Přírodní antinutriční a toxické látky

látky v potravinách prospěšné indiferentní antinutriční toxické

•přírodní antinutriční a toxické látky

látky přídatné (aditivní)

•cizorodé látky

kontaminanty

speciální případ

toxické sekundární metabolity (toxiny) některých mikroorganismů

sekundární (endogenní )

primární (exogenní)

procesní technologické

antinutriční látky interference (živiny)

toxické látky jedy (toxika) přírodní toxické látky toxiny produkty anthropogenní činnosti xenobiotika (ne v přírodě , např. rezidua pesticidů, kontaminanty)

toxické účinky akutní pozdní (např. chronické)

výše rizika kontaminující látky toxiny aditivní látky antinutriční látky

legislativní opatření

krmné pokusy NOAEL ADI = NOAEL / 100

bezpečnostní faktor (100)

antinutriční látky

rostlinného původu, potenciální rizika

inhibitory enzymů

antienzymy

sloučeniny interferující s metabolismem vitaminů antivitaminy, antagonisty vitaminů

sloučeniny interferující s metabolismem minerálních látek

fenolové sloučeniny (tanniny) reagující s proteiny

některé oligosacharidy způsobující flatulenci

inhibitory proteas (antiproteasy)

inhibitory serinových p. (trypsin, chymotrypsin, elastasa)

Kunitzova typu (20 kDa, trypsin, sója)

Bowmanova-Birkova typu (6-10 kDa, trypsin, chymotrypsin, sója, obiloviny, brambory)

zpomalení růstu hospodářských zvířat

inaktivace teplem (proteiny)

antivitaminy

strukturní analogy (oxythiamin, linatin) enzymy (askorbasa, thiaminasa, lipoxygenasa) tvořící nevyužitelné komplexy (avidin)

sloučeniny vážící minerální látky

fytová kyselina a fytin Fe, Zn šťavelová kyselina Ca glukosinoláty a jejich rozkladné produkty I

tanniny

zpomalení růstu hospodářských zvířat

snížení travitelnosti proteinů a absorpce minerálních látek

-galaktosidy

raffinosa, vyšší homology, gastrointestinální problémy

toxické látky

rostlinného i živočišného původu, reálná rizika

vyvolávající potravní nesnášenlivost (intoleranci)

toxické pro určité jedince

vyvolávající intoxikace

toxické pro všechny jedince

látky vyvolávající potravní nesnášenlivost

0,3-7 % populace

alergie (imunologické reakce), alergeny (imunogeny) (ne)vyvolávají tvorbu IgE celiakie bezlepkové diety (<100 mg/kg sušiny gliadinu)

intolerance (neimunologické projevy ) poruchy metabolismu, přecitlivělost (anafylaxe), averze (idiosynkracie) intolerance laktosy potraviny s nízkým obsahem (<10 g/kg) bezlaktosové (100 mg/kg) fenylketonurie hydrolyzáty bez Phe favismus bob obecný (Vicia faba) divicin, R = NH2 vicin, R = NH2

isouramil, R = OH konvicin, R = OH

N

N

HO

HO

NH2

R

N

N

O

HO

NH2

R

O

CH2OH

OH

OH

HO

toxiny a další látky vyvolávající intoxikace

klasifikace

podle struktury

podle původu

podle účinků

hlavní skupiny toxinů

alkaloidy

saponiny

kyanogeny

glukosinoláty

lektiny

estrogenní látky

fototoxické látky

aminokyseliny

biogenní aminy

+ mnohé další

antinutriční a toxické látky luštěnin

inhibitory proteas a amylas -galaktosidy látky způsobující favismus lektiny kyanogenní glykosidy estrogeny saponiny lathyrogeny toxické látky vyšších hub

bílkoviny peptidy aminokyseliny aminy hydraziny alkaloidy terpenoidy

alkaloidy

klasifikace

pravé alkaloidy

(N-heterocykly, odvozené od aminokyselin)

pyridinové (nikotinové) a. tabáku

piperidinové a. pepře

pyrrolizidinové a. seneciové (neciny)

chinolizidinové a. lupiny

chinolinové a. chinovníkové kůry

pseudoalkaloidy

(N-heterocykly, odvozené od jiných prekurzorů)

purinové a. kávy, čaje, kakaa

terpenoidní (glykoalkaloidy) a. brambor, rajčat

protoalkaloidy

(ne N-heterocykly, odvozené od aminokyselin)

