2. AMINOKYSELINY, PEPTIDY, BÍLKOVINY Aminokyseliny funkční skupiny: NH2 COOH jednotky: aminokyseliny vázané peptidovou vazbou C NH O Peptidy 2-100 aminokyselin Bílkoviny (proteiny) > 100 aminokyselin Aminokyseliny ~ 700 aminokyselin volné látky stavební jednotky peptidů, bílkovin, jiných sloučenin struktura aminoskupina NH2 volná, substituovaná karboxylová skupina COOH další funkční skupiny hydroxylová -OH sulfhydrylová (merkaptoskupina) -SH sulfidová -S-R NH C NH2 NH
guanidylová fenylová aj. klasifikace podle vzdálenosti aminoskupiny od karboxylové R CH [CH2]n COOH NH2
n 0 1 2 3 4
2-aminokyseliny α-aminokyseliny 3-aminokyseliny β-aminokyseliny 4-aminokyseliny γ-aminokyseliny 5-aminokyseliny δ-aminokyseliny 6-aminokyseliny ε-aminokyseliny podle výskytu přítomné ve všech organismech (invariabilní) základní (kódované, proteinogenní) přítomné v některých organismech (variabilní)
základní aminokyseliny 19 α-aminokyselin s primární aminoskupinou COOH α H C R NH2
-NH2 H
COO α C R NH3+
1 α-aminokyselina se sekundární aminoskupinou H2C H2C
-NH-
(CH2)n H2C α H2C + CH COO N H H
(CH2)n α CH COOH
N H
n=0, pyrrolidin 18 aminokyselin = chirální sloučeniny řady L triviální názvy, systematické názvy, symboly (třípísmenné, jednopísmenné) klasifikace základních aminokyselin podle struktury postranního řetězce a funkčních skupin alifatické s nesubstituovaným řetězcem H
C
H
H
C
NH2
CH3
H
NH2
glycin
alanin
C CH2 CH
CH
NH2
CH3
COOH CH3 C CH2 CH3
H C
CH3
NH2
C
valin
COOH CH3 H
COOH CH3
COOH
COOH
H
NH2
leucin alifatické hydroxyaminokyseliny
isoleucin
COOH H C CH2 OH NH2
COOH H H C C CH3 NH2 OH
serin
threonin
alifatické sirné
COOH H C CH2 SH NH2
COOH H C CH2CH2S CH3 NH2
cystein methionin s karboxylovou skupinou v postranním řetězci (monoaminodikarboxylové, kyselé) COOH
COOH H C CH2 COOH
H C CH2 CH2 COOH NH2
NH2
asparagová kyselina glutamová kyselina jejich monoamidy (s karboxamidovou skupinou v postranním řetězci) COOH H
C CH2 CO NH2
COOH H
NH2
C CH2 CH2 CO NH2 NH2
asparagin s bazickými skupinami v postranním řetězci aminoskupina guanidylová skupina imidazoylový cyklus 2
glutamin
COOH
COOH H
C
CH2
H
NH2
4
C
CH2 NH C NH2
NH2
NH2
3
NH
lysin
arginin COOH H
C CH2
N
NH2
N H
histidin s aromatickým (heterocyklickým) postranním řetězcem COOH
COOH H
C CH2
H
C CH2
OH
NH2
NH2
fenylalanin
tyrosin
COOH H C CH2 NH2
N H
tryptofan N H
COOH
prolin
podle polarity postranního řetězce a jeho iontové formy (v neutrálním prostředí) nepolární, hydrofobní Val, Leu, Ile, Phe, Tyr, Met, Pro; někdy Gly, Ala, Trp (amfifilní) polární, hydrofilní Ser, Thr, Cys, Asp, Glu, Asn, Gln, Lys, Arg, His hydrofilní (podle iontové formy postranního řetězce v neutrálním prostředí ) neutrální (nemá elektrický náboj): většina kyselé (záporný náboj): Asp, Glu bazické (kladný náboj): Lys, Arg, His
podle významu ve výživě člověka esenciální: poloesenciální (semiesenciální): neesenciální: ostatní
Val, Leu, Ile, Thr, Met, Lys, Phe, Trp Arg, His
limitující aminokyseliny deriváty základních aminokyselin (proteinogenních) vznik specifickou modifikací 3
L-cystin
(CySSCy) COOH
COOH H
C CH2 S S CH2 C NH2
H
NH2
4-hydroxy-L-prolin (Hyp) HO 4
3
N H
COOH
5-hydroxy-L-lysin (Hyl) COOH H
OH
C CH2 CH2 CH CH2 NH2 NH2
3-methyl-L-histidin COOH H C CH2
N
NH2
N CH3
