BROMATOLOGIJA _ 2. predavanje

Teme za seminarske radove 1.

HPLC u analitici hrane

2.

Gasna hromatografija u analitici hrane

3.

Imunohemijske metode u analitici hrane

4.

HACCP sistem u osiguranju kvaliteta hrane

5.

Esencijalne masne kiseline u prehrani i uticaj na zdravlje

6.

Gojaznost i posljedice na zdravlje

7.

Redukcione dijete – tipovi, efikasnost i sigurnost

8.

Glikemijski indeks i glikemijsko opterećenje

9.

Alergeni iz hrane

MASTI (LIPIDI) 

Lipidos (grč.) = mastan



Masti (lipidi) su heterogena grupa jedinjenja različite strukture, nerastvorljivih u vodi, a rastvorljivih u organskim rastvaračima.



Ulja (tečna na sobnoj temperaturi) i masti (čvrste na sobnoj temperaturi).

Uloge masti 1. Energetska (rezervna energija – 39 kJ/g)

2. Izvori esencijalnih masnih kiselina (neophodnih za sintezu eikozanoida) i nosioci liposolubilnih vitamina (A, D, E i K) i provitamina (karoteni) 3. Gradivna (ćelijske membrane i protoplazma – sloţeni lipidi) 4. Prenos ćelijskih signala 5. Utiču na fizičke i organoleptičke osobine hrane (emulgatori)

Izvor

Sadrţaj masti (%)

Maslac, margarin, loj

80 - 99

Koštuničavo voće

20 – 50

Biljke uljarice (suncokret, maslina, soja)

15 – 50

Meso

11 – 45

Ribe

1 – 25

Jaja

12

Mlijeko

3.5 – 4

Ţitarice

2–4

Voće, povrće

0.1 – 1



Vidljive i skrivene masti

Određivanje sadrţaja masti 1.

Ekstrakcija masti sa neodređenom količinom rastvarača (Soxhlet ekstrakcija)

Princip: Mast se iz uzorka ekstrahuje organskim rastvaračem (eter, petroleter, hloroform), koji se ukloni destilacijom, a dobiveni ekstrakt se suši i mjeri. Postupak:  sušenje homogeniziranog uzorka (105oC, 1-2 sata)  sušenje tikvice, vaganje (m1)  ekstrakcija (3-6 sati)  sušenje tikvice sa ekstrahovanom masti, vaganje (m2) sadrţaj masti (%) 

m2  m1 100 m uz

2. Ekstrakcija masti sa određenom količinom rastvarača (metoda po Grossfeldu) Princip: ekstrakcija kuhanjem 5-10 minuta sa poznatim volumenom organskog rastvarača (trihloretilen) u tikvici koja je spojena sa hladilom. Postupak: 

kuhanje (mućkanje) uzorka 5-10 minuta sa 100 mL rastvarača



hlaĎenje, razdvajanje slojeva u lijevku za odvajanje



filtriranje donjeg sloja



otparavanje rastvarača iz alikvota filtrata (25 mL)



sušenje masti Sadržaj masti (%) 

100 100  (m 2  m1 )  m uz 25  (m 2  m1 ) ρ

3. Određivanje masti po Weibull-Stoldtu Princip: Uzorak se prethodno razara kuhanjem sa rastvorom hloridne kiseline, pri čemu dolazi do hidrolize proteina i škroba. Nakon toga izdvojena mast se profiltrira i ekstrahuje u Soxhlet-ovom aparatu. Postupak: 

zagrijavanje uzorka sa HCl u osušenoj čaši



razrjeĎivanje vodom, filtriranje



sušenje filter-papira



ekstrakcija masti sa filter papira po Soxhletu

4. Acidobutirometrijska metoda određivanja masti po Gerberu Princip: OdreĎeni volumen (11 mL) mlijeka se u butirometru razara dodatkom konc. H2SO4 te se sadrţaj izdvojene masti direktno očita na skali butirometra. Postupak: 

razaranje uzorka kiselinom



centrifugiranje (odvajanje slojeva)



temperiranje



očitavanje sadrţaja masti

Klasifikacija lipida po Bloaru: Prosti lipidi (C, H, O)

Sloţeni lipidi (C, H, O + N, S, P)

Supstance lipidnog karaktera



Triacilgliceroli



Glicerofosfolipidi



Masne kiseline



Voskovi



Sfingolipidi



Mono i diacilgliceroli



Glikolipidi



Alkoholi



Lipoproteini

Esteri vitamina A, D, oksikarotenoida 

Masne kiseline  

R-COOH (4-30 C atoma) Obično alifatske, ravnolančane, sa parnim brojem C atoma zasićene COOH

nezasićene

COOH

Zasićene masne kiseline (CnH2n+1COOH) Oznaka

Trivijalno ime

Sistematsko ime

Formula

4:0

Buterna

Butanska

C3H7COOH

6:0

Kapronska

Heksanska

C5H11COOH

8:0

Kaprilna

Oktanska

C7H15COOH

10:0

Kaprinska

Dekanska

C9H19COOH

12:0

Laurinska

Dodekanska

C11H23COOH

14:0

Miristinska

Tetradekanska

C13H27COOH

16:0

Palmitinska

Heksadekanska

C15H31COOH

18:0

Stearinska

Oktadekanska

C17H35COOH

20:0

Arahinska

Eikozanska

C19H39COOH

22:0

Behenska

Dokozanska

C21H43COOH

24:0

Lignocerinska

Tetrakozanska

C23H47COOH

Mononezasićene masne kiseline (MUFA) - oleinski niz (CnH2n-1COOH) Oznaka

Trivijalno ime

Sistematsko ime

Formula

12:1 (n-7)

Lauroleinska

5-dodecenska

CH3(CH2)5CH=CH(CH2)3COOH

14:1 (n-9)

Miristoleinska

5-tetradecenska

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)3COOH

16:1 (n-7)

Palmitoleinska 9-heksadecenska

CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH

18:1 (n-12) Petrozelinska

6-oktadecenska

CH3(CH2)10CH=CH(CH2)4COOH

18:1 (n-9)

Oleinska

9-oktadecenska

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH

18:1 (n-7)

Vakcenska

11-oktadecenska

CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9COOH

20:1 (n-11)

Gadoleinska

9-eikozenska

CH3(CH2)9CH=CH(CH2)7COOH

22:1 (n-11)

Cetoleinska

11-dokozenska

CH3(CH2)9CH=CH(CH2)9COOH

22:1 (n-9)

Eruka

13-dokozenska

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH

Nomenklatura H H H H H H H H

H H H H H H H O

H-C--C--C--C--C--C--C--C--C=C--C--C--C--C--C--C--C--C-OH

H H H H H H H H H H H H H H H H H

omega kraj

delta kraj jedna dvostruka veza

Δ-9 oktadecenska kiselina ω-9 (ili n-9) oktadecenska kiselina

Polinezasićene masne kiseline (PUFA) 

linolni niz (CnH2n-3COOH)

18:2 n-6, linolna kiselina (9,12 – oktadekadienska kiselina) CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH 

linolenski niz (CnH2n-5COOH)

18:3 α-linolenska kiselina (9,12,15 – oktadekatrienska kiselina) 15

12

9

1

CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH n-3 18:3- hiragonska kiselina (6,10,14-heksadekatrienska) 14

10

6

1

CH3-CH=CH-(CH2)2-CH=CH-(CH2)2-CH=CH-(CH2)4-COOH n-3



tetraenski niz (CnH2n-7COOH)

20:4 n-6, arahidonska kiselina (5,8,11,14- eikozatetraenska kiselina) CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)3-COOH



pentaenski niz (CnH2n-9COOH)

22:5 eikozapentaenska kiselina (7,10,13,16,19 – dokozapentaenska kiselina) COOH



heksaenski niz (CnH2n-11COOH)

24:6 nizinska kiselina (4,8,12,15,18,21 – tetrakozaheksaenska kiselina) COOH

Esencijalne masne kiseline 

“vitamin F” (George & Mildred Burr, 1929)



