Chemia żywności. Tom 1 - ebook
Wydawnictwo:
Data wydania:
1 stycznia 2017
Format ebooka:
EPUB
Format
EPUB
czytaj
na czytniku
czytaj
na tablecie
czytaj
na smartfonie
Jeden z najpopularniejszych formatów e-booków na świecie.
Niezwykle wygodny i przyjazny czytelnikom - w przeciwieństwie do formatu
PDF umożliwia skalowanie czcionki, dzięki czemu możliwe jest dopasowanie
jej wielkości do kroju i rozmiarów ekranu. Więcej informacji znajdziesz
w dziale Pomoc.
Multiformat
E-booki w Virtualo.pl dostępne są w opcji multiformatu.
Oznacza to, że po dokonaniu zakupu, e-book pojawi się na Twoim koncie we wszystkich formatach dostępnych aktualnie dla danego tytułu.
Informacja o dostępności poszczególnych formatów znajduje się na karcie produktu.
Format
MOBI
czytaj
na czytniku
czytaj
na tablecie
czytaj
na smartfonie
Jeden z najczęściej wybieranych formatów wśród czytelników
e-booków. Możesz go odczytać na czytniku Kindle oraz na smartfonach i
tabletach po zainstalowaniu specjalnej aplikacji. Więcej informacji
znajdziesz w dziale Pomoc.
Multiformat
E-booki w Virtualo.pl dostępne są w opcji multiformatu.
Oznacza to, że po dokonaniu zakupu, e-book pojawi się na Twoim koncie we wszystkich formatach dostępnych aktualnie dla danego tytułu.
Informacja o dostępności poszczególnych formatów znajduje się na karcie produktu.
Multiformat
E-booki sprzedawane w księgarni Virtualo.pl dostępne są w opcji
multiformatu - kupujesz treść, nie format. Po dodaniu e-booka do koszyka
i dokonaniu płatności, e-book pojawi się na Twoim koncie w Mojej
Bibliotece we wszystkich formatach dostępnych aktualnie dla danego
tytułu. Informacja o dostępności poszczególnych formatów znajduje się na
karcie produktu przy okładce. Uwaga: audiobooki nie są objęte opcją
multiformatu.
czytaj
na tablecie
Aby odczytywać e-booki na swoim tablecie musisz zainstalować specjalną
aplikację. W zależności od formatu e-booka oraz systemu operacyjnego,
który jest zainstalowany na Twoim urządzeniu może to być np. Bluefire
dla EPUBa lub aplikacja Kindle dla formatu MOBI.
Informacje na temat zabezpieczenia e-booka znajdziesz na karcie produktu
w "Szczegółach na temat e-booka". Więcej informacji znajdziesz w dziale
Pomoc.
czytaj
na czytniku
Czytanie na e-czytniku z ekranem e-ink jest bardzo wygodne i nie męczy
wzroku. Pliki przystosowane do odczytywania na czytnikach to przede
wszystkim EPUB (ten format możesz odczytać m.in. na czytnikach
PocketBook) i MOBI (ten fromat możesz odczytać m.in. na czytnikach Kindle).
Informacje na temat zabezpieczenia e-booka znajdziesz na karcie produktu
w "Szczegółach na temat e-booka". Więcej informacji znajdziesz w dziale
Pomoc.
czytaj
na smartfonie
Aby odczytywać e-booki na swoim smartfonie musisz zainstalować specjalną
aplikację. W zależności od formatu e-booka oraz systemu operacyjnego,
który jest zainstalowany na Twoim urządzeniu może to być np. iBooks dla
EPUBa lub aplikacja Kindle dla formatu MOBI.
Informacje na temat zabezpieczenia e-booka znajdziesz na karcie produktu
w "Szczegółach na temat e-booka". Więcej informacji znajdziesz w dziale
Pomoc.
Czytaj fragment
Pobierz fragment
Pobierz fragment w jednym z dostępnych formatów
Chemia żywności. Tom 1 - ebook
Chemia żywności jest nauką o składzie surowców i produktów żywnościowych, dodatków i zanieczyszczeń żywności, a także o biochemicznych i chemicznych reakcjach zachodzących w surowcach oraz produktach żywnościowych w czasie przechowywania i przetwarzania.
Zajmuje się również wpływem składników, dodatków i zanieczyszczeń na bezpieczeństwo zdrowotne i pozostałe aspekty jakości żywności.
W tomie 1 opisano:
- zakres i rolę chemii żywności;
- budowę surowców i produktów żywnościowych;
- udział, właściwości oraz rolę wody, składników mineralnych, sacharydów, lipidów, białek i niebiałkowych związków azotowych;
- występowanie i właściwości naturalnych barwników surowców żywnościowych oraz związków zapachowych i smakowych;
- interakcje składników żywności;
- składniki i reakcje wpływające na reologiczne cechy żywności.
Książka została opracowana przez specjalistów, mających doświadczenie w pracy dydaktycznej i współpracy z przemysłem. Jest przeznaczona dla studentów wydziałów nauk o żywności na uniwersytetach przyrodniczych i politechnikach, a także wydziałów farmaceutycznych i ekonomicznych oraz dla pracowników gospodarki żywnościowej.
| Kategoria: | Chemia |
| Zabezpieczenie: |
Watermark
|
| ISBN: | 978-83-01-19691-2 |
| Rozmiar pliku: | 8,6 MB |
FRAGMENT KSIĄŻKI
4 Składniki mineralne Anna Dołęga
Tabela 4.4. Zawartość wybranych składników mineralnych w niektórych produktach żywnościowych na 100 g pokarmu. Dane pochodzą z bazy danych Departamentu Rolnictwa USA (Dostęp internetowy z dnia 4.05.2017 r.) za wyjątkiem jodu (Haldimann, 2005) oraz krzemu (Farooq i Dietz, 2015). Dane dotyczą surowego mięsa, warzyw i owoców
Ca
P
K
Na
Mg
Fe
F
Si
Zn
Mn
Cu
Se
I
Co jako wit. B₁₂
Nabiał i jaja
mleko 2% tłuszczu
120
92
140
47
11
0,02
3,4
0,14–0,48
0,48
0,014
0,006
2,5
69
0,53
mleko 3,25% tłuszczu
113
84
132
43
10
0,03
bd
0,37
0,004
0,025
3,7
0,45
jogurt zwykły (3,5 g białka, 3,25% tłuszczu)
121
95
155
46
12
0,05
12,0
0,59
0,004
0,009
2,2
67
bd
śmietana 12% tłuszczu
141
71
212
83
10
0,07
bd
bd
0,50
0,016
3,1
bd
0,42
twaróg tłusty
83
159
104
364
8
0,07
31,6
bd
0,40
0,002
0,029
9,7
bd
0,43
ser Gouda
700
546
121
819
29
0,24
bd
bd
3,90
0,011
0,036
14,5
47,3
1,54
masło 82% tłuszczu
24
24
24
11
2
0,02
2,8
bd
0,09
0,004
0,016
1
bd
0,17
jajo kurze
56
198
138
142
12
1,75
1,1
2–4
1,29
0,028
0,072
30,7
162,5
0,89
jajo kurze – białka
7
15
163
166
11
0,08
bd
0,03
bd
bd
bd
21,9
bd
jajo kurze – żółtka
129
390
109
48
5
2,73
bd
2,30
0,055
0,077
56
141,3
1,95
Mięso
wołowina – tusza
8
154
267
59
17
1,83
22,4
0,5–2
3,57
0,013
0,069
18,1
5,9
2,67
wołowina – polędwica
25
177
303
50
20
1,43
bd
3,50
0,012
0,065
21,4
1,10
wołowina – antrykot
9
152
275
64
21
1,96
bd
4,89
0,073
0,073
21,1
1,94
wieprzowina – tusza
19
156
253
42
13
0,69
bd
1,59
0,011
0,055
28,4
5,9
0,61
wieprzowina – polędwica
6
243
393
52
27
0,97
bd
1,87
0,014
0,089
30,3
0,52
wieprzowina – schab
7
226
373
48
26
0,50
bd
1,55
0,007
0,056
33,1
0,53
Drób
kurczak – udka ze skórą
9
155
203
84
19
0,69
bd
bd
1,47
0,016
0,054
18
6,6
0,56
kurczak – skrzydełka ze skórą
11
123
187
84
16
0,46
bd
bd
1,21
0,011
0,034
17,6
0,25
kurczak – pierś bez skóry
5
213
334
45
28
0,37
bd
bd
0,68
0,011
0,037
22,8
0,21
kaczka domowa – średnio
11
203
271
74
19
2,40
bd
bd
1,90
0,019
0,253
13,9
0,40
indyk – pierś ze skórą
13
186
275
79
24
1,20
bd
1,57
0,018
0,074
22,4
0,42
Ryby i owoce morza
dorsz atlantycki
16
203
413
54
32
0,38
bd
0,5–1
0,45
0,015
0,028
33,1
211,2
0,91
łosoś atlantycki
12
200
490
44
29
0,80
bd
0,64
0,016
0,25
36,5
3,18
śledź atlantycki
57
236
327
90
32
1,10
bd
0,99
0,035
0,092
36,5
13,67
karp
41
415
333
49
29
1,24
bd
1,48
0,042
0,057
12,6
1,53
pstrąg tęczowy
67
271
481
31
31
0,70
bd
1,08
0,158
0,109
12,6
4,45
krewetki
64
214
264
119
35
0,52
bd
1,34
0,033
0,391
bd
bd
bd
ostrygi
6
204
297
83
21
3,86
bd
3,59
0,017
0,131
33,8
bd
4,91
Produkty zbożowe
kukurydza – ziarno
2
89
270
15
37
0,52
bd
0,46
0,163
0,054
0,6
bd
0
ryż biały długoziarnisty
28
115
115
5
25
0,80
bd
1,09
1,088
0,220
15,1
bd
0
płatki kukurydziane
5
102
168
729
39
28,9*
bd
4
1,00
0,168
0,198
8,3
bd
5*
mąka pszenna
15
108
107
2
22
1,17
bd
3,04–4,29
