bromatologija ukupno v 1
DESCRIPTION
foodTRANSCRIPT
UNIVERZITET U BIHAĆU
Visoka medicinska škola
BROMATOLOGIJAInterna skripta
Izabrana poglavlja
Prof. dr. sc. Ibrahim Mujić
ZNAČENJE I ULOGA PREHRANE
Prehrana je značajan faktor okoline čiji se utjecaj na zdravlje očituje tijekom
čitavog života pojedinca.
Hrana osigurava energiju potrebnu za rast, tjelesnu aktivnost i ostale
tjelesne funkcije, pruža nam hranjive i zaštitne tvari.
Razumna prehrana u suvremenoj civilizaciji nije samo osnovni uvjet
preživljavanja, odgovarajuće intelektualne i radne sposobnosti.
Hrana je jedan od činitelja socijalnog i društvenog statusa, individualnog i
kolektivnog ponašanja, zdravlja i načina života.
Upotrebljava li se umjereno, razborito i razumno, hrana je najbolje jamstvo
otpornosti organizma prema bolestima i nepovoljnim uvjetima okoline.
Ako se upotrebljava manje razumno, preobilno, jednolično ili nedovoljno,
može postati izvorom preopterećenosti ili trovanja organizma, uzrokom
različitih "civilizacijskih" bolesti ili neotpornosti organizma prema bolestima i
tegobama suvremenog života.
Hrana može postati pomodarstvo, sedativ, stimulans, predmet uživanja ili
mistifikacije osnovnih životnih potreba, načina života, odnosa prema radu,
okolini i sl.
Uzroci bolesti, pa time i njihovo sprečavanje, kriju se u našim nasljednim
osobinama i navikama prehrane i načina života, te u okolini.
Hrana koju svakodnevno konzumiramo sadrži specifične kemijske
sastojke od kojih su neki poznati i dobro kvantificirani, a moguće ih je svrstati
u nekoliko skupina:
▪ glavne energetske tvari,
▪ esencijalne prehrambene tvari,
▪ prehrambeni aditivi,
▪ prirodni toksini, kemijski kontaminanti,
▪ foksini uslijed mikrobiološke kontaminacije,
▪ kemijski spojevi koji nastaju tijekom pripreme i prerade namirnica.
Prema Zakonu o hrani objavljenom u Narodnim novinama br. 117/03., Hrana
je:svaka tvar ili proizvod koji je prerađen, poluprerađen ili neprerađen, a
1
namjenjen je ljudskoj konzumaciji ili se može očekivati da će ga ljudi
konzumirati.
Pojam hrane: razna pića, gazirana pića, žvakaću gumu, prehrambene
aditive i bilo koju drugu tvar koja se namjerno ugrađuje u hranu radi
poboljšanja njenih svojstava.
Hrana je i voda: za opskrbu pučanstva kao voda za piće, ona koja se koristi
i/ili ugrađuje u hranu prilikom njene obrade; mineralna voda, stolna voda i
izvorska voda.
Usvojene vrijednosti i kriterije za odabir hrane čovjek je evolucijom izgubio,
tako da danas odabire onu hranu koju voli, a ne hranu koja zadovoljava
njegove potrebe na energiji i hranjivim tvarima.
Zbog sve veće ponude različitih namirnica na tržištu, prehrana je postala
više ili manje kvalitetna i raznolika.
EVOLUCIJA PREHRANE
Evolucija ljudske prehrane bila je oblikovana klimom, tlom, kulturom i drugim
strukturama života.
Možemo razlikovati tri različita osnovna tipa prehrane kroz ljudsku evoluciju:
1. sakupljač - lovac,
2. poljoprivrednik,
3. urbano-industrijski.
1. tip: sakupljač - lovac
▪ preživljavali sakupljajući plodove, hvatajući divljač i morsku hranu,
▪ sol, šećer i masti koristili najčešće za konzerviranje hrane u doba
nedostatka hrane ili migracija plemena,
▪ nedostatak soli u prehrani, evolucijski natjeran organizam na
ekstrahiranje, apsorpciju i reciklaciju natrija iz hrane.
2. tip: poljoprivrednik
▪ razvoj poljodjelstva različit (klima, kultura naroda),
▪ kultivacija različitih žitarica omogućila razvoj tržišta i gradova,
▪ lov divljači zamijenjen uzgojem peradi i domaćih životinja,
2
▪ meso samo u prigodnim slučajevima, osim u bogatih i onih uz obalu
(morski plodovi),
▪ unos alkogola i tjelovježba (sezonski) ovisi o agrarnom stilu života,
▪ kraći životni vijek (infekcije, nesreće...).
3. tip: urbano-industrijski
▪ kao posljedica industrijske revolucije, nagla promjena prehrane, osobito
u sjevernoj Americi i Europi,
▪ jačanjem i razvojem poljoprivredne i prehrambene industrije dolazi do
razvoja novih proizvoda (slastice, pekarstvo, mesni ili mliječni proizvodi),
▪ dolazi do masovne proizvodnje postojećih proizvoda iz domaćinstva
(marmelada, čokolada, sirevi, kobasice, konzervirani proizvodi...),
▪ započinje porast konzumacije masti (meso, mliječni proizvodi, slastice,
margarin...).
Upoznavanje kemijskog sastava hrane krenulo je preko utvrđivanja njenih
fizikalno-kemijskih promjena u 18. st. (fermentacija) i izolacijom kemijskih tvari
iz nje.
Veća količina znanja o hrani i prehrani počela je tek početkom 20. st., kad su
bile otežane prilike u svijetu (1. i 2. svjetski rat) — razvoj i nastanak novih
proizvoda, povećanje njihovog broja, pronalazak načina i uvjeta za čuvanje
trajnosti proizvoda kako bi se održala kakvoća i prehramebena vrijednost.
Počeci čuvanja hrane od kvarenja datira od prije 2000 godina (Epikur,
začinjeni sir).
Od 1810. počinje nagli razvoj patenata i otkrića u vezi konzerviranja i zaštite
hrane.
U današnje vrijeme proizvodnja hrane ne može se zamisliti bez aditiva i
konzervansa.
Hrana u suvremenom svijetu postaje sve više roba kao i svaka druga, ali ipak
različita zbog zahtjeva zdravstvene ispravnosti, pokvarljivosti i osjetljivosti u
prometu namirnicama.
Zato su potrebni zakonski propisi, čijim poznavanjem, kao i poznavanjem
proizvođača prehrambenih proizvoda određujemo kakvoću prehrambenog
proizvoda i predmeta opće uporabe.
3
Republika Hrvatska ima svoje temeljne zakone važne za poznavanje
prehrambenih proizvoda i predmeta opće uporabe, iz kojih se izvode ostali
zakoni, pravilnici, propisi, odluke, rješenja i drugi propisi o zdravstvenoj
ispravnosti i kakvoći namirnica.
Znanstvena i stručna područja zanimanja stručnjaka za poznavanje i
proučavanje prehrambenih proizvoda.
Znanost o prehrani:
- industrijska proizvodnja hrane,
- prehrambena tehnologija,
- umijeće kuhanja,
- skladištenje namirnica,
- ekonomija i marketing,
- molekularna biologija,
- iziologija,
- biokemija hrane,
- dijetetika,
- sociologija i psihologija prehrane,
- higijena i toksikologija prehrane,
- mikrobiologija hrane.
Zašto se hranimo onako kako se hranimo?
Naš svakodnevni izbor namirnica i način prehrane može imati određene
učinke na zdravlje, pa kvaliteta hrane predstavlja jedan od problema javnog
zdravstva.
Utvrđivanje prioriteta u promjeni prehrambenih navika stanovništva,
značajno pridonosi boljem razumijevanju čimbenika koji utječu na izbor
namirnica.
Na izbor namirnica i jela, kao i na svako složeno ljudsko ponašanje može
utjecati niz različitih čimbenika.
Iako prehranu svakako reguliraju glad i sitost, ono što jedemo nije određeno
isključivo fiziološkim i hranjivim potrebama.
Ostali čimbenici koji mogu utjecati na izbor namirnica i jela su:
▪ osobni izbor (senzorska svojstva hrane),
▪ tradicija ili stečeno ponašanje (obitelj, okolina, nasljedstvo),
4
▪ socijalni pritisak (okolina koja nudi 1 tip prehrane),
▪ dostupnost (tip hrane koja je pri ruci i može se odmah konzumirati,
▪ komoditet (nedostatak vremena da bi se hrana pripremila),
▪ ekonomski uvjeti (ograničena sredstva),
▪ prehrambena vrijednost hrane (kada se misli da je neka hranjiva tvar
potrebna organizmu).
Uravnotežena prehrana:
▪ preporuke (znanost i alternativa),
▪ svjetonazor (duhovnost i komunikacija),
▪ kakvoća života (aktivnost, sadržaj),
▪ okolina (otuđenost i onečišćenost),
▪ genetika (nasljedne osobine),
▪ navike (dobre, loše).
Ovi čimbenici međusobno povezani utječu jedan na drugi.
Prehrana i zdravlje:
▪ proizvodnja i potrošnja hrane,
▪ kupovna moć populacije,
▪ onečišćenje okoliša,
▪ struktura potrošača,
▪ zakonski propisi, nadzor i kontrola,
▪ međunarodno okruženje,
▪ zdravstveno prosvjećivanje (publikacije, edukacije, mediji).
HRANJIVOST NAMIRNICA
Prehrambena vrijednost namirnica s obzirom na udjel bjelančevina, vitamina
i minerala u odnosu na energetsku vrijednost namirnice, uz zadovoljenje
kriterija okusa i zasitnosti.
Hranjive tvari su tvari koje organizam dobije iz hrane i koristi za rast, razvoj
i održavanje organizma.
Esencijalne hranjive tvari su one tvari koje organizam nije u stanju sam
proizvest, već ih je potrebno hranom unijeti u organizam.
5
Svaka namirnica treba osigurati potrebne hranjive tvari koje moraju
zadovoljiti 3 osnovne funkicije u organizmu:
1. opskrbljivanje energijom (ugljikohidrati, masti...),
2. izgradnja i održavanje tjelesnog tkiva (bjelančevine, minerali, vitamini...),
3. reguliranje tjelesnih procesa (bjelančevine, minerali, vitamini...).
Ako su zadovoljena ova 3 uvjeta onda je namirnica hranjiva, ako ima manje
od toga onda je jestiva.
Hranjivost namirnica definira se indeksima:
IFQ - hranjivost kvalitete hrane,
INQ - indeks kvalitete hranjivih tvari.
6
21. STOLJEĆE/WHO
Smanjiti preranu smrt - najveći je izazov čovječanstvu.
Tijekom 20. stoljeća produljio se životni vijek, ali 2 od 5 ljudi u svijetu umire
prije 50 godine.
Prosječni životni vijek na kraju 20. stoljeća je 66 godina, a za 2025. predviđa
se oko 73 godine.
Glavni uzroci smrti na kraju 20. stoljeća (od ukupno 52,2 milijuna) su:
▪ 17,3 milijuna umro je od infektivnih bolesti,
▪ 15,3 milijuna od poremećaja u krvožilnom sustavu,
▪ 2,9 milijuna od bolesti dišnih putova,
▪ 3,6 milijuna izazvanih perinatalnim stanjima.
Do 2025. godine predviđa se:
▪ zdraviji i dulji život za najveći broj ljudi do sada, a prerana smrt (manje od
50 godina starosti) 2025. godine biti će smanjena za 50%,
▪ znatno manji broj djece i dojenčadi umirat će od gladi i infektivnih bolesti,
ali još uvijek umirati će oko 5 milijuna djece na godinu mlađe od 5 godina,
▪ populacija će dosegnuti broj od 8 milijardi,
▪ obitelji će u prosjeku imati 2,3 djeteta,
▪ očekuju se značajne reorganizacije u zdravstvu na nivou država i
međunarodnih organizacija,
▪ posebna briga i skrb organizirati će se osobito za žene i starije osobe,
▪ svega 20% populacije biti će mlađe od 20 godina,
▪ više ljudi živjet će dulje (svaki 10. biti će stariji od 65. godina), u slijedećih
25 godina populacija od 65 i više godina povećati će se za oko 88%,
▪ 4 od 10 umrlih biti će starije od 75 godina,
▪ veći broj ljudi nego ikada živjeti će u gradovima (59% u gradu, 41% na
selu),
▪ u industrijaliziranim zemljama bolesti srca, moždani udari i rak i dalje će
biti vodeći uzroci smrti, a predviđa se i porast smrtnosti od nekih vrsta raka,
▪ zemlje u razvoju suočiti će se s nezaraznim bolestima kao rezultat
prihvaćanja "zapadnjačkog" načina života i rizičnih čimbenika (pušenje,
prehrana, slaba tjelesna aktivnost).
7
WHO i FAO preporučuju obuhvatiti:
▪ razvojnu politiku za unapređenje prehrane,
▪ osigurati kontinuiranu opskrbu potrebnih količina namirnica,
▪ osigurati kakvoću i zdravstvenu ispravnost namirnica,
▪ osigurati nadzor i kontrolu zaraznih bolesti,
▪ promicati dojenje,
▪ osigurati prehranu za osobite skupine pučanstva,
▪ rješavati prehrambene deficite,
▪ promicati pravilnu prehranu i zdrav način života,
▪ pratiti stanje uhranjenosti populacije.
Ciljevi:
▪ povećati broj pravilno uhranjenih osoba u populaciji za 20%,
▪ postići bolju informiranost i više znanja o pravilnoj prehrani,
▪ modifikacija prehrambenih navika:
- smanjiti ukupnu potrošnju soli za 20%,
- smanjiti energetski udjel masti za 15%,
- povećati potrošnju voća i povrća za 25%,
- smanjiti potrošnju rafiniranih ugljikohidrata,
- povećati potrošnju svježe ribe,
▪ smanjiti prevalenciju anemija uslijed nedostatka željeza, osobito u djece,
trudnica i dojilja,
▪ potpuno eradicirati problem nedostatka joda,
▪ povećati stopu dojenja na 50-60%,
▪ osigurati kontinuirano praćenje stanja uhranjenosti i prehrane pučanstva,
▪ smanjiti učestalost alimentarnih infekcija, intoksikacija i drugih izazvanih
kontaminiranim namirnicama,
▪ osigurati zdravstvenu ispravnost namirnica i njeno rukovanje (HACCP),
▪ smanjiti incidenciju karijesa.
HRVATSKA PREHRAMBENA POLITIKA
8
Ministarstvo zdravstva i Hrvatski zavod za javno zdravstvo, uz podršku
Hrvatske akademije medicinskih znanosti i Nacionalnog vijeća za zdravstvo,
izradili su i 1999. godine izdali dokument "Hrvatska prehrambena politika".
U dokumentu su na temelju ocjene prehrane pučanstva u Hrvatskoj,
određeni ciljevi i prioriteti akcijskog plana te su predložene mjere za
unaprijeđenje prehrane.
Temelj naše nacionalne prehrambene politike su:
▪ praćenje prehrambenog stanja populacije,
▪ javno-zdravstveni programi prevencije prehrambenih deficita (jod-
deficitarnih, anemija), te
▪ promicanje pravilne prehrane i unaprijeđenje kvalitete prehrane.
CILJEVI PREHRAMBENE POLITIKE
1. za 20% smanjiti broj nepravilno uhranjenih (pothranjeni, pretili),
2. za 20% smanjiti prevalenciju sideropenične anemije,
3. eliminirati deficit joda,
4. smanjiti prevalenciju karijesa,
5. postići bolju informiranost populacije o pravilnoj prehrani,
6. osigurati zdravstvenu ispravnost namirnica i smanjiti učestalost bolesti i
stanja uzrokovanih kontaminiranim namirnicama i hranom,
7. modifikacijom prehrambenih navika utjecati na smanjenje kroničnih
nezaraznih bolesti uzročno vezanih s prehranom, tj. smanjiti potrošnju soli,
rafiniranih ugljikohidrata, smanjiti udio masti za 15% (~6 g) - zasićenih masti,
povećati potrošnju svježeg voća i povrća, mlijeka i mliječnih proizvoda i ribe.
ODNOS PREMA HRANI
U zemljama članicama EU provodilo se pan-europsko istraživanje o "Odnosu
potrošača prema hrani, prehrani i zdravlju" kojim se utvrdilo 5 najčešćih
čimbenika koji utječu na izbor hrane i namirnica.
U zemljama članicama EU prosječno je utvrđeno:
- kvaliteta (svježina) - 74%,
- cijena - 43%,
- okus - 38%,
- pokušaj pravilne prehrane - 32%,
9
- što obitelj želi jesti - 29%.
Utvrđene su i razlike u mišljenju među različitim populacijskim skupinama.
Tako žene, starije osobe i više educirane osobe smatraju da na izbor hrane
jako utječu zdravstveni aspekti, dok muškarci više smatraju da na izbor hrane
utječu okus i navika.
Za nezaposlene osobe i umirovljenike, cijena namirnica i jela predstavljala je
najvažniji čimbenik za izbor hrane.
Čak 80% sudionika definiralo je pravilnu prehranu (uravnotežena i raznolika
prehrana) na način koji je sugerirao da promicanje pravilne prehrane ipak ima
određeni utjecaj, što se pak reflektira na poboljšanje trenda pravilne prehrane.
Razumijevanje informacija o pravilnoj prehrani nije nužno rezultiralo
promjenom prehrambenih navika, nego je važna i volja za promjenom vlastitog
ponašanja.
No, nažalost želja za promjenom prehrambenih navika među sudionicima
istraživanja bila je mala, čak je 71% ispitanika smatralo da se hrane pravilno.
Izbor hrane ne ovisi samo o individualnim karakteristikama, nego je
ograničen socijalnim i kulturnim čimbenicima.
Upravo zato različite aktivnosti koje poduzima društvo u cjelini, predstavljaju
pokretač za promjenu odnosa populacije prema prehrambenim navikama.
Prije više od 20 godina kod nas je problem nepravilne prehrane, a često i
nedostatne bio znatnije izražen,
U odnosu na kvalitativne prehrambene deficite taj problem je danas blaži
iako je još aktualan.
Osobito su važne osjetljive skupine populacije, djeca i starije osobe.
Nepravilna prehrana i rizičan način života (stres, nedostatna tjelesna
aktivnost, ovisnost o nikotinu, uživanje u alkoholu) najčešći su oblici ponašanja
gotovo svih populacijskih skupina, pa je broj oboljelih od bolesti koje su vodeće
po smrtnosti (kardiovaskularne bolesti, karcinom, moždani i srčani udar) sve
veći.
Kako bi se izbjegle posljedice nepravilne prehrane, edukacija od najranije
dobi najbolji je način prevencije pojave kroničnih bolesti jer danas o zdravlju,
prehrani i tjelesnoj aktivnosti još uvijek više razmišljaju starije osobe (iznad 55.
godine života) od mlađih (između 25 — 34 godine).
10
Odgovarajuća prehrana, optimalna ili popularno nazvana zdrava, prehrana je
ona kojom se osigurava unos svih esencijalnih hranjivih tvari u odgovarajućoj
ravnoteži u cilju zadovoljenja potreba za gradivnim, energetskim i zaštitnim
tvarima, te očuvanja zdravlja.
Energetski unos treba biti u ravnoteži s energetskom potrošnjom.
Jednolična prehrana izaziva manjak nekih hranjivih tvari, što je vidljivo kroz
dulje vremensko razdoblje i najčešće kada je stanje već kritično.
Kontrolirani unos energije podrazumijeva onaj unos energije koji odgovara
potrebama pojedinca i ne vodi do povećanja tjelesne mase, što je u vezi i s
načelima pravilne prehrane.
Stoga energetski unos treba biti u ravnoteži s energetskom potrošnjom.
11
HRANJIVE TVARI
Albert Einstein:
“If the facts don't fit the theory, change the facts.”
„Ako se činjenice ne uklapaju u teoriju promijenite činjenice.“
MAKROKONSTITUENTI HRANE
Pod hranom se podrazumijeva svaka supstanca ili proizvod, prerađen,
djelimično prerađen ili neprerađen, koji je namijenjen da ga ljudi konzumiraju ili
se razumno može očekivati da će ga ljudi konzumirati. Hrana uključuje i sve
supstance namjerno dodane hrani tokom njene proizvodnje, tako da ulaze u
njen sastav. Hrana je sve što se jede i pije1, a odgovara higijenskim i
kvalitetnim zahtjevima za ljudsku prehranu. U hranu spada i voda, pa i tzv.
tehnološka voda koja se tokom postupka proizvodnje koristi za miješanje,
otapanje, namakanje ili bubrenje. U hranu spadaju i pića, žvakaće gume,
prehrambeni aditivi i svaka druga tvar koja se ugrađuje u hranu tokom njene
proizvodnje. Hrana koju čovjek konzumira može biti porijeklom od:
▪ biljaka (voće, povrće, žitarice, leguminoze, uljarice, začinske biljke, sjeme
različitih biljaka, gljive, zelene alge)
▪ životinja (meso, mlijeko, jaja, med, plodovi mora, itd.)
▪ drugih organizama (mikroorganizmi)
▪ ostalog porijekla (voda).
U prehrambene proizvode ne spadaju: stočna hrana, žive životinje (osim ako
kao takve nisu pripremljene za jelo), biljke prije berbe ili žetve, lijekovi i
medicinski proizvodi, kozmetički proizvodi, duhan i duhanski proizvodi,
narkotičke ili psihotropske supstance, rezidue i kontaminanti.
U nutritivnom i biohemijskom smislu hrana je bilo koja tvar koja apsorpcijom
u ljudskom organizmu doprinosi očuvanju homeostaze tijela. Hranu unosimo u
organizam u cilju zadovoljenja gladi i prehrambenih potreba oraganizma.
1 Osim lijekova
12
Dnevna prehrana ljudi sadrži više od 100000 supstanci2. Potebno je znati da
su samo oko 300 hemijskih supstanci klasificirane kao nutritivne materije.
Mnoge hemijske komponente ulaze u sastav hrane, a služe za njeno
poboljšanje i mogu biti korisne (ali i štetne). Takvi su aditivi (konzervansi,
emulgatori, stbilizatori, antioksidanti) koji unaprjedjuju preradu, skladištenje i
pakovanje hrane. Takođe postoje i prirodne komponente hrane koje se nalaze u
tragovima kao što su aromatske tvari i flavori3, začini, mirisi, boje,
fitohemikalije i mnogi drugi prirodni produkti koji poboljšavaju svojstva, okus i
stabilnost hrane. Ove komponente nemaju energetsku vrijednost ali imaju
značajnu biološku ulogu u organizmu.
Hrana koju jedemo može biti svježa i prerađena. Svježa hrana su dijelovi
biljaka (plodovi, listovi, cvjetovi) ili cijele biljke. Sa aspekta biologije hranimo se
stanicama, tkivima ili organima biljaka ili životinja. Tokom prerade mijenja se
fizikalno-hemijska struktura hrane ali se hranjive komonente uglavnom
zadržavaju.
Hrana je tvar, a prehrana je proces. Prehrana je proces ili skupina
metaboličkih procesa koji se odvijaju u organizmu od momenta uzimanja hrane
(jedenja) do njenog iskorištenja u energetske, gradivne ili regulacijsko zaštitne
svrhe. To podrazumijeva podmirenje organizma energijom, proteinima,
ugljičnim hidratima, lipidima, mineralima i vitaminima te dnevno uzimanje
hrane radi zadovoljenja osjećaja gladi i potreba u nutrijentima. Prehranom se
održava homeostaza organizma, odnosno prirodna ravnoteža u organizmu uz
održavanje normalnog unutarnjeg okruženja. Drugim riječima, homeostaza
označava ravnotežu i sposobnost adaptiranja organizma na promijenjene
uvjete u okolišu, a prehrana pri tome ima krucijalnu ulogu.
Nutrijenti su hemijski sastojci hrane. Tvari iz namirnica koje unosimo u
organizam, a pri tome se iskorištavaju na taj način što daju organizmu
potrebnu energiju, gradive i regulacijsko-zaštitne komponente zovemo
nutrijentima. To su temeljni hemijski sastojci hrane koji se u probavnom
traktu mogu apsorbirati da bi zatim zadovoljili metaboličke potrebe organizma.
U organizmu se vrlo dinamično hemijski transformišu u različite spojeve koji
omogućuju pravilno funkcioniranje tijela. Tek poznavanje funkcije nutrijenata u
2 Na primjer, samo jedna šolja kafe sadrži 1000 hemijskih supstanci3 Tvari koje daju ukus hrani
13
organizmu čovjeka omogućava koncipiranje pravilne ili balansirane prehrane za
svaku životnu dob, spol, profesiju i sl. Pravilna prehrana omogućava optimalne
performanse ljudskog tijela, a bazirana je na konceptu optimalnog i
balansiranog unosa nutrijenata, odnosno na cjelovitosti nutritivnih sadržaja
hrane. Svaki nutrijent ima jednu ili više slijedećih funkcija:
▪ predstavlja izvor energije za metabolizam ili aktivnost
▪ osigurava gradivne materija za zaštitu ili podršku tijela, npr. kostiju, mišića,
tetiva, kože i sl.
▪ učestvuje u regulaciji tjelesnih procesa, uključujući metabolizam, rast,
saniranje oštećenja i reprodukciju.
Nutrijenti mogu biti kategorisani kao:
▪ makronutritijenti: proteini, ugljični hidrati, lipidi i voda
▪ mikronutritijent: vitamini i minerali
Termini mikronutrijenti i makronutrijenti odnose se isključivno količinske
potrebe organizma. Nedostatkom nutrijenata u hrani dolazi do karakterističnih
biohemijskih i fizioloških promjena kao i bolesti tijela. Sadržaj nutrijenata u
jedinici težine je jedan od najvažnijih kriterija za ocjenu nutritivnog kvaliteta
hrane.
Ukupno imamo oko 50 nutrijenata bitnih za život i na stotine nutrijenata
korisnih biološko aktivnih supstanci, koje dobijamo iz hrane. Prema tome gdje i
kako nastaju, postoje 3 ključne kategorije nutrijenata:
▪ esencijalni,
▪ sekundarni i
▪ neesencijalni.
Esencijalni nutrijenti4 moraju se unositi hranom za optimalno održanje
fiziološke i anatomske stabilnosti organizma. Potreba za njima se ogleda u
njihovoj hemijskoj građi, a ne kao izvoru energije. Ne mogu se sintetizirati u
tijelu, već se isključivo moraju unijeti s hranom. To znači da njihov nedostatak
može izazvati funkcionalni poremećaj. Esencijalni nutrijenti su:
4 Esencijalan u semantičkom smislu podrazumijeva važan, neophodan, bitan.
14
▪ esencijalne aminokiseline: izoleucin, leucin, lizin, metionin, fenilalanin,
treonin, triptofan, valin,
▪ esencijalne masne kiseline: linolna, linolenska i arahidonska kiselina,
▪ većina vitamina i
▪ svi minerali.
Sekundarni nutrijenti se sintetiziraju u tijelu. U nekim slučajvima ta sinteza je
tako spora da se ne možu zadovoljiti potreba organizma. Takav slučaj je sa
aminokiselinama arginin, histidin i a ponekad vitamin D i K i drugi.
Neesencijalni nutrijenti su oni koji nastaju metaboličkim procesom biosinteze
u organizmu i koji ne moraju biti prisutni u namirnicama, ali tako dugo dok u
tijelu postoje "sirovine" za njihovu sintezu.
Hemijska, fizička, senzorna i nutritivna svojstva ovise od procesa prerade i
pripreme hrane. Neki nutrijenti tokom procesa prerade, odnosno pripreme
harne se degradiraju i dijelimično gube svoju biološku vrijednost. Mjerilo
stupnja degradacije za vrijeme prerade harne zove se zadržavanje nutrijenata.
To je stupanj do kojeg nutrijenti ostaju u proizvodu unatoč toplinskoj obradi,
konzerviranju, kao i ostalim postupcima za vrijeme prerade ili pripreme hrane.
U vezi očuvanja nutrijenata, najpovoljniji su postupaci hladjenja i smrzavanja,
gdje su gubici najmanji. Nepovoljni su termička pasterizacija, sterilizacija,
soljenje i sušenje gdje su gubici najveći.
Hemijski konstituenti hrane. Osnovni hemijski konstituenti hrane su voda
i suha tvar. Kvantitativno najznačajniji konstituent je voda koja se na različite
načine vezuje u hemijsku kompoziciju hrane.
Osnovni sastojci hrane
15
H R A N A
SUHA TVAR
TOPIVA U VODI
VODA
NETOPIVA U VODI
SLOBODNA VODA
VEZANA VODA
Način vezivanja vode opredjeljuje struktura sadržaja suhe tvari. U sastav
suhe tvari ulazi na hiljade spojeva. Možemo ih sve svrstati u makrokonstituente
i mikrokonstituente. Makrokonstituenti su ugljični hidrati, lipidi i proteini.
Shematski prikaz sastava suhe hrane
Mikrokonstituenti mogu imati različit hemijski sastav kao što je slučaj sa
vitaminima, pigmentima i aromatskim tvarima. Veći broj mikrokonstituenata po
svojoj prirodi mogu biti ugljični hidrati (pektini, gume, sluzi inulin), ali i proteini
(enzimi) kao i lipidi (fosfolipidi). Takođe je i veliki broj složenih hemijskih
spojeva, konjugiranih lipida, proteina i ugljikohidrata. Na temelju hemijskog
sastava određuju se prehrambena i druga svojstva hrane.
Hemijski sastav mikrokonstituenata
16
SUHA TVAR
MIKROKONSTITUENTI
M AKROKONSTITUENTI
Vitamini Mineralne tvari Tvari arome Pigmenti Enzimi Kiseline Pektini Gume Sluzi Ostale tvari
PROTEINI UGLJIČNI HIDRATI
LIPIDI
Suha tvar. Sadržaj suhe tvari je različit u različitim jestivim biljnim i
animalnim dijelovima tkiva kao i u dijelovima stanice. Općenito suha tvar hrane
se može razlikovati po topivosti u vodi. Tako postoje u vodi topive tvari i
netopive tvari. Suha tvar hrane sastoji se iz mnogobrojnih vrsta hemijskih
spojeva, najviše makromolekularnog tipa, kao što su: ugljikohidrati, masnoće i
proteini.
Fizičko stanje hemijskih konstituenata u hrani može biti:
▪ pravi rastvor (šećer, minerali i vitamini u vodi)
▪ koloidna disperzija (proteini i druge velike molekule)
▪ emulzija (masnoće, majoneza i mlijeko)
▪ pjena (amini, tučeno bjelance jajeta)
▪ gel (hidrokoloidi, marmelada, džem, kuhano jaje).
Hrana često ima koloidnu strukturu. U prirodi ima veoma mnogo koloida, a
mnoge tvari već po veličini svojih molekula pripadaju koloidima. Da bi se
koloidno stanje ostvarilo, potreban je samo jedan uvjet: veličina čestica se
mora kretati od 0.1 – 0.001 . To su najčešće ugljični hidrati (pektini, škrob,
dekstrini, neki tanini), bjelančevine i dr. Koloidi mogu nastati disperzijom većih
čestica ili kondenzacijom molekularnih otopina. Hidrokoloidi nastaju u vodenim
otopinama, prisutni su u voću i povrću ili se mogu koristiti kao aditivi za
poboljšanje i regulaciju teksture hrane
Naziv konstituenta
hraneHemijski sastav
Naziv konstituent
a hrane
Hemijski sastav
Vitamini Različite organske molekule
Pektinske tvari
Karbohidrati/ hetrosaharidi
Mineralne tvari Helati i soli Sluzi KarbohidratiPigmenti boje Porfirini,
karotenoidi, flavonoidi
Taninske tvari
Karbohidrati
Tvari arome Različiti organski spojevi
Prirodni premazi
Lipidi
Enzimi Proteini Sorbit KarbohidratiHormoni, biljni i animalni
Proteini, steroli Glukozidi - heterozidi
Karbohidrati
Kiseline Spojevi sa COOH grupom i mineralne kiseline
Alkaloidi Organske molekule sa nitrogenom
Gume Karbohidrati
17
Koloidi se nalaze u sol ili gel stanju.
Koloidi se nalaze u sol ili gel stanju
Sol je disperzija čvrstih čestica u tekućini. Ove čestice mogu biti
makromolekule ili nakupine malih molekula, a mogu biti i liofilne ili liofobne.
Liofobni solovi su takvi solovi kod kojih ne postoji afinitet između dispergirane
faze i tekućine-vode (hidrofobni). Oni su po prirodi nestabilni, vremenom
koaguliraju i istalože se. Liofilni solovi su mnogo sličniji pravim otopinama.
Stabilni su i teško se koaguliraju (npr. škrob u vodi).
Gel je koagulirani oblik koloidnih sistema u kojem obje faze prave
trodimenzijsku mrežu kroz materijal (npr: želatin).
Koloidi imaju sposobnost stvaranja micela, električno nabijenih čestica
sastavljenih od nakupina velikih molekula. U vodenim otopinama hidrofilni
krajevi ovakvih molekula su na površini micele, dok se hidrofobni kraj (obično
ugljikovodikov lanac) usmjerava prema središtu.
Micela, hidrofilni krajevi su na površini micele a hidrofobni kraj (obično
ugljikovodikov lanac) usmjerava prema središtu
18
Koloidni ioni nastaju kada koloidne čestice adsorbiraju određenu vrstu iona iz
otopine i nabiju se istovrsnim nabojem. Naboj može potjecati i od hemijske
reakcije površine čestice.
Koloidni ioni - Cl i Na i vezivanje vode
Koloidni imaju sposobnost hidratacije. Odnos između koloidnih čestica i
medija – vode u kojem su otopljene obično ima hidrofilni status (hidrokoloidi).
Općenito koloidi mogu biti u formi:
▪ suspenzije,
▪ emulzije (emulgirane pomoću emulgatora) i
▪ disperzije.
Suspenzije su u formi sitnodispergiranih čestica unutar otopine i nalaze se u
krutom stanju. Nakon nekog vremena se talože. Podjednako su raspoređene u
rastvoru zahvaljujući stabilizatoru. Kod emulzija dispergirano stanje čestica
održavaju emulgatori. Disperzija ovisi o električnom naboju i zakonitostima
Brown-ovog kretanja.
Osim makromolekularnih spojeva u suhu tvar ulaze i kristaloidi, koji imaju
manju molekularnu težinu i manji su po veličini čestica. Kristaloidi su supstance
po molekulskoj masi manje od koloida, u otopinama prolaze kroz
semipermeabilne membrane, snizuju tačku mržnjenja otopine i općenito imaju
sposobnost kristalizacije. To su: šećeri, kiseline i neke mineralne tvari, koji u
vodi prave otopine.
Fizikalno-hemijska svojstva-tekstura hrane. U pogledu fizikalne
konstitucije hrane, ona može sadržavati tekuće, krute i gasovite komponente.
Osim vode u hrani se mogu nalaziti i druge tvari tekuće konzistencije kao što su
alkoholi,etri, estri, neki lipidi i sl.
19
Tekstura je skupina fizikalno-hemijskih svojstava karakterističnih za određeni
prehrambeni proizvod. Teksturalna svojstva se praktički mogu opipati prstima
ili osjetiti ustima za vrijeme konzumiranja ili osjetiti na drugi način kao što je
zvuk.
Tekstura je osobina hrane, a posljedica je fizičkih svojstava i svojstava koji se
opažaju čulima dodira uključujući kinesteziju i osjećaj u ustima, kao i čulima
vida i sluha (BS 5098)5. Tekstura kao pojam označava ili opisuje sva
mehanička, geometrijska i svojstva površine proizvoda koja se opažaju pomoću
mehaničkih receptora, receptora dodira, a i tamo gdje to odgovara, čulima vida
i sluha. Utisci koje hrana ostavlja na čula mogu biti:
▪ taktilni, osjete se putem čula dodira,
▪ kinestetski, osjete se tokom pokreta,
▪ temperaturni,osjete se čulima za toplinu i
▪ hemistetski, specifičan hemijsko- fiziološki nadražaj.
Taktilni utisci nastaju kao posljedica dodira, kao naprimjer dodir hrane
vrhovima prstiju i jezikom (glatko, hrapavo, itd). Kinestetski utisci nastaju
prilikom žvakanja ili lomljenja uzorka rukama (hrskavo, kašasto). Temperaturni
utisak je osjećaj topline ili hladnoće koju hrana ostavlja na osjetilima za
hladnoću i toplinu. Postoji i hemistetski utisak koji nastaje hemijsko-fiziološkim
nadražajima. Dvije su osnovne komponente senzorske percepcije teksture:
▪ fizička struktura koja se može percipirati čulima vida i dodira i ostalim
čulima i
▪ osjećaj koji hrana daje u ustima kao što su: mekoća, tvrdoća, lakoća
gutanja, žvakanja i sl.
Teksturu hrane mogu da opisuju mehanički atributi ali i konzistencija,
sočnost, žvakljivost, lakoća gutanja, hrskavost, sipkavost, topivost, itd. U
teksturu spada i zamućivanje voćnih sokova, kao i želiranje proizvoda na bazi
voća i povrća. Mehanička svojstva, kao atributi teksture se odnose na reakciju
proizvoda na naprezanje pa se mehanički atributi teksture dijele se na pet
osnovnih karakteristika: tvrdoća, kohezivnost, viskoznost, elastičnost i
adhezivnost. Takođe obilježje teksture je konzistencija koja podrazumijeva
5 Grujić R: Kontrola kvaliteta i bezbjednost namirnica,Univerzitet u Banja Luci,1999.
20
mogućnost održanja kompaktnosti, cjelovitosti i karakterističnog izgleda
proizvoda. Konzistencija je atribut usko povezan sa viskozitetom i stanjem
tvari. Tako se može postaviti određena gradacija koja grupira atribute teksture
po kriterijima stanja konzistencije za:
▪ homogene tekućine,
▪ heterogene tekućine,
▪ krute, semikrute i polukrute tvari.
Stepen i način izražavanja konzistencije i sočnosti heterogenih tekućina i
semikrutih tvari vrlo se razlikuju u pojedinim proizvodima. Za ocjenjivanje
konzistencije namirnica najširu primjenu ima metoda žvakanja, što znači da se
konzistencija utvrđuje u ustima. Konzistencija obuhvata: žilavost, elastičnost,
tvrdoću-mekanost i nježnost proizvoda. Relevantne su tri impresije:
▪ lakoća kojom zubi prodiru u proizvod,
▪ lakoća kojom se proizvod tokom žvakanja razdvaja u manje dijelove i
▪ količina ostatka pri kraju žvakanja u odnosu na uzeti zalogaj.
Većina atributa teksture može se mjeriti jer su to uglavnom fizičke veličine.
Najjednostavniji načini mjerenja su uporedba sa standardiziranim etalonima.
Danas se koriste i instrumenti za mjerenje teksture proizvoda. U okviru
senzorskih atributa tekstura se može promatrati po parametrima kao što je
konzistencije (kruta, semikruta, meka, tečna, itd.) i forma proizvoda (veličina,
oblik itd.) i po osnovu čula sluha (hrskavost, šum itd.). Atributima teksture
opisujemo i egzaktno izražavamo fizikalno-hemijska svojstva hrane. Tekstura i
senzorna svojstva su u dirktnoj korelaciji s tim što je većina atributa teksture
mjerljiva analitičkim instrumentima, a senzorna svojstva se ocjenjuju na osnovu
čula. Teksturu mogu da opisuju mehanički atributi ali i atributi kao što su
konzistencija, sočnost, žvakljivost, lakoća gutanja, hrskavost, sipkavost,
topivost itd. Atribute teksture možemo grupirati prema kriterijima fizikalnog
stanja konzistencije na: homogene i heterogene tekuće tvari kao i krute,
semikrute i polukrute tvari. Fizikalna svojstva se analiziraju instrumentalim
metodama. Ocjena senzorskih svojstava postavljaju se na osnovu atributa koji
se mogu ocjenjivati kao i faktora značajnosti određenog atributa za određeni
proizvod.
21
Ključni pojmovi
Hrana je tvar, a prehrana je proces koji se odvija u organizmu od momenta uzimanja hrane (jedenja) do njenog iskorištenja u energetske, gradivne ili
regulacijsko zaštitne svrhe. Na temelju hemijskog sastava određuju se prehrambena i druga svojstva hrane.
Osnovni hemijski konstituenti hrane su voda i suha tvar. Kvantitativno najznačajniji hemijski konstituent hrane je voda koja se na različite načine vezuje
u hemijsku kompoziciju hrane. Način vezivanja vode opredjeljuje hemijska struktura suhe tvari. U sastav suhe tvari ulazi na hiljade spojeva. Možemo ih sve svrstati u kemijske makrokonstituente i mikrokonstituente. Makrokonstituenti su
ugljični hidrati, lipidi i proteini. Mikrokonstitenti mogu imati različit hemijski sastav kao što je slučaj sa vitaminima, pigmentima i aromatskim tvarima. Veći broj
mikrokonstituenata po svojoj prirodi mogu biti ugljični hidrati (pektini, gume, sluzi, inulin), ali i proteini (enzimi) kao i lipidi (fosfolipidi). Takođe je i veliki broj
složenih hemijskih spojeva konjugiranih lipida, proteina i ugljikohidrata. Na temelju hemijskog sastava određuju se prehrambena i druga svojstva hrane.
VODA U HRANI
Voda je glavni sastojak hrane sa značajnom ulogom u organizmima svih živih
bića. Neposredno učestvuje u izgradnji svih biljnih i animalnih tkiva kao i u
velikom broju mataboličkih procesa. Prisutna količina vode u hrani nalazi se
slobodna i vezana u raznim oblicima. Svježa hrana je u stvari jestivo biljno, a u
nekim slučajevima i animalno tkivo. Prerađena hrana je uglavnom denaturirano
i dezintegrirano tkivo pa se u prerađenoj hrani mijenja i količina i karakter
vezivanja vode. Od načina biokemijskog vezivanja vode zavisi njena uloga u
održavanju svježine i trajnosti hrane. Stanice i tkiva svih živih bića, općenito,
sadrže znatne količine vode. S obzirom na mjesto gdje se nalazi u tkivu voda se
može podijeliti na intracelularnu6 i ekstracelurarnu, odnosno na vodu koja se
nalazi u ćelijama i vodu koja je smještena u međućelijskim prostorima. Pri tome
je prisutna stalna razmjena vode između žive ćelije i njene okoline. Procesi
snabdijevanja ćelija hranljivim materijama obavljaju se zahvaljujući razmjeni
vode između živih ćelija i okoline, jer je voda njihov gavni nosilac.