Linolna kiselina (C 18:2, n-6)



α-linolenska kiselina (C 18:3, n-3)



Arahidonska kiselina (C 20:4, n-6)



Eikozapentaenska (C 20:5, n-3)



Dokozaheksaenska (C 22:6, n-3)

PROBAVA I APSORPCIJA MASTI

METABOLIZAM MASTI

Miller M et al. Circulation 2011;123:2292-2333



Sumarni prikaz ß-oksidacije masnih kiselina :

CH3-(CH2)n-CO-S-CoA + FAD + NAD + CoA-SH CH3-(CH2)n-2-CO-S-CoA + FADH2 + NADH + H+ + CH3-CO-S-CoA

Lynenova spirala

stearil-CoA C18

acetil-CoA

4H palmitil-CoA C16

CoA-SH 4H acetil-CoA miristil-CoA C14 CoA-SH 4H acetil-CoA lauril-CoA C12 CoA-SH 4H acetil-CoA

kapril-CoA C10

CoA-SH 4H acetil-CoA kaprilil-CoA C8 CoA-SH 4H acetil-CoA kaproil-CoA C6 CoA-SH 4H acetil-CoA

butiril-CoA C4

CoA-SH 4H acetil-CoA CoA-SH

acetil-CoA C2

8 FAD 8 FADH2 8 NAD+ 8 NADH2



Energetski bilans ß-oksidacije masnih kiselina

1. Svaki zavoj Lynenove spirale (2 C atoma) ß-oksidacijom masne kiseline daje redukcione ekvivalente: FADH2

2 ATP

NADH + H+ ukupno

3 ATP 5 ATP

2. Oksidacijom izdvojenog acetil-koenzima A u Krebsovom ciklusu formira se još 12 ATP



Primjer: Ukupan energetski bilans oksidacije stearinske kiseline (18:0, M=284.4): 8(2C) x 5 ATP =

40 ATP

9 acetil CoA x 12 ATP = 108 ATP 148 ATP 148 ATP - 1 ATP (za aktivaciju masne kiseline) = 147 ATP 1 ATP ~ 30.5 KJ => 147 ATP ~ 4483.5 KJ/mol odnosno 4483 KJ/mol : 284 g/mol = 15.8 KJ/g

(masti 39 KJ/g!)

15.8 / 39 ≈ 40% (energija deponovana kao ATP) + 60% (energija osloboĎena u vidu tiplote)

Preporuke za unos masti

WHO, 2003 Ukupne masti: 15-30% DEP

EFSA, 2010 Ukupne masti: 20-30% DEP

SFA < 10% DEP; TFA < 1% DEP SFA i trans-FA PUFA 6-10% DEP

LA: AI 4% DEP

n-6 PUFA 5-8% DEP

ALA: AI 0.5% DEP

n-3 PUFA 1-2% DEP

EPA + DHA: AI 250 mg/dan

Holesterol < 300 mg/dan

UTICAJ TERMIČKE OBRADE NA MASTI (1) 

Oksidacija, polimerizacija 

degradacioni produkti: slobodne MK, hidro-peroksidi, polimerizirani TG



promjene: porast viskoznosti ulja, tamnjenje, razvijanje ranciditeta (ranketljivosti)





toksičnost

cis-trans izomerija 

viša tačka topljenja



smanjenje biološke vrijednosti esencijalnih masnih kiselina



toksičnost

UGLJIKOHIDRATI 

Bruto hemijska formula većine UH: CnH2nOn ili Cn(H2O)n





Ugljikohidrati drugačije bruto formule: dezoksi šećeri, amino šećeri, tio šećeri spojevi iste bruto formule koji nisu ugljikohidrati: formaldehid, sirćetna i mliječna kiselina i njihovi anhidridi i dr.



Hemijski: aldehidni ili ketonski derivati polihidroksilnih alkohola i njihovi kondenzacioni proizvodi

UGLJIKOHIDRATI PROSTI

SLOŢENI

MONOSAHARIDI

DISAHARIDI OLIGOSAHARIDI POLISAHARIDI

Prikazivanje konfiguracije Fisher-ovim projekcionim formulama:

O C

O C

H

H

C

OH

HO

C

H

C

H

O C

H

O H

C C

O

HO

C

H

H

H

C

OH

HO

C

H

H

HO

C

H

HO

C

H

OH

HO

C

H

H

C

OH

H

C

OH

C * OH

H

H

C * OH

H

*C

OH

CH2OH D-glukoza

C * OH CH2OH

CH2OH

D-galaktoza

D-manoza

CH2OH

D-fruktoza D-fruktoza

Ciklična struktura monosaharida CH2CH CH O CH CH-

CH2 O ili

CH

CH CH CH

CHCH O CH CH-

H

O

C H-C-OH H0-C-H H-C-OH H-C-OH CH2OH D-glukoza

+H2O

OH C-OH H-C-OH H0-C-H H-C-OH H-C-OH CH2OH

CH

ili

CH

CH CH

Struktura furana

Struktura pirana

H

O

H

-H20

OH

C H-C-OH H0-C-H O H-C-OH H-C CH2OH poluacetalni oblik









Pri ciklizaciji nastaje nov hiralni centar na prvom C atomu kod aldoza ili na drugom C atomu kod ketoza.

a-oblik - OH grupa je: •

sa desne strane (Fisher-ove formule)

•

ispod ravni prstena (Hawort-ove formule)

b-oblik - OH grupa je: •

sa leve strane (Fisher-ove formule)

•

iznad ravni prstena (Hawort-ove formule)

a- i b- oblici su anomeri (optički izomeri), a ne enantiomeri

CH2OH HC C HO C H

CH2OH

OH HC

HC C

C OH

HO C

OH

H

a - D- α-D-glukopiranoza gl uk opi r a noz a

CH2OH HC C HO C H

O OH HC CH OH

β-D-glukopiranoza b - Dgl uk opi r a noz a

OH O HC C OH

aa ccii kkaciklični ll i č~ n ii aldehidni a l d e h i doblik ni obl i k

Vaţniji disaharidi

Struktura škroba Škrob

Amiloza

Amilopektin CH2OH

CH2OH

CH2OH

CH2OH

O H

O H

H

OH

CH2OH O H

OH

OH

neredukujući kraj

O OH

O O

O

O

O

O

O

O O O

O O

O O

O

O O

O

O

OH

O OH

CH2OH

OH r e duk uj u} i k r a j

redukujući kraj

O H

CH2

O H

H

CH2OH O H

OH O

OH

O OH

O H

H

OH O OH

O OH

O

O

O

OH

OH

a 1-4 glikozidne veze u molekulu amiloze

O

H

OH

OH

O

OH ne r e duk uj u} i k r a j

O H

H

O H

H

OH

O

OH

CH2OH

a 1-6 granjanje u molekuli amilopektina ravnolančani dio α 1-4 glikozidna veza

grananje α 1-6 glikozidna veza

Struktura celuloze CH2OH

CH2OH

O

OH

O

H

OH

O

H

OH

O

H OH

CH2OH

H

CH2OH

O

O OH

H

OH

O

OH

H

OH

OH celuloza

H OH

Uloge ugljikohidrata 

Energetska (17 kJ/g; 8 kJ/g za fermentaciju u debelom crijevu)



Motilitet crijeva, mikroflora kolona



Kontrola glikemije i metabolizma inzulina



Glikozilacija proteina



Metabolizam masti



Dehidroksilacija ţučnih kiselina



Fermentacija (proizvodnja vodika/metana, SCFA, kontrola funkcije epitelnih stanica kolona)



Komponente nukleinskih kiselina i vitamina (riboflavin)



Odrţavaju normalno funkcionisanje nerava i mišića

Preporuke za unos UH WHO, 2003

Ukupni UH: 55-75% DEP

EFSA, 2010

Ukupni UH: 45-65% DEP

Šećeri < 10% DEP Vlakna >25 g/dan

Vlakna AI 25 g/dan Izbjegavati namirnice (posebno napitke) sa dodatim šećerima.

