Přednáška 1 - Ústav sacharidů a cereálií

VÝROBA POTRAVIN
A NUTRIČNÍ HODNOTA
1
VÝROBA POTRAVIN A NUTRIČNÍ HODNOTA
Garant předmětu: Prof. Ing. Zdeněk Bubník, CSc.,
Ústav sacharidů a cereálií, budova B, číslo dveří 42, tel.: 220 443 112
Hlavní vyučující: Ing. Marcela Sluková, Ph.D.,
Ústav sacharidů a cereálií, budova B, číslo dveří 44, tel.: 220 443 120
2
VÝROBA POTRAVIN
A NUTRIČNÍ HODNOTA
3
REVERZNÍ OSMÓZA - MEMBRÁNOVÉ PROCESY
- využívá k separaci látek rozpuštěných v kapalině
semipermeabilní membránu, která je propustná pro vodu a
zachycuje mikroorganismy, koloidy, ionty rozpuštěných solí i
molekuly organických látek
- příklady použití RO: odsolování vody, snižování obsahu
solí, příprava velmi čisté vody, úprava vody pro výrobu
nápojů (příprava varní vody v pivovarech atd.), úprava
ovocných a zeleninových šťáv, zpracování mléka,
zahušťování syrovátky při výrobě sýrů, ve výrobě pro
zpětné využití technologických vod.
5
VÝROBA POTRAVIN
A NUTRIČNÍ HODNOTA
Mletí surovin
Tavicí soli
85-95°C, 5-6 min
Kontrola kvality
Balení
7
8
9
10
11
značení
nutriční
hodnoty,
GDA ikonky,
legislativa, …
od 2014
nové
podmínky !
(novela
zákona o
potravinách)
12
Rozvrh výuky předmětu
„Výroba potravin a nutriční hodnota“ (N321020)
Termín a místnost konání:
pátek, od 10 do 13 h, posluchárna B33 (přesun B040?).
Rozsah:
2/1, kz, 3 kredity.
Forma: přednášky, cvičení.
Přednášející:
Ing. Marcela Sluková, PhD.,
Ing. Aleš Rachl, PhD.
Doc. Ing. Ladislav Čurda, CSc.,
Ing. Andrea Hinková, PhD.,
Prof. Ing. Petr Pipek, CSc.
13
Výuka předmětu
„Výroba potravin a nutriční hodnota“
Anotace předmětu:
Předmět bude pojednávat o vlivu technologických
procesů probíhajících při výrobě potravin na nutriční
hodnotu potravin.
Budou uvedeny a srovnány konvenční (klasické)
postupy používané při zpracování surovin, meziproduktů
a finálních výrobků a nové, moderní postupy zpracování
s minimálním zásahem do zpracovávané suroviny.
Předmět se zaměří na možnosti ovlivnění podmínek
technologie při zachování nutriční hodnoty potraviny a
na využití odpadů potravinářského průmyslu pro
separaci nutričně významných látek.
14
Ve zkouškovém období (3. 1. 2014 - 7. 2. 2014) budou každý týden
vypsány řádné termíny zápočtového testu.
Zápočtový test bude 2 h písemný test.
Klasifikace zápočtového testu:
A … 90-100 bodů,
B … 80-89 bodů,
C …70-79 bodů,
D … 60-69 bodů,
E … 50-59 bodů,
F … méně než 50 bodů.
Zápis do indexu provede Prof. Ing. Zdeněk Bubník, CSc., Ústav
sacharidů a cereálií, budova B, přízemí, číslo dveří 42.
http://sch.vscht.cz/
http://sch.vscht.cz/vyuka/magisterske-studium/magisterske1-rocnik/vyroba-potravin-a-nutricni-hodnota-n321020/
15
Sylabus:
• Přehled potravinářských surovin a výrobků a jejich
přínos ve výživě člověka z hlediska zpracovatelských
procesů. Charakteristika složek potravin s ohledem na
nutriční hodnotu.
• Typy potravin se specifickými účinky na zdraví člověka.
Výživová doporučení, zdravotní tvrzení, značení nutriční
hodnoty potravin.
• Chemické změny složek surovin a potravin při jejich
zpracování.
• Biochemické procesy při výrobě potravin a vliv
fermentace na potraviny.
16
Sylabus:
•Technologické operace a procesy probíhající za teploty
okolí, za zvýšené teploty a procesy související
s odnímáním tepla.
• Změny složek potravin při balení a skladování.
• Vybrané technologické procesy, které mohou zásadně
ovlivnit nutriční hodnotu jednotlivých zpracovávaných
komodit: obiloviny a cereální výrobky, cukr, cukrovinky a
výrobky ze škrobu, mléko a mléčné výrobky, tuky a
oleje, ovoce a zelenina, vejce, maso a masné výrobky.
17
18
19
Úvod do předmětu
Výroba potravin – opracování nebo zpracování suroviny
rostlinného nebo živočišného původu, popř. přidání dalších
látek, včetně balení a skladování, zemědělská prvovýroba se
za výrobu potravin nepovažuje.
Suroviny a potraviny – zdroj živin potřebných pro udržení
aktivity, zdraví, růstu a rozmnožování.
