Minerální látky Pavel Coufalík BVCP0222p, jaro 2023 2 Minerální látky • Látkové složení (sloučeniny) x elementární složení (prvky) • Voda • Organogenní prvky – C,O, N, P, S • Minerální látky – ostatní prvky + P, S (lze zařadit do obou skupin) Dělení minerálních látek podle množství Majoritní minerální prvky : • Setiny až jednotky procent • Na, K, Mg, Ca, Cl, P, S Minoritní minerální prvky: • Desítky až stovky mg.kg-1 • Fe, Zn Stopové prvky: • Al, As, B, Cd, Co, Cr, Cu, F, Hg, I, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, Sn 3 Minerální látky Dělení minerálních látek podle fyziologického významu Esenciální prvky: • Slouží k zajištění biologických funkcí (stavba biologických struktur, katalýza, regulační a ochranná funkce) • Esenciální prvek = přítomen v zdravých tkáních; jeho nedostatek vede k fyziologickým změnám nebo smrti • Na, K, Mg, Ca, Cl, P, S • Fe, Zn, Mn, Cu, Ni, Co, Mo, Cr, Se, I, F, B, Si Toxické prvky: • Vykazují toxické účinky (sloučeniny nebo volné prvky) • Inhibice významných enzymů • Pb, Cd, Hg, As Neesenciální prvky: • Fyziologicky indiferentní; s neznámou biologickou funkcí; ostatní prvky ve stopových koncentracích • Esencialita i toxicita prvků je různá pro jednotlivé organismy • Některé esenciální prvky mohou být toxické ve vyšších dávkách (Se, Ni) 4 Minerální látky • Obsah minerálních látek v potravinách je velmi variabilní – metabolismus prvků v různých organismech • U rostlin je obsah látek závislý na obsahu prvků v půdě, na vlastnostech půdy, hnojení, klimatických podmínkách, zralosti plodiny … • U živočišné produkce je rozhodující výživa, stáří a zdravotní stav zvířete • O chemickém stavu prvku v potravině rozhoduje složení potraviny, pH, hydratace kovových iontů, možnost změny oxidačního stupně … 5 Minerální látky • Aminokyseliny, peptidy, bílkoviny, sacharidy, lignin, kys. fytová, organické kyseliny i jiné látky mohou vázat minerální látky a tím ovlivňovat jejich biologickou využitelnost • Resorpce v trávicím traktu závisí na rozpustnosti forem prvku • Rovnováha minerálů v těle: GIT – reguluje absorpci podle potřeb; ledviny – vylučují nebo reabsorbují minerály podle potřeb Formy výskytu minerálních látek v potravinách 6 Minerální látky • Vývoj kostry; Kosti, zuby • Osmotická regulace • Rovnováha pH • Podpora imunitního systému • Základní biochemické děje (přenos O2 …) Obsah minerálních látek v těle dospělého člověka o hmotnosti 70 kg 7 Minerální látky • Nejčastější deficience prvků: Ca, Fe, Zn, Se, I • Nedostatek Fe – některá forma anémie je velmi častým onemocněním – až 25 % populace na Zemi Některé důležité metaloproteiny Funkce prvků v organismu a jejich nedostatek 8 9 Sodík a draslík • Celkový obsah v lidském těle: 70-100 g Na, 140-180 g K • Společně s Cl- udržují osmotický tlak a acidobazickou rovnováhu • K – ovlivňuje aktivitu svalů, srdce • Resorpce v trávicím traktu: asi 90 % • Denní přijímané množství: 1,7 – 6,9 g Na, 2-5,9 g K • Minimální denní potřebné množství: 0,5 g Na, 2 g K • Maximální vhodné denní množství: 2,4 g Na (tj. cca 6 g NaCl) • Vylučování z organismu močí, Na i potem (při extrémní zátěži až 20 g NaCl) • Nedostatek Na: svalové křeče, bolesti hlavy, průjmy; objevuje