbarvené červeně [2, 4]. 10
Obrázek 3: Etikety potravinářských výrobků obsahujících ve složení aronii: 1. Ovocný nápoj vyrobený z koncentrátů, 2. Medový perník s džemovou náplní a polevou.
11
2.2 Minerální látky Přibližně 4 % tělesné hmotnosti člověka jsou tvořeny minerálními látkami, z toho přes 80 % je obsaženo v kostech a zubech. Většinu minerálních látek získává člověk z potravy. Do organismu však mohou proniknout také vdechnutím či vstřebáním přes kůži. Jednotlivé prvky mají v organismu specifické funkce. Podílí se na výstavbě tkání, tvoří hlavní elektrolyty, které udržují acidobazickou rovnováhu, a jsou důležité pro funkci enzymů. V potravinách mohou být prvky navázány na organické sloučeniny (bílkoviny, sacharidy, organické kyseliny), čímž je ovlivněna jejich biologická využitelnost [7, 8]. V této kapitole je popsán význam vybraných minerálních látek pro lidský organismus. Přehled doporučených denních dávek jednotlivých prvků je uveden v Tabulce 1. Tabulka 1: Doporučené denní dávky vybraných minerálních látek pro dospělé [7-9]. Prvek DDD [mg] Prvek DDD [mg] Na 500 - 550 Fe M 10, Ž 15 K 2000 - 4000 Mn 2-5 Mg 300 - 350 Zn 10 - 15 Ca 800 - 1200 Cu 2-3 P 800 - 1200 Poznámka: M - muži, Ž - ženy. 2.2.1 Sodík Sodík se nachází převážně v extracelulárních (mimobuněčných) tekutinách, ve kterých je přítomen jako sodíkový kationt. Jeho koncentrace v těle je poměrně stálá a je udržována několika regulačními mechanismy. Spolu s draselnými a chloridovými ionty ovlivňuje osmotický tlak tělních tekutin a udržuje acidobazickou rovnováhu. Je potřebný pro přenos nervových vzruchů, svalovou kontrakci, vstřebávání glukózy a aminokyselin, transport látek přes buněčnou membránu a aktivaci některých enzymů (α - amyláza). Je obsažen v trávicích šťávách. Sodík na sebe váže vodu a dokáže ji zadržovat ve tkáních, proto se při jeho hromadění v těle tvoří otoky [7-9]. Deficit Významné množství sodíku se vylučuje potem, proto může nadměrné pocení při tělesné námaze vést k jeho velkým ztrátám. Kromě pocení dochází ke ztrátám sodíku při krvácení, průjmových onemocněních, zvracení, onemocnění srdce, Addisonově chorobě a špatné funkci ledvin. Mírný nedostatek sodíku způsobuje pocit žízně, oslabení, ztrátu chuti, zvracení, depresi a svalové křeče. Při větším nedostatku nastávají svalové křeče končetin a břicha, pokles osmotického tlaku, průjem a bolesti hlavy. Při velkém deficitu dochází k poruchám centrálního nervového systému a oběhovému selhání [7-9].
12
Nadměrný příjem Velké množství soli v potravě vede k zadržování vody ve tkáních, což zatěžuje ledviny, srdce i krevní oběh. Dlouhodobě nadměrný příjem sodíku může způsobit poškození ledvin (nefrózu a otoky), vysoký krevní tlak (je způsoben poškozením arteriol), anémii a zvýšení hladiny tuků a dusíku v krvi. Smrtelná dávka je přibližně 3 g na kg tělesné hmotnosti, ale může být i nižší [7, 9]. Výskyt v potravinách a výživa V potravinách se sodík vyskytuje převážně ve formě volných iontů. Přirozené potraviny (zejména rostlinného původu) obsahují sodík pouze v malém množství. Obsah sodíku v potravinách se značně zvyšuje solením (dochucování, konzervace). Ve vysokém množství se nachází v uzených a nakládaných potravinách, salámech, sýrech, rybách, mase, chlebu a vaječném bílku. Optimální příjem kuchyňské soli pro dospělé činí 5 - 7 g na den (to odpovídá přibližně 2,4 g sodíku), při fyzické zátěži a nadměrném pocení potřeba stoupá. Skutečné dávky sodíku přijímaného potravou jsou často podstatně vyšší (až 75 % sodíku pochází z NaCl, případně z glutamátu sodného a fosforečnanu sodného přidávaných do potravin při výrobě a zpracování [7-9]. 2.2.2 Draslík Nachází se převážně uvnitř buněk, pouze 3 % draslíku jsou v mimobuněčném prostoru. Do buněk vstupuje proti koncentračnímu spádu aktivním přenosem. Vstřebávání i ukládání draslíku je regulováno a jeho rovnováha v těle je řízena mnoha mechanismy (např. hormony aldosteronem, inzulinem, epinefrinem a glukokortikoidy). Spolu se sodnými a chloridovými ionty udržuje osmotický tlak buněk a acidobazickou rovnováhu. Je důležitý pro přenos nervových vzruchů, svalovou kontrakci, metabolismus bílkovin a sacharidů, tvorbu glykogenu a aktivaci některých enzymů (pyruvát kináza, fosforylační a glykolytické enzymy, enzymy dýchacího řetězce). Významně ovlivňuje také svalovou aktivitu (zejména srdečního svalu) a je součástí trávicích šťáv v žaludku a ve střevech. Potřeba draslíku závisí na množství sodíku v potravě, při zvýšeném příjmu sodíku je potřeba zvýšit i příjem draslíku. Zvýšený příjem draslíku vede k vypuzování vody z těla, což je příznivé při otocích, a může také snižovat krevní tlak při hypertenzi [7-9]. Deficit Při vyvážené stravě nebývá problém se zajištěním draslíku. Nedostatek draslíku může být způsoben nadměrným pocením, velkou ztrátou tekutin (zvracení, průjmová onemocnění), nedostatečným příjmem potravy (hlavně u starších lidí a dlouhodobě nemocných), nadbytkem bílkovin ve stravě, nadměrným solením a užíváním některých léků (diuretika, kortikoidy). Vylučování draslíku může zvyšovat také nadměrný stres. Deficit draslíku způsobuje svalovou slabost a bolesti svalů, dráždivost, poruchu a nepravidelnost srdeční činnosti až zástavu srdce, vývoj glukózové intolerance, zácpu, poškození ledvin, extrémní pokles krevního tlaku a útlum činnosti centrálního nervového systému. Doplňování v tabletové formě není příliš vhodné, protože může způsobit vředy ve střevech a narušit peristaltiku [7-9].
13
Nadměrný příjem Toxické dávky draslíku není možné získat z potravy. Vysoká koncentrace v krvi může nastat při aplikaci draslíku do krevního oběhu nebo selháním ledvin. Mezi příznaky otravy patří zvracení, útlum až zástava srdeční činnosti, porucha vegetativní nervové činnosti, hučení v uších, zmatenost, halucinace, slabost, strnulost, brnění v nohou až paralýza, křeče a ochablost dýchacích svalů [7, 9]. Výskyt v potravinách a výživa V potravinách se vyskytuje převážně ve formě volných iontů. Zejména potraviny rostlinného původu obsahují draslíku dostatek. Velmi vysoký obsah draslíku je v čaji a pražené kávě. Bohaté na draslík jsou také luštěniny, brambory, pšenice, sója, zelenina, špenát, vlašské ořechy, meruňky a švestky, z živočišných potravin hlavně maso. Během zpracování může docházet ke značnému snížení přirozeného obsahu draslíku v potravinách. Většina průmyslově zpracovávaných potravin (konzervy, polotovary) má nepříznivý poměr sodíku a draslíku [7-9]. 2.2.3 Vápník Vápník představuje hlavní minerální látku v lidském těle. Celkem 99 % vápníku je uloženo v kostech a zubech, v nichž se nachází ve stálém poměru s fosforem ve formě fosforečnanu vápenatého. Stabilní hladina vápníku je nezbytná pro normální funkci nervosvalového systému a srdce, proto je jeho koncentrace v těle udržována s velkou přesností pomocí hormonů kalcitoninu, parathormonu a vitaminu D. Metabolismus vápníku ovlivňují také fosfáty, tuky, sodík, laktóza, alkohol, kofein, vláknina, kyselina šťavelová a kyselinou fytová. Vápenaté ionty jsou nezbytné pro regulaci celé řady metabolických dějů a aktivaci některých enzymů. Společně s hořčíkem ovlivňují propustnost buněčných membrán a nervosvalovou dráždivost buněk. Vápník je potřebný pro svalovou kontrakci, srážení krve, funkci některých proteinů a přenos signálů přes buněčnou membránu. Ovládá stahy srdce a zajišťuje pravidelný tep. Vápník společně s fosforem dodává kostem a zubům jejich pevnost. Pomáhá i při alergických reakcích (svým stabilizačním účinkem na stěny buněk zmírňuje alergické reakce) [7-9]. Deficit Malé množství vápníku v potravě způsobuje u dětí v kombinaci s nedostatkem vitaminu D zpomalení růstu a křivici. U dospělých se objevuje osteoporóza a zvýšená lomivost kostí. Nedostatek vápníku se projevuje zvýšením nervosvalové dráždivosti, svalovými křečemi, revmatickými bolestmi, lámavostí nehtů a padáním vlasů. Při dlouhodobějším deficitu tělo odbourává vápník z kostí, které následkem toho řídnou. Snížená hladina vápníku v těle může být způsobena deficitem vitaminu D, nadměrnou produkcí parathormonu při hyperfunkci příštítných tělísek, alkoholismem a velkým stresem. Velmi nízký příjem fosforu může zhoršit ukládání vápníku v kostech. Nedostatkem vápníku trpí často vegani, protože z rostlinné stravy se vápník vstřebává hůř než z živočišné [7, 9].
14
Nadměrný příjem Běžnou potravou není možné dosáhnout toxických dávek vápníku. Zvýšený příjem vede k ukládání vápníku v měkkých tkáních, poškození orgánů (žaludek, plíce, ledviny) a vápenatění chrupavek. S vyšším příjmem vápníku se zvyšuje také potřeba hořčíku [7]. Výskyt v potravinách a výživa Mezi dobré zdroje vápníku patří mléko, mléčné výrobky, luštěniny (fazole, sója) a mák. Špenát obsahuje hodně vápníku, který je však přítomen převážně ve formě oxalátu vápenatého, takže jej tělo dokáže vstřebat pouze v minimálním množství. Vstřebávání a metabolismus vápníku jsou ovlivněny fosfátovými ionty. Optimální poměr vápníku a fosforu v potravě je asi 2:1. Vstřebávání vápníku z potravy je regulováno a závisí na chemické formě vápníku, složení potravy a na celkovém množství vápníku v organismu. Kyselina šťavelová, tuky a nadměrný příjem sodíku, draslíku a hořčíku vstřebávání vápníku snižují, naopak některé cukry, mastné kyseliny, aminokyseliny a citráty vstřebávání vápníku podporují [7-9]. 2.2.4 Hořčík Hořčík se nachází v měkkých tkáních, játrech, slinivce a kosterním svalstvu a je zastoupen také v kostech. Většina hořčíku je obsažena v buňkách, kde se nachází volný v cytoplazmě a vázaný na negativně nabité povrchy fosfolipidových membrán, na ATP v mitochondriích, na DNA v jádrech buněk a na RNA v ribozomech. Nejvyšší koncentrace hořčíku je v buňkách srdečního svalu. Je nezbytný pro velký počet biochemických reakcí, ovlivňuje metabolismus bílkovin, tuků a sacharidů a podílí se na aktivitě více než 300 enzymů (fosfotransferázy, aminotransferázy, peptidázy, fosfatázy, některé enzymy metabolismu sacharidů, glykolýzy a oxidativní fosforylace). Také ATP a GTP potřebují k aktivaci hořčík. Hořčík stabilizuje buněčné membrány a reguluje jejich propustnost. Je důležitý pro syntézu DNA a bílkovin, stabilizaci molekul DNA, nervosvalovou dráždivost a svalovou kontrakci. Uvolňuje napětí, působí relaxaci a vazodilataci (rozšíření cév). Snižuje výskyt infarktu a zlepšuje činnost srdce. Slouží jako ochrana proti negativním důsledkům stresu. Hořečnaté ionty mají vliv na funkci nervových buněk. Obsah hořčíku v těle s věkem značně klesá kvůli nedostatečnému příjmu v potravě [7-9]. Deficit Příjem hořčíku bývá vzhledem k jeho biologické důležitosti často nedostatečný. Deficit hořčíku zvyšuje propustnost buněčných membrán a negativní vliv stresu na organismus. Způsobuje zvýšenou nervosvalovou dráždivost, zhoršení soustředění, křeče, svalový třes, migrénový syndrom, zažívací problémy, narušení funkce ledvin, podporuje vznik žaludečních vředů a zvyšuje hladinu volného cholesterolu. Vede ke vzniku arytmie, vysokého krevního tlaku, poškození arterií, srdeční slabosti a zvyšuje riziko infarktu. Při deficitu se může hořčík uvolňovat z kostí.