20
Přehled potravinářských surovin a
výrobků
Obiloviny – mlýnské výrobky (mouka, krupice, semolina,
kroupy), pekárenské a pečivárenské výrobky (chléb, běžné
pečivo, trvanlivé pečivo, jemné pečivo, cukrářské výrobky,
cereální snack výrobky-expandované výrobky a crackery,
snídaňové směsi (breakfast cereals), těstoviny.
21
Přehled potravinářských surovin a
výrobků
Cukrovka – cukr (sacharosa), sladidla, cukrovinky
(čokoládové, nečokoládové), čokoláda (mléčná, hořká).
Olejniny – oleje, tuky.
Brambory – výrobky ze škrobu.
Luskoviny
22
Přehled potravinářských surovin a
výrobků
Ovoce a zelenina
Maso – maso, masné výrobky.
Mléko – mléko, mlékárenské výrobky (mléko, tekuté mléčné
výrobky, máslo, mrazené krémy, koncentrované a sušené
výrobky, zakysané výrobky, sýry, tvarohy).
Vejce – vejce, vaječné výrobky.
23
Suroviny a potraviny
Obsahy jednotlivých složek v surovinách závisí na
odrůdě rostliny, druhu živočicha, na podmínkách
pěstování, posklizňové úpravy, podmínkách chovu
zvířat.
Složení zpracovávaných potravin závisí na:
- použité receptuře
- změnách probíhajících během zpracování a
skladování.
24
Suroviny a potraviny
Složení zpracovávaných potravin závisí na použité
receptuře a změnách probíhajících během
zpracování a skladování:
změny mohou být způsobeny enzymy,
aktivními formami kyslíku,
tepelným nebo chemickým zásahem,
zpracováním při nízké teplotě
nebo vyšším pH
vyluhování rozpustných složek blanšírování, vaření,
ztráta vlhkosti a těkavých látek během odpařování,
25
autooxidace, …
Suroviny a potraviny
Potraviny - látky určené ke spotřebě člověkem
v nezměněném nebo upraveném stavu (jídlo nebo nápoj).
Hlavní funkce potravin - dodání živin a energie organismu.
26
Potraviny
Potraviny – výživová (nutriční hodnota) daná obsahem
živin a jejich využitelností, závisí na obsahu některých dalších
látek, stravovacím režimu, zdravotním a psychickém stavu a
dalších faktorech.
Využitelnost živin – v organismu rozdílná, závisí na řadě
faktorů definuje se jako míra, kterou je organismus schopen
látku využít v místě jejího působení, využitelnost zahrnuje
trávení, resorpci, transport k orgánům, příjem a využití v
příslušných buňkách.
27
Potraviny
Výživová hodnota znamená schopnost potravin pokrýt
energetickou a biologickou potřebu organismu na úrovni
výživových doporučení.
Potraviny s vysokou výživovou hodnotou – mléko, mléčné
výrobky, vejce, sója, maso, brambory.
Potraviny s nízkou výživovou hodnotou – cukr, některé
obiloviny.
28
Potraviny
Potraviny by měly být ve výživě správně kombinovány a
používány v přiměřeném množství a poměru, tak aby výživa
byla zdravá, pestrá, plnohodnotná a odpovídala veškerým
potřebám organismu.
29
Potraviny
Potraviny – energetická hodnota (J, kJ) souvisí s
obsahem hlavních složek bílkovin (17 kJ g-1), tuků
(38,9 kJ g-1), a sacharidů (17 kJ g-1), množství
energie, která se uvolní při spálení hlavních živin,
případně při jejich dokonalém strávení v organismu.
Příjem energie z potravin – volné aminokyseliny
(jako bílkoviny), kyselina citrónová (jako sacharidy),
ethanol (energetická výtěžnost 29,3 kJ g-1).
Obsah energie ve výrobku – údaj na obale výrobku,
obsah využitelných sacharidů, bílkovin a tuků
vynásoben množstvím energie jednotlivých složek. 30
Potraviny
Energetický příjem potravin musí odpovídat energetické
potřebě člověka a poskytnout mu dostatek energie pro
základní látkovou výměnu, pro zpracování a přeměnu potravy,
pro udržení stálé tělesné teploty, růst a pracovní činnost
člověka.
Potraviny – biologická hodnota je tvořena obsahem
vitaminů, minerálních látek, esenciálních mastných kyselin a
plnohodnotných bílkovin, zabezpečení funkční činnosti všech
orgánů v organismu, mění se nevhodným nebo dlouhodobým
skladováním (ovoce, zelenina), výrazně poklesne
dlouhodobým varem (vitamin C, B1, B2, B6), vliv světla na
snížení obsahu vitaminu A, B2 a C.
31
Charakteristika složek potravin
Hlavní (základní) živiny – bílkoviny, lipidy (tuky a
oleje, hlavně TAG), sacharidy (monosacharidy,
oligosacharidy, polysacharidy),
tvoří značnou část sušiny stravy (80-90 %), zdroj
energie a k výstavbě tkání (bílkoviny, v menší míře
tuky),
doporučený trojpoměr základních živin 1B:1T:4S, po
přepočtu na přijímanou energii 14-18 % bílkovin,
28-30 % tuků a 56 % sacharidů, poměr rostlinných a
živočišných bílkovin 1:1, složky s odlišnou
32
strukturou.