Nakon branja namirnica biljnog porijekla ili nakon klanja žive stoke, tkiva
određeno vrijeme nastavljaju da obavljaju svoje metaboličke funkcije u
izmijenjenim uslovima. I u takvim uslovima mehanizam vezivanja vode je od
presudnog značaja na promjene koje nastaju u post mortem periodu.
Općenito voda u stanici može biti vezana u slijedećim formama:
6 Intracelularna voda je unutar stanice, ekstracelularna voda je van stanice
22
▪ vezana voda u stanici7, a u njoj su rastvorene organske i mineralne tvari
(vakuola)
▪ koloidno vezana voda koja se nalazi u membrani, citoplazmi i jezgri
▪ konstituciona voda koja je direktno vezana u hemijske komponente.
Molekula vode je polarna, negativan kraj jedne molekule privlači pozitivan
kraj druge molekule. Zahvaljujući značajnom dipolnom momentu javlja se jaka
interakcija zbog obrazovanja veza između atoma kisika jednog i atoma vodika
drugog molekula. Ovo elektrostatičko vezivanje označava se kao vodikova
veza. Dipolarnost vode determinira njeno svojstvo dobrog rastvarača. Zbog
toga je voda u hrani univerzalni rastvarač soli, vitamina, šećera, aminokiselina i
nekih proteina, gasova, pigmenata, aromatskih tvari i drugih konstituenata.
Voda ima jonizacionu sposobnost. Zbog svoje tekuće konzistencije na
temperaturama iznad 0°C voda ima značajan uticaj na teksturu hrane. Voda
stabilizira koloide hidratacijom. Takođe, učestvuje u biohemijskim reakcijama
kao što su hidroliza proteina do amino kiselina, hidroliza škroba do šećera,
hidroliza triglicerida do masnih kiselina i glicerola i sl.
Slobodna voda omogućava rast mikroorganizama, dok vezana voda
sprječava njihov razvoj.
Uslijed dipolnog karaktera oko molekule vode stvara se hidratni omotač. To
se manifestira vezivanjem vode sa polarnim grupama, odnosno hidrofilnim
radikalima kao što su hidroksil, amino, karboksil i slični radikali.
Shematski prikaz vodikovih veza
7 Bound water/dilution water)
23
H +
O -
H + H + H +
H +
O -
O - H +
H +
H + O -
Većina najvažnijih makromolekularnih sastojaka hrane ima hidrofilna
svojstva te vodu vezuje putem adsorpcije, gradeći pri tome hidrokoloide. Voda
koja se na taj način adsorbuje naziva se hidratna voda. Ova količina vode
proporcionalna je ravnotežnom sadržaju vode, a zavisi od energije vezivanja
molekula vode sa odgovarajućim makromolekularnim sastojcima kao što su
želatin, škrob i sl. U raznim namirnicama za koje je karakteristična gel-struktura
voda je "zarobljena" tj. imobilizirana u potpunosti od strane prostorne
konfiguracije stvorene od prisutnih suhih materija. Ovako se može objasniti
kompaktan oblik i čvrsto stanje ljuštenog krastavca uprkos visokom sadržaju
vode (skoro 95%), a također i mnogih drugih vrsta povrća sa 80-95% vode,
odnosno mesa sa preko 70% vode.Vazivanje vode za komponente hrane je
jedan od osnovih fenomena koji imaju uticaja na kvarenje, održivost i rokove
trajanja hrane. Prisustvo slobodne vode omogućava brže odvijanje biokemijskih
procesa kao i brži razvoj mikroorganizama.
Približan sadržaj hidratne vode makromolekularnih komponenti
JedinjenjeSadržaj hidratne vode(u % suhe materije)
Celuloza 3-6
Škrob 7- 15
Želatin 15-25
Pektin 25-35
Mehaničko – fizikalno vezivanje vode. Tipično za ovu vrstu vezanosti
vode u mnogim namirnicama je mogućnost njenog uklanjanja mehaničkim
djelovanjima (na primjer presovanjem i centrifugiranjem). Mehanički vezana
voda pojavljuje se u više oblika i to kao:
▪ mikrokapilarna voda,
▪ makrokapilarna voda i
▪ površinaki vezana voda.
Ne postoje apsolutno glatke površine namirnica, pa manje-više većina krutih
namirnica je hrapava i porozna te sadrži u svojoj strukturi različite oblike i
24
veličine kapilara. Mikrokapilarna i makrokapilarna voda smještena je poroznim
dijelovima hrane u kapilarama. Pri čuvanju i skladištenju hrana je uvijek u
interakciji sa okolinom. Svojstvena za mikrokapilarnu vodu je činjenica da je
tlak zasićene vodene pare u mikrokapilari manji nego što je u okolnom
prostoru. To dovodi do kapilarne kondenzacije vode čak i u slučajevima kada je
relativni sadržaj vlage okoline niži od 100 %. Makrokapilarna voda se nalazi u
kapilarama gdje je tlak zasićene vodene pare u kapilarama identičan sa tlakom
zasićene vodene pare iznad ravne vodene površine. Površinaki vezana voda
raspoređena je isključivo na spoljnim površinama. Ova voda je vezana čistom
adhezijom, tj. nagomilavanjem na čvrstim česticama materija većih od
pojedinačnih molekula. U odnosu na ostale načine vezivanja vode, ova veza je
najslabija, tako da se voda može odstraniti bez teškoća, na primjer
centrifugiranjem.
Slobodno ili vezano stanje vode u namirnicama od velikog je značaja i sa
praktičnog stanovišta. Pod slobodnom vodom se podrazumijeva ona voda koja
raspolaže punom sposobnošću rastvaranja. Voda u mikrokapilarama,
makrokapilarama, kao i površinski vezana voda, po svojim karakteristikama i
aktivnosti spada u kategoriju slobodne vode. Srazmjerno najviše slobodne vode
sadrže tečne namirnice (voćni sokovi, mlijeko, kompoti, vino). Količinski je
sadržaj vode u namirnicama sa mnogo masti mali, ali je sva ta količina ili
"slobodna" ili samo mehanički vezana. Najmanje slobodne vode imaju
namirnice koje sadrže malo vode, a mnogo bjelančevina i ugljikohidrata (npr.
sušeni proizvodi od povrća i voća, brašna, instant proizvodi i sl.).
Sa biološkog i prehrambenog stanovišta od praktičnog značaja je
prvenstveno raspoloživa (slobodna) voda, a ne ukupna količina prisutne vode.
Ravnotežni relativni sadržaj vode u prehrambenom proizvodu se označava
pojmom hidrature. Vrijednost hidrature se može izraziti relativnim sadržajem
pare (odnosno relativnim parnim tlakom) koji je u zatvorenom prostoru iznad
namirnice u ravnoteži sa posmatranim proizvodom. Ravnotežni relativni sadržaj
vlage pod datim uvjetima zavisi od količine raspoložive slobodne vode u
dotičnoj namirnici. Ako je sva količina prisutne vode slobodna, odnosno stoji na
raspolaganju, tada će vrijednost hidrature iznositi 100%. Vrijednost hidrature
će opadati ispod 100% srazmjerno povećanju količine vezane vode u namirnici.
25
U praksi se odnos parcijalnog tlaka vodene pare namirnice i tlaka čiste
vodene pare na određenoj temperaturi definira kao aktivnost vode aw. Aktivitet
vode aw definira se u uvjetima statičnog ekvilibrija, a mjeri tlak pare koju
proizvodi vlaga prisutna u proizvodu. Izračunava se kao:
aw = p / ps
gdje je:
p - parcijalni tlak vodene pare na površini proizvoda,
ps - parcijalni tlak vodene pare iznad čiste vode pri istoj temperaturi.
Pomoću vrijednosti aw može se procijeniti koliki dio slobodne vode stoji na
raspolaganju u odvijanju metabolizma prisutnih mikroorganizama. Izuzetna je
važnost vlage sa mikrobiološkog aspekta pa je aw pogodan parametar pomoću
kojeg se može kontrolirati rast i razvoj mikroorganizama. Utjecaj vrednosti aw je
selektivan na aktivnost rasta mikroorganizama. Pored ovog utjecaja dokazan je
i utjecaj vrijednosti aw na brzinu odvijanja raznih nepoželjnih hemijskih
promjena u hrani, kao što su: autooksidacija (masti), neenzimsko
posmeđivanje, enzimska aktivnost, djelovanje plijesni, djelovanje kvasaca,
aktivnost bakterija, itd. Za normalnu aktivnost bakterija potrebna je najveća aw
i to između 0.92 i 0.96. Za većinu kvasaca je neophodna vrijednost oko 0.88, za
plijesni najmanje 0.75 – 0.80, za kserofilne plijesni oko 0.65. Najmanje potrebe
u pogledu vode imaju osmofilni kvasci koji ne mogu živjeti u uvjetima u kojima
je aw ispod vrijednosti 0.62. Na vrijednost aw utječu i faktori kao što su
temperatura, pH sredine, sadržaj dodate soli i drugo.
26
Utjecaj vrijednosti aw je selektivan na aktivnost rasta mikroorganizama
Vrsta mikroorganizama aw
Bakterije ClostridiaEscherichia coliPseudomonasSalmonellaStaphylococciHalofilne bakterije
Plijesni AlternariaAspergilus nigerDruge Asper. Var.MucorPenicilliumXeromyces i drugi kserofilni oblici
Kvasci Osmotolerantni
0,900,98-0,95
0,960,960,950,880,750,750,84
0,90-0,870,70-0,84
0,931,0-0,9
0,62-0,600,95-0,87
0,60
Komponente biohemijskog sastava također imaju utjecaja na aw, naročito
postojanje koloidne strukture. Za aw usko je vezana higroskopnost, odnosno
mogućnost upijanja i otpuštanja vodene pare iz okoline gdje je uskladištena
hrana.
Adsorpcija i desorpcija vode značajna za održavanje ekvilibrijuma kod
higroskopnih namirnica
27
Desorpcija i adsorpcija vode pri konstantnoj temperaturi ovisi o vlažnosti
zraka u okolici gdje je hrana uskladištena. Za isti sadržaj vode mogu postojati
različite vrijednosti aktiviteta, što ovisi o količini slobodne vode.
Ključni pojmovi
Sadržaj vode u hrani kao i aktivitet vode su unutarnji faktori u htrani koji imaju utjecaj na brzinu degradativnih i biohemijskih procesa. Svaka vrsta hrane ima svoj karakterističan ekvilibrijum ravnoteže vlažnosti sa oklinom. Voda u hrani može biti slobodna i vezana. Količina slobodne vode (aktivitet vode) je značajan faktor koji
utiče na mikrobioološke i biohemijske procese u hrani.
PROTEINI I OSTALE TVARI S DUŠIKOM U HRANI
Ključni pojmovi
Proteini su kompleksni hemijski sastojci hrane građeni od aminokiselina koje mogu biti esencijalne, nesencijalne i uvjetnoesencijalne. Postoje prosti i složeni proteini. U
sastav složenih proteina mogu ulaziti i drugi spojevi osim aminokiselina. U sistemima hrane važnu ulogu imaju enzimi koji su uglavnom građeni od proteina. Hrana bogata proteinama je meso, mlijeko, jaja i proizvodi dobiveni od njih, a od biljnih namirnica soja i ostale leguminoze te jezgrasto voće, a manje žitarice. Vrlo
malo proteina sadži većina povrća i voća.
Tvari s dušikom se nalaze u hrani u različitim kombinacijama. Mogu biti
sastavni dio različitih spojeva:
▪ aminokiselina, peptida i proteina,
▪ amidnih spojeva,
▪ amina i nitrita i drugih.
U hrani se mogu naći slobodne aminokiseline, kratkolančani peptidi,
aminošećeri, kreatin, kreatinin, urea, mokraćna kiselina, amonijak kao i
različite vrste alkaloida. Aminokiseline u hrani rijetko dolaze u slobodnom
stanju. Mogu se industrijski proizvesti hidrolizom iz proteina. Amino šećeri su
najčešće međuproizvodi koji nastaju tokom prerade hrane, a u kvantitativnom
pogledu zastupljeni su u hrani vrlo malo. Kreatin8, kreatinin9 i nukleotidi mogu
se naći slobodni u malim količinama samo u mlijeku, dok amina i nitrita ima u
8 Kreatin - spoj koji sudjeluje u dobivanju energije u mišiću- prijenosnik fosfatne skupine za regeneraciju ATP-a9 Kreatinin - spoj koji je nusprodukt razgradnje kreatina
28
nekim vrstama zelenog povrća. Alkaloidi su čest konstituent začinskog povrća,
aromatičnog i ljekovitog bilja.
Sa prehrambenog aspekta u pogledu zastupljenosti u hrani, najznačajniji
predstavnik tvari sa dušikom je protein. Naziv protein potiče od grčke riječi
proteos, što znači prvi ili najvažniji. Proteini su kompleksni organski spojevi,
visoke molekularne težine koji se sastoje od aminokiselina povezanih
peptidnom vezom. To su najsloženije organske materije veoma velike
molekularne mase. Mogu biti rastvorljivi ili nerastvorljivi u vodi. U građi
molekula proteina su zastupljeni kiseonik, vodonik, ugljenik i azot, a u nekim i
sumpor ili fosfor. Ovi elementi ulaze u sastav aminokiselina. Aminokiselinski
sastav različitih proteina nije isti i predstavlja najvažniju karakteristiku svakog
proteina, a služi i kao kriterijum vrijednosti proteina u prehrani. Broj
aminokiselina koje ulaze u sastav proteina je 20. One svojim različitim
kombinovanjem obrazuju izvanredno veliki broj različitih proteina.
Aminokiseline
U strukturi proteina učestvuje dvadesetak različitih aminokiselina. Prva
otkrivena aminokiselina je asparagin (1806.), dok je zadnja treonin koji je
otkriven 1938. godine. Neke aminokiseline čovjekov organizam može sam da
sintetizira, dok neke ne može. Esencijalne (nezamjenjive) aminokiseline mogu
se unositi u organizam isključivo kroz hranu, dok se neesencijalne mogu
sintetizirati u organizmu iz drugih matabolita. Proteini se u probavnom traktu
razgrađuju do aminokiselina da bi se ponovno u organizmu iz njih sintetizirali.
Opšta formula aminokiselina i struktura L i D serina
Aminokiseline sadrže amino (-NH2) i karboksilnu (-COOH) grupu. Odatle
termin "amino" u nazivu. Aminokiseline sadrže karboksilnu grupu i zato su
"kiseline" u nazivu. Karboksilna grupa (-COOH) i amino grupa je vezana na alfa
29
(prvi) ugljikov atom. Sve aminokiseline u našem organizmu su iz skupine alfa,
što znači da imaju dušik na prvom (alfa) ugljikovom atomu u molekuli.
Amino i karboksilna grupa spojene na alfa ugljikov atom daju molekuli
asimetričnost koja zakreće polariziranu svjetlost. Naše tijelo može iskoristiti
samo aminokiseline koje zakreću svjetlost u lijevo. Takve aminokiseline se
prepoznaju po dodanom slovu L ispred njihova imena. Izuzetak su taurin10,
GABA11 i glicin koji nisu ni "L" ni "D" tip i fenilalanina koji se može iskoristiti u
"L" i "D" formi. Aminokiselins-ki ostaci u proteinima su L-stereoizomeri. D-
aminokiselinski ostaci su nađeni smo u nekoliko malih peptida (peptidi ćelijskog
zida bakterija i neki peptidni antibiotici).
Aminokiseline se dijele na 5 klasa na osnovu polarnosti R-grupa odnosno
njihove tendencije da reaguju s vodom pri biološkom pH:
1. Nepolarne alifatske R grupe
2. Aromatske R-grupe
3. Polarne nenaelektrisane R-grupe
4. Pozitivno naelektrisane (bazne) R-grupe
5. Negativno naelektrisane (kisele) R-grupe
R je aminokiselinski ogranak (radikal). Kod glicina je to H atom.
Aminokiselinama se mogu dati sistemska imena kao npr. α-aminooctena
kiselina. Međutim, uobičajeno je da se upotrebljavaju trivijalna imena koja su
jednostavnija.
Radikal - aminokiselinski ogranak različite hemijske strukture
Naelektrisani ostaci aminokiselina su jako hidrofilni, i obično se nalaze sa
10 Aminokiselina koju ljudski organizam sintetizira od metionina i cisteina uz pomoć vitamina B611 Skraćenica odnaziva gamma-aminobutyric acid (gama amino buterna kiselina), važna kod regulacija nervnog sistema
30
spoljne strane proteina. Pozitivno naelektrisani bočni lanci su prisutni u lizinu i
u argininu, a u nekim slučajevima i histidinu. Negativna naelektrisanja se
nalaze u glutaminskoj i asparaginskoj kiselini.
31
Osobine aminokiselina u sastavu proteina
AminokiselinaSkraćeni
caMr pI
Zastupljenost u proteinima (%)
Nepolarne alifatske R grupe
Glicin Gly 75 5.97 7.2
Alanin Ala 89 6.01 7.8
Prolin Pro 115 6.48 5.2
Valin Val 117 5.97 6.6
Leucin Leu 131 5.98 9.1
Izoleucin Ile 131 6.02 5.3
Metionin Met 149 5.74 2.3
Aromatske R grupe
Fenilalanin Phe 165 5.48 3.9
Tirozin Tyr 181 5.66 3.2
Triptofan Trp 204 5.89 1.4
Polarne nenaelektrisane R grupe
Serin Ser 105 5.68 6.8
Treonin Thr 119 5.87 5.9
Cistein Cys 121 5.07 1.9
Asparagin Asn 132 5.41 4.3
Glutamin Gln 146 5.65 4.2
Pozitivno naelektrisane R grupe
Lizin Lys 146 9.74 5.9
Histidin His 155 7.59 2.3
ArgininArg 174
10.76
5.1
Negativno naelektrisane R grupe
Aspartat Asp 133 2.77 5.3
Glutamat Glu 147 3.22 6.3
32
Bočni lanac utiče na hemijske osobine aminokiselina i može biti jedan od 20
različitih bočnih lanaca, kod proteinogenih aminokiselina. Reaktivnost
aminokiselina zasnovana je na prisustvu karboksilne, amino i hidroksilne
skupine u njenom sastavu. Esteri aminokiseline nastaju ako organska grupa
zamjenjuje jedan ili više atoma vodika u hidroksilnoj skupini aminokiseline, dok
amidi12 nastaju kad se u karboksilnoj grupi aminokiseline, hidroksilna grupa
zamjeni amino-grupom – NH2.
Reaktivnost aminokiselina i neki tipični produkti
Skupine Formula Produkti
Karboksilne -COOH estri, amidi
Amino -NH2 Amidi i Schiffove baze
Hidroksilne R-OH estri
Aminokiseline su najvećim djelom kristalne čvrste tvari visokih tališta (od
186°C za glutamin, do 344°C za tirozin), topljive u vodi, a netopljive u
nepolarnim organskim otapalima. Amfoterni su spojevi – to znači da se mogu
ponašati kao kiseline i kao baze, ovisno o pH medija u kojoj se nalaze.
kation "zwitterion13" (neutralna) anion
Disocijacija aminokiselina
Visoka tališta i topljivost u vodi posljedica su amfoternosti aminokiselina. To
je zbog toga što imaju svojstva kiselina i baza, jer u istoj molekuli imaju
karboksilnu i amino – skupinu. Karboksilna skupina otpušta proton (H), a amino
skupina ga prima, pa aminokiselina u čvrstom stanju iz molekulskog oblika
prelazi u dipolni ion - "Zwitterion". Aminokiseline otopljene u vodi mogu 12 Derivati kiselina13 Dipolarni jon = zwitterion
33
djelovati kao donori ili kao akceptori protona, tj. mogu neutralizirati i baze i
kiseline. Zbog toga se često ponašaju kao puferi14. Ka je konstanta disocijacije
kiseline. Ako je Ka =10 -6 onda je pKa= 6 kao što je slučaj sa histidinom.
Vrijednost pH kod kojeg u otopini prevladava dipolarni ion (izoelektrična
tačka15) je aritmetička sredina vrijednosti pK16 karboksilne i amino – skupine.
Izoelektrična tačka je pH pri kojem je netto naboj aminokiseline, peptida ili
proteina jednak nuli. U jako kiseloj otopini aminokiselina je prisutna kao kation,
kod pH izoelektrične tačke prevladava dipolarni ion, a u jako lužnatoj otopini
aminokiselina postaje anion.
pK za imidazolski prsten histidina 6,0
Vrijednosti pK za α – COOH (pK1 karboksilnih skupina) kreću se u uskom
području od 1,7 do 2,6 – u prosjeku 2,2, dok se za α – NH3+, pK vrijednosti kreću
od 8,9 do 10,6 – u prosjeku 9,5. Tu su još i funkcionalne skupine pobočnih
lanaca aminokiselina. Na primjer, pK za –SH skupinu cisteina iznosi 8,3 a za
imidazolski prsten histidina 6,0.
14 Otopine koje neznatno mijenjaju svoj pH dodatkom jake baze ili kiseline (smjese slabih kiselina (baza) i pripadajućih soli) 15 Izoelektrična tačka - pH na kojoj amino kiseline ne putuju prema elektrodama pod utjecajem električnog polja16 Za računanje pH odnsosno pKa vrijednosti puferskih sistema koristi se Henderson-Hasselbalchova jednadžba
34
Kisele i bazične aminokiseline
Naziv Oznaka
α-karboksilna skupina (-COOH):
α-amino skupina (–NH3+):
Kisele aminokisline
Aspartat Asp
Glutamat Glu
Bazične
Arginin Arg
Histidin His
Lizin Lys
Aminokiselinski ogranci i njihove karakteristične skupine
Aminokiselinski ogranci
Karakteristične skupine
Aminokiseline koje ih sadrže
Alifatski alifatski spojevi
alanin, valin, leucin, izoleucin
Alifatska hidroksilna skupina
alifatski spoj + hidroksilna skupina
serin i treonin
Aromatske skupine
benzolovo jezgro
fenilalanin, tirozin, triptofan
Bazne skupine -OH lizin, arginin, histidin
Kiseli ogranci -COOH aspartat i glutamat
Amidni ogranci karbonilna grupa sa N
asparagin i glutamin
Ogranci sa sumporom
-S cistin i metionin
Imino skupina =NH prolinKljučni pojmovi
Hemijska svojstva aminokiselina ovise o njihovoj hemijskoj strukturi, a naročito o strukturi radikala R. Aminokiselinski ogranci mogu biti: alifatski,
alifatski sa hidroksilnom skupinom, sa aromatskim skupinama, baznim skupinama, kiseli, amidni, ogranci sa sumporom i sa imino skupinom.
Reaktivnost aminokiselina zasnovana je na prisustvu karboksilne, amino kao i R skupine. Aminokiseline su amfoterni su spojevi.
35
Aminokiseline sa alifatskom R-grupom
Glicin je najednostavnija aminokiselina i jedina koja nema asimetrični C
atom. Bočni lanac kod glicina sastoji se od samo jednog vodikovog atoma.
Glicinski ostatak ima vrlo malen volumen, što je važno za izgradnju određenih
struktura kao što je kolagen. Alanin, valin, leucin i izoleucin imaju
ugljikovodične bočne lance koji se sastoje od najviše četiri ugljikova atoma.
Alanin se može smatrati kao ishodni spoj za sve druge aminokiseline jer
zamjenom jednog ili oba vodika u metilnoj grupi, nekim drugim ostatkom,
nastaju strukturne formule ostalih aminokiselina.
Valin17, leucin i izoleucin imaju razgranat ugljikov skelet. Hemijski su
razmjerno slični, pogotovo leucin i izoleucin.
Aminokiseline sa alifatskom R-groupom
Glicin je antacid i zaslađivač. Sudjeluje u sintezi DNA, fosfolipida i kolagena.
Pomaže skladištenju glukoze putem povećanja mogućnosti skladištenja
glikogena. Alanin jedna od najčešćih aminokiselina u sastavu proteina, a osim
uobičajenih gradivnih funkcija, služi i za proizvodnju energije te pomaže u
regulaciji šećera u krvi.
Aminokiseline razgranatog lanca BCAA18 su: leucin, izoleucin i valin. Mišićno
je tkivo satkano od BCAA koje mu služe za proizvodnju energije i sintezu
proteina.
Aminokiseline sa hidroksil R-grupom
Serin, treonin i tirozin imaju hidroksilnu grupu u pobočnim lancima. Serin
sadrži jednu alkoholnu hidroksilnu skupinu koja može ući u reakcije kao što su
reakcija stvaranje estera. Ester s fosfatnom kiselinom fiziološki je važan
17 Valin je 2 – aminoizovalerijanska kiselina, leucin je 2 – amino – 4 – metil – valerijanska kiselina dok je izoleucin 2 – amino – 3- metil valerijanska kiselina18 Skraćenica od Branched Chain Amino Acids –BCAA, aminokiseline razgranatih lanaca
36
sastavni dio nekih proteina i fosfatida. Hidroksilna skupina ima posebnu
funkciju u nekim enzimima. Treonin19 je slijedeći viši homolog serina. Posjeduje
dva asimetrična C atoma pa može postojati u četiri stereoizomerna oblika.
Aminokiseline sa hidroksil R-grupom
Treonin je važan za razvoj i stabilnu funkciju tiroidne žlijezde i imunološkog
sistema. U kombinaciji s asparaginskom kiselinom i metioninom pomaže
funkciju jetre.
Amino kiseline sa R koji sadrži sumpor
Cistein sadrži sumpor čija je sulfhidridna skupina prilično reaktivna. Cistein
unutar peptida može lagano dehidrogenirati pri čemu nastaje disulfid. To
povezivanje preko S-S veze nalazi se u mnogih proteina. Metionin je esencijalna
aminokiselina odnosno S–metil derivat homocisteina. Metilna grupa može se u
metabolizmu prenijeti na druge molekule, i zato je metionin glavni donor –CH3
grupa.
Aminokiseline sa sumporom u bočnom lancu
Cistein je važan za sintezu keratina, proteina koji se nalazi u koži, kosi i
noktima. Ima važnu ulogu u energetskom metabolizmu i sintezi masnih
kiselina. Metabolit aminokiseline cisteina u organizmu je homocistein, čija
količina u organizmu može biti pokazatelj rizika za bolesti i oštećenja
kardiovaskularnog sistema ili bubrega. Na regulaciju homocisteina i snižavanje
njegove koncentracije mogu utjecati vitamini B skupine, folna kiselina, vitamin
19 Ime upućuje na srodstvo sa šećerom treozom
37
B12, vitamin B6. Povišena koncentracija homocisteina se javlja kao jedan od
faktora tzv. metaboličkog sindroma.
Metionin učestvuje u sintezi taurina, cisteina, lecitina, karnitina20 i endorfina.
Važan je za zdrave nokte i kožu.
Derivat metionina i cisteina je aminokiselina taurin koja takođe sadrži
sumpor. To je najzastupljenija slobodna aminokiselina u mišićnom tkivu, a
nalazi se i u živcima. Sudjeluje u sintezi žučnih soli, u brojnim drugim
metaboličkim procesima, a važna je za očuvanje očne retine.
Amidne aminokiseline
Asparagin i glutamin su amidi ''kiselih aminokiselina'' koji imaju polarne
amidne grupe (O=C-NH2). Pri hidrolizi proteina s kiselinom ili lužinom
otcjepljuju se amidne grupe i pri tom nastaje amonijak i asparaginska, odnosno
glutaminska kiselina. Ove kiseline na pobočnom lancu imaju još jednu kiselu
skupinu kojoj se proton lagano odcjepljuje disocijacijom. Zbog toga nastaju
dodatni negativni naboji (važno za elektrokemijska svojstva proteina).
Aminokiseline i njihovi amidi
Asparaginska kiselina se nalazi u aspartamu umjetnom sladilu. Odgovorna za
pretvaranje amonijaka u ureu i uključena je u konverziju ugljikohidrata u
mišićnu energiju. Gradivni je element imunog sistema – imunoglobulina i
antitijela. Važna je kod regeneracije tkiva. Aspartat nastaje kada se kation
veže na asparginsku kiselinu.
Asparagin se nalazi u brojnim vrstama žitarica i krompira i to u relativno
velikim količinama. Učestvuje u Maillardovim reakcijama tokom prženja hrane
20 Karnitin (lat. carni, meso) - aminokiselinski spoj izoliran iz crvenog mesa posvuda je prisutan u svim mišićima
38
proizvodeći štetni akrilamid. Važan je faktor u metaboličkim procesima
živčanog sistema.
Glutaminska kiselina je najzastupljenija u pšenici. Uključena je u
metabolizam šećera i masti. Ima važnu ulogu za funkcioniranje mozga, sintezi
DNA, glutationa i ostalih aminokiselina. Pomaže odstranjenju amonijaka iz
tijela.
Glutamin je izvor energije za mozak i cijelo tijelo. U određenim stanjima u
organizmu glutamin može postati deficitaran kao kod opeklina, upalnih bolesti
crijeva i sl. Koncentracija glutamina u krvi je tri do četiri puta veća od svih
ostalih aminokiselina. U organizmu se prevodi u glutaminsku kiselinu. Također
je glutamin bitan za rad tankog i debelog crijeva, gdje predstavlja važno gorivo
za stanice crijevnog epitela. Važan je sastojak u antioksidativnom sustavu
glutationa, i kao takav jedan od ključnih nutrijenata za dobru funkciju imuno
sustava.
Bazne skupine aminokiselina
Lizin, arginin i histidin imaju po 6 C atoma. Bazne grupe u pobočnim lancima
tih aminokiselina odgovorne su za pozitivne naboje na proteinima. Arginin ima
najjača bazična svojstva, a zatim slijedi lizin. U mnogim aktivnim centrima
enzima nalazi se reaktivna NH2 skupina lizina. Histidin sadrži slabo bazični
imidazolski prsten. Kako pH vrijednost imidazola leži blizu neutralne vrijednosti,
histidin može kod enzimske katalize djelovati kao donor ili akceptor protona.
Zbog toga se u mnogim aktivnim centrima enzima nalaze histidinski ostaci.
Bazne skupine amino kiselina
Arginin je esencijalna aminokiselina za mišićni metabolizam i iskorištavanju
39
dušika. Važna je komponenta za izgradnju i regeneraciju tkiva. U visokoj se
koncentraciji nalazi u koži i vezivnom tkivu, te pomaže odstranjivanju
amonijaka kao dijela ciklusa uree. Derivat arginina je aminokiselina ornitin s
kojom je u povratnoj vezi. Ornitin takođe sudjeluje u ciklusu uree, koji je vrlo
važan metabolički put za regulaciju dušika u organizmu. Lizin je važan je za
rast, regeneraciju tkiva i proizvodnju hormona, enzima i antitijela. Ima ga u
mišićnom tkivu.
Histidin se u organizam unosi uglavnom prehranom iako i djeca i odrasli
mogu sintetizirati nešto malo histidina u tijelu. Stanice otpuštaju histidin pri
imunološkoj reakciji. Značajan je za rast i regeneraciju tkiva.
Aminokiseline sa aromatskim prstenom
Fenilalanin sadrži jedan aromatski prsten, pa se stoga ne može sintetizirati u
životinjskom organizmu. Tirozin posjeduje fenolnu grupu koja ima slabo kisela
svojstva te iznad pH 9 disocira proton. Triptofan je heterocikločka α –
aminokiselina koja posjeduje indolski prsten.
Aminokiseline sa aromatskim prstenom
Fenilalanin posjeduje jedinstvenu ulogu blokatora nekih enzima središnjeg
živčanog sistema koji su uobičajeno zaduženi za raspad prirodnih, morfiju
sličnih, hormona zvanih endorfini i enkefalini.
Tirozin je sastavni dio proteinskih amino šećera i amino lipida, koji imaju
višestruke funkcije. Prekursor je za neurotransmitere - dopamin, adrenalin i
noradrenalin.
Važan je dio nekih peptida, kao što su enkefalini koji su prirodni opijati-
moždani analgetici. Prekursor je hormonima poput tiroksina, kateholestrogena
(spojeva koji su ujedno estrogeni i katehoalamini) i najvažnijeg hormona za
40
pigmentaciju – melanina. Triptofan je esencijalna aminokiselina i u
metabolizmu sudjeluje kao gradivni dio proteina. Važan je aminokiselinski
prekursor serotonina i melatonina, važnih neurotransmitera.
Iminokiseline
Prolin je cikličke građe. Dušikov atom u α položaju uključen je u prsten, pa
stoga nije primaran, već sekundaran amin. Prolin ako je povezan u peptidu
može se hidroksilacijom modificirati u hidroksiprolin, što je bitno u sintezi
kolagena. Prolin ima bočni lanac vezan na dušik amino grupe a i na α – C –
atom, formirajući tako cikličku strukturu. Aminokiseline mogu i ne moraju biti
topljive u vodi što ovisi o slobodnom radikalu (R). Sve osim glicina su optički
aktivni spojevi21 što znači da mogu zakretati ravninu polarizirane svjetlosti i
sadrže bar jedan asimetričan C-atom (L i D izomeri).
Imino kiselina
Prolin je nužan za sintezu kolagena i i oporavak hrskavice.
Aminokiseline - preteče brojnih biološki važnih spojeva
Amino kiselina
Spoj Biološka uloga
Triptofan serotonin vazokonstriktor
NAD+ i NADP+ Koenzimi dehidrogenaza
Tirozin
dopamin neurotransmiteradrenalin i noradrenalin
hormoni i transmiteri
melanin pigment kože, kose i očiju
tiroksin hormonHistidin histamin lokalni upalni agens,
regulira želučanu sekreciju
21 Sve osim glicina
41
Serin holin sastojak acetilholina i fosfolipida
Glicin
porfirini koenzimi koji vežu željezo
kreatin fosfokreatin je skladišni oblik energije
glutation unutarstanični reducens
žučne soli probava lipidapurini nukleotidni koenzimi,
RNA, DNAGlutamat GABA neurotransmiter
Iz aminokiselina organizam stvara proteinogene i neproteinogene
aminokiseline. Tako se na primjer, aminokiseline koje tvore nove proteine u
organizmu zovu proteinogene. Iz nekih aminokiselina mogu da se sintetiziraju
masti i one su ketogene, dok aminokiseline koje stvaraju glukozu nazivamo
glukogene. Tokom Krebsova ciklusa uree od aminokiselina biva uklonjena
amino skupina te preko intermedijernih produkata može nastati glukoza. Taj
metabolički proces je poznat kao glukoneogeneza. Iz aminokiselina stvara se
ne samo glukoza, nego i prekursori sinteze masti i sama mast. Mnoge
aminokiseline su istodobno i ketogene i glukogene. Glukogene mogu biti
gotovo sve aminokiseline, ali su to najčešće alanin, glutamat i asparagin, te
rjeđe cistein, glicin i serin. Ketogene aminokiseline za čovjeka su leucin i lizin
dok treonin, izoleucin, fenil alanin, i tirozin mogu biti i glukogene i ketogene. U
proces dezaminacije najviše su uključene glutaminska i asparginska kiselina.
Osim 20 proteinogenih aminokiselina u ljudskom tijelu se nalazi još oko
stotinu neproteinogenih aminokiselina. One obavljaju najrazličitije funkcije. Iz
njih organizam stvara, glukozu ili masti u stanicama gotovo cijelog tijela, a
osobito u jetri, crijevima i mišićima.
Osim proteina, glukoze i masti, iz aminokiselina se sintetiziraju biogeni amini
i drugi važni sintetski spojevi. Tako se iz glicina sintetizira hemoglobin, kreatin i
glutation (tripeptid koji štiti organizam kao antioksidans, te u reduciranom
obliku učestvuje pri prijenosu aminokiselina kroz membranu stanica). Iz tirozina
stvaraju se kateholamini (adrenalin, noradrenalin) i hormoni štitnjače. Iz
triptofana stvara se biogeni amin serotonin i nikotinska kiselina (niacin). Iz
42
lizina se stvara karnitin, iz histidina biogeni amin histamin, iz cisteina taurin i
glutation, a iz lizina i taurina zučne kiseline itd. Sve to govori o ogromnim
mogućnostima prirode da iz najjednostavnijih elemenata stvara složene
molekule- bjelančevine, masti, ugljične hidrate, vitamine, vodu, hormone,
zaštitna protutijela, biogene amine itd.
Aminokiseline u hrani
Postoje aminokiseline koje ne ulaze u sastav proteina i nazivaju se
neproteinske aminokiseline (npr. ß-alanin, ornitin, norleucin, norvalin i citrulin).
Najviše aminokiselina koje su uglavnom u sastavu proteina ima u životinjskoj
hrani pa se esencijalne aminokiseline uglavnom namiruju iz namirnica
životinjskog porijekla, npr.: meso, riba, jaja, žitarice, jezgrasto voće i
mahunasto povrće.
Većina aminokiselina danas se proizvode kao hidrolizati proteina i koriste kao
dodaci prehrani u formi posebnih pripravaka. Koristi ih medicina u
paranteralnoj prehrani u kliničkim uvjetima.
U ishrani stanovništva danas nedostaju uglavnom tri aminokiseline, to su
triptofan, lizin i metionin. One predstavljaju limitirajući faktor iskorištenja
hrane, zbog čega je potrebno da se izvori proteina raspodjele što pravilnije u
ishrani ljudi i životinja. Nedostatak ovih proteina se može rješiti njihovim
dodatkom u prehrambene proizvode biljnog porijekla, posebno žitarice u kojima
je nedostatak ovih aminokiselina najveći. Namirnice biljnog porijekla sadrže u
nedovoljnim količinama aminokiseline lizin, metionin i triptofan. Za osobe koji
se hrane samo namirnicama biljnog porijekla je potrebno reći da su neki
proteini biljnog porijekla komplementarni. Kombinovanjem različitih namirnica
koje sadrže biljne proteine mogu se obezbijediti minimalne količine esencijalnih
kiselina.
Aminokiseline u hrani
Izvor proteinaManje prisutne aminokiselina
Pšenica LizinRiža LizinLeguminoze TriptofanKukuruz Lizin i triptofan
43
Grahorice Metionin (ili cistein)
GovedinaFenilalanin (ili tirozin)
Mlijeko ili sirutka Metionin ili cistein
Pravilnom prehranom unos esencijalnih aminokiselina je dovoljan i nema
potrebe za suplementacijom.
44
Aminokiseline neophodne za gradnju proteina u ljudskom organizmu
Esencijalne (nezamjenjive) aminokiselineIzoleucin Lizin TreoninLeucin Metionin Triptofan
Fenilalanin ValinSemiesencijalne aminokiseline
ArgininHistidin
Neesencijalne (zamjenjive)aminokiselineAlanin Cistein ProlinAsparagin Glutaminska
kiselinaSerin
Asparaginska kiselina
Glutamin Tirozin
Glicin
Odnos aminokiseline i njihova zastupljenost u hrani, proces probave uz
enzimsku hidrolizu proteina te ponovna sinteza proteina iz aminokiselina je
složen proces u organizmu. Treba imati u vidu vrlo raznoliku ulogu
aminokiselina njihove različite anaboličke i kataboličke puteve. Kao što smo
vidjeli, aminokiseline imaju različit hemijski sastav. Svaka od njih ima tačno
određenu funkciju u organizmu. Neke se unose isključivo hranom (esencijalne),
dok se druge mogu sintetizirati u organizmu.
Neke aminokiseline, kao slobodne, nalaze se u vrlo malim količinama u
cirkulaciji i otopljene u drugim tjelesnim tekućinama. One su važne za
prehrambenu i metaboličku kontrolu proteina u ljudskom tijelu. Tako slobodnog
fenilalanina u našem tijelu ima samo 0.2% od njegove sveukupne količine.
Mnogo više ima slobodnog glutamata i alanina. Na primjer u mišićima ima oko
10 - 15 g dušika iz glutamina. Koncentracija slobodnih aminokiseline je veća u
intracelularnoj tekućini nego u krvnoj plazmi. Aminokiseline leucin i fenilalanin
su gotovo 2 puta više zastupljene u mišićnom tkivu nego u plazmi. Glutamin,
glutaminske kiselina i glicin su čak 10 do 50 puta više zastupljeni u tkivnoj
tekućini, nego u krvnoj plazmi. Koncentracija aminokiselina u krvnoj tekućini i u
tkivima je bitna za normalno održanje organizma i razumjevanje mehanizma
koji upravljaju sadržajem proteina u tkivima.
45
RDI različitih aminokiselina za odrasle mg /kg TT
Amino kiselinaRDI za odrasle
mg /kg TTmg/70
kg
Fenilalanin i tirozin 14 980
Leucin 14 980
Metionin i cistein 13 910
Lizin 12 840
Izoleucin 10 700
Valin 10 700
Treonin 7 490
Triptofan 3 245
Ključni pojmovi
Da bi organizam sintetisao proteine moraju biti prisutne sve esecijalne aminokiseline i to u odgovarajućim proporcijama. Odsustvo samo jedne od
esencijalnih aminokiselina može štetno da utiče na sintezu proteina u organizmu i da proporcionalno umanji djelotvornost svih ostalih. Esencijalne aminokiseline su: triptofan, treonin, lizin, leucin, izoleucin, fenil alanin, metionin, valin te arginin i
histidin. Neke od njih imaju izuzetan značaj za rast organizma. Ostale, glicin, alanin, serin, glutaminsku kiselinu, glutamin, asparaginsku kiselinu, asparagin, prolin, cistein, tirozin, ljudski organizam može sam da sintetiše od produkata
razlaganja bjelančevina ili od ostalih aminokiselina. Arginin, ornitin, cistein, cistin, glutamin, taurin i tirozin dio su neesencijalnih aminokiselina, ali kod nekih osoba
zbog bolesti ili probavnih disfunkcija, također mogu biti esencijalne. Za novorođenče su esencijalne: cistein, taurin i arginin.
Peptidi
Najvažnija hemijska reakcija aminokiselina je formiranje peptidne veze
između karboksilne grupe jedne aminokiseline (-COOH) i amino grupe (-NH2)
druge aminokiseline, u kojoj se atom ugljenika vezuje za atom azota uz
oslobađanje molekula vode. Aminokiseline se međusobno vežu tako da
reakcijom između karboksilne skupine jedne i amino skupine druge
aminokiseline nastane amid. Tako nastali amidi zovu se peptidi, a veza između
njih je amidna (peptidna) veza. Oko veze između karbonilnog ugljika i dušikova
atoma nema slobodne rotacije jer ta veza djelomice ima svojstva dvostruke
veze.
46
Međusobnim povezivanjem manje od 100 aminokiselina nastaju peptidi. Ako
se dvije aminokisline povežu nastaje dipeptid, ako se povežu tri onda je
tripeptid, a polipeptid nastaje vezivanjem više aminokiselina.
