Potravinářská chemie RNDr. Ondřej Zvěřina zverina@med.muni.cz podzim 2014 Potravinářská chemie BVCP0121p + BCP0121c Laboratorní cvičení v průběhu tří týdnů během listopadu, v době přednášky 1. úloha: Volumetrické stanovení kyseliny trihydrogenfosforečné 2. úloha: Gravimetrické stanovení železa Doporučená literatura studijní materiály a slidy z přednášek v ISu Velíšek, Hajšlová: Chemie potravin. 2009. Kubáň: Analýza potravin. 2007. + pro zájemce další literatura podle ISu Ukončení kolokvium: zápočet ze cvičení + test na 60 % cvičení: 100 % účast + uznané protokoly Potravinářská chemie sdružuje znalosti několika oborů: statické a dynamické pojetí: statická část (složení potravin) dynamická část (chování a změny potravin za různých podmínek) Potravinářská chemie: terminologie potrava veškeré materiály pro výživu organismů poživatiny potrava pro lidi potraviny jejich funkcí: dodávání živin a energie (nutriční hodnota) pochutiny nízká nutriční hodnota, naopak: senzorická hodnota lahůdky pomezí potravin a pochutin nápoje dle výživové hodnoty potraviny nebo pochutiny pokrm upravené poživatiny jídlo sestava pokrmů podávaných v určitou dobu (snídaně, ...) strava, dieta sestava jídel za určitou dob stravovací režim množství a rytmus přijímané potravy Potravinářská chemie: chemické složení potravin bílkoviny proteiny bílkoviny, peptidy, aminokyseliny hlavní živiny tuky lipidy triacylglyceroly a další cukry sacharidy mono- oligo- polysacharidy přídatné živiny / esenciální výživové faktory vitaminy minerální látky http://cbse-notes.blogspot.com/2012/04/class-6-science-ch2-components-of-food.html Potravinářská chemie: chemické složení potravin senzoricky aktivní látky ovlivňují organoleptické vlastnosti, vyvolávají vjemy: olfaktorické (čichové) - vůně gustativní - chuť vizuální (zrakové) - barva haptické (hmatové) - textura auditorské (sluchové) vůně + chuť = aroma => látky chuťové + vonné = látky aromatické Potravinářská chemie: chemické složení potravin antinutriční látky látky zhoršující využitelnost živin toxické látky (toxiny) látky vyvolávající nesnášenlivost - antienzymy - antivitaminy - látky narušující metabolismus minerálních látek - tanniny (třísloviny) Potravinářská chemie: chemické složení potravin aditiva (E), esenciální zvýšení kvality poživatin, dodání aminokyseliny, vitaminy biologických účinků primární kontaminanty z vnějšího prostředí (rezidua, ...) přídatné látky znečisťující látky sekundární kontaminanty vznikající z přirozených složek cizorodé látky => hygienicko-toxikologická jakost Potravinářská chemie: energetická hodnota a energetický příjem Energetickou hodnotu ovlivňuje: obsahu živin travitelnost vstřebatelnost využitelnost obsah jiných látek stravovací režim zdravotní a psychický stav hlavní živiny spalné teplo* fyziologická energetická hodnota doporučený denní příjem** bílkoviny 23 kJ/g 17 kJ/g 0.8-1 g/kg tělesné hmotnosti denně, tj. 18-20 % en.příjmu denně. tuky 37 kJ/g 37 kJ/g 1 g/kg tělesné hmotnosti, tj. cca 30 % energetického příjmu cukry 17 kJ/g 17 kJ/g asi 55 % denní energetické dávky *kalorimetrické stanovení v tzv. kalorimetrické bombě, spíše pro zajímavost **doporučené výživové dávky podle Státního zdravotního ústavu *** 1 J = 0.24 cal Potravinářská chemie: energetická hodnota a energetický příjem živiny ženy muži energie 8400 kJ 10500 kJ bílkoviny 50 g 60 g tuky 70 g 80 g z toho nasycené 20 g 25 g sacharidy 270 g 340 g z toho cukry 90 g 110g Each oat nibble contains doporučené hodnoty podle FoodDrínkEurope of the reference intake' typical values per 100g: Energy 2315KJ / 560kcal A Suitable for vegetarians Nutrition Typical values 100g Each oat nibble % contains (6.9g) contains Rl* Rl* for an average adult Energy 2315kJ 161kJ 8400kJ 560kcal 39kcal 2% 2000kcal Fat 36.1 g 2.5g 4% 70g of which saturates 22.3g 1.5g 8% 20g Carbohydrate 42.0g 2.9g 90g of which sugars 2.6g 0.2g <1% Fibre 3.9g 0.3g Protein 13.8g 1.0g Salt 1.6g O.ig 2% Pack contains 18 servings 'Reference intake of an average adult (8400kJ / 2000kcal) etiketa vynikajících skotských Oat Nibbles Vegetariánská strava má obvykle nízkou energetickou denzitu, strava, v níž se nešetří surovinami bohatými na tuky má vysokou. Doporučovaná zdravá strava by měla mít kolem 525 kJ/100 g, strava průměrného Afričana je pouhých 450 kJ/100 g, typické menu ve fast food restauracích má kolem 1100 kJ/100 g. Potravinářská chemie: energetická hodnota a energetický příjem - měření v bombovém kalorimetru vzorek potraviny je přichycen k zápalným drátům a umístěn do kalorimetrické bomby v atmosféře 02 potravina je výbušně zapálena teploměr zaznamenává změnu teploty Etektrické zapalováni Teploměr kysHk Vzduchová izolace Přívod ' kyslík j Odizolovaný kontejner Vzorek potraviny Kalorimetr Parr 1341 http://voutu.be/RJXa92dzAWA aminokyseliny, peptidy a bílkoviny aminokyseliny základní stavební jednotky peptidy 2-100 AMK spojených peptidovou vazbou biologické účinky bílkoviny biopolymery; >100 AMK mohou obsahovat i další sloučeniny základní složka buněk (potravin), hlavní živina rostliny syntetizují, živočichové přijímají aminokyseliny, peptidy a bílkoviny Aminokyseliny podle výskytu: • AMK ve všech organismech: o v bílkovinách o v peptidech o volné • AMK jen v některých organismech: o v peptidech o volné aminokyseliny, peptidy a bílkoviny bílkoviny bílkoviny peptidy aminokyseliny aminokyseliny aminokyseliny, peptidy a bílkoviny ■ a-aminokyseliny (2-aminokyseliny) ■ (3-aminokyseliny (3-aminokyseliny) ■ y-aminokyseliny (4-aminokyseliny) ■ ô-aminokyseliny (5-aminokyseliny) ■ 8-aminokyseliny (6-aminokyseliny) atd. aminokyseliny, peptidy a bílkoviny name© alanine O glycine O isoleucineO leucine O proline © valine O three fetter code Ala Gfy lie Leu Pro Val DNAcixtofts GCT.GCCGCA.GCG GGT. GGC. GGA, GGG ATT, ATC, ATA