Charakteristika složek potravin
Esenciální výživové faktory – nezbytné pro
organismus, člověk je neumí syntetizovat, musí je
přijímat z potravy, makronutrienty (esenciální
aminokyseliny, esenciální mastné kyseliny-běžné
složky bílkovin a lipidů), mikronutrienty (vitaminy,
stopové prvky, biologicky aktivní látky-součástí
enzymů a jiných biologicky aktivních látek).
33
Charakteristika složek potravin
Senzoricky aktivní látky – zlepšení senzorické hodnoty
potravin, ale mohou být také zdrojem energie nebo živin
(organické kyseliny-kyselina vinná, citrónová), senzorická
charakteristika potraviny (textura, chuť, vůně, barva).
34
Charakteristika složek potravin
Vláknina potravy – nevyužitelné látky, neslouží přímo k
výživě, neposkytuje energii ale mají pozitivní vliv na zdraví
člověka.
35
Charakteristika složek potravin
Antinutriční látky – složky s negativním vlivem na výživu,
neslouží jako živiny, zhoršují využitelnost živin nebo živiny
rozkládají, enzymy (thiaminasa, lipoxygenasa,
polyfenoloxidasy), fytin (váže některé kovy do
nevyužitelných sloučenin).
Ca2+
Mg2+
Ca2+
Ca2+
kyselina šťavelová
Zn2+
Fe2+
myo-inositol (cyklitol, alkoholický cukr, odvozen od galaktosy)
– výskyt ve vázané formě, obiloviny, luštěniny
hexafosfát myo-inositolu = fytová kyselina,
36
vápenatá nebo hořečnatá sůl fytové kyseliny = fytin.
Charakteristika složek potravin
Toxické látky – zejména potraviny rostlinného původu.
Alergeny – speciální skupina složek (většinou
glykoproteiny), vyvolávají nepřiměřenou imunitní reakci u
konzumenta, alergii vyvolává např. kozí mléko, kravské
mléko, jahody.
37
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Bílkoviny - makromolekulární látky složené z aminokyselin, vznikly procesem proteosyntézy, obsahují v
molekule více než 100 AK vzájemně vázaných
peptidovou vazbou do lineárních řetězců, tvoří hmotu
živých organismů, stavební materiál tkání a pletiv, hrají
klíčovou roli v metabolismu, bílkoviny jsou součástí všech
buněk a musí být neustále obnovovány,
38
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
tvorba bílkovin je závislá výhradně na příjmu bílkovin z
potravy, některé AK esenciální (Val,Leu, Ile, Thr, Met, Phe,
Lys, Trp), semiesenciální (Arg, His), některé AK si umí
organismus vytvořit z jiných AK, nezbytnou složkou potravy
(zdroj N a S v potravě), přináší do organismu hmotu
potřebnou k výstavbě a obnově tkání, při nedostatečném
příjmu sacharidů nebo při poruchách tvorby AK slouží
bílkoviny také jako zdroj energie.
39
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Rozdělení bílkovin podle obsahu AK
- plnohodnotné a neplnohodnotné bílkoviny
Plnohodnotné bílkoviny-obsahují všechny esenciální AK, z
hlediska fyziologie vyvážený poměr esenciálních a
neesenciálních AK, živočišného původu (mléko, mléčné
výrobky, vejce, maso, masné výrobky), tvoří 60 % bílkovin
stravy.
40
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Rozdělení bílkovin podle obsahu AK
- plnohodnotné a neplnohodnotné bílkoviny
Neplnohodnotné bílkoviny-obsahují jen některé esenciální
AK nebo AK v nesprávném poměru, rostlinného původu
(obiloviny, luštěniny, olejniny) (Lys-limitující AK pro obiloviny,
Met-pro luštěniny), tvoří 40 % bílkovin stravy.
41
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Mléčné bílkoviny - biologicky hodnotné, nižší obsah tuku,
vysoký obsah vápníku a probiotická mikroflóra příznivě
působí na energetickou bilanci a metabolismus.
42
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Spotřeba bílkovin - ovlivněna věkem, pohlavím, zdravotním
stavem, pracovní činností, klimatickými podmínkami, dospělý
člověk by měl přijímat denně 1 g bílkovin na 1 kg tělesné
hmotnosti, běžná doporučená dávka je 1,0-1,2 g kg-1, protože
ne všechny AK jsou z bílkovin využity v optimálním množství,
nedostatek bílkovin ve stravě způsobuje zpomalený růst,
snižuje se tělesná hmotnost, pracovní schopnost, vznikají i
poruchy důležitých funkcí organismu.
43
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Bílkoviny teplem denaturují, mohou se znehodnotit teplem,
působením světla, kyslíku, kovů a mikroorganismů.
Bílkoviny mají vliv na vzhled, barvu, texturu, šťavnatost, pocit
v ústech a texturu potravin.
