Adobe Systems C9500 Užitá chemie – Potraviny 1 C9500 Užitá chemie 9. lekce Chemie potravin Mgr. Ing. Radka Kopecká, Ph.D. 175344@mail.muni.cz Adobe Systems Chemie potravin Věda o potravinách (food science) aplikovaná disciplína spojující řadu přírodovědných i humanitních odvětví. Potrava = veškeré materiály pro výživu organismů Poživatiny = potrava pro lidskou výživu (rostlinného původu, živočišného původu event. řasy, mikroorganismy) Potraviny = dodávání živin a energie organismu Výživová (nutriční) hodnota = energetická hodnota daná obsahem živin, obsah živin, stravitelnost, využitelnost, obsah dalších látek, stravovací režim, zdravotní a psychický stav aj. Lahůdky = přechodná skupina poživatin mezi potravinami a pochutinami (konsumace převážně pro jejich senzorické vlastnosti, mají výživovou hodnotu) Nápoje = poživatelné tekutiny (charakter potravin či pochutin) Pokrmy = poživatiny nebo jejich směsi upravené k požívání (loupáním, vařením apod.) Jídlo = sestava pokrmů podávaná v určité době (oběd, večeře…) Strava = sestava jídel v určitém časovém období (celodenní strava apod.) též označení dieta Adobe Systems Přirozené složky potravin •Živiny •proteiny (bílkoviny) •lipidy (tuky aj.) •sacharidy (cukry) •vitaminy •minerální látky (esenciální výživové faktory) •Voda •Senzoricky významné látky Organoleptické vlastnosti určují senzorickou (smyslovou) hodnotu (jakost) - chuť, vůně, aróma, barva, textura, konsistence (nositeli těchto vlastností jsou látky vonné a chuťové (slilice, kys.citronová apod.) •Barviva (karotenoidní barviva, antokyany apod). •Antinutriční látky biochemickými mechanismy zhoršují využitelnost živin •Toxické látky (zejména rostlinné poživatiny) - jen pro citlivé jedince (potravní nesnášenlivost – intolerance) - toxiny látky jedovaté pro lidský organismus •Kontaminující látky Zdravá strava je drahá, nemůžeme si ji dovolit. Pravda, nebo mýtus? - Vitalia.cz Výživová pyramida říká, co jíst – COOP Club Adobe Systems •Aminokyselina je molekula obsahující karboxylovou (-COOH) a amino (-NH2) funkční skupinu. Aminokyseliny •C–N = 0,149 nm, C=N = 0,127 nm •Peptidová vazba = 0,132 nm Vznik peptidové vazby je reakce, při které reagují alfa-karboxylová skupina jedné aminokyseliny s alfa-aminovou skupinou druhé za odštěpení molekuly vody. Toto řetězení aminokyselin je principem spojování v peptidy a dále v proteiny (bílkoviny). Je to nejdůležitější reakce aminokyselin. Infografika - Delenie aminokyselín Optická isomerie aminokyselin L-řada D-řada • V živých organismech se vyskytují převážně L-formy AMK. Isoelektrický bod (pI) – pH, při kterém jsou si disociace obou skupin rovny- látka se jeví jako elektricky neutrální dipól – nepohybuje se v elektrickém poli (nejmenší stálost-srážení) převažuje při pH ~ 1 převažuje při pH ~ 7 převažuje při pH ~ 11 • AMK se chovají jako amfiionty – mohou nést kladný i záporný náboj. •kyselé prostředí alkalické prostředí neutrální prostředí Disociace aminokyselin Adobe Systems NUTRIADAPT Esenciální aminokyseliny: Tělo bez nich nemůže fungovat. Jak je doplnit? Dědičné nemoci •Fenylketonurie (fenylalanin) •Nemoc javorového sirupu (leucin) Adobe Systems Bílkoviny - proteiny •15% potravy •Obsahují H, C, O, N, S, P a některé kovové prvky •tvorba bílkovin je závislá výhradně na příjmu potravou na rozdíl