SKLADBA A STRUKTURA POTRAVIN

VETERINÁRNÍ A FARMACEUTICKÁ UNIVERZITA BRNO

FAKULTA VETERINÁRNÍ HYGIENY A EKOLOGIE Ústav hygieny a technologie vegetabilních potravin

SKLADBA A STRUKTURA POTRAVIN

MVDr. Matej Pospiech Ph.D. Doc. MVDr. Bohuslava Tremlová Ph.D. Mgr. Michaela Petrášová Mgr. Zdeňka Javůrková, Ph.D.

BRNO 2014

Tato skripta jsou spolufinancována z Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost: „Inovace bakalářského a navazujícího magisterského studijního programu v oboru Bezpečnost a kvalita potravin“ (reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.0287)

OBSAH OBSAH ...................................................................................................................................... 2 ÚVOD ........................................................................................................................................ 3 1 SKLADBA POTRAVIN ....................................................................................................... 4 1.1 POTRAVINY – ROZDĚLENÍ, KVALITA A ZDRAVOTNÍ NEZÁVADNOST .................................... 4 1.2 SUROVINY ROSTLINNÉHO PŮVODU ..................................................................................... 5 1.2.1 Mouky a škroby........................................................................................................... 6 1.2.2 Neškrobové polysacharidy ........................................................................................ 10 1.2.3 Karagenany ............................................................................................................... 11 1.2.4 Luštěniny a suroviny z nich ...................................................................................... 11 1.2.5 Koření ........................................................................................................................ 17 1.2.5.1 Oddenky ...............................................................................................................................18 1.2.5.2 Kůry .....................................................................................................................................20 1.2.5.3 Listy a natě ...........................................................................................................................24 1.2.5.4 Květy a součásti květů ..........................................................................................................26 1.2.5.5 Plody a semena ....................................................................................................................28 1.2.5.6 Další druhy koření ...............................................................................................................38 1.2.6 Houby ........................................................................................................................ 40

1.3 SUROVINY ŽIVOČIŠNÉHO PŮVODU.................................................................................... 41 1.3.1 Epitely ....................................................................................................................... 42 1.3.2 Svalovina ................................................................................................................... 44 1.3.3 Pojivové tkáně ........................................................................................................... 47 1.3.4 Využitelné části trávicí soustavy ............................................................................... 53 1.3.5 Využitelné části dýchací soustavy ............................................................................ 60 1.3.6 Využitelné části oběhové a mízní soustavy .............................................................. 61 1.3.7 Využitelné části nervové soustavy ............................................................................ 66 1.3.8 Močová a pohlavní soustava ..................................................................................... 69 1.3.9 Kožní soustava .......................................................................................................... 72 2 STRUKTURA POTRAVIN ................................................................................................ 75 2.1 PRINCIPY STRUKTURY POTRAVIN A POTRAVINOVÝCH SUROVIN ....................................... 76 2.1.1 Architektonický (stavební) princip struktury potravin .............................................. 76 2.1.2 Hierarchický (stupňovitý, posloupný) princip struktury potravin............................. 77 2.2 STRUKTURA POTRAVINOVÝCH KOMPONENT A JEJICH INTERAKCE .................................... 78 2.2.1 Voda .......................................................................................................................... 78 2.2.2 Proteiny ..................................................................................................................... 79 2.2.3 Lipidy ........................................................................................................................ 82 2.2.4 Sacharidy ................................................................................................................... 85 3 PŘEHLED METOD VHODNÝCH KE STUDIU SLOŽENÍ A STRUKTURY POTRAVIN .............................................................................................................................. 89 3.1 METODY PRO ANALÝZU STRUKTURY ............................................................................... 89 3.2 MIKROSKOPICKÉ TECHNIKY A METODY ........................................................................... 90 3.2.1 Světelná mikroskopie ................................................................................................ 90 3.2.2 Modifikace světelné mikroskopie ............................................................................. 92 3.2.3 Elektronová mikroskopie .......................................................................................... 94 3.2.4 Další typy mikroskopických metod .......................................................................... 96 3.3 OBRAZOVÁ ANALÝZA ...................................................................................................... 98 4 LITERATURA .................................................................................................................... 99 2

ÚVOD Mikroskopie (světelná, elektronová, laserová anebo atomová) a další zobrazovací techniky jsou jedny z nejvhodnějších postupů pro hodnocení skladby a struktury potravin. Existuje pro to několik důvodů – mikroskopická stavba základních surovin je známá, změny po základních technologických postupech jsou popsány. Také lze využít cílené diagnostické metody. Mikroskopické metody umožňují získat přehled o rozmístění a velikosti součástí ve výrobku. V případě potřeby je mikroskopický obraz možné převést na číselná data, která dovolují statistické zpracování. Klasické vyšetření ve světelném mikroskopu je přímou metodou pro určení součástí potravin, a proto bylo a je využíváno zejména pro zjišťování různých způsobů falšování potravin. Představuje tak vedle metod chemických, imunochemických a molekulárně biologických další, v některých případech také levnější, alternativu vyšetření potravin. Složení potravin je do určité míry regulováno předpisy. Dále jsou pro některé druhy potravin stanoveny konkrétní požadavky na jejich složení, tak aby se zachovala určitá kvalita potravin ve spojení s konkrétním druhem výrobku a použitím určitého názvu. Stručný přehled těchto předpisů je uveden v kapitole falšování potravin včetně nejčastějších forem jejich porušování. V České republice není mikroskopické vyšetření potravinářských výrobků obvyklé. V řadě evropských zemí (Rakousko, Německo, Francie, Holandsko) je však používáno jako cílené vyšetření a je také součástí potravinářské legislativy a souborů analytických metod pro vyšetřování potravin. Výsledek analýzy může být rozhodujícím faktorem pro posouzení dodržování technologického postupu a některých způsobů falšování potravin. Obvykle jde o kvalitativní vyšetření, tzn. o zjištění přítomnosti jednotlivých tkání a posouzení jejich přípustnosti nebo vhodnosti pro daný výrobek. Učební text je určen pro studenty bakalářského studijního programu v oboru Bezpečnost a kvalita potravin. Cílem výuky předmětu Skladba a struktura potravin je zprostředkovat základní poznatky o mikroskopické struktuře potravinových surovin, které umožňují identifikaci surovin v původním stavu i po zpracování v potravinových výrobcích. Studenti se naučí identifikovat složky potravin rostlinného a živočišného původu mikroskopickým vyšetřením a posoudit vzorek potraviny vzhledem ke kvalitě a množství jednotlivých složek. Klíčové otázky, uvedené na konci každé kapitoly ověřují, zda studenti nastudovanému textu správně porozuměli. Předmět Skladba a struktura potravin přispívá k rozšíření odborného profilu absolventa jako vysokoškolsky připraveného odborníka v oblasti kvality a složení potravin a rozhodování o jejich použitelnosti. Získané znalosti a praktické dovednosti zlepšují uplatnění absolventa v dozorové činnosti státních kontrolních orgánů, ale také v diagnostických laboratořích. Věříme, že skripta jsou vhodnou učební pomůckou pro doplnění znalostí potřebných pro praktické využití mikroskopického vyšetřování potravin. Kolektiv autorů

3

1 SKLADBA POTRAVIN 1.1 POTRAVINY – ROZDĚLENÍ, KVALITA A ZDRAVOTNÍ NEZÁVADNOST Potravina je produkt (zpracovaný i nezpracovaný), určený ke konzumaci nebo se odůvodněně čeká, že bude konzumován, a to včetně nápojů, žvýkaček, pitné vody a jiných látek, které se během výroby, přípravy, či manipulace stanou součástí potravin (Nařízení Evropského parlamentu a Rady č. 178/2002). Suroviny pro výrobu potravin můžeme dělit do jednotlivých skupin podle původu: a) Potravinové suroviny rostlinného původu Obiloviny Brambory, výrobky z brambor a okopanin Luštěniny Houby Olejniny Čaje Cukr Káva a kávoviny Čerstvé a zpracované ovoce Kakao Čerstvá a zpracovaná zelenina Koření a další ochucovadla b) Potravinové suroviny živočišného původu Maso a masné výrobky Mléko a mléčné výrobky Ryby, a výrobky z nich Vejce a výrobky z nich Vodní živočichy a výrobky z nich Včelí med Pokud je v potravině jako převažující složka surovina živočišného původu, pak se tyto potraviny označují jako potraviny živočišného původu. c) Suroviny nerostného původu Do této kategorie patří pouze jedlá sůl. Jedlou solí se rozumí krystalický produkt obsahující nejméně 97 % chloridu sodného v sušině, obohacený případně potravním doplňkem (jód převážně ve formě jodičnanu, méně jodidu, někdy i fluor a některé další látky). Podle platné legislativy nesmí být potravina uvedena na trh, není-li bezpečná, to znamená, jeli považována za škodlivou pro zdraví nebo z jiného důvodu nevhodnou k lidské spotřebě. Při rozhodování o tom, zda potravina je nebo není bezpečná, se berou v úvahu: a) obvyklé podmínky použití potraviny spotřebitelem a v každé fázi výroby, zpracování a distribuce, b) informace poskytnuté spotřebiteli, včetně informací na štítku nebo dalších informací obecně dostupných spotřebiteli o tom, jak zamezit škodlivým účinkům určité potraviny nebo skupiny potravin na zdraví. Při rozhodování o tom, zda je potravina škodlivá pro zdraví, se berou v úvahu: a) pravděpodobné okamžité nebo krátkodobé nebo dlouhodobé účinky potraviny nejen na zdraví osoby, která ji konzumuje, ale také na zdraví dalších generací; b) pravděpodobné kumulativní toxické účinky; c) zvláštní zdravotní citlivost určité skupiny spotřebitelů, je-li potravina pro tuto skupinu spotřebitelů určena. 4

Při rozhodování o tom, zda potravina je vhodná k lidské spotřebě se bere v úvahu skutečnost, zda není potravina s ohledem na své zamýšlené použití nepřijatelná pro lidskou spotřebu z důvodu kontaminace cizorodými nebo jinými látkami nebo z důvodu hniloby, kažení nebo rozkladu. Bezpečnost potravin zahrnuje celý potravinový řetězec – platí koncept „od vidlí po vidličku“ (from stable to table). Základem je prevence a zde se uplatňuje zejména systém kritických bodů (HACCP). Jedná se o systém, jehož kvalifikované používání vede k minimalizaci popřípadě až k vyloučení rizika, jehož následkem je možné onemocnění či zdravotní poškození konzumentů potravin. Systém HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Point) stojí na analýze všech identifikovaných nebezpečí (chemických, fyzikálních a mikrobiologických) a následném určení kritických bodů tj. bodů, kde je největší možnost identifikované nebezpečí s vysokou závažností nebo pravděpodobností výskytu eliminovat nebo alespoň snížit na přijatelnou úroveň. Součástí systému jsou ovládací a nápravná opatření. Systém podléhá trvalé verifikaci a validaci s následnou aktualizací. Kvalita potravin zahrnuje celou řadu vzájemně propojených nebo na sebe buď přímo či nepřímo navazujících aspektů. Jedná se o parametry hygienické, nutriční, technologické, senzorické a informační, stejně jako vlastní užitnou hodnotu, která je daná snadností kulinární přípravy, spotřeby a samozřejmě i aspekty ekonomického charakteru. Kvalita je tvořena a ovlivňována v celém průběhu potravinového řetězce a je jedním ze základních požadavků vyžadovaných spotřebitelem. Částečně je kvalita určena v platné legislativě, kde je stanoven soubor charakteristických vlastností jednotlivých druhů, skupin a podskupin potravin a tabákových výrobků. V praxi je však pojem jakosti daleko širší, neboť v sobě zahrnuje celou škálu dalších znaků a kritérií, o kterých rozhoduje nebo si může určit výrobce sám. Tato kritéria nejsou kontrolována orgány státního dozoru. Vzhledem k tomu, že mají charakter pouze doporučující, mohou, ale nemusí být obsaženy v jakostních normách, technických podmínkách a technologických postupech vydávaných výrobcem. V žádném případě však tyto podnikové normy a výrobní postupy nesmí být v rozporu s požadavky stanovenými v normách vyšší právní síly, zejména se zákonem o potravinách, jeho prováděcími vyhláškami a dalšími závaznými předpisy na národní i evropské úrovni. V systému zajištění zdravotní nezávadnosti a kvality potravin je nutné prosazovat a vyžadovat opatření preventivního charakteru stejně jako důsledně provádět kontrolní činnost na různé úrovni, zejména dozorovými orgány (Státní veterinární správa České republiky, Státní zemědělská a potravinářská inspekce a orgány ochrany veřejného zdraví).

1.2 SUROVINY ROSTLINNÉHO PŮVODU Člověk a jeho život je od samého začátku existence těsně spjat s přítomností rostlin. V dobách, kdy byl lovcem zvěře, živil se především masitou potravou a žil většinou pod ochranou lesů, vytvářel si svůj vztah k rostlinám vcelku náhodně. Sbíral plody či semena planých rostlin, vyhrabával ze země dužnaté kořeny, hlízy a cibulky. Sloužily mu jednak jako velmi chutný doplněk potravy a zdroj základních životních potřeb v období, kdy měl nedostatek masa, ale také i jako lovec pudově cítil, že si potřebuje skladbu potravy zpestřit a doplnit o látky, které jeho tělo vyžaduje a které nachází v rostlinách.

5

Rostliny člověkem pěstované byly rozmnoženy do obrovského počtu jedinců, šlechtěním dosáhly nesmírné variability a s postupným poznáním a rozvojem zákonů genetiky a šlechtění i se zdokonalováním agrotechniky se neustále zvyšoval počet pěstovaných kulturních plodin. Lidé, kteří během uplynulých tisíciletí poznávali vlastnosti rostlin a získali rozsáhlé zkušenosti s jejich pěstováním, se i dnes sami nadále tvůrčím způsobem podílejí na zlepšení jejich vlastností. V rostlinné říši je známo asi 300 000 druhů rostlin, z nich se pěstuje asi 2 300 druhů. V polních kulturách se jich využívá nepatrná část – 100 druhů. V současné době je přes 80 % potravin zajišťováno pěstováním pouhých 11 druhů (např. kukuřice, pšenice, rýže, cukrová třtina, sója, hrách, brambory, cukrová řepa). Suroviny rostlinného původu se získávají zpracováním částí rostlin přímo (obvykle semen, plodů, ale i jiných částí) nebo se izolují jejich významné obsahové součásti (škroby, bílkoviny) a ty se pak používají pro výrobu potravin. Suroviny rostlinného původu jsou základem některých významných potravin, zejména velké skupiny pekárenských výrobků. Přidávají se v menším množství i do dalších potravin s cílem ovlivnit jejich vzhled, konzistenci, chuť. Diagnostika jednotlivých rostlinných složek v potravinách je založena na znalostech mikroskopické stavby jednotlivých rostlinných pletiv a jejich součástí. Identifikace spočívá ve zjištění a posouzení nejen tvaru a velikosti buněk, ale také charakteristického obsahu buněk jako jsou škrobová zrna, aleuronová zrna, krystaly šťavelanu vápenatého, kapénky tuku, barevné inkluze. V hotových výrobcích je diagnostika ztěžována změnami, kterým suroviny podléhají během výroby působením vlivů mechanických (drcení, mletí a míchání), termických (zahřívání, mražení a sušení), chemických (solení, přídatné látky) a biochemických (např. zrání). Velmi často se jedná o jejich vzájemné kombinace. 1.2.1

Mouky a škroby

Mouky a škroby, které jsou běžnou součástí potravin, patří k základním surovinám, kterými lze ovlivnit zejména texturu potravin. Obiloviny řadíme mezi základní suroviny lidské potravy. Pšenice je světově nejrozšířenější obilovina na světě, ve stejném množství je produkována rýže. V dalších částech světa mimo Evropu dosahují značného významu další obiloviny, zejména již zmíněná rýže, kukuřice, proso a čirok. Složení obilného zrna se liší a to podle oblasti, odrůdy, hnojení, doby setí, agrotechniky, klimatických podmínek a celé řady dalších činitelů. Důležitou složkou obilného zrna je voda. Z technologického hlediska, podle obsahu vody, mluvíme o zrnu mokrém (nad 17 %), vlhkém (nad 15,5 %), středně suchém (nad 14 %) a suchém (do 14 %). Základními stavebními složkami jsou:  sacharidy a bílkoviny  vitamíny a barviva  lipidy a minerální látky  složky, které mají růstové regulační a genetické funkce Anatomická stavba obilného zrna má význam nejen při jeho hodnocení, ale také při následném zpracování obilovin. Každá obilka se skládá z obalových vrstev, endospermu a klíčku (Obrázek 1). Podíl jednotlivých částí zrna je rozdílný u jednotlivých obilovin a je proměnlivý vlivem vnitřních a vnějších faktorů. Jednotlivé složky zrna mají různé strukturní, mechanické a fyzikálně chemické vlastnosti a plní v životě obilky i při následném využití a zpracování své specifické funkce. 6

Obrázek 1 Stavba obilného zrna

Zdroj: http://www.ssss.cz/files/kpucebnice/p/pv/index.htm

Obalové vrstvy tvoří cca 8 – 12,5 % hmotnosti zrna, tvoří je několik vrstev buněk chránících zárodek a endosperm před vysycháním a mechanickým poškozením. Podíl obalů stoupá s pluchatostí zrna. Obalové vrstvy mají dvě hlavní části:  oplodí je tvořeno pokožkou, buňkami podélnými, buňkami příčnými a buňkami trubicovitými,  osemení je tvořeno vrstvou barevnou a hyalinní (skelnou). Endosperm představuje největší podíl zrna (84 – 86 %), je technologicky nejvýznamnější částí zrna. Tvoří ho velké hranolovité buňky s poměrně jemnou buněčnou stěnou. Obsahuje hlavně škrob (téměř 3/4) a bílkoviny (cca 10 % obsahu endospermu). Zárodek (embryo, klíček) tvoří nejmenší, avšak nejvíce kolísající podíl zrna. Obsahuje až 33 % bílkovin, je cenným zdrojem tuků, jednoduchých cukrů, enzymů a vitamínů rozpustných v tucích (E) a vitamínů skupiny B. Při mlýnském zpracování je klíček oddělován, protože má, vzhledem k vysokému obsahu tuku, na vzduchu velmi krátkou stabilitu. Mlýnské zpracování obilí lze rozdělit na několik na sebe navazujících úseků: příjem, skladování, čištění a příprava k mletí, mletí, skladování a expedice produktů. Charakter výsledné suroviny ovlivňuje zejména proces mletí, který lze rozdělit do tří základních etap: šrotování, luštění krupic a vymílání. Škrob se v obilovinách i v ostatních rostlinách vyskytuje ve formě škrobových zrn. Je složen ze dvou frakcí – amylózy a amylopektinu. Obě frakce jsou tvořeny jednotkami glukózy. V případě amylózy jsou spojeny α – 1,4 glykosidickou vazbou a jde o lineární strukturu. V molekulách amylopektinu se vyskytují vazby α – 1,6 a struktura je větvená. Poměr těchto frakcí může být různý, většina škrobů obsahuje 20 – 25 % amylózy a 75 – 80 % amylopektinu. Obě frakce se díky různé struktuře liší i svými chemickými a fyzikálními vlastnostmi. Amylóza je rozpustná ve vodě a amylopektin pouze bobtná a není schopen vytvořit roztok. Jejich poměr proto ovlivňuje vlastnosti a chování škrobu, zejména reologické chování a retrogradaci. Škrobová zrna jsou vždy ve volné formě, nejsou na žádnou složku chemicky ani fyzikálně vázána. Proto se nejedná o výrobu jako takovou, ale o izolaci škrobu z různých, na škrob 7

bohatých, částí rostlin. V našich podmínkách se nejčastěji vyrábí škrob z brambor (asi 70 %), z kukuřice (20 %) a z pšenice (10 %). V oblastech světa, kde je hlavní obilovinou rýže, je častěji používán škrob rýžový. Principy diagnostiky mouky a škrobů ve výrobcích Přítomnost mouky ve výrobku lze prokázat již makroskopicky po aplikaci Lugolova roztoku, v případě pozitivního nálezu dojde k černohnědému zbarvení. Pro přesnější určení druhu škrobu a následně i mouky je nutné použít mikroskopické vyšetření, i zde je vhodné pro zvýraznění škrobových zrn v preparátech použít Lugolův roztok. Mikroskopické preparáty mouky obsahují části obilky jako je osemení a oplodí. Hlavní součástí jsou škrobová zrna. Na základě identifikace druhu škrobového zrna lze určit druh mouky. Dalším identifikačním znakem je stavba osemení a počet řad buněk aleuronové vrstvy. Škrob je uložený v rostlinných pletivech ve formě škrobových zrn specifického tvaru a velikosti. U některých škrobových zrn je v mikroskopu znatelné charakteristické vrstvení uspořádané kolem jádra škrobového zrna. Jádro může být uloženo na středu škrobového zrna nebo mimo něj. Na základě uložení vrstvení rozeznáváme excentrické vrstvení nebo soustředné, můžeme se také setkat s vrstvením rovnoběžným s obvodem, protínajícím obvod, jednoduchým nebo dvojčarým. Jádro bývá popisováno jako černá dutinka různého tvaru. Pokud zrno obsahuje jedno jádro, nazýváme je jednoduché, může být ovšem také složené z více jader. Bramborový škrob má díky charakteristickému tvaru a velikosti dobře rozpoznatelná zrna, má největší škrobová zrna ze všech domácích škrobů. Velikost zrn se pohybuje v intervalu od 70 do 100 µm, nejmenší zrna ovšem mohou být i jen 5 µm velká. Bývají vejčitá anebo eliptického tvaru s excentricky uloženým jádrem v užším konci, se zřetelným mimostředným vrstvením. Občas se můžeme setkat se zrny podvojnými nebo potrojnými (Obrázek 2). Pšeničný škrob má zrna dvojí velikosti, malá (2 – 8 µm) a velká škrobová zrna čočkovitého tvaru (12 – 41 µm). Uprostřed zrna je velice slabě zřetelné jádro a nepatrné centrické vrstvení. Mezi menšími škrobovými zrny se ojediněle vyskytují také zrna složená (Obrázek 3). Obrázek 2 Schématický obrázek bramborového škrobu

Obrázek 3 Schématický obrázek pšeničného škrobu

Zdroj: Hohmann, 2007

8

U žitného škrobu jsou zrna podobná pšeničným, velká zrna jsou 14  47 µm velká a obvykle mají ve středu typickou hvězdicovitou trhlinku. Malá zrna jsou velká 2 – 9 µm. Časté bývá také jemné centrické vrstvení (Obrázek 4). Kukuřičný škrob má hranatá polyedrická nebo nepravidelně kulovitá škrobová zrna (8 – 20 µm), s hvězdicovitě rozeklanou dutinkou a nepatrným vrstvením (Obrázek 5). Obrázek 4 Schématický obrázek žitného škrobu

Obrázek 5 Schématický obrázek kukuřičného škrobu


Rýžový škrob je velmi drobný a má tečkovité jádro uprostřed, zrna jsou 3 – 7 µm velká. Zrna se vyskytují samostatně, nebo jako zrna složená, která tvoří nepravidelné tvary (Obrázek 6). Ovesný škrob má drobná mnohostranná zrnka s málo zřetelnou dutinkou. Tento škrob často obsahuje složená zrna, tvořená několika sty částic nepravidelného tvaru sestavených do kulovitého nebo vejčitého tvaru. Celý útvar pak může dosahovat velikosti až 50 µm a více (Obrázek 7). Obrázek 6 Schématický obrázek rýžového škrobu

Obrázek 7 Schématický obrázek ovesného škrobu


9

Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Na základě čeho odlišíme jednotlivé druhy škrobů? Jak odlišíme mouku od škrobu a určíme druh mouky? Jakým vlivům mohou podléhat suroviny rostlinného původu? Jaké jsou změny po zpracování ve struktuře mouky?

1.2.2

Neškrobové polysacharidy

Z pohledu výživy můžeme rozlišit polysacharidy využitelné a nevyužitelné. Mezi využitelné polysacharidy řadíme výše popsané rostlinné škroby. Do skupiny nevyužitelných polysacharidů patří celulóza, hemicelulóza, pektin apod. Souhrnně jsou tyto látky označovány termínem vláknina, používaným i v potravinářské praxi pro skupinu látek různého původu. Vláknina potravy je tvořena řadou chemických sloučenin, které jí dodávají specifické fyziologické, funkční a nutriční vlastnosti. Termín vláknina byl použit již v roce 1953 a její definice od té doby prošla řadou změn a úprav formálních i obsahových. V roce 1998 byla ustavena komise AACC (American Association for Clinical Chemistry) s cílem revidovat a aktualizovat definici vlákniny, která byla posléze schválena ve znění: „Vlákninu potravy tvoří jedlé části rostlin nebo analogické sacharidy, které jsou odolné vůči trávení a absorpci v lidském tenkém střevě a jsou zcela nebo částečně fermentovány v tlustém střevě. Vláknina potravy zahrnuje polysacharidy, oligosacharidy, lignin a přidružené rostlinné složky. Vláknina potravy vykazuje prospěšné fyziologické účinky – laxativní nebo upravující hladinu cholesterolu v krvi nebo upravující hladinu glukózy v krvi“. Podle rozpustnosti ve vodě dělíme vlákninu na rozpustnou a nerozpustnou. Rozpustná forma, kterou tvoří β – glukany, rozpustné pektiny, insulin a rostlinné gumy, je fermentována bakteriemi tlustého střeva. Bobtná, tj. váže na sebe vodu. Dobrým zdrojem rozpustné vlákniny jsou luštěniny, oves, ječmen, jablka, hrušky, citrusové ovoce, banány, brambory, mrkev a kapusta. Nerozpustná forma vlákniny je reprezentovaná celulózou, hemicelulózou a ligninem. Má schopnost vázat vodu, čímž změkčuje stolici. Prochází tlustým střevem skoro bez změny. Má nízkou výživnou hodnotu, ale pro bakterie, které jsou ve střevě, je dobrou živnou půdou. Vhodným zdrojem jsou pšeničné a kukuřičné otruby, hnědá rýže, ovoce a zelenina se slupkou a oříšky. Neškrobové sacharidy se v potravinách používají z podobných důvodů jako mouky a škroby, např. k ovlivnění konzistence výrobků při snížení množství tuku. Polysacharidy jsou používány do vybraných masných výrobků pro zvýšení jejich stability, neboť vážou vodu, bobtnají a vytvářejí gely. Některé i zpevňují strukturu mělněných masných výrobků, což má význam při krájení výrobku. Kromě vlákniny z obilovin je často používána vláknina bramborová, pšeničná a ovocná. Principy diagnostiky Mikroskopická struktura vlákniny není v literatuře popsána. Vláknina nemá specifický tvar a nenacházíme zde žádné charakteristické struktury, jedná se o různá vlákna tvořena buněčnými stěnami rostlinných buněk.

10

1.2.3

Karagenany

Jedná se o extrakty z červených mořských řas čeledi Rhodophyceae dopěstovaných v mělkých vodách, složené z vápenatých, amonných, hořečnatých, draselných a sodných solí, sulfátů a polysacharidů. Průmyslově se karagenany vyrábějí extrakcí vodným roztokem s vysokým pH. Po následném vysrážení etanolem se surovina sprejově suší, pomele a míchá se s cukry či potravinářskými solemi. V potravinářství je věnována pozornost pouze třem převládajícím frakcím, které jsou označovány jako ι-karagenan (jota), κ-karagenan (kappa) a λ-karagenan (lambda). Tyto jednotlivé formy se kombinují na komerční preparáty. Karagenan se používá především jako stabilizátor suspenzí a pěn, jako zahušťovadlo a želírovací činidlo. Umožní ve výrobcích snížit obsah tuku, zlepšuje také stabilitu rosolu při vyšších teplotách. Používá se při přípravě šunek, uzených mas, vložek pro různé druhy masných výrobků, při přípravě paštik s vyšším obsahem přidané vody a případně i vyšším obsahem přidaného tuku, také při výrobě běžných druhů výrobků s vyšším obsahem přidané vody, při výrobě studených omáček, jako zahušťovací přípravek do sekaných masných výrobků, jako emulgátor při výrobě mléčných desertů, mléčných nápojů, zmrzlin a také se využívají v dalších oborech, např. v kosmetice, pro stabilizaci průmyslových suspenzí a při výrobě barev. Principy diagnostiky Popis mikroskopické struktury karagenanu není jednoznačný. Jedná se o síť vytvořenou z polysacharidů. Někdy je znatelná hvězdicovitá struktura. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Co je to vláknina? Co jsou to karagenany a k čemu se používají? Na základě pozorování mikroskopických preparátů popište vlákninu a karagenan. Jak se mění technologickým opracováním vláknina?

1.2.4

Luštěniny a suroviny z nich

Luštěninová semena mají na povrchu kožovité osemení, pod nímž se u některých druhů luštěnin nachází zbytek endospermu a hlavní část semene vyplňuje zárodek, jenž se skládá ze dvou děloh a klíčku. Na základě převládající zásobní látky rozdělujeme luštěniny do dvou skupin: škrobnaté luštěniny – hrách, čočka, fazole a bílkovinné – sója. Mikroskopická stavba jednotlivých luštěninových semen je velice obdobná. Jednotlivé druhy odlišujeme na základě charakteristického tvaru a velikosti palisádových a pohárkových buněk v osemení, dále také podle struktury děložního pletiva. Jako rozlišovací znak také slouží obsah buněk a tvar škrobových zrn luštěnin. Využití v potravinách mají mouky z luštěnin, bílkovinné koncentráty, které obsahují asi 70 % bílkovin a izoláty, které obsahují až 90 % bílkovin, v případě sóji se můžeme setkat s texturovaným proteinem (tzv. „sójové maso“ nebo granule).

11

Hrách setý (Pisum sativum) Semena hrachu, který pochází ze Středomoří, nevypadají u všech odrůd stejně, jsou buď kulatá a hladká nebo nepravidelně hranatá a svraštělá, také barva je různá, od světle žluté až po zelenou. Principy diagnostiky Na řezu osemením hrachu můžeme rozeznat tyto vrstvy: vrstvu palisádových buněk, vrstvu pohárkových buněk a vrstvu parenchymatických buněk (Obrázek 8). Vrstva palisádových buněk obsahuje hranolovité buňky o průměru 10 až 15 µm, vysoké 70 až 100 µm. Shora jsou stěny buňky rovné a v dolní části mají buňky rozšířené lumen, zde bývají zvlněné stěny. Nedaleko od povrchu buněk mírně vyklenutých směrem ven, probíhá světlá linie. Pohárkové buňky mají tvar přesýpacích hodin, horní část je rozšířená. Parenchymatické buňky obsahují větší množství mezibuněčné hmoty. Obrázek 8 Řez osemením hrachu

palisádové buňky pohárkové buňky parenchymatické buňky


Semeno hrachu je tvořeno dvěma polokulovitými dělohami, jejich epidermální buňky obsahují pouze aleuronová zrna, zatímco všechny zbývající buňky obsahují bílkovinu a také škrob. Řezy vedené dělohami (Obrázek 9) ukazují lehce ztluštělé a jemně tečkované buňky podlouhlého oválného tvaru s vesměs tříbokým mezibuněčným prostorem. Tloušťka stěny je 2 až 4 µm. Obsah buněk tvoří aleuronová zrna a škrob. Obrázek 9 Buňky děloh hrachu


12

Vzhled škrobových zrn je dle odrůdy různý. Škrobová zrna žlutého hrachu (Obrázek 10) dosahují velikosti až 45 µm, mají převážně oválný tvar s různými prohlubněmi a výčnělky, častá jsou také zrna bobovitého a ledvinovitého tvaru. Velká zrna mají soustředné vrstvení. U drobných zrnek převažují tvary kulaté. Škrobová zrna dřeňového hrachu (Obrázek 11) jsou kulatá s kulatou nebo podlouhlou dutinkou. Zrnka se snadno rozpadají na částice o velikosti 5 až 15 µm v průměru, nedotčená zrna měří 20 až 30 µm, ojediněle až 45 µm. Rozlišení škrobu hrachu může pomoci odlišit suroviny, protože například mouka z dřeňového hrachu se nehodí k výrobě hrachové polévky nebo hrachové kaše, neboť tento škrob má minimální bobtnavost. Obrázek 10 Škrobová zrna žlutého hrachu

Obrázek 11 Škrobová zrna dřeňového hrachu


Hrachová mouka je tvořena převážně buňkami děloh naplněnými škrobovými a aleuronovými zrny. Obsah fragmentů osemení závisí na tom, zda byla mouka vyrobena z hrachu loupaného nebo neloupaného. Čočka jedlá (Lens culinaris) Čočka patří k nejstarším kulturním plodinám. Pochází ze Středomoří. Její semena jsou kruhovitá, plochá, s lehce vypouklými stěnami, velikost je 4 až 7 mm, barva čočky kolísá mezi světle žlutou, zelenou až hnědou a oranžově červenou. Principy diagnostiky Osemení čočky je poměrně jemné a v řezu na něm můžeme pozorovat tyto vrstvy: vrstvu palisádových buněk, vrstvu pohárkových buněk a vrstvu parenchymatických buněk (Obrázek 12). Buňky palisádové vrstvy jsou vysoké 40 až 50 µm a široké pouze 8 µm. Stěna je v horní části buňky ztluštělá, na vnější straně je drobná papila, pod kterou je zřetelná světlá linie. Buňky pohárkové (nosné) se navzájem dotýkají svojí spodní (širší) neztluštělou částí, nad touto částí mají buňky tvar připomínající přesýpací hodiny nebo cívku. Parenchymatické buňky bývají značně zhroucené.