kapsaicinoidy a. papriky

strukturní typ podle skeletu

významné skupiny prekurzor příklad

pravé alkaloidy pyridinové nikotinové,

tabákové a. nikotinová kys., Orn, Lys

nikotin, nornikotin, anatabin, anabasin

piperidinové a. pepře Lys piperin pyrrolizidinové neciny

(seneciové a.) Orn, Ile echinatin

chinolizidinové lupinové a. Lys lupanin, angustifolin, spartein

chinolinové chinové (cinchonové) a. Trp chinin

pseudoalkaloidy

purinové a. kávy, čaje, kakaa xanthiny kofein, theobromin, theofyllin

terpenoidní (steroidní)

glykoa. brambor, rajčat mevalonová kys. solanin, tomatin

protoalkaloidy vanillylamidy (kapsaicinoidy)

a. papriky Phe kapsaicin

pyridinové alkaloidy

nikotin a minoritní alkaloidy (~ 20 sloučenin)

tabák

povinnost udávat obsah v tabákových výrobcích, varování

H H H

N

N

CH3

H

nikotin

N

N

nornikotin

N

N

anatabin

N

N

anabasin

piperidinové alkaloidy

piperin, homology, geometrické isomery, příbuzné látky

pepř (pálivé látky )

O

O

O

N

piperanin

O

O

O

N

piperilin

O

O

O

N

piperin

O

O N

O

chavicin

O

O

NOisochavicin

O

O NO

isopiperin

pyrrolizidinové alkaloidy

mnoho příbuzných esterů (mono-, di-, makrocyklické)

hepatotoxické látky některých léčivých bylin (např. kostival, hadinec, devětsil, podběl)

N

CH2ORHOH

echinatin

N

HOH CH2OH

heliotridin

COOH

C

C

CH3

HO CH

CH3

CH3HHO

viridiflorová kyselina

kostival lékařský hadinec obecný

devětsil lékařský podběl lékařský

chinolinové alkaloidy

legislativa: aditivní látka, alkoholické nápoje 300 mg/l, nealkoholické (tonika) 75 mg/l, upozornění (teratogenita)

H2C

NHO

H3CO

N chinin

purinové alkaloidy

řada příbuzných sloučenin

káva, čaj, kakao (čokoláda), maté, guarana

kofein R1 = R2 = R3 = CH3

theobromin R1 = H, R2 = R3 = CH3

theofyllin R1 = R2 = CH3, R3 = H

guaranin

N

N

N

N

R

O

R

O

R1

2

3

thein

obsah alkaloidů zelené kávy

legislativa: aditivní látka, kolové nápoje 250 mg/l upozornění

alkaloid obsah v sušině kávy Coffea sp. (%) C. arabica C. canephora C. liberica

kofein 0,53-1,45 2,11-2,72 1,28-1,35 theobromin < 0,005 < 0,005-0,01 < 0,005 theofyllin < 0,005 < 0,005-0,01 0,01 trigonellin 0,97-1,31 0,57-0,88 0,25-0,29

steroidní glykoalkaloidy

řada příbuzných sloučenin

brambory, rajčata, lilek

heteroglykosidy, aglykon, cukr

brambory: ~ 95 %

-solanin = solanidin + -solatriosa

-chakonin = solanidin + -chakotriosa

-solatriosa -chakotriosa

legislativa: 200 mg/kg

solanidin

N

H3C

CH3

HO

CH3

CH3N

H3C

CH3

HO

CH3

CH3

demissidin

-L-rhamnosa

HO

HO O

OHOH

CH3

-L-rhamnosa

-D-glukosa

HOHO

HO

O

OH

OH

CH2OH

O

CH3

OH OH

O

O

CH2OH

O

-D-glukosa -D-galaktosa

-L-rhamnosa

O

OH

O

CH2OH

O

O

OHOH

CH3

OH OH

rajčata:

tomatin = tomatidin + -lykotetraosa legislativa: 200 mg/kg, teratogenita

tomatidin

O

H3C

H

N

CH3

HO

CH3

CH3

O O

OH

OH

CH2OH

OH

OH

O

O

CH2OH

OH

CH2OH

O

OH

OO

HOHO

HO

-D-xylosa -D-galaktosa-D-glukosa

-D-glukosa

OH

kapsaicinoidy

kapsaicin, homology

paprika (pálivé látky)

kapsaicin, (E)-8-methyl-N-vanillylnon-6-enamid

OH

HCH3

CH3

N

O

CH3O

saponiny

řada příbuzných sloučenin

potraviny rostlinného původu

heteroglykosidy, aglykon, cukr

aglykon = sapogenin (sapogenol),

triterpenové alkoholy

steroly (4-demethylsteroly)