O-fosfo-L-serin COOH H C CH2 O PO3 H2 NH2
další aminokyseliny (nebílkovinné) N-substituované α-aminokyseliny COOH
COOH
COO
CH2
CH2
CH2
HN CH3
N-methylglycin (sarkosin)
-
+
H3C N
H3C N CH3
CH3
CH3
N,N-dimethylglycin N,N,N-trimethylglycin COO
-
CH 2 CH OH CH 2 +
H 3C N CH 3 CH 3 L-karnitin
(3-hydroxy-4-trimethylaminobutyrát, vitamin Bt)
4
COOH
COOH
CH2
CH2
CH2
CH2
NH2
CH2 NH2
β-alanin (3-aminopropionová kyselina) sirné aminokyseliny
γ-aminomáselná (4-aminomáselná) kyselina (GABA)
COOH H
C
CH2
S
H
R
COOH
O
C
S R
CH2
NH2
NH2
S-alk(en)yl-L-cysteiny bazické aminokyseliny a příbuzné sloučeniny
S-alk(en)yl-L-cysteinsulfoxidy
COOH H
[CH2]n CH2 NH2
C NH2
L-ornithin
(n = 2)
COOH C [CH2]n CH2 NH C NH2
H
O
NH2 L-citrullin
(n = 2, karbamoylderivát ornithinu) COOH CH2 OH CH3 N C NH P OH NH O
kreatin-fosfát
aromatické aminokyseliny R1
COOH 5
H C CH2
O
3
NH2
R3
3
R
OH
,
R2
tetrajodthyronin (thyroxin), R = R1 = R2 = R3 = I COOH H
C
OH
CH2
NH2
OH
3,4-dihydroxy-L-fenylalanin (DOPA)
esenciální aminokyseliny potraviny deficitní některými aminokyselinami Lys obiloviny (rostlinné proteiny obecně) Met mléko, maso Thr pšenice, žito Trp kasein, kukuřice, rýže 5
fyzikálně-chemické vlastnosti aminokyselin acidobazické (pK a pI ) optické senzorické acidobazické vlastnosti (Gly)
CO O H
CO O
K1
CH2 +
+
NH3
ion I1 (kation) volný náboj +1 pH < 2
-
CO O
K2
CH2
CH2
NH 3
NH2
ion I2 (amfion) volný náboj 0 pH ≈ 6
-
ion I3 (anion) volný náboj -1 pH > 10
závislost iontových forem Gly na pH = kation (I1)
= amfion (I2) 100 % 80
= anion (I3) pI
pK 1
pK 2
I3
I2
60 40
I1
20 0 2
4
6
8
10
pH 12
optické vlastnosti Gly = výjimka většina = chirální atom Cα 2 optické isomery (enantiomery) některé 2 chirální centra Ile, Thr, Hyp, CySSCy L-
a D-aminokyseliny, L-aminokyseliny = (S)-stereoisomery, výjimka: L-cystein = (R)-stereoisomer = (R)-stereoisomery obsah D-aminokyseliny
COO
-
COO
+
H3N
C
H
H
R
C
+
NH3
R
L-aminokyselina
D-aminokyselina
(S)-aminokyselina
(R)-aminokyselina
6
diastereoisomery aminokyselin COOH
COOH
H2N
C
H
H
C
NH2
H3C
C
H
H
C
CH3
CH2
CH2
CH3
CH3
L-isoleucin
D-isoleucin
(2S, 3S)-isoleucin
(2R, 3R)-isoleucin
COOH H2N
C
H
H
C
CH3
COOH H
C
NH2
H3C
C
H
CH2
CH2
CH3
CH3
L-allo-isoleucin
D-allo-isoleucin
(2S, 3R)-isoleucin
(2R, 3S)-isoleucin
organoleptické vlastnosti sladké kyselé hořké indiferentní
Gly, Ala, Thr, Pro Asp, Glu Leu, Ile, Phe, Tyr, Trp ostatní
unikátní vlastnosti = chuť umami COONa H
C CH2 CH2 COO
-
+
NH3
natrium-hydrogen-glutamát
7
Peptidy struktura kondenzace →
aminokyseliny
peptidy
H2N CH COOH H2N CH COOH 1 + R R2 α−aminokyselina
α−aminokyselina
- H2O peptidová vazba O H2N CH C NH CH COOH R1 R2 C-koncová N-koncová lineární dipeptid
- H2O O 2
R
H N
R
N H
O
1
cyklický dipeptid (2,5-dioxopiperazin)
• • •
vazba některých aminokyseliny neobvyklým způsobem Glu distální skupinou COOH = γ-peptidová vazba vázány D-aminokyseliny vázány neobvyklé aminokyseliny COOH CH2 CH2 NH2
β-alanin (3-aminopropionová) COOH C CH2 NH2
2-aminoakrylová (dehydroalanin)
COOH CH NH2 CH2 CH3
α-aminomáselná 2-aminomáselná)
COOH CH2 CH2 CH2 NH2
SO3H CH2 CH2 NH2
γ-aminomáselná 4-aminomáselná)
taurin
COOH C CH CH3 NH2
(E)-2-aminokrotonová (dehydrobutyrin)