• Minimalno 50 – 100 g/dan UH (prevenira ketozu). • 130 g/dan UH podmiruje potrebe mozga za glukozom.

Određivanje UH Metode zasnovane na redukcionim osobinama šećera:

1. 

Neselektivne redukcione metode, i



Selektivne redukcione metode,

2.

Polarimetrijske metode,

3.

Spektrofotometrijske metode,

4.

Hromatografske metode,

5.

Biohemijske metode:

6.



Mikrobiološke metode, i



Enzimatske metode.

Gravimetrijske

1.

a) Metoda po Fehlingu CuSO 4  2 NaOH  Cu(OH) 2  Na 2SO 4

Cu (OH ) 2 

COOK

COOK

CHOH

CHO



Cu  H 2 O

CHOH

CHO

COONa

COONa

Postupak EKSTRAKCIJA TOPLOM VODOM (OSNOVNI FILTRAT) BISTRENJE I OBEZBOJAVANJE (FILTRAT A)

ZAGRIJAVANJE S KONC. HCl

ZAGRIJAVANJE S FEHLINGOVIM REAGENSIMA FILTRIRANJE Cu2O (GUČ FILTER) ODREĐIVANJE Cu ILI Cu2O (GRAVIMETRIJSKI ILI PERMANGANOMETRIJSKI)

OdreĎivanje Cu2O permanganometrijski

m Cu (mg)  V  6,357  F

V – volumen kalijum-permanganata utrošenog za titraciju F – faktor za korekciju koncentracije kalijum-permanganat 1 ml 0,02 mol/l kalijum-permanganata ekvivalentan je sa 6,357 mg Cu (7,157 mg Cu2O).

Primjer: U svrhu odreĎivanja šećera 10 g homogeniziranog uzorka marmelade je razblaţeno s 50 mL tople vode i zagrijavao na vodenom kupatilu 15 minuta. Smjesa je zatim kvantitativno prenesena u normalni sud od 100 mL i nakon hlaĎenja dopunjena vodom do markice. Sadrţaj je profiltriran, te je 20 mL filtrata preneseno u novi normali sud od 100 mL, dodato 1.5 ml rastvora olovo-acetata i 2 ml rastvora natrij-sulfata. Normalni sud je dopunjen vodom do marke i sadrţaj profiltriran. Za dalje odreĎivanje je uzeto 25 ml ovog filtrata koji je zagrijavan sa 25 ml Fehling I, 25 ml Fehling II reagensa i 25 ml destilovane vode tako da ključa tačno 2 minuta. Sadrţaj je zatim profiltriran preko guč lijevka, a dobiveni talog Cu2O je nakon temeljitog ispiranja s 300 mL vruće vode rastvoren u 50 ml feriamonij sulfata. Za titraciju ovog rastvora je utrošeno 9.2 ml 0.02 mol/l rastvora KMnO4. Iz Fehlenberg-ovih tablica očitati količinu šećera (rubrika «invertni šećer») koja odgovara ovoj količini bakra i izračunati sadrţaj šećera (u procentima) u analiziranom proizvodu.

Izračunavanje količine uzorka u konačnom alikvotu u kojem je odreĎen Cu2O



10 g

100 mL 20 mL

100 mL

10 g 20mL   25mL  0.5 g 100mL 100mL

25 mL

Izračunavanje količine Cu iz utroška KMnO4

 a)

1 mL 0.02 mol/L KMnO4 ---- 6.357 mg Cu 9.2 mL 0.02 mol/L KMnO4 ---- X X = 58.48 mg Cu



Izračunavanje količine Cu iz utroška KMnO4

n (Cu2O) = 1/2 n (FeSO4) = 5/2 n (KMnO4) n (Cu) = 2 n (Cu2O) = 5 n (KMnO4) n (Cu) = 5 (9.2 mL x 0.02 mol/L) = 5 x 0.184 mmol = 0.92 mmol m (Cu) = n x Ar = 0.92 mmol x 63.57 mg/mmol = 58.48 mg



Izračunavanje količine šećera 

očitavanje količine šećera koja odgovara naĎenoj količini Cu 58.48 mg Cu --- 98 mg šećera

Sadrţaj šećera u proizvodu = 0,098 g/0.5 g x 100 = 19%



OdreĎivanje glukoze pomoću alkalnog rastvora joda (selektivna redukciona metoda)

Glukoza (%) 

V1  V2  c  0,09 100 m uz

V1 – volumen (ml) rastvora Na2S2O3 utrošenog za titraciju slijepe probe, V2 - volumen (ml) rastvora Na2S2O3 utrošenog za titraciju probe, c – koncentracija upotrebljenog rastvora Na2S2O3 ,

muz – masa (g) uzorka koja se nalazi u 20 ml filtrata, i 1 ml 1 mol/L mol/L Na2S2O3 odgovara 0.09 g glukoze (ili galaktoze)

2. Polarimetrijske metode 



zasnivaju se na optičkoj aktivnosti šećera (obrtanje ravni polarizirane svjetlosti)

specifična rotacija (rotacija izraţena u stepenima koju izazove 1 g supstance u 1 mL rastvora u cijevi duţine 1 dm) – a  t

D

a  t

D

c



a 100 l c

a 100 l

a  t

D

3. Fotometrijske metode 

Somogyi-Nelson metoda Redukujući šećeri redukuju Cu2+, nastali Cu2O se rastvara u kiselini, a oslobo|eni Cu+ joni redukuju molibdat u molibdensko plavo, čiji se intenzitet obojenja mjeri na 560 nm.



Scott-Melvin metoda Bojena reakcija (plava boja) antrona i hidroksimetil-furfurola nastalog dejstvom kiseline na heksoze mjeri se na 650 nm.



Klein-Weissman metoda Metoda sa hromotropnom i sumpornom kiselinom. Pentoze ne reaguju. Maksimum apsorpcije 570 nm.

4. Hromatografske metode

 





TLC, GLC ili HPLC u zavisnosti od matriksa, često potrebno prethodno ekstrahovanje niskomolekularnih UH (obično u 80% etanolu) HPLC sa amperometrijskim detektorom metoda izbora za odreĎivanje više monosaharida u smjesi Oligo i polisaharidi obično na isti način, nakon prethodne enzimske razgradnje.

5. Biohemijske metode 







Enzimatske metode se zasnivaju na dejstvu specifičnih, visoko pročišćenih enzima Specifične i precizne, relativno manje cijene koštanja

Metode izbora za odreĎivanje jednog odreĎenog UH (npr. glukoze nastale razgradnjom škroba) enzimatsko-gravimetrijske i enzimatsko-hemijske metode se koriste za odreĎivanje vlakana

6. Gravimetrijske metode OdreĎivanje celuloze (“sirovih vlakana”) 

zasniva se na otpornosti celuloze i njenih pratiova (hemiceluloza, lignin) na dejstvo jakih kislina. Nakon obrade uzorka kiselinama sirova vlakna zaostaju na filteru i odreĎuju se gravimetrijski nakon sušenja.

Probava ugljikohidrata

Apsorpcija ugljikohidrata

GLUT5

apikalno

bazolateralno

Distribucija ugljikohidrata 





Preko portalnog venskog krvotoka apsorbovani monosaharidi prelaze u jetru U jetri se najveći dio galaktoze i fruktoze pretvara u glukozu. - dio glukoze se oslobaĎa u cirkulaciju - dio se konvertuje u glikogen i skladišti - dio se pretvara u druge supstance potrebne organizmu - dio se oksiduje uz osobaĎanje energije Glukoza iz krvi ulazi u ćelije gdje daje energiju, a delom se konvertuje u glikogen u mišićnom tkivu

Energetski efekat metabolizma ugljikohidrata



Najveći dio glukoze se koristi za obezbeĎivanje energije kroz trostepeni proces: glikoliza, ciklus limunske kiseline i respiratorni lanac.



U kalorimetru 1 mol glukoze sagorijevanjem do CO2 i H2O oslobodi 2870 kJ kao toplotu.