Ovisno o tome koja od aminokiselina reagira s amino skupinom, ili
karboksilnom skupinom, dvije se aminokiseline mogu međusobno vezati na dva
načina. Stoga iz dvije aminokiseline mogu nastati dva različita dipeptida, u
kojima aminokiselina na početku lanca ima slobodnu amino skupinu, a ona na
kraju lanca karboksilnu skupinu. Dva kraja lanca amino kiseline se nazivaju
karboksilni kraj (C-tеrminus) i amino kraj (N- tеrminus) na osnovu prirode
njihove slobodne grupe na svakom kraju.
Amino kiselina 1 + Amino kiselina 2 = dipeptid + voda (nije prikazana)
Nastanak peptidne veze
Tokom probave hrane enzimskom hidrolizom proteina i peptida troši se jedna
molekula vode koja se ''ugrađuje u molekule'' aminokiselina. Ponovnom
sintezom proteina u organizmu oslobađa se molekula vode i nastaje takozvana
endogena voda.
Kod nekih proteina oksidacijom cisteinskih ostataka nastaje disulfidna veza.
Uz peptidnu vezu to je još jedina unakrsna kovalentna veza koja dolazi u
proteinima.
Neki biološki peptidi značajni u prehani
Peptid FunkcijaGlutation tripeptid (Glu-Cys-Gly).
Regulacija oksidoreduktivnih reakcija
Inzulin Regulira metabolizem glukoze
Grelin Stimulator apetitaNeuropeptid Y Stimulator apetita
47
Aspartam, sintetični peptid L-Asp-L-Phe. Umjetno sladilo.
Leptin Supresor apetitaHolecistokinin (CCK) Supresor apetitaAmilin Supresor apetitaCiklopeptidi Otrovne tvari u gljivama
Ključni pojmovi
Najvažnija hemijska reakcija aminokiselina je formiranje peptidne veze. Peptidi su prirodni polimeri aminokiselina i nisu suštinski različiti od proteina. Osnovna razlika je da su peptidi polimeri male ukupne mase, dok proteini sadrže više
aminokiselina i njihova molekularna masa je veća.
Proteini
Proteini su ključni gradivni elementi žive stanice svakog organizma. Nalaze
se svugdje, u svim dijelovima ljudskog tijela, kao na primjer mozgu, krvi,
noktima, kosi, a od proteina su građeni enzimi i neki hormoni. Tjelesni proteini
se sintetiziraju pod uvjetom da u "pulu"22 tokom metabolizma postoje sve
esencijalne aminokiseline. Čim nedostaje jedna, manjak se nastoji kompenzirati
sintezom. Ako to nije moguće, dolazi do poremećaja izraženog kao malnutricija.
Proteini čine preko 20% mase čovjeka, s tim da u strukturi mišića, unutrašnjih
organa, kože, kose, noktiju predstavljaju primarnu komponentu.
Proteini su važna komponenta u industrijskoj proizvodnji hrane jer imaju
višestruku funkciju. Prirodni su sastojci hrane biljnog i životinjskog porijekla. U
prerađenom obliku koriste se kao sredstva za vezanje vode, emulgiranje,
popravljanje viskoziteta, obogaćivanje namirnica itd.
Prema definicniji EU23 protein je ukupni dušik dobiven metodom po Kjeldahlu
pomnožen s faktorom 6,25. Za razliku od ostalih supstanci iz hrane, proteini
sadrže prosječno 16% dušika, pa se njihovo laboratorijsko utvrđivanje temelji
na utvrđivanju dušika.
Elementarni sastav proteina
Element Maseni udio (%)Ugljik 50-55Vodik 6,5-7,3Kisik 19-24Azot 15-18Sumpor 0-2,4
22 eng. pool - rezerva23 Direktiva EU br. 496/90
48
Proteini, kao biološki polimeri, nastaju povezivanjem većeg broja
aminokiselina, najčešće više od stotinu. Povezivanje se ostvaruje peptidnom
vezom koja nastaje povezivanjem α-karboksilne skupine jedne aminokiseline i
α-amino skupine druge aminokiseline. Tako nastaje nerazgranati polipeptidni
lanac izgrađen od pravilno ponavljane okosnice ili glavnog lanca i međusobno
različitih ogranaka. Svaki protein ima jedinstvenu aminokiselinsku sekvencu
koja je određena sekvencom nukleotida u genu.
Osnovni pojmovi biološke sinteze proteina
Tokom procesa biološke sinteze proteina u živom organizmu, tačan
redoslijed aminokiselina u peptidnom lancu se uspostavlja za vrijeme procesa
translacije. Prema središnjoj dogmi molekularne biologije slijed nukleotida u
DNA24, složenim staničnim procesima, se prevodi u slijed aminokiselina u
proteinu. Informacija u DNA određuje strukturu proteina. Genetička informacija
organizma sadržana je unutar genoma kojeg sačinjava ukupna DNA. Gen je
funkcionalna jedinica genoma ili odsječak DNA koji kodira polipeptidni lanac ili
molekulu RNA25. Gen čini slijed nukleotida koji nosi informaciju za funkcionalni
protein ili RNA molekulu. RNA je sastavljena od niza nukleotida i zadužena je za
prevođenje nasljedne poruke zapisane u DNA u proteine. Postoje tri tipa RNA:
glasnička RNA (mRNA) sadrži prijepis nasljedne upute, transportna RNA (tRNA)
koja donosi aminokiseline tokom sinteze proteina i ribozomska RNA (rRNA) koja
sudjeluje u građi ribozoma. Geni se sastoje od egzona i introna. Egzoni su
slijedovi nukleotida unutar gena koji se prevode u protein. Introni su slijedovi
nukleotida unutar gena koji se ne prevode u protein. Ekspresija gena je
nastanak genskog produkta. Središnja dogma molekularne biologije objašnjava
prijenos genske poruke u sistemu: DNA-RNA- protein.
24 DNA deoksiribonukleinska kiselina predstavlja supstancu kromosoma i nosi nasljednu poruku.25
49
Replikacija, transkripcija i translacija
DNA sadrži uputu za biosintezu proteina, preko redoslijeda baza. Replikacija
(umnažanje) DNA je proces kojim se stvara identična kopija dvolančane DNA-
molekule, koristeći postojeću uzvojnicu DNA kao kalup na kojem se stvara nova
uzvojnica. Transkripcija je sinteza molekule RNA na molekuli DNA (ili
prepisivanje genetičke upute - prepisivanje DNA u RNA). Translacija je sinteza
proteina na ribosomima prema prijepisu genetičke upute odnosno prevođenje
redoslijeda ribonukleotida u redoslijed aminokiselina. Translacija ili sinteza
proteina, sastoji se iz tri faze: 1. inicijacije – započinjanja sinteze 2. elongacije –
produživanja lanca i 3. terminacije – završetka sinteze. Polipeptidni lanac raste
od amino kraja prema karboksilnom kraju.
Struktura proteina
Za razumjevanje konstitucije proteina na molekularnom nivou potrebno je
poznavanje njihove trodimenzionalne strukture. Za utvrđivanje strukture
proteina koriste se tehnike kao što su kristalografija X zracima ili NMR
spektroskopija. Eksperimentima sa ribonukleozom, enzimom koji hidrolizira
RNA, a koje je proveo Christian Anfinsen26 otkriveno je da slijed aminokiselina
(primarna struktura) u nekom proteinu određuje njegovu trodimenzijsku građu
(konformaciju).
Proteini imaju 4 strukturna nivoa koji određuju izgled proteina u prostoru-
konformaciju. Te strukture definiraju se kao: primarna, sekundarna, tercijarna i
kvartarna struktura. Primarna struktura predstavlja slijed aminokiselina u
26 Nobelova nagrada za hemiju 1972 god
50
polipeptidnom lancu. Ovaj slijed aminokiselina se održava kompaktnim pomoću
kovalentne peptidne veze.
Proteini imaju 4 strukturna nivoa koji određuju izgled proteina u prostoru
Sekundarne strukture predstavlja izgled polipeptidnog lanca u prostoru.
Sekundarne strukture se stabiliziraju hidrogenskim vezama27. Sekundarna
struktura je lokalna prostorna organizacija atoma okosnice polipeptidnog lanca
neovisna o konformaciji pobočnih lanaca. Opisuje odnos i prostorni raspored
susjednih aminokiselina u lancu. Razlikujemo dva tipa sekundarne strukture: -
uzvojnice i -nabrane ravni.
-uzvojnica i -nabrane ravni
Tercijarna struktura je prostorni odnos aminokiselinskih ostataka međusobno
vrlo udaljenih u linearnom slijedu. Tercijarna struktura se održava prvenstveno
hidrofobnom interakcijom ali i hidrogenskim vezama, ionskom interakcijom i
disulfidnom vezom koje su obično uključene u lanac. Zavisno od tercijarne
strukture, proteini se dijele na fibrilarne i globularne. Fibrilarni proteini imaju
27 vodikovim mostovima
51
vlaknastu strukturu i teško se otapaju u vodi. Globularni proteini imaju zbijenu
strukturu loptastog oblika. Otapaju se u vodi pa zbog veličine molekula,
formiraju koloide.
Kvaternernu strukturu posjeduju proteini koji su sastavljeni iz više
polipeptidnih lanaca. Ovaj nivo proteinske organizacije predstavlja prostorni
raspored, odnosno međusobni odnos svih polipeptida koje tvore jedan protein.
Znači da proteinski oligomeri odn. multimeri imaju kvartenarnu strukturu koja
nastaje udruživanjem više proteinskih podjedinica-protomera. Ove podjedinice
su međusobno povezane nekovalentnim vezama između pobočnih lanaca
njihovih aminokiselinskih ostataka. U nekim slučajevima podjedinice su
povezane i disulfidnim vezama. Neki oligomerni proteini su građeni od istih a
neki od različitih podjedinica.
Protein se može mijenjati kroz nekoliko sličnih struktura u obavljanju svojih
bioloških funkcija. U kontekstu ovih funkcionalnih preuređenja, tercijarne i
kvaternerne strukture se obično nazivaju ''konformacije'', a prelazi između njih
konformacione promjene.
Podjela proteina
U odnosu na porijeklo, proteine dijelimo na biljne i životinjske. Životinjski
proteini bogatiji su esencijalnim aminokiselinama, nego biljni. Vezivna
životinjska proteinska tkiva imaju manje esencijalnih aminokiselina u odnosu na
druga jestiva tkiva.
Prema sastavu i stepenu složenosti proteini se dijele na proste i složene.
Struktura proteina može obuhvatiti i neproteinske molekule. U tom smislu
razlikujemo homoproteine sastavljene od aminokiselina i heteroproteine,
sastavljeni od proteinskog dijela i prostetične grupe:
Heteroprotein = apoprotein (protein) + prostetska grupa
Jednostavni ili prosti proteini građeni samo od aminokiselina, a hidrolizom se
razlažu samo do aminokiselina. Složeni proteini (heteroproteini) pored
aminokiselina hidrolizom daju i druge materije kao što su ugljikohidrati,
nukleinske kiseline, fosfor i sl. Prosti proteini biljnog porijekla su prolamini i
glutelini, a životinjskog albumini, globulini, protamini, histoni, skleroproteini.
52
Fibrilarni proteini imaju vlaknastu strukturu kao što je primjer fibroina svile.
To podrazumijeva da su končasti pa se zovu još i vlakna. Relativno su velike
dužine, imaju kvaternu prostornu strukturu. Fibrilarni proteini se teško otapaju
u vodi. Služe kao gradivne komponente organizma. Tu spadaju: kolagen,
elastin, keratin, fibrinogen, miozin itd. Najpoznatiji fibrilarni proteini su kolagen
i elastin, koji su osnovni konstituenti ekstracelularnog matriksa dajući čvrstinu
vezivnim tkivima.
Kolagen je jedan od osnovnih strukturnih proteina u organizmu. To je
jednostavni protein građen od nekoliko aminokiselina, ali iznimne čvrstoće i
fleksibilnosti. Ulazi u sastav mišića, zglobova, tetiva i ligamenata. Kolagen je
jak i dugačak molekul koji čini čak 25% svih proteina organizma sisara.
Kolagena vlakna su glavna strukturna komponenta ekstracelularnog matriksa,
za koju se vezuju druge strukture (elastin, proteoglikani, adhezivni proteini
ekstracelularnog matriksa). Jako je važan u hrskavici, ligamentima, tetivama,
kostima, zubima, omogućava zategnutost kože i krvnih sudova. Prisutan je i
kao kristalin u očnom sočivu. Jedan od ključnih procesa u sintezi kolagena je
hidroksilacija, koja određuje čvrstoću kolagenske uzvojnice. U hidroksilaciji
aminokiseline prolina u hidroksiprolin sudjeluje vitamin C, koji određuje
kvalitetu nastalih kolagenih vlakana. Deficit faktora bitnih za hidroksilaciju,
poput bakra ili vitamina C dovodi do loše kvalitete kolagena, što za posljedicu
dovodi do skorbuta.
Mnoga tkiva i organi u organizmu moraju biti jaka i elastična. To
omogućavaju elastinska vlakna. Elastin daje elastičnost tkivima i uvijek se
nalazi uz nerastegljiviji kolagen kako bi se ograničilo rastezanje datih tkiva.
Keratin se nalazi u kosi, noktima, dlakama, perju, rogovima, papcima i sadrži
veće količine aminokiseline cisteina. Keratin je najjači protein koja je odgovoran
za stabilnost i oblik stanice. Određene podgrupe ovog proteina28 su glavni
sastojak kose i dlake sisavaca, ljusaka kod gmazova, perja, noktiju, kandži,
rogova, uši itd. Fibrinogen je protein plazme i sudjeluje u zgrušavanju krvi.
Fibrinogen je plazmin glikoprotein. Po hemijskom sastavu spada u globuline.
Miozin se nalazi u mišićima, sudjeluje u kontrakciji mišića.
Globularni proteini imaju sferičnu, loptastu strukturu, pa se zovu i
sferoproteini. Tu spadaju: histoni, albumini i globulini. Histoni su okruglasti
28 tzv. trihocitični keratini
53
proteini stanične jezgre vezani uz nukleinske kiseline oko kojih se mota DNK.
Histoni su relativno mali bazični proteini sa visokom učestalošću pozitivno
nabijenih aminokiselina lizin i arginin, što im omogućava čvršće vezanje za
negativno nabijenu DNA. Albumin je tip jednostavnog hidrosolubilnog proteina
široko rasprostranjenog u mnogim tkivima i tekućinama u biljnom i
životinjskom svijetu. Inačice albumina nalaze se u krvi, mlijeku, bjelanjku jajeta
(albumen – bjelance), mesu, ječmu i mišiću. Biološki je punovrijedan protein,
koji je topiv u vodi. U mlijeku se nalazi u sirutki, znači vodenom dijelu, za
razliku od kazeina koji se odvaja u masni dio. U ljudskom organizmu obavlja
funkciju transporta, održavanje acidobazne ravnoteže i osmotskog tlaka.
Globulini se nalaze u plazmi, a izmedju ostalog imaju funkciju zaštita organa.
Ima ih u mlijeku, mesu, jajima itd. Otapaju se u vodi i zbog veličine molekula,
formiraju koloide. Globularnim proteinima pripada: hemoglobin, mioglobin,
enzim ribonukleaza, enzim lizozim, citokrom C, imunoglobulin, aktin te
membranski proteini, na primjer, enzim-laktoza permeaza ili rodopsin, receptor
važan u transdukciji svjetlosnih signala.
Složeni proteini
Složeni proteini zovu se i proteidi. Građeni su od prostetske skupine i
proteinskog dijela. Prostatska skupina nije protein. To podrazumijeva da složeni
proteini u svom sastavu imaju, osim amino-kiselina i nebjelančevinastu
komponentu. Ta nebjelančevinasta komponenta može biti lipid, šećer,
nukleinska kiselina ili specifična bojena materija. Prema prirodi te komponente,
proteine možemo podijeliti na gradivne i biološki aktivne. Gradivni proteini,
zajedno sa drugim organskim makromolekulima, ulaze u građu protoplazme.
Biološki aktivni proteini učestvuju u regulaciji metaboličkih procesa i ostalih
funkcija živih bića.
Složeni proteini
Naziv proteina
Konstituenti proteina
Metaloproteini
prostetska skupina metal (transferin) + protein
Lipoproteini lipid + protein, HDL, LDL, VLDLGlikoproteini šećer + proteinNukleoprotein
nukleinska kiseline + protein
54
Fosfoproteini fosfor + proteinKromoproteini
Obojena prostetska grupa + protein (hemoglobin)
Denaturacija i renaturacija proteina
Termičkom obradom proteina, tretiranjem bazama i kiselinama, sušenjem,
soljenjenjem, zračenjem dolazi do njihove denaturacije. Pod uticajem različitih
faktora (kiseline, baze, promjena pH, visoke temperature i sl.),
trodimenzionalna struktura proteina se može narušiti pri čemu dolazi do
odmotavanja lanaca. Ta promjena se naziva denaturacijom proteina.
Pri denaturaciji proteina dolazi do prelaza uvijenog oblika u odvijeni oblik
Denaturacija proteina može biti:
▪ reverzibilna (povratna), a uzrokuju je razrjeđeni alkoholi i soli lakih metala
▪ ireverzibilna – uzrokuju je UV i X zračenja, organska otapala, jake kiseline i
baze, visoka temperatura i soli teških metala.
Pri porastu koncentracije denaturansa dolazi do vrlo oštrog prelaza nativnog
uvijenog oblika u odvijeni, denaturirani oblik proteina
55
Denaturacija
Prirodno stanje Denaturirano stanje
Denaturacija proteina značajna je u svim biološkim sistemima, bilo da se radi
o probavi hrane ili o njenoj preradi u industriji. Termički tretman hrane uzrokuje
složene hemijske procese koji uključuju i denaturaciju proteina, te najčešće
poboljšanje njihove probavljivosti i biološke iskoristivosti u ljudskom organizmu.
Denaturacijom enzima prisutnih u hrani pri povišenim temperaturama vršimo
njihovu inaktivaciju i taj proces je poznat kao blanširanje.
Ključni pojmovi
Proteini su polimeri aminokiselina. Nastaju prema središnjoj dogmi molekularne biologije tokom procesa replikacije, transkripcije i translacije. Regulacija njihovog nastanka determinirana je genetskim kodom. Na molekularnom nivou potrebno je
poznavanje njihove primarne, sekundarne, tercijerna i kvaterne strukture. Dijele se prema porijeklu na biljne i animalne. Prema hemijskoj strukturi mogu se podijeliti na proste i složene. Prosti proteini građeni samo od aminokiselina, a složeni pored aminokiselina u svom sastavu mogu imati ugljikohidrate, nukleinske kiseline, fosfor i sl. Prosti proteini biljnog porijekla su prolamini i glutelini, a životinjskog albumini,
globulini, protamini, histoni, skleroproteini. Složeni proteini su metaloproteini, lipoproteini, glikoproteini, nukleoproteini, fosfoproteini, kromoproteini i drugi. Prema obliku molekula proteini se dijele na fibrilarne i globularne. Proteini pod
utjecajem vanjski faktora, temperature, kiselina, baza, soli denaturiraju.
LIPIDI
Lipidi nisu samo masti i ulja. Lipidi obuhvataju širok spektar molekula
raznovrsne hemijske strukture i biološkog porijekla uključujući: masne kiseline,
triacilglicerole, voskove, osfolipide, sfingolipide, holesterole i druge steroide.
Različiti kriteriji se mogu uzimati pri podjeli i klasifikaciji lipida. To može biti:
porijeklo, hemijski sastav, uloga u organizmu, nivo složenosti, nutritivni zahtjevi
i utjecaj na zdravlje.
Prema porijeklu lipidi se dijele na biljne i životinjske. Prema hemijskom
sastavu (mogućnosti osapunjenja) dijele se na osapunjive i neosapunjive.
Osapunjivi lipidi u molekuli sadrže ostatak bar jedne masne kiseline, koja se pri
alkalnoj hidrolizi oslobađa u vidu alkalne soli, odnosno sapuna. U ovu grupu
spadaju: neutralne masti (triacilgliceroli), fosfogliceridi, sfingolipidi i voskovi.
Neosapunjivi lipidi se često zovu zajedničkim imenom i izoprenoidi, a
obuhvataju: steroide (steroli, žučne kiseline i steroidni hormoni) i terpene.
56
Prema ulozi koju obavljaju u organizmu postoje lipidi kao depoi energije,
strukturni lipidi (fosfolipidi, voskovi, steroidi) i regulatorni lipidi (polni hormoni i
hormoni korteksa nadbubrežnih žlijezda).
Prema nivou složenosti hemijske strukture lipide možemo podijeliti na
jednostavne, konjugirane, derivirane i ostale lipide. Jednostavni lipidi su
neutralne masti (trigliceridi i poligliceridi) i voskovi. U konjugirane lipide
spadaju:
▪ fosfolipidi (sadrže fosfatnu skupinu i molekulu masti)
▪ cerebrozidi (sadrže ugljikohidrat i molekulu masti)
▪ sulfolipidi (sadrže sulfatnu grupu)
U derivirane lipide spadaju:
▪ masne kiseline
▪ masni alkoholi
▪ masni aldehidi
▪ masni ugljikohidrati
▪ vitamini A, D, E, K
U ostale vrste lipida spadaju
▪ sapuni
▪ pigmenti i boje
▪ oksidativni polimeri
▪ termalni polimeri
▪ lipoproteini
Lipidi u hrani imaju jedinstvena fizička i hemijska svojstva. Njihov sastav,
kristalna struktura, temperature topljenja, sposobnost asociranja (vezivanja)
molekula vode i drugih nelipidnih molekula su od velikog značaja za
funkcionalna svojstva većine namirnica. Svojstvo lipida je stvaranje micela i
dvosloja u kontaktu sa vodom. Lipidi s jednim bočnim lancem stvaraju micele
dok lipidi s dva bočna lanca stvaraju dvosloje.
57
Svojstvo lipida je stvaranje micela i dvosloja
Lipidi se u svim živim ćelijama javljaju kao strukturna komponenta. Neki su
linearne alifatske molekule, dok drugi imaju prstenastu strukturu. Neki su
aromatski, dok drugi nisu. Neki lipidi imaju djelimično polarni karakter, dok su
drugi nepolarni. Općenito, njihova izvorna struktura je nepolarna ili hidrofobna,
što znači da ne postoji dobra intereakcija sa polarnim otapalima kao što je
voda. Neke grupe lipida mogu imati dio strukture koji je polaran ili hidrofilni i
pokazuje dobru tendenciju da se združe sa polarnim otapalom kao što je voda.
Općenito ova pojava ih čini amfolitnim molekulama (posjeduju oba svojstva
hidrofilno i hidrofobno). U slučaju holesterola hidrofilna komponenta je – OH
grupa (hidroksil ili alkohol). U slučaju fosfolipida polarne grupe su veće i više
polarizirane.
Masti i ulja – trigliceridi
Trigliceridi (triacilgliceroli, masti ili neutralne masti) su esteri trohidroksilnog
alkohola i monokarboksilnih masnih kiselina. Molekula masti i ulja se sastoji od
tri molekula masnih kiselina, koje su vezane za jedan molekul trihidroksilnog
alkohola glicerola. Masti koje sadrže nezasićene masne kiseline (sa dvostrukim
vezama između ugljenikovih atoma) zapravo su ulja, karakterističnija za biljke
nego za životinje. Molekuli masti kao izvor energije deponuju se u masnim
(adipoznim) ćelijama, koje sadrže mnoge lipidne kapljice.
U sastav masti ulaze masne kiseline sa 4-26 ugljenikovih atoma i to samo
masne kiseline sa parnim brojem C atoma. U sastavu većine masti dominiraju
masne kiseline sa 16-18 atoma ugljenika u lancu (palmitinska, stearinska i
oleinska).
58
O
H 2 C OH HC OH
H 2 C OH
HO C R1
HO C R2
HO C R3
O
O
O
H 2 C O C R1 O
O H 2 C O C R3
HC O C R2 + + 3 H 2
Trigliceridi su estri trohidroksilnog alkohala glicerola i masnih kiselina
Kao trovalentni alkohol glicerol može graditi monoestere, diestere i triestere,
koji se nazivaju monoacilgliceroli, diacilgliceroli odnosno triacilgliceroli.
Triacilgliceroli koji u sva tri položaja sadrže istu vrstu masne kiseline nazivaju
se jednostavnim triacilglicerolima. Triacilglicerol koji sadrži tri palmitinske
kiseline naziva se tripalmitoilglicerol ili tripalmitin, onaj koji sadrži tri stearinske
kiseline tristearilglicerol ili tristearin. Masti se u organizmima nalaze kao
protoplazmatične masti (u određenoj količini) i kao rezervne masti (u
neodređenoj količini). Većina triacilglicerola koji su prisutni u prirodi su
mješoviti, oni sadrže dvije ili više različitih masnih kiselina.
Osnovna struktura masne kiseline je lanac ugljičnih atoma u kojoj je
karboksilna grupa (-COOH) na jednoj strani i metilna grupa (-CH3) na drugoj
strani. Masne kiseline koje nisu vezane sa drugim komponentama ponekad se
zovu "slobodne" masne kiseline. Neke slobodne masne kiseline imaju vlastite
ukuse. Buterna kiselina, naprimjer, daje maslacu njegov okus. Kaprolna,
kaprilna i kapronska kiselina, dobile su naziv od grčke riječi capra (koza) i imaju
neugodan miris te doprinose jakom neugodnom mirisu iskvarene hrane.
Zavisno od broja vodonikovih atoma koji su vezani na slobodne valencije
ugljenika u molekuli kiseline razlikuju se tri tipa masnih kiselina: zasićene,
mononezasićene i polinezasićene. Masne kiseline se razlikuju u dužini lanca.
Masne kiseline su podjeljene na kratko-lančane (manje od 6 ugljika), srednje-
lančane (6 prema 10 ugljika), i dugo-lančane (12 ili više ugljika). Što je kraći
ugljični lanac to je masnoća u više tekućem obliku (snižava se njeno talište).
Dužina lanca masnih kiselina opredeljuje puteve njihove apsorpcije u
probavnom traktu.
Ako su lanci između ugljičnih atoma u masnoj kiselini povezani jednostrukim
vezama (C-C) te masna kiselina pripada zasićenim masnim kiselinama.
Vodikovi atomi potpuno ispunjavaju sva slobodna mjesta. Ovaj tip masnih
59
kiselina dominira u mastima koje su čvrste na sobnoj temperaturi (masti
životinjskog porijekla). Na primjer, stearinska kiselina sa 18-ugljičnih atoma je
zasićena masna kiselina. Nalazi se u čokoladi i mesu. Ako je jedna ili više veza
između ugljikovih atoma povezana dvostrukim vezama (C=C) masna kiselina
pripada nezasićenim masnim kiselinama. Masna kiselina s jednom
dvostrukom vezom je mononezasićena masna kiselina, sa dvije ili više
dvostrukih veza zove se polinezasićena masna kiselina. Mononezasićene
masne kiseline imaju takav hemijski sastav koji im omogućuje vezivanje još dva
atoma vodika u molekuli masne kiseline. Ako se u molekuli nalazi dosta
nezasićenih kiselina to su onda ulja, koja su na sobnoj temperaturi tečna
(maslinovo ulje, sojino, suncokretovo, ulje uljane repice). Međutim neke masti
se često nazivaju uljima iako su u krutom stanju na sobnoj temperaturi, kakav
je slučaj sa palminim uljem.
Oleinska kiselina sa 18-ugljičnih atoma je mononezasićena masna kiselina.
Zastupljena je u maslinovom ulju. Maslinovo ulje je tečno na sobnoj
temperaturi, a hlađenjem se može stvrdnuti. Polinezasićena linolna kiselina je
masna kiselina sojinog ulja koja je manje tečna na sobnoj temperaturi. O
CH3(CH2)7 C C (CH2)7 C OH
HH
910
Oleinska kiselina, glavni sastojak maslinovog ulja
Ukoliko su kiselinski ostaci duži, utoliko raste i tačka topljenja. Ako su
kiseline nezasićene, tačka topljenja opada sa brojem dvostrukih veza.
Životinjske masti su uglavnom na sobnoj temperaturi čvrste izuzev
životinjskih ulja riba sjevernih mora29.
Dvostruke veze u nezasićenim masnim kiselinama
29 U prehrani značajne masne kiseline iz ovih ulja EPA i DHA
60
Polinezasićene masne kiseline imaju više "slobodnih" mjesta na atomima
ugljika na koje mogu vezati atome vodika. Najpoznatija od tih masnih kiselina
je linolna masna kiselina koja ulazi u sastav brojnih biljnih ulja poput
suncokretovog, kukuruznog i sezamovog. Veliki izvor polinezasićenih masnih
kiselina su ribe, a naročito plava riba.
Najčešće masne kiseline
Masne kiseline u sastavu triglicerida se prikazuju skraćenim brojčanim
izrazima. Prvi predstavlja broj atoma ugljenika a drugi broj dvostrukih veza.
Tako na primjer 12:0, 18:1 i 18:3 predstavljaju laurinsku, oleinsku i linolensku
kiselinu.
Reakcije nezasićenih masnih kiselina podliježu reakcijama adicije-
hidrogenizacije, te tako nastaju zasićene masne kiseline.
Biljna ulja se hidrogenizacijom pretvaraju u krute biljne masnoće i margarin.
Transmasne kiseline su nezasićene masne kiseline koje sadrže trans dvostruku
vezu između atoma ugljika koja tvori lanac molekule manje svinut u odnosu na
masne kiseline s cis dvostrukom vezom. Masovnaija konzumacija ulja, dovela
su do razvoja mnogobrojnih tehnoloških postupaka uključujući zagrijavanje i
tiještenje na visokim temperaturama, dekolorizaciju, dezodoriranje itd.
Zasićene masne kiseline
12:0 Laurinska CH3(CH2)10COOH 14:0 Miristinska CH3 (CH2)12COOH 16:0 Palmitinska CH3 (CH2)14COOH 18:0 Stearinska CH3 (CH2)16COOH
Nezasićene masne kisel
16:1 Palmitoleinska
CH3 (CH2) 5CH=CH(CH2) 7COOH
18:1 Oleinska CH3 (CH2) 7CH=CH(CH2) 7COOH
18:3 Linoleinska CH3 (CH2) 4 (CH=CHCH2) 3 (CH2) 3COO
61
Razvijani su tehnološki procesi proizvodnje hidrogeniziranih masti i margarina u
kojem se procesom hidrogenacije molekule vodika ''dodaju'' molekuli
nezasićene masne kiseline. Ovi hemijski procesi mijenjaju prirodnu CIS
strukturu masnih kiselina u TRANS koja je neprirodna i ljudski organizam je ne
može iskoristiti. Trebalo je nekoliko desetljeća da bude potvrđeno da se i ovim
procesom prirodni CIS oblici masnih kiselina prevode u neprirodne, i čak po
zdravlje rizične TRANS masne kiseline.
a) Cis masna kiselina i njen segment b) trans masna kiselina i njen segment
Cis (jestiva) i trans (štetne po zdravlje) konfiguracija masnih kiselina
Takva ''trans'' svojstva se najčešće pojavljuju industrijskom preradom,
postupkom koji se naziva hidrogenizacija biljnih ulja30. Pretjerano konzumiranje
trans masnih kiselina dovodi do ozbiljnih zdravstvenih poremećaja i zato u
naprednim zemljama odgovorne institucije određuju postotak trans masti u
prehrambenim namirnicama. Trans masne kiseline i hidrogenirana ulja
doprinose opadanju imuniteta, gojaznosti, pojavi šećerne bolesti, holesterola,
razvoju krvožilnih bolesti, bolesti prostate, smanjenju izlučivanja testosterona i
sperme, pa čak i povećanoj učestalosti poroda djece sa niskom porođajnom
težinom.
30 Istraživanja pokazuju da te transmasne kiseline u nedostatku esencijalnih masnih kiselina zauzmu njihovo mjesto u vitalnim procesima i uzrokuju cirkulacijske bolesti kao što su arterioskleroza i bolest srčanog mišića.
62
Vrste masnih kiselina i njihovi izvori
Osnovne masne kiselineTrans masne kiseline
Esencijalne masne kiseline
Zasićene Životinjski proizvodi, palmino i kokosovo ulje, kakao puter
Čvrsti margarin, brza hrana i peciva
Omega-3 masne kiseline
Kanola ulje,soja, maslinovo ulje, mnogi lješnjaci, sjemenje
Polinezasićene Suncokret, kukuruz, soja, ulje od pamučnog sjemena
DHA i EPARibe: skuša, tuna, losos, haringa, pastrmka, riblje ulje
Mononezasićene
orasi i masline, kanola, kikiriki, šafranično ulje
Omega-6 masne kiseline
Biljke, i neka biljna ulja (sojino i ulje od kanole)
Esencijalne masne kiseline
Ljudsko tijelo ne raspolaže enzimom koji razlaže dvostruke veze masnih
lanaca većih od 10 ugljikovih atoma. Masne kiseline sa više dvostrukih veza
(linolna, linolenska i arahidonska) ubrajaju se u esencijalne sastojke hrane, jer
se ne mogu sintetizovati u organizmu.
Esencijalne masne kiseline
Linolna kiselina ima prvu dvostruku vezu između 6. i 7. ugljenikova atoma,
zbog čega se naziva omega 6-masnom kiselinom, a linoleinska kiselina ima
dvostruku vezu između 3. i 4. ugljenikovog atoma i ubraja se u omega 3-masne
18:2
Linolna CH3 (CH2) 4 (CH=CHCH2) 2
(CH2)6COOH
18:3
Linolenska CH3CH2 (CH=CHCH2) 3 (CH2) 6COOH
20:4
Arahidonska
CH3 (CH2) 4
(CH=CHCH2)4(CH2) 2COOH
63
kiseline. Prisutne su u sjemenkama i sjemenim uljima. Esencijalne masne
kiseline su ključne u metabolizmu i presudne su za dobro zdravlje. Sudjeluju u
funkcioniranju živčanog tkiva, mrežnice i mozga. Ključne su za kognitivnu
funkciju mozga, memoriranje, vizualno razlikovanje itd. Omega-3 masne su
kiseline ključne za stanične membrane – ako ih nema dovoljno u opskrbi, trpe
sve stanice, a time tkiva i organi.
Od vremena kada je utvrđeno da Eskimi, koji konzumiraju isključivo meso i
masnoću, ne obolijevaju od srčanog udara jer ih štite upravo masne kiseline
popularno nazvane omega-3. Do danas, stručna literatura o njihovim ljekovitim
učincima popela se na nekoliko hiljada naslova i svakim se danom povećava.
Omega-3 masne kiseline redovito dodaju umjetnoj hrani za dojenčad jer ih u
uobičajenim namirnicama (osim morskih plodova) nema. Kada je u pitanju riba
ili riblje ulje, za procjenu kvalitete potrebno je u analizama gledati na dvije
ključne omega-3 masne kiseline: EPA-C 20:5 (eikosapentenska) i DHA-C 22:6
(dokosaheksanoinska) masne kiseline. Treća je esencijalna ALA - C 18:3 (alfa-
linolna). Premda spada u omega-3 skupinu, ima je u ulju lanenog sjemena, a ne
u ribljem ulju (osim u tragovima). Pod omega-3 masnim kiselinama
podrazumijevamo zbroj EPA i DHA masnih kiselina. Ova vrsta masti vrlo lako
podliježe reakcijama oksidacije, zbog čega se pakuje u tamnu ambalažu
nepropusnu za sunce. U njih se prilikom pakovanja dodaju antioksidansi.
Nedostak esencijalni masnih kiselina izaziva gubitak vode, dermatoze i
perifernu neuropatiju. Potreban – preporučeni denvni unos je 15 do 20 % od
ukupno unesene energije, odnosno 15 g /dan kod djece i 50 g / dan kod
odraslih.
Posljednjih nekoliko godina pažnju fiziologa i farmaceuta zaokuplja gama-
linolenska kiselina jer djeluje kao preteča u nastanku tvari koje zovemo
prostaglandini-2. To su specijalni hemijski "glasnici" koje koriste sva tkiva u
organizmu. Preko njih može se odrediti biološka dob pojedinog organizma, a
neophodni su za sve životne funkcije.
Fizikalno hemijska svojstva
Masne kiseline se već na sobnoj temperaturi mijenjaju putem oksidacije. Pri
tome se molekule masnih kiselina razlažu na ugljikovodike, ketone, aldehide, te
u manjoj mjeri na epokside i alkohole. Teški metali i u malim količinama
64
ubrzavaju oksidaciju (čime pokazuju stupanj zagađenja). Masnoće i ulja se zbog
toga često tretiraju sa antioksidansima.
Gliceridi reaguju kao estri, a posebno je važna reakcija hidrolize, pri čemu se
izdvaja glicerol i masne kiseline. Hidroliza se može vršiti enzimski ili dejstvom
kiselina ili baza. Za trigliceride je karakteričan jodni, kiselinski broj,
saponifikacioni broj, a na stupanj degradacije ukazuju slobodne masne kiseline,
peroksidni broj i anisidin vrijednost.
Jodni broj predstavlja količinu joda u gramima koja se veže na 100 g masti.
Jod se veže na dvostruke veze masne kiseline te iz njega dobijamo uvid u
stepen nezasićenosti masti. Jodni broj svinjske masti je 46-66, a maslinovog
ulja oko 85.
Saponifikacioni broj predstavlja miligrame KOH potrebne za osapunjenje 1
g masti (mg KOH/g masti). Zavisi o sastavu masnih kiselina, te masti koje
sadrže masne kiseline niže molekularne mase imaju viši saponifikacioni broj i
obratno.
Kiselinski broj ili broj neutralizacije je mjerilo stupnja hidrolize. Definira
se kao broj miligrama KOH koji je potreban za neutralizaciju slobodnih masnih
kiselina u 1 g masti ili za neutralizaciju 1 g masnih kiselina. Kiselost ili aciditet
masti često se izražava i kao procenat slobodnih masnih kiselina. Što je veći %
slobodnih masnih kiselina (SMK) ulje je lošije i procesi degradacije su većeg
intenziteta i redovito su obrnuto proporcionalni sa sadržajem svih ostalih
sastojaka koji čine kvalitetu (aromatski spojevi, vitamini, polifenoli i drugi) a
time i njegovu prehrambenu vrijednost. Povećanje sadržaja slobodnih masnih
kiselina, kao i peroksida u trigliceridima praćeno je pojavom neugodnog okusa i
mirisa.
Peroksidni broj označava nivo primarne oksidacije masnih kiselina i on
pokazuje količinu hidroperoksida kao primarnih proizvoda autooksidacije i
izražava se u miliekvivalentima O2/kg. Peroksidni broj je u uskoj vezi s načinom
čuvanja ulja. Oksidacija masti je jedna od osnovnih reakcija koja utječe na
zdravstvenu ispravnost triglicerida jer su produkti reakcije oksidacije štetni po
zdravlje potrošača.
65
Ključni pojmovi
Trigliceridi su najčešće zastupljeni u prehrani. To su estri glicerola i masnih kiselina. Svojstva triglicerida određuju masne kiseline koje mogu biti nezasićene i
zasićene, kratkolančane, srednjelančane i dugolančane, u cis i trans obliku. Trigliceridi su u krutom stanju na sobnoj temperaturi ako ih grade zasićene masne
kiseline, a u slučaju kad ih grade nezasićene onda su tečni-ulja. Neke masne kiseline su esencijalne kao što je linolna, linolenska i arahidonska31. Linolna
kiselina ima prvu dvostruku vezu između 6. i 7. ugljenikovog atoma, zbog čega se naziva omega 6-masnom kiselinom, a linoleinska kiselina ima dvostruku vezu
između 3. i 4. ugljenikovog atoma i ubraja se u omega 3-masne kiseline. Ljudsko tijelo ne raspolaže enzimom koji razlaže dvostruke veze masnih lanaca većih od 10
ugljikovih atoma.
Fosfolipidi
Fosfolipidi su glavne strukturne komponente ćelijskih membrana. Slično
mastima, sastoje se od masnih kiselina i glicerola. Međutim, treća masna
kiselina je zamijenjena fosfatnom grupom koja posjeduje negativna
naelektrisanja, za koju je obično vezana još neka polarna grupa.
Osnovna struktura fosfolipida
Predstavnici fofolipida su: lecitin, cefalin i drugi. Lecitini i cefalini površinski
su aktivna biološka sredstva jer imaju hidrofilni polarni kraj i hidrofobnu
komponentu. Sojino ulje sadrži oko 3,5% fosfatida32, te ovo ulje služi kao izvor
njihovog dobijanja.
31 Esencijalne znači da ih organizam ne može sintetizirati i moraju se unositi sa hranom, arahidonska je uvjetno esencijalna32 Fofatidi -lipidi koji sadrže fosfornu kiselinu
66
Lecitin
Prehrambena industrija koristi lecitin kao emulgator pri miješanju dva
sastojka koji se prirodno ne miješaju kao što su ulje i voda. Njegova hranjiva
vrijednost ovisi o sadržaju kolina i esencijalnih masnih kiselina, odnosno o
namirnici u kojoj se nalazi. Lecitin se nalazi u jajima, soji, mlijeku, čokoladi,
vafel proizvodima, majonezi kao i žvakaćoj gumi te brojnim drugim
prehrambenim proizvodima. Sva nerafinirana ulja sjemenki sadrže veći ili manji
postotak lecitina. Djeluje kao izvrstan emulgator masti. Lecitin je strukturni dio
membrane stanice i staničnih organela. Jedan je od tri glavna emulgatora u
prirodi, uz sfingomijelin i cefalin. Neophodan je za detoksikacijsku ulogu jetre.
Konstitucija fosfolipida važna je u biološkim sistemima. Fosfatna grupa kod
fosfolipida čini hidrofilnu glavu molekule, za razliku od hidrofobnih repova
masnih kiselina. Zahvaljujući ovakvoj strukturi, fosfolipidi su amfipatične
molekule, koje spontano u vodi obrazuju dvoslojni film u kome su glave
orijentisane prema spolja – prema vodi, a repovi prema unutra, što predstavlja
osnovu strukture ćelijskih membrana.
Fosfolipidi u vodi obrazuju dvoslojni film u kome su glave orijentisane prema
spolja a repovi prema unutra
Fosfolipidi su najobilniji u žumanjcima jaja, jetri, soji i kikirikiju. Ljudsko tijelo
je u stanju sintetizirati fosfolipide.