15
Deficit vzniká jeho nedostatečným příjmem v potravě, nadměrnou konzumací bílkovin (maso, mléčné výrobky) nebo při velkém podílu rafinovaných potravin ve stravě (cukr, tuky, bílá mouka). Potřeba hořčíku roste při nadměrném příjmu vápníku, fosfátů, alkoholu a citrátů (citrusové plody). Nadměrné ztráty jsou způsobeny zvracením, průjmy, poruchou činnosti ledvin, léčbou diuretiky, záněty kůže, nadměrným pocením při fyzické zátěži a velkým stresem. Při nedostatku hořčíku se podstatně snižuje jeho koncentrace v buňce, ale koncentrace mimo buňky zůstává stejná, proto není možné zjišťovat deficit jeho stanovením v séru, ale pouze stanovením v buňkách. Pro doplnění při deficitu je vhodný zejména hořčík ve formě oxidu hořečnatého nebo hydroxidu hořečnatého [7, 9]. Nadměrný příjem U zdravého člověka by nemělo dojít k nadbytku hořčíku, protože přebytečné množství tělo vyloučí, může se však objevit při oslabení ledvin. Velký nadbytek hořčíku způsobuje útlum nervové činnosti. Projevuje se také nechutenstvím, průjmy a zástavou peristaltických pohybů střev. Může dojít i k fibrilaci srdce a smrti [7-9]. Výskyt v potravinách a výživa Dobrým zdrojem hořčíku jsou přirozené potraviny rostlinného původu, zejména luštěniny, zelenina, ovoce, obiloviny, brambory, semena, ořechy a celozrnné výrobky. Ve vyšší koncentraci se vyskytuje také v některých minerálních vodách. Maso a mléčné výrobky obsahují hořčíku málo. Úpravou potravin se obsah hořčíku v potravinách snižuje. Kyselina fytová a některé složky vlákniny zhoršují vstřebání hořčíku ze stravy. Organismus je hořčíkem lépe zásoben při omezení konzumace rafinovaných potravin a dostatku vitaminu D [7-9]. 2.2.5 Fosfor Fosfor představuje druhý nejvíce zastoupený prvek v lidském těle. Asi 80 - 85 % se nachází společně s vápníkem v kostech a zubech ve formě fosforečnanu vápenatého a hydroxyapatitu. Zbytek se vyskytuje v buňkách a mezibuněčných tekutinách ve formě organických sloučenin. Je součástí fosfoproteinů, fosfolipidů v biomembránách, nukleových kyselin a cyklického AMP, také některé kofaktory enzymů jsou fosfáty (FAD, NAD, pyridoxal-fosfát). Sloučeniny fosforu se účastní prakticky všech metabolicky významných reakcí a přenosu energie. Fosfor ovlivňuje metabolismus sacharidů, bílkovin i lipidů. Hydrolýza makroergických fosfátů (ATP, GTP, fosfoenolpyruvát) umožňuje realizaci energeticky náročných biosyntetických reakcí. V katabolických procesech (oxidativní fosforylace, reakce citrátového cyklu, glykolýza) se chemická energie z odbouraných substrátů ukládá do ATP. V krvi se fosfor podílí na udržování optimálního pH [7-9].
16
Deficit Fosfor je v potravinách hojně zastoupen, proto je jeho deficit vzácný. Potrava s dostatečným množstvím bílkovin obsahuje také dostatek fosforu. Deficit může vzniknout následkem špatné stravy, při sníženém vstřebávání střevní sliznicí (zánět, operace), onemocnění ledvin, nedostatku vitaminu D a hyperfunkce příštitných tělísek. Potřeba fosforu vzrůstá také při zvýšeném příjmu vápníku. Při nedostatku fosforu se snižuje tvorba ATP pro přenos energie a množství kyslíku ve tkáních, následkem čehož vzniká svalová slabost. Deficit se projevuje také bolestmi a deformacemi kostí a zvýšeným vylučováním vápníku, což vede k odvápnění kostí [7, 9]. Nadměrný příjem Dosažení toxických dávek potravou není možné. K nadbytku fosforu může dojít při velké konzumaci masa, celkově nadměrném příjmu potravin, při některých onemocněních ledvin a nedostatečné produkci parathormonu. Nadbytek fosforu ve stravě negativně ovlivňuje vstřebávání vápníku [7, 9]. Výskyt v potravinách a výživa Fosfor je obsažen ve všech potravinách rostlinného i živočišného původu s výjimkou rafinovaných tuků a cukrů, v nichž je obsah fosforu pouze stopový. Strava s dostatkem bílkovin obsahuje také dostatek fosforu. Ve vyšším množství se nachází v sýrech, mase, ořechách, mléčných výrobcích a obilí. V obilovinách je fosfor vázán v kyselině fytové, která snižuje jeho biologickou využitelnost. Vitamin D je důležitý pro vstřebávání fosforu a udržování jeho fyziologické koncentrace v těle. Vstřebávání fosforu je zčásti závislé na obsahu vápníku ve stravě. Důležité je také zachování vhodného poměru vápníku a fosforu. Obsah fosforu může být v některých potravinách zvýšen přídavkem potravinářských aditiv. Sloučeniny fosforu se používají do kypřících prášků a jako tavící soli při výrově tavených sýrů. Kyselina fosforečná slouží jako okyselující látka do nealkoholických nápojů [7-9]. 2.2.6 Železo Nejvyšší koncentrace železa je v krvi (hemoglobin), játrech a slezině (feritin a hemosiderin). Dále se nachází v ledvinách, srdci a kosterním svalstvu (myoglobin). Hemoglobin (červené krevní barvivo) přenáší kyslík z plic do tkání celého těla. Myoglobin (červené barvivo svalových tkání) ukládá kyslík pro použití během svalového stahu. Feritin a hemosiderin představují zásobní formy železa, nejvíce jsou obsaženy ve slezině, játrech a kostní dřeni. Glykometaloprotein transferin slouží jako transportní forma železa a zajišťuje jeho přenos ke tkáním. Oxymyoglobin je tkáňovou zásobárnou kyslíku. Organismus reguluje obsah železa v těle v úzkém rozmezí. Plní funkci při obraně proti mikroorganismům a prospívá kůži, nehtům i vlasům.
17
Železo je v těle vázáno na specifické bílkoviny a enzymy. Je obsaženo v hemových enzymech (cytochromech, oxygenázách, peroxidázách) a nehemových enzymech (sukcinátdehydrogenáze, NADH-cytochrom-c-reduktáze, lipoxygenáze). Hemové enzymy cytochromy slouží k přenosu elektronů a nacházejí se v mitochondriích a jiných buněčných membránách. Kataláza a peroxidáza chrání buněčné struktury proti škodlivému působení peroxidu vodíku, který vzniká v buňkách při některých reakcích. Nehemové enzymy se podílejí na oxidačních reakcích [7-9]. Deficit Nedostatek železa je pro organismus velmi škodlivý. Při deficitu vzniká anémie, která se projevuje snížením počtu červených krvinek (jsou menší a obsahují méně hemoglobinu), následkem čehož je omezeno zásobení tkání kyslíkem a dochází k snížení fyzické výkonnosti organismu. Anémie se vyskytuje častěji u žen než u mužů. Často je podmíněna nedostatečnou výživou, ale může mít i mnoho jiných příčin. Těžká anémie může vést až k srdečnímu selhání. Deficit železa se projevuje únavou, bledou pokožkou, snížením imunity, zhoršením schopnosti udržovat tělesnou teplotu při chladu a neurologickými abnormalitami. Nedostatek může být způsoben nadměrnou konzumací mléčných výrobků, které obsahují železa velmi málo, nebo velkým podílem tuků, cukru a bílé mouky ve stravě, protože ty železo prakticky neobsahují. Vstřebávání železa je sníženo při některých onemocněních žaludku a střev a užíváním některých léků. K velkým ztrátám železa dochází při nadměrném krvácení (úrazy, operace). Hladina železa v krvi klesá při infekcích a některých nádorových onemocněních [7-9]. Nadměrný příjem Nadměrný příjem železa je vzácný, může vzniknout při neuváženém používání potravinových doplňků nebo při poruše vstřebávání železa. Poruchy resorpce železa (hemochromatózy) jsou obvykle geneticky podmíněny a projevují se zvýšenou pigmentací kůže, poškozením jater (vznik cirhózy), srdečního svalu, kloubů a žláz s vnitřní sekrecí. Je-li příjem železa velký nebo dlouhodobý, projeví se jeho negativní působení, protože nadbytek železa je silně toxický. Dávky nad 40 mg denně vedou k jeho akumulaci v těle a snížení imunity. Může dojít k hromadění hemosiderinu v játrech a následně k těžkému poškození jater. Nadměrné ukládání železa ve tkáních poškozuje vitaminy C a E a polynenasycené mastné kyseliny [7-9]. Výskyt v potravinách a výživa Mezi potraviny bohaté na železo patří vnitřnosti, játra, maso, vaječný žloutek a luštěniny. V mléku a mléčných výrobcích je obsaženo pouze v malém množství. V živočišných tkáních převažují hemové formy železa (hemoglobin, myoglobin), v rostlinách bývá vázáno v různých komplexech (zvláště s kyselinou fytovou). Doporučená denní dávka železa je zajištěna pouze dostatečnou konzumací masa. Biologická využitelnost železa z vegetariánské stravy je nízká, protože neobsahuje žádné železo v hemové formě a je bohatá na vlákninu, fytáty a rostlinné fenoly.
