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