Tuky nielen na vianočnom stole Centrum vedecko-technických informácií SR Veda v CENTRE – Vianočný špeciál, 16.12. 2015 Tuky nielen na vianočnom stole Štefan Schmidt Fakulta chemickej a potravinárskej technológie Ústav biotechnológie a potravinárstva STU – Bratislava

Obsah: Mýty o zložení tukov a ich vplyvu na zdravie Chémia lipidov (mastných kyselín a tukov) Funkcie tukov v potravinách Technológia výroby tukov Tuky a výživa

Význam mastných kyselín vo výžive Najčastejšou príčinou úmrtia v Európe sú kardiovaskulárne choroby. Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO) a Organizácie OSN pre výživu (FAO) sú za rozvoj civilizačných ochorení v spojení so zníženou pohybovou aktivitou zodpovedné najmä 4 živiny: nasýtené mastné kyseliny trans mastné kyseliny sodík pochádzajúci najmä zo soli cukor, najmä pridaný

Mýty o zložení tukov a ich vplyvu na zdravie dnešné margaríny sa nelíšia od margarínov, ktoré sa používali v čase krízy (napr. v Nemecku za II. sv. vojny) ako náhradky masla margaríny sú stále rovnaké a výrobcovia ponúkajú iba „kozmetické úpravy“, napr. nový obal, vyšší obsah vit. margaríny upchávajú cievy, obsahujú veľa trans-MK väčšina odborníkov na výživu dnes prehlasuje, že obyčajné maslo alebo bravčová masť sú lepšie repkový olej je vhodný iba na tzv. bionaftu kokosový a palmový tuk je najzdravší všetky tuky sú škodlivé – zdravá strava a konzumácia tukov sa vylučujú

Mýty o zložení tukov a ich vplyvu na zdravie kombinácia pravdy a klamstva, sústredená na tzv. „trans–tuky“ http://domacnost.sme.sk/c/5796216/mast-sa-vracia.html#ixzz1GBOAJSbU trans-tuky sú pre zdravie škodlivé trans-tuky sú takmer 100 % syntetické látky niektoré margaríny obsahujú viac ako 50 % trans-MK trans-tuky zvyšujú celkový, „zlý“ (LDL) cholesterol a znižujú „dobrý“ (HLD) cholesterol trans-tuky zvyšujú riziko vzniku kardiovaskulárnych chorôb 3 krát trans-tuky zvyšujú riziko vzniku rakoviny 5 krát trans-tuky znižujú kvalitu materského mlieka trans-tuky znižujú imunitu

Vnímanie dôležitosti rôznych zdravotných rizík odborníkmi a laikmi Zdravotné riziká z potravín Por. podľa odborníkov podľa laikov výživa (zloženie stravy) chemické kontaminanty kontaminácia potrav. s mo a ich toxínmi potrav. príd. látky („Éčka“) prírodné toxické látky kontaminácia potrav. s mo a ich toxínmi chemické kontaminanty výživa (zloženie stravy) potravinárske príd. látky („Éčka“) prírodné toxické látky mo – mikroorganizmy

Zloženie potravín/stravy Makrozložky: bielkoviny (proteíny) sacharidy tuky (lipidy) voda Mikrozložky: minerálne látky vitamíny antioxidanty a pod.

Chémia lipidov (MK a tukov)

Chémia lipidov Tuky a oleje = glycerol + mastné kyseliny propán-1,2,3-triol MK triacylglyceroly (TAG) TAG + sprievodné látky

Mastné kyseliny (MK): v prírode viac ako 100 mastných kyselín väčšinou párny počet uhlíkov a lineárny reťazec obvykle v esterifikovanej forme ako súčasť iných lipidov (napr. triacylglycerolov, fosfolipidov) voľné mastné kyseliny (VMK) iba v malých konc.

Rozdelenie mastných kyselín podľa dĺžky reťazca krátky reťazec (short-chain fatty acid - SCFA) < 6 uhlíkov stredne dlhý reťazec (medium-chain fatty acid - MCFA) 6-12 uhlíkov dlhý reťazec (long-chain fatty acid - LCFA) 14-24 uhlíkov veľmi dlhý reťazec (very-long chain fatty acid - VLCFA) > 24 uhlíkov podľa stupňa nasýtenia – nasýtené – nenasýtené rozvetvené cis izoméry trans izoméry

