Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie
Antinutriční látky v potravinách Bakalářská práce
Vedoucí práce:
Vypracovala:
Prof. RNDr. Bořivoj Klejdus, Ph.D.
Tereza Kácalová
Brno 2012
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Antinutriční látky v potravinách vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.
V Brně dne 18. 4. 2012
………………………………. podpis
PODĚKOVÁNÍ Ráda bych poděkovala vedoucímu mé bakalářské práce panu Prof. RNDr. Bořivoji Klejdusovi, Ph.D. za cenné rady a materiály, které mi poskytl během zpracovávání bakalářské práce. Dále bych chtěla poděkovat mé rodině za podporu v průběhu dosavadního studia.
ABSTRAKT Má bakalářská práce na téma Antinutriční látky v potravinách pojednává o látkách vyskytujících se v živočišných a zvláště v rostlinných produktech. V této práci jsou vyjmenovány antinutriční látky a faktory, které ovlivňují využitelnost látek, vstřebatelnost nebo metabolismus živin. Látky jsou zařazeny do skupin na základě chemické struktury nebo inhibované živiny. U jednotlivých antinutričních látek je popisována jejich struktura, výskyt v potravinách a možné pozitivní či negativní účinky. V práci je také uvedeno, jakým způsobem lze snížit koncentraci daných látek v surovině nebo jak omezit nežádoucí účinky. Vliv na organismus je různý. Většinou antinutriční látky způsobují deficit základních živin, vitamínů či minerálů. Tento stav dále způsobuje řadu potíží, onemocnění a může vést až k závažným poruchám organismu. Vliv antinutričních látek je předmětem výzkumů, které by měli objasnit jejich komplexní účinky na zdraví člověka. Klíčová slova: potraviny, inhibitory, antinutriční faktory, výživa, enzymy, zdraví člověka.
ABSTRACT My bachelor thesis Antinutritional substances in food discusses the substances occurring in animal and plant products in particular. In this work enumerated Antinutritional constituents and factors that affect the usability of substances, absorption or metabolism of nutrients. Substances are classified into groups based on chemical structure or inhibited nutrients. For each antinutrients is described a structure, occurences in foods, possible positive or negative effects. The work is also showing how to reduce the concentration of the substance in the material or to reduce side effect. Impact on the body is different. Mostly cause Antinutritional constituents deficiency of essential nutrients, vitamins and minerals. This situation also causes many problems, diseases and leads to serious disturbances in the body. The issue of antinutritional substances is topics of research, which should clarify their complex effects on human health.
Keywords: foodstuff, inhibitors, antinutrient factor, nutrition, enzymes, human health.
OBSAH 1
Úvod ........................................................................................................................ 8
2
Cíl práce .................................................................................................................. 9
3
Literární Rešerše ................................................................................................... 10 3.1
Antinutriční látky .......................................................................................... 10
3.1.1
Faktory ovlivňující vliv antinutričních látek ............................................. 11
3.1.2
Působení na organismus ............................................................................ 11
3.2
Inhibitory enzymů.......................................................................................... 12
3.2.1
Inhibitory proteas ....................................................................................... 12
3.2.2
Inhibitory sacharas ..................................................................................... 16
3.3
Antiminerálie ................................................................................................. 16
3.3.1
Kyselina šťavelová .................................................................................... 17
3.3.2
Kyselina fytová .......................................................................................... 18
3.3.3
Glukosinoláty ............................................................................................. 19
3.4
Antivitaminy .................................................................................................. 24
3.4.1
Antivitamin A ............................................................................................ 26
3.4.2
Antivitamin K ............................................................................................ 26
3.4.3
Antithiaminový faktor ............................................................................... 27
3.4.4
Antiriboflavinový faktor ............................................................................ 27
3.4.5
Antiniacinový faktor .................................................................................. 27
3.4.6
Antipyridoxinový faktor ............................................................................ 28
3.4.7
Antibiotinový faktor .................................................................................. 28
3.4.8
Antivitamin C ............................................................................................ 28
3.5
Sacharidy ....................................................................................................... 29
3.5.1
α-galaktosidy ............................................................................................. 29
3.5.2
Antinutriční polysacharidy ........................................................................ 30
3.6
Glykosidy....................................................................................................... 31
3.6.1
Kukurbtaceiny............................................................................................ 32
3.6.2
Glukosinoláty ............................................................................................. 32
3.6.3
Kyanogenní glykosidy ............................................................................... 32
3.6.4
Saponiny .................................................................................................... 33
3.6.5
Fytoestrogeny ............................................................................................ 33
3.7
Látky obsahující v molekule dusík ................................................................ 35
3.7.1
Alkaloidy ................................................................................................... 35
3.7.2
Lektiny ....................................................................................................... 38
3.7.3
Toxické aminokyseliny .............................................................................. 39
3.8
Anorganické antinutriční látky ...................................................................... 40
3.8.1
Křemík a jeho sloučeniny .......................................................................... 40
3.8.2
Dusičnany .................................................................................................. 41
3.8.3
Dusitany ..................................................................................................... 41
3.9
Rostlinné fenoly............................................................................................. 42
3.9.1
Alkylresorcinoly ........................................................................................ 42
3.9.2
Třísloviny ................................................................................................... 43
3.9.3
Lignin ......................................................................................................... 44
3.10
Další antinutriční látky .................................................................................. 44
3.10.1
Rezidua pesticidů ................................................................................... 44
3.10.2
Mykotoxiny ............................................................................................ 45
3.10.3
Nitrosaminy............................................................................................ 48
3.10.4
Biogenní aminy ...................................................................................... 48
4
Závěr ..................................................................................................................... 50
5
Seznam zrdojů ....................................................................................................... 51
6
Seznam obrázků .................................................................................................... 54
7
Seznam tabulek ..................................................................................................... 55
1 ÚVOD Potraviny se primárně skládají ze základních živin, minerálů a vitamínů důležitých pro správnou funkci organismu. Spolu s nimi se vyskytují nebo je doprovázejí látky, které jejich biologickou dostupnost a využitelnost snižují. Mezi tyto látky se řadí inhibitory enzymů, látky interferující s metabolismem vitaminů, antiminerálie a další. Pomocí mechanismů jako je inhibice, vázání látek do komplexů či vytváření nevyužitelných produktů dochází k nežádoucím změnám. Snižuje se nutriční hodnota potravin, což může vést k deficitu daného prvku či živiny v organismu. Důsledkem mohou být metabolické poruchy, fyziologické změny v organismu nebo různé choroby. Řada antinutričních látek má kromě inhibice schopnost negativně působit na organismus. Jde o toxicitu, karcinogenitu, teratogenitu a další zdraví škodlivé účinky. Antinutriční látky se většinou v potravinách vyskytují přirozeně. Možností, jak snížit obsah škodlivých látek nebo míru negativních účinků, je několik. Lze využít například šlechtění nebo různé technologické postupy během výroby potravin. Důvodem zájmu o problematiku antinutričních látek je fakt, že mohou nepříznivě ovlivnit lidské zdraví.
8
2 CÍL PRÁCE Cílem této bakalářské práce s názvem Antinutriční látky v potravinách je zpracovat získané informace o tomto tématu. Vyhledat potřebné zdroje a vytvořit literární rešerši na dané téma. V práci se věnuji významu antinutričních látek a jejich charakteristice. Popisuji chemickou strukturu a výskyt v daných potravinách. Důležitým bodem, kterému jsem se v práci věnovala, je schopnost těchto látek ovlivňovat organismus konzumenta, a to jak pozitivně, tak negativně. Tato schopnost totiž může vést až k poškození zdraví člověka. Také jsem zmínila možné způsoby eliminace antinutričních látek v potravinách a metody, které zmírňují negativní účinky na organismus.
9
3 LITERÁRNÍ REŠERŠE 3.1 Antinutriční látky Problematice antinutričních látek v potravinách obecně není věnováno mnoho pozornosti. Přitom jde o látky, které mohou v lidském organismu způsobovat značné problémy. Většinou se jedná o přirozenou součást potravin, která snižuje stravitelnost a využitelnost živin, a tím zhoršuje jejich celkovou výživovou hodnotu. Některé tyto látky způsobují poškození organizmu, dietetické poruchy nebo různá onemocnění. Doprovodným jevem některých z nich je toxicita. Antinutriční látky jsou buď běžnou a přirozenou složkou potravin nebo v potravinách vznikají během zpracování. Mohou být přidávány i záměrně. Antinutriční látky jsou složky potravin, které negativně působí na organismus tím způsobem, že snižují využitelnost přijímaných živin, mění je nebo rozkládají (KOPÁČOVÁ, 2007). Je těžké je konkrétně charakterizovat, protože jde o širokou škálu různých organických a anorganických látek. Důležitým činitelem jsou chemické, biologické a fyzikální faktory, které podněcují vnik těchto látek (PAVEL&SUCHÝ, 2004). Z hlediska toxicity, můžeme rozdělit látky na netoxické (např. vláknina, lignin), látky různě toxické (např. třísloviny, glykosidy a saponiny) a látky s vysokou toxicitou (např. alkaloidy, kyanogenní glykosidy). Mezi nejnebezpečnější se řadí látky se specifickou toxicitou. Jsou to látky hematotoxické (mají vliv na krvetvorbu), hepatotoxické (vliv na játra), nefrotoxické (vliv na ledviny), neurotoxické (vliv na nervovou soustavu), karcinogenní (iniciují vznik nádorů), teratogenní (působící na vývin plodu) nebo abortivní (iniciující potrat). Jedním z hlavních účinků je narušování metabolismu proteinů, tuků, sacharidů, vitaminů a minerálních látek (PAVEL&SUCHÝ, 2004). Obecně lze říci, že antinutriční látky ovlivňují utilizaci živin a jejich funkci a tím zapříčiňují deficit důležitých látek v těle. Mají negativní účinky na zdraví člověka, ale v určitých případech mohou mít i vliv pozitivní. Proto je zapotřebí jejich přesné působení objasnit a hodnotit jejich komplexní vliv na organismus (SUHAJ&KOVÁČ, 1996).
10
3.1.1 Faktory ovlivňující vliv antinutričních látek Vnitřní faktory jsou dány vnímavostí konkrétního jedince k daným látkám. Například děti jsou na tyto látky mnohem citlivější než dospělí jedinci. Svou roli sehrává pohlaví, fyziologický stav (těhotenství), vyčerpání organismu či patologický stav. V případech, kdy dojde k oslabení organismu, se může projevit vyšší citlivosti na tyto látky. Jako vnitřní faktor se může uplatnit i stres a psychický stav, který působící zátěž na člověka (SUCHÝ&STRAKOVÁ, 2004). Také vnější faktory mohou působit na biologickou účinnost antinutričních látek. Řadíme zde životní prostředí, klimatické podmínky nebo výživu člověka. Správná a vyvážená strava pozitivně ovlivňuje odolnost, kondici a celkový zdravotní stav. Naopak nezdravý životní styl, nedostatek základních živin a minerálů způsobuje oslabení organismu a může vést ke zvýšené vnímavosti. Podstatné je i množství přijaté antinutriční látky. Řadu látek ve vyšších dávkách považujeme za škodlivou, ale při snížení přijatého množství působí naopak pozitivně (jde např. o biogenní prvky, třísloviny, látky s estrogenními účinky). Důležitá je i doba, po kterou se antinutriční látky do organismu dostávají. Z tohoto hlediska jsou nebezpečné látky, které mají schopnost kumulace a v organismu dosahují až toxických koncentrací. Mám na mysli především toxické prvky (Pb, Cd, Hg atd.) a pesticidy (chlorované pesticidy, karbamáty apod.) Tyto látky se dostávají do lidského organismu i do organismu hospodářských zvířat, jejichž produkty jsou poté kontaminovány. Toxické látky se často hromadí v orgánech, svalové a tukové tkáni.
Všechny
uvedené
faktory
působí
na
organismus
komplexně
(SU-
CHÝ&STRAKOVÁ, 2004).
3.1.2 Působení na organismus Antinutriční látky působí fyziologické a morfologické změny na jednotlivých orgánových soustavách. V trávicí soustavě snižují stravitelnost živin z potravy. Takto působí vláknina, lignin, antienzymy apod. Některé látky dráždí sliznice trávicího traktu (glykosidy, saponiny). V trávicím traktu zvířat mohou látky vzájemně reagovat a vznikají toxické produkty, které se dostávají do živočišných produktů a ohrožují zdraví člověka. Příkladem jsou nitrozační látky (dusičnany, dusitany) reagující se sekundárními aminy nebo alkylamidy (produkty rozkladu bílkovin) za vzniku nitrosaminů. Ty se kumulují v mase, mléce a mají karcinogenní účinky (SUCHÝ&STRAKOVÁ, 2004). 11
Řada antinutričních látek se vstřebá do organismu a iniciuje patologické a patomorfologické změny tkání a orgánů (např. antivitaminy, alkaloidy). Některé látky ovlivňují přímo energetický metabolismus, metabolismus minerálních látek (kyselina fytová, kyselina šťavelová) nebo mohou ovlivňovat hormonální systém (fytoestrogeny). Pro lidský organismus jsou potencionálně nebezpečné jak rostlinné tak i živočišné potraviny, ve kterých se škodlivé látky kumulují (např. maso, tuk, tělní orgány). Riziko představuje i možná kontaminace produktů hospodářských zvířat, jako jsou mléko a vejce (SUCHÝ&STRAKOVÁ, 2004).
3.2 Inhibitory enzymů Inhibitory enzymů (také nazývané antienzymy), jsou látky, které se v potravinách vyskytují přirozeně nebo jako látky cizorodé. Mají schopnost inhibovat trávicí enzymy. Nejvýznamnější jsou inhibitory proteas (tzv. antiproteasy). Druhou skupinou jsou inhibitory sacharas (VELÍŠEK, 2009).