se i při poruše ledvin, dehydratace • Přebytek Na vede těžkým poruchám, vysokému krevnímu tlaku, kardiovaskulárním chorobám, otokům • Nedostatek K: porucha ledvin, svalová slabost, nepravidelná srdeční činnost Výskyt v potravinách: • Na – velmi proměnlivý, malý v potravinách rostlinného původu; ochucování a konzervace potravin – nárůst koncentrace o několik řádů • K – vysoký obsah v některých potravinách rostlinného původu (čaj, káva) 10 Sodík a draslík • Vysoký obsah Na v některých druzích pečiva • U některých potravin je obsah soli legislativně omezen; nemusí se uvádět pokud není vyšší než 2,5 % Chlór • Obsah Cl v lidském těle – 80 g • Udržení osmotického tlaku spolu s Na • Cytoplasma buněk, žaludeční šťáva, krev, moč • Obsah chloridů v potravinách závisí na množství kuchyňské soli Náhrada soli v potravinářství: • Chloridy, mléčnany a fosfáty draselné, hořečnaté a vápenaté 11 • Denní skladba příjmu soli: přirozený výskyt v potravinách – 10 %, sůl přijatá ze zpracovaných potravin – 75 %, dochucení pokrmů při vaření – 15 % • V ČR – denní dávka soli překračuje maximální denní dávku! (asi 8 – 12 g / osoba / den) Sodík a draslík 12 Hořčík a vápník • Obsah Mg v těle: 25-40 g (především kostra; játra, svalová hmota) • Obsah Ca v těle: 1,5 kg – hlavní minerální složka, 99 % v kostech a zubech ve formě fosforečnanu vápenatého; vazba Ca na osteokalcin a osteonektin • Další funkce Ca: účast na činnosti nervů a svalů, srážlivost krve • Funkce Mg: součást enzymů v metabolických dějích s ATP, stabilizace DNA, aktivace enzymů, dráždivost nervových buněk; spolu s Ca ovlivňuje permeabilitu biologických membrán • Zdroj z potravy: Mg – listová zelenina, maso, ořechy; Ca – mléko a mléčné výrobky • Resorpce Mg (40-50 %) a Ca (5-15 %) probíhá v tenkém střevu, u Ca značně závisí na chemické formě a na pH (alkalické pH zvyšuje resorpci) • Doporučený denní příjem: 350 mg Mg, 800 mg Ca; 450 mg Mg a 1200 mg Ca u těhotných a kojících žen • Nedostatek Ca – osteomalacie, křivice, kazivost zubů 13 Hořčík a vápník • Nedostatek Mg – zvýšená dráždivost nervových buněk, arytmie, zvýšený krevní tlak • Nadbytek Mg – útlum nervové činnosti, zvracení, nízký krevní tlak, slabost 14 Hořčík a vápník Osteoporóza • Metabolická choroba • Vzniká nedostatkem Ca a vitaminu D (vitaminu K), věkem, menopauzou • Zvýšené riziko: kouření, alkohol, nedostatek pohybu • Prevence: pestrá strava, dostatek pohybu 15 Fosfor • Obsah v těle: 420-840 g (kosti, zuby – 22 %; krev, svalovina, nervová tkáň) • Funkce stavební, metabolické, regulační a katalytické • Součást důležitých částí biologických struktur, ATP, součást kofaktorů enzymů, enzymová fosforylace, nukleové kyseliny • Resorpce v tenkém střevě (50-70 %) – resorpce i exkrece závisí na obsahu Ca ve stravě a naopak (nadbytek jednoho prvku zvýší exkreci druhého), závisí i na věku a zdravotním stavu • Optimální poměr Ca/P = 1:1 až 1:1,5 (např. kravské mléko) • Nejlépe se resorbují soli a estery kys. trihydrogenfosforečné, méně hydrogenfosforečné a polyfosforečnanů • Resorpce P ve formě kys. fytové asi 20-50 %, snižuje se při vysokých dávkách Ca • Nedostatek – svalová slabost (např. u chronického alkoholismu) • Nadbytek – projevy nedostatku Ca 16 Fosfor • Doporučená denní dávka: 1200 mg • Podstatný je poměr Ca/P – více Ca než P obsahují pouze mléko, sýry a listová zelenina • Obsah ve většině potravin nad 100 mg/kg (ořechy, sýry, mléčné výrobky) • Potraviny rostlinného původu s vysokými koncentracemi P – P často ve formě kys. fytové a jejích solí; fytátový P - snížená biologická využitelnost • Sodné a draselné polyfosfáty – aditiva v potravinách – ovlivnění hydratace bílkovin a polysacharidů; tavené sýry, některé masné výrobky • Kys. fosforečná – okyselující látka v nápojích 17 Síra • Obsah v těle: 140 g (pojivová tkáň, chrupavky) • Součást biokatalyzátorů (thiamin, pantothenová kys., koenzym A, biotin …), bílkovin, vonných a chuťových látek • Vliv na kvalitu vlasů, nehtů, kůže; vliv na detoxikaci organismu • Denní příjem z potravy – asi 0,1-0,6 g ve formě různých sloučenin • Zdroj z potravy – živočišné i rostlinné bílkoviny • Nedostatek – lámavost nehtů 18 Železo • Obsah v těle: 3-5 g – hemoglobin; játra, slezina (feritin a homosiderin), ledviny, srdce a kosterní svalstvo (myoglobin a oxymyoglobin) • Enzymy obsahující železo: hemové enzymy (cytochromy, oxygenasy a peroxidasy), nehemové enzymy • Účast na transportu kyslíku a jeho skladování ve svalech, katalýza oxidačněredukčních reakcí • Proteiny železa a síry (např. feredoxiny) – přenos elektronů • Transferin – nehemový glykometaloprotein, transportní forma železa • Feritin a homosiderin – zásobní forma železa Rozložení Fe v těle muže (70kg) Hem 19 Železo • Poruchy metabolismu a využití Fe způsobují vážná onemocnění: • Nedostatek – hypochromní mikrocytární anémie – pokles hladiny hemoglobinu (hypochromie) a zmenšování červených krvinek (mikrocytosa) • Nadbytek – těžké poškození jater (hemosiderosa) Fyziologický cyklus 20 Železo 21 Železo • Resorpce v trávicím traktu asi 5-15 %, FeII se resorbuje snáze než FeIII, vliv komplexace kovu; vstřebávání je regulováno – u nedostatku může stoupnout až na 30-60 %; ovlivněna zdravotním stavem, věkem, pohlavím, formou železa a celkovým složením potravy Faktory snížující resorpci ze střeva: 22 Železo • Látky zvyšující resorpci Fe komplexací: kys. askorbová, organické kys. (např. citronová), aminokyseliny (např. histidin, lysin a cystein), sacharidy (např. laktosa) • Látky snižující resorpci: fenolové látky, třísloviny, kys. fytová, vyšší dávky P a Ca Zdroj z potravy: • Vnitřnosti, maso, vejce, luštěniny, čaj, kakao – vysoký obsah • Ryby, drůbež, cereálie, špenát, petržel, ořechy – střední obsah • Mléko, mléčné výrobky, tuky a oleje, brambory, ovoce – velmi nízký obsah • Fortifikace potravin – v ČR fumaran železnatý (sunar) • Doporučená denní dávka: 10 mg, 15 mg kojící a 30 mg těhotné ženy 23 Zinek • Obsah v těle: 1,4-3 g; kůže, vlasy, nehty, oční tkáně, játra, ledviny, slezina, mužské pohlavní orgány • Součást metaloenzymů – katalýza reakcí metabolických drah, nutný pro syntézu DNA • Resorpce v tenkém střevě – asi 30 %; závislá na hmotnosti jedince, složení potravy (zvyšují bílkoviny a aminokyseliny; snižuje kys. fytová) a aktuální saturaci organismu – regulace příjmu i vylučování • Lépe využitelný z živočišných než z rostlinných potravin; maso, potraviny