44
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Funkční vlastnosti bílkovin:
- interakce s vodou (hydrokoloidy-bobtnání,
rehydratace, vliv na rozpustnost),
- interakce s ionty, sacharidy, lipidy (stabilizace
emulzí, stabilizace pěn)
- interakce s dalšími bílkovinami (získání viskozity,
tvorba gelu, tvorba vláken, tvorba těsta),
45
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Funkční vlastnosti bílkovin:
- emulgační prostředky k emulgaci lipidů a
stabilizaci potravinářských emulzí
- bílkoviny s mrazuvzdornými vlastnostmi
(antifreezing) snižují tvorbu ledu v potravinách,
- pšeničný lepek hraje hlavní roli při tvorbě
charakteristické struktury pšeničného těsta.
46
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy, sacharidy
Funkční vlastnosti bílkovin - lepek hraje hlavní roli při tvorbě
charakteristické struktury pšeničného těsta.
47
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Použití bílkovin jako funkčních komponent v potravinách:
- bílkoviny luštěnin jako náhrada mléčných bílkovin a
vaječného albuminu (bílku), sójové mléko, fermentované
výrobky ze sóji, odtučněná mouka z luštěnin.
- vaječné bílkoviny-vaječný albumin tvoří pěnu a teplem
tvoří gel, zatímco bílek slouží jako emulgační prostředek,
při použití vysokého tlaku jsou gely stravitelnější.
48
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Použití bílkovin jako funkčních komponent v potravinách:
- mléčné bílkoviny-vysoká biologická hodnota a
nepřítomnost antinutričních látek, ale alergenní aktivita,
kaseiny, syrovátkové bílkoviny-izoláty jsou produkovány
komplexací fosfátů nebo polysacharidů, po gelové filtraci,
ultrafiltraci nebo tepelnou denaturací.
49
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Použití bílkovin jako funkčních komponent v potravinách:
- mléčné bílkoviny
Příklad: při pH = 4,2 a t = 55-65 °C, α-laktalbumin se vysráží
v důsledku disociace s Ca2+ a hydrofóbních interakcí,
rozpustný β-laktoglobulin je oddělen, zakoncentrován
ultrafiltrací, neutralizován a sprejově sušen, výsledný produkt
má vysokou absorpční schopnost a gelotvorné vlastnosti v
masných výrobcích přečištěná α-laktalbuminová frakce je
vhodná do dětské výživy.
50
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Využitelnost bílkovin v lidském organismu se zjišťuje
několika způsoby:
a) biologická hodnota (BV) vyjadřuje procento dusíku, které se
vstřebalo do organismu, BV se vyjadřuje kvalita bílkovin
dusík zadržený organismem ( g )
BV bílkovin =
⋅ 100
dusík resorbovaný ( g )
referenční bílkovina = celovaječná bílkovina = 100
51
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
referenční bílkovina = celovaječná bílkovina = 100
BV živočišných bílkovin > BV rostlinných bílkovin
(např. fytová kyselina tvoří nestravitelné komplexy s
bílkovinami a zamezuje tak štěpení a využitelnost těchto
komplexů v trávicím traktu)
vejce, mléko > ryby, hovězí maso > drůbeží maso, vepřové
maso > obiloviny, luštěniny (nedostatek Lys, Met, Trp, Tyr).
>
>
>
52
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Využitelnost bílkovin v lidském organismu se zjišťuje
několika způsoby:
b) stravitelnost bílkovin vztažená na AK bere ohled na
obsah jednotlivých AK, jejich poměr a biologickou hodnotu,
nejvyšší hodnoty mají vaječný bílek, sójová a syrovátková
bílkovina.
53
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Relativní BV bílkovin:
vaječný bílek
hovězí maso
hrách
sója
hrách+pšenice
pšenice
95
91
81
70
66
44
Změna BV bílkovin - při tepelných procesech
(60-200 °C, Streckerova degradace, oxidativní
dekarboxylace AK, vznik vonných a chuťových látek,
ztráty esenciálních AK Val, Ile, Leu, Thr, Met, Phe).
54
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
55
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Změna složení, struktury a vlastností bílkovin
mléka, kaseinů a bílkovin syrovátky - při pasteraci,
sterilaci, fermentaci, zahuštění, sušení mléka, nebo
při výrobě sýrů
při pasteraci mléka - zachována nutriční hodnota
bílkovin
při sušení mléka - ztráty bílkovin syrovátky, Lys,
laktosy.
56
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Tepelné procesy - pečení, smažení, pražení rozklad AK, denaturace bílkovin, vznik vonných a
chuťových látek, …
Denaturované bílkoviny nemají zachovány veškeré
biologické funkce, ale jsou stravitelnější než nativní
bílkoviny.
57
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Lipidy – sloučeniny trojmocného alkoholu glycerolu a
vyšších mastných kyselin (MK),
uloženy ve struktuře membrán (fosfolipidy),
podílejí se na metabolismu,
největší zdroj energie ve stravě (z 1 g tuku se uvolní
38,9 kJ energie),
ve stravě tvoří TAG 30-40 % přijímané energie,
58
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Lipidy – za lipidy se také považují steroly,
karotenoidy (lipofilní pigmenty, např. lutein), lipofilní
vitaminy (A, D, E, K) a přírodní antioxidanty,
potravinářsky nejvýznamnější lipidy jsou estery
glycerolu.
59
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Podle skupenství se lipidy dělí na pevné tuky a
kapalné oleje.
Dělení lipidů podle původu - živočišné (máslo,
sádlo, lůj), rostlinné (oleje, kakaové máslo).