U tkivima dio energije se akumulira u obliku visiokoenergetskih fosfatnih veza. Po molekulu glukoze oksidisane do CO2 i H2O stvori se 38 ~P veza.



38 x 36.8 kJ = 1398 kJ/mol glukoze



48,7% ukupne energije pri sagorijevanju glukoze je akumulirano u ~P vezama

Efekat termičke obrade hrane na UH 

Utiče na hemijske, fizičke i biološke osobine UH



Proizvodi pirolize: organske kiseline, ketoni, aldehidi, alkoholi, derivati furana...



Optimalan termički tretman djeluje povoljno na namirnice bogate škrobom → povećana probavljivost i sladak ukus usljed dekstrinacije





Neenzimsko tamnjenje (Maillardova reakcija) – zagrijavanje šećera u prisustvu amina (proteina→ smanjena bioiskoristivost proteina) Karamelizacija (zagrijavanje šećera bez prisustva amina)

PROTEINI  

Proteos (grč.) – prvi Biljni organizmi: sinteza iz vode i ugljičnog dioksida, nitrata, fosfata, sulfata i dr. spojeva



Ţivotinje: sinteza iz aminokiselina hrane



Sadrţe prosječno 16% azota

Uloge proteina:  

       

gradivna (primarna funkcija) kontraktilna (miogen) katalitička (enzimi) regulatorna (hormoni) transportna (hemoglobin, transferin, ceruloplazmin) imunološka (antitela) odrţavanje koloidno-osmotskog pritiska puferski kapacitet koagulacija krvi energetska (17.2 kJ/g)

Elementarni sasatav: 

C, O, H, N, S, (P)

Hemijska definicija: 

Proteini su makromolekulska jedinjenja izgraĎena od polipeptidnih lanaca koji se sastoje iz α-L-aminokiselina povezanih peptidnom vezom.

R

CH NH2

COOH

Određvanje proteina 1. Određivanje ukupnih proteina - metoda po Kjeldahlu  Koncentrovana sumporna kiselina vrši razaranje materijala pri čemu se ugljenik oksidiše do ugljen-dioksida, vodonik do vode, a azot se redukuje do amonijaka koji se destiliše vodenom parom i hvata u odreĎenu zapreminu kiseline poznatog titra, nakon čega se višak kiseline se retitrira bazom  U zavisnosti od sadrţaja azota u proteinima pojedinih namirnica (FAO tablice) sadrţaj proteina se izračunava mnoţenjem dobijenog sadrţaja azota faktorom iz tablice (npr. 5.7 za proteine pšenice, 6.25 za proteine drugih ţitarica)

a)

b)

razaranje materijala 2NH3 + H2SO4→ (NH4)2SO4 destilacija  dodatak NaOH (NH4)2SO4 + 2NaOH → 2NH3 + Na2SO4 + 2 H2O  destilacija osloboĎenog amonijaka u kiselinu poznatog titra  retitracija viška kiseline bazom  izračunavanje količine amonijaka, odnosno azota  izračunavanje količine proteina

2.

Određivanje čistih proteina -Metoda po Stutzer-Barnstein-u Neproteinske materije koje sadrţe nitrogen odstrane se vodom, u kojoj su rastorljive, a u vodi rastvorljivi proteini istaloţe kao bakarni spojevi dodatkom bakar(II)-sulfata i zajedno sa u vodi netopivim proteinima odrede po Kjeldahl-u. -Metoda po Kellner-u Neproteinske materije se ekstrahuju vrućom vodom. Koekstrahirani u vodi rastvorni proteini se istaloţe bakar(II)sulfatom. U filtratu se odredi sadrţaj nitrogena koji ne potiče od proteina, metodom po Kjeldahl-u. Razlika izmeĎu sadrţaja ukupnog nitrogena i neproteinskog nitrogena sluţi za izračunavanje čistih proteina.

3. Određivanje proteina mlijeka formol titracijom 

Dodatkom formaldehida blokiraju se amino grupe proteina, a karboksilne grupe mogu se titrirati bazom NH2 R

CH

N(CH2OH)2

O +

H

C

COOH

R

CH

H

COOH

4. Određivanje pojedinih frakcija proteina - taloženje na izoelektričnom pH (kazein pri pH 4.6)

- ekstrakcija određenim rastvaračima (po Osborn-u) • ekstahovani proteini mogu da se odrede po Kjeldahl-u ili metodama za odreĎivanje proteina u rastvoru (po Lowry-u, BCA, Biuret metodom, UV spektroskopijom i dr.)

- elektroforezom i gel filtracijom

SLOŢENI PROTEINI PROSTI RASTVORNI

NERASTVORNI

Albumini

Globulini

Histoni

Prolamini

Protamini

Glutelini Albuminoidi



Sloţeni proteini 

fosfoproteidi (kazein iz mlijeka, vitelin, vitelenin i fosfitin iz ţumanjca i dr.)



glikoproteidi (ovomukoid, proteini plazme)



lipoproteidi (mozak, kičmena moţdina)



hromoproteidi (hemoglobin, mioglobin)



nukleoproteidi (soli baznih proteina, protamina i histona sa nukleinskim kiselinama)

Individualni faktori koji utiču na potrebe u proteinima: 1. Veličina tijela 2. Dob 3. Spol 4. Nutricioni status 5. Graviditet i laktacija 6. Klimatski faktori 7. Fizička aktivnost 8. Dijetarne komponente ishrane 9. Emocionalna stabilnost 10. Patološka stanja

Potrebe u proteinima 

 



Fiziološka potreba: minimalni nivo koji nadoknaĎuje obligatorni gubitak nitrogena. Dnevna potreba 0.75 g/kg TT Siguran nivo unosa 0.83 g/kg TT na dan za odrasle osobe (10-15% DEP) Voditi računa o probavljivosti proteina!

Preporučen dnevni unos (RDA) proteina za različite dobne grupe i fiziološka stanja stanja Starost (godine)/fiziološko stanje

RDA (g/dan)

0.0-0.5

telesna masa (kg) x 2.2

0.5-1

telesna masa (kg) x 2.0

1-3

23

4-6

30

7-10

34

11-14, muškarci

45

15-51+, muškarci (70kg)

56

11-18, ţene

46

19-51+, ţene (55 kg)

44

graviditet

+30

laktacija

+20

:

CH3 1 . a l i f a t i ~ ne m onoa m i no- m onok a rbos k e k i s e l i ne : NH2 cis tin HOOC CH CH COOH 2 CH2 CH CH di ( a a m i nob t i opropi ons k a k i s e l i na ) HOOC CH CH COOH 3 CH2i lCOOH glCH i k ok i gl i c i n, G l y i z ol e uc 3 ol S S NH2 i n, e COOH CH2 COOH a l e ri j a ns k a k i s e l i na CH I lCH CH3 a - a m i nos i r}NHe2t na k i s e l i na a-am i no- b - m e t i l - b - e t i l propi ons k a k i s e l i na NH2 CH CH CH2 CH COOH 3 NH2 NH2 C2H5 4 . a m i nok i s e l i ne s a s um porom : NHCH CH2 CH COOH m e t i oni n, M e t 2 a - a m i no-  - m e t i l t i obut e rna k i s e l i na NOCi s tCH CH COOH CH3 CHH i2n, S CH3 NH2 CH COOH a32l a c ni n, eA la Cys CHCH s e ri n, S e r 3 2 CH COOH a prons k a k i s eCH l i-na CH CH CH COOH CH COOH a a m i nob t i opropi ons k a k i s e l i na CH2 CH COOH a - a m i nopropi NH2ons k a k i s eal i-na a m i no- b2- hi drok s i propi ons k a k iSH s e l iNH na NH2 CH3 CH3 2 NH2 5 NH . a2 rom a t i ~ ne a m i nok i s e l i ne OH NH2

ESENCIJALNE AMINOKISELINE (1)