CTT. CTC, CTA, CTG, HA. TTG CCT, CCC. CCA. CCG GTT.GTCGTA, GTG PHENYLALANINE Phe TTT. TTC lysine Lys AAA. AAG tryptophan irp TGG serine O Ser TCT. TCC, TCA. TCG. AGT. AGC tyrosine Tyr TAT. TAC threonine Ihr ACT.ACC.ACA.ACG asparticacidO Asp GAT. GAC cystbneO Cys glutamic acid© Clu GAA. GAG methionine Met ATG arginine q Arg CGT. CGC. CGA. CGG, AGA. AGG AS PAR AGIN E q Asn AAT, AAC / ° \ \ ✓ *"» _ «* histidine q Wis CAT. CAC GLUTAMINE O Glln http://www.compoundchem.com/ aminokyseliny, peptidy a bílkoviny esenciální, neesenciální a poloesenciální AMK kategorie aminokyselina esenciální AMK valin, leucin, isoleucin, fenylalanin, tryptofan, lysin, methionin a threonin, (histidin) poloesenciální AMK arginin, histidin neesenciální AMK ostatní aminokyseliny, peptidy a bílkoviny tvorba neesenciálních aminokyselin prekurzor neesenciální kyselina 2-oxoglutarová kyselina + NH4+ Glu Glu Gin, Pro, Ornitin, Citrullin, Arg oxaloctová kyselina Asp Asp Asn pyrohroznová kyselina Ala 3-fosfoglycerová kyselina Ser Ser Gly, Cys, selenocystein ribosa-5-fosfát His aminokyseliny, peptidy a bílkoviny esenciální aminokyseliny Limitní aminokyselina je ta, které je v dané komoditě přítomno relativně nejméně (vztažené na denní potřebu) určuje výživovou hodnotu bílkoviny nemůže to být neesenciální amk kukuřice lysin a tryptofan možno obohacovat evoluční motivace esenciality určitých amk: luštěniny methionin/cystein příliš náročný aparát na vlastní tvorbu hovězí maso fenylalanin/tyrosin pšenice rýze lysin lysin kravské mléko methionin/cystein aminokyseliny, peptidy a bílkoviny esenciální aminokyseliny Valin živočišné a rostlinné bílkoviny bílkoviny vajec a mléka elastiny (strukturní bílkoviny) 5 - 7 % 7- 8% 16% Leucin ve všech běžných bílkovinách pšeničné bílkoviny kukuřičné bílkoviny 7-10% 7% 13% Isoleucin bílkoviny vajec a mléka bílkoviny masa a obilovin 6 - 7 % 4 - 5 % Threonin živočišné bílkoviny (maso, mléko, vejce) 5 % bílkoviny cerealií 3 % Methionin živočišné bílkoviny rostlinné bílkoviny (v luštěninách limitující AA) 2 - 4 % 1 - 2 % Lysin živočišné bílkoviny bílkoviny ryb a korýšů rostlinné bílkoviny (limitující AA) 7 - 9 % 10-11 % 2 - 4 % Fenylalanin běžné bílkoviny 4 - 5 % Tryptofan ŽiVOČiŠné bílkoviny (mimo histony a kolageny) 1 - 2 % bílkoviny cereálií < 1 % aminokyseliny, peptidy a bílkoviny 2 další proteinogenní aminokyseliny selenocystein Se-Cys 21. proteinogenní aminokyselina v bílkovinách s anitoxidační aktivitou aktivní místo enzymů hlavní forma Se v proteinech pyrolysin COOH 22.proteinogenní aminokyselina enzymy amylázy, galaktosidázy a pululanáza archebakterie Holobacterium (nahoře) a vrstvy termofilních archeí v Yellowstonském parku aminokyseliny, peptidy a bílkoviny modifikované a další AMK posttranslační modifikace v již syntetizovaném řetězci = deriváty základních kódovaných kyselin (nejsou kódovány) L-Cystin Cys-Cys NH2 O HO OH NH2 disulfidický můstek struktura bílkovin -ovomukoid, laktoglobulin, keratin další, nebílkovinné aminokyseliny: 700+ často volné nebo v peptidech hydroxyprolin 3-hydroxyprolin a 4-hydroxyprolin vznikají hydroxylací prolinu zabudovaného v peptidovém řetězci. Typická složka kolagenu. COO" NH2 O NH2 kanava ni n vikev ptačí aminokyseliny, peptidy a bílkoviny Obsah v bílkovině v % obsah AM K: maso a pšenice Aminokyselina Hovězí Hovězí BÍ,koviny __kolagen** pšenice*** Gly 5,0 31,10 2,8 Ala 4,0 11,0 2,0 Ser 5,4 3,8 4,0 Thr 5,3 2,0 2,3 Pro 6,0 11.8 11.5 Hypro 2x0 10,1 0,0 Val 5,8 2,1 2,6 lleu 6,3 1,2 3,1 Leu 8,0 2,8 6,2 Phe 4,5 1,6 2,9 Tyr 3,1 0,3 1,1 Trp 1,2 PJ) 1,0 Cys(+CySSCy) 1,1 OJ) 2,3 Met U 0,5 lá Asp(+ AspNH2) 6,0 5,0 3,7 Glu(+GluNH2) 15.4 7,6 34.6 Arg 7,2 4,9 2,9 His 1,9 0,6 2,0 Lys 2A 2,6 1,9 Hylys 0,0 OJj OJ) *aktin, myosin aj. **kolagen ***glutenin, gliadin - lepek aminokyseliny, peptidy a bílkoviny AMK: fyziologie a výživa zásobování amk dostatečné při: pestrá strava, 10 až 15 % energetického příjmu z bílkovin, poměr rostlinných a živočišných ~ 1 : 1. možnosti suplementace: Lys pro nízký obsah v rostlinných bílkovinách Met, Cys luštěniny, masné a mléčné bílkoviny Thr pšeničné a žitné bílkoviny Trp mléko, kukuřice, rýže problematická je nekonvenční strava: veganská, makrobiotická (děti) krmiva užitkových zvířat: běžně suplementovány (0.05 až 0.2 %) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny +t ^ ^— w-W^-far«f~luW° Fyzikální vlastnosti aminokyselin 6 * distribuční diagram Glu U-htio* k-a*Jion , f<-*^0^ & ® 6) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny optická aktivita aminokyselin aminokyseliny (kromě Gly) obsahují chirální uhlík CQ => optické isomery (enantiomery) v bílkovinách výhradně L-konfigurace resp. (S)-stereoisomery coo" Ř R^^COO" N H, 2-70, L-aminokyselina (.S)-aminokyselina goo" H-Č-NH3 R^^COO" ŇH3+ 2-71, D-aminokyselina, (/?)-aminokyselina D-konfigurace, resp. (R)-stereoisomery v přírodě ojedinělé; v bílkovinách v důsledku stárnutí, některé však dokonce biologické funkce (D-serin: mozek), v potravinách mikrobiálního původu (biogenní D-aminokyseliny) - produkty mléčného kvašení omezeně v potravinách po tepelné úpravě D- nebo L- nesouvisí s optickou otáčivostí aminokyseliny, peptidy a bílkoviny organoleptické vlastnosti sladké Gly, Ala, Thr, Pro, Hyp kyselé Asp, Glu hořké Leu, lle, Phe, Tyr, Trp indiferentní ostatní zejména po proteolýze (sýry, maso, ryby) kořenicí přípravky (sójovka, polévkové koření) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny organoleptické vlastnosti - chuť umami "pátá chuť přísady bohaté na umami: sójová omáčka, parmezán, mořské řasy, rajčata mapa chutí podle "Research institute of Umami taste" htt p ://www. srut. o rg/i n d ex2_e. as p prizma UNDESERVED REPUTATION? -MSG- "CHINESE RESTAURANT SYNDROME" • ho^-^y^oh ho^-^y^° ho^-^y^0' MONOSODIUM GLUTAMATE (MSG) , Naturally occuring amino