CH3 CH3 CH3

H3C

CH2OHH3C

CH3

CH3

HO

OH

OH

sojasapogenol A

obsah saponinů v luštěninách aj. rostlinných materiálech

rostlina obsah v % sója 0,22-5,6

fazole 0,35-1,6

podzemnice 0,01-1,6

špenát 4,7

řepa 5,8

lékořice 2,2-15,0

biologické účinky

hemolýza erythrocytů, jiných buněk, poškození intestinální mukosy (interference s cholesterolem ve stěnách buněk)

vlastnosti

toxicita pro studenokrevné živočichy

hořká chuť

detergenční účinky, emulze (o/v)

dnes

fungicidní, antioxidační, antikarcinogenní, anticholesterolemické účinky

použití

pěnotvorné látky (zázvorové pivo kůra Quillaia saponia, kosmetika)

emulgátory (kosmetika)

sladidla (glycyrrhizin, lékořice: 0,2-5,6 % saponinů)

kyanogenní glykosidy

řada příbuzných sloučenin potraviny rostlinného původu

heteroglykosidy, aglykon, cukr

aglykon = 2-hydroxynitril (kyanhydrin)

substituenty chiralita

alifatické aceton, methyl(ethyl)keton

aromatické benzaldehyd

cukr

zpravidla Glu

disacharidy genciobiosa aj.

R

C

C NR

2

1

cukr

+ H C N

R

C

C N

OH

R

nitril 2-hydroxykyseliny

R

C

R

O

1

2

1

2

(R)-prunasin (S)-sambunigrin

semena slivoní bez černý (listy, nezralé plody)

(R)-amygdalin

semena slivoní

HO

O

CH2OH

OH

OH

O

C

H

CN

HO

O

CH2OH

OH

OH

O

C

CN H

D-glukosa D-glukosa

-genciobiosa

O

CH2OH

OH

OH

O CH2

O

OH

OH

O

N C

H

C

OH

OH

vlastnosti

rozklad (-glukosidasa) HCN

toxicita (inhibice cytochromoxidasy v dýchacím řetězci)

akutní intoxikace

chronická intoxikace (kassava, maniok)

LD50 = 0,5-3,5 mg/kg, tj. 35-245 mg (70 kg)

rostlina obsah HCN v mg.kg-1 čerstvého materiálu

kassava kůra hlíz 840-2450 celé hlízy (dřeň hlíz) 550 (100-330)

bambus nezralé stonky 3000 špičky nezralých

výhonků 8000

peckové ovoce meruňkové pecky 3200 višňové pecky 3540 dužnina višní 10

višňová šťáva 0,1-12 višňový kompot 3-5 višňový destilát 0,3-3 len semena 200-380

glukosinoláty

thioglukosidy (glukosidy hořčičných olejů)

řada příbuzných sloučenin

potraviny rostlinného původu (brukvovité rostliny)

heteroglykosidy, aglykon, cukr

aglykon = thiohydroxamát-O-sulfonát, protiion K+

substituenty

alifatické

aromatické

heterocyklické

cukr

výhradně Glc

vlastnosti

rozklad (myrosinasa) isothiokyanáty, nitrily aj.

toxicita

isothiokyanáty a goitrin strumigenní

nitrily hepatotoxické

glukosinolát substituent výskyt sinigrin prop-2-en-1-yl (allyl) hořčice černá, zeleniny progoitrin (R)-2-hydroxybut-3-en-1-yl řepka, zeleniny glukorafanin 4-methylsulfinylbutyl ředkev sinalbin 4-hydroxybenzyl hořčice bílá glukobrassicin 3-indolylmethyl zeleniny

O

OH

OH

CH2OH

HO

S C

N O SO3-

CH2 CH CH2

sinigrin

CH2 CH CH2 N C S

allylisothiokyanát

CH2 CH CH2 C N

allylkyanid

HO N

S

CH2 CH

O

OH

OH

CH2OH

HO

S C

N O SO3-

progoitrin

CH2 CH

OH

CH CH2

CH2CH

OH

CHCH2 SCN

goitrin

CH2CH

OH

CHCH2 C N

fenolové sloučeniny

estrogenní látky

estradiol

fytoestrogeny potraviny rostlinného původu isoflavony

daidzin, R = H aglykon daidzein genistin, R = OH aglykon genistein sójové boby (0,13 - 0,42 %)

