Přírodní antinutriční a toxické látky látky v potravinách
prospěšné
indiferentní
antinutriční
toxické
•přírodní antinutriční a toxické látky látky přídatné (aditivní) •cizorodé látky kontaminanty
primární (exogenní) sekundární (endogenní ) procesní technologické
speciální případ toxické sekundární metabolity (toxiny) některých mikroorganismů
antinutriční látky
interference (živiny)
toxické látky jedy (toxika) přírodní toxické látky toxiny produkty anthropogenní činnosti xenobiotika (ne v přírodě , např. rezidua pesticidů, kontaminanty) toxické účinky akutní pozdní (např. chronické) výše rizika kontaminující látky toxiny aditivní látky antinutriční látky legislativní opatření krmné pokusy NOAEL ADI = NOAEL / 100 bezpečnostní faktor (100)
antinutriční látky rostlinného původu, potenciální rizika inhibitory enzymů antienzymy sloučeniny interferující s metabolismem vitaminů antivitaminy, antagonisty vitaminů sloučeniny interferující s metabolismem minerálních látek fenolové sloučeniny (tanniny) reagující s proteiny některé oligosacharidy způsobující flatulenci
inhibitory proteas (antiproteasy) inhibitory serinových p. (trypsin, chymotrypsin, elastasa) Kunitzova typu (20 kDa, trypsin, sója) Bowmanova-Birkova typu (6-10 kDa, trypsin, chymotrypsin, sója, obiloviny, brambory) zpomalení růstu hospodářských zvířat inaktivace teplem (proteiny)
antivitaminy strukturní analogy (oxythiamin, linatin) enzymy (askorbasa, thiaminasa, lipoxygenasa) tvořící nevyužitelné komplexy (avidin)
sloučeniny vážící minerální látky fytová kyselina a fytin šťavelová kyselina glukosinoláty a jejich rozkladné produkty
Fe, Zn Ca I
tanniny zpomalení růstu hospodářských zvířat snížení travitelnosti proteinů a absorpce minerálních látek
-galaktosidy raffinosa, vyšší homology, gastrointestinální problémy
toxické látky rostlinného i živočišného původu, reálná rizika
vyvolávající potravní nesnášenlivost (intoleranci) toxické pro určité jedince vyvolávající intoxikace toxické pro všechny jedince látky vyvolávající potravní nesnášenlivost 0,3-7 % populace alergie (imunologické reakce), alergeny (imunogeny) (ne)vyvolávají tvorbu IgE celiakie bezlepkové diety (<100 mg/kg sušiny gliadinu)
intolerance (neimunologické projevy ) poruchy metabolismu, přecitlivělost (anafylaxe), averze (idiosynkracie) intolerance laktosy potraviny s nízkým obsahem (<10 g/kg) bezlaktosové (100 mg/kg) fenylketonurie hydrolyzáty bez Phe favismus bob obecný (Vicia faba) CH2OH
NH2
NH2
O
HO
OH
N
O N
HO
N
divicin, R = NH2 isouramil, R = OH
R
HO OH HO
N
R
vicin, R = NH2 konvicin, R = OH
toxiny a další látky vyvolávající intoxikace klasifikace podle struktury podle původu podle účinků hlavní skupiny toxinů alkaloidy saponiny kyanogeny glukosinoláty lektiny estrogenní látky fototoxické látky aminokyseliny biogenní aminy + mnohé další
antinutriční a toxické látky luštěnin
inhibitory proteas a amylas -galaktosidy látky způsobující favismus lektiny kyanogenní glykosidy estrogeny saponiny lathyrogeny
toxické látky vyšších hub
bílkoviny peptidy aminokyseliny aminy hydraziny alkaloidy terpenoidy
alkaloidy klasifikace pravé alkaloidy (N-heterocykly, odvozené od aminokyselin) pyridinové (nikotinové) a. tabáku piperidinové a. pepře pyrrolizidinové a. seneciové (neciny) chinolizidinové a. lupiny chinolinové a. chinovníkové kůry pseudoalkaloidy (N-heterocykly, odvozené od jiných prekurzorů) purinové a. kávy, čaje, kakaa terpenoidní (glykoalkaloidy) a. brambor, rajčat protoalkaloidy (ne N-heterocykly, odvozené od aminokyselin) kapsaicinoidy a. papriky
strukturní typ podle skeletu pravé alkaloidy pyridinové
piperidinové pyrrolizidinové chinolizidinové
významné skupiny
prekurzor
příklad
nikotinové, tabákové a. a. pepře neciny (seneciové a.) lupinové a.