67
Sfingolipidi
Sfingolipidi su vrsta fosfolipida bez glicerola, ali su po strukturi i djelovanju
srodni fosfolipidima. To su složeni lipidi kod kojih je na primarnu OH- grupu na
C1 sfingozina u dijelu molekule esterski vezan fosfoholin ili fosfoetanolamin. Od
masnih kiselina u sfingomijelinima najčešće su prisutne palmitinska, stearinska,
lignocerinska kiselina, kao zasićene masne kiseline i nervonska kiselina.
Struktura sfingomijelina
Ključni pojmovi
Fosfolipidi su komponente hrane, a imaju značajnu funkciju u ljudskom oragnizmu. Najznačajniji fosfolipid u hrani je lecitin. Fosfolipidi su najobilniji u žumanjcima jaja, jetri, soji i kikirikiju. Ljudsko tijelo u stanju je sintetizirati fosfolipide. Sfingomijelini
su također fosfolipidi.
Voskovi
Voskovi su takođe jedan od oblika strukturnih lipida. Voskovi su estri viših
masnih kiselina i viših alkohola sa 20 do 70 C atoma u molekulu. Oni formiraju
zaštitni sloj na koži, krznu, perju, lišću i plodovima viših biljaka i na egzoskeletu
mnogih insekata. Prirodni voskovi (pčelinji vosak, mast iz kitove glave, biljni
voskovi) smjese su različitih tvari. Glavni sastojak je ester dugolančanih
jednovalentnih alkohola s višim masnim kiselinama. Iz pčelinjeg voska izoliran
je miricin, ester palmitinske kiseline s miricilnim alkoholom, C30H61OH. Iz glave
kita je izoliran cetilpalmitat, CH3-(CH2)14-CO-O-C16H33. Uz te estere nalazimo u
voskovima nerazgranate ugljikovodonike, estere sterola, slobodne masne
kiseline i hidroksi masne kiseline. Kod biljaka su 80% svih lipida voskovi koji
stvaraju zaštitni sloj na površini biljke i štite je od isparavanja vode. Prirodni
vosak (pčelinji, lanolin) pored estara sadrži i malu količinu slobodnih masnih
kiselina, nekih alkohola i ugljovodinika, sa 20-35 C atoma u molekulu.
68
Lipidi izoprenoidnog porijekla
Lipidi izoprenoidnog porijekla mogu se svrstati u sljedeće grupe:
▪ steroidi čija struktura potiče od od triterpena (C5H8) 6 a to su: holesterol,
sterolni derivati (esteri, glikozidi), vitamin D, žučne kiseline, steroidni hormoni
▪ karotenoidi kao što je provitamin A
▪ izoprenoidni vitamini kao što su vitamini E i K
Izopren (2-metil, 1, 3-butadien)
čini osnovnu strukturu lipida izoprenoidnog porijekla
69
Steroidi
Holesterol pripada grupi jedinjenja poznatih kao steroidi. To je steroid
životinjskog porijekla. Steroidi se po strukturi razlikuju od drugih lipida, ali su
svrstani u ovu grupu zato što su nerastvorljivi u vodi. Svi steroidi imaju četiri
povezana prstena sastavljena od ugljenika, a neki od njih kao holesterol, imaju
ugljovodonični lanac. Holesterol je steroidni alkohol koji u položaju 3-beta A
prstena steroidnog skeleta sadrži hidroksilnu skupinu, a na C17 atomu
razgranati alifatični lanac od 8 C atoma.
Struktura holesterola - uljikovodični dio vezan je za steroid na jednom kraju
molekule, a hidroksilna skupina je vezana na drugom kraju steroidnog prstena
Holesterol je od osnovnog značaja za život. Tijelo odraslog čovjeka sadrži oko
150 gr holesterola. Prehrambeni holesterol je holesterol koji je prisutan u hrani
koju jedemo. Nalazi se u hrani animalnog porijekla uključujući jaja, maslac,
mlijeko, kajmak, džigerica i bubrezi. Nema ga u hrani biljnog porijekla.
Holesterol u krvi indikator je u uspostavljanju medicinskih dijagnoza.
Holesterol je prisutan u svim ćelijskim membranama, sem u bakterijskim.
Oko 25% suhe težine membrana crvenih krvnih zrnaca čini holesterol. Također
obezbjeđuje osnovnu shemu za sinteze mnogih hormona – polni steroidi, kao
što su estradiol i testosteron, steroidni hormoni kore nadbubrežne žlijezde, npr.
kortizol, kao i prethodnik vitamina D (7-dehidroholesterol). Holesterol je
također ključni prethodnik žučnih kiselina i stoga je od vitalnog značaja za
probavu masnoća. Glavna je komponenta mijelinskog omotača nervnih
vlakana.
70
Steroidna prstenasta struktura Holesterol
U starijih ljudi holesterol formira masne naslage u unutrašnjosti krvnih
sudova što smanjuje njihovu elastičnost, zatvara ih i dovodi do povećanog
krvnog pritiska te srčanog i moždanog udara.
Karotenoidi
Osnovnu strukturu karotenoida čine kovalentno povezane izoprenske
jedinice. Razlikujemo dvije strukturne grupe karotenoida: karoteni i ksantofili.
Karotenoidi su topivi u uljima i organskim otapalima, a boja im varira od žute
preko narančaste do crvene što podrazumijeva da se nalaze u narančastom,
žutom, crvenom i zelenom voću i povrću. Danas poznajemo oko 600
karotenoida, a u voću i povrću ih ima oko pedesetak. Najpoznatiji karotenoidi
su beta karoten, likopen i lutein. Struktura provitamina A potiče od
tetraterpena (C5 H8)8. Beta-karoten je snažan izvor vitamina A, u koji ga ovisno
o potrebi pretvara naš organizam. Ukoliko ne dođe do pretvorbe karotenoida u
vitamin A, oni se ugrađuju u hilomikrone te dolaze u jetru. U cirkulaciji se
nalaze vezani za lipoproteine.
U karotenoide spadaju:
▪ narančasti karoten (mrkva, kukuruz, marelica, breskva, agrumi, bundeva),
▪ crveni likopen (rajčica, lubenica, marelica),
▪ žuto-narančasti ksantofil (kukuruz, breskva, paprika, bundeva),
▪ žuto-narančasti krocetin (šafran).
Izoprenoidni vitamini su vitamini E i K. Većina namirnica koje sadrže
višestruko nezasićene masne kiseline sadrže i vitamin E.
Ključni pojmovi
Voskovi su estri viših masnih kiselina i viših alkohola sa 20 do 70 C atoma u molekulu. Holesterol je tvar, lipid steroidne strukture i integralni je dio životinjskih tkiva (jaja, meso, neke ribe, punomasno mlijeko itd.). Nema ga u biljnim ćelijama.
Holesterol ima mnogo funkcija u organizmu, neophodan je za sintezu polnih hormona i žučnih kiselina koje učestvuju u varenju hrane.
71
Lipoproteini
Lipoproteini su kompleksi-čestice masnih spojeva i proteina. Konkretnije
lipoprotein je kompleks holesterola, triglicerida i fosfolipida s
proteinima. Lipidna komponenta lipoproteina sadrži četiri tipa molekula, u
različitom omjeru u različitim razredima lipoproteina. Svi lipoproteini imaju u
svom sastavu fosfolipide, kolesterol, esterificirani kolesterol i trigliceride.
Poznavajući svojstva ovih kategorija lipida može se pouzdano sačiniti opći
model lipoproteina. Fosfolipidi, zbog svojstva amfipatičnosti (jedan kraj
molekule je polaran, a drugi nepolaran) zajedno s proteinima čine vanjsku
ovojnicu lipoproteina. Polarne glave fosfolipida su izložene vodenom mediju, a
nepolarni krajevi okrenuti prema unutrašnjosti. Esterificirani holesterol i
trigliceridi su velike nepolarne molekule i smještene su u sredini čestica.
Holesterol je blago polaran, pa može biti i na površini i u unutrašnjosti čestice.
Opći izgled lipoproteinske čestice
Glavna uloga lipoproteina je transport lipida u organizmu. Lipoproteini se
dijele prema sastavu, veličini i gustoći na 4 kategorija u kojima redom opada
udio masti, a raste udio proteina. To su:
▪ hilomikroni
▪ VLDL lipoproteini
▪ LDL lipoproteini
▪ HDL lipoproteini
Najveće lipoproteinske čestice, ujedno i čestice najmanje gustoće nazivamo
hilomikronima (CM) u kojima se nalazi najviše triglicerida uz manje količine
fosfolipida, kolesterola i apoproteina. Služe za transport triglicerida unesenih
72
hranom. Nešto manje čestice nazivamo lipoproteinima vrlo male gustoće,
najčešće poznate pod akronimom VLDL (od engleskog Very Low Density
Lipoprotein) i oni služe za transport endogenih triglicerida u organizmu. Postoje
i lipoproteini srednje gustoće (Intermediate Density Lipoproteins) poznati po
kratici IDL, formiraju se katabolizmom VLDL i prekursori su za tvorbu LDL.
Hemijska struktura i izgled pod mikroskopom
Još manje i gušće čestice su lipoproteini male gustoće (LDL – Low Density
Lipoprotein) koji služe kao glavni transporteri holesterola do perifernih stanica.
HDL hemijska struktura i izgled pod mikroskopom
Najgušće i najmanje čestice su lipoproteini velike gustoće, HDL (od engl.
High Density Lipoprotein). Sadrže najviše proteina od svih navedenih
kategorija, služe također za transport kolesterola ali od stanica u jetru.
Glikolipidi
Glikolipidi su složeni lipidi konjugirani sa ugljičnim hidratima, a
ugljikohidratna komponenta je najčešće D-galaktoza. Bitni su za funkciju
bioloških membrana. Nalaze se u mozgu i krvi. Glikolipidi su izgrađeni od
73
sfingozina, ostatka masnih kiselina (acila) i šećera vezanog na primarnu
hidroksilnu skupinu sfingozina.
Ključni pojmovi
Lipoproteini su konjugati proteina i lipida. Od namirnica, jaja su posebno bogata lipoproteinima. U ljudskom organizmu imaju značajnu ulogu u transportu
nutrijenata. Za razliku od HDL-a, LDL je lipoprotein štetan po zdravlje, jer povišene vrijednosti LDL u cirkulaciji dovode do stvaranja plaka33 u krvnim sudovima.
33 Plak-talog, krustracije
74
UGLJIČNI HIDRATI – KARBOHIDRATI
Ključni pojmovi
Za razumijevanje procesa prehrane od izuzetnog su značaja jednostavni šećeri: glukoza, fruktoza i galaktoza. Oni su ujedno i monomerne jednice u gradnji karbohidratnih komponenata hrane. Vezivanjem glukoze i fruktoze nastaje
saharoza, a vezivanjem galaktoze i glukoze nastaje laktoza i oni su u prehrani značajniji disaharidi. Škrob je homoglikan jer je sastavljen od lanca glukoze, a
takođe i neprobavljiva celuloza. Postoje i heteroglikani kao što su polisaharidne gume i pektini. Ugljični hidrati se inače dijele na monosaharide (najčešće pentoze i heksoze, odnosno aldoze i ketoze), disaharide i polisaharide. Ugljičnih hidrata ima u žitaricama (škrob), voću, povrću, mlijeku (laktoza) i industrijskim proizvodima
(konditorski).
Ugljični hidrati su hemijski konstituenti hrane koji imaju važnu energetsku
ulogu u biološkom sistemu ishrane. Predstavljaju veliku grupu hemijskih
spojeva i zajedno sa lipidima i proteinima čine osnovne nutritivne komponente
koje svakodnevno unosimo hranom. Vrednuju se kao energetske i biološki
aktivne komponente ishrane. Sa energetskog aspekta, ugljikohidrati
predstavljaju najviše validiranu komponentu u hrani. Ugljični hidrati su
najčistije gorivo i najefikasniji izvor energije za ljudsko tijelo. U ljudskom tijelu
se apsorbuju u obliku prostih šećera (glukoza, fruktoza i galaktoza), što ne
znači da ne unosimo i one složenije forme. Ako je unešena količina dovoljna za
zadovoljenje naših potreba, biohemijski se stvaraju rezerve kao složeniji oblici
(glikogen) koji se po potrebi mobilišu. Pri sagorijevanju za sobom ostavljaju,
kao nusprodukte, samo vodu i ugljendioksid koji se potom eliminišu.
Ugljični hidrati su pretežno ciklički polihidroksi aldehidi ili ketoni, odnosno
supstance koje hidrolizom daju ove spojeve. Prema klasičnoj definiciji ugljični
hidrati su proizvodi oksidacije polivalentnih alkohola, odnosno oni su
aldehidi ili ketoni alkohola ili jedinjenja nastala kondenzacijom
polivalentnih alkohola. Gledajući njihov hemijski sastav, sastavljeni su od
vodonika, ugljenika i kiseonika. Opšta formula ugljičnih hidrata je Cn(H2O)n.
Zbog svoje velike raznovrsnosti, postoji više podjela ugljičnih hidrata. Dijele se
prema svom hemijskom sastavu i probavljivosti. Obzirom na probavu najlakše
ih je podijeliti na: proste i kompleksne ugljične hidrate. U grupi kompleksnih
ugljikohidrata su topiva i netopiva vlakna. Jednostavni ugljikohidrati značajni
kao krajnji produkti probave ugljikohidratne hrane su glukoza, fruktoza i
galaktoza. U svakodnevnoj prehrani najviše unosimo disaharida saharoze u
75
formi kuhinjskog šećera, a u industrijskim proizvodima najviše se nalazi
glukozno-fruktoznog ili bombonskog (dekstroznog) sirupa. Karakteristično je da
su svi slatkog okusa. Osim ugljičnih hidrata koji se prirodno nalaze u
namirnicama, hemijskim putem je dobijen značajan broj sinteskih spojeva koji
se prvenstveno koriste kao zaslađivači, a koji po svojoj prirodi nisu uvijek
ugljični hidrati.
Ugljični hidrati koji sadrže aldehidnu grupu nazivaju se aldoze, a ugljični
hidrati koji sadrže keto grupu ketoze.
Ugljični hidrati se nazivaju i glicidi (franc, glucides, tal. glicidii). Često se
upotrebljava i naziv saharidi (prema lat. saccharum = šećer).
Podjela ugljikohidrata34
GrupaStepen
polimerizacije
PodgrupaKomponente u
prehrani
Jednostavni šećeri 1 do 2
monosaharidiglukoza, galaktoza,
fruktoza
polioli sorbitol, manitol
Oligosaharidi2 disaharidi
saharoza, laktoza,maltoza, trehaloza
3 do 9 malto-oligosahridimaltodekstrini,
rafinoza stahioza
Polisaharidi Veći od 9
skrobamiloza,
amilopektin, modificirani skrob
neskrobni polisaharidi
celulozahemiceluloza,
pektini,sluzi, gume
Ugljični hidrati sadrže energiju koja na indirektan način potiče od Sunca.
Biljke proizvode ugljične hidrate i kiseonik procesom fotosinteze koristeći ugljen
dioksid iz zraka, vodu iz zemljišta i sunčevu energiju. Stvaraju se u zelenim
biljkama asimiliranjem ugljik-dioksida (CO2) i vode procesom fotosinteze u kojoj
se iskorištava Sunčeva energija po reakciji:
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
34 Grujić R.: Nauka o ishrani čovjeka,
76
Ugljični hidrati su najzastupljenije biomolekule na Zemlji. Godišnje se
fotosintezom u celulozu i druge biljne proizvode prevede više od 100 milijardi
tona CO2 i H2O. Oni su strukturalne komponente (celuloza), sačinjavaju
energetske rezerve (biljni škrobov), imaju esencijalne funkcije kao komponente
nukleinskih kiselina (riboza i dezoksiriboza) i kao komponente vitamina (riboza i
riboflavin). Ugljikohidrati oksidacijom oslobađaju energiju. Glukoza je u krvi
čovjeka primarni izvor energije za ljudsko tijelo. Fermentacijom ugljikohidrata
pomoću kvasaca i drugih mikoorganizama može se proizvesti ugljen dioksid,
alkohol, organske kiseline i druge komponente.
Klasična podjela ugljičnih hidrata jeste podjela na proste šećere,
oligosaharide i polisaharide.
Prosti ugljični hidrati ili jednostavni šećeri
Prosti ugljični hidrati (prosti šećeri) nalaze se u kuhinjskom šećeru
(saharoza), voću, povrću, medu i mlijeku. Prosti ugljični hidrati u većim
količinama su prisutni u slatkišima, kolačima, gaziranim sokovima i kristalnom
šećeru. Ako se uzimaju u rafinisanoj ekstrahovanoj formi svi su samo čist izvor
kalorija. U slatkišima, kolačima, gaziranim sokovima i sličnoj hrani nema
vitamina i biološki korisnih tvari, ili ako ih ima, oni su zastupljeni u veoma
malim količinama. Ako se unose sa svježim voćem i povrćem, mlijekom i
žitaricama onda su dio nutritivno kompletnije hrane. Postoji puno hemijskih
modifikacija ovih molekula u prirodi, a time i u hrani. U prehrani su
najzastupljeniji: glukoza, fruktoza, galaktoza. Od disaharida najčešće se u hrani
nalaze saharoza i laktoza, a manje maltoza.
Šećeri sačinjavaju najveći dio rastvorljivih suhih materija u hrani. Zajedno sa
kiselinama i solima predstavljaju osnovnu komponentu u formiranju ukusa
proizvoda. Mogu biti reducirajući i nereducirajući. Reducirajući šećeri imaju
slobodnu aldehidnu skupinu (reducens) ili keto-skupinu koja može
izomerizirati35 u slobodni aldehid. Tako kod polisaharida razlikujemo
reducirajuće i nereducirajuće krajeve lanaca, ovisno o tome može li se prsten
monosaharidne jedinice na kraju lanca otvoriti u slobodnu aldehidnu skupinu.
Svi nemodificirani monosaharidi su reducirajući. Saharoza je primjer
35 Izomerija je pojava da spojevi iste molekularne mase i jednake hemijske formule mogu imati različita svojstva zbog različitog rasporeda atoma u svojoj molekuli
77
nereducirajućeg disaharida. Kod saharoze glikozidna veza spaja dva anomerna
ugljika (C1 glukoze i C2 fruktoze) te nije moguće otvaranje niti jednog od dvaju
prstenova.
Monosaharidi, disahardi i njihovi derivati
Monosaharidi (grč. monos = sam, jedan) su najjednostavniji ili osnovni
saharidi. Ne mogu se cijepati na manje molekule izuzev metaboličkih procesa
stvaranja energije u organizmima i sagorijevanja u prirodi. Disaharidi sadrže
dvije molekule šećera povezane kovalentnom vezom. Monosaharidi i disaharidi
daju različit stepen slatkoće hrani. Monosaharidi, glukoza, fruktoza i galaktoza
zbog jednostavne hemijske strukture brzo se apsorbuju u probavnom traktu i
naglo povećavaju nivo šećera u krvi (naročito glukoza).
Monosaharidi i njihovi derivati
Pentoze
Heksoze
Derivati monosaharida
Arabinoza
Fruktozašećerni alkoholi: glicerol, inozitol, manitol, sorbitol, dulcitol
RibozaGalaktoza
amino šećeri: galaktozamin, glukozamin
Ksiloza Glukozašećerne kiseline: askorbinska, glukonska, glukuronska
Monosaharidi
Hemijske osobine monosaharida određene su prisustvom aldehidne, keto i
alkoholne hidroksilne funkcionalne grupe. Oksidacijom aldehidne grupe aldoza
nastaju monokarboksilne ''aldonske'' kiseline. Oksidacijom primarne alkoholne
grupe na C6 ugljeniku nastaju ''uronske kiseline'' a istovremeno oksidacijom
aldehidne i C6 OH grupe nastaju ''šećerne kiseline''.
78
Opća formula šećera pentoza i formula riboze
Monosaharide dijelimo na pentoze i heksoze. Pentoze sadrže pet atoma
ugljika i pet molekula vode (C5H10O5). Važnije pentoze su arabinoza i ksiloza,
dok je riboza sastavni dio nukleinskih kiselina i koenzima koji se nalaze u svim
stanicama, ali u vrlo malim razmjerima. Arabinoza se nalazi u slobodnom
obliku, ali u relativno malim količinama u nekim vrstama voća i gomolja
odnosno lukovica, npr. u šljivi, višnji, luku. Ljudski je organizam ne može
metabolizirati. Ksiloza se u manjim količinama nalazi slobodna u nekim vrstama
voća (npr. u marelici), a slično arabinozi, ne može se metabolizirati u ljudskom
organizmu.
Svi monosaharidi kod kojih je hidroksilna skupina na hiralnom atomu ugljika
(koji je označen najvećim brojem, u ovom slučaju C-5) smještena na desnoj
strani se nazivaju D-monosaharidi, a ako je OH skupina na lijevoj strani onda su
to L-monosaharidi. L-šećeri su manje rasprostranjeni u prirodi u odnosu na D
oblike, ali ipak imaju važnu biološku ulogu.
D i L oblik monosaharida
Heksoze su najvažniji i u prirodi najrašireniji šećeri. Nalaze se kao slobodni
ili kao vezani spojevi. To su glukoza, galaktoza i fruktoza, te za prehranu manje
važne manoza, ramnoza i sorboza.
Glukoza (C6H12O6) je grožđani šećer, obilno prisutna u voću, a zove se i
dekstroza. Ime "grožđani šećer" ne znači da on postoji samo u grožđu.
Najprisutniji je šećer u prirodi. U slobodnom obliku nalazi se u voću, povrću,
kukuruznom sladu i medu. Osnovni je izvor ugljikohidratne energije.
Nesumnjivo, glukoza predstavlja najvažniji šećer za živu stanicu kod velike
većine organizama. Ona čini najveći udio od ugljikohidrata koji se koriste u
ishrani čovjeka, domaćih životinja, kao i u metabolizmu biljaka. Hrani daje
79
CH2OH
HO HOHH
CH2OH
D - Monosaharid L - Monosaharid
5 5
srednje sladak okus. U hrani obično ne postoji kao monosaharid već ulazi u
sastav ostalih šećera formirajući disaharide, škrob i dijetalna vlakna. Glukoza
čini najmanje jednu od dvije molekule koje vezivanjem daju disaharide.
Fischer-ova formula D i L glukoza i 3D izgled D-Glukoze
Pomoću Fischer-ove projekcijske formule, vidimo da glukoza ima četiri
hiralna centra C-2, C-3, C-4 i C-5.
Svi ugljikohidrati, bilo jednostavni ili složeni, na kraju se u organizmu
konvertiraju u glukozu. U tijelu glukoza daje energiju ćelijama. Tijelo reguliše
nivo glukoze u krvi da bi osiguralo konstantan izvor glukoze za obavljanje
vitalnih funkcija. Glukoza je jedini izvor energije koji upotrebljava mozak, izuzev
za vrijeme dužeg gladovanja kada je njen nivo u krvi nizak. Ljudski organizam
nastoji razinu glukoze održavati stalnom. Glavnu ulogu u tome ima hormon
pankreasa inzulin koji regulira razinu glukoze u krvi povećavajući iskorištenje
glukoze u organizmu, te predstavlja ključni hormon za ulazak glukoze u
stanicu. Drugi hormon koji reguliše nivo glukoze je glukagon, koji pokreće
mehanizme za povećanje nivoa glukoze u krvi. Vezano uz ovo su i pojmovi
"šećer u krvi" ili razina glukoze u krvi. Razina glukoze u krvi izražava se u
milimolima na litru krvi, a normalna razina glukoze u krvi je između 3 i 6
mmol/L. Razina glukoze ispod 3mmol/L je stanje hipoglikemije, a preko 6
mmol/L je hiperglikemija. Koncentracija glukoze veća od 7 mmol/L predstavlja
jedan od simptoma dijabetesa. Glukoza je dominantni izvor energije u
organizmu, a dobivanje energije iz nje se odvija u procesu glikolize. U
organizmu je, također, moguća i sinteza glukoze iz aminookiselina procesom
glukoneogeneze.
Fruktoza (lat. fructus = plod, ljetina) je voćni šećer, a nalazi se i u mnogim
vrstama povrća. Fruktoza (levuloza ili voćni šećer) najslađa je od svih
monosaharida, iako slatkoća varira ovisno o formi. Lako se topi u vodi. U
80
kristalnom obliku, ako se otopi u tekućini, slatkoća se smanjuje. U medu su, na
primjer, podjednake količine fruktoze i glukoze.
Fischer-ova i prostorna formula fruktoze
U spoju s drugim supstancama fruktoza se krije u velikom broju oligosaharida
(saharozi, rafinozi, inulinu i drugima). Fruktoza je izomerni šećer glukoze i
svrstava se u ketoheksoze. D-fruktoza ima samo tri hiralna atoma ugljika C-3,
C-4 i C-5. Fruktoza je najznačajnija ketoza. Osim u voću, povrću i medu, ima je i
u visokofruktoznom šećeru36. Mnogi proizvođači koriste visokofruktozni
kukuruzni sirup kao zaslađivač, uključujući voćne sokove, poslastice, bombone,
želee i džemove. Termin – visoko fruktozni obmanjuje: sadržaj glukoze u tim
zaslađivačima je oko 50%.
Fruktoza u ljudski organizam dospijeva putem hrane. Hidrolizom saharoze u
organizmu nastaju glukoza i fruktoza. Fruktoza se kao i glukoza direktno
apsorbuje u krv. Krv je odnosi u jetru gdje dolazi do izomerizacije fruktoze u
glukozu, koja se kasnije u ćelijama koristi za stvaranje energije. Za razliku od
glukoze koje uzrokuju nagle promjene u razini glukoze u krvi, što kod
dijabetičara može uzrokovati ometanje metaboličke kontrole, fruktoza se
apsorbira mnogo sporije i uzrokuje samo manje promjene u razini glukoze u
krvi. Kako je fruktoza lijevo okrenuta ketoheksoza zovu je, osobito u
farmakologiji, levuloza.
Galaktoza je manje poznati šećer. Nalazi se u mliječnom šećeru (laktozi).
Rijetko se pojavljuje kao monosaharid u hrani, obično je hemijski vezana sa
glukozom u obliku disaharida laktoze.
36 Proizvod dobijen hidrolizom škroba iz kukuruza
81
Struktura galaktoze
Galaktoza sudjeluje u sintezi cerebrozida koji su sastavni dio tkiva
središnjeg nervnog sistema. Podstiče rast bifidobakterija u probavnom sistemu.
Polioli ili šećerni alkoholi se uvrštavaju u skupinu ugljikohidrata. Najčešće
spominjani su glicerol, sorbitol, manitol, ksilitol i inozitol. Slabo se apsorbuju u
organizmu pa ne podižu nivo glukoze u istom stepenu kao šećeri, tako da ih
mogu koristiti dijabetičari. Ne izazivaju propadanje zuba. Prirodno se nalaze u
nekim namirnicama, ali se proizvode i sintetskim putem.
Sorbitol i ksilitol
Sorbitol je zaslađivač koji se nalazi u mnogim prehrambenim proizvodima,
često je prirodno prisutan u voću (šljiva). Slađi je od saharoze, a kalorijska
vrijednost mu je manja. Sorbitol je veoma stabilan i hemijski neaktivan te
podnosi visoke temperature pa je pogodan za kuhanje i pečenje. Manitol
(mana-šećer, manit, D-manitol) je takođe šećerni alkohol niske molekularne
mase i zanemarive energetske vrijednosti. Manitol je izomer sorbitola. Djeluje
kao osmotski diuretik, manje prisutan u prehrani. Koristi se kao prah koji
prekriva žvakaću gumu i na taj način sprječava apsorpciju vlage i ne dozvoljava
da žvakaća guma postane ljepljiva. Ima efekat hlađenja, tj. daje osjećaj
svježine u ustima.
Glikozidi su derivati monosaharida. U prirodi nastaju putem kondenzacije
hidroksilne anomerne skupine ugljika na monosaharidu. Glikozidi su porodica
82
tvari s brojnim članovima koji imaju biološki aktivno djelovanje. Glikozidi su
čest aktivni sastojak u farmakološkim i biljnim pripravcima, začinima te
dijelovima životinjskih tkiva.
Inozitol je aktivni kofaktor vitamina B-kompleksa koji sudjeluje u konverziji
hrane, ima gradivnu ulogu, te učestvuje u transdukciji signala u vitaminu B-
kompleksa. Inozitol je jako rasprostranjen u prirodi. Ima ga u pivskom kvascu,
raznom voću i povrću (dinja, grejpfrut, suho grožđe, pšenične klice,
neprečišćena melasa, kikiriki, kupus, mekinje, zeleni grašak). Od životinjskih
proizvoda inozitolom su bogati srce, jetra i mozak (goveđi). Drugi životinjski
proizvodi, kao što su, na primjer, piletina, teletina, riba, jaja, mlijeko, sadrže
manju količinu inozitola (od 11 do 50 miligrama na 100 grama namirnice).
Skupa s holinom, inozitol je aktivan u metabolizmu masti. Javlja se u staničnim
membranama kao fosfatidilinozitol.
Inozitol
Uključen je u mobilizaciju kalcija. Pravilna funkcija neurotransmitera
serotonina i acetilholina ovisi o fosfatidilinozitolu.
Disaharidi
Najvažniji disaharidi u ishrani čovjeka su saharoza, laktoza i maltoza. Nastaju
međusobnim povezivanjem dviju jednakih ili različitih molekula monosaharida
pomoću O-glikozidne veze uz gubitak jedne molekule vode. Saharoza
(C12H22O11) nastaje međusobnim povezivanjem jedne molekule glukoze i jedne
molekule fruktoze. Kiselom hidrolizom ili djelovanjem enzima disaharidaza,
disaharidi se razlažu na monosaharide od kojih su nastali. Među najraširenije
disaharide ubrajamo: saharozu, laktozu, maltozu i celobiozu. Saharoza (poznata
83
kao šećer) je izgrađen od glukoze i fruktoze. Saharoze najviše ima u šećernoj
repi (16-20 %) i u šećernoj trsci (14-26%), pa je zbog toga još dobila ime trščani
ili repin šećer. To je bijela supstanca koja kristališe u vidu sitnih bezbojnih
kristala, vrlo slatkog okusa. Ona se hidrolizom raspada na glukozu i fruktozu.
Hidroliza se vrši u prisustvu katalizatora, kiseline ili enzima invertaze.
Hidrolizom saharoze nastaje invertni šećer. Invertni šećer je ekvimolarna
smijesa glukoze i fruktoze i javlja u obliku sirupa.
Hidroliza saharoze
glukoza + fruktoza saharoza + voda
Saharoza je poznata kao stoni ili kuhinjski šećer. Proizvođači koriste proces
rafinisanja da izoluju saharozu iz šećerne trske i šećerne repe. Potpuno
rafinisanje otklanja nečistoće. Bijeli šećer i šećer u prahu su visoko rafinisani i
sadrze 100% saharoze. Kada na etiketi namirnice piše da sadrži šećer, to znači
da sadrži saharozu.
Laktoza - mliječni šećer je disaharid izgrađen od glukoze i galaktoze. Nalazi
se u mlijeku svih sisara. Dobija se kao sporedni proizvod kod proizvodnje sira.
To je redukujući disaharid, koji kiselom ili enzimatskom hidrolizom daje glukozu
i galaktozu. Empirijska formula je C12H22O11. Nije zastupljena u voću i povrću.
Laktoza se u prirodnom obliku nalazi u mlijeku i mliječnim proizvodima.
Ponekad se dodaje u jela kako bi se poboljšao okus ili kao aditiv. Mlijeku i
mliječnim proizvodima daje neznatnu slatkoću. Majčino mlijeko sadrži veću
koncentraciju laktoze u odnosu na kravlje mlijeko pa je zato slađe. Laktoza u
mlijeku i mliječnim proizvodima, osim energijske vrijednosti, ima višestruku
ulogu u ishrani. Laktoza podstiče peristaltiku crijeva te je lako probavljiva, a
pogodna je i za dijabetičare. Olakšava apsorpciju kalcija u probavnom sistemu.
84
Ona uspostavlja blago kiselu reakciju u crijevima pa ujedno sprječava rast i
razmnožavanje štetnih bakterija. Laktoza je važna u sintezi nekih vitamina,
osigurava optimalni nivo magnezija i poboljšava iskorištavanje mliječne masti u
ljudskom organizmu.
U svijetu postoji velik broj ljudi (arapi, crnci) koji su preosjetljivi na mliječni
šečer (laktozu) pa ne mogu piti mlijeko ako prethodno nije prerađeno na način
da je sadržaj laktoze bitno smanjen. Takve osobe međutim mogu konzumirati
fermentirane mliječne proizvode jer je u njima laktoza djelomično razgrađena.
Kod djece postoji i problem alergije na proteine mlijeka pa u takvim
slučajevima treba koristiti razne supstitute kao što je sojino, sezamovo ili
kokosovo mlijeko. Alergija na proteine mlijeka se kasnije gubi pa se
preporučuje ponovno korištenje mlijeka i prerađevina.
85
Stupanj slatkoće različitih prirodnih hemijskih spojeva
Maltoza je produkt koji nastaje tokom proizvodnje slada. Sastoji se od dvije
molekule glukoze. Sintetiše se međusobnim povezivanjem dvije molekule
glukoze, gdje su monomeri glukoze povezani sa α(1→4) vezama. Maltoza se
može proizvesti i iz skroba, naprimjer, krompirovog ili žitarica. Maltoza,
C12H22O11 nastaje iz škroba dijelovanjem fermenta dijastaze. Hidrolizom maltoze
u kiseloj sredini nastaje D-glukoza. Maltoza nastaje procesom fermentacije
piva, pa se zato ponekad naziva i slad. Najpoznatiji sladovi od žitarica, kao što
su pšenični slad, kukuruzni i ječmeni slad, sadrže velike količine maltoze.
Rijetko je prirodni sastojak hrane, ali nastaje kada se raskinu veze između
dugih molekula skroba. Probavni enzimi u ustima (ptijalin) i crijevima
(pankreasna amilaza) razlažu skrob do maltoze. Kada se žvače komad svježeg
hljeba u ustima, skrob se razloži do maltoze i tada se osjeti sladak okus. Škrob
se takođe razlaže do maltoze i prilikom klijanja sjemena.
Tvar Relativna slatkoća
ŠećeriKsiloza 0,7Glukoza 0,5 – 0,8Fruktoza 1,2 – 1,5
Galaktoza 0,6Manoza 0,4Laktoza 0,2Maltoza 0,5
Saharoza 1,0Polioli
Manitol 0,6Laktitol 0,3
Izomaltitol 0,4 – 0,6Ksilitol 1,0Sorbitol 0,5Maltitol 0,8
Hidrogenirani kukuruzni sirup
0,3 – 0,75
86
Značajniji disaharidi u prehrani i njihovi konstituenti
Trehaloza je prisutna u gljivama i insektima. Nastaje međusobnim
povezivanjem dvije molekule glukoze, gdje su monomeri glukoze povezani sa
α(1→1)vezama.
Celobioza disaharid, sastavljen je iz dvije glukoze, gdje su monomeri
glukoze povezani sa β(1→4) vezama. Nastaje djelomičnim cijepanjem celuloze.
Nema većeg praktičnog značenja za ljudski organizam, a nalazi se u pamuku i
papiru.
Trehaloza i celobioza
Ključni pomovi
Prosti ugljični hidrati ili jednostavno šećeri, nalaze se u namirnicama: slatkišima, kolačima, gaziranim sokovima, kristalnom šećeru. Postoji puno hemijskih
modifikacija ovih molekula u prirodi. U prehrani su najzastupljeniji: glukoza, fruktoza, galaktoza. Od disaharida najčešće se u prehrani koriste saharoza i
laktoza.
Oligosaharidi
Oligosaharidi se sastoje od određenog broja (3 do 10) molekula glukoze.
Oligo znači «malo». Oligosaharidi nastaju razgradnjom škroba. Oni su prelazna
87
faza pri preradi škroba u glukozu, kao finalni proizvod. Sladovi, osim maltoze,
sadrže i dekstrine. Od praktične je važnosti rafinoza koja se nalazi u melasi37
šećerne repe kao i stahioza u sojinom mlijeku.
Majčino mlijeko sadrži više od stotinu različitih oligosaharida, koji variraju u
zavisnosti od trajanja trudnoće, dužine dojenja i genetske predispozicije. Ono
što su dijetalna vlakna za odrasle, to su oligosaharidi za dojenčad, jer
omogućavaju lakše formiranje stolice. Oligosaharidi takođe imaju zaštitnu
ulogu, tj. štite dojenče od uzročnika nekih bolesti, tako što se vežu za njih i
omogućuju izbacivanje iz organizma. Oligosaharidi iz majčinog mlijeka takođe
obezbjeđuju sijalinsku kiselinu koja je esencijalna za razvoj mozga.
Trisaharidi i tetrasaharidi su oligosaharidi s tri odnosno četiri molekule
monosaharida. Od praktične je važnosti rafinoza koja se nalazi u melasi
šećerne repe (međuproizvod pri proizvodnji šećera) kao i stahioza u sojinom
mlijeku.
Hemijske strukture rafinoze i stahioze
Rafinoza je trisaharid koji je sastavljen od galaktoze, glukoze i fruktoze.
Stahioza se sastoji od dvije molekule galaktoze, jedne molekule glukoze i jedne
molekule fruktoze. Namirnice koje sadrže stahiozu, rafinozu, verbaskozu (gal-
gal-gal-fru) u debelom crijevu podliježu bakterijskom razlaganju uz stvaranje
plinova (vodik, metan). To su: šljive, grah, soja, rotkvica, luk. Za ove
polisaharide u crijevima ne postoje adekvatni enzimi zbog čega stvaraju
plinove.
37 Međuproizvod pri proizvodnji šećera
88
Kompleksni ugljični hidrati
Kompleksni ili složeni ugljični hidrati se nalaze u žitaricama (pšenica,
kukuruz, riža i dr) i povrću (krompir, soja, grah i grašak). Dugi ugljikovodonični
lanci su poznati kao polisaharidi38 jer se sastoje od deset i više molekula
monosaharida i nastaju njihovim udruživanjem u visokomolekulski spoj, uz
odvajanje vode. Sporije se razlažu tokom probave i obezbjeđuju organizmu
konstantan dotok energije tokom više sati. Mogu sadržavati stotine i čak do
hiljade monosaharidnih jedinica. Neki polisaharidi imaju prave lance dok su
drugi razgranati. Ove strukturne razlike utiču na ponašanje polisaharida u vodi i
prilikom zagrijavanja. Način na koji su monosaharidi povezani u polisaharide
čini ih probavljivim kao što je skrob ili neprobavljivim kao što su vlakna.
Polisaharidi se dijele na: homoglikane i heteroglikane. Među homoglikane
ubrajamo:
▪ škrob,
▪ glikogen i
▪ celulozu.
U heteroglikane:
▪ mukopolisaharide,
▪ gume i
▪ pektine.
Od velikog praktičnog značenja su škrob i celuloza, ali i rezervni biljni
polisaharid inulin. Svi spomenuti spojevi služe kao rezerve ugljikohidratne
energije (škrob) ili izgrađuju čvrste stanične strukture, tvoreći »kostur« stanice
(celuloza).
Škrob
Stvara se u zelenim dijelovima biljaka kao primarni proizvod fotosinteze.
Najviše ga ima u krompiru i žitaricama. Najvažnija je ugljikohidratna hrana
čovjeka. Velika se molekula škroba sastoji od glukoznih ostataka. Škrob se
stvara se u sjemenu i krtolama u formi karakterističnih škrobnih granula. Prema
38 Grč. polys = mnogi
89
porijeklu razlikuje se škrob pšenice, riže, krompira, kukuruza i drugih biljaka. U
biljkama se deponuje u plodovima, korijenu i služi kao rezervna hrana.
Namirnice bogate škrobom su: pšenica, riža, kukuruz, zob, proso i ječam.
Leguminoze, grašak, grah, leća, krompir, yam (tropska biljka) i cassava su
takođe bogate škrobom. Škrob daje hrani vlažnu i želatinoznu teksturu.
Škrob može biti u probavljivoj i neprobavljivoj formi. Neprobavljive vrste
škroba su prisutne u mnogom sjemenju i zrnju žitarica i drugih namirnica koje
sadrže škrob. Neprobavljivi oblik škroba organizam uglavnom izluči stolicom
neiskorišteno. To je najčešće škrob iz namirnica koje jedemo sirove. Tako je
npr. škrob u bananama vrlo otporan na probavu, pa je čak i brašno pripravljeno
od banana i krompira jako otporno na probavu.
Za prehranu i ostale svrhe škrob se dobija od kukuruza. Od škroba se
dobijaju razni proizvodi kao što je glukoza, glukozni sirup, bombonski sirup,
maltozni sirup, modifikovani škrobovi itd. Pri enzimskoj ili pri kiseloj razgradnji
škroba stvaraju se međuproizvodi dekstrini. Hidrolizati škroba zovu se
maltodekstrini i oni su široko rasprostranjeni u proizvodnji hrane. Proizvode se
iz kukuruznog škroba, ali mogu se proizvesti od rižinog škroba i škroba tapioke.
Koriste se kao nosači aroma, tvari za postizanje volumena i teksture, pomoćne
tvari pri sušenju raspršivanjem, za tvorbu filmova, kontrolu zamrzavanja,
sprječavanje kristalizacije i kao zamjene za masti ili tvari za postizanje željene
nutritivne vrijednosti. Mjera za kvalitet je dekstrozni ekvivalent (DE) koji
pokazuje stupanj hidrolize molekule škroba. Viši DE znači da je viši udio
monosaharida od kratkolančanih polimera. Znači da dekstrozni ekvivalent (DE)
izražava postotak reducirajućih šećera (računato kao D- glukoza na suhu tvar),
Zrnca škroba sastoje se od dviju frakcija različite građe: amiloze (oko 10-
20%) i amilopektina (80-90%). To znači da amilopektina ima u biljkama 3 do 4
puta više nego amiloze, mada ova proporcija može da varira. Amiloza je
linearni polimer glukoze. Može biti izgrađen od nekoliko hiljada glukoznih
jedinica.
90
Struktura amiloze
Amilopektin je visoko molekularni polimer s razgranatim lancima izgrađenih
od jedinica D-glukoze. Glukozni monomeri su povezanih α(1→4) glikozidnim
vezama u strukturu ravnog lanca, zatim α(1→6) glikozidnim vezama na
mestima grananja i ponekom α(1→3) glikozidnom vezom, što amilopektinu
daje veoma razgranat oblik. U biljkama nastaje u organelama zvanim
amiloplasti. Ljudi i životinje koji jedu biljnu hranu imaju enzime za hidrolizu
amilopektina.
Struktura amilopektina
Amiloza se nalazi u šrobnom zrncu, a amilopektin u njegovu površinskom
sloju.