18
Vstřebávání železa je regulováno, při nedostatku železa v organismu jeho účinnost stoupá. Množství vstřebaného železa závisí na jeho formě. Ve stravě je železo obsaženo ve formě iontové nebo hemové. Vstřebávání hemových forem je účinnější, proto má železo obsažené v mase lepší biologickou využitelnost než železo v potravinách rostlinného původu. Resorpce dvojmocného železa probíhá snadněji než resorpce trojmocného železa. Železo obsažené v komplexních sloučeninách je většinou špatně využitelné. Během trávení potravy dochází k částečné redukci trojmocného železa na dvojmocné. Vstřebávání železa zvyšuje kyselina askorbová, organické kyseliny (citronová, mléčná), zelenina a ovoce obsahující hořčík a některé aminokyseliny, peptidy, bílkoviny a sacharidy. Vstřebávání naopak snižují třísloviny, taniny a fenolické látky obsažené v čaji, káva, červené víno, kyselina fytová, vláknina, některé druhy bílkovin, vyšší dávky fosforu a vápníku a velmi vysoké dávky kobaltu, zinku, mědi a manganu v potravě [7-9]. 2.2.7 Mangan Mangan je důležitý pro vývoj mezibuněčné hmoty kostí a chrupavek. Ve vyšších koncentracích se vyskytuje v kostech, játrech, slinivce břišní a ledvinách. Dále se nachází v mozku, slezině, srdci, plících, kosterním svalstvu a kůži. V buňkách je nejvíce zastoupen v mitochondriích. Bohaté na mangan jsou také struktury obsahující keratin. Mangan je součástí některých enzymů (oxidoreduktáz, transferáz, hydroláz, ligáz, pyruvátkarboxylázy, arginázy, superoxiddismutázy). Pyruvátkarboxyláza ovlivňuje metabolismus sacharidů a zčásti i lipidů a podílí se na syntéze sacharidů (glukoneogenezi). Enzym argináza katalyzuje hydrolýzu argininu na močovinu a ornithin. Mangan může být vázán v molekulách enzymů místo hořčíku, přičemž aktivita enzymu zůstane zachována. Uplatňuje se při oxidativní fosforylaci, při syntéze bílkovin a cholesterolu a působí v metabolismu mastných kyselin a sacharidů. Podporuje obranyschopnost těla, je potřeba při tvorbě faktoru srážlivosti krve a má úlohu při alergii [7-9]. Deficit Mangan je obsažen v mnoha potravinách, jeho nedostatek prakticky nehrozí. Deficit způsobuje problémy spojené s narušením funkce enzymů, které mangan obsahují. Vstřebávání manganu může zhoršit nadměrný příjem vápníku, železa a fosforu. Dlouhodobý deficit se může projevit celkovým zpomalením růstu, abnormalitami vývoje kostí (zvětšení, nedostatečný vývin, osteoporóza), nevolností, zvracením, poruchou hypofýzy, záněty kůže, pomalým růstem vlasů, strukturními abnormalitami buněčných organel (např. mitochondrií) v důsledku poškození membrán a ztrátou plodnosti. Nedostatek manganu zvyšuje ukládání tuků pod kůží, v ledvinách a játrech (dochází ke ztučnění jater). Deficit snižuje schopnost syntetizovat glukózu a poškozuje beta-buňky slinivky břišní, čímž je ovlivněna sekrece inzulinu [7-9].
19
Nadměrný příjem Nadměrného množství manganu není možné dosáhnout příjmem z potravy. Toxické účinky se projevují až při velmi vysokých dávkách nebo při dlouhodobé inhalační expozici. Objevuje se zpomalení růstu, anémie, zvracení, průjmy a častější výskyt zápalu plic. Vysoké dávky manganu snižují vstřebávání železa a vedou k poklesu hladiny hemoglobinu. Chronická otrava může vzniknout u horníků pracujících v manganových dolech vdechováním manganového prachu. Projevuje se příznaky podobnými Parkinsonově chorobě a psychickými poruchami [7, 8]. Výskyt v potravinách a výživa Bohaté na mangan jsou zejména potraviny rostlinného původu, v živočišných potravinách je obsažen málo. Vyskytuje se převážně v iontové formě (MnII) nebo ve formě labilních komplexů. Účinnost vstřebávání je nízká (asi 3 - 4 %). Lidské tělo neumí mangan ukládat, proto je nutný jeho každodenní příjem v potravě. Dobré zdroje manganu jsou ovesné vločky, obilniny, luštěniny, celozrnné výrobky, pivovarské kvasinky, ořechy, zelenina a některé druhy lesních plodů (maliny, borůvky). Nejvíce manganu obsahuje pravý černý čaj, pšeničné klíčky, kakao, zázvor a některé druhy koření. Účinnost vstřebávání se zvyšuje v přítomnosti kyseliny citronové a L-histidinu. Naopak vysoký příjem vápníku, železa a fosfátů vstřebávání manganu snižuje [7-9]. 2.2.8 Zinek Polovina celkového množství zinku v těle je obsažena ve svalové hmotě a jedna třetina v kostech. Ve vysoké koncentraci se nachází také v játrech, krvi, ledvinách, očních tkáních, varlatech, prostatě, slinivce břišní, slezině, vlasech, nehtech a kůži. Podílí se na katalýze reakcí mnoha metabolických drah a je nezbytný pro funkci více než 100 lidských metaloenzymů (alkoholdehydrogenázy, laktátdehydrogenázy, glutamátdehydrogenázy, superoxiddismutázy, karboxypeptidáz, dipeptidáz). V některých enzymech se zinek podílí na fixaci prostorové struktury molekuly. Zinek ovlivňuje metabolismus bílkovin, sacharidů, hormonů a vitaminů. Je potřebný pro tvorbu inzulinu a zároveň zvyšuje jeho stabilitu. Je součástí oční duhovky a účastní se fotochemických procesů vidění. Díky aktivitě superoxiddismutázy zvyšuje rezistenci vůči volným radikálům a peroxidaci a tím stabilizuje buněčné membrány. Je důležitý pro vstřebávání a udržování normální koncentrace vitaminu A v krvi. Zajišťuje plodnost u mužů, posilňuje obranyschopnost těla a příznivě působí na růst vlasů [7-9]. Deficit Příjem v potravě je často na hranici deficitu. Nedostatečný příjem vzniká při nízkém obsahu zinku v potravě nebo při konzumaci stravy, která obsahuje vysoký podíl látek snižujících jeho biologickou využitelnost. Kyselina fytová obsažená v obilovinách a celozrnných výrobcích tvoří se zinkem komplexy, což snižuje jeho příjem. K deficitu přispívá vyšší konzumace červeného masa (zejména hovězího). Také nadměrný příjem železa snižuje hladinu zinku.
20
Nízký příjem bývá u vegetariánů, deficit zinku mají často i kojené děti. Zvýšená potřeba zinku vzniká u alkoholiků, při cukrovce, při těžkých onemocněních jater (zinek se v nich koncentruje), při stresu a u lidí s onemocněním kůže. Nedostatek zinku se projevuje vyrážkou, zhoršením zraku (špatnou adaptací na tmu), vypadáváním vlasů, bílými skvrnami na nehtech, snížením citlivosti chuti a čichu, oslabením imunity, což vede ke snazšímu vzniku infekcí, záněty kůže v důsledku snížení stability buněčných membrán, špatným hojením ran a psychickými poruchami. Deficit se projevuje i při některých genetických onemocněních. Nedostatek zinku způsobuje zpomalení syntézy DNA, RNA a proteinů, což vede k celkovému zpomalení buněčného dělení a růstu. U dětí a dospívajících se může nedostatek projevit zpomalením růstu, nedostatečným vývojem mužských pohlavních orgánů a tvorbou akné. U dospělých působí snížení plodnosti. Deficit v těhotenství může způsobit snížení váhy plodu, abnormality CNS a infekci plodu [7-9]. Nadměrný příjem Potravou se nedá dosáhnout toxického množství, je však možná otrava z kontaminované potravy (pozinkované konzervy, rezidua pesticidů) a nekontrolovatelným užíváním zinkových přípravků. Akutní otrava se projeví podrážděním sliznic trávicího ústrojí a zvracením. Při dlouhodobém nadměrném příjmu vzniká deficit mědi, snižuje se vstřebávání fosfátů, objevuje se anémie, zástava růstu, problémy s koordinací svalů, selhání ledvin, zažívací potíže, poruchy funkce trávicí soustavy a slinivky břišní [7-9]. Výskyt v potravinách a výživa Potřeba zinku je poměrně vysoká a potraviny jej neobsahují mnoho, proto je jeho příjem často nedostatečný. Hlavním zdrojem zinku jsou pro člověka potraviny rostlinného původu, ale z živočišných potravin se vstřebává lépe než z rostlinných. Mezi dobré zdroje zinku patří ryby, maso, játra, vejce, obiloviny, ovesné vločky, luštěniny a ořechy. Rafinované potraviny (cukry, tuky, bílé pečivo) zinek prakticky neobsahují. Během zpracování se obsah zinku v potravinách snižuje. Potřeba zinku závisí na množství bílkovin a fosforu v potravě. Jejich optimální příjem snižuje potřebu zinku. Vstřebávání zinku usnadňuje vysoký obsah bílkovin a aminokyselin ve stravě, vitamin A, citráty a kyselina pikolinová, naopak kyselina fytová, která tvoří se zinkem těžko rozpustné komplexy, vláknina, hemicelulóza, lignin a vysoký obsah vápníku ve stravě vstřebávání snižují [7-9]. 2.2.9 Měď Měďnaté ionty jsou součástí aktivních center mnoha důležitých enzymů (superoxiddismutázy, cytochrom-c-oxidázy, galaktózaoxidázy, katalázy, askorbinázy, polyfenoloxidázy, aminoxidáz, hydroxyláz, oxidoreduktáz). Cytochrom-c-oxidáza je enzym, který katalyzuje finální reakci dýchacího řetězce. Superoxiddismutáza chrání buněčné struktury před oxidativním poškozením a volnými radikály. Měď je vázána v metaloproteinu cerebrokupreinu v mozkové tkáni, ceruloplazminu v krevní plazmě a erythrokupreinu v erytrocytech. 21
Měď hraje důležitou roli v metabolismu železa a uplatňuje se při jeho vstřebávání. Je součástí ceruloplazminu, který katalyzuje oxidaci dvojmocného železa na trojmocné a tím umožňuje fixaci železa v molekule transferinu. Měď katalyzuje vstup molekuly železa do porfyrinového jádra při syntéze hemu. Je nutná pro tvorbu pigmentů kůže a vlasů, podílí se na metabolismu bílkovin a tvorbě vaziv a má význam v imunitním systému a při hojení ran [7-9]. Deficit Deficit mědi je u člověka velmi vzácný. Dlouhodobě nižší příjem způsobuje narušení pigmentace vlasů, jejich vypadávání a předčasné šedivění, zvýšení hladiny cholesterolu v krvi, snížení tvorby inzulinu a glukózové tolerance, změny srdečního rytmu, snadnou lomivost a deformace kostí a opoždění růstu. Dále se mohou objevit poruchy hybnosti, tvorby kolagenu, elastinu a keratinu a poruchy nervové soustavy. Velký nedostatek mědi způsobuje poruchy metabolismu železa a následkem toho vznik anémie. Deficit mědi vzniká při velkých ztrátách krve a nadměrném množství sacharózy v potravě [7-9]. Nadměrný příjem Předávkování mědí je vzácné. Ke kontaminaci vody mědí může dojít při používání měděného potrubí. Nadbytek mědi silně dráždí trávicí soustavu, vyvolává zvracení a může poškodit střevní mikroflóru. Vysoké dávky jsou toxické, protože měď v nadbytku blokuje membránový přenos. K otravě může dojít při přípravě jídel v měděném nádobí, protože kyseliny obsažené v potravinách měď rozpouštějí. Akutní otrava se projevuje při dávce 250 mg. Chronická otrava může vzniknout při Wilsonově chorobě, což je geneticky podmíněná metabolická porucha, při níž je měď nedostatečně vylučována a ukládá se v játrech, mozku, očích a ledvinách. Následkem toho vzniká cirhóza jater, demence, třes a dochází k poruše metabolismu sacharidů, vylučování bílkovin močí, křečím a tmavšímu zbarvení kůže [7, 9]. Výskyt v potravinách a výživa Měď vyskytující se přirozeně v potravinách je téměř vždy vázána v komplexních sloučeninách s bílkovinami, proto je nejvíce mědi obsaženo v bílkovinách. Ve vyšších koncentracích se nachází v játrech, mase, rybách, ořechách, luštěninách, obilovinách a některých houbách. Mléko obsahuje mědi málo. Doporučené denní dávky mědi je snadno dosaženo konzumací pestré stravy s malým obsahem rafinovaných potravin, které měď téměř neobsahují. Větší konzumace cukru může zvyšovat potřebu mědi a tím i její deficit. Vstřebávání mědi podporují bílkoviny, aminokyseliny a karboxylové kyseliny přítomné v potravinách. Naopak vstřebávání výrazně snižují vyšší dávky kyseliny askorbové, fruktózy, molybdenu, sirných sloučenin a zinku. Měďnaté ionty katalyzují oxidaci labilních složek potravy (kyselina L-askorbová, lipidy). Obsah mědi v potravinách může být zvýšen kontaminací. Vyšší koncentrace mědi mohou být způsobeny ošetřením plodin (hrozny, chmel) pesticidy na bázi měďnatých sloučenin nebo používáním měděných nádob (např. v pivovarnictví) [7-9]. 22
2.3 Vitaminy Vitaminy jsou nízkomolekulární organické sloučeniny rozmanité struktury, které mají v organismu funkci katalyzátorů biochemických reakcí. Člověk musí vitaminy přijímat v potravě, protože většinu z nich nedokáže syntetizovat. Příjem vitaminů v optimálním množství je nezbytný pro správné fungování metabolismu. Dlouhodobý nedostatek či nadbytek vitaminů ve stravě může způsobit závažná onemocnění. Při nedostatečném obsahu v potravě nebo při léčbě lze vitaminy dodávat v lékové formě [7, 8]. 2.3.1 Vitamin C Po chemické stránce je vitamin C kyselina askorbová. Ze čtyř stereoizomerů je biologicky aktivní pouze kyselina L-askorbová (Obrázek 4). Pro člověka je vitamin C esenciální a musí jej přijímat v potravě. Někteří živočichové a všechny zelené rostliny jej však dokáží syntetizovat.
