Byl proveden přehled domácích a zahraničních literárních zdrojů o mléčných antioxidantech. Antioxidační schopnost mléka je dána vitaminy A, C, E, karotenoidy, enzymy, laktoferinem a aminokyselinami obsahujícími síru.
Důležitou roli v životě těla patří antioxidanty.
Hlavní funkcí antioxidantů je blokování volných radikálů
Volné radikály způsobit destrukci buněčných struktur těla. V důsledku jejich zničení dochází k buněčné smrti nebo degeneraci. Nekontrolovaná aktivita volných radikálů může vést k oxidačnímu stresu s následným rozkladem životně důležitých biochemických sloučenin, jako jsou lipidy, proteiny, DNA. Destrukce těchto sloučenin je příčinou zrychlené karcinogeneze, poruch imunitního systému, kardiovaskulárních onemocnění, neurologických poruch, degenerativních změn v těle a šedého zákalu.
Činnost antioxidačního systému těla úzce souvisí s dostatečnou výživou a dostatečným příjmem základních živin do těla.
Aby se zvýšila biologická hodnota potravinářských výrobků, jsou obohaceny o složky, které mají výrazné antioxidační vlastnosti. V posledních letech celosvětově neustále roste poptávka po potravinářských produktech obsahujících přírodní antioxidanty. Antioxidanty Jsou nejen fyziologicky významnou složkou potravin, ale hrají i důležitou technologickou roli, protože pomáhají zachovat barvu a chuť výrobků a zvyšují jejich trvanlivost.
Hlavní příčinou chemického kažení mléka a mléčných výrobků jsou procesy oxidace tuků.
Antioxidační stabilita je důležitou otázkou v mlékárenském průmyslu. Antioxidanty jsou jedinečné ukazatele biologické hodnoty produktu. V tomto ohledu je studium antioxidačního systému mléka naléhavým problémem.
Díky přítomnosti polynenasycených kyselin v mléčném tuku dochází k jeho rychlé oxidaci vzdušným kyslíkem. Oxidace lipidů probíhá v několika fázích. Nejprve dochází k oxidaci polynenasycených mastných kyselin, které jsou obsaženy ve fosfolipidech membrán tukových kuliček a volném tuku. V triglyceridech a fosfolipidech mléčného tuku dochází k hlubokým chemickým změnám. Hlavními primárními produkty oxidace tuků jsou hydroperoxidy mastných kyselin, proto se tento proces nazývá peroxidace mastných kyselin. Primární produkty peroxidace mastných kyselin se rychle přeměňují na různé sekundární oxidační produkty, včetně peroxidů, aldehydů, ketonů, hydroxykyselin, které nejen mění chuť, vůni a barvu mléka, ale některé z nich jsou toxické látky.
Antioxidační systém mléka je reprezentován komplexem biologicky aktivních složek, jako jsou vitamíny A, C, E, karotenoidy, flavonoidy, enzymové systémy, proteiny, peptidy, aminokyseliny obsahující síru, hormony, nebílkovinné látky
Kyselina askorbová je jedním z nejsilnějších a nejméně toxických přírodních antioxidantů. Je to hlavní ve vodě rozpustný antioxidant přítomný v mléce, jehož aktivita volných radikálů je způsobena jeho nízkým redoxním potenciálem. Kyselina askorbová může absorbovat superoxidové aniontové radikály, alkoxy radikály a singletový kyslík, stejně jako superoxid, oxid železa a oxid dusnatý.
Kyselina askorbová se snadno oxiduje na kyselinu dehydroaskorbovou, zejména při alkalickém pH. Kyselina dehydroaskorbová může být buď dále oxidována nebo přeměněna zpět na kyselinu askorbovou pomocí enzymaticky katalyzované reakce. Za určitých podmínek může kyselina askorbová působit jako prooxidant, regenerující perferrylový radikál, když je zahájena peroxidace lipidů. Oxidace kyseliny askorbové závisí na teplotě, působení světla, kyslíku a počtu katalyzátorů.
Vitamin C je důležitý ve vodě rozpustný antioxidant
Kyselina askorbová interaguje v kombinaci se železem a antioxidanty rozpustnými v tucích. Přidáním vitaminu C a tokoferolu do mléka je dosaženo vysoké organoleptické a fotooxidační stability ve srovnání se vzorky mléka, které tyto složky neobsahují.
Vitamíny A, E
Vitamíny A a E jsou považovány za primární antioxidanty rozpustné v tucích a hlavním úkolem těchto vitamínů je chránit polynenasycené mastné kyseliny a jejich přidružené biochemické sloučeniny před peroxidací.