U organizmu čovjeka, amilopektin se razlaže brže nego amiloza. Iako se
škrob lako probavlja u organizmu čovjeka, male količine mogu izbjeći digestiju
u tankom crijevu i to je, već pomenuti, neprobavljivi škrob. Neke leguminoze
kao bijeli grah, sadrže velike količine neprobavljivog skroba. Prema vrsti
ugljičnih hidrata koje sadrže, namirnice možemo podijeliti na
5 grupa u zavisnosti od toga kojom brzinom raste nivo šećera u krvi njihovim
konzumiranjem.
91
Glikogen
Glikogen je rezervni ugljikohidrat ili forma skroba u ćelijama sisara. Glavna
mjesta skladištenja glikogena u organizmu su jetra i skeletni mišići, ali je
prisutan i u drugim tkivima. Glikogen odložen u jetri služi za održanje
koncentracije glukoze u krvi. Glikogen čini oko 10% mase jetre i 2% mase
mišića. Glavni je izvor glukoze u krvi u periodima između obroka. Molekule
glukoze koje su pohranjene u obliku glikogena, fosforolizom se oslobađaju iz
glikogena kada u stanicama nestane energije. Pohranjivanje zaliha glukoze u
obliku glikogena obavlja enzim glikogen-sintaza39. Razgradnja glikogena unutar
ćelije40 odvija se djelovanjem enzima glikogen fosforilaze.
Struktura glikogena (nereducirajući krajevi - krajevi sa slobodnom 4-OH
skupinom R = reducirajući kraj)
Glikogen je veoma važan rezervoar energije u organizmu jer mišići ne mogu
mobilizirati masne rezerve tako brzo kao glikogenske, a masne kiseline se ne
mogu metabolizirati anaerobno i ne mogu poslužiti za sintezu glukoze.
Već je rečeno da organizam pohranjuje glikogen na dva mjesta - u jetri i
mišićima. Tek se oko 5 grama ili 20 kcal glukoze nalazi u krvnom optoku. U jetri
je pohranjeno oko 75 - 100 grama ili 300 - 400 kcal glikogena. Jedan sat
aerobnog vježbanja potroši otprilike polovicu sadržaja glikogena u jetri. U
mišićima je pohranjeno oko 360 grama ili 1440 kcal. Ukoliko u ishrani nema
dovoljno ugljikohidrata, prazne se rezerve jetrenog i mišićnog glikogena kod
aktivnih osoba. Kompleksni ugljikohidrati u ishrani se smatraju najboljim
39 Glikogenogeneza – sinteza glikogena 40 Glikogenoliza – razgradnja glikogena do glukoze
92
izvorom za obnovu zaliha glikogena, i u načelu imaju prednost pred
jednostavnim šećerima. Ipak, jednostavni šećeri su efikasniji u obnavljanju
zaliha glikogena budući da imaju veću brzinu apsorpcije i bolji inzulinski
odgovor, što je naročito važno nakon vježbanja.
Glikogen koji je pohranjen u nekome mišiću, kao energetski izvor je na
raspolaganju sključivo tome mišiću. Mišići mogu apsorbirati glukozu bez pomoći
inzulina, što čini vježbanje kao dobrim načinom prevencije dijabetesa.
Procentni odnos učešća određenih procesa pri stvaranju glukoze
Ključni pojmovi vezano za škrob
Škrob je prirodni polimer glukoze. Zrnca škroba sastoje se od dviju frakcija različite građe: amiloze i amilopektina. Namirnice bogate škrobom su: pšenica, riža,
kukuruz, zob, proso, ječam, grašak, grah, leće, krompir, yam, cassava i druge.Glikogen je takođe rezervni ugljikohidrat ili forma skroba u ćelijama sisara. Ima važnu ulogu kao rezerva glukoze u organizmu. Glukoza se tokom metabolizma u organizmu obezbjeđuje na dva načina: glikogenolizom–razgradnjom glikogena i
glukoneogenezom – sintezom glukoze de novo iz aminokiselina, glicerola, laktata i piruvata.
Sirova biljna vlakna
Biljnim vlaknima bogate su žitarice a naročito integralni proizvodi od pšenice
kukuruza, ječma, raži itd. Vrlo bogate sirovim netopivim biljnim vlaknima su
mekinje. Biljna vlakna se u raznim omjerima i različitim vrstama kriju u svim
namirnicama koje rastu nad zemljom, pod zemljom i u zemlji. Sirovim vlaknima
93
bogato je svježe i osušeno voće i povrće. Namirnice bogate biljnim vlaknima ne
daju mnogo kalorija.
Biljna vlakna možemo podijeliti na dvije velike skupine, u vodi topiva i u vodi
netopiva vlakna. U vodi su topivi pektini, gume, sluzi kao i amilopektin iz
škroba. U vodi netopivi su celuloza, hemiceluloza, inulin i drugi.
Celuloza
Celuloza je kvantitativno najzastupljeniji ugljikohidrat u prirodi. Nalazi se
isključivo u biljkama gdje čini građu celularnog »kostura«. Glavni je sastojak
staničnih membrana biljki, a nalazi se i u kori i sjemenkama. Ljudski organizam
ne sadrži enzim celulazu koji razgrađuje celulozu, te stoga ne može iskoristiti
celulozu kao energetski izvor. Svi biljožderi imaju celulazu, pa je za njih
celuloza važan izvor ugljikohidratne hrane. Bakterije prisutne u debelom crijevu
čovjeka imaju značajnu ulogu u konačnoj razgradnji neprobavljenih ostataka
hrane, ali tek neznatnu ulogu u razgradnji celuloze. Celuloza je vrlo stabilan
ugljikohidrat, netopiv u vodi. Ipak, apsorbuje vodu, tvori glavnu masu
neprobavljene hrane, pospješuje pražnjenje crijeva. Povoljno djeluje i na
dijabetične bolesnike, omogućavajući posredno bolju utilizaciju ugljikohidrata.
Neke važnije osobine celuloze i hemiceluloze su:
▪ primarno čine strukturu i održavaju konfiguraciju biljnih listova i zelenih
dijelova biljke,
▪ nerastvorljivi su u toploj i hladnoj vodi,
▪ nisu probavljivi u ljudskom organizmu i ne daju energetski prinos u njemu i
▪ to su tzv. biljna vlakna i imaju funkciju u stvaranju balasta u organizmu.
Celuloza se sastoji od jedinica glukoze međusobno povezanih β-glikozidnim
vezama. Jedna molekula celuloze može imati čak do 10 000 jedinica glukoze.
Molekula β-glukoze građena je slično molekuli α-glukoze, a razlikuje se od
molekule α-glukoze samo po tome, što je OH-skupina na prvom C-atomu
(anomernom) kod α-glukoze iznad, a kod β-glukoze ispod ravnine prstena.
Vezivanjem dviju molekula β-glukoze dobiva se celobioza, koja s obzirom na
svoj disaharidski karakter odgovara maltozi (disaharidu škroba). Daljnjim
povezivanjem ostataka β-glukoze nastaje nitasta makromolekula celuloze. Iako
se škrob i celuloza sastoje od istih monomernih jedinica, kod njihove razgradnje
94
učestvuju različiti enzimi. Kao intermedijer u razgradnji škroba nastaje maltoza
koja se sporije razgrađuje od drugih disaharida kao što su saharoza, i laktoza.
Tako se celuloza razgrađuje na celobiozu pomoću enzima celulaze, a celobioza
se dalje pomoću enzima celobiaze cijepa na dvije molekule β-glukoze.
Celuloza ima izgled finih tankih niti. Hemijski je vrlo slabo reaktivna, što je
posljedica njezinih fizikalnih svojstava. Celuloze najviše ima u mekinjama
pšeničnog brašna, u punozrnatim žitaricama, u kori voća i povrća.
Djelimična struktura celuloze i prikaz strukture celuloznih vlakana
Hemiceluloza je polimer glukoze i drugih heksoza, pentoza i uronskih
kiselina koje se nalaze u stijenkama gotovo svake biljne stanice. Lanac joj je
mnogo kraći od već pomenutih polisaharida pa obično nema više od 20 do
najviše 2000 jedinica.
Inulin nastaje polimerizacijom fruktoze, a nalazimo ga samo u biljkama kao
što su cikorija, gomolji mnogih biljaka, od kojih su mnoge ljekovite. Sadrži oko
30 fruktoznih ostataka. Ljudski ga organizam ne može upotrijebiti kao hranu jer
nema za to potrebnih enzima, pa ga nepromijenjena izlučuje putem bubrega.
Inulin
95
Pektini su heterosaharidi koji se nalaze u ćelijskom zidu biljka. Samo ime
pektin potječe od grčke riječi «pektos» što u prevodu znači želiran, ukrućen.
Pektinske materije predstavljaju visokomolekularna jedinjenja ugljohidratne
prirode, vrlo složene strukture. Pektinske supstance nalaze se samo u biljkama
i skoro u svim njihovim dijelovima: stablo, krtola, korijen, plod, jagodasti
plodovi gdje imaju važnu biohemijsku i fiziološku funkciju. Pektini se
sintetiziraju u biljnoj stanici u golgijevom aparatu. Važan su dio staničnog zida,
a razlažu se u prvom stupnju do pektininske i na kraju do pektinske kiseline. Za
vrijeme razlaganja voće počinje bivati mekše, a ćelijski zid se deformiše.
Pektin je hetrosaharidni polimer koji se sastoji od galakturonske kiseline kao
osnovnog monomera. Glavni lanac polimera može biti kombiniran i sa
ramnoznim grupama. Karboksilne grupe galakturonske kiseline mogu biti
esterificirane ili amidirane. Općenito pektin kao polimer galakturonske kiseline
može sadržavati tri glavna polisaharidna tipa:
▪ poligalakturonan, koji je polimeriziran od ponovljenih D-galakturonskih
kiselina kao monosaharidne podjedinice
▪ ramnogalakturonan I koji je alternativno sastavljen od L - ramnoze i D-
galakturonske kiseline kao podmonomernih jedinica
▪ ramnogalakturonan II koji je compleks visoko razgranatih polisahrida
Skeletnu osnovu pektinskih materija predstavlja poligalakturonska kiselina.
Ona je polimer ostataka D-galakturonske kiseline, međusobno povezanih α-
galaktozidnom vezom.
Isječak glavnog lanca poligalakturonske kiseline povezane -1,4-glikozidnim
vezama
96
Pektini imaju izvanredno široku primjenu u prehrambenoj industriji, farmaciji,
medicini, proizvodnji emulgatora i drugim granama. Pektinski koloidni rastvori
imaju sposobnost obrazovanja čvrstih gelova (žele) u prisustvu nekog
dahidratacionog agensa. Obrazovanje pektinskih gelova odvija se najbolje pri
pH intervalu od 3.1 do 3.5, a kao dehidratacioni agens koristi se šećer. Žele se
obrazuje pri koncentraciji šećera od 65-70 % saharoze ili heksoze, čija
koncentracija odgovara približno zasićenom rastvoru saharoze. pH-interval je
vrlo važan za obrazovanje dobrog želea. Tako pri sniženom pH dolazi do pojave
sinereze gela, a u alkalnoj sredini obrazuju se slabi gelovi. Količina pektina koja
učestvuje u obrazovanju gela kreće se od 0.2 do 1.5 %. Kvalitet želea zavisi od
kvaliteta pektinskog preparata, njegovog porijekla i načina ekstrakcije.
Molekulska težina pektina zavisi od njihovog porijekla i načina ekstrakcije i
dosta je različita. Tako pektini iz šećerne repe imaju molekulsku težinu od
20.000 do 25.000; iz jabuka od 90.000 do 300.000, a iz citrusa 150.000 do
400.000.
Gume su ugljikohidratni spojevi koji imaju osnovnu funkciju održanja
konzistencije biljnog tkiva. To su u vodi topivi viskozni, gusti polisaharidi.
Sadrže 10.000 do čak 30.000 jedinica glukoze, galaktoze, manoze, arabinoze,
ramnoze i njihove uronske kiseline. Industrija hrane ekstrahira ih iz prirodnih
izvora. Takva je na primjer, arapska guma koju stvara stablo akacije Robinia
pseudoacaci. Takođe su poznate tragakant guma iz nekih vrsta stabala, zatim
guar guma koja se dobiva iz indijske mahunarke (Cyamopsis tetragonolobus) i
guma iz dalmatinskoga rogača. Iz njih se prave emulzije, stabiliziraju razne
namirnice i zgušnjavaju sirovine pri industrijskoj obradi raznih vrsta hrane.
Razlikujemo gume koje se stvaraju na stablima i gume koje se mogu
ekstrahirati iz brašna. Od guma koje se dobivaju iz zdrobljenih zrnaca poznatija
je guma guar. Prah koji se dobija iz guar gume karakteriše kristalna koloidna
struktura koja se danas upotrebljava u prehrambenoj industriji kao hidrokoloid.
97
a) b)
Guar a) hemijska struktura b) Cyamopsis tetragonolobus od koje se dobija
Prehrambena industrija koristi biljne slijedeće gume: arapsku gumu, guar
gumu, xantham gumu.
Sluzi su također polimeri ugljikohidrata. Prirodni im je izvor sjemenje i
korijenje u kojima služi biljkama kao sredstvo koje sprječava isušivanje. Sluzi su
u najvećoj količini koncentrisane u biljkama kao kisele sluzi i neutralne sluzi.
Lokalizovane su u raznim dijelovima biljaka u obliku membranske sluzi
(nagomilane na ćelijskim zidovima), sekundarnih zadebljanja ili ćelijske sluzi
(bezoblične mase u ćeliji). U prirodi ih najviše ima u algama i morskoj travi.
Sluzi su prirodni, biljni heteropolisaharidi i predstavljaju rezerve ugljičnih
hidrata i vode u biljci. Izgrađeni su od linearnih ili račvastih lanaca pentoza,
heksoza i uronskih kiselina, njihovih soli i estara. Prehrambena industrija koristi
ih kao stabilizatore i uguščivaće u raznim jelima i to za zgušnjavanje,
stabiliziranje i poboljšavanje teksture hrane kao što su pudinzi, filovi, slatkiši,
sosevi i sokovi.Vrsta sluzi psyllium je glavna komponenta laksativa Metamucil i
dodaje se nekim žitaricama koje se uglavnom jedu za doručak.
Sluzi sa linearnim nizovima grade vodene rastvore velike viskoznosti i male
stabilnosti. Pri promjeni temperature dolazi do kidanja vodikovih veza i do
taloženja. Sluzi sa račvastim lancima polisaharida sa vodom formiraju gelove,
stabilne sisteme.
Lignini, beta glukani, hitin i hitosan. Lignini su neprobavljive supstance
koje čine drvenaste dijelove povrća kao što su mrkve, brokule i sjeme voća kao
što su jagode. Ne spadaju u ugljične hidrate. Beta glukani su polisaharidi
razgranatih glukozih jednica. Ova vlakna se nalaze u velikim količinama u prosu
i ječmu. Vlakna beta glukana su naročito efikasna u snižavanju nivoa
98
holesterola u krvi. Hitin i hitosan su polisaharidi koji se nalaze u egzoskeletu
rakova i u ćelijskom zidu većine gljiva. Hitin i hitosan se prvenstveno
konzumiraju kao dodatak ishrani. Smatra se da su korisni za kontrolu težine.
Saplementi hitosana mogu oslabiti apsorpciju vitamina topivih u masti i nekih
minerala.
Ključni pojmovi - sirova vlakna
U pogledu hemijske strukture sirova vlakna su kompleksni ugljični hidrati, topivi ili netopivi u vodi. Mogu biti homosaharidi ili heterosaharidi. Homosaharidi su škrob,
inulin, celuloza. Heterosaharidi su hemiceluloza, pektini, gume i sluzi. Sirova ili dijetalna vlakna potiču i održavaju pravilnu probavu pa su nezamjenjiva u prehrani
suvremenog čovjeka. Pozitivno djeluju na probavu: upijaju vodu, bubre u crijevima i time povećavaju volumen stolice, pojačavaju peristaltiku crijeva, ubrzavaju njihovo
pražnjenje i tako sprječavaju opstipaciju. Prekomjeran unos sirovih vlakana umanjuje apsorpciju određenih nutrijenata tokom probave.
99
HIDROKOLOIDI I PEKTINSKE SUPSTANCE U VOĆU I POVRĆU
Prerada voća i povrća zahtijeva dobijanje proizvoda željene teksture, ukusa i
ukupnih organoleptičkih svojstava.Za postizanje tih zahtjeva često se koriste
tvari kojima se postiže odredjen stupanj želiranja.To su prije svega, aditivi tipa
hidrokoloida, medju kojima je najčešće korišteni pektin.Hidrokoloidi su
uglavnom prirodnog porijekla i dobijaju se iz biljaka, životinja, mikroorganizama
i algi.
Pektini se prirodno nalaze u voću i nekim vrstama povrća.Odredjene vrste
voća su izrazito bogate pektinima: jabuka, narandža, dunja i sl.
Širok dijapazon proizvoda moguce je proizvesti na bazi pektinskog gela ili
drugih sredstva za želiranje, a najčšće su to: marmelade, džemovi, voćni želei i
brojni konditorski proizvodi.Uvjeti pod kojima nastaje gel su različiti i ovise o
temperaturi,pH vrijednosti, sadržaju iona, sadržaju i sastavu otopljene suhe
tvari, vrsti i tipu sredstva za želiranje.
HIDROKOLOIDI
Hidrokoloidi pojam i značaj
Hidrokoloidi nalaze danas široku primjenu u različitim granama prehrambene
industrije kao sredstva koja poboljšavaju reološka svojstva hrane posebno
viskoznih, visko-elastičnih i elastičnih namirnica. Hidrokoloidisu velika skupina
prirodnih biljnih sirovina koje imaju sposobnost da u vodi stvaraju gel-formu, tj.
rapidno bubre vezanjem vode i povećavaju viskozitet tekućina (biljni sokovi,
ekstrakti biljnog sjemena, ekstrakti algi i ekstrakti nekih mikroorganizama).
Polisaharidne gume su skupina prirodnih ili polusintetskih ugljikohidrata
dugih lanaca koji imaju iznimno svojstvo da s vodom tvore posebnu koloidnu
disperziju, zbog čega tekućina postaje viskozna, homogena i lako tečljiva Osim
toga, neke gume tvore gel-stanje (galertu), koje se traži u mnogim
proizvodima. Zbog toga se često nazivaju i fitokoloidi ili jednostavno gume
Dobivaju se postupkom ekstrakcije iz algi, cijedenjem eksudata iz stabljike ili
enzimatskom fermentacijom sjemena odredenih biljnih vrsta ili čak iz korijena
pojedinih biljaka. U prehrambenoj tehnologiji našli su mjesto kao cijenjeni
aditivi (stabilizatori, ugušćivači, emulgatori ponajprije stoga što sprečavaju
taloženje; a osobito u proizvodima kao što je kakao napitak, sojino mlijeko,
100
juhe, sladoled, smrznuti deserti itd. U polisaharidne gume spadaju karaginan,
guar guma tragakant, guma karaja, algin, metil-celuloza, pektin i brojni drugi
Većina ih imaju status GRAS njihova čistoća regulirana je Direktivom EEZ-a
663/1978 a koriste se prema dobroj proizvodnoj praksi.
Koloidne čestice mogu biti plinovite, tekuće ili čvrste. Dijelimo ih na:
▪ sole - disperzije čvrstih čestica u tekućini
▪ emulzije - disperzije tekućine u tekućini
▪ gelove - koagulirani oblik koloidnih sustava
▪ aerosole - disperzije čvrstih ili tekućih čestice u plinu
▪ pjene - disperzije plinova u tekućinama ili čvrstim tvarima
U prirodi ima veoma mnogo koloida, a mnoge tvari već po veličini svojih
molekula pripadaju koloidima, kao što su škrob ili bjelančevine.
Koloidi se mogu pripremiti disperzijom većih čestica ili kondenzacijom
molekularnih otopina. Hidrokoloidi nastaju u vodenim otopinama, prisutni su u
voću i povrću ili se mogu koristiti kao aditivi za poboljšanje i regulaciju teksture
proizvoda od voća i povrća.
Svojstva i primjena hidrokoloida
Hidrokoloidi imaju široku primjenu u prehrambenoj industriji. Po svom
porijeklu mogu biti prirodni i umjetni. Prirodni mogu biti biljnog ili životinjskog
porijekla.
Hidrokoloidi ili gume su dugolančani polimeri koji se pri proizvodnji
prehrambenih proizvoda upotrebljavaju u malim količinama (od 0.05 do 5%) ne
mijenjajući, osim reoloških, prehrambenu vrijednost senzorska svojstva
prehrambenih proizvoda.
Hidrokoloidi koji se danas koriste u prehrambenoj industriji su različitog
porijekla
▪ biljnog (iz viših biljaka) pektin, guar, brašno sjemenke rogača, i dr.
▪ iz mikroorganizama: ksantan, gellan
▪ iz morskih algi: aliginati, agar, karagenan
▪ iz kemijski modificiranih biljnih materijala derivati: celuloze, modificirani
škrob
101
▪ biljne izlučine (eksudati): gumiarabika, gumighati, gumi-karaya, gumi.
tragakanti
▪ animalnog porijekla: želatina.
Da bi se pravilno odabrao hidrokoloid, ovisno o učinku koji se želi postići u
pojedinim prehrambenim proizvodima, treba je voditi računa o:
1. Topljivosti ili disperzibilnosti hidrokoloida i utjecaju pH i temperature,
2. Sposobnosti tvorbe gela i utjecaju temperature, pH i koncentracije
3. Elektrokemijskom ponašanju i njegovom emulzionom djelovanju i
stabilnosti proizvoda,
4. Spojivosti s drugim sastojcima u prehrambenom proizvodu,
5. Stabilnosti prema pH, temperaturi i mehaničkom naprezanju,
6. Slaganju s drugim hidrokoloidima
7. Djelovanje na boju, miris i okus proizvoda
8. Otpornost prema djelovanju mikroorganizama
9. Važećim propisima normama za odgovarajuće proizvode i
10. Cijeni.
Vodeći računa o navedenim činjenicama, dodatkom hidrokoloida mogu se
dobiti prehrambeni proizvodi znatno boljih reoloških (teksturalnih),
organoleptičkih i drugih svojstava.
Sa jednom vrstom hidrokoloidnih supsanci susretali smo se prilikom
izučavanja kemije ugljikohidrata u voću i povrću, te konstatirali da se škrob
sastoji od amiloze i amilopektina. Sam naziv amilopektin ukazuje na svojstva te
supstance. Od davnina je bila poznata tehnologoja korištenja amilopektina u
proizvodnji slastica u domaćinstvu. Uglavnom se dobivao iz žitarica. U BiH
takva supstanca se tradicionalno proizvodi od pšenice u domaćinstvu i koristi u
pripravljanju domaćih slastica poznatih pod nazivima sutlija i pelte. Iako ne
poznavajući kemiju tradicionalno se amilopektin dobijao jednostavnim
operacijama potapanja mljevenih dijelova pšenice u vodi pri čemu se izdvajala
topiva frakcija amiloza a netopiva amilopektin se kasnije sušio, mljeo i od njega
dobivala tzv. nišesta od koje se proizvode domaće poslastice. Sukladno tome
može se primijetiti da amilopektin ima razgranatu strukturu a amiloza
jednostavniji polimerni lanac.
102
Molekulska težina amllopektina može varirati vrlo mnogo u jednom uzorku
škroba, a naročito izraženo između raznih biljnih izvora. Ona se obično kreće u
intervalu od 5 x 104 do 106. U zavisnosti od intenzivnosti grananja molekula i
veličina molekulske mase varira i intenzitet bojene reakcije sa jodom.
103
PEKTINI
Pektin - pojam i značaj
Pektini su heterosaharidi koji se nalaze u ćelijskom zidu biljka. Samo ime
pektin potječe od grčke riječi «pektos» što u prevodu znači želiran, ukrućen.
Komercijalni pektin je bijeli amorfini prah
Pektinske materije predstavljaju visokomolekularna jedinjenja ugljohidratne
prirode, vrlo složene strukture.. Moguća je klasifikacija pektinskih materija na:
▪ protopektin
▪ pektininska kiselina
▪ pektinska kiselina (C17H24O16) je transparentna i želatinozna kiselina koja se
nalazi u zrelom voću I nekim formamma povrća
▪ pektin.
Pektini se medjusobno razlikuju u dužini polimernog lanaca, kompleksnosti,
kao i strukturi monosaharidne jedinice. U kiselim uvjetima, pektini formiraju
gel. Zbog te pojave koristi kao jestivi agens za želiranje u procesingu hrane.
Ovaj efekt se koristi u proizvodnji džemova, želea i sličnih proizvoda.
Porijeklo i nastanak
Pektinske supstance nalaze se samo u biljkama i skoro u svim njihovim
dijelovima: stablo, krtola, korijen, plod, jagodasti plodovi gdje imaju važnu
biokemijsku i fiziološku funkciju. Pektini se sintetiziraju u biljnoj stanici -
Golgijevom aparatu i formiraju mrežu u kojoj se smjestavju hemicelulozni
polisaharidi biljne stanice. Pektini su važan dio staničnog zida, a razlažu se u
prvom stupnju do pektininske i na kraju do pektinske kiseline. Za vrijeme
razlaganja voće počinje bivati mekše, a ćelijski zid se deformiše.
Pektinske materije prisutne su u lišću, sjemenu i korijenovom sistemu
biljaka. Također, spoljni sloj korijenovih dlačica sastoji uglavnom iz pektina,
odnosno Ca- ili Mg-pektinata i pektata, dok je unutrašnja membrana celulozne i
hemicelulozne prirode. Smatra se da je adsorptivni kapacitet korijenovih
dlačica prema neorganskim jonima u direktnoj zavisnosti od sadržaja Ca-
pektata. Koloidni karakter pektinskih materija je od esencijelnog značaja za
uspostavljanje odnosa između korijenovog sistema, odnosno korijenovih dlačica
i zemljišnog rastvora u njihovoj neposrednoj blizini. Pektinske supstance mogu
104
se ponašati kao tipični izmjenjivači iona i kao takve su od posebnog značaja za
transport i izmejnu iona između stanica. Pored toga su često polisaharidi poput
galaktana, arabana i škroba pratioci izoliranog pektina.
U stanicama biljaka su molekule pektina tako čvrsto povezane sa
molekulama staničnog zida biljke da se pektini iz biljke ne mogu ekstrahirati sa
vodom. Ovaj u vodi nerastvorljivi oblik pektina se naziva protopektin. Pošto on
daje čvrstoću plodovima naziva se još i biljnim cementom, a nalazi se u
nezrelim plodovima biljaka.
Pektinske supstance ulaze u sastav srednje lamele (midle lamela) koja
povezuje (sljepljuje) zidove. Prisutne su i u primarnim zidovima stanica. Tu se
nalaze u obliku Ca- i Mg-soli protopektina, koje su prisutne naročito u nezrelim
dijelovima biljaka koji se intenzivno razvijaju. U toku razvoja međupektinske
supstance inkorporijaju se drugi polisaharidi što je karakteristično za
sekundarne zidove. Na kraju dolazi i do obrazovanja lignina, što sve zajedno
predstavlja poseban kemijski kompleks. U toku razvoja plodova protopektin se
akumulira u znatnim količinama. Tako je pokožica mesnatih plodova voća
najbogatija u pektinskim materijama. Njihov izraziti sadržaj je u albedu plodova
citrusa (limun, naranča, greip-frut). Pektinskim supstancama bogat je korijen
šećerne repe a u visokom stupnju ga sadrže biljna vlakna konoplja, lana. U
slijedećoj tabeli dat je pregled sadržaja pektinskih supstanci u raznim izvorima:
Sadržaj pektlna u nekim biljkama
Sadržaj pektina %
svježa supstanca suha supstanca
105
106
Kemijska kompozicija
Pektin je polimer koji se sastoji od galakturonske kiseline kao monomera.
Glavni lanac polimera može biti kombiniran i sa ramnoznim grupama.
Kraboksilne grupe galakturonske kiseline mogu biti esterificirane ili amidirane.
Općenito pektin kao polimer galakturonske kiseline može sadržavati tri glavna
polisahridna tipa:
▪ Poligalakturonan, koji je polimeriziran od ponovljenih D-galakturoniskih
kiselina monosaharidne podjedinice
▪ Ramnogalakturonan I koji je alternativno sastavljen od L - ramnoze i D-
galakturonske kiseline kao podmonomernih jedinica
▪ Ramnogalakturonan II koji je complex, visoko razgranatih polisahrida
Galakturonska kiselina
Skeletnu osnovu pektinskih materija predstavlja poligalakturonska kiselina.
Ona je polimer ostataka D-galakturonske kiseline, međusobno povezanih 1,4-L-
galaktozidnom vezom. Poligalakturonska kiselina je najprostije jedinjenje ove
grupe materija i ima slijedeću strukturu:
107
Isječak glavnog lanca poligalakturonske kiseline povezane -1,4-glikozidnim
vezama
Molekularni kostur biljnih pektina je kompleksne građe. On je izgrađen od
molekula d-galakturonske kiseline, koje su α-1,4-glikozidnim vezama
međusobno spojene u poligalakturonsku kiselinu.
Karboksilne skupine su djelimično esterificirane metilnim alkoholom, a
sekundarne alkoholne skupine mogu biti acetilirane. Osnovni lanac se preko
dodatnih (bočnih) veza povezuje sa drugim lancima na razne načine To je inače
normalno kod polisaharida sa dugim i razgranatim lancima i molekulskim
asocijacijama. Ove veze mogu biti po svome tipu: etarske, estarske,
anhidridne, hidrogenske, itd..
Tako se obrazuju makrornolekule koje imaju tipična koloidna svojstva. Osim
prisustva 1,4- galaktozidne veze evidentirano je i prisustvo drugih veza (l,3;
1,5).
-1,2-L-ramnozil--1,4-D-galakturonske sekcije sadrže tačke grananja sa
pobočnim lancima koji su veličine od 1-20 ostataka, a izgrađeni su uglavnom
od neutralnih šećera poput L-arabinoze i D-galaktoze. Zbog prisustva tih
neutralnih šećera i zbog prekidanja glavnog lanca ramnozom, pridaje se
pektinu karakter heteropolisaharida.
Prikaz -1,2-L-ramnozil--1,4-D-galakturonske sekcije
Pektinske supstance ulaze u sastav srednje lamele (midle lamela) koja
povezuje (sljepljuje) zidove. Prisutne su i u primarnim zidovima stanica. Tu se
nalaze u obliku Ca- i Mg-soli protopektina, koje su prisutne naročito u nezrelim
dijelovima biljaka koji se intenzivno razvijaju. U toku razvoja međupektinske
supstance inkorporijaju se drugi polisaharidi što je karakteristično za
sekundarne zidove. Na kraju dolazi i do obrazovanja lignina, što sve zajedno
108
predstavlja poseban kemijski kompleks. U toku razvoja plodova protopektin se
akumulira u znatnim količinama. Tako je pokožica mesnatih plodova voća
najbogatija u pektinskim materijama. Njihov izraziti sadržaj je u albedu plodova
citrusa (limun, naranča, greip-frut). Pektinskim supstancama bogat je korijen
šećerne repe a u visokom stupnju ga sadrže biljna vlakna konoplja, lana. U
slijedećoj tabeli dat je pregled sadržaja pektinskih supstanci u raznim izvorima:
Protopektin
To je osnovna supstanca pektinskog komplaksa u biljkama. Sazrijevanje
plodova karakterizira se prelaženjem netopivog protopektina u topivi pektin.
Ova pojava je izražena kod jabuka u fazi sazrijevanja plodova i praćena je
njihovim omekšavanjem.
Protopektin je netopiv u vodi. Blagom hidrolizom (kiselom ili baznom, ili pak
enzimskom) daje pektininsku kiselinu. Protopektin služi kao početna supstanca
za dobivanje pektininske i pektinske kiseline, te pektina Za ekstrakciju se
koristi: albedo citrusa, pulpa jabuka i drugog voća (crna ribizla) i drugi izvori.
Vrlo je teško odvojiti protopektin od drugih pratećih supstanci, uglavnom
polisaharida koji su netopivi u vodi. U protopektinskom kompleksu prisutno je
više oblika kemijskog vezivanja između poligalakturonskog lanca (skelet
makromoloknla), acetil ostataka, fosforne kiseline, celuloznog lanca,
arabansklh i galaktanskih makromolekula. Smatra se da je čvrsta veza između
lanca pektininske kiseline i celuloze glavni razlog njegove nerastvorljivosti u
vodi. Treba podvući da interni kemijski i kvalitativni sastav protopektina zavisi
od vrste biljke, njenog organa i njegove starosti.
Enzim protopektinaza hidrolizira protopektin. Optimum njenog djelovanja je
kod pH 3.5-4.0. Kao rezultat ovog procesa nastaje rastvorljivi pektin.
109
Pektininska kiselina
Pektininska kiselina predstavlja makromolekule poligakturonske kiseline,
potpuno ili dijelom esterificirane CH3 grupom. Rastvorljive su u vodi, gdje daju
voluminozne rastvore. U prisustvu određene količine šećera njeni vodeni
rastvori obrazuju gel sisteme (pektinski žele). Sa kationima metala pektininska
kiselina obrazuje soli. Sa vodom daje tipično koloidne sisteme. Ferment pektin-
metilesteraza (pektinaza) katalizira hidrolizu pektininske kiseline uz izdvajanje
CH3-grupa (deesterifikacija pektininske kiseline). Sadržaj metilnih grupa u
makromolekulu pektininske kiseline varira u širokom intervalu i zavisi od broja
esterificiranih COOH-grupa u molekuli. Pri potpunoj esterifikaciji sadržaj
metilnih grupa iznosi 16.3%. U prirodnim uvjetima on je znatno niži i zavisi od
uvjeta ekstrakcije. Postotak metoksila u molekuli pektininske kiseline iz jabuke,
citrusa i ogrozda kreće se, u zavisnosti od uvjeta ekstrakcije, od 5.8 do 11.6%.
Makromolekule pektininske kiseline mogu biti međusobno povezane preko
Ca2+ i Mg2+, koji interakcijom sa COO+ - grupama obrazuju mostove, ostvarujući
tako specifičnu "mrežastu" strukturu pektinskih micela.
Enzim pektin-poligalakturonaza (pektinaza, pektolaza) katalizira hidrolitičko
razlaganje 1,4-galaktozidnih veza u makromolukulama pektininske i pektinske
kiseline, bez ikakvog utjecaja na sadržaj metoksila, tako da se obrazuju
poligalakturonske kiseline kraćeg lanca (parcijalna hidroliza) a dijelom se
izdvaja slobodna galakturonska kiselina.
Pektininska kiselina nastaje hidrolizom protopektina (0.05 N rastvorom tople
HCl, a precipitira se etanolom). Može se dobiti i alkalnom hidrolizom sirovog
materijala pri čemu se dobivaju preparati visoke molekulske težine.
Prečišćavanje preparata postiže se etanolom i eterom.
Pektinska kiselina
To je ustvari poligalakturonska kiselina koja je potpuno slobodna od
metoksilnih grupa. Rastvorljiva je u vodi, pri čemu nastaju koloidni rastvori, a
sa metalima gradi odgovarajuće soli. Veličina makromolekula varira u
zavisnosti od biljnog porijekla.
Pektinsku kiselinu hidrolizira pektin-depolimeraza, pri čemu nastaje smjesa
poligalakturonskih kiselina niže molekulske težine, bez prisustva slobodne
galakturonske kiseline. Ovaj enzim ne katalizira hidrolizu pektininske kiseline, a
110
pH aktivnosti mu je 4.5. Smatra se da ovaj enzim hidrolizira i druge oblike veza
u pektinskom kompleksu osim 1,4-galaktozidne veze.
Pektin
Ovaj termin ima više praktičan i komercijalni značaj. On se odnosi na iste
supstance koje su definirane pod terminom pektininske kiseline, koje imaju
sposobnost da u rastvorima sa šećerom i kiselinama obrazuju žele.
111
PEKTINSKI GELOVI
Formiranje pektinskog gela
Pektini imaju izvanredno široku primjenu u prehrambenoj industriji, farmaciji,
medicini, proizvodnji emulgatora i drugim granama.Pektinski kololdni rastvori
imaju sposobnost obrazovanja čvrstih gelova (žele) u prisustvu nekog
dahidratacionog agensa. Obrazovanje pektinskih gelovae odvija se najbolje pri
pH intervalu od 3.1 do 3.5, a kao dehidratacioni agens koristi se šećer. Žele se
obrazuje pri koncentraciji šećera od 65-70 % saharoze ili heksoze, koja
koncentracija odgovara približno zasićenom rastvoru saharoze.
pH-interval je vrlo važan za obrazovanje dobrog želea. Tako pri sniženom pH
dolazi do pojave sinereze gela, a u alkalnoj sredini obrazuju se slabi gelovi. Koli-
čina pektina koja učestvuje u obrazovanju gela kreće se od 0.2 do 1.5 %.
Kvalitet želea zavisi od kvaliteta pektinskog preparata, njegovog porijekla i
načina ekstrakcije. Komercijalni kvalitet pektina izražava se prako "stupnja ili
moći želiranja". On varira u intervalu od 50 (obično l00) do 500, što uglavnom
zavisi od dva faktora:
▪ stupnja eaterifikacije pektina
▪ molekulske težine pektina.
Kao mjera želirajuće moći pektina služi veličina viskoziteta pektina u
rastvoru. Demetilirani pektini (pektinska kiselina) nema želirajuća svojstva.
Također djelimično metilirana pektininska kiselina daje slabee gelove. Dužina
pektinskog lanca također utječe na obrazovanje gela. Pektini kratkog lanca
(npr., pektin iz šećerne repe) ima slaba želirajuća svojstva. Soli pektininske
kiselina daju pri nižim koncentracijama šećera "mekan" žele i takvi gelovi se
korist« u razne svrhe (proizvodnja krema, i dr.).
Molekulska težina pektina je u zavisnosti od njihovog porijekla i načina
ekstrakcije i dosta je različita. Tako pektini iz šećerne repe imaju molekulsku
težinu od 20.000 do 25.000; iz jabuka od 90.000 do 300000, a iz citrusa 150
000 do 400 000.
112
Funkcionalne groupe pektina
Faktori koji utiču na tendencije formiranja gela
Pektinski gel u pogledu izgradnje gel sistema može biti u stanju izmedju
stanja potpune otopljenosti i percipitacije.Teoretski to podrazumijeva da je
segment molekulskog lanca pridružen zajedno ograničenom kristalzacionom
formom u trodimenzionalnoj mreži u kojoj se skupa vežu voda šećer i druge
otopljene tvari.Formiranje gela, iz stanja gdje je polimer potpuno otpljen, je
uzrokovano fizičkim i kemijskim promjenama u nastojanju da se smanji
topljivost pektina i težnje ka formiranju lokalne kristalizacije. Najvažniji faktori
koji utiču na rastvorljivost pektina i tendencije formiranja gela su:
1. Temperatura
2. Molekularna kompozicija pektina (tip pektina)
3. pH
4. Šećer i druge otopljene tvari
5. Kalciumovi ioni
113
Visokoesterificirani niskoesterificirani pektini i pektini s amidnim grupama
Pojednostavljeni model molekularne mreže pektinskog gela Osjenčeno područje
predstavlja lokalnu kristalizaciju
Temperatura
Kada se hladi topla otopina koja sadrži pektin, termalna kretanja molekula se
smanjuju i njihova tendencija kombinovanja u gel mrežu raste Svaki sistem koji
114
sadrži pektin pod odredjenim uvjetima želiranja ima ograničeno temperaturno
područje u kojem se želatinizacija nikad neće dogoditi.
Želiranje pektina sa različitim stupnjem esterifikacije (pH = 3.0, koncentacija
pektina = 0.43%
Pectin
Stupanj
esterifikacij
e
Vrijeme želiranja
95°C 85°C 75°C 65°C
Brzi 73.5 60 min. 10 min. Pre-gel Pre-gel
Srednji 69.5 Bez gela 40 min. 5 min. Pre-gel
Lagani 64.5 Bez gela Bez gela Bez gela 30 min.
Tip pektina
Distribucija hydrophilnih i hydrophobnih groupa u molekuli pektina
determinira rastvorljivost (tendenciju stvaranja gela) u odrdjenom
pektinu.Stupanj esterifikacije visoko esterificiranih pektina utječe na želirajuća
svojstva. Esterska groupa je manje hydrophilna nego acido groupa i
konsekventno visoko esterificirani pektin sa visokim stupnjem f esterifikacije
želira na višoj temperaturi nego visoko esterificirani pektin sa nižim stupnjem
esterifikacije Ova razlika se reflektuje u terminima brzom, srednjem i laganom
želiranju predtavljenom na tabeli.
Svojstva i funkcionalnost pektina su determinirani njihovom kemijskom
strukturom Na osnovu osobine želiranja pektini se dijele u tri grupe:
1. Visokoesterificirani pektini
2. Niskoesterificirani pektini
3. Pektini s amidnim grupama
Postotak esterificiranih karboksilnih grupa u pektinskim tvarima zove se
stupanj esterifikacije. Funkcionalne groupe prikazane na Slici determiniraju
klasifikaciju pektina. Tip pektina može biti diferenciran prema broju esterskih
grupa (methoxyl groupe). Visoko methoxilirani pektini koji sadrže više od 50%
esterskih groupa i nazivamo ih visoko esterificiranim ili VE (HE) pektinima.Nisko
115
methoxilirani pektini koji sadrže manje od 50% esterskih groupa i nazivamo ih
niskoesterificirani NE (LE) pektinima. Ova dva oblika se jako razlikuju u
sposobnosti i mehanizmu želiranja (tvorbe gela).Amidirani pektini su nisko
metoksilirani pektini koji takodje sdrže više od 25% amidnih groupa.
Visokoesterificirani pektini imaju udio esterificiranih karboksilnih grupa veći od 50%,
tako da reakcija sa Ca-ionima skoro potpuno izostaje. Jačina želiranja je između
ostalog zavisna od sadržaja kiseline (pH treba da je od 2-3.5), tipa pektina, količine
topive suhe tvari koja u većini slučajeva treba da je veća od 55 %.
Mehanizam želiranja visokoesterificiranih pektina
(hidrofobne interakcije i vodikove veze)
Sa stupnjem esterifikacije su u korelaciji brzina stvaranja gelova i tekstura
samoga gela pri inače istim uvjetima. To znači da visokoesterificirani pektini sa
jako visokim stupnjem esterifikacije brže želiraju od visokoesterificiranih
pektina sa nižim stupnjem esterifikacije.
