MASTI U HRANI I ISHRANI. Predavač: prof. dr Slađana Šobajić

Transcript

1 p r o t e i n a, u g l j e n i h h i d r a t a i m a s t i MASTI U HRANI I ISHRANI Predavač: prof. dr Slađana Šobajić Liebig je godine utvrdio postojanje tri glavne grupe sastojaka ži v o g s v e t a : MAKROMOLEKULE OSNOVNI HRANLJIVI SASTOJCI MAKRONUTRIMENTI 1

2 j e u p r i r o d i : V e o m a s u r a s p r o s t r a n j e n i u p r i r o d i I z v o r p r o c e n a t B i l j k e u l j a r i c e ( s u n c o k r e t, m a s l i n a, s o j a, p a m u k ) K o š t u n i č a v o v o ć e M e s o R i b e J a j a 1 2 M l e k o M a s l a c, m a r g a r i n 8 0 P o v r ć e, v o ć e Ž i t a r i c e 2-4 Lipidos (grč.) = mastan Chevreul (XIX vek) otkrio buternu, valerijansku, kapronsku, stearinsku, oleinsku i palmitinsku kiselinu Berthelot (1854.) prvi put sintetisao gliceride Definicija: Masti (lipidi) su heterogena grupa jedinjenja različite strukture, za koje je zajedničko da su nerastvorni u vodi, a rastvorni u organskim rastvaračima (etar, hloroform) Ulja su smeše lipida tečne na sobnoj temperaturi, a masti su smeše lipida čvrste na sobnoj temperaturi Nalaže n Postoje vidljive i skrivene masti Po svojoj funkciji dele se na rezervne i strukturne masti 2

3 T r i a c i l g l i c e r o l i ( t r i g l i c e r i d i ) V o s k o v i S t e r o l i, H, O E s t r i v i t a m i n a A, D, o k s i k a r o t e n o i d a N, S, P G l i c e r o f o s f o l i p i d i F o s f a t i d n e k i s e l i n e K e f a l i n i L e c i t i n i P l a z m a l o g e n i F o s f o i n o z i t i d i S f i n g o l i p i d i G l i k o l i p i d i L i p o p r o t e i n i e e e n e ) - s a r a č v a s t i m n i z o m ( r e t k e ) i z o v a l e r i j a n s k a - a l i f a t i č n e ( u o b i č a j e n e ) - c i k l i č n e ( š a u l m o g r a k i s e l i n a ), H, O + e n e ) Klasifikacija lipida po Bloaru: 1) Prosti lipidi (homolipidi) sadrže C 2) Složeni lipidi (heterolipidi) sadrže C 3) Supstance lipidnog karaktera Masne kiseline Mono i diacilgliceroli Alkoholi Masne kiseline (R-CO) Masne kiseline su obavezni strukturni deo lipida Mogu biti: - zasiće n - nezasiće n - sa parnim brojem C atoma (uobiča j - sa neparnim brojem C atoma (retke) valerijanska - sa ravnim nizom (uobiča j ( ) 12 - CO 3

4 E M A S N E K I S E L I N E S A A S N E K I S E L I N E ZASIĆE N PARNIM BROJEM C-ATOMA (C n H 2n+1 CO) OZNAKA TRIVIJALNO IME SISTEMATSKO IME FORMULA NIŽE M 4 : 0 Buterna Butanska CH 3 COO H 6 : 0 Kapronska Heksanska C 5 H 11 CO 8 : 0 Kaprilna Oktanska C 7 H 15 CO 10 : 0 Kaprinska Dekanska C 9 H 19 CO MASNE KISELINE SREDNJEG REDA 12 : 0 Laurinska Dodekanska C 11 H 23 CO 14 : 0 Miristinska Tetradekanska C 13 H 27 CO 16 : 0 Palmitinska Heksadekanska C 15 H 31 CO 18 : 0 Stearinska Oktadekanska C 17 H 35 CO 20 : 0 Arahinska Eikozanska C 19 H 39 CO 22 : 0 Behenska Dokozanska C 21 H 43 CO 24 : 0 Lignocerinska Tetrakozanska C 23 H 47 CO VOŠTANE MASNE KISELINE 26 : 0 Cerotoninska Heksakozanska C 25 H 51 CO 28 : 0 Montanska Oktakozanska C 27 H 55 CO 30 : 0 Miricinska Triakontanska C 29 H 59 CO 32 : 0 Laseroinska Dotriakontanska C 31 H 63 CO 4