nikotinová kys., Orn, Lys Lys Orn, Ile
nikotin, nornikotin, anatabin, anabasin piperin echinatin
Lys
lupanin, angustifolin, spartein chinin
chinolinové pseudoalkaloidy purinové
chinové (cinchonové) a. Trp a. kávy, čaje, kakaa
xanthiny
terpenoidní (steroidní) protoalkaloidy vanillylamidy (kapsaicinoidy)
glykoa. brambor, rajčat
mevalonová kys.
kofein, theobromin, theofyllin solanin, tomatin
a. papriky
Phe
kapsaicin
pyridinové alkaloidy nikotin a minoritní alkaloidy (~ 20 sloučenin) tabák
H
CH3
N
nikotin
N H
N H
N H
N N
N
nornikotin
anatabin
N
anabasin
povinnost udávat obsah v tabákových výrobcích, varování
piperidinové alkaloidy piperin, homology, geometrické isomery, příbuzné látky pepř (pálivé látky ) O O O
N
O
O
O
piperin
N
chavicin O O
N
O O
O
piperilin isochavicin
O
N
O O
N
O
O O
piperanin isopiperin
O
N
pyrrolizidinové alkaloidy mnoho příbuzných esterů (mono-, di-, makrocyklické) hepatotoxické látky některých léčivých bylin (např. kostival, hadinec, devětsil, podběl)
HO
H
CH2OR
HO
H
N
N
echinatin
heliotridin
kostival lékařský
COOH CH2OH
HO C
CH
HO C
H
CH3 CH3
CH3
hadinec obecný
viridiflorová kyselina
devětsil lékařský
podběl lékařský
chinolinové alkaloidy H2C N
HO H3CO N
chinin
legislativa: aditivní látka, alkoholické nápoje 300 mg/l, nealkoholické (tonika) 75 mg/l, upozornění (teratogenita)
purinové alkaloidy řada příbuzných sloučenin káva, čaj, kakao (čokoláda), maté, guarana kofein R1 = R2 = R3 = CH3 theobromin R1 = H, R2 = R3 = CH3 theofyllin R1 = R2 = CH3, R3 = H
thein
O R
1
guaranin O
R N
N N R2
N
3
obsah alkaloidů zelené kávy alkaloid
kofein theobromin theofyllin trigonellin
C. arabica 0,53-1,45 < 0,005 < 0,005 0,97-1,31
obsah v sušině kávy Coffea sp. (%) C. canephora C. liberica 2,11-2,72 1,28-1,35 < 0,005-0,01 < 0,005 < 0,005-0,01 0,01 0,57-0,88 0,25-0,29
legislativa: aditivní látka, kolové nápoje 250 mg/l upozornění
steroidní glykoalkaloidy řada příbuzných sloučenin brambory, rajčata, lilek heteroglykosidy, aglykon, cukr brambory: ~ 95 % -solanin -chakonin
= =
solanidin solanidin
+ +
-solatriosa -chakotriosa
H3C
H3C
CH3
N
CH3
HO
CH3 CH3
N
CH3
CH3
HO
solanidin -D-glukosa
CH2OH O
demissidin
-D-galaktosa
HO
CH2OH O
-D-glukosa CH2OH
OH
O OH
O HO
OH HO
HO OH
OH
O
O
O
O
HO
CH3
CH3
O O CH3
OH OH OH
OH
-L-rhamnosa -L-rhamnosa
-solatriosa legislativa: 200 mg/kg
OH OH
-L-rhamnosa
-chakotriosa
rajčata: tomatin = tomatidin
-lykotetraosa
+
H3C CH3
N H
O
CH3
CH3
tomatidin
HO
-D-xylosa
-D-glukosa -D-galaktosa CH2OH O
O
O OH HO OH
CH2OH O
O
OH
OH
HO CH2OH
O
OH
O
-D-glukosa
OH HO OH
legislativa: 200 mg/kg, teratogenita
kapsaicinoidy kapsaicin, homology paprika (pálivé látky)
CH3
H N
CH3 O
CH3O OH
kapsaicin, (E)-8-methyl-N-vanillylnon-6-enamid
saponiny řada příbuzných sloučenin potraviny rostlinného původu heteroglykosidy, aglykon, cukr aglykon = sapogenin (sapogenol), triterpenové alkoholy steroly (4-demethylsteroly) H3C
CH3
CH3
CH3
CH3
OH
OH
CH3 HO
H3C
CH2OH
sojasapogenol A
obsah saponinů v luštěninách aj. rostlinných materiálech rostlina sója fazole podzemnice špenát řepa lékořice
obsah v % 0,22-5,6 0,35-1,6 0,01-1,6 4,7 5,8 2,2-15,0