Kid Deprotonated form of glutamic acid SocSurn salt of glutamic acid ! There is NO CHEMICAL DIFFERENCE between naturally occuhng glutamate ions and the J glutamate ions present in MSG. They're both treated exactly the same by our bodies. GLUTAMATE GIVES FOODS AN UMAMI FLAVOUR. FOODS WHICH NATURALLY CONTAIN FREE GLUTAMATE INCLUDE: • » 1 0.55 GRAMS 3 GRAMS DAILY, WE INGEST ! ; 1 I PER DAY AT ONCE 20-40 TIMES MORE j ; Amount of MSG Amount of MSG, svthcxit food NATURALLY OCCURING GLUTAMATE ; ', • i ' by the ■ cr nofldfld to observe mild symptoms THAN WE DO MSG II • consumer in the USA In a small number of people © o ® © o SCIENTIFIC EVIDENCE Double Winded "aven't found iny inks " S ipposed symptoms at normal levels of VSQ- NEUROTOXICiTY? FLAWED METHODS? Relevance of - lootonjj «ingestion of MSG n isolation Questionable, w* always consume it «wtri food. ANECDOTAL? Many criticisms of MSG contain anecdotal accounts, without scientific evidence to backtrwm up INJECTION VS. ORAL Studies that loot at the effects of reacted MSG may have lesi nMvance. as nnrrraily ive nfest it oral/. DECADES OF RESEARCH HAVE CONCLUDED: there is no clear evidence linking dietary levels of msg to unpleasant symptoms aminokyseliny, peptidy a bílkoviny optická aktivita aminokyselin 3 (ch i ros = řecky ruka, dlaň) AMK obsahují chirální uhlík CQ (glycin je výjimka) každá 2 optické isomery = enantiomery více chirálních uhlíků: počet isomerů = 2n aminokyseliny, peptidy a bílkoviny optická aktivita aminokyselin r CHO ■ I HO^^C—H f s ■ CH2OH L-glyceraldehyd prostorové uspořádání L, resp. (S)-aminokyselin, je odvozené od konfigurace L-glyceraldehydu coo" H3N-^Č^H Ř Určení konfigurace 1. seřadit skupiny dle priority 2. dívat se ze strany proti nejnižší prioritě (H) 3. sledovat, v jakém jsou skupiny 1 až 3 pořadí NH L-aminokyselina, resp. (S)-aminokyselina v bílkovinách: L-konfigurace, (S)-stereoisomery (výjimky: L/R cystein a selenocystein) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny optická aktivita aminokyselin aminokyseliny, peptidy a bílkoviny peptidy H^U-CH-CooM 4*> U - CM - CooM e.4 i- W i 11 I CH i aminokyseliny, peptidy a bílkoviny peptidy - peptidová vazba aminokyseliny, peptidy a bílkoviny klasifikace peptidů počet vázaných AMK oligopeptidy (2 až 10) polypeptidy (11 až 100) typ řetězce lineární cyklické druh vazeb homodetní (pouze peptidové vazby) heterodetní (i další vazby; disulfidové -S-S-, esterové depsipeptidy -CO-O-R) další vázané složky homeomerní (jen AMK) heteromerní (peptoidy; i jiné slučeniny: nukleopeptidy, fosfopeptidy, lipopeptidy, chromopeptidy, glykopeptidy, metalopeptidy) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny netypické peptidové vazby vázaný distální skupiny y-karboxylová sk. kyseliny glutamové —► y-peptidová vazba poměrně často D-aminokyseliny neobvykle aminokyseliny COOH COOH CH-NH2 COOH ß-alanin a-aminomáselná Ml; Y-aminomáselná taurin COOH H 2-aminoakrylová (£)-2-aminokrotonová pyroglutamová (dehydroalanin) (dehydrobutyrin) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny aminokyseliny s D-konfigurací, tedy (R)stereoisomery v přírodě ojediněle (biologicky aktivní peptidy rostlin a živočichů) • volné sloučeniny (linatin v semenech Inu) • dokonce i v bílkovinách (důsledek stárnutí; D-Asp: u osob s ateriosklerosou a Alzheimerovou ch., D-Ser: v mozku) • někdy i biologické fce: D-Ser: neurotransmiter D-Asp: regulátor hormonů v tepelně nezpracovaných potravinách • nejčastěji působením MO = biogenní D-AMK o hydrolýzou peptidoglykanů b. stěn mikroorganismů o působením mikrobiálních racemas z L-AMK • jiného původu = abiogenní D-AMK o neenzymovou izomerací L-AMK za vyšších teplot při alkalickém pH linatin ve lněném COOH semínku je antivitaminem B6 aminokyseliny, peptidy a bílkoviny výskyt peptidů v potravinách produkty metabolismu přirozené peptidy produkty proteolýzy enzymová a neenzymová hydrolýza syntetické peptidy aminokyseliny, peptidy a bílkoviny výskyt peptidů v potravinách produkty metabolismu přirozené peptidy ^biologické vlastnosti: v organismech ŕadafcí hormony (lineární pepidy sekretin, insulin, thyroliberin, cyklické peptidy oxytocin a vasopresin) antibiotika (gramicidin, polymyxin, bacitracin, nisin) toxiny (botulotoxiny, toxiny vyšších hub, hmyzu, včel, pavouků, ...) některé mají výrazné organoleptické vlastnosti "hormon lásky" oxytocin je nonapeptid aminokyseliny, peptidy a bílkoviny výskyt peptidů v potravinách: nisin Nisin antibiotikum bakterie Lactococcus lactis E234, v mlékárenství proti grampozitivním bakteriím peptid ze 35 AMK, 5 -S-S-, netypické amk Potraviny, které toto "Éčko" obsahují Tavený syr liqht nátur Tavený syr roztĺratelný Bleu tavený sýr Camembert tavený sýr Emmental tavený sýr aminokyseliny, peptidy a bílkoviny výskyt peptidů v potravinách: botulotoxiny Botulotoxiny (klobásový jed) bakterie Clostridium botulinum peptid z 19 AMK neurotoxin (poškození CNS až smrt) Nalezeny ve většině potravin Rizikové potraviny: čerstvé, balené do fólií Ošetření: >3min120°C pH <4.5 sůl, dusitany (E249 a 250), dusičnany (E251 a 252) skladování < 3 °C tyčinko vité bakterie Clostridium botulinum využití: kosmetika (botox) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny výskyt peptidů v potravinách: glutathion Glutathion tripeptid, obsažený v rostlinách i živočiších zajímavost: y-vazba kyseliny glutamové HOOC dvě formy: redukovaná G-SH a oxidovaná G-S-S-G => důležitý redoxní systém, antioxidační působení ochrana buněk před peroxidy aj., kofaktor enzymů (glutathion peroxidáza) y-glutamyl-L-cysteinylglycin COOH v mase: v mouce: 300-1500 mg/kg 10-15 mg/kg využití: zlepšuje rheologické vlastnosti těsta (Chorleywoodský proces výroby chleba) 2 GSH + H,0, —* GSSG + 2H.0 princip antioxidačního působení glutathionu aminokyseliny, peptidy a