3.2.1 Inhibitory proteas Jsou to polypeptidy a bílkoviny vytvářející s proteolytickými enzymy stálé komplexy bez enzymatické aktivity (KALAČ&MÍKA, 1997). Proteasy trávicího traktu katalyzují štěpení molekuly proteinu na kratší řetězce a dále až na aminokyseliny. Proteolýza je důležitý proces v organismu živočichů, proto musí být regulovatelná. K tomu slouží přirozeně se vyskytující inhibitory proteas. Jsou různého původu a rozlišují se podle enzymu, který inhibují (HRAŠKA et al., 2006). Hlavními digestivními enzymy jsou pepsin, chymotrypsin a trypsin (KALAČ, 1999). Mají charakter proteinu nebo polypeptidu (VELÍŠEK, 2009). Inhibitory proteas můžeme rozdělit podle skupiny proseas na které působí. Inhibitory serinových proteas hrají významnou roli v ochraně rostlin. Inhibitory cysteinových proteas byly objeveny a popsány v řadě rostlinných druhů (např. u bramboru, avokáda nebo papáji). Nejvíc prozkoumaný inhibitor cysteinových proteas je oryzacystatin nacházející se v rýži. Inhibitory aspartátových proteas a metaloproteas jsou prozkoumány méně než předchozí skupiny. U rostlin byly popsány inhibitory metalo-karboxypeptidas u bramboru a rajčat a inhibitor cathepsin D u brambor (HRAŠKA et al., 2006). Trypsi12
nové inhibitory izolované z žita a prosa negativně ovlivňují stravitelnost proteinů (KOPÁČOVÁ, 2007). V sojových bobech působí inhibitory trypsinových enzymů jako ochranná látka proti hmyzu (MIKEŠ, 2008). Vyskytují se v některých rostlinných potravinách, hlavně v luštěninách, ale také v zelenině a obilovinách (KALAČ, 1999). Inhibitory trypsinu, chymotrypsinu a endogenních proteas jsou soustředěny v zárodku, škrobnatém endospermu a aleuronové vrstvě obilných zrn. V bramborách jsou uloženy v blízkosti klíčku (KALAČ&MÍKA,1997). V rostlinách slouží k ochraně rostlinných pletiv proti virům, bakteriím, houbám, hmyzu a živočichům. Chrání cytosol proti endogenním proteasám, které se uvolňují při porušení buněk. Mají zásobní funkci v období klíčení (VELÍŠEK, 2009). V poměrně vysokých koncentracích jsou přítomny v bramborách, kde pravděpodobně tvoří okolo 30 % celkových bílkovin (PRUGAR et al., 2008). Seznam základních inhibitorů proteas je uveden v tabulce č. 1. Tab. č. 1: Přehled základních rostlinných inhibitorů proteas (KALAČ&MÍKA, 1997). Působící na
Inhibované proteasy
Výskyt
skupinu serinových proteas
Označení inhibitoru
velmi rozšířené
trypsin, chymotrypsin, plasmin aj.
(EC 3. 4. 21)
Členění do skupin: 1) inhibitor trypsinu izolovaný
Kunitzův,
ze sóji
STI
2) inhibitor proteas ze sóji
Bowmanův-Birkův, BBI
3) inhibitor I z brambor
PI-I
4) inhibitor II z brambor
PI-II
5) inhibitor subtilisinu z ječmene 6) inhibitor papainu ze semen rodu tykev sulfhydrylových
pepsin, trombin aj.
semena Vinga spp.
katepsin D
brambory
metaloproteas
slinivkové karboxypeptidázy
brambory,
(EC 3. 4. 34)
AaB
rajčata
proteas (EC 3. 4. 22) kyselých proteas (EC 3. 4. 28)
13
Nejvýznamnější z hlediska výskytu a účinku jsou inhibitory serinových proteas. Dělí se na dvě základní skupiny inhibitorů: a) inhibitory Kunitzova typu - KI b) inhibitory Bowmanova-Birkova typu - BBI (VELÍŠEK, 2009).
3.2.1.1 Inhibitory Kunitzova typu Inhibitory Kunitzova typu mají v molekule dva disulfidové můstky, vykazují specifitu vůči trypsinu (VELÍŠEK, 2009). Jde o skupinu isoinhibitorů, jejichž relativní molekulová hmotnost je 18-24 kDa (KALAČ&MÍKA,1997). Hlavní složku tvoří bílkovina skládající se ze 181 zbytků aminokyselin. K interakci s trypsinem dochází mezi zbytky aminokyselin Arg 63 a Ile 64. Vzniklý komplex vzniká ve stechiometrickém poměru 1:1 (jedna molekula trypsinu reaguje s jednou molekulou inhibitoru). Vzniklý komplex je analogem komplexu enzym - substrát jen s tím rozdílem, že téměř nedisociuje na původní protein. Tento inhibitor se vyskytuje hlavně v rostlinných buněčných stěnách (KALAČ&MÍKA,1997). Patří zde také inhibitor ze sojových bobů (STI, z angl. Soybean Trypsin Inhibitor) s relativní molekulovou hmotností 18-24 kDa (VELÍŠEK, 2009).
3.2.1.2 Inhibitory Bowmanova-Birkova typu Inhibitory Bowmanovy-Birkovy patří k nejběžnějším inhibitorům. Nacházejí se v luštěninách, bramborech, obilovinách, pseudocereáliích a v dalších potravinách a surovinách (VELÍŠEK, 2009). Jde o polypeptid složený ze 71 aminokyselin, relativní molekulová hmotnost je 8 kDa (KALAČ&MÍKA,1997). Obsahují dvě vazebná místa v molekule, vykazují specifitu vůči trypsinu a chymotrypsinu. V jejich molekule je větší množství disulfidových můstku (VELÍŠEK, 2009). Díky nim je stabilní a odolný teplotě, kyselinám a hydroxidům (KALAČ&MÍKA,1997). V pohance obecné se vyskytuje inhibitor BTI (z angl. Buckwheat Trypsin Inhibitor), jedná se tři isoinhibitory, označované jako BTI-1 až BTI-3. Skládají se polypeptidového řetězce, který obsahuje 69 aminokyselin (VELÍŠEK, 2009). V bramborech mohou být inhibitory proteas zastoupeny až z 15-25 % z celkového obsahu rozpustných bílkovin. Dělí se do několika skupin, z nichž každá inhibuje jiný enzym. První skupina těchto enzymů (PI-I) inhibuje chymotrypsin, slabě trypsin, subti-
14
lisin a pronasu. Druhá skupina (PI-II) je efektivní vůči chymotrypsinu, u trypsinu jen částečně. Poslední skupina inhibitorů slinivkových karboxypeptidas je účinná vůči elastase, trypsinu a částečně i chymotrypsinu (KALAČ&MÍKA,1997). Označení PI (z angl. Potato Inhibitor) se dále dělí do několika skupin PI-I až PI-V. Možný je výskyt i v ječmeni, v bramborech a sóji. Inhibitor PI-I je polypeptid o relativní molekulové hmotnosti 8 kDa (VELÍŠEK, 2009). Tento inhibitor je přítomen ve všech subcelárních strukturách, které obsahují bílkoviny, dále v jádrech a méně v cytosolu (KALAČ&MÍKA,1997). Obdobné vlastnosti a strukturu mají inhibitory nacházející se v luštěninách (bobovité, Fabaceae). V cizrně beraní (Cicer arietinum) se nachází inhibitor CPI (z angl. Cow Pea Inhibitor), ve fazolu obecném (Phaseolus vulgarit) je inhibitor GBI (z angl. Garden Bean Inhibitor), ve fazolu měsíčním (Phaseolus lunatus) inhibitor LBI (z angl. Lima Bean Inhibitor), v podzemnici olejné (Arachis hypogaea) se vyskytuje inhibitor GI (z angl. Groundnut Inhibitor) Nejvýznamnější je obsah inhibitorů v sóji. Jde o inhibitor SBI (z angl. Soybean Inhibitor) (VELÍŠEK, 2009). Působení inhibitorů proteas na člověka není dosud zcela prozkoumáno, vychází se z výzkumů a znalostí získaných při výživě zvířat. Krmení zvířat syrovými nebo nedostatečně tepelně upravenými krmivy z luštěnin může zapříčinit poruchy (VELÍŠEK, 2009). Nejčastěji jde o poruchy růstu, hypertrofii (zbytnění pankreatu v důsledku zvětšení jednotlivých buněk), hyperplasii (zbytnění pankreatu zmnožením buněk). Tyto poruchy způsobuje vyšší sekrece trávicích enzymů (např. trypsinu, chymotrypsinu a elastasy). Příčinou možného zpomalení růstu je pravděpodobně endogenní ztráta aminokyselin. Ty jsou využity pro vznik těchto enzymů (LIENER, 1994). Následně přecházejí do exkrementů a pro syntézu svalových proteinů jsou nevyužitelné (VELÍŠEK, 2009). Při dlouhodobém působení narušují činnost slinivky, která proteasy produkuje (KALAČ, 1999). Za určitých okolností a dávkování mohou mít protikarcinogenní účinky (PRUGAR et al., 2008). Další možností využití těchto inhibitorů je léčení dermatitid (kožní onemocnění). Výzkumy se také zaměřují na jejich použití v boji proti obezitě. Hlavním efektem by měl být dříve nastupující pocit sytosti, který vede ke snížení přijatých kalorií a redukci hmotnosti (HANUSOVÁ&ČURN, 2007). Tepelným zpracováním potravin lze dosáhnout eliminace či snížení aktivity inhibitorů proteas. K důležitým faktorům v tomto procesu patří doba zahřívání, teplota, velikost částic potraviny a obsah vody (VELÍŠEK, 2009). Tepelná úprava potravin je nej15
běžnějším způsobem inaktivace inhibitorů proteas (KALAČ, 1999). U sójových bobů se používá proces nazývaný toastování. Dochází k inaktivaci inhibitorů působením vodní páry. Mezi další metody patří vaření, pražení, extruze, mikrovlnný ohřev a klíčení zralých sójových bobů. U sójových produktů určených pro lidskou výživu jsou inhibitory dostatečně utlumeny. Vykazují asi 20 % aktivitu ve srovnání s tepelně nezpracovanými sójovými boby. Inhibitory proteas musí být inaktivovány z 50-60 %, aby nedocházelo k nežádoucím projevům, jako jsou poruchy pankreatu a zpomalení růstu. Na trhu se můžeme setkat s těmito sójovými produkty: tofu, sójový nápoj (nesprávně označované jako sójové mléko), náhražky masa, sojanézy, sójové izoláty a koncentráty (VELÍŠEK, 2009). K inaktivaci dochází i při trávení, proto je jejich negativní vliv omezen (KALAČ, 1999).
3.2.2 Inhibitory sacharas Inhibitory sacharas se vyskytují v obilovinách a výrobcích z nich (VELÍŠEK, 2009). Poměrně vysoká aktivita byla zjištěna u pšeničné mouky, celozrnné mouky, celozrnné žitné mouky, naopak téměř žádnou aktivitu nevykazovala ovesná a ječná mouka (GRANUM, 2003). V bramborách jsou přítomny inhibitory invertas. Inhibitory αamylas jsou zodpovědné za nedostatečné využití rostlinného škrobu, což vede k nižší energetické hodnotě potraviny (MARSHALL in SIDDHURAJU et al., 2002). K snížení těchto účinků dochází tepelným zpracováním (pečením a vařením) nebo ozářením potravin nebo surovin (SIDDHURAJU et al., 2002). Obecně je význam inhibitorů těchto enzymů zanedbatelný. Dosud nejsou známy negativní důsledky jejich přítomnosti v potravinách. Inhibitory amylas by mohly být potencionálně využity v preparátech určených pro redukční diety (VELÍŠEK, 2009).
3.3 Antiminerálie Sloučeniny vážící minerální látky se vyskytují v potravinách rostlinného původu. Jedná se o přirozené složky potravin, které vstupují do metabolismu minerálních látek a negativně jej ovlivňují. Nejvýznamnějšími skupinami těchto sloučenin jsou kyselina fytová, fytin, kyselina šťavelová a glukosinoláty (VELÍŠEK, 2009).
16
3.3.1 Kyselina šťavelová Kyselina šťavelová (oxalová) je nejjednodušší dikarboxylová kyselina. Vyskytuje se ve formě draselných, sodných a vápenatých solí (šťavelany, oxaláty). Draselné a sodné soli jsou rozpustné ve vodě, vápenaté jsou v podstatě nerozpustné. Z hlediska výživy je důležitý poměr rozpustných a nerozpustných forem (SCHMIDTMAYEROVÁ, SIENER in PRUGAR et al., 2008). Běžně se nachází v zelenině a jiných potravinách rostlinného původu. Ve vyšších koncentracích se vyskytuje ve špenátu kolem 600-2000 mg (obsah ve 100g čerstvé hmoty), v rebarboře 400-1600 mg, v mangoldu 500-1500 mg. Musíme uvést i červenou řepu, pohanku, laskavec (amarant) a quinou, které konzumujeme ve formě salátů, čajů nebo jako pseudocerealie, obsah kyseliny šťavelové je zde nižší (PRUGAR et al., 2008). Kyselina šťavelová je obsažena i v instantní kávě nebo kakau. V běžné stravě je obsažena v zanedbatelném množství a vstřebává se málo, například ze špenátu a rebarbory se vstřebá 2-3 % (STRATIL, 1993). Obsah je ovlivněn různými faktory, jako je například: hnojení, odrůda, období sklizně a finální úprava, kdy část kyseliny šťavelové přechází během vaření do vody (PRUGAR et al., 2008). Možností je přídavek vápenatých přísad, čímž se kryje potřeba organismu (KALAČ&MÍKA, 1997). Struktura kyseliny šťavelové je na obrázku č. 1.