biologické účinky hemolýza erythrocytů, jiných buněk, poškození intestinální mukosy (interference s cholesterolem ve stěnách buněk) vlastnosti toxicita pro studenokrevné živočichy hořká chuť detergenční účinky, emulze (o/v) dnes fungicidní, antioxidační, antikarcinogenní, anticholesterolemické účinky použití pěnotvorné látky (zázvorové pivo kůra Quillaia saponia, kosmetika) emulgátory (kosmetika) sladidla (glycyrrhizin, lékořice: 0,2-5,6 % saponinů)
kyanogenní glykosidy řada příbuzných sloučenin potraviny rostlinného původu heteroglykosidy, aglykon, cukr aglykon = 2-hydroxynitril (kyanhydrin) 1
C N
R 2
R
C
1
1
R
R
2
cukr
C O
R
+
H C N
2
R
C N C OH
nitril 2-hydroxykyseliny substituenty alifatické aromatické cukr zpravidla Glu disacharidy genciobiosa aj.
chiralita aceton, methyl(ethyl)keton benzaldehyd
N C C
CH2OH
H
N C CH2OH H
O O
C
O O
OH
OH
HO
HO OH
OH
(R)-prunasin semena slivoní
(S)-sambunigrin bez černý (listy, nezralé plody) -genciobiosa -glukosa
D
-glukosa
D
N C
CH2OH O O
O O
OH OH
C
CH2
H
OH OH OH OH
(R)-amygdalin semena slivoní
vlastnosti rozklad (-glukosidasa) HCN toxicita (inhibice cytochromoxidasy v dýchacím řetězci) akutní intoxikace chronická intoxikace (kassava, maniok) LD50 = 0,5-3,5 mg/kg, tj. 35-245 mg (70 kg)
rostlina kassava kůra hlíz celé hlízy (dřeň hlíz) bambus nezralé stonky špičky nezralých výhonků peckové ovoce meruňkové pecky višňové pecky dužnina višní višňová šťáva višňový kompot višňový destilát len semena
obsah HCN v mg.kg-1 čerstvého materiálu 840-2450 550 (100-330) 3000 8000
3200 3540 10 0,1-12 3-5 0,3-3 200-380
glukosinoláty thioglukosidy (glukosidy hořčičných olejů) řada příbuzných sloučenin potraviny rostlinného původu (brukvovité rostliny) heteroglykosidy, aglykon, cukr aglykon = thiohydroxamát-O-sulfonát, protiion K+
substituenty alifatické aromatické heterocyklické cukr výhradně Glc
glukosinolát sinigrin progoitrin glukorafanin sinalbin glukobrassicin
substituent prop-2-en-1-yl (allyl) (R)-2-hydroxybut-3-en-1-yl 4-methylsulfinylbutyl 4-hydroxybenzyl 3-indolylmethyl
výskyt hořčice černá, zeleniny řepka, zeleniny ředkev hořčice bílá zeleniny
vlastnosti rozklad (myrosinasa) isothiokyanáty, nitrily aj. toxicita isothiokyanáty a goitrin strumigenní nitrily hepatotoxické
CH2OH CH2 CH CH2 O S C N O SO3 OH HO OH
sinigrin
CH2 CH CH2 N C S
CH2 CH CH2 C N
allylisothiokyanát
allylkyanid
OH CH2OH CH2 CH CH CH2 O S C N O SO3 OH HO
progoitrin
OH
OH CH2
CH CH CH2 N C S OH
CH2 CH
CH2 NH
O S
goitrin
CH CH CH2 C N
fenolové sloučeniny estrogenní látky
CH3 OH
HO
estradiol fytoestrogeny isoflavony
potraviny rostlinného původu
CH2OH O OH
O
O
HO OH
daidzin, R = H genistin, R = OH sójové boby (0,13 - 0,42 %)
R
O
OH
aglykon daidzein aglykon genistein
pterokarpany lignany HO
O
O
O
H3CO
CH2OH
HO
CH2OH
OH OCH3
kumestrol klíčící sójové boby
mykoestrogeny xenoestrogeny vlastnosti současně užitečné i škodlivé
OH
sekoisolariciresinol semena lnu
fototoxické látky kumariny R R
potraviny rostlinného původu
4
3
O
O
O
O
O
O
O
O
2
R R
1
kumariny
furanokumariny lineární psoralen angulární angelicin
