Technologické procesy a výživa zemědělská výroba – rostlinná, živočišná (pesticidy, hnojiva, moření obilí) potravinářský průmysl příprava pokrmů ve společném stravování příprava pokrmů v domácnostech na potraviny mohou působit vlivy: mechanické fyzikálně-chemické termické mikrobiologické konzervační

Tepelná úprava /1/ obecně: má vliv na stravitelnost i biologickou hodnotu potravin kuchyňskou úpravou se stávají pokrmy chutnějšími (působením tepla vznikají extraktivní, chuťové a aromatické látky, ovlivňující chuť, vůni) tepelnou úpravou (vařením, dušením, pečením, smažením, pasterizací, sterilizací): lepší stravitelnost zničení mikroorganismů zvýraznění organoleptických vlastností změny hmotnosti potraviny změny konzistence chemické změny (↑ nebo ↓ biologické hodnoty potravin)

Tepelná úprava /2/ Změny hmotnosti při přípravě stravy (obecně) dochází ke: změnám v hmotnosti změnám biologické hodnoty potravin Změny hmotnosti závisí i na kvalitě použité suroviny a délce tepelné úpravy způsobené změnou obsahu vody v potravině: úbytek – např. úprava masa, ryb tepelné zpracování obilovin/luštěnin → zvýšení hmotnosti

Tepelná úprava /3/ Další ztráty mohou být způsobené: okysličováním vyluhováním /dlouhé máčení ve vodě  vyluhování snadno rozpustných živin, ztráty vitaminu C (např. brambory), sůl vyluhování podporuje/ vaření/dušení masa  vyluhování až 50 % minerálních látek pečení/smažení masa  ztráty minerálních látek asi 20 % ze zeleniny se vyluhují především minerální látky /K, Fe, Mg, Ca/ vyluhování extraktivních látek majících vliv na chuť masa působením tepla vlivem slunečního záření nevhodným a delším skladováním velkým odpadem při přípravných pracích /při čištění zeleniny, loupání brambor/

Tepelná úprava /4/ nesprávným omýváním a máčením potravin ve vodě /krájených/ použitím nesprávného kuchyňského náčiní, nádobí dlouhodobým varem a ohříváním žluknutím tuku na vzduchu nutné ztráty biologické hodnoty vznikají při čištění, mechanickém zpracování /krájení, dotykem s kovy, apod./ a nezbytné tepelné úpravě změna barvy potravin termolabilní je chlorofyl /zelená barva zeleniny → zelenohnědá/ karotenoidy – změny nepatrné, větší za přítomnosti kyslíku, jejich barvu zvýrazňuje T flavonová barviva /dýně, brambory/ teplem zežloutnou zhnědnutí vařeného masa /denaturace hemo- a myoglobinu/ vaječný žloutek se varem barví do zelena /reakce Fe a sirovodíku → sulfid železnatý/

Tepelná úprava /5/ Druhy tepelné úpravy Mechanické postupy při vaření dušení pečení smažení použití mikrovlnné trouby fritování grilování konvektomaty uzení: teplé/za studena Mechanické postupy při přípravě jídla – vliv na: ztrátu některých vitaminů štěpení substrátu přítomnými enzymy

Mykotoxiny Mykotoxiny = sekundární metabolity mikroskopických hub (plísní) s toxickými účinky (na mikroorganismy, rostliny, živočichy, člověka) Vliv na vznik mykotoxinů má: sklizeň obilovin uskladnění obilí uchovávání cereálních výrobků (vč. balení) Další výskyt: ovoce, kompoty ořechy, arašídy, káva, kakao zaplísněná krmiva metabolity mykotoxinů v mléce