Obr. č. 1: Struktura kyseliny šťavelové (http://vydavatelstvi.vscht.cz/echo/organika/T0065.html).
Při nízkém příjmu vápníku a vitaminu D může docházet k negativním změnám v metabolismu vápníku (VELÍŠEK, 2009). Nerozpustný šťavelan vápenatý nebo hořečnatý se může usazovat a krystalizovat v organismu (KALAČ&MÍKA, 1997). K poruchám metabolismu vápníku jsou náchylní jedinci s dispozicí k tvorbě ledvinových kamenů. Při deficitu vápníku je doporučován zvýšený příjem vápníku formou mléka a mléčných výrobků, čímž lze negativní účinky omezit (PRUGAR et al., 2008).
17
3.3.2 Kyselina fytová Kyselina fytová, myo-inositol-1,2,3,4,5,6-hexakis-dihydrogenfosfát, je úplný ester kyseliny trihydrogenfosforečné s cyklickým alkoholem mesoinositolem. Je ve formě smíšené vápenaté a hořečnaté soli, která se nazývá fytin neboli fytát (KALAČ, 1999). Je důležitou zásobní formou fosforu, který je využíván při klíčení obilovin, luštěnin a olejnin (VELÍŠEK, 2009). Fosfor představuje pro člověka důležitý biogenní makroprvek, který je nepostradatelný pro optimální vývoj a růst organismu. Hraje důležitou roli v metabolismu a fyziologických funkcích, mezi které patří: využití energie, kontrola vývinu, udržení kosterní tkáně či acidobazická a osmatická rovnováha (PRUGAR et al., 2008). Struktura kyseliny fytové je zobrazena na obrázku č. 2.
Obr. č. 2: Struktura kyseliny fytové (http://www.osel.cz/index.php?clanek=2889).
Fytáty se nacházejí hlavně v luštěninách, olejninách, obilovinách a zásobních orgánech, jako jsou hlízy brambor (KALAČ, 1999). V cereáliích je obsaženo poměrně významné množství fytátů. V kukuřici to je 0,89 % fytátů (v sušině) a v pšenici 1,13 %, což představuje asi 70 % celkově obsaženého fosforu. V hnědé rýži se nachází 0,89 %, v ječmeni 0,99 % a v ovsu 0,77 % (KOPÁČOVÁ, 2007). Fytin je kumulován hlavně v aleuronové vrstvě, méně v klíčku. Proto jsou celozrnné výrobky na fytáty bohatší (KALAČ, 1999). V bílé mouce je výskyt fytátů prakticky nulový (KOPÁČOVÁ, 2007). Obsah fytinu v luskovinách a olejninách se pohybuje okolo 0,4-5,2 %. Podíl fytátového fosforu činí průměrně u ovsa 61 %, u kukuřice 75 %, v bramborových hlízách 5-25 % a v řepě do 15 % (KUDRNA in PRUGAR, 2008). Fytáty jsou během průchodu trávicím traktem jen částečně hydrolyzovány a vznikají fosfátové soli a kyselina fosforečná. Při přehnaném příjmu potravin s vysokým obsahem fytátů (např. otrub) dochází ke zvýšené ztrátě vápníku a dalších dvojmocných prvků (STRATIL, 1993). 18
Negativní účinek spočívá v navázání vápníku a řady esenciálních stopových prvků (např. železo, zinek) do málo využitelných až zcela nerozpustných komplexů (KALAČ, 1999). Fytáty blokují některé digestivní enzymy, tím ovlivňují vstřebatelnost a využitelnost živin a dalších důležitých látek. Je jim přisuzována minerální podvýživa u lidí, hlavně u minerálů zinku a železa. Horší využitelnost je pozorována u vápníku a manganu. Podle odborníků je v ohrožení více než třetina světové populace, a to v rozvojových i vyspělých zemích. Ohroženi mohou být kojenci, děti, těhotné ženy, vegetariáni a lidé stravující se speciálními dietami (LIND et al. in PROGAR, 2008). Nedostatečné množství a nevhodný poměr minerálů ve vývinu organismu může vést až k anémii, snížení soustředěnosti, při vícečetném deficitu může dojít až ke smrti kojenců. U dospělých může docházet ke snížení plodnosti, vzniku osteoporózy, snížení imunitního systému a náchylnosti k infekcím. Fytáty negativně ovlivňují stravitelnost aminokyselin, proteinů, sacharidů a dalších živin (PRUGAR et al., 2008). Metabolismus sacharidů zpomalují tím, že tvoří komplexy s proteiny nebo vážou ionty kovů, které jsou důležité pro enzymatickou aktivitu (STRATIL, 1993). Velikost změny výživové hodnoty v důsledku reakcí kyseliny fytové je ovlivněna několika faktory. Jsou to: kvantita hydrolyzovaného a degradovaného fytátu v trávicím traktu, poměr koncentrací fytátu a minerálních látek v potravě, celkový stav organismu a způsob stravování (KOPÁČOVÁ, 2007). Ke zlepšení situace napomáhá tepelné zpracování rostlinných potravin, obohacení potravin limitními minerály, využití enzymů v technologiích, pěstování a využívání geneticky modifikovaných rostlin se sníženým obsahem fytátů (MENDOZA in PRUGAR et al., 2008). Fytin v obilovinách používaných k výrobě pečiva je během výrobního procesu dostatečně rozložen. Rozkladu napomáhají enzymy kvasnic a vysoké teploty během pečení (POŽRL et al., 2009). Za určitých podmínek byly prokázány i pozitivní účinky na organismus člověka. Fytáty způsobují pokles rizika rakoviny tlustého střeva a prsu díky své antioxidační aktivitě (PRUGAR et al., 2008).
3.3.3 Glukosinoláty Glukosinoláty jsou glykosidy, které tvoří důležitou skupinu více než 150 sekundárních metabolitů převážně dvouděložných rostlin řádu brukvovitých (Brassicales). Nejvýznamnější je čeleď brukvovitých (Brassicaceae), která zahrnuje plodiny řazené mezi 19
olejniny, zeleniny a pochutiny. Glukosinoláty způsobují typické aroma hořčice, křenu, ředkve a dalších druhů zeleniny, štiplavou chuť semen řepky nebo aroma některého koření (VELÍŠEK, 2009). Jsou tvořeny cukernou složkou (většinou β-D-glukosou, resp. β-thioglukosou) a aglykonem (anion sulfonovaného oximu). V přírodě se glukosinoláty vyskytují ve formě draselných solí. Glukosinoláty jsou velmi početnou skupinou díky chemické pestrosti substituentu. Postranní řetězec je odvozen od aminokyselin methioninu, fenylalaninu, tyrosinu a tryptofanu. Substituent má vliv na vlastnosti chemické, fyzikální i biologické. Určuje druh a degenerační produkty glukosinolátů (VELÍŠEK, 2009). Obecný vzorec glukosinolátů je zaznamenán na obrázku č. 3. Nejrozšířenější glukosinoláty zobrazuje tabulka č. 2.
Obr. č. 3: Obecný vzorec glukosinolátů (http://toxicology.cz/modules.php?name=News&file=article&sid=367)
Glukosinoláty dělíme na :
alifatické, alk(en)ylové (č. 1-6 )
sirné s methyoskupinou v postranním řetězci (č. 10-13) a jejich oxidované formy (č. 14-19)
aromatické - s nesubstituovaným nebo substituovaným benzenovým jádrem (č. 20-26)
indolové – se substituovaným indolem (č. 26-30) (VELÍŠEK, 2009).
20
Tab. č. 2: Názvy a struktura nejrozšířenějších glukosinolátů (VELÍŠEK, 2009). Č.
Triviální název
Substituent R
1
glukokapparin
methyl
Č. 16
Triviální název glukorafanin
4-methylsulfinylbutyl
2
sinigrin
prop-2-en-1-yl (allyl)
17
glukoalyssin
5-methylsulfinylpentyl
3
glukoputranjivin
isopropyl
18
glukocheirolin
3-methylsulfonylpropyl
4
glukonapin
but-3-en-1-yl
19
glukoerysolin
4-methylsulfonylbutyl
5
glukochlearin
sek-butyl
20
glukotropeolin
benzyl
6
glukobrassikanapin
pent-4-en-1-yl
21
sinalbin
4-hydroxybenzyl
7
progoitrin
(2R)-2hydroxybut-3-en-1yl
22
glukolimnantin
3-methoxybenzyl
8
epiprogoitrin
(2S)-2-hydroxybut-3-en-1-yl
23
glukoaubrietin
4-methoxybenzyl
9
glukonapoleiferin
2-hydroxypent-4-en-1-yl
24
glukonasturtiin
2-fenylethyl
10
glukoibervirin
3-methylthiopropyl
25
glukobarbarin
(2R)-2-hydroxy-2-fenethyl
11
glukorafasatin
4-methylthiobut-3-en-1-yl
26
glukosibarin (epiglukobarbarin)
12
glukoerucin
4-methylthiobutyl
27
glukobrassicin
3-indolymethyl
13
glukoberteroin
5-methylthiopentyl
28
4-hydroxyglukobrassicin
4-hydroxy-3-indolylmethyl
14
glukoiberin
3-methylsulfinylpropyl
29
neoglukobrassicin
1-methoxy-3-indolylmethyl
15
glukorafenin
4-methylsulfinylbut-3-en-1-yl
30
4-methoxyglukobrassicin
4-methoxy-3-indolylmethyl
Substituent R
(2S)-2-hydroxy-2-fenethyl
Výčet hlavních glukosinolátů v různých plodinách je uveden v tabulce č. 3. Tab. č. 3: Přehled dominantních glukosinolátů ve vybraných zeleninách a olejninách (VELÍŠEK, 2009). Název
Latinský název
Typické glukosinoláty (čísla z tab. č. 2)
Zelí
Brassica oleracea convar. capitata
2, 14, 26, 28
Růžičková kapusta
Brassica oleracea convar. oleracea var. gemifera
2, 14, 26, 28, 29
Květák
Brassica oleracea var. botrytis
2, 4, 7, 18, 26, 27, 29
Kadeřavá kapusta
Brassica oleracea var. sabellica
2, 7, 26
Kedluben
Brassica oleracea var. gongylodes
2, 14, 26, 28
Brokolice
Brassica oleracea var. italica
16, 26, 27, 28, 29
Čínské zelí
Brassica chinensis var. chinensis
23, 26
Brukev řepák vodnice
Brassica rapa subsp. rapa
2, 4, 7, 24, 26, 27
Řepka olejná (brukev řepka)
Brassica napus var. napus
4, 6, 7, 9, 27
Brukev sítinovitá
Brassica juncea
2, 4
Brukev černá
Brassica nigra
2
Bělohořčice bílá
Leucosinapis alba
21
Ředkev setá ředkvička
Raphanus sativus var. radicula
11, 16, 15, 24, 28
Křen selský
Armoracia rusticana
2, 21
Řeřicha setá
Lepidium sativum
20
Konzumovány jsou i další rostliny například kapary, což jsou poupata kapary trnité (Capparis spinosa, kaparovité, Capparidaceae), které se konzumují jako lahůdková zelenina. Kapary obsahují glukosinolát glukokapparin. Dále zde můžeme uvést semena papáji melounové (Carica papaya, papájovité, Caricaceae), které obsahují glukotropeolin. Požívají se jako náhrada pepře pro svou kořeněnou palčivou chuť. Pro obyvatele 21
České republiky jsou nejčastějším a nejvýznamnějším zdrojem glukosinolátů zelí, květák, kedluben, brokolice, růžičková kapusta, méně konzumovány jsou řeřicha, křen aj. V jednom druhu zeleniny se jich vyskytuje několik (viz tabulka č. 3). Složení glukosinolátů je u každé rostliny typické a geneticky dané. Na rozdíl od celkového obsahu, který je ovlivněn klimatickými podmínkami, přítomností škůdců a dalšími faktory. V čerstvé zelenině je obsah glukosinolátů kolem 100-2500 mg.kg-1, v semenech se obsah může vyšplhat až k 60000 mg.kg-1 (VELÍŠEK, 2009). Obsah glukosinolátů v různé zelenině je uveden v tabulce č. 4. Tab. č. 4: Obsah glukosinolátů v čerstvých a vařených brukvovitých zeleninách (VELÍŠEK, 2009). Zelenina Zelí
Květák Růžičková kapusta Tuřín
Úprava
Celkový obsah mg.kg-1 v čerstvé hmotě Rozsah
Průměr
syrové
360-2754
1089
vařené
315-1651
786
syrový
138-2083
620
vařený
94-1111
420
syrový
1455-3939
2260
vařená
597-2452
1237
syrový
392-1657
560
vařený
205-944
291
Glukosinoláty jsou v rostlinných buňkách přítomny spolu s enzymem myrosinasou (thioglukosidglukohydrolasou). Ta katalyzuje jejich rozklad. Je tvořena globulárním glykoproteinem s relativní molekulovou hmotností 140 kDa, skládá se z několika isoenzymů. V neporušených buňkách je umístěna odděleně od glukosinolátů, ale při poškození rostlinných buněk (při krájení, kousání, zmrznutí) začne poměrně rychlá enzymatická hydrolýza. Rychlost hydrolýzy je ovlivněna aktivitou enzymu, teplotou (vaření, blanšírování, sterilace), přítomností různých sloučenin (kyselina L-askorbová aktivuje myrosinasu a urychluje proces degradace glukosinolátů), pH prostředí, druhem rostliny a přítomností aktivátorů či inhibitorů (VELÍŠEK, 2009). Škodlivé složky vznikají při enzymovém a chemickém štěpení (KALAČ&MÍKA, 1997). Nejběžnějšími produkty rozkladu jsou isothiokyanáty a nitrily. Tyto látky vznikají hydrolýzou alifatických glukosinolátů a způsobují pálivou chuť brukvovité zeleniny (VELÍŠEK, 2009). Schéma hydrolýzy glukosinoláty je znázorněno na obrázku č. 4. 22
Obr. č. 4: Schéma možných cest enzymové hydrolýzy glukosinolátů (KALAČ&MÍKA,1997).