0,70
0,682
0,144
33,9
bd
0
chleb pszenny
125
129
141
473
41
3,60
bd
3,5
1,04
1,026
0,148
28,8
37,5
0
chleb żytni
73
125
166
603
40
2,83
51
1,14
0,824
0,186
30,9
0
chleb razowy
161
212
254
455
75
2,47
bd
1,77
2,174
0,227
25,7
0
Rośliny strączkowe
groch zielony
25
108
244
5
33
1,47
bd
bd
1,24
0,410
0,176
1,8
bd
0
fasola biała dojrzała
240
301
1795
16
190
10,44
bd
bd
3,67
1,796
0,984
12,8
bd
0
soja dojrzała
277
704
1797
2
280
15,70
bd
bd
4,89
2,517
1,658
17,8
bd
0
Warzywa
brokuł
47
66
316
33
21
0,73
bd
bd
0,41
0,210
0,049
2,5
4,7
0
kalafior
22
44
299
30
15
0,42
1,0
bd
0,27
0,155
0,039
0,6
0
kapusta biała
47
23
246
18
15
0,56
bd
bd
0,18
0,159
0,023
0,9
0
marchew
33
35
320
69
12
0,30
3,2
17
0,24
0,143
0,045
0,1
0
ogórek
16
24
147
2
13
0,28
1,3
bd
0,20
0,079
0,041
0,3
0
paryka słodka czerwona
7
26
211
4
12
0,43
bd
bd
0,25
0,112
0,017
0,1
0
pomidor
10
24
237
5
11
0,27
2,3
bd
0,17
0,114
0,059
0,0
0
ziemniak ze skórką
12
57
425
6
23
0,81
bd
bd
0,30
0,153
0,110
0,4
1,6
0
Owoce
arbuz
7
11
112
1
10
0,24
1,5
bd
0,10
0,038
0,042
0,4
1,8
0
banan
5
22
358
1
27
0,26
2,2
bd
0,15
0,270
0,078
1,0
0
gruszka
9
12
116
1
7
0,18
2,2
bd
0,1
0,048
0,082
0,1
0
jabłko
6
11
107
1
5
0,12
3,3
bd
0,04
0,035
0,027
0,0
0
śliwka
6
16
157
1
7
0,17
2,0
0,10
0,052
0,057
0,0
0
truskawka
16
24
153
1
13
0,41
4,4
0,14
0,386
0,048
0,4
0
wiśnia
16
15
173
3
9
0,32
bd
0,10
0,112
0,104
0
0
Różne
orzech laskowy
114
290
680
0
163
4,70
bd
0,2–0,6
2,45
6,175
1,725
2,4
21,8
orzech włoski
98
346
441
2
158
2,91
bd
3,09
3,414
1,586
4,9
migdał
269
481
733
1
270
3,71
bd
3,12
2,179
1,031
4,1
kakao
128
734
1524
21
499
13,86
bd
6,81
3,837
3,788
14,3
0
czekolada gorzka
30
51
502
6
31
2,13
bd
0,01
0,000
0,020
0,3
0
czekolada mleczna
189
208
372
79
63
2,35
5,0
2,30
0,471
0,491
4,5
0,75
herbata napar z liści
0
1
21
0
1
0,01
bd
0,81–0,86
0,01
0,219
0,008
0,0
0
Bd – brak danych; * – produkt wzbogacany
4.2. Wapń
4.2.1. Pierwiastek i jego funkcja w organizmie człowieka
Wapń zajmuje piąte miejsce, jeżeli chodzi o rozpowszechnienie pierwiastków w skorupie ziemskiej. Jako dwuwartościowy kation Ca²⁺ wchodzi on w skład licznych minerałów. Organizmy wykorzystują sole wapnia do wytwarzania muszli lub wewnętrznych szkieletów. Muszle mięczaków morskich, takich jak ostrygi czy perłopławy, są w około 95% zbudowane z węglanu wapnia, wykorzystywanego często jako suplement diety.
Spośród wszystkich metali pełniących różne funkcje w organizmie człowieka wapnia jest zdecydowanie najwięcej wagowo. Wynika to z faktu, iż zmodyfikowany hydroksyapatyt –Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ – stanowi główny składnik budulcowy kości. Hydroksyapatyt stanowi do 50% masowych całkowitej masy kości lub około 66% ich suchej masy. W porównaniu do czystego hydroksyapatytu część miejsc w strukturze hydroksyapatytu jest obsadzona anionami fluorkowymi F^(−), węglanowymi oraz wodorofosforanowymi , kationami magnezu Mg²⁺ i sodu Na⁺. Najtwardszą tkanką zawierającą hydroksyapatyt jest szkliwo zębów.
Jako składnik kości wapń pełni funkcję strukturalną i mechaniczną. Zdecydowana większość wapnia w organizmie człowieka, czyli około 99%, pozostaje związana w fazie mineralnej kości w postaci hydroksyapatytu. Pozostały 1% jonów wapnia ulega szybkiej wymianie z wapniem zawartym w płynach ustrojowych. Prawidłowe, całkowite stężenie wapnia w osoczu krwi wynosi 80,5–100,5 mg/dm³, co daje średnie stężenie około 2,4 mmol/dm³. Część jonów wapnia jest związana z białkami – głównie albuminą, natomiast część z fosforanami(V) i cytrynianem. Pozostała część stanowi tzw. wolne jony wapnia lub wapń zjonizowany, który może być wykorzystywany przez komórki. Stężenie wolnych jonów wapnia to około połowa całkowitego stężenia wapnia w osoczu, czyli około 50 mg/dm³.
Wewnątrzkomórkowe stężenie jonów wapnia jest znacznie niższe i waha się pomiędzy 0,0001 mmol/dm³ a 0,001 mmol/dm³. „Wolne” jony wapnia należą do przekaźników drugiego rodzaju, czyli czynników uwalnianych wewnątrz komórki w odpowiedzi na stymulację przez działające zewnątrzkomórkowo przekaźniki pierwszego rodzaju. Do przekaźników pierwszego rodzaju zalicza się hormony oraz neurotransmitery, natomiast przekaźnikami drugiego rodzaju są cykliczne nukleotydy cAMP, CGMP, diacyloglicerol, trifisforan inozytolu i jony wapnia. Stężenie jonów wapnia wewnątrz komórek jest regulowane za pomocą zależnych od napięcia transbłonowych kanałów wapniowych oraz aktywności innego transbłonowego białka, pompy wapniowej (Ca²⁺/ATP-azy). Ważny element pośredniczący w uruchamianiu procesów komórkowych na skutek zmiany stężenia jonów wapnia stanowi kalmodulina. To niewielkie białko na skutek związania kilku jonów wapnia całkowicie zmienia trójwymiarową strukturę i w stanie wysycenia wapniem oddziałuje z różnymi enzymami, zmieniając ich aktywność. Jako pośredniki drugiego rodzaju jony wapnia stymulują skurcze mięśni, w tym pracę serca, przewodzenie impulsów nerwowych od komórki do komórki, wzrost komórek. Wapń jest również niezbędny dla prawidłowego krzepnięcia krwi poprzez stymulowanie uwalniania tromboplastyny z płytek krwi.
Utrzymywanie poprawnego fizjologicznie, wąskiego zakresu stężeń wapnia w osoczu krwi jest niezwykle krytyczne dla funkcjonowania organizmu człowieka. Homeostaza stężenia wapnia jest regulowana przez układ hormonalny, transbłonowe mechanizmy transportu jonów wapnia i mechanizmy działające na zasadzie sprzężenia zwrotnego w których uczestniczą metabolity witaminy D₃ – przede wszystkim kalcytriol. Jakiekolwiek zakłócenia skomplikowanego systemu regulacji prowadzą do hipokalcemii lub hiperkalcemii, stanów jednakowo niebezpiecznych, ponieważ wapń wpływa na tak wiele procesów fizjologicznych. Częstokroć nie mają one jednak związku z podażą wapnia w pokarmach, a są związane z niedostateczną podażą witaminy D₃ lub obecnością innych stanów chorobowych, np. nowotworów kości (Buchowski, 2015).
Kości oprócz funkcji mechanicznych stanowią jednocześnie rezerwę wapnia dla innych potrzeb organizmu. Niedostateczny dowóz tego pierwiastka w diecie skutkuje obniżeniem masy kości lub jej niewystarczającym przyrostem – w odniesieniu do genetycznego programu realizowanego przez indywidualne organizmy (Heaney, 2003). Jeżeli pokarm nie dostarczy odpowiednich ilości wapnia, organizm uzupełni jego stężenie w osoczu, pobierając wapń z kości, co może wywołać krzywicę. Choroba ta występuje przede wszystkim u małych dzieci w związku z ich zwiększonym zapotrzebowaniem na wapń i witaminę D₃. Poza niedoborami pokarmowymi wapnia, występowanie tej choroby jest ściśle związane z niedoborem witaminy D₃ regulującej wchłanianie wapnia w jelitach Niedobór witaminy D₃ jest najczęstszą przyczyną występowania krzywicy u dzieci w krajach rozwiniętych. Niskie stężenia witaminy D₃ korelują również z występowaniem osteoporozy – choroby szkieletu ludzi starszych, która objawia się m.in. zwiększoną łamliwością kości.
4.2.2. Związki wapnia i ich wchłanianie w układzie pokarmowym – wpływ składników towarzyszących w żywności
Pomimo obiegowej opinii, iż dobra rozpuszczalność soli w wodzie zwiększa biodostępność wapnia dowiedziono, iż wchłanianie wapnie nie jest liniowo skorelowane z rozpuszczalnością jego związków. Stwierdzono również, iż absorpcja wapnia zależy głównie od zawartych w żywności składników towarzyszących (Heaney i wsp., 1990).