13

Obrázek 12 Řez osemením čočky

palisádové buňky

pohárkové buňky

parenchymatické buňky


Na plošných řezech vnější vrstvou zárodečných listů nacházíme protažené tenkostěnné buňky s drobnozrnným obsahem. Pletivo uvnitř děloh je tvořeno parenchymatickými, nestejně velkými, mírně ztluštělými a téměř neznatelně tečkovanými buňkami, obsahujícími aleuronová a škrobová zrna (Obrázek 13). Škrobová zrníčka čočky (Obrázek 14) mají soustředné vrstvení, u větších podélné. Zrna jsou o něco menší než u hrachu (45 µm) a jádro není moc zřetelné. Mouka vyrobená z čočky obsahuje kromě částí děloh také komponenty slupky semene. Obrázek 13 Buňky děloh čočky

Obrázek 14 Škrobová zrna čočky


Fazole zahradní (Phaseolus vulgaris) Jako fazole označujeme semena fazole zahradní, pocházející z Jižní Ameriky. Fazole se pěstuje v různých odrůdách. Velikost a barva ledvinovitých semen je u jednotlivých kulturních variet rozmanitá, v mikroskopické struktuře se však sotva vyskytují nějaké rozdíly. Principy diagnostiky Na řezech osemením fazole jsou rozeznatelné také tři vrstvy: vrstva palisádových buněk, vrstva pohárkových buněk a vrstva parenchymatických buněk (Obrázek 15). Palisádové buňky jsou 40 µm vysoké a ve spodní části mají krátké kuželovité lumen. Pohárkové buňky tvoří uzavřenou vrstvu, bez mezibuněčných prostorů. Buňky jsou pravoúhlé, tlustostěnné

14

a obsahují v malém nepravidelném otvoru krystal šťavelanu vápenatého, občas dva. Parenchymatické buňky následující vrstvy jsou houbovité nebo hvězdicovité. Obrázek 15 Řez osemením fazole

palisádové buňky

pohárkové buňky parenchymatické buňky Zdroj: Hohmann, 2007

Vnitřní část semene je téměř beze zbytku tvořena dvěma dělohami. Na plošném řezu svrchní vrstvou vyklenuté strany jsou zřetelně vyklenuté polygonální buňky, na rovné vnitřní straně jsou buňky protažené a mají ztluštělé stěny, které vypadají jako šňůry perel. Vnitřní buňky jsou mnohostěnné se stěnou silnou 5 µm (Obrázek 16). Zrnka fazolového škrobu jsou velmi podobná škrobovým zrnům žlutého hrachu a čočky. Jsou větší (60 µm) a štíhlejší, mají silnější kontury a silné vrstvení. Jejich jádro je výrazné (Obrázek 17). Obrázek 16 Buňky děloh fazole

Obrázek 17 Škrobová zrna fazole


Sója luštinatá (Glycine max) Sójové boby jsou doma v Číně, kde se pěstují v rozmanitých odrůdách již po tisíce let, podobně jako v Japonsku, Indii, a od minulého století také v jižních oblastech USA. Semena jsou potravinou a jedním z nejlevnějších zdrojů bílkovin ve světě. Sója obsahuje téměř 40 % bílkovin, které jsou z hlediska výživového její nejcennější složkou. Z tohoto důvodu řadíme sóju mezi bílkovinné luštěniny.

15

Tvar sójového bobu je u jednotlivých variet s široce složenými lusky plochý, podlouhlý až ledvinovitý, kdežto u variet s lusky kulatého průřezu je tvar oválný až téměř kulatý. Velikost bobů kolísá mezi 5  12 mm, barva mezi světle žlutou, červenohnědou a černohnědou. Sójové boby plochého tvaru jsou vždy tmavé. Před zpracováním jsou sójové boby nejprve pečlivě roztříděny podle barvy a velikosti. Dále jsou čištěny, zbaveny slupek a následně zválcovány do podoby vloček. Vločky jsou dále upravovány za pomoci rozpouštědel k vytěžení oleje. Po odstranění rozpouštědla jsou vločky sušeny. Odtučněné sójové vločky představují základní surovinu pro sójové proteinové produkty, jako je např. mouka, izoláty nebo koncentráty (dělí se podle stupně rafinace a kvality, resp. obsahu proteinů). Každý sójový proteinový typ má určité použití:  sójová mouka (40 %)  odtučněná sójová mouka (50 – 54 %)  sójové izoláty (min. 90 %)

charakteristické vlastnosti a specifické možnosti  sójové koncentráty (65 – 70 %)  funkční koncentráty (70 %)  texturovaný proteinový koncentrát (70 %)

Principy diagnostiky Anatomická stavba sójového bobu odpovídá stavbě luštěninových semen. Na řezu osemením sóji (Obrázek 18) nalezneme vrstvu palisádových buněk klávesovitého vzhledu, jsou vysoké 50 µm. Stěny buněk jsou v horní části silně ztluštělé. U semen tmavého zabarvení je v buňkách uloženo barvivo. Na palisádové buňky navazuje vrstva pohárkových buněk ve tvaru přesýpacích hodin, jejich výška odpovídá výšce palisádových buněk nebo je někdy dokonce větší, přičemž jsou mezi částmi semene určité rozdíly. Na tuto vrstvu navazuje několik vrstev silně kolabovaných buněk. Obrázek 18 Řez osemením sóji

palisádové buňky

pohárkové buňky

buňky s aleuronovými zrny Zdroj: Hohmann, 2007

Některé buňky obsahují aleuronová zrna. Dělohy sóji naplňující vnitřek semene jsou tvořeny poměrně velkými, více či méně protaženými a nezřetelně tečkovanými buňkami obsahujícími rozměrná, z části i více než 20 µm velká aleuronová zrna. Škrobová zrna se u některých sójových bobů vyskytují pravidelně, nicméně je obsah škrobu malý. Přítomná zrnka škrobu 16

mají kulovitý tvar a jsou relativně malá, často pouze body. Buňky děloh obsahují úzké oxalátové krystaly, zhruba 50 µm dlouhé. Extrakční šrot ze sójových bobů a sójové mouky je téměř prostý škrobu a lze jej snadno rozeznat podle palisádových a pohárkových buněk. U výrobků ze sóji nacházíme charakteristické buněčné struktury zřídka, nejvíce u mouky. Izolovaná bílkovina obsahuje téměř výhradně houbovité, popřípadě srpovité až kruhovité proteinové částice (tabulka 1). Tabulka 1 Mikroskopická identifikace výrobků ze sóji Typ výrobku

Histologický nález

Histologický obraz

sójová mouka

sójová mouka

 

bílkovinné částice s rostlinnými buňkami typické struktury sójové mouky

 texturovaná sójová bílkovina

strukturovaná rostlinná bílkovina

bílkovinné „provazce, přadena“ se zbytky polysacharidů případně krystaly oxalátu a zbytky typických struktur sójové mouky

izoláty

bílkovinné konglomeráty se zbytky polysacharidů

  

houbovité, popř. srpovité až kruhovité částice bílkoviny se zbytky polysacharidů případně oxalátu

Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Uveďte druhy luštěnin podle převažující zásobní látky. Jaké jsou typické buňky pro osemení luštěnin? Popište jednotlivé luštěniny. V jaké formě jsou luštěniny používány?

1.2.5

Koření

„Kořením se rozumí části rostlin jako kořeny, oddenky, kůra, listy, nať, květy, plody, semena nebo jejich části, uvedené v příloze č. 2 vyhlášky č. 331/1997 Sb., v nezbytné míře technologicky zpracované a užívané k ovlivňování chutě a vůně potravin; u mletých koření se připouští přídavek protispékavých látek nejvýše do jednoho procenta hmotnosti.“ Uvádí se, že jako koření se používá přes 200 druhů rostlin patřících do více než 30 čeledí. Nejvýznamnější druhy koření poskytují rostliny pocházející většinou z tropických oblastí Asie, Afriky a Ameriky. Naše legislativa uvádí 35 druhů koření. Koření můžeme rozdělit podle různých hledisek:  podle původu (obchodní dělení): koření tuzemské a dovážené (také subtropické a tropické),  podle složení výrobku: koření jednodruhové a směsi koření,  podle technologické úpravy: koření celé, drhnuté, drcené, mleté,  podle použitých částí rostlin: 17

 kořeny a oddenky (také nadzemní části rostlin) – kurkuma, zázvor,  kůra – skořice,  listy a celé rostliny – bazalka, bobkový list, estragon, majoránka, oregano, rozmarýn, saturejka, šalvěj, tymián,  květy, poupata a jiné části květu – hřebíček, šafrán,  plody a jejich součásti, zejména semena – anýz, badyán, fenykl, chilli, jalovec, kardamon, kmín, muškátový květ, muškátový ořech, nové koření, paprika, pepř,  podle fyziologických účinků: koření prospěšné (majoránka, bazalka, zázvor) a koření dráždivé (pepř, chilli, pálivá paprika, nové koření). Použití koření ve výrobě potravin Koření má v potravinářství velmi široké využití. Největší význam má zřejmě v masném průmyslu, kde nachází své využití ve většině masných výrobků. Neméně důležité je koření i při výrobě cukrovinek, salátů nebo kompotů. Použití koření v masných výrobcích V dnešní době téměř neexistují masné výrobky bez charakteristické vůně a chuti, kterou jim dodává koření nebo byliny. Přírodní koření bývalo v minulosti považováno za kvalitnější, ale jeho problémem může být kontaminace mikroorganismy. Do masných výrobků se používá přírodní koření v mleté formě, někdy také kvůli vzhledu ve větších kouscích, drcené. Přímá aplikace extraktů, které jsou kapalné a velmi koncentrované, je až na výjimky, v masném průmyslu nevýhodná. Technologicky výhodná forma prášku se získá navázáním extraktu na vhodný nosič (sůl, maltodextrin, glukóza aj.). V masné výrobě se můžeme setkat s použitím celé škály koření, ale nejčastěji se používá pepř černý a paprika, dále kmín, majoránka, koriandr, nové koření a další. Množství koření ve výrobcích se pohybuje řádově v setinách až v desetinách %, výjimečně je to kolem 1 %. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Co je to koření? Jak rozdělujeme koření? Vyjmenujte koření dle použité části rostliny. Která část rostlin je nejčastěji využívaná jako koření?

1.2.5.1 Oddenky Zázvor Jsou to buď neloupané, nebo loupané oddenky zázvoru pravého (Zingiber officinale, Obrázek 19), který pochází z tropických oblastí Asie a přilehlých ostrovů. Po skončení vegetační doby se hlízy vybírají ze země a upravují se případně loupáním, bělením a sušením. Kvalita tohoto koření souvisí s oblastí původu, nejlepší pochází z Malabarského pobřeží. Některé země, zejména Čína, dodávají zázvor zavařený v cukru jako kandované kousky, jež však nejsou vyráběny ze Z. officinale, ale z jiného druhu, který není blíže popsán.

18

Obrázek 19 Oddenek zázvoru


Principy diagnostiky Pletivo zázvoru je převážně tvořena velkými, tenkostěnnými parenchymatickými buňkami, jež jsou zcela naplněny zrny škrobu (Obrázek 20). V tomto škrobnatém parenchymu jsou rozptýleny buňky se žlutou silicí nebo černohnědou pryskyřicí. Dále jsou zde části cévních svazků a tabulovité tenkostěnné buňky korku z kůry (u neloupaného), které jsou prosté škrobu. Zrna zázvorového škrobu jsou téměř vždy jednoduchá, plochá, protáhlá a často mírně hranatá. Jeden konec bývá protažen do špičky, která obsahuje výrazně excentrické jádro, vrstvení škrobových zrn lze pozorovat zřídka. Délka škrobových zrn kolísá mezi 20  30 μm, tloušťka mezi 7  10 μm. Cévní svazky mají schodovitou nebo síťovitou strukturu a jsou doprovázeny vláknitými buňkami, mohou dosahovat délky až 1000 μm. Zázvorový prášek je tvořen zejména škrobnatým parenchymem. Pokud se kromě toho najdou i tabulovité tenkostěnné buňky korku z kůry, pak jde o prášek z neloupaného zázvoru. Obrázek 20 Úlomek pletiva oddenku zázvoru

cévní svazek se sekreční buňkou parenchym se škrobem

buňka s pryskyřicí


Kurkuma (Curcuma domestica) Kurkumovník dlouhý (Curcuma longa je původem z Jižní Asie. Používá se jako kurkuma – žluté barvivo, žluté koření. Kvůli obsahu žlutého kurkuminu a také kvůli své aromatické vůni 19

podobné zázvoru, pálivé trochu nahořklé chuti se používá zejména ve formě kari – prášku, kde tvoří hlavní součást. Principy diagnostiky Příčné řezy ukazují 3 – 4 mm silnou kůru. Vnější vrstvy jsou tvořeny epidermis s jednotlivými dlouhými chlupy (Obrázek 21) a pod ní ležící mnohobuněčnou vrstvou tabulovitých buněk. Vnitřní tkáň se skládá z parenchymatických buněk bohatých na škrob (Obrázek 22), mezi kterými jsou uloženy sekreční buňky obsahující olej a kurkumin. Cévní svazky procházející základní tkání mají podobnou stavbu jako cévní svazky zázvoru, neobsahují však žádné doprovodné vláknité buňky. Žlutý prášek kurkumy lze poznat podle shluků nepravidelně okrouhlých žlutě zbarvených škrobových zrn. Mezi shluky škrobových zrn se dále nachází žlutohnědá hmota rozdrcených sekrečních buněk. Obrázek 21 Epidermis kurkumy s dlouhými chlupy

Obrázek 22 Škrobnatý parenchym kurkumy


Otázky k procvičení 1. Jak se zpracovávají oddenky zázvoru? 2. Podle jakých charakteristických struktur můžeme identifikovat zázvor a kurkumu? 1.2.5.2 Kůry Skořice Skořice je usušená kůra skořicovníku čínského (Cinnamomum aromaticum) a skořicovníku cejlonského (Cinnamomum zeylanicum). Oba druhy jsou silně aromatické, jejich vůni a chuť určuje především éterický skořicový olej, bohatý na skořicový aldehyd. V prodeji bývá ve svitcích (celá), drcená nebo mletá. Kůra se těží ze stonků (příležitostně i větví), u nichž již dávno nastal sekundární růst do šířky. Kůra skořice čínské (Obrázek 23) se získává loupáním výhonů 4 až 10letých větví. Jednotlivé červené až temně hnědé kousky, jež bývají stočeny do válečku a mají tloušťku odpovídající stáří větví, vesměs 1 – 2 mm. Velmi tvrdé a křehké kousky kůry jsou zvenčí oloupány pouze velmi povrchově, takže na nich bývá často nejen zbytek korkových vrstev, ale i epidermis. Taková neúplně oloupaná místa se prozradí šedobílou barvou.

20

Obrázek 23 Řez kůrou skořice čínské

Obrázek 24 Příčný řez cejlonskou skořicí


Kůra cejlonské skořice (Obrázek 24) se získává loupáním jednoletých až maximálně dvouletých výhonů stromů, které se udržují v keřovitém vzrůstu. Před sušením se kousky kůry opatrným loupáním zbaví primární kůry až ke sklerenchymatickému prstenci a při sušení se samy stočí dovnitř z obou konců, je světle hnědé barvy. Je daleko méně křehká než skořice čínská. Protože se odstraňují části primární kůry a je z mladších výhonků, je daleko tenčí. Tloušťka bývá kolem 0,5 mm. Principy diagnostiky Primární kůru skořice navenek ohraničuje epidermis, pod ní jsou uloženy korkové vrstvy. Zbývající tkáň primární kůry je tvořena převážně parenchymatickými buňkami s roztroušenými pohárky slizu a oleje. Na primární kůru navazuje kůra sekundární, také tvořena převážně parenchymatickou tkání s roztroušenými olejovými a slizovými pohárky. Čínská skořice Vnější část primární kůry bývá na zcela zachovalých místech směrem ven kryta epidermis s drobnými buňkami a se silně ztluštělými vnějšími stěnami (Obrázek 25). Pod epidermis se nacházejí vrstvy korkové, složené z tabulovitých tenkostěnných korkových buněk, které jsou silně zhutnělé a označují se jako sklerenchymatický korek. Hlavní část primární kůry je tvořena z poměrně velkých parenchymatických buněk, do nich jsou rozsety tečkované sklerenchymatické buňky a dále slizové a olejové nádržky. Stěny jsou červenohnědé, a kromě bohatého výskytu škrobových zrn, mají buňky často červenohnědý obsah. Buňky obsahující sliz a olej jsou o něco málo větší než ostatní části kůry, slizové nádržky jsou zcela naplněny vrstveným slizem, olejové buňky obsahují také často žluté pryskyřičné hrudky. Na tyto tkáně navazuje směsný sklerenchymatický prstenec složený ze skupin lýkových buněk, které se jeví na příčném řezu jako velmi ztluštělé. Sklerenchymatické buňky mívají často hnědý obsah a obsahují škrob, bývají většinou tangenciálně protaženy a jsou ztluštělé ve tvaru podkovy. Zvláštní charakteristický rys směsného sklerenchymatického prstence u čínské skořice je dán tím, že dodatečným růstem větví do tloušťky tento prstenec praská a vzniklé mezery jsou vyplněny obvyklými parenchymatickými buňkami. Toto přerušení směsných sklerenchymatických prstenců odlišuje skořici čínskou od skořice cejlonské, která má prstenec zcela uzavřený.

21

Obrázek 25 Část primární kůry skořice čínské epidermis hypoderm sklerenchymatický korek slizové buňky olejová nádržka

cévní svazek sklerenchymatický prstenec

Zdroj: Hohmann, 2007 Obrázek 26 Část sekundární kůry skořice čínské

sklerenchymatický prstenec

lýková vlákna

olejová nádržka

dřeňový paprsek


Uvnitř sklerenchymatického prstence je sekundární kůra (Obrázek 26). Také ta je parenchymatického charakteru, tento parenchym je tvořen tangenciálně protaženými 22

buňkami s tenkými hnědými stěnami, bohatými na škrob. Roztroušeně v něm leží větší slizové a olejové buňky. Nalézáme zde skupinově uspořádané trubičky z měkkého lýka a vodící buňky, které jsou prosté škrobu. Buňky dřeňových paprsků se liší od parenchymu měkkého lýka tím, jak jsou uspořádány a mírně radiálně protaženy, dále mají také hnědé buněčné stěny a obsahují kromě škrobu krystalové jehličky o délce 7 – 11 μm, které se v ostatních buňkách parenchymu sekundární kůry vyskytují ojediněle. Tkáně skořice čínské jsou bohaté na škrob. Škrobová zrnka (Obrázek 27) jsou jednoduchá, jejich velikost dosahuje až 15 μm, částečně jsou tvořena 2 – 4 dílnými zrníčky, která dosahují velikosti 30 μm. Obrázek 27 Škrobová zrna skořice čínské

Obrázek 28 Škrobová zrna skořice ceylonské


Ceylonská skořice Při popisu struktury cejlonské skořice je situace daleko jednodušší, protože se popisuje pouze sklerenchymatický prstenec a sekundární kůra (Obrázek 29). Sklerenchymatický prstenec cejlonské skořice se od čínské liší tím, že je úplně uzavřený, svazek lýka vycházející z primárního lýka a přiléhající k prstenci z něj nevyčnívá, ale je do něj více méně zasazený, lýková vlákna vláknitých svazků jsou daleko štíhlejší, sklerenchymatické buňky jsou větší, silnější, rovnoměrnější a méně zřetelně podkovovitě ztluštělé. Sekundární kůra ležící uvnitř sklerenchymatického prstence vykazuje podobnou stavbu jako odpovídající vrstvy čínské skořice, je zde pouze několik rozdílů: sekundární kůra je slaběji vyvinuta než u skořice čínské, parenchymatické buňky jsou o něco menší a obsahují daleko méně škrobu než u čínské skořice. Zbytky primární kůry, jež zvenčí stále ještě ulpívají na sklerenchymatickém prstenci, jsou tvořeny parenchymatickými buňkami s hnědými stěnami. Celá vnitřní část sekundární kůry je vesměs prostá škrobu, krystalové jehličky buněk dřeňového paprsku jsou u ceylonské skořice menší a ostřejší (2 – 7 μm), ale i přesto jsou daleko nápadnější, neboť nejsou překryty škrobem, zrnka škrobu (Obrázek 28) jsou menší, jednotlivá zrníčka nepřekročí 8 μm, jejich shluky nebývají větší než 20 μm, lýková vlákna sekundární kůry jsou mnohem četnější než u skořice čínské a nevyskytují se na příčných řezech ojediněle, ale často v tangenciálně uspořádaných skupinách, lýková vlákna nemají zakulacený kvadratický tvar, ale jsou tangenciálně protažena nebo mají až čárkovité lumen.

23

Obrázek 29 Řez kůrou ceylonské skořice

zbytky primární kůry sklerenchymatický prstenec

lýková vlákna

olejová nádržka dřeňový paprsek


Otázky k procvičení 1. Jaké znáte druhy skořice? 2. Podle jakých charakteristických struktur můžeme identifikovat skořici? 3. Popište škrobová zrna skořice. 1.2.5.3 Listy a natě Bobkový list Jedná se o listy stále zeleného vavřínu vznešeného (Laurus nobilis), pocházejícího ze Středomoří, které se používají jako koření. Jsou kožovité a hladké, s lesklou vrchní stranou a mírně zvlněným okrajem. Principy diagnostiky Pokožka listu se skládá z tabulovitých laločnatých buněk velkých téměř 36 μm se silnou kutikulou. Pod horní vrstvou epidermis leží dvojitá vrstva palisádového parenchymu, pod ní je houbovitý parenchym. Jak palisádový, tak i houbový parenchym obsahují velké množství kulatých olejových buněk o velikosti asi 40 μm s bezbarvým olejem. Plošné řezy vrchní epidermis (Obrázek 30) ukazují polyedrické buňky se silnými stěnami.

24

Obrázek 30 Epidermis vrchní strany bobkového listu


Majoránka Majoránka zahradní (Majorana hortensis) je jednoletá, silně aromatická bylina s bohatě větvenou, tenkou lodyhou, křižmostojnými, krátce řapíkatými, oválnými, celokrajnými listy. Majoránka, se kterou se běžně setkáme na trhu, obsahuje kromě listů také určitý podíl květů (drcená majoránka) nebo také části stonku. Principy diagnostiky Svrchní pokožka listu majoránky (Obrázek 31) je tvořena plochými buňkami, spodní strana se skládá z průduchů a laločnatých buněk. Z pokožky majoránky vyrůstají celkem tři druhy chlupů (trichomů) – první druh je štíhlý a obsahuje dvě až čtyři buňky (kuželovité), druhý je jednobuněčný nebo dvoubuněčný paličkovitého typu a třetí typ je jednobuněčný a na svém vrcholku má váček se silicí (žláznaté). Epidermis vrchní části listů obsahuje buňky se slabě zvlněnými stěnami, štěrbinové otvory nejsou příliš časté. Velká část chlupů je charakteristicky zakřivena (tzn. ohnuta v jednom směru). Hodně chlupů vykazuje v blízkosti přepážek skupiny menších krystalických jehliček, které je možné nejlépe rozpoznat pomocí polarizačního mikroskopu. Epidermis spodní části listů (Obrázek 32) má podobnou stavbu; stěny buněk povrchové vrstvy jsou však silnější a mají mnohem více štěrbinových otvorů. Chlupy, které vyrůstají ze spodní části, jsou tří až čtyřbuněčné, jsou poněkud větší a mají bradavičnatě zbrázděný povrch.

25

Obrázek 31 Svrchní strana listu majoránky

Obrázek 32 Spodní strana listu majoránky trichomy

laločnaté buňky

průduchy


Drcená majoránka je charakteristická mnoha tenkostěnnými, vícebuněčnými a často zahnutými chlupy. Vedle toho se zde nacházejí části krycích listů květenství, jejichž povrchové buňky jsou silně stočeny často skoro ve formě hvězdice. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4. 5.

Z jakých rostlin se používají jako koření listy? Podle jakých charakteristických struktur můžeme identifikovat bobkový list? Popište parenchym bobkového listu. Podle jakých charakteristických struktur můžeme identifikovat majoránku? Jaké chlupy vyrůstají z pokožky majoránky?

1.2.5.4 Květy a součásti květů Hřebíček Hřebíčkovec kořenný (Eugenia caryophyllata), strom poskytující hřebíček jako koření, pochází z Moluckého souostroví a v současné době se pěstuje v mnoha tropických zemích. Kromě Moluk dodávají také velké množství hřebíčku zejména Madagaskar a východoafrické ostrovy Zanzibar a Pembar, dále Réunion, Mauritius a Indonésie. Koření hřebíček, to jsou krátce před rozkvětem sklizená a usušená poupata. Poupata v čerstvém stavu jsou s výjimkou bílých korunních lístků zářivě červená, a teprve po usušení nabývají temně hnědé barvy. Dolní část poupěte má tvar stopkovitého kalichu a obsahuje velký počet drobných semen. Horní, širší část poupěte, má směrem z venku dovnitř čtyři ztluštělé trojhranné kalichové listy, čtyři korunní lístky, jež jsou stočené vzhůru a tvoří dutou kuličku. Všechny části poupěte obsahují velké množství nažloutlého hřebíčkového oleje, který se vyznačuje výraznou kořenitou vůní a pálivou chutí (obsahuje eugenol).

26

Principy diagnostiky Receptaculum (květní lůžko) je na příčném řezu čtyřhranného tvaru se zaoblenými hranami (Obrázek 33). Pod drsným povrchem jsou 1 – 3 řady četných oválných olejových nádržek (Obrázek 34), pak následuje směrem dovnitř prstenec vodivých cévních svazků. Pod touto prstencovitou zónou je houbovitá střední část. Obrázek 33 Příčný řez receptakulem

Obrázek 34 Příčný řez okrajovou částí receptakula


Pletivo vrchní vrstvy je tvořena drobnými destičkovými až téměř čtvercovými buňkami s velmi silnými vnějšími a radiálními stěnami. Pod epidermis je uložen parenchym s jemnými stěnami, často s radiálním protažením a s četnými velkými, také radiálně protaženými olejovými nádržkami, jež jsou ohraničeny dvojitým až trojitým věncem plochých sekrečních buněk. Na olejovou vrstvu navazuje poněkud pevnější pletivo s mírně kolenchymaticky ztluštělými buňkami s nevelkým mezibuněčným prostorem. V tomto pletivu probíhají v přibližně kruhovitém uspořádání cévní svazky, dále je zde osový provazec cévních svazků. Obrázek 35 Cévní svazky receptakula lýkové vlákno cévní svazek

krystalová komůrka


Všechny cévní svazky (Obrázek 35) jsou složeny z nápadných jemných prstencových a spirálních cév a z vláken s krystalovými komůrkami s oxalátovými žlázkami, ojediněle doprovázené vřetenovitými lýkovými vlákny. Mletý hřebíček je tvořen úlomky parenchymu s četnými krystalickými drúzami, nejčastěji nacházíme úlomky pletiva buněk vrchní vrstvy složené z polygonálních buněk, útržky 27

parenchymu s olejovými nádržkami, zbytky cévních svazků s jemnými prstencovými a spirálovými cévami, vlákna s krystalovými komůrkami a drúzami, hladká vřetenovitá vlákna lýka, trojhranná zrnka pylu. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4. 5.

Z jakých rostlin se používají jako koření květy? Podle jakých charakteristických struktur můžeme identifikovat hřebíček? Jakého tvaru je hřebíček na příčném řezu. Podle jakých charakteristických struktur můžeme identifikovat hřebíček? Podle jakých struktur lze identifikovat mletý hřebíček?