Při vaření se průměrně 30-40 % glukosinolátů vyluhuje (např. u zelí je to 28 % po 10 minutách vaření). V mražené zelenině se vyskytuje kolem 50 % glukosinolátů obsažených v původní čerstvé zelenině. Úbytek je způsoben aktivitou myrosinasy v rostlinných buňkách poškozených mrazem. U kvašené zeleniny (např. zelí) dochází k úplnému rozkladu glukosinolátů vlivem fermentace (VELÍŠEK, 2009). Průměrný denní příjem české populace se pohybuje kolem 10 mg na osobu a den. Častí konzumenti brukvovité zeleniny (vegetariáni, vegani) přijímají denně až stovky mg. Biologické účinky nemají samotné glukosinoláty, ale až produkty jejich degradace (VELÍŠEK, 2009). Rozkladné produkty se vstřebají a krevním oběhem se dostávají do štítné žlázy. Znemožňují tak přijímání jódu. Štítná žláza úbytek prvku kompenzuje vzrůstem, vytváří se struma. Doprovodnými jevy mohou být dechové obtíže nebo potíže s polykáním (KALAČ, 2003). Důležitý je i fakt, že jedna látka vykazuje několik biologických účinků. Míra biologického působení je ovlivněna druhem glukosinolátu, přija-
23
tým množstvím, typem vznikajících produktů degradace, podmínkami rozkladu glukosinolátů a biologickou aktivitou produktů (VELÍŠEK, 2009). Z alifatických glukosinolátů vznikají slabě strumigenní isothiokyanáty, některé mají insekticidní a antimikrobiální účinky. Mezi další produkty patří nitrily a kyanoepithioalkany, které mají nefrotoxické a hepatotoxické účinky (VELÍŠEK, 2009). Hydrolýzou progoitrinu vzniká goitrin, který je strumigenní a inhibuje tvorbu thyroidních hormonů (trijodthyronin, thyroxin) a přenos jodu ve štítné žláze. Také thiokyanátový anion je strumigenně aktivní a působí kompetitivně ve vztahu k jodu. Tyto situace mohou vést k poruchám funkce štítné žlázy a k jejímu zvětšení. Z tohoto důvodu jsou řazeny mezi antinutriční látky ovlivňující metabolismus jodu (VELÍŠEK&CEJPEK, 2008). Problémy s negativními a toxickými účinky glukosinolátů se vyskytují hlavně v krmivářství, při zkrmování řepkových šrotů. U člověka je výskyt strumigenních účinků nízký vhledem k průměrné denní dávce (VELÍŠEK, 2009). Přiměřeně vysoká konzumace brukvovité zeleniny naopak snižuje riziko vzniku rakoviny vyvolané přijímáním karcinogenů. Benzylisothiokyanát a 2-fenylethylisothiokyanát mají schopnost aktivovat důležité enzymy. Vznikají při hydrolýze glukosinolátů glukonasturtiinu a glukotropaeolinu a jsou významné z hlediska ochrany a prevence rakoviny (VELÍŠEK, 2009). Obdobné prospěšné účinky má také sulforafan obsažený v ředkvi, ředkvičce a brokolici (VELÍŠEK&CEJPEK, 2008). Při reakci 3-hydroxymethyl-indolu s kyselinou L-askorbovou vzniká askorbigen. Po požití se v žaludku odštěpuje kyselina L-askorbová a dochází k reakcím, při nichž vznikají produkty s antimutagenním a antikarcinogenním účinkem. Například 5,11dihydroindolo(3,2-b)karbazol inhibuje některé karcinogeny poškozující DNA (VELÍŠEK, 2009). Šlechtení je jednou z cest, jak snížit možné negativní účinky glukosinolátů. Vliv mají také technologické úpravy jako luhování, blanšírování, zmrazování, sušení, kvašení a extrakce (KALAČ&MÍKA, 1997).
3.4 Antivitaminy Antivitaminy, neboli antagonisti vitaminů, jsou látky, které eliminují biologické účinky vitaminů (VELÍŠEK, 2009). V organismu nahrazují biologicky aktivní vitaminy, enzymaticky je rozkládají nebo blokují přeměnu provitaminů na vitaminy (KALAČ, 24
1995). Tento proces může vést až k projevům jejich nedostatku (VELÍŠEK, 2009). Stavu, kdy je organismus nedostatečně zásobený určitým vitaminem, se říká hypovitaminóza. Avitaminóza znamená úplný nedostatek vitaminu, tento stav má za následek zdravotní potíže. Hypovitaminózu tedy nemusí způsobit jen nedostatečný příjem v potravě, ale i přítomnost antivitaminu (KALAČ, 2003). Negativní roli hrají antivitaminy přítomné v potravinách, jelikož snižují účinek vitaminů. Je potřeba tento vliv znát a počítat s ním. Antivitaminy působí několika způsoby. Mohou vitaminy rozkládat na nevyužitelné produkty. Tento jev způsobuje enzym, který rozpad vitaminu katalyzuje. Další možností je tvorba neúčinného komplexu s vitaminem. Vzniklý komplex je stabilní i v přítomnosti enzymů trávicího traktu. Nejrozšířenější je skupina, kterou tvoří látky strukturálně podobné vitaminům. Ty jsou schopny nahradit vitaminy v metabolickém procesu. Nejsou však schopny zastoupit jejich funkci (ŠÍCHO et al., 1981). Přehled vitaminů a jejich antagonistů je uveden v tabulce č. 5. Tab. č. 5: Vitaminy a některé jejich antivitaminy (ŠÍCHO et al., 1981). Vitamin
Antivitamin
Thiamin
oxythiamin, pyrithiamin, thiaminasa
Riboflavin
dichlorflavin
Pyridoxin
4-deoxypyridoxol
Nikotinová kyselina
pyridin-3-sulfonová kyselina
Biotin
avidin, norbiotin
Listová kyselina
aminopterin, amethopterin
p-Aminobenzoová kyselina
sulfonamidy, diaminobenzyl
Lipoová kyselina
8-methylthiooktová kyselina
Korinoidy
o-fenylendiamin
Pantothenová kyselina
pantoyltaurin
Retinol
nejsou známy
Kalciferoly
nejsou známy
Tokoferoly
α-tokoferylchinon
Vitamin K
dikumarol
L-Askorbová kyselina
askorbasa
25
3.4.1 Antivitamin A Antagonisti vitaminu A jsou lipogenasy, neboli lipoxidasy (VELÍŠEK, 2009). Vyskytují se v surových semenech sóji. Způsobují rozklad karotenů, katalyzují jejich oxidaci. Enzym přestává být aktivní, při tepelném zpracování. Například u sóje dochází k inaktivaci při teplotě nad 100 °C po dobu 30 minut (KALAČ&MÍKA, 1997). K projevům avitaminosy patří šeroslepost, keratinizace sliznic, zpomalení růstu, deformace kostí a reprodukčních orgánů (VELÍŠEK, 2009).
3.4.2 Antivitamin K Antagonisty tohoto vitaminu jsou kumariny. Pro člověka je významný dikumarol vykazující antikoagulační účinky. Využívá se v lécích proti srážení krve. Mechanismus funguje na základě kompetitivní inhibice konverze 2,3-epoxidu vitaminu K na vitamin K v játrech (VELÍŠEK, 2009). Chemická struktura kumarinů je znázorněna na obrázku č. 5.
Obr. č. 5: Chemická struktura kumarinů (KALAČ&MÍKA, 1997).
Deficit tohoto vitaminu má za následek poruchy srážlivosti krve. U člověka je však tato situace vzácná (VELÍŠEK, 2009). 26
3.4.3 Antithiaminový faktor Vitamin B1 vykazuje vysokou strukturální specificitu, to znamená, že i malé změny molekuly způsobují snížení účinku až neúčinnost. Antagonistou thiaminu je oxythiamin, jehož substituent je pyrimidinový cyklus s hydroxylovou skupinou místo aminoskupiny. Z thiaminu vzniká ve velmi kyselém prostředí, například v kyselých hydrolyzátech bílkovin (polévkové koření). Snadno vytváří difosfát, jenž je inhibitorem thiaminu při enzymatických reakcích (VELÍŠEK, 2009). Důležitými antivitaminy jsou enzymy thiaminasy a některé další látky (fenolové látky v borůvkách, červeném rybízu, hlávkovém zelí nebo růžičkové kapustě). Aktivitu thiaminasy I vykazuje také syrové maso ryb, mlžů a vnitřnosti hospodářských zvířat. Thiaminasa II se vyskytuje u bakterií (VELÍŠEK, 2009). Mohou být karcinogenní a mutagenní (KALAČ&MÍKA, 1997). Nedostatek tohoto vitaminu se projevuje svalovou únavou, nechutenstvím, úbytkem hmotnosti a podrážděností (VELÍŠEK, 2009). Mohou vznikat různé záněty, beri-beri, anémie nebo srdeční poruchy (PUPRICH et al., 2003).
3.4.4 Antiriboflavinový faktor Riboflavin tvoří s některými sloučeninami a kovy cheláty. Jsou to: měď, zinek, železo, kofein, teofylin, nikotinamid, sacharin, tryptofan, močovina a kyselina askorbová. V lidském krevním séru jsou přítomny bílkoviny albumin a imunoglobuliny, které riboflavin váží (STRATIL, 1993). Klinické příznaky nedostatku riboflavinu u člověka se projevují jako trhliny v koutcích úst, zvětšení jazykových papil, záněty v dutině ústní, pálení rtů, jazyka, úst a očí. Další příznaky jsou anémie, neuropatii (poškození struktury a funkce periferních nervů) nebo vaskularizace rohovky, kdy dochází k prorůstání drobných cév do původně bezcévné rohovky. U dětí dochází ke snížení intelektu (STRATIL, 1993).
3.4.5 Antiniacinový faktor Antagonisti niacinu, neboli vitaminu PP, jsou některé deriváty pyridinu. V potravinách to jsou 3- a 4-acetylpyridin. Tyto látky se objevují v reakcích neenzymového hnědnutí. Při degradaci trigonellinu vzniká N- methylpyridiniový kation, který utlumuje 27
sekreci žaludeční kyseliny (VELÍŠEK, 2009). Negativní účiny lze eliminovat tepelnou úpravou (KALAČ&MÍKA, 1997). Onemocnění pelagra vznikající nedostatkem niacinu má tři základní projevy. Je to dermatitida, kdy dochází k zánětům na kůži, které vedou k jejímu poškození. Dále poruchy trávicího traktu a demence, doprovázená zmateností, nespavostí a halucinacemi (VELÍŠEK, 2009).
3.4.6 Antipyridoxinový faktor Antagonisticky proti vitaminu B6 působí látky, které reagují s karbonylovou skupinou pyridoxalu nebo látky strukturně podobné. Jde o metabolity tryptofanu, hydraziny a hydroxylaminy, které reagují za vzniku nevyužitelných produktů. Produkty reakce aminokyselin s pyridoxalem jsou málo využitelné. Aminokyselina linatin, obsažená v semenech lnu, působí rovněž jako antagonista pyridoxinu (VELÍŠEK, 2009). Po extrakci vodou nebo tepelné úpravě se účinky neprojevují (KALAČ&MÍKA, 1997). Nedostatek vitaminu B6 způsobuje dermatitidy, nervové poruchy a křeče (VELÍŠEK, 2009). Tato situace může zapříčinit anémie (PUPRICH et al., 2003).
3.4.7 Antibiotinový faktor Deficit biotinu bývá způsoben konzumací syrových vajec obsahujících glykoprotein avidin (VELÍŠEK, 2009). Ten tvoří komplex s biotinem. Důsledkem je znemožnění vstřebávání biotinu ze střeva a nastává avitaminóza (nedostatek) biotinu. Tato situace vzniká při větší konzumaci syrových bílků. Schopnost avidinu vázat biotin je utlumena povařením nebo našleháním bílku. Denaturovaná bílkovina již s biotinem nereaguje (STRATIL, 1993). Avitaminosa se projevuje kožními poruchami a dermatitidami (VELÍŠEK, 2009).
3.4.8 Antivitamin C Za antivitamin C jsou považovány oxidoreduktázy, přítomné v metabolismu organismů. Řadí se zde askorbátperoxidasa, monodehydroaskorbátreduktasa,
dehydro-
askorbátreduktasa, superoxiddismutasa a askorbát:cytochrom-b-reduktasa. Můžou se zde řadit i enzymy polyfenolasy (VELÍŠEK, 2009). 28
Deficience nebo hypovitaminosa se projevují různými způsoby. Nejčastěji jde o tzv. jarní únavu, v akutních případech se vyskytuje onemocnění kurděje (VELÍŠEK, 2009).