Wapń jest wchłaniany w jelitach – głównie w dwunastnicy i jelicie czczym – na drodze dyfuzji biernej, odbywającej się zgodnie z gradientem stężeń, lub transportu aktywnego przez błony śluzowe jelit. Transport aktywny jest regulowany przez metabolit witaminy D₃ (kalcytriol) i stanowi główny sposób absorpcji wapnia przy niskim i umiarkowanym poziomie spożycia. Kalcytriol wiąże się z receptorem kalcytriolu komórek nabłonka jelitowego (VDR), kompleks ten dostaje się do jądra komórkowego, gdzie działa jako czynnik transkrypcyjny aktywujący ekspresję genu kodującego białko transportujące wapń przez błony śluzowe. Wzrost poziomu białka transportującego zwiększa absorpcję wapnia przez błony śluzowe jelit do krwi. Transportowi kationów musi towarzyszyć transport odpowiednich przeciwjonów, głównie nieorganicznych fosforanów(V), dlatego kalcytriol stymuluje również wchłanianie fosforanów(V) w jelitach.
Sole wapnia rozpuszczają się zdecydowanie lepiej w kwaśnym soku żołądkowym, jednak po zobojętnieniu treści pokarmowych w jelicie do pewnego stopnia strącają się ponownie. Zmniejszenie kwasowości soku żołądkowego może osłabiać późniejszą absorpcję wapnia w jelitach. Interakcje wapnia z innymi składnikami żywności w znacznym stopniu modyfikują jego wchłanianie. Do składników pokarmowych ułatwiających wchłanianie wapnia należy laktoza i odpowiednie stężenie fosforanów(V), natomiast obecność szczawianów, zbyt dużej ilości błonnika i nadmiernych ilości fosforanów(V) hamuje absorpcję tego pierwiastka.
Ogólnie wchłanianie suplementów wapnia, a zwłaszcza tych, które są trudno rozpuszczalne w wodzie, jest znacznie lepsze, jeżeli są przyjmowane z posiłkiem. Być może jest to związane ze stymulowaniem produkcji soku żołądkowego, umożliwiającego dyspersję i rozpuszczanie soli wapnia (Buchowski, 2015).
4.2.3. Podstawowe źródła wapnia w żywności i jego suplementowanie
Zalecane dzienne spożycie (ZDS) wapnia wynosi od 800 do 1000 mg dla osób dorosłych oraz około 1200 mg dla dzieci i osób starszych. Przyjmuje się jednocześnie, że zawartość wapnia w diecie nie powinna przekraczać 2000–2500 mg dziennie ze względu na możliwe zaburzenia we wchłanianiu cynku i żelaza, zwiększone ryzyko powstawania kamieni nerkowych i zwapnienia naczyń krwionośnych (Buchowski, 2015). Znakomitym źródłem wapnia w diecie są przetwory mleczne: mleko, jogurt, ser i produkty, do których mleko zostało dodane w procesie wytwarzania, np. ciasto drożdżowe. W krajach rozwiniętych produkty nabiałowe pokrywają zwykle około 70% dziennego zapotrzebowania na wapń. Tylko nieliczne gatunki warzyw o zielonych liściach są dobrym źródłem wapnia; można tu wymienić jarmuż, szpinak czy kapustę pekińską. Wapń znajduje się również w suszonych owocach, mięsie, rybach i drobiu. Około 6–7% ZDS jest zaspokajane przez picie wody, przede wszystkim mineralnej (Guéguen i Pointillart, 2000). Mleko dostarcza dużych ilości wapnia i dobra biodostępność wapnia w produktach mlecznych nie jest kwestionowana. Nie zawsze jednak konsumpcja odpowiednich ilości mleka i przetworów mlecznych jest akceptowana przez indywidualne jednostki. Wynika to głównie z nadmiernej kaloryczności produktów mlecznych lub nietolerancji laktozy. Istnieje szereg opracowań wskazujących na to, iż równie dobrym źródłem wapnia jak mleko mogą być wody mineralne bogate w ten pierwiastek. Ułamek wapnia absorbowanego z wód mineralnych jest zbliżony do ułamka absorbowanego z mleka, a obecne w wodzie mineralnej aniony mają jedynie nieznaczny wpływ na jego biodostępność (Ekmekcioglu, 2000).
Ze względu na znaczne zapotrzebowanie na wapń lekarze często zalecają jego suplementowanie. Wydaje się, że dodatkowe suplementowanie wapnia ma korzystny wpływ na stan kośćca dzieci, młodych ludzi i kobiet w okresie przekwitania. W krajach rozwiniętych często występuje niedobór witaminy D₃, odgrywającej kluczową rolę w aktywnym transporcie wapnia do krwi i niezbędne jest jej podawanie. Dotyczy to szczególnie miesięcy zimowych w krajach położonych na szerokościach geograficznych, gdzie dzień jest krótki. Wapń najczęściej jest suplementowany w formie najtańszych związków: węglanu oraz cytrynianu. W celu osiągnięcia lepszej efektywności wchłaniania, węglan wapnia należy przyjmować podczas posiłku. Rzadziej stosuje się mleczan i glukonian wapnia. Przyjmuje się, że maksymalna jednorazowa dawka wapnia nie powinna przekraczać 500 mg w przeliczeniu na pierwiastkowy wapń (Straub, 2007). Do żywności wzbogacanej w wapń w procesie produkcji należą m.in. płatki śniadaniowe, sok pomarańczowy, chleb i ciastka.
Co pewien czas pojawiają się w prasie naukowej doniesienia, iż pomimo dobrej absorpcji wapnia w postaci suplementów, mniejsze ryzyko rozwinięcia osteoporozy występuje u ludzi, u których zapewniony był wystarczający dowóz wapnia wraz z żywnością.
4.3. Fosfor
4.3.1. Funkcje w organizmie człowieka
Fosfor jest makroelementem jednakowo niezbędnym dla organizmów roślinnych i zwierzęcych. Zawartość fosforu w organizmie człowieka podana w tabeli 4.1 wskazuje na to, iż pierwiastek ten jest równie niezbędny do funkcjonowania organizmu ludzkiego. Przede wszystkim nieorganiczny związek fosforu, jakim jest hydroksyapatyt, stanowi główny składnik kości i zębów (por. p. 4.2.1). Około 85% całkowitego fosforu w ciele człowieka jest zmagazynowane w tkance kostnej. W osoczu krwi fosfor występuje w pewnych ilościach jako niezwiązane jony ortofosforanowe(V) , rzadziej pirofosforanowe(V) . Wolne jony ortofosforanowe(V) są określane w podręcznikach biologii i biochemii jako fosforan nieorganiczny i oznaczane symbolem P_(i) (pirofosforany oznaczane są jako PP_(i)). W osoczu krwi, którego pH jest ściśle kontrolowane i utrzymywane na poziomie 7,4, jony fosforanowe występują w postaci mieszaniny diwodorofosforanu(V) i monowodorofosforanu(V):
Poza układem kostnym fosforany najczęściej występują w postaci estrów fosforanowych: mono-, di- i trifosforanów nukleozydów, a także kwasów nukleinowych DNA i RNA. Większość koenzymów to estry kwasu fosforowego(V) lub pirofosforowego(V). Spośród fosforanów nukleozydów najliczniej w organizmie jest reprezentowany adenozynotrifisforan (ATP, rys. 4.1) i adenozynodifosforan (ADP). Wiązania fosfoestrowe obecne w ATP i ADP są często określane jako „wysokoenergetyczne”, ponieważ reakcje z jego udziałem są ważnymi sposobami przekazywania energii w obrębie komórek. Określenie to nie jest jednak zbyt ścisłe – wręcz przeciwnie, wiązanie fosfoestrowe ma niezbyt wielką energię i w wyniku jego zerwania, a następnie utworzenia innych wiązań o wyższej energii następuje stabilizacja układu reakcyjnego. Entalpie swobodne obu zapisanych poniżej reakcji dysocjacji:
ATP ADP + P_(i)
ATP AMP + PP_(i)
są silnie ujemne, a zadaniem organizmu jest utrzymywanie stosunku ATP/ADP dalekiego od położenia stanu równowagi tych reakcji, co odbywa się kosztem energii pozyskiwanej z żywności (zwierzęta) lub światła (rośliny). Reakcje fosforylacji i defosforylacji białek z udziałem ATP/ADP są podstawowym sposobem regulacji przepływu energii swobodnej wewnątrz komórek, czyli regulacji wewnątrzkomórkowych procesów metabolicznych. Organizm przeciętnego dorosłego człowieka zużywa dziennie około 200 kg ATP, co oznacza, że wynosząca około 100–200 g pula ATP w ludzkim ciele jest ponad 1000 razy przetwarzana w ciągu dnia (Brown i wsp., 2006).
Rysunek 4.1. Adenozynotrifosforan ATP w postaci soli z magnezem (Mg-ATP)
Niedobór fosforu jest rzadki u ludzi, bywa natomiast obserwowany u przeżuwaczy. Objawami tego deficytu są utrata apetytu oraz łaknienie spaczone, które w tym wypadku oznacza występowanie apetytu na przedmioty takie, jak drewno, ubrania czy kości.
4.3.2. Wchłanianie związków fosforu z żywności w przewodzie pokarmowym i jego transport w obrębie organizmu człowieka
Fosforany związane z białkiem są określane w literaturze jako „fosforany organiczne”, chociaż jest to niezbyt zgodne z nomenklaturą chemiczną, w której za organiczne związki fosforu uznaje się związki zawierające wiązanie fosfor –węgiel. Tutaj będą one nazywane fosforanami pochodzenia organicznego. Zatem fosforany pochodzenia organicznego ulegają hydrolizie w przewodzie pokarmowym i są absorbowane w postaci nieorganicznych jonów fosforanowych. Stopień absorpcji zależy od stopnia strawienia pokarmu, uaktywnienia receptorów kalcytriolu w błonie śluzowej (por. p. 4.2.2) oraz obecności w trawionym pokarmie substancji wiążących jony fosforanowe, takich jak jony glinu czy kwas nikotynowy. Zwykle mieści się on w przedziale od 30 do 60% (Noori i wsp., 2010).