Aflatoxiny produkované: aspergillus flavus, aspergillus parasiticus, některé druhy Penicilium několik druhů, např. B1, B2, G1, G2 metabolit aflatoxinu B1: aflatoxin M výskyt: obilniny, ořechy, luštěniny, brambory, koření, ovoce (a výrobky z ovoce – marmelády), víno, bavlna, apod. optimální teplota pro tvorbu: 20 – 30 C, vlhkost 85 – 90 % silný humánní karcinogen, u zvířat toxické zejména pro drůbež aflatoxin M vzniká u přežvýkavců, kteří požijí plesnivé krmivo s aflatoxinem B1 (který se metabolizuje na aflatoxin M a ten přechází do mléka) onemocnění související s aflatoxiny: aflatoxikóza, karcinom jater, Reyův syndrom, respirační onemocnění mutageny, teratogeny

Toxické produkty bakterií Histidin v rybím mase bakteriální dekarboxylázy – biogenní aminy (histamin) Tyrosin v sýrech bakteriální dekarboxylázy – tyramin (+ inh. MAO) Bakteriální toxikoinfekce a toxikózy stafylokoková enterotoxikóza botulotoxin intoxikace Clostridium perfringens A intoxikace B. cereus Bakteriální redukce dusičnanů na dusitany methemoglobinemie, nitrosaminy Lipolytické a proteolytické působení mikroorganismů

Zajímavé toxikanty vznikající v důsledku potravinářské technologie Chlorpropandioly (3-MCPD) výroba polévkového koření, sojové omáčky apod. kyselá hydrolýza (HCl) – rozštěpení MK – vazba chloru = zvýšená biologická aktivita vzniklých derivátů (mutagenita) Akrylamid v hranolkách, chipsech, chlebu, sušenkách apod. množství závisí na technologii, ale není známo v jakém smyslu potenciální karcinogen (Hb addukty), neurologické změny

Střední obsah akrylamidu (µg/kg) Potraviny s obsahem akrylamidu Zdroj: http://www.chpr.szu.cz/chemtox/chem/acrylamide/chpr/doporuceni2.htm Potravina Střední obsah akrylamidu (µg/kg) Výživová hodnota brambůrky 980 nízká hranolky 410 sušenky a crackery 280 většinou nízká křehký chléb 160 často střední cereálie snídaňové vyšší kukuřičné lupínky 150 měkké chleby 50 různé potraviny (pizza, palačinky, vafle, rybí prsty, masové kuličky, kousky kuřete, fritované ryby, veget. řízek, zapečený květák, apod.) 40 většinou vyšší

Heterocyklické aminy (pyrolyzáty proteinu) = vznikají působením vysoké teploty při úpravě masa a masných výrobků pyrolýza aminokyselin při tepelné úpravě bílkovin  pyrolyzáty Množství závisí na výši teploty a délce tepelné úpravy: aminokyselina (glycin, fenylalanin) + kreatin (kreatinin) + glukóza nepřímé mutageny s vysokou potencí karcinogenita potvrzena na zvířatech

Heterocyklické aminy (prevence) používat při tepelné úpravě šetrné postupy (vaření, dušení, ochrana masa před přímým plamenem, použití mikrovlnného ohřevu, odstranění opečených částí) omezení resorpce HA v organismu (dostatečné množství zeleninových příloh – vláknina, chlorofyl) blokáda metabolické přeměny na karcinogenní produkty (katechiny v zeleném čaji, cibuli, brukvovitá zelenina, allylsulfidy v česneku, karotenoidy)

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) Vznik: nedokonalým spalováním organických látek (tedy i složek stravy jako např. opečené maso a uzeniny na otevřeném ohni, grilované klobásy) Pokrmy obsahující PAU jsou zejména: smažené, pečené, grilované maso a uzeniny uzené maso a ryby bramborové lupínky pražená káva listová zelenina (prašný spad obsahující adsorbované PAU) Účinky na člověka: karcinogenní aterogenní cytotoxické na cévní endotel ovlivnění mitotické aktivity buněk hladkého svalstva v cévách nalezeny v ateromových plátech