5 NEZASIĆENE MASNE KISELINE NEZASIĆENE MASNE KISELINE OLEINSKOG NIZA SA JEDNOM DVOSTRUKOM VEZOM (C n H 2n-1 CO) OZN TRIVIJALNO SISTEMATSKO FORMULA AKA IME IME 12 : 1 Lauroleinska 5-dodecenska CH 3 ( ) 5 CH=CH( ) 3 CO 14 : 1 Miristoleinska 5-tetradecenska CH 3 ( ) 7 CH=CH( ) 3 CO 16 : 1 Palmitoleinska 9-heksadecenska CH 3 ( ) 5 CH=CH( ) 7 CO 18 : 1 Petrozelinska 6-oktadecenska CH 3() 10CH=CH() 4CO 18 : 1 Oleinska 9-oktadecenska CH 3 ( ) 7 CH=CH( ) 7 CO 18 : 1 Vakcenska 11-oktadecenska CH 3 ( ) 5 CH=CH( ) 9 CO 20 : 1 Gadoleinska 9-eikozenska CH 3 ( ) 9 CH=CH( ) 7 CO 22 : 1 Cetoleinska 11-dokozenska CH 3 ( ) 9 CH=CH( ) 9 CO 22 : 1 Eruka 13-dokozenska CH 3() 7CH=CH() 11CO 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- H H H H H H H H H H H H H H H H H omega kraj jedna dvostruka veza delta kraj Δ-9 oktadecenska kiselina ω-9 oktadecenska kiselina 5

6 e m a s n e k i s e l i n e l i n o l n o g Nezasiće n reda sa dve dvostruke veze C n H 2n-3 CO C 18:2 - linolna kiselina (9-cis, 12-cis oktadekadienska) CH 3 ( ) 4 C C C C H H H H prirodni oblik je uvek cis izomer ( ) 7 CO C 18:2 - linol-elaidinska kiselina (9-trans, 12-trans oktadekadienska) H H CH 3 ( ) 4 C C C C H H ( ) 7 CO poznati su i izomeri 9-trans, 12-cis i 9-cis, 12-trans Nezasićene masne kiseline linolenskog reda sa tri dvostruke veze C n H 2n-5 CO C 18:3 - -linolenska kiselina (9,12,15- oktadekatrienska kiselina) CH 3 - -CH=CH- -CH=CH- -CH=CH-( ) 7 - CO Izolovani sistem dvostrukih veza C 18:3 - eleostearinska kiselina (9,11,13- oktadekatrienska) CH 3 -( ) 3 -CH=CH-CH=CH-CH=CH-( ) 7 -CO Konjugovani sistem dvostrukih veza 6

7 C 18:3 - -linolenska (6, 9, 12- oktadekatrienska) CH 3 -( ) 4 -CH=CH- -CH=CH- -CH=CH-( ) 4 - CO C 20:3 - homo- -linolenska kiselina (5, 8, 11- eikozatrienska) CH 3 -( ) 7 -CH=CH- -CH=CH- -CH=CH-( ) 3 - CO Nezasićene masne kiseline sa 4 i više dvostrukih veza: C 20:4 - arahidonska kiselina (5, 8, 11, 14- eikozatetraenska) CH 3 -( ) 4 -CH=CH- -CH=CH- -CH=CH- - CH=CH- ( ) 3 -CO C 22:5 - dokozapentaenska (7, 10, 13, 16, 19 dokozapentaenska) C 24:6 - nizinska kiselina 7

8 n p r. i z o m e r i o l e i n s k e k i s e l i n e : u d v o s t r u k i h v e z a 6 - o k t a d e c e n s k a ( p e t r o s e l i n s k a k i s e l i n a ) 9 - o k t a d e c e n s k a ( o l e i n s k a k i s e l i n a ) o k t a d e c e n s k a ( v a k c e n s k a k i s e l i n a ) k i s e l i n a i h m a s n i h c i s i t r a n s i z o m e r i j e d n e m a s n e k i s e l i n e s e u m e t a b o l i z m a ( o r g a n i z a m p r e p o z n a j e s a m o c i s i z o m e r e, d o k s e t r a n s i z o m e r i m e t a b o l i š u k a o z a s i ć e n e m a s n e k i s e l i n e č i m e s e g u b i b i o l o š k a v r e d n o s t e s e n c i j e l n i h m a s n i h k i s e l i n a ) u v e ć o j m e r i n a s t a j u p r e r a d o m p r i r o d n i h m a s t i i u l j a ( p r o c e s i h i d r o g e n a c i j e, r a f i n a c i j e, z a g r e v a n j a ) Tipovi izomerije kod nezasićenih masnih kiselina 1) Izomerija prema položa j Izomeri C 22:1 11- dokozenska (cetoleinska kiselina) 13- dokozenska (eruka kiselina) 2) Izomerija izolovanih i konjugovanih dvostrukih veza kod polinezasić e n i h m a s n i h k i s e l i n a npr. izomeri C 18:3 9,12,15 oktadekatrienska ( -linolenska kiselina) 9,11,13 oktadekatrienska (eleostearinska kiselina) 3) geometrijski izomeri nezasiće n m e d j u s o b n o r a z l i k u j u p r e m a : - temperaturi topljenja - nači n C C H H cis izomer H C C H trans izomer I R s p e k t r i t r a n s i z o m e r a i m a j u k a r a k t e r i s t i č n u traku u spektru koju cis izomeri nemaju U prirodi su zastupljeni cis izomeri masnih kiselina Trans izomera ima malo u mlečnim mastima, a 8