Wymiana jonów fosforanowych pomiędzy płynami zewnątrzkomórkowymi a kośćcem jest konsekwencją homeostazy jonów wapnia. Uwalnianie lub wiązanie jonów fosforanowych przez kości odbywa się w tym samym kierunku, co transport jonów wapnia. Uważa się powszechnie, iż przemieszczanie jonów fosforanowych do wnętrza komórek odbywa się na drodze transportu biernego, zgodnie z gradientem stężeń.7 Białka Zdzisław E. Sikorski
7.5. Zmiany białek zachodzące w czasie obróbki cieplnej
W przetwórstwie i w przygotowywaniu potraw ogrzewa się żywność celem:
☐ zabezpieczenia przed zepsuciem;
☐ zniszczenia patogennych drobnoustrojów, pasożytów oraz składników toksycznych lub antyżywieniowych;
☐ stworzenia optymalnych warunków do przebiegu pożądanych reakcji chemicznych lub enzymatycznych;
☐ wykształcenia oczekiwanych cech sensorycznych;
☐ odparowania wody i usunięcia niepożądanych, lotnych związków;
☐ zwiększenia strawności niektórych składników;
☐ zwiększenia szybkości wymiany masy i ciepła;
☐ wydzielenia określonych frakcji.
Nawet jeśli celem jest wywołanie pożądanych zmian składników sacharydowych albo lipidowych, to „przy okazji” wzrost temperatury wpływa również, pozytywnie lub negatywnie, na stan białek zawartych w żywności. Skutki zależą od parametrów ogrzewania – czasu, temperatury oraz szybkości wymiany ciepła, od składu i stanu ogrzewanego materiału, a także od warunków środowiska, w tym dostępności powietrza, reaktywnych form tlenu i wolnych rodników, odczynu, siły jonowej oraz aktywności enzymów.
Podstawowym efektem ogrzewania jest zwiększenie szybkości reakcji chemicznych i biochemicznych zgodnie z prawem Arrheniusa. W przypadku przemian biochemicznych wzrost szybkości katalizowanych reakcji trwa tylko do momentu, w którym zanika aktywność enzymu wskutek denaturacji cieplnej.
Ogrzewanie stwarza w przetwórstwie wielu surowców optymalne warunki do działania określonych enzymów, jak np. w zacieraniu słodu w browarze stosowanie tzw. przerwy białkowej w temperaturze ok. 53°C i przerw cukrowych w temperaturze 63 i 75°C. W innych przypadkach konieczne jest zniszczenie niepożądanych enzymów, jak lipoksygenazy, tioglukozydazy, lipaz i niektórych proteaz. Bardzo często celem jest inaktywacja białkowych toksyn drobnoustrojów, inhibitorów enzymów, np. inhibitorów proteinaz w nasionach roślin strączkowych, oraz alergennych białek.
Ogrzewanie bardzo istotnie zmienia reologiczne właściwości mięsa i ryb. Poszczególne białka mięśniowe denaturują w różnej temperaturze. Większość białek globularnych denaturuje i koaguluje w temp. 40–60°C, natomiast białka fibrylarne miofibryli rozfałdowują się, począwszy od temp. 30–32°C, rozfałdowane cząsteczki asocjują w temp. 36–40°C, a w temp. 45–50°C żelują. Kolagen mięsa denaturuje w temp. 53–65°C i się kurczy. Jeśli jego struktura nie jest silnie usieciowana wiązaniami kowalencyjnymi, dalsze ogrzewanie powoduje jego rozpuszczenie i w temp. ok. 80°C utworzenie żelatyny. Zatem wskutek rozfałdowania cząsteczek oraz rozpadu istniejących i tworzenia nowych wiązań sieciujących, a także termicznej hydrolizy łańcuchów polipeptydowych następuje skurcz włókien lub zanik struktury fibrylarnej, zwiększenie rozpuszczalności składników i żelowanie, a także wyparowanie oraz wyciek części wody. Ubytek wody zależy od rodzaju i przygotowania mięsa czy ryby do obróbki cieplnej i zwiększa się ze wzrostem temperatury w mięsie. Straty wody w wyniku parowania i wycieku sięgają od kilkunastu procent do ok. 40% pierwotnej masy surowca i zależą od kwasowości mięsa – ze wzrostem pH zmniejsza się ilość wycieku cieplnego. Wynikiem tych przemian zachodzących w różnych zakresach temperatury jest zmieniająca się z czasem ogrzewania twardość/kruchość mięsa, zależna także od jego składu i rozdrobnienia oraz od pH, zawartości wody i siły jonowej środowiska (rys. 7.14).
W licznych produktach tworzą się sieciujące wiązania wynikające z reakcji Maillarda i transamidacji, wiązania izopeptydowe i nowe mostki –S–S– wskutek wymiany z grupami tiolowymi (rys. 7.15).
Rysunek 7.14. Wpływ temperatury i pH na twardość mięsa
Rysunek 7.15. Sieciujące wiązanie ε-N(γ-glutamylo)-lizyloamidowe
Ogrzewanie w zasadowym środowisku może prowadzić do hydrolizy amidów i niektórych wiązań peptydowych, a także do β-eliminacji w resztach aminokwasów i powstawania odpowiednich karboanionów oraz reaktywnej dehydroalaniny (rys. 7.16). W wyniku rekombinacji karboanionów z protonem tworzą się enancjomery L i D. Szybkość racemizacji zależy od właściwości białek i reszt aminokwasów. W reakcji dehydroalaniny z grupą aminową lub tiolową tworzą się wiązania sieciujące (rys. 7.17), a z amoniakiem reszta kwasu diaminopropionowego. W hydrolizatach białka ogrzewanego w środowisku zasadowym można zatem wykryć enancjomery oraz nietypowe aminokwasy (rys. 7.18). Żywność ma na ogół odczyn obojętny lub kwasowy, lecz w nielicznych przypadkach stosuje się środowisko zasadowe, np. przy ekstrakcji białek z różnych surowców oraz inaktywowaniu inhibitorów proteaz i mikotoksyn. Zasadowy odczyn ma także gotowane jajo. Zawartość lizynoalaniny w żywności zależy od pH oraz czasu i temperatury ogrzewania; w gotowanych parówkach, mięsie pieczonego kurczaka, w białkowej części jaja gotowanego 3 min lub 30 min oraz w słodzonym skondensowanym mleku wynosi, odpowiednio, około 50, 110, 140, 370 i 350–550 μg/g.
Rysunek 7.16. Powstawanie dehydroalaniny
Rysunek 7.17. Tworzenie wiązań sieciujących w reakcji z dehydroalaniną
Rysunek 7.18. Nietypowe aminokwasy w hydrolizatach białka ogrzewanego w środowisku zasadowym
Gotowanie, pieczenie, smażenie, duszenie i opiekanie wykonywane zgodnie z zasadami sztuki kulinarnej powoduje wykształcenie się pożądanych sensorycznych cech produktu – zapachu, smaku, barwy i konsystencji m.in. wskutek zmian białek i wytwarzania się lotnych związków zapachowych. Na ogół temperatura wewnętrznych części produktu nie przekracza 100°C, nawet w filecie ryby smażonej 2–3 min w głębokim oleju o temp. 180°C albo w kaczce pieczonej w piekarniku w temperaturze 210°C. Natomiast powierzchniowa warstwa, w dużej mierze odwodniona, jest znacznie gorętsza, co sprzyja powstawaniu licznych wtórnych, barwnych i lotnych produktów reakcji Maillarda. Po odpowiednio długim czasie prowadzi to do strat niezbędnych aminokwasów. Przy sterylizacji konserw wnętrze zawartości puszki osiąga niekiedy nawet temp. 130°C, ale tak wysoką temperaturę utrzymuje się zaledwie kilkadziesiąt sekund, tak, żeby uzyskać zamierzony efekt sterylizacyjny, tzn. zmniejszyć liczbę żywych bakterii o 12 rzędów wielkości, przy minimalnej utracie jakości sensorycznej i wartości żywieniowej produktu. Na ogół przy stosowaniu racjonalnych parametrów obróbki cieplnej ubytek biologicznej wartości białek w różnych produktach jest niewielki, rzędu kilku procent. Pojawiające się w piśmiennictwie informacje o kilkudziesięcioprocentowych stratach odnoszą się zazwyczaj do badań laboratoryjnych, w których próby utrzymuje się kilka godzin w temp. 120–130°C. Takich warunków nie stosuje się jednakże w gastronomii ani w przemyśle żywnościowym.
7.6. Biologiczna rola białek żywności
Białka diety są źródłem aminokwasów uwalnianych w procesach trawienia i wchłanianych w przewodzie pokarmowym. Aminokwasy służą w pierwszym rzędzie jako substrat do syntezy białek organizmu oraz różnych innych związków azotowych pełniących rozliczne funkcje biologiczne. Są one także wykorzystywane w metabolizmie jako materiał do budowy sacharydów i lipidów oraz dostarczają energii w przypadkach, gdy jest ich nadmiar w pokarmie w stosunku do zapotrzebowania jako substratu w syntezach lub gdy w diecie brakuje wystarczającej ilości lipidów i sacharydów.
Wartość odżywcza białka zależy od jego składu aminokwasowego oraz podatności na hydrolizę i wchłonięcie w przewodzie pokarmowym. Podatność białka na trawienie określa się jako strawność. Jej miernikiem jest współczynnik strawności, tzn. stosunek ilości białka wchłoniętego przez organizm do ilości białka w pobranym pokarmie, wyrażony w procentach. Zależy on od rodzaju reszt aminokwasów wchodzących w skład białka, gdyż enzymy trawienne mają specyficzność substratową, a także od dostępności enzymów do wiązań peptydowych wynikającej z konformacji cząsteczek. Oddziaływanie wielu czynników w czasie przechowywania i przetwarzania żywności może powodować denaturację białka, co może odsłonić wiązania peptydowe i zwiększyć strawność. Dalsze przemiany zachodzące np. w wyniku nadmiernego ogrzewania lub reakcji ze składnikami środowiska mogą spowodować zacieśnienie struktury wskutek usieciowania i zmniejszenie strawności białka.
