Funkcionalna živila in
bioaktivne snovi
Zakaj bioaktivne snovi potrebujejo dostavljalne
sisteme?
Nataša Poklar Ulrih, Irena Vovk
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za živilstvo,
Katedra za biokemijo in kemijo živil
Kemijski inštitut
Funkcionalna živila
•  Interesi potrošnikov:
zdrav način prehranjevanja in
potencialni vpliv določenega živila ali
sestavin na zdravje in dobro počutje.
Evropsko soglasno mnenje glede
funkcionalnih živil
EC Concerted Action on Functional Food Science in Europe (FUFOSE)
predlaga naslednjo definicijo za funkcionalna živila:
• da so običajna živila in se uživajo kot del vsakodnevne/običajne prehrane
(niso v obliki prehranskih dopolnil ali tablet)
• da so sestavljena iz naravnih sestavin, pogosto v večjih koncentracijah;
• sestavine so lahko prisotne tudi v živilih, ki jih normalno ne vsebujejo,
• da imajo pozitiven učinek na tarčno funkcijo organizma, ki je večji od
prehranske vrednosti oz. osnovne prehrane,
• da lahko izboljšajo dobro počutje in zdravje in/ali zmanjšajo tveganje za
bolezen oz. koristijo našemu zdravju v fizičnem, psihološkem in
vedenjskem smislu,
• da nosijo odobrene in znanstveno potrjene trditve
Strategija razvoja funkcionalnih živil
• better early development and growth;
• health maintenance (e.g. immune function, gastrointestinal
health, mental health, health in ageing, physical performance);
• reduced risk of obesity;
• reduced risk of chronic diet-related diseases (e.g.
cardiovascular disease, type 2 diabetes and metabolic
disease, musculoskeletal disease).
Sinergija med znanostjo in razvojem živil v korist potrošnika.
Japonci so vodilni na področju
•  termin funkcionalno živilo uveden leta 1984 na
Japonskem
•  Japonska ima regulativo za področje funkcionalnih
živil („Food for Specified Health Uses (FOSHU)“)
•  Japonska ima zakonsko določeno označevanje
(poleg „regular" FOSHU“ še „qualified FOSHU“ in
„standardized FOSHU“
•  vse trditve potrjuje „Ministry of Health, Labour and
Welfare“
Seal for FOSHU Approval
Japonski primeri
http://www.mhlw.go.jp/english/topics/foodsafety/fhc/02.html
Specified Health Uses
Foods to modify gastrointestinal
conditions
Foods related to blood cholesterol level
Foods related to blood sugar levels
Foods related to blood pressure
Principal Ingredients (ingredients
exhibiting health functions)
Oligosaccharides, lactose, bifidobacteria, lactic
acid bacteria, dietary fiber 8 ingestible dextrin,
polydextrol, guar gum, psyllium seed coat, etc.)
Chitosan, soybean protein, degraded sodium
alginate
Indigestible dextrin, wheat albumin, guava tea
polyphenol, L-arabiose, etc.
Lactotripeptide, casein dodecaneptide, tochu leaf
glycoside (geniposidic acid), sardine peptide, etc.
Foods related to dental hygiene
Paratinose, maltitiose, erythrytol, etc.
Cholesterol plus gastrointestinal
Degraded sodium alginate, dietary fiber from
conditions, triacylglycerol plus cholesterol psyllium seed husk, etc.
Foods related to mineral absorption
Calcium citrated malate, casein phosphopeptide,
hem iron, fracuto-oligosaccharide, etc.
Foods related to osteogenesis
Soybeen isoflavone, MBP (Milk basic protein), etc.
Foods related to triacylglycerol
Middle chain fatty acid, etc.
