1 MINERÁLNÍ LÁTKY • vymezení a klasifikace minerálních látek • chemické formy • esenciální minerální látky a stopové prvky • toxické prvky • vliv minerálních látek na vlastnosti potravin a reakce probíhající v potravinách •některé anorganické sloučeniny v potravinách Minerální látky v potravinách • přirozené složky potravin • kontaminanty • přídatné látky a přísady Původ minerálních látek a anorganických složek 1. chemické prvky (kromě C a O) obsažené v popelu potraviny (tj. ve zbytku po totální oxidaci organické hmoty potraviny) 2. anorganické látky a anorganické části metalobiomolekul a sloučenin nekovů a polokovů (P, Si, B, As, Se) Popel –přibližný ukazatel celkového obsahu minerálních látek
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
MINERÁLNÍ LÁTKY
• vymezení a klasifikace minerálních látek• chemické formy• esenciální minerální látky a stopové prvky• toxické prvky• vliv minerálních látek na vlastnosti potravin
a reakce probíhající v potravinách• některé anorganické sloučeniny v potravinách
Minerální látky v potravinách
• přirozené složky potravin• kontaminanty• přídatné látky a přísady
Původ minerálních látek a anorganických složek
1. chemické prvky (kromě C a O) obsažené v popelu potraviny (tj. ve zbytku po totální oxidaci organické hmoty potraviny)
2. anorganické látky a anorganické části metalobiomolekula sloučenin nekovů a polokovů (P, Si, B, As, Se)
Popel – přibližný ukazatel celkového obsahu minerálních látek
2
Klasifikace minerálních látek
• majoritní prvky(makroelementy)obsah: stovky a tisíce mg/kg(Na), K, Mg, Ca, Cl, P
• stopové prvky(mikroelementy)obsah desítky mg/kg a méně
• esenciální prvky(nezbytné, obligatorní)majoritní + Fe, Zn, Cu, Mn, (Ni, Co), Cr, Si, (Mo, B), Se, I, F
• toxické prvkyPb, Cd, Hg, As…
• neesenciální prvky
Podle obsahu Podle významu Podle výskytu
• invariabilníprvkyvyskytují seu všechorganismů(Ca, Fe, Zn…)
• variabilníprvkypřítomny jen v některých organismech
103Lr
102No
101Md
100Fm
99Es
98Cf
97Bk
96Cm
95Am
94Pu
93Np
92U
91Pa
90Th
71Lu
70Yb
69Tm
68Er
67Ho
66Dy
65Tb
64Gd
63Eu
62Sm
61Pr
60Nd
59Pr
58Ce
10489Ac
88Ra
87Fr
86Rn
85At
84Po
83Bi
82Pb
81Tl
80Hg
79Au
78Pt
77Ir
76Os
75Re
74W
73Ta
72Hf
57La
56Ba
55Cs
54Xe
53I
52Te
51Sb
50Sn
49In
48Cd
47Ag
46Pd
45Rh
44Ru
43Tc
42Mo
41Nb
40Zr
39Y
38Sr
37Rb
36Kr
35Br
34Se
33As
32Ge
31Ga
30Zn
29Cu
28Ni
27Co
26Fe
25Mn
24Cr
23V
22Ti
21Sc
20Ca
19K
18Ar
17Cl
16S
15P
14Si
13Al
12Mg
11Na
10Ne
9F
8O
7N
6C
5B
4Be
3Li
2He
1H
3
Chemie minerálních látekTypy chemických forem prvků
CH3HgX• organokovová sloučeninašťavelan vápenatý• málo rozpustná sůl
• prvek vázaný na vlákninu
selenocystein• kovalentní sloučenina prvku
• rozpustný komplex kovu s organickým ligandem*
[Cu(H2O)4(NH3)2]2+• komplex kovu s anorganickým ligandemFe2+, Fe3+, Cl–• volný (hydratovaný) kation/anionpříklad
* viz přehled ligandů na dalším snímku
Některé ligandy kovůobsažené v metalobiomolekulách
• centrální ion kovu (elektrofil)• ligand (nukleofil)• donorové atomy ligandu: O, N, S• stabilita
– závisí na vzájemné afinitě kovu a ligandu• ligand s nábojem (anion) vs. ligand jako neutrální molekula• měkké a tvrdé Lewisovy kyseliny (ionty kovu) a Lewisovy báze (ligandy)
– roste s počtem koordinačních vazeb – roste s počtem cyklů v molekule komplexu:
cyklické komplexy – cheláty jsou stabilnější(obvykle obsahují s pěti- nebo šestičlenné cykly)
– závisí na sterických faktorech (objemný ligand → méně stabilní k.)