bílkoviny výskyt peptidů v potravinách: další y-glutamyly mnoho dalších Y-glutamyl-peptidů (70+) v cibulovitých rostlinách (česnek, cibule, pórek) i živočišných tkáních Funkce transportují AMK membránami (GGT) Fytochelatiny pro česnek a brukev: zásoba N, S a dokonce i Se o aminokyseliny, peptidy a bílkoviny výskyt peptidů v potravinách: histidinové dipeptidy 4 významné dipeptidy masa karnosin, ansehn, balenin, homokarnosin biologická funkce patrně kontrakce kosterního svalstva protekce membrán, neurotransmitery organoleptické vlastnosti vykazují chuť umami využití kritérium k určení původu masa v masných výrobcích Meat Science Volume 10, Issue 2.1984. Pages 145-154 I I SI All R Use of histidine dipeptides to estimate the proportion of pig meat in processed meats PR. Carnegie, M.G. Collins, M.Z. Ilic IW-lCHůa—CH3—C-NH-CH-R COOH N II karnosin (n = 1), R = anserin (n= 1), R = balenin (n = 1), R = CHT~J N N \ CH} ,CH3 CH: CH2-CHr-|i-N homokarnosin H Tabulka 2.5 Obsah histidinovýdi dipcptidu v čerstvém mase s'12> Maso Obsah v mg.kg" karnosin anserin balenin vepřové 1040-3380 70-160 180 hovězí 1520-3650 110-552 17 skopové 670-1898 430-1992 24 kozí 520-1030 750-2016 0 koňské 3820-4023 30-48 0 králičí 497 4536 0 kuřecí 100-1117 550-3350 krutl 1600-2400 6150 aminokyseliny, peptidy a bílkoviny produkty proteolýzy produkty proteolýzy enzymová a neenzymová hydrolýza spontánni proteolýza • žádoucí zrání masa —► konzistence, aroma výroba autolyzátů kvasinek • nežádoucí záměrná proteolýza • výroba sýrů —> žádoucí konzistence a aroma • výroba sladu stabilizace pěny piva polypeptidy z bílkovin ječmene a kvasinek • výroba hydrolyzátů bílkovin enzymové: sójová omáčka kyselé: polévkové koření srážení mléka - koagulace micel kaseinu hydrolyzáty bílkovin syrovátky, příp. kolagenu jako doplněk stravy aminokyseliny, peptidy a bílkoviny produkty proteolýzy: hořké peptidy hořké peptidy peptidy s hydrofobními AMK (val, leu, ile, phe, tyr, trp) typicky hydrolyzáty: kaseinu enzymovou hydrolýzou mléčné bílkoviny závisí na: syřidle, mikroflóre, soli sójové bílkoviny známo cca 45 mléčných hořkých peptidů cca 2 až 23 AMK řetězce M > 6000 už nejsou hořké Fig 7. Possible degradation pathway of casein during cheese maturation. Q = peptide hydro-phobicity, according to Ney (1971) (source: Creamer. 1979). PoptKjg sattuonce IÍ.46-6S HK3m-Aap-Lys-ll«-Hte-PTO-Pr^AJe-OirvTrw-Gln-SPtie-Pn>Gty- PíO-lte-Pro-Aan-Saf - Leu-PíO-Gtn-Asn-lte-Pro-PTO-Lou • ThMMňCH P 61-69 H-Pfo-Pr»-PTo-(j|y-P»o-lte-Pro-ABrvSe( OH p &t~69 (poswtue} H-V*-Pro-Pro-PTi»-l_et>-Qli>OH P 103-105 H-AtaPro-Uys-OM \\ 128-139 ■1 Ihr A=pValGli, Asn-Loo-Hw-Lou Pro.Pro-L«j-Uu-0 í 167-175 M.ainS.-.íH ys-Val-l wi»-PtJ-V,tl-Pu>C>ln-OH P 176-192 r+LyvAJa Vtf-Pro-TyT-Pro-GfrvOH ;J 1*3-103 H-A-q Aap Mel Prj-ľc Gin AJj Pho Luu Leu Tyr OH p 190-192 H-Pn»-L»o.Lno-OM p 193-207 K-Tyt-QÉrt-Glo-PioVíí-Cwj.Qíy.Pru-Val.A^j.ay Pro Phe-Pro-ile-OH P 103-208 H-Ty»-4>i-Oln-Pfo-V«í-L»u-Qly-Prr>Val-A«g-Oly-pTo- Hhe-Pro-ile-iie-OH p 193-2092 H-Tyi<^Pn>Va»-C»U-Gŕy-Pn>V«*-Aro-Giy-Pri> Ph«-Pr(Hlfr-l*-Vfll-OH P 194-207 H-Qm-GIn-pyo-Val-Lmj-av-Pfo- Val-A/g-Gty-Pto- Pt>«- Pro-llfrOH P 194-209 PCA3 Gin Pro ValLau Gíy Pio-Vai Arrj-Gty-PiD-Pte Pro-lk-lk)-Val-OH P 195-200 H-Glo- Pro- Val-L WiGly-PTO-Val -Arg-Gry-Pro-Phe- Pŕ© •o-ite-vai-OH p 202-209 H-AiuGIy-Pru-Ptw-Pro-Hc lln-Vol 0M P 2O3-206 H Oly- Pro-Phw- Pro-lte-lta OH p: 203-209 H-Gry ProPho Pfo llo ile Val OH P-casawi* H-&yPr>Ph* Pro-Vol-ltoOH (BP) P- H-AfgOly-Pro-Pio-Piw-Pr»-B».ValOH P-casetn' H-Arg-QI^-Pro-Pfo-Ptie-He-VflPOH |BPI-a) prevence hořké chuti kontrola podmínek hydrolýzy proteasy, doba trvání maskování polyfosfáty, glycin, želatina odstranění endopeptidásy (—► plasteiny), bakteriální proteolýza aminokyseliny, peptidy a bílkoviny syntetické peptidy syntetické peptidy syntetické dipeptidy - některá úspěšná sladidla Aspartam r. 1965, objeven náhodou (N-L-a-aspartyl-L-fenylalanin 1 -methylester) E951 rozšířené sladidlo (100 až 200x sacharosa) nestálý při nízkém pH a vysoké teplotě nekariogenní aspartam Slané peptidy hydrochloridy některých dipeptidů aminokyseliny, peptidy a bílkoviny bílkoviny STRUKTUNÍ PRVKY BÍLKOVIN ■ peptidová vazba ■ jiné vazby • disulfidové • esterové • amidové ■ další složky než amk: • voda • anorganické ionty • organické sloučeniny (lipidy, cukry, NK, ...) polymery: 100+jednotek AMK vznik: proteosyntéza M: 10 000 až miliony Da vysoce organizovaná struktura hlavní živiny bílkoviny v potravinách živočišné tkáně rostlinná pletiva —> biologické funkce omezeny —> určitá aktivita enzymů (vlastních + cizích) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny bílkoviny v potravinách bílkoviny podle původu živočišné maso, mléko, vejce 60 % bílkovin potravy rostlinné obilniny, luštěniny 40 % bílkovin potravy netradiční řasy, mikroorganismy kvasinky (Candida) řasy (Chlorella) bakterie bílkovinné koncentráty (cca 50 % sušiny) bílkovinné izoláty (cca 90 % sušiny) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny klasifikace bílkovin bílkoviny tvoří většinu hmoty živých organismů m strukturní stavební složky buněk, kolagen ■ katalytické enzymy, hormony ■ transportní přenos sloučenin, myoglobin ■ pohybové svalové proteiny, aktin, myosin ■ obranné protilátky, imunoglobuliny, lektiny ■ zásobní ferritin ■ senzorické rhodopsin ■ regulační histony, hormony ■ výživové zdroj esenciálních AMK, dusíku a hmoty k výstavbě a obnově tkání aminokyseliny, peptidy a bílkoviny klasifikace bílkovin bílkoviny podle struktury (přítomnost nebílkovinné složky) ■ jednoduché • globulární sféroproteiny (albuminy, globulíny) =rozpustné • fibrilární (vláknité) skleroproteiny (kolageny, keratiny) =nerozpustné ■ složené, konjugované • nukleoproteiny • lipoproteiny • glykoproteiny • fosfoproteiny • chromoproteiny • metaloproteiny