C:n Skrátený zápis MK (napr. 18:1) počet dvojitých väzieb počet atómov uhlíka

Skrátený zápis MK: poloha dvojitej väzby: – číslovanie C od karboxylového konca – karboxyl. C má číslo 1 18 17 16 3 2 1 CH3-CH2-CH2 ּּּּּּּּּ CH2-CH2-COOH čísla C z ktorých vychádza dvojitá väzba; počíta sa od karboxylu – číslovanie C od metylového konca – metylový C je označený ω alebo n ω1 ω2 ω3 čísla C z ktorých vychádza prvá dvojitá väzba; počíta sa od metylového C

pri vysokých teplotách zvyšujú hladinu celkového Účinky nasýtených MK stabilné, k oxidácii dochádza až pri vysokých teplotách zdroj energie NaMK zvyšujú hladinu celkového a LDL cholesterolu * podporujú obezitu, vývoj aterosklerózy väčšinou sprevádzané cholesterolom * najmä NaMK s dlhým reťazcom, okrem k. stearovej (premieňa sa na kys. olejovú) obmedzenie príjmu

Nenasýtené MK zastúpenie v rastlinných olejoch v širokom rozmedzí 90 % 10 % repkový olej kokosový tuk v živočíšnych tukoch menej zastúpené výnimku tvoria rybie oleje – obsahujú MK s 20 až 22 C s 4 až 6 dvojitými väzbami (napr. EPA, DHA)

Delenie nenasýtených MK podľa počtu dvojitých väzieb nenasýtené MK s jednou dvojitou väzbou: monoénové (mononenasýtené) MK (monounsaturated fatty acids – MUFA) nenasýtené MK s dvoma dvojitými väzbami: diénové MK nenasýtené MK s viac ako 2 dvojitými väzbami: polyénové (polynenasýtené) MK (polyunsaturated fatty acids – PUFA)

Delenie nenasýtených MK podľa geometrickej izomérie cis-konfigurácia – obidve časti reťazca sú umiestnené na rovnakej strane roviny preloženej dvojitou väzbou - v mieste ohnutia je uhol 120° vyskytujú se prirodzene nižšia teplota topenia trans-konfigurácia - obidve časti reťazca sú lokalizované na opačných stranách roviny preloženej dvojitou väzbou - reťazec je napriamený (podobne ako pri nasýtených MK)

Delenie nenasýtených MK podľa polohy prvej dvojitej väzby od metylového C Rodina mastných kyselín ω-9 (n-9) 1. dvojitá väzba je umiestnená na 9. uhlíku od metylovej skupiny Rodina mastných kyselín ω-6 (n-6) 1. dvojitá väzba je umiestnená na 6. uhlíku od metylovej skupiny Rodina mastných kyselín ω-3 (n-3) 1. dvojitá väzba je umiestnená na 3. uhlíku od metylovej skupiny

Mononenasýtené MK palmitolejová (cis-hexadec-9-énová) 16:1 olejová (cis-oktadec-9-énová) 18:1 cis elaidová (trans-oktadec-9-énová) 18:1 trans eruková (cis-dokoza-13-énová) 22:1 cis

Kyselina olejová, 18:1 Kyselina elaidová trans izomér 18:1

Kyselina olejová zdroj energie odolnejšia voči oxidácii ako PUFA olivový, repkový a slnečnicový „high oleic“ olej stredomorská diéta, nižší výskyt ischemickej choroby srdca znižuje hladinu LDL-cholesterolu odporúča sa dostatočný príjem

Rodina ω-6 mastných kyselín linolová (cis-oktadeka-9,12-diénová) 18:2 esenciálna γ-linolénová (cis-oktadeka-6,9,12-triénová) γ-18:3 dihomo- γ-linolénová (cis-ikoza-8,11,14-triénová) 20: 3 arachidónová (cis-ikoza-5,8,11,14-tetraénová) 20:4

Mastné kyseliny ω-6 (n-6) menej odolnejšie voči oxidácii ako MUFA veľmi vysoký príjem znižuje hladinu HLD cholesterolu znižujú hladinu LDL cholesterolu mastné kyseliny ω-6 slnečnicový, sójový, klíčkový olej vazokonstrikčné účinky syntéza ikozanoidov (kys. arachidónová) zvýšená agregácia krvných doštičiek pro-zápalové účinky

Mastné kyseliny ω-3 (n-3) α-linolénová (cis-oktadeka-9,12,15-triénová) 18:3 esenciálna EPA (cis-ikoza-5,8,11,14,17-pentaénová) 20:5 DHA (cis-dokoza-4,7,10,13,16,19-hexaénová) 22:6