1.2.5.5 Plody a semena Pepř Pepř (Obrázek 36) má svůj původ v Indii, kde o něm nacházíme zmínky již ve staroindické literatuře. Již tehdy se používal pepř bílý, černý a zelený ve formě drcené i mleté, tak jako je tomu dnes. Všechny tři druhy pepře pocházejí ze stejné rostliny. Pepřovník černý (Piper nigrum) je typickým tropickým keřem, který roste v tamních pralesích. Jako koření se používají jeho plody, což jsou malé černé bobule zhruba o velikosti hrášku, a na povrchu je překrývá tenká dužnatá vrstva. Pepř obsahuje velmi ostře chutnající pryskyřici (až 2 %) uložené převážně ve slupkách, škrob (30–50 %), silice (1–3 %) a také alkaloid piperin (5–9 %), který způsobuje dráždění sliznic a podporuje tak trávení. Obrázek 36 Podélný řez plodem pepře

embryo endosperm perisperm osemení oplodí Zdroj: Hohmann, 2007

Pepř černý se získává sklízením nezralých zelených plodů, které se asi 10 dní suší na slunci, kde získají svoji typickou černou barvu a svraštělý povrch. Někdy se nezralé plody namáčejí do solného nálevu nebo do octu a tím se získává tzv. zelený pepř. Bílý pepř se sklízí jako zcela zralé plody červené barvy. Jejich oplodí se proto mnohem snadněji odděluje od bílého středu. Plody se potom po částečném prokvašení máčejí ve vodě a drhnutím se docílí odloupnutí povrchové dužniny od středu bobule. Potom se suší a získávají

28

tak svou typickou žlutošedou barvu. Chuť tohoto druhu pepře je jemnější, než je tomu u pepře černého. Principy diagnostiky Pepř vypadá jako bobulovitý plod, ale vzhledem k vytvoření endokarpu bez mezer, tvořeného sklerenchymatickými buňkami je to peckovice. Na podélných řezech plodem je vidět, že je semeno obklopené oplodím a je uvnitř z větší části tvořeno silně vyvinutým, uvnitř dutým, šedobílým perispermem. Na horním konci semene je pod zbytkem blizny malý endosperm zapuštěný do perispermu a v něm je nepatrný zárodek. Bílý pepř se od černého liší tím, že vrstvy perikarpu, ležící mimo jeho zónu cévních svazků, tedy především vnější vrstvy sklerenchymatických buněk, v tomto případě chybí. V ostatních aspektech je mikroskopická struktura stejná jako u černého pepře (Obrázek 37 a 38). Obrázek 37 Příčný řez svrchní vrstvou pepře epidermis vnější řez vrstvou sklerenchymatických buněk buňkami parenchymatická vrstva s pryskyřičnými Stěna plodu vrstva cévních svazků

vrstva olejových buněk

Bílý pepř

vnitřní sklerenchymatická vrstva osemení perisperm Semeno


Vnější epidermis je složená z malých polygonálních buněk s tmavohnědým obsahem a tlustou kutikulou. Vnější sklerenchymatická vrstva je mnohobuněčná, nepravidelně rozeklaná vrstva (v důsledku rozptýlených parenchymatických buněk) a obsahuje kvadratické až radiálně protažené sklerenchymatické buňky se silně ztluštělými, zdřevnatělými, leskle žlutými 29

a vrstvenými stěnami se zřetelně tečkovanými kanálky. Lumen těchto buněk má tmavohnědý obsah a je vesměs menší než je tloušťka stěny. Parenchymatická vrstva obsahuje velké buňky, roztroušené zaoblené elipsovité pryskyřičné buňky a nepravidelně se vyskytující sklerenchymatické buňky. Vrstva parenchymu obsahuje drobné buňky a cévní svazky, které jsou směrem ven ohraničeny sklerenchymatickými buňkami (Obrázek 39). Vrstva olejových nádržek se skládá z velkých, bez mezer k sobě přiléhajících buněk obsahujících olej, doprovázených menšími, zčásti zřetelně tečkovanými buňkami. Vnitřní sklerenchymatická vrstva tvoří úplně uzavřenou vrstvu složenou z podkovovitě ztluštělých, zdřevnatělých buněk se světležlutými stěnami, tyto buňky nemají obsah. K této vrstvě přiléhá ještě jedna vrstva tenkostěnných, světle hnědých buněk, jež odpovídá nejvnitřnější vrstvě stěny plodu. Obrázek 38 Vnější vrstvy stěny plodu pepře na plošném řezu

Obrázek 39 Část cévního svazku pepře s doprovodnými sklerenchymatickými buňkami

epidermis vnější sklerenchymatická vrstva parenchym s pryskyřičnými kanály


V řezu plodem (Obrázek 40) je vidět zvenku dovnitř: stěna plodu, slupka semene a perisperm. Obrázek 40 Vnitřní vrstvy stěny plodu pepře v plošném řezu

vrstva olejových buněk

vnitřní vrstva sklerenchymatických buněk Zdroj: Hohmann, 2007

Osemení přiléhá bezprostředně k oplodí. Je tvořeno z vnitřní vrstvy hnědých pigmentových buněk a z jedné vnitřní vrstvy bezbarvých buněk zcela kolabovaných, ty jsou bezprostředně spojeny s buňkami perispermovými pod nimi ležícími, takže je můžeme lehce považovat za krajní perispermové buňky. Semeno pepře tvoří téměř kompletně perispermové pletivo 30

s tenkostěnnými parenchymatickými buňkami. Buňky v krajních vrstvách obsahují aleuronová zrna, téměř žádný škrob nebo jen malé množství, zatímco dále směrem do hloubky jsou uloženy typické škrobové buňky, mezi nimi můžeme najít žluté olejové buňky. Buňky prosté škrobu obsahují piperin. Škrobová zrnka (Obrázek 41) perispermu pepře jsou malá (2 μm), hranatě kulatá, s malou jadernou dutinkou. Často jsou buňky tak stlačeny dohromady, že škrob jako polygonální hmota vyplňuje celý buněčný prostor. Některé buňky obsahují složená zrnka škrobu o velikosti až 20 μm. Obrázek 41 Škrob perispermu pepře


Mletý pepř Největší část je tvořena škrobovými buňkami perispermu. Dále zde nacházíme úlomky vnitřní sklerenchymatické vrstvy, kdy tyto fragmenty jsou světlehnědé a jsou tvořeny z hustě utvořené vrstvy pravidelně polygonálních, mírně ztluštělých sklerenchymatických buněk. Tyto buňky samy o sobě jsou téměř bezbarvé, kdežto hnědé zabarvení je dáno hnědými buněčnými vrstvami především osemení. U černého pepře můžeme nacházet tmavohnědé fragmenty vnější sklerenchymatické vrstvy oplodí, u bílého pepře je nacházíme velmi ojediněle. Tyto sklerenchymatické buňky nikdy netvoří uzavřenou vrstvu, ale nacházíme je ve skupinách. Tvar buněk je nepravidelný, leskle žluté buněčné stěny jsou silně ztluštělé a mají úzké tečkované kanálky, obsah je hnědý. Můžeme se setkat s falšováním mletého pepře a to pomocí oplodí, stopek pepřových plodů a vřeten květenství. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4. 5.

Z jakých rostlin se používají plody a semena jako koření? Jaké druhy pepře znáte, z jakých rostlin se získávají? Popište charakteristické struktury důležité pro identifikaci pepře jako koření. Jaký rozdíl je v mikroskopické struktuře mezi pepřem čerým a bílým? Jak lze diagnostikovat mletý pepř?

31

Nové koření Plody stromu pimentovníku pravého (Pimenta dioica) pěstovaného ve střední Americe a zejména na Jamajce, jež se sklízejí krátce před úplnou zralostí, jsou známé jako nové koření, jamajský pepř, anglické koření aj. Plod nového koření (Obrázek 42) je téměř úplně kulatá bobule, o velikosti 4 – 7 mm, v barvě červené až tmavě hnědé s bradavičitým drsným povrchem, má na temeni čtyřzubý okraj kalicha a zbytek čnělky. Plod je rozdělen tenkou přepážkou na dvě části a uvnitř každé je ledvinovité až polokulovité tmavohnědé semeno. Obrázek 42 Plod nového koření


Principy diagnostiky Na příčném řezu oplodím (Obrázek 43) nového koření je nejsvrchnější vrstva tvořena drobnými hnědostěnnými buňkami a pod nimi je mohutně vyvinutý mezokarp tvořený z velmi různorodě utvářených buněk a pletiv. Vnější vrstvy mezokarpu tvoří tenkostěnné, hnědé parenchymatické buňky, do nich je zapuštěna jednoduchá vrstva velkých olejových nádržek. Olejové kalíšky mají kulatý nebo zploštělý tvar a jsou opatřeny věncem tabulkovitých tmavě hnědých buněk. Obrázek 43 Řez oplodím nového koření pokožka olejové nádržky

vnější vrstva sklerenchymatických buněk

vnitřní vrstva sklerenchymatických buněk

vnitřní vrstva Zdroj: Hohmann, 2007

32

Do velkobuněčných hnědých parenchymatických vrstev, a zejména do vnitřního mezokarpu je zabudováno větší množství sklerenchymatických buněk, jež bývají často spojeny do skupin nebo vrstev. Sklerenchymatické buňky jsou kulaté nebo tangenciálně protažené a jsou ztluštělé, jejich stěny jsou bezbarvé nebo nažloutlé, zřetelně vrstvené, s jemnými kanálky, většinou bohatě tečkované. Obsah buněk bývá červenohnědý. Kromě těchto buněk jsou v mezokarpu nápadné parenchymatické buňky s velkými oxalátovými drúzami. Nejvnitřnější vrstva stěny plodu je tvořena kolabovanými jemnostěnnými hnědými buňkami. V plošných řezech vnějšími vrstvami stěny plodu (Obrázek 44) je současně vidět jak drobnozrnnou epidermis, tak velké olejové nádržky, ležící pod ní a vyklenuté směrem ven. Nad každou olejovou nádržkou jsou v epidermis buňky připomínající štěrbinovité otvory. Z epidermis vyčnívají ojediněle krátké, velmi ztluštělé a vesměs ohnuté chloupky (Obrázek 45), většinou jsou pouze na vrcholku plodu, neboť se velmi snadno odlamují. Obrázek 44 Vnější vrstva nového koření

Obrázek 45 Chlupy nového koření


Semena (Obrázek 46) jsou tvořena velmi nerovnoměrně tlustou slupkou a zárodkem, není zde endosperm. Obrázek 46 Řez okrajovou částí semene nového koření

osemení

zárodek


33

Vnější vrstva slupky semene je tvořena úzkými protáhlými buňkami, střední vrstvy tvoří pigmentovaný parenchym. Je tvořen zakulacenými nebo tangenciálně protaženými buňkami, které obsahují po jednom pigmentovém tělísku zabarveném do hněda. Velikost škrobových zrn je 5–12 μm, není zde zřetelné vrstvení. U drobných škrobových zrn je viditelné tečkovité jádro, u větších škrobových zrn lze rozeznat jádrovou dutinku. Kromě jednoduchých škrobových zrn se vyskytují ojediněle rovněž složená škrobová zrna, jejichž velikost dosahuje 25 μm. Mleté nové koření V mikroskopickém preparátu bychom měli nacházet úlomky vnější stěny plodu s hnědými epidermálními buňkami a pod nimi ležící olejové nádržky, drobné tlustostěnné chloupky, sklerenchymatické buňky oplodí s kousky parenchymu, buňky obsahující oxalátové drúzy, kousky osemení s pigmentovými buňkami, úlomky zárodku tvořené hnědými buňkami obsahujícími škrobová zrna, četná škrobová zrna s dutinkami. Otázky k procvičení 1. Z jaké rostliny se získává nové koření? 2. Jaké jsou charakteristické struktury u tohoto koření? 3. Jak můžete identifikovat mleté nové koření? Paprika Paprika roční (Capsicum annum) pochází s velkou pravděpodobností z Kolumbie, ale roste v mnoha oblastech Střední a Jižní Ameriky. V současnosti se pěstuje v teplých oblastech jižní Evropy, ve Střední Americe, Indii a východní Asii. Paprika je národním kořením Maďarů a Španělů. Je to listnatá polokeřovitá rostlina z čeledi lilkovitých. Tvar, velikost a barva plodů je rozmanitá, stejně i obsah a typ v nich obsaženého kapsicinu způsobujícího pálivě ostrou chuť. Odrůdy velice ostré chuti se v některých případech označují jako chilli, mírně chutnající druhy se používají také jako salát nebo zelenina. Význam má také vysoký obsah vitamínu C. Plody (Obrázek 47) jsou většinou kuželovité, často také kulovité bobule značné velikosti. Barva papriky je většinou červená, povrh je lesklý, stopka a kalich bývají na plodech zachovány i při obchodování s celými plody. Příčné řezy ukazují neúplné rozdělení na části, které vesměs tvoří 3 přepážky, na nichž jsou usazena četná drobná semena. Pro identifikaci papriky je nutné znát mikroskopickou stavbu nejen stěny plody, ale také semen, stopky a kalichu. Všechny tyto části mohou být v paprikovém prášku obsaženy. Obrázek 47 Plod papriky


Principy diagnostiky Na řezu stěnou plodu papriky můžeme rozeznat vrstvu exokarpu složenou z epidermálních buněk, které mají ztluštělé vnější stěny, tlustostěnné buňky hypodermis, jejichž ztluštělé stěny 34

mají kolenchymatický charakter, parenchym, jednoduchou vrstvu obřích buněk a mezi nimi drobné kolabované buňky, vnitřní epidermis z parenchymatických buněk a v ní sklerenchymatické buňky, které se vyskytují ve skupinách. Na plošném řezu vnější stěnou plodu (Obrázek 48) jsou viditelné tlustostěnné polyedrické epidermální buňky se zřetelně tečkovanými stěnami, pod touto vrstvou buňky kolenchymatické. Obrázek 48 Vnější vrstva oplodí papriky


Na plošném řezu vnitřními vrstvami plodové stěny jsou rozesety sklerenchymatické buňky, které jsou protažené a mají charakteristický rohlíčkovitý tvar (Obrázek 49). Příčné řezy vnitřními přepážkami plodu (Obrázek 50) obsahují epidermis tvořenou parenchymatickými buňkami, v nichž jsou rozesety skupiny o něco vyšších tenkostěnných žlázových buněk. Kutikula pod nimi ležící obsahuje mezi žlázovými buňkami a kutikulou malé množství žlutého, často vykrystalizovaného oleje obsahujícího kapsaicin, který se při dozrávání rozšiřuje do všech částí stěny plodu a do semen. Obrázek 49 Sklerenchymatické buňky v oplodí papriky

Obrázek 50 Příčný řez vnitřní přepážkou plodu papriky


Semena (Obrázek 51) mají plochý kruhovitý tvar se ztluštělým okrajem a světle žlutou barvou. Tvoří je osemení, endosperme a malým spirálovitým zárodkem usazeným v endospermu. Osemení je tvořeno 5 – 6 vrstvami buněk, z nichž jsou viditelné pouze epidermální buňky, ostatní vrstvy jsou méně nápadné. Epidermální buňky jsou velké, na plochých stranách semene destičkovité, jejich výška vzrůstá na vyklenutém okraji semene

35

natolik, že mají téměř sloupovitý charakter. Vnitřní stěny a boční stěny epidermálních buněk jsou silně ztluštělé. Pletivo endospermu má relativně silnostěnné buňky, oproti tomu buňky zárodku jsou jemné. Oboje obsahují tuk a aleuronová zrna. Obrázek 51 Příčný řez okrajovou částí semene papriky


Mletá paprika Je charakteristická četnými červenožlutými tukovými kapkami. Velkou část tvoří kolenchymatické pletivo dužiny plodu. Dále velice často nacházíme buňky z osemení. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Z jaké rostliny se získává paprika jako koření a o jakou její část se jedná? Jak lze mikroskopický identifikovat stěnu plodu papriky? Popište charakteristické struktury semene papriky. Jak lze identifikovat mletou papriku?

Muškátový květ a muškátový oříšek Pravý muškátový květ a oříšek pocházejí ze stromu muškátovník pravý (Myristica fragrans) z Jižních Moluk, zejména ostrovů Banda, V současné době se muškátovník pěstuje také na Jávě, na Cejlonu, v Indii, v Brazílii a v Západní Indii. Plody muškátovníku pravého jsou jednosemenné, zakulacené, velikosti broskve. Dužina plodu při dozrávání pukne a uvolní semeno tmavě hnědé barvy. Semeno zbavené osemení tvoří muškátový oříšek (Obrázek 52), zatímco míšku, který obklopuje semeno a který se také využívá, se říká „macis“ nebo také „muškátový květ“. Obrázek 52 Muškátový oříšek


Obrázek 53 Řez muškátovým oříškem

Popis: vpravo podélný řez, vlevo příčný

36

Principy diagnostiky Muškátový oříšek Muškátový oříšek (Obrázek 53) tvoří perisperm, endosperm a embryo. Perisperm tvoří vnější vrstvu, která proniká ve formě tmavých kanálků do světlého endospermu, který tvoří převážnou část oříšku, což způsobuje, že má oříšek na řezu mramorovaný vzhled. V perispermu můžeme odlišit primární vnější (buňky jsou silně stlačeny a v plošném řezu mají kruhovitý tvar, Obrázek 54) a sekundární vnitřní část. Sekundární perisperm (Obrázek 55) je tvořen tenkostěnnými buňkami se stěnami s hnědým obsahem. Mezi těmito buňkami se nachází jednotlivé olejové buňky a cévní svazky. Z tohoto sekundárního perispermu vnikají tmavé svazky do endospermu. Tyto svazky jsou tvořeny velkými olejovými buňkami a cévními svazky. Krajní vrstvu endospermu tvoří drobné ploché buňky obsahující drobná kulatá škrobová zrna a krystalky mastné kyseliny. V některých buňkách můžeme nalézt velké aleuronové zrno. Škrobová zrna endospermu jsou jednoduchá nebo složená s jádrem. Jednoduchá škrobová zrna jsou kulatá o velikosti 10 až 25 µm, složená dosahují velikosti 40 µm. Obrázek 54 Vnější perisperm muškátového oříšku

Obrázek 55 Řez vnitřní částí muškátového oříšku


Muškátový květ (macis) Epidermis a z části také hypodermis tvoří tlustostěnné protáhlé buňky se zašpičatělými konci. Vnější vrstva buněk je kryta kutikulou. Parenchymatickými buňkami obsahující 10 μm velká zrna amylodextrinu s velkými olejovými nádržkami je tvořena vnitřní část. V mikroskopických preparátech mletého muškátového květu nalézáme buňky zásobního parenchymu a olejové nádržky. Otázky k procvičení 1. Z jaké rostliny se získává muškátový květ a oříšek? 2. Co je muškátová květ a co je muškátový oříšek? 3. Popište jejich charakteristické struktury. Kmín Hnědé plody kmínu kořenného (Carum carvi), srpovitě prohnuté nažky pětibokého průřezu s pěti nízkými žebry (Obrázek 56 a 57), který je domovem v Evropě a v Asii, se vyznačují žebrováním ve světlejší barvě, jsou štíhlé, asi 5 mm dlouhé a 1 – 1,5 mm široké. 37

Principy diagnostiky Na příčném řezu mají plody tvar pravidelného pětiúhelníku s pěti vystouplými, stejně silnými žebry. Celý vnitřek je vyplněn bílým endospermem. Svrchní vrstvu stěny tvoří nezřetelně tečkované, lehce protažené, bezbarvé buňky. Endokarp je tvořen jemnostěnnými, většinou protáhlými příčnými buňkami s prohnutými stěnami. Endosperm tvoří polyedrické buňky s olejem, aleuronová zrna a drobné oxalátové drůzy. V drceném kmínu nacházíme zejména části endospermu a pletivo oplodí. Obrázek 56 Kmín

Obrázek 57 Řez kmínem


Otázky k procvičení 1. Z jaké rostliny se získává kmín? 2. Jaký tvar má kmín na příčném řezu? 3. Na základě jakých struktur lze kmín identifikovat? 1.2.5.6 Další druhy koření Některé druhy zeleniny se v masných výrobcích používají jako koření, např. cibule, česnek. S jinými druhy zeleniny se můžeme setkat jako s doplňky pro výrobu různých speciálních mozaikových salámů a dalších masných výrobků (hrášek, paprika). Setkáváme se také s používáním vybraných druhů hub, např. žampiony, lanýže apod. Při určování druhu hub vycházíme z charakteristické struktury jejích výtrusů. Cibule Nejrozšířenější je cibule kuchyňská (Allium cepa) pocházející z Orientu. Cibule je obklopena suchými suknicemi, které mají podle odrůdy nejrůznější odstíny hnědé, ale také červené. Principy diagnostiky Suché suknice mají epidermis tvořenou velkými buňkami s lehce tečkovanými stěnami, ty jsou v podélném směru silně protaženy. Hypodermis pod nimi orientovaná napříč k povrchové vrstvě obsahuje v blízkosti stěn pravidelné velké oxalátové krystaly (Obrázek 58).

38

Obrázek 58 Vnější vrstva a hypodermální buňky suché suknice cibule


Vrchní vrstva dužnatých suknic je stejná jako u suchých suknic. Epidermální buňky vnější vyklenuté strany listů (Obrázek 59) jsou výrazně delší a více protaženy než epidermální buňky konkávní vnitřní strany (Obrázek 60). Také buňky hypodermu dužnatých suknic obsahují velké podélně protažené oxalátové krystaly. Buňky mají nápadně velká buněčná jádra. Cévní svazky jsou v řadě obklopeny buňkami obsahujícími olej (Obrázek 61). Obrázek 59 Vnější buňky vyklenuté vnější strany dužnaté suknice cibule

Obrázek 60 Vrchní buňky konkávní vnitřní strany dužnaté suknice cibule

Obrázek 61 Parenchymatické buňky a spirálovité cévní svazky cibule kuchyňské


Česnek Velké cibule česneku jsou pokryté bílou suknicí a jako koření se používají z rozmanitých důvodů. Typická vůně je u této rostliny obzvlášť výrazná. Cibule česneku je tvořena větším počtem dílků, kterým se říká stroužky. Principy diagnostiky Obalovou vrstvu cibule česneku (Obrázek 62) tvoří tenká suknice. Pod mikroskopem je do jisté míry podobná suchým suknicím cibule. Hypodermální buňky jsou menší, kolenchymaticky ztluštělé a znatelněji tečkované. Obsahují jeden oxalátový krystal. Podélně protažené epidermální buňky s tenkými netečkovanými stěnami nevykazují žádné zvláštnosti. Dužnatý stroužek (0brázek 63) tvoří pravoúhlé buňky s jemnými stěnami a také obsahuje charakteristické vláknité buňky, které chybějí u cibule.

39

Obrázek 62 Vnější krycí vrstva a hypoderm suchých obalových listů česnekové cibule

Obrázek 63 Pravoúhlé buňky a vláknité buňky stroužku česneku


Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4. 5.

Popište hypoderm suché suknice cibule kuchyňské. Popište mikroskopickou strukturu dužnaté suknice cibule. Popište charakteristické struktury suché suknice česneku: Jaké jsou charakteristické struktury dužnatého stroužku česneku? Jak od sebe odlišíme cibuli a česnek?

1.2.6

Houby

Houby jsou používány při výrobě různých druhů speciálních mozaikových salámů a jiných masných výrobků. Nejčastěji se setkáváme s použitím žampiónů nebo lanýžů. Při určování druhu houby vycházíme z charakteristické struktury jejích výtrusů. Příklady identifikace na základě morfologické stavby výtrusů demonstrují Obrázky 64 a 65. Obrázek 64 Výtrusy žampionů

Obrázek 65 Výtrusy lanýže černého


Otázky k procvičení 1. Jaké druhy hub se při výrobě potravin nejčastěji používají? 2. Na základě čeho můžeme určit druh houby?

40

1.3 SUROVINY ŽIVOČIŠNÉHO PŮVODU Pod pojmem suroviny živočišného původu rozumíme suroviny získávané z hospodářských a některých dalších zvířat během jejich života (mléko, vejce) a dále také post mortem z hospodářských a některých dalších zvířat (maso a další poživatelné části těl). Patří sem také včelí med a další speciální produkty (maso z hlemýžďů). Suroviny jako med, mléko, maso jsou po menších úpravách považovány již za hotové potraviny, ale zároveň slouží jako suroviny pro potravinářské výrobky, případně pro další zpracování (např. strojně oddělené maso, vařené kůže, zpracované kůže, tepelně ošetřené vaječné obsahy, pekařský med, předem uvařené droby – játra, hlavy, nožičky) a teprve následné použití ve výrobě. Suroviny živočišného původu určené k výrobě potravin musí být posouzeny jako vhodné pro lidskou spotřebu. Vyšetření živočišných produktů a rozhodnutí o jejich použití je v kompetenci orgánů státní veterinární správy. Podmínky pro rozhodování o živočišných produktech a jejich využití obsahují veterinární předpisy na úrovni národní a evropské legislativy. Suroviny živočišného původu se pak mohou stát jedinou, převažující nebo minoritní součástí výrobku. Ve výživě člověka zaujímají suroviny živočišného původu významné místo jako zdroje zejména plnohodnotných bílkovin, ale i dalších látek (minerální látky a vitamíny). Přítomnost surovin živočišného původu ve výrobku (zejména v masných výrobcích) je možné prokazovat různými metodami. Mezi nimi zaujímají zvláštní místo metody mikroskopické, které umožňují přímý průkaz suroviny na základě charakteristických znaků. Na rozdíl od některých evropských zemí současná platná legislativa ČR tento způsob vyšetření živočišných produktů neobsahuje, ačkoli, jak uvádí Rakouský potravinový kodex, lze mikroskopické vyšetření použít „k určení obsahu tkání v mase a masných výrobcích a ke zjištění patologických změn v použitém mase a částech orgánů“. V masných výrobcích, obsahujících jako převažující základní surovinu maso, se během mikroskopického vyšetření v různém procentuálním zastoupení setkáváme se svalovinou, ale také s tukovou tkání, vazivem nebo různými typy orgánů (játra, srdce, plíce, slezina, vemeno aj.). Mohou se zde ale vyskytnout i části těl zvířat, která z dietetického hlediska považujeme za méně hodnotné a která se uplatňují zejména v průmyslovém zpracování (kosti, kůže, pokožkové útvary). Je nepřípustné v potravinách nalézt ty části těl, která jsou pro výrobu potravin zakázané (mandle, samičí nebo samčí pohlavní orgány s výjimkou varlat, močové orgány s výjimkou ledvin a močového měchýře, chrupavka hrtanu, průdušnice a extralobulární průdušky, oči a oční víčka, vnější zvukovod, rohové tkáně a u drůbeže hlava, jícen, vole, střeva a pohlavní orgány, výjimkou je hřebínek a lalůčky. Jednotlivé suroviny, jejich velikost, množství, rozmístění a kvalitu lze často zjistit pomocí mikroskopie potravin na základě jednoho vyšetření masného výrobku. Nejčastěji se k tomuto účelu používá světelný mikroskop v kombinaci s přehlednými nebo cílenými barvícími technikami. K vyšetření je však kromě jednoduchého laboratorního vybavení a mikroskopu zapotřebí zkušený hodnotitel se znalostmi morfologie jednotlivých surovin v syrovém stavu i po opracování. Mikroskopická struktura tkání se totiž ve výrobcích vlivem technologického opracování (mechanické, termické a chemické vlivy) může značně odlišovat od stavby původních tkání. K posouzení a identifikaci tkání je tedy nutné mít i tyto znalosti, zkušenosti a možnost porovnání s modelovým vzorkem nebo fotodokumentací.

41

Principy diagnostiky živočišných produktů určených k výrobě potravin Z pohledu diferenciální diagnostiky se u mikroskopického preparátu surovin živočišného původu zaměřujeme na velikost, tvar a vzájemné uspořádání buněk a mezibuněčné hmoty. Tyto základní znaky zůstávají většinou typické i po technologickém, tedy mechanickém a tepelném ošetření a pomáhají rozlišit, o který orgán se jedná. Na druhou stranu, u jemně mletých výrobků mohou být tkáně pozorovatelné pouze ve shlucích několika buněk. Pro účely diagnostiky jsou pravděpodobně nejdůležitější tkání epitely. V potravinářství jsou významné zejména epitely žlázové, které se shlukují a diferencují v sekreční složky orgánů (játra, ledviny, mléčná žláza, pankreas). Krycí epitely jsou často z jatečně získávaných orgánů z hygienických důvodů odstraňovány (předžaludky, pokožka), avšak např. u jícnu vrstevnatý dlaždicový epitel zůstává a jeho typické uspořádání prozrazuje jeho přítomnost ve výrobku. Další významnou tkání jsou pojiva a samozřejmě svalovina. 1.3.1

Epitely

Obecná charakteristika epitelů Epitel je tkáň složená z těsně na sebe přiléhajících buněk navzájem spojených jen malým množstvím mezibuněčné hmoty. Epitely vznikají ze všech tří zárodečných listů. Ektodermálního původu je například pokožka a její deriváty, z endotelu vzniká výstelka trávicí trubice, pankreas, játra a žaludeční žlázy. Mezodermálního původu jsou například epitely samčí a samičí pohlavní soustavy a výstelka tělních dutin  mezotel. Tvar i velikost epitelových buněk se různí od vysokých cylindrických až po kubické a dlaždicové elementy se všemi možnými přechodnými formami. Běžný polyedrický tvar je výsledkem jejich uložení v buněčných vrstvách a tkáních. Buněčná jádra, příslušně obarvena, jsou zřetelně vidět a jejich tvar je kulatý, protáhlý nebo eliptický. Tvar jádra obvykle zhruba odpovídá tvaru buňky, takže kubické elementy mají jádra kulatá, zatímco dlaždicové epitely obsahují jádra oploštěná, eliptická. Dlouhá osa jádra je vždy rovnoběžná s hlavní osou buňky. Protože hranice mezi buňkami jsou ve světelném mikroskopu obvykle nezřetelné, tvar jádra se stává důležitým vodítkem pro odhad tvaru a počtu buněk. Jádro má též význam pro určení polohy buněk a zjištění, zda buňky jsou či nejsou uspořádány do vrstev, což slouží jako základní kritérium klasifikace epitelů. Strukturu epitelů a jejich uspořádání výrazně ovlivňuje funkce, kterou epitely plní (mechanická ochrana, resorpce, sekrece, exkrece atd.). Epitely pokrývají povrch těla a vystýlají tělní dutiny, zprostředkovávají látkovou výměnu vstřebáváním nebo vylučováním, umožňují přijímání podnětů z okolí a průběh mnohých jiných funkcí. Dělení podle funkce epitelu:  resorpční (vstřebávací)  např. střevní epitel,  respirační (dýchací)  např. epitel plicních sklípků,  řasinkový (vířivý)  např. epitel dýchacích cest,  zárodečný  např. epitel semenoplodých kanálků varlete,  pigmentový  např. epitel nad smyslovými buňkami sítnice,  smyslový (epitel smyslových orgánů),  přechodný (epitel močových cest, tzv. urotel). Dělení morfologické: Jak je patrné z obrázku 66 je možné dělit epitely: 1. podle tvaru buněk  dlaždicový, kubický, cylindrický, 2. podle množství vrstev  jednovrstevný, vícevrstevný (vrstevnatý). 42

Obrázek 66 Typy epitelů

A  jednovrstevný dlaždicový epitel, B  jednovrstevný kubický epitel, C  jednovrstevný cylindrický (1), jednovrstevný cylindrický s mikroklky (2) a s pohárkovými žlázovými buňkami (3), D  víceřadý epitel s kinocíliemi a vrstvičkou hlenu na povrchu, E  vícevrstevný dlaždicový epitel nerohovatějící (1) a rohovatějící (2), F  vícevrstevný kubický epitel (přechodný epitel, urotel) v prázdném (1) a v naplněném (2) močovém měchýři Zdroj: Jelínek, 2001

Žlázové epitely Žlázy jednobuněčné (pohárkové sekreční buňky) produkují jako intraepiteliální žlázy (např. v epitelu střeva a dýchacích cest) hlen. Žlázy vícebuněčné tvoří ve formě vchlípeného žlázového epitelu žlázy ve vrstvách stěny orgánů. Podle tvaru sekreční část rozlišujeme žlázy tubulózní, alveolární a tuboalveolární. Podle větvení sekreční části rozlišujeme žlázy jednoduché, rozvětvené a složité. Tvar a větvení sekrečních částí uvádí obrázek 67. Obrázek 67 Typy exokrinních žláz podle tvaru sekrečních dutin a vývodných částí A tubulózní žláza 1) jednoduchá přímá, 1´) jednoduchá klubíčková 2) rozvětvená 3) složená B 1) 2) 3)

alveolární žláza jednoduchá rozvětvená složená

C tubuloalveolární žláza 1) rozvětvená 2) složená

Zdroj: Jelínek, 2001

43

U vícebuněčných žláz rozlišujeme, pokud se jedná o žlázy s vnější sekrecí (exokrinní), jejich vývodnou a sekreční část. Vývod exokrinní žlázy ústí na povrch těla, nebo do dutin s povrchem těla souvisejících (potní, aromatické, mazové, hlenové, slinné, žaludeční, střevní, pankreas, játra, přídatné pohlavní žlázy, mléčná žláza). Podslizniční žlázy ve střevě nebo žaludku či kožní žlázy ve škáře kůže tvoří samostatné žlázové orgány (např. slinné žlázy, játra, pankreas, mléčná žláza). Na povrchu těchto žlázových orgánů obvykle nalézáme vazivové pouzdro a uvnitř vazivové přepážky, oddělující lalůčky žláznatého parenchymu, tj. sekreční složku žlázového orgánu. Epitely v masných výrobcích I když jsou epitelové tkáně funkčně významné a podstatné pro činnost orgánů, jsou v potravinářství významné jen epitely žlázové, které se shlukují a diferencují v sekreční složku určitého orgánu (např. jater, ledvin, mléčné žlázy, pankreatu). Tato žlázová složka se označuje jako parenchym žlázy, kde je žlázový epitel uspořádán ve formě trubiček či váčků do lalůčků, oddělených vmezeřeným (intersticiálním) vazivem. Často jsou epitely z jatečně získaných orgánů odstraňovány (tepelně a mechanicky) zejména z hygienických důvodů (zbavení epitelů předžaludku, pokožky apod.) Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Jaké znáte druhy epitelů? Jaké epitely jsou používány pro potravinářské účely? Proč jsou často epitely z jatečně získaných orgánů odstraňovány? Popište stavbu dlaždicového epitelu