60
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Živočišné tuky mají většinou vysokou senzorickou
kvalitu, ale jsou méně vhodné z výživového hlediska
(složení MK-nasycené, vyšší obsah cholesteroluzdravotní potíže).
Ve stravě není problémem tuk, ale jeho nadměrný
přísun !, optimální spotřeba by měla být 25-30 %
přijaté energie, důležité je složení konzumovaných
tuků (hlavně polyenové kyseliny, tokoferoly, méně
cholesterolu do 300 mg denně).
61
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Rostlinné oleje - v našich podmínkách jsou hlavním zdrojem
olejniny řepka a slunečnice.
sójový olej, olivový olej - používá se u nás málo
palmový, podzemnicový, bavlníkový, sezamový, kokosovýprakticky neznámé oleje
zvláštním typem jsou rostlinná másla - např. kakaové máslo
(extrakce z kakaových bobů)
62
63
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Rozdělení lipidů podle nasycenosti:
- nasycené (všechny C jsou nasycené H), mají tuhou
konzistenci, zpravidla jsou živočišného původu
- nenasycené (v molekule dvojné nebo trojné vazby),
kapalný charakter, esenciální MK, z rostlinných surovin
nebo rybích olejů (zdraví prospěšné, prevence cévních a
srdečních chorob, snižují hladinu cholesterolu, ω-3 MK,
dvojná vazba mezi 3. a 4. C, ryby, lněné semínko, ω-6
MK, olivy, slunečnice, řepka, nejvyšší obsahy v olejích
lisovaných za studena, znehodnocení teplem, světlem a
na vzduchu).
64
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Význam tuků - nejvyšší energetickou hodnotu,
chrání organismus před nadměrnou ztrátou tepla,
obsahují vitaminy rozpustné v tucích,
při prevenci aterosklerózy mají význam mají tuky s
vyšším podílem esenciálních MK (linolová,
α-linolenová, γ-linolenová),
65
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Z hlediska výživy: esenciální MK
– PUFA (PolyUnsaturated Fatty Acid)
kyselina linolová
kyselina γ-linolenová
kyselina α-linolenová
kyselina eikosapentaenová (EPA)
kyselina dokosahexaenová (DHA)
- substrátem pro syntézu prostaglandinů a dalších
biologicky aktivních látek
- snížení hladiny LDL cholesterolu v krvi.
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Význam tuků - dodávají pokrmům charakteristickou
vůni, chuť, vzhled a jemnost,
nevhodnou tepelnou úpravou se rozkládají
(při t > 180 °C) na aldehydy a estery glycerolu
(možný i akrolein),
nadbytek tuků ve stravě si organismus ukládá do
zásoby (nadváha, obezita).
67
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Biologická hodnota živočišných a rostlinných lipidů:
- nízký obsah nasycených MK, přiměřený poměr
linolové a α-linolenové kyseliny (ideální poměr 2:1 až
3:1 v řepkovém oleji)
- vysoký obsah mononenasycených MK (ideální je
olivový olej)
- vysoký obsah vitaminu E
- nízký obsah trans forem nenasycených MK.
68
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Změny lipidů během zpracování potravin:
- rafinace tuků a olejů (eliminace nežádoucích látek
z tuků a olejů, hlavní operace rafinace: hydratace,
neutralizace, bělení, dezodorizace)
- ztužování (hydrogenace, transesterifikace, tvorba
trans izomerů MK).
69
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Reakce lipidů během zpracování a
skladování potravin:
- autooxidace tuků (radikálová řetězová reakce,
hydroxylový radikál poškozuje buněčné membrány)
- žluknutí (zhoršení senzorické hodnoty),
hydrolytické žluknutí (uvolnění MK, máselná
kyselina-nepříjemný zápach), oxidační žluknutí (při
oxidaci tuků vznikají hydroperoxidy, hydroperoxidy
nemají vliv na senzorickou kvalitu, ale jejich oxidační
produkty vyvolávají pachutě),
70
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Reakce lipidů během
skladování potravin:
zpracování
a
- ketonové žluknutí (u másla vznikají ketony s
parfémovou příchutí, v plísňových sýrech je to
žádoucí), chuťová reverze (u sójového oleje,
rozkladem hydroperoxidů vznikají různé sloučeniny
(pachové), pomocí rafinace se pach odstraní, ale
po určité době se znovu pach objeví)
71
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Reakce lipidů během zpracování a
skladování potravin:
- hydrolytické, oxidační, polymerační, pyrolytické
procesy, reakce s bílkovinami (při smažení,
fritování potravin)
- během skladování degradace lipofilních barviv.
72
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Účinky oxidovaných lipidů na lidské zdraví
- u tuků používaných ke smažení nebyla toxicita
bezpečně prokázána
- oxidované tuky se hůře enzymově štěpí, při jejich
vyšším příjmu ve stravě se zvyšuje jejich hladina v
krevním séru, možnost vzniku aterosklerózy
73
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Účinky oxidovaných lipidů na lidské zdraví
- oxidační produkty tuků a jejich volné radikály moou
reagovat s nukleovými kyselinami, pozměnit
strukturu nukleových kyselin a usnadnit vznik
rakovinotvorného bujení,
- doporučuje se proto při zvýšeném příjmu
snadno oxidovaných polyenových lipidů zvýšit
příjem přírodních antioxidantů (tokoferolů,
karotenů).