klasifikace počet vázaných monomerů (aminokyselin) • oligopeptidy (2-10 aminokyselin) • polypeptidy (dříve makropeptidy, 11-100 aminokyselin) typ řetězce • lineární • cyklické 8
O
N H
COOH
pyroglutamová
druh vazeb • homodetní (pouze peptidové vazby) • heterodetní (peptidové i jiné vazby) disulfidové esterové (depsipeptidy) vázané složky • homeomerní • heteromerní (peptoidy) nukleopeptidy lipopeptidy glykopeptidy
-S-S-CO-O-R
obsahující jen aminokyseliny obsahující i jiné sloučeniny fosfopeptidy chromopeptidy metalopeptidy
výskyt • produkty metabolismu, přirozené peptidy • produkty proteolýzy, enzymová nebo neenzymová hydrolýza • syntetické peptidy, náhradní sladidla vlastnosti • biologická aktivita • senzorické vlastnosti produkty metabolismu baktérií mléčného kvašení = bakteriociny nisin (Streptococcus cremoris, syn. Lactococcus lactis ssp. Lactis) konzervační činidlo, stabilizace kysaných výrobků
další významné peptidy glutathion (G-SH nebo G-S-S-G) O
O
HOOC CH CH2 CH2 C NHCHC NH CH2 COOH CH2
NH2
SH
γ-L-glutamyl-L-cysteinylglycin (γ-amidová vazba)
výskyt mikroorganismy, rostliny, živočichové pšeničná mouka maso
10-15 mg/kg 300-1500 mg/kg
funkce • detoxikace toxických forem kyslíku • transport (přenos) aminokyselin do buněk • metabolické pochody (biosyntéza leukotrienu) • stabilizace oxidačního stavu SH-proteinů (substrát peroxidas, glutathionreduktasy) • technologie Chorleywoodský způsob výroby bílého chleba, askorbová kyselina H2A + ½ O2 → A + H2O (askorbasa) 9
A + 2 G-SH → H2A + G-S-S-G (glutathiondehydrogenasa) G-S-S-G
bez vlivu na rheologické vlastnosti těsta
G-SH
negativní vliv (depolymerace bílkovin lepku)
P-S-S-P + G-SH → P-S-S-G + P-SH β-alanylhistidinové dipeptidy obsah v mase β-Ala
His
O
H2N (CH2)n CH2 C NH CH CH2
N
COOH
karnosin anserin (n = 1), R =
N H
CH2
N
CH3
N
balenin (n = 1), R =
CH2
N N CH3
funkce • účast na kontrakci kosterního svalstva • pufrovací kapacita svalu • organoleptické vlastnosti produkty proteolýzy • proteolýza spontánní (autolýza) žádoucí zrání masa (konzistence, aróma) výroba autolyzátů kvasinek (aditiva) nežádoucí •
proteolýza záměrná výroba sýrů (žádoucí konzistence, aróma) výroba sladu (stabilizace pěny piva) výroba hydrolyzátů bílkovin enzymové: sójová omáčka hydrolyzáty odpadních bílkovin (krve, syrovátky, kaseinů) kyselé: polévkové koření aj. přípravky hořké peptidy enzymových hydrolyzátů a potravin hydrofobní aminokyseliny: Val, Leu, Ile, Phe, Tyr, Trp (M < 6000 Da)
syntetické peptidy náhradní sladidlo Aspartam (Asp-Phe) O CH2 CH NH C CH CH2 COOCOOCH3 NH3+
10
Bílkoviny polymery aminokyselin > 100 aminokyselin, Mr ~ 10.000 - miliony Da organizované struktury konstituce a konformace optimální pro funkce hlavní živiny peptidové vazby jiné vazby • disulfidové -S-S• esterové • amidové jiné složky než aminokyseliny (fyzikálně nebo chemicky) • voda • anorganické ionty • lipidy, cukry, nukleové kyseliny, barevné sloučeniny