9 e s a i s t i m b r o j e m C a t o m a ( m e n j a s e t t Hemijske osobine masnih kiselina 1) reakcije CO grupe: - disocijacija protona R O C O O - H+ + R C R C O - O - pka CO = 4.8 osim kod linolne gde je pka=7.9 - stvaranje soli (sapuni sa alkalijama alkalnih i zemnoalkalnih metala) - stvaranje estara, amida, halogenida 2) reakcije na dvostukim vezama: - reakcije adicije H 2, Cl 2, J 2, Br 2 u reakciji hidrogenacije nezasićene MK daju zasiće n CH 3 -( ) 7 -CH=CH-( ) 7 -CO o ) H 2 CH 3 -( ) ( ) 7 -CO u reakciji sa halogenima dobijaju se halogenmasne kiseline što se koristi za identifikaciju masti i ulja (jodni broj) 9

10 l o s t ) 3) reakcije oksidacije - sa molekulskim kiseonikom grade se peroksidi (tzv. uže g - sa KMnO 4 grade se oksimasne kiseline CH 3 -( ) 7 -CH=CH-( ) 7 -CO KMnO 4 CH 3 -( ) 7 -CH- CH-( ) 7 -CO Acilgliceroli (gliceridi) To su estri trihidroksilnog alkohola glicerola i masnih kiselina H H C O ostatak masne kiseline H C O ostatak masne kiseline H C O ostatak masne kiseline H masna kiselina masna kiselina masna kiselina 10

11 u 1 i 3 u m o l e k u l i g l i c e r o l a n i s u i d e n t i č n i i o b e l e ž a v a j u s e k a o S n - 1 ; S n - 2 i S n - 3 : C atomi na položa j CH Sn-1 Sn-2 Sn-3 Sn= stereospecifi~no obele`avanje Prema broju esterifikovanih grupa razlikuju se: - monoacilgliceroli (monogliceridi) - diacilgliceroli (digliceridi) - triacilgliceroli (trigliceridi) Monoacilgliceroli OCOR * CH 1-Sn ( ) Diacilgliceroli C H 2 O C O R * C H O C O R C H 2 O H 1,2 - diacilglicerol ROCO CH O H C H 2 C H C H 2 2-Sn (b) O C O R O C O R 1,3 - diacilglicerol Mogući izomeri u slučaju kad su za glicerol vezane dve različite masne kiseline: C H 2 O C O R 1 C H O H C H 2 O C O R 2 C H 2 O C O R 1 * C H O C O R 2 C H 2 O H C H 2 O C O R 2 * C H O C O R 1 C H 2 O H 11

12 C H = C H - ( C H 2 ) 7 - O C O ( C H 2 ) 7 - C H 3 C H 2 O C O - ( C H 2 ) - 14 C H 3 C H C H 2 O H Triacilgliceroli 1-palmitil-2-olein Razlikuju se prema broju različitih masnih kiselina koje ih grade na proste i mešovite 1) Jedna masna kiselina (prosti triacilgliceroli) ROCO CH OCOR OCOR Ako je R=stearinska kiselina radi se o tristearinu 2) Dve različite masne kiseline Mogu}i izomeri polo`aja (P=palmitinska, O=oleinska) P P P O O P 3-oleil-1,2-dipalmitin 2-oleil-1,3-dipalmitin P O O 1-palmitil-2,3-diolein O P O 2-palmitil-1,3-diolein i odgovaraju}i enantiomeri 12

13 k r i s t a l n o j r e š e t k i u s l e d r a z l i č i t o g p r o s t o r n o g p r u ž a n j a a c i l n i h o s t a t a k a m a s n i h k i s e l i n a u m o l e k u l a m a t r i a c i l g l i c e r o l a a ( 5 ) t o p l j e n j a, k r i s t a l i š u u 3) Tri različite masne kiseline OCOR 1 CH OCOR 2 OCOR 3 Osobine triacilglicerola 1) Fizičke osobine zavise od osobina masnih kiselina koje ulaze u sastav triglicerida (tačka topljenja, rastvorljivost, agregatno stanje, relativna gustina, indeks prelamanja) - polimorfizam triglicerida (moto izomerija) gliceridi istog sastava imaju različite tačk e t o p l j e n j a, r a s t v o r l j i v o s t, s t a b i l n o s t ; n p r. t r i s t e a r i n i s k r i s t a l i s a n i z benzola topi se na 72.2 o C; ako se rastopi i brzo ohladi topi se na 55.5 o C; razlog je različi t n a č i n p a k o v a n j a u b b imaju najniže tačk e obliku ploči c b izomeri su stabilni, velikih kristala, zrnastih (25-50 ) 13