Pektini sa manje od 50% esterificiranih karboksilnih skupina su u
stanju da želiraju sa Ca-ionima. To znači da im za želiranje nije
potrebna tačna količina šećera i kiselina, već kontrolirana količina Ca-
iona. Želiranje se može postići u širem rasponu topive suhe tvari (10-
80 %) i u širem području pH (2.5-6.5).
116
Potrebno je napomenuti da se niska pH-vrijednost postiže dodatkom
limunske, askorbinske ili vinske kiseline, koje se već nalaze u voću. Askorbinske
se kiselina dodaje u tri svrhe, i to zbog:
▪ sprječavanja tamnjenja,
▪ dodatka vitamina i
▪ sniženja pH.
Za jačinu gela su najvažniji: količina pektina, vrsta pektina, količina suhe
tvari, pH-vrijednost i količina kalcijevih iona.
Mehanizam želiranja niskoesterificiranih pektina
Pektini s amidnim grupamase deesterificiraju uz pomoć amonijaka. Tokom
deesterifikacije se jedan dio esterskih grupa zamijeni se amidnim grupama, zbog čega
se promijene osobine želiranja u odnosu na pektine koji su deesterificirani uz pomoć
kiseline. Ovi pektini želiraju jako brzo, zbog čega se i zovu brzoželirajući pektini.
Za želiranje ne zahtijevaju veću količinu Ca-iona od one prisutne u voću. Ova
vrsta pektina se primjenjuje u rasponu suhe tvari 30-65 % i pH 3.0-4.5. Za
proizvode sa količinom suhe tvari manjom od 30 % ne preporučuje se primjena
ove vrste pektina.
117
Temepratura želiranja i tupanj esterifikacije
pH
Pektin je kiso sa pK- vrijednosti approx. 3.5.
Disocijacija pektina u ovisnosti od pH
Porast odnosa disociranih acido grupa u odnosu na nedisocirane acido grupe
općenito čine molekule pektina više hydrophilnim. Tendencija formiranja gela
jako raste padom pH sistema.
118
Šećer i druge otopljene tvari
Šećer i druge otopljene tvari općenito imaju tendenciju da dehidriraju pektiske
molekule u otopini. Iznad 85% otopljene tvari dehydratacioni efekt je tako jak
da želatinizacija svakog komercijalnog pektina teško može biti kontrolirana.
Visokoeserificirani pektin formira gel kod rastvorive suhe tvari ispod 55 %. Za
sve tvari rastvorljive iznad 55 % potrebno je više uzeti u obzir pH-vrijednost
Kalcium ioni
Za razliku od visoko esterificiranih pektina, niskoestrificirani pektini formiraju
gel u prisustvu divalentnih kationa kao što je kalcijum. Kao što je prikazano na
slici acid dimetilizirani niskoesterificirani pektin zahtijeva sadrzaj kalcijuma sa
optimumom u formiranju gel strukture. Amidirani nisko esterificirajući pektin
pokazuje visoku fleksibilnost. Za obje vrste pektina povećanje koncentracijue
kalcijuma rezultira povećanjem snage želiranja. Povećanje temperature
želiranja do tačke preželatinizacije uzokuje naprimjer da se temepratura
želiranja zatvar u tačci ključanja.
Formiranje gela za Amidirani pektin (_______) Acid demetilizirani pektin (_______)
u ovisnosi o sadrzaju Ca iona
Reverzibilni i ireverzibilni pektinski gel
Zbog velikog broja karboksilnih i hidroksilnih grupa pektin se može u
vodenim otopinama nalaziti u sol ili gel stanju.
U sol stanju molekule pektina su hidratizirane (spojile su se na molekule
vode) i pokretljive.
119
U gel stanju molekule pektina su nepokretne ili imobilizirane. Najčešće se
pektinske tvari vežu međusobno i to pomoću vodikovih veza, ali te veze mogu
biti i ionske i kovalentne.
Ako su pektinske tvari vezane slabim vodikovim vezama mogu graditi
reverzibilne gelove. To znači da pektinske tvari mogu prelaziti ponovo u sol
stanje.
Reverzibilni pektinski gel
U slučaju da su pektinske tvari vezane ionskim ili kovalentnim vezama tvore
ireverzibilne gelove.
Sposobnost tvorbe ireverzibilnog pektinskog gela nam omogućuje
određivanje količine ili udjela pektinskih tvari. Sastojci pektina su poznati i kao
stabilizatori, što znači da su pektini stabilizatori i u tu svrhu se koriste u
prehrambenoj industriji.
120
Ireverzibilni pektinski gel
Destabilizacija pektinskih tvari
Destabilizacija pektinskih tvari se odvija uz pomoć tvari koje se jednim
imenom nazivaju pektolitički enzimi. Ovi enzimi mogu destabilizirati pektinske
tvari djelujući na glikozidnu ili estersku vezu. Pektinaze ili pektin-depolimeraze
su enzimi koji djeluju na glikozidnu vezu, dok su pektin-esteraze pektolitički
enzimi koji djeluju na estersku vezu.
Ovaj postupak destabilizacije pektinskih tvari uz pomoć pektolitičkih enzima
se naziva depektinizacija i jako je korisna u procesima proizvodnje bistrih
sokova, jer u njima je prisustvo pektinskih tvari nepoželjno.
Enzimi za depektinizaciju se dobivaju iz mikroorganizama. Temperatura na
kojoj pektolitički enzimi djeluju je 45-50 °C. Oni vremenom gube svoju enzimsku
moć. Da bi se ta moć sačuvala na duže vrijeme moraju se enzimi čuvati u
hermetički zatvorenim posudama bez prisustva zraka i svjetlosti (ako su u
obliku praha) ili na niskim temperaturama u hladnjacima (ako su u obliku
tekućina).
121
Enzimska moć pektolitičkih enzima može trajati duže ili kraće, a mora se s
vremena na vrijeme povjeriti, pogotovo ako se misle upotrebljavati povremeno
u proizvodnji.
MIKROKONSTITUENTI HRANE
Veliki je broj hemijskih mikrokonsituenata hrane, a mnogi od njih još su
neistraženi. Prehrambena svojstva ocjenjuju se po osnovu kompozicije
nutrijenata ali i njihove biološke aktivnosti. Mikorkonstituenti mogu da imaju
izraženu biološku aktivnost u prehrani i metabolizmu. Najznačajniji su vitamini,
minerali, pigmenti, aromatske tvari, enzimi, kiseline, glikozidi, tanini, alkaloidi,
fitosteroli i drugi. Neke vrste hrane imaju posebno visoku biološku aktivnost,
kao što su sastojci i proizvodi od mlijeka (kolostrum, sirutka), meda (polen i
mliječ), riblje ulje (esencijalne masne kiseline) itd. Isto tako visoku biološku
aktivnost imaju i spojevi iz voća, povrća i začinskog bilja: karotenoidi,
flavonoidi, klorofil, glikozidi, tanini, alkaloidi, fitosteroli. Poseban značaj imaju
antioksidanti koji eliminiraju uticaj slobodnih radikala u organizmu, kao što su
vitamin A i C, selen, flavonoidi, enzimi i drugi spojevi. Zbog svega je potrebno
poznavati njihov hemijski sastav i hemijske mehanizme djelovanja kako u hrani
tako i u organizmu.
Mikro sastojci hrane (mikrokonstituenti) mogu se nalaziti u različitim
vrstama i dijlovima hrane, biljnog ili animalnog porijekla. Posebno je zanimljiva
po biološki aktivnim materijama kutikula ili voštana ovojnica. Čine je uljne i
voštane frakcije koje imaju važnu ulogu u zaštiti plodova voća povrća kao i jaja
od djelovanja atmosferilija, a spriječavaju i transpiraciju te smanjuju respiraciju.
VITAMINI
Vitamini su organski sastojci koji se nalaze u veoma malim količinama u
hrani, a čovjeku su neophodni za održavanje zdravlja, rast i reprodukciju. U
početku, kada su se vitamini tek počeli otkrivati njihova hemijska struktura nije
bila poznata. Tada je dogovorno da se dodjeljuju oznake koje su bile ili samo
slova abecede ili kombinacija brojki i slova. Danas se koriste prikladni nazivi za
svaki pojedini vitamin npr. tiamin (B1), riboflavin (B2), askorbinska kiselina (C),
122
biotin (H), cijanokobalamin (B12) i dr. Da bi neka tvar bila proglašena
vitaminom ona mora ispunjavati slijedeće osobine:
▪ mora biti vitalna tvar u hrani, a da ne pripada ugljikohidratima, mastima,
proteinima, a potrebna je u maloj količini za neki metabolički proces ili za
sprječavanje bolesti i
▪ da ih ne može proizvoditi organizam nego da se mora unijeti hranom.
Vitamini se moraju unositi u organizam u malim količinama isto kao što se
moraju unositi esencijalne aminokiseline i esencijalne masne kiseline. Male
količine pojedinih vitamina mogu se sintetisati u organizmu. Tako naprimjer iz
provitamina D nastaje vitamin D pod uticajem sunčanih zraka. Manje količine
vitamina K i biotina (vitamina H) nastaje u organizmu uz pomoć crijevne
mikroflore. Vitamin B3 (niacin) se sintetizra iz esencijalne aminokiseline
triptofana, koju opet moramo unijeti hranom.
Za razliku od proteina, masti i ugljikohidrata vitamini u organizmu djeluju kao
pojedinačne molekule, a ne kao makromolekule. To podrazumijeva da su
fukcije vitamina esencijalne u enzimskom sistemu metabolizma proteina,
ugljikohidrata i masnoća u ljudskom tijelu. Vitamini nisu izvori energiju ali
pomažu enzimima u procesu metabolizma. Potrebe vitamina se mjere u µg ili
mg ili u internacionalnim jedinicama (IU). Njihova apsorpcija u ljudskom tijelu
zavisi od unosa u prehrani. Uloge vitamina u organizmu su različite, a neki od
njih imaju i posebne karakteristične specifičnosti djelovanja. Tako su vitamini E
i C antioksidanti, vitamini B skupine imaju često brojne funkcije koenzima,
vitamin K ima značajnu ulogu kod koagulacija krvi, vitamin A ima uticaja na
poboljšanje vida, a vitamin D na okoštavanje. Nedostaci pojedinih vitamina
mogu dovesti kako do lakših tako i do težih oštećenja u organizmu. Tako
recimo nedostaci vitamina A uzrokuje tzv. noćnu sljepoću (kseroftalmmiju), a
nedostaci vitamina D rahitis, vitamina E mišićnu slabost, vitamina K usporeno
grušanje krvi, vitamina B3 pelagru i vitamina B1 bolest „beri beri“ itd.
123
Hemija nekih vitamina, hemijski oblici i spojevi iz kojih nastaju
Vitamin
Oblik vitamina Vitamin Oblik vitamina
Vitamin A
Retinil acetat Pantotenskakiselina
Kalcij D-pantotenatRetinil palminat
Natrij D-pantotenat
Beta karoten DeksapantenolRetinol
Vitamin D
Vitamin D2(ergokalciorol)
Vitamin B12
Cijanokobalmin
Vitamin D3 (kolekarciorol)
Hidroksokobalmin
Vitamin B1
Tiamin hidroklorid Tiamin mononitrat
Biotin D-biotin
Vitamin B2
Riboflavin Vitamin C L-askorbinska kiselina
Natrij Riboflavin - 5-fosfat
Natrij L-askorbat
Kalcij L-askorbat Niacin Nikotinamid Askorbilni palmitat
Nikotinska kiselina
Kalij askorbat
Vitamin B6
Piridoksin hidroklorid
Vitamin E D-alfa-tokoferol
Piridoksin -5-fosfat
DL-alfa-tokoferol
D-alfa-tokoferol acetat
Folati Folna kiselina DL-alfa-tokoferol acetat
Vitamin K Filokinon(Fitomenadion)
Hemijska priroda i fizikalno-hemijske osobine vitamina je raznovrsna. Većina
vitamina pojavljuje se u različitim hemijskim oblicima.
Vitamini se konvencionalno dijele u dvije osnovne grupe: topive u vodi –
hidrosolubilne i topive u masnoćama-liposolubilne. U liposolubilne vitamine
ubrajamo: vitamin A (retinol), D (kalciferol), E (tokoferol) i K (fitomenadion)
dok u hidrosolubilne vitamine ubrajamo: vitamin B1 (tiamin), B2 (riboflavin) B6
124
(piridoksin), B12 -cijankobalamin, C (askorbinska kiselina) te B3 niacin-
nikotinsku, B5 – pantotensku i B9 -folnu kiselinu.
Liposolubilni vitamini se apsorbuju, transportuju i pohranjuju na duži
vremenski period na način koji je općenito veoma sličan tim procesima kod
masti. Hidrosolubilni vitamini se metaboliziraju slično vodenim fiziološkim
medijima, koji se kraće zadržavaju u organizmu i u većim količinama se izlučuju
putem urina.
Vitamini u pojedinim namirnicama
VITAMINI
IZVORI VITAMINA
A Jetra, žumanac, riba, mrkva, paprika, narandža i sl.
D Riblje ulje, riba, mliječni proizvodi, žitariceE Biljna ulja, bademi, kikiriki, jaja, margarinK Špinat, kupus, brokula, goveđa jetra,
zeleni čajB1 Integralno brašno i hljeb, kvasac, mlijeko,
orah i sl.B2 Riba, iznutrice, jaja, mlijeko, sir, brokula,
špinatB3 Meso, jetra, jaja, krompir, riba, povrče,
kvasacB5 Meso, mahunarke, žitarice, jaja, mlijeko,
povrćeB6 Kvasac, riba, soja, žitarice, jaja, meso,
iznutriceB9 Špinat, kupus, brokula, zeleno povrće
B12 Meso, iznutrice, jaja C Crna ribizla, kupus, narandže, limun,
paradajz itd. H Pivski kvasac, iznutrice, piletina, hljeb,
gljive itd
Postoje izvjesne razlike između vitamina topivih u vodi i vitamina topivih u
mastima. Vitamini topivu u vodi su termički nestabliniji pa im se količina u
hrani smanjuje tokom pasterizacije i sterilizaciji. Pri nižim režimima termičke
obrade gubitak je obično 40 do 60 %, a pri sterilizaciji u nekim slučajevima
vitamini potpuno degradiraju. Prilikom pranja hrane liposolubilni vitamini se
zadržavaju u hrani, a hidrosolubilni se dijelom otapaju i ispiraju vodom.
Liposolubilni vitamini se apsorbuju, transportuju i pohranjuju na duži vremenski
125
period u ljudskom organizmu. Prilikom unosa u organizam moraju se prvo
rastvoriti u limfi i tek onda prelaze u krv.
Do nedostatka vitamina u organizmu zbog nedovoljnog unošenja u
organizam putem hrane, zbog poremećaja u resorpciji kao i zbog gubitka iz
tijela.
Ključni pojmovi
Vitamini su esencijalni nutrijenti koji se moraju unositi hranom. Imaju različitu hemijsku strukturu. Dijele se na hidrosolubilne i liposolubilne. Liposolubilni vitamini se absorbuju putem limfotoka i putuju u krvi pomoću proteinskih nosača. Deponuju
se u lipdima i adipoznim tkivima te mogu da stvaraju toksične koncentracije. Kuhanjem i pranjem manje se gubi ovih vitamina. Hidrosolubilni vitamini se
absorbuju direktno u krvotok i putuju slobodno te ne trebaju proteinske nosioce. Kuhanjem i pranjem gubi se dio ovih vitamina iz hrane. Ne deponuju se u tkivima pa
se izbacuju se urinom u ekscesnim stanjima. Imaju niži nivo toksičnosti od liposlubilnih vitamina.
Uloge vitamina u organizmu su različite, a neki od njih imaju i posebne karakteristične specifičnosti djelovanja. Tako su vitamini E i C antioksidanti,
vitamini B skupine imaju često brojne funkcije koenzima, vitamin K ima značajnu ulogu kod koagulacija krvi, vitamin A ima uticaja na poboljšanje vida, a vitamin D na
okoštavanje.
MINERALNE TVARI
Mineralne materije prisutne su u hrani u malim koncentracijama. Prirodno se
nalaze u tlu i u vodi, a otuda dospiju u biljni i animalni organizam. Mnogi mi-
nerali su esencijalni nutrijenti. Uneseni hranom i pićem dospijevaju u ljudski
organizam u mnogo većoj količini nego vitamini. Kod odrasle osobe minerali
čine čak oko 4% tjelesne mase. Najviše ih ima u kostima.
Od mineralnih tvari potrebnih ljudskom organizmu razlikujemo:
makroelemente, mikroelemente ili elemente u tragu. Minerali čiji je sadržaj u
tkivima veći od 0,01% su makroelementi, a minerali sa manje od 0,01% su
mikroelementi ili elementimi u tragovima.
Među makroelemente 41 spadaju i elektroliti: Natrij (Na+), Kalij (K+), Kalcij
(Ca+2), Magnezij (Mg+2) Hloridi (Cl-) kao i fosfor i sumpor. Među mikrominerale42
ubrajamo one koji se nalaze u vrlo maloj količini u našem tijelu. To su željezo
(Fe), cink (Zn), jod (J), bakar (Cu), mangan (Mn), fluor (F), krom (Cr), selen (Se),
molibden (Mo), arsen (As), nikal (Ni), litij (Li), vanadij (Va), silicij (Si) i bor (B).
Važniji su željezo, bakar, jod, fluor, cink i selen. Iako je sadržaj Fe u ljudskom
41 grč. makros = velik42 grč. mikros = malen
126
tijelu vrlo nizak ima važnu ulogu kao konstituent hemoglobina. Bakar djeluje
kao snažan katalizator u funkcioniranju hemoglobina, eritrocita kao i u
formiranju energije ćelijama. Jod ulazi u sastav hormona štitne žlijezde koji
utiču na normalan rast i razvoj, regulciju brzine bazalnog metabolizma,
stvaranje energije i održanje tjelesne temperature. Nedostatak joda u
organizmu izaziva gušavost i kretenizam. Cink ulazi u sastav molekule inzulina,
uključen u metabolizam ugljikohidrata i neophodan je za sintezu DNA i RNA.
Selen je antioksidans i njegove antioksidativne sposobnosti dopunjuju
djelovanje vitamina E. Selen jača djelovanje imunološkog sistema i neutralizira
neke toksične tvari kao što su kadmij, živa i arsen koje možemo udahnuti ili
unijeti hranom.
Općenito, minerali imaju različite uloge u organizmu. Oni čine neophodne
strukturne komponente (Ca, P, Mg), učestvuju u različitim enzimskim sistemima
(Ca, P, Mg), učestvuju u ravnoteži tečnosti (Na, K), u celularnoj funkciji (Ca, Na,
K), neurotransmisiji (Ca, Mg, K) i u mnogim metaboličkim procesima (Fe, Zn,
Cu, Mn, Mo, Se). Joni Na, K i Cl regulišu osmotski pritisak i kiselo-baznu
ravnotežu u tkivima. Deficit minerala nastaje usljed smanjenog unosa,
povećanih potreba i slabe iskoristljivosti. Nedostatak nastupa i u patološkim
stanjima kao što su proljevi, povraćanje, jako znojenje i sl.
Minerali se u organizam unose vodom i drugim vrstama hrane. Na
biodostupnost-bioraspoloživost mineralnih materija iz hrane utiče hemijski oblik
mineralne materije u hrani, oksido-redukciona svojstva pojedinih sastojaka
hrane kao i zdravstveno stanje konzumenta hrane.
Mineralne tvari hrane mogu biti u formi jednostavnih soli ili kompleksnih
organskih kombinacija (hem, klorofil, lecitin, itd.). U mnogim slučajevima su
otopljeni u staničnom soku. Najčešće su u formi različitih kompleksa, kationa,
aniona i helatnih spojeva. Elementi I i VII skupine periodnog sistema u hrani su
dominantno prisutni u ionskom obliku (Na+, K+, Cl-, F-).
Unos nekih minerala u većim količinama od organizmu potrebnih može biti
toksičan, posebno kad su u pitanju: bakar, hlor, selen, željezo i drugi.
Ključni pojmovi
Minerali su esencijalni mikronutrijenti i moraju se unositi sa hranom. Dijele se na makroelemente i mikroelemente. U hrani mogu biti u formi jednostavnih soli i
kompleksnih spojeva, helata, kationa i aniona. Osim uloge u gradnji kostiju i tkiva
127
imaju važne uloge kao kofaktori u sastavu metaboličkih enzima.
128
KEMIJSKI SASTAV VOĆA I POVRĆA
Osnovne komponente voća i povrća čine voda i suhe tvari. U sastav suhe
tvari voća i povrća najčeće ulaze: ugljikohidrati, proteini (i ostale tvari sa N),
masnoće, pektini, vitamini, mineralne tvari, voćne i mineralne kiseline, biljni
pigmenti, taninske tvari, tvari arome, enzimi, prirodni premazi, sorbit, glukozidi
i ostale tvari u tragovima. Obzirom na kemijske konstituente voća i povrća
moguće su različite sistematizacije i klasifikacije voća i povrća. Međutim, u
pogledu kemijskog i nutritivnog sastava, voće i povrće sastoji se od:
▪ Makrokonstituenata (voda, ugljikohidrati, proteini i masnoće) i
▪ Mikrokonstituentata (vitamini, mineralne tvari, voćne i mineralne kiseline,
biljni pigmenti, taninske tvari, tvari arome, enzimi).
Kemija voća i povrća proučava pojedine sastojke voća i povrća i promjene
koje se s tim sastojcima dogadaju u prehrambenom lancu. Poznavanje
kemijskog sastava je značajno sa tehnološkog aspekta kao i prepoznavanja i
determiniranja primjerenih metoda konzerviranja. Kemijski sastav određuje
prehrambena (nutritivna) svojstva, odnosno biološku vrijednost voća i povrća.
Kemija voća i povrća obuhvata proučavanja sastava i promatranje kemijskih
promjena u toku berbe, transporta, skladištenja, čuvanja, prerade i distribucije.
Kemija voća i povrća proučava i uticaje prehrane na humani metabolizam kao i
probavu voća i povrća Nutricionizam pri tome uključuje i kemijske promjene i
procese tokom humanog metabolizma voća i povrća. Očigledno je potrebno
posebno poznavanje kemije voća i povrća na bazi: organske kemije (struktura i
sistematizacija spojeva i procesa), fizikalne kemije (koloidi i fizikalna
svojstva),biokemije (ciklusi i procesi) i analitičke kemije koja je potpora u
dokazivanju konstituenata i kontroli tehnoloških procesa.
129
Shematski prikaz strukture konstituenata voća i povrća
VODA U VOĆU I POVRĆU
Voda je glavni sastojak voća i povrća sa značajnom funkcionalnom ulogom
pošto neposredno učestvuje u izgradnji biljnih tkiva a istovremeno ima utjecaja
na odabir i primjenu metoda i postupaka konzerviranja. U odnosu na većinu
namirnica povrće i voće je najbogatije vodom. Povrće općenito sadrži 90-96%
vode, dok voće normalno može sadržavati između 80 i 90%. Prisutna količina
vode nalazi se vezana u raznim oblicima. Od načina vezanosti zavisi njena
uloga u održavanju strukture kao i ponašanje i utjecaj na izvođenje tehnoloških
postupaka prerade. Voda u voću i povrću može biti slobodna i vezana, a to
vezivanje može biti hidrataciono, osmotsko i mehaničko.
Biljna stanica, općenito, sadrži znatne količine vode. U biljnoj stanici voda
može biti vezana u slijedećim formama:
▪ vezana voda u stanici (bound water /dilution water), a u njoj su rastvorene
organske i mineralne tvari (vakuola)
▪ koloidno vezana voda koja se nalazi u membrani, citoplazmi i jezgri i koju
je teže ukloniti tokom sušenja ili dehidratacionih procesa
130
▪ konstituciona voda je direktno vezana u kemijske komponente molekule
koju je također vrlo teško ukloniti.
Vezana voda
Vezivanje vode hidratacijom. Većina najvažnijih makromolekularnih
sastojaka voća i povrća ima hidrofilna svojstva, te vodu vezuje putem
adsorpcije, gradeći pri tome hidrokoloide. Uslijed dipolnog karaktera oko
molekule vode stvara se hidratni omotač. To se manifestira vezivanjem vode sa
polarnim grupama, odnosno hidrofilnim radikalima kao što su hidroksil, amino,
karboksil i slični radikali.
Voda koja se na taj način adsorbuje naziva se hidratna voda. Ova količina
vode proporcionalna je ravnotežnom sadržaju vode, a zavisi od energije
vezivanja molekula vode sa odgovarajućim makromolekularnim sastojcima kao
sto su želatin, škrob, i sl. O sadržaju hidratne vode u makromolekularnim
komponentama namirnica podatke daje tabela 1.
Prosječan sadržaj hidratne vode makromolekularnih komponenti namirnica
JedinjenjeSadržaj hidratne vode
(u procentima suhe materije)
CelulozaŠkrobŽelatinPektin
3-6102030
Osmotsko vezivanje vode. Osmotski način fizičko-kemijskog vezivanja
vode svojstven je proteinskom ljepku brašna, pri čemu se zapaža jako
bubrenje.
Mehaničko – fizikalno vezivanje vode. Tipično za ovu vrstu vezanosti
vode u mnogim namirnicama je mogućnost njenog uklanjanja mehaničkim
djelovanjima (na primjer presovanjem). Mehanički vezana voda pojavljuje se u
više oblika i to kao:
▪ Strukturalna voda,
▪ Mikrokapilarna voda,
▪ Makrokapilarna voda,
▪ Površinaki vezana voda.
131
Strukturalna voda je vezana od strane komplicirane unutrašnje strukture
koloidnog sistema. U raznim namirnicama za koje je karakteristična gel-
struktura voda je "zarobljena" tj. imobilizirana u potpunosti od strane prostorne
konfiguracije stvorene od prisutnih suhih materija. Ovako se može objasniti
kompaktan oblik i čvrsto stanje ljuštenog krastavca uprkos visokom sadržaju
vode (skoro 98%), a također i mnogih drugih vrsta povrća sa 80-95%, odnosno
mesa sa preko 70% vode.
Mikrokapilarna i makrokapilarna voda smještena je u kapilarama.
Svojstveno za mikrokapilarnu vodu je činjenica da je tlak zasićene vodene pare
u mikrokapilari manji nego što je u okolnom prostoru. To dovodi do kapilarne
kondenzacije vode čak i u slučajevima kada je relativni sadržaj vlage okoline
niži od 100%.
Makrokapilarna voda se nalazi u kapilarama gdje je tlak zasićene vodene
pare u kapilarama identičan sa tlakom zasićene vodene pare iznad ravne
vodene površine.
Površinaki vezana voda raspoređena je isključivo na spoljnim površinama.
Ova voda je vezana čistom adhezijom, tj. nagomilavanjem na čvrstim
česticama materija većih od pojedinačnih molekula. U odnosu na ostale načine
vezivanja vode, ova veza je najslabija, tako da se voda može odstraniti bez
teškoća, na primjer centrifugiranjem.
Slobodna voda
Slobodno ili vezano stanje vode u namirnicama od velikog je značaja i sa
praktičnog stanovišta. Pod slobodnom vodom se podrazumijeva ona voda koja
raspolaže punom sposobnošću rastvaranja. Adsorpciona voda je dijelom
ograničena i u pogledu sposobnosti rastvaranja, i u pogledu svoje pokretljivosti.
Strukturalna voda, međutim, ima praktično istu sposobnost rastvaranja kao i
slobodna voda, uprkos svoje prilične imobiliziranosti. Voda u mikrokapilarama,
makrokapilarama, kao i površinski vezana voda, po svojim karakteristikama i
aktivnosti spadaju u kategoriju slobodne vode.
Srazmjerno najviše slobodne vode sadrže tečne namirnice (voćni sokovi,
mlijeko, vino). Količinski je sadržaj vode u namirnicama sa mnogo masti mali,
ali je sva ta količina ili "slobodna" ili samo mehanički vezana. Najmanje
132
slobodne vode imaju namirnice koje sadrže malo vode, a mnogo bjelančevina i
ugljikohidrata (npr. sušeni proizvodi od povrća i voća, brašna, i sl.).
Ravnotežni relativni sadržaj vlage - hidratura
Sa biološkog stanovišta od praktičnog značaja je prvenstveno raspoloživa
voda, a ne ukupna količina prisutne vode. Ravnotežni relativni sadržaj vlage u
prehrambenom proizvodu se označava pojmom hidrature. Vrijednost hidrature
se može izraziti relativnim sadržajem pare (odnosno relativnim parnim tlakom)
koji je u zatvorenom prostoru iznad namirnice u ravnoteži sa posmatranim
proizvodom. Ravnotežni relativni sadržaj vlage pod datim uvjetima zavisi od
količine raspoložive slobodne vode u dotičnoj namirnici. Ako je sva količina
prisutne vode slobodna, odnosno stoji na raspolaganju, tada će vrijednost
hidrature iznositi 100%. Vrijednost hidrature će opadati ispod 100 %
srazmjerno povećanju količine vezane vode u namirnici.
U praksi se odnos parcijalnog tlaka vodene pare namirnice i tlaka čiste
vodene pare na određenoj temperaturi definira kao aktivnost vode aw.
Pomoću vrijednosti aw može se procijeniti koliki dio slobodne vode stoji na
raspolaganju u odvijanju metabolizma prisutnih mikroorganizama. Izuzetna je
važnost vlage sa mikrobiološkog aspekta pa je aw pogodan parametar pomoću
kojeg se može kontrolirati rast i razvoj mikroorganizama. Utjecaj vrednosti aw je
selektivan na aktivnost rasta mikroorganizama. Pored ovog utjecaja dokazan je
i utjecaj vrijednosti aw na brzinu odvijanja raznih nepoželjnih kemijskih
promjena u hrani, kao što su:
▪ autooksidacija (masti ),
▪ neenzimsko posmeđivanje,
▪ enzimska aktivnost,
▪ djelovanje plijesni,
▪ djelovanje kvasaca,
▪ aktivnost bakterija, itd.
Za normalnu aktivnost bakterija potrebna najveća aw i to između 0.92 i 0.96.
Za većinu kvasaca je neophodna vrijednost oko 0.88, za plijesni najmanje 0.75
– 0.80, za kserofilne plijesni oko 0.65. Najmanje potrebe u pogledu vode imaju
133
osmofilni kvasci koji ne mogu živjeti u uvjetima u kojima je aw ispod vrijednosti
0.62.
Na vrijednost aw utječu i faktori kao što su temperatura, pH sredine, sadržaj
dodate soli i drugo. Komponente kemijskog sastava također imaju utjecaja na
aw, naročito postojanje koloidne strukture.
Za aw usko je vezana higroskopnost, odnosno mogućnost upijanja i
otpuštanja vodene pare iz okoline gdje je uskladišteno voće i povrće. Zavisnost
između sadržaja vlage nekog proizvoda i relativnog sadržaja vlage okolne
sredine u momentu uspostavljanja međusobne ravnoteže pri konstantnoj
temperaturi prikazuju sorpcione izoterme. Grafički prikaz sorpcione izoterme se
dobija povezivanjem niza tačaka izmjerenih sadržaja vlage namirnice kod
uspostavljene ravnoteže sa okolinom poznate relativne vlažnosti (relativna
vlažnost se mijenja, dok je temperatura konstantna). Konstruiranje sorpcionih
izotermi može se vršiti praćenjem ovih korelacija.
Ako se polazi od suhog uzorka i prati postepeni prijem vlage uslijed kontakta
sa okolinom veće relativne vlažnosti, tj. u slučaju većeg parcijalnog tlaka pare
sredine od parcijalnog tlaka pare na površini uzorka, vlaga će se adsorbirati, a
dobijena izoterma je adsorpciona izoterma.
Vlažni proizvod će, u slučaju da se nalazi u dodiru sa sredinom male relativne
vlažnosti, postepeno gubiti svoju vodu, tako da će se odigrati odgovarajuće
sušenje. To se dešava uslijed postojanja većeg parcijalnog tlaka pare na
površini namirnice od parcijalnog tlaka pare u okolini. Kriva dobijena
povezivanjem ovako određenih ravnotežnih tačaka naziva se desorpciona
izoterma. Razlika između toka adsorpcionih i desorpcionih izotermi naziva se
histereza. U oba slučaja i kod prijema, i kod otpuštanja vode, prate se procesi
do momenta uspostavljanja ravnotežnog stanja, tj. do izjednačavanja
parcijalnih tlakova pare na površini namirnice i u okolnom vazduhu.
Kao primjer karakterističnog oblika sorpcionih izotermi, na slici su prikazane
sorpcione izoterme karakterističnih vrsta voća i povrća.
134
20 40 60 90 100 ——— krompir— - mrkva............. jabuka
Sorpcione izoterme vlažnosti za razno sušeno voće na 25 °C
Korištenjem elemenata sorpcionih izotermi formiraju se zaključci o ponašanju
odgovarajućih namirnica, na osnovu kojih se mogu postaviti konkretni uvjeti
sušenja, pakiranja i čuvanja.
135
Šematski prikaz sorbcione krive: do tačke A jako vezana voda, do tačke B
umjereno vezana voda, do tačke C vodena otopina
Sadržaj vode u voću i povrću
Većina lisnatog povrća sadrži oko 90% vode (86% lisnati kelj, do 94% blitva).
Slično je vodom bogato i cvjetasto povrće: brokula, prokulica i cvjetača od 86%
(artičoka mladi cvjetovi) do 93% (listovi i cvijet cvjetače). Svježe mahunarke su
bogate vodom. Sadrže 62% (mladi sirovi grah) do 90% (zelene mahune).
Plodasto povrće (krastavci 96%, zelena paprika 94%, rajčica 98%) najbogatije
je vodom od svih vrsta povrća. Stabljičasto (korabica, šparoge), gomoljasto
povrće (krompir) i gljive također su bogati vodom (oko 80-93%). Voda se nalazi
i u suhom povrću. U suhim mahunarkama (bob, grah, grašak, soja) ima oko 7-
12% vode. U sojinu mlijeku vode ima 91%, a u tofu, sojinu siru, čak 85%.
Svježe voće sadrži prosječno oko 80—90% vode. Najmanja vode je u
bananama (71%), još manje u kruškama (oko 60%), a više u jabukama (87%),
trešnjama i višnjama (84%), dinjama i lubenicama (94%). Sušeno voće sadrži,
svakako, mnogo manje vode, oko 10-20%. Iznimka su zelene, slane
konzervirane masline sa 77% vode. U plodovima kestena ima oko 52%, u
136
Relativna vlažnost zraka
Sad
ržaj vla
ge
arašidu (kikiriki) i suhim, oljuštenim bademima nalazi se oko 4-7 % vode, u
sirovom orahu 24%, a u suhom samo l% vode. U voćnim sokovima ima, što se i
očekuje, dosta vode. Tako se u prirodnom svježem limunovom i narančinom
soku nalazi 88% vode, a u soku rajčice čak 94% vode.
MAKROKONSTITUENTI SUHE TVARI VOĆA I POVRĆA
Suha tvar voća i povrća sastoji se iz mnogobrojnih vrsta kemijskih spojeva,
najviše makromolekularnog tipa, kao što su: ugljikohidrati, a rjeđe masnoće i
proteini. Kemijske biokomponente u svježem voću i povrću nalaze se u stanju
vrlo dinamične biološke ravnoteže. Sadržaj suhe tvari je različit u različitim
dijelovima tkiva biljke kao i u dijelovima biljne stanice. Općenito suha tvar voća
može se razlikovati po topivosti u vodi. Tako postoje:
▪ u vodi topive tvari, makromolekularni spojevi kao što je amiloza
▪ u vodi netopive tvari kao što je celuloa, protopektin, dio pepela.
Koloidna struktura suhe tvari. Topive tvari voća i povrća su uglavnom iz
grupe koloida koji imaju veliku molekularnu težinu. Da bi se koloidno stanje
ostvarilo, potreban je samo jedan uvjet: veličina čestica se mora kretati od 0.1
– 0.001 . To su najčešće pektini, škrob, dekstrini, bjelančevine, neki tanini i dr.
Karakteristično je da su to elektroliti i nose pozitivan ili negativan električni
naboj. Koloidi se nalaze u sol ili gel stanju.
SOL je disperzija čvrstih čestica u tekućini. Ove čestice mogu biti
makromolekule ili nakupine malih molekula, a mogu biti i: liofilni ili liofobni.
Liofobni solovi su takvi solovi kod kojih ne postoji afinitet između
dispergirane faze i tekućine (vode hidrofobni). Oni su po prirodi nestabilni i s
vremenom koaguliraju i istalože se. Liofilni solovi, u drugu ruku, su mnogo
sličniji pravim otopinama. Stabilni su i teško se koaguliraju (npr. škrob u vodi).
GEL je koagulirani oblik koloidnih sustava u kojem obje fazi prave
trodimenzijsku mrežu kroz materijal (npr. želatina).
Koloidni ioni nastaju kada koloidne čestice adsorbiraju određenu vrstu iona iz
otopine i nabiju se istovrsnim nabojem. Naboj može potjecati i od kemijske
reakcije površine čestice Imaju sposobnost hidratacije. Odnos između koloidnih
137
čestica i medija – vode u kojem su otopljene obično ima hidrofilni status
(hidrokoloidi). Općenito koloidi mogu biti u formi:
▪ suspenzije,
▪ emulzije (emulgirane pomoću emulgatora) i
▪ disperzije.
Suspenzije su u formi sitnodispergiranih čestica unutar otopine i nalaze se u
krutom stanju. Nakon nekog vremena se talože. Podjednako su raspoređene u
rastvoru zahvaljujući stabilizatoru. Kod emulzija dispergirano stanje čestica
održavaju emulgatori. Disperzija ovisi o električnom naboju i zakonitostima
Brownovog kretanja. Koloidi imaju sposobnost stvaranja micella, električno
nabijenih čestica sastavljenih od nakupina velikih molekula. U vodenim
otopinama hidrofilni krajevi ovakvih molekula su na površini micele, dok se
hidrofobni kraj (obično ugljikovodikov lanac) usmjerava prema središtu.
Osim makromolekularnih spojeva u suhu tvar ulaze i kristaloidi, koji imaju
manju molekularnu težinu i manji su po veličini čestica. To su: šećeri, kiseline,
neke mineralne tvari, koji u vodi prave prave otopine.
138
Orjentacioni sastav suhe tvrari voća i povrća
Ugljikohidrati 3 - 18%Sirova vlakna 0.3 - 6,0% i višeDušične tvari 0.8 - 1,3%Mineralne tvari 0.3 - 0,8%Masti 0.1 – 0.3%
Ugljikohidrati
Ugljikohidrati su glavna komponenta u voću i povrću i čine više od 90 %
njihove suhe tvari. Sa energetskog aspekta, ugljikohidrati predstavljaju najviše
validiranu komponentu u hrani i igraju glavnu ulogu u biološkom sistemu
hrane. Nastaju procesom fotosinteze u zelenom dijelu biljke, tj. asimiliranjem
ugljen dioksida (CO2) i vode (zbog toga naziv ugljikohidrati) iskorištavanjem
Sunčeve energije. U romanskim jezicima nazivaju ih glicidi. Često se
upotrebljava i naziv saharidi (prema lat. saccharum = šećer). Grade
strukturalne komponente u slučaju celuloze, sačinjavaju energetske rezerve u
slučaju biljnih škrobova, imaju esencijalne funkcije kao komponente nukleinskih
kiselina u slučaju riboze i kao komponente vitamina u slučaj riboze i riboflavina.
Ugljikohidrati oksidacijom oslobadjaju energiju. Glukoza je u krvi čovjeka
primarni izvor energije za ljudsko tijelo. Fermentacijom ugljikohidrata pomoću
kvasaca i drugih mikoorganizama može se proizvesti ugljen dioksid, alkohol,
organske kiseline i druge komponente. Ugljikohidrati su spojevi ugljika
(karbonilni spojevi) sastavljeni od jedne ili više jedinica poli-hidroksi-aldehida ili
ketona. Naime, od ugljikohidrata u voću i povrću su u pogledu tehnoloških
zahtjeva zastupljeni:
- šećeri: monosaharidi (glukoza i fruktoza)
disaharidi (saharoza i dr.)
oligosaharidi (manje)
- škrob (redovito u nezrelom voću).
Monosaharidi i disahardi
Monosaharidi (grč. monos = sam, jedan) su najjednostavniji ili osnovni
saharidi koji se, osim pri stvaranju energije u organizmu, ne mogu cijepati na
manje molekule. Sadrže 3-7 atoma ugljika. Dijelimo ih na pentoze i heksoze.
139
Pentoze sadrže pet atoma ugljika i pet molekula vode (C5H10O5). Važnije
pentoze su arabinoza i ksiloza, dok je riboza sastavni dio nukleinskih kiselina i
koenzima koji se nalaze u svim stanicama, ali u vrlo malim razmjerima. Valja
još spomenuti liksozu, te dvije ketoze, ribulozu i ksilulozu, koje se pojavljuju
samo u biosintezi. Arabinoza se nalazi u slobodnom obliku, ali u relativno malim
količinama u nekim vrstama voća i gomolja odnosno lukovica, npr. u šljivi,
višnji, luku. Ljudski je organizam ne može metabolizirati. Ksiloza se, također u
manjim količinama, nalazi slobodna u nekim vrstama voća (npr. u marelici). Ni
nju ljudski organizam ne može metabolizirati.
Heksoze su najvažniji i u prirodi najrašireniji šećeri. Nalaze se kao slobodni
ili kao vezani spojevi. To su glukoza i fruktoza, te za prehranu manje važne
manoza, ramnoza i sorboza.
Glukoza (C6H12O6) je grožđani šećer, obilno prisutna u voću. Osnovni je izvor
ugljikohidratne energije. Glukoza predstavlja nesumnjivo najvažniji šećer za
živu stanicu ogromne većine organizama. Ona čini najveći dio ugljikohidrata
koji se koristi u ishrani čovjeka, domaćih životinja, kao i u metabolizmu biljaka.
Fruktoza (lat. fructus = plod, ljetina) je voćni šećer, a nalazi se i u mnogim
vrstama povrća U medu su, na primjer, podjednake količine fruktoze i glukoze.
U spoju s drugim supstancama fruktoza se krije u velikom broju oligosaharida
(saharozi, rafinozi, inulinu i drugima).
Osobine šećera. Šećeri kao što je glukoza, fruktoze, maltoza i saharoza
učestvuju u:
▪ Snabdijevanju energijom u toku prehrane i metabolizma
▪ Fermentaciji pomoću mikroorganizama
▪ U visokim koncentracijama u preveniranju rast mikoorganizama pa se
koriste kao konzervansi
▪ Pri zagrijavanju mijenjaju boju potamnjuju ili karameliziraju
▪ U reakciji sa proteinima (neki) poznatoj kao reakcija posmeđivanja.