globulární protein (globulin) fibrilární protein (kolagen) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny klasifikace bílkovin bílkoviny podle rozpustnosti nerozpustné T rozpustné albuminy neutrální, rozp. ve vodě, 75 °C koagulují (mléko: laktalbumin, vejce: ovalbumin a konalbumin, pšenice: leukosin, hrách: legumelin) prolaminy (-gliadiny) rozp. v solích, kys., zás. a EtOH (pšenice: gliadin, ječmen: hordein, kukuřice: zein) fibrilární bílkoví ny keratin ně, pojivové tkáně, ^chrupavky, kosti -á globulíny slabě kyselé, rozpustné v solích, kys. a zás. (mléko: laktoglobulin, vejce: ovaglobulin, maso: aktin a myosin) gluteliny rozp. v solích, kys., zás., x nerozp v EtOH, teplem koagulují (pšenice: glutelin, rýže: oryzenin) protaminy bazické, rozp. ve vodě a kys., zás. a NH4OH, nekoagulují (mlíčí lososa: salmin, makrely: skombrin) histony rozp. ve vodě, kys., zás x nerozp v NH4OH nekoagulují teplem (krev: globin) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny struktura bílkovin struktura primární sekundární terciální kvartérní aminokyseliny, peptidy a bílkoviny struktura bílkovin pravotočivý a-Helix helix 3.613: 3.6 AMK/otáčka výška závitu 0.54 nm průměrná velikost 11 AMK (~3 otočky) n C=0 vazba je vodíkovou vazbou vázaná k n+4 N-H vazbě typická struktura (myoglobin, kolagen aj.) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny struktura bílkovin aminokyseliny, peptidy a bílkoviny struktura bílkovin aminokyseliny, peptidy a bílkoviny struktura fibrilárních bílkovin levotočivá šroubovice —> pravotočivý superhelix —> vlákno kolagenu aminokyseliny, peptidy a bílkoviny terciální struktura bílkovin 153 AM K 80 % z nich součástí alfa helixu 8aľfa-helixu (121 AM K) nem s atomem Fe terciální struktura myoglobinu hem s atomem Fe aminokyseliny, peptidy a bílkoviny terciální struktura bílkovin spojení několika peptidových řetězců do komplexní struktury => kvartérní struktura struktura fi-laktoglobulinu kravského mléka (18 kDa, dvě podjednotky, 2*162 amk) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny solvatace bílkoviny globulární bílkoviny jsou rozpustné v polárních rozpouštědlech závisí na: -struktuře bílkoviny -permitivitě rozpouštědla -pH (ovlivňuje celkový náboj) -iontové síle (vsolování/vysolování) -teplotě makromolekulami polyionty - polyamfolyty (podle pH kladné nebo záporné) molekula má charakter micely: -nepolární nitro, -polární povrch, -monomolekulární hydratační vrstva -cca 0.2 až 0.5 gramu vody /1g bílkoviny -monodisperzní/polydisperzní solvatovaná bílkovina koloidní disperze (NaOH vlevo a disperzní roztok vpravo) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny denaturace bílkovin denaturace: změna prostorové struktury z původního (nativního) stavu působením chemických nebo fyzikálních vlivů. vratná (reverzibilní) x nevratná (ireverzibilní) nativní protein denaturovaný degradovaný Denaturace nastává působením fyzikální faktory teplota, tlak, ultrazvuku, EM záření chemická činidla soli, kyseliny, zásady, změny pH, surfaktanty Změny při denaturaci struktura méně uspořádaná nově obnažené fční skupiny mohou interagovat s vodou => 30 a 45 % vyšší vaznost často koagulace (bílkoviny reagují navzájem) Nutriční důsledky zpravidla je denaturace žádoucí den. bílk. přístupnější trávicím enzymům denaturace antinutričních faktorů a toxických látek aminokyseliny, peptidy a bílkoviny bílkoviny ve výživě význam bílkovin ve výživě zdroj esenciálních aminokyselin hlavní zdroj dusíku (± 16 % hm.) hmota k výstavbě o obnově tkání zdroj energie (17 kJ/g) minimální potřeba minimální běžně potřeba dětí v doporučená doporučovaná období potřeba dávka rychlého růstu 0.5-0.6 g/kg 0.6-0.8 g/kg 0.8-1.2 g/kg až 2.4 g/kg ► Obsah aminokyselin v potravinách se vztahuje na 16 g dusíku (tzn. 100 g čistých bílkovin). plnohodnotné obsahují esenciální aminokyseliny v optimálním poměru například vaječná a mléčná bílkovina téměř plnohodnotné některé esenciální AMK mírně nedostatkové živočišné svalové bílkoviny neplnohodnotné některé AMK nedostatkové rostlinné bílkoviny, živočišné pojivové tkáně aminokyseliny, peptidy a bílkoviny osud bílkovin v organismu člověka Organismus není schopen využít původní formu. Trávení = enzymová hydrolýza katalyzátory: proteasy (proteolytické enzymy) Proteasy endopeptidasy exopeptidasy -aminopeptidasy -karboxypeptidasy proteasy součástí trávicích šťáv: žaludeční pankreatické střevní bílkovina 1 poly peptid II polyp >eptid | Oligopeptid Oligopeptid Oligopeptid Oligopeptid AMK AMK AMK AMK AMK AMK aminokyseliny, peptidy a bílkoviny výživová hodnota bílkovin výživová hodnota bílkoviny dostupnost peptidových vazeb složení aminokyselin některé další faktory Dříve biologické zkoušky (NPU, PER) Dnes porovnání s referenčním proteinem aminokyselinové skóre AAS index esenciálních aminokyselin EAAI aminokyseliny, peptidy a bílkoviny výživová hodnota bílkovin: AAS, EAAI aminokyselinové skóre (AAS) AAS = - A™ - obsah v testované bílk., A^- obsah v referenční bílk. Nejmenší obsah má limitující AM K, která určuje výživovou hodnotu proteinu. index esenciálních aminokyselin (EAAI) 1 loo x Ax loo x An EAAI = - x .... x - složení referenční bílkoviny a denní potřeba esenciálních aminokyselin (mg/kg) Aminokyselina Protein FAOAVHO Dcnni potřeba M valin 5,0 11-14 leucin 7,0 11-14 isoleucin 4.0 10-11 methionin a cystein 3,5 11-14 threonin 4.0 6-7 lysin 5,4 9-12 fenylalanin a tyrosin 6.1 13-14 tryptofan 1.0 3-3.5 celkem 36.0 V úvahu bere všechny esenciální AMK. aminokyseliny, peptidy a bílkoviny výskyt bílkovin bohaté zdroje živočišné potraviny, luštěniny, olejniny středně bohaté zdroje obiloviny, cereálie nízký obsah zelenina, ovoce, okopaniny nulový obsah oleje, cukr, ocet Průměrný obsah bílkovin v některých potravinách (v g / kg) hovězí maso 210 vepřové maso 155 