Trans-mastné kyseliny Nenasycené mastné kyseliny s nejméně jednou dvojnou vazbou v trans-uspořádání v molekule Příjem TMK: mase, mléce, tuku, másle, trvanlivé pečivo, dorty, koláče, bramborové lupínky (TMK konzumujeme především v potravinách, jenž obsahují průmyslově upravované tuky) Hlavní zdroj expozice: ztužené tuky (hydrogenace rostlinných olejů na ztužené tuky /margariny/); (hydrogenací se zabraňuje žluknutí) Jeden z rizikových faktorů ischemické choroby srdeční Trans-mastné kyseliny: Zvyšují hladiny celkového chol, LDL-chol a snižují HDL-chol Mohou zvyšovat rezistenci buněk na inzulin

Kulinární úprava stravy Smažení Změny ve smažícím oleji = změna smažené potraviny Tuk má teplotu obvykle 130 – 180 C Namodralý kouř – vyšší teploty – přepalování Dva druhy smažení: v menším/ve větším množství T Chemické reakce při smažení: Hydrolýza v důsledku vodní páry uvolněné ze smažené potraviny. V konečné fázi vzniká akrolein, který dráždí oči a sliznice. Oxidační reakce – zejména u déle používaných olejů, kde přítomnost polárních látek usnadňuje pěnění Vznik hydroperoxidů – oxidace i monoenových a nasycených MK Hromadění polymerů v smažícím tuku

Kulinární úprava stravy nežádoucí důsledky smažení /1/ Zvýšený oxidační stres karcinogenita, degenerativní choroby, urychlené stárnutí organismu ztráty nenasycených MK pro lidské zdraví je nebezpečná oxidace lipidů v krvi, zejména LDL cholesterolu, protože přitom vznikají produkty, které jsou využity makrofágy ve stěnách cév. Makrofágy pak vytvářejí pěnové buňky, zaplňují cévu a tvoří základ aterosklerotického plátu. využití antioxidačních látek v prevenci (ovoce, zelenina, zelený i černý čaj, i čokoláda)

Kulinární úprava stravy nežádoucí důsledky smažení /2/ Zvýšený přívod tuku (riziko nádorových onemocnění) potraviny s vysokým obsahem vody přiberou při smažení mnoho tuku (brambory, houby, zelenina). Unikající vodní páry vytvoří v potravině póry, které se tukem zaplní Další nežádoucí účinky smažení ztráty vitaminů (kys. askorbová, vit. E, karoteny) ztráty některých stopových prvků (selen vytěkává) neenzymové hnědnutí aminokyselin s redukujícími cukry nebo s oxidačními produkty (Maillardova reakce, vznik dusíkatých produktů – pyroly, furany, pyraziny) vede k dysbalanci AK a snížené kvalitě proteinu ztráty nenasycených MK tvorba polycyklických aromatických uhlovodíků tvorba heterocyklických aminů

Změny tuků při technologické úpravě /1/ různé fyzikální a chemické změny TP okolo 200 C – tmavnutí, zvyšování hustoty, viskozity oxidací T vznikají peroxidy, dále uhlovodíky, ketony, apod. hydrolýza změna smyslových vlastností tuku snížení biologické hodnoty tuku vznik trans-forem MK rozklad vitaminů rozpustných v tucích obecně: čím je TP ↑ a čím déle na tuk působí  tím jsou změny větší tuk s menším obsahem polynenasycených MK lépe odolává tepelným procesům tepelně nejstálejší – 100 % ztužený pokrmový tuk (nemá ale biologickou hodnotu)

Změny tuků při technologické úpravě /2/ kritická je teplota zakouření (= při ní dochází ke ztmavnutí tuku, částečky pokrmu mohou zuhelnatět). Má v různých tucích různou hodnotu. Pohybuje se v rozmezí 80 – 200 C a záleží na obsahu MK. Méně MK v tuku – vyšší teplota zakouření. Její hodnota klesá při opakovaném použití téhož tuku na smažení (až o 40 C). malé změny vznikají při vaření (závislé na době, TP, množství vody při vaření). Zvyšování TP → více tuku přechází do vody (může to být až 40 %). Malé mn. tuku vytvoří emulzi (delší var + větší mn. vody – mn. zemulgovaného tuku vzrůstá). malé ztráty T při vaření – strháváním tuku kuliček unikajícími parami opékání, smažení, pečení – vysmaží se až 60 % původního obsahu tuku, suroviny bez tuku, které se smaží na tuku přidaném jej pohlcují