HOOC CH2 CH2 CH COOH f e ni l a l a ni n, P he lei ne sCH a 3s umvporom :i na l i s tV CH3 a lc i n, HOOC CHCHCH COOH 3 2 CH2 CH t re oni n, T hr a - a m i no- b - f e ni l propi ons k a k i s e l i na e t i l - b - e t i l propidi ons k- a kiinos e l bi na NH ( a a m t i opropi ons k a k i s e l i na ) CHb2- hiCH COOH am ov a l e2 ri j a ns k a ak-iasm eCH liinona CHa -CH CH z COOH 2 i noi drok s i but e rna k iSs e CH l iSnaCHNHCOOH 2 CH CH COOH C2H5 CH3 CH3 2 NH2 NH2 NH2 propi ons k a k i s e l i na SH NH2 H2NOC CH2 CH2 CH COOH t i roz i n, T y r CH CH2 CH COOH mien,t i oni l e uc Le un, M e t CH3 CH2 aCH COOH 3 drok s i f e ni l propi ons k a -am i no- b - CH p- hi drok s i propiaons k a k i s e l i na m i nom e t i l tki a obut aam- ianoi z okNH a-prons k i seerna l i nak i s e l i na 2 CH S CH2CH3CH NH COOH CH -CH k i s e l i na 2 CH COOH 2 OH NH HOOC CH CH CH CH COOH 2 2 2 CH3 C2H5 NH2 - t i opropi ons k a k i sNH e l2i na ) S S NH 2 5 . a rom a t i ~ ne a m i nok i s e l i ne 6 . he t e roc i k l i ~ ne a m i nok i s e l i ne i z ol e uc i n, I l e CH3 CH CH COOH CH3 CHek2 ni COOH drok s i but e rna sCH leallibana COOH a - afm ii no-ni mn, e t iP l - he b - e t i l propi ons k a k itsriept l i na 2 CH of a n, T rp CH CH2CHCH COOH CH2 CH2 CH2 CH2 CH COOH OH NH CH CH CH COOH t 2 a - a mNH i no- b - f e ni l propi ons k a k 2i s e l i na OH 2 a - a m i no- b -Ci2ndol a H5 i l propi ons kNH e t i l t i obut e rna k i s e l i na NH2 NH2 2 NH2 S CH3 NH k 2i s e l i na

Leucin

Izoleucin

CH2 CH COOH

CH3

Valin

n, CH S e rCOOH CH s e ri CH CH2CHCH CH COOH e a m i nok i s 3eal i-ne tm i roz i n, T ydrok r COOH a i nos i propi ons k a k i s e lprol i na i n, P ro 2 NH CH2 CH2 CHb2- hiCH COOH OH NH a - a m i nob - p- hi drok s i f e ni l propi ons k a 2 pi rol i di n- 2 - k a rbons kOH a k i sNH e l2NH i na 2 he C NH k i s e l i na NH2 CH2 CH COOH ni l propi ons k a k i s e l i na NH2 NH2 t re oni n, T hr CH3 OHCH CH COOH he t b e -roc i k l i ~sne am i nokkiisseelliine a - a6m. i nohi drok i but e rna na hi drok s i prol i n, H pr CH2 CH COOH NH2 k a k i s e l i na 4 - hi drok s i pi rol i di n- 2OH - k a rbons e l i na CH2 CH COOH T rp CH2 CH COOH HN t riNpt of a n, NH 2 hi drok s i f e ni l propi k ab - i ndol i l propi ons k a a - a ons m i noNH2 NH2 k i s e l i na

Lizin

Metionin

Fenilalnin

CH CH COOH OH

NH2

NH2

Treonin CH2

CH COOH NH2

OH CH2 CH COOH NH2

NH

Triptofan NH

COOH

HO NH

COOH

Prosječne potrebe u aminokiselinama za odrasle osobe (WHO/FAO/UNU, 2007) Aminokiselina

Dnevna potreba (mg/kg)

Histidin

10

Izoleucin

20

Leucin

39

Lizin

30

Metionin + cistein metionin cistein

15 10.4 4.1

Fenilalanin + tirozin

25

Treonin

15

Triptofan

4

Valin

26

Ukupno

184

HRANJIVA VRIJEDNOST PROTEINA (1) a) Na osnovu uticaja na tjelesnu masu 

potpuni (kazein)



djelimično nepotpuni (glijadin)



nepotpuni (zein)

PER – Indeks efikasnosti proteina (Protein Eficiency Ratio)

porast tje lesne mase (g) PER  masa unesenog proteina (g)

HRANJIVA VRIJEDNOST PROTEINA (2) b) Na osnovu uticaja na bilans azota 

uravnoteţeni bilans (unos=izlučivanju)



negativan bilans (izlučivanje>unos)



pozitivan bilans (unos>izlučivanja)

BV – biološka vrijednost (udio iskorištenog proteinskog azota)

proteinski N zadrţan u organizmu (mol) BV  azot apsorbovan og proteina (mol)

HRANJIVA VRIJEDNOST PROTEINA (3) Utvrđivanje biološke vrijednosti proteina:  



Biološke metode (animalni modeli) Mikrobiološke metode (Tetrhymena pyriformis, Clostridium perfringens, Steptococcus faecalis) Hemijske metode (analiza aminokiselinskog sastava) 







UtvrĎivanje aminokiselinskog sastava (%) u hidrolizatu proteina

UtvrĎivanje odnosa (%) svake esencijalne AK u proteinu i iste AK u ukupnim proteinima jajeta Identifikacija limitirajuće AK (AK sa najmanjim odnosom iz prethodnog korak, CS) Izračunavanje procenta deficita limitirajuće AK (100-CS)

HRANJIVA VRIJEDNOST PROTEINA (4) 

Izračunavanje biološke vrijednosti proteina prema formulama Block-a i Mitchel-a: BV  102  0,634(100  CS) PER  3,77  0.0321(100  CS)

HRANJIVA VRIJEDNOST PROTEINA (5) Procentualni udio esencijalnih AK u ukupnim proteinima namirnica Jaje

Sirevi

Grašak

Soja

Soja (CS)

Izoleucin

8,7

10,4

6,8

8,5

97,7

Leucin

6,2

5,3

4,3

5,0

80,6

Lizin

6,9

8,7

7,5

7,0

101,4

Metionin

5,7

3,4

2,0

2,8

49,1

Fenilalanin

9,7

10,7

7,3

8,8

90,7

Treonin

5,0

4,0

4,0

4,2

84,0

Triptofan

4,2

5,4

2,7

3,4

81,0

Valin

6,8

7,7

4,7

5,2

76,5

Esencijalna AK

2,8 100  49% 5,7 BV  102  0,634(100  49)  69,67 PER  3,77 - 0,0321(100 - 49)  2,13

CS 

HRANJIVA VRIJEDNOST PROTEINA (6) Nedostaci hemijske procjene hranjive vrijednosti proteina: 

Razlike u probavljivosti proteina



Kompeticija kod apsorpcije AK



Ne razlikuje D- i L-minokiseline



Efekat antinutrijenata



Dobra korelacija s biološkim testovima za proteine sa BV>40

PODJELA PROTEINA NA OSNOVU BIOLOŠKE VRIJEDNOSTI 1. potpuni proteini (BV > 75; PER > 2,4) - omogućavaju normalan rast i regeneraciju organizma - proteini mesa (osim proteina vezivnog tkiva), mlijeka, jaja 2. delimično nepotpuni proteini (BV = 55-75; PER = 1,4-2,4) - omogućavaju samo odrţavanje telesne mase - većina biljnih proteina (proteini ţitarica su deficitarni u lizinu, a proteini leguminoza u metioninu)

3. nepotpuni proteini (BV < 55; PER < 1,4) - ne osiguravaju niti odrţavanje telesne mase - proteini vezivnog tkiva (kolagen, elastin). - zein (veoma deficitaran u lizinu)

POBOLJŠANJE BIOLOŠKE VRIJEDNOSTI PROTEINA 

komplementacija kombinovanjem proteina



dodavanje deficitarnih AK u dijetetske proizvode



genetske modifikacije – hibridi sa većim sadrţajem deficitarnih AK

PROBAVA PROTEINA Dio GIT-a

Enzim

Prekursor

Aktivator

pH Veze koje raskida

Produkti

ţeludac

pepsin

pepsinogen

HCl

1-2 endogene (Ar, dikarb.)

proteoze peptoni

ţeludac

renin

Ca++

4

parakazein

tanko crijevo

tripsin

tanko crijevo

tripsinogen

kazein

enterokinaza 7,9 endogene (bazne)

polipeptidi dipeptidi

himotripsin himotripsinogen

tripsin

8

endogene (neutralne)

polipeptidi dipeptidi

tanko crijevo

elastaza

proelastaza

tripsin

8

endogene (Gly, Ala, Ser)

polipeptidi dipeptidi

tanko crijevo

karboksipeptidaza

prokarboksipeptidaza

tripsin

8

egzogene (Nterminlni kraj)

AK peptidi

tanko crijevo

aminopeptidaze

8

egzogene (Nterminlni kraj)

AK peptidi

tanko crijevo

dipeptidaze

8

dipeptidi

AK

PROBAVLJIVOST PROTEINA (1) Probavljivost: udio N iz hrane koji se apsorbuje nakon digestije.