drůbež 210 ryby 285 zvěřina 215 mléko plnotučné 33 tvarůžky 300 tvrdý sýr 250 měkký sýr 150 tvaroh 194 vejce 130 bílek 110 žloutek 160 salámy 150 klobásy 130 pšeničná mouka hladká 104 pšenničná mouka hrubá 97 mouka žitná 76 rýže 67 bílé pečivo 85 těstoviny 118 brambory 20 zelenina 20-26 zelí 15 luštěniny 242 houby 26 droždí 106 masox kostka 174 aminokyseliny, peptidy a bílkoviny maso a masné výrobky Aminokyselina Maso hovězí Maso vepřové Vnitřnosti vepřové Maso skopové Maso koňské Maso kuřecí Ryby Ala 5,8 5.5 6,1 6,6 5,4 3,4 6,0 Arg 6,3 6,4 6,4 6,9 7,2 5,6 5,7 Asx 9,0 8,9 8,2 8,8 8,3 9,2 10,4 Cys 1,3 1.1 1,4 1,3 1,3 1,3 1,2 Glx 15.3 14,5 11,7 14,8 12,2 15,0 14,1 Gly 4,9 5,7 6,7 5,9 4,3 5,3 4,8 His 3,4 3,3 2,6 2,7 2,8 2,6 3,5 De 4,8 5,1 6,1 5,0 6.5 5,3 4,8 Leu 8,1 7,6 8,3 7,7 9,5 7,4 7,7 Lys 8,9 8,1 8,5 8,2 10,0 8,0 9,1 Met 2,7 2,7 2,5 2,5 2,8 2,5 2,9 Phe 4,4 4,2 4,8 4,0 3,8 4,0 3,9 Pro 3,8 4,6 5,3 4,7 4,0 4,1 3,7 Ser 4,0 4,2 4,7 4,2 4,2 3,9 4,3 Thr 4,6 4,9 4,5 4,7 3,9 4,0 4,6 Trp 1,1 1,4 1,3 1,3 1,0 1,0 0,6 Tyr 3,6 3,6 3,4 3,3 3,7 3,3 3,7 Val 5,0 5.2 6,0 5.1 5.0 5.1 6,1 Celkem EAA" 44,5 43,8 46,8 98,5 42,9 47,2 41,9 45,0 Celkem AAb) 97,0 96,8 97,4 95,7 91,0 97,5 EAAI (%)c) 80 81 78 81 69 79 80 AAS (%) * 69 69 71 67 63 64 70 Limitující AA Val Ser Ser Ser Trp Trp Trp EAA = esenciální aminokyseliny. ' AA = aminokyseliny. c) EAAI = index esenciálních aminokyselin. AAS = aminokyselinové skóre pro limitující aminokyselinu. aminokyseliny, peptidy a bílkoviny maso a masné výrobky 4 hlavní druhy tkání: • epitelové • pojivové • svalové • nervové "maso" = svalová tkáň (zejm. příčně pruhovaná) + podíl epitelové a pojivové tkáně svalové proteiny (±20 % hm. svalů) ► proteiny svalových vláken (myofibrilární proteiny) ► rozpustné sarkoplasmatické proteiny ► nerozpustné strukturní Protein Podii v % myofibrilárni protcin> (0,5 myosin 29 akún 13 konncktin 3,7 tropomyosin 3.2 troponin (C, I, T) 3,2 aktinin (a-, fj-, y-) 2.6 myomesin, desnun aj. 5,8 sarkoplasmatické proteiny 29,0 enzymy 24.5 myoglobin 1.1 hemoglobin aj. extracelulárni proteiny 3.3 strukturní proteiny, proteiny orgáne! 10,5 kolagen 5.2 elastin 0,3 mitochondnáJiu protcinv 5.0 aminokyseliny, peptidy a bílkoviny maso - hlavní proteiny svalová vlákna obklopena sarkoplasmou stah zajišťují: myofibrily myofibrilární proteiny myosin (470 kDa, ATPasová aktivita) aktin (43.5 kDa, jednořetězový) spolu: aktomyosin sarkoplasmatické proteiny 1 % myoglobin (v sušině) glykolytické enzymy myosin aktin myofibrily z aktlnových a myoslnových vláken svalové vlákno (bunka) tvořená myorlbrllaml aktlnové vlákno myosinové vlákno svazky svalových vláken aminokyseliny, peptidy a bílkoviny strukturní proteiny masa -extracelulární bílkoviny s ochrannou či podpůrnou fcí -fibrilární struktura, špatná travitelnost i složení AMK kolageny trojitý a-helix, Proteoglykan neplnohodnotné (hlavně Gly, Pro, Hyp) s věkem stabilizace struktury nerozpustný působením tepla: smršťování, želatinace potravinářská želatina i při pečení, vaření podle počtu příčných vazeb kolagenu potravinářské využití příprava z kostí a kůží po hydrolýze a extrakci želírující prostředky, střívka "m m kolagen T, H00 ochlazení sol gel pokus: gumový medvídek s chlorečnanem draselným: http://voutu.be/txkRCIPSsiM aminokyseliny, peptidy a bílkoviny strukturní proteiny masa elastiny šlachy, cévy, blány pojivových tkání síťová struktura z tropoelastinu tropoelastinový monomer příčná vazba keratiny obsaženy v epitelu vlasový keratin struktura: a-helixy: 3x => protofibrila 11x protofibrila => mikrofibrila 100+ mikrofibril => keratinové vlákno potravinářský keratin - bílkovinné hydrolyzáty, lepidla aminokyseliny, peptidy a bílkoviny AMK složení bílkovin masa Aminokyselina Aktin Myosin Kolagen Elastin Keratin Ala 6,1 9,3 11,0 21,1 5,0 Arg 6,3 5,4 4,9 1,2 7,2 Asx 10,4 8,6 5,0 1,0 6,0 Cys 1,3 1,5 0,0 0,3 11,2 Glx 14,2 19,3 7,6 2,4 12,1 Gly 4,8 3,2 31,4 25,5 8.2 His 2,8 2,0 0,5 0,1 0,7 Hyl 0,0 0,0 0,6 0,0 0,0 Hyp 0,0 0,0 10,1 1,5 0,0 íle 7,2 5,3 1,2 3,7 2,8 Leu 7,9 10,0 2,8 8,6 6,9 Lys 7,3 10,4 2,6 0,5 2,3 Met 4,3 2,9 0,5 stopy 0,5 Phe 4,6 3,4 1,6 5,9 2,5 Pro 4,9 2,1 11,8 11,6 7,5 Ser 5,6 5,3 3,8 0,9 10,2 Thr 6,7 5,5 2,0 1,1 6,5 Trp 2,0 0,5 0,0 0,0 1,2 Tyr 5,6 2,4 0,3 1,3 4.2 Val 4,7 2.8 2,1 16.5 5,0 obsah AMK v živočišných proteinech (v gramech, vztaženo na 16 g dusíku) aminokyseliny, peptidy a bílkoviny proteiny krve krev 5 % hm. dobytka, 8 % drůbeže, 3 % vepřů složení: 80 % voda, 18 % bílkovin, \ Pofúunn T priiíai na ůhtlienjtfi * Ttak Vaše cena bez DPH 27 Kč VaSe cena s DPH 31 KC KaífttogovÉ itsíi 1061 ft Docaz na v^toc*k a DOpMuOtV/iLfcefc ffoncďuchypcuo Kre,-e vetercame vyserera primo ra pocazce zvířete {zdravotne nezávadná j není pnrwne triemcky a íepťirfi yLtlfwiä k prodlouženi zátuky. Tam sucovkttneni trvale eUadetri ajeji dodaní jemri. 48 hod u ' atjtúnttí. SHadujteprlepK« o aí *3°C Dct»^poiretw 24 hod od daiadod&ni |edodávaná vnetezoufi 1 % minerální látky, 0.1 % lipidy, 0.065 % cukry, červená krvinka, krevní destička, bílá krvinka vepřová krev poživatelná, cca 1 litr +další nízkomolekulární látky Potravina Bílkovinné přísady Funkční vlastnosti potravinářské využití Pekařské výrobky Plazma Tvorba pěny, želatinizace a rozpustnost surová krev: jelita aj. Moučníky a těsta Fibrinogen a plazma Emulgační schopnost plasma: náhrada bílku fibrin: hydrolyzát Sušenky Odbarvený globin Rozpustnost sušená/vařená krev: krmivo Masné výrobky Globuliny Emulgační schopnost, rozpustnost a želatinizace Jogurty Plazma a albumin Rozpustnost a želatinizace Vaječné deriváty Plazma Tvorba pěny aminokyseliny, peptidy a bílkoviny změny při skladování a zpracování masa postmortální změny pouze anaerobní glykolýza ( => pH, inhibice enzymů Ca2+ stále asociuje aktin + myosin => ztuhlost (rigor mortis) -trvání podle druhu