3.5 Sacharidy 3.5.1 α-galaktosidy Další antinutričních látkou ze skupiny sacharidů je α-galaktosid (α-D-galaktosid). Vyskytuje se v luštěninách, kde slouží jako zásobní sacharid. Řadíme zde trisacharid rafinosu a její homology, manninotriosu a α-galaktosidy cyklitolů (VELÍŠEK, 2009). Sacharidy řady luštěnin jsou požadovány za nežádoucí, nestravitelné a podporující nadýmání (flatulenci). Mezi tyto látky se řadí nestravitelné oligosacharidy, vláknina a nestravitelný škrob (PRUGAR et al., 2008). Proto je použitelnost v lidské výživě omezená (VELÍŠEK&CEJPEK, 2008). Mohou způsobovat další problémy jako křeče, bolesti břicha, kručení a průjem. Vedle α-galaktosidů to jsou rafinosa, stachyosa, verbaskosa, ajugosa aj. Tyto nestravitelné oligosacharidy se v tenkém střevě nerozštěpí, jelikož v lidském organismu není potřebný enzym α-galaktosidasa. Putují do tlustého střeva, kde jsou fermentovány střevní mikroflórou. Vznikají mastné kyseliny s krátkým řetězcem, vodík, oxid uhličitý a menší množství methanu. Tyto produkty pak působí trávicí problémy (PRUGAR et al., 2008). Množství nestravitelných oligosacharidů se dá snížit dostatečným namáčením ve vodní lázni. Luštěniny by se měly vařit v nové čisté vodě, jelikož do namáčecí vody přecházejí rozpustné oligosacharidy. Namáčení způsobí rozklad nestravitelných oligosacharidů na produkty, které nezpůsobují trávicí problémy. Takto můžeme dosáhnout poklesu až o 40 % (DOSTÁLOVÁ et al. in PRUGAR et al., 2008). Tímto postupem na druhou stranu ochudíme připravovaný pokrm o vitaminy rozpustné ve vodě, bílkoviny a minerální látky (PRUGAR et al., 2008). Klíčení je jedním z nejúčinnějších způsobů úpravy luskovin pěstovaných pro lidskou spotřebu. Dochází k úplnému nebo alespoň částečnému odstranění některých antinutričních látek. Zároveň jde o nejjednodušší způsob zlepšení chutnosti. Zároveň dochází ke zvýšení spotřeby luštěnin. Během klíčení se galaktosa postupně odděluje od α-galaktosidů účinkem enzymu α-D-galaktosidasy, která se během procesu aktivuje (KADLEC et al., 2008). Roste také obsah sacharosy. Galaktosa, která se během reakce uvolňuje, je spotřebována rostlinou při metabolických 29
procesech. V obchodních řetězcích se setkáváme s naklíčenými fazolemi mungo a semeny čočky. Cizrna je méně častá. Pozitivní proces při klíčení je vzrůst vitamínů Bkomplexu. Negativním aspektem je možné zvýšení počtu mikroorganismů (PRUGAR et al., 2008).
3.5.2 Antinutriční polysacharidy Tyto polysacharidy jsou součástí rostlinných buněčných stěn a jsou složkou vlákniny. V trávicím traktu bobtnají, tím omezují vstřebatelnost živin, hlavně tuků (KALAČ&MÍKA, 1997). Základními stavebními jednotkami jsou monosacharidy řazené do základních nebo vedlejších řetězců (KALAČ&MÍKA, 1997). Struktura hlavních polysacharidů je uvedena v tabulce č. 6. Tab. č. 6: Struktura hlavních polysacharidů buněčných stěn (KALAČ&MÍKA, 1997). Stavební jednotky
Glykosidické
hlavního řetězce
vazby
celulosa
β-D-glukosa
1→4
žádné
β-glukany
β-D-glukosa
1→3 a 1→4
žádné
arabinoxylany
β-D-xylosa
1→4
arabinosa
xyloglukany
β-D-glukosa
1→4
xylosa, glosa-galaktosa-fukosa
galakturonany
α-D-galakturonová kyselina
1→4
žádné
pektiny
α-D-galakturonová kyselina a
1→2 a 1→4
arabinany, galaktany
Polysacharid
Vedlejší řetězce
α-L-rhamnosa
Z hlediska antinutričních účinků jsou nejvýznamnější β-glukany a arabinoxylany. βglukany jsou převládající neškrobnaté polysacharidy v ječmeni (2,4-8,0 % v sušině), ovsu (3,2% v suš.) a v některých genotypech pšenice. Arabinoxylany převládají v žitu (9,6 % suš.) a pšenici. U triticale je poměr vyrovnaný. Kukuřice má poměrně nízký obsah neškrobnatých polysacharidů a obsah v luštěninách zatím není zcela prozkoumán (KALAČ&MÍKA, 1997). Základní struktura β-glukanů je znázorněna na obrázku č. 6.
30
Obr. č. 6: Výseč ze struktury β-(1→3) ( 1→4)-D-glukanu (KALAČ&MÍKA, 1997).
Obsah β-glukanů ovlivňuje počasí, způsob hnojení, odrůda a technologická úprava. Extrudováním dochází ke zvýšení obou zmiňovaných polysacharidů. Obsah araboxylanů je ovlivněn genotypem a povětrnostními podmínkami během vegetace (KALAČ&MÍKA, 1997). Jednou z možností inaktivace nežádoucích účinků je použití ionizujícího záření. Vliv gama záření by mohl zlepšit výživové vlastnosti některých potravin. Dopad a výše radiační dávky je předmětem studií. Jde o jednu z alternativ, jak omezit negativní účinky v potravinách (SIDDHURAJU et al., 2002). Potravní vláknina je v lidské výživě celkově hodnocena jako pozitivní součást stravy. Snižuje hladinu cholesterolu v krvi, zvětšuje objem tráveniny a tím urychluje průchod trávicím traktem, působí tak proti rakovině tlustého střeva, pomáhá při léčbě obezity, cukrovky a zácpy. Negativní účinky vykazují neškrobové polysacharidy ve výživě hospodářských zvířat (KALAČ&MÍKA, 1997).
3.6 Glykosidy Jsou to látky rostlinného původu. Za pomoci enzymu se hydrolyticky štěpí na cukernou a necukernou složku aglykon. Nutričně nejvýznamnější jsou glukosinoláty, kyanogenní glykosidy a saponiny (KALAČ, 1995).
31
3.6.1 Kukurbtaceiny Tyto glykosidy se nacházejí v okurkách a jim příbuzných plodech. Jejich funkcí v rostlině je odpuzování a hubení hmyzu. Při vyšší koncentraci negativně působí na člověka. Při nevhodných podmínkách, jako je sucho, výkyvy teplot a nesprávná výživa, stoupá jejich koncentrace a okurky pak získávají hořkou chuť. K potlačení těchto nežádoucích látek přispělo šlechtění odrůd, v nichž byl snížen obsah kukurbitaceinů (MIKEŠ, 2008).
3.6.2 Glukosinoláty O glukosinolátech, jejich struktuře, výskytu, rozdělení a biologických účincích je pojednáno ve výše uvedené kapitole s názvem Antiminerálie.
3.6.3 Kyanogenní glykosidy Kyanogenní glykosidy jsou deriváty sacharidů. Rostliny tyto látky syntetizují pravděpodobně proto, aby se ochránily před konzumenty. Podobně jako u glukosinolátů dochází při mechanickém poškození pletiva k enzymatické hydrolýze kyanogenních glykosidů (KALAČ, 1999). Při enzymatické hydrolýze vzniká toxický kyanovodík, který je charakteristický hořkomandlovou vůní. Kyanovodík inaktivuje cytochromoxidasu. To způsobuje dušení na buněčné úrovni (KALAČ, 1995). Může být ohrožen nervový systém a srdce (KALAČ&MÍKA, 1997). Pro prevenci stačí potravinu tepelně zpracovat, čímž dojde k inaktivaci enzymu (KALAČ, 1995). Kyanogenní glykosidy se vyskytují v tropických plodinách, jako je maniok (tapioka, angl.. cassava), fazol měsíční (Phaseolus lunatus, angl.. Lima beans) a bambus. Tyto plodiny mají z hlediska spotřeby v našich podmínkách jen okrajový význam. U nás se častěji setkáme s kyanogenním glykosidem amygdalinem, vyskytujícím se v hořkých mandlích a jádrech peckovin (broskví, meruněk, slív atd.). Při běžném konzumu těchto pochutin není příjem amygdalinu nebezpečný. Rizikovou skupinou jsou děti, které by neměly konzumovat jádra peckovin. Při kompotování je třeba odstranit pecku (KALAČ, 1999). V bezinkách je obsažen prunasin, v semenech lnu je linustatin (KALAČ, 1999). Vyskytuje se v řadě dalších kulturních plodin, pro člověka jsou nejvýznamnější čirok a 32
len setý. V menší míře jsou obsaženy v rostlinách vikvovitých a bobovitých (KALAČ, 1995).
3.6.4 Saponiny Tyto látky patří do kategorie rostlinných glykosidů. Je pro ně charakteristická hořká chuť, pěnivost a schopnost rozkládat červené krvinky (in vitro). Jsou chemicky různorodé a mají rozdílné biologické účinky. V rostlinách plní funkci přirozených pesticidů působícím proti houbám a hmyzu (KALAČ&MÍKA, 1997). Jsou tvořeny sacharidickou složkou z mono- a oligosacharidů. Necukerná složka je označována jako sapogenol nebo sapogenin, a jsou dva typy: triterpenoidní se 30 uhlíkovými atomy a steroidní, který je tvořen 27 atomy uhlíku (KALAČ&MÍKA, 1997). Jsou obsaženy v léčivých rostlinách a pochutinách, jako jsou ženšen, lékořice, tymián, šalvěj a v některé čaje (KALAČ&MÍKA, 1997). Významnější množství z hlediska lidské výživy je obsaženo v sóji luštinaté a dalších luštěninách, jako je hrách, čočka, fazole a cizrna (KALAČ, 1995). Obsah saponinů se pohybuje kolem 0,1-0,3 hmotnostních %. Saponiny se vyskytují také v merlíku chilském, a to asi 1 hmotnostním % (KALAČ&MÍKA, 1997). Biologické účinky vykazují nenarušené saponiny. Hydrolýzou pomocí žaludečních šťáv a enzymů se aktivita snižuje. Vysoké dávky saponinů způsobují podráždění střev a poleptání epitelu trávicího ústrojí (KALAČ, 1995). Za určitých podmínek mají saponiny protikarcinogenní účinky (PRUGAR et al., 2008). Nabobtnáním a následným vařením ve vodě dochází k úbytkům obsahů těchto látek a k omezení účinků. U cizrny se účinek neprokázal. Při několikanásobném máčení semen merlíku chilského, dochází k poklesu obsahu saponinů až na pětinu. Účinné je rovněž odstranění slupek semen. Pokles obsahu saponinů je u této metody různý, jelikož saponiny jsou v semenu rozmístěny nerovnoměrně (KALAČ&MÍKA, 1997).
3.6.5 Fytoestrogeny Rostlinné estrogeny mají na organismus podobné účinky jako estrogenní hormony. Tyto látky byly objeveny v mnoha druzích rostlin. Z hlediska výživy jsou pro člověka
33
významné jen některé rostlinné suroviny. Jsou to sojové boby, chmel, kapusta, brambory, hořčice atd. (KALAČ, 1995). Koncentrace fytoestrogenů v rostlinách se může několikanásobně zvýšit působením různých vnějších a vnitřních činitelů. Mezi ně se řadí například zdravotní stav rostliny, choroby, odrůda, klimatické podmínky nebo škůdci (KALAČ, 1995). Isoflavony jsou obsaženy v sóji v koncentraci 2,5 g.kg-1 sušiny. Hlavními zástupci jsou genistein, daidzein, glycerin a kumestrol. Sója a pšeničné klíčky mají na člověka estrogenní účinek, zjevný je hlavně u vegetariánů. Fytoestrogeny jsou i v dalších luštěninách používaných v potravinářství. V menších koncentracích se nacházejí v jablkách a růžičkové kapustě (KALAČ&MÍKA, 1997). Struktura rostlinných estrogenů je zobrazena na obrázku č. 7.
Obr. č. 7: Struktura běžných rostlinných estrogenů (KALAČ&MÍKA,1997).
34
Fytoestrogeny narušují sekreci tělu vlastních estrogenů, mohou ovlivňovat pohlavní orgány, ovulaci a reprodukci. Traduje se, že v přiměřených dávkách zlepšují sekreci mléka, ovlivňují menstruaci, porod a působí jako afrodiziaka. Je však možné, že tyto účinky jsou důsledkem i dalších účinných látek v rostlinách. Fytoestrogeny u žen, zvláště vegetariánek, pravděpodobně působí proti rakovině prsu (KALAČ&MÍKA, 1997).
3.7 Látky obsahující v molekule dusík
3.7.1 Alkaloidy Alkaloidy jsou dusíkaté látky, většinou heterocyklické sloučeniny, které rostliny syntetizují jako ochranu proti živočichům a jako zásobní formu dusíku. Mají hořkou chuť a vykazují různé biologické účinky. Z tisíců známých alkaloidů se v rostlinných potravinách vyskytuje jen několik z nich (KALAČ, 1999).
3.7.1.1 Steroidní glykoalkaloidy Jsou obsaženy v plodinách z čeledi lilkovitýh (Solanaceae) a to v bramborách (Solaninum tuberosem), nezralých zelených rajčatech a baklažánu. Mezi nejběžnější glykoalkaloidy patří α-solanin a α-chaconin. Glykoalkaloidy brambor se obecně označují jako solanin a u nezralých rajčat to je tomatin (KALAČ, 1999). Glykoalkaloidy jsou tvořeny steroidním skeletem kondenzovaným heterocyklickými systémy s dusíkem a sacharidem, na který je skelet připojen glykosidickou vazbou. Sacharidická složka je hydrofilní a polární (PRUGAR et al., 2008). Vyvolávají různé nervové a zažívací obtíže, například jsou to poruchy trávení, průjmy doprovázené krví, bolesti břicha, slabost, halucinace nebo deprese (KALAČ, 1999).