• prosté komplexy kovů s bílkovinami vznikají nahodile podle okamžitých reakčních podmínek;– každá bílkovina má mnoho donorových skupin (aminoskupiny
a karboxyly N a C konce, funkční skupiny v postranních řetězcích AK zbytků…), takže komplexy s ionty kovu mohou vzniknout mnoha různými způsoby,
– vznik komplexů souvisí s isoelektrickým bodem a hodnotou pHprostředí
– zvláště snadno vznikají komplexy kyselých bílkovin (vysoký obsah Asp nebo Glu) a fosfoproteinů s kovy
• v metaloproteinech je kov (kovy) vázán pravidelným a charakteristickým způsobem v konkrétním místěmakromolekuly, – vazba kovu často souvisí s biologickou funkcí metaloproteinu
některé funkce metaloproteinů• katalytická (metaloenzymy)• skladovací a přenosová• skladovací a detoxikační (metalothioneiny)
• sloučeniny arsenu: anorganické kyseliny H3AsO3, H3AsO4 a jejich aniontymethylderiváty kyseliny arseničné, kvarterní arsoniové sloučeninydalší sloučeniny
kys. arsenitá kys. arseničnáAsOH
OH
OH AsOH
OH
O
OH
AsCH3
OH
O
OH AsCH3
CH3
O
OHmethylarseničná kys. dimethylarseničná kys.
D
As
CH3
CH3
CH3 COOCH2+ arsenobetain As
CH3
CH3
CH3 CH2OHCH2+
arsenocholin
Sodík a draslík
Biochemické funkce• udržování osmotické rovnováhy• aktivace enzymů : α-amylasa (Na)• vliv na svalovou aktivituMetabolismus• účinnost absorpce cca 90 %, vylučování močí, potem (Na)Obsah v potravinách• Na: jednotky mg/kg (přirozený obsah v rostlinách)
až jednotky % (solené potraviny)• K: stovky až tisíce mg/kg (živočišné materiály)
tisíce mg/kg až cca 2 % (rostlinné materiály)Doporučené dávky• Na: 0,5 až 2,4 g/den (2,4 g Na odpovídá 6 g NaCl)• K: 2 g/den VD
11
Hořčík a vápník
Biochemické funkce
• aktivace enzymů (Mg – fosfatasy, kinasy…)• vliv na svalovou aktivitu (Ca – aktivace myosinu)• regulační funkce
(Ca – chemický posel prostřednictvím proteinů kalmodulinů)• srážení krve (Ca – přeměna fibrinogen → fibrin)• stavba kostí, zubů, vaječných skořápek, vnějších schránek Absorpce
• Mg: účinnost 30–60 % (snižuje kys. fytová)• Ca: účinnost u dospělých cca 25–30 % (vyšší u kojenců)
• účinnost absorpce snižuje kys. fytová a šťavelová• zvyšuje ji vyšší obsah bílkovin a inulin
– 1000 až 2500 mg/kg: jogurt, tvaroh, pečivo, maso– cca 900 mg/kg: mléko– stovky mg/kg: zelenina, ovoce– do 10 mg/kg: bílý cukr, rafinované tuky
13
Železo
Biochemické funkce• transport kyslíku (hemoglobin) • skladování kyslíku ve svalové tkáni (myoglobin)• součást metaloenzymůAbsorpce• účinnost 5–15 % (30–60 % při deficitu)• lepší biol. dostupnost hemových forem Fe• nehemové formy Fe:
• snížená biol. dostupnost v přítomnosti kys. fytové, rostlinných fenolových sloučenin (taniny čaje)a některých druhů vlákniny
• celkový obsah Fe: jednotky až stovky mg/kg• vysoký obsah Fe: ledviny, játra, vaječný žloutek, čaj, luštěniny• střední obsah Fe: maso savců, obiloviny, špenát, ořechy
(nižší desítky mg/kg)• nízký obsah Fe: ryby, drůbež, ovoce, zelenina
(nejčastěji jednotky mg/kg)• velmi nízký obsah Fe: mléko, mléčné výrobky, tuky• potraviny obohacené železem: náhražky mateřského mléka