Vitamin E může přímo vychytávat volné radikály a také inhibovat aktivitu plasminu, proteolytického enzymu.
Vitamin E je skupina sloučenin zahrnujících tokoferoly a tokotrienoly, z nichž každá se dělí na alfa, beta, gama a delta vitamery. Mezi tokoferoly je α-tokoferol jedním z nejdůležitějších antioxidantů rozpustných v tucích v mléce a je považován za hlavního lapače volných radikálů. Výsledný tokoferoloxy radikál je relativně stabilní a může být přeměněn zpět na tokoferol redukcí kyselinou askorbovou. Alfa-tokoferol je biologicky nejaktivnější formou vitaminu E. Antioxidační aktivita β-, γ- a δ-tokoferolů je o 80–90 % nižší než u α-tokoferolu. γ-tokoferol má vysokou funkční hodnotu, protože dokáže vychytávat oxidy dusíku.
Karotenoidy
Karotenoidy jsou sloučeniny rozpustné v tucích a jejich koncentrace závisí na celkové koncentraci tuku v mléce. Působí jako lapače singletového kyslíku a mohou také reagovat s jinými reaktivními formami kyslíku.
β-karoten – preventivní antioxidant
Karotenoidy jsou lipofilní molekuly se sklonem k akumulaci v membráně nebo lipoproteinech. Membrána tukových kuliček je nejaktivnějším místem pro autooxidaci. β-karoten je považován za preventivní antioxidant, protože dokáže uhasit vysoce toxický singletový kyslík. Beta-karoten je schopen inhibovat fotooxidaci lipidů, protože absorbuje světlo, které by jinak bylo absorbováno riboflavinem, což má za následek špatnou kvalitu mléka.
Antioxidační vlastnosti flavonoidů se projevují v jejich schopnosti absorbovat volné radikály a působí také jako sloučeniny, které vážou kovové ionty. Flavonoidy vykazují svou aktivitu v lipidové i vodné fázi.
Mléčné bílkoviny
Antioxidační aktivita mléčných bílkovin je způsobena především antioxidačními vlastnostmi syrovátkových bílkovin, zejména chelací železa laktoferinem a vazbou volných radikálů aminokyselinami obsahujícími síru. Syrovátkové proteiny také zvyšují hladinu glutathionperoxidázy, která je jednou z nejdůležitějších ve vodě rozpustných složek antioxidačního systému.
Laktoferin – glykoprotein vázající železo
Laktoferin má několik biochemicky důležitých funkcí, včetně: vázání železa, vstřebávání železa; projevem bakteriostatických a baktericidních účinků, jakož i plněním funkce růstového faktoru.
Vazba železa laktoferinem inhibuje přeměnu peroxidu vodíku na hydroxylový radikál. Antioxidační vlastnosti laktoferinu se projevují také v jeho schopnosti vázat lipopolysacharidy, a tím omezovat tvorbu volných radikálů. Kromě toho laktoferin aktivuje některé enzymy antioxidačního systému.
Kaseinové frakce mléčných bílkovin vykazují méně výraznou antioxidační aktivitu a působí hlavně jako lapače reaktivních forem kyslíku. Spolu s tím mohou fosfoserinové zbytky kombinované s molekulami kaseinu a anorganickým fosfátem vázat nehemové železo. Kasein je také schopen inhibovat autooxidaci lipidů katalyzovanou lipoxygenázou.
Mléčné enzymy, které tvoří antioxidační systém, se liší svým principem působení. Některé enzymy zabraňují tvorbě radikálů nebo neutralizují jejich účinky. Jiné enzymy katalyzují syntézu nebo regeneraci neenzymatických antioxidantů.
Xanthinoxidáza oxiduje různé aldehydy a purinové báze (xanthin atd.) na odpovídající kyseliny.
Enzym má schopnost redukovat dusičnany na dusitany
Xanthin oxidáza je komplexní molybdoflavoenzym, který je vylučován buňkami mléčné žlázy. Je hlavní bílkovinnou složkou membrán tukových kuliček a nachází se na jejich vnitřním povrchu. Asi 80 % celkového množství xanthinoxidázy v syrovém mléce je koncentrováno v membránách tukových kuliček.