3.7.1.1.1 Solanin Je známo více než dvacet glykoalkaloidů, z toho deset se vyskytuje v bramborách (STRATIL, 1993). Solanin má ochrannou funkci, je přirozeným pesticidem např. proti mandelince bramborové (MIKEŠ, 2008). Převažující jsou α-chaconin, kterého je v bramborách kolem 60 % celkového obsahu glykoalkaloidů, a α-tomatin, kterého je 35
okolo 40 %. V praxi jsou oba označováni jako solanin. Chemicky jsou si velmi podobní, mají společný steroidní alkaloid solanidin a tři cukry, přičemž dva jsou společné ( Lrhamnosa, D-galaktosa). Třetí sacharid je D-glukosa v α-solaninu a L-rhamnosa u αchaconinu (STRATIL, 1993). V čerstvých neloupaných hlízách brambor by se měl obsah glykoalkaloidů pohybovat do 200 mg.kg-1, obvykle se obsah pohybuje kolem 75 mg.kg-1. Vysoký obsah je také v květech, bobulích a listech, ale s těmito částmi se v potravinářství nesetkáme. Vyšší obsah solaninu se vyskytuje v hlízách, na něž působí stres. Mezi stresové faktory patří mechanické poškození (např. v průběhu sklizně vznikající odřeniny a otevřené rány) a promrznutí (KALAČ, 1999). Obsah solaninu stoupá i v situaci, kdy je rostlina oslabena poraněním nebo při klíčení, a je ohrožena chorobou (STRATIL, 1993). Vliv má klíčení hlíz a osvětlení, které způsobuje zezelenání (KALAČ, 1999). Zezelenání má za následek 2-5 násobný vzrůst solaninu (STRATIL, 1993). Účinek má také ročník, resp. stanoviště, odrůda, průběh sklizně a kuchyňská úprava (PRUGAR et al., 2008). Naopak pokles způsobuje proces vyzrávání hlíz (KALAČ&MÍKA, 1997). Obsah glykoalkaloidů v hlíze popisuje tabulka č. 7. Tab. č. 7: Obvyklé obsahy celkových glykoalkaloidů v bramborách (KALAČ, 1999). Obsah (mg.kg-1)
Pletivo celá hlíza
75
dřeň
12-50
svrchní část hlízy (3-5 % z hmotnosti)
300-600
svrchní část hlízy (10-15 % z hmotnosti)
150-300
slupla s očky
300-500
klíčky
2000-4000
Nejvýznamnější část glykoalkaloidů je hromaděna ve slupce a ve svrchní části hlízy (PRUGAR et al., 2008). Při vyšším obsahu kolem 200 mg.kg-1 se glykoalkaloidy promítnou do chutě potraviny (PRUGAR et al., 2008). Jsou hořké až palčivé (MIKEŠ, 2008). Za bezpečnou je považována dávka 1 mg SGA (steroidních glykoalkaloidy) na kg tělesné hmotnosti, dávka 2-5 mg na kg tělesné hmotnosti je toxická (PRUGAR et al., 2008). Dávka 3-6 mg na kg tělesné hmotnosti je pro člověka smrtelná (STRATIL, 1993). Solanin se nerozkládá varem, ale až teplotami okolo 240 °C (MIKEŠ, 2008).
36
Glykoalkaloidy jsou tedy termorezistentní. Obsah se snižuje vyluhováním do vodní lázně při vaření (KALAČ, 1999). Inhibuje enzym cholinesterasu, která je přítomna v plazmě a nervové tkáni, přenáší nervový vzruch. Poškozuje buněčné membrány, což má za následek hemolýzu, krvácení a poškození sliznic. Mohou se hromadit v orgánech, hlavně v ledvinách, játrech a plicích (STRATIL, 1993). Otrava člověka se projevuje nervovými a zažívacími obtížemi (PRUGAR et al., 2008). Otravu doprovází pálení a škrábání v krku, zvracení, bolesti břicha, krvavé průjmy, slabost a deprese (STRATIL, 1993).
3.7.1.1.2 Tomatin Zástupcem glykoalkaloidů přítomných v rajčatech je α-tomatin. V rostlině má funkci obrannou, stejně jako u brambor. Tomatin blokuje růst bakterií a hub (MIKEŠ, 2008). Obsah v zelených rajčatech se pohybuje okolo 50-70 mg.kg-1, ve zralých rajčatech obsah klesá na nevýznamná množství v řádu několika mg.kg-1. Tolerovaná hranice je 200 mg.kg-1. V 70. letech panovaly názory o jeho silném poškozujícím efektu na vyvíjející se plod, což se později v 90. letech ukázalo za nepravdivé (FRIEDMAN in PRUGAR et al., 2008). Bylo prokázáno, že solanin váže cholesterol a tím snižuje jeho obsah v krvi. Rajčata lze zařadit do diety osobám se zvýšenou hladinou cholesterolu v krvi (MIKEŠ, 2008).
3.7.1.1.3 Kalysteginy Tyto alkaloidy jsou tvořeny třemi až pěti hydroxylovými skupinami, které jsou na různých pozicích. Mají schopnost inhibovat glykosidasu. Kromě tohoto účinku jsou také toxické. Negativní účinky byly doposud zjištěny jen u zvířat (PRUGAR et al., 2008).
3.7.1.2 Námelové alkaloidy V evropských zemích se ve středověku vyskytoval ergotismus, onemocnění nazývané také jako Oheň sv. Antonína. Bylo doprovázeno pálením, křečemi, stahováním cév až ztrátou postižené části těla, většinou koncové. Příčinou bylo špatně očištěné obilí, kdy se při mletí dostávaly do mouky sklerócia námele (KALAČ&MÍKA, 1997). 37
Námelové alkaloidy jsou přítomny na obilovinách, produkuje je houba paličkovice nachová (Claviceps purpurea). Nárůst je způsoben vlhkým počasím a nesprávným čištěním zrna (KALAČ&MÍKA, 1997). Dávka 1-1,5 mg ergotaminu za den způsobuje u člověka chronickou otravu, dávka 5-10 g čerstvých sklerocií je smrtelná. Tato dávka odpovídá přibližně 200 ks sklerócií (KALAČ&MÍKA, 1997).
3.7.2 Lektiny Lektiny, neboli fytohemaglutininy, jsou specifické bílkoviny, které se většinou vyskytují společně s inhibitory proteas (PRUGAR et al., 2008). Mají schopnost shlukovat červené krvinky (MIKEŠ, 2008). Jsou to látky, které mají schopnost reverzně se navázat na speciální mono- a oligosacharidy. Dělí se do skupin podle přítomného sacharidu (PRUGAR et al., 2008). Vyskytují se v bramborech, luštěninách, ale největší množství je ve fazolích (ve fazolu obecném), sóji, dále v obilkách pšenice, žita a ječmene (KALAČ, 1999). Ve fazolu obecném je obsažen fasin, v sóji seté je glycin a β-konglycin (KALAČ, 1995). Lektiny jsou odolnější vůči teplotě a širokému rozsahu hodnot pH. Negativní účinky se dají omezit vařením předem nabobtnaných luštěnin po dobu 15-20 minut. Úprava pražením není zcela účinná. Klíčením se obsah lektinů snižuje po 4-6 dnech (KALAČ, 1999). U běžných luštěnin jako je hrách, čočka, cizrna a brambor stačí klasické způsoby kuchyňského zpracování. Nedostatečně upravené potraviny způsobují zažívací potíže a poškozují střevní buňky (PRUGAR et al., 2008). Lektiny fazolí způsobují poškození tenkého střeva a narušují trávení (KALAČ, 1999). Lektiny fazolu obecného jsou vysoce toxické. Váží se na buňky střevních klků a přechází až do krve. Poškozují sliznice trávicího traktu, čímž se snižuje
vstřebatelnost
všech
živin.
Mohou
vyvolávat
hemoragie
(krvácení)
v lymfatických tkáních a poškození jaterních buněk. Nejvýznamnější zástupce této skupiny je disacharid linatin. Vyskytuje se v semenech lnu setého. Linatin negativně působí na metabolismus proteinů a brání účinku vitaminu B6 (KALAČ, 1995). Omezit negativní účinky lze pomocí šlechtění a technologických úprav, jako je vaření, bobtnání semen, toastování a klíčení (KALAČ&MÍKA,1997).
38
3.7.3 Toxické aminokyseliny Jde o skupinu aminokyselin, které při vyšších dávkách způsobují onemocnění. Řadí se zde lathyrogeny, selenoaminokyseliny, hemolytické aminokyseliny a aminokyseliny způsobující dýchací onemocnění. Tyto aminokyseliny představují nebezpečí hlavně pro zvířata, zvláště přežvýkavce. V lidské stravě je toto nebezpečí zanedbatelné (KALAČ, 1995).
3.7.3.1 Lathyrogeny Jsou to aminokyseliny, jejich deriváty a dipeptidy, které vyvolávají nemoc zvanou neurolathyrismus. Způsobují ji aminokyseliny β-kyano-L-alanin, β-N-oxalylamino-Lalanin, kyselina α,γ-diaminomáselná a její γ-N-oxalylderivát. Vstupují do metabolismu, kde způsobují různé poruchy (KALAČ&MÍKA, 1997). Přehled lathyrogenních aminokyselin je zobrazen na obrázku č. 8.
Obr. č. 8: Lathyrogenní volné aminokyseliny (KALAČ&MÍKA, 1997).
Onemocnění neurolathyrismus se vyskytuje v zemích, kde se z důvodu nedostatku potravy jednostranně konzumují hlavně semena hrachoru setého (Lathyrus sativum) a hrachoru cizrnovitého (Lathyrus cicera). Nejnáchylnější jsou mladí muži. Neurolathy39
rismus postihuje nervový systém, způsobuje slabost svalů, jejich paralýzu, ale zřídka kdy je příčinou smrti (KALAČ&MÍKA, 1997). Snížení obsahu lathyrogenních aminokyselin se dá dosáhnout šlechtěním plodin, kuchyňskou tepelnou úpravou, vyluhováním v roztocích hydroxidu nebo síranu sodného (KALAČ&MÍKA, 1997).
3.7.3.2 Hemolytické aminokyseliny Tyto antinutriční látky jsou významné spíš při výživě zvířat, jelikož rostliny, které je obsahují, jsou přidávány do krmné dávky. Jsou obsaženy hlavně v řepce, krmné kapustě méně v růžičkové kapustě a zelí (KALAČ&MÍKA, 1997).
3.8 Anorganické antinutriční látky Jde o skupinu antinutričních látek, které se vyskytují v rostlinných surovinách. Jsou zdrojem živin nebo mohou sloužit k ochraně rostliny (KALAČ, 1995).
3.8.1 Křemík a jeho sloučeniny Křemík se v rostlinách nacházejí ve formě amorfní jako kyselina ortokřemičitá nebo ve formě krystalické jako opálové fytolity (KALAČ, 1995). Není přímo nepostradatelný, ale jeho přítomností v pokožce se zvyšuje odolnost rostliny. Vzniká ochranná bariéra proti škůdcům a chorobám (KALAČ&MÍKA, 1997). Proto jsou situovány ve svrchních vrstvách rostliny, pokožce a trichomech. Křemík se zde vysráží do rostlinných pletiv, vzniká krusta (tzv. inkrustace). Poměrně velké množství je obsaženo v travách. Stářím rostlin jejich obsah roste (KALAČ, 1995). Antinutriční účinek inkrustovaných rostlinných pletiv spočívá ve vytváření mechanické zábrany, která brání činnosti trávícím enzymům. Rozpustné křemičitany mají schopnost denaturovat proteiny a inhibovat i řadu trávicích enzymů. Část těchto rozpustných forem se vstřebává do organismu, kde dochází ke krystalizaci v mízních uzlinách a orgánech. Důsledkem mohou být močové kameny (KALAČ, 1995). Vzhledem k četnosti konzumace takovýchto rostli, není riziko pro člověka nijak vysoké.
40
3.8.2 Dusičnany Dusičnany jsou látky, které se přirozeně vyskytují v rostlinách. Řada rostlin hromadí tyto látky. Je to řepa, oves, vodnice, trávy a další. V trávicím traktu dochází k redukci dusičnanů na dusitany, které jsou resorbovány do organismu (KALAČ, 1995). Hlavním zdrojem dusičnanů pro člověka jsou brambory, košťáloviny, kořenová a listová zelenina, banány a pivo (PUPRICH et al., 2003). Obsah dusičnanů je třeba preventivně sledovat i v pitné vodě (KALAČ, 1995). Mohou také přecházet do mléka. Jejich obsah kolísá mezi 0,1-1 mg.l-1, v extrémních případech se může vyšplhat až na 10 mg.l-1. Zvýšený obsah dusičnanů se vyskytuje hlavně u dojnic krmených nekvalitním krmivem (KALAČ&MÍKA, 1997). V organismu člověka však dochází k redukci dusičnanů na dusitany v malé míře (KALAČ&MÍKA, 1997). Nejobávanějším účinkem dusičnanů je vznik nitrosaminů (PUPRICH et al., 2003). Pro dospělého člověka je toxická dávka dusičnanů 6 g, pro kojence 100 mg. Otravu doprovází žaludeční křeče, krev v moči a stolici, kolaps (JŮZL et. al., 2008). Dusičnany zapříčiňují řadu metabolických poruch, a to i při malých dávkách. Blokují příjem jodu, brání přeměně β-karotenu na vitamin A, snižují účinky adrenalinu v organismu a díky nim klesá využitelnost síry při syntéze sirných aminokyselin. Celkově snižují vitalitu a kondici organismu (KALAČ, 1995). Koncentraci dusičnanů v rostlinách ovlivňují povětrnostní podmínky, vyzrálost nebo dávky dusíkatých hnojiv. Během kulinářských úprav snížíme obsah dusičnanů o 30 % loupáním, a o 20 % vařením (PRUGAR et al., 2008).