14 i n j i v o s a k 2) Hemijske osobine saponifikacija (gradjenje sapuna sa alkalijama) CH OCOR 1 OCOR 2 OCOR 3 Na lipaza CH + R1COONa R2COONa R3COONa CERIDI, VOSKOVI Estri viših masnih kiselina i viših alkohola Pče l CH 3 -( ) OC-( ) 14 -CH 3 miricil-palmitat Karnauba vosak CH 3 -( ) O-OC-( ) 24 -CH 3 miricil-cerotat Spermacet CH 3 -( ) O-OC-( ) 14 -CH 3 cetil-palmitat 14

15 STERIDI CH 3 CH 3 CH 3 CH CH CH 3 - CH CH 3 CH CH 3 CH 3 HOLESTEROL b-sitosterol Steroli se dele na biljne i animalne sterole Jedini sterol koji se sintetiše u životinjskom organizmu (i kod čoveka) je holesterol i nalazi se u namirnicama kao slobodan i esterifikovan Ostali steroli (beta-sitosterol, sigmasterol, brasikasterol) su biljnog porekla i razlikuju se od holesterola samo po bočnom lancu na C17 Razlike u metabolizmu i fiziološkom efektu biljnih sterola i holesterola Holesterol Sintetiše se u humanom organizmu 40-60% holesterola unetog hranom se resorbuje Ishrana bogata holesterolom povećava rizik od razvoja aterogenih promena Biljni steroli Ne sintetišu se u humanom organizmu, samo u biljkama Manje od 15% biljnih sterola se resorbuje Biljni steroli smanjuju resorpciju holesterola i povezani su sa smanjenjem LDL-holesterola 15

16 O 27 ULJE REPIČI N HOLE- STEROL KAMPE STEROL SITO- STEROL BRASIKA STEROL 3 70 STIGMA STEROL SUNCOKRET KUKURUZNO MASLINOVO ANIMALNE MASTI Složeni lipidi I) Glicerofosfolipidi (fosfatidi, fosfolipidi) CH * O alfa izomer P = O Fosfatidne kiseline CH beta O b izomer P = O OR 1 * CH OR 2 O alfa izomer P = O OR 1 CH O OR 2 beta b izomer P = O 1,2-diacil-Sn-glicerol-3-fosfat 1,3-diacil-Sn-glicerol-2-fosfat (C2 mo`e biti asimetri~an ako su R 1 = R2) 16

17 f o s f o r n u k i s e l i n u i e t a n o l a m i n i l i s e r i n i s e l i n a i b a z a p o l i n e z a s i ć e n a ), g l i c e r o l, f o s f o r n a k i s e l i n a, h o l i n a o e m u l g a t o r i s n i ž a v a j u ć i p o v r š i n s k i n a p o n i z m e d j u r a z l i č i t i h f a z a ( l e c i t i n i i z o l o v a n i i z s o j e s e k o r i s t e k a o k o m e r c i j a l n i e m u l g a t o r i u p r o i z v o d n j i p r e h r a m b e n i h l e c i t i n i m a l i j s k i m m e m b r a n a m a i s e l i n a, b a z a i e n z i m a Kefalini - to su glicerofosfatidil etanolamin i glicerofosfatidilserin - hidrolizom daju dva ostatka masne kiseline (obično je jedna polinezasiće n a ), g l i c e r o l, OR CH 1 2 OR 1 * CH OR CH P - O - CH2-CH-CO 2 CH O P - O-CH2-CH2-NH2 2 OR 2 O NH2 O izomer alfa beta b izomer - amfifilni su i služe kao emulgatori snižavajuć i p o v r š i n s k i n a p o n i z m e d j u r a z l i č i t i h f a z a - tkiva mozga, jetre, slezine su bogata kefalinima - hidrolizuju pomoću k - reaguju kiselo Lecitini - glicerofosfatidilholin - hidrolizom daju dva ostatka masnih kiselina (jedna je obično zasi}ena, a druga OR 1 * CH OR 2 O izomer alfa OR 1 + CH P - O - CH2-CH2-N-(CH3)3 OR 2 O - + P - O-CH2-CH2-N-(CH3)3 O - beta b izomer - amfifilni su i služe k p r o i z v o d a ) - tkiva mozga, jetre, nervima, kož i s u b o g a t a - ima ih u svim će - hidrolizuju pomoću k 17