„Food for Specified Health Uses (FOSHU)“
http://www.toyoshinyaku.co.jp/english/business/foshu.html
Raziskave na področju funkcionalnih živil
•  Identifikacija novih komponent v funkcionalnih živilih
•  identifikacija potencialnih funkcionalnih sestavin, ki imajo
učinke na zdravje in dobro počutje,
•  identifikacija posameznih bioloških odgovorov na
funkcionalno hrano,
•  definirati biorazpoložljivost sestavin funkcionalne hrane
•  razvoj biomarkerjev,
•  razvoj in uporaba nutrigenomike, bioinformatike,
proteomike, metabolomike in nanotehnologij pri razvoju
funkcionalnih živil
•  upoštevati – osebne prehranjevalne navade in
potencialno vlogo funkcionalne hrane
•  stabilnost komponent funkcionalnih živil pri pripravi hrane
in v prebavnem traktu
•  adsorbcija v organih
•  Vzpostaviti Dietary Reference Intakes (DRIs) za širok
spekter nutrientov z namenom komercializacije
funkcionalnih komponent
Prehranska dopolnila
•  farmacevtska formulacija biološko aktivnih
spojin,
•  tarčne skupine,
•  kontrola/hrana/standardizirani analizni
postopki
Bioaktivne snovi
Kaj so bioaktivne snovi?
To so esencialne in neesencialne spojine
(vitamini, polifenoli), ki jih najdemo v naravi
in so del prehranske verige (food chain) in
za katere velja, da imajo vpliv na zdravlje
človeka.
Nutracevtiki
Primeri
Karotenoidi: karoteni in ksanrofili
• 
• 
• 
• 
Karotenoidi: tetraterpenoidi (8 izoprenov)
Karoteni: samo C in H atomi (likopen, α-karoten, β-karoten)
Ksantofili: C, H in O atomi (lutein, zeaksantin)
Akumulirajo se v jetrih, maščobnem tkivu, trebušni slinavki,
nadledvičnih žlezah, retini in rumeni pegi
•  V naravi jih je več kot 700, v naši prehrani 50
•  Fiziološko pomembni: preprečujejo pomanjkanje vitamina A,
antioksidativna aktivnost, povečujejo imunsko aktivnost
Karotenoidi kot barvila za živila in kot
prehranska dopolnila
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Likopen (paradižnik, lubenica, E160d)
β-karoten (korenje, E160a)
Lutein (špinača, ohrovt, jajca, E161b)
Zeaksantin (koruza, E161h)
β-ckriptoksantin (pomaranče, E161c)
Violaksantin (špinača, solata, E161e)
Astaksantin (losos, E161j)
Kantaksantin (rdeča paprika, “barvanje rumenjakov”,
losos, E161g)
Fenolne spojine
Basic Skeleton
Class
Number of
C-atoms
6
C6
Simple phenols
7
C 6C 1
Phenolic acids
8
C 6C 2
Phenylacetic acids
9
C 6C 3
Hydroxycinnamic acids
10
C 6C 4
Naftoquinones
13
C 6C 1C 6
Xanthones
14
C 6C 2C 6
Stilbenes,
Anthraquinones
15
C 6C 3C 6
Flavonoids
18
(C6C3)2
Lignans, neolignans
30
(C6C3C6)2
>40
(C6C3)n
(C6C1)n : Glc
(C6C3C6)n
http://www.lesjusdechantal.com/eng/phenols.php
Biflavonoids
Lignins
Hydrolysable tannins
Condensed tannins
Classification of phenolic compounds (constructed from Dey and Harborne, 1997).
Dostavljalni sistemi
•  ZAKAJ (topnost, stabilnost,...)