3.8.3 Dusitany Zdrojem dusitanů v potravinách jsou zejména párky, salámy a některé masné výrobky. Méně jsou obsaženy i v sýrech (PUPRICH et al., 2003). Dusitan sodný nebo dusitan draselný se používá jako součást dusitanových solících směsí k solení masa a masných výrobků. Dusitan je toxická látka, jejíž obsah v potravinách je regulován a kontrolován příslušnými orgány (KATINA, 2009). Člověk o hmotnosti 75 kg by mohl denně zkonzumovat až 0,63 kg uzenin, aniž by překročil denní povolené množství dusitanů. Dusitany se v masných výrobcích během výroby rozkládají a přeměňují se na jiné neškodné produkty, které se z větší části z výrobků vylučují. Zůstává pouze zbytek dusitanů, který neznamená riziko pro zdraví. Ma41
so se solí dusitanovými solemi z několika důvodů. Především kvůli dosažení požadovaných senzorických vlastností. Dalším důvodem je zajištění růžového zbarvení. Látky vznikající z dusitanů brání šednutí masných výrobků, které je způsobeno oxidací myoglobinu (přirozeného svalového barviva). Dusitany omezují růst patogenních mikroorganismů, čímž zajišťují zdravotní nezávadnosti masných výrobků. Nejdůležitější je zabránění vzniku klobásového jedu botulotoxinu, který je příčinou otrav z uzenin (KATINA, 2009). Dusitany mohou v lidském organismu reagovat s ionty železa hemoglobinu a oxidací jej přeměnit z Fe2+ na Fe3+, vzniká tzv. methemoglobin. Ten není schopen vázat kyslík a dochází k dušení. Tento stav vede k nedostatku kyslíku v organismu (hypoxémie), další fází je tkáňové dušení (anoxie). Tato přeměna je reverzibilní s výjimkou kojenců (JŮZL et. al., 2008). Otrava dusitany se projevuje modráním sliznic, bolestmi hlavy, poklesem tlaku, těžkým dýcháním až ztrátou vědomí (JŮZL et. al., 2008)
3.9 Rostlinné fenoly Do této skupiny antinutričních látek řadíme alkylresorcinoly, třísloviny, lignin a fenolická barviva. Jde o chemicky různorodou skupinu s odlišnými biologickými vlastnostmi (KALAČ&MÍKA, 1997).
3.9.1 Alkylresorcinoly Alkylresorcinoly je souhrnné označení pro 5-alkyl-, 5-alkenyl- (také 5-alkedienyl-) a minoritní 5-(2-oxoalkyl)- a 5-(2-oxoalkenyl) deriváty resorcinolu (benzen-1,3-diolu). Substituenty tvoří přímý řetězec nejčastěji s 13-29 atomy uhlíku (VELÍŠEK, 2009). Někdy bývají označovány jako fenolické lipidy (KALAČ, 1995). Akrylresorcinoly se vyskytují v obilovinách, zejména v obilkách žita, triticale, méně v pšenici. V dalších obilovinách (ovsu, ječmeni a kukuřici) se vyskytují v malém množství. Nejvíc jsou obsaženy v klíčku (zárodku) a ve vnější vrstvě obilky, takže při mletí zůstává v otrubách. V žitě se obsah alkylresorcinolů pohybuje okolo 900-2000 mg.kg-1, v zárodku je obsah vyšší asi 3000 mg.kg-1, v pšenici a v triticale 200-600 mg.kg-1 a v zárodku asi 2000 mg.kg-1. V ovsu je obsah nižší kolem 40 mg.kg-1. 42
Jejich obsah lze snížit fermentací těsta, pečením, extrudací, a to až na 50-80 % původního obsahu akrylresorcinolů (VELÍŠEK, 2009). Obecný vzorec alkylresorcinolů se nachází na obrázku č. 9.
Obr. č. 9: Obecný vzorec alkylresorcinolů (http://www.ajcn.org/content/87/4/832/F1.expansion.html).
Negativní účinky resorcinolů můžeme odvodit od účinků na zvířata. Resorcinoly negativně ovlivňují růst zvířat. Nejtoxičtější jsou resorcinoly s nenasycenými řetězci s 13 a méně atomy uhlíku. Jejich toxicita pravděpodobně spočívá ve změně hydrofobních vlastností (propustnosti) membrán pro některé organické sloučeniny (např. glycerol) a ionty draslíku. Alkylresorcinoly jsou také hemolytické. Účinků synteticky substituovaných resorcinolů se využívá v potravinářství k potlačení enzymatického hnědnutí (VELÍŠEK, 2009). Mohou způsobovat průjmy a úbytek hmotnosti. Výhodou je, že jsou termolabilní, takže při tepelném zpracování potravin se ničí (KALAČ, 1995).
3.9.2 Třísloviny Jsou to ve vodě rozpustné polyfenoly s relativní molekulovou hmotností 500-3000 Da. Mají schopnost srážet bílkoviny. Jsou charakteristické svíranou a trpkou chutí. Ovlivňují vlastnosti čaje, kakaa, káv, vína a některých druhů ovoce (KALAČ, 1999). Třísloviny (neboli taniny) se v hojném množství vyskytují v semenech luštěnin. Obsah v sóji se pohybuje do 0,45 g.kg-1 a ve fazolích do 20 g.kg-1 (VELÍŠEK, 2009). Jsou obsaženy také v hnědé rýži, kde mohou vázat a srážet bílkovinu a tím zhoršovat její stravitelnost (KOPÁČOVÁ, 2007). Jsou také v ovoci (nejvíce v borůvkách a banánech). Průměrný obsah tříslovin se pohybuje okolo 100-500 mg na 100g ovoce (STRATIL, 1993). Komplexy a produkty, vznikající reakcí s proteiny, jsou odolné vůči hydrolýze. Vysrážené proteiny jsou méně stravitelné. To je příčinou možných úbytků hmotnosti. 43
Nadměrná konzumace tříslovin může způsobit snížení vstřebatelnosti některých minerálních látek a živin. Vysoké dávky poškozují střevní mukózu a sliznice (VELÍŠEK, 2009). Skrz poškozené sliznice může docházet ke vstřebávání do organismu, což vede k poškození ledvin a jater (KALAČ, 1995). V rostlinných pletivech se třísloviny vyskytují i s dalšími fenoly. Tento fakt komplikuje stanovení nutričních účinků. Třísloviny v přiměřeném množství působí příznivě proti průjmům (STRATIL, 1993). Nejúčinnější cestou, jak omezit nežádoucí účinky, je šlechtění. Možností je také odslupkování nebo tepelné zpracování (KALAČ&MÍKA, 1997).
3.9.3 Lignin Tato makromolekulární sloučenina je chemicky velmi rozmanitá. Vyskytuje se v zelenině a její obsah se zvyšuje při dřevnatění (signifikaci) rostlinných pletiv (KALAČ, 1999). Lignin impregnuje rostlinná pletiva (KALAČ, 1995). Je obsažen v buněčných stěnách a tvoří nestravitelnou složku potravní vlákniny (KALAČ, 1999). Tato látka je téměř nestravitelná, vytváří mechanickou bariéru pro trávicí enzymy. Při vyšším obsahu lignitu se potrava stává nestravitelnou (KALAČ&MÍKA, 1997).
3.10 Další antinutriční látky 3.10.1 Rezidua pesticidů Pesticidy jsou chemické látky, které se používají k tlumení nebo hubení rostlinných a živočišných škůdců, k ochraně rostlin a skladových zásob. Aplikace pesticidů je nutná, ale je spojena s pronikáním reziduí do prostředí a potravin. Pesticidy na člověka působí toxicky, mohou se kumulovat v tkáních. Mají schopnost působit synergicky. Nejvýznamnější pesticidy jsou organofosfáty a karbamáty, které inhibují enzym cholinesterasu zodpovědnou za přenos nervového vzruchu. V minulosti používané pesticidy jako byli např. PCB, DDT, toxafen nebo amidol jsou považovány za karcinogeny a vykazují estrogenní účinky. Hodnoty nejvyššího povoleného množství jsou dány legislativou a příslušnými orgány kontrolovány, aby byla zaručena zdravotní nezávadnost daných potravin (PRUGAR et al., 2008). Dnes jsou sice zakázány, ale rezidua dále přetrvávají v životním prostředí (PUPRICH et al., 2003). 44
Rezidui polychlorovaných bifenylů (PCB) jsou ohroženy některé skupiny konzumentů, jako jsou sportovní rybáři, častí konzumenti zvěřiny a vysoce kontaminovaných živočišných produktů. Velmi vnímavou skupinou jsou kojenci a lidé s narušenými jaterními funkcemi. Mezi hlavní zdroje patří tučné živočišné potraviny, kde se PCB kumulují. Nejvyšší koncentrace reziduí byla zaznamenána v některých masných výrobcích, rybích výrobcích a vepřovém sádle (PUPRICH et al., 2003). Mezi zdroje DDT patří hlavně živočišní produkty, mléčný tuk, sladkovodní ryby a výrobky z nich. U těchto reziduí v posledních letech nedochází překračování povolených limitů, proto nepředstavují vážnější riziko pro populaci (PUPRICH et al., 2003).
3.10.2 Mykotoxiny Mykotoxiny jsou produkty mikroskopických vláknitých hub. Zatímco některé houby využíváme ve svůj prospěch v potravinářství nebo k produkci léků, jiné kontaminují rostlinné produkty svými metabolity- mykotoxiny. Ke kontaminaci dochází během vegetace, sklizně, skladování nebo zpracování surovin a potravin (PRUGAR et al., 2008). Z chemického hlediska jde o velmi různorodou skupinu látek (PRUGAR et al., 2008). Nejvýznamnějšími producenty jsou houby rodu Aspergillus, Penicillium a Fusarium. Důležitým faktem je, že ne všechny kmeny daného druhu houby tvoří toxiny. Aflatoxin produkovaný hlavně A. flavus a A. parasiticus kontaminuje kukuřici, koření, sušené ovoce a obiloviny, a to pokud jsou nevhodně skladovány (PRUGAR et al., 2008). Aflatoxin se může vyskytovat i v živočišných produktech, jestliže zvířata byla krmena kontaminovaným krmivem (KALAČ&MÍKA, 1997). Ochratoxin A vzniká činností hub rodu Aspergillus a Penicilium. Nachází se v rostlinných i živočišných produktech, nejvíce však v obilovinách, kávě, sušeném ovoci, koření a vínu. Patulin je mykotoxin produkovaný houbou Penicilium expansum. Ta se často nachází na povrchu ovoce. Ochratoxin je považován za hlavního kontaminanta jablek a výrobků z nich. Fusarium produkuje mykotoxiny deoxynivalenol, nivalenol, T-2 a HT-2 toxin, zearalenon a fumonisin (PRUGAR et al., 2008). Houba Aspergillus nidulans produkuje sterigmatocystin vyskytující se v obilovinách, hlavně v kukuřici. Citrinin produkovaný houbou Penicillium citrinum se může nacházet v obilovinách (KALAČ&MÍKA, 1997). Přehled mykotoxinů je uveden v tabulce č. 8.
45
Tab. č. 8: Hlavní mykotoxiny, které ohrožují zdraví (KALAČ&MÍKA, 1997). toxiny plísní Aspergillus
aflatoxin B1, G1, B2, G2, sterigmatocystin, kyselina cyklopiazová, ochratoxin A
toxiny plísní Penicillium
patulin, ochratoxin A, citrinin, penetrem A, kyselina cyklopiazonová
toxiny plísní Fusarium
deoxynivalenol, nivalenol, zearalenon, T-2 toxin, diacetoxyscirpenol
toxiny plísní Alternaria
kyselina tenuazonová, alternariol, alternariol methyl éter
toxiny plísní Claviceps
námelové alkaloidy ze žita
Prevencí vzniku mykotoxinů je vytvoření nepříznivých podmínek pro mikroorganismy, které je produkují. Jde především o dodržování správné teploty, vlhkosti, zemědělské a výrobní praxe. Pokud již došlo ke kontaminaci, je třeba surovinu třídit dle jakosti, čistit a separovat nežádoucí části (PRUGAR et al., 2008). Mykotoxiny jsou stabilní a téměř se nerozkládají. Jejich obsah v potravinách je ostře sledován. Limitní koncentrace jsou dány legislativou (PRUGAR et al., 2008). Mykotoxiny se vyznačují širokým spektrem účinků na organismus, proto znamenají vysoké riziko z hlediska potravinové bezpečnosti. Negativní účinky mykotoxinů se dělí na akutní a chronické. Akutní intoxikace není v české populaci příliš častá, s touto situací se setkáváme pouze v některých oblastech Asie a Afriky. Mezi negativní účinky mykotoxinů řadíme mutagenitu, imunotoxicitu, neurotoxicitu, karcinogenní a teratogenní působení na organismus. V rostlinných produktech se vyskytuje i několik mykotoxinů současně a jejich negativní účinky se stupňují (PRUGAR et al., 2008). Dochází k zesílení účinku, neboli k synergickému působení (KALAČ&MÍKA, 1997). Aflatoxin se skrz hospodářská zvířata, která byla krmena kontaminovaným krmivem, dostává do jejich produktů. Mezi nejzávažnější účinky aflatoxinů patří hepatotoxicita a karcinogenita. Ochratoxin A způsobuje nefrotoxicitu, karcinogenitu a teratogenitu. Deoxynivalenol dokáže způsobit kožní a hematotoxické změny, zažívací potíže, působí teratogenně a imunosupresivně (dochází k oslabení imunitní reaktivity organismu). Zearalenon působí anabolicky a estrogenně na organismus, fuksiny jsou pravděpodobné karcinogeny (PRUGAR et al., 2008). Struktura některých mykotoxinů je znázorněna v následujícím obrázku č. 10.