18 s f i n g o z i n, m a s n u k i s e l i n u, a m i n o a l k o h o l ( h o l i n ), f o s f o r n u k i s e l i n u, m o n o s a h a r i d e b u b r e z i m a, k r v i n o j m a s i, u m o ž d i n i, s r c u, l k a l i j a v o j s t v a II) Sfingolipidi - u svom sastavu mogu da sadrže : - ima ih u beloj možd a - hidrolizuju pomoću a - imaju emulgujuća s H CH - 3 ( ) - 12 C=C - CH - CH - CH - 2 H NH amino-D4-oktadecen-diol-1,3 Sfingomijelini hidrolizom daju masnu kiselinu, sfingozin, fosforilholin: Hemijska formula dihidroksilnog aminoalkohola sfingozina: H CH - 3 ( ) - 12 C=C - CH - CH - CH - 2 O - P - O - CH - 2 CH N(CH 3 ) 3 H NHCOR O N-acil-4-trans-sfingozin-1-fosforilholin 18

19 Sfingozidi hidrolizom daju sfingozin, masnu kiselinu, šeće r n u k o m p o n e n t u : H CH - 3 ( ) - 12 C=C - CH - CH - CH - 2 O H NHCOR O N-acil-4-trans-sfingozin-1-b-D-galaktopiranozid Cerazin: R= lignocerinska kiselina (24:0) Cerebron: R= cerebronska kiselina (24:0, ) III) Sulfatidi - sfingozidi koji su esterifikovani sumpornom kiselinom u položaju 6 u molekuli šeće r a IV) Glikolipidi Glikozil-digliceridi: OO CH OCOR CH - 2 OCOR monogalaktozil-diglicerid (MGD) 3-O-b-D-galaktopiranozil-Sn-1,2-diacilglicerol 19

20 m e m b r a n a ) 4. P r e n o s i o c i ć e l i j s k i h s i g n a l a l i j s k i h 5. U t i č u n a f i z i č k e i o r g a n o l e p t i č k e o s o b i n e h r a n e ULOGA MASTI U ISHRANI 1. Energetske materije i rezervne materije 2. Izvor esencijelnih masnih kiselina (neophodnih za sintezu eikozanoida) i izvor liposolubilnih vitamina (A, D, E i K) i provitamina (karotena) 3. Strukturna uloga (ulaze u sastav će Energetska uloga masti Masti su osnovni vid deponovane energije Imaju najviši energetski potencijal (1g daje sagorevanjem 39 KJ, dok 1g ugljenih hidrata ili proteina daje 17.1 KJ) Deponuju se uz vezivanje najmanje količine vode, dok pri sagorevanju oslobadjaju najviše vode Kao izvori energije mogu biti u potunosti zamenjeni ugljenim hidratima i proteinima 20

21 Rezerve masti u organizmu mogu biti poreklom iz hrane ili mogu nastati biosintezom u adipoznom tkivu, mlečnoj žlezdi (kod dojilja) i jetri (zasićene- ZMK i mononezasićene-mmk) Rezervne masti se sastoje najvećim delom iz neutralnih lipida (acilgliceroli) i sadrži više ZMK i MMK, a manje polinezasićenih masnih kiselina - PMK, u odnosu na strukturne masti Sastav rezervnih masti u velikoj meri odslikava sastav masti unete hrane Rezerne masti štite od hladnoće i povreda Michael Cooper je smanjio svoj dnevni unos energije na polovinu potrebnih kalorija Nema nikakvih rezervnih masti i suočen je sa sledećim problemima: 1. Izgleda bolesno 2. Veoma mu je hladno čak i na 20 o C jer nema nikakvu izolaciju 3. Ne može da gladuje čak ni nekoliko dana, jer nema rezerve energije 21

22 s l e d e ć i n a č i n : Oksidacija masnih kiselina Masne kiseline se oslobadjaju iz acilglicerola pod dejstvom lipaza b-oksidacija se odvija u mitohondrijama nivo b-oksidacije MK se reguliše dotokom prekurzora (lipolitičko cepanje acilglicerola, sinteza karnitina), hormonalno i promenom aktivnosti enzima (kofaktori iz grupe B vitamina) - globalno skup svih reakcija u ß-oksidaciji masnih kiselina se može uopšteno prikazati na CH 3 - ( ) n - CO-S-CoA + FAD + NAD + CoA-SH CH 3 - ( ) n-2 - CO-S-CoA + FADH 2 + NADH + H + + CH 3 -CO-S-CoA 22

23 8 ( 2 C ) x 5 A T P = 4 0 A T P 9 a c e t i l C o A x 1 2 A T P = 108 Energetski bilans ß-oksidacije masnih kiselina: 1. Svaki zavoj Lynenove spirale (2 C atoma) ß- oksidacijom masne kiseline daje redukcione ekvivalente: FADH 2 2 ATP NADH + H + 3 ATP ukupno formirano 5 ATP pri odvajanju 2C atoma 2. Oksidacijom izdvojenog acetil-koenzima A u Krebsovom ciklusu formira se još 12 ATP Primer oksidacijom stearinske kiseline (18:0, M=284.4) ukupan energetski bilans biće : ATP ukupno 148 ATP 148 ATP - 1 ATP (za aktivaciju masne kiseline) = 147 ATP 23