Probavljiv ost 

N i  N f  N e  Ni

100

Ni - uneseni azot Nf - fekalni azot Ne - endogeni fekalni azot (na dijeti bez proteina, oko 14mg/kg za odrasle, 20 mg/kg za djecu)

PROBAVLJIVOST PROTEINA (2) Faktori koji utiču na probavljivost proteina: 



porijeklo (biljni proteini imaju manju probavljivost zbog manje probavljivih ćelijskih memebrana) konformacija molekule (ograničava enzimsku hidrolizu)



prisustvo antinutrijenata (inhibitori tripsina i himotripsina, lektini, tanini, fitati)



interakcija s drugim sastojcima hrane (vlakna, polisaharidi)



termička obrada (Millard-ova reakcija, stvaranje lizinoalanina, racemizacija i dr.)

Probavljivost proteina iz različitih izvora Izvor proteina

Probavljivost proteina (%)

Bjelance jajeta

97

Cijelo jaje, govedina, perad, riba, mlijeko

95

Pšenično bijelo brašno

95

Soja protein izolat

94

Polirani pirinač

88

Sojino brašno

86

Integralna pšenica

86

Kukuruzni proizvodi

86

Integralni pirinač

84

Grah

69

Zastupljenost u obroku (%)

Probavljivost = (0,88 x 40) + (0,69 x 35) + (0,86 x 15) + (0,95 x 10) = 82%

10

40 15

35

APSORPCIJA AMINOKISELINA 

Prosta difuzija (D-aminokiseline) i aktivni transport (L-aminokiseline)



Kompetitivni mehanizam



Apsorpcija u portalni krvotok (sinteza proteina u jetri)



Iznimna apsorpcija nekih polipeptida (nutritivni alergeni)

METABOLIZAM PROTEINA 

 

~ 20 aminokiselina izgraĎuju biljne i animalne proteine esencijalne aminokiseline – unos hranom neesencijalne aminokiseline – endogena sinteza iz drugih aminokiselina, Ac-Co A ili piruvata (transaminacije, dezaminacije, defosforilacije)

PROMET PROTEINA

NH3 Proteini iz hrane

α-keto kis.

AK pool (jetra)

Proteini tijela

Sinteza proteina Proteini plazme

urea

urin

purini

urati

glikogene

UH

ketogene

masti

FUNKCIONALNE ULOGE PROTEINA U NAMIRNICAMA 



Hidrodinamska svojstva: 

viskoznost proizvoda (supe, umaci i sl.)



ţeliranje (kolači, mesni proizvodi)



tekstura (mesni proizvodi, peciva)

Površinska aktivnost 

kvašenje



disperzibilnost



rastvorljivost



pjenjenje



emulgatorska svojstva



vezivanje masti



nosioci aroma

UTICAJ TERMIČKE OBRADE NA PROTEINE (1) 

Denaturacija i koagulacija proteina 



inaktivacija proteinskih enzima (npr. botulinum toksin, enterotoksin iz S. aureus)



ekstenzivna denaturacija smanjuje solubilnost proteina (uticaj na neka fizičko-hemijska svojstva)







konformacijske promjene (lakši pristup enzimima i bolja iskoristivost)

inaktivacija oksidativnih i hidrolitičkih enzima iz namirnica (očuvanje poţeljnih senzornih svojstava, bolja odrţivost)

Racemizacija aminokiselina zagrijavanjem u alkalnoj sredini 

smanjena iskoristivost i BV



potencijalno (neuro)toksične D-aminokiseline

Piroliza AK i formiranje imidazo kinolina (mutageni!)

UTICAJ TERMIČKE OBRADE NA PROTEINE (2) 

Formiranje unakrsnih peptidnih veza 



izmeĎu ε-amino grupe lizina i amidne karboksilne grupe glutaminske i asparaginske kiseline (prirodno prisutne u keratinu, elastinu, kolagenu) izmeĎu cisteina ili fosfoserina i lizina (lizinoalanin, LAL)

Cistein Serin

baza

CH2 C

+L-lizin

-H2S -H2O dehidroalaninski ostatak

C-H (CH2)4 NH CH2 *C-H LAL

UTICAJ TERMIČKE OBRADE NA PROTEINE (3) 

Karbonil-amin reakcije (Maillard-ov reakcija) H-C-OH H-C-OH HO-C-H O H-C-OH H-C H2C-OH aldoza

R-NH2

H-C-NHR H-C-OH HO-C-H O H-C-OH H-C H2C-OH

Amadorijevo

CH2-NHR H-C=O HO-C-H H-C-OH H-C-OH H2C-OH

premestanje

aldozamin CH2-NHR H-C-OH HO-C-H H-C-OH O H-C-OH H2C 1-amino-1-dezoksi-2-ketoza

INTERAKCIJE PROTEINA SA DRUGIM SASTOJCIMA HRANE 

Interakcija sa mastima 

Oksidativnom razgradnjom nezasićenih masnih kiselina i holesterola nastaju proizvodi koji mogu da reaguju sa amino grupama proteina, naročito lizina, čime se smanjuje njihova iskoristivost.



Interakcija sa nitritima  uobičajeni aditivi u mesnim proizvodima  u kiseloj sredini i uz zagrijavanje sa aminima (posebno sekundarnim) nitriti grade N-nitrozamine (potentni kancerogeni)



Interakcije sa sulfitima  uobičajeni aditivi u mesnim proizvodima  daju S-sulfonat derivate  ne utiče na biološku vrijednost, ali utiče na fizičko-hemijska svojstva proteina

Principi racionalne prehrane 

Prvi princip racionalne prehrane



Drugi princip racionalne prehrane Vitamini Esencijalne masne kiseline

Minerali Esencijalni nutrijenti

Esencijalne aminokiseline

Voda



Treći princip racionalne prehrane Masti

Proteini

Biljne

Biljni

Animalne

Animalni

Vitamini

Vitamin B

Na

Ca

Minerali

UH

K

P



Četvrti princip racionalne prehrane

Kvantitativno planiranje prehrane 1. UtvrĎivanje stanja uhranjenosti 2. Izračunavanje energetskih potreba

3. Izračunavanje potreba u hranjivim i zaštitnim

materijama 4. Odabir namirnica i količina 5. Raspodjela odabranih namirnica po obrocima (izrada jelovnika)

1. Utvrđivanje stanja uhranjenosti UporeĎivanje sa idealnom tjelesnom teţinom

 a)