46
Obr. č. 10: Struktura běžných mykotoxinů (KALAČ&MÍKA, 1997).
Jejich výskyt lze omezit správnou agrotechnikou, volbou odrůdy, včasnou sklizní, sušením suroviny, omezením mechanického poškození, praním zrna a správným skladováním (KALAČ&MÍKA, 1997). Díky regulačním normám v hospodářsky vyspělých zemích se jejich výsky daří eliminovat. V rozvojových zemích je monitoring a prosazování norem obtížné, proto se zde mykotoxiny v potravinách často vyskytují (CARDWELL, 2000).
47
3.10.3 Nitrosaminy Nitrosaminy jsou sloučeniny, které jsou typické přítomností skupiny >N-N=O v molekule. Vznikající za specifických podmínek z prekurzorů – dusitanů a bílkovin (sekundárních nebo terciárních aminů, biogenních aminů). Nejtoxičtějším nitrosaminem je N-nitrosodimethylamin, dále se do této kategorie řadí N-nitrosodietylamin, Nnitrosopyrrolidin, N-nitrosopiperidin, N-nitrosomorfolin a N-nitrosodi-n-butylamin (PRUGAR et al., 2008). Při pokusech na zvířatech se potvrdily jejich karcinogenní účinky. V potravinách vznikají během výroby, sušení, uzení, nakládání a skladování. Pravděpodobně vznikají i v lidském žaludku (www.agronavigator.cz). Nitrosaminy se vyskytují v koncentracích desítek až stovek μg.kg-1. Hlavně v uzených masech, sýrech a rybách. V menším množství jsou obsaženy v nakládané zelenině, pivu a whisky. Snížení obsahu nitrosaminů lze dosáhnout zdokonalením výroby potravin. Jde např. o změnu procesu sušení, přídavek vitaminu C a snížení obsahu dusitanů v masné výrobě (www.agronavigator.cz).
3.10.4 Biogenní aminy Biogenní aminy vznikají z volných aminokyselin, na které působí mikroorganismy s dekarboxylační aktivitou (KALAČ&KŘÍŽEK in PRUGAR et al., 2008). Dekarboxylaci způsobují hnilobné bakterie a některé bakterie mléčného kysání. Ve zdravých čerstvých plodinách a potravinách je obsah biogenních aminů nízký, zvyšuje se nevyhovujícím skladováním nebo výrobou, a to hlavně během fermentace. Takto vzniká řada biogenních aminů: histamin z histidinu, tyramin z tyrosinu, fenylethylamin z fenylalaninu, tryptamin z tryptofanu, putrescin z ornitinu, kadaverin z lysinu a agmatin vzniká z argininu. Zejména putrescin a kadaverin odebírá část detoxikační kapacity enzymů monoaminoxidasy a diaminoxidasy, které se nacházejí ve střevech. V rostlinách se nachází větší množství spermidinu, v živočišných produktech víc sperminu. V luštěninách a zelenině (např. brokolici a květáku) jsou obsaženy řádově desítky mg.kg-1 spermidinu a jednotky mg.kg-1 sperminu (PRUGAR et al., 2008). Ve vyšších množstvích se biogenní aminy nacházejí ve fermentovaných potravinách (v kysaném zelí, zrajících uzeninách, sýrech a v některých červených vínech). Běžně nepředstavují pro zdravé osoby žádné nebezpečí. Škodlivé účinky se mohou projevit při 48
užívání některých léků. Vysoké koncentrace biogenních aminů v potravinách jsou znakem kažení a mohou způsobit otravu (www.agronavigator.cz). Při nadměrném příjmu mohou biogenní aminy způsobit poruchy centrálního nervového systému a krevního oběhu, bolesti hlavy, bušení srdce, zvracení a průjmy (www.agronavigator.cz).
49
4 ZÁVĚR Antinutriční látky jsou široce zastoupenou skupinou látek v mnoha běžně konzumovaných potravinách. V řadě případů jsou nedílnou a přirozenou součástí potraviny. Některé antinutriční látky jsou geneticky podmíněny a jejich obsah se dá jen omezeně ovlivnit šlechtěním. Do potravin se mohou dostávat i během výroby a zpracování, a to buď záměrně, nebo jsou jimi kontaminovány. Většina antinutričních látek nepředstavuje bezprostřední ohrožení zdraví člověka, ale jejich přítomnost musí být kontrolována. Potraviny musí splňovat řadu kritérií a limitů. Kontrolu a jejich dodržování zajišťují příslušné orgány. České výrobky jsou z tohoto hlediska bezpečné a zdravotně nezávadné. Antinutriční látky se běžně vyskytují v potravinách rostlinného původ. Jsou její nedílnou součástí. Je potřeba se o dané problematice informovat, neignorovat ji a podle potřeby přizpůsobit zpracování těchto potravin. Ke snížení obsahu nežádoucích látek v potravinách můžeme přispět různými způsoby. Jednou z metod je šlechtění rostlin na nižší obsah nežádoucích látek. Dále záleží na výběru vhodné odrůdy, správném pěstování, vhodné době sklizně a optimálních podmínkách skladování. I během procesu výroby potravin můžeme obsah antinutričních látek snížit pomocí tepelné úpravy, ozáření potraviny nebo alespoň kuchyňskou úpravou atd. U živočišných produktů se antinutriční látky vyskytují v důsledku kontaminace hospodářských zvířat nebo se k produktům tyto látky přidávají záměrně, aby zlepšily technologické a senzorické vlastnosti potravin. Ať už je původ antinutričních látek v potravinách jakýkoliv, jejich přítomnost nelze ignorovat a je třeba s nimi počítat ve výživě člověka. Antinutriční látky způsobují vážné zdravotní potíže hlavně při extrémních způsobech stravování. Zejména jde-li o velmi jednostranné a nevyvážené diety, může v jednotlivých případech dojít k nedostatku základních živin, vitaminů a minerálů. V krajních případech vede tento stav až k podvýživě. Je třeba vzít v úvahu všechny dostupné informace o této ne příliš diskutované skupině látek a zhodnotit jejich negativní i pozitivní účinky na lidské zdraví. Tato problematika a s ní související možnosti eliminace antinutričních látek z potravin, je stále předmětem výzkumu.
50
5 SEZNAM ZRDOJŮ Biogenní aminy. Bezpečnost potravin: A-Z slovník pro spotřebitele [online]. [cit. 201204-10]. Dostupné z: http://www.agronavigator.cz/az/index.htm
CARDWELL, K. F., 2000: Mycotoxin contamination of food in Africa: antinutritional factors. Food and nutrition bulletin: Biological Abstracts. č. 4, s. 488-492. ISSN 03795721. GRANUM, P. E. et al., 2003: Studies on α-amylase inhibitors in foods [online]. Norway: Norwegian Food Research Institute, 2. 11. 2003 [cit. 2012-04-03]. Dostupné z: http://dx.doi.org/10.1016/0308-8146(79)90001-3. HANUSOVÁ, L. a V. ČURN, 2007: Inhibirory proteas v hlíze bramboru. Chemické listy. Praha: Česká společnost chemická, č. 100, s. 536-541. ISSN 0009-2770. HRAŠKA, M., S. RAKOUSKÝ a V. ČURN, 2006: Inhibitory proteas, mechanismy účinku a perspektivy jejich využití v transgenozi rostlin. Chemické listy. Praha: Česká společnost chemická, č. 100, s. 501-507. ISSN 0009-2770. JŮZL, M. et al., 2008: Folia Mendelovy Zemědělské a Lesnické Univerzity v Brně edice původních vědeckých prací a monografií Mendelova Zemědělská a Lesnická Univerzita v Brně: Rizikové látky v bramboru (Solanum tuberosum L.) a ve výrobcích z hlíz. Brno: Ediční středisko MZLU v Brně, 139 s. ISSN 1803-2109.
LIENER, I. E., 1994: Consequences of antinutritional components in soybean foods. Critical reviews in food science and nutrition. USA, č. 34, s. 31-67. ISSN 1040-8398. KADLEC, P. et al., 2007: Degradation of α-Galactosides during the Germination: Department of Carbohydrate Chemistry and Technology and Department of Food. Czech Journal of Food Sciences: potravinářské vědy. Praha: Česká akademie zemědělských věd, 2008, č. 26, s. 99-108. ISSN 1212-1800.
51
KALAČ, P., 1995: Antinutriční látky v zemědělských plodinách: Výživa rostlin a hnojení. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 208 s. KALAČ, P. a V. MÍKA, 1997: Přirozené škodlivé látky v rostlinných krmivech. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 317 s. ISBN 80-85120-96-8. KALAČ, P., 2003: Funkční potraviny: kroky ke zdraví. České Budějovice: Dona, 130 s. ISBN 80-732-2029-6. KATINA, J., 2009: Dusitany a masné výrobky. In: Český svaz zpracovatelů masa [online]. 10. 6. 2009 [cit. 2012-04-09]. Dostupné z: http://www.cszm.cz/clanek.asp?typ=5&id=1136 KOPÁČOVÁ, O., 2007: Trendy ve zpracování cereálií s přihlédnutím zejména k celozrnným výrobkům. Praha: ÚZPI, ISSN 978-80-7271-184-0. MIKEŠ, V., 2008: Proč se klepou řízky: chemie v kuchyni. Praha: Dokořán, 199 s. ISBN 978-80-7363-143-7. Nitrosaminy. Bezpečnost potravin: A-Z slovník pro spotřebitele [online]. [cit. 2012-0410]. Dostupné z: http://www.agronavigator.cz/az/index.htm POŽRL, T. et al., 2009: Phytate Degradation during Breadmaking: The Influence. Czech Journal of Food Sciences: potravinářské vědy. Praha: Česká akademie zemědělských věd, č. 1, s. 29-38. ISSN 1212-1800. PRUGAR, J., 2008: Kvalita rostlinných produktů na prahu 3. tisíciletí. 1. vyd. Praha: Výzkumný ústav pivovarský a sladařský, 327 s. ISBN 978-80-86576-28-2. RUPRICH, J. et al., 2003: Zdravotní důsledky zátěže lidského organismu cizorodými látkami z potravinových řetězců v roce 2002: Hlášená onemocnění přenášená potravinami, bakteriologická a mykologická analýza potravin, dietární expozice člověka che-
52
mickým látkám a výskyt GMO na trhu potravin ČR. Praha: Státní zdravotní ústav Praha, 174 s. ISBN 80-7071-228-7.
SIDDHURAJU, P. et al., 2002: The effect of ionising radiation on antinutritional factors and the nutritional value of plant materials with reference to human and animal food [online]. 3. 1. 2002 [cit. 2012-04-03]. Dostupné z: http://dx.doi.org/10.1016/S03088146(01)00398-3. STRATIL, P., 1993: ABC zdravé výživy: Díl 1. Brno: Pavel Stratil, 345 s. ISBN 80-9000298-6. STRATIL, P., 1993: ABC zdravé výživy: Díl 2. Brno: Pavel Stratil, 345 s. ISBN 80900029-8-6. ŠÍCHO, V. et al., 1981: Potravinářská biochemie. 2. dopl. vyd. Praha: SNTL, 360 s. VELÍŠEK, J., 2009: Chemie potravin: Díl 1. Rozš. a přeprac. 3. vyd. Tábor: OSSIS, 580 s. ISBN 978-80-86659-17-6. VELÍŠEK, J., 2009: Chemie potravin: Díl 2. Rozš. a přeprac. 3. vyd. Tábor: OSSIS, 623 s. ISBN 978-80-86659-17-6. VELÍŠEK, J. a K. CEJPEK., 2008: Biosynthesis of food components. Tábor: OSSIS, 497 s. ISBN 978-80-86659-12-1.
53
6 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. č. 1: Struktura kyseliny šťavelové. .......................................................................... 17 Obr. č. 2: Struktura kyseliny fytové. ............................................................................... 18 Obr. č. 3: Obecný vzorec glukosinolátů ......................................................................... 20 Obr. č. 4: Schéma možných cest enzymové hydrolýzy glukosinolátů .............................. 23 Obr. č. 5: Chemická struktura kumarinů ........................................................................ 26 Obr. č. 6: Výseč ze struktury β-(1→3) ( 1→4)-D-glukanu. ............................................ 31 Obr. č. 7: Struktura běžných rostlinných estrogenů. ...................................................... 34 Obr. č. 8: Lathyrogenní volné aminokyseliny ................................................................. 39 Obr. č. 9: Obecný vzorec alkylresorcinolů. .................................................................... 43 Obr. č. 10: Struktura běžných mykotoxinů. .................................................................... 47
54
7 SEZNAM TABULEK Tab. č. 1: Přehled základních rostlinných inhibitorů proteas. ....................................... 13 Tab. č. 2: Názvy a struktura nejrozšířenějších glukosinolátů......................................... 21 Tab. č. 3: Přehled dominantních glukosinolátů ve vybraných zeleninách a olejninách 21 Tab. č. 4: Obsah glukosinolátů v čerstvých a vařených brukvovitých zeleninách.......... 22 Tab. č. 5: Vitaminy a některé jejich antivitaminy ........................................................... 25 Tab. č. 6: Struktura hlavních polysacharidů buněčných stěn ......................................... 30 Tab. č. 7: Obvyklé obsahy celkových glykoalkaloidů v bramborách.............................. 36 Tab. č. 8: Hlavní mykotoxiny, které ohrožují zdraví ....................................................... 46
55