klasifikace podle původu • živočišné (maso, mléko, vejce), 60 % proteinů potravy • rostlinné (obilniny, luštěniny, ovoce, zelenina), 30 % proteinů potravy • netradiční (řasy, mikroorganismy) podle funkce • strukturní (stavební složky buněk, kolagen) • katalytické (enzymy, hormony) • transportní (přenos sloučenin, myoglobin) • pohybové (svalové proteiny, aktin, myosin) • obranné (protilátky, imunoglobuliny, lektiny) • zásobní (ferritin) • senzorické (rhodopsin) • regulační (histony, hormony) • výživové (zdroj esenciálních aminokyselin, zdroj N, hmoty k výstavbě a obnově tkání) podle struktury (přítomnosti nebílkovinné složky) jednoduché • globulární, sféroproteiny (albuminy, globuliny) • fibrilární (vláknité), skleroproteiny, stromatické bílkoviny (kolageny, keratiny, elastiny) složené (konjugované) • nukleoproteiny (nukleové kyseliny) • lipoproteiny (neutrální lipidy, fosfolipidy, steroly) • glykoproteiny (sacharidy) • fosfoproteiny (kyselina fosforečná) • chromoproteiny (deriváty porfyrinu, flavinu) • metaloproteiny (koordinačně vázané kovy podle rozpustnosti rozpustné • albuminy mléko: laktalbumin 11
vaječný bílek: ovalbumin, konalbumin pšenice: leukosin • globuliny maso: myosin, aktin mléko: laktoglobulin vejce: ovoglobulin • gliadiny neboli prolaminy pšenice: gliadin ječmen: hordein kukuřice: zein • gluteliny pšenice: glutenin rýže: oryzenin • protaminy mlíčí ryb (cyprimin, salmin, klupein, skombrin) • histony krev: globiny hemoglobinu a myoglobinu nerozpustné kolagen, elastin, keratin
podle stavu • nativní (přírodní, biologické funkce) • denaturované • upravené (modifikované, aditiva) výživové hledisko • plněhodnotné (esenciální aminokyseliny v optimálním množství) vaječné a mléčné • téměř plněhodnotné (některé esenciální aminokyseliny nedostatkové) živočišné svalové • neplněhodnotné (některé esenciální aminokyseliny nedostatkové) veškeré rostlinné, živočišných pojivových tkání potraviny deficitní některými aminokyselinami Lys
obiloviny (obecně rostlinné proteiny)
Met
mléko, maso
Thr
pšenice, žito
Trp
kasein, kukuřice, rýže
obsah v potravinách 0-100 % P (v sušině) potraviny živočišné > rostlinné luštěniny, olejniny > ovoce, zelenina vejce
75 % H2O 13 % P (celá) 52 % P v sušině
luštěniny
12
12 % H2O 24 % P (sója 32-45 %) 27 % v sušině
maso (H)
69 % H2O 21% P 68 % v sušině
chléb
38 % H2O 7% P 11 % v sušině
mléko (3,5 % L)
87-90 % H2O 3,4 % P 28 % v sušině
brambory
78 % H2O 2%P 9 % v sušině
krytí potřeby energie: ~ 10 % doporučená denní dávka: 1-1,2 g/kg poměr živin: bílkoviny : lipidy : sacharidy hmotnost = 1 : 1 : 4 energie = < 14 : < 14 : <56 % struktura viz biochemie
fyziologie a výživa minimální potřeba plnohodnotného proteinu 0,5-0,6 g.kg-1 doporučovaná dávka 1,0-1,2 g.kg-1 (nevyužity optimálně) ~ 2,4 g.kg-1 období růstu, kojící ženy, rekonvalescenti aj. výživová hodnota (nutriční, biologická) celkový příjem
složení aminokyselin dostupnost peptidových vazeb trávicím enzymům další faktory dříve • BV (Biological Value) g P vzniklé v organismu / 100 g P v potravě • NPU (Net Protein Utilization) • PER (Protein Efficiency Ratio) aj. (zvířata) závisí na: absolutní obsah esenciálních aminokyselin relativním poměru poměru k neesenciálním aminokyselinám travitelnosti dnes aminokyselinové skóre AAS (Amino Acid Score) index esenciálních aminokyselin EAAI (Essential Amino Acid Index), přesnější údaje
AAS (%) =
100 A i A si
Ai = obsah esenciální aminokyseliny v proteinu Asi = obsah téže aminokyseliny ve standardním (referenčním) proteinu standardní protein = fiktivní protein s optimálním složením esenciálních aminokyselin (AAS = 100%)
EAAI=n
100A1 100A 2 . . A S1 AS2 13
.