Mastné kyseliny ω-3 (n-3) znižujú hladinu VLDL a TAG minimálne odolné voči oxidácii mastné kyseliny ω-3 rybie oleje v menšom množstve rastlinné oleje vazodilatačné účinky syntéza ikozanoidov (k. ikozapentaénová EPA) inhibícia agregácie krvných doštičiek protizápalové účinky

Trans mastné kyseliny Vznik trans MK: izoméry nenasýtených MK majú aspoň jednu väzbu v polohe trans tvarom molekuly sa podobajú nasýteným MK Vznik trans MK: prirodzený – mlieko, mliečne výrobky a iné živočíšne tuky (2 – 6 %) – vznikajú činnosťou mo v bachore hovädzieho dobytka – niektoré rastliny (napr. granátové jablko) neprirodzený – pri priemyselnej katalytickej hydrogenácii (proces PKH) (až 40 % - pri použití moderných technológií je obsah trans MK minimálny) – pri dlhodobej tepelnej záťaži tukov – opakované vyprážanie a fritovanie – pri fyzikálnej rafinácii rastlinných olejov (max. 1 – 2 %) Z potravín sa môžu dostávať do depotného tuku človeka

Účinky trans mastných kyselín zvýšený príjem predstavuje rizikový faktor aterosklerózy nepriaznivý vplyv na hladinu cholesterolu zvyšujú hladinu LDL-cholesterolu a znižujú hladinu HDL-cholesterolu

Funkcie tukov v potravinách

Tuhé tuky MK ovplyvňujú vlastnosti zmesi TAG Nasýtené TAG tvoria kompaktný blok Príťažlivé sily – vyššia teplota topenia

Kvapalné oleje Nenasýtené TAG molekuly sa pre dvojité väzby nemôžu tesne „spakovať“ - zlom spôsobuje poruchu kryštálovej mriežky Medzimolekulové sily sú slabšie Nižšia teplota topenia

Funkcie tukov v potravinách zdroj energie (9 kcal/g). nositeľ biologicky aktívnych látok nositeľ chutnosti zložka emulzií (margaríny, majonézy, dressingy) prestup tepla (vyprážanie, fritovanie) zmäkčovadlo (pekárske výrobky) „kypriaci“ prostriedok plastické tuky + cukor + miesenie/hnetenie → inkorporácia vzduchu povrchová úprava (polevy)

Technológia výroby tukov a tukových výrobkov

Bunka olejniny

Suroviny pre rastlinné oleje sójový olej slnečnicový olej repkový olej kukuričný olej olivový olej kokosový olej palmový olej palmové jadro = palmojadrový olej Palm Fruit palmová dužina = palmový olej

Výroba rastlinných olejov odstránenie nežiaducich zložiek surové oleje a tuky lisovanie a extrakcia olejov prvovýroba proces výroby olejov a tukov stolový olej majonéza margarín modifikácia olejov a tukov spotrebiteľ

Zjednodušená schéma výroby rafinády

Metódy rafinácie hydratácia (odslizenie) neutralizácia bielenie chemická fyzikálna hydratácia (odslizenie) odstránenie slizov (lecitíny a ďalšie slizovité/polárnejšie látky) neutralizácia odstránenie VMK reakciou s NaOH – zmydelnenie VMK bielenie odstránenie pigmentov adsorpciou dezodorizácia vákuová destilácia vodnou parou (možnosť tvorby trans izomérov)

Tukové výrobky: Primárne: Rastlinné oleje Živočíšne tuky (ml. tuk, bravčová masť, hovädzí loj) Tuky z morských živočíchov (trány) Sekundárne: Margaríny, tukové nátierky Maslo a tuk „ghee“ (indický margarín Vanaspati) Tuky na pečenie, šorteningy, 100 % tuky Majonézy

Metódy modifikácie tukov hydrogenácia (stužovanie – čiastočné alebo totálne) frakcionácia (vhodná pre palmový olej) preesterifikácia (inter-, resp. transesterifikáca)

Hydrogenácia olejov a tukov nedostatok tuhých tukov náchylnosť kvapalných olejov na oxidáciu Hydrogenáciou sa menia dvojité väzby nenasýtených MK na jednoduché väzby. Z hydrogenovaných, resp. stužených tukov sa vyrábajú 100 %-né tuky a emulgované tuky (margaríny).