Wartość białek wchłoniętych w przewodzie pokarmowym jest tym większa, im bardziej ich skład aminokwasowy odpowiada zapotrzebowaniu organizmu. Dorosły człowiek nie syntezuje ośmiu niezbędnych aminokwasów (egzogennych) (patrz tab. 7.5), musi je zatem pobierać w pokarmie, a pozostałe, endogenne, wytwarza w procesach metabolicznych z odpowiednich substratów, w tym azotowych. Białka różnych produktów żywnościowych są pełnocenne, jeśli dostarczają wszystkich niezbędnych aminokwasów w pożądanych proporcjach, lub niepełnocenne, gdy ich skład aminokwasowy nie zaspokaja potrzeb człowieka. Na ogół pełnocenne są białka mięśniowe i całego jaja kurzego, gdyż spełniają one z nadmiarem wymagania organizmu, natomiast w białkach pochodzenia roślinnego jest zbyt mało reszt kilku niezbędnych aminokwasów. Człowiek, jedząc chleb z rybą, uzupełnia niedobory składu białek roślinnych nadmiarem niezbędnych aminokwasów białka mięśniowego; dzięki temu zaspokaja potrzeby organizmu, a jednocześnie oszczędza te cenne aminokwasy, wykorzystując je jako materiał budulcowy, a nie energetyczny. Pożądany skład aminokwasowy diety można również uzyskać, jedząc odpowiednie ilości racjonalnie dobranych pokarmów roślinnych, różniących się niedoborami i nadmiarem aminokwasów niezbędnych.
Biologiczną wartość białka ocenia się, porównując jego skład aminokwasowy ze składem wzorca opracowanego przez ekspertów FAO/WHO. Wzorzec ten kilkakrotnie modyfikowano, uwzględniając wnioski wynikające z nowych badań. Na podstawie wyników oznaczeń składu aminokwasowego można obliczyć:
☐ wskaźniki aminokwasów ograniczających CS (ang. chemical score), wskazujące, które aminokwasy i w jakim stopniu ograniczają biologiczną przydatność badanego białka:
gdzie: A i A_(w) – zawartość niezbędnego aminokwasu, odpowiednio, w białku badanym i wzorcu,
☐ lub wskaźnik aminokwasów niezbędnych EAA (ang. essential amino acid index), który jest średnią geometryczną stosunków zawartości aminokwasów niezbędnych w badanym białku i we wzorcu.
Oznaczanie składu aminokwasowego należy obecnie do rutynowych zadań analitycznych. Można więc wskaźniki CS i EAA wykorzystywać do oceny stopnia zniszczenia reszt niezbędnych aminokwasów lub ich związania w nieprzyswajalnych produktach reakcji wskutek obróbki w przemyśle żywnościowym i w przygotowywaniu potraw. W wielu przypadkach wystarczy jednakże oznaczenie aminokwasów szczególnie podatnych na zmiany. Wartość odżywczą białek można również mierzyć, stosując różne testy biologiczne, opisane m.in. w książce pod redakcją Jana Gawęckiego (2010). Tam znajdują się także informacje o aktualnych zaleceniach dotyczących udziału białek w diecie człowieka.
Tabela 4.4. Zawartość wybranych składników mineralnych w niektórych produktach żywnościowych na 100 g pokarmu. Dane pochodzą z bazy danych Departamentu Rolnictwa USA (Dostęp internetowy z dnia 4.05.2017 r.) za wyjątkiem jodu (Haldimann, 2005) oraz krzemu (Farooq i Dietz, 2015). Dane dotyczą surowego mięsa, warzyw i owoców
Ca
P
K
Na
Mg
Fe
F
Si
Zn
Mn
Cu
Se
I
Co jako wit. B₁₂
Nabiał i jaja
mleko 2% tłuszczu
120
92
140
47
11
0,02
3,4
0,14–0,48
0,48
0,014
0,006
2,5
69
0,53
mleko 3,25% tłuszczu
113
84
132
43
10
0,03
bd
0,37
0,004
0,025
3,7
0,45
jogurt zwykły (3,5 g białka, 3,25% tłuszczu)
121
95
155
46
12
0,05
12,0
0,59
0,004
0,009
2,2
67
bd
śmietana 12% tłuszczu
141
71
212
83
10
0,07
bd
bd
0,50
0,016
3,1
bd
0,42
twaróg tłusty
83
159
104
364
8
0,07
31,6
bd
0,40
0,002
0,029
9,7
bd
0,43
ser Gouda
700
546
121
819
29
0,24
bd
bd
3,90
0,011
0,036
14,5
47,3
1,54
masło 82% tłuszczu
24
24
24
11
2
0,02
2,8
bd
0,09
0,004
0,016
1
bd
0,17
jajo kurze
56
198
138
142
12
1,75
1,1
2–4
1,29
0,028
0,072
30,7
162,5
0,89
jajo kurze – białka
7
15
163
166
11
0,08
bd
0,03
bd
bd
bd
21,9
bd
jajo kurze – żółtka
129
390
109
48
5
2,73
bd
2,30
0,055
0,077
56
141,3
1,95
Mięso
wołowina – tusza
8
154
267
59
17
1,83
22,4
0,5–2
3,57
0,013
0,069
18,1
5,9
2,67
wołowina – polędwica
25
177
303
50
20
1,43
bd
3,50
0,012
0,065
21,4
1,10
wołowina – antrykot
9
152
275
64
21
1,96
bd
4,89
0,073
0,073
21,1
1,94
wieprzowina – tusza
19
156
253
42
13
0,69
bd
1,59
0,011
0,055
28,4
5,9
0,61
wieprzowina – polędwica
6
243
393
52
27
0,97
bd
1,87
0,014
0,089
30,3
0,52
wieprzowina – schab
7
226
373
48
26
0,50
bd
1,55
0,007
0,056
33,1
0,53
Drób
kurczak – udka ze skórą
9
155
203
84
19
0,69
bd
bd
1,47
0,016
0,054
18
6,6
0,56
kurczak – skrzydełka ze skórą
11
123
187
84
16
0,46
bd
bd
1,21
0,011
0,034
17,6
0,25
kurczak – pierś bez skóry
5
213
334
45
28
0,37
bd
bd
0,68
0,011
0,037
22,8
0,21
kaczka domowa – średnio
11
203
271
74
19
2,40
bd
bd
1,90
0,019
0,253
13,9
0,40
indyk – pierś ze skórą
13
186
275
79
24
1,20
bd
1,57
0,018
0,074
22,4
0,42
Ryby i owoce morza
dorsz atlantycki
16
203
413
54
32
0,38
bd
0,5–1
0,45
0,015
0,028
33,1
211,2
0,91
łosoś atlantycki
12
200
490
44
29
0,80
bd
0,64
0,016
0,25
36,5
3,18
śledź atlantycki
57
236
327
90
32
1,10
bd
0,99
0,035
0,092
36,5
13,67
karp
41
415
333
49
29
1,24
bd
1,48
0,042
0,057
12,6
1,53
pstrąg tęczowy
67
271
481
31
31
0,70
bd
1,08
0,158
0,109
12,6
4,45
krewetki
64
214
264
119
35
0,52
bd
1,34
0,033
0,391
bd
bd
bd
ostrygi
6
204
297
83
21
3,86
bd
3,59
0,017
0,131
33,8
bd
4,91
Produkty zbożowe
kukurydza – ziarno
2
89
270
15
37
0,52
bd
0,46
0,163
0,054
0,6
bd
0
ryż biały długoziarnisty
28
115
115
5
25
0,80
bd
1,09
1,088
0,220
15,1
bd
0
płatki kukurydziane
5
102
168
729
39
28,9*
bd
4
1,00
0,168
0,198
8,3
bd
5*
mąka pszenna
15
108
107
2
22
1,17
bd
3,04–4,29
0,70
0,682
0,144
33,9
bd
0
chleb pszenny
125
129
141
473
41
3,60
bd
3,5
1,04
1,026
0,148
28,8
37,5
0
chleb żytni
73
125
166
603
40
2,83
51
1,14
0,824
0,186
30,9
0
chleb razowy
161
212
254
455
75
2,47
bd
1,77
2,174
0,227
25,7
0
Rośliny strączkowe
groch zielony
25
108
244
5
33
1,47
bd
bd
1,24
0,410
0,176
1,8
bd
0
fasola biała dojrzała
240
301
1795
16
190
10,44
bd
bd
3,67
1,796
0,984
12,8
bd
0
soja dojrzała
277
704
1797
2
280
15,70
bd
bd
4,89
2,517
1,658
17,8
bd
0
Warzywa
brokuł
47
66
316
33
21
0,73
bd
bd
0,41
0,210
0,049
2,5
4,7
0
kalafior
22
44
299
30
15
0,42
1,0
bd
0,27
0,155
0,039
0,6
0
kapusta biała
47
23
246
18
15
0,56
bd
bd
0,18
0,159
0,023
0,9
0
marchew
33
35
320
69
12
0,30
3,2
17
0,24
0,143
0,045
0,1
0
ogórek
16
24
147
2
13
0,28
1,3
bd
0,20
0,079
0,041
0,3
0
paryka słodka czerwona
7
26
211
4
12
0,43
bd
bd
0,25
0,112
0,017
0,1
0
pomidor
10
24
237
5
11
0,27
2,3
bd
0,17
0,114
0,059
0,0
0
ziemniak ze skórką
12
57
425
6
23
0,81
bd
bd
0,30
0,153
0,110
0,4
1,6
0
Owoce
arbuz
7
11
112
1
10
0,24
1,5
bd
0,10
0,038
0,042
0,4
1,8
0
banan
5
22
358
1
27
0,26
2,2
bd
0,15
0,270
0,078
1,0
0
gruszka
9
12
116
1
7
0,18
2,2
bd
0,1
0,048
0,082
0,1
0
jabłko
6
11
107
1
5
0,12
3,3
bd
0,04
0,035
0,027
0,0
0
śliwka
6
16
157
1
7
0,17
2,0
0,10
0,052
0,057
0,0
0
truskawka
16
24
153
1
13
0,41
4,4
0,14
0,386
0,048
0,4
0
wiśnia
16
15
173
3
9
0,32
bd
0,10
0,112
0,104
0
0
Różne
orzech laskowy
114
290
680
0
163
4,70
bd
0,2–0,6
2,45
6,175
1,725
2,4
21,8
orzech włoski
98
346
441
2
158
2,91
bd
3,09
3,414
1,586
4,9
migdał
269
481
733
1
270
3,71
bd
3,12
2,179
1,031
4,1
kakao
128
734
1524
21
499
13,86
bd
6,81
3,837
3,788
14,3
0
czekolada gorzka
30
51
502
6
31
2,13
bd
0,01
0,000
0,020
0,3
0
czekolada mleczna
189
208
372
79
63
2,35
5,0
2,30
0,471
0,491
4,5
0,75
herbata napar z liści
0
1
21
0
1
0,01
bd
0,81–0,86
0,01
0,219
0,008
0,0
0
Bd – brak danych; * – produkt wzbogacany
4.2. Wapń
4.2.1. Pierwiastek i jego funkcja w organizmie człowieka
Wapń zajmuje piąte miejsce, jeżeli chodzi o rozpowszechnienie pierwiastków w skorupie ziemskiej. Jako dwuwartościowy kation Ca²⁺ wchodzi on w skład licznych minerałów. Organizmy wykorzystują sole wapnia do wytwarzania muszli lub wewnętrznych szkieletów. Muszle mięczaków morskich, takich jak ostrygi czy perłopławy, są w około 95% zbudowane z węglanu wapnia, wykorzystywanego często jako suplement diety.