HO

OHCH3

O

O

R OH

O

HO

OH

OH

O

CH2OH

pterokarpany lignany

kumestrol sekoisolariciresinol klíčící sójové boby semena lnu

mykoestrogeny xenoestrogeny

vlastnosti současně užitečné i škodlivé

HO

H3CO

OH

OCH3

CH2OH

CH2OH

O

O

O

OH

HO

fototoxické látky

kumariny potraviny rostlinného původu

kumariny furanokumariny lineární psoralen angulární angelicin

O O

R

R

R

R1

2

3

4

O OO OO O

vlastnosti

fototoxicita (zvýšená citlivost nepigmentované lůže, souvislost s rakovinou kůže)

akutní dermatitidy: štáva fíků, nať celeru, petržele

fytoalexiny (fytoncidy, r. antibiotika, r. pesticidy)

blastokoliny (brzdí klíčení semen)

antimikrobní účinky

antikoagulační účinky

vasodilatační účinky

spasmolytické účinky

příjem potravou: 1,3 mg

toxické projevy: 0,14 - 0,38 mg/kg

fototoxické pigmenty

hypericin (třezalka), fagopyrin (pohanka)

lektiny

fytohemaglutininy

stovky příbuzných sloučenin

potraviny rostlinného původu (semena aj. části)

proteiny s centrem jiným než katalytickým

merolektiny (1 centrum, katalytické ne)

hololektiny (2 centra, katalytické ne)

chimerolektiny (1-2 centra, katalytické ano)

sójový lektin

metaloprotein, 120 kDa, hololektin

vazba N-acetyl-D-galaktosaminu

vlastnosti

srážení erythrocytů, interakce s cukry v glykoproteinech a glykolipidech membrán (mechanismus ochrany rostlin před predátory, parazity)

toxické intravenosně, některé orálně (skočec / ricin)

některé vůbec, některé probiotika (česnek)

aminokyseliny

lathyrogeny

potraviny rostlinného původu (semena vikví a hrachorů)

aminokyseliny (peptidy, nitrily)

3-(N-oxalyl)-2,3-diaminopropanová kyselina

vlastnosti

strukturní podoba s proteinogenními aminokyselinami, metabolické poruchy, např. inhibice kolagenasy

deformace dolních končetin (osteolathyrismus)

hlavně hospodářská zvířata (slepice / odoratismus)

poškození cév (angiolathyrismus)

poruchy nervového systému (neurolathyrismus) člověk

CH2 CH COOH

NH2NH

C O

COOH

biogenní aminy

alifatické, aromatické, heterocyklické báze s biologickou aktivitou

fermentované a mikrobiálně znehodnocené potraviny rostlinného i živočišného původu

vznik

z aminokyselin působení karboxylyas a transaminas

histamin (His) kadaverin (Lys)

N

N

CH2 CH2 NH2

H

CH2 CH2 CH2 CH2 CH2

NH2 NH2

potravina histamin kadaverin

maso

vepřové 0-45 0-171

uzeniny s-550 s-787

ryby

tuňák s-8000 s-447

sardinky 4-2350 18-1050

sýry

Emmental s-2000 0-460

Roquefort 0-4100 42-905

další potraviny

kysané zelí 1-200 1-311

sójová omáčka 0-274

pivo 0-22 0-40

víno 0-30 3-108

vlastnosti

tkáňové hormony (alergické reakce, anafylaktický šok)

psychoaktivní a vasoaktivní látky

biogenní amin původ biologický význam

histamin His lokální tkáňový hormon, vliv na krevní tlak, sekreci žaludeční šťávy, účast při anafylaktickém šoku a alergických reakcích

kadaverin Lys stabilizace makromolekul (nukleové kyseliny), subcelulárních struktur (ribosomy), stimulace diferenciace buněk, rostlinný hormon

putrescin Arg via Orn či Cit

stabilizace makromolekul (nukleové kyseliny), subcelulárních struktur (ribosomy), stimulace diferenciace buněk, rostlinný hormon

agmatin Arg stabilizace makromolekul (nukleové kyseliny), subcelulárních struktur (ribosomy), stimulace diferenciace buněk, rostlinný hormon

fenylethylamin Phe prekurzor tyraminu tyramin Tyr prekurzor dopaminu, lokální tkáňový hormon,

vliv na krevní tlak, kontrakce hladkých svalů

dopamin DOPA mediátory sympatických nervů tryptamin Trp lokální tkáňové a rostlinné hormony (katecholaminy), vliv na krevní

tlak, peristaltiku střev, psychické funkce