Obrázek 4: Vzorec kyseliny L-askorbové [10].
V lidském metabolismu má celou řadu funkcí. Urychluje hojení ran a zlomenin, zlepšuje imunitní obranu organismu, chrání proti virovým infekcím a uplatňuje se v prevenci proti nádorovým onemocněním. Inhibuje syntézu nitrosaminů v trávicím traktu, přičemž některé nitrosaminy jsou silnými karcinogeny. Podporuje vstřebávání a využití železa z potravy. Působí také jako antioxidant proti volným radikálům. Dlouhodobě nízký příjem vitaminu (méně než 10 mg denně) způsobuje závažné onemocnění kurděje (skorbut), které se projevuje krvácením z dásní, krevními výrony a sníženou odolností proti infekcím. Částečný deficit vitaminu se projevuje únavou a menší odolností proti infekčním onemocněním. Doporučená denní dávka se pohybuje v rozmezí 60 - 200 mg. Potřeba vitaminu vzrůstá při stresu, chladu, infekci, kouření a fyzické námaze. V případě nemoci či rekonvalescence je možné krátkodobě zvýšit příjem na více než 1000 mg denně. Při těchto dávkách nehrozí žádné komplikace, protože vitamin C je rozpustný ve vodě a nadbytečné množství je metabolizováno nebo se vyloučí močí ven z těla. Extrémně vysoký příjem (4 - 15 g denně) však může způsobit zánět močových cest a zvyšuje tvorbu ledvinových kamenů.
23
V České republice představují hlavní zdroj vitaminu C brambory, zelenina a ovoce. Maso a mléčné výrobky jej obsahují pouze v malém množství. Velmi vysoký obsah vitaminu C mají některé druhy ovoce a zeleniny (např. šípky, černý rybíz, citrusové plody, kadeřavá petržel, růžičková kapusta, brokolice a paprika) [7, 8].
2.4 Sacharidy Název sacharidy pochází z řeckého slova sákcharon (cukr, sladkost). Sacharidy představují pro člověka nejdůležitější a nejvýhodnější zdroj energie. Zejména mozek a červené krvinky jsou závislé na energii dodané z krevní glukózy (mozek dospělého člověka spotřebuje přibližně 125 g glukózy za den). Cukry dodávají potravinám příjemnou sladkou chuť. Některé sacharidy příznivě ovlivňují složení střevní mikroflóry, slouží jako zásobárna energie (glykogen, škrob, inulin), stavební materiál (celulóza, chitin), tvoří složky mnoha biologicky aktivních látek (glykoproteiny) a představují zdroj uhlíku pro syntézu buněčných struktur. Vyskytují se ve dvou formách (D a L), přičemž přírodní sacharidy patří ve většině případů k řadě D. Existují dva typy konstitučních izomerů (alfa a beta). Z hlediska struktury se dělí na monosacharidy, oligosacharidy složené ze dvou až deseti monosacharidových jednotek vzájemně spojených glykosidickými (poloacetalovými) vazbami a polysacharidy obsahující více než deset monosacharidových jednotek [7, 8, 11]. 2.4.1 Fruktóza Fruktóza je redukující monosacharid, který se přirozeně vyskytuje v ovoci a medu, proto se také nazývá ovocný cukr. Většinou se získává ve formě sirupovité kapaliny. Ve vodných roztocích existuje převážně v cyklické formě s pětičlenným kruhem (Obrázek 5). Fruktóza je sladší než sacharóza. V potravinářském průmyslu se využívá společně s glukózou ve formě glukózo-fruktózových sirupů [8, 11].
Obrázek 5: Cyklické vzorce D-fruktózy a D-glukózy [10].
24
2.4.2 Glukóza Glukóza je redukující monosacharid rozpustný ve vodě. Jedná se o nejrozšířenější přírodní monosacharid nazývaný také hroznový cukr. Vyskytuje se v ovoci, včelím medu i krvi živočichů. Představuje zdroj energie a stavební jednotku mnoha biopolymerů (škrob, celulóza). Glukóza je méně sladká než sacharóza. Ve vodných roztocích existuje převážně v cyklické formě s šestičlenným kruhem (Obrázek 5). Koncentrace glukózy v krvi je u zdravých osob udržována mezi 4,4 - 5,6 mmol·l-1 působením hormonů slinivky břišní. Pokles pod spodní hranici způsobí hypoglykemii, při překročení horní hranice vzniká hyperglykemie. Cukrem přislazené potraviny, výrobky z bílé mouky a sladké nápoje zvyšují hladinu krevní glukózy podstatně více než ostatní potraviny. Inzulin produkovaný beta-buňkami slinivky břišní umožňuje vstup glukózy do buněk a její metabolické využití. Přebytečná glukóza se působením inzulinu přeměnění na zásobní polysacharid glykogen, který je uložen v játrech a svalech, nebo se přemění na tuk a uloží v tukové tkáni. Polysacharid glykogen představuje zásobní, rychle dostupný zdroj energie v těle. Hormon glukagon způsobuje rozpad glykogenu na glukózu a její vyplavení do krve. Při dlouhém hladovění začne tělo využívat jako náhradní zdroj energie mastné kyseliny, které se odbourávají z tukové tkáně, a ketony. V chemickém a farmaceutickém průmyslu je D-glukóza využívána k výrobě D-glukonové kyseliny, D-glucitolu (sorbitol) a na něj navazující výrobě L-askorbátu. Slouží také jako surovina pro výrobu ethanolu kvasnou cestou [7, 8, 11]. Diabetes mellitus Při neschopnosti organismu udržovat hladinu glukózy ve fyziologickém rozmezí, tj. při poruše glukózové tolerance vzniká onemocnění diabetes mellitus (cukrovka). Při hladině cukru 10 mmol·l-1 se začíná glukóza vylučovat močí. Při extrémním poklesu vzniká hypoglykemický šok (pocení, bledost, křeče, poruchy vědomí). Jak vysoké, tak i nízké hladiny glukózy v krvi jsou pro pacienty nebezpečné a mohou ohrozit jejich život. Onemocnění může být způsobeno nedostatkem inzulinu při poškození či zničení beta-buněk slinivky břišní, které ho produkují, nebo necitlivostí buněk na inzulin [7]. 2.4.3 Sacharóza Sacharóza je neredukující disacharid rozpustný ve vodě složený ze dvou monosacharidových jednotek – fruktózy a glukózy (Obrázek 6). Nazývá se též řepný či třtinový cukr. Ve větším množství se vyskytuje ve vegetativních částech rostlin (listy, stonky), v plodech některých druhů ovoce, semenech, hlízách, oddencích, cukrové řepě, cukrové třtině a melase. Řepná melasa vzniká při výrobě sacharózy z cukrové řepy. Obsahuje přibližně 60 % sacharózy v sušině a používá se jako krmivo pro hospodářská zvířata a substrát pro výrobu řady látek.
25
Obrázek 6: Vzorec sacharózy [10].
Po požití je sacharóza štěpena specifickým enzymem sacharázou na monosacharidové jednotky, které se vstřebávají do krevního oběhu a následně jsou využity jako zdroj energie. Používá se zejména jako univerzální sladidlo a konzervační činidlo. Pěstování cukrové řepy a výroba cukru mají na území České republiky dlouholetou tradici. Šlechtěné odrůdy cukrové řepy obsahují mezi 15 - 20 % sacharózy. Obsah cukru závisí na klimatických podmínkách, odrůdě a způsobu skladování. Dalším průmyslovým zdrojem sacharózy je cukrová třtina. V menším měřítku se ve světě využívají jako zdroj sacharózy i jiné rostliny (datlový cukr, palmový cukr, javorový cukr a čirokový cukr). Sacharóza se tradičně používá v domácnostech ke slazení kávy a čaje, při pečení a vaření a ve velkém měřítku se vyskytuje v průmyslově vyráběných potravinách (sladké pečivo, sirupy, limonády, čokoláda, sladkosti, sušenky, zmrzliny, džemy a kompoty, cukrářské výrobky). Spotřeba cukru v České republice je poměrně vysoká (asi 40 kg na osobu za rok), přičemž konzumace by neměla přesáhnout 18 kg na osobu za rok. Velká spotřeba cukru má negativní vliv na lidské zdraví. Způsobuje zvýšenou kazivost zubů a podporuje obezitu. Nadměrná konzumace sacharózy není vhodná také z důvodu, že obsahuje pouze minimální množství vitaminů a minerálních látek. V průmyslu se sacharóza využívá jako fermentační substrát pro výrobu ethanolu, droždí, organických rozpouštědel, kyseliny citronové a kyseliny mléčné a uplatňuje se při výrobě léčiv [7, 8, 12].
26
2.5 Optická emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem Díky vynikajícím analytickým vlastnostem představuje ICP-OES v praxi značně rozšířenou metodu. Schéma přístroje je na Obrázku 7. Technika je vhodná zejména pro analýzu vod, půd, odpadů a složek životního prostředí. Našla uplatnění v chemickém průmyslu, zemědělství, geologii, kontrole životního prostředí, metalurgii a průmyslu stavebních hmot. Obecně je technika vhodná pro analýzu vzorků s velkou variabilitou matrice a vzorků, ve kterých je potřeba stanovit více než šest prvků. Mezi přednosti ICP-OES patří možnost multielementární stopové analýzy, lineární závislost intenzity emise na koncentraci v rozsahu až pěti řádů, dobré detekční limity a možnost analýzy některých nekovových prvků a organických sloučenin. Hlavní nevýhodou je velká spotřeba argonu. Indukčně vázané plazma představuje také vhodný zdroj iontů pro hmotnostní spektrometrii. ICP-MS spojuje výhody obou technik [13, 14].
Obrázek 7: Schéma ICP-OES [15].
2.5.1 Princip metody Optická emisní spektrometrie je založena na měření záření emitovaného atomy nebo ionty v excitovaném stavu, které vzniká jejich zářivou deexitací. Záření vzniká jako důsledek přechodu valenčních elektronů z vyšších energetických stavů na nižší hladiny. Excitace atomů vzorku se dosáhne zahřátím na vysoké teploty v budícím zdroji (termickým buzením) [14].