Spośród wszystkich metali pełniących różne funkcje w organizmie człowieka wapnia jest zdecydowanie najwięcej wagowo. Wynika to z faktu, iż zmodyfikowany hydroksyapatyt –Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ – stanowi główny składnik budulcowy kości. Hydroksyapatyt stanowi do 50% masowych całkowitej masy kości lub około 66% ich suchej masy. W porównaniu do czystego hydroksyapatytu część miejsc w strukturze hydroksyapatytu jest obsadzona anionami fluorkowymi F^(−), węglanowymi oraz wodorofosforanowymi , kationami magnezu Mg²⁺ i sodu Na⁺. Najtwardszą tkanką zawierającą hydroksyapatyt jest szkliwo zębów.
Jako składnik kości wapń pełni funkcję strukturalną i mechaniczną. Zdecydowana większość wapnia w organizmie człowieka, czyli około 99%, pozostaje związana w fazie mineralnej kości w postaci hydroksyapatytu. Pozostały 1% jonów wapnia ulega szybkiej wymianie z wapniem zawartym w płynach ustrojowych. Prawidłowe, całkowite stężenie wapnia w osoczu krwi wynosi 80,5–100,5 mg/dm³, co daje średnie stężenie około 2,4 mmol/dm³. Część jonów wapnia jest związana z białkami – głównie albuminą, natomiast część z fosforanami(V) i cytrynianem. Pozostała część stanowi tzw. wolne jony wapnia lub wapń zjonizowany, który może być wykorzystywany przez komórki. Stężenie wolnych jonów wapnia to około połowa całkowitego stężenia wapnia w osoczu, czyli około 50 mg/dm³.
Wewnątrzkomórkowe stężenie jonów wapnia jest znacznie niższe i waha się pomiędzy 0,0001 mmol/dm³ a 0,001 mmol/dm³. „Wolne” jony wapnia należą do przekaźników drugiego rodzaju, czyli czynników uwalnianych wewnątrz komórki w odpowiedzi na stymulację przez działające zewnątrzkomórkowo przekaźniki pierwszego rodzaju. Do przekaźników pierwszego rodzaju zalicza się hormony oraz neurotransmitery, natomiast przekaźnikami drugiego rodzaju są cykliczne nukleotydy cAMP, CGMP, diacyloglicerol, trifisforan inozytolu i jony wapnia. Stężenie jonów wapnia wewnątrz komórek jest regulowane za pomocą zależnych od napięcia transbłonowych kanałów wapniowych oraz aktywności innego transbłonowego białka, pompy wapniowej (Ca²⁺/ATP-azy). Ważny element pośredniczący w uruchamianiu procesów komórkowych na skutek zmiany stężenia jonów wapnia stanowi kalmodulina. To niewielkie białko na skutek związania kilku jonów wapnia całkowicie zmienia trójwymiarową strukturę i w stanie wysycenia wapniem oddziałuje z różnymi enzymami, zmieniając ich aktywność. Jako pośredniki drugiego rodzaju jony wapnia stymulują skurcze mięśni, w tym pracę serca, przewodzenie impulsów nerwowych od komórki do komórki, wzrost komórek. Wapń jest również niezbędny dla prawidłowego krzepnięcia krwi poprzez stymulowanie uwalniania tromboplastyny z płytek krwi.
Utrzymywanie poprawnego fizjologicznie, wąskiego zakresu stężeń wapnia w osoczu krwi jest niezwykle krytyczne dla funkcjonowania organizmu człowieka. Homeostaza stężenia wapnia jest regulowana przez układ hormonalny, transbłonowe mechanizmy transportu jonów wapnia i mechanizmy działające na zasadzie sprzężenia zwrotnego w których uczestniczą metabolity witaminy D₃ – przede wszystkim kalcytriol. Jakiekolwiek zakłócenia skomplikowanego systemu regulacji prowadzą do hipokalcemii lub hiperkalcemii, stanów jednakowo niebezpiecznych, ponieważ wapń wpływa na tak wiele procesów fizjologicznych. Częstokroć nie mają one jednak związku z podażą wapnia w pokarmach, a są związane z niedostateczną podażą witaminy D₃ lub obecnością innych stanów chorobowych, np. nowotworów kości (Buchowski, 2015).
Kości oprócz funkcji mechanicznych stanowią jednocześnie rezerwę wapnia dla innych potrzeb organizmu. Niedostateczny dowóz tego pierwiastka w diecie skutkuje obniżeniem masy kości lub jej niewystarczającym przyrostem – w odniesieniu do genetycznego programu realizowanego przez indywidualne organizmy (Heaney, 2003). Jeżeli pokarm nie dostarczy odpowiednich ilości wapnia, organizm uzupełni jego stężenie w osoczu, pobierając wapń z kości, co może wywołać krzywicę. Choroba ta występuje przede wszystkim u małych dzieci w związku z ich zwiększonym zapotrzebowaniem na wapń i witaminę D₃. Poza niedoborami pokarmowymi wapnia, występowanie tej choroby jest ściśle związane z niedoborem witaminy D₃ regulującej wchłanianie wapnia w jelitach Niedobór witaminy D₃ jest najczęstszą przyczyną występowania krzywicy u dzieci w krajach rozwiniętych. Niskie stężenia witaminy D₃ korelują również z występowaniem osteoporozy – choroby szkieletu ludzi starszych, która objawia się m.in. zwiększoną łamliwością kości.
4.2.2. Związki wapnia i ich wchłanianie w układzie pokarmowym – wpływ składników towarzyszących w żywności
Pomimo obiegowej opinii, iż dobra rozpuszczalność soli w wodzie zwiększa biodostępność wapnia dowiedziono, iż wchłanianie wapnie nie jest liniowo skorelowane z rozpuszczalnością jego związków. Stwierdzono również, iż absorpcja wapnia zależy głównie od zawartych w żywności składników towarzyszących (Heaney i wsp., 1990).
Wapń jest wchłaniany w jelitach – głównie w dwunastnicy i jelicie czczym – na drodze dyfuzji biernej, odbywającej się zgodnie z gradientem stężeń, lub transportu aktywnego przez błony śluzowe jelit. Transport aktywny jest regulowany przez metabolit witaminy D₃ (kalcytriol) i stanowi główny sposób absorpcji wapnia przy niskim i umiarkowanym poziomie spożycia. Kalcytriol wiąże się z receptorem kalcytriolu komórek nabłonka jelitowego (VDR), kompleks ten dostaje się do jądra komórkowego, gdzie działa jako czynnik transkrypcyjny aktywujący ekspresję genu kodującego białko transportujące wapń przez błony śluzowe. Wzrost poziomu białka transportującego zwiększa absorpcję wapnia przez błony śluzowe jelit do krwi. Transportowi kationów musi towarzyszyć transport odpowiednich przeciwjonów, głównie nieorganicznych fosforanów(V), dlatego kalcytriol stymuluje również wchłanianie fosforanów(V) w jelitach.
Sole wapnia rozpuszczają się zdecydowanie lepiej w kwaśnym soku żołądkowym, jednak po zobojętnieniu treści pokarmowych w jelicie do pewnego stopnia strącają się ponownie. Zmniejszenie kwasowości soku żołądkowego może osłabiać późniejszą absorpcję wapnia w jelitach. Interakcje wapnia z innymi składnikami żywności w znacznym stopniu modyfikują jego wchłanianie. Do składników pokarmowych ułatwiających wchłanianie wapnia należy laktoza i odpowiednie stężenie fosforanów(V), natomiast obecność szczawianów, zbyt dużej ilości błonnika i nadmiernych ilości fosforanów(V) hamuje absorpcję tego pierwiastka.
Ogólnie wchłanianie suplementów wapnia, a zwłaszcza tych, które są trudno rozpuszczalne w wodzie, jest znacznie lepsze, jeżeli są przyjmowane z posiłkiem. Być może jest to związane ze stymulowaniem produkcji soku żołądkowego, umożliwiającego dyspersję i rozpuszczanie soli wapnia (Buchowski, 2015).