74
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
přirozené (neupravené) oleje - tzv. panenský olivový olej
rafinované oleje (částečně ztužené) – pokrmové tuky
(trans MK !)
rafinované oleje (více ztužené) – margariny (trans MK !)
nízkoenergetické tuky - pro snížení energetické hodnoty
potraviny, tuky s vyšším obsahem vody (nutná přítomnost
emulgátorů)
Funkční vlastnosti lipidů - MAG, DAG a fosfolipidy k
emulgaci lipidů a stabilizaci emulzí (přírodní
75
emulgátor-lecitin).
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Sacharidy
- vznikají v přírodě fotosyntézou (asimilace CO2 v
přítomnosti vody za využití sluneční energie), lidský
organismus přijímá sacharidy z rostlinného materiálu
nebo z nesacharidových substrátů (AK, hydroxykyseliny, glycerol aj.) pomocí glukoneogeneze
- zdroj energie, hlavní živina, energetická výtěžnost
17 kJ g-1, udržení hladiny glukosy v krvi (glykémie),
udržení acidobazické rovnováhy
76
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Sacharidy
- základní stavební jednotky buněk, polysacharidy
chrání buňky před působením vnějších vlivů,
biologicky aktivní látky (oligosacharidy mléka,
GOS, FOS), nebo složkami biologicky aktivních
látek (glykoproteiny, některé koenzymy, hormony,
vitaminy)
- vláknina potravy (ovlivnění peristaltiky střev,
podpora rozvoje zdraví prospěšných mikroorganismů ve střevě).
77
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
- značně reaktivní, nejběžnější a nejvýznamnější
reakce sacharidů probíhající při zpracování a
skladování je reakce neenzymového hnědnutí
(Maillardova reakce)
- sacharidy pokryjí přes 50 % energetického
přísunu ve formě škrobu
- cukry (monosacharidy a oligosacharidyspolečné fyzikální vlastnosti a sladkou chuť)
78
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
- sacharidy mají velký vliv na senzorické vlastnosti
potravin (chuť, vzhled, textura, reologické
vlastnosti)
- glukosa, laktosa, GOS (odvozeny od laktosy,
v mateřském mléce, prebiotikum, růstový faktor pro
bakterie Bifidofacterium bifidum, GOS inhibují
adhezi patogenních bakterií na střevní stěně,
působí proti infekčním procesům u kojenců).
79
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Funkční vlastnosti sacharidů (technologické
vlastnosti) – sladidla, zahušťovadla, stabilizátory,
hydrokoloidy, gelotvorné prostředky, emulgátory,
náhrady tuků a cukrů, substráty pro fermentace,
nosiče chutí a vůní, …
Reakce polysacharidů - hydrolýza (trávení škrobu),
spontánní hydrolýza při zrání ovoce, při výrobě
chleba, postmortální změny v mase, …
80
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Změny sacharidů
potravin:
během
zpracování
Maillardova reakce,
karamelizace cukrů,
zvýšení glykemického indexu,
tvorba akrylamidu,
mazovatění škrobu.
81
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Z nutričního hlediska podle využitelnosti v organismu využitelné sacharidy, špatně využitelné, nevyužitelné
sacharidy (vláknina potravy):
využitelné - glukosa, fruktosa, sacharosa, maltosa, laktosa,
škrob, glykogen
špatně využitelné - xylosa, arabinosa, rafinosa, stachyosa
nevyužitelné - mannosa, celulosa, hemicelulosy, pektiny,
rezistentní škrob,
mikrobiální polysacharidy, rostlinné gumy a slizy, lignin.
82
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Vláknina potravy - látky nepodléhají enzymové
degradaci trávicími šťávami tenkého střeva, ale jsou
rozkládány mikroorganismy přirozeně se
vyskytujícími v tlustém střevě člověka
- ve vodě rozpustná vláknina (bobtnavé,
slizovité látky) (podobalové vrstvy zeleniny,
obilovin) (pektin, β-glukany, glukomannany)
- ve vodě nerozpustná (povrchová vrstva
obilovin, zeleniny) (celulosa, část hemicelulos,
lignin).
83
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Biologická aktivita polysacharidů - imunologické
vlastnosti (β-glukany, vyšší houby, kvasinky, oves,
ječmen, složka vlákniny potravy,
β-glukany interagují s makrofágy, dojde k tvorbě
cytokininů, a ty fungují jako vnitřní regulátory
imunitního systému, aktivovaný makrofág rozpozná
a odstraní nádorovou buňku).
84
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy, sacharidy
Glykemický index (GI) - bezrozměrná veličina, která udává
rychlost využití glukosy organismem z určité potraviny,
plocha pod křivkou (glykémií) během 2 h po požití dané
potraviny, vyjádření jako procento plochy pod křivkou po
požití stejného množství sacharidů ve formě čisté glukosy,
glukosa má GI=100.
85
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy, sacharidy
Např. celozrnný chléb má GI=65 (tzn. glukosa obsažená v
celozrnném chlebu je využita tělem za cca 2x delší dobu než
glukosa v čistém stavu).