Prema tablicama Tjelesna teţina (kg) za muškarce

Visina s cipelama (cm) Njeţna građa

Srednja građa

Krupna građa

157,4

52,6-56,7

56,2-60,3

59,4-64,4

160,0

53,9-58,0

57,6-61,6

60,3-65,3

162,5

55,3-59,8

58,9-63,5

62,1-67,5

165,1

57,1-61,6

60,7-65,3

63,9-69,4

167,6

58,5-63,0

62,1-66,6

65,7-71,2

170,1

60,3-64,8

63,9-68,4

67,5-73,4

172,7

61,6-66,6

65,7-70,7

69,4-75,2

175,2

63,5-68,4

67,5-72,5

71,2-77,1

177,8

65,3-70,3

69,4-74,3

73,0-79,3

180,3

67,1-72,1

71,2-76,2

74,8-81,6

182,8

68,9-74,3

73,0-78,4

76,6-83,9

185,4

71,2-76,6

75,2-80,7

78,9-86,1

187,9

73,9-79,3

77,5-83,4

81,1-88,9

190,5

76,2-81,6

79,8-85,4

83,4-91,6

Idealna tjelesna teţina za ţene Visina s cipelama (cm)

Tjelesna teţina (kg) Njeţna građa

Srednja građa

Krupna građa

149,8

47,1-50,3

49,8-53,5

53,0-57,6

152,4

47,6-51,2

50,8-54,4

53,9-58,5

154,9

48,5-52,1

51,7-55,3

54,8-59,4

157,4

49,8-55,3

53,0-56,6

56,2-61,2

160,0

51,2-54,8

54,4-58,0

57,6-62,5

162,5

52,6-56,6

56,2-59,8

59,4-63,9

165,1

53,9-58,0

57,6-61,2

60,3-65,7

167,6

55,7-59,8

58,9-63,5

62,5-68,0

170,1

57,1-61,6

60,7-65,3

64,4-69,8

172,7

58,5-63,0

62,1-66,6

65,7-71,6

175,8

60,3-64,8

63,9-68,4

67,5-73,4

177,8

61,6-66,6

65,7-70,3

68,9-75,2

180,3

63,0-68,0

67,1-71,6

70,3-76,6

UporeĎivanje sa idealnom tjelesnom teţinom

 b)

Prema De Molle-ovim formulama Muškarci

Ţene

 T  150 D  20  ITM m  (T  100 )     4 4  

 T  150 D  20  ITM f  (T  100 )     2 . 5 4  

T – visina osobe (cm), D – dob osobe (godine).



Na osnovu indeksa tjelesne mase (BMI) M  kg  BMI  2  2  T  m 

normalna uhranjenost: BMI 18.5-25

2. Izračunavanje energetske potrebe 



Dnevno potrebna količina energije (DEP) iz hrane jednaka dnevnoj potrošnji energije Izraţava se u kcal ili kJ 1 kcal (Cal) = 4.184 kJ 1 kJ = 0.239 kcal DEP = BM + SDDH + EFA

BM 60-75%

PA 15-30%

SDDH ~10%

Bazalni metabolizam 

 

Energija koja se troši na odrţavanje funkcija organizma u potpunom psiho-fizičkom mirovanju, najmanje 12 sati nakon jela, u temperiranim uslovima bez vanjskih stimulusa Čini 60-75% dnevne energetske potrebe Ovisi o veličini tijela, spolu, dobi, fiziološkom stanju, funkciji štitne ţlijezde

Faktori koji utiču na bazalni metabolizam (1) 







 

Dob: BM se smanjuje starenjem (2% do 3% po dekadi nakon 30.godine). Spol: Generalno brţi BM u muškaraca.

Veličina tijela: Veći odrasli organizamima više metabolički aktivnih tkiva (veći BM) Struktura tijela: Mišići troše više energije nego mast, čak i u mirovanju. Genetski faktor: BM je djelimično genetski determinisan. Rast: Dojenčad i djeca imaju veći BM zbog energije potrebne za rast i odrţavanje tjelesne temperature.

Faktori koji utiču na bazalni metabolizam (2) 







Hormonalna i neurološka kontrola: Hormonalni disbalans utiče na brzinu BM. Temperatura okoline: Ekstremne temperature povećavaju BM. Infekcija i bolest: povećan BM zbog potrebe za izgradnjom novih tkiva ili postizanja imunog odgovora. Ekstremna dijeta, gladovanje, post: Premali energetski unos signalizira tijelu da konzervira energiju.



Trening: Veća mišićna masa (veći BM).



Stimulansi: Povećana potrošnja energije u mirovanju.

Utvrđivanje bazalnog metabolizma 

Procjena:  Mjerenjem u kliničkim uslovima  Računskim putem Dob (godine) 0-3

Muškarci (kcal/dan) 60.9 x TT - 54

Ţene (kcal/dan) 61.0 x TT - 51

3-10 10-18 18-30

22.7 x TT + 495 17.5 x TT + 651 15.3 x TT + 679

22.5 x TT + 499 12.2 x TT + 746 14.7 x TT + 496

30-60 >60

11.6 x TT + 879 13.5 x TT + 487

8.7 x TT + 829 10.5 x TT + 596

SDDH i fizička aktivnost SDDH 

Količina energije utrošene na probavu, apsorpciju i asimilaciju obroka (prosječno 10% energetske vrijednosti obroka) 

Ugljikohidrati 5-10%



Masti 0-5%



Proteini 20-30%



Alkohol 15-20%

Fizička aktivnost 

Sedentarni način ţivota – manje od 50% energije BM za EFA



Velika fizička aktivnost (atletičari) – EFA do dva puta veća

Nivo fizičke aktivnosti (PAL)* za odrasle Profesionalna fizička aktivnost Neprofesionalna fizička aktivnost Neaktivan/a Umjereno aktivan/a Veoma aktivan/a

lagana M F 1.4 1.4 1.5 1.5 1.6 1.6

umjerena M F 1.6 1.5 1.7 1.6 1.8 1.7

* Preporučeni PAL uključuje i SDDH

DEP = BM x PAL

teška M F 1.7 1.5 1.8 1.6 1.9 1.7

E m  152  ITM0,73 ili E m  0,95(815 36,6 ITM) kcal E f  123.4 ITM0,73 ili E f  0,95(580 31,1 ITM) kcal  



Em – dnevna potreba za energijom za muškarce, Ef – dnevna potreba za energijom za ţene, ITM – idealna tjelesna masa osobe.

Preporučeni energetski unos u redukcionoj dijeti 



Teorijski, redukcija energetskog unosa za 3500 kcal dovodi do smanjenja tjelesne teţine za 450-500 g. Ciljana tjelesna teţina:  



idealna tjelesna teţina tjelesna teţina izračunata prema poţeljnom BMI (23 kg/m2) empirijski

Preporuke za dnevni unos energije Muškarci Dob 0-3 mj. 4-6 mj. 7-9 mj. 10-12 mj. 1-3 god. 4-6 god. 7-10 god. 11-14 god. 15-18 god. 19-50 god. 51-59 god. 60-64 god. 65-74 god. ≥ 75 god. Trudnoća Laktacija

WHO Kcal MJ 545 690 825 920 1230 1715 1970 2220 2755 2550 2550 2380 2330 2100

2.28 2.89 3.44 3.85 5.15 7.16 8.24 9.27 11.51 10.60 10.60 9.93 9.71 8.77

Ţene

EU Donja granica 2.3 3.0 3.5 3.9 5.3 7.2 8.2 9.4 11.6 11.3 8.5 8.5 7.5

WHO Gornja granica

12.0 12.0 9.2 9.2 8.5

EU

Kcal

MJ

515 645 765 865 1165 1545 1740 1850 2110 1940 1900 1900 1900 1810 +200 +500

2.16 2.69 3.20 3.61 4.86 6.46 7.28 7.92 8.83 8.10 8.00 7.99 7.96 7.61 +0.8 +2.1

Donja granica 2.1 2.8 3.3 3.7 5.0 6.6 7.4 8.0 8.8 8.4 8.4 7.0 7.0 6.7 +1.5-1.7

Gornja granica

9.0 9.0 7.7 7.7 7.6

Efekti energetskog disbalansa (1) Premali unos energije moţe rezultirati pothranjenošću. 

Izvor energije je depo glikogena i masti. 

Aminokiseline osloboĎene razgradnjom tjelesnih proteina prevode se u glukozu.



