Technologické procesy a výživa

1. 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

2. 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)

3. Tepelná úprava /2/ • 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

4. 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/

5. 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/

6. Druhy tepelné úpravy 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 Tepelná úprava /5/

7. 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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)

13. 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

14. 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

15. 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

16. Kulinární úprava stravynežádoucí 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)

17. Kulinární úprava stravynežádoucí 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

18. 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)

19. 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

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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

24. 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

25. 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

26. Vliv technologické úpravy najiné 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/

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