od sacharidů, které se mohou tvořit z bílkovin a tuky ze sacharidů •minimální denní dávka je 0,6g/ kg hmotnosti •při nedostatku příjmu dochází k odbourávání proteinů a využívání vzácných aminokyselin k tvorbě energie (glukoneogeneze) Adobe Systems Bílkoviny - proteiny •Skládají se z 20 základních aminokyselin, které se dělí do 4 skupin: • Hydrofobní (např. Fenylalanin) • Polární (např. Cystein) • Bazické (např. Lysin) • Kyselé (např. Kyselina glutamová) • Funkce: Stavební (Kolagen, Elastin, Keratin) Transportní a skladovací (Hemoglobin, Transferin) Zajišťující pohyb (Aktin, Myosin) Katalytické, řídící a regulační (Enzymy, hormony) Ochranné, obranné (Imunoglobulin, Fibrin, Fibrinogen) •Struktura bílkovin: •primární – určuje pořadí aminokyselin v řetězci •sekundární – prostorové uspořádání úseků řetězce – šroubovice, skládaný list •terciární – prostorové uspořádání celého řetězce – vláknitá, tvar klubka •kvarterní Adobe Systems •Bílkoviny: •Živočišné bílkoviny – v potravinách živočišného původu: mase, rybách, mléce, mléčných výrobcích a vejcích. •Rostlinné bílkoviny - zdrojem jsou brambory, semena olejnatých rostlin, sója, obiloviny a obilné klíčky. • •Jednoduché •Prolaminy •Albuminy - často přítomny s globuliny. •Globuliny - obsaženy ve většině bílkovinných látek •Histony - obsaženy v plazmě buněčného jádra a chromozomech •Gluteliny - spolu s prolaminy tvoří bílkovinu lepku (gluten) •Protaminy - vyskytují ve vaječných buňkách ryb •Skleroproteiny - podpůrná hmota buňky •Složené •Fosfoproteiny •Glykoproteiny - obsahující sacharidovou prostetickou skupinu •Chromoproteiny - obsahují prostetickou skupinu barviva - hemoglobin, katalázy, myoglobin, cytochromy, peroxidázy, a flavoproteiny •Lipoproteiny - mají na protein navázaný neutrální tuk nebo jiné lipidy. Mají velký fyziologický význam v metabolismu při transportu tuků v krvi. •Nukleoproteiny - spojení bílkovin s nukleovými kyselinami. Hrají roli v dědičnosti •Metaloproteiny - obsahují vázaný kov (ceruloplasmin, feritin) j0216810 Adobe Systems Struktura bílkovin Primární struktura (chemická): pořadí aminokyselin v řetězci, další detaily (umístění disulfidických můstků, prosthetických skupin, glykosylace). Sekundární struktura: vzájemný prostorový vztah sousedních nebo blízkých aminokyselin. Typické struktury: a-helix, b-struktura. Stabilizace pouze vodíkovými můstky. a-helix b-struktura Adobe Systems Terciární struktura: vzájemný prostorový vztah vzdálených částí řetězce. Stabilizace vodíkovými můstky, iontovými interakcemi, hydrofobními interakcemi a disulfidickými můstky. Kvartérní struktura: prostorové uspořádání molekulových podjednotek, které tvoří celistvé molekuly (např: 2 a a 2 b řetězce hemoglobinu) •terciální struktura myoglobinu Adobe Systems •20% potravy •doporučená denní dávka silně závisí na hmotnosti •charakteristickou vlastností je hydrofobnost (jsou nerozpustné ve vodě, dobře rozpustné v organických rozpouštědlech) •zdroj a zásoba energie •jsou součástí biomembrán nebo jinými stavebními složkami •ochranné a izolační funkce Tuky - lipidy Mastné kyseliny vázané v lipidech jsou: •Jednosytné, se sudým počtem uhlíků •nasycené – kyselina palmitová (C16) a kyselina stearová (C18) •nenasycené – kyselina olejová (C18 jedna dvojná vazba) a kyselina linolová (C18 dvě dvojné vazby) Lipidy