Modifikácia tukov a olejov PKH alebo totálna hydrogenácia cis-MK trans-MK NaMK  pri totálnej hydrogenácii sa netvoria trans-MK ! Preesterifikácia  pri preesterifikácii sa preskupia acyly MK

Metódy modifikácie tukov kvapalné oleje tuhé tuky totálna hydrogenácia preesterifikácia frakcionácia margaríny bez trans izomérov

Štruktúra margarínov - štruktúrovaná emulzia typu voda v oleji (v/o) s vlastnosťami: rozotierateľnosť, stabilita a príjemný pocit v ústach „mouthfeel“

Požiadavky na obsah TP v margarínoch tuk konzistenčne stály olej 40 Ideálny priebeh TP 30 topiaci sa v ústach Obsah tuhého podielu % 20 ľahko rozo- tierateľný 10 10 20 30 35 Teplota ºC

Vzrast kvality margarínov

Hlavné zdroje MK z potravín Nasýtené MK Mliekárske výrobky (syry, maslo, mlieko) Mäso a mäsové výrobky Pekárske výrobky a jedlá rýchleho občerstvenia Tuky a oleje na pečenie, vyprážanie a fritovanie Polynenasýtené MK Rastlinné oleje Margaríny a majonézy

Zloženie MK v niektorých tukových výrobkoch

Svetová produkcia tukov a olejov

Tuky a výživa

Optimálne zloženie základných živín

Tuky a výživa Priemerná strava obsahuje najmä tzv. skryté tuky Skryté tuky sú ukryté najmä v pekárskych, mliekárskych a mäsových výrobkoch, v omáčkach, krémoch, nátierkach a pod.

Tuky a výživa Mäso a mäsové výroby predstavujú u väčšiny populácie hlavný zdroj skrytých tukov Väčšina ľudí konzumuje mäso vo väčších množstvách ako sa odporúča (+ v SR zlá skladba mias) Voľba medzi výrobkami s plným obsahom tuku a s nízkym obsahom tuku („fat-free“) vedie k značným rozdielom v príjme celkového tuku a nasýtených MK Syry sú hlavným zdrojom nasýtených MK

Trávenie – kde prebieha Ústa žuvanie a miešanie enzýmy slín štiepia škrob Pažerák posúva potravu Žalúdok kontakt potravy s HCl štartuje sa proces trávenia proteínov (pepsín) a lipidov (žalúdočná lipáza) v kyslom prostredí sa hydrolyzujú sacharidy Tenké črevo žlčové kyseliny (žlčník) enzýmy (pankreas): amylázy, lipázy, trypsín a iné proteázy dvanástnik, jejunum (lačník), ileum (bedrovník) vstrebávajú natrávené živiny Hrubé črevo upravuje sa obsah vody a min. látok nestrávená potrava sa posúva do rekta

Metabolická syntéza tukov a lipidov

Cholesterol: TAG 0,45 – 1,7 mmol/l HDL 1,0 – 2,7 mmol/l LDL 4,0 – 1,8 mmol/l

Vplyv moderných tukových výrobkov na zdravie - tri príklady Oleje, margaríny a majonéza sú výborným zdrojom esenciálnych MK Margaríny významne prispievajú ku požadovanému príjmu vitamínov A, D a E Zníženie hladiny LDL-cholesterolu → nižšie riziko vzniku kardiovaskulárnych chorôb

Vplyv MK na LDL cholesterol Mensink, Zock, Kester, Katan. Am J Clin Nutr 2003;77:1146-55

Kardiometabolický vplyv trans MK

Podiel trans MK v 2010 - USA cereálne tuky na pečenie raňajky cukrárske výr./cukrovinky dressingy zemiakové a kukuričné lupienky mliekárske a mäsové výrobky 21 % 3 % 3 % 4 % 21 % 5 % 17 % 40 % margaríny pekárske výrobky (sušienky, koláče, šišky, pečivo, chlieb a pod.)

Sortiment margarínov v SR a ich zloženie MK % (2008) Výrobok Výrobca Charakteristika TFA SAFA MUFA PUFA n-3 n-6 LIDL vyrobené pre Lidl tuk na pečenie 70% 5,4 46,2 37,7 1,4 9,1 Flora Unilever nátierka 70% 0,5 19,8 27,3 5,9 Flora proactiv margarín 35% so sterolmi 0,7 27,7 20,5 41,9 Hera margarín 75% 0,6 44,3 40,0 3,1 11,3 Palma maslová chuť Palma Bratislava margarín 55% 1,0 31,3 22,8 0,2 44,6 Perla Tip margarín 25% nízkotučný 24,1 52,3 5,6 16,7 Rama linie margarín 48% 31,0 48,0 4,9 15,0 TESCO Royal Brinkers SK 1,3 28,8 23,6 4,0 42,0 TESCO tuk na pečenie tuk na pečenie 73% 2,6 43,2 25,0 28,9 Veto margarín 38% 25,4 21,5 0,1 51,4 Veto fit 1,1 21,4 25,2 51,9 Veto gold s lecitínom margarín 59% so slnečnico-vým olejom a lecitínm 0,9 29,7 23,3 45,7 Lando SETUZA nízkotučný margarín 2,3 23,0 54,7 5,0 14,9 Brát - Schmidt - Dostálová: Niektoré mýty o rastlinných tukoch. Cardiol. 2009;18(2):79–86