100A n A Sn
fyzikálně-chemické vlastnosti rozpustnost, hydratace a botnání disociace optická aktivita vznik gelů vznik emulzí stabilizace pěn denaturace faktory fyzikální: změny teploty, tlaku, ultrazvuk, pronikavé elmag. záření faktory chemické: soli, změny pH (kyseliny, zásady), povrchově aktivní látky důsledky • přístupnější digestivním enzymům trávicího traktu • denaturace antinutričních faktorů, toxických látek (inhibitory proteas, amylas, lektiny) • inhibice nežádoucích enzymů a mikroorganismů maso, masné výrobky, drůbež, ryby 4 hlavní druhy tkání (další krev) • epitelové • podpůrné (pojivové) • svalové (příčně pruhované, hladké) • nervové definice části teplokrevných zvířat v čerstvém, zpracovaném stavu v užším smyslu: skeletální svalová tkáň počet svalů, úpony na kosti, přívod krve, nervy, kůže, chrupavky, kosti, tuk další složky • vitaminy • volné aminokyseliny 0,1–0,3 % taurin (0,02-0,1 %), složka žlučových kyselin, přenos nervových vzruchů CH2 NH2 CH2 SO 3H
•
kvarterní ammoniové sloučeniny cholin 0,02-0,06 %, fosfolipidů, transmethylační reakce, acetylcholin, sinapin + CH2 N (CH3)3 CH2 OH
karnitin 0,05-0,2 %, transport mastných kyselin COOH CH2 CH OH + CH2 N (CH3)3
• • • • •
guanidinové sloučeniny glykogen fosfáty cukrů a volné cukry kyselina mléčná aj. kyseliny puriny a pyrimidiny
použití pro potravinářské a nepotravinářské účely 14
myofibrilární proteiny svalové vlákno myofibrily (kontraktilní vlákna) mikrofilamenty (mikrovlákna) myosin aktin další proteiny reakce in vivo reakce post mortem • ATP anaerobní glykolýzou z glykogenu • mléčná kyselina → pokles pH z 6,8 na < 5,8 • inhibice glykolytických enzymů • Ca2+ / reakce aktinu s myosinem, není ATP → posmrtné ztuhnutí (rigor mortis) vliv na jakost masa zrání masa • štěpení aktomyosinu endogenními proteasami (hlavně kathepsiny) • štěpení kolagenu kolagenasami vady masa • DFD (dry-firm-dark) a DCB (dry-cutting-beef) tmavé, vysoká vaznost, nízká údržnost odstranění mléčné kyseliny při vykrvení, pH~ 6 • PSE (pale-soft-exudative) světlé, nízká vaznost, šedo-zelený povrch zvýšená glykolýza stimulovaná hormony, pH~ 5,6 změny při zpracování ~35° C asociace sarkoplasmatických bílkovin, snížení vaznosti, zvýšení tuhosti ~45° C viditelné změny, zkrácení =denaturace myosinu ~50-55° C denaturace aktomyosinu ~55-65° C denaturace sarkoplasmatických bílkovin, asociované struktury a gel ~60-65° C změny konformace kolagenu (zkrácení 1/3-1/4) ~80° C oxidace SH-skupin ~90° C želatinace kolagenu (uvolnění tropokolagenových vláken, sol želatiny) ~100 ° C eliminace NH3, H2S, další látky, aromatické látky, změna barvy
mléko a mléčné výrobky obsah živin v mléce voda podle druhu mléka (původu) 63 - 88 % komplikovaný disperzní systém • globulární bílkoviny syrovátky: koloidní disperze • kaseinové molekuly: micelární disperze • tuk: tukové globule (mikrosomy, φ 0,1-10 μm): emulze • částice lipoproteinů: koloidní suspenze • nízkomolekulární látky (laktosa, aminokyseliny, minerální látky, hydrofilní vitaminy): pravý roztok zbarvení 15