masa (hodiny) -odeznění během hodin až dnů vaznost masa po zabití velká během RM malá obecně lze zvýšit aditivy zrání masa štěpení aktomyosinu (proteasy) štěpení kolagenu (kolagenasy) —> žádoucí vlastnosti a textura kys. mléčná) aktomyosin Muscle contraction before death The Mrcofewa* t* depalMurd nod the action potratili w ir.iruicrred jlong Ike l-fh«le» Calcium it released (roni -..in «■(il.i-.in u r 111, u:ii ni into ufcopUwn »hcrr tt jBt 1 nif n*ui •.tuutpn i»w ionium m Myoua binding i therein •Jiititiif tmpcwitttoin i Muscle contraction after death The tttjy stored by mvosii ú released utd ADf and PI danůciale from myoain Normally, a Emti ATPrepben the ADP cm Ike i :iv,1ii The rmoMS don m* ki r<> until the (rnh AIT* replace*the AOP At death, there » no tourve uf AlP and Ca* * Kill no loaper be p—mped hack into the vimwUuiuc reticulum htyooa will onalnue attack ag to the available tarn btadn| äles ■ mmc\e cootiactio* mill c«wii a date called Rfajor Mart* aminokyseliny, peptidy a bílkoviny tepelné zpracování masa 35 °C asociace sarkoplasmaticých bílkovin . snížení vaznosti, zvýšení tuhosti 45 °C viditelné změny, zkrácení (denautrace myosinu) 50-55 °C denaturace aktomyosinu 55-65 °C denaturace sarkoplasmatických bílkovin => stabilní struktury, pevný gel 60-65 °C zkracování kolagenu 80 °C oxidace SH-skupin 90 °C želatinace kolagenu 100 °C desulfurace, deaminace -»• H2S, NH3 => aromatické látky, změna barvy 150 °C komplexní reakce (Maillardova) —► vonné látky 200 °C izomerace, příčné vazby, toxické produkty aminokyseliny, peptidy a bílkoviny mléko a mléčné výrobky mléko komplexní biologická tekutina, jejíž chemické a fyzikálně- chemické vlastnosti odrážejí výživové potřeby mládát I a» thankful for laughter, except whaa milk co«es •ut of nry aose* sekreční parenchym mléčné žlázy 1 litr mléka ~ 450 až 500 litrů krve protečené žlázou —Woody AU en komplikovaný disperzní systém globulární bílkoviny syrovátky: kaseinové molekuly: tukové kapičky: částice lipoproteinů: nízkomolekulární látky: koloidní disperze micelární disperze emulze koloidní suspenze pravý roztok aminokyseliny, peptidy a bílkoviny mléko a mléčné výrobky složení mléka voda: 87 až 91 % sušina: 12 až 13 % dva hlavní typy proteinů: kaseiny (cca 80 %) syrovátkové (sérové) proteiny (cca 20 %) obsah v % v mléce složka - kravském kozím ovčím lidském proteiny celkem 3,2 3,2 4,6 0,9 kaseiny 2,6 2,6 3,9 0,4 proteiny syrovátky (séra) 0,6 0,6 0,7 0,5 tuky 3,9 4,5 7,2 4,5 sacharidy 4,6 4,3 4,8 7,1 minerální látky 0,7 0,8 0,9 0,2 aminokyseliny, peptidy a bílkoviny mléko a mléčné výrobky Proteiny Podíl v% Obsah v g dm3 kascinv celkem 80 25,6 ocs-kasein 42 13,4 (3-kasein 25 8,0 y-kasein 4 1.3 K-kasein 9 2,9 proteiny syrovátky celkem 20 6,4 a-laktalbumin 4 1,3 sérový albumin 1 0.3 p-laktoglobulin 9 2.9 imunoglobuliny 2 0.6 polypeptidy (proteosy. peptony) 4 1,3 aminokyseliny, peptidy a bílkoviny mléko: kaseiny nevazebná oblast k-kaseinu molekuly kaseinu —► submicely —► micely nepolární části do centra (hydrofobní interakce) polární části (fosfoserin) a- a (3-kaseinů interagují s Ca2+, oligosacharidy K-kaseinu s vodou micely vznikají sesíťováním submicel ~ 20 000 molekul kaseinů příčný řez submicelou vzájemné spojení submicel prostřednictvím fosfátu P, iontů Ca a citrátů aminokyseliny, peptidy a bílkoviny mléko: proteiny syrovátky hlavní bílkoviny syrovátky: (3-laktoglobulin (cca 50%) a-laktoglobulin optimální složení AMK (plnohodnotné bílkoviny) minoritní: laktoferrin - transport Fe (také antioxidační účinek) vysokomolekulárni globulární glykoproteiny: imunoglobuliny biologicky účinné - protilátky, (3-laktoglobulin kravského mléka imunoglobulin aminokyseliny, peptidy a bílkoviny mléko: tepelné zpracování Pasterace shlukování tukových globulí v syrovém mléce (smetana): fce proteinu makroglobulin bílkoviny syrovátky termolabilní kaseiny prakticky nedenaturují 72-74 °C (20-40 s) denaturuje 50-90 % bílkovin séra inaktivuje se většina enzymů redukce-S-S- > 75 °C degradace methioninu eliminace sulfanu sterilace 140 °C (4s) 100 % denaturace séra UHT pasterace nepřímý záhřev 135-140 °C (6-10 s) přímá pára 140-150 °C (2-4 s) nepřežijí bakterie ani spory aminokyseliny, peptidy a bílkoviny mléko: srážení a proteolýza kaseinů pH mléka: 6.5 při pH <4.6 => srážení kaseinů MO: kontaminující, ale i kulturní druhy částečné srážení kaseinů => jogurty, cottage (bakterie Streptococcus thermophillus, Lactobacillus bulgaricus) ŕ-\ výroba tvrdých sýrů působením bakterií pH ~ 5.5 přídavek proteolytického enzymu - dříve rennin, neboli chymosin (ze žaludků sajících telat) —> hydrolýza K-kaseinu ve specifické poloze => dva peptidové řetězce I 2 104 105 10* 107 16« 169 Ghi—Ghi— Ser—Phc-Met—Ala-—Ala—Val í chymosin /Kjra-K-kasein K-kaseinmakropeptid ■<-*~*- nasolení, odstranění syrovátky zraje —> částečná proteolýza —> částečná lipolýza => žádoucí textura, chuť a vůně V_/ aminokyseliny, peptidy a bílkoviny vejce cca 13 % bílkovin průměrná hmotnost slepičího vejce ~ 58 g (M) 53 % proteiny bílku, 47 % žloutku obsah v % složka skořápka bílek žloutek proteiny celkem 3,3« 10,6 16,6 tuk - 0,03 32,6 sacharidy - 0,9 1,0 minerální látky 95,1 2> 0,6 14 voda 1,6 87,9 48,7 % celkové hmotnosti 10,3 56,9 32,8 "komplex proteinů s mukopolysacharidy v poměru 50:1 ■' CaCO: s malým množstvím MgCO, a fosfátů aminokyseliny, peptidy a bílkoviny vejce - bílek a žloutek bílek proteiny podíl v % 40+ různých bílkovin, některé proteiny bílku celkem 100 biologicky aktivní: ovalbumin 54 -enzymy (lysozym) konalbumin (ovotransferrin) 12 -inhibitory (ovoinhibitor) ovomukoid 11 -složky enzymů (avidin) lysozym (globulin Gt) 3,5 hlavní složka: globulin G2 4 ovalbumin A globulin G3 4 44.5 kDa, ovomucin 1,5 koagulace 57.5 °C, ovomakroglobulin 0,5 obsahuje: cukry, fosfoserin a thiolové skupiny