4.2.3. Podstawowe źródła wapnia w żywności i jego suplementowanie
Zalecane dzienne spożycie (ZDS) wapnia wynosi od 800 do 1000 mg dla osób dorosłych oraz około 1200 mg dla dzieci i osób starszych. Przyjmuje się jednocześnie, że zawartość wapnia w diecie nie powinna przekraczać 2000–2500 mg dziennie ze względu na możliwe zaburzenia we wchłanianiu cynku i żelaza, zwiększone ryzyko powstawania kamieni nerkowych i zwapnienia naczyń krwionośnych (Buchowski, 2015). Znakomitym źródłem wapnia w diecie są przetwory mleczne: mleko, jogurt, ser i produkty, do których mleko zostało dodane w procesie wytwarzania, np. ciasto drożdżowe. W krajach rozwiniętych produkty nabiałowe pokrywają zwykle około 70% dziennego zapotrzebowania na wapń. Tylko nieliczne gatunki warzyw o zielonych liściach są dobrym źródłem wapnia; można tu wymienić jarmuż, szpinak czy kapustę pekińską. Wapń znajduje się również w suszonych owocach, mięsie, rybach i drobiu. Około 6–7% ZDS jest zaspokajane przez picie wody, przede wszystkim mineralnej (Guéguen i Pointillart, 2000). Mleko dostarcza dużych ilości wapnia i dobra biodostępność wapnia w produktach mlecznych nie jest kwestionowana. Nie zawsze jednak konsumpcja odpowiednich ilości mleka i przetworów mlecznych jest akceptowana przez indywidualne jednostki. Wynika to głównie z nadmiernej kaloryczności produktów mlecznych lub nietolerancji laktozy. Istnieje szereg opracowań wskazujących na to, iż równie dobrym źródłem wapnia jak mleko mogą być wody mineralne bogate w ten pierwiastek. Ułamek wapnia absorbowanego z wód mineralnych jest zbliżony do ułamka absorbowanego z mleka, a obecne w wodzie mineralnej aniony mają jedynie nieznaczny wpływ na jego biodostępność (Ekmekcioglu, 2000).
Ze względu na znaczne zapotrzebowanie na wapń lekarze często zalecają jego suplementowanie. Wydaje się, że dodatkowe suplementowanie wapnia ma korzystny wpływ na stan kośćca dzieci, młodych ludzi i kobiet w okresie przekwitania. W krajach rozwiniętych często występuje niedobór witaminy D₃, odgrywającej kluczową rolę w aktywnym transporcie wapnia do krwi i niezbędne jest jej podawanie. Dotyczy to szczególnie miesięcy zimowych w krajach położonych na szerokościach geograficznych, gdzie dzień jest krótki. Wapń najczęściej jest suplementowany w formie najtańszych związków: węglanu oraz cytrynianu. W celu osiągnięcia lepszej efektywności wchłaniania, węglan wapnia należy przyjmować podczas posiłku. Rzadziej stosuje się mleczan i glukonian wapnia. Przyjmuje się, że maksymalna jednorazowa dawka wapnia nie powinna przekraczać 500 mg w przeliczeniu na pierwiastkowy wapń (Straub, 2007). Do żywności wzbogacanej w wapń w procesie produkcji należą m.in. płatki śniadaniowe, sok pomarańczowy, chleb i ciastka.
Co pewien czas pojawiają się w prasie naukowej doniesienia, iż pomimo dobrej absorpcji wapnia w postaci suplementów, mniejsze ryzyko rozwinięcia osteoporozy występuje u ludzi, u których zapewniony był wystarczający dowóz wapnia wraz z żywnością.
4.3. Fosfor
4.3.1. Funkcje w organizmie człowieka
Fosfor jest makroelementem jednakowo niezbędnym dla organizmów roślinnych i zwierzęcych. Zawartość fosforu w organizmie człowieka podana w tabeli 4.1 wskazuje na to, iż pierwiastek ten jest równie niezbędny do funkcjonowania organizmu ludzkiego. Przede wszystkim nieorganiczny związek fosforu, jakim jest hydroksyapatyt, stanowi główny składnik kości i zębów (por. p. 4.2.1). Około 85% całkowitego fosforu w ciele człowieka jest zmagazynowane w tkance kostnej. W osoczu krwi fosfor występuje w pewnych ilościach jako niezwiązane jony ortofosforanowe(V) , rzadziej pirofosforanowe(V) . Wolne jony ortofosforanowe(V) są określane w podręcznikach biologii i biochemii jako fosforan nieorganiczny i oznaczane symbolem P_(i) (pirofosforany oznaczane są jako PP_(i)). W osoczu krwi, którego pH jest ściśle kontrolowane i utrzymywane na poziomie 7,4, jony fosforanowe występują w postaci mieszaniny diwodorofosforanu(V) i monowodorofosforanu(V):
Poza układem kostnym fosforany najczęściej występują w postaci estrów fosforanowych: mono-, di- i trifosforanów nukleozydów, a także kwasów nukleinowych DNA i RNA. Większość koenzymów to estry kwasu fosforowego(V) lub pirofosforowego(V). Spośród fosforanów nukleozydów najliczniej w organizmie jest reprezentowany adenozynotrifisforan (ATP, rys. 4.1) i adenozynodifosforan (ADP). Wiązania fosfoestrowe obecne w ATP i ADP są często określane jako „wysokoenergetyczne”, ponieważ reakcje z jego udziałem są ważnymi sposobami przekazywania energii w obrębie komórek. Określenie to nie jest jednak zbyt ścisłe – wręcz przeciwnie, wiązanie fosfoestrowe ma niezbyt wielką energię i w wyniku jego zerwania, a następnie utworzenia innych wiązań o wyższej energii następuje stabilizacja układu reakcyjnego. Entalpie swobodne obu zapisanych poniżej reakcji dysocjacji:
ATP ADP + P_(i)
ATP AMP + PP_(i)
są silnie ujemne, a zadaniem organizmu jest utrzymywanie stosunku ATP/ADP dalekiego od położenia stanu równowagi tych reakcji, co odbywa się kosztem energii pozyskiwanej z żywności (zwierzęta) lub światła (rośliny). Reakcje fosforylacji i defosforylacji białek z udziałem ATP/ADP są podstawowym sposobem regulacji przepływu energii swobodnej wewnątrz komórek, czyli regulacji wewnątrzkomórkowych procesów metabolicznych. Organizm przeciętnego dorosłego człowieka zużywa dziennie około 200 kg ATP, co oznacza, że wynosząca około 100–200 g pula ATP w ludzkim ciele jest ponad 1000 razy przetwarzana w ciągu dnia (Brown i wsp., 2006).
Rysunek 4.1. Adenozynotrifosforan ATP w postaci soli z magnezem (Mg-ATP)
Niedobór fosforu jest rzadki u ludzi, bywa natomiast obserwowany u przeżuwaczy. Objawami tego deficytu są utrata apetytu oraz łaknienie spaczone, które w tym wypadku oznacza występowanie apetytu na przedmioty takie, jak drewno, ubrania czy kości.
4.3.2. Wchłanianie związków fosforu z żywności w przewodzie pokarmowym i jego transport w obrębie organizmu człowieka
Fosforany związane z białkiem są określane w literaturze jako „fosforany organiczne”, chociaż jest to niezbyt zgodne z nomenklaturą chemiczną, w której za organiczne związki fosforu uznaje się związki zawierające wiązanie fosfor –węgiel. Tutaj będą one nazywane fosforanami pochodzenia organicznego. Zatem fosforany pochodzenia organicznego ulegają hydrolizie w przewodzie pokarmowym i są absorbowane w postaci nieorganicznych jonów fosforanowych. Stopień absorpcji zależy od stopnia strawienia pokarmu, uaktywnienia receptorów kalcytriolu w błonie śluzowej (por. p. 4.2.2) oraz obecności w trawionym pokarmie substancji wiążących jony fosforanowe, takich jak jony glinu czy kwas nikotynowy. Zwykle mieści się on w przedziale od 30 do 60% (Noori i wsp., 2010).
Wymiana jonów fosforanowych pomiędzy płynami zewnątrzkomórkowymi a kośćcem jest konsekwencją homeostazy jonów wapnia. Uwalnianie lub wiązanie jonów fosforanowych przez kości odbywa się w tym samym kierunku, co transport jonów wapnia. Uważa się powszechnie, iż przemieszczanie jonów fosforanowych do wnętrza komórek odbywa się na drodze transportu biernego, zgodnie z gradientem stężeń.7 Białka Zdzisław E. Sikorski
7.5. Zmiany białek zachodzące w czasie obróbki cieplnej
W przetwórstwie i w przygotowywaniu potraw ogrzewa się żywność celem:
☐ zabezpieczenia przed zepsuciem;
☐ zniszczenia patogennych drobnoustrojów, pasożytów oraz składników toksycznych lub antyżywieniowych;
☐ stworzenia optymalnych warunków do przebiegu pożądanych reakcji chemicznych lub enzymatycznych;
☐ wykształcenia oczekiwanych cech sensorycznych;
☐ odparowania wody i usunięcia niepożądanych, lotnych związków;
☐ zwiększenia strawności niektórych składników;
☐ zwiększenia szybkości wymiany masy i ciepła;
☐ wydzielenia określonych frakcji.
Nawet jeśli celem jest wywołanie pożądanych zmian składników sacharydowych albo lipidowych, to „przy okazji” wzrost temperatury wpływa również, pozytywnie lub negatywnie, na stan białek zawartych w żywności. Skutki zależą od parametrów ogrzewania – czasu, temperatury oraz szybkości wymiany ciepła, od składu i stanu ogrzewanego materiału, a także od warunków środowiska, w tym dostępności powietrza, reaktywnych form tlenu i wolnych rodników, odczynu, siły jonowej oraz aktywności enzymów.
Podstawowym efektem ogrzewania jest zwiększenie szybkości reakcji chemicznych i biochemicznych zgodnie z prawem Arrheniusa. W przypadku przemian biochemicznych wzrost szybkości katalizowanych reakcji trwa tylko do momentu, w którym zanika aktywność enzymu wskutek denaturacji cieplnej.
Ogrzewanie stwarza w przetwórstwie wielu surowców optymalne warunki do działania określonych enzymów, jak np. w zacieraniu słodu w browarze stosowanie tzw. przerwy białkowej w temperaturze ok. 53°C i przerw cukrowych w temperaturze 63 i 75°C. W innych przypadkach konieczne jest zniszczenie niepożądanych enzymów, jak lipoksygenazy, tioglukozydazy, lipaz i niektórych proteaz. Bardzo często celem jest inaktywacja białkowych toksyn drobnoustrojów, inhibitorów enzymów, np. inhibitorów proteinaz w nasionach roślin strączkowych, oraz alergennych białek.