Stupanj slatkoće važnijih ugljikohidrata uspoređen sa saharozom, kao
referentnim saharidom:
Fruktoza....................................114
Ksilitol.......................................102
Saharoza................................100
140
Invertni šećer..............................95
Glukoza i manitol......................169
Ksiloza........................................67
Galaktoza....................................63
Sorbitol.....................................151
Maltoza.......................................46
Laktoza.......................................16
Za razliku od saharoze, fruktoza je puno slađa i lakše se topi u vodi. Kako je
fruktoza lijevo okrenuta ketoheksoza zovu je, osobito u farmakologiji, levuloza.
Iz crijeva se resorbira brže nego glukoza.
Disaharidi su šećeri sastavljeni od dvije molekule monosaharida spojene
glikozidnom vezom. Tako, primjerice, saharoza (C12H22O11) nastaje međusobnim
povezivanjem jedne molekule glukoze (C6H12O6) i jedne molekule fruktoze
(C6H12O6).
glukoza + fruktoza saharoza + voda
Celobioza se sastoji od dviju molekula glukoze. Nastaje djelomičnim
cijepanjem celuloze. Nema većeg praktičnog značenja za ljudski organizam.
Trisaharidi. To su oligosaharidi s tri molekule monosaharida. Od praktične
je važnosti rafinoza koja se nalazi u melasi (međuproizvod pri proizvodnji
šećera) šećerne repe. Hidrolizom daje galaktozu, glukozu i fruktozu.
Polisaharidi (poliholozidi)
Polisaharidi (grč. polys = mnogi) se sastoje od deset i više molekula
monosaharida i nastaju njihovim udruživanjem u visokomolekulski spoj, uz
odvajanje vode. Važniji polisaharidi su:
▪ homoglikani i
▪ heteroglikani.
Među homoglikane ubrajamo škrob, glikogen i celulozu, a među
heteroglikane mukopolisaharide, gume i pektine.
141
Od velikog praktičnog značenja su škrob i celuloza, ali i rezervni biljni
polisaharid inulin. Svi spomenuti spojevi služe kao rezerve ugljikohidratne
energije (škrob) ili izgraduju čvrste stanične strukture, tvoreći »kostur« stanice
(celuloza).
Škrob. Stvara se u zelenim dijelovima biljaka kao primarni proizvod
fotosinteze. Najviše ga ima u krompiru i žitaricama. Najvažnija je
ugljikohidratna hrana čovjeka. Velika se molekula škroba sastoji od glukoznih
ostataka. Zrnca škroba sastoje se od dviju frakcija različite građe:
▪ amiloze (oko 10-20%) i
▪ amilopektina (80-90%).
Amiloza se nalazi u šrobnom zrncu, a amilopektin u njegovu površinskom
sloju. Škrob se u ljudskom organizmu počinje već u ustima cijepati na molekule
maltoze djelovanjem enzima amilaze (ptijalina). Dekstrini su međuproizvodi koji
se stvaraju pri enzimskoj ili pri kiseloj razgradnji škroba na sobnoj temperaturi.
U tankom se crijevu škrob, prethodno razgrađen amilazom na maltozu, dalje
razgrađuje posredstvom enzima maltaze u glukozu i resorbira se.
Neke važnije osobine škroba su:
▪ Predstavlja rezerve energije u biljkama i snabdijeva energijom ljudsko tijelo
tokom prehrane
▪ Stvara u sjemenu i krtolama karakteristične škrobne granule.
142
143
Celuloza. Celuloza i hemiceluloza spadaju u pentozane (sirova vlakna).
Variraju po udjelu u pojedinim dijelovima voća i povrća, od vrste do vrste pa i
sorte voća i povrća. Celuloze ima između 0.2 - 6% pa i 8%. Celuloza je
kvantitativno najzastupljeniji ugljikohidrat u prirodi. Nalazi se isključivo u
biljkama, čini građu celularnog »kostura«. Glavni je sastojak staničnih
membrana, u kori, sjemenkama, i sl. Ljudski organizam ne može iskoristiti
celulozu jer nema enzima celulazu, koja je razgrađuje. Svi biljožderi imaju
celulazu, pa je za njih celuloza važan izvor ugljikohidratne hrane. Bakterije
prisutne u debelom crijevu imaju značajnu ulogu u konačnoj razgradnji
neprobavljenih ostataka hrane, ali tek neznatnu ulogu u razgradnji celuloze u
ljudskom kolonu. Celuloza je vrlo stabilan ugljikohidrat, netopiv u vodi. Ipak
zadržava vodu, tvori glavnu masu neprobavljene hrane, pospješuje pražnjenje
crijeva. Povoljno djeluje i na dijabetične bolesnike, omogućavajući posredno
bolju utilizaciju ugljikohidrata. Neke važnije osobine celuloze i hemiceluloze su:
▪ Primarno čine strukturu i održavaju konfiguraciju biljnih listova i zelenih
dijelova biljke
▪ Nerastvorljivi su u toploj i hladnoj vodi
▪ Nisu probavljivi u ljudskom organizmu i ne daju energetski prinos u njemu
▪ To su tzv. biljna vlakna i imaju funkciju u stvaranju balasta u organizmu.
Inulin nastaje polimerizacijom fruktoze, pa ga nalazimo samo u biljkama
(cikorija, gomolji mnogih biljaka, od kojih su mnoge ljekovite). Sadrži oko 30
molekula fruktoze (fruktoznih ostataka). Ljudski ga organizam ne može
upotrijebiti kao hranu jer nema za to potrebnih enzima, pa ga nepromijenjena
izlučuje putem bubrega.
Tvari s dušikom
Ove supstance se nalaze u biljci u različitim kombinacijama, tj. kao sastavni
dio
▪ proteina,
▪ aminokiselina,
▪ amida,
▪ amina i
144
▪ nitrita.
Povrće ih sadrži izmedju 1.0 i 5.5 % dok ga voće sadrži u količinama ispod
1% u većini slučajeva. Od tvari s dušikom najvažniji su proteini, koji imaju
koloidnu strukturu. Proteini su najsloženije organske materije, karakterišu ih
veoma krupni molekuli. Proteini mogu biti rastvorljivi ili nerastvorljivi u vodi.
Zbog svoje veličine obrazuju koloidne rastvore. Zagrijavanjem gube vodu i daju
gust, nerastvorljiv talog odnosno zagrijavanjem iznad 50 °C njihov vodeni
rastvor stvara nepovratnu rekaciju i čini ih nerastvorljivim.. Ova činjenica je od
važnosti u preradi voća i povrća.. Sa biološkog – nutritivnog aspekta biljni
proteini su manje vrijedni od životinjskih i njihova kompozicija ne sadrži većinu
esencijalnih aminokiselina. Najbogatije proteinima je lupinasto voće (orasi 15 -
20%; bademi 22 -35%) dok jagodasto sadrži 0.1 – 0.33 %, a koštuničavo 0.07 –
0.21 %. Najsiromašnije je jabučasto voće 0.03 – 0.13%.
U građi molekula proteina su zastupljeni kiseonik, vodonik, ugljenik i azot, a
u nekim i sumpor ili fosfor. Ovi elementi ulaze u sastav amino-kiselina. Amino-
kiselinski sastav različitih belančevina nije isti i predstavlja najvažniju
karakteristiku svake belančevine, a služi i kao kriterijum vrednosti belančevina
u prehrani. Broj amino-kiselina koje ulaze u sastav belančevina je 20-22. One
svojim različitim kombinovanjem obrazuju izvanredno veliki broj različitih
proteina.
Amino-kiseline koje čovjek nije u stanju da sintetiše u svom organizmu zovu
se esencijalne amino-kiseline i moraju se unositi hranom. To su: arginin,
histidin, lizin, triptofan, izoleucin, leucin, valin, fenil-alanin, metionin i treonin.
Neke od njih imaju izuzetan značaj za rast organizma. Ostale - glicin, alanin,
serin, glutaminsku kiselinu, glutamin, asparaginsku kiselinu, asparagin, prolin,
cistin, tirozin, ljudski organizam može sam da sintetiše od produkata razlaganja
belančevina ili od ostalih amino-kiselina. Da bi organizam koristio i sintetisao
proteine, moraju biti prisutne sve esecijalne amino-kiseline i to u
odgovarajućim proporcijama. Nedostatak ili odsustvo samo jedne esencijalne
amino-kiseline može štetno da utiče na sintezu proteina i da proporcionalno
umanji delotvornost svih ostalih.
U odnosu na porijeklo, belančevine delimo na biljne i životinjske. Proste
belančevine biljnog porekla su:
▪ prolamini i
145
▪ glutelmini,
a životinjskog albumini, globulini, protamini, histoni, skleroproteini.
Postoje i složene belančevine – proteidi, koje u svom sastavu imaju, osim
amino-kiselina i nebelančevinastu komponentu. To je nekad mast, šećer,
nukleinska kiselina ili specifična bojena materija. Prema prirodi te komponente,
proteine možemo podeliti na gradivne i biološki aktivne. Gradivni, zajedno sa
drugim organskim makromolekulima, ulaze u građu protoplazme, dok drugi
učestvuju u regulaciji metaboličkih procesa i ostalih funkcija živih bića.
Izvori biljnih proteina su:
▪ orasi
▪ proklijala zrna
▪ sjemenke
▪ grah
▪ grašak
▪ soja
▪ pečurke.
Posjeduju sinergičnost jer zajedno sa mastima (fosfolipidima) grade sve
biološke membrane.Termičkom obradom, tretiranjem bazama i kiselinama,
sušenjem, soljenjenjem, zračenjem dolazi do njihove denaturizacije.
Proteini su osnovni gradivni materijal ćelija, organa i međućelijskih supstanci.
Osnovni su sastojak svih feremenata (enzima), koji imaju nezamenljivu ulogu u
usvajanju hranljivih materija od strane organizma i u regulisanju svih ćelijskih
procesa razmene. Hormoni su najčešće belančevine - insulin, hormoni hipofize,
paratireoidni hormo.Proteini učestvuju u odbrani organizma od bolesti jer su
naprimjer antitijela belančevinaste prirode.Imaju transportnu ulogu u prenosu
kiseonika (hemoglobin), masti, šećera, vitamina, nekih minerala i hormona.
Svojom jedinstvenošću i različitostima su obezbedili specifičnost svake vrste.
146
treonin histidin lizin
tirozin triptofan
valin izoleucin leucin
Masnoće
Općenito, voće i povrće sadrži vrlo malo masnoća, ispod 0.5%. Međutim,
značajne količine naleze se u orasima (55%), sjemenu kajsije (40%), sjemenu
grožđa (16%), sjemenu jabuke (20%) i sjemenu rajčice (18%).Značajnija ulja
koja imaju primjenu u prehrambenoj industriji a dobijaju se iz voća i povrća su
još: bademovo, kajsije, avokada, kakaoa, arašida,bundeve i soje.
MIKROKONSTITUENTI VOĆA I POVRĆA
Mikrokonstituenti se nalaze u različitim izvorima tj. različitom voću i povrću.
Posebno su značajni antioksidanti u voću i povrću kao i ostalim biljnim
147
izvorima. Antioksidanti kao mikrokonstituenti sprječavaju djelovanje slobodnih
radikala
Pektinske tvari
Pektinske tvari su heterogena grupa spojeva i predstavljaju
najrasprostranjenije želirajuće sredstvo, koje nastaje kao rezultat zrenja u
zelenim plodovima. To su poligalakturonidi.a sastojci su »kostura« stanica voća
i povrća, osobito jabuka, šljiva i dunja. Osnovna gradivna jedinica je () - d -
galakturonska kiselina. Uz d - galakturonsku kiselinu u sastavu pektina dolaze i
neki drugi elementi kao što su arabinoza, metilpentoza i dr. Pektinske tvari
čine:
▪ Protopektin (prekursor)
▪ Pektin (pektininska kiselina)
▪ Pektinati – soli pektininske kiseline
▪ Pektinska kiselina
▪ Pektati –soli pektinske kiseline
Pektinske tvari smještene su u središnjoj lameli biljne stanice. Zbog svoje
funkcije »biljnog kostura« pektini se funkcijski nalaze u istoj skupini u koioj se
nalaze celuloza, hemiceluloza, lignin, gume i guar, a nazivamo ih zajedničkim
nazivom biljna vlakna. Zbog funkcije zaštite sluznice pektini spadaju u zaštitna
sredstva sluznica. Pektinske kiseline nisu topive u vodi, ali su topive alkalne soli
tih kiselina.
Neke važnije osobine pektina su:
▪ Pektini se nalaze u voću i povrću kao i gume i imaju osnovnu funkciju
održanja konzistencije
▪ Pektinske otopine u formi gela, kad se dodaju šećer i kiseline, čine bazu u
formiranju gela i proizvodnje želiranih proizvoda.
Pektini su slični polisaharidnim gumama, kada su otopljeni u vodi bubre i
tvore mrežu u kojoj zadržavaju sve suspendirane čestice. Spadaju u aditive
ograničene sa dobrom proizvodnom praksom. Dobivaju se vodenom
ekstrakcijom iz jabuka ili citrus plodova. Obilato se koriste u prehrambenoj
148
tehnologiji kao stabilizatori, želirajuća sredstva i ugušćivači marmelada,
džemova, voćnih krema, pudinga, itd.).
Vitamini
Vitamini se definiraju kao organske zaštitne materije koje se moraju unositi u
organizam u malim količinama isto kao što se moraju unositi esencijalne
amnokiseline i esencijalne masne kiseline. Fukcija vitamina je esencijalna u
enzimskom sistemu metabolizma proteina, ugljikohidrata i masnoća u ljudskom
tijelu. Evidentna je njihova uloga u održavanju ljudskog zdravlja.
Vitamini su spojevi važni za ljudski organizam s fiziološkog stanovišta kao i s
tehnološkog aspekta (prerade sirovina u proizvod). S tehnološkog aspekta
potrebno je:
▪ osigurati sirovinu sa što većim sadržajem vitamina;
▪ ostavriti što manji gubitak vitamina tokom transporta i čuvanja sirovine do
prerade;
▪ tokom prerade spriječiti odnosno svesti na minimum djelovanje
degradativnih faktora: temperatura, svijetlo, kisik i drugi, koji utječu na gubitak
vitamina.
Kemijska priroda vitamina je jako raznovrsna, te i njihove fizičke osobine.
Vitamini se konvencionalno dijele u dvije osnovne grupe: topive u vodi (C i neki
iz B-kmpleksa) i topive u masnoćama (A, D, E i K). Njihova apsorpcija u
ljudskom tijelu zavisi od normalne apsorbcije vitamina u prehrani.
Vitamini topivi u masnoćama
Vitamin A
retinol. U biljkama se nalazi u formi prekursora, β-karotena)
Vitamin D
sintetizira ga organizam iz provitamina D
Vitamin E
tokoferol u sjemenju i orasima, u sojinom ulju, kupusu, špinatu, suhom zrnu graška, mrkvi, cvjetači, korabici, slatkom krompiru,šparogama, lucerni, sjemenju jabuka, u ulju kokosova oraha ikikirikijevu ulju.
Vitamin K u zelenolisnom povrću, npr. u špinatu, peršunu, kupusu, brokuli,
149
cvjetači, u krompiru
Topivi u vodi
Vitamin B1 tiamin u mahunarkama i orasima Vitamin B2 riboflavin špinatu i brokuliVitamin B3 nijacin, nikotinska
kiselinamahunarke, kikiriki
Vitamin B6 piridoksin soja, kikiriki i orasiVitamin H biotin, koenzim crijevne bakterije ga dovoljno
sintetizirajuVitamin Bc folna kiselina špinat, šparoga, suhi grašak, lisnato
povrćeVitamin B12 cijanokobalamin nema ga u voću i povrću Vitamin B pantotenska kiselina mahunarkeVitamin C askorbinska kiselina u većini voća i povrća
Mineralne tvari
Od mineralnih tvari potrebnih ljudskom organizmu, a koji se nalaze u voću i
povrću razlikujemo
▪ elektrolite,
▪ makrominerale i
▪ mikrominerale ili elemente u tragu.
Minerali su anorganske tvari. Prirodno se nalaze u tlu i u vodi, a otuda
dospiju u biljni organizam. Mnogi minerali su esencijalne tvari, dakle pripadaju
tvarima koje ljudski (i životinjski) organizam mora unijeti hranom ili pićem
izvana. Uneseni hranom i pićem stižu u ljudski organizam u mnogo većoj
količini nego vitamini. Kod odrasle osobe minerali čine čak oko 4 % tjelesne
mase. Najviše ih ima u kostima.
Među makrominerale (grč. makros = velik) spadaju elektroliti:
▪ kalcij
▪ magnezij
▪ fosfor i
▪ sumpor.
Među mikrominerale (grč. mikros = malen) ubrajamo one koji se nalaze u
vrlo maloj količini u našem tijelu. To su željezo (Fe), cink (Zn), jod (J), bakar
150
(Cu), mangan (Mn), fluor (F), krom (Cr), selen (Se), molibden (Mo), arsen (As),
nikal (Ni), litij (Li), vanadij (Va), silicij (Si) i bor (B).
Minerali Voće i povrće u kojima se nalaze
Kalcij Tamno zeleno povrće, suho voćeBakar Zeleno povrćeJod LukŽeljezo Lisnato povrće, peršinMagnezij Suho voće, orasi, lisnato povrće, jabuke, celer,
limun, smokveFosfor Mahunarke, zeleno povr}e, orasiKalij Banane, suho voćeSelen Mahunarke, češnjak, paradajz, lukSilicij Zeleno povrćeSumpor Kupus, jabuke, mahunarke, lukCink Zeleno povrće
Kiseline
U svim biljnim vrstama, a posebno u kiselim plodovima i klicama, nalaze se
važne organske kiseline, od limunske, vinske i oksalne Kiseline u voću i povrću
mogu biti slobodne ili kao sastojci estera. U voću ih ima prosječno 0.1 - 2% dok
u soku može da bude i do 6%. Najvažnije kiseline u voću su: limunska, jabučna,
vinska, a manje su zastupljene: octena, jantarna, maslačna, oksalna. U povrću
ih je manje do 0.1%.
Voće sadrži prirodne kiseline kao što je limunska u naranči i limunu, jabučna
u jabuci. Ove kiseline daju voću kiseo okus i usporavaju djelovanje bakterija. U
nekim slučajevima, kao kod povrća, postoji povoljno djelovanje bakterija, kao
što je npr. fermentacija kupusa, gdje se uz pomoć bakterija odvija mliječno-
kiselinsko vrenje, ili proizvodnja sirćeta iz jabuka. Organske kiseline imaju
utjecaja na boju voća i povrća. Mnogi pigmenti imaju neutralan pH indikator. U
pogledu kvarenja voća i povrća kiseline imaju značajan doprinos jer smanjuju
pH vrijednost. U anaerobnim uvjetima pri pH 4.6 Clostridium botulinum može
rasti i proizvoditi letalne toksine. Ova opasnost je odsutna pri pH 4.6 i niže.
Sadržaj kiselina i šećera su dva glavna elementa koji imaju utjecaja na okus
voća. Odnos šećer/kiselina se veoma često koristi u tehnološkim zahtjevima za
voće i nekim vrstama voća i povrća. Povoljan odnos kiselina i šećera
151
1 : 9 u voću
1 : 10 u sokovima
Mineralne kiseline se nalaze se u voću i povrću u obliku soli: sulfati,
fosfati, kloridi.
Značajno je prisustvo i fenolnih kiselina u vocu i povrcu:
elaginska kiselina
Orasi, jagode, strawberries, kupina, guava, grozdje.
galna mango, jagoda soja.salicilna pepermint, kikiriki taninska kopriva, čaj, jagodasto voće.vanilin vanila, karanfilić.capsaicin chilli Curcumin Kari, slačica
Biljni pigmenti –boje
Biljni pigmenti daju boju voću i povrću kao i proizvodima koji se od njih
proizvode. Najpoznatiji je klorofil u zelenim biljkama, kao i velika skupina
karotenoida. Žute i narandžaste boje potječu od karotenoida. To su spojevi koji
imaju mnogo nezasićene veza koje lako pucaju. Crvene, plave i ljubičaste boje
potječu od flavonoidnih spojeva, posebice antocijana, koji su dobri
antioksidansi. Zelena boja potječe od klorofila koji je zaslužan za fotosintezu -
za disanje. Značajne su crvena, plava, ljubičasta i niz drugih boja, Sadržaj
pigmenata je relativno nizak ali i u malim koncentracijama daju boju proizvodu.
Mogu biti topivi i netopivi u vodi. Često su vezani za druge supstance unutar
stanice.
Topivi u vodi:
▪ antocijani (crveni do bordo)
▪ flavoni (žuti do narančasti)
▪ betalaini (crveni)
Netopivi u vodi:
▪ klorofil (zeleni)
▪ karotenoidi (žuti do narančasti, kemijski spada u tetraterpene)
152
Biljni pigmenti se razvijaju tokom zrenja (klorofil) i dozrijevanja (antocijani,
flavoni, karotenoidi).
Taninske tvari
Tanini su složena, polifenolna i bezazotna jedinjenja, molekulske mase 500
(1000)-3000. Na osnovu gradivnih jedinica i hemijske prirode, mogu se izdvojiti
dve osnovne vrste tanina hidrolizirajući (pirogalni) i kondenzovani (katehinski)
tanini. Mešoviti tanini predstavljaju smješu ove dvije vrste tanina,a pseudo
tanini nastaju od gradivnih jedinica tanina, ali imaju manju molekulsku masu.
Hidrolizirajući tanini su poliestri galne kiseline (ili njenih derivata) i centralnog
molekula šećera (najčešće je to glukoza). Galna kiselina nastaje iz šikiminske
kiseline.Kondenzovani tanini stvoreni su kondenzacijaom najčešće dva ili tri
molekula flavan 3-ola (katehina, epikatekina) ili re e flavan 3,4-diola
(protoantocijanidina ili leukoantacijanidina). Osnovne gradivne jedinice ovih
tanina, nastaju metabolizmom acetata. Tanini su vrlo rasprostranjeni u biljnom
svetu a nalaze se u citoplazmi perenhimskih ćelija različitih organa. Tanini
predstavljaju zaštitu od insekata i herbivora. S jedne strane smatra se da su
medijatori starenja tkiva jer učestvuju u procesu opadaja lišća, a sa druge
postoji miščjenje da su depoi šećera prisutni u mladim voćkama, čijim
razlaganjem oslobodjeni šećer doprinosi slasti zrelog voća.Odgovorne su za
fenomen posmeđivanja. Tanini su tvari u voću oporog okusa i stežu usta, sa
svojstvom da uništavaju bjelančevine.Ovaj fenomene uništavanja bjelančevina
iskorišten je za štavljenje kože. Osim u voću ima ih i u drugim biljkama i iz kojih
se i proizvode (Hrastova, cerova, jasenova, orahova i druge kore drveća i voća.
Višegodišnje zeljaste biljke sadrže najviše tanina u podzemnim organima Ima ih
više u nezrelom voću. Tokom zrenja razgrađuje ih enzim tanaza. Nepoželjni su
u voćnim sokovima, imaju koloidna svojstva. S proteinima (koji u otopini
također posjeduju naboj) se talože (precipitacija) i uklanjaju se u procesu
bistrenja. Zastupljenost u jagodastom voću je 0.02 – 0.037% i u jabučastom
0.6%.
Imaju dijeteska i funkcionalna svojstva u prehrani Tanini iz mušmula, divljih
krušaka, jabuka i drugog divljeg voća važni su kao pomoć kod proljeva i za brže
zarašćivanje rana, ujeda, za jačanje i slično. Za te svrhe koriste se i opore
153
jabuke, orahove ljuske, kora i list, plodovi borovnice, kupine i maline, dunja,
oskoruša i razno drugo oporo voće.
Tvari arome
To je grupa spojeva (alkoholi, aldehidi, ketoni, karbonske kiseline, esteri,
eteri, voskovi, voskovima slične tvari i dr.) više ili manje hlapive s vodenom
parom. Utječu na okus i miris. Aromatičnost ovisi o vrsti i sorti voća odnosno
povrća, o koncentraciji spojeva, o dijelu biljke u kojem se nalaze, o
molekularnoj težini. Tokom zrenja i dozrijevanja se razvijaju iz prekursora
(prethodnika) arome i pojačavaju. Intenzitet arome pojačavaju enzimi.
Etarska ulja
Etarska ulja su isparljivi mirisni sastojci biljaka, a biljke koje ih sadrže
nazivaju se aromatičnim. To su više ili manje složene smeše različitih isparljivih
monoterpena,seskviterpena i fenilpropanskih jedinjenja. Monotorpeni se javljaju
u obliku acikličnih,mono-, bicikličnih, alifatičnih i aromatičnih struktura.
Seskviterpeni formiraju još raznovrsnije strukture osnovnog skeleta, zbog
dužine lanca C atoma veća je mogućnost različitih ciklizacija. Fenilpropanski
sastojci zastupljeni su uglavnom umanjim količinama kao aril ili propenilfenoli i
aldehidi.Etarsko ulje, obzirom na njegovu složenost, ne predstavlja nepromenjiv
sistem.Količina ulja i procentualni udio svake komponente zavise od mnogo
faktora:
▪ genotipa,
▪ fenofaze,
▪ ontogenetskog razvoja,
▪ ekoloških faktora i
▪ faktora sredine,
▪ načina obrade biljne sirovine, načina izolacije etarskog ulja.
Sadržaj etarskog ulja definiše kvalitet aromat. Kvalitet etarskih ulja je
definisan organoleptičkim osobinama,
▪ fizičkim parametrima (relativna gustina, indeks refrakcije, optička rotacija i
rastvorljivost u konsetrovanom etanolu) i
▪ hemijskim parametrima (kiselinski i estarski broj).
154
Estarska ulja u biljkama nastaju aktivnošću endogenih i egzogenih
sekretornih tkiva koja se mogu javiti u obliku pojedinačnih ćelija u
parenhinskim tkivima, žlezdanog epitela šupljina ili kanala ili organizovane i
specifične strukture.Na sobnoj temperaturi, etarska ulja su najčešće tečnosti,
rijetko imaju viskoznu ili polučvrstu konzistenciju. Lako su pokretljiva, bistra ili
slabo obojena, većinom ljutog, aromatičnog ukusa. Već na nižim
temperaturama, pojedini sastojci estarskih ulja isparavaju te ulja imaju
specifičan miris.
Etarska ulja koriste se u parfimeriji, kozmetičkoj i industriji sredstava za
higijenu.U prehrambenoj industriji koriste se kao začini i aditivi, osiguravaju
bolju svarljivost, iskorišćenja hrane, konzervansi produžavaju njenu svježinu; u
industriji alkoholnih i bezalkoholnih pića.
Enzimi (fermenti)
Enzimi su biokemijski katalizatori koji po svom sastavu spadaju u grupu
globularnih (klupčastih) proteina koji promoviraju većinu biokemijskih reakcija
nastalih u biljnim stanicama. Enzimi su specifični katalizatori i svaki enzim
katalizira jednu reakciju ili skupinu srodnih reakcija. Molekule koje sudjeluju u
reakciji (supstrat) vežu se na specifično aktivno mjesto na molekuli enzima
stvarajući kratkoživući intermedijer. Enzimi ubrzavaju kemijsku reakciju i nakon
reakcije ostaju nepromijenjeni. Nalaze se u istoj fazi kao i supstrati. Enzimi ne
mogu izazvati kemijsku reakciju niti mogu pomaknuti položaj ravnoteže. Oni
snižavaju energiju aktiviranja reakcije (Ea), odnosno omogućavaju većem broju
molekula da prijeđu energetsku barijeru (Ea') čime se reakcija ubrzava. Ukupna
energija reakcije (Ereak.) ostaje nepromijenjena. Određeni enzim može
sudjelovati i u sintezi i u razgradnji određene tvari. Kod skladištenja i prerade
voća i povrća veoma važnu ulogu igraju enzimi klase hidrolaze:
▪ lipaze,
▪ invertaza,
▪ tanaza,
▪ klorofilaza,
▪ amilaza,
▪ celulaza.
155
Druga skupina enzima su oksidoreduktaze:
▪ peroksidase,
▪ tirozinaze,
▪ katalaze,
▪ askorbinaze,
▪ polifenoloksdaze.
Po kemijskom sastavu to su proteinske tvari i u svom sastavu imaju posebnu
strukturu koja se sastoji od
▪ aktivnog centra (apoenzim) i
▪ aktivne grupe (koenzim).
Oni zajedno čine holenzim (puni sklop enzima). Postoje dvije osnovne grupe
enzima
- autohtoni u stanicama voća i povrća
- mikrobni enzimi (na površini voća i povrća).
U svježem voću i povrću sudjeluju u metaboličkim procesima (rast, zrenje i
dozrijevanje). Djeluju za vrijeme prerade i čuvanja (skladištenja). Djelovanje
može biti poželjno i nepoželjno. Za svaku grupu spojeva postoje odgovarajući
enzimi koji ih razlažu. Osobine enzima važne u tehnologiji voća i povrća su:
▪ U živom tkivu voća i povrća enzimi kontroliraju reakcije vezane za zrenje i
dozrijevanje.
▪ Poslije branja, ako nisu inaktivirani zagrijavanjem, kemikalijama ili na drugi
način enzimi nastavljaju proces dozrijevanje i u mnogim slučajevima izazivaju
kvarenje kao kod lubenica i prezrelih banana.
▪ Zbog toga što učestvuju u mnogim biokemijskim reakcijama u voću i
povrću odgovorni su za promjene u aromi i okusu, boji, teksturi i nutritivnim
svojstvima.
▪ Proces zagrijavanja voća i povrća za vrijeme prerade uzrokuje ne samo
uništavanje mikroorganizama nego i deaktivaciju enzima što omogućava
produženje upotrebe – konzerviranje.
156
Enzimi imaju optimlnu temperaturu djelovanja oko 50 °C kada je njihova
aktivnost maksimalna. Zagrijavanje iznad optimalne temperatue uzrokuje
deaktivaciju. Aktivnost svakog enzima je također karakteristika optimalne pH
vrijednosti. Enzimi su proteinske molekule koji posjeduju jedinstvenu
sposobnost kataliziranja biokemijskih reakcija. Specifični su za određenu
materiju i djeluju veoma selektivno, npr. proteaza na protein, amilaza na škrob,
itd. Biomehanizam djelovanja enzima bazira se na specifičnoj hidrolizi
određenog supstrata. Kao i drugi proteini oni ne prolaze kroz mukoznu
membranu crijevnog sistema bez prethodne razgradnje, tako da se ne
apsorbiraju od strane čovjeka. Pošto enzimi djeluju na komponente hrane, a ne
na crijevne bakterije ne dovode do stečene rezistencije na njih.
Prirodni premazi
To su uljne i voštane frakcije (kutikula ili voštana ovojnica) koje imaju važnu
ulogu u zaštiti plodova od djelovanja atmosferilija, spriječavaju transpiraciju
(otpuštanje vode), smanjuju respiraciju (disanje). Tokom skladištenja povećava
se uljna frakcija uz razvoj hlapivih estera.
Sorbit
Sorbit je šesterovalentni alkohol čija količina ovisi o stupnju zrelosti. Nastaje
kao međuproizvod pri cijepanju šećera. Nalazi se uglavnom u jabučastom
(jabuke, kruške) i koštuničavom (trešnja, šljiva) voću i vrlo malo ili uopće ne u
jagodastom i južnom voću.
Glukozidi
Glukozidi se nalaze u manjim količinama u mesu plodova (glukojantarna
kiselina). U sjemenkama su prisutni kao amigdalin, limetin, kao i u pokožici
(auranciamarin). Antocijanidini, flavoni i flavonoli dolaze u prirodi u vezanom
obliku kao glikozidi. Glikozidi antocijanidina zovu se antocijani i crvene su do
plave boje, koja je karakteristika brojnih vrsta voća. Flavon i flavonolglikozidi
dolaze u svakoj biljnoj vrsti i imaju slabo žutu boju.
Vrste glikozida su i saponini, oni sastojci što ih sadrže i šamponi, losioni i
slična kozmetička sredstva. Ako dospiju u krvotok iz pripravaka ciklame, a
donekle i iz divljeg kestena, izazivaju raspadanje crvenih krvnih tjelešaca. Jako
157
su otrovni za žive tvari stanice, na sluzokoži izazivaju osjećaj draženja i lučenja
tekućine, a na osjetljivoj koži mogu kod pojedinaca izazvati saponizidi alergije.
Lignani
Fitoestrogeni – lignani, nazvani tako zbog strukture i učinaka koji su slični
estrogenim hormonima, Lignani su veoma rasprostranjeni u biljnom svijetu:
najviše ih ima u lanenim sjemenkama, a nalaze se u jagodičastom voću
(secoisolariciresinol), artičokama (silamarin), sezamu I brokulama
(matairesinol)
Gume -karbohidratni spojevi
Gume (karbohidratni spojevi) imaju osnovnu funkciju održanja
konzistencije biljnog tkiva. Razlikujemo gume koje se stvaraju na stablima i
gume koje se mogu ekstrahirati iz brašna. Poznata je arapska guma koju
stvaraju neke vrste akacija. To su složeni ugljikohidrata i spojevi koji, među
ostalim, sadrže galaktozu, ramnozu, arabinofuranozu i galakturonsku kiselinu.
Od guma koje se dobivaju iz zdrobljenih zrnaca poznatija je guma guar jedne
indijske biljke (Cyamopsis tetragonolobus) te karuha jedne leguminoze koja
raste u Sredozemlju. Gume se danas upotrebljavaju u prehrambenoj industriji
Sluzi
Sluzi su prirodni, biljni heteropolisaharidi i predstavljaju rezerve ugljenih
hidrata i vode u biljci. Izgradjeni su od linearnih ili račvastih lanaca
▪ pentoza,
▪ heksoza i
▪ uronskih kiselina,
▪ njihovih soli i
▪ estara.
Sluzi sa linearnim nizovima grade vodene rastvore velike viskoznosti i male
stabilnosti (pri promjeni temperature dolazi do kidanja vodenih veza i do
njihovog taloženja). Sluzi sa račvastim lancima polisaharida sa vodom formiraju
gelove, stabilne sisteme. Sluzi su u najvećoj koliičini koncetrisane u biljkama
reda
▪ Malrales (kisele sluzi) i
158
▪ Fabales (neutralne sluzi).
Lokalizovane su u raznim delovima biljaka u obliku membranske sluzi
(nagomilane na ćelijskim zidovima), sekundarnih zadebljanja ili ćelijske sluzi
(bezoblične mase u ćeliji).
Alkaloidi
Alkaloidne Biljke imaju vrlo velik znacaj za covjeka, za njegov zivot i rad.
Alkaloidi su organske molecule sa nitrogenom vise poznate zbog svog
farmakoloskog efekta na ljude I zivotinje. Nose naziv alkaloidi zbog obavezne
komponente nitrogene baze u spoju (naprimjer amine), pa se mogu smatrati
derivatima aminokiselina. Alkaloidi se mogu naci u biljkama kao ( naprimjer u
kromiru I paradjzu and ), kao I gljivama. Mogu biti ekstrahirani iz njihovih izvora
tretmanom sa kiselinama ( obicno HCl i H2SO4 ili maleinskom i limunskom
kiselinom ) Alkaloidi su najčešće derivati aminokiselina Većina ih ima gorak
okus.Ekstrahuju se iz ljekovitih biljaka, ali su prisutni i u odredjenim vrstama
vopca i povrca. Proizvode se i sintetski.
Alkaloidi se obicno klasificiraju na osnovu zajedničkog molekularnog
prekursora, odnosno na bazi biološkog ciklusa on the putem kojeg se sintetizira
molekula. Područje biosinteze alkaloida jos nije dovoljno istrazeno, pa se
alkaloidima daju I nazivi po funkcijama finalnog proizvoda (opijum) ili po biljci
odakle je izoliran (solanin).Kad se dovoljno sazna o izvjesnom alkaloidu,
klasifikacija se mijenja u svjetlu novih saznanja, a obicno dobija ime bioloski
vaznih amina koji ucestvuju u procesu sinteze.
159
Kemijski sastav važnijih vrsta voća
hranjive tvari jed. mjer
e
jabuka
zrela
jabuka
osušena
pire od
jabuka
sok od
jabuka
džem od
jabuka
1.
energija kcal 55 264 79 47 259kJ 229 1104 329 199 1086
2.
voda g 85,3 26,7 77,9 88,1 35
3.
proteini ukupno g 0,34 1,37 0,22 0,07 -
4.
masti ukupno g 0,40 1,63 0,1 0 -
5.
ugljikohidrati ukupno g 12,39
60,81 19,2 11,8 64,87
6.
minerali ukupno g 0,32 1,46 0,18 0,27 0,13
7.
vlakna sirova ukupno g 2,30 8,03 -
hranjive tvari jed. mjer
e
kruška
svježa
kruška u
limenci
dunja
svježa
kruška
osušena
sok od
kruške
1.
energija kcal 55 77 40 295 60kJ 231 322 165 1240 250
2.
voda g 84,3 80,7 83,1 27 85
3.
proteini ukupno g 0,47 0,27 0,42 1,9 0,1
4.
masti ukupno g 0,29 0,1 0,5 0,6 trag
5.
ugljikohidrati ukupno g 12,66
18,73 8,3 70 14,7
6.
minerali ukupno g 0,33 0,2 0,44 1,1 0,1
7.
vlakna sirova ukupno g 2,8
hranjive tvari jed. mjer
e
svježa mareli
ca
osušena
marelica
džem od
marelice
sok od mareli
ce
marelica iz
limenke
1.
energija kcal 45 247 250 54 120kJ 186 10,5 1044 226 505
2.
voda g 85,3 17,6 33 84,5 68
3.
proteini ukupnog 0,9 5 0,41 1 0,5
160
4.
masti ukupno g 0,13 0,5 0 0,2 0,1
5.
ugljikohidrati ukupno
g 9,94 55,72 62 13,6 29
6.
minerali ukupnog 0,66 3,3 0,36 0,7 0,4
7.
vlakna sirova ukupno
g 2,02 8
hranjive tvari jed. mjer
e
trešnja
svježa
višnja
svježa
Mirabela
sok od
višnje
džem od
trešanja
1.
energija kcal 63 55 64 66 184kJ 265 230 269 276 770
2.
voda g 82,8 84,8 82,4 85,8 55
3.
proteini ukupno g 0,9 0,9 0,75 0,3 0,7
4.
masti ukupno g 0,31 0,5 0,2 - 0,3
5.
ugljikohidrati ukupno g 14,21 11,67
14,9 13,9 44
6.
minerali ukupno g 0,49 0,5 0,46 0,5 0,2
7.
vlakna sirova ukupno g 1,9 1,04
hranjive tvari jed. mjer
e
šljiva
svježa -
modra
šljiva
suha
okrugla
šljiva
šljiva iz
limenke u saftu
džem od
šljiva
1.
energija kcal 50 227 57 75 241kJ 207 952 239 315 100
92.
voda g 83,7 24 80,7 80,8 31,1
3 proteini ukupno g 0,6 2,3 0,79 0,48 0,32
161
.4.
masti ukupno g 0,17 0,6 - 0,11 -
5.
ugljikohidrati ukupno g 11,41
53,2
13,52 18,1 60
6.
minerali ukupno g 0,49 2,1 0,6 0,5 0,24
7.
vlakna sirova ukupno g 1,7 9 2,25
hranjive tvari jed. mjer
e
jagoda
kupina
malina
džem od
jagoda
dud
1.
energija kcal 33 43 36 173 70kJ 137 178 149 720 29
52.
voda g 89,5 84,7 84,5 57 84
3.
proteini ukupno g 0,82 1,2 1,3 0,3 1,3
4.
masti ukupno g 0,4 1 0,3 0,1 0,9
5.
ugljikohidrati ukupno g 6,45 7,15 6,92 42 14
6.
minerali ukupno g 0,5 0,51 0,51 0,2 0,5
7.
vlakna sirova ukupno g 2 3,16 4,68
hranjive tvari jed. mjer
e
borovnica
crni
ribiz
crveni
ribiz
brusnica
ogrozd
1.
energija kcal 37 47 36 39 46kJ 156 19
6151 164 193
2.
voda g 84,61 81,3
84,7 87,4 89
3.
proteini ukupno g 0,6 1,28
1,13 0,35 0,8
4.
masti ukupno g 0,6 0,22
0,2 0,7 0,6
5.
ugljikohidrati ukupno g 7,36 9,96
7,44 7,8 9,2
6.
minerali ukupno g 0,3 0,8 0,63 0,24 0,5
7.
vlakna sirova ukupno g 4,9 6,8 3,5 - 3,4
162
hranjive tvari jed. mjer
e
datulja
smokve
svježe
suhe smok
ve
grejpfrut
kivi
1.
energija kcal 276 61 242 40 53kJ 1161 257 1013 166 221
2.
voda g 20,2 80,2 24,6 89 83,8
3.
proteini ukupno g 1,85 1,3 3,54 0,6 1
4.
masti ukupno g 0,53 0,5 1,3 0,15 0,63
5.
ugljikohidrati ukupno
g 66,32 12,9 54 8,95 10,77
6.
minerali ukupno g 1,82 0,7 2,38 0,35 0,72
7.
vlakna sirova ukupno
g 9,2 2,04 9,6 0,58 3,9
hranjive tvari jed. mjer
e
plod guave
kaki šljiv
a
limeta
mandarina
limun
1.
energija kcal 35 69 32 46 41kJ 146 290 133 192 170
2.
voda g 83,5 81 91 86,7 90,2
3.
proteini ukupno g 0,9 0,64
0,5 0,7 0,7
4.
masti ukupno g 0,5 0,3 2,4 0,3 0,6
5.
ugljikohidrati ukupno g 6,7 16 1,9 10,1 8,08
6.
minerali ukupno g 0,68 0,67
0,2 0,7 0,5
7.
vlakna sirova ukupno g 5,2
163
164
Kemijski sastav važnijih vrsta povrća
hranjive tvarijed. mjer
e
krumpir
sirov
krumpir
pečen
krumpir
kuhan, ogulje
n
krumpir pire
pomfrit
1. energijakcal 80 95 89 89 152
kJ 335 400 370 370 640
2. voda g 79 75 77 79 69
3. proteini ukupno g 1,7 1,7 1,6 2,2 1,6
4. masti ukupno g 0,1 0,1 0,1 2,2 7
5. ugljikohidrati ukupno g 17,8 21,5 20 17,8 20,5
6. minerali ukupno g 1 1 0,9 1,5 2
7. vlakna sirova ukupno g 1,4 2,5 1 1,2 1
hranjive tvarijed. mjer
e
svježa
mrkva
osušena narezana mrkva
mrkva u
prahu
pire od
mrkva
mrkva iz
limenke
1. energijakcal 41 180 336 45 25
kJ 170 753 1406 188 103
2. voda g 89 9,4 5,0 87,4 93
3. proteini ukupno g 1,0 6,8 8,0 1,1 0,6
4. masti ukupno g 0,1 1,45 1,48 0,18 0,2
5. ugljikohidrati ukupno g 8,8 64,2 55 10,5 5,0
6. minerali ukupno g 0,7 27,4 6,76 0,87 0,9
7. vlakna sirova ukupno g 2,4 26,3 19,8 3,3 1,4
hranjive tvarijed. mjer
e
zeleno
sojino
zrno-sirov
o
zeleno
sojino zrno-kuhan
o
prženo
sojino zrno-suho
suho sojino zrno-kuhan
o
punomasno sojino brašno
1. energijakcal 147 151 453 173 433
kJ 615 590 1896 724 1812
2. voda g 67,5 68,6 4,24 62,6 5,16
3. proteini ukupno g 13 12,4 37 16,6 37,8
4. masti ukupno g 6,81 6,41 24 8,98 20,7
165
5. ugljikohidrati ukupno g 11,1 11,3 30,6 9,93 31,9
6. minerali ukupno g 1,71 1,61 4,26 1,92 4,44
7. vlakna sirova ukupno g 4,2 4,1 4 6,01 1,98
hranjive tvarijed. mjer
e
grašak
svježi
grašak
osušeni žuti
izolat protein
a graška
pire od
graška
graškovo
vlakno
1. energijakcal 84 340 366 70 184
kJ 350 1421 1532 230 770
2. voda g 79 15 4 82 10
3. proteini ukupno g 5,4 21,5 85 4 10
4. masti ukupno g 0,4 1 2 0,5 0
5. ugljikohidrati ukupno g 14,5 60 2 12 36
6. minerali ukupno g 0,9 2,6 3 0,6 2
7. vlakna sirova ukupno g 5,5 10 - 3,8 42
hranjive tvarijed. mjer
e
rajčica
svježa
pire od
rajčice
kečap
sok od
rajčice
patlidžan
1. energijakcal 26 48 112 21 31
kJ 110 205 469 87 129
2. voda g 93 87 70 94 92
3. proteini ukupno g 1 1,7 1,5 0,8 1,1
4. masti ukupno g 0,2 0,1 0,5 0,1 0,1
5. ugljikohidrati ukupno g 5,1 10,2 25 4,2 6,3
6. minerali ukupno g 0,6 0,9 3,1 1 0,6
7. vlakna sirova ukupno g 1,4 2,6 1,2 - 2,5
hranjive tvarijed.
mjerecrveni
lukbijeli luk
poriluk
luk vlasa
c
osušen crveni
luk
1. energijakcal 35 165 36 28 323
kJ 147 689 150 115 1352
2. voda g 91 59 90 92 3,94
3. proteini ukupno g 1,2 6,4 2,9 2,8 8,96
4. masti ukupno g 0,1 0,5 0,2 0,6 0,46
5. ugljikohidrati ukupno g 7,2 30 5,5 3,8 83,3
166
6. minerali ukupno g 0,5 1,5 0,9 0,8 3,39
7. vlakna sirova ukupno g 1,2 - 2,1 1,7 9,2
hranjive tvarijed. mjer
e
slatka paprik
a
crvene
ljutice
začinska
paprika-
slatka
začinska
paprika-ljuta
feferoni marinira
ni
1. energijakcal 26 47 314 314 48
kJ 107 198 1314 1314 201
2. voda g 94 88 2,01 2,01 84,06
3. proteini ukupno g 1,1 2 17,9 17,9 1,597
4. masti ukupno g 0,3 0,2 2,337 2,337 0,179
5. ugljikohidrati ukupno g 4,6 9,5 68,7 68,7 11,72
6. minerali ukupno g 0,5 0,6 8,41 8,41 0,8
hranjive tvarijed. mjer
e kelj
kelj pupča
r
cvjetača
kupus
bijeli
prokulice
1. energijakcal 12 11 10 25 35
kJ 50 47 43 106 146
2. voda g 86,3 89,7 91,6 92,1 85
3. proteini ukupno g 4,3 3,3 2,46 1,37 4,45
4. masti ukupno g 0,9 0,20 0,28 0,2 0,34
5. ugljikohidrati ukupno g 2,97 2,82 2,54 4,57 3,77
6. minerali ukupno g 1,7 1,1 0,82 0,59 1,4
7. vlakna sirova ukupno g 4,2 3 2,94 2,5 4,4
hranjive tvarijed. mjer
e
kupus
crveni
kiseli kupus ocijeđe
n
špinat
svjež
koraba
korijen
švedska repa
1. energijakcal 21 18 15 15 33
kJ 89 76 61 64 138
2. voda g 91,8 90,7 91,6 91,6 89,3
3. proteini ukupno g 1,5 1,52 2,52 1,94 1,16
4. masti ukupno g 0,18 0,31 0,3 0,1 0,16
167
5. ugljikohidrati ukupno g 3,32 2,37 0,61 3,85 0,85
6. minerali ukupno g 0,67 2,35 1,51 0,95 0,77
7. vlakna sirova ukupno g 2,5 2,14 1,84 1,44 -
hranjive tvarijed. mjer
e
salata glavati
ca
salata
ledena
endivija
radić
Rabarbara
1. energijakcal 18 14 9 13 14
kJ 76 60 40 53 60
2. voda g 95 94 95 93 94,6
3. proteini ukupno g 1,4 1,2 1,75 1 0,6
4. masti ukupno g 0,2 0,2 0,2 0,15 0,14
5. ugljikohidrati ukupno g 2,7 2,1 0,3 1,88 2,72
6. minerali ukupno g 1,1 1 0,9 0,75 0,64
7. vlakna sirova ukupno g 1,2 1,2 1,53 1,16 3,2
168
TEKSTURA I SENZORSKA SVOJSTVA VOĆA I POVRĆA
Potrošač prvo ocjenjuje, a zatim kupuje
Tekstura voća i povrća se izučava u okviru posebnog kursa „Senzorskih
analiza hrane“. Cilj ove tematske cjeline je prikazati osnovne elemente
pojmova i terminologije, kako bi se u okviru studija i u kasnijoj praksi studenti
mogli koristiti stečenim znanjem.