24 a s e 1 ATP nosi vezane energije u svojim hemijskim vezama od 30.5 KJ 147 ATP KJ/mol stearinske kis. Odnosno 4483 : 284 = 15.8 KJ/g stearinske kiseline S obzirom da sagorevanje 1 g masti oslobadja 39 KJ onda dobijena vrednost 15.8 KJ/g znači d oko 40% energije pri ß-oksidaciji masti deponuje u obliku ATP, a ostatak se oslobadja u vidu toplote ESENCIJELNE MASNE KISELINE Džordž i Mildred Bur su godine prvi put opisali akutno stanje nutritivnog deficita kod pacova koje se moglo lečiti dodatkom specifičnih masnih kiselina hrani (vitamin F) Esencijelnim masnim kiselinama (EMK) se smatraju: Linolna kiselina (C 18:2, n-6) Alfa-linolenska kiselina C 18:3, n-3 Arahidonska kiselina C 20:4 Sve EMK su polinezasićene ali sve polinezasićene masne kiseline nisu EMK 24

25 Posledice deficita EMK kod ljudi i životinja su: Usporen rast Dermatitis Renalna hipertenzija Smanjena otpornost organizma Oštećenje reproduktivne sposobnosti Poremećaju u aktivnosti mitohondrija Poremećaji u radu srca i cirkulaciji Defekti u razvoju mozga Poremećen balans vode Dokazano je da unos EMK u organizam deluje povoljno na: Smanjenje nivoa holesterola u krvi Smanjenje krvnog pritiska Sprečava agregaciju trombocita 2) TIP LINOLNE KISELINE (esencijelne) CH 3 -( ) 4 -CH=CH- -CH=CH-( ) 7 -CO linolna kiselina (18:2, n-6) ili (D9,12 18:2) CH 3 -( ) 4 -CH=CH- -CH=CH- -CH=CH- -CH=CH- ( ) 3 -CO arahidonska kiselina (20:4, n-6) 3) TIP LINOLENSKE KISELINE (esencijelne) CH 3 - -CH=CH- -CH=CH- -CH=CH-( ) 7 - CO -linolenska kiselina (18:3, n-3) 25

26 Biotransformacija esencijelnih (i drugih) masnih kiselina u organizmu odvija se naizmeničnim delovanjem dve grupe enzima: - enzimi desaturaze uvode novu dvostruku vezu u molekul masne kiseline; ova reakcija se uvek odvija između poslednje postojeće dvostruke veze i karboksilnog kraja molekule na način da se održava izolovani sistem dvostrukih veza - enzimi elongaze koji produžavaju ugljovodonični niz za dva C atoma i to uvek na karboksilnom kraju molekule - na ovaj način se nikakve promene ne dešavaju na omega kraju molekule Biotransformacije masnih kiselina u organizmu 18:1 n-9, oleinska 18:2 n-6, linolna (semenke,klice) 18:3 n-3, -linolenska (soja, laneno ulje) 18:2, n-9 20:2, n-9 20:3 n-9 Mead kiselina 18:3 n-6, -linolenska (seme noćurka) 20:3 n-6, dihomo- -linolenska D5 desaturaza 20:4 n-6, arahidonska (iznutrice, meso) 22:4 n-6, dokozatetraenska D6 desaturaza elongaza elongaza D4 desaturaza 18:4 n-3, oktadekatetraenska 20:4 n-3, eikozatetraenska 20:5 n-3, eikozapentaenska 22:5 n-3, dokozapentaenska 22:5 n-6, dokozapentaenska 22:6 n-3, dokozaheksaenska 26

27 Uloga EMK u formiranju eikozanoida - Eikozanoidi su biološki aktivna jedinjenja koja nastaju iz eikoza masnih kiselina (MK sa 20 C atoma) -Karakteriše ih visoka biološka aktivnost koju pokazuju već u količinama od 10-9 g/g tkiva, ali se i brzo razgrađuju (delovi sekunde do nekoliko minuta) --Eikozanoidi se dele na prostanoide i leukotriene - Prostanoidi su derivati oksidisanih MK sa petočlanim prstenom, tu spadaju prostaglandini (PG), prostaciklini (PGI) i tromboksani (TX) npr. PGE 1-3, PGF 1-3, PGD 2-3 PGI 2-3 TXA 1-3 -Leukotrieni (LT) predstavljaju linearne molekule LTA 3-5, LTB 4-5, LTC 3-5, LTD