bohaté na bílkoviny • Doporučená denní dávka: 10 mg, 15 mg těhotné a 16-19mg kojící ženy • Nedostatek – rozštěp páteře u plodu, opožděný růst plodu, výrazný deficit zvyšuje riziko samovolného potratu; zpomalený růst a vývoj mužských pohlavních orgánů – v dětském věku; ztráta chuti, změny na kůži, vypadávání vlasů a nehtů, pomalé hojení ran • Nadbytek – změny krevního obrazu (toxicita extrémních dávek); průjem, zvracení, horečka, kašel – profesní intoxikace (slévárenství) • Zn je antagonistou Cu – nadbytek Zn může vést k deficitu Cu 24 Zinek • Nedostatek Zn je poměrně běžný, často způsobený při špatném vstřebávání • V některých oblastech Světa silná podvýživa Zn způsobená složením stravy Riziko podvýživy Zn 25 26 Měď • Obsah v těle: 100-180 mg; játra, ledviny, svaly, mozek, krev • Součást aktivních center enzymů, účast na efektivním využití Fe, biosyntéze fyziologicky významných sloučenin, má význam pro tvorbu vlasů a pigmentů, podporuje imunitní reakce, správnou funkci nervového systému • Katalyzuje oxidaci vstřebaných iontů Fe2+ v krevní plasmě na Fe3+ a tím umožňuje fixaci Fe v transferinu → nedostatek Cu vede k anémii • Resorpce v dvanácterníku 25-70 %; závisí na aktuální saturaci organismu, chemické formě, složení potravy (bílkoviny zvyšují; kys. askorbová a Zn snižují) • Zdroj z potravy: játra, luštěniny, některé houby; mléko je zvláště chudé 27 Měď • Toxicita: zejména vdechování par („horečka slévačů“); poškození jater, ledvin • Kontaminace potravin – ošetření hroznů, použití měděných nádob • Doporučená denní dávka: 1,5 – 3 mg • Antagonisté: Zn, Mo • Nedostatek: vzácný; vyšší hladiny cholesterolu v krvi, změny srdečního rytmu, poruchy imunity, růstu vlasů a nehtů • Menkesova choroba – neschopnost vstřebávat Cu, končí smrtí v kojeneckém věku 28 Mangan • Obsah v těle: 10-20 mg; kosti, játra, slinivka, ledviny • Součást enzymů, ovlivňuje metabolismus sacharidů (syntéza glukosy), součást struktury kostí, správná funkce nervové soustavy • Resorpce: 3-4 %, v tenkém střevě, ovlivněna složením potravy (Fe snižuje) • Zdroj z potravy: obiloviny a luštěniny, lesní plody, čajové lístky, kakao, některá koření (hřebíček); potraviny živočišného původu jsou chudé na Mn • Přiměřená denní dávka: 2-5 mg • Dlouhodobý nedostatek: zpomalený růst, abnormální vývoj kostí a poškození reprodukční funkce • Velmi vysoké dávky: zpomalení růstu, anémie; chronická otrava Mn inhalací – zvýšení cholesterolu a lipidů v krvi, aterosklerosa 29 Nikl • Obsah v těle: 10 mg; kosti, plíce • Není známa žádná biochemická funkce, účast na vstřebávání Fe • Resorpce menší než 10 % • Malý obsah v potravinách; vyšší obsahy mají ořechy, čajové lístky, kakaové boby • Kontaminace u konzervovaného ovoce • Toxické účinky nad 250 mg/kg potravy; změny krevního obrazu, karcinogenní účinky při vdechování par • Způsobuje „kontaktní“ alergii – v Evropě až 10 % žen a 6 % mužů 30 Kobalt • Obsah v těle: pod 1,5 mg • Součást vitaminu B12, podporuje vstřebávání jodu • Resorpce 20-97 %, zvyšuje se při nedostatku Fe • Zdroj v potravě: listová zelenina, luštěniny a vnitřnosti (játra) • Nedostatek: anémie, nechutenství, únava, zpomalení růstu • Toxicita: vdechování par; poruchy