složení proteinů kravského mléka obsah aminokyselin mléka kaseiny α-kaseiny = fosfoproteiny, αS1, αS2, fosfoserin C
O
O
CH CH2 O P
O
-
O
NH
β-kaseiny = fosfoproteiny γ-kaseiny = produkty degradace β-kaseinů κ-kaseiny = glykoproteiny (2 genetické varianty, B), cukr = tetra-, tri-, di-, mono-, GalNAc, Gal, NeuAc, vazba na Thr (133) NHCOCH3
6
CH2
HO
O 1
O OH H C OH 1 CH2OH
HO
CH2OH β
OH COOH O α 2 H C OH O
O 3
NHCOCH3
3
O CH2OH OH H C OH H C OH O COOH OH α
2
C O
CH2OH HO
O OR 3
NHCOCH3
1
β
O
CH CH CH3 NH
NHCOCH3
hlavní složka κ- kaseinů kaseiny αS-, β-, κ-kaseiny agregace do submicel a micel, molekuly kaseinů → submicela → micela změny při skladování a zpracování tepelné zpracování • shlukování tukových globulí v syrovém mléce, ~ makroglobulin •
bílkoviny syrovátky termolabilní, denaturují, kaseiny prakticky nedenaturují
pasterace 72-74 °C (20-40 s): denaturuje asi 50-90 % bílkovin séra inaktivuje se většina enzymů > 75 °C: redukce disufidových vazeb eliminace H2S (β-laktoglobulin) sulfidy, disulfidy vařivá příchuť (Met) degradace thiaminu vznik laktonů a methylketonů sterilace 140 °C (4 s) denaturuje 100 % bílkovin reakce laktosy s proteiny syrovátky ztráty Lys (Maillardova reakce), vonné látky syrové a pasterované mléko ∼ 400 vonných látek (1-100 mg/kg)
16
srážení a proteolýza kaseinů mléko čerstvé: pH 6,5-6,75 srážení kaseinů: pH 4,6 (kontaminující, kulturní mikroby) tvrdé sýry • mikroorganismy (mléčná kyselina), okyselení (pH 5,5) • proteolytický enzym rennin (chymosin, syřidlo), specifická hydrolýza κ-kaseinu: para-κkasein = hydrofobní část, součást micel, κ-kaseinmakropeptid = hydrofilní část, koagulace • sýřenina, (skladování → tuhost, kyselost, odstředění syrovátky, solení, zrání (u sýru typu Emmental konverze mléčná → propionová kyselina + CO2), proteolýza, lipolýza → tvrdý sýr měkké sýry, jogurty • srážení, nízké pH (fermentace laktosy, mléčná kyselina), koagulace kaseinů částečná, u jogurtů asociace micel (gelová struktura) nerozpustný kyselý kasein sladký kasein (srážení syřidlem) kaseináty (rozpustné:Na, K, NH4; dispergovatelné: Ca, Mg) nerozpustné koprecipitáty syrovátka
vejce proteiny bílku 53 %, žloutku 47 % obsah živin v slepičích vejcích složení proteinů bílku a žloutku slepičích vajec proteiny bílku ~ 40 proteinů (globuliny, glykoproteiny a fosfoproteiny) • enzymy (lysozym, aktivita N-acetylmuramidasy, murein, buněčné stěny bakterií) • bílkovinné složky enzymů (flavoprotein/riboflavin, avidin/biotin) • inhibitory proteas (ovomukoid, ovoinhibitor) důsledky • viskozita a gelovitá konzistence bílku: ovomukoid a ovomucin • stabilita pěny šlehaného bílku: ovoglobuliny G2 a G3 • antimikrobní účinky: lysozym (ovoglobulin G1) • antinutriční působení: avidin proteiny žloutku (emulze tuku ve vodě) 1/3 = bílkoviny, 2/3 = lipidy glyko-, lipo-, glykofosfo- a glykofosfolipoproteiny granule: lipovitellin a fosvitin plasma: lipovitellenin a livetin změny při skladování a zpracování • částečná denaturace proteinů bílku při šlehání • denaturace teplem 57 °C: počátek 17
