MASTI U HRANI I ISHRANI Predavač: prof. dr Slađana Šobajić MAKROMOLEKULE OSNOVNI HRANLJIVI SASTOJCI MAKRONUTRIMENTI 1
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 2
Klasifikacija lipida po Bloaru: Masne kiseline (R-COOH) 3
4
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 jedna dvostruka veza delta kraj -9 oktadecenska kiselina ω-9 oktadecenska kiselina 5
Nezasićene masne kiseline linolenskog reda sa tri dvostruke veze C n H 2n-5 COOH 6
Nezasićene masne kiseline sa 4 i više dvostrukih veza: 7
Tipovi izomerije kod nezasićenih masnih kiselina 8
Hemijske osobine masnih kiselina 9
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
C H 2 O C O R * C H O C O R C H 2 O H O H C H 2 C H C H 2 O C O R O C O R 1,2 - diacilglicerol 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
CH=CH - (CH 2 ) 7 - OCO (CH 2 ) 7 - CH 3 CH 2 OCO - (CH 2 ) - 14 CH 3 CH CH 2 OH Triacilgliceroli 1-palmitil-2-olein Razlikuju se prema broju različitih masnih kiselina koje ih grade na proste i mešovite 2) Dve različite masne kiseline 12
3) Tri različite masne kiseline Osobine triacilglicerola 1) Fizičke osobine zavise od osobina masnih kiselina koje ulaze u sastav triglicerida (tačka topljenja, rastvorljivost, agregatno stanje, relativna gustina, indeks prelamanja) 13
2) Hemijske osobine saponifikacija (gradjenje sapuna sa alkalijama) 14
15
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 16
Složeni lipidi I) Glicerofosfolipidi (fosfatidi, fosfolipidi) alfa Fosfatidne kiseline beta alfa beta alfa beta 17
alfa beta 4 18
19
20
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 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 21
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 Oksidacija masnih kiselina Masne kiseline se oslobadjaju iz acilglicerola pod dejstvom lipaza β-oksidacija se odvija u mitohondrijama nivo β-oksidacije MK se reguliše dotokom prekurzora (lipolitičko cepanje acilglicerola, sinteza karnitina), hormonalno i promenom aktivnosti enzima (kofaktori iz grupe B vitamina) 22
23
24
ESENCIJELNE MASNE KISELINE Džordž i Mildred Bur su 1929. 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 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 25
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 26
Biotransformacije masnih kiselina u organizmu 18:1 n-9, oleinska 18:2 n-6, linolna (semenke,klice) 18:3 n-3, α-linolenska (soja, laneno ulje) 18:2, n-9 20:2, n-9 20:3 n-9 Mead kiselina 18:3 n-6, γ-linolenska (seme noćurka) 20:3 n-6, dihomo- γ-linolenska 5 desaturaza 20:4 n-6, arahidonska (iznutrice, meso) 22:4 n-6, dokozatetraenska 6 desaturaza elongaza elongaza 4 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 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 27
- 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 3-5 -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 28
29
arahidonska kiselina, n-6 di-homo-gama-linolenska kiselina, n-6 eikozapentaenska kiselina, n-3 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 14212 KJ masti bi trebale da osiguraju 20-30% te vrednosti, tj. 2842-4263 KJ, što iznosi 73-109 g 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 6 desaturaze neophodne za biotransformaciju linolne kiseline oštećenje biomembrane 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 34
rezonantno stabilizovani slobodni radikali masnih kiselina 2. Razvojna faza + O 2 Slobodni radikal peroksida masne kiseline 35
lančane reakcije:...-ch-ch=ch-ch2-... +...-CH2-CH=CH-CH2-... O-Oi peroksidni radikal masna kiselina...-ch-ch=ch-ch2-... +...- ich-ch=ch-ch2-... O-O-H hidroperoksid slobodni radikal -CH-CH=CH-CH2-... + OHi Oi oksi radikal hidroksi radikal 3. Završna faza reakcija dva radikala uz formiranje neradikalskog proizvoda 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 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 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-CH 2 -CH 2 -COOH -2H R - CH = CH COOH R - CH = CH - COOH HOH R - CHOH -CH 2 -COOH R - CHOH -CH 2 -COOH -2H R-CO-CH2 -COOH R-CO-CH 2 -COOH -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 / 1990. 1. Ukupne masti 15-30 % dnevnih energetskih potreba 2. ZMK 0-10 % dnevnih energetskih potreba 3. PMK 3 7 % dnevnih energetskih potreba 4. Holesterol 300 mg dnevno 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 40