štítné žlázy, poškození srdce 31 Molybden • Obsah v těle: 5-10 mg • Součást enzymů • Přiměřená denní dávka: 50-100 µg • Resorpce 25-80 % • Fyziologické účinky Mo jsou závislé na interakcích se sloučeninami síry – zmírňující účinky síry na zvýšené dávky Mo • Zdroj z potravy: luštěniny, vnitřnosti 32 Chrom • Obsah v těle: 5 mg • Esenciální prvek jako CrIII, CrVI je karcigenní a mutagenní • CrIII – podílí se na metabolismu sacharidů stimulací inzulínu (vyšší dávky mají pozitivní vliv v případě cukrovky) • Resorpce CrIII – u anorganických forem velmi malá; kys. šťavelová zvyšuje, kys. fytová snižuje • Resorpce CrVI – 3-5x vyšší než u CrIII; váže se na hemoglobin v erythrocytech • Zdroj z potravy: hnědý cukr, kvasnice, maso, sýry, ořechy • Kontaminace potravin při výrobě a zpracování • Přiměřená denní dávka: 50-200 µg • Nedostatek: zvýšená hladina glukosy v krvi, zvýšená hladina cholesterolu, přítomnost sacharidů v moči → souvislost se vznikem diabetu a kardiovaskulárních onemocnění; nervové a mozkové poruchy • Toxicita CrVI: poruchy růstu, poškození jater a ledvin, astma, chromany při kontaktu s kůží mohou způsobit ekzém; chronická expozice prachu s chromany způsobuje rakovinu plic 33 Chrom • Snadno prochází membránami • Způsobuje tzv. DNA-DNA crosslinks přispívající k mutagenezi 34 Chrom • Znečištění z koželužen 35 Vanad • Nedefinované biologické funkce; zřejmě může zasahovat do metabolismu sacharidů a lipidů – možné příznivé působení při cukrovce (není objasněn mechanismus) • Resorpce: 0,1-1 % • Velmi nízký obsah v potravinách; ryby, rostlinné oleje, některé druhy zeleniny, houby • Toxicita při profesní expozici (metalurgie) – chronická otrava 36 Selen • Obsah v těle: 15 mg; kosti, vlasy, ledviny • Esenciální prvek, součást enzymů, pozitivní působení na imunitní systém • Umocňuje účinky vitaminu E – ochrana proti oxidačnímu poškození biologických struktur; vstupuje do metabolismu jodu a hormonů štítné žlázy; vliv sloučenin Se na reprodukční funkci • Zmírňuje toxické účinky Hg, Cd, Tl, As, Te • Resorpce – vysoká (až 97 %), závislá na formě; snižuje vláknina, Zn, Cd • Výrazné regionální rozdíly v zemědělských produktech • Zdroj z potravy: ryby, vnitřnosti, vejce (žloutek); ovoce a zelenina – minimální obsah • Fortifikace krmiv zvířat • Akumulace Se v některých druzích rostlin • V potravinách je Se především ve formě selenových aminokyselin • Doporučená denní dávka: 55 µg ženy, 70 µg muži, 65-75 µg těhotné a kojící ženy • V ČR jsou nízké koncentrace Se v půdách → velmi nízké konc. Se v českých potravinách – denní dávky asi 25-40 µg (deficit) 37 Selen 38 Selen • Deficience: poškození imunity, vyšší výskyt kardiovaskulárních chorob a nádorových onemocnění • Chronická expozice vysokým dávkám: záněty dýchacích cest, edém plic, krvácivost, kožní změny, deprese; při vážných případech – žloutenka, cirhóza jater, vypadávání vlasů, nehtů, zubní kazy, selhání ledvin 39 40 Jod • Obsah v těle: 10-30 mg; 70-90 % ve štítné žláze • Je součástí hormonů štítné žlázy – thyroxin a trijodthyronin – regulují rychlost buněčných oxidačních procesů, ovlivňují spotřebu kyslíku v jaterní, ledvinové a srdeční tkáni, zvyšují resorpci glukosy a