1.3.2

Svalovina

Svalová tkáň je složena z diferencovaných buněk obsahujících kontraktilní proteiny. Tyto proteiny jsou biologicky uzpůsobeny k vyvolávání sil potřebných k buněčným kontrakcím, které jsou zdrojem pohybu určitých orgánů a těla jako celku. Většina svalových elementů je mezenchymového původu a jejich diferenciace se především projevuje postupným prodlužováním buněčného těla, které je spojeno se syntézou myofibrilárních proteinů. Svalová tkáň má základní funkční vlastnost – kontraktilitu – tím je zajištěn pohyb orgánů i lokomoce jedince. Kontraktilitu svalové tkáně zajišťuje změna délky tzv. myofibril, které jsou tvořeny svazky tenkých aktinových a tlustých myozinových filament, jejich vzájemné zasouvání mezi sebe způsobuje změnu délky myofibril a tím i kontrakci svalu. Myofibrily jsou základní funkční strukturou všech typů svalové tkáně, ale jejich rozdílné uspořádání znamená, že ne ve všech typech svaloviny jsou stejně dobře vidět. Na základě morfologických a funkčních rysů tak můžeme svalovou tkáň savců rozdělit do tří skupin – svalovina příčně pruhovaná kosterní, srdeční a hladká. Mikroskopické rozlišení jednotlivých typů svaloviny je založeno na posouzení velikosti a tvaru buněk, množství jader v jedné buňce a jejich uložení (Tabulka 2). Postmortální změny zahrnují zejména proteolýzu svalových bílkovin. Během nich dochází na svalových vláknech k místnímu zesílení, ve kterých je zhuštěno žíhání. Tento uzel je dvojlomný a barví se tmavěji než okolní nezměněné části vlákna. V jiných místech svalového vlákna je žíhání rozrušeno a nahrazeno granulační hmotou. 44

Se svalovinou se přirozeně pojí tkáně vazivová, tuková, nervová a cévy. Poměr svaloviny, tuku a vaziva je u jednotlivých výrobních mas různý a ovlivňuje jeho kvalitu z pohledu vhodnosti ke kulinářské úpravě, ale i z pohledu výživové hodnoty (obsah bílkovin). Tabulka 2 Diferenciální diagnostika jednotlivých typů svalové tkáně

Tvar základní struktury Velikost základní struktury Uložení jader Počet jader v buňce Myofibrily

Příčně pruhovaná svalovina svalová válcovitá vlákna, tzv. soubuní různé tloušťky a délky (podle druhu, pohlaví, věku, způsobu výkrmu), délka až 20 a více cm pod sarkolemou mnoho uspořádané do izotropních a anizotropních úseků

Hladká svalovina

Srdeční svalovina

buňky protáhlého vřetenovitého tvaru 50 – 100 µm x 10 µm

buňky válcovitého tvaru

centrálně ve střední části jedno neuspořádané

vždy uprostřed buňky jedno uspořádané do izotropních a anizotropních úseků

20 µm x 100 – 150 µm

podélně

příčně Zdroj: Jelínek, 2001

Příčně pruhovaná kosterní svalovina Kosterní svalovina je tvořena svazky dlouhými (až 30 cm), cylindrickými, mnohojadernými buňkami, které jsou příčně pruhovány. Velký počet jader v jednom elementu je výsledkem splynutí embryonálních jednojaderných myoblastů. Oválná jádra obvykle nacházíme u savců na obvodu buňky pod sarkolemou (cytoplazmatickou membránou). Jejich stah je rychlý, energický a obvykle podléhá naší vůli. Stah je vyvolán interakcí tenkých aktinových a tlustých myozinových filament, jejichž molekulární struktura jim umožňuje vzájemné klouzavé pohyby. Síly potřebné ke klouzavým pohybům vznikají na podkladě slabých interakcí v můstkách, které propojují aktin a myosin. Vnitřní stavba svalového vlákna se projevuje střídáním izotropních a anizotropních úseků na myofibrilách i svalovém vláknu. Na příčném řezu mají svalová vlákna typický tvar. Jsou to polygonální políčka. Při velkém zvětšení lze na těchto průřezech zjistit i průřezy jednotlivých myofibril, které jsou sestaveny do zvláštních obrazců, tzv. Cohnheimova políčka. Rozlišujeme také svalová vlákna bílá a červená – souvisí s obsahem myoglobinu, červená vlákna jsou ve svalech více zatížených (pomalejší pohyb), bílá vlákna jsou schopná rychlé a silné kontrakce na úkor vytrvalosti. 45

Příčně pruhované svaly mají složitou strukturu, vytváří se celá hierarchie několika strukturálních úrovní. Jednotlivé strukturální úrovně přitom úzce souvisejí s útvary pojivové tkáně, které tvoří vazivové obaly. Několik svalových vláken přiložených k sobě tvoří svazek (primární). Mezi vlákny a na povrchu primárního snopce je malé množství vaziva. Několik primárních snopců je spojeno tlustší vrstvou vaziva ve snopce sekundární. Tak se utváří ještě terciální snopce a celý sval je na povrchu rovněž pokryt vazivem. Vazivová vlákna mezi svalovými vlákny a snopci jsou kolagenní, elastická a retikulární, u tlustších přepážek převládají vlákna kolagenní. Vazivo přechází na obou koncích svalu ve šlachu. Příčně pruhovaná srdeční svalovina Srdeční svalovina sestává z jednotlivých protáhlých a rozvětvených buněk  kardyomyocytů (průměr přibližně 15 µm a 85 až 100 µm dlouhé), které leží rovnoběžně vedle sebe. V místě, kde se spolu stýkají svými konci, jsou vytvořeny interkalární disky, které jsou pro tento druh svalstva specifické. Na rozdíl od mnohojaderných vláken kosterního svalu, obsahují kardyomyocyty pouze jedno až dvě ve středu umístěná bledá jádra. Kontrakce srdečního svalstva je mohutná, rytmická a na vůli nezávislá. Hladká svalovina Hladká svalovina se skládá ze samostatných buněk, které se spojují do kompaktních vrstev orientovaných jako kruhové, podélné nebo šikmé (ve stěnách orgánů) nebo do buněčných svazků (např. v kůži – vzpřimovač chlupu). Buňky mají protáhlý vřetenovitý tvar a délku 50 až 500 m. Jádra hladkosvalových buněk jsou uložena centrálně ve střední části, kde je šířka asi 10 m. Myofibrily nejsou pravidelně uspořádané, proto není v optickém mikroskopu vidět žíhání. Každá buňka je obklopena bazální laminou a sítí retikulárních vláken. Tyto nebuněčné struktury slouží k usměrnění sil, vznikajících stahy každé jednotlivé hladké svalové buňky v harmonickou akci, např. střevní peristaltiku. Stahují se pomalu a jejich funkce není ovládána vůlí. Z technologického pohledu, stejně jako z pohledu spotřebitele, je nejvýznamnější tkání příčně pruhovaná svalovina, která se během posmrtných změn stává masem v nejužším slova smyslu a je potřeba ji umět odlišit od dalších dvou typů svaloviny. Při mikrostrukturální analýze třeba brát v potaz také postmortální změny zahrnují zejména proteolýzu svalových bílkovin. Během nich dochází na svalových vláknech k místnímu zesílení, ve kterých je zhuštěno žíhání. Tento uzel je dvojlomný a barví se tmavěji než okolní nezměněné části vlákna. V jiných místech svalového vlákna je žíhání rozrušeno a nahrazeno granulační hmotou. Další typy svaloviny, např. hladká svalovina, mají pro potravinářství menší význam, ačkoli droby (např. střevo, předžaludky – dršťky, slezina aj.) se uplatňují jak v masné výrobě, tak i v kulinářských úpravách. Rozdíly u svaloviny drůbeže Ve svalovině drůbeže nejsou jádra vždy uložena pod sarkolemou svalových vláken. Ve vnitrosvalových vazivových přepážkách je málo tuku, který je uložen až v hrubších septech a u srdeční svaloviny jsou jádra uložena uprostřed svalových trámců a tvoří růžencovité řetězce. Rozdíly u svaloviny ryb Na podélném řezu rybí svaloviny je vlákno zřetelně žíháno. U většiny vláken je žíhání jemné, hrubší je pouze na vláknech tmavého laterálního svalu ryb. Svalovina ryb je také více náchylná ke změnám způsobených technologickým opracováním, které jsou většinou ireverzibilní. 46

Svalová tkáň v masných výrobcích Součásti pohybové soustavy patří mezi nejvýznamnější produkty živočišného původu. Zejména maso tvoří velkou část masných výrobků. Ačkoli si pod tímto pojmem většina konzumentů představí pouze svalovou tkáň, podle legislativy se masem rozumějí všechny části těl zvířat, které jsou určené k výživě lidí, tedy tělo v jatečné úpravě s droby (játra, srdce, jazyk aj.). Maso většinou pochází z hovězího dobytka, prasat, ryb, drůbeže nebo zvěře (volně žijící nebo farmově chované). Při průkazu svaloviny v potravinách musíme mít také na zřeteli, že kromě svaloviny jsou svaly tvořeny také přidruženou vazivovou tkání, periferními nervy, lymfatickými uzlíky a uzlinami a v neposlední míře také cévami. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Co je maso? Popište mikroskopickou strukturu příčně pruhovaného svalstva Jaký je rozdíl mezi hladkou a srdeční svalovinou? Vyjmenujte vazivové obaly kosterní svaloviny.

1.3.3

Pojivové tkáně

Mezi méně hodnotné, a tedy i méně žádoucí suroviny živočišného původu, které se vyskytují v masných výrobcích, patří pojivová tkáň, která v těle zvířat slouží jako mechanická opora a výplň jiných tkání (vazivové obaly, vazivové přepážky, podslizniční vazivo, vazivové vrstvy sliznice, kožní škára, stěny velkých tepen aj.) nebo tvoří samostatné orgány (chrupavka, kost, šlacha, vazy, tuková tkáň). Struktura pojivové tkáně Pojivové tkáně formují a udržují tvar těla. Jejich mechanická role je uskutečňována tvorbou základní hmoty (matrix), jež slouží ke spojování a vzájemné vazbě buněk a orgánů, a ve svém souhrnu vytváří opěrný systém těla. Na rozdíl od jiných typů tkání (epitelové, svalové a nervové), tvořených především buňkami, je hlavní složkou vaziva extracelulární matrix (mezibuněčná hmota). Jejími komponentami jsou mezibuněčná hmota vláknitá tvořena proteinovými vlákny, mezibuněčná hmota amorfní a tkáňová tekutina, kterou představuje především voda vázaná v roztocích. V extracelulární matrix jsou zality vazivové buňky. Co se týče strukturálního složení, obsahuje tedy pojivová tkáň tři třídy komponent: buňky, vláknitou a amorfní mezibuněčnou hmotu. Široká paleta typů vaziva v organismu je dána různou proporcí těchto tří složek. Amorfní mezibuněčná hmota Amorfní mezibuněčná základní hmota je složitá směs glykoproteinů a proteoglykanů, která přispívá k vazbě buněk na vláknitou složku vaziva. Mezibuněčná hmota je bezbarvá, průsvitná a homogenní. Vyplňuje prostory mezi buňkami a vlákny vazivové tkáně, je vazká a plní funkci maziva i bariéry proti pronikání cizorodých částic do tkání. Vzhledem k velkému množství vody, kterou obsahuje, i její amorfní povaze, je velice nesnadné studovat základní hmotu na čerstvých i fixovaných preparátech. Vlivem fixace se její složky srážejí a v elektronovém mikroskopu se jeví jako granulární materiál. Vláknitá mezibuněčná hmota Vazivová vlákna jsou dlouhé, tenké bílkovinné polymery, jež jsou obsaženy v rozličných typech vaziva v různých proporcích. Rozeznáváme tři hlavní typy vazivových vláken: vlákna 47

kolagenní, retikulární a elastická. Kolagenní a retikulární vlákna jsou tvořena bílkovinou kolagenem, zatímco elastická vlákna sestávají především z proteinu elastinu. V masných výrobcích se běžně můžeme setkat se všemi uvedenými typy vláken. Pro potravinářství jsou však nejdůležitější vlákna kolagenní, tvořená bílkovinou kolagenem. Od ostatních vláken se liší aminokyselinovým složením a složitou strukturou, která se odráží v jeho vlastnostech. Čerstvá kolagenní vlákna jsou bezbarvé provazce, avšak nahromaděna ve velkém množství dávají tkáni bělavý odstín až bílé zbarvení (např. ve šlachách). Vzhledem k prostorovému uspořádání protáhlých molekul tropokolagenu jsou tato vlákna dvojlomná. Barvíme-li vlákna obsahující kolagen kyselými barvivy složenými z protáhlých molekul (např. siriová červeň), které se vážou paralelně s molekulami kolagenu, jejich dvojlomnost ještě daleko víc vynikne. K tomuto zvýraznění dochází pouze v orientovaných kolagenních strukturách a využívá se jako specifický způsob jejich detekce. Nehledě na to, že bylo popsáno více typů kolagenu, nejčastější, nejvýznamnější a nejvíce studované jsou typy I, II, III, IV a V. Kolagen typu I je nejhojnější a nejvíce rozšířený. Vyskytuje se ve tkáních v podobě klasických kolagenních vláken, která vytvářejí kosti, dentin, šlachy, pouzdra orgánů, dermis atd. Kolagen typu II je přítomen především v hyalinní a elastické chrupavce. Vytváří jen velice tenké fibrily. Kolagen typu III je ve tkáních obvykle sdružen s kolagenem typu I a pravděpodobně tvoří hlavní kolagenní komponentu retikulárních vláken. Nověji se dokazuje, že kolagen III může kopolymerovat s jinými typy kolagenů. Kolagen typu IV najdeme v bazální lamině. Nevytváří fibrily ani vlákna. Kolagen typu V je přítomen v plodových obalech, krevních cévách a v malém množství i v jiných tkáních. Kolagenní vlákna jsou vláknité útvary složené z jemných vlákének (fibril) probíhajících ve vláknu přímo, nevětví se. Tlustší vlákna jsou obtočena spirálovitě jinými fibrilami, mezi nimiž se tvoří příčné vazby, což jim dodává pevnost. Se stářím zvířete se počet těchto příčných pevných vazeb a počet spojovacích míst ve fibrilách zvyšuje. Výsledkem je tuhost, odolnost vůči tepelnému i mechanickému opracování a nižší stravitelnost, která se pak projevuje u všech orgánů, v nichž jsou tato vlákna obsažena (včetně svaloviny). Ve světelném mikroskopu jsou kolagenní vlákna acidofilní, barví se růžově eozinem, modře Malloryho trichromem, zeleně Massonovým trichromem a rudě siriovou červení. Retikulární vlákna, v současnosti řazená k vláknům kolagenním, jsou extrémně tenká, s průměrem mezi 0,5 a 2 µm. Vytváří v některých orgánech rozsáhlé sítě. Na preparátech barvených hematoxylinem-eozinem nejsou viditelná, avšak snadno se barví černě po impregnaci solemi stříbra. Právě pro tuto vlastnost je označujeme jako vlákna argyrofilní. Retikulární vlákna jsou rovněž PAS pozitivní. Jak argyrofilie, tak PAS pozitivita, je připisována vysokému obsahu glykoproteinů. Malý průměr a volné uspořádání retikulárních vláken jsou vlastnosti výhodné pro vytváření ohebných sítí v orgánech vystavených tvarovým či objemovým změnám, jako jsou arterie, slezina, játra, děloha a svalové vrstvy stěny trávicí trubice. Systém elastických vláken se skládá ze tří typů vláken  oxytalanových, elauninových a elastických. Vývoj struktury elastických vláken prochází třemi po sobě jdoucími stadii, jež můžeme pozorovat v embryonální i dospělé tkáni. V počátečním stadiu se vlákno skládá ze svazečku tenkých mikrofibril, obsahujících glykoprotein. Tato oxytalanová vlákna najdeme v závěsném aparátu oční čočky a v dermis. Dalším vývojovým stadiem je ukládání bílkoviny elastinu mezi oxytalanová vlákna, čímž vznikají vlákna elauninová. Takové struktury nacházíme v okolí potních žláz a v dermis. V posledním stadiu se elastin postupně ukládá do centra svazečku vláken, která jsou v dalším obklopena tenkým obalem mikrofibril. Tak vznikají elastická vlákna, jež tvoří nejpočetněji zastoupenou složku elastického vaziva. 48

Zatímco oxytalanová vlákna jsou vysoce odolná proti natažení, elastická vlákna jsou pružná. Elastin vzniká z proelastinu, jehož globulární molekuly o hmotnosti 70 000 polymerizují za vzniku amorfního glykoproteinu gumovité konzistence zvaného elastin, ten ve zralých vláknech převládá. Aminokyselinová skladba elastinu připomíná kolagen v tom, že oba jsou bohaté na glycin a prolin. Buňky Nejčastější vazivovou buňkou je fibroblast. Je zodpovědný za tvorbu vláken a amorfní mezibuněčné substance. Fibroblasty se mohou nacházet ve dvou stavech  klidovém a aktivním. Buňky s vysokou syntetickou aktivitou se tvarově liší od klidových fibroblastů, roztroušených v matrix, kterou vytvořily. Někteří histologové pro aktivní buňky rezervují termín fibroblasty a buňky klidové označují jako fibrocyty. Aktivní fibroblasty mají hojnou a nepravidelně větvenou cytoplazmu. Jejich jádra jsou oválná, velká a slabě se barvící, s jemnou chromatinovou strukturou a zřetelným nukleolem. Cytoplazma je bohatá na drsné endoplazmatické retikulum a obsahuje dobře vyvinutý Golgiho aparát. Fibrocyt je oproti fibroblastu menší. Jeho tělo nabývá vřetenovitého tvaru s méně početnými výběžky než fibroblast. Obsahuje menší tmavší protáhlé jádro a acidofilní cytoplazmu. Po adekvátním podnětu se fibrocyt může navrátit do stádia fibroblastu a jeho syntetické funkce se reaktivují. K tomu dochází během hojení ran a jiných podobných situacích, kdy buňka nabývá charakteru fibroblastu. Všechny typy vaziva obsahují již popsané základní složky  vlákna, buňky a základní hmotu. Názvy jednotlivých typů se odvozují buď od převládající složky, nebo od strukturální charakteristiky tkáně. Typy vazivové tkáně Řídké vazivo S řídkým vazivem (Obrázek 68) se setkáváme nejčastěji. Vyplňuje prostory mezi svalovými vlákny a fasciemi, zpevňuje tkáně epitelové a tvoří vrstvu obalující lymfatické a krevní cévy. Řídké vazivo najdeme též v papilární vrstvě dermální, v podkoží, serózních blanách dutiny břišní a hrudní i ve žlázách a sliznicích. Řídké vazivo obsahuje všechny hlavní komponenty. Převládající složkou je mezibuněčná hmota amorfní. Řídké vazivo má jemnou konzistenci, je ohebné, dobře vaskularizované a nepříliš odolné mechanickému namáhání. Obrázek 68 Řídké vazivo

Obrázek 69 Husté vazivo

Zdroj: Bőhm a Pleva, 1956

49

Husté vazivo Husté vazivo (Obrázek 69) je tvořeno stejnými složkami jako vazivo řídké, avšak jednoznačně v něm převládají kolagenní vlákna na úkor amorfní hmoty. Husté vazivo je méně ohebné a mnohem lépe odolává mechanickým stresům. Podle způsobu orientace kolagenních vláken ve svazcích rozeznáváme vazivo husté neuspořádané, ve kterém kolagenní vlákna vytváří svazky bez určité orientace. Kolagenní vlákna tvoří ve tkáni trojrozměrnou síťovinu odolávající stresům ve všech směrech. S tímto typem vaziva se setkáváme ve škáře. Kolagenní svazky hustého uspořádaného vaziva jsou orientovány podle určitého vzorce. Vlákna jsou zde vytvářena v reakci na dlouhotrvající stejnosměrné mechanické podněty a propůjčují tkáním obzvláště dobrou odolnost v tahu. Příkladem tohoto vaziva jsou šlachy. Tuková tkáň Z histologického hlediska je tuková tkáň změněné řídké vazivo, složené z tukových buněk (adipocytů) a z vazivových vláken. Vznik tukové tkáně z řídkého vaziva je znázorněno na obrázku 70. Tyto elementy můžeme najít ve vazivových tkáních izolovaně, ale častěji ve shlucích. Podle utváření, umístění a zbarvení buněk rozeznáváme tukovou tkáň dvojího typu. Obecná žlutá (univakuolární) tuková tkáň je složena z buněk, které, jsou-li plně vyvinuty, nesou v cytoplazmě jednu velkou, centrálně uloženou tukovou vakuolou. Pro organismus představují hlavní zásobárnu energie. Každá z buněk má 50-150 µm v průměru. Jelikož jsou v běžných histologických technikách odstraněny alkoholem a xylolem, jeví se nám na standardních mikroskopických preparátech jako tenké prstence buněčné membrány obklopující prázdnou vakuolu po rozpuštěné tukové vakuole-buňky tvaru pečetního prstenu. Jádro těchto buněk je oploštěné a excentricky uložené. Tenký lem buněčné membrány, který zbývá po odplavení skladovaných triacylglycerolů, může prasknout a zkolabovat, což deformuje strukturu buňky. Hnědá (multivakuolární) tuková tkáň je tvořena buňkami, které kromě mnoha drobných tukových kapének obsahují četné hnědé mitochondrie. Oba tyty tukové tkáně mají bohaté cévní zásobení. Obrázek 70 Schématický obrázek vzniku tukové tkáně


50

Chrupavka Chrupavka je specializovaným druhem vazivové tkáně, ve které mezibuněčná hmota nabývá pevné konzistence. Tato hmota obdařuje chrupavku pružností, která umožňuje tkáni vzdorovat mechanickým stresům bez trvalé deformace. Hlavní funkcí chrupavky je podpora měkkých tkání. Chrupavka se skládá z buněk chondrocytů a velkého množství mezibuněčné hmoty (matrix), obsahující vazivová vlákna a základní hmotu. V důsledku různých funkčních nároků se vyvinuly tři druhy chrupavek lišící se stavbou matrix, zejména různým zastoupením složek základní hmoty, např. typem vazivových vláken. Chrupavka je charakterizována přítomností extracelulární matrix obohacené glykosaminoglykany a proteoglykany. Tyto makromolekuly interagují s kolagenními a elastickými vlákny. Hyalinní chrupavka Hyalinní chrupavka (Obrázek 71), která je nejběžnějším typem, obsahuje v základní hmotě převážně kolagen typu II. U dospělých savců je hyalinní chrupavka přítomna na artikulačních plochách pohyblivých kloubů, ve stěnách prostornějších úseků dýchacích cest (nos, hrtan, trachea, bronchy) a na předních koncích žeber v místech artikulace s hrudní kostí. Elastická chrupavka Více ohebná a roztažitelná elastická chrupavka obsahuje kromě kolagenu II navíc i větší množství elastických vláken. Elastickou chrupavku (Obrázek 72) nacházíme v ušním boltci, stěnách zevního zvukovodu, Eustachovy trubice, v epiglottis a drobných chrupavkách hrtanu. Čerstvá elastická chrupavka má nažloutlou barvu díky přítomnosti elastinu, který může být prokázán standardními barvivy na elastin (např. orceinem). Vzhledem k tomu, že chondrocyty jsou v elastické i hyalinní chrupavce stejné, existují mezi oběma typy chrupavek plynulé přechody. Stejně jako hyalinní je elastická chrupavka opatřena perichondriem. Přítomnost elastických vláken v extracelulární matrix činí tuto chrupavku, ve srovnání s chrupavkou hyalinní, poněkud odolnější k degenerativním procesům. Obrázek 71 Hyalinní chrupavka

Obrázek 72 Elastická chrupavka

Obrázek 73 Vazivová chrupavka


Vazivová chrupavka Vazivová chrupavka (Obrázek 73) se vyskytuje v místech s vysokými nároky na mechanickou odolnost a zátěž, má základní hmotu složenou především z husté síťoviny vrstvených kolagenních vláken I. typu. Tvoří přechodovou formu mezi hustým vazivem a hyalinní chrupavkou. Najdeme ji v meziobratlových ploténkách, sponě stydké kosti a v místě úponu některých vazů a kopytech.

51

Kost Kost je jednou z nejtvrdších tkání v lidském těle a po chrupavce je to nejodolnější tkáň schopná vzdorovat mechanickým stresům. Kosti tvoří hlavní podíl skeletu dospělého jedince, poskytují oporu měkkým tkáním, chrání důležité životní orgány, jako jsou ty, obsažené v dutině lebeční a hrudní, a přechovávají ve své dřeni krvetvorný orgán. Kost je specializovaná pojivová tkáň složená ze zvápenatělé mezibuněčné hmoty  kostní matrix a tří různých typů buněk  osteocytů, osteoblastů a osteoklastů. Osteocyty sídlí v malých komůrkách (lakunách), zalitých v matrixu. Osteoblasty vytvářejí organickou složku mezibuněčné hmoty a osteoklasty jsou obrovské mnohojaderné elementy, které resorbují a přestavují kostní tkáň. Kostní buňky jsou vřetenovité, oploštěné a mají četné dlouhé výběžky. Sousední buňky se svými výběžky dotýkají. V základní hmotě probíhají kolagenní fibrily, které jsou po několika spojeny v kolagenní vlákna. Právě obsah vláken činní kost pružnou. Základní hmota je složena jednak z organických (bílkoviny) a jednak z anorganických látek (uhličitany, fosforečnany). Podle uspořádání a průběhu kolagenních vláken se rozlišuje kost kompaktní a kost houbovitá (Obrázek 74). V kosti kompaktní, kterou je např. střední část dlouhých kostí (diafýza) jsou čtyři systémy lamel. Houbovitá kost je podkladem epifýz dlouhých kostí a je také v krátkých kostech. Kostní tkáň neobsahuje lamely, ale trámce a přepážky, které tvoří houbovinu. Volné prostory jsou vyplněny kostní dření. Na povrchu je kost krytá okosticí. Je to vazivová blána, obsahující výživné cévy pro kostní tkáň. Je citlivá protože obsahuje mnoho nervů. Z okostice roste kost do tloušťky. Obrázek 74 Vnitřní skladba kosti

A  stehenní kost na podélném řezu, B  schéma stavby spongiózní kosti, C  kompaktní kost diafýzy na příčném řezu, D  schéma stavby lamelózní kosti. 1  diafýza kosti, 2  proximální epifýza, 3  distální epifýza, 4  okostice, 5  kompaktní kostní tkáň, 6  spongiózní kostní tkáň, 7  dřeňová dutina, 8  hlavní kostní trámce, 9  vnější plášťové lamely, 10  vnitřní plášťové lamely, 11  osteon, 12  vmezeřené lamely, 13  krevní céva, 14  okostice s krevními cévami, 15  izolované vnější plášťové lamely (pod okosticí), 16  izolované kostní lamely osteonu, 17  krevní céva kanálku osteonu, 18  trámce spongiózní kosti Zdroj: Jelínek, 2001

52

Pojivové tkáně v masných výrobcích Přítomnost větších úlomků uspořádaného vaziva kolagenního nebo elastického typu je známkou snížené kvality výrobku a je spojena s použití šlach, vazů a kůže. Kolagenní vazivo je však u některých typů výrobku žádanou součástí, zajišťuje nejen výsledný vzhled, ale také texturu. Příkladem mohou být např. zabíjačkové speciality, jako je tlačenka nebo sulc. Vařením prochází kolagenní vazivo změnou na želatinu, jejíž podstatnou složkou je glutin. Kolagenní vazivo je také nedílnou součástí střev, kde umožňuje jejich využití jako kvalitních přírodních obalů s ceněnými vlastnostmi, jako je pevnost, pružnost a propustnost pro udící kouř a páry. Přítomnost kostních úlomků a větších kusů chrupavek ve výrobcích je nežádoucí a ukazuje na použití tzv. strojně odděleného masa, které lze prokázat také na základě většího poškození svalových vláken Chrupavky pocházející z jiných surovin (plíce s tracheálními hyalinními chrupavkami nebo ořezy z hlav s chrupavkami horních cest dýchacích) se však v současné době v masných výrobcích vyskytují spíše ojediněle. Otázky k procvičení 1. Které suroviny živočišného původu považujeme v masných výrobcích za méně hodnotné nebo nežádoucí? 2. Jaké typy pojivových tkání znáte? 3. Popište stavbu kostí. 4. Popište mikroskopickou strukturu tukové tkáně. 1.3.4

Využitelné části trávicí soustavy

K trávicí soustavě patří jednotlivé složky trávicí trubice a četné malé i velké žlázy, které ústí do trávicí trubice (slinné žlázy, játra, slinivka). Obecná stavba trávicího ústrojí Celý gastrointestinální trakt má určité společné strukturální rysy (Obrázek 75). Trávicí trakt představuje dutou trubici, složenou z lumina o variabilním průměru a stěny tvořené čtyřmi základními vrstvami: sliznice, podslizničního vaziva, zevní svalové vrstvy a serózy nebo adventicie. Sliznice sestává z epitelu a vrstvy slizničního vaziva  řídkého vaziva bohatého na krevní a lymfatické cévy i buňky hladkého svalstva, někdy obsahuje i žlázy a lymfoidní tkáň. Dále je zde přítomna svalová vrstva sliznice, která obvykle sestává z tenké vnitřní kruhové a zevní podélné vrstvy hladkých svalových buněk, oddělující sliznici od podslizničního vaziva. Podslizniční vazivo je složeno z řídkého vaziva prostoupeného četnými krevními a lymfatickými cévami a nervovou pletení. Může též obsahovat žlázky a lymfoidní tkáň. Zevní svalová vrstva sestává z hladkých svalových buněk, které jsou uspořádány ve šroubovici a rozděleny ve dvě vrstvy podle převládajícího směru svalových vláken. Ve vnitřní vrstvě (blíže lumen) je orientace hladkých svalových buněk převážně kruhová. V zevní vrstvě pak převládá uspořádání podélné. Obsahuje také krevní a lymfatické cévy, které probíhají ve vazivu proloženém mezi těmito svalovými vrstvami. 53

Seróza je tenká vrstva vaziva, bohatá na krevní a lymfatické cévy a tukovou tkáň, kterou kryje jednovrstevný plochý epitel. Nachází se na těch úsecích, kde jsou orgány trávicí trubice uloženy v břišní dutině. V krční části jícnu a na konečném úseku konečníku se na povrchu trubice nachází adventicie, vrstvička řídkého vaziva, které spojuje trávicí trubici s přilehlými orgány. Obrázek 75 Schématický obrázek trávicí trubice

1  sliznice, 2  podslizniční vazivo, 3  svalová vrstva, 4  povrchová vrstva (adventicie nebo seróza), 5  epitel, 6  vazivová vrstva, 7  svalovina sliznice, 8  vnitřní (kruhová) a 9  vnější (podélná) svalová vrstva, 10  seróza, 11  adventicie, 12  žaludeční žlázy, 13  střevní klky, 14  střevní žlázy, 15  dvanáctníkové žlázy v podslizniční vrstvě, 16  žlázy (krypty) tlustého střeva, 17  mízní uzlíky Zdroj: Jelínek, 2001

Jazyk Mikroskopický obraz jazyka je typický přítomností krátkých svalových snopců ve třech na sebe kolmých směrech. Mikroskopicky jsou tedy patrné různé průřezy snopců svalových vláken, mezi nimiž leží v menším množství vazivo a hodně tukové tkáně (více u kořene jazyka). Tento mikroskopický obraz, někdy připomínající řídkou síťovinu s pruhy svalových vláken, prozradí přítomnost jazyka ve výrobku. Dorzální povrch jazyka je nepravidelný, pokrytý vpředu velkým počtem malých vyvýšenin, zvaných papily. Rozeznáváme čtyři druhy papil: nitkovité, houbovité, listovité a hrazené (Obrázek 76). U koňského jazyka můžeme nalézt chrupavčitou přepážku, která je u ostatních druhů hospodářských zvířat vazivová. Někdy je v mikroskopickém preparátu výrobku s jazykem možné najít také některé ze čtyř druhů papil utvářených vrstevnatým dlaždicovým epitelem. 54

Obrázek 76 Schématický obrázek jazyka s papilami

Zdroj: Junqueira et al., 1992

Jícen Jícen je tlustostěnná trubice, která spojuje hltan se žaludkem nebo s předžaludky. Stěna jícnu se skládá ze sliznice, podslizniční vrstvy, svaloviny a řídkého vaziva. Sliznice jícnu je pokryta vrstevnatým dlaždicovým epitelem a je složen v řasy, takže je jícen zcela uzavřen. Na příčném řezu se jeví lumen jícnu jako růžicovitá štěrbina nepravidelného tvaru. Epitel je na povrchu silně zrohovatělý. Vazivovou slizniční vrstvu tvoří kolagenní a elastická vlákna a v ní je také tenká vrstva svaloviny. Podslizniční vazivo obsahuje vlákna převážně podélně probíhající, takže se sliznice může skládat v řasy a posunovat vzhledem k svalové vrstvě. V podslizničním vazivu jsou uloženy četné hlenové žlázky. Svalová vrstva je složená z vnitřní kruhové a vnější podélné vrstvy. U jatečných zvířat je prakticky v celém jícnu žíhaná svalovina (u jiných zvířat je v přední části jícnu žíhaná a v zadní hladká svalovina). Řídké vazivo, které přiléhá ke svalovině ze zevní strany, upevňuje jícen k okolí. Předžaludky Dršťky jsou vyprané předžaludky: bachor, kniha a čepec, které se během technologického opracování zbavují epitelu, ztužují v horké vodě a následně chladí. Základní složení jejich stěny odpovídá základnímu schématu trávicí trubice, ale ve stavbě jednotlivých předžaludků jsou výrazné makroskopické i mikroskopické rozdíly (utváření vaziva a svaloviny ve výběžcích, lištách a listech), podle nichž pak lze určit, o kterou část žaludku se jedná. Bachor Sliznice bachoru vybíhá do makroskopických, různě vysokých výrůstků (Obrázek 77). Jejich podkladem je vazivová slizniční vrstva a jsou kryty vrstevnatým dlaždicovým epitelem. Ve výrůstcích nejsou obsaženy svalové buňky. Ve sliznici není vyvinuta svalová vrstva, ale je nahrazena tužší vrstvou vaziva. Tenká vrstva vaziva podslizniční vrstvy upevňuje sliznici k svalové vrstvě. Svalová vrstva je tlustá a její vnitřní vrstva obsahuje buňky seřazené cirkulárně a zevní vrstva je orientována podélně. Celá svalová vrstva je tlustá 1 až 3 mm. Na ni nasedá z vnější strany list pobřišnice. Stěny bachoru se na některých místech vchlipují a tvoří tzv. pilíře bachoru. Výrůstky sliznice na nich jsou zcela nízké nebo docela chybějí.