86
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy, sacharidy
Glykemický index (GI) – některé sacharidy v potravinách
zvyšují hladinu glukosy (glykémii) v krvi rychleji a nějkteré
pomaleji.
87
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy, sacharidy
Glykemický index (GI) – na zvýšenou hladinou glykémie
organismus reaguje vyplavením hormonu insulinu, který
ukládá glukosu do buněk, v buňkách slouží glukosa jako
zdroj energie,
pokud má tělo dostatek energie, přemění glukosu na tuk
strava s vysokým GI – rychlý vzestup a pokles hladiny
glykemie (velké výkyvy glykémie), nadměrný pokles glukosy
v krvi (insulin rychle sníží obsah hladinu glykemie) →
hypoglykémie (pocit nervosity, podrážděnosti, chuť na
sladké, pocit hladu, …)
↑ GI
↑ potravina je rychleji trávena
88
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
GI je ovlivněn mnoha faktory, např. způsobem technologické
úpravy potraviny (teplota, doba, postup, …), obsahem cukrům
obsahem vlákniny potravy, poměrem základních živin
↑ cukry
↑ tuky, bílkoviny
↑ vláknina
↑ tepelná úprava
↑GI
↓ GI
↓ GI
↑GI
vařené brambory x smažené hranolky
celozrnné těstoviny x těstoviny
natural rýže x white rýže
89
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Konzumace potravin s nízkým GI je výhodná
jako prevence civilizačních onemocnění,
nedochází k tak velkému zatížení organismu.
90
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Úprava vybraných potravin a glykemický index
Potravina
brambory vařené
(nebo ohřáté v mikrovlnné troubě)
brambory pečené
GI
50-60
90
brambory smažené
95
bramborové knedlíky
52
bramborová kaše
70
chipsy
95
91
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Úprava vybraných potravin a glykemický index
Potravina
GI
pečivo ze světlé pšeničné mouky
80-85
chléb ze světlé pšeničné mouky
70
chléb z výševymleté pšeničné mouky
53
chléb slunečnicový
57
pečivo z celozrnné mouky
50-60
těstoviny z polohrubé pšeničné mouky
70
těstoviny ze semoliny
(pšenice Triticum durum)
45
těstoviny z celozrnné mouky
40
92
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Změny sacharidů během zpracování – tvorba
rezistentního škrobu (RS)
(definice RS: suma škrobu a produktů degradace
škrobu, které se neabsorbují v tenkém střevě
člověka, rezistentní škrob tak tvoří frakci škrob,
která se netráví v tenkém střevě, ale může být
fermentována mikroflórou v tlustém střevě)
93
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy,
sacharidy
Typy škrobu z nutričního hlediska
Typ škrobu
Příklady výskytu
Rychlost trávení
v tenkém střevě
rychle stravitelný škrob
čerstvě uvařené
škrobnaté potraviny
rychle
pomalu stravitelný
škrob
většina syrových
cereálií
pomalu, ale úplně
rezistentní škrob
1. fyzikálně nepřístupný částečně rozemletá
škrob
zrna a semena
rezistentní k trávení
2. rezistentní škrobové
granule
syrové brambory a
banány
rezistentní k trávení
3. retrogradovaný
škrob
vychladlé vařené
brambory, chléb,
kukuřičné lupínky
rezistentní k trávení
94
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy, sacharidy
Změny sacharidů během zpracování potravin:
- Maillardova reakce
- tvorba akrylamidu (redukce akrylamidu v brambor.
chipsech a hranolkách).
Obr. 1: Tvorba akrylamidu v
potravině
Obr. 2: Výsledky experimentů na snížení
obsahu akrylamidu v chipsech
Zdroj: http://zeracryl.files.wordpress.com/2010/10/blom-2009.pdf
95
Hlavní živiny – bílkoviny, lipidy, sacharidy
Lactic acid fermentation reduces acrylamide formed during production
of fried potato products
H. Blom, P. Baardseth, T.W. Sundt, E. Slinde
Aspects of Appplied Biology, 91: 67-73, 2009
http://zeracryl.files.wordpress.com/2010/10/blom-2009.pdf
Lactic acid bacteria (LAB) metabolise simple sugars rapidly, producing lactic
acid which lowers pH and reduces the Maillard reactions initiated by heat.
This method can be used in industries producing fried potato products to
reduce their problems with acrylamide formation. Applying the LAB method to
French fries shortly prior to the pre-frying step reduces acrylamide formation as
much as 90%. Browning reactions consequently are reduced. Sensory analysis
shows loss of colour and burnt smell and taste without affecting quality of final
potato sticks. A fermentation time of approximately 15 minutes is needed
given a dense LAB culture. The results from large scale industrial- batch as well
as continuous experiments – indicate that LAB fermentation provides the best
means for acrylamide mitigation in the production of fried potato products.
96
Esenciální výživové faktory – vitaminy,
minerální látky
Vitaminy - nezbytné organické sloučeniny, které v
malém množství katalyzují specifické pochody
vstřebávání a látkové výměny (syntéza AK, bílkovin,
tuků, dusíkatých látek, minerály, voda),
biologicky aktivní látky,
prekurzory biokatalyzátorů (např. kofaktorů enzymů
nebo hormonů),
organismus je není schopen syntetizovat a musí je
tedy přijímat z potravy.