28 -Prostaglandini se stvaraju u raznim tkivima (histohormoni): semenicima, materici, mozgu, miokardu, trombocitima; imaju raznovrsne biološke aktivnosti snažno deluju na glatku muskulaturu, posebno materice i bronhija, imaju hipotenzivni efekat, smanjuju sekreciju želudačnog soka, aktiviraju CNS - Prostaciklini se stvaraju u endotelu arterija; snažni su vazodilatatori i vrše dezagregaciju trombocita - Tromboksani nastaju u trombocitima, snažni su vazokonstriktori, izazivaju agregaciju trombocita -Leukotrieni nastaju u leukocitima; regulatori su zapaljenskih reakcija i učestvuju u reakcijama neposredne preosetljivosti Transformacija esencijelnih masnih kiselina u eikozanoide: A. EMK n-6 serije C 18:2, n-6 (linolna, iz hrane) Desaturaza (-2H) C 18:3, n-6 ( -linolenska) Elongaza (+2C) C 20:3, n-6 PG E 1, PG F 1, TX A 1 (dihomo- -linolenska) LT A 3, LT C 3, LT D 3 CO CH3 Desaturaza (-2H) C 20:4, n-6 PG D 2, PG F 2, PG E 2 (arahidonska) PG I 2, TX A 2, TX B 2 CO CH 3 LT A 4, LT B 4, LT C 4, LT D 4, LT E 4 28

29 B. EMK n-3 serije C 18:3, n-3 ( -linolenska) (iz hrane) Desaturaza (-2H) C 18:4, n-3 Elongaza (+2C) C 20:4, n-3 Desaturaza (-2H) C 20:5, n-3 PG D 3, PG E 3, PG F 3, (timnodinska) PG I 3, TX A 3 LT A 5, LT B 5, LT C 5 CO CH3 LT A 5 Broj u skra}enomnazivu ozna~ava broj dvostrukih veza u molekuli eikozanoida arahidonska kiselina, n-6 di-homo-gama-linolenska kiselina, n-6 eikozapentaenska kiselina, n-3 29

30 Biološka aktivnost nekih eikozanoida Tkivo ili organ Eikozanoidi iz 20:4, n-6 Fiziološka aktivnost TXB 2 stimulacija rombociti Ciklični agregacije endoperoksi trombocita; d H 2 vazokonstrikcija Endotelijske Prostaciklin Sprečava elije I 2 agregaciju trombocita; vazodilatacija Uterus Prostagland Snažna in E 2, F 2 kontrakcija glatkih mišića Leukociti LTB 4 Snažna adhezija ćelija Pluća LTC 4, D 4 Sužavanje bronhija Eikozanoidi iz 20:5, n-3 TXA 3 Cikl. endoperoksid H 3 Prostaciklin I 3 Prostaglandi n E 3, F 3 LTB 5 LTC 5, D 5, E 5 Fiziološka aktivnost Slaba stimulacija agregacije trombocita; Sprečava agregaciju trombocita; vazodilatacija Slaba kontrakcija glatkih mišića Slaba adhezija ćelija Sužavanje bronhija STRUKTURNA ULOGA LIPIDA I EMK 1. ULAZE U SASTAV BIOLOŠKIH STRUKTURA KOJE PREDSTAVLJAJU BARIJERU PREMA SPOLJNOJ SREDINI 2. ULAZE U SASTAV ĆELIJSKIH I SUBĆELIJSKIH MEMBRANA Svojim sastavom utiču na fluidnost i propustljivost membrana, a interakcijama sa proteinima utiču na njihovu biološku aktivnost Membrane se sastoje iz 60% proteina i 40% lipida (od čega 65% čine fosfolipidi, 25% holesterol i 10% ostali lipidi) 30

31 Uloga masti u hrani 1. Doprinose organoleptičkim osobinama (tekstura i miris i ukus, naročito kod termički obradjenih namirnica) 2. Emulgatorske osobine (lecitin - E 322, kefalini, holesterol) Hidrofilni kraj (privlači vodu) Hidrofobni kraj (privlači lipide) Dnevne potrebe Prema principima racionalne ishrane 25-30% ukupnih dnevnih energetskih potreba potrebno je zadovoljiti unosom masti (pola animalnog, pola biljnog porekla) Primer: Ako su dnevne potrebe u energiji KJ masti bi trebale da osiguraju 20-30% te vrednosti, tj KJ, što iznosi g 31

32 Potrebe u EMK: Minimalno 2% dnevnih energetskih potreba Maksimalno 10% dnevnih energetskih potreba Optimalno 3-7% dnevnih energetskih potreba Radi efikasnog iskorišćenja EMK potrebno je na svaki g unetih EMK uneti 1mg vitamina E Potrebno je da se EMK serije n-3 unose u količinama od 0.6% ukupnih dnevnih potreba Negativne posledice preteranog unosa PMK su: stvaranje žučnih kamenaca povećanje agregacije trombocita povećano stvaranje slobodnih radikala inhibicija Δ6 desaturaze neophodne za biotransformaciju linolne kiseline oštećenje biomembrane 32