Ogrzewanie bardzo istotnie zmienia reologiczne właściwości mięsa i ryb. Poszczególne białka mięśniowe denaturują w różnej temperaturze. Większość białek globularnych denaturuje i koaguluje w temp. 40–60°C, natomiast białka fibrylarne miofibryli rozfałdowują się, począwszy od temp. 30–32°C, rozfałdowane cząsteczki asocjują w temp. 36–40°C, a w temp. 45–50°C żelują. Kolagen mięsa denaturuje w temp. 53–65°C i się kurczy. Jeśli jego struktura nie jest silnie usieciowana wiązaniami kowalencyjnymi, dalsze ogrzewanie powoduje jego rozpuszczenie i w temp. ok. 80°C utworzenie żelatyny. Zatem wskutek rozfałdowania cząsteczek oraz rozpadu istniejących i tworzenia nowych wiązań sieciujących, a także termicznej hydrolizy łańcuchów polipeptydowych następuje skurcz włókien lub zanik struktury fibrylarnej, zwiększenie rozpuszczalności składników i żelowanie, a także wyparowanie oraz wyciek części wody. Ubytek wody zależy od rodzaju i przygotowania mięsa czy ryby do obróbki cieplnej i zwiększa się ze wzrostem temperatury w mięsie. Straty wody w wyniku parowania i wycieku sięgają od kilkunastu procent do ok. 40% pierwotnej masy surowca i zależą od kwasowości mięsa – ze wzrostem pH zmniejsza się ilość wycieku cieplnego. Wynikiem tych przemian zachodzących w różnych zakresach temperatury jest zmieniająca się z czasem ogrzewania twardość/kruchość mięsa, zależna także od jego składu i rozdrobnienia oraz od pH, zawartości wody i siły jonowej środowiska (rys. 7.14).
W licznych produktach tworzą się sieciujące wiązania wynikające z reakcji Maillarda i transamidacji, wiązania izopeptydowe i nowe mostki –S–S– wskutek wymiany z grupami tiolowymi (rys. 7.15).
Rysunek 7.14. Wpływ temperatury i pH na twardość mięsa
Rysunek 7.15. Sieciujące wiązanie ε-N(γ-glutamylo)-lizyloamidowe
Ogrzewanie w zasadowym środowisku może prowadzić do hydrolizy amidów i niektórych wiązań peptydowych, a także do β-eliminacji w resztach aminokwasów i powstawania odpowiednich karboanionów oraz reaktywnej dehydroalaniny (rys. 7.16). W wyniku rekombinacji karboanionów z protonem tworzą się enancjomery L i D. Szybkość racemizacji zależy od właściwości białek i reszt aminokwasów. W reakcji dehydroalaniny z grupą aminową lub tiolową tworzą się wiązania sieciujące (rys. 7.17), a z amoniakiem reszta kwasu diaminopropionowego. W hydrolizatach białka ogrzewanego w środowisku zasadowym można zatem wykryć enancjomery oraz nietypowe aminokwasy (rys. 7.18). Żywność ma na ogół odczyn obojętny lub kwasowy, lecz w nielicznych przypadkach stosuje się środowisko zasadowe, np. przy ekstrakcji białek z różnych surowców oraz inaktywowaniu inhibitorów proteaz i mikotoksyn. Zasadowy odczyn ma także gotowane jajo. Zawartość lizynoalaniny w żywności zależy od pH oraz czasu i temperatury ogrzewania; w gotowanych parówkach, mięsie pieczonego kurczaka, w białkowej części jaja gotowanego 3 min lub 30 min oraz w słodzonym skondensowanym mleku wynosi, odpowiednio, około 50, 110, 140, 370 i 350–550 μg/g.
Rysunek 7.16. Powstawanie dehydroalaniny
Rysunek 7.17. Tworzenie wiązań sieciujących w reakcji z dehydroalaniną
Rysunek 7.18. Nietypowe aminokwasy w hydrolizatach białka ogrzewanego w środowisku zasadowym
Gotowanie, pieczenie, smażenie, duszenie i opiekanie wykonywane zgodnie z zasadami sztuki kulinarnej powoduje wykształcenie się pożądanych sensorycznych cech produktu – zapachu, smaku, barwy i konsystencji m.in. wskutek zmian białek i wytwarzania się lotnych związków zapachowych. Na ogół temperatura wewnętrznych części produktu nie przekracza 100°C, nawet w filecie ryby smażonej 2–3 min w głębokim oleju o temp. 180°C albo w kaczce pieczonej w piekarniku w temperaturze 210°C. Natomiast powierzchniowa warstwa, w dużej mierze odwodniona, jest znacznie gorętsza, co sprzyja powstawaniu licznych wtórnych, barwnych i lotnych produktów reakcji Maillarda. Po odpowiednio długim czasie prowadzi to do strat niezbędnych aminokwasów. Przy sterylizacji konserw wnętrze zawartości puszki osiąga niekiedy nawet temp. 130°C, ale tak wysoką temperaturę utrzymuje się zaledwie kilkadziesiąt sekund, tak, żeby uzyskać zamierzony efekt sterylizacyjny, tzn. zmniejszyć liczbę żywych bakterii o 12 rzędów wielkości, przy minimalnej utracie jakości sensorycznej i wartości żywieniowej produktu. Na ogół przy stosowaniu racjonalnych parametrów obróbki cieplnej ubytek biologicznej wartości białek w różnych produktach jest niewielki, rzędu kilku procent. Pojawiające się w piśmiennictwie informacje o kilkudziesięcioprocentowych stratach odnoszą się zazwyczaj do badań laboratoryjnych, w których próby utrzymuje się kilka godzin w temp. 120–130°C. Takich warunków nie stosuje się jednakże w gastronomii ani w przemyśle żywnościowym.
7.6. Biologiczna rola białek żywności
Białka diety są źródłem aminokwasów uwalnianych w procesach trawienia i wchłanianych w przewodzie pokarmowym. Aminokwasy służą w pierwszym rzędzie jako substrat do syntezy białek organizmu oraz różnych innych związków azotowych pełniących rozliczne funkcje biologiczne. Są one także wykorzystywane w metabolizmie jako materiał do budowy sacharydów i lipidów oraz dostarczają energii w przypadkach, gdy jest ich nadmiar w pokarmie w stosunku do zapotrzebowania jako substratu w syntezach lub gdy w diecie brakuje wystarczającej ilości lipidów i sacharydów.
Wartość odżywcza białka zależy od jego składu aminokwasowego oraz podatności na hydrolizę i wchłonięcie w przewodzie pokarmowym. Podatność białka na trawienie określa się jako strawność. Jej miernikiem jest współczynnik strawności, tzn. stosunek ilości białka wchłoniętego przez organizm do ilości białka w pobranym pokarmie, wyrażony w procentach. Zależy on od rodzaju reszt aminokwasów wchodzących w skład białka, gdyż enzymy trawienne mają specyficzność substratową, a także od dostępności enzymów do wiązań peptydowych wynikającej z konformacji cząsteczek. Oddziaływanie wielu czynników w czasie przechowywania i przetwarzania żywności może powodować denaturację białka, co może odsłonić wiązania peptydowe i zwiększyć strawność. Dalsze przemiany zachodzące np. w wyniku nadmiernego ogrzewania lub reakcji ze składnikami środowiska mogą spowodować zacieśnienie struktury wskutek usieciowania i zmniejszenie strawności białka.
Wartość białek wchłoniętych w przewodzie pokarmowym jest tym większa, im bardziej ich skład aminokwasowy odpowiada zapotrzebowaniu organizmu. Dorosły człowiek nie syntezuje ośmiu niezbędnych aminokwasów (egzogennych) (patrz tab. 7.5), musi je zatem pobierać w pokarmie, a pozostałe, endogenne, wytwarza w procesach metabolicznych z odpowiednich substratów, w tym azotowych. Białka różnych produktów żywnościowych są pełnocenne, jeśli dostarczają wszystkich niezbędnych aminokwasów w pożądanych proporcjach, lub niepełnocenne, gdy ich skład aminokwasowy nie zaspokaja potrzeb człowieka. Na ogół pełnocenne są białka mięśniowe i całego jaja kurzego, gdyż spełniają one z nadmiarem wymagania organizmu, natomiast w białkach pochodzenia roślinnego jest zbyt mało reszt kilku niezbędnych aminokwasów. Człowiek, jedząc chleb z rybą, uzupełnia niedobory składu białek roślinnych nadmiarem niezbędnych aminokwasów białka mięśniowego; dzięki temu zaspokaja potrzeby organizmu, a jednocześnie oszczędza te cenne aminokwasy, wykorzystując je jako materiał budulcowy, a nie energetyczny. Pożądany skład aminokwasowy diety można również uzyskać, jedząc odpowiednie ilości racjonalnie dobranych pokarmów roślinnych, różniących się niedoborami i nadmiarem aminokwasów niezbędnych.
Biologiczną wartość białka ocenia się, porównując jego skład aminokwasowy ze składem wzorca opracowanego przez ekspertów FAO/WHO. Wzorzec ten kilkakrotnie modyfikowano, uwzględniając wnioski wynikające z nowych badań. Na podstawie wyników oznaczeń składu aminokwasowego można obliczyć:
☐ wskaźniki aminokwasów ograniczających CS (ang. chemical score), wskazujące, które aminokwasy i w jakim stopniu ograniczają biologiczną przydatność badanego białka:
gdzie: A i A_(w) – zawartość niezbędnego aminokwasu, odpowiednio, w białku badanym i wzorcu,
☐ lub wskaźnik aminokwasów niezbędnych EAA (ang. essential amino acid index), który jest średnią geometryczną stosunków zawartości aminokwasów niezbędnych w badanym białku i we wzorcu.
Oznaczanie składu aminokwasowego należy obecnie do rutynowych zadań analitycznych. Można więc wskaźniki CS i EAA wykorzystywać do oceny stopnia zniszczenia reszt niezbędnych aminokwasów lub ich związania w nieprzyswajalnych produktach reakcji wskutek obróbki w przemyśle żywnościowym i w przygotowywaniu potraw. W wielu przypadkach wystarczy jednakże oznaczenie aminokwasów szczególnie podatnych na zmiany. Wartość odżywczą białek można również mierzyć, stosując różne testy biologiczne, opisane m.in. w książce pod redakcją Jana Gawęckiego (2010). Tam znajdują się także informacje o aktualnych zaleceniach dotyczących udziału białek w diecie człowieka.
więcej..