27
2.5.2 Zavádění vzorku do plazmatu V praxi se ICP-OES nejčastěji využívá pro analýzu roztoků. Analýza pevných látek vyžaduje předchozí převedení vzorku do roztoku například rozpuštěním v silné kyselině. Pomocí peristaltického čerpadla je vzorek transportován do zmlžovače. Průtoky se pohybují obvykle v rozmezí 1 - 2 ml·min-1. Lze použít pneumatické zmlžovače se sacím účinkem (např. typ Meinhard) nebo bez sacího účinku, které jsou vhodné pro viskóznější kapaliny a vzorky s vysokým obsahem solí (tzv. zmlžovače Babingtonova typu). Aerosol vzorku vytvořený ve zmlžovači je transportován do mlžné komory a následně tryskou injektoru do plazmatu. V mlžné komoře dochází k odloučení větších částic aerosolu, které nepříznivě ovlivňují analytické vlastnosti [13, 14, 16]. 2.5.3 Plazmová hlavice Plazmové hlavice jsou vyrobeny ze tří soustředných křemenných trubic. Trubice jsou umístěny uvnitř měděné indukční cívky tvořené 2 - 6 závity chlazenými vodou. Jako plazmový plyn se používá snadno ionizovatelný argon. U moderních přístrojů se spotřeba argonu pohybuje kolem 12 l·min-1 a průtok jednotlivých plynů je přesně hlídán počítačem. Nosný plyn ve vnitřní trubici vytváří centrální kanál a vnáší aerosol vzorku do plazmatu. Plazmový plyn v prostřední trubici stabilizuje výboj. Vnější trubicí proudí chladící plyn [13, 14, 16]. 2.5.4 Vznik indukčně vázaného plazmatu Nejrozšířenějším typem výboje je argon-argonové plazma (Ar/Ar plazma), ale v malé míře se využívá také argon-dusíkové plazma (Ar/N2 plazma). Plazma je definována jako vysoce ionizovaný plyn obsahující dostatečnou koncentraci elektricky nabitých částic, přičemž počet kladných a záporných iontů je stejný. K přeměně plynu na plazma je nutné dodat dostatečného množství energie, která převyšuje ionizační energii atomů. Toho se zpravidla dosáhne zahřátím na teplotu několika 1000 K. Indukčně vázané plazma vzniká v proudu argonu v plazmové hlavici. Výboj je iniciován vysokofrekvenčním jiskrovým výbojem z Teslova transformátoru. Elektrony jsou urychleny vysokofrekvenčním elektromagnetickým polem a při srážkách předávají svoji kinetickou energii argonu, který se zahřívá a ionizuje. Lavinovou ionizací vzniká nepřetržitý výboj, kterému je dodávána energie vysokofrekvenčním indukovaným proudem. Důležitý je také tvar plazmatu. Za vhodných podmínek získá plazma prstencový (toroidální tvar). Nejvyšší teplota je v prstenci (až 10 000 K). Středem prochází chladnější analytický kanál, kam je možné zavádět aerosol vzorku, aniž by se zhoršila stabilita plazmatu. Díky tomu jsou zajištěny dobré detekční limity a vysoká linearita kalibrací. V analytickém kanálu dochází k vypařování vzorku, atomizaci, ionizaci a excitaci volných atomů a iontů [13, 14, 16].
28
2.5.5 Optický systém Vznikající polychromatické záření vstupuje štěrbinou do optické části přístroje, kde je pomocí disperzního prvku rozloženo na záření monochromatické. Optická část zařízení je tvořena disperzním prvkem a soustavou rovinných a dutých zrcadel. Disperzní prvky využívají pro rozklad záření hranol nebo difrakci záření na odrazné mřížce. Na mřížku dopadá rovnoběžný svazek paprsků a v závislosti na vlnové délce dochází difrakcí k odrazu pod různými úhly. Z hlediska konstrukce se spektrometry dělí na sekvenční a simultánní. Sekvenční postupně snímají emisní spektrum tím, že měří intenzitu záření dopadajícího do výstupní štěrbiny a mění vlnovou délku pomocí otočného monochromátoru (provádí scan). Analýza jednotlivých prvků probíhá postupně. Nevýhodou je nižší rychlost analýzy, ale lze snímat libovolnou část emisního spektra. Simultánní spektrometry snímají intenzitu dopadajícího záření ve více výstupních štěrbinách současně. Výstupní štěrbiny jsou nastaveny na konkrétní vlnové délky. Výhodná je vysoká rychlost analýzy, ale lze analyzovat pouze prvky, na které je přístroj přednastaven. U sekvenčních přístrojů se disperzní prvek označuje jako monochromátor. Nejběžnější je uspořádání Czerny-Turner, které se skládá ze dvou konkávních zrcadel a otočné difrakční mřížky. U simultánního uspořádání se používá polychromátor konstrukce Paschen-Runge s pevnou difrakční mřížkou. Výstupní štěrbiny jednotlivých spektrálních čar a fotonásobiče jsou umístěny po obvodu Rowlandovy kružnice. Další typ disperzního zařízení představuje mřížkový Echelle monochromátor [14, 16]. 2.5.6 Detekce a vyhodnocení dat Pro detekci emisních spekter se používají fotonásobiče a liniové i plošné diodové detektory (tzv. diodová pole). Spektrometry jsou propojeny s řídícím počítačem, který provádí automatickou kontrolu všech parametrů (příkon, průtoky plynů, autosampler, otáčky peristaltického čerpadla, nastavení přesné vlnové délky) včetně vyhodnocení signálu. Emisní spektrum má čárový charakter. Při příslušných vlnových délkách jsou zaznamenávány spektrální čáry odpovídající jednotlivým přechodům. Poloha čar ve spektru (vlnová délka) charakterizuje kvalitativní složení vzorku a intenzita jednotlivých čar určuje koncentraci prvku ve vzorku (kvantitativní analýza) [14, 16].
29
2.6 Kapalinová chromatografie Kapalinová chromatografie je analytická technika, která umožňuje separaci směsi založenou na principu dělení látek mezi dvě fáze (mobilní a stacionární). Schéma kapalinového chromatografu je na Obrázku 8. Stacionární fáze může být nanesena v tenké vrstvě na skleněnou desku či hliníkovou fólii (tenkovrstvá chromatografie) nebo je tvořena sloupcem adsorbentu uzavřeným v koloně (kolonová chromatografie). Mobilní fázi představuje vhodná kapalina. Kapalinová chromatografie je vhodná zejména pro analýzu termicky labilních a špatně těkavých látek. V praxi se uplatňuje také ve spojení s hmotnostní spektrometrií (LC-MS). Podle mechanismu separace se kapalinová chromatografie dělí na adsorpční, rozdělovací, gelovou permeační a iontově výměnnou. Při adsorpční chromatografii na normálních fázích (NP-HPLC) má stacionární fáze vyšší polaritu než mobilní fáze. U chromatografie s obrácenými fázemi (RP-HPLC) je polarita fází opačná [17, 18].
Obrázek 8: Schéma HPLC [19]. 2.6.1 Doprava mobilní fáze a dávkování vzorků Mobilní fáze je uchovávána v zásobních lahvích vyrobených ze skla nebo polymerního materiálu. Rozpouštědlo nejprve projde přes speciální filtr, aby se odstranily případné částice nečistot, a obvykle je také odplyněno. Mobilní fáze je dopravována pomocí čerpacího systému, který může být ovládán manuálně nebo pomocí počítače. V kapalinové chromatografii se používají pístová a reciproční čerpadla. Často se využívá gradientová eluce, při které jsou smíchána dvě rozpouštědla (nebo i více rozpouštědel) v různém poměru. Vzorek je umístěn ve vialce a odtud je dávkován na kolonu pomocí dávkovací smyčky nebo automatického dávkovače (autosampleru) [17, 18]. 2.6.2 Kolony Kolony používané v kapalinové chromatografii mohou být vyrobeny z různých materiálů. Nejčastěji jsou z nerezové oceli, dále se používají kolony z tvrzeného skla a plastu. Materiál stacionární fáze bývá na bázi silikagelu nebo anorganických oxidů. Obvyklá délka kolony je 5 - 25 cm a vnitřní průměr se pohybuje od několika mikrometrů po několik milimetrů. Průtok mobilní fáze je obvykle v rozmezí nanolitrů až mililitrů za minutu za relativně vysokého tlaku. Termostat kolony udržuje v průběhu analýzy požadovanou teplotu [17, 18]. 30
2.6.3 Detekce Po separaci částic v koloně následuje jejich detekce. Vhodný detektor je vybrán na základě fyzikálně-chemických vlastností analyzovaných látek. V kapalinové chromatografii lze využít detektor spektrofotometrický, fluorescenční, refraktometrický, vodivostní a elektrochemický nebo se částice mohou detekovat pomocí hmotnostní spektrometrie. Následuje stručný popis detektorů použitých při analýzách popsaných v experimentální části práce [17, 18]. DAD Vhodná vlnová délka je zvolena na základě chemické struktury analyzované sloučeniny, tak aby bylo dosaženo maximální absorbance. Ultrafialové záření generované deuteriovou výbojkou prochází průtokovou celou a detekuje se intenzita paprsku. Spektrum je snímáno v průběhu celé analýzy fotodiodovým polem a absorbance se vypočítá podle Lambert-Beerova zákona. Detektor lze využít i při gradientových technikách [17, 18]. ELSD Používá se hlavně pro analýzu lipidů, sacharidů, polymerů a dalších látek, které jsou méně těkavé než mobilní fáze. Eluent z kolony je zmlžen na drobné kapičky inertním plynem (dusík o průtoku 0,4 až 1,5 l·min-1). Mobilní fáze se při zahřátí v evaporační komůrce vypaří a v optické cele se detekuje rozptyl světla pocházejícího ze zdroje záření na méně těkavých částicích. Jedná se o destruktivní techniku, proto musí být detektor zařazen jako poslední. Lze použít i gradientovou eluci [17, 20]. 2.6.4 Vyhodnocení dat Výstupem kapalinové chromatografie je chromatogram (soubor píků gaussovského tvaru). Poloha píku charakterizuje danou sloučeninu (kvalitativní analýza). Plocha píku je úměrná koncentraci analyzované látky ve vzorku (kvantitativní analýza). Moderní kapalinové chromatografy jsou vždy propojeny s počítačem, který zaznamenává naměřená data a zároveň umožňuje nastavení a kontrolu parametrů analýzy [18].
31
3 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST 3.1 Popis vzorků K analýze bylo použito sedm produktů vyrobených z plodů aronie (Aronia melanocarpa). Jednalo se o šťávy, sirupy, nektar a aroniové víno (Obrázek 9). Přehled a složení výrobků jsou uvedeny v Tabulce 2. Plody aronie použité k výrobě šťáv byly vypěstovány v okolí Štramberku v oblasti Podbeskydí. Podle výrobce pocházejí květy černého bezu použité na výrobu Aroniovo bezového sirupu z oblasti Podbeskydí a Poodří. Divoká brusinka pro Aroniovo brusinkovou 100% šťávu byla nasbírána v lesích východní Evropy. Produkty jsou vyrobeny pouze z čerstvých šťáv získaných lisováním plodů aronie za studena, nikoliv z koncentrátu. Mezi jednotlivými analýzami byly vzorky uchovávány v chladničce. Tabulka 2: Přehled analyzovaných vzorků. Vzorek Složení Aroniové víno aroniová šťáva, cukr 20 %, alkohol 10,8 %, koření, bez přidaných konzervantů, pasterováno Aroniová šťáva 100%
bez přidaných konzervantů, pasterováno
Aroniovo brusinková 100% šťáva
aronie 50 %, brusinka 50 %, bez přidaných konzervantů, pasterováno
Aroniovo bezový sirup
cukr 50 %, aroniová šťáva 33 %, výluh z květu černého bezu 16 %, kyselina citronová, pasterováno
Aroniový nektar
podíl ovocné složky min. 30 %, třtinový cukr 70 g/l, bez přidaných konzervantů, pasterováno
Aroniový sirup
třtinový cukr 50 %, aroniová šťáva 49 %, kyselina citronová, koření, bez přidaných konzervantů, pasterováno
Aroniový skorosirup
aronie 50 %, slazeno odpařenou jablečnou šťávou 50 %, bez přidaných cukrů a konzervantů, pasterováno
32
Obrázek 9: Analyzované vzorky. Zleva: 1. Aroniové víno, 2. Aroniová šťáva 100%, 3. Aroniovo brusinková 100% šťáva, 4. Aroniovo bezový sirup, 5. Aroniový nektar, 6. Aroniový sirup, 7. Aroniový skorosirup.