60-65 °C denaturuje většina bílkovin (ne ovomukoid) 65-70 °C většina bílkovin žloutku (ne fosvitin)
potraviny rostlinného původu hlavní zdroje: semena rostlin omezené zdroje: plody, listy, hlízy, bulvy aj. části rostlin (ovoce, zelenina, okopaniny) cereálie a pseudocereálie základní chemické složení obilovin proteiny obilovin a jejich složení proteiny pšenice mouka 7-13 (až 15) % bílkovin • 15 % albuminy (ve vodě rozpustné) leukosin • 7 % globuliny (0,4 M-NaCl) edestin • 33 % prolaminy (70 % ethanol) gliadin • 46 % gluteliny (zbytek) glutenin poměr prolaminy / gluteliny = 2 : 3 mouka silná = chlebová (12-14 %) (těsto elastické, tuhé, nutné intenzivní míchání, zadržuje oxid uhličitý, vzduch, objemnější výrobky) mouka slabá = výroba sušenek, cukrovinek (< 10 %) těsto lepek (gluten) = viskoelastická hmota, 2/3 vody, 1/3 hydratované gluteliny (viskozita), gliadiny (elasticita), sušina lepku = 90 % proteinů, 8 % lipidů, 2 % cukrů bezlepkové výrobky alergické onemocnění celiakie (∼ 0,05 % dětí v Evropě) změny epithelových buněk střevní stěny, zhoršená absorpce živin prolaminové frakce pšenice, žita, ječmene, sekvence: Pro-Ser-Gln-Gln a Gln-Gln-Gln-Pro limity < 100 mg gliadinu/kg (sušiny) proteiny žita • není gluten • pekařské vlastnosti: pentosany, některé proteiny (botnající v kyselém prostředí) • vznik kyselin činností mikroorganismů (S. cerevisiae, S. minor, L. plantarum, L. brevis) proteiny luštěnin a olejnin • vysoký obsah globulinů, funkce při klíčení obsah aminokyselin využití netradičních zdrojů bílkovin texturované rostlinné proteiny přípravky bohaté na bílkoviny
18
Reakce eliminační, isomerační, adiční, oxidační komplexní reakce vliv složení potravin, podmínek: teplota, pH, O2, další látky
důsledky • snížení biologické hodnoty rozklad esenciálních aminokyselin vznik nemetabolizovatelných produktů snížení travitelnosti vznik antinutričních a toxických látek • vznik aromatických látek hlavně Cys, Met, Orn, Pro aminy, aldehydy, alkoholy, S-sloučeniny eliminační reakce dekarboxylace (eliminace oxidu uhličitého) R
CH
COOH
N H2
- CO2
R
C H2
N H2
aromatické látky biologicky aktivní látky (biogenní aminy) CH2 CH2 NH2
N
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 N H
NH2
NH2
histamin (His) eliminace amoniaku a vody vznik 2,5-dioxopiperazinů (cyklické dipeptidy)
kadaverin (Lys)
H N
O 2
R
R CH COOH - 2 H2O
NH2
R
N H
O
vznik alk-2-enových kyselin R
C H C H2 NH2
CO O H
- NH3
R
C H CH
β-aminokyselina (Asp) vznik γ-laktamů z γ-aminokyselin, γ-aminokyselina Glu, kreatin R CH (CH2)2 NH2
CO OH
- H2O
R H3C
HOOC
N
O
HN
H
2-oxopyrrolidin-2-karboxylová kyselina 19
COOH
alk-2-enová kyselina
N H
O
N N H
O
kreatinin
eliminace funkčních skupin postranních řetězců • reakce v kyselém prostředí nebo termické reakce o deamidace proteinů, hydrolýza • reakce v neutrálním prostředí nebo termické reakce o vznik neobvyklých vazeb • reakce v alkalickém prostředí nebo termické reakce o vznik neobvyklých vazeb, neobvyklých aminokyselinD-aminokyseliny (abiogenní) důsledky • snížení travitelnosti • snížení výživové hodnoty • vznik potenciálně toxických aminokyselin • vznik aromatických látek kyselé prostředí výroba hydrolyzátů bílkovin • enzymy autolýza kvasničné autolyzáty, potravinářské hydrolyzáty, sójová omáčka • kyseliny potravinářské hydrolyzáty neutrální prostředí vznik příčných vazeb a neobvyklých aminokyselin ε-aminoskupina Lys, karboxamidová skupina Asn, Gln 2 NH3