(přídavek FeII fumarátu nebo FeII glukonátu)
14
Železo
• dívky a ženy ve fertilním věku: 15 mg/den• těhotné a kojící ženy: 20–30 mg/den• starší ženy: 10 mg/den• chlapci (10–18 let): 12 mg/den• dospělí muži: 10 mg/den• děti (1 rok–10 let): 8–10 mg/den
D V
Doporučené dávky
Zinek a měď
Biochemické funkce• katalytická aktivita: metalloenzymy, vliv Cu na metabolismus Fe• tvorba komplexů v tzv. Zn- prstech v transkripčních faktorech Absorpce• účinnost absorpce z potravy: Zn 10–35 %, Cu 25–70 %• bílkoviny a aminokyseliny zvyšují biol. dostupnost Zn• kys. fytová a vysoké dávky Ca snižují biol. dostupnost Zn• vysoké dávky Zn a kys. askorbové snižují biol. dostupnost Cu
Výskyt v potravinách• obsah Zn: jednotky až desítky mg/kg• potraviny s vysokým obsahem Zn: sýry, játra, obiloviny, luštěniny• obsah Cu: obvykle jednotky mg/kg nebo méně• potraviny s vysokým obsahem Cu: játra, luštěniny, houby
Biochemické fukncesložka hormonů štítné žlázy: thyroxin (T4), trijodthyronin (T3)Metabolismus• účinnost absorpce téměř 100 %• 60 µg/den je vázáno ve štítné žláze, nadbytek se vylučuje močíVýskyt v potravinách• mořské ryby: stovky µg/kg až jednotky mg/kg• mléko, mléčné výrobky: desítky až stovky µg/kg• ostatní potraviny: jednotky až desítky µg/kgDoporučené dávky• 150 µg/den (dospělí)• 200 µg/den (těhotné a kojící ženy)• 40–50 µg/den (novorozenci), 90–120 (děti)
D V
OOH
I
CH2
I
I
C
H
NH2
COOH
Selen
Biochemické funkce• SeCys je součást glutathionperoxidasy a dalších selenoenzymů• účast v metabolismu hormonů štítné žlázy (viz jod)Metabolismus• účinnost absorpce 60–95 %, vylučování z organismu močíObsah v potravinách• silně závisí na obsahu Se v půdě (rostliny), vodě (vodní organismy)
vegetaci a krmivech (živočichové)• vyšší obsah Se (desítky µg/kg až jednotky mg/kg): mořské ryby,
2. superoxid podléhá disproporcionaci (za přítomosti H+) na peroxid vodíku a kyslík nebo oxidaci na kyslík účinkem Fe3+ nebo Cu2+:
2 H+ + 2 · O2– → H2O2 + O2
Fe3+ + · O2– → Fe2+ + O2
D
3. železnaté ionty s peroxidem vodíku poskytují Fentonovou reakcíhydroxylový radikál:
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH– + HO ·4. hydroxylový radikál generuje radikály reakcí s molekulami lipidů LH
(iniciace reakce)
LH + HO · → L · + H2O5. radikál lipidu reaguje s kyslíkem a reakce pokračuje propagací
L · + O2 → LOO ·
LOO · + LH → L · + LOOH …6. ionty kovů vracejí do reakce další radikály reakcí s hydroperoxidy
Fe3+ + LOOH → Fe2+ + LOO · + H+
Fe2+ + LOOH → Fe3+ + LO · + OH–
D
22
Anorganické látky v potravinách
• ionty přijímané z půdy rostlinami• zelenina – hlavní skupina potravin obsahujících NO3
–
– obsah může být i u konkrétního druhu zeleniny velmi proměnlivý (jednotky až stovky nebo tisíce mg/kg) – závislost na půdních podmínkách, době sklizně, počasí…
– nejvíce akumulující druhy: hl. salát, špenát, čínské zelí, ředkev, celer…– spíše méně akumulující druhy: cibule, rajčata, okurky, melouny, paprika