•  Izbira materialov s statusom GRAS
•  Polisaharidi/lipidi/proteini rastlinskega/živalskega/
mikrobnega
izvora
•  Kombinacije materialov
•  EFSA/FDA
•  Empirični pristop
Uporaba kapsuliranih dodatkov
v živilstvu
Najpomembnejše
skupine kapsuliranih
snovi
Nekateri glavni cilji
kapsulacije
Arome, vitamini in
minerali, nenasičene
maščobne kisline, barvila,
encimi in peptidi,
mikroorganizmi
(starterske in probiotične
kulture), bakteriofagi ter
bioaktivne snovi s
konzervirno in/ali
prehransko vrednostjo
Olajšano rokovanje,
izboljšana obstojnost in
topnost, kontrolirano
sproščanje, izboljšana
biorazpoložljivost,
preprečevanje senzoričnih
sprememb živila,
zmanjšana alergenost,
zaščita mikroorganizmov
ter bakteriofagov
Materiali in tehnike
Polisaharidi
•  Škrob in derivati škroba
Celuloza in derivati celuloze
Ekstrakti in eksudati rastlin
Morski ekstrakti
Mikrobni in živalski polisaharidi
Proteini
Lipidi
Drugo
Polisaharidi
Škrob in njegovi derivati
•  Amiloza in amilopektin
•  Derivati: maltodekstrin,
ciklodekstrin, škrobni sirup,
polidekstroza
Amiloza
Amilopektin
ß-ciklodekstrin
Polisaharidi
Celuloza in njeni derivati
Celuloza
• 
• 
Polimer β-D-glukoznih enot; β-(1→4)-glikozidna vezjo
Derivati celuloze: metil celuloza, hidroksipropil metil celuloza, hidroksipropil
celuloza, etil metil celuloza, etil celuloza, natrijeva karboksimetil celuloza
Hidroksipropil
celuloza
Polisaharidi
Ekstrakti in eksudati rastlin
•  Mešanice oligomerov in
polimerov različnih kemijskih
struktur in konfiguracij
•  Rastlinski gumiji
•  Leguminoze
Gumi
rožičevca
Polisaharidi
Morski ekstrakti
•  Karagenan
•  Alginat
Ionotropno geliranje
Polisaharidi
Mikrobni in živalski polisaharidi
Hitozan – zamreževanje s tripolifosfatom
•  Ksantan, gelan, dekstran
Proteini
•  Gluten
•  Mlečni proteini
–  Kazein
–  Proteini sirotke
•  Želatina
•  Sojini proteini
Lipidi
•  Maščobne kisline in maščobni alkoholi
•  Gliceridi
•  Voski
•  Fosfolipidi
Drugo
•  Polivinilpirolidon (PVP)
•  Parafin
•  Šelak
•  Anorganski materiali
Tehnike
•  Nanoprecipitacija
•  Koacervacija
•  Ionsko geliranje
Metoda vibricirajoče membrane
Sušenje z razprševanjem
NANOEMULZIJE
•  Heterogeni disperzni sistemi
•  Nanostrukturiranje večplastne emulzije in
oblaganje plast na plast
LIPOSOMI – metoda tankih filmov
Primer 1:
Adsorpcija EGCG na pripravljene nanodelce iz
želatine
Shematski prikaz priprave nanodelcev iz želatine z metodo oblaganja plast na
plast (Shutava in sod., 2009a)
Primer 2:
Katehini iz zelenega čaja kapsulirani v hitozanTPP nanodelce
Mikroskopija (TEM) hitozanskih
nanodelcev
Učinkovitost kapsulacije glede na
razmerje hitozana in TPP (8:1 ●; 6:1 ■;
4:1 ▲)
(Hu in sod., 2008)
Primer 3:
Kapsulacija ekstrakta “Yerba mate” v kapsule iz
alginata in hitozana
SEM mikroskopija posušenih
alginatnih mikrokapsul
SEM mikroskopija posušenih
hitozan-alginatnih mikrokapsul
(Deladino in sod., 2008)
Primer 4:
Kapsulacija ekstreakta iz grozdnih pešk v liposome
obdane z polimerom (Gibis et al., 2012)
Zaključek
•  Poznavanje:
–  kemijskih in fizikalnih lastnosti materialov s
statusom GRAS
–  interakcij med aktivno komponento in
materialom matrice/ovoja
–  obnašanja materialov v matrici živila
•  Ekonomski vidik
HVALA ZA VAŠO POZORNOST!
Hipokrat (460 – 380 p.n.š.): „Hrana naj bo
vaše zdravilo in vaše zdravilo naj bo
hrana.“