vlastnosti fototoxicita (zvýšená citlivost nepigmentované lůže, souvislost s rakovinou kůže) akutní dermatitidy: štáva fíků, nať celeru, petržele fytoalexiny (fytoncidy, r. antibiotika, r. pesticidy) blastokoliny (brzdí klíčení semen) antimikrobní účinky antikoagulační účinky vasodilatační účinky spasmolytické účinky příjem potravou: 1,3 mg toxické projevy: 0,14 - 0,38 mg/kg fototoxické pigmenty hypericin (třezalka), fagopyrin (pohanka)
lektiny fytohemaglutininy stovky příbuzných sloučenin potraviny rostlinného původu (semena aj. části) proteiny s centrem jiným než katalytickým merolektiny (1 centrum, katalytické ne) hololektiny (2 centra, katalytické ne) chimerolektiny (1-2 centra, katalytické ano) sójový lektin metaloprotein, 120 kDa, hololektin vazba N-acetyl-D-galaktosaminu
vlastnosti srážení erythrocytů, interakce s cukry v glykoproteinech a glykolipidech membrán (mechanismus ochrany rostlin před predátory, parazity) toxické intravenosně, některé orálně (skočec / ricin) některé vůbec, některé probiotika (česnek)
aminokyseliny lathyrogeny potraviny rostlinného původu (semena vikví a hrachorů) aminokyseliny (peptidy, nitrily) CH2 CH COOH NH NH2
3-(N-oxalyl)-2,3-diaminopropanová kyselina
C O COOH
vlastnosti strukturní podoba s proteinogenními aminokyselinami, metabolické poruchy, např. inhibice kolagenasy deformace dolních končetin (osteolathyrismus) hlavně hospodářská zvířata (slepice / odoratismus) poškození cév (angiolathyrismus) poruchy nervového systému (neurolathyrismus) člověk
biogenní aminy alifatické, aromatické, heterocyklické báze s biologickou aktivitou fermentované a mikrobiálně znehodnocené potraviny rostlinného i živočišného původu
vznik z aminokyselin působení karboxylyas a transaminas
CH2 CH2 NH2
N
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 N H
histamin (His)
NH2
kadaverin (Lys)
NH2
potravina maso vepřové uzeniny ryby tuňák sardinky sýry Emmental Roquefort další potraviny kysané zelí sójová omáčka pivo víno
histamin
kadaverin
0-45 s-550
0-171 s-787
s-8000 4-2350
s-447 18-1050
s-2000 0-4100
0-460 42-905
1-200 0-274 0-22 0-30
1-311 0-40 3-108
vlastnosti tkáňové hormony (alergické reakce, anafylaktický šok) psychoaktivní a vasoaktivní látky biogenní amin původ
biologický význam
histamin
His
kadaverin
Lys
lokální tkáňový hormon, vliv na krevní tlak, sekreci žaludeční šťávy, účast při anafylaktickém šoku a alergických reakcích stabilizace makromolekul (nukleové kyseliny), subcelulárních struktur (ribosomy), stimulace diferenciace buněk, rostlinný hormon
putrescin
Arg via Orn či Cit Arg
agmatin
fenylethylamin Phe tyramin Tyr dopamin tryptamin
DOPA Trp
stabilizace makromolekul (nukleové kyseliny), subcelulárních struktur (ribosomy), stimulace diferenciace buněk, rostlinný hormon stabilizace makromolekul (nukleové kyseliny), subcelulárních struktur (ribosomy), stimulace diferenciace buněk, rostlinný hormon prekurzor tyraminu prekurzor dopaminu, lokální tkáňový hormon, vliv na krevní tlak, kontrakce hladkých svalů mediátory sympatických nervů lokální tkáňové a rostlinné hormony (katecholaminy), vliv na krevní tlak, peristaltiku střev, psychické funkce