jsou estery alkoholů a vyšších mastných kyselin. j0344853 j0078759 Adobe Systems •Lipidy: •Rostlinné tuky (oleje) - tvořeny nenasycenými mastnými kyselinami, které neobsahují cholesterol •Živočišné tuky (máslo, sádlo, lůj, maso, mléko) - obsahují více nasycených mastných kyselin, jsou zdrojem cholesterolu.Urychlují rozvoj aterosklerózy (kornatění tepen) •Jednoduché lipidy = estery mastných kyselin s alkoholy •Tuky (triglyceroly) – estery mastných kyselin s glycerolem •Vosky – estery mastných kyselin s vyššími alkoholy než glycerol (např. vosk včelí, palmový, lanolín z ovčí vlny, vorvaňovina…) •Složené lipidy = estery mastných kyselin s alkoholy a dalšími látkami •Fosfolipidy •Glykolipidy •Odvozené lipidy = získané z výše uvedených •Steroidy (steroly, žlučové kyseliny, steroidní hormony, vitamíny D) •Karotenoidy – rostlinné pigmenty Nenasycené tuky – Co znamená „esenciální“? - Food Filtr Hranolky jsou chloubou Belgičanů | Prima Fresh Kobliha s náplní meruňkovou 65g - Tesco Potraviny Rybí tuk, rybí olej - Diana Fish spol. s r.o. Adobe Systems •TUKY - estery vyšších mastných kyselin a glycerolu. •vyšší mastná kyselina •glycerol Tuky snadno reagují s hydroxidy za tvorby mýdel – tato reakce bývá označována jako zmýdelnění tuků . Žluknutí tuků – je rozklad tuků způsobený vzdušným kyslíkem a mikroorganismy. Podléhají mu nejsnadněji oleje obsahující nenasycené mastné kyseliny, při této reakci se uvolňují ostře zapáchající nižší mastné kyseliny Ztužování tuků je proces hydrogenace tuků, který spočívá v adici vodíků na dvojné vazby nenasycených kyselin za vzniku nasycených kyselin a zvýšení odolnosti tuků proti žluknutí. •tuky pevné – loje •tuky polotekuté - sádla •tuky kapalné - oleje j0344853 j0344858 j0216810 Adobe Systems Cukry - sacharidy •65% potrvavy •minimální denní příjem sacharidů je 50 g, při nižším příjmu dochází k úbytku svalové hmoty •většina energetického příjmu člověka - slouží jako zásobárna energie •potřebujeme přijímat hlavně jednoduché cukry •sladkou chuť cítíme pouze z jednoduchých cukrů (díky ptyalinu), proto nám například nepřijdou sladké brambory (obsahují složité cukry) Jsou to nejrozšířenější organické látky, tvoří největší podíl organické hmoty na Zemi. •Funkce: •zásobní látky v organismu (zdroje energie) •stavební látky •součást makromolekul odpovědných za přenos genetické informace •součást bioregulátorů (hormony, vitamíny) sejmout003 •ketózy •aldózy Jak zacházet s cukry. Víte, kolik sacharidů potřebuje vaše dítě? – Maminka.cz cukr Adobe Systems •Chemicky odvozeny od jednoduchých uhlovodíků nahrazováním některých jejich vodíků následujícími funkčními skupinami: hydroxylovou (-OH), aldehydickou (-COH), ketonickou (-CO-) a karboxylovou (-COOH). V tzv. aminocukrech obsahují také funkční skupinu aminovou (-NH2). •obecný vzorec Cx(H2O)y •Sacharidy: •Rostlinné sacharidy •Monosacharidy - sladkosti a moučníky, cukr, bílé pečivo, bílá mouka, slazené limonády •Disacharidy - řepný a třtinový cukr •Oligosacharidy •Polysacharidy - škrob, vláknina •Živočišné sacharidy – jen málo Liście malin można ususzyć i podawać królikom zimą ruebenreihe chocolate ciastko 1262 Adobe Systems MONOSACHARIDY: rozlišujeme je podle toho, kolik atomů uhlíku obsahoval původní uhlovodíkový řetězec, na di-, tri-, tetra-, pentózy (ribóza, dezoxyribóza) hexózy (glukóza, fruktóza, galaktóza,manóza, aminohexózy) image011 image013 ribóza deoxyribóza glukóza •Fruktóza (ovocný cukr) je důležitý meziprodukt v metabolismu glukózy. •Ribosa se vyskytuje především v nukleových kyselinách (nositelky dědičnosti). A to jako ribosa v RNA nebo deoxyribosa v DNA •Glukóza se vyskytuje v tělních tekutinách jako tzv. transportní cukr. Do krevního oběhu se dostává buď z trávicí soustavy z rozložené potravy nebo ze tkání jako produkt štěpení glykogenu. Z tělních tekutin se vstřebává do buněk, kde se buď oxiduje, nebo dochází k jejímu spojování na glykogen. sejmout004 Adobe Systems OLIGOSACHARIDY: sacharóza, maltóza, laktóza, trehalóza, cellobióza •Sacharóza (disacharid) vzniká spojením glukózy a fruktózy v tzv. poloacetátové (cyklické) formě tzv. glykosidickou vazbou. Běžný cukr, obsažený v mnoha rostlinách. •Maltóza disacharid (cukr sladový) se skládá ze dvou zbytků glukózy. V těle vzniká nejčastěji jako meziprodukt při štěpení škrobu a glykogenu. •Laktóza disacharid (cukr mléčný) vzniká polykondenzací jedné molekuly glukózy a jedné molekuly galaktózy. Je hojná v mléce savců. sejmout003 Adobe Systems POLYSACHARIDY (glykogen, tunicin, celulóza, chitin, galaktogen) Obsahují mnoho monosacharidových jednotek (obvykle v pyranózové formě, tj ve formě šestičetného kruhu) spojených glykosidickou vazbou. Patří mezi nejrozšířenější sacharidy. Molekuly zásobních polysacharidů (škrob v rostlinách, glykogen u živočichů) jsou kulovitého tvaru a jsou rozpustné ve vodě. Naopak molekuly strukturálních polysacharidů (celulóza, chitin) se vyskytují ve formě vláken, navzájem pospojovaných vodíkovými vazbami a uložených rovnoběžně ve fibrilách, a jsou ve vodě nerozpustné. sejmout006 Adobe Systems Chitin - se skládá z velkého počtu zbytků acetylglukosaminu. Štěpí se nejprve na disacharid chitobiózu Je to strukturální polysacharid. Vyskytuje se hojně v krovkách členovců. Slouží jako potrava živočišného původu některým druhům hmyzu, měkkýšům a bakteriím. •Celulóza – obsahuje jen glukózové jednotky. Je to nejhojnější polysacharid u rostlin, tvoří buněčné stěny rostlinných buněk. Bavlna je čistá celulóza. Dřevo je celulóza s příměsmi ligninu, pryskyřice a hemicelulózy. Celulóza je nestravitelná, ale přesto je důležitá pro trávení, protože podporuje peristaltiku střev •Škrob - je makromolekulární polysacharid, který je složen ze dvou makromolekulárních podjednotek a to z amylosy a amylopektinu. Amylosa je složena z lineárního řetězce molekul glukosy, amylopektin je složen z rozvětvených řetězců glukosy. V rostlinném těle je uložen především v semenech a plodech. Je to zásobní polysacharid. •Glykogen (živočišný škrob) – je makromolekulární polysacharid, který obsahuje podobně jako amylopektin rozvětvené řetězce glukózy. Rozvětvení u molekuly glykogenu je však mnohem častější, takže řetězce glukózy jsou kratší. Konce řetězců obsahují asi 6–7 jednotek glukózy. Čistý glykogen je bílý prášek, který ve vodě snadno vytváří koloidní roztok. V alkoholu je zcela nerozpustný. V živočišném těle se ukládá jako rezerva cukrů hlavně v jaterní tkáni a ve svalovině. Adobe Systems Adobe Systems ŽENA-IN - Vitaminy, které dělají dobře nervům 24 Textové pole: Vitamíny Vitamíny dTest: Doplňky stravy s vitamíny - Nezávislé testy, víc než jen recenze