Sulfhydryloxidáza je schopen v přítomnosti kyslíku katalyzovat oxidaci sulfhydrylových skupin v L, D-cysteinu, v redukovaném glutathionu a v denaturovaných proteinech. Jde o nativní mléčný enzym, jehož většina (asi 55 %) se nachází v globulinové frakci, asi 23 % enzymu je spojeno s membránami tukových kuliček a asi 21 % je spojeno s kaseinem.
laktoperoxidáza – katalyzuje oxidaci thiokyanátu – peroxidem vodíku za vzniku thiokyanogenu, který se následně hydrolyzuje na hypothiokyanát. Laktoperoxidáza je druhým nejhojnějším enzymem v mléce a její hlavní úlohou je chránit mléčnou žlázu a střeva kojenců před bakteriálními infekcemi.
Enzym může inhibovat růst a metabolismus různých typů mikroorganismů
Antimikrobiální účinek laktoperoxidázového systému je způsoben jeho schopností katalyzovat oxidaci thiokyanátu v přítomnosti peroxidu vodíku za vzniku hypothiokyanátu a kyseliny hypothiokyanaté; a oxidaci jódu za vzniku joditanu a kyseliny jodné. Tyto sloučeniny reagují s mikrobiálními sulfhydrylovými skupinami a inhibují různé buněčné funkce. Laktoperoxidáza katalyzuje inaktivaci širokého spektra mikroorganismů.
kataláza oxiduje peroxid vodíku. V důsledku reakce vzniká voda a molekulární kyslík. Kataláza je velký enzym obsahující na svém aktivním místě železo vázané na hem. Catalase má velmi vysokou schopnost ničit H2О2a co do počtu molekul H2О2, rozložený za minutu na molekulu enzymu, je to jeden z nejaktivnějších známých enzymů.
Glutathion peroxidáza odstraňuje H2О2 a další peroxidy ve vysokých rychlostech. Tento enzym je jednou z biologicky aktivních forem selenu v kravském mléce. Jeho selenoskupina je oxidována peroxidem a poté redukována glutathionem, který se stává oxidovaným glutathionem. Selen je specificky zabudován do proteinů ve formě selenocysteinu. Může být také zahrnut jako selenomethionin. Selenocystein je součástí aktivního místa glutathionperoxidázy. Aktivita glutathionperoxidázy významně koreluje s koncentrací selenu.
Glutathionperoxidáza v mléce existuje v komplexní formě připojené k vysokomolekulárním proteinům v kaseinové frakci
Koncentrace tohoto enzymu v kravském mléce se pohybuje od 12 do 30 jednotek/ml a jeho aktivita závisí především na koncentraci selenu. Antioxidační aktivita a obsah selenu se snižují s progresí laktace.
ceruloplasmin ničí superoxidový radikál kyslíku a zabraňuje aktivaci peroxidace polyenových kyselin. Jedná se o metaloglykoprotein s antioxidačními vlastnostmi a oxidázovou aktivitou.
Ceruloplasmin je považován za specifický přenašeč mědi
Měď v mléce je přítomna v nedialyzovatelné formě a 75–80 % je součástí enzymu. Ceruloplasmin je unikátním zdrojem mědi pro novorozence, kdy ještě nejsou schopni samostatně udržovat rovnováhu mědi v těle.
Kyselina citronová
Kyselina citronová nevykazuje výrazné antioxidační vlastnosti, ale je schopna zvýšit antioxidační aktivitu „silnějších“ antioxidantů díky chelataci polyvalentních kovů. Takové látky se nazývají antioxidační synergisty.
Antioxidační vlastnosti vykazují také některé endogenní hormony (kortikosteroidy, estrogeny a progesteron), které plní důležité funkce v regulaci metabolických procesů v těle zvířete.
Kyselina močová
Zástupcem nebílkovinných dusíkatých sloučenin v mléce je kyselina močová, která působí jako antioxidant inhibicí reaktivních forem kyslíku. Kromě toho je kyselina močová schopna vázat přechodné kovy, jako je železo. Vykazuje synergické vlastnosti ve směsi s tokoferolem a kyselinou askorbovou.
Antioxidační systém mléka plní důležitou biochemickou funkci, inhibuje peroxidaci lipidů volnými radikály a pomáhá zachovat přirozené vlastnosti mléka. Stanovení celkové antioxidační aktivity mléka může být biomarkerem jeho biologické hodnoty, který umožní vybrat perspektivní oblasti zpracování mléka v průmyslu a predikovat jeho skladovací kapacitu.
Zdroj: Journal Bulletin Voroněžské státní univerzity strojírenských technologií. – 2020. – T. 82. – č. 2(84). – S. 101-106.