O NH2 NH2
+
NH2 C CH2
NH2 C
CH2
O C CH2
NH
CH2
C
NH
2
2
O
O
alkalické prostředí ztráty Lys, Cys, Ser, Thr, Arg aj. 1,2-eliminace H-X (Ser, Thr, Cys, SySSCy) a hydrolýza X HO, - H2O
NH CH CO
+ H3O, - H2O
R CH X
NH C CO
NH C CO
R CH X
R CH
karbanion
dehydroprotein
X = OH, SH, SR, SSR aj. Cys, Ser→2-aminoakrylová kyselina (dehydroalanin), Thr→2-aminokrotonová kyselina (dehydrobutyrin) CH2 C
COOH
CH3 CH C
NH2
•
COOH
NH2
adice funkčních skupin aminokyselin intra- a intermolekulární příčné vazby
20
R NH2
C CH R + C CH R
NH
CH CH R
HS
S
CH CH R
C CH R + NH3
CH CH NH2
• hydrolýza zesítěného proteinu a vznik neobvyklých aminokyselin, lysinoalanin, lanthionin NH2
NH2 CH2 [CH2]3 CH COOH NH
CH2
CH2
CH COOH
CH2
CH COOH
S
CH COOH NH2
•
NH2
isomerace a vznik D-aminokyselin, snížená využitelnost X NH CH CO R CH X
HO, - H2O + H3O, - H2O
-
NH C CO
NH C CO
R CH X
R CH
karbanion
dehydroprotein
adiční reakce reakce se sacharidy (aldehydy, ketony), Maillardova reakce R1 C O + H2N CH COOH R R2 α-aminokyselina R R1 R1 R C N CH COOH HO C NH CH COOH - H2O R R2 2 sacharid
produkty
karbinolamin imin (Schiffova báze) • barevné látky, aromatické látky, biologicky aktivní látky
oxidační reakce oxidační deaminace a transaminace enzymové reakce deaminasy nebo transminasy, hydrolasy R CH COOH R CH COOH NH2 H2O, - NH3 NH O, - H2O α-aminokyselina
α-iminokyselina
21
dekarboxylasy R
CH O
CO OH
alkoholdehydrogenasy R
- CO2
CH
R
CH2
OH
2H
2-oxokyselina • •
O
aldehyd
alkohol
aldehydy: aróma ovoce a zeleniny alkoholy: aróma alkoholických nápojů (alkoholy přiboudliny)
Streckerova degradace (oxidační dekarboxylace) tvorba Streckerových aldehydů neenzymová reakce oxidace
R CH COOH NH2
R CH O + CO2 + NH3
1/2 O2
α-aminokyselina
aldehyd (Streckerův aldehyd) oxidace
R CH CH2 COOH NH2
R C CH3 O
1/2 O2
β-aminokyselina
+
CO2
NH3
+
methylketon
oxidační činidla • dikarbonylové sloučeniny • sacharidy • chinony • anorganické látky (chlornany) vznik dalších produktů N- a S-heterocyklické sloučeniny
další oxidace oxidované lipidy a fenoly, O2 (fotosenzibilizátory) cystein a cystin • oxidace Cys na sulfenovou, sulfinovou, sulfonovou (cysteovou) kyselinu (nevyužitelná) COOH H C
NH2
CH2 SO3H
•
oxidace Cys na CySSCy 2 R SH
O H2O
R
S
S
R
R = CH2
O R S S R
disulfid
O
O
R S S R
oxidace CySSCy
O
monooxid
R S S R O
dioxid
O
O
O O
O O
R S S R
•
CH COOH NH2
O
disulfoxid
R S S R O
22
O O O
trioxid
R S S R O O
tetraoxid
•
oxidace Met O R S CH3
O
R S CH3
O
O
sulfid
sulfoxid
R S CH3 O
sulfon
reakce se složkami potravin • reakce s polyfenoly tmavá barva izolátů ze šrotů nevyužitelné produkty, snížená travitelnost • reakce s oxidovanými lipidy nevyužitelné produkty, snížená travitelnost
23
R =CH2 CH2 CH COOH NH2