55

Obrázek 77 Průřez stěnou bachoru

1 2 3 4 5

epitel vazivo podélný řez longitudinální vrstvou hladké svaloviny cirkulární hladká svalovina céva

Zdroj: Belák et al., 1990

Čepec Sliznice čepce tvoří makroskopické lišty (Obrázek 78), které ohraničují dvorce tvaru nepravidelných pěti nebo šestiúhelníků. Podkladem lišt je vazivo vazivové slizniční vrstvy a na jejich povrchu se nachází epitel. Pod hřebenem lišty probíhá její stěnou vrstvička hladkého svalu. Jinak mají vazivová slizniční vrstva, podslizniční vrstva, svalovina i seróza podobné složení jako u bachoru. Na příčném řezu lištou čepce se zjistí snopec hladkosvalových buněk pod hřebenem. Po vnitřní straně čepce probíhá od jícnu k čepcovému a knihovému otvoru jícnová rýha, tzv. žlab, ohraničený po obou stranách pysky. Ve stěně rýhy je uložen hladký a smíšený sval. Obrázek 78 Průřez stěnou čepce

1 2 3 4 5 6


56

vrstevnatý dlaždicovitý epitel hladká svalovina céva podslizniční vazivo vnitřní cirkulární vrstva svaloviny longitudiální vrstva hladké svaloviny

Kniha Sliznice knihy přechází do nitra předžaludku vysokými listy pokrytými makroskopickými bradavkami (Obrázek 79). Podkladem listů je vazivová slizniční vrstva, ve které probíhá několik pruhů hladkého svalu. Středem běží snopec, který sem odbočuje od vnitřní (kruhové) vrstvy svaloviny. Po obou stranách této vrstvy svaloviny běží dva tenké pruhy přístěnné svaloviny a pod volným okrajem listů se vytváří pruh hladké svaloviny. Jak přístěnné vrstvy, tak pod hřebenný svazek, patří k svalové slizniční vrstvě. Na příčném řezu listem knihy se zjistí všechny tyto vrstvy, takže řez listem knihy má složitější stavbu než řez lištou čepce nebo řez výrůstkem bachoru. Bradavky listů knihy obsahují zvláštní tuhou chondroidní tkáň, která je silně bazofilní. Svalová vrstva je u knihy tenčí než u bachoru a čepce, ale jinak má stejné složení. Obrázek 79 Průřez stěnou knihy

1 2 3 4 5

epitel slizniční vrstva přístěnné svalové vrstvy středová svalová vrstva vybíhající z cirkulární svalové stěny knihy céva


Žaludek Žaludek je vak, uložený mezi jícnem (u přežvýkavců předžaludky) na jedné straně a střevem na druhé straně. Stěna žaludku má tři vrstvy: sliznici, svalovou vrstvu a serózu. Sliznice v žaludku koně a prasete je dvojí: blíž jícnu je sliznice kutánní, krytá vrstevnatým dlaždicovým epitelem jako v jícnu, směrem ke střevům je vlastní žláznatá sliznice žaludku, která je kryta jednovrstvým cylindrickým epitelem a v ní jsou vyvinuty žaludeční žlázy. Přechod mezi oběma druhy sliznice je ostrý a označuje se jako zřasený okraj. Ve vazivové slizniční vrstvě jsou uloženy žaludeční žlázy, které mají rozdílnou stavbu u kardie, pyloru a ve vlastním žaludku. Označují se také jako žlázy kardiální, fundální a pylorické. Játra Do masných výrobků se z trávicí soustavy používají nejvíce játra. Ta jsou největší žlázou zažívací soustavy, kterou ve výrobku poznáme podle typického tvaru jaterních buněk a jejich uspořádání do trámců. Stejně jako jiné žlázy, mají játra na povrchu vazivo, které vniká dovnitř a tvoří přepážky, které oddělují jaterní lalůčky. 57

Stavební jednotkou jater je jaterní lalůček (Obrázek 80). Má přibližně tvar šestibokého hranolu velikosti asi 1,5 až 2,5 mm x 1,0 až 1,5 mm. Středem hranolu probíhá céva tzv. vena centralis. Od ní vybíhají paprsčitě na všechny strany k okraji hranolu jaterní trámce, složené z jaterních buněk. Jaterní buňky jsou vlastní činné elementy jater. V trámci se k sobě přikládají vždy dvě a dvě buňky a na straně, kde se k sobě přikládají, vzniká mezi nimi úzká štěrbina, žlučová kapilára. Této kapiláře předávají všechny buňky v příslušném trámci žluč, ta odtéká kapilárou k okraji lalůčku, dostává se do tenkých vývodů, které se spojují v tlustší vývody, až velkým vývodem odtéká z jater buď do žlučníku, nebo žlučovodem do dvanáctníku. Mezilalůčkové žlučové vývody se nachází v tzv. portobiliárních prostorech vmezeřeného vaziva v místě styku několika jaterních lalůčků. V těchto prostorách se rovněž nacházejí konečné větve jaterní tepny a žíly vrátnice. Obrázek 80 Játra

1 2 3 4 5 6

portobiliární prostor jaterní kapiláry vena centralis vena interlobularis arteria interlobularis žlučovod


Krev přichází do jater vrátničnou žilou, jež přivádí krev od střeva. V játrech se krevní cesty rozdělují na jemnější větve, až se vytvoří kapiláry, které vbíhají ze všech stran do jaterního lalůčku. V něm probíhají od okraje směrem k místu, kudy vede vena centralis. Mezi jaterními trámci se vytvářejí široké krevní splavy, které sousedí s buňkami jaterních trámců. Ve stěně krevních splavů je mimo endoteliální buňky zvláštní druh buněk tzv. Kupfferovy buňky, které se podílí na odstraňování škodlivých látek a tím na obraně organizmu. Obrázek 81 Schématický obrázek jater - prase

Schématický obrázek jater - skot


58

Vaziva je více v játrech prasat, kde jsou přepážky viditelné i okem a způsobují jemné mramorování až krupičkovitý vzhled jater. U ostatních zvířat je vaziva mezi jaterními lalůčky méně. Rozdíly mezi játry skotu a prasete jsou patrné na obrázku 81. Žlučník Žlučník je váčkovitý rezervoár žluče na útrobní ploše jater (ve žlučníkové jámě) mezi pravým a čtyřhranným lalokem. Má obvyklou stavbu trubicovitých orgánů. Sliznice je kryta jednovrstevným cylindrickým epitelem s mikroklky, svalovina je zevně kryta serózou. U některých druhů zvířat žlučník není vyvinut (holub, perlička, bažant, pštros, krysa, potkan, jelen, kůň, slon, kytovci a další). Žlučník, pokud je vyvinut, plní funkci zásobárny žluče, má resorpční schopnosti a obsahuje hlenové žlázy a endokrinní buňky. Střevo Stěna střeva se skládá ze čtyř vrstev: ze sliznice, podslizniční vrstvy, svaloviny a serózy. Části trávicí trubice používané na obaly lze rozlišit zejména podle sliznice. Sliznice střev je v různých částech střeva odlišně uspořádána. Je krytá jednovrstevným cylindrickým epitelem, který se skládá z několika druhů buněk. Běžně jsou vidět enterocyty a pohárkové buňky, které vylučují hlen a lze je poměrně snadno nalézt i po technologickém opracování. Přítomnost střev lze vždy prokázat na základě struktury Lieberkühnových krypt, která je dobře patrná i po technologickém opracování. Tenké střevo Prostým okem zjistíme, že výstelka tenkého střeva vytváří četné permanentní řasy. Jsou tvořeny sliznicí a submukózou a mají poloměsíčitý, cirkulární nebo spirální tvar. Řasy jsou nejvíce vyvinuty v jejunu. Již pod malým zvětšením uvidíme střevní klky. Tyto útvary 0,5 až 1,5 mm dlouhé, jsou výběžky sliznice, které vyčnívají do lumen tenkého střeva. V duodenu jsou listovité a postupně směrem k ileu, nabývají tvaru prstíků. Mezi klky nalézáme malá ústí jednoduchých tubulózních žlázek, které jsou označovány jako intestinální žlázy (Lieberkűhnovy krypty). Epitel kryjící klky plynule přechází až do žláz. V Lieberkűhnových kryptách nacházíme nediferencované elementy, buňky absorpční a pohárkové, buňky Panethovy a enteroendokrinní. Tlusté střevo Tlusté střevo je opatřeno sliznicí, která je s výjimkou distálního (rektálního) úseku prosta záhybů. V této části trávicí trubice též nejsou žádné klky. Lieberkűhnovy krypty jsou dlouhé a charakteristické přítomností velkého počtu pohárkových buněk, absorpčních elementů a malým počtem enteroendokrinních buněk. Epitelová výstelka sestává z cylindrických buněk, opatřenými krátkými nepravidelnými mikroklky, které poukazují na absorpční funkci. Části trávicího soustavy v masné výrobě Různé části trávicího ústrojí se mohou vyskytnout ve výrobcích jako jejich charakteristická součást (játra), nebo spíše jako méněcenná součást v levných výrobcích (slinná žláza, měkké či tvrdé patro), spojená s použitím určitých druhů suroviny (maso z hlav). Mezi kulinářsky upravované části trávicí soustavy pak patří zejména jazyk, předžaludky a játra. Některé části trávicí soustavy, jako např. nesdíraná a sdíraná střeva, jsou používány jako tradiční obaly na masné výrobky. Při zpracování se zejména tenká vepřová střeva pouze propírají a zbavují hlenu. Všechny vrstvy střevní stěny tak zůstávají zachované a mikroskopicky patrné. Většina střev se však opracovává na speciálních strojích sdíráním, kdy zůstává zachována pouze podslizniční vrstva a neúplná svalová vrstva. Zároveň se střeva 59

buď obracejí, nebo se zpracovávají neobrácená. Některá střeva se používají čerstvá, jiná se konzervují solením a sušením. Jako obaly lze použít také žaludky prasat či jícen. Otázky k procvičení 1. Které části trávicí soustavy lze použít jako obaly? 2. Co jsou to dršťky a jak je poznáte v mikroskopickém preparátu? 3. U kterých částí trávicí soustavy můžete určit, ze kterého zvířete pochází a podle čeho to poznáte? 4. Jak poznáte přítomnost jazyka ve výrobku?

1.3.5

Využitelné části dýchací soustavy

Dýchací soustava je tvořena horními a dolními cestami dýchacími, přičemž z pohledu potravinářství jsou nejdůležitější plíce jako součást drobů. Stavba dýchacích cest Dýchací systém se skládá z plic a soustavy trubic, jež spojují místa, ve kterých dochází k výměně plynů, s vnějším prostředím. Pohyb vzduchu vývodovou i respirační částí plic zajišťuje ventilační mechanismus, zahrnující hrudní koš, mezižeberní svaly, bránici a ostatní kolagenní a elastické složky plic. Dýchací systém obvykle rozdělujeme na dvě části a to část vývodovou, která umožnuje volný průchod vzduchu oběma směry a slouží úpravě vdechovaného vzduchu a část respirační, ve které dochází k výměně plynů. Vývodová část sestává z nosní dutiny, nosohltanu, hrtanu, průdušnice, průdušek, průdušinek a terminálních bronchiolů a část respirační je tvořena respiračními bronchioly, alveolárními dukty a plicními sklípky (alveoly). Alveoly jsou specializované váčkovité struktury, jež tvoří větší část plicního parenchymu. Jsou hlavním místem výměny kyslíku a oxidu uhličitého mezi vdechovaným vzduchem a krví, což je základní funkcí plic. Obrázek 82 Schématický obrázek bronchu


60

Stěna dýchacích cest je vystlaná téměř v celém rozsahu dýchací sliznicí s cylindrickým víceřadým epitelem s řasinkami. Pouze nosní předsíň je vystlaná sliznicí s vrstevnatým dlaždicovitým epitelem, který je pokračováním zevní kůže. Ve stěně hrtanu, průdušnice a průdušek je uložena hyalinní chrupavka, která udržuje dýchací cesty otevřené. Vazivová chrupavčitá vrstva průdušnice obsahuje tlusté chrupavčité prstence, které netvoří uzavřený kruh, ale jsou na straně k obratlům otevřeny. Prstence chrupavky jsou vzájemně spojeny vazivem a jejich volné konce spojuje hladké svalstvo. Podobné složení jako průdušnice mají i průdušky (Obrázek 82). V jemnějších cestách postupně ubývá ve stěně chrupavky. Zůstává v podobě menších měsíčkovitých útvarů, které se postupně zmenšují, až úplně zmizí. Mikroskopická stavba plic Vzduch prochází z průdušek primárními, sekundárními a terciálními bronchy, do terminálních bronchiolů, do respiračních bronchiolů, odtud do alveolárních chodbiček a konečně do alveolárních váčků, v jejichž stěně jsou polokulovité vychlípeniny  plicní váčky (alveoly). Stěna alveolů je z retikulárních a elastických vláken. Mezi nimi probíhají četné krevní kapiláry, ve kterých dochází k okysličování krve kyslíkem z alveolů. Vlastní respirační epitel, který vystýlá alveoly uvnitř, je velmi tenký a skládá se z buněk s plochými cytoplazmatickými výběžky, které na sebe bez přerušení navazují. Celá vrstva nasedá na bazální membránu, která při histochemickém barvení metodou PAS zůstane neobarvena (obarví se pouze vrstva buněk s polysacharidy). Všechny popsané útvary jsou součástí plicního parenchymu. Na povrchu plic je tenká vrstva vaziva, jež vbíhá i do orgánu a rozděluje jej na lalůčky. Mezi lalůčky je vazivo, které přechází ve vazivo tenké stěny plicních váčků. Na histologických preparátech má plicní parenchym houbovitou strukturu, kde stěny alveol vytváří tenkou blanku. Charakteristické jsou nálezy řezů bronchů a bronchiolů s typicky utvářenou růžicí sliznice a případně i hyalinní chrupavkou, která si i po technologickém opracování zachovává svůj typický vzhled. Součásti dýchací soustavy v masných výrobcích Zpracovávají-li se do výrobků hlavy, můžeme v nich najít části horních cest dýchacích – části nosních skořep s čichovou sliznicí apod. Z dýchacího systému se však nejčastěji můžeme setkat s plícemi a to zejména v játrových salámech, paštikách a jiných vařených výrobků zboží z důvodu použití plic při výrobě. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Ve kterém masném výrobku lze očekávat výskyt dýchací soustavy? Jak poznáte plíce v mikroskopickém preparátu masného výrobku? Jaký typ chrupavky prozradí výskyt plic ve výrobku? Popište stavbu dýchacích cest

1.3.6

Využitelné části oběhové a mízní soustavy

K oběhovému systému počítáme kromě cév také jediný orgán tohoto systému: srdce. K mízní soustavě pak patří mízní cévy, mízní uzliny, uzlíky, ale také celé orgány jako jsou brzlík a slezina a z důvodů diferenciálních také mandle. Mandle jsou od všech zvířat nepoživatelné a je tedy nutné je odlišit od ostatních mízních orgánů.

61

Stavba srdce Srdce je svalový orgán, který rytmickými stahy přečerpává krev a pohání ji oběhovým systémem. Stěna srdce je tvořena třemi vrstvami: vnitřní (endokard), střední (myokard), zevní (epikard) a vazivovým obalem (perikard). Srdce obsahuje fibrózní centrální oblast, srdeční skelet, který slouží jako východisko chlopní a místo začátku a úponu buněk srdeční svaloviny. Endokard Endokard je homologní s intimou velkých cév. Sestává z jedné vrstvy plochých endotelových buněk a tenké subendotelové vrstvy řídkého vaziva, které kromě kolagenních a elastických vláken obsahuje buňky hladkého svalstva. Mezi endokardem a myokardem je uložena subendokardová vrstva vaziva, ve které probíhají vény, nervy a větve převodního systému srdečního (Purkyňova vlákna). Myokard Myokard je nejsilnější vrstvou stěny srdeční a skládá se z buněk srdeční svaloviny uspořádané do vrstev, obkružujících komory ve složitém spirálním systému. Převážná část těchto vrstev se upíná do srdečního skeletu. Uspořádání je různorodé, takže na histologických preparátech pokrývajících malou oblast nalezneme buňky orientované všemi směry. Zralé buňky srdeční svaloviny mají průměr přibližně 15 µm a jsou 85 až 100 µm dlouhé. Mají charakteristické příčné pruhování, stejně jako buňky kosterního svalstva. Avšak na rozdíl od mnohojaderných vláken kosterního svalu, obsahují srdeční buňky pouze jedno až dvě ve středu umístěná bledá jádra. Svalové buňky jsou obklopeny obalem z jemného endomysiálního vaziva, ve kterém je uložena hustá kapilární síť. Epikard Epikard je serózní pokryv srdce, který vytváří viscerální list perikardu. Na zevní straně je kryt jednovrstevným plochým epitelem, podloženým tenkou vrstvou vaziva. Subepikardová vrstva sestává z řídkého vaziva, které obsahuje vény, nervy a nervová ganglia. Tuková tkáň, která srdce obaluje, je soustředěna právě do této vrstvy. Perikard Osrdečník je pevná vazivová blána. Jeho hlavní součástí je tlustá vazivová vrstva, krytá jednou vrstvou plochých mezoteliálních buněk. Vazivo tvoří lamely a plsťovinu, takže osrdečník je poměrně pevný. Chlopně Srdeční chlopně sestávají z vnitřních částí tvořených tuhým fibrózním vazivem obsahujícím kolagenní i elastická vlákna, krytých po obou stranách vrstvou endotelu. Obecná stavba cév Krevní cévy se obecně dělí na tepny (arterie) a žíly (veny). Mají různou tloušťku (od nejtlustších jako je aorta, až po nejtenčí, patrné pouze mikroskopicky. Kromě toho jsou ve všech tkáních a orgánech krevní kapiláry  vlásečnice (silné pouze několik mikrometrů), které jsou vloženy jako hustá síť mezi tepnami a žílami. Z vlásečnic dostávají tkáně a orgány výživu a do krve předávají zplodiny látkové výměny. Stěna cév se skládá ze tří vrstev: vnitřní (intima), střední (media) a zevní (adventitia). Intima je velmi tenká vrstva z vaziva, na které směrem do lumina cévy nasedá jednovrstvý endotel (vrstva plochých buněk). Media je podstatou stěny cévy. Obsahuje vazivo a hladkou svalovinu. Adventicie je řídké vazivo, které upevňuje cévu k okolí. 62

Tepny Tepny mají poměrně silnou stěnu a na řezu mají téměř kruhový tvar. Arterie se podle velikosti dělí na arterioly, svalové arterie středního či velkého kalibru a velké arterie elastického typu. Arterioly mají průměr menší než 0,5 mm a relativně úzký průsvit. Jejich lumen je vystláno endotelovými buňkami. Subendotelová vrstva je velmi tenká a vnitřní elastická blanka s výjimkou velkých arteriol zcela chybí. Svalová media je tvořena 1  5 kruhově uspořádanými vrstvami hladkých svalových buněk. Adventicie je tenká a nemá vyvinutou zevní elastickou blanku. Tepny malého a středního průměru mají v medii až 40 vrstev hladkých svalových elementů, jejich množství se snižuje s velikostí průsvitu cévy. Kromě svaloviny obsahují ve stěně také elastická vlákna. Subendotelová vrstva je poněkud silnější a může obsahovat i svalové buňky. Tepny elastického typu (např. aorta) obsahují v mediích elastické vazivo, které jim dodává žlutou barvu. Z masa se mají odstraňovat, protože elastin je tuhý a ani vařením se nemění. Žíly Žíly mají oproti tepnám tenčí stěnu. Na příčném řezu mají různý tvar, jsou ochablé (kolabované). Media je poměrně tenká a obsahuje hladkou svalovinu, kolagenní vazivo a elastická vlákna. Žíly rovněž dělíme podle velikosti na venuly a vény malého, středního a velkého kalibru. Venuly mají průměr 0,2 až 1 mm. Intimu tvoří endotel, tenká media, neobsahuje žádnou nebo jen několik vrstev hladké svaloviny a adventicie  ta je nejsilnější a je tvořena vazivem bohatým na kolagenní vlákna. S výjimkou hlavních kmenů má většina vén malý a střední kalibr, což je průměr mezi 1 až 9 mm. Intima je obvykle opatřena tenkou subendotelovou vrstvou, někdy může chybět docela. Media sestává z malých svazečků hladkých svalových buněk smíšených s retikulárními vlákny a jemnou síťovinou vláken elastických. Kolagenní vrstva adventicie je dobře vyvinuta. Velké vény mají dobře vyvinutou intimu. Tunica media je mnohem tenčí, s několika málo vrstvami hladkých svalových buněk a hojností vaziva. Nejsilnější a nejlépe vyvinutá je adventicie. Rozdíly ve stavbě vén a arterií znázorňuje obrázek 83. Obrázek 83 Schématický obrázek arterie a vény


63

Mikroskopická stavba mízních orgánů K mízní soustavě patří mízní cévy, mízní uzlíky, a uzliny, mandle a slezina. Míza je téměř bezbarvá tekutina, s buněčnou složkou tvořenou převážně bílými krvinkami. Na rozdíl od krevního oběhu netvoří mízní cévy uzavřený okruh, ale začínají slepě ve tkáních a orgánech, odkud se míza sbírá do silnějších mízních cév až do tzv. hrudního mízovodu a odtud se vlévá do zadní duté žíly a tedy zpátky do krevního oběhu. V průběhu mízních cév jsou uloženy mízní uzliny. Mízní uzlík Mízní uzlíky jsou poměrně velké útvary mízní tkáně (0,2  0,5 µm). Jsou zpravidla kulovité, uvnitř světlé (zárodečné centrum), kdežto okraj je tmavší, protože obsahuje shluky lymfocytů. Mízní uzlíky jsou ve tkáních a orgánech buď osamocené, nebo ve větších shlucích. Takovými shluky jsou např. Peyerovy pláty ve střevě. Mízní uzlina Mízní uzliny (Obrázek 84) jsou velké útvary mízní tkáně, uložené v mízních cévách. U jatečných zvířat jsou velké od několika milimetrů do několika centimetrů a mají našedlou barvu. Na povrchu mízní uzliny je tenké vazivové pouzdro, které je tlustší v místě, kde do mízní uzliny vstupují krevní cévy a kde z ní vystupují mízní cévy (odvodné). Celý prostor mízní uzliny je prostoupen sítí retikulárních vláken, mezi nimiž jsou uloženy lymfocyty. Na mízní uzlině lze rozlišit povrchovou kůru a pod ní ležící dřeň. Kůra obsahuje u skotu četné mízní uzlíky. Mezi mízními uzlíky jsou volné shluky lymfocytů. Ve dřeni tvoří mízní tkáň nepravidelné provazce a pruhy. Mízní uzlina prasete má odlišnou stavbu, protože mízní uzlíky jsou v ní uloženy ve dřeni, kdežto v kůře jsou volné shluky tkáně (tedy opačné uspořádání). Mandle Mandle (obrázek 84) jsou shlukem mízní tkáně. Obsahuje četné mízní uzlíky uložené v prohlubni sliznice. Sliznice nad mandlí je pokryta vrstevnatým dlaždicovitým epitelem. Na rozdíl od mízních uzlin neleží mandle v průběhu mízních cév, ale mízní cévy začínají slepě těsně u mandlí. Mandle je velmi podobná mízní uzlině. Mandle však neobsahuje typické shluky mízních uzlíků v řadě (jako mízní uzlina) a na povrchu se na mandli vždy najde vrstevnatý dlaždicovitý epitel. Slezina Slezina (Obrázek 84) obsahuje největší množství mízní tkáně v těle. Je vložena do krevního oběhu, kde působí jako filtr a jako zásobárna krve. Rozrušují se v ní staré červené krvinky. Na povrchu sleziny je vazivové pouzdro, od něhož zasahují dovnitř orgánu značně silné vazivové přepážky. Prostory mezi nimi jsou vyplněny dření sleziny. Dřeň sleziny je dvojí: bílá a červená. Bílá dřeň jsou vlastně mízní uzlíky (zde se jim říká Malpighická tělíska). Červená dřeň je složená jednak z tzv. Billrothových provazců, jednak z krevních splavů (sinusů). V Billrothových provazcích jsou na síti retikulárních vláken různé typy bílých krvinek a tam se také rozrušují červené krvinky. Krevní splavy jsou široké krevní cesty, jejichž endoteliální stěna je ve spojitosti s Billrothovými provazci. Krevní cévy vstupují do sleziny a dělí se na jemnější větve, které probíhají ve vazivových trámcích. Z vazivových trámců cévy vystupují a probíhají určitou vzdálenost středem mízních uzlíků (bílou dření). Jakmile cévka opustí bílou dřeň, vytváří štěteček kapilár, jež pronikají do uvedených krevních splavů.

64

Obrázek 84 Porovnání lymforetikulární tkáně v jednotlivých orgánech Mandle

Mízní uzlina

Slezina


S čím se můžeme setkat v masných výrobcích Srdeční svalovina má při výrobě masných výrobků omezené využití, což je dáno jednak jejím chemickým složením, ale také uspořádáním buněk. Srdeční svalovina obsahuje málo pojivové tkáně a tuku a naopak vysoký obsah glykogenu, který způsobuje nasládlou chuť. Uspořádání buněk do trámců a nedostatek klihotvorných látek je navíc při tepelném opracování důvodem tuhosti tkáně, neboť dojde k tzv. sražení trámců. Při mikroskopickém vyšetření masných výrobků jsou častým nálezem také krevních cévy, mízní cévy, mízní uzliny i části jiné mízní tkáně (např. mízní uzlíky, samostatné mízní okrsky). Tyto součásti však považujeme za přidruženou tkáň k masu. Nežádoucí je tedy pouze nález velkých cév ve výrobku. Základem mízních orgánů je lymforetikulární tkáň (mízní uzliny, slezina, mandle a kostní dřeň) s retikulárními vlákny tvořenými retikulinem. Základní mikroskopický obraz mízních orgánů je pak podobný, ale liší se uspořádáním tkáně. Z lymfatických orgánů je záměrně do výrobků přidávána pouze slezina, která je součástí drobů a můžeme ji najít zejména v játrových výrobcích. Otázky k procvičení 1. Co z oběhové a mízní soustavy považujeme za běžnou součást masných výrobků a co naopak za nežádoucí? 2. Jaká je funkce sleziny v živém organizmu? 3. Který orgán mízní soustavy je považován za droby? 4. Jak lze mikroskopicky prokázat lymforetikulární tkáň?