3.2 Laboratorní vybavení 3.2.1 Pomůcky
běžné laboratorní sklo a vybavení kádinky odměrné baňky s uzávěry plastové zkumavky třecí miska s tloučkem mikropipety (Biohit Proline, 20 - 200 μl a 100 - 1000 μl) mikrofiltry MCE Syringe Filter (velikost pórů 0,45 μm, průměr 13 mm) injekční stříkačky (Chirana, 5 ml) vialky a septa (objem 2 ml) zásobní láhve na mobilní fázi předvážky analytické váhy chladnička na uchování vzorků
33
3.2.2 Použité chemikálie
ultračistá deionizovaná voda vyrobená stanicí EGLA PureLab Classic redestilovaná voda standardy jednotlivých prvků Na, K, Ca, Mg, P, Fe, Mn, Zn, Cu (1 g·dm-3, Analytika Praha spol. s.r.o., Czech Republic) argon dusík technický 4.0 (Siad, Czech Republic) D-fruktóza (> 99,5 %, Carl Roth GmbH & Co. KG) D-glukóza bezvodá p.a. (Lachema, a.s., Czech Republic) sacharóza bezvodá p.a. (Lachema, a.s., Czech Republic) acetonitril (Ultra Gradient HPLC Grade, J.T. Baker®) methanol HPLC (> 99,9 %, Sigma-Aldrich) kyselina metafosforečná (VWR Prolabo Chemicals, Belgium) kyselina L-askorbová p.a. (RdH Laborchemikalien GmbH & Co. KG) dihydrogenfosforečnan draselný p.a. (Sigma-Aldrich, Germany) kalibrační pufry pH metru (pH 4,01 a 6,86)
3.2.3 Přístroje
optický emisní spektrometr s indukčně vázaným plazmatem (Ultima 2, Horiba Jobin Yvon, France) jednotka pro přípravu ultračisté deionizované vody EGLA PureLab Classic UV (Veolia Water Systems Ltd., UK) kapalinový chromatograf (Agilent 1260 Infinity, Agilent technologies; specifikace jednotlivých částí je uvedena v Tabulce 3) pH metr MPH 372
Tabulka 3: Sestava HPLC. Čerpadlo 1260 Infinity Quaternary Pump Autosampler 1260 Infinity Autosampler Termostat kolony 1290 Infinity Thermostatted Column Compartment Detektory 1260 Infinity Diode Array Detector 1260 Infinity Evaporative Light Scattering Detector
3.3 Stanovení prvků metodou ICP-OES 3.3.1 Příprava vzorků Vzorky byly vhodně naředěny v odměrných baňkách a přelity do plastových zkumavek, ze kterých byly dávkovány do přístroje pomocí autosampleru. Pro stanovení všech prvků kromě draslíku bylo použito desetinásobné ředění. Při analýze draslíku se vzorky ředily 25x.
34
3.3.2 Nastavení a kalibrace přístroje Nastavení optického emisního spektrometru a přehled vlnových délek, při kterých byly analyzované vzorky proměřeny, lze nalézt v Tabulce 4 a Tabulce 5. Kalibrační roztoky byly připraveny ředěním standardů jednotlivých prvků. Přístroj byl kalibrován v rozsahu 5 - 50 mg·l-1 pro draslík, 1 - 50 mg·l-1 pro vápník a sodík, 1 - 20 mg·l-1 pro hořčík, železo, fosfor a mangan a 0,1 - 5 mg·l-1 pro zinek a měď. Tabulka 4: Nastavení ICP-OES. Zmlžovač a mlžná komora typ Meinhard ve spojení s cyklonovou mlžnou komorou Tlak na zmlžovači 0,3 MPa Příkon generátoru 1 300 W Průtok plazmového plynu 13 l·min-1 Průtok pomocného plynu makroprvky (Ca, Na, K) 0,8 l·min-1 mikroprvky 0,2 l·min-1 Otáčky čerpadla 20 otáček za minutu Tabulka 5: Přehled vlnových délek. Prvek Vlnová délka [nm] Na 588,900 K 766,490 Ca 422,673 Mg 285,213 Fe 259,940
Prvek P Mn Zn Cu
Vlnová délka [nm] 213,618 257,610 206,191 324,750
3.4 Stanovení sacharidů metodou HPLC-ELSD 3.4.1 Příprava kalibrační řady Zásobní roztok o koncentraci 5 g·l-1 byl připraven rozpuštěním 250 mg standardů sacharidů (fruktóza, glukóza, sacharóza) v odměrné baňce o objemu 50 ml. Ředěním zásobního roztoku v odměrných baňkách o objemu 10 ml vznikla kalibrační řada s koncentracemi jednotlivých členů kalibrační řady 0,1; 0,5; 1 a 5 g·l-1. 3.4.2 Příprava vzorků. Vzorky byly naředěny do odměrných baněk o objemu 100 ml. Aroniové víno, šťávy a nektar se ředily stokrát. Sirupy a skorosirup měly vyšší hustotu a bylo nutné použít tisícinásobné ředění.
35
3.4.3 Analýza a vyhodnocení Analýzy byly provedeny na kapalinovém chromatografu s ELSD detekcí. Nastavení přístroje a podmínky měření jsou popsány v Tabulce 6. Ukázkové chromatogramy jsou uvedeny v Kapitole 8. Z každé vialky byly analyzovány tři nástřiky. Provedla se manuální integrace píků, čímž se získaly hodnoty plochy pod křivkou. Pro vyhodnocení byly použity průměry z naměřených hodnot. V programu Microsoft Excel byla vytvořena kalibrační křivka závislosti koncentrace na ploše píku s korelačním koeficientem větším než 0,99. Konečné koncentrace sacharidů v jednotlivých vzorcích byly vypočteny z rovnice přímky. Tabulka 6: Nastavení HPLC a podmínky měření. Analyzovaná látka Sacharidy (fruktóza, glukóza, sacharóza) Typ kolony Prevail™ Carbohydrate ES, 5μm, 250 x 4,6 mm (Grace) Mobilní fáze ACN : H2O = 75 : 25 Průtok mobilní fáze 1,5 ml·min-1 Teplota 30 °C Nástřik vzorku 10 μl Detektor ELSD teplota odpaření a zmlžení: 90 °C průtok dusíku: 1,49 l·min-1
3.5 Stanovení vitaminu C metodou HPLC-DAD 3.5.1 Příprava mobilní fáze Jako mobilní fáze byl použit pufr. Vodná fáze byla připravena rozpuštěním 13,6025 g dihydrogenfosforečnanu draselného v 900 ml redestilované vody. Následně se vodná fáze smíchala s methanolem v poměru 9 : 1. Mobilní fáze na proplach kolony od pufru se připravila smícháním devíti dílů redestilované vody s jedním dílem methanolu. 3.5.2 Příprava roztoku kyseliny metafosforečné Navážila se pevná kyselina metafosforečná o hmotnosti 6,8 g a rozdrtila se v třecí misce na jemný prášek. Prášek se rozpustil ve vodě a kvantitativně převedl do odměrné baňky o objemu 200 ml. 3.5.3 Příprava kalibrační řady Zásobní roztok byl připraven rozpuštěním 0,025 g standardu kyseliny L-askorbové připraveným roztokem kyseliny metafosforeční v odměrné baňce o objemu 25 ml, čímž vznikl roztok o koncentraci 1 g·l-1. Ředěním zásobního roztoku v odměrných baňkách se připravila kalibrační řada v rozsahu koncentrací 1; 10; 50 a 100 mg·l-1. 3.5.4 Příprava vzorků Vzorky nebylo nutné před analýzou ředit. Pomocí injekčních stříkaček byly přefiltrovány přes mikrofiltr a nadávkovány do vialek. 36
3.5.5 Analýza a vyhodnocení Analýzy byly provedeny na kapalinovém chromatografu s DAD detekcí. Nastavení přístroje a podmínky měření jsou popsány v Tabulce 7. Ukázkové chromatogramy jsou uvedeny v Kapitole 8. Z každé vialky byly analyzovány tři nástřiky. Provedla se manuální integrace píků, čímž se získaly hodnoty plochy pod křivkou. Pro vyhodnocení byly použity průměry z naměřených hodnot. V programu Microsoft Excel byla vytvořena kalibrační křivka závislosti koncentrace na ploše píku s korelačním koeficientem větším než 0,99. Konečné koncentrace vitaminu C v jednotlivých vzorcích byly vypočteny z rovnice přímky. Tabulka 7: Nastavení HPLC a podmínky měření. Analyzovaná látka Vitamin C Typ kolony Gemini 5μ C18 110A, 150 x 4,6 mm (Phenomenex) předkolona 0,5 cm Mobilní fáze vodný roztok KH2PO4 : CH3OH = 9 : 1 (pufr) Průtok mobilní fáze 1 ml·min-1 Teplota 30 °C Nástřik vzorku 10 μl Detektor DAD (λ = 254 nm)
3.6 Stanovení pH Přístroj byl nakalibrován pomocí kalibračních pufrů. Elektroda přístroje se ponořila do kádinky se vzorkem a po ustálení se odečetla hodnota pH z displeje přístroje.
37
4 VÝSLEDKY A DISKUZE 4.1 Elementární analýza Z hlediska složení by měla být nejvyšší koncentrace prvků v Aroniové šťávě 100%, protože ostatní výrobky obsahovaly nižší podíl šťávy z aronie. Přesto byl na minerální látky nejvíce bohatý Aroniový skorosirup, ve kterém je obsah téměř všech analyzovaných prvků výrazně vyšší než u ostatních produktů. Výrazný nárůst koncentrací minerálních látek ve zmiňovaném produktu je způsoben přídavkem odpařené jablečné šťávy. Naopak nízké hodnoty minerálních látek byly zaznamenány v Aroniovém nektaru, protože obsahoval nejnižší podíl šťávy z aronie. Obsah minerálních látek v aronii a následně ve výrobcích může být do určité míry ovlivněn typem půdy, množstvím srážek, podnebím a dalšími klimatickými faktory, odrůdou a stupněm zralosti při sklizni [8]. Přehled koncentrací analyzovaných prvků v jednotlivých výrobcích je uveden v Tabulce 8. Vápník Nejvyšší množství vápníku bylo naměřeno v Aroniovém skorosirupu (667 ± 23 mg·l-1). Nejméně vápníku obsahoval Aroniovo bezový sirup (200 ± 7 mg·l-1). Sodík Vysoká koncentrace sodíku byla obsažena v Aroniovém skorosirupu (278 ± 8 mg·l-1). Koncentrace sodíku v ostatních výrobcích byly o řád nižší. Nejméně sodíku obsahovala Aroniovo brusinková 100% šťáva (25,3 ± 0,8 mg·l-1). Draslík Obsah draslíku byl ve všech analyzovaných produktech poměrně vysoký. Draslík představoval ve všech výrobcích nejvíce zastoupenou minerální látku. Extrémně vysoká koncentrace draslíku byla naměřena v Aroniovém skorosirupu (5824 ± 221 mg·l-1). Výrobek byl doslazen odpařenou jablečnou šťávou, přičemž jablka obsahují 900 - 1400 mg·kg-1 draslíku [8]. Nejméně draslíku obsahoval Aronivý nektar (843 ± 32 mg·l-1). Železo Naměřené koncentrace železa se pohybovaly od 1,48 ± 0,03 mg·l-1 v Aroniovém nektaru do 10,8 ± 0,2 mg·l-1 v Aroniovém skorosirupu.