galaktosy, ovlivňují termoregulaci … • Hlavní forma v potravě: I-; úplná resorpce • Je transportován krví do štítné žlázy, záchyt ve formě jodidu • Zdroj z potravy: mořské ryby; u ostatních potravin je obsah závislý na obsahu jodu v krmivu nebo v půdě; mléko, vejce • Aditiva v potravinách; kuchyňská sůl (jodidace od roku 1947) • Doporučená denní dávka: 150 µg, těhotné ženy 175 µg, kojící ženy 200 µg • Průměrná denní dávka v ČR je asi 100 µg • Hyperthyreosa – nadměrná funkce štítné žlázy – Basedowova choroba (růst látkové přeměny, tělesné teploty, hubnutí …); nadměrný růst (gigantismus) nebo zvětšení částí těla (akromegalie) • Maximální tolerovatelný příjem: 0,6 mg denně • Mírný nedostatek – opožděný mentální i fyzický vývoj, snížené plodnosti 41 Jod • Deficience: hypothyreosa (vzniká i působením antithyreoidních látek) – poruchy růstu (nanismus), zvětšení štítné žlázy (struma); jako vrozená se projevuje tzv. kretenismem • Kritické je období od prenatálního věku do tří let • V oblastech s deficitem IQ nižší až o 13,5 bodu • Především jihovýchodní Asie a Evropa KretenismusStruma 42 Jod 43 Fluor • Obsah v těle: 0,8-2,5 g; kosti, zuby • Ochranný účinek proti zubnímu kazu; F- působí jako inhibitor některých enzymů • Fluorování pitné vody – optimum asi 1mg/L, nad 10 mg/L vzniká dentální fluorosa • Resorpce: 85-98 %; prudce klesá při požívání antacid; při vazbě na bílkoviny velmi nízká • Zdroj z potravy: čajové lístky (odvar z černého čaje), mořské ryby • Doporučená denní dávka: 1,5-4 mg • Nedostatek: kazivost zubů, osteoporosa • Nadbytek (20-80 mg/den): fluorosa – poškození zubů, kostí, ledvin, nervového systému • Riziko nadbytku v řadě zemí díky fluorizaci vody dentální fluorosa 44 Bor • Esencialita není potvrzena • Ovlivňuje metabolismus Mg, Ca, P • Kyselina boritá ovlivňuje aktivitu mnoha enzymů • Obsah B je u rostlin závislý na obsahu v půdě • Zdroj z potravy: luštěniny a ořechy; potraviny živočišného původu velmi málo • Nedostatek: narušuje metabolismus Mg, Ca, P – podporuje vznik osteoporózy 45 Křemík • Obsah v těle: 1,4 g; kosti, kůže, nehty, vlasy • Nezbytný pro syntézu kolagenu, pro pojivovou tkáň, působí proti stárnutí kůže • Resorpce: 30-50 %; mechanismus vstřebání není znám • Zdroj z potravy: cereálie, zelenina; potraviny živočišného původu velmi málo • Nedostatek: lámavost nehtů, vlasů • Nadbytek: přispívá ke vzniku ledvinových a močových kamenů • Při dlouhodobém vdechování částeček vznik silikózy (profesní riziko) 46 Hliník • Dříve považovaný za netoxický, má zdravotně nepříznivé účinky • Vyšší obsah potravinách rostlinného původu • Vysoký obsah v čajových listech (rozpustný z 30 %); vyšší obsah má také tymián, oregáno, bobkový list, bazalka; střední obsah v cereáliích; velmi nízké koncentrace v mléce, vejcích • Kontaminace potravin obalovým materiálem, hliníkovými nádobami (především u kyselých potravin) • Antacida – léčiva neutralizující žaludeční šťávy (oxid nebo hydroxid hlinitý), kosmetické přípravky, zubní pasty • Resorpce: 0,1-0,3 %; zcela vylučován močí – toxicita hliníku pouze při selhání ledvin • Přímý vstup Al infusí nebo při dialýze vyvolává osteomalacii, anémii nebo encefalopatii způsobující demenci • Potenciálně neurotoxický prvek – podezření na výskyt Alzheimerovy choroby • Profesní intoxikace inhalací 47 Cín • Přirozený obsah v potravinách je velmi nízký, nejvyšší u ryb (4-8 mg/kg) • Tolerovatelná denní dávka: 140 mg (pro hmotnost 70 kg) • Resorpce: 1-8 % • Při extrémním přijmu z potravin v plechovkách vyvolává průjem a zvracení • Toxické účinky jen v případě dlouhodobé konzumace potravin s extrémním množstvím cínu (1,4 g/kg); vysoce toxické jsou organokovové sloučeniny • Intoxikace především v minulosti 48 Toxické prvky v potravinách Vstup toxických prvků do potravin: • 1) kontaminace během výroby • 2) kontaminace z obalů • 3) ze zpracovávaných surovin • Přírodní biogeochemické procesy – zvětrávání hornin, vulkanická činnost, lesní požáry, přechod prvků z půd do rostlin … → potravní řetězec • Znečištění ovzduší, vod, půdy hnojením, skladováním odpadů, dopravou, průmyslovou výrobou, spalováním … • Cyklus kontaminantů, depozice (suchá, mokrá), dálkový transport, nesnadná identifikovatelnost zdrojů znečištění • Mobilita a biodostupnost kontaminujících látek je závislá na formě (speciaci), vliv adsorpce i absorpce, pH, redoxních podmínek, kondenzace na částicích, meteorologických podmínek … • Jsou všechna „ekologická“ opatření opravdu ekologická? • Nejvyšší přípustná množství v potravinách stanoveny pro Pb, Cd, Hg, As, Sn, Al, Cr, Cu, Ni, Zn 49 Toxické prvky v potravinách Limity pro kontaminanty v potravinách: • Skupina A – dětská a kojenecká výživa, základní potraviny (mléko, maso, drůbež, pečivo, těstoviny, rýže, zelenina, nealkoholické nápoje …) • Skupina B – mléčné výrobky (sýry), masné výrobky, ryby, luštěniny, sirupy … 50 Toxické prvky v potravinách 51 Toxické prvky v potravinách 52 Toxické prvky v potravinách Faktory ovlivňující toxický účinek prvku: • Zastoupení chemických forem prvku (speciace) • Složení stravy (bílkoviny, vitaminy, kys. fytová) • Interakce mezi prvky • Individuální citlivost jedince • Synergické působení více faktorů – např. kouření • Toxické účinky jsou výsledkem interakce kov–enzym – inhibice buněčných pochodů • Při akutní otravě zvýšené koncentrace v krvi a v moči • Léčba: dimerkaptopropanol (antidotum) 53 Olovo • Zdroje kontaminace: akumulátory, přísady do benzínu (již se nepoužívá), pigmenty, slitiny, plechy, olovnaté sklo • Obsah v těle: běžná koncentrace v krvi 50-200 µg/L; játra, ledviny; kosti (hlavní depozit) a zuby při dlouhodobé expozici; při transportu vazba na erytrocyty 54 Olovo • Potraviny s obsahem nad 0,1 mg/kg: vnitřnosti, mrkev, špenát, salát, houby, čaj, víno • Resorpce: 10 %, vyšší při vysokém podílu bílkovin ve stravě, nižší za většího množství vlákniny, kys. fytové, Fe a Ca; 40-50 % u dětí! • Vylučování je velmi pomalé • Antagonismus – sloučeniny Zn 55 Olovo • Od 150 µg/L v krvi se u dětí objevují nepříznivé účinky (pomalejší mentální i fyzický vývoj); poškození mozku – 0,8-1 mg/L v krvi • Toxické účinky: poruchy krvetvorby, poškození jater, ledvin, slinivky, nervového systému • Otrava z potravy nepravděpodobná (omezené vstřebávání); otrava při profesní expozici – metalurgie 56 Kadmium • Zdroje kontaminace: metalurgie, spalování uhlí, baterie, pigmenty, odpady, hnojiva, stabilizátor