65

1.3.7

Využitelné části nervové soustavy

Stavba nervové tkáně a orgánů Základní stavební jednotkou nervové tkáně je nervová buňka s výběžky. Jako celek má název neuron. Tělo neuronu je ta část nervové buňky, ve které je uloženo jádro. Její velikost se pohybuje od 6 μm (malé zrnité buňky kůry mozečku) do 100 μm (velké pyramidové neurony motorických oblastí mozkové kůry). Jádro je poměrně velké, kulovité nebo oválné, bývá v něm zpravidla jedno velké jadérko. V cytoplasmě těla jsou organely a struktury shodné s organelovou výbavou ostatních somatických buněk, zvláště vyniká granulární endoplasmatické retikulum, které tvoří dynamickou strukturu nazývanou Nisslova tigroidní substance, a Golgiho komplex, který byl poprvé popsán právě v nervové buňce. V těle neuronu, stejně tak i v jeho výběžcích, se nacházejí početné mitochondrie. Ve všech neuronech jsou lysozomy, které mohou obsahovat zrna (granula) pigmentů, lipofuchsinu a neuromelaninu. Nervová buňka má nejčastěji tvar polyedrický, někdy pyramidální nebo hruškovitý (Obrázek 85). Tělem buňky probíhají vlastní vodivé elementy nervové tkáně tzv. neurofibrily, které procházejí také nervovými výběžky, a to až na vzdálenost několika metrů. Výběžky nervových buněk jsou dvojí. Směrem k buňce vedou vzruch tzv. dendrity a směrem od buňky probíhá jediný neurit. V těle jsou neurony uspořádány tak, že na sebe jednotlivými výběžky navazují. Obrázek 85 Schématický obrázek nervové buňky


Základní mikroskopická stavba mozku, mozečku a míchy V orgánech ústřední (centrální) nervové soustavy jsou obsaženy jednak nervové (gangliové buňky), jednak nervová vlákna (výběžky těchto buněk). Úlohu podpůrné tkáně májí glie, což jsou drobné buňky s četnými výběžky, které nemají vodivou schopnost a tvoří pouze oporu nervovým buňkám a jejich výběžkům. V centrálním nervstvu se vyskytuje dvojí nervová tkáň, která je tvořena bílou a šedou hmotou. Bílá hmota obsahuje převážně nervová vlákna s myelinovou pochvou. Šedá hmota obsahuje nervové buňky a kromě nich začátky a konce nervových vláken, které sem přicházejí z bílé hmoty nebo do bílé hmoty odcházejí. Mozek Mozek má na povrchu šedou hmotu (označuje se jako kůra) a bílou hmotu uvnitř. Šedá hmota je sídlem nejvyšších nervových funkcí. Má složitou stavbu a vyznačuje se tím, že obsahuje 66

nervové buňky zvláštního pyramidálního tvaru. Základní typ mozkové kůry se skládá ze čtyř vrstev. Na povrchu je molekulární vrstva, pod ní vrstva malých pyramidálních buněk, dále vrstva velkých pyramidálních buněk a nejníž ležící vrstva (sousedící s bílou hmotou) je vrstva polymorfních buněk. Vzruchy přicházejí složitým způsobem do kůry nervovými vlákny z bílé hmoty, a to nejprve do molekulární povrchové vrstvy a teprve potom jsou přijímány dendrity pyramidálních buněk. Zpracovaný vzruch odchází z pyramidálních buněk neuritem zpět do bílé hmoty a jinými drahami na periferii. V kůře rozvádí vzruchy systém buněk a výběžků, a to nervovými vlákny, běžícími rovnoměrně s povrchem. Mozeček Mozeček udržuje rovnováhu těla, automaticky reguluje pohyby a udržuje napětí svalů. Podobně jako v mozku je i v mozečku šedá hmota na povrchu (kůra) a bílá hmota vytváří uvnitř známý obraz stromu života. Kůra je složena ze tří vrstev. Proti mozku jsou tyto vrstvy utvořeny zřetelně a mozeček lze na preparátu snadno rozeznat. Zcela na povrchu leží molekulární vrstva, pod ní gangliová vrstva a uvnitř na hranici bílé hmoty je jádrová (zrnitá) vrstva. V molekulární vrstvě je několik druhů buněk, jejichž výběžky rozvádějí vzruchy po povrchu mozečku a spojují jimi buňky gangliové vrstvy. Gangliová vrstva se označuje jako vrstva Purkyňových buněk. Mají hruškovitý tvar a svými dvěma rozvětvenými dendrity se obracejí do povrchové molekulární vrstvy. Neurit Purkyňových buněk směřuje do bílé hmoty. Jádrová vrstva obsahuje mnoho buněk s dobře se barvícími jádry, takže na první pohled připomíná mízní tkáň. Vzruch přivedený do kůry z bílé hmoty je veden do jádrové vrstvy vlákny několikerého druhu přímo k Purkyňovým buňkám nebo nejprve k buňkám molekulární vrstvy a potom k Purkyňovým buňkám. Z nich odchází vzruch neuritem do bílé hmoty a dále k periferii. Mícha Mícha má uloženou bílou a šedou hmotu opačně než mozek a mozeček. Šedá hmota je v míše uprostřed a bílá na povrchu. Šedá hmota má na příčném řezu míchou přibližný tvar písmene H nebo motýlka (Obrázek 86). Na tomto útvaru lze rozeznat tři rohy: horní, střední a dolní. Obě strany jsou spojeny šedou spojkou, v níž je uložen centrální kanál. V šedé hmotě, podobně jako u mozku a mozečku, jsou nervové (gangliové) buňky uspořádané do skupin, tzv. jádra. Do nich vedou nervová vlákna z periferie a z nich opět jiná vlákna vycházejí, a to buď do bílé hmoty, do jiných úseků míchy nebo do periferních nervů. V podstatě lze říci, že do horního rohu přicházejí citná (senzitivní) vlákna z periferie a z dolního rohu vycházejí hybná (motorická) vlákna zpět k periferii. Spojením obou těchto vláken vzniká tzv. reflexní oblouk. Obrázek 86 Schématický obrázek míchy


Bílá hmota jsou v podsadě nervová vlákna, která vedou vzruchy mezi jednotlivými úseky míchy a mezi míchou na jedné straně a mezi mozkem a mozečkem na druhé straně. Na příčném řezu míchou se bílá hmota jeví jako snopce nervových vláken s dobře patrnými osovými válci obklopenými myelinovou pochvou. Skupina takových vláken, která vede vzruch určitým směrem a do jiného místa centrální nervové soustavy, se označuje jako dráha. Jsou popsány dráhy sestupné (z mozku a mozečku do míchy) a vzestupné (z míchy do mozku a mozečku).

67

Obaly Obaly (pleny) mozku, mozečku a míchy jsou: tuhá plena, pavučnice a měkká plena. Chrání ústřední nervstvo a přivádějí do něho výživné cévy. Tuhá plena se skládá z kolagenního vaziva a z elastických vláken. V lebeční dutině přirůstá pevně ke kosti, u míchy je oddělena řídkým vazivem od okostice obratlů. Pavučnice je velmi tenká a je složena z vaziva. Obsahuje četné cévy. Přiléhá k mozku a při kuchyňské úpravě se odstraňuje jako zakrvácená blána. Měkká plena přiléhá těsně k mozku, mozečku a k míše. Skládá se z tenkého vaziva a obsahuje cévy. Mikroskopická stavbu nervu Nervová vlákna (Obrázek 87) se k sobě přikládají a vytváří spolu s vazivovými součástmi nervu tlusté vlákno-nerv. Nervová vlákna mají složitou stavbu. Obrázek 87 Schématický obrázek nervu


Uprostřed vlákna je vlastní nervové vlákno tzv. osový válec (1). Je to plazmatický výběžek nervové buňky, který obsahuje neurofibrily. K němu zvenčí přiléhají pochvy nervového vlákna, které působí jako izolace. U periferních nervů mají vlákna myelinovou a Schwanovu pochvu. Myelinová pochva (2) leží přímo na osovém válci a je značně silná. Obsahuje lipoidní substanci (myelin), který. způsobuje bílou barvu periferních nervů a bílé hmoty mozku, mozečku a míchy. Při barvení na polysacharidy (PAS) se myelin barví růžově. Na myelinové pochvě leží tenčí Schwanova pochva. Je tvořena buňkami, které jsou zdánlivě rozloženy jen plošně po pochvě myelinové, ve skutečnosti (podle nálezů v elektronovém mikroskopu) tvoří tenký spirálovitě se zatáčející plášť (3). Kromě těchto vláken se ještě vyskytují vlákna holá.

Nález periferních nervů, které se podílejí na inervaci kosterní svaloviny, jsou běžnou součástí masa. Jejích nález ve výrobcích tedy není na závadu nebo neindikuje snížení kvality použitých surovin. Periferní nervy se jeví jako světlé pravidelné útvary s typickou výše popsanou strukturou. Centrální nervová tkáň nemá pro potravinářskou mikroskopii velký význam. Použití mozku a míchy skotu, ovcí a koz je v potravinářství, z důvodů opatření proti šíření prionových onemocnění, zakázáno. Mozek ostatních hospodářských zvířat je možné v masné výrobě použít a lze ho i po technologickém opracování, včetně tepelných úprav, ve výrobku poznat již v případě přídavku 5 %. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Považujeme nález jakékoli nervové tkáně ve výrobku za běžný? Zdůvodněte. Jak ve výrobku poznáte míchu? Kterou část nervové soustavy považujeme za konfiskát první kategorie? Které bariery chrání centrální nervovou tkáň?

68

1.3.8

Močová a pohlavní soustava

K močové soustavě patří složité tubulózní exkreční žlázy – ledviny a močové vývodní cesty, které jsou zčásti párové (močovod) a zčásti nepárové (močový měchýř a močová trubice). Z pohlavní soustavy jsou součástí potravin pouze samčí pohlavní žlázy – varlata. Mikroskopická stavba ledviny Ledvina je párová žláza, umístěná na stropu břišní dutiny v bederní krajině. V ledvině se vylučuje moč z krve. Makroskopicky lze na ledvině rozlišit kůru a dřeň. Kůra je u skotu rozbrázděna na větší počet laloků, a liší se také u různých druhů zvířat (Obrázek 88). Ledvina se totiž původně skládá z několika samostatných žláz, které pak v různém stupni srůstají. U skotu je srůst v kůře i dřeni nedokonalý, takže je povrch ledviny rýhovaný a v dřeni se vytváří několik tzv. papil. U prasete je srůst kůry dokonalý, nesrůstá však dřeň. Proto je povrch ledviny hladký, v dřeni je však několik papil. U ostatních zvířat je srůst v obou vrstvách dokonalý, povrch ledviny je souvislý a vzniká jediná papila. V kůře ledviny se filtruje moč z krve v tzv. ledvinových tělíscích. Kromě ledvinových tělísek lze v kůře mikroskopicky zjistit stočené kanálky. Dřeň se skládá z velkého množství přímých kanálků, které směřují od kůry k ledvinové pánvičce. Proto má dřeň žíhaný vzhled. V dřeni se vytváří směrem do ledvinové pánvičky jedna nebo více papil, na nichž ústí do ledvinové pánvičky vývodné kanálky. V ledvinové pánvičce se slévá moč ze všech vývodných kanálků a odtud je odváděna do močového měchýře močovodem. Obrázek 88 Schématický obrázek ledvinného tělíska

Schéma stavby ledviny tuleně (A), skotu (B), prasete (C), a ovce (D) 1  ledvinová kůra, 2  ledvinová dřeň ukončená ledvinovou bradavkou, 3  ledvinová dřeň ukončená ledvinovým hřebenem, 4  ledvinový kalich, 5  ledvinová pánvička, 6  močovod Zdroj: Jelínek, 2001

Vlastní stavební jednotkou ledviny je tzv. nefron, složený z ledvinového tělíska a močového kanálku (Obrázek 90). Ledvina obsahuje několik set tisíc nefronů. Ledvinové tělísko (Obrázek 89) má přibližně kulovitý tvar a je velké asi 120 µm, je složeno z pleteně krevních vlásečnic (kapilár) tzv. glomerulu a z Bowmannova váčku. Do glomerulu 69

přivádí krev jedna přívodná kapilára a jiná, odvodná, ji odvádí. Bowmanův váček je dvouvrstvý plášť, jehož dutina přechází v druhou část nefronu  v močový kanálek. Moč se dostává z krve v glomerulu stěnou kapilár a vnitřním listem Bowmannova pouzdra mezi oba listy. Odtud odtéká do močového kanálku. Močový kanálek má složitý průběh. Stáčí se poblíž ledvinového tělíska jako stočený kanálek I. řádu, potom zahýbá do dřeně ledviny jako sestupné rameno tzv. Henleovy kličky, otáčí se ve dřeni a stoupá směrem do kůry jako vzestupné rameno Henleovy kličky. V kůře se znovu několikrát stáčí v blízkosti ledvinového tělísek jako stočený kanálek II. řádu a přechází v tzv. spojovací úsek, jímž končí nefron. Moč odtéká do sběracích kanálků a do vývodných, tzv. papilárních vývodů, které ústí na papile do ledvinové pánvičky. Celý nefron (zejména močový kanálek) je značně dlouhý až 8 cm. Obrázek 89 Schématický obrázek ledvinného tělíska

Obrázek 90 Schématický obrázek nefronu a jeho sběracího kanálku a tubulu

Zdroj: Junqueira, 1992

Kanálek je široký pouze několik mikrometrů nebo několik desítek mikrometrů. Na povrchu ledviny je vazivové pouzdro, na které z vrchní strany přiléhá vysoká tuková vrstva. Celá ledvina leží na pobřišnici, která ji kryje pouze ze spodní strany. Na řezu ledvinou je charakteristický vzhled kulatých ledvinových tělísek, oddělených od okolí úzkou štěrbinou. Jinak jsou v kůře kulaté, protáhlé až nepravidelné řezy stočenými kanálky (I. a II. řádu), v dřeni podélně nebo příčně říznuté průřezy močových a vývodných kanálků. Mikroskopická stavba močového měchýře Močový měchýř má stěnu, která se skládá ze sliznice, podslizniční vrstvy a ze svaloviny. K části povrchu měchýře přiléhá seróza a řídké vazivo. Sliznice je kryta vrstevnatým přechodným epitelem. Je to epitel, složený většinou z kubických buněk a měnící tvar podle 70

naplnění močového měchýře. Je-li měchýř více naplněn, snižuje se epitel na pouhých několik vrstev. Epitel je vaskularizován (vedou do něho cévy obklopené tenkou vrstvou vaziva). Vlastní vazivová vrstva sliznice je z řídkého vaziva, které umožňuje tvorbu slizničních řas. Ve vazivu lze zjistit mízní uzlíky. Podslizniční vrstva je rovněž z řídkého vaziva. Svalová vrstva se skládá ze tří vrstev: vnitřní podélné, střední kruhové a vnější podélné. Střední vrstva tvoří mohutný svěrač močového měchýře. Mikroskopická stavba varlat Varle je samčí pohlavní žláza, přibližně vejčitého tvaru, uložená v šourku. Varle je také žlázou s vnitřní sekrecí, protože v speciálních buňkách (Leydigovy buňky) se zde do krve vylučují samčí pohlavní hormony (androgeny, estrogeny, progestiny a kortikosteroidy). Na povrchu žlázy je tuhý vazivový obal. V místě, kde na varle nasedá nadvarle, tvoří vazivo silnější hřeben, vnikající do varlete. Odtud se rozbíhají dovnitř žlázy vazivové přepážky, které procházejí varletem paprsčitě a rozdělují je na menší lalůčky. V přepážkách jsou uloženy semenotvorné kanálky, v nichž se tvoří spermie. Spermie jsou z kanálků odváděny do síťovitých prostor tzv. rete testis a odtud do kanálků nadvarlete. Z kanálků nadvarlete přicházejí spermie do vývodu nadvarlete a chámovodem odcházejí do močové trubice. Stočené semenotvorné kanálky jsou tenké, mnohonásobně stočené trubičky, dlouhé několik centimetrů a široké asi 100 až 200 µm. Uvnitř jsou kanálky vystlány zárodečným epitelem, v němž se tvoří pohlavní buňky. Vedle nich jsou v epitelu tzv. Sertoliho buňky, v nichž končí pohlavní buňky svůj složitý vývoj. Pohlavní buňky jsou v epitelu uloženy v mnoha řadách nad sebou. První jejich vývojová stádia leží zcela při obvodu kanálků (při bazální membráně) a prodělávají složitý vývoj, během něhož se dostávají dovnitř kanálku. Při tom se mění z původní kulovité buňky na bičíkovitou spermii. Jednotlivá vývojová stádia se značně liší svými morfologickými a jinými vlastnostmi. Jednotlivá stádia jsou znázorněna na obrázku 91. Obrázek 91 Schématický obrázek stočeného semenotvorného kanálku

Schéma stavby stočeného semenotvorného kanálku varlete na příčném řezu 1  bazální membrána, 2  podpůrná (Sertoliho) buňka, 3  spermtogonie, 4  spermatocyt I. řádu, 5  spermatocyty II. řádu, 6  spermatidy, 7  spermatidy ve fázi metamorfózy, 8  spermie s cytoplazmatickou kapkou, 9  intersticiální buňky varlete, 10  spermie po metamorfóze uvolněné do lumina Zdroj: Jelínek, 2001

71

S čím se můžeme setkat v masných výrobcích Z močové soustavy jsou z pohledu masné výroby nejvýznamnější ledviny, které jsou jednak zpracovávány do některých masných výrobků, ale jako součást drobů jsou stejně jako varlata zpracovávány také přímo v kulinářství pro výrobu pokrmů. V masných výrobcích je poznáme zejména díky přítomnosti ledvinných tělísek, která i po důkladném zpracování zůstávají ve skupince několika kanálků vcelku. Samotnou dřeň s průběhem kanálků je pak možné zaměnit i s jinou tkání (např. s kůrou nadledvin). Z dalších částí močové jako obal masných výrobků může být použit močový měchýř. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Na základě čeho lze identifikovat ledvinu v masném výrobku? Jak se v masném průmyslu uplatňují varlata? S jakou tkání lze zaměnit dřeň ledvin? Co je to přechodný epitel a v kterém orgánu ho nalezneme?

1.3.9

Kožní soustava

Kůže je na rozdíl od kožních derivátů (žlázy, chlupy, peří, šupiny, rohové útvary) často používanou surovinou nejen v potravinářství, kde se používá jako pojivová složka masných výrobků, pro výrobu rosolů a aspiků, pro výrobu umělých „střev“, ale využití nachází také v dalších průmyslových odvětvích. Mikroskopická struktura kůže Pokožka je tvořena vrstevnatým dlaždicovitým epitelem na povrchu zrohovatělým. Má celkem pět vrstev. Spodní je zárodečná vrstva, která obsahuje čtyři vrstvy: stratum basale, stratum spinosum, stratum granulosum a stratum lucidum. Horní, pátá vrstva je zrohovatělé stratum corneum. Buňky, které jsou ve vrstvě stratum basale, nasedají na horní vazivovou vrstvu škáry a jsou k ní připevněny prstovitými výběžky a vrstvičkou argyrofilních vláken (Obrázek 92). Obrázek 92 Stavba kůže A - řez kůží I) pokožka; II) škára; III) podkoží 1  7 stavba chlupu 8 mazová žláza 9 potní žláza 10 tepénka 11 vzpřimovač chlupu; 12 vazivo podkoží B - detail pokožky (I) a škáry (II) 1 bazální membrána 2 stratum basale 3 stratum spinosum 4 stratum granulosum 5 stratum lucidum 6 stratum corneum 7 papily škáry


72

Škára (corium) je nejtlustší vrstva kůže. Tvoří podklad vyčiněné kůže (usně). Skládá se ze dvou vrstev: horní vrstvy tzv. bradavkové a spodní vrstvy síťovité. Obě se liší především kvalitou vazivových vláken, která se v nich vyskytují. Za hranici mezi oběma vrstvami se obvykle považuje spodní hranice chlupových cibulek. Obě vrstvy jsou z vaziva plsťovitého typu. Obsahují vlákna kolagenní, elastická a retikulární. V bradavkové vrstvě jsou kolagenní vlákna poměrně tenká a vytvářejí jemnou hustou, plsťovitou vrstvu. Zcela na povrchu bradavkové vrstvy je jemná blanka (bazální membrána), která je složena hlavně z argyrofilních vláken a přidržuje spodní vrstvu pokožky (stratum basale). V bradavkové vrstvě jsou četné cévy a nervy a probíhají zde í chlupové váčky s chlupy, u nichž jsou kožní žlázy. Tato vrstva je nazvaná podle toho, že vytvářejí papily (bradavky), na něž nasedá pokožka. Síťovitá vrstva se skládá z tlustých snopců kolagenních vláken, která vytvářejí hustou plsť, takže je nejpevnější částí celé kůže. Podkoží připevňuje kůži k hlubším vrstvám těla. Je to typické řídké vazivo, které obsahuje snopce kolagenních vláken, elastická a retikulární vlákna. V něm se ukládá do vazivových buněk tuk a vzniká tak tuková tkáň. Podle množství podkožního řídkého vaziva se řídí schopnost kůže tvořit na jednotlivých částech těla řasu. Na místech, kde je hodně podkožního vaziva s velkým obsahem elastických vláken, se utvoří vysoká kožní řasa. Jinde, kde je vaziva málo, a skládá se téměř výhradně z kolagenních vláken, lpí kůže takřka úplně na podkoží. Kožní žlázy Kožní žlázy jsou uloženy ve škáře. Jsou to jednak mazové žlázy, jednak potní žlázy (Obrázek 93). Mazové žlázy (typ exokrinní žlázy) jsou váčkovité útvary, uložené těsně u chlupového váčku. Obsahují žlázové buňky, které vyplňují celý váček a postupně podléhají tukové degeneraci, takže se rozpadají v kožní maz. V kožním mazu, který odchází vývodem do chlupového váčku a maže chlupy a pokožku, lze zjistit i větší části žlázových buněk. Potní žlázy jsou dlouhé trubičkovité (tubulózní) útvary, vystlané žlázovými buňkami. Buňky se částečně rozpadají a jejich části odcházejí jako sekret vývodem žlázy rovněž do chlupového váčku nad ústím mazové žlázy. Obrázek 93 Kožní žlázy a stavba chlupu

1 2 3 4 5 6 7 8 9


73

pokožka škára chlup chlupová cibulka chlupová papila vnitřní chlupová pochva vnější chlupová pochva mazová žláza potní žláza

Mikroskopická struktura mléčné žlázy Mléčná žláza se řadí ke kožní soustavě proto, že je derivátem pokožky. Vlastní tkáň mléčné žlázy se skládá z lalůčků, oddělených malým množstvím vaziva. V lalůčcích jsou sekreční části mléčné žlázy, tj. útvary, v nichž jsou žlázové (sekreční) buňky. Jsou to sklípky (alveoly), na které nasedají kanálky (tubuly), jejichž stěna je ze sekrečního jednovrstvého cylindrického nebo kubického epitelu. Jedná se tedy o žlázu tuboalveolární. Mikroskopicky se liší mléčná žláza ve stadiu laktace a mléčná žláza mladých zvířat nebo mimo laktaci. Mléčná žláza v laktaci obsahuje převážně alveoly, oddělené od sebe pouze tenkou vrstvou vaziva. Jednovrstevný epitel obsahuje buď cylindrické, nebo kubické buňky, podle stádia tvorby mléčných kapének. Mléčné kapénky jsou tvořeny tukem s proteinovým obalem. Ukládají se v horní části epiteliálních buněk a za určitou dobu, jakmile se jimi naplní horní část buňky, odcházejí s celou horní částí buňky jako sekret (mléko) do vývodných cest mléčné žlázy. Jedná se tedy o apokrinní sekreci. Z alveolů se sekret dostává do drobných vývodů, z nich do tlustších, do mlékojemu a strukovým kanálkem z mléčné žlázy ven. Mléčná žláza mladého zvířete a jí podobná mléčná žláza mimo laktaci se skládá hlavně z vaziva a tukového vaziva, alveol je málo, jsou malé a mají nepatrné lumen. Všeobecně je velmi obtížné zjistit takovou žlázu ve výrobku a jinde. S čím se můžeme setkat v masných výrobcích Kůže se do výrobků dostane s výrobním masem nebo se přidává samostatně podle příslušné receptury výrobku. Jako potravina se používá jen opařená prasečí kůže, z níž byla odstraněna pokožka a chlupy. Mikroskopicky lze kůži pozorovat jako plsťovitou strukturou škáry s typickým průběhem cévek a také průřezy chlupů nebo chlupových váčků. Kůže je však v masných výrobcích často ve zpracované formě (tzv. kožní emulze), která tuto mikroskopickou charakteristiku ztrácí. V paštikách se může jako běžná součást výrobku objevit mléčná žláza mladších nelaktujících kusů dojnic. Přítomnost mléčné žlázy ve výrobku lze dobře identifikovat, pokud je zvíře v laktaci – žláza pak obsahuje převážně alveoly oddělené od sebe pouze tenkou vrstvou vaziva. Mléčná žláza mimo laktaci se oproti tomu skládá hlavně z kolagenního a tukového vaziva a ve výrobku je těžké ji identifikovat. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

K čemu jsou kůže v potravinářství používané? Můžeme ve výrobku identifikovat mléčnou žlázu? Pokud ano, podle čeho? Jaké znáte kožní žlázy? Zkuste popsat mikroskopickou strukturu kůže.

74

2 STRUKTURA POTRAVIN Struktura a uspořádání potravinového materiálu má přímý vztah k dalším vlastnostem potravin, zejména organoleptickým, a proto je jedním z prvků určujících kvalitu potravin. Charakter a stupeň změn surovin v souvislosti s technologickým opracováním jsou podmíněny jejich strukturou a parametry technologického procesu. Cílem potravinářských technologií je snaha o zachování, vytvoření nebo změnění přirozených procesů při výrobě potravin. V současné době se vyrábějí potraviny nových typů struktur (např. pěny, emulze, disperze, extruze a vlákna) a používají se nové funkční přísady do potravin. Vznik těchto nových struktur a působení různých přísad v potravinách lze vysvětlit pomocí strukturálních studií. Následně lze využít těchto znalostí k cílené produkci dalších nových struktur v potravinách eventuálně k vyvarování se nedostatků při výrobě. Základem mechanické struktury potravin je struktura rostlinných a živočišných tkání, jejichž původní vlastnosti jsou známé a souvisí s jejich funkcí v živém organizmu. Přirozené změny těchto struktur jsou způsobené enzymatickými procesy (obvykle autolytickými), např. při zrání produktů nebo i jejich kažení. Strukturální vlastnosti se však podstatně mění při technologických procesech, zahrnujících vlivy chemické, mechanické a termické. Kromě porušení původní struktury dochází v řadě případů k vytváření nových struktur, které v nativním materiálu přítomné nebyly. Některé takové příklady jsou známé už celá staletí – např. struktura masných výrobků, gelové vlastnosti pudinků a pórovitost chlebové střídky. Strukturální studie jsou součástí vědy o potravinách. Rozvoj a vývoj zobrazování struktury potravin se předpokládá paralelně s vývojem v biologii, medicíně a přírodních vědách. Struktura některých potravinových surovin, jako je mléko, maso, cereální produkty a luštěniny, byla studována detailně. Existuje však řada jiných potravin, jejichž struktura ještě popsána nebyla. Je tedy stále příležitost přinést nové znalosti o struktuře potravin, případně doplnit již známé informace. Struktura musí být studována ve vztahu k původu syrového materiálu (např. pečivo z různých druhů zrna, sýry z různých druhů mléka, struktura pečeného vepřového masa ze zvířat s různou dietou, krmením) a s ohledem na technologické zpracování jako je mletí, rozmělňování, zahřívání, mražení nebo některé nové postupy, např. extruzi. V současné době existuje řada technik a možností jejich aplikace pro materiály různého druhu a různé cíle vyšetření. Vizualizace přesné a skutečné struktury potraviny je nesmírně obtížná. Každý krok přípravy vzorku pro mikroskopii jej do určité míry mění. Nepozorné nebo záměrné odstranění vody, tuku nebo jiných substancí během přípravy působí změny vztahů, které existují mezi jednotlivými komponentami. Takové změny musí tudíž být brány do úvahy při formulaci závěrů a zobecňování výsledků analýz. Nejlepší přístup pro správné získání informací o vzorku potraviny je použití několika zobrazovacích technik pro srovnání a potvrzení výsledků. Pro kvantifikaci některých znaků potraviny je používána analýza obrazu, která umožňuje zpracování dat získaných přímo v digitální podobě z mikroskopu. Parametry, jako jsou rozměry a tvary sledovaného objektu k celkové ploše vzorku lze prakticky využít např. pro programování automatických operací na výrobních linkách.

75

2.1 PRINCIPY STRUKTURY POTRAVIN A POTRAVINOVÝCH SUROVIN Struktura surovin a následně i potravin je způsob uspořádání velkého množství podobných nebo odlišných prvků do jednoho celku, vztahy mezi jednotlivými prvky, případně jejich seskupeními a jejich společné působení. Charakter struktury je dán charakterem jednotlivých prvků a vazbami mezi nimi vytvořenými. 2.1.1

Architektonický (stavební) princip struktury potravin

Jedná se o popis vnitřních přirozených stavebních principů specifických struktur, tzn. stavebních prvků a jejich vazeb. Stavebními prvky jednotlivých struktur jsou obvykle mnohostěny různých typů, velikosti a charakteru. Stavební prvky jsou navzájem spojené určitými geometrickými vztahy (uspořádání) a energetickými spojeními (chemické vazby), podle nichž je možné je rozlišovat (Tabulka 3). Tabulka 3 Základní stavební prvky potravin a potravinových surovin a jejich uspořádání Typ prvku Agregáty Nerozvětvená vlákna Rozvětvená vlákna Dvojrozměrná rovinová mřížka Trojrozměrná rovinová mřížka Krystalická struktura

Geometrické uspořádání

Energetické vztahy žádné vazby, pouze tření náhodné uspořádání související s gravitací lineární uspořádání bipolární vazby lineárně s náhodným rozvětvením bipolární a multipolární vazby bipolární a multipolární vazby, plošné uspořádání lineárních náhodně nestabilní vůči pohybu pospojovaných strukturálních prvků v rovinovém úhlu bipolární a multipolární vazby, prostorové uspořádání lineárních náhodně nestabilní vůči pohybu pospojovaných strukturálních prvků v rovinovém úhlu symetrické prostorové uspořádání bipolární a multipolární vazby, pravidelně pospojovaných strukturálních stabilní vůči pohybu v prostorovém prvků úhlu

Stavební prvky mohou být stejné nebo různé. Homogenní složené struktury se vytvářejí kombinací podobných elementárních struktur, heterogenní kombinací odlišných základních struktur. Homogenní struktury nejsou velmi časté, většina systémů v potravinách představuje heterogenní struktury. Kromě toho existuje velké množství různých druhů průnikových struktur a tzv. vložené struktury – u této struktury jsou strukturální prvky obklopené jinou prostorovou strukturou (jsou tedy do ní vložené). Může existovat samozřejmě celá řada dalších kombinací. Základní typy struktur z pohledu stavebního a) c) e) g) h) j)

agregáty elementárních struktur náhodně pospojovaná vlákna rovinové uspořádání vláken rovinová tkáň prostorová tkáň paralelní obalená vlákna

b) paralelní laminární vrstvy d) rovinová pórovitá struktura f) prostorová mřížka spongiózní prostorová struktura i) buněčná struktura k) seskupení krystalů

76

2.1.2

Hierarchický (stupňovitý, posloupný) princip struktury potravin

Tento princip je klíčem k pochopení úplného obrazu o struktuře. K hodnocení lze přistupovat z pohledu objektivního nebo subjektivního (relativní hodnocení). Objektivní hodnocení struktury Strukturální hierarchie na objektivní úrovni je nezávislá na pozorovateli, je to hierarchie např. od celého těla zvířete, přes jeho orgány, svaly, tukovou tkáň až po buňky, části buněk, molekuly, jejich části a atomy. Hierarchie hotových potravin je složitější, protože jde o směs prvků různého původu. Pro toto hodnocení lze použít pojmy makro-, mikro- a ultrastruktura potravin. Jde o rozlišení struktury na třech úrovních, které lze odlišit v měřítku 10-3 (mm, m, nm). Makrostrukturu hodnotíme zejména zrakem, mikrostrukturu běžným světelným mikroskopem a ultrastrukturu elektronovým mikroskopem. Každé z těchto zobrazení dává jinou informaci o charakteru strukturálního prvku. Z hlediska makrostruktury můžeme najít tyto základní skupiny potravin:  zrnité struktury s jednoduchými nebo komplexními vlastnostmi a různou vnitřní stavbou (kaviár, jahody, kroupy, hrášek apod.),  vláknité struktury (maso, ryby, vláknitá zelenina),  vrstevnaté struktury (cukrářské výrobky),  masivní kapalné nebo tuhé struktury (mléko, želé, sýry). Kromě toho existuje řada dalších typů struktury, zejména v disperzních systémech, jako jsou pěny, emulze, suspenze a složené struktury. Systémy mohou být homogenní nebo heterogenní a roztoky pravé nebo koloidní. Relativní hodnocení struktury V relativním smyslu rozlišujeme také makrostrukturu, mikrostrukturu a ultrastrukturu. Tato diferenciace však závisí na postavení pozorovatele. Jiné rozlišení je úrovni technologie masa, cytologie a molekulové biologie. Technologie masa – pro technologa masa představuje mramorování svaloviny makrostrukturu a můžeme je pozorovat pouhým okem. Ve světelném mikroskopu můžeme pozorovat základní stavbu svalu a rozlišit svalová vlákna, tukové buňky a vazivo a základní rysy jejich další struktury. Pozorování mikrostruktury může vysvětlit příčiny mnohých charakteristik makroskopické struktury. Jemnější stavbu svalového vlákna – ultrastrukturu je možné studovat až v elektronovém mikroskopu. V cytologii je makrostrukturou buňka, mikrostrukturou buněčné součásti a ultrastrukturou např. DNA. V molekulární biologii je makrostrukturou molekula DNA, nukleotidy jsou mikrostrukturou a jejich součásti (deoxyribóza, fosfátové skupiny a nukleové báze) ultrastrukturou. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Jaké jsou základní principy klasifikace struktur? Popište relativní hodnocení struktury s pohledu mikrobiologa? Jaké geometrické uspořádání mají krystalické prvky? Jaké známe potraviny s hlediska makrostruktury?