38
Tabulka 8: Naměřené koncentrace minerálních látek. Koncentrace prvků [mg·l-1] Vzorek Ca
Na
K
Fe
Mn
Mg
P
Zn
Cu
Aroniová šťáva 100%
417 ± 15
42 ± 1
2716 ± 103
5,5 ± 0,1
4,01 ± 0,09
140 ± 4
219 ± 6
0,91 ± 0,02
< LOD
Aroniovo brusinková 100% šťáva
305 ± 11
25,3 ± 0,8
1804 ± 69
3,53 ± 0,08
9,0 ± 0,2
100 ± 3
136 ± 4
1,09 ± 0,02
0,080 ± 0,002
Aroniovo bezový sirup
200 ± 7
28,6 ± 0,9
1037 ± 39
2,68 ± 0,06 2,16 ± 0,05
62 ± 2
101 ± 3
0,541 ± 0,013 0,060 ± 0,001
Aroniový nektar
250 ± 9
29,2 ± 0,9
843 ± 32
1,48 ± 0,03 1,79 ± 0,04
56 ± 1
68 ± 2
0,462 ± 0,014 0,030 ± 0,006
Aroniový sirup
319 ± 11
43 ± 1
1613 ± 61
3,61 ± 0,08 3,14 ± 0,07
89 ± 2
142 ± 4
0,80 ± 0,02
0,060 ± 0,001
Aroniový skorosirup
667 ± 23
278 ± 8
5824 ± 221
10,8 ± 0,2
242 ± 6
434 ± 12
1,08 ± 0,02
0,220 ± 0,004
3,79 ± 0,08
Mangan Vysoká hodnota manganu byla zaznamenána ve výrobku Aroniovo brusinková 100% šťáva (9,0 ± 0,2 mg·l-1). Hodnota více než dvakrát převyšuje obsah manganu v Aroniové šťávě 100%. Velké množství manganu obsahuje výrobek kvůli přídavku brusinek, protože brusinky představují dobrý zdroj manganu [21]. Nejnižší koncentrace manganu byla naměřena v Aroniovém nektaru (1,79 ± 0,04 mg·l-1). Hořčík Nejvíce hořčíku obsahoval Aroniový skorosirup (242 ± 6 mg·l-1), naopak nejméně hořčíku bylo obsaženo v Aroniovém nektaru (56 ± 1 mg·l-1). Fosfor Množství fosforu v jednotlivých produktech se pohybovalo od 68 ± 2 mg·l-1 v Aroniovém nektaru do 434 ± 12 mg·l-1 v Aroniovém skorosirupu. Zinek Nejvyšší hodnoty zinku byly naměřeny ve výrobcích Aroniovo brusinková 100% šťáva (1,09 ± 0,02 mg·l-1) a Aroniový skorosirup (1,08 ± 0,02 mg·l-1). V prvním případě byl vysoký obsah zinku způsoben přidanými brusinkami, které jsou dobrým zdrojem zinku [21], v případě Aroniového sirupu byl vyšší obsah zinku způsoben přídavkem odpařené jablečné šťávy použité k doslazení. Nejnižší koncentrace zinku se nacházela v Aroniovém nektaru (0,462 ± 0,014 mg·l-1). Měď Nejvíce mědi obsahoval Aroniový skorosirup (0,220 ± 0,004 mg·l-1). V Aroniové šťávě 100% bylo naměřené množství mědi pod limitem detekce. Z toho lze usuzovat, že aronie měď obsahuje pouze v zanedbatelném množství a do ostatních výrobků se tento prvek dostal použitím přísad. Ze všech analyzovaných minerálních látek byla měď zastoupena ve výrobcích v nejnižší koncentraci.
40
4.2 Sacharidy Dle očekávání obsahovaly nejvíce sacharidů aroniové sirupy a skorosirup, protože podle vyhlášky Ministerstva zemědělství č. 335/1997 Sb. musí sirup obsahovat více než 50 % hm. přírodních sladidel [22]. Skorosirup nedosahuje této hodnoty, proto výrobce zvolil vhodný název, aby dodržel legislativní předpisy. U ostatních výrobků bylo množství sacharidů nižší. Přehled naměřených koncentrací sacharidů v jednotlivých výrobcích je zobrazen v Tabulce 9. Tabulka 9: Naměřené koncentrace sacharidů. Vzorek
Koncentrace [g·l-1] Fruktóza
Glukóza
Sacharóza
58,853 ± 0,119
25,182 ± 0,112
65,020 ± 0,121
117,931 ± 0,131
38,094 ± 0,123
ND
67,315 ± 0,123
33,730 ± 0,111
ND
210,331 ± 0,121
148,117 ± 0,113
720,532 ± 0,127
5. Aroniový nektar
50,817 ± 0,127
27,475 ± 0,113
69,442 ± 0,130
6. Aroniový sirup
153,865 ± 0,117
136,924 ± 0,111
602,229 ± 0,121
7. Aroniový skorosirup
339,459 ± 0,120
183,777 ± 0,112
ND
1. Aroniové víno 2. Aroniová šťáva 100% 3. Aroniovo brusinková 100% šťáva 4. Aroniovo bezový sirup
Fruktóza Vysoký obsah fruktózy byl zjištěn v Aroniovém skorosirupu (339,459 ± 0,120 g·l-1). Vysoká hodnota byla způsobena přídavkem odpařené jablečné šťávy použité k oslazení. Jablka průměrně obsahují 7 - 14 % sacharidů, přičemž převládají monosacharidy fruktóza a glukóza [7]. Nejméně fruktózy obsahoval Aroniový nektar (50,817 ± 0,127 g·l-1). Glukóza Nejvíce glukózy obsahoval Aroniový skorosirup (183,777 ± 0,112 g·l-1). Stejně jako v případě fruktózy byla vysoká koncentrace glukózy způsobena oslazením odpařenou jablečnou šťávou. Nejnižší koncentrace glukózy byla zaznamenána v Aroniovém vínu (25,182 ± 0,112 g·l-1). Sacharóza Nejvyšší koncentrace sacharózy byla detekována ve výrobku s názvem Aroniovo bezový sirup (720,532 ± 0,127 g·l-1). Výrobek obsahuje ve složení 50 % cukru. Sacharóza byla zaznamenána pouze u doslazovaných produktů, přírodní šťávy sacharózu neobsahují.
41
4.3 Vitamin C Naměřené koncentrace vitaminu C v jednotlivých vzorcích se pohybovaly v rozmezí 4,088 ± 0,050 mg·l-1 u Aroniového vína do 36,184 ± 8,161 mg·l-1 u Aroniového sirupu. Přehled naměřených koncentrací vitaminu C v jednotlivých výrobcích je uveden v Tabulce 10. V odborné literatuře je aronie uváděna jako bohatý zdroj vitaminu C [1], nicméně naměřené koncentrace jsou překvapivě nízké. Nižší hodnoty vitaminu C jsou způsobeny jeho oxidací vzdušným kyslíkem, ke které dochází při zpracování, pasteraci a následně při skladování. Množství ztrát závisí na pH, teplotě, přívodu kyslíku a dalších faktorech [7, 8]. Tabulka 10: Naměřené koncentrace vitaminu C. Vzorek 1. Aroniové víno
Vitamin C [mg·l-1] 4,088 ± 0,050
2. Aroniová šťáva 100%
16,789 ± 0,506
3. Aroniovo brusinková 100% šťáva
11,727 ± 0,150
4. Aroniovo bezový sirup
8,806 ± 0,190
5. Aroniový nektar
5,882 ± 0,280
6. Aroniový sirup
36,184 ± 8,161
7. Aroniový skorosirup
24,075 ± 1,676
4.4 Stanovení pH Produkty z aronie vykazují kyselé pH, což je obvyklé i u jiných ovocných šťáv. Hodnoty pH se pohybovaly od 3,23 u Aroniovo brusinkové 100% šťávy do 3,73 u Aroniového vína. Hodnoty pH naměřené v jednotlivých vzorcích jsou uvedeny v Tabulce 11. Literatura udává pH aroniové šťávy v rozmezí 3,3 - 3,9. Kyselé pH je způsobeno organickými kyselinami. Hlavní kyseliny obsažené v aronii jsou kyselina L-jablečná a kyselina citronová. Dále obsahuje také kyselinu jantarovou, šikimovou a isocitronovou [5]. Nejvíce kyselin je obsaženo v nezralém ovoci, při dozrávání obsah kyselin klesá [23]. Do dvou výrobků (Aroniovo bezový sirup a Aroniový sirup) byla kyselina citronová přidána při výrobě, protože je uvedena ve složení. Tabulka 11: Naměřené hodnoty pH. Vzorek
pH
1. Aroniové víno
3,73
2. Aroniová šťáva 100%
3,70
3. Aroniovo brusinková 100% šťáva
3,23
4. Aroniovo bezový sirup
3,42
5. Aroniový nektar
3,72
6. Aroniový sirup
3,58
7. Aroniový skorosirup
3,45
42
4.5 Porovnání dat s odbornou literaturou V následující tabulce (Tabulka 12) jsou porovnána data získaná experimentálně s údaji uvedenými v odborné literatuře [5]. Analyzovaný vzorek Aroniové šťávy 100% byl srovnán s plody aronie, čerstvě lisovanou aroniovou šťávou a pasterovanou šťávou. Tabulka 12: Porovnání experimentálních dat s odbornou literaturou [5]. Plody [mg·kg-1]
Čerstvě lisovaná šťáva
Pasterovaná šťáva
Aroniová šťáva 100% (pasterováno)
Fruktóza
–
38
37
117,931 ± 0,131
Glukóza
–
41
40
38,094 ± 0,123
ND
ND
ND
ND
137
200
ND
16,789 ± 0,506
Na
26
5
5,7
42 ± 1
K
2180
2850
1969
2716 ± 103
Ca
322
150
185
417 ± 15
Mg
162
140
160
140 ± 4
Fe
9,3
2-8
0,4
5,5 ± 0,1
Zn
1,47
0,8 - 2,5
0,6
0,91 ± 0,02
Sacharidy [g·l-1]
Sacharóza Vitamin C [mg·l ] -1
Minerální látky [mg·l-1]
Poznámka: Koncentrace některých minerálních látek je v pasterované šťávě vyšší než v čerstvě lisované, protože se jedná o rozdílné výrobky. Množství glukózy v Aroniové šťávě 100% je srovnatelné s údaji udávanými v literatuře. Koncentrace fruktózy je však v analyzovaném produktu výrazně vyšší. Obsah monosacharidů v ovoci se zvyšuje během zrání. Kolísá v závislosti na druhu a odrůdě ovoce, stupni zralosti, klimatických podmínkách (teplota, množství slunečního záření a vodních srážek), podmínkách skladování a zpracování [8, 23]. Sacharóza nebyla detekována ani v plodech aronie ani ve šťávách. Fruktóza a glukóza se vyskytují ve všech druzích ovoce, sacharóza pouze v některých [23]. Ve srovnání s pasterovanými produkty obsahují plody aronie a čerstvě lisovaná šťáva výrazně více vitaminu C. Aroniová šťáva 100% obsahovala pouze 16,789 mg·l-1 vitaminu C, v další pasterované šťávě nebyl vůbec detekován. Z toho lze usuzovat, že proces pasterace a následné skladování má na koncentraci vitaminu C negativní vliv a výrazně snižuje jeho množství. Koncentrace draslíku, hořčíku, železa a zinku naměřené v Aroniové šťávě 100% jsou srovnatelné s hodnotami udávanými v odborné literatuře. Vyšší koncentrace, než udává odborná literatura, byly zaznamenány u sodíku a vápníku.