Opća svojstava voća i povrća direktno su ovisna o brojnim biološkim,
fiziološkim, kemijskim, biokemijskim, genetskim i drugim faktorima. Jedno od
svojstava voća i povrća je tekstura. O teksturi voća i povrća najčešće se govori
u okviru senzorske analize, mada postoje razlozi kad se promatra samo
tekstura kao parametar kakvoće voća i povrća. Tekstura i jeste jedan od
senzorskih atributa prehrambenog proizvoda, pored mirisa i okusa.
Teksturu kao i senzorska svojstva tehnolozi analiziraju kroz kemiju, strukturu
i fiziologiju biljne stanice, odnosno kroz strukturu biljnog tkiva jestivog dijela
voća i povrća. Također postoje korelacije kemijskih promjena i teksture voća i
povrća. Tekstura svježeg voća i povrća u direktnoj je korelaciji sa stanjem i
statusom tkiva. Posebno je značajan turgor biljne stanice i postojanje
dinamičke ravnoteže u tkivu odnosno integritet ploda. Količinski u svježem
voću i povrću najviše je zastupljena voda dok se njen sadržaj u prerađenim i
konzerviranim proizvodima često drastično smanjuje, tako da se mijenjaju
ukupna fizičko –kemijska svojstva a time i tekstura.
Senzorske analize u prehrambenoj industriji intezivno su se počele razvijati
od 1975. g. kada su ustanovljene kao znanstvene metode i kad je formiran
Zavod za senzoriku Instituta za hranu USA. Senzorske analize principijelno su
subjektivne metode, mada korištene procedure i standardi uz statističku
obradu podataka daju relativno realnu sliku kvaliteta proizvoda koji se
analizira. Objektivne metode su one koje su mjerljive, tj. mjeri se određen
parametar, npr. sadržaj kiselina u voću i povrću daje podatke o kiselosti,
sadržaj šećera daje objektivno njegovu slatkoću, mjerenje sadržaja suhe tvari i
sl. Senzorska svojstva (u praksi se najčeće govori o organoleptičkim
svojstvima) rezultat su kompozicije parametara koji daju konačan efekat. Boja,
169
okus, miris obično nije efekat jedne kemijske tvari, nego nastaje kao
kompozicija utjecaja različitih tvari. Npr. na ukus utječe kompozicija ili relativni
odnosi sadržaja tvari arome, kiselina, šećera, tanina i sl. Poznavanje utjecaja
pojedine komponente na organoleptička svojstva omogućava projektiranje
proizvoda sa željenim organoleptičkim svojstvima. S druge strane, senzorskom
analizom vršimo ocjenu kvalitete proizvoda. Četiri su osnovna okusa koje
percipira ljudski jezik: slatko, slano, kiselo, gorko.
Ljudski organi kojima se vrši percepcija su u ovom slučaju „mjerna osjetila“
(oči, jezik, koža, uho) koja u principu reagiraju na intezitet pojedinog
senzorskog parametra: boja, okus, miris, sluh, dodir i sl. Signali od „mjernog
osjetila“ prenose se putem nervnog sistema a obrada signala vrši se putem
emotivono-misaonog procesa koji se odvija u mozgu osobe koja obavlja
analizu. Minimum podražaja koje može registrirati to mjerno osjetilo je donji
prag, koji se za čulo vida, sluha može mjeriti jer su upitanju elektomagnetni
valovi različitih valnih duljina i frekvencije. Kod okusa situacija postaje složenija
jer je u pitanju uvijek djelovanje više komponenti istovremeno od kojih neke
preovaladavaju (kombinacije slatko – gorko, slano – kiselo, itd.).
Aromatičnost, kao i miris i okus se teško mogu mjeriti nekim insrumentima
jer su uglavnom složene kompozicije koje ostavljaju odgovarajući utisak
prilikom konzumiranja. Znanost ide ka tome da se i mirisi mjere i već je
relativno široko u upotrebi tzv. elektronski nos.
TEKSTURA I REOLOGIJA VOĆA I POVRĆA
Kad se govori o teksturi često se koriste termini kao što je reologija,
konzistencija, viskoznost, hrskavost, itd. Reologija je disciplina koja se bavi
fizikalnim svojstvima namirnica i sirovina od kojih se one dobivaju. Fokus
reologije je na deformacijama i kinetici materijala: teksturi, tečljivost,
viskoznost, poroznost, plastičnost, elastičnost, žilavost, hrskavost. Tekstura je
samo jedno svojstvo koje se promatra u okviru reologije. S druge strane,
reologija kao termin više se primjenjuje u proizvodnji kruha i peciva, kao i u
konditorskoj industriji jer su zahtjevi u pogledu reoloških promjena procesa
sveobuhvatniji i tradicionalno mjerljivi.
Osim pojma reologija koristi se pojmovno sličan termin tekstura – skupina
fizikalnih svojstava karakterističnih za određeni proizvod koja se mogu opipati
170
prstima ili osjetiti ustima za vrijeme konzumiranja ili osjetiti na drugi način
(zvučnim učincima). U teksturu spadaju tvrdoća, viskozitet, ljepljivost,
žvakljivost, sočnost, hrskavost, sipkavost, topivost, itd. U teksturu spada i
zamućivanje voćnih sokova, želiranje proizvoda na bazi voća i povrća. Ovisno o
krajnjoj primjeni, ovisit će i specifični zahtjevi za kvalitetu voća i povrća.
Kakvoća pojedinog ploda ovisi o mnoštvu čimbenika, među kojima je i
manipulacija plodom nakon branja. Kod većine proizvoda, trajnost se definira
kao vrijeme tijekom kojeg proizvod zadržava «prihvatljivu kvalitetu» za dani
proizvod do trenutka procesiranja ili konzumiranja. Stoga je važno definirati
«prihvatljivu kvalitetu» kako bi se moglo odrediti od kojeg trenutka proizvod ne
zadovoljava definirane parametre. U većini zemalja postoje specifični standardi
minimalne kvalitete za tržište svježih proizvoda, međutim teži se
internacionalnoj standardizaciji stupnjevanja kakvoće.
Europska komisija je među prvima razvila internacionalne standarde za
svježe voće i povrće (MAFF, 1996a-c). Mnoge spomenute standarde je
prihvatila Organizacija za ekonomsku suradnju i razvoj (Organisation for
Economic Cooperation and Development, OECD). Standardi kvalitete se
baziraju na sljedećim karakteristikama proizvoda: izgled, tekstura i
aroma/okus.
Za potrošača izgled je najvažniji kriterij kod odabira svježeg proizvoda. Izgled
voća i povrća na policama trgovina karakteriziran je ujednačenom veličinom,
oblikom i bojom. Vizualnu kvalitetu voća i povrća čini boja i ujednačenosti boje,
sjaj, nepostojanje oštećenja i bolesti.
Voće za procesiranje ima znatno blaže kriterije u pogledu vanjskog izgleda.
Tijekom procesiranja u većini slučajeva se uklanja kora/ljuska sa voća i povrća,
stoga vanjski izgled nije od prevelike važnosti, već kvaliteta unutrašnjeg dijela
ploda. Veličina i oblik ploda može biti važan kod automatiziranog procesa
obrade.
Mnoge vrste voća i povrća su tijekom skladištenja podložne promjenama
boje, što je posljedica dozrijevanja ili truljena. Nezrelo voće je obično zelene
boje, tijekom dozrijevanja dolazi do razgradnje klorofila i nastajanje različitih
pigmenata (žuti, crveni, narančasti…). Kod nekih vrsta voća i povrća, boja
predstavlja vrlo važan indikator zrelosti i kakvoće (rajčica, banana,…). Drugi
indikatori izgleda koji ukazuju na smanjenje kakvoće su gubitak sjaja ili
171
smežuravanje površine, uvenuto lišće (kod lisnatog povrća), te pojava različitih
deformacija na i u unutrašnjosti ploda.
Opća kvaliteta voća i povrća tijekom konzumiranja uključuje složena
teksturalna svojstva koja praktički mjerljiva. Kod povrća se uglavnom zahtjeva
hrskavost i tvrdoća tkiva. Tekstura nekih vrsta voća i povrća se mogu prosuditi
vizualno, kao što je već prethodno spomenuto, na primjer, ukoliko se proizvod
smežurao ili uvenuo.
Kod različitih načina procesiranja, kao što je konzerviranje ili smrzavanje,
važno je zadržati ne promijenjenu teksturu proizvoda. Tekstura je povezana sa:
- vrstom i sortom voća i povrća, te njihovim kemijskim sastavom
- stupnjem zrelosti
- degradativnim procesima i faktorima koji utječu na njih
- vrstom primjenjenog tehnološkog postupka prerade i konzerviranja
- količinom i vrstom upotrijebljenih aditiva u procesu proizvodnje, itd.
Stanje zrelosti i boje kod čilija
172
Promjena boje kod zelenog paradjza
Kod voća i povrća značajne su promjene volumena zbog fermentacije ili
bubrenja, kao i gubitak turgora uslijed povećane transpiracije kod svježeg voća
i povrća. Ovi procesi direktno uvjetuju promjenu atributa teksture.
Voće i povrće kao i poluproizvodi, prerađevine i gotovi proizvodi posjeduju
određena fizikalna svojstva. Naročito su značajni tečljivost, viskozitet, te
mehanička svojstva kao što su tvrdoća, bubrenje i sl.
Slatkoća je važna komponenta kvalitete svježeg voća a ujedno je i dobar je
indikator stupnja zrelosti. U sektoru prodaje svježeg voća i povrća, slatkoće se
određuje, osim senzorski,i mjerenjem sadržaja ukupne topljive suhe tvari u
stupnjevima Brix-a. Kod većine voća i povrća najveći dio ukupne topljive suhe
tvari čine šećeri, te se stoga sadržaj ukupne topljive suhe tvari koristi kao
indikator udjela šećera. Sadržaj ukupne topljive suhe tvari se mjeri pomoću
reftraktometra ili hidrometra.
Kiselost se osim senzorski, određuje uglavnom titracijom sa pogodnim
alkalnim otopinama kao što su NaOH. Standardi za određivanje zrelosti agruma
temelje se na odnosu Brix-a prema kiselosti.
Gorčina ili neke druge nepoželjne karakteristike voće i povrća ne mogu se
brzo i objektivno izmjeriti. Senzorsko ocjenjivanje je najpouzdanije i jedino se
koristi u sektoru prodaje svježeg voća i povrća. U laboratoriju, gorke ili opore
komponente (uobičajeno fenolni spojeva), mogu se ekstrahirati i odrediti
različitim analitičkim tehnikama, npr. HPLC-om.
Turgor stanice i tekstura
Rang teksture svježeg voća i povrća, obuhvata širok dijapazon svojstava i
poželjno je ove pojave objašnjavati terminima specifičnih promjena komponenti
stanica biljnih tkiva. Biljne stanice sadrže uvijek više od 2/3 vode. Odnos
između sadržaja vode i dinamičke reakcije sadržaja komponenti unutar stanice
određuju teksturalne razlike.
Turgiditet stanice. Promatrano potpuno odvojeno od drugih faktora stanje
turgiditeta određeno je osmotskom silom i ima najvažniju ulogu u teksturi
svježeg voća i povrća. Stanični zidovi biljnog tkiva imaju različit stupanj
elastičnosti i široki dijapazon propustljivosti za vodu, ione i male molekule.
173
Membrana živog protoplasta je semi-permeabilna tako da dozvoljava prolazak
vode, ali je selektivna u odnosu na rastvorene tvari i suspenzije. Stanične
vakuole sadrže većinu stanične vode i šećera, kiselina, soli, aminokiselina,
nekih u vodi rastvorljivih vitamina i pigmenata i drugih niskomolekularnih tvari
topivih u vodi.
a b c
d eTurgid biljne stanice: turgidna (a), normalna (b) plazmolitična (c), turgidno
tkivo (d) i plazmolitično tivo (c)
Živi biljke uzimaju vodu pomoću korijena, ona prolazi kroz stanične zidove i
membrane i dolazi u citoplazmu protoplasta i u vakuole da bi se uspostavilo
stanje osmotske ravnoteže sa stanicama. Osmotski tlak u staničnim vakuolama
i osmotski tlak protoplasta stalno vrše pritisak u pravcu staničnih zidova
uzrokujući njihovo lagano rastezanje u skladu sa njihovim elastičnim
svojstvima. Ovo stanje u biljkama koje rastu i živim dijelovima tkiva voća i
povrća je odgovorno za nastajanje punoće i mnoge faktore koji stvaraju
svježinu plodova. Kad je biljno tkivo oštećeno ili izumrlo tokom skladištenja,
smrzavanja, termičkog tretmana ili drugih razloga jedna od važnih promjena
174
turgid stanicenormalan turgid
plazmoliza stanicenormalan turgidturgidna stanica
vodavodavoda
koje se dešavaju je denaturacija proteina. Rezultat toga je gubitak selektivne
permeabilnosti stanične membrane. Bez selektivne permeabilnosti stanične
vakuole i protoplast ne mogu opstati pa voda i rastvorene supstance slobodno
difundiraju van stanice i ostavljaju tkivo u mekanom i uvenulom stanju.
Drugi faktori koji utječu na teksturu. U uvjetima visokog stupnja turgora
u živoj stanici voća i povrća ili relativnog stanja gubitka osmotskog tlaka
konačna tekstura zavisi od nekoliko staničnih konstituenata:
▪ Razine sadržaja celuloze, hemiceluloze i lignina
▪ Razine sadržaja i aktivnosti pektinskih substanci
▪ Uticaja fizioloških-biokemijskih i mikrobiloških procesa ( kontaminacija,
zrenje, dozrijevanje i sl.
Celuloza, hemiceluloza i lignin. Stanični zid kod tkiva mladih biljaka je
tanak i uglavnom sastavljen od celuloze. Starenjem stanični zid postaje deblji a
nivo hemiceluloze i lignina raste. Celuloza, hemiceluloza i lignin su biljna vlakna
i nisu značajni za probavu u ljudskom organizmu.
Pektinske substance. Kompleksni polimeri derivata šećerne kiseline (i
njima srodne supstance) predstavljaju pektine, koji se posebno mogu naći u
središnjoj lameli biljne stanice. Oni pomažu održanje stanica jedne uz drugu i u
vodi su nerastvoljive tvari. Pri blagoj hidrolizi u vodi topivi pektini mogu
formirati gel ili viskoznu koloidnu suspenziju sa šećerima i u kiseloj sredini.
Određeni u vodi topivi pektini reagiraju sa ionima metala, posebno kalcijevim, i
formiraju u vodi nerastvorljive soli kao što su kalcij pektati. Različite pektinske
supstance mogu imati utjecaja na teksturu voća i povrća na nekoliko načina.
Kada se voće i povrće kuha (termički tretira) određeni u vodi nerastvorljivi
pektini hidroliziraju u rastvorljive. Kao rezultat toga nastaje određeni stupanj
stanične separacije, tj. razdvajanja unutar tkiva što doprinosi razmekšavanju
plodova i promjeni teksture. Mnoge vrste voća i povrća uz prisustvo kiselina i
šećera pod utjecajem u vodi topivih pektina nastoje formirati koloidne
suspenzije koje ugušćuju sokove ili pulpu. Voće i povrće također sadrži prirodne
enzime koji dalje mogu hidrolizirati pektine do tačke kad pektini gube
sposobnost formiranja gel stanja. Ovi enzimi su poznati kao pektin metil
esteraze. Materijal kao što je sok od rajčice ili pasta od rajčice sadrži obje
komponente pektin i pektin metil esterazu. Kod svježe pripremljenog soka od
175
rajčice ili paste od rajčice originalni viskozitet postepeno opada zbog djelovanja
pektin metil esteraze na pektinski gel. Ova pojava se može prevenirati ako
proizvode od rajčice brzo zagrijavamo do temperature 82 °C (180 °F) pri čemu
će se deaktivirati pektin metil esteraza unutar dezintegrirane stanice prije nego
se stvori mogućnost hidrolize pektina. Ovaj tretman čest je u praksi i poznat u
proizvodnji soka od rajčice. To je tzv. "hot-break" proces i doprinosi visokoj
razini viskoznosti.
U suprotnom, kad se pojavljuje potreba za niskom viskoznošću proizvoda
onda se ne koristi zagrijavanje i enzimska aktivnost je neophodna. To je "cold-
break" proces. Nakon dovoljnog pada viskoziteta i dostizanja željenih
svojstava proizvoda može se primijeniti toplinski tretman, kao što je
konzerviranje i zaštita za dugoročno skladištenje.
Također se često javlja potreba za očvršćavanjem teksture proizvoda od
voća i povrća, posebno ako proizvod omekšava za vrijeme prerade. U tom
slučaju je potrebno dovesti do reakcije između rastvorenih pektinskih supstanci
i Ca-iona koji formiraju kalcijeve pektate. Oni su u vodi netopivi i u biljnom tkivu
voća i povrća povećavaju strukturalnu tvrdoću i ukočenost plodova. Zbog toga
je česta pojava korištenja u komercijalnoj praksi malih količina kalcijevih soli u
rajčicu, jabuke i drugo voće i povrće prije konzerviranja i smrzavanja.
Važna teksturalna svojstva voću i povrću daje sastav i sadržaj hidrokoloida,
hidrofilnih polimera koji općenito u kemijskom pogledu sadrže veći broj
hidroksilnih grupa i mogu biti polielektroliti. Koloidi kontroliraju funkcionalna
svojstva. Jedno od najvažnijih svojstava je viskozitet (uključujući tečljivost i
stupanj želiranja).
Voće i povrće kao i njihove prerađevine su vrlo kompleksne materije.
Proizvodi na bazi voća i povrća mogu mijenjati teksturalne atribute, posebno
ako im se dodaju supstance – aditivi koji mijenjaju konzistenciju i strukturu
hidrokoloida, kao što su: arabinoksilan, karagenan,
karboksimetilceluloza, celuloza, želatin, b -glukan , guar guma, pektin,
škrob, ksantan guma, itd.
176
Paradjaz - promjena teksture tokom zrenja
Uticaja fizioloških-biokemijskih i mikrobiloških procesa. Sva tri
procesa u pogledu promjene teksture voća, povrća i njihovih preradjevina su
jako izrazena, a pod uticajem vanjskih i unutranjih faktora.
Kod svjezeg voca i povrca smo vidjeli uticaj bakterija, kvasaca, plijesni na
kvarenje voa i povrća a time i na promjenu teksture. Naprimjer uticaj-
kontaminacija mucorom uzrokuje gubitak teksture kod jabuka i krusaka.
Kontaminacija mucorom uzrokuje gubitak teksture kod jabuka i krusaka
177
Kod svježeg voća usljed mikrobioloških procesa dolazi do promjena tvrdoće
ploda tako da se mjerenjem tvrdoće i drugih parametara pomoću analizatora
teksture može utvrditi teksturalni status.
Anlizatori teksture u voću i povrću
Isto tako pod uticajem kiseonika i enzima dolazi do promjena u svjezem voću
i povrću kao što je enzimsko posmedjivanje, ili tokom prerade nastaje
dezintegracija tkiva živog sistema voća i povća i time gubitak teksturalnih
obilježja.
U tehnologiji poslije berbe voća i povrća tekstura može biti značajan
pokazatelj tehnološke zrelosti kao naprimjer kod nezrelog voća i povrća:
mahune i krastvci, zeleni paradjz ili kod zrelog kako što je paprika, crveni
paradjaz i lubenica.
Definicija teksture prema BS 5098
Tekstura je osobina hrane nastala iz kombinacije fizičkih svojstava i
svojstava koji se opažaju čulima dodira (uključujući kinesteziju i osjećaj u
ustima), kao i čulima vida i sluha ( BS 5098).
Kinestetski utisci pripadaju teksturi i oni principijelno sačinjavaju slijedeće
utiske:
▪ Taktilni, utisci stvoreni dodirom, posebno vrhovima prstiju i jezikom
(glatko, hrapavo, itd.).
178
▪ Kinestetski – nastaje prilikom žvakanja ili lomljenja uzorka rukama
(hrskavo, kašasto).
▪ Temperaturni utisak – osjećaj topline ili hladnoće.
▪ Kemistetski utisak koji nastaje kemijsko-fiziološkim nadražajima.
Postoje dvije komponente senzorske percepcije teksture:
▪ Fizička struktura (čulo vida i dodira i ostala čula).
▪ Osjećaj koji hrana daje u ustima (mekoća, tvrdoća, lakoća gutanja,
žvakanja i sl).
Tekstura – sva mehanička, geometrijska i svojstva površine proizvoda koja se
opažaju pomoću mehaničkih receptora, receptora dodira i tamo gdje to
odgovara, čulima vida i sluha.
Mehanička svojstva su ona koja se odnose na reakciju proizvoda na
naprezanje.
Atributi teksture
Atributi opisuju teksturalna svojstva voća i povrća. Opis može biti egzaktni
pokazatelj dobiven mjerenjem ili opis riječima na osnovu senzorske anlize.
Atributi teksture dijele se na pet osnovnih karakteristika:
▪ tvrdoća,
▪ kohezivnost,
▪ viskoznost,
▪ elastičnost i
▪ adhezivnost.
Tvrdoća je mehaničko svojstvo teksture koje se odnosi na silu koja je
potrebna da dođe do deformacije proizvoda ili prodiranja u proizvod. U ustima
se opaža pritiskom proizvoda zubima (čvrsto) ili između jezika i nepca (polu-
čvrsto).
179
Odredjivanje stupnaj tvrdoće paradjza suladno dobroj praksi, uredjaj za
odredjivanje tvrdoće (a), gradacija tvrdoće (b)
Tvrdoća je, u mnogim slučajevima, vrlo dobar pokazatelj u kakvom je stanju
tekstura ploda, i može se relativno jednostavno mehanički izmjeriti. Tvrdoća se
u nekim slučajevima i vizualno može ocijeniti, na primjer kada je plod uvenuo ili
se smežurao. U praksi se često tvrdoća određuje manualnim pritiskom, ovakav
način je testiranja zahtjeva dobru uvježbanost osobe.
Penetrometar je uređaj sa kojim se mjeri tvrdoća plodova. Penetrometri
mjere ukupnu silu potrebnu za probijanje uzorka, (voća ili povrća), pomoću
standardne diametarske sonde. Tvrdoća se mjeri i pomoću tenderometra te
vibracioni testova.
Vibracioni testovi se baziraju na mjerenju karakteristike zvuka pomoću
mikrofona ili piezoelektičnih senzora koja prolazi kroz tkivo ploda. Ovom
zvučnom metodom se relativno lako može precizno odrediti tvrdoća tkiva bez
da se ošteti plod
Kohezivnost je mehaničko svojstvo teksture koje se odnosi na stupanj do
kojeg proizvod može biti deformiran prije nego što se prelomi. Kohezivnost
obuhvata osobine lomljivost, žvakljivost i gumoznost. Lomljivost je mehaničko
svojstvo teksture koje se odnosi na kohezivnost i silu koja je potrebna da se
proizvod usitni u mrvice ili komade. Ocjenjuje se naglim pritiskanjem proizvoda
prednjim zubima ili prstima. Žvakljivost je mehaničko svojstvo teksture koje se
odnosi na kohezivnost i vrijeme ili broj žvakova koji su potrebni da se sažvaće
čvrst proizvod do oblika spremnog za gutanje. Gumoznost je mehaničko
svojstvo koje se odnosi na kohezivnost mekog proizvoda. U ustima predstavlja
napor koji je potreban za razlaganje proizvoda do stupnja spremnog za gutanje.
rb Stupanj tvrdoće paradjza
Gubitak soka
1 Vrlo tvrd 0 do 2 %2 Tvrd 2 do 5 %3 Srednje tvrd 5 do 8 %4 Srednje mekan 5 do 8 %5 mekan 8 do 10 %6 Vrlo mekan više od 10
%
180
Viskoznost je mehaničko svojstvo teksture koje se odnosi na otpor
protjecanju. Predstavlja silu koja je potrebna da se tečnost iz kašike prelije
preko jezika ili da se raširi preko supstrata.
Elastičnost je mehaničko svojstvo teksture koje se odnosi na brzinu
vraćanja poslije primjene sile deformacije i stupanj do kojega se deformirani
proizvod vraća u stanje prije deformiranja nakon uklanjanja sile deformacije.
Adhezivnost je mehaničko svojstvo teksture koje se odnosi na silu koja je
potrebna da se ukloni materijal koji prijanja za usta ili supstrat.Geometrijska
svojstva su atributi teksture. Geometrijska svojstva su ona koja se odnose na
veličinu, oblik i raspored čestica u proizvodu.Svojstva površine su povezana sa
osjećajima koji se stvaraju uslijed vlažnosti i/ili sadržaja masti. Mogu biti
povezana sa načinom na koji se ovi sastojci oslobađaju u ustima. Na osnovu
opisa sastavlja se skala gradacije kvalitativnih svojstava.
Većina atributa teksture može se mjeriti jer su to uglavnom fizičke
veličine.Najjednostavniji načini mjerenja su uporedba sa standardiziranim
etalonima. Danas se koriste i instrumenti za mjerenje teksture proizvoda.U
okviru senzorskih atributa tekstura se može promatrati po parametrima kao što
je konzistencije (kruta, semikruta, meka, tečna, itd.) i forma proizvoda
(veličina, oblik, itd.) i po osnovu čula sluha (hrskavost, itd. ).
181
Kompozicija okusa kod paradajza i fakori koji učestvuju u njenom formiranju
Konzistencija i tekstura. Često se pod konzistencijom podrazumijeva
mogućnost održanja kompaktnosti, cjelovitosti i karakterističnog izgleda
proizvoda. Konzistencija je atribut usko povezan sa viskozitetom i stanjem
tvari. Tako se može postaviti određena gradacija koja grupira atribute teksture
po kriterijima stanja konzistencije za:
▪ homogene tekućine,
▪ heterogene tekućine i semikrute tvari
▪ krute, semikrute i polukrute tvari.
Homogene tekućine. Važan atribut je viskozitet a karakterističan je za
homogene, Njutnovske tekućine. Odnosi se na stupanj tečenja tekućine pod
utjecajem neke sile, kao što je gravitacija. Može se tačno mjeriti i varira od
niskog (približno oko l cP (centi poise) za vodu, do 1000 cP za proizvode tipa
182
visoki sadzaj kiselina
visoki sadzajšećera
niskisadzajšećera
niski sadzaj
kiselina
JAKO AROMATIČANSLADAK
NEUTRALAN KISEO
želea). Viskozitet je karakteristično reološko svojstvo i mjera unutrašnjeg trenja
molekula. U prehrambenoj tehnologiji viskozitet ima vrlo važnu ulogu upravo
zbog prolaska na liniji punjenja, kod miješanja, itd. Za povećanje viskoziteta u
prehrambenoj tehnologiji koriste se pektini, polisaharidne gume, sredstva za
želiranje i ugušćivači. Kad počnu bubriti već u malim koncentracijama (0.1-
1.0%) izazivaju porast viskoziteta. Kombiniranjem polisaharidnih guma i drugih
sredstava za želiranje, učinci u stvaranju viskoziteta mogu se pojačati.
Viskozitet se mjeri gustoćom čestica po jedinici volumena, odnosno
viskozimetrom.
Heterogene tekućine i semikrute tvari. Stupanj i način izražavanja
konzistencije i sočnosti heterogenih tekućina i semikrutih tvari vrlo se razlikuju
u pojedinim proizvodima. Za ocjenjivanje konzistencije (mekoće) namirnica
najširu primjenu ima metoda žvakanja, što znači da se konzistencija utvrđuje u
ustima. Pri tome se ocjenjuje, odnosno ovo svojstvo obuhvata slijedeće
kvalitete: žilavost,elastičnost, tvrdoća, mekanost i nježnost proizvoda.
Relevantne su tri impresije.
▪ lakoća kojom zubi prodiru u namirnicu
▪ lakoća kojom se proizvod tokom žvakanja razdvaja u manje dijelove
▪ količina ostatka pri kraju žvakanja u odnosu na uzeti zalogaj.
Ove impresije daju sud o kvaliteti proizvoda i na osnovu njih se proizvod
ocjenjuje kao vrlo tvrd,tvrd,osrednje tvrd, malo tvrd, mek i vrlo mek( Pogledati
sliku sa tebelom za paradajz).Ovo je povezano sa utisakom o sočnosti također
se stječe tokom žvakanja, a čine ga dvije impresije:
▪ na početku žvakanja dojam o sočnosti daje količina ispuštenog soka
▪ produženi osjećaj sočnosti i poslije završenog žvakanja.
Produženi osjećaj sočnosti posljedica je djelovanja nekih sokova u pojedinim
proizvodima. Ti sokovi potiču lučenje pljuvačke s kojom se sadržaj miješa u
skliski zalogaj, bolus. Na impresiju o sočnosti značajan utjecaj može imati
sadržaj masti u proizvodu. Ukupna impresija o sočnosti nekog proizvoda zavisi
od sadržaja ali i sastava soka u tom proizvodu (bitna su njegova nadražajna
svojstva), kao i brzine kojom se taj sok tokom žvakanja oslobađa. Osim u
ustima, većina ovih svojstva mogu se ocjenjivati i pipanjem.
183
Krute, semikrute i polukrute tvari. Tekstura krutih, semikrutih i
polukrutih tvari može se definirati kao senzorska manifestacija strukture ili
unutarnjeg sastava produkta. Tekstura se izražava kao mehaničko svojstvo:
tvrdoća, čvrstoća, adhezija (kako se lijepi), kohezija.
U ovom smislu tekstura može biti promatrana kao reakcija na pritiskivanje
proizvoda i ta se pojava može mjeriti penetrometrom. U tom okviru mogu se
promatrati i druga svojstva kao što su:
▪ adhezivnost,
▪ kohezivnost,
▪ gumivost,
▪ gipkost,
▪ elastičnost,
▪ viskozitet.
Također se mogu promatrati kao taktilna svojstva proizvoda. Tu se mogu
mjeriti geometrija (čestica, kristala, flekica) ili karakteristike sadržaja vlage
(vlažljivost, uljivost, vodenost, suhoća). Taktilni pristup podrazumijeva
korištenje taktilnih nerava na površini: kože, ruku, usana i jezika. Opipna
svojstva su: suhoća, vlažnost, stupanj masnoće ili geometrijske čestice.
Ponekad se u okviru ovih svojstava izdvaja buka koja se proizvodi tokom
žvakanja. Buka je malo, ali ne nebitno senzorsko svojstvo proizvoda.
Uobičajeno je mjeriti visinu, jačinu i stalnost zvuka. Visina i jačina zvuka
pridonose sveopćoj senzorskoj impresiji. Razlike u visini zvuka nekih hrskavih
proizvoda (čips) daju senzorsku informaciju koju koristimo u procjeni svježine ili
ustajalosti proizvoda. Ocjena dodira, opipa dijeli se u osjet dodira kožom i osjet
pritiskom. U koži na površini se nalaze živci odgovorni za senzaciju:
opipa,pritiska, toplog i hladnog.
Optička svojstva. Ova svojstva se zasnivaju na osjetu vida, a uključuju ona
svojstva koja se mogu vizualno ispitati. Opći indikator skupine je izgled. Svaki
trgovac zna da je izgled često jedina karakteristika na kojoj se može bazirati
odluka da li nešto kupiti i konzumirati ili ne (poticajna pogreška). Opće
karakteristike izgleda su veličina, oblik, tekstura površine, bistrina i boja. Na
osnovu bistrine proizvod se može opisati kao
▪ maglovit,
184
▪ proziran ili neproziran,
▪ prisutnost ili odsutnost čestica vidljivih veličina.
Kod nekih pića bitan je stupanj pjenušanja koje se primjećuje tokom lijevanja.
Stupanj pjenušanje ocjenjuje se kao: ne pjenuša se (negazirana pića), lagano
(voćni napici),umjereno (pivo, sok od jabuka), visoko (gazirana pića,
šampanjac).
Za veličinu i oblik bitni su duljina, debljina, širina, veličina čestica,
geometrijski oblik (kvadratičan, kružni), raspodjela komadića npr. povrća
unutar neke salame. Veličina i oblik služe kao indikator defekata.
Tekstura površine: bitno je da li je površina mlohava, da li je sjajna, hrapava
ili glatka, mokra ili suha, meka ili tvrda, namreškana ili glatka.
Boja je fenomen koji uključuje i fizičke i psihološke komponente. Ocjena boje
često je važna zato što je kvarenje hrane povezano s promjenom boje.
Odredjivanje boje kod paradajza mjerenjem pomoću kolorimetra
185
Različita teksturalna svojstva paradjza i paprika (sorte i stupanj zrelosti)
Rimski paradajz skala utjecaja sunca na stupanj zrelosti
OCJENA SENZORSKIH SVOJSTAVA VOĆA I POVRĆA I NJIHOVIH
PRERAĐEVINA
Senzorska analiza predstavlja mjerenje i vrednovanje svojstava namirnica sa
jednim ili više čula čovjeka. Senzorska kontrola obuhvata:
186
▪ planiranje i pripremu,
▪ izvođenje ocjenivanja svojstava proizvoda pomoću čula, te njihov opis i
ocjena pod standardiziranim uvjetima,
▪ vrednovanje i
▪ statistička obrada podataka.
Kada se senzorskoj priključi i analitička kontrola dobiva se kvalitet
(upotrebna vrijednost) određenog proizvoda.
Senzorske analize su sve više u primjeni jer ne traže skupe hemikalije, a
ljdski organi su kvalitetna mjerna osjetila za promjene svojstava voća i povrća,
kao i proizvoda od voća i povrća.
U budućnosti se očekuje da će se ove metode razvijati a pogotovu
istovremena primjena senzorskih analiza sa modernim instrumentalnim
metodama. Senzorska analiza je osnova u projektovanju novog proizvoda i
važan je segment u definiranju marketingmix-a.
Na kraju, važno je napomenuti da svaki student prehrambene tehnologije
treba posjedovati određeni minimum senzorske osjetljivosti, jer oko 60%
zahtjeva za kvalitet namirnice vezan je za senzorska svojstva.
Senzorska analiza se koristi iz razloga ocjene proizvoda radi prihvatljivosti od
strane kupaca, ili da se zamisli kakav bi proizvod trebao da bude da bi na
osnovu te zamisli mogao da se projektuje proces proizvodnje (Novel food).
Senzorski stručnjak treba da formuliše svrhu i ciljeve senzorske analize kao
početni korak koji odražava trenutni poslovni plan fabrike kao i ukupne
senzorske potrebe. Cilj i svrha senzorske procjene su da:
- pruži kvalitetne informacije o senzorskoj procjeni svih proizvoda fabrike i
konkurencije
- osigurava pomoć ostalih radnika poduzeća (sugerira svima, u svakoj fazi
proizvodnje i skladištenja, da obrate pozornost na senzorska svojstva)
- osigurava da niti jedan proizvod ne propadne zbog senzorskih svojstava
- daje korisne informacije te preporuke o senzorskoj preocjeni proizvoda na
vrijeme
- razvija metode i postupke za uspoređivanje senzorskih informacija za
korištenje u istraživanju proizvoda, nadzoru i osiguravanju kvaliteta
187
- održava skup (pool) osoba, subjekata kvalifikovanih da sudjeluju u širokom
opsegu testova
- razvija metode koje su jednostavne za pojedine proizvode i metode od opće
upotrebe.
Na osnovu ovih mogućnosti senzorske procjene, senzorski stručnjak treba da
i svrhu koji su primjereni i ostvarivi u određenom vremenskom periodu. Ako cilj
i svrha nisu definisani to će umanjiti učinkovitost senzorske procjene i pokopati
njeno nezavisno djelovanje unutar preduzeća. S druge strane cilj i svrha ne
jamče uspjeh nego uspješan program.
Postavljanje kriterijuma. Kriterij za ocjenu senzorskih svojstava
postavljaju se na osnovu atributa koji se mogu ocjenjivati npr. atributi kod
marmelade:
- Boja, zavisno od vrste upotrijebljenog voća. Može se ocjenjivati na osnovu
iskustva ocjenjivača.
- Okus, treba da je karakterističan na vrsu voća od kojeg potiče. Ne smije se
osjećati okus na karamel ili zagorjelost.
- Mirs, isto kao i za okus.
- Izgled, karakteristične koegzistencije bez izdvajanja vode na površini
(sinereza).
188