Změny tuků při technologické úpravě /3/ samotná přítomnost většího množství polynenasycených MK zvyšuje potřebu vitaminu E /antioxidační účinek/ oxidace tuku, zejména obsahují-li dvojné vazby – žluknutí oxidací CHOL → hydroxy- a epoxideriváty žluknutí tuku → cyklické monomery vznik PAU oxidace polynenasycených MK v organismu a ukládání takto změněných MK do cév vznik látek, vyvolávajících spasmy žlučových cest, kontrakce žlučníku, apod.

Změny tuků při technologické úpravě /3/ Malondialdehyd Malondialdehyd je konečný, biochemicky měřitelný produkt oxidace polynenasycených mastných kyselin v důsledku působení reaktivních kyslíkových radikálů Nadbytek malondialdehydu produkovaný jako výsledek tkáňového poškození může reagovat s DNA má antigenní účinky může evokovat aterosklerózu a infarkt myokardu byly popsány potenciálně mutagenní účinky malondialdehydu Onemocněními, která mohou být charakterizována zvýšenou hladinou malondialdehydu jako biomarkeru oxidativního poškození, jsou např. Alzheimerova choroba, asthma bronchiale, ateroskleróza, diabetes mellitus.

Změny tuků při technologické úpravě /3/ Akrolein Akrolein vzniká a do organismu se dostává při spalovaní plastů, v připáleném oleji, největší koncentrace se však do organismu dostávají v cigaretovém kouři. Onemocněními, která mohou být charakterizována zvýšenou hladinou akroleinu jako biomarkeru oxidativního poškození, jsou ateroskleróza, onemocnění kardiovaskulárního systému a porucha kognitivních funkcí.

Změny tuků při technologické úpravě /4/ některé technologické chyby: nesprávné TP prodloužený čas přípravy opakované použití tuku na přípravu pokrmů (především na smažení) nevhodný tuk použití tuku na smažení několikrát tuk na smažení použitý na maštění pokrmů

Změny bílkovin při technologické úpravě denaturace B, např. kolagen se mění na želatinu deaminace, např. glutamin se mění na kyslinu glutamovou. Průvodním znakem deaminace je jejich koagulace (není pravidlem) klesá odolnost bílkovin vůči proteolytickým enzymům vznik dipeptidů degradace některých AMK při tepelném zpracování, např. cystinu, lysinu reakce B s kouřem → rovněž denaturace, štěpení AMK ztráta aktivity enzymů

Změny sacharidů při technologické úpravě škrob ve vodném prostředí → škrobový maz → hydrolýza na dextriny, maltózu, glukózu rozklad sacharózy při TP 70 – 80 C na invertní cukr (ekvimolární směs D-glukózy a D-fruktózy) vznik karamelu

Vliv technologické úpravy na jiné nutrienty obecné pravidlo: vitaminy rozpustné ve vodě jsou obvykle méně stabilní než vitaminy rozpustné v tucích vitaminy rozpustné v tucích jsou nestabilní zejména při vyšších teplotách v přítomnosti kyslíku vitamin C citlivý na světlo, jeho největší ztráty při TP > 60 C termolabilní je vitamin B1, A, E za současného působení vzdušného kyslíku /snížení ztráty vitaminů – tepelná úprava pod tlakem/

Nedostatečná tepelná úprava Zvýšené riziko infekcí bakteriálních (salmonelózy) intoxikací (botulotoxin, stafylokoková enterotoxikóza) virových (Hepatitis A) parazitárních (tasemnice, trichinelóza)