97
Esenciální výživové faktory – vitaminy,
minerální látky
Dělení podle rozpustnosti - vitaminy rozpustné ve
vodě (vitaminy skupiny B, C), vitaminy rozpustné v
tucích (A, D, E, K).
Po splnění funkce se vitaminy rozkládají a opouští
organismus, neukládají se do zásoby, proto je nutný
pravidelný příjem potravin obsahující vitaminy.
98
Esenciální výživové faktory – vitaminy, minerální
látky
Potřeba vitaminů závisí na věku, pohlaví, způsobu života,
stravování, celkovém zdravotním stavu.
Změny obsahu některých vitaminů:
- při mechanických operacích (ztráty vit. skup. B při mletí,
drcení, odslupkování)
- při tepelných procesech (vit. skup. B, vit. C při vaření-výluh,
degradace teplem), sušení (A, C, folát), pečení (ztráty B, vyšší
než při vaření)
- při skladování (ztráty E), ztráty způsobené oxidací (A,
karoteny, C, B1), zmrazování (minimální ztráty).
99
Esenciální výživové faktory – vitaminy,
minerální látky
Stabilita vitaminů v potravinách
A
zničen UV
zářením a
vzduchem
D
zvýšen UV
zářením
E
zničen
žluknutím
tuku
K
velmi
stabilní
tepelně stabilní, normálně neovlivněny tepelným
zpracováním
C
Skupina
vitaminů B
zničen
vzduchem,
enzymy, UV
zářením,
přítomností
Fe a Cu
tepelně
tepelně
nestabilní
stabilnější
vyluhovány, zničeny
působením alkalických
látek, stabilní v kyselém
100
prostředí
Esenciální výživové faktory – vitaminy,
minerální látky
Antivitaminy – antagonisté vitaminů, v organismu
snižují nebo ruší účinek některého vitaminu, mechanismy,
jak antivitaminy působí
- rozkládají vitaminy (enzym thiaminasa rozkládá
thiamin, vit. B1, vařením se thiaminasa zničí
thiaminasa
101
Esenciální výživové faktory – vitaminy,
minerální látky
Antivitaminy
- vážou se na vitamin a vytváří s ním biologicky neúčinný
komplex (avidin se váže s biotinem do neůčinného
komplexu, avidin je ve vaječném bílku, biotin ve vaječném
žloutku
- má strukturu podobnou vitaminu, takže vytlačí vitamin z
jeho pozice v organismu, nemá však příslušný biologický
účinek
H+
thiamin
oxythiamin
102
Esenciální výživové faktory – vitaminy,
minerální látky
Minerální látky
- anorganické sloučeniny (soli) různých prvků, jsou v
organismu zastoupeny v malém množství, ale jsou
nezbytné, účastní se výstavby kostí (Ca, P, Mg),
zubů, jsou součástí tkání, krve, biokatalyzátory
(regulace metabolických pochodů), nedostatek
minerálů ve stravě způsobuje řadu onemocnění
Dělení na
makroelementy - Na, K, Ca, Mg, P, Cl, S
mikroelementy - Fe, Zn, Mn, Cu, Mo, Co, I, Se, F, …
103
Esenciální výživové faktory – vitaminy,
minerální látky
Minerální látky
Resorpce minerálů závisí na chemické formě látky (ion,
komplex, rozpustnost), složení potravy, fyziologických
podmínkách organismu, přijímaném množství.
Interakce se složkami potravy - jednoduché organické
kyseliny, AK, askorbová kyselina a laktosa zvyšují
využitelnost minerálů, naopak vláknina potravy, fytáty,
oxaláty využitelnost snižují, v období růstu, těhotenství a
kojení se resorpce zvyšuje, ve stáří se resorpce snižuje.
104
Esenciální výživové faktory – vitaminy,
minerální látky
Změny obsahu minerálních látek během
výroby a skladování potravin:
- odslupkování ovoce a zeleniny
- mletí obilí-výrazné snížení obsahu minerálů
- vaření-relativně stabilní, ztráty Fe (~35 %), Cu
(~40 %), K (~30 %).
105
Esenciální výživové faktory – vitaminy,
minerální látky
Změny obsahu minerálních látek během
výroby a skladování potravin:
- smažení-ztráty Fe (~15 %), Mg (~15 %)
- zmrazování-ztráty K (~10 %), Cu (~10 %)
- skladování-minimální ztráty
106
Biologicky aktivní látky
polyfenoly (antioxidační účinky, chrání před
infekcemi a některými typy rakoviny): fenolové
kyseliny, flavonoidy (třešně, hroznové víno, červené
zelí, ...)
fytoestrogeny (podobnou chemickou strukturu a
některé účinky jako estrogeny, ochrana před nádory
závislými na hladině hormonů v organismu, prevence
osteoporózy, dislipidémie (sójové boby, obilovinyotruby, žito, pšenice)
107
Biologicky aktivní látky
lignany (len, žito)
inhibitory proteas (pšenice)
Biologicky aktivní látky jsou citlivé na ohřev,
doporučuje se konzumovat zeleninu v syrovém stavu.
108
Děkuji za pozornost.
109