Glikogen iz jetre se utroši za 2-3 dana



Nepotpunom razgradnjom masti formiraju se ketonska tijela.



Rezerve masti i oko 1/3 bezmasne mase tijela utroši se za oko 60 dana, što ima letalan ishod.

Efekti energetskog disbalansa (2) Preveliki unos energije moţe rezultirati gojaznošću. 

Višak energije se deponuje kao mast, bez obzira na izvor. 

Ograničen kapacitet deponovanja glukoze u vidu glikogena.



Višak proteina se ne moţe deponovati.



Neograničen kapacitet deponovanja masti. 

~ 35 milijarde masnih stanica, čiji se broj moţe povećavati.

Određivanje energetske vrijednosti hrane a) OdreĎivanje u kalorimetrijskoj bombi

E

(T2  T1 ) V  4.1868 muz

E – energetska vrijednost (KJ/g) T1 – temperatura vode prije sagorijevanja T2 – temperatura vode poslije sagorijevanja V – volumen vode (L) muz – masa uzorka (g)

b) Računski iz sastava namirice/obroka

Energetska vrijednost nutrijenata

1 g masti

9 kcal (39 kJ)

1 g ugljikohidrata

4 kcal (17 kJ)

1 g proteina

4 kcal (17 kJ)

1 g alkohola

7 kcal (29 kJ)

U kalorimetrijskoj bombi (sirova energetska vrijednost)

(čista energetska vrijednost)

1g UH Masti Prot.

1g UH Masti Prot.

kJ 17,1 38,9 23,8

kcal 4,1 9,3 5,7

U organizmu

kJ 17,1 38,9 17,1

U ljudskom organizmu oksidacija proteina nije potpuna, nastaje uglavnom urea

kcal 4,1 9,3 4,1

3. Izračunavanje potreba u nutrijentima Proteini • Dnevna potreba 0.75 g/kg TT • Siguran nivo unosa 0.83 g/kg TT na dan za odrasle osobe (10-15% DEP) • Faktor probavljivosti proteina: • 100% za proteine jajeta, mlijeka, ribe i mesa • Integralne žitarice smanjuje probavljivost za oko 10% • Miješana prehrana – probavljivost ~ 90% Dnevna potreba = 0.83 g/kg x TT x 100/90

Masti – 25-30% DEP

Ugljikohidrati – preostala energija do 100% DEP

RDA za vitamine i minerale u EU Vitamin

RDA

UL

Mineral

RDA

UL

Vitamin A (µg)

800

3000 Kalijum (mg)

2000

Vitamin D (µg)

5

50

Hlorid (mg)

800

Vitamin E (mg)

12

260

Kalcijum (mg)

800

Vitamin K (µg)

75

Fosfor (mg)

700

Vitamin C (mg)

80

Magnezijum (mg)

375

Tiamin (mg)

1,1

Ţeljezo (mg)

14

Riboflavin (mg)

1,4

Cink (mg)

10

22

Niacin (mg)

16

35

Bakar (mg)

1

4

Vitamin B6 (mg)

1,4

25

Mangan (mg)

2

Folna kiselina (µg)

200

800

Fluorid (mg)

3,5

7

Vitamin B12 (µg)

2,5

Selen (µg)

55

250

Biotin (µg)

50

Hrom (µg)

40

Pantotenska kiselina (mg)

6

Molibden (µg)

50

500

Jod (µg)

150

500

4. Odabir namirnica i formiranje jelovnika • Cilj: odabrati namirnice koje će dati odgovarajući unos energije i nutrijenata, te zadovoljiti navike i želje konzumenta • Primjena Tablica prosječnog sastava namirnica • Kurier I. Standardne Euro tablice kemijskog sastava namirnica. Zagreb, 1996. • Jokić N, Dimić M, Pavlica M. Tablice hemijskog sastava prehrambenih proizvoda. Beograd, 1999: • http://www.ars.usda.gov/nutrientdata • http://www.foodcomp.dk/

• Podaci sa deklaracija prehrambenih proizvoda • Primjena nutricionističkih softvera

Vježba

1. Zadatak Sastav: 45 g ugljikohidrata 39 g masti 27 g proteina Ukupno:

Ugljikohidrati Masti Proteini

Izbalansiran obrok

= ? kcal = ? kcal = ? kcal ? kcal

= ? %E = ? %E = ? %E

?

Primjer: fast-food hamburger 45 g ugljikohidrata x 4 kcal = 180 kcal 39 g masti x 9 kcal = 351 kcal 27 g proteina x 4 kcal = 108 kcal Ukupno:

639 kcal

energija iz ugljikohid rata 

45 x 4 kcal/g x 100  0.281 x 100  28% 639

energija iz masti



39 x 9 kcal/g x 100  0.548 x 100  55% 639

energija iz proteina



27 x 4 kcal/g x 100  0.168 x 100  17% 639

2. Zadatak: Ena ima 35 godina, visoka je 168 cm i teška 60 kg. Radi kao sluţbenica u banci. Ima dvoje djece. Obavlja redovne kućanske poslove i 2 puta sedmično odlazi na fitnes (45 min).

1. Dnevna energetska potreba ? 2. Dnevna potreba u proteinima ? 3. Dnevna potreba u mastima ? 4. Dnevna potreba u ugljikohidratima ? 5. Formirati dnevni jelovnik za Enu !

2. Zadatak: Ena ima 35 godina, visoka je 168 cm i teška 60 kg. Radi kao sluţbenica u banci. Ima dvoje djece. Obavlja redovne kućanske poslove i 2 puta sedmično odlazi na fitnes (45 min). Izračunati dnevnu energetsku potrebu, potrebu u proteinima, mastima i ugljikohidratima za Enu. Procjena stanja uhranjenosti

BMI = TT/TM2 = 60/(1.68)2 = 21.2 kg/m2 1. Izračunavanje dnevne energetske potrebe

DEP = BM x PAL DEP = (8.7 x TT + 829) x 1.5 DEP = 1351 x 1.5 = 2027 kcal/dan

www.nutrisurvey.de

2. Izračunavanje potreba u proteinima Dnevna potreba = 0.83 g/kg x TT x 100/90 Dnevna potreba = 0.83 g/kg x 60 kg x 1.11 = 55.3 g (221 kcal)

3. Izračunavanje potreba u mastima Dnevna potrebaave = (DEP x 0.25)/9 = = (2027 kcal/dan x 0.25)/9 kcal/g = 56.3 g/dan (507 kcal)

4. Izračunavanje potreba u ugljikohidratima UH = (DEP – proteini - masti)/4 = = (2027kcal –221kcal– 507kcal)/4 kcal/g = 1299 kcal/4 kcal/g = 325 g/dan

UH/DEP = 1299/2027 x 100 = 64%

Obrok

Udio u dnevnom jelovniku (%E)

Doručak

25%

Uţina

15%

Ručak

30%

Uţina

10%

Večera

20%

5. Formiranje dnevnog jelovnika

Primjeri pitanja za provjere znanja Kolokviji

 1.

2.

3.

OdreĎivanje proteina po Kjeldahlu svodi se na a)

titracijsko odreĎivanje

b)

gravimetrijsko odreĎivanje

c)

spektrofotometrijsko odreĎivanje

d)

svi odgovori su tačni

e)

ni jedan odgovor nije tačan

Izračunati sirovu energetsku vrijednost namirnice odreĎenog sastava Izračunati sadţaj kuhinjske soli u namirnici iz datog utroška AgNO3 poznatog titra.

Primjeri pitanja za provjere znanja Praktični ispit (esejski)

 1.

Metode odreĎivanja masti/proteina/ugljikohidrata u namirnicama

2.

Organoleptička pretraga namirnica

3.

Uzorkovanje i postupanje s uzorkom u sluţbenoj kontroli namirnica

Parcijalni ispiti (esejski)

 1.

Energetska vrijednost namirnica

2.

Ugljikohidrati u prehrani ljudi – značaj i karakteristike

3.

Probava – metabolizam osnovnih hranjivih materija