43
5 ZÁVĚR Aronie představuje bohatý zdroj makroprvků a z hlediska obsahu minerálních látek je zajímavým produktem pro spotřebitele. Samotné plody aronie nejsou kvůli vysokému obsahu tříslovin a natrpklé chuti příliš vhodné k přímé konzumaci ve větším množství, proto se hledají nové způsoby jak vylepšit senzorické vlastnosti. Jednu z možností představuje výroba aroniových šťáv a sirupů, které mají příznivější chuť a jsou tak pro spotřebitele lákavější než čerstvé plody. Cílem experimentální části práce bylo stanovení koncentrací vybraných minerálních látek, sacharidů, vitaminu C a pH v sedmi výrobcích z aronie. Jednalo se o šťávy, sirupy, nektar a aroniové víno poskytnuté soukromým výrobcem. Koncentrace minerálních látek byly stanoveny optickou emisní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem. Všechny analyzované výrobky představují velmi dobrý zdroj makroelementů, vysoké byly zejména naměřené koncentrace draslíku. Jako nejlepší produkt z hlediska obsahu minerálních látek byl vyhodnocen Aroniový skorosirup, který obsahoval nejvyšší koncentrace všech analyzovaných minerálních látek s výjimkou manganu a zinku. Aroniový nektar vykazoval nejnižší koncentraci draslíku, železa, manganu, hořčíku, fosforu a zinku. Výrobky obsahovaly 200 - 667 mg·l-1 vápníku, 25,3 - 278 mg·l-1 sodíku, 843 - 5824 mg·l-1 draslíku, 1,48 - 10,8 mg·l-1 železa, 1,79 - 9,0 mg·l-1 manganu, 56 - 242 mg·l-1 hořčíku, 68 - 434 mg·l-1 fosforu, 0,462 - 1,09 mg·l-1 zinku a 0,030 - 0,220 mg·l-1 mědi. V Aroniové šťávě 100% nebylo možné stanovit koncentraci mědi, protože se pohybovala pod limitem detekce. Na koncentraci minerálních látek měly vliv také použité přísady. Přídavek odpařené jablečné šťávy do Aroniového skorosirupu se projevil vysokými koncentracemi všech analyzovaných prvků. Brusinky přidané do Aroniovo brusinkové 100% šťávy způsobily nárůst koncentrací manganu a zinku. Získané výsledky z analýzy Aroniové šťávy 100% byly porovnány s údaji dostupnými v odborné literatuře. Koncentrace draslíku, hořčíku, železa a zinku byly srovnatelné s již publikovanými výsledky. Vyšší koncentrace, než udává odborná literatura, byly zaznamenány u sodíku a vápníku. Konzumací 100 ml jednotlivých výrobků lze získat přibližně 2 - 6,7 % DDD vápníku, 0,5 - 5,3 % DDD sodíku, 2,8 - 19,4 % DDD draslíku, 1,2 - 8,6 % DDD železa, 5,1 - 25,6 % DDD manganu, 1,7 - 7,4 % DDD hořčíku, 0,7 - 4,3 % DDD fosforu, 0,4 - 0,9 % DDD zinku a 0,1 - 0,9 % DDD mědi pro dospělé. Pro analýzu sacharidů byla zvolena kapalinová chromatografie s ELSD detekcí. Výrobky obsahovaly 50,817 - 339,459 g·l-1 fruktózy, 25,182 - 183,777 g·l-1 glukózy -1 a 65,020 - 720,532 g·l sacharózy. Nejvyšší koncentrace sacharidů byly zaznamenány ve výrobcích s označením sirup a skorosirup. Fruktóza a glukóza byly obsažené ve všech výrobcích. Sacharózu plody aronie neobsahují, protože byla detekována pouze ve výrobcích doslazovaných cukrem. 44
Pro analýzu vitaminu C byla zvolena kapalinová chromatografie s DAD detekcí. V jednotlivých výrobcích byly naměřeny koncentrace vitaminu C v rozmezí 4,088 - 36,184 mg·l-1, přičemž nejnižší koncentrace byla stanovena v Aroniovém vínu a nejvyšší v Aroniovém sirupu. Konzumací 100 ml jednotlivých výrobků lze získat přibližně 0,4 - 3,6 % doporučené denní dávky vitaminu C pro dospělé. Množství vitaminu C ve výrobcích bylo sníženo v důsledku pasterace a skladování. Lepší zdroj vitaminu C představují plody aronie a čerstvě lisovaná šťáva. Hodnoty pH byly stanoveny v jednotlivých výrobcích v rozmezí 3,23 - 3,73. Kyselé pH je způsobeno organickými kyselinami, které se přirozeně vyskytují v plodech aronie. Jedná se zejména o kyselinu L-jablečnou a kyselinu citronovou. Do dvou výrobků byla kyselina citronová přidána jako přísada při výrobě.
45
6 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ [1]
FLOWERDEW, Bob [z angličtiny přeložili Jan Hošek, Ivan HORÁČEK, Jiří SÁDLO a Lucie VLČKOVÁ]. Ovoce: velká kniha plodů. Praha: Volvox Globator, 1997. ISBN 80-720-7052-5.
[2]
DOLEJŠÍ, Antonín, Vladimír KOTT a Lubomír ŠENK. Méně známé ovoce. Vyd. 1. Praha: Zemědělské nakladatelství Brázda, 1991, 149 s., 16 s. obr. příloh. Zahrádka. ISBN 80-209-0188-4.
[3]
VĚTVIČKA, Václav, Miroslav PINC, Anna SKOUMALOVÁ a Vlasta MATOUŠOVÁ. Okrasné keře. Vyd. 1. Praha: X-Egem, 1995. ISBN 80-853-9574-6.
[4]
KOBLÍŽEK, Jaroslav. Jehličnaté a listnaté dřeviny našich zahrad a parků. 2. rozš. vyd. Tišnov: Sursum, 2006, 551 s. ISBN 80-732-3117-4.
[5]
KULLING, Sabine a Harshadai RAWEL. Chokeberry (Aronia melanocarpa) – A Review on the Characteristic Components and Potential Health Effects. Planta Medica [online]. 2008, 74(13), 1625-1634 [cit. 2016-05-02]. DOI: 10.1055/s-0028-1088306. ISSN 0032-0943. Dostupné z: https://www.thieme-connect.de/products/ejournals/pdf/10.1055/s-0028-1088306.pdf
[6]
VELÍŠEK, Jan a Jana HAJŠLOVÁ. Chemie potravin. II. Rozš. a přeprac. 3. vyd. Tábor: OSSIS, 2009, xx, 623 s. ISBN 978-80-86659-17-6.
[7]
STRATIL, Pavel. ABC zdravé výživy. Vyd. 1. Brno: P. Stratil, 1993, v, 345 s. ISBN 80-900-0298-6.
[8]
VELÍŠEK, Jan a Jana HAJŠLOVÁ. Chemie potravin. I. Rozš. a přeprac. 3. vyd. Tábor: OSSIS, 2009, xxii, 580 s. ISBN 978-80-86659-17-6.
[9]
ROEDIGER-STREUBEL, Stefanie. Minerální látky a stopové prvky. Praha: I. Železný, 1997. Knížky dostupné každému. ISBN 80-237-3490-3.
[10]
MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2000. ISBN 80-718-2057-1.
[11]
VODRÁŽKA, Zdeněk. Biochemie. 2. opr. vyd. Praha: Academia, 1996. ISBN 80-200-0600-1.
[12]
KADLEC, Pavel, Karel MELZOCH a Michal VOLDŘICH. Přehled tradičních potravinářských výrob: technologie potravin. Ostrava: Key Publishing, 2012. Monografie (Key Publishing). ISBN 978-80-7418-145-0.
[13]
SOMMER, Lumír. Optická emisní spektrometrie v indukčně vázaném plazmatu a vysokoteplotních plamenech. Praha: Academia, 1992. Pokroky chemie. ISBN 80-200-0215-4.
46
[14]
ČERNOHORSKÝ, Tomáš a Pavel JANDERA. Atomová spektroskopie. Pardubice: Univerzita Pardubice, 1997, 218 s. ISBN 80-7194-114-X.
[15]
Simultaneous Determination of Manganese and Nickel in Steel by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry. Analytical Chemistry Lab Manual [online]. [cit. 2016-05-03]. Dostupné z: http://sites.cord.edu/chem-330-lab-manual/experiments/icp-aes
[16]
NĚMCOVÁ, Irena, Petr RYCHLOVSKÝ a Ludmila ČERMÁKOVÁ. Spektrometrické analytické metody I. Praha: Karolinum, 1997, 166 s. ISBN 80-7184-365-2.
[17]
NOLLET, Leo M. L. a Fidel TOLDRÁ. Food analysis by HPLC. 3rd ed. Boca Raton, FL: CRC Press, 2013. ISBN 978-143-9830-840. Dostupné také z: https://books.google.cz/books?id=yBEeEqzGCnsC&printsec=frontcover&dq=hplc&hl=cs&sa=X&r edir_esc=y#v=onepage&q=hplc&f=false
[18]
SOMMER, Lumír. Základy analytické chemie II. Brno: Vutium, 2000, 347 s. ISBN 80-214-1742-0.
[19]
CZAPLICKI, Sylwester. Chromatography in Bioactivity Analysis of Compounds. Column Chromatography [online]. InTech, 2013 [cit. 2016-05-03]. DOI: 10.5772/55620. ISBN 978-953-511074-3. Dostupné z: http://www.intechopen.com/books/column-chromatography/chromatographyin-bioactivity-analysis-of-compounds
[20]
DOUŠA, Michal. ELSD - detektor. HPLC.cz [online]. [cit 2016-05-03]. Dostupné z: www.hplc.cz
[21]
SIMMONDS, Monique S. J. a Victor R. PREEDY. Nutritional Composition of Fruit Cultivars. Academic press, 2015, 796 s. ISBN: 978-012-4080-645. Dostupné také z: https://books.google.cz/books?id=r4bVBQAAQBAJ&pg=PA191&dq=cranberry+source+of+zinc&h l=cs&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=cranberry%20source%20of%20zinc&f=false
[22]
ČESKO. MINISTERSTVO ZEMĚDĚLSTVÍ. Vyhláška č. 335/1997 Sb., kterou se provádí § 18 písm. a), d), h), i), j) a k) zákona č. 110/1997 Sb., o potravinách a tabákových výrobcích a o změně a doplnění některých souvisejících zákonů pro nealkoholické nápoje a koncentráty k přípravě nealkoholických nápojů, ovocná vína, ostatní vína a medovinu, pivo, konzumní líh, lihoviny a ostatní alkoholické
nápoje,
kvasný
ocet
a
droždí.
1997.
Dostupné také
z:
https://www.zakonyprolidi.cz/cs//1997-335 [23]
HANOUSEK, Miloš. Domácí výroba moštů. Praha: Grada, 2006. Česká zahrada. ISBN 80-2471445-0. Dostupné také z: https://books.google.cz/books?id=ysNZzqB5aJcC&pg=PA11&dq=zr%C3%A1n%C3%AD+ovoce& hl=cs&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=zr%C3%A1n%C3%AD%20ovoce&f=false
47
7 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ ACN AMP ATP CNS DAD DDD DNA ELSD FAD GTP HPLC ICP-MS ICP-OES LC-MS LOD NAD ND NP-HPLC RNA RP-HPLC
acetonitril adenosinmonofosfát adenosintrifosfát centrální nervová soustava Diode Array Detector (detektor s diodovým polem) doporučená denní dávka deoxyribonukleová kyselina Evaporative Light Scattering Detector flavinadenindinukleotid guanosintrifosfát High Performance Liquid Chromatography (vysokoúčinná kapalinová chromatografie) Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem) Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (optická emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem) Liquid Chromatography Mass Spectrometry (kapalinová chromatografie s hmotnostním spektrometrem) limit of detection (limit detekce) nikotinamidadenindinukleotid nedetekováno normal phase HPLC (kapalinová chromatografie s normálními fázemi) ribonukleová kyselina reversed phase HPLC (kapalinová chromatografie s obrácenými fázemi)
48
8 PŘÍLOHY Příloha 1: Ukázkové chromatogramy z analýzy sacharidů.
Obrázek 1: Chromatogram standardů sacharidů (koncentrace 1 g·l-1), 1. fruktóza (retenční čas 4,67 min.), 2. glukóza (6,00 min.), 3. sacharóza (8,19 min.)
Obrázek 2: Chromatogram vzorku (Aroniový skorosirup), 1. fruktóza, 2. glukóza.
49
Příloha 2: Ukázkové chromatogramy z analýzy vitaminu C.
Obrázek 1: Chromatogram standardu vitaminu C (koncentrace 50 mg·l-1), 1. kyselina metafosforečná (rozpouštědlo), 2. kyselina L-askorbová (retenční čas 1,98 min.)
Obrázek 2: Chromatogram vzorku (Aroniová šťáva 100%), 1. kyselina L-askorbová.
50