ovoinhibitor 0,1 avidin 0,1 žloutek proteiny podíl v % emulze o/v proteiny žloutku celkem 100 Vs bílkoviny, 2Á tuk lipovitellin (HDL 1]) 36 obsahuje: fosvitin 13 -kapky (lipoproteiny) LDL1' 1 -granule (proteiny, HDL) lipovitellenin (LDL ») 16 -plasma (LDL) livetin 27 aminokyseliny, peptidy a bílkoviny vejce - změny při zpracování skladování dlouhodobé skladování —► závady aroma sirné a dusíkaté sloučeniny mechanické zpracování šleháním —► částečná denaturace proteinů bílku tepelné zpracování 57 °C denaturace bílku 60-65 °C denaturace většiny bílkovin 65-70 °C denaturace bílkovin žloutku sušení reakce glukózy s lysinem —► nežádoucí zbarvení (odstranění glukózy) zmražení zvýšení viskozity změnou konformace aminokyseliny, peptidy a bílkoviny potraviny rostlinného původu hlavní zdroje: další zdroje: semena rostlin plody, listy, hlízy, bulvy, obecně nízká výživová hodnota (nedostatkové AMK) kombinace zdrojů => plnohodnotná bílkovina aminokyseliny, peptidy a bílkoviny potraviny rostlinného původu - cereálie a pseudocereálie obiloviny (pšenice, ...) obsah bílkovin závisí na druhu i stupni vymletí základní bílkoviny: albuminy, globulíny, prolaminy, gluteliny obilovina voda proteiny lipidy škrob minerální látky pšenice 13,2 11,7 2,2 59,2 1,5 žito 13,7 11,6 1,7 52,4 1,9 ječmen 11,7 10,6 2,1 52,2 2,3 oves 13,0 12,6 5,7 40,1 2,9 rýže 13,1 7,4 2,4 70,4 1,2 kukuřice 12,5 9,2 3,8 62,6 1,3 aminokyseliny, peptidy a bílkoviny potraviny rostlinného původu - cereálie a pseudocereálie i proteiny pšenice obsah 7 až 15 % bílkovin 20 % rozpustné 80 % nerozpustné (prolaminy, gluteliny) mouka silná (chlebová) 12 až 14 % proteinů x slabá <10 % pro cukrovinky s vodou těsto (škrob + viskoelastická lepivá hmota, lepek/gluten) tj.: 2Á vody a Vs hydratované gluteliny (viskozita, síťová struktura) a gliadiny (modifikátory) [bezlepkové výrobky <100 mg gliadinu/kg] změny při skladování a zpracování mouky skladování: částečná denaturace, zlepšení vlst. skladováním (oxidace) míšení těsta: hydratace bílkovin kynutí: rheologické vlastnosti pečení: denaturace aminokyseliny, peptidy a bílkoviny potraviny rostlinného původu - luštěniny Hrách Fazole Čočka Sója Podzemnice Bílkoviny (%) 26 24 27 35-48 28 Tuk (%) 1 2 2 18-23 51 Sacharidy (%) 53 53 57 9 10 Vláknina (%) 17 17 10 19 8 Popel (%) 3 4 4 6 3 Ca (mg/kg) 440-780 300-1800 400-750 1300-2100 590 Fe (mg/kg) 47-68 59-82 70-130 50-110 20 Thiamin (mg/kg) 1 5 9 8 9 Riboflavin (mg/kg) 0,6 2 2 4 2 Niacin (mg/kg) 10 20 25 20 150 aminokyseliny, peptidy a bílkoviny stanovení obsahu bílkovin na základě dusíku Kjeldhalova metoda univerzální, referenční metoda 1. Mineralizace var s kyselinou sírovou a katalyzátorem (kat.: K2S04 / Se / CuS04) 340 - 390 °C po dobu 20 - 60 minut 2. Stanovení NH,+ iontu uvolnění amoniaku z mineralizátu (NaOH) destilace do přebytku kyseliny titrace nadbytku kyseliny hydroxidem (indikátor: methylčerveň) vyhodnocení: dusík x 6,25 = aminokyseliny Obr.č.l. Schéma Kjeldahlovy aparatury: a — vyviječ páry, b - kondenzátor. c - mineralizační baňka s vzorkem, d - chladič, e - předloha s kyselinou, f - nálevka s hydroxidem. aminokyseliny, peptidy a bílkoviny stanovení obsahu bílkovin na základě dusíku Nesslerova metoda 1. Mineralizace var s kyselinou sírovou a H202 2. Vybarvení NH4+ soli Nesslerovo činidlo v alkalickém prostřed NH3 + NaOH + 2 K2HgL, -» HgI3NH2 + 4 KI + Nal + H20 (červenohnédý produkt) 3. Stanovení Spektrofotometrické stanovení vlnová délka: 450 nm Lambert-Beerův zákon c = A . I. E aminokyseliny, peptidy a bílkoviny stanovení obsahu bílkovin U V spektrofotometrie absorpce aromatických AM K (Phe, Tyr, Trp) A = 280 nm interferují nukleové kyseliny kompenzační měření při A = 260 nm obsah bílkovin ~ 1,45 . A280 - 0,74 . A260 závisí na složení bílkoviny a pH (c) Wave Length In mm (b) Wave Length In mm i i i i 3 i Wave Length In mm 1 i 1 i i i a: absorpční spektrum nukleových kyselin b: absorpční spektrum bílkovin c: absorpční spektrum směsi aminokyseliny, peptidy a bílkoviny stanovení obsahu bílkovin biuretová reakce Biuretové činidlo: síran měďnatý (Cu2+ ionty) alkalizující složka (hydroxid) vinan draselno-sodný jodid draselný v alkalickém prostředí s bílkovinami —> modré zbarvení absorpce v oblasti 540-560 nm 0.40 0,35 0.30 0.25 3 g 0.20 ■e I 0,15 < 0.10 0.05 0.00 ■0.05 R o^c R NH NH / \ X \ R — HC \ y CH — R I *CÚ. I 200 300 400 500 600 700 8I X (nm) a 4 ml činidla + 1 ml vody b 4 ml činidla + 1 ml vzorku (vaječný albumin 5 mg/ml) c rozdílová krivka video aminokyseliny, peptidy a bílkoviny stanovení obsahu bílkovin gelová elektroforéza PAGE V roce 1948 byl Nobelovou cenou oceněn švédsky chemik Arne Tiselius, který ve 30. letech minulého století postavil aparaturu separující proteiny krevního séra na základě jejich elektroforetických mobilit. separační metoda separace makromolekul podle velikosti a náboje nosič: polyakrylamidový gel (PAGE) vizualizace: barvení stříbrem modifikace metody: SDS-PAGE - využití tenzidu molekuly negativní, dělení na základě velikosti (konstantní poměr velikost/náboj) zadržování molekul různé velikosti v gelu © [=]. i 1—1 1=1 _ _ postup separace bílkovin pomocí PAGE video aminokyseliny, peptidy a bílkoviny stanovení obsahu bílkovin gelová elektroforéza (SDS) PAGE • elektroforéza komplexů denaturovaných polypeptidů s anionickým detergentem dodecylsulfátem sodným (SDS). • navázáním SDS se nábojové rozdíly mezi různými proteiny téměř úplně potlačí, komplexy protein - SDS jsou v neutrálním a alkalickém prostředí silně negativně nabité a putují k anodě. • procházejí-li gelem o vhodné porozitě, je jejich pohyblivost dána téměř výhradně velikostí molekuly. • srovnáním s pohyblivostí standardů o známé molekulové hmotnosti lze tak snadno a relativně přesně určovat molekulové hmotnosti proteinů, resp. jejich podjednotek