77

2.2 STRUKTURA POTRAVINOVÝCH KOMPONENT A JEJICH INTERAKCE Chemicky jsou potraviny směsi složené z organických a anorganických složek. Základní komponenty  makrokomponenty (voda, proteiny, lipidy a sacharidy) se zásadním způsobem podílejí na formování jejich struktury. Ze strukturálního významu jsou méně významné mikroelementy, za které považujeme minerální látky, vitamíny, enzymy či některé biologicky aktivní látky. Charakterizování potravin pomocí chemického složení však tuto strukturu nepostihuje, ačkoli právě ona ovlivňuje řadu fyzikálních vlastností. Například, některé rostliny se svým složení (tím, že obsahují 90 % vody) podobají kravskému mléku, ale nejsou kapalinou. Jak je vidět na uvedeném příkladu, rozdíl ve fyzikálním stavu může být podložen pouze uspořádáním částic a tedy mikrostrukturou. Dalším důležitým faktorem je také vzájemná interakce jednotlivých komponent mezi sebou. Interakce mohou být fyzikální, chemické a fyzikálně-chemické. Pod pojmem fyzikální interakce rozumíme absorpci, vypařování, sušení a redukce velikosti částic mezi jednotlivými ingrediencemi a také v průběhu opracováni potravin. Chemické interakce vznikají mezi různými složkami potravin. Jedná se o interakce mezi bílkovinami, tuky, uhlovodíky, minerály a vitamíny. Interakce však mohou vznikat také mezi potravinou a obalem v kterém jsou skladovány. Všechny interakce v potravinách však nejsou známé a to z důvodu velkého množství chemických jednotek, jejich změn a kombinací možných reakcí. Fyzikálněchemické interakce zahrnují vznik pěny, emulzí, gelů a podobně. Za nejvýznamnější interakce mezi jednotlivými prvky potravin chápeme vazby mezi makrokomponenty (proteiny, voda, sacharidy, tuky) jako jsou vazby: protein-protein, proteinlipidy, protein-sacharidy. Interakce mohou být také mezi mikro a makrokomponenty. Nejčastěji se jedná o vazby protein-enzym, lipid-enzym nebo sacharid-enzym. U těchto interakcí pak hrají významnou roli také vitamíny, nebo minerální látky, které fungují jako kofaktory pro jednotlivé enzymy. 2.2.1

Voda

Voda má v potravinách mnoho funkcí a v potravinách je často zastoupená ve velkém množství. Zejména se jedná o ovoce, zeleninu, maso, ryby a vejce. V potravinách se voda podílí na disperzi a rozpustnosti mnoha složek potravin. Rozpustnost je u některých komponent základním krokem pro následnou interakci molekul. U proteinů umožnuje jejich rozpuštění zejména v solném roztoce a podílí se také na molekulární organizaci proteinů. Kromě vlivu na rozpustnost se využívají také další vlastnosti vody, jakou jsou vodní absorpce, vaznost, vliv na viskozitu, želatinizace, koheze, adheze, emulzifikace a tvorba pěny. Dopad vody na rozpustnost proteinů není dán čistě přítomností vody s potřebnými ionty, ale také v závislosti na pH. Pro většinu proteinů je totiž jejich nejnižší rozpustnost v takzvaném izoelektrickém bodě. Znamená to, že jak je pH nad anebo pod izoelektrickým bodem, je umožněná rozpustnost proteinu a tedy také jejich další interakce. Této vlastnosti se uplatňuje zejména u masných výrobků. U pekárenských výrobků existuje výjimka, která je dána rozdílnou rozpustností proteinů pšenice. Pšeničné proteiny jsou totiž rozpustné také v oblasti izoelektrického bodu. Z dalších vlastností vody, které jsou využívány u potravin je viskozita. Viskozita je způsobená interakcí voda-protein, voda-sacharidy. Tyto makromolekuly zvyšují viskozitu 78

již v nízkých koncentracích. Přičemž výsledná viskozita je dále ovlivněna velikostí, tvarem a hydratací makromolekul. U pšeničné bílkoviny je viskozita také zvýšená nahrazením sodných iontů za vápenné ionty. Želatinizace je také interakcí vody s proteiny nebo polysacharidy. Iniciátorem želatinizace často bývá tepelné ošetření, určitá hodnota pH, přítomnost solí nebo rekce enzymů. Základním principem je změna struktury pevné složky a její interakce s vodou a mezi pevnou složkou navzájem. Výsledným produktem je tedy transformace suspenze (voda-protein, vodapolysacharid) na pevnou strukturu s navázáním velkého množství vody. Významnou roli hraje želatinizace u výrobků, jako jsou tofu, sýry, pudingy, ale také některé masné a pekárenské výrobky. Dalším typem potravin, kde se voda podílí na struktuře výsledné potraviny, jsou pěny, které jsou formovány jako struktura vzduch-voda. Dalším typem potravin jsou emulze, na jejichž struktuře se podílí olej-voda. Emulze jsou disperzní systémy dvou nemísitelných kapalin, z nichž jedna tvoří kontinuální fázi systému. Emulze, ve kterých je kontinuální (vnější) fází voda, nazýváme emulze typu olej ve vodě (O/V). Opačný typ – vnější fází je olej a dispergované částice tvoří kapky vody – voda v oleji (V/O). Emulze O/V se mohou ředit vodou, ale V/O se chovají jako ve vodě nerozpustné, lze je ředit jen látkou podobnou vnější fázi. Mezi příklady těchto potravin můžeme zařadit šlehačkové krémy, zmrzlinu a některé pekárenské výrobky (piškoty) nebo deserty. U některých potravin na bázi emulzí nebo pěn se významně podílí také emulzifikátory. Tam řadíme zejména některé proteiny v kombinaci s fosfolipidy. Emulzifikátor přeskupí svoji strukturu mezi obě rozhraní a zmenší tak povrch a povrchové napětí mezi rozhraními a umožní formování pěny nebo emulze. Mezi příklady potravin, kde emulzifikátory hrají nepostradatelnou roli, patří dressingy, majonézy a některé polévky, omáčky nebo pekárenské výrobky. Některé emulze obsahují kromě kapalné také zčásti tuhou tukovou fázi, a to dává možnosti pro vznik speciálních typů mikrostruktury. Stabilita emulze závisí zejména na pevnosti, elastičnosti a uložení povrchových filmů emulgátoru v emulzním systému, které je dané druhem a koncentrací emulgátoru, velikostí dispergovaných částic, pH prostředí, teplotou, viskozitou a vzájemným poměrem obou fází. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Jaká je rozpustnost pšeničných proteinů ve vodě? Popište hlavní vlastnosti vody v potravinách? Co je to emulze? Co je to disperze?

2.2.2

Proteiny

Proteiny jsou jednou z hlavních složek potravy a zabezpečují nezbytné živiny pro život člověka. Jednotlivé vlastnosti proteinů se částečné liší podle toho, jakého jsou původu. Za nejběžnější proteiny využívané v potravinářském průmyslu považujeme bílkoviny živočišného a rostlinného původu. Základní interakce u proteinů jsou ale společné a budou popsány dále. Schopnost proteinu formovat struktury závisí hlavně na vazbách protein-protein a proteinvoda a protein-tuk. Z toho potom vyplývají určité funkční vlastnosti jako je gelovatění, texturizace, formace pasty, emulgace a tvorba pěny, a chování potravinové struktury. 79

Interakce protein-voda Podrobněji jsou tyto interakce popsány v podkapitole voda. Pro základné pochopení si ale musíme uvědomit základní vlastnosti samotného proteinu. Proteiny v základním stavu umožnují vazbu s vodou díky polárním a nepolárním aminokyselinovým reziduím na molekulách proteinu. Samotná interakce je zprostředkovaná interakcí dipól-dipól, iontdipól, dipól-indukovaný dipól (Tabulka 4). Tabulka 4 Interakce bílkovin dipól-dipól

+

-

interakce dvou permanentních dipólů

iont-dipól

-

dipól-indukovaný dipól

+

+

-

interakce dipólu s nabitou částicí, tedy iontem

-

elektrické pole polární molekuly ovlivní rozložení elektronů v nepolární molekule – polarizuje ji za vzniku indukovaného dipólu.

Nabité aminokyseliny mohou vázat více než 6 molů vody na jedno reziduum, přičemž nenabitá polární rezidua a nepolární rezidua váží 1  2 moly vody na reziduum. Je tedy zřejmé, že interakce mezi vodou a proteinem je dána zejména aminokyselinovým složením samotného proteinu. Dalším limitním faktorem pro vazbu voda-protein je uzavření nepolárních a polárních reziduí do nitra samotného proteinu v jejich nativním stavu. Proto je běžnou praxí ve výrobě potravin obnažit rezidua změnou podmínek, ve kterých se proteiny nachází. Běžně se jedná o změnu pH, iontovou sílu a teplotu. Interakce protein-protein Molekulární síla podílející se na interakci protein-protein je podobná jako síla podílející se na formování sekundární, terciální a kvarterní struktury jednotlivých makromolekul proteinů. Jedná se zejména o van der Waalsovy síly, hydrofobní interakce, elektrostatické interakce a vodíkové můstky. Podíl na vzniku nového uspořádání má také technologie zpracování potraviny. Mezi nejvýznamnější faktory patří tepelný ohřev, pH, iontová síla a podmínky zpracování. Dopad na uspořádání proteinů má být u potravin mírný, denaturace proteinů není cílem zpracování potraviny. Interakce protein-tuk Interakce proteinů s tuky je důležitým vztahem v biologii, kde se podílí na stavbě buněčných membrán. Významnou roli však hraje také u potravin. Jedním aspektem je schopnost tvořit emulze, o kterých bude pojednáno ještě dále. Proteiny se u potravin na bázi emulzí podílejí jako emulzifikátory. Schopnost tvořit emulzi je dána tím, že molekuly v této interakci mají hydrofobní část (tuk) a hydrofilní část (protein). Interakce protein-sacharid Nejvíce studovanou interakcí mezi proteiny (konkrétně jejich aminoskupiny) a sacharidy je Maillardova reakce. U většiny proteinů se aminoskupiny podílí na peptidické vazbě, a proto se na Maillardově reakci podílí jen volné aminoskupiny glutaminu, asparaginu, lysinu a N-terminální aminoskupiny. U potravin, na rozdíl od přírodních proteinů, je však důsledkem technologického zpracování a proteolýzy vetší množství volných aminoskupin a vzniká tedy více produktů Maillardovy reakce. Proteolýza v potravinách je částečně způsobena endogenními proteázami už v čerstvých potravinách/surovinách dále přídavkem exogenních proteáz, které jsou běžně používány na dosažení žádoucích vlastností potravin nebo u substrátů pro fermentaci. Kromě dopadu na strukturu potraviny hrají produkty Maillardovy reakce významnou roli také ve změně vůně a barvy potraviny. Kromě pozitivních vlastností 80

však tyto produkty vedou ke snížení nutriční hodnoty, zejména ztrátou lysinu a je u nich také popisován mutagenní a karcinogenní efekt. Kromě rekce proteinů s jednoduchými cukry se využívá také interakce proteinů s polysacharidy (hlavně škrobem) zejména po tepelném opracování. Ohřev zvyšuje komplexnost této interakce. Proteiny a škroby představují hlavní komponenty velké řady potravin zejména u cereálních/pekárenských produktů, luštěnin, bramborových produktů. U pekárenských produktů jsou hlavním strukturálním prvkem právě interakce mezi proteiny (lepkem) škrobem. Takto vzniklá vazba dává jednak charakteristickou vůni produktů, ale také texturální vlastnosti. Tepelný záhřev vede k postupné denaturaci a ke vzniku vazeb mezi disulfidy a sulfhydridy což vede k rozšíření křížových vazeb proteinů. Změny záhřevem neprobíhají jenom na proteinech, ale také na samotném škrobu. Škrobová zrníčka ztrácí krystalickou (amorfní) strukturu, bobtnají a uvolňují amylózu ze škrobových zrn. Škrobová granula kolabují a amylóza se formuje do podoby gelové sítě. V případě kontaktu proteinů se škrobem dochází ke vzniku stabilní matrice protein-škrob umožňující navázání vody, vznik kovalentních a iontových vazeb. Voda tedy také v tomto případě hraje významnou roli a lze tedy říct, že denaturace je potencována větší vlhkostí. V případě absence tepelného ošetření je vzájemná interakce proteinu a škrobu slabší a je dána typem vazby iont-iont. V tomto případě je tedy vazba závislá na pH a izoelektrickém bodě proteinu. Rovněž menší množství vody omezuje schopnost vytvářet stabilní matrici. Kromě škrobů se na interakci s proteiny mohou podílet také další sacharidy nebo polysacharidy. V případě vytvoření takových roztoků může dojít k vytvoření stabilních struktur nebo ke vzniku fázové separace. Přičemž formace interpolymerních komplexů závisí na pH, izoelektrickém bodě a nízké iontové síle. Důvodem je, že proteiny jsou pozitivně nabité pod jejich izoelektrickým bodem a negativně nabité nad izoelektrickým bodem. Polysacharidy obsahující karboxylové skupiny tvoří v kyselém a neutrálním pH gelovou síť s pozitivním nábojem. Proto pro jejich elektrostatickou vazbu s proteinem musí být vybrán protein s vhodným nábojem (negativním) s ohledem na jeho náboj a izoelektrický bod. Tyto vazby jsou však reverzibilní a v případě změny pH nebo iontové síly může dojít k jejich rozpadu. V případě sulfátových polysacharidů dochází ke vzniku rozpustných komplexů s proteiny při pH pod jejich izoelektrickým bodem. Interakce protein-mikrokomponent Obecně můžeme jako mikrokomponenty chápat látky, které jsou přidávány do potravin v malém množství, přičemž dochází ke vzniku požadovaného efektu. Příkladem mikrokomponentů můžou být stabilizátory, emulzifikátory a aromata. Mezi další patří barviva, pufrové soli, vitamíny a antioxidanty.Možných interakcí je celá řada, za významnou považujeme reakci fenolů s proteiny. Fenoly se nachází v širokém množství potravin jako je ovoce, káva, pivo nebo čaj. Vazbou fenolů na proteiny dochází ke snížení trpkosti těchto potravin. Příkladem této vazby může být čaj s mlékem. V případě jeho zchlazení dochází ke vzniku bílé nerozpustné sraženiny, která je tvořena proteiny, fenolickými látkami, teaflavinem a kofeinem. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Popište hlavní funkce proteinu v potravinách? S jakými součástmi mohou proteiny v potravinách interagovat? Jaké jsou základní interakce mezi proteiny a vodou? Které složky potravin se podílejí na Maillardově reakci? 81

2.2.3

Lipidy

Přestože jsou neutrální triglyceridy nejčastější formou zásobních lipidů, nejsou pokládány za hlavní strukturální element ve tkáni potravin. V potravinářském průmyslu nacházejí uplatnění zejména povrchově aktivní tuky (tuky vytvářející emulze). Jedná se zejména o emulgující tuky a další polární lipidy. Jejich funkcí v potravinách je zlepšit texturu potraviny a prodloužit trvanlivost výrobku. Nejvýznamnější vlastností emulgujících tuků v potravinách je jejich interakce s proteiny a jejich rozptyl na emulzi typu olej-voda, které se významně podílí na stabilitě emulzí a formování pěn zejména u emulsí olej-voda-vzduch. Kromě toho emulgované tuky mohou reagovat s tukovými krystaly a s pšeničnými proteiny a škrobem u pekárenských výrobků. Interakce v pekárenských výrobcích vědou ke zvětšení objemu, zlepšení textury a prodloužení trvanlivosti finálních produktů. Fosfolipidy Nejvýznamnější lipidy podílející se na vzniku emulzí jsou fosfolipidy, které spolu s proteiny vytváří biomembrány. V potravinářství je nejvíce využíván fosfatidylcholin (lecitin). Fosfatidylcholin se běžně vyskytuje ve vejcích (žloutek) a sóji. Fosfatidylcholin je v potravinářství využíván zejména pro vysokou afinitu k sójovým bílkovinám, dobrým emulzifikačním vlastnostem a také reaktivitě nízkému pH. Tyto vlastnosti jsou dány jeho elektrostatickými vazbami s proteiny a hydrofobními vlastnostmi na rozhraní voda-olej. Fosfatidylcholin je využíván na zlepšení vlastností vaječného albuminu (ovoalbumin). Ovoalbumin má kompaktní globulární strukturu a vykazuje slabé emulzifikační vlastnosti. Po interakci s fosfatidylcholinem a volnými mastnými kyselinami dochází ke změně konformity z β-skládaného listu ve prospěch α-šroubovice vzájemnou interakcí obou proteinů. Tyto změny zlepšují tepelnou stabilitu vaječného albuminu. Lipoproteiny Mezi další významné tuky patří lipoproteiny. V potravinářství nachází uplatnění zejména LDL a HDL lipoproteiny vajec a mléka. LDL (Low-Density) lipoproteiny jsou sférické molekuly (velké 17-60 nm v průměru) s tukovým jádrem tvořeným triacylglyceroly a estery cholesterolu, které je obdáno fosfolipidovou membránou. Fosfolipidy mají významnou úlohu také ve stabilitě této molekuly, a to z důvodu závislosti vzájemných interakcí čistě na hydrofobních vazbách. HDL (High-Density) lipoproteiny jsou tvořeny granulární strukturou spojenou fosfokalciovými můstky mezi rezidui fosfoserinu za vzniku granulární struktury složené z 0,3  2 nm velkých částic. Celková molekula HDL cholesterolu je v průměru velká 7  20 nm. Pro ovlivnění vlastností potraviny jsou z lipoproteinů nejčastěji využívány LDL a HDL vajec. Tyto složky se významně podílí na formování a stabilitě potravinových emulzí. Emulzifikační aktivita těchto lipoproteinů je dána volnou kapacitou povrchově aktivních molekul vázat další tuky hydrofobní vazbou olej-voda při mechanické homogenizaci a snížení mezifázového napětí. Dle posledních studií lepší emulzifikační vlastnosti dosahují LDL než HDL. Rovněž emulzifikační vlastnosti těchto lipoproteinů nejsou dány jenom fosfolipidy s membrány, ale také samotnými proteiny s LDL molekulami. Stabilní emulzi indikuje, když ve výsledném produktu nedochází k vločkování (srážení), splynutí (koalescence) tukových kapének. Vločkování tuků se lze vyhnout prostým mícháním, splynutí je jevem ireverzibilním, kdy dochází ke splynutí tukových kapének vlivem porušení povrchové fosfolipidové membrány vytvořené emulzifikátorom (Obrázek 94).

82

Obrázek 94 Změny probíhající v emulzích

Smetana

Splynutí

Vločkování

Disperze Zdroj: Wabel, 1998

Monoglyceroly Monoglyceroly a diglyceroly jsou produkty glycerolýzy tuků nebo esterifikace glycerolu mastnými kyselinami. Zastoupení jednotlivých forem se může lišit dle použitých tuků. U komerčních mono- a diglycerolů je to 45  55 % monoacylglycerolů, 38  45 % diacylglycerolů a 8  12 % triacylglycerolů. Hlavní využití mono- a diglycerolů u potravin je typicky v na tucích založených produktech jako jsou margariny, pomazánky a tuky na pečení (shortening). Mono- a diglyceroly jsou používány ve formě tuku nebo v kombinaci s hydrofilními emulgátory. Využití nacházejí zejména kvůli vyšší teplotě tání, než mají triglyceroly. Na druhou stranu jejich pevné skupenství je s triglyceroly podobné. Z tavené formy monoglyceroly krystalizují do metastabilní α-krystalické formy, která se může transformovat do sub-α formy po dalším zchlazení. Oboje krystalické formy jsou metastabilní a po dobu skladování se transformují do stabilních β-krystalů odolných tání. Rovněž čisté formy monoglycerolů jsou schopny ve vodě a za určité teploty vytvářet tekuto-krystalickou mezifázi. Využití nacházejí také estery monoglycerolů s různými organickými kyselinami. Nejčastěji jsou využívány kyselina citronová, mléčná, octová a vinná. Jednotlivé estery vykazují různé vlastnosti zejména v oblasti krystalických vlastností a povrchové aktivity (polarity). Estery kyseliny mléčné s monoglyceroly mají nízký bod tání (25  30°C), jsou také stabilní v α-krystalické formě a v částečné acelylované formě jsou slabě povrchově aktivní, interagují s vodou a jsou schopny formovat α-gelovou strukturu. Plně acetylované formy jsou povrchově neaktivní a nízko propustné pro kyslík a vodní páry. Této vlastnosti se využívá u mraženého masa a ovoce. Estery kyseliny mléčné vznikají z mono- a diglycerolů. Jejich bod tání je 42°C, a jsou polární a také stabilní v α-krystalické formě. Tato forma je nejvíce využívaná v speciálních tucích pro výrobu nemléčných omáček, toppingech a pěnách. Estery kyseliny vinné vznikají rovněž esterifikací mono- a diglycerolů. Bod tání je 45°C, po zahřátí krystalizují do α-krystalické formy a dispergují ve vodě. Využití nachází zejména v pekárenském průmyslu při výrobě kvasných produktů na zesílení těsta, fungují rovněž jako dobré emulgátory. Estery kyseliny citronové s monoglyceroly jsou hydrofilní. Typické použití esterů kyseliny citronové je u tuků na smažení a z důvodu inhibice prskání a v olej-voda emulzích jako inhibitory splývání tukových kapének.

83

Interakce tuk-voda Interakce vody s tukem za vzniku molekulárních vazeb je jednou z hlavních strukturálních prvků tuku. Tyto struktury jsou využívané u celé řady potravin, jedná se o keksy, krémy, toppingy a upravované ovoce. Emulgující tuky jsou používané v případě, že jsou schopny vytvořit disperzní soustavu ve vodní složce potraviny. Z tohoto důvodu je vhodné se zmínit také o mechanizmu vzniku a pravidlech vzniku těchto soustav. Když jsou polární tuky míchány ve vodě, dochází ke vzniku uspořádaných struktur – lyotropní mezofáze – která je dána hydratací polárních skupin emulgujících tuků. Voda proniká přes polární oblasti krystalické formy tuku, a když je dosaženo kritické micelární teploty uhlovodíkové řetězce tají (stanou se tekuté). Poslední fází je α-krystalická gelová fáze tuku (Obrázek 95). V potravinářství nachází využití zejména lamerální mezofáze tuků. Její podoba může být trojí a to lamelární (jak popisuje Obrázek 95), kubická nebo hexagonální. Identifikace jednotlivých forem je možná x-ray difrakční analýzou kombinovanou s polarizační mikroskopií. Nejčastější využití v potravinářství však má lamelární fáze, která vytváří biomembrány a odděluje tak vodu od tukové složky a uplatňuje se tedy u všech vodních disperzí. Lamelární fáze rovněž poskytuje vhodné podmínky pro interakce mezi emulgujícími tuky a dalšími ve vodě rozpustnými komponenty potravin jako jsou proteiny a sacharidy. Obrázek 95 Strukturální model emulgujících tuků

a) orientace molekul v krystalické fázi; b)uspořádání lamelární mezofáze s vodou; c) formace v gelové fázi; d) interplanární prostory; da) tloušťka lipidové dvouvrstvy; dw) tlouštka vrstvy vody; T) teplota; Tc) kritická micelární teplota (Krafftova teplota) Zdroj: upraveno dle Friberg et al., 1997

α-krystalická gelová fáze tuku je využívána u produktů sycených vzduchem (aerované potraviny – šlehané krémy, tuky na pečení) jako jsou toppingy a keksy. U této formy se uplatňují zejména monoglyceroly. K formaci této struktury dochází, když je emulgující tuk ve vodě ale nebyla dosažena kritická micelární teplota. Tuk tedy absorbuje vodu vzhledem k hydrataci polárních skupin bez změny uhlovodíkových řetězců. Na druhé straně některé formy odvozených lipidů mají významnou strukturální roli. Jednou z nich je skupina fosfolipidů, nezbytných pro tvorbu různých celulárních i subcelulárních membrán. Fosfolipidy tvoří ve vodných mediích dvojvrstvy, kdy jejich polární skupiny jsou exponovány k vodné fázi a volné skupiny jsou určeny pro tvorbu asociací s proteiny. 84

Biomembrány, vznikající z těchto interakcí, mají důležitou vlastnost – selektivní permeabilitu a tedy schopnost se aktivně účastnit biochemických procesů. Tyto funkce pak mají rovněž strukturální implikace. Fosfolipidy ve vaječném žloutku nebo lecitin ze sóje jsou součástí emulzí typu olej-voda. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

V jaké formě sú tuky nejčastěji využívány u potravin? Jaké využití mají VLD a HDL v potravinářství? Které reverzibilní a ireverzibilní změny probíhají v emulzích? Co je kritická micelární teplota?

2.2.4

Sacharidy

Sacharidy reprezentují velmi heterogenní skupinu, obsaženou v mnoha potravinových surovinách, s ohledem na velikost, tvar a funkci. Paří mezi nejvíce univerzální a cenově výhodné složky potravin. Jejich využití jako přídavku je široké. Zejména se však jedná o:  ovlivnění senzorických vlastností – sladkost, vůně, požitek z konzumace,  prodloužení skladovatelnosti,  poskytnutí snadno metabolizovatelné energie,  na zlepšení absorpce vody do organizmu,  na ovlivnění textury potraviny,  cenově výhodné objemové látky a fermentovatelné sacharidy,  ovlivnění finálního vzhledu potraviny,  na zpevnění amorfních a krystalických potravin,  na ovlivnění bodu mrznutí a varu,  na maskování hořké chuti vitamínů, minerálů a jiných potravinových doplňků,  jako součást pomocných technologií. Jednoduché sacharidy Mezi jednoduché sacharidy řadíme zejména takzvaná sladidla. Jako zdroj sacharidů (sladidel) jsou v potravinářském průmyslu využívány zejména sacharóza (cukrová řepa, cukrová třtina), kukuřičný sirup nebo glukózový sirup (vyráběný zejména ze škrobu pšenice, kukuřice a rýže). Největší dopad na strukturu potraviny má pevná forma sacharidu. Pevná forma může být krystalická nebo amorfní. U některých potravin se uplatňuje také forma krystalická v rozpuštěné formě. Tohoto stavu dosahujeme zejména při přesycení roztoků. U potravin, kde jsou krystalické formy požadovány, je také žádána jejich určitá zrnitost, které je dosaženo právě krystalizací sacharidů. Příkladem těchto potravin jsou fondány nebo cukrové polevy. U karamelek a tvrdých bonbonů se také využívá krystalická forma sacharidů, jejich zrnitost ale není požadována. Krystalizace cukrů může být v některých případech také výsledkem nevhodné technologie nebo nevhodně zvolených procesů, které způsobí krystalizaci cukrů u potravin, v nichž jsou nežádoucí. Příkladem může být krystalizace laktózy ve zmrzlinách, která vede k pískové chuti. Jejich zdrojem může být také přítomnost velkého množství sacharózy nebo dextrózy. Další formou používaných sacharidů jsou tzv. inverty, nejčastěji inverty sacharózy. Důvodem pro jejich využití je pozitivní dopad na senzorické vlastnosti v dutině ústní způsobený navázáním o 5 % více vody a dále vyšší sladivost těchto produktů. Nejvyšší sladivost je 85

dosažena v kombinaci 50 % sacharózy a 50 % invertního cukru. A také z důvodu změny chemických reakcí, které jsou způsobeny přeměnou neredukujícího cukru (sacharózy) na cukry redukující (glukóza a fruktóza). Při využití čistě invertních cukrů ze sacharózy však dochází ke snížení trvanlivosti a stability což je problémem zejména u bonbonů, kde je vyžadována dlouhá trvanlivost. Obecně můžeme inverzi zapsat jako štěpení nebo hydrolýzu disacharidů sacharózy následovně: ó

→

á ř

í

é

→

ó

ó

Interakce sacharid-další složky Interakce s proteiny anebo s dusíkem již byla popsána. Jedná se o Maillardovu reakci známou také jako neenzymatické hnědnutí. Další reakce, která funguje na podobném principu, je Streckerova degradace. U obou je podobný pozitivní efekt, který zahrnuje změnu barvy na hnědou a vznik lákavých aromatických látek. Negativním efektem však je destrukce esenciálních aminokyselin, případně příliš výrazná změna barvy a také vznik aromatických uhlovodíků. U Maillardovy reakce vznikají ketoaminy, u Streckerovy denaturace vznikají aromatické aldehydy a ketony. Podmínky vzniku těchto produktů jsou ovlivňovány druhem sacharidu, pH, vlhkostí a teplotou. Ideální pH pro vznik produktů Maillardovy reakce je v rozmezí 7,8  9,2. Minimální množství produktů Maillardovy reakce vzniká při pH 4,0  5,0. Ideální vlhkost pro průběh Maillardovy reakce je udávána jako aktivita vody a pohybuje se v rozmezí 0,6  0,7. Druh sacharidu také ovlivňuje vznik produktů Maillardovy reakce a lze ho zapsat ve vzestupném pořadí následovně: L-arabinóza → D-xylóza → D-galaktóza → laktóza → D-glukóza → maltóza Interakce jednoduchý sacharid-polysacharidy Interakce jednoduchých cukrů s polysacharidy jsou dobře známé, zejména v reakci se škrobem. Lze říct, že všechny jednoduché cukry mají dopad na gelovatění škrobů a to tím, že zvyšují teplotní hladinu potřebnou pro jejich gelovatění. Využití tohoto jevu máme zejména u pekárenských výrobků a některých bonbonů jako je například želé. Inhibice gelovatění je ovlivněna zejména koncentrací a druhem sacharidu. V následujícím schématu je zobrazena vzestupně schopnost inhibovat gelovatění: sacharóza → glukóza → fruktóza → xylóza Princip inhibice gelovatění je dán vazbou vody na jednoduché sacharidy, které k vodě mají vyšší afinitu a tím pádem dochází ke snížení dostupnosti vody pro hydrataci škrobu. Inhibice vzniku gelu se projeví nižší výškou u pekárenských výrobků, ovlivněním vzhledu povrchu u sušenek a dopadem na texturu kůrky u koláčů. Interakce s tuky Jednoduché sacharidy nevytváří s tuky ani oleji chemickou vazbu. Určité vazby však mezi nimi probíhají. Jedná se zejména o fyzikální interakce, které mají dopad na viskozitu a tedy reologické vlastnosti. Interakce sacharid-minerální látky Jednoduché cukry s minerálními látkami obecně nereagují. Výjimku tvoří reakce se železem a mědí. Železo v množství vyšším než 1mg*kg-1 redukuje sacharidy a způsobuje změnu 86

barvy. Měď reaguje s redukujícími sacharidy za vzniku aromatických produktů zejména v přítomnosti proteinů a tuků. Škroby Škrob představuje multifunkční složku a uplatňuje se u širokého spektra potravin od potravin rostlinného původu až po potraviny původu živočišného. Důvodem jeho používání není jenom zvýšení viskozity. Škrob ovlivňuje také texturu, gelovatění, tvorbu filmů, senzorické vjemy v dutině ústní a v neposlední míře má také nutriční efekt. Škrob je polymerem, který je tvořen z D-glukopyranozových jednotek, které jsou skládány vzájemně mezi sebou α-1,4 a α-1,6 glykosidickými vazbami. Část škrobu spojená α-1,4 glykosidickými vazbami se nazývá amylóza a má strukturu helixu, která umožňuje vznik komplexních struktur s jinými složkami potravin. Je ve většinovém množství zastoupena u kukuřice koňský zub a takzvané high-amylosa kukuřice. Hlavní využití této složky je pro její schopnost tvořit gel. Část škrobu, která je spojená vazbami α-1,4 a α-1,6 se nazývá amylopektin. Tato složka má ve srovnání s amylózou také větší molekulární hmotnost. Vyskytuje se v množství 99 % u voskové kukuřice. Škrob v nativní podobě má semikrystalickou makromolekulární strukturu takzvaného škrobového zrna. Jednotlivá škrobová zrna jsou více popsána v kapitole mouky a škroby. V nativní podobě se škroby nepodílejí na texturálních vlastnostech potravin. V této formě jsou schopny tvořit jenom suspenze pevná látka-voda. Pro ovlivnění texturálních vlastností jsou škroby používané až po hydrataci, která probíhá ve vodě a za záhřevu na gelovatějící teplotu. Pro dosažení cílených vlastností je zapotřebí znát změny, ke kterým při zpracování potravin dochází. Zejména je kritické dosažení teploty gelovatění škrobu při výrobě a úplnou hydrataci škrobových granul dostatečným působením času a teploty. Nedosažení úplné hydratace vede k defektům v textuře. Interakce škrob-protein Škroby jsou používány u celé řady potravin založených na proteinech. Jedná se o jogurty, pudingy, maso a surimi tyčinky. U těchto potravin jsou škroby používány za účelem zpevnění textury, gelovatění a vázání vody. Částečně jsou původní složky škrobem nahrazeny a to zejména z důvodu nižší ceny a akceptovatelnosti škrobů pro spotřebitele. U masných produktů je také využívána schopnost vazby škrobu s proteiny masa a také vazba vody, která je uvolněna po dobu denaturace způsobené záhřevem. Pro masné výrobky jsou nejčastěji využívány modifikované škroby, které umožňují rozpustnost už ve studené vodě. Ideální je vysoce substituovaný škrob voskové kukuřice, a to kvůli nízké gelovatící teplotě (57 °C) a vysoké vaznosti vody podobu chladírenského skladování. Podobné výsledky jsou dosaženy také u amylázových škrobů jako je tapioka a bramborový škrob. Interakce škrob-další hydrokoloidy Vzájemné působení škrobu a dalších hydrokoloidů je synergické. Z tohoto důvodu jsou škroby často používány v kombinaci s guarovou gumou, svatojánským chlebem nebo karagenany. Jejich vzájemné působení umožňuje rychlejší a lepší dosažení požadované textury se zlepšením chuťových vlastností než jaké by byly pouze za použití samotných gum. Interakce škrob-tuky Přítomnost tuků v potravinách má výrazný dopad na vlastnosti škrobu. Omezuje bobtnání a snižuje také viskozitu vzniklého produktu. Mechanismus snížení bobtnání je omezením hydratace škrobových zrn způsobený obalením škrobových zrn vrstvou tuku. Této vlastnosti je také využíváno u nízkotučných potravin, což je umožněno hydrofobními vlastnosti těchto 87

partikulí ve styku s vodou. Na druhou stranu mastné kyseliny s krátkým řetězcem mají naopak pozitivní efekt a snižují retrogradaci škrobů. V současné době jsou však škroby využívány také u vysokotučných potravin, jako jsou například salátové dressingy (více než 30 % rostlinných olejů) a smetanových omáček. Vysoké množství olejů, nízké pH, intenzivní homogenizace a tepelné namáhání vynucuje u těchto potravin využívání speciálních škrobů, jako jsou vysoko zesítěné škroby a středně substituované škroby voskové kukuřice, často v kombinaci s amylázovými škroby. Za zmínku stojí také interakce škrob v nízkém pH. Prostřední s nízkým pH způsobuje porušení vodíkových vazeb v škrobových granulích, což umožnuje rychlejší bobtnání. Organické kyseliny, jako je kyselina citronová, kyselina jablečná a kyselina vinná, jsou využívaný v bonbónech. Kyseliny rozrušují vodíkové vazby, což způsobuje rychlý rozpad a slabost vzniklého gelu. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Za jakým účelem jsou používány jednoduché sacharidy? Co jsou to invertní cukry? Jakou strukturální formu má škrob v nativní podobě? Jaký vliv mají tuky na retrogradaci škrobů?