PVC • Obsah v krvi: 0,2-3 µg/L, 0,2-5 µg/L u kuřáků • Potraviny s obsahem nad 0,07 mg/kg: vnitřnosti, korýši, mrkev, špenát, salát, mák, ořechy, houby, čaj, kakao 57 Kadmium • Toxické účinky: inhibice enzymů, selhání ledvin, poškození jater, plic, pohlavních orgánů, odvápnění kostí; karcinogenní a teratogenní účinky • Chronická otrava: inhalace kouřením; akumulace v těle • Při otravě z kontaminované potravy dochází k dekalcifikaci kostí – choroba Itai-Itai 58 Arsen • Zdroje kontaminace: vulkanická činnost, lesní požáry, metalurgie, spalování uhlí, pesticidy a fungicidy (používané dříve k ochraně dřeva, postřiky) 59 Arsen 60 Arsen • Tolerovaná denní dávka: 140 μg (pro hmotnost 70 kg) • Ovlivňuje aktivitu enzymů vazbou na thiolové skupiny • Afinita As ke keratinu – kumulace ve vlasech, nehtech a v kůži Kontaminované oblasti 61 Arsen • Intoxikace kouřením, potravou • Potraviny s vyšším obsahem: ryby, korýši – ve formě málo toxických organických sloučenin; akumulace v některých rostlinách – tabák, oves • Resorpce: 2-25 %, u organických forem v rybách 100 % • Chronická otrava: příjem nad 10 mg denně; hubnutí, slinivost, zhoršení zraku, kožní změny (otoky, ekzémy, keratosa), hematologické i neurologické změny (obrna prstů, spavost, ztráta paměti, zmatenost, zhoršení sluchu); As má karcinogenní, mutagenní a teratogenní účinky • Akutní otrava: bolesti břicha, zvracení, průjem, vlhká kůže, slabý pulz 62 Rtuť Zdroje kontaminace: • Přirozené zdroje – sopečná činnost, zvětrávání hornin, lesní požáry, permafrost, moře a oceány • Spalování fosilních paliv (především uhlí), průmyslové použití rtuti a jejích sloučenin – elektrochemická výroba, elektrotechnika, katalyzátory, medicína (zubní lékařství), agrochemikálie, úsporné žárovky 63 Rtuť • Bioakumulace potravním řetězcem • Asi 90 % Hg v tělech ryb tvoří MeHg+ 64 Rtuť • Tolerovaná denní dávka: 50 µg (pro hmotnost 70kg); může být překročena jen konzumací ryb • Kumulace v játrech, ledvinách, mozku, vlasech, nehtech • Afinita Hg k thiolovým skupinám v peptidech a bílkovinách → inhibice enzymů • Potraviny s obsahem 0,05-2 mg/kg: ryby (především dravé) • Resorpce z potravy v tenkém střevě: 7 % (liší se podle formy) • Hromadné otravy obyvatelstva: z ryb – Minamata (Japonsko), z mořeného obilí – Irák • Profesní otravy v chemických provozech Korelace obsahu Hg a Se v mořských rybách 65 Rtuť Toxické účinky: • Anorganické sloučeniny – vysoce toxické; poškození ledvin a nervové soustavy • Methylrtuť a dimethylrtuť – extrémně toxické; působí na nervový systém, teratogenní účinky • Fenylrtuť– méně toxická než methyl a dimethyl forma • Amalgámy – slitiny Hg s Ag, Cu, Sn (Zn); diskutabilní vliv na zdraví • Antagonista: Se • Otrava MeHg+ – poruchy smyslových funkcí (zrak, sluch, rovnováha), poruchy řeči, polykání, mentální poruchy; teratogenní účinky • Otrava anorganickými sloučeninami: selhání ledvin, změny psychiky • Otrava elementární Hg (především inhalací par): slinění, kovová chuť v ústech, otoky dásní, vypadávání zubů, ztráta chuti k jídlu, nespavost, svalový třes, zvracení, průjem, únava, zhoršená funkce ledvin; u inhalace – navíc zánět průdušek, kašel 66Cyklus rtuti v tundře 67