Odporúčaný denný energetický príjem živín („RDA - Recommended Dietary Allowance“) nasýtené MK: < 10 % trans MK: < 1 % n-6 PUFA: ~ 5 - 8 % n-3 PUFA: ~ 1 - 2 % exogénny cholesterol: < 300 mg rozpustná vláknina: ~ 25 g ovocie + zelenina: ~ 400 g

Význam mastných kyselín vo výžive Z hľadiska vplyvu na ľudské zdravie je rozhodujúce nielen celkové množstvo prijímaných tukov, ale najmä ich zloženie. Expertná skupina zostavená na platforme Svetovej zdravotníckej organizácie WHO a Svetovej organizácie pre výživu a poľnohospodárstvo FAO publikovala v roku 2010 nové výživové tolerované/odporúčané dávky (referenčná hodnota príjmu) pre tuky a jednotlivé skupiny MK referenčná hodnota príjmu energie: 8 400 kJ (2 000 kcal) – platí pre dospelé osoby/deň

Výživové odporúčané dávky pre tuky Živina Tolerovaný/odporúčaný príjem Tuky tuk 20 – 35 % z celkového odporúčaného príjmu energie Nasýtené MK (SAFA) menej ako 10 % z celkového odporúčaného príjmu energie Mononenasýtené MK (MUFA) (tuk – SAFA – TFA – PUFA) Omega-3 polynenasýtené MK (PUFA) 0,5 – 2 % z celkového odporúčaného príjmu energie LC* omega-3 PUFA (EPA + DHA) 250 mg – 2 g Omega-6 PUFA 2,5 – 9 % z celkového odporúčaného príjmu energie Trans MK (TFA) menej ako 1 % z celkového odporúčaného príjmu energie *LC (long chain) – MK s predĺženým reťazcom

Význam mastných kyselín vo výžive SAFA: tolerovaný príjem menej ako 10 % z celkového odporúčaného príjmu energie 20 g denne TFA: tolerovaný príjem max. 1 % z celkového odporúčaného príjmu energie, resp. „as low as possible“ 2 až 2,5 g denne

Význam mastných kyselín vo výžive PUFA: pozitívny fyziologický účinok na ľudské zdravie Omega-6 MK, kyselina linolová (LA): 2,5 až 3,5 % – potreba zaisťujúca základné funkcie organizmu do 9 % – udržuje normálnu hladinu celkového a LDL chol. Omega-3 MK, kyselina alfa-linolénová (ALA) 0,5 až 2 % 0,5 % – prevencia symptómov nedostatočného príjmu 2 % – nutrične vyvážená strava (+ 0,25 až 2 g EPA a DHA) konzumácia tzv. tučných rýb aspoň dvakrát za týždeň

Desatoro výživových odporúčaní: jedzte pestrú a vyváženú stravu jedzte viac zeleniny a ovocia, snažte sa zaradiť najmä zeleninu či ovocie ku každému jedlu behom dňa vyberajte celozrnné produkty (chlieb, pečivo, cestoviny), uprednostňujte ryžu natural voľte dobré tuky – rastlinné oleje (repkový, olivový, slnečnicový) a kvalitné margaríny z nich vyrobené zaraďte do jedálnička fazuľu, hrach a šošovicu vyberajte mäso, mäsové výrobky a mliečne výrobky s nižším obsahom tuku obmedzte soľ, pre zlepšenie chuti pokrmov použite bylinky a korenie pite prednostne vodu, nesladený čaj a nízkoenergetické nápoje udržujte si správnu telesnú hmotnosť (BMI = 18,5 až 25) pravidelne sa aktívne pohybujte, aspoň 30 minút každý deň

Prosím, nekonzumujte

Prosím, nekonzumujte

Prosím, nekonzumujte

... a už vôbec nie

Ďakujem za pozornosť