88

3 PŘEHLED METOD VHODNÝCH KE STUDIU SLOŽENÍ A STRUKTURY POTRAVIN Biofyzikální metody, mezi něž patří i metody optické, patří k metodám, které využívají rychlé, přesné a neinvazivní techniky pro zjištění technologické a senzorické kvality potravin, navíc je možné je zapojit on – line do technologického procesu. Biofyzikální metody mohou buď přímo měřit vlastnosti nebo komponenty potravin anebo je vypočítat nepřímo pomocí viditelných korelací mezi jedním nebo několika parametry z dat získaných těmito měřeními. Současnost i budoucnost výzkumu potravin je v kombinování zobrazovacích metod s dalšími zejména fyzikálně chemickými nebo senzorickými, protože tak je možné získat objektivní výsledky, přičemž metody mikroskopické umožňují jejich vizualizaci.

3.1 METODY PRO ANALÝZU STRUKTURY Poznatky o struktuře se získávají různými, přímými nebo nepřímými metodami. Obvykle potravinářské studie zahrnují spíše chemická vyšetření, ale pokud jde o strukturu, je potřeba použít metody fyzikální. Principy strukturální organizace potravin jsou často viditelné pouze při použití mikroskopu. Mikroskopické studie mohou poskytnout informace o distribuci potravinových součástí a podat vysvětlení, proč potraviny stejného chemického složení vykazují různé texturní vlastnosti. Textura je následek organizace struktury – je dána kombinací vlivů chemického složení a fyzikálních sil. V každodenním životě používáme svůj zrak k rozeznání struktury věcí kolem nás. Lidské oči jsou schopné vidět rysy až po zlomky milimetrů. Ještě dva body vzdálené od sebe 0,2 mm (200 µm) jsme schopni rozlišit. Světelný mikroskop má rozlišovací schopnost méně než 1 µm a elektronový mikroskop rozlišuje detaily pod 0,01 µm. Mikroskopické techniky se odlišují v metodě získání obrazu, rozlišení a typu detekovaného signálu a dávají podrobný, speciální druh informace, která je zvláštní podle použité techniky. Obvykle se rozdělují podle druhu záření, které se používá na analýzu sledovaných složek. a) Mikroskopické metody využívající světelné záření:  klasická světelná mikroskopie,  polarizační mikroskopie,  fluorescenční mikroskopie. b) Mikroskopické metody využívající proud elektronů:  transmisní elektronová mikroskopie,  skenovací elektronová mikroskopie, c) Mikroskopické metody využívající jiné druhy záření. V potravinářské praxi se jedná nejčastěji o použití mikroskopie světelné (klasické nebo v různých modifikacích) a mikroskopie elektronové. Méně často, spíše v oblasti výzkumu, se setkáváme s mikroskopickými metodami, které využívají jiný zdroj záření. O výběru vhodné metody rozhoduje cíl vyšetření a vlastnosti vyšetřované matrice.

89

3.2 MIKROSKOPICKÉ TECHNIKY A METODY 3.2.1

Světelná mikroskopie

Světelná mikroskopie je nejjednodušší technikou pro získání obrazu preparátu z potravin. V potravinářském průmyslu je využívaná od vzniku prvních instrumentálních zařízení. Její primární použití bylo pro odhalení falšování potravin. Zjištění falšování je ve světelné mikroskopii založeno na rozpoznání charakteristických morfologických znaků v kombinaci s různými typy barvících postupů. V současné době je používána řada různých druhů mikroskopů a mikroskopických technik pro získání strukturálních informací o potravinách, o potravinových složkách a také o distribuci a uspořádání potravinových komponent. Pomocí světelné mikroskopie můžeme zjistit vzájemné interakce potravinových složek a zjistit také hodnotné informace, které umožňují pochopení vlastností finálních produktů a vliv zpracování a technologických procesů na strukturu jednotlivých složek. Pro vyšetření vzorků bez úpravy je možné použít stereomikroskopické techniky, které dosahují zvětšení maximálně 200 krát a analyzují pouze povrch vzorku. Technika je používána ke sledování větších součástí v potravinách, např. koření, zjištění cizích částic nebo vyšetření práškových materiálů. Výhodou je, že se vzorek nemusí nijak předem zpracovávat, nevýhodou je nepříliš velké zvětšení. Pro lepší zobrazení 3D efektu, který tento typ mikroskopu umožňuje, je vhodné volit LED osvětlení, které umožňuje nasvícení z různých stran. Světelná mikroskopie může dosáhnout zvětšení až 1000x, i když pro analýzu složek a struktury potravin je většinou postačující zvětšení 100 až 200x. Zvětšení 400 až 600x je potřebné pro práci s emulzemi, posouzení přítomnosti mikroorganizmů (žádoucích i nežádoucích), kvasinek či mycelií a spór nižších hub. Limitem pro světelnou mikroskopii je propustnost sledovaných struktur pro světelné záření. Vzorky je nutné zpracovat histologickou technikou nebo vytvořit tenký nátěr. Větší zvětšení potřebuje tenčí řez a silnější zdroj světla. Pro tato vyšetření je nutné preparáty barvit. Zpracování vzorků pro světelnou mikroskopii Základem pro dosažení očekávaného výsledku je správné ošetření a zpracování vzorku. Vzorky potravin jsou odebírány tak, aby postihly celý jejich průřez a aby zachytily případné změněné části. Před uložením do fixační tekutiny je vzorek upraven na velikost asi 1 cm3. Z výrobků jsou odebrány obvykle 3 vzorky, v případě výskytu podezřelých míst a při podezření na falšování potraviny je vhodné odebrat větší počet vzorků. U homogenních vzorků není místo odběru vzorků omezeno. U výrobků nestejnorodé konzistence se vzorky odebírají zejména z rozmělněných částí. Vzorky výrobků s drobivou konzistencí se zabalí do gázy, příp. uzavřou do speciálních krabiček s otvory, aby se při zpracovávání nerozpadly. Vzorky se odebírají z míst od sebe co nejvíce vzdálených tak, aby postihly střed výrobku a podobalovou vrstvu, příp. i obal, pokud je součástí výrobku. Pro zpracování klasickou histologickou technikou se vzorky ukládají minimálně na 24 h do fixační tekutiny, je to nejčastěji formaldehyd v koncentraci 5 – 10 %. K urychlení fixace případně z důvodu vysokého obsahu tuku, lze využít i jiné fixační tekutiny (Carnoyova nebo Bodianova fixační směs). Vzorky se po potřebné době fixace a odvodnění zalévají do vhodného média, v případě masných výrobků nejčastěji do parafínu. Z takto vyrobených bloků se připravují tenké řezy (obvykle kolem 4 m) pro mikroskopické vyšetření. Urychlení 90

této fáze zpracování vzorků a rovněž některé další výhody (menší poškození tkání) představuje zmrazení vzorku, ze zmrazených vzorků se mikroskopické řezy krájejí přímo. Parafínové i zmrazené řezy se přenášejí na podložní skla a na nich se po usušení barví. Z lehce roztíratelných výrobků je možné vytvořit tenký nátěr, který se dále barví stejným postupem. Barvení mikroskopických preparátů Až na několik málo výjimek jsou tkáně bezbarvé, což velice znesnadňuje jejich pozorování světelným mikroskopem. Metody barvení byly vyvinuty nejen pro zviditelnění jednotlivých tkáňových složek, ale také pro jejich snadné odlišení. K tomu účelu se používají směsi barviv, které tkáňové komponenty přibarvují více či méně selektivním způsobem. K barvení jsou používána převážně barviva rozpuštěná ve vodě, výjimečně v alkoholu. Převážně se jedná o směsi barviv nebo postupnou aplikaci barviv. Přehledná barvení poskytují rámcovou informaci o složkách ve vzorku, pro masné výrobky se používá klasické barvení hematoxylinem – eozinem a výsledkem jsou např. u tepelně opracovaných masných výrobků modře zbarvená jádra buněk, kolagenní tkáň a chrupavky, lehce růžově zbarvená cytoplazma buněk a tmavě růžová (až oranžová) svalovina. Selektivní barvení umožňují cílené zvýraznění vybraných součástí preparátu. Jde většinou o histochemické metody, kdy je lokalizace složky založena na chemické reakci barviva a cílové složky jako určitého druhu proteinu, polysacharidu, ale také např. fosforečnanu vápenatého. Ve vzorcích masných výrobků je pozornost nejčastěji zaměřena na součásti, které jsou charakteristické pro méněhodnotné suroviny, jako je kolagenní vazivo (barvení Massonovými trichromy, dále azanem, dle Weigert van Giesona) a kostní úlomky (barvení alizarinovou červení). Sudanová barviva a olejová červeň barví především neutrální tuk, přibarvují se však i tuky jiné povahy, takže je tato metoda především základní orientační metodou. Součásti rostlinného původu obsahující polysacharidy je možné dobře rozlišit pomocí barvení PAS (Periodic Acid Schiff´s reagens), případně Lugolovým roztokem pro zvýraznění pouze škrobových zrn. Barvení dle Callejy je rutinní metoda pro kvalitativní i kvantitativní histologické vyšetření masných výrobků, přehledným způsobem je diferencována zejména svalová tkáň a vazivo. Speciálně pro masné výrobky byla Charvátem upravena trichromová metoda podle Goldnera, která je v praxi využívána pro průkaz tzv. „znovuzpracovaných výrobků“. Barvení toluidinovou modří je vhodné pro kryostatové řezy výrobků a tenké nátěry. Během dvou minut rozliší jednotlivé druhy proteinů živočišného a rostlinného původu. Kombinace barvicích postupů poskytuje výhody obou použitých barvících metodik, v literatuře a v dostupných metodikách jsou popsány následující kombinace: Lugol-Calleja, Bauer-Calleja, PAS-Calleja a Lugol-světlá zeleň. Výhodné je zejména to, že tyto barvící postupy zvýrazní současně několik sledovaných součástí, zejména velmi dobře od sebe rozliší součásti rostlinného a živočišného původu.

91

3.2.2

Modifikace světelné mikroskopie

Pro vyšetření specifických materiálů nebo pro získání specifických informací o optických vlastnostech vzorků byly zkonstruovány také jiné druhy mikroskopů a některé z těchto metod našly využití v mikroskopii potravin. Polarizační mikroskopie Jedná se o mikroskopické systémy pro pozorování různých histologických anizotropních (dvojlomných) objektů. K dvojlomným strukturám patří např. různá vlákna (myozinová filamenta), nebo krystalické buněčné inkluze. Nekrystalické (jednolomné) oblasti budou tmavé zatím co krystalické nebo vláknité oblasti (dvojlomné) jsou velmi světlé oproti tmavému pozadí. Údaje z literatury uvádějí např. využití pro průkaz rostlinných součástí – sója, škrob, koření, ale je možné takto i zjišťování kolagenu. Polarizační mikroskopie může být použita při sledování technologického zpracování potravin, protože např. škrobová zrna nebo kolagen po tepelném opracování dvojlomnost ztrácejí. Výhodné mohou být rovněž kombinace polarizace a různých barvících postupů. Fluorescenční mikroskopie Fluorescenční mikroskopie je založena na poznatku, že některé látky (obecně označované jako fluorochromy nebo luminofory) po absorbci energie ultrafialového světla emitují záření o větší vlnové délce, zpravidla ve viditelné oblasti světelného spektra. Mnoho komponent potravin rostlinného i živočišného původu vykazuje základní fluorescenci (autofluorescence). Týká se to rostlin, které obsahují pigmenty (např. chlorofyl a karotenoidy) a fenolové sloučeniny s vysokou i nízkou molekulární hmotností (např. lignin). V živočišných tkáních jsou hlavní zdroje autofluorescence kosti a chrupavky, kolagen, elastin a některé tuky. Další součásti výrobků jako vitamíny a vonné a kořenící složky jsou rovněž autofluorescenční. Fluorescence je základní vlastností u selektivních fluorescenčních barviv (fluorochromy), která se používají k dosažení vysokého kontrastu u vzorku. Je možné v jednom řezu použít více druhů barviv a prohlížet je s různými filtry, vznikají tak barevně odlišené struktury. Velkou výhodou je specifičnost a citlivost těchto metod. V potravinářské mikroskopii lze tento způsob použít například pro zvýraznění tukových částic nebo proteinů. Látky antigenní povahy a v některých případech i protilátky, vyskytující se ve tkáních a buňkách jako jejich přirozená součást, mohou být v preparátech zjišťovány tzv. imunofluorescenčními (přesněji imunohistofluorescenčními) metodami. Používáme antigen nebo protilátku značenou fluorochromem. Velkou výhodou je vysoká specifičnost a citlivost těchto metod. Fázový kontrast Lidské oko je schopné vnímat rozdíly v amplitudě světelného vlnění jako rozdílnou intenzitu světla a rozdíly ve vlnové délce jako různou barvu světla. Rozdíly ve fázi světelného vlnění nevnímá. Zařízením pro fázový kontrast (lze rovněž adaptovat na běžný světelný mikroskop, do objektivu se umístí tzv. fázová destička) je možné dosáhnout toho, že současně se změnou fáze vlnění se změní také jeho amplituda. Oddělí se od sebe nepřímé paprsky, které procházejí objektem a přímé paprsky, které procházejí mimo objekt a obě skupiny paprsků jsou pak v objektivu rekombinovány. Výsledkem je to, že silnější struktury jsou tmavé na rozdíl od tenkých – pozitivní fázový kontrast. Při použití jiné fázové destičky získáme negativní fázový kontrast. Pokud se použije bílé světlo, lze získat i barevný fázový kontrast. Pro tuto mikroskopii se k vyšetřování používá nebarvený preparát.

92

Interferenční mikroskopie V tomto mikroskopu jde o složitější zpracování světelných paprsků. Světlo, vycházející z osvětlovací soustavy mikroskopu, je rozděleno do dvou koherentních svazků paprsků. Po průchodu preparátem a objektivem se oba svazky opět spojí do jediného. Projdou-li paprsky preparátem (fázovým objektem) vznikne mezi oběma svazky rozdíl fáze, způsobený strukturou fázového objektu. Následkem toho nastane ve spojeném svazku interference světelných vln, která obecně způsobí změny v amplitudě vlnění. Tak vzniknou kontrasty optické hustoty, což se projeví zviditelněním fázového objektu (který byl původně průhledný). Technika má řadu předností a výhod při sledování především drobných buněčných struktur nebo malých partikulí a kapiček např. v emulzích. Nomarského diferenciální interferenční kontrast Diferenciální interferenční kontrast dle Nomarského umožňuje díky páru vložených Wollastonových hranolů a páru zkřížených polarizátorů interferenci světelných paprsků, které přicházejí ze sousedních míst vzorku, vzdálených od sebe méně, než činí rozlišovací schopnost mikroskopu. Takto se zviditelní oblasti, kde existují gradienty optické dráhy zobrazujících paprsků (optická dráha je součinem geometrické tloušťky a indexu lomu objektu). Zobrazení fázových objektů Nomarského metodou se velice podobá tomu, co můžeme vidět pomocí obyčejného šikmého osvětlení nebo pomocí Hoffmanova modulačního kontrastu. Stejné gradienty optické dráhy se však zpravidla vyjeví s podstatně lepším kontrastem. Díky použití zkřížených polarizátorů se Nomarského mikroskop současně chová i jako obyčejný polarizační mikroskop, v němž anizotropní objekty s dvojlomem jasně září na temném pozadí. Tato skutečnost někdy příznivě přispívá ke zlepšení obrazového kontrastu. Aplikace jednotlivých metod světelné mikroskopie Všestrannost, mnohostrannost přípravných postupů a technik pro světelnou mikroskopii způsobuje její aplikovatelnost pro širokou paletu různých potravin a ingrediencí. Prášky Velké množství potravinových materiálů, zejména surovin, existuje v práškové formě. Běžné příklady zahrnují koření, sprejově sušené příchutě, mléčný prášek a mrazem sušené nápoje a proteiny. Světelná mikroskopie umožňuje vyšetření velikosti, tvaru a často také vnitřní strukturu jednotlivých partikulí v prášku. Vyšetření pod polarizovaným světlem ukazuje přítomnost krystalů nebo jiných dvojlomných struktur, umožňuje určit jejich velikost a lokalizaci. Přítomnost krystalů laktózy je často demonstrována svým charakteristickým tvarem (tomahawk – sekera), který je vidět pod polarizovaným světlem. U většiny komplexních práškových směsí je možné pomocí selektivního barvení odlišit jednotlivé komponenty. Použitím roztoku jodu v jodidu draselném nebo jednoduchého barvení jodovými výpary bude zřetelné charakteristické modré až černé zbarvení škrobu na rozdíl od bledě hnědého zbarvení tuku a žlutého zbarvení proteinů. Produkty živočišného původu Maso a výrobky obsahující rozmělněné maso se často zpracovávají na kryostatu. Různé barvící procedury jsou vhodné pro identifikaci jednotlivých komponent zahrnujících tuk, svalovinu, pojivovou tkáň a kosti. Jde o jednoduché barvení např. toluidinovou modří nebo použití komplexu třech až čtyř barvících roztoků. Polarizované světlo může dále doplnit použití barvení při lokalizaci oblastí s krystaly tuku a pojivovou tkání a pro odlišení čerstvého a zpracovaného masa.

93

Ovoce a zelenina (rostliny) Mnoho celulárních struktur je viditelných použitím fázového kontrastu, ale detailnější informace změn buněčných stěn a obsahu buněk je obdrženo následným barvením na celulózu, pektin a apod. Porozumění vlivů zpracování ovoce a zeleniny jako je solení, zmrazování, vaření apod. bylo velmi usnadněno mikroskopickými studiemi vzorků odebíraných v různých fázích těchto procesů. Pečivo Kombinace preparačních a pozorovacích technik byla významná při vyšetření komplexní mikrostruktury mnoha těchto produktů, např. chleba, sušenek apod. Tyto techniky umožňují sledovat změny součástí obzvláště škrobů a proteinů a následně vztahy mezi mikrostrukturou a fyzikálními a senzorickými vlastnostmi (např. textura) hotového výrobku. Jedním ze znaků změn při pečení je gelovatění škrobů, které lze pozorovat pomocí polarizační mikroskopie. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Jaké zvětšení je používané pro analýzu potravin? Která barvení se používají pro průkaz kolagenu? Které součásti potravin vykazují autofluorescenci? Co je to polarizační mikroskopie?

3.2.3

Elektronová mikroskopie

Pro analýzu struktur menší než 1 µm kvůli nedostatečné prostupnosti světla klasická mikroskopie nestačí. Je tedy nutno svolit záření s vyšší prostupností. Úspěšně se používá proudu elektronů. Elektronové mikroskopy můžeme zařadit mezi nejvšestrannější přístroje pro pohled do mikrosvěta, uplatňují se například v materiálovém inženýrství, chemii v biologických aplikacích a bez elektronové mikroskopie by nemohla vzniknout nanotechnologie. Uživatelům poskytují komplexní informaci o mikrostruktuře, chemickém složení a o mnoha dalších vlastnostech zkoumaného vzorku. V elektronových mikroskopech jsou na rozdíl od světelného mikroskopu optické čočky nahrazeny elektromagnetickými čočkami. Nejlepší a nejmodernější elektronové mikroskopy mohou vzorek zvětšit až jedenapůlmilionkrát. Dalším rozdílem je umístění pozorovaného vzorku ve vakuu, aby nedocházelo k interakcím elektronů s atmosférou, která ovlivňuje dráhu letících elektronů. Potraviny a jejich složky byly vyšetřovány elektronovým mikroskopem od dob, kdy byl dostupný první elektronový mikroskop. V současnosti jsou elektronové mikroskopy běžnou součástí moderních potravinových laboratoří, a pokud ne, mají k nim aspoň přístup. Využití elektronových mikroskopů v potravinářství je velice rozmanité. Transmisní elektronová mikroskopie (TEM) V případě, že chceme získat informaci o strukturách ve vzorku, používáme transmisní elektronové techniky. V transmisním elektronovém mikroskopu vzniká obraz tak, že urychlený svazek elektronů, produkovaný elektronovou tryskou, je urychlen elektrickým polem vysokého napětí mezi katodou a anodou, prochází kondenzorem a dopadá na preparát umístěný v nosníku. Elektrony odražené z preparátu procházejí zobrazovací soustavou magnetických čoček. Preparát je v mikroskopu umístěn na síťkách v držáku blízko objektivu, což je nejvýkonnější čočka mikroskopu a rozhoduje o kvalitě zobrazení předmětu. Obraz vyprodukovaný objektivovou čočkou se dále zvětšuje na požadovanou velikost pomocí projektivů a intermediálních čoček. Výsledné maximální zvětšení celého zobrazovacího 94

systému, které se rovná součinu zvětšení všech čoček, dosahuje hodnoty 1 000 000x. Pro zobrazení elektronů, které prošly preparátem a zobrazovacím systémem, je třeba převést informace, do oblasti viditelného světla, k tomu slouží fluorescenční stínítko. Praktickým výstupem z transmisního elektronového mikroskopu je trvalý záznam pozorovaného obrazu ve fotografické podobě – digitální registrace obrazu pomocí CCD kamer. Aplikace TEM v potravinách Mnoho různých potravinářských materiálů bylo a je vyšetřováno s použitím TEM. Hlavní cílem byla charakterizace ultrastruktury různých potravin a porozumění vztahu těchto informací ke změnám při zpracování a k texturálním a jiným fyzikálně – chemickým vlastnostem potravin. Metody jsou vhodné k demonstraci celulárních změn spojených se zpracováváním a vařením čerstvé tkáně a zahrnují specifické barvící postupy k monitorování chemických změn ve větším detailu a k charakterizaci komplexních, složených materiálů (např. cukrářských výrobků). Studium tekutých a polotekutých potravin, např. mléka, emulzí a ovocných nápojů se významně usnadnilo se zavedením technik s použitím nízkých teplot pro zpracování a přípravu těchto typů materiálů. Bylo tudíž možné identifikovat a charakterizovat jednotlivé přítomné komponenty, např. velikost a tvar tukových kapének, formu a stupeň agregace proteinů a vyšetření změn spojených s výsledkem zpracování (zahřátí, sekání, pH změny atd.), ingrediencemi (různé tuky, zdroje proteinu atd.) nebo recepturou. Skenovací elektronová mikroskopie (SEM) Druhým používaným typem je elektronový mikroskop skenovací s maximálním zvětšením 100 000x. Pro SEM vyžadují vzorky přípravu, jako je kryofixace, dehydratace, vkládání do pryskyřice nebo barvení těžkými kovy. K vytvoření obrazu není třeba elektromagnetických čoček. Tvorba obrazu i kontrast obrazu ovlivňují elektrické obvody. Paprsek elektronů vyzářený z termoemisní nebo autoemisní katody v komoře mikroskopu, řádkuje (rastruje či skenuje) malou plošku na povrchu vzorku. Důsledkem interakce primárního svazku s atomy preparátu jsou různé druhy elektronů, které přináší informaci o fyzikálních a chemických vlastnostech zkoumaného objektu. Tyto signály jsou zachyceny pomocí detektorů a následně použity k tvorbě obrazu. Na monitoru, který je nedílnou součástí mikroskopu, pak pozorujeme zvětšený obraz skenované oblasti, které jsou provedeny pomocí detektorů na datový obrazový signál. Díky obrazové paměti můžeme hledat vhodný detail na povrchu vzorku, ostřit, měnit intenzitu či rychlost primárního svazku a sledovat tak, vliv jednotlivých parametrů na kvalitu výsledného obrazu. Nejčastějšími faktory ovlivňujícími kvalitu výsledného obrazu je volba urychlovacího napětí, náklon vzorku, nabíjení vzorku, pracovní vzdálenost a kvalita pokovení. Pro výsledný záznam se používá nižší rychlost primárního svazku po řádkované oblasti a dochází k prokreslení obrazu a odstranění šumu. Konečným výstupem je nejčastěji snímek v digitální podobě, který se může dále zpracovávat. Problémem klasického SEM je, že vzorek musí být ve vakuu, vzorky nesmí obsahovat vodu a jejich povrchu musí být vodivý. Složitá přípravou vzorků může způsobit změny či artefakty ve zkoumaných vzorcích, proto se vyvíjely další techniky, které umožňují pozorovat vzorek v nativním, tj. aktuálním stavu – mikroskopy pracující s vysokým nebo nízkým vakuem, environmentální mikroskopy (ESEM) a Cryo – SEM. Environmentální rastrovací elektronová mikroskopie (ESEM) otevírá možnost pozorování vzorků v téměř normálním atmosférickém tlaku, aniž by bylo třeba vzorky mrazit nebo dehydratovat. Nevýhodou je často horší kontrast než v tradiční SEM. Obrázky ze skenovacího elektronového mikroskopu nejsou barevné, a pokud ano, jsou uměle dobarvené pomocí počítače. Mívají neuvěřitelnou kresbu a hloubku ostrosti. 95

Aplikace SEM Relativně jednoduchá příprava suchých materiálů vede k velkému použití SEM pro charakterizaci prášků, např. sprejově sušených součástí příchutí a cukrů, stejně jako suchých potravin, jako je instantní káva, čaj apod. Je získávána srovnávací informace o velikosti a tvaru částic, a při porušení také detaily o vnitřní mikrostruktuře, např. o formě a vztazích jednotlivých komponent, včetně krystalových inkluzí, vzduchových bublin apod. SEM získané obrazy často podávají informace, které mohou být vztaženy přímo k texturálním vlastnostem potravin a informace o zpracování stejně jako data pro senzorický panel. Vyšetření různých typů pečiva je založeno na zjišťování stavu škrobových zrn, jejich intaktnosti a spojení s proteiny. SEM v kombinaci s dalšími technikami lze využít k monitoringu změn, ke kterým dochází během zpracování na finální výrobek a tak vyhodnotit vliv podmínek pro zpracování, případně přidávání různých ingrediencí. Otázky k procvičení 1. Pro jaký typ struktur je vhodné použít elektronovou mikroskopii? 2. Pro který typ elektronové mikroskopie je vhodné použít techniku ultratenkých řezů? 3. Které SEM techniky minimalizují vznik artefaktů při zpracování potravin pro vyšetření pomocí elektronové mikroskopie? 4. Jaké podmínky jsou potřebné pro analýzu tekutých a polotekutých potravin pomocí SEM? 3.2.4

Další typy mikroskopických metod

Konfokální laserová skenovací mikroskopie (CLSM) Konfokální laserová skenovací mikroskopie je rozšířením klasických světelných mikroskopických metod. Výhodou je zejména její schopnost skenovat potravinu v různých hloubkách, redukovat světelný šum a získat tak vyšší rozlišení obrazu. Takto získaný obraz může být také převeden do 3D zobrazení. Příprava vzorků pro konfokální laserovou skenovací mikroskopii využívá barvení klasické, fluorescenční často cílené na konkrétní strukturu. Princip laserového rastrovacího konfokálního mikroskopu spočívá v osvětlování vzorku bodovým zdrojem světla, kterým je laserový paprsek fokusovaný na clonku, která je pak objektivem mikroskopu zobrazena na vzorek, do bodu o průměru rovnajícím se rozlišovací schopnosti objektivu. Tentýž objektiv pak sbírá světlo vzorkem odražené nebo rozptýlené, včetně emitovaného fluorescenčního záření. Obraz celé zaostřené roviny získáme jejím rastrováním bod po bodu. Při rastrování je také registrována intenzita světla počítačem spolu s informací o souřadnicích analyzovaného bodu. Díky prostorové filtraci záření dopadajícího na detektor neobsahuje obraz vytvořený počítačem neostré pozadí pocházející z mimofokálních oblastí vzorku. V tomto smyslu