33 KVARENJE MASTI I ULJA -Hemijska i biološka užeglost Hemijska užeglost autooksidacija Činioci : fizički ( temperatura, svetlost, slobodna površina) hemijski (tipovi dvostrukih veza i njihov broj, kiseonik, teški metali Cu, Fe) biološki (specifični mikroorganizmi) Tok autooksidacionih reakcija prema teoriji slobodnih radikala (Farmer): 1. Inicijelna faza 33

34 rezonantno stabilizovani slobodni radikali masnih kiselina 2. Razvojna faza + O 2 Slobodni radikal peroksida masne kiseline 34

35 lančane reakcije:...-ch-ch=ch-ch CH2-CH=CH-CH2-... O-O peroksidni radikal masna kiselina...-ch-ch=ch-ch CH-CH=CH-CH2-... O-O-H hidroperoksid slobodni radikal -CH-CH=CH-CH O oksi radikal hidroksi radikal 3. Završna faza reakcija dva radikala uz formiranje neradikalskog proizvoda Na organolepti~ke osobine masti i ulja usmisluformiranja karakteristi~nog u`glog mirisa i ukusa uti~ualdehidi (epihidrinaldehid, vidi Praktikum), ketoni, alkoholi, kiseline ni`ih molekulskih masa i ve}e isparljivosti, a koji nastaju cepanjemvelikih molekula oksidisanihmasnihkiselina -R 2. R 1 - CH - R 2 O. Oksi radikal -H. +H. -H. R 1 -CHO R 1 - CH - R 2 R 1 - CO - R 2 aldehid alkohol keton 35

36 Primer proizvoda nastalih cepanjem radikala oksida masne kiseline Posledice stvaranja i delovanja slobodnih radikala (masnokiselinskih i drugih): Dezorganizacija ćelijske membrane Cerebralna ishemija Retinopatija Starenje ćelija Ateroskleroza Alergije 36

37 Supstance koje se koriste kao zaštita od delovanja slobodnih radikala i kao zaštita od peroksidacije lipida su ANTIOKSIDANSI: vitamin E karoteni C-vitamin Selen Sintetski antioksidansi (aditivi) u hrani Biološka užeglost: Faktori koji utiču na pojavu biološke užeglosti su povišena temperatura, voda, bakterije, gljivice; izazivaju je bakterije, plesni, gljivice, enzimi u mastima i uljima Razlikuju se tri tipa biološke užeglosti: 1) h i d r o l i t i č k a odvija se dejstvom enzima lipaza iz gljivica roda Penicillium i Aspergilus; oslobadjaju se masne kiseline i glicerol koji se utroši za ishranu samih gljivca važna je kod mlečne masti jer oslobodjene niže masne kiseline imaju neprijatan miris 2) l i p o o k s i d a t i v n a razvija se delovanjem enzima lipooksigenaza pri čemu se formiraju peroksidi; slična je hemijskoj užeglosti; odvija se i na veoma niskim temperaturama 37

38 3) k e t o n s k a plesni koje rastu na masnoj podlozi mogu osloboditi enzime koji katalizuju β-oksidaciju masnih kiselina, i to nižih, zasićenih; odvijaju se naizmenične reakcije dehidratacije i oksidacije R- - -CO -2H R - CH = CH CO R - CH = CH - CO H R - CH - -CO R - CH - -CO -2H R-CO-CH2 -CO R-CO- -CO -CO2 R-CO-CH 3 Kaprilna kiselina daje metil-amil-keton, kaprinska metilheptil keton, a laurinska metil-nonil keton Ketoni imaju prijatan miris te se ova užeglost zove i "parfemska" AKTUELNE DIJETARNE PREPORUKE ZA MASTI: WHO / Ukupne masti % dnevnih energetskih potreba 2. ZMK 0-10 % dnevnih energetskih potreba 3. PMK 3-7 dnevnih energetskih potreba 4. Holesterol 300 mg dnevno 38

39 Pitanja i teme za ponavljanje: Šta su to masti i ulja U kojim namirnicama se nalaze Vrste podela masti i ulja Osnovne karakteristike zasićenih, mononezasićenih i polinezasićenih masnih kiselina Fizičke i hemijske karakteristike i reakcije masnih kiselina Izomeri masnih kiselina Trigliceridi, hemijska struktura, fizičke i hemijske osobine Steroli i voskovi Složeni lipidi lecitini i kefalini Uloge masti u ishrani Esencijelne masne kiseline, deficit, biotransformacija u organizmu Uloga eikozanoida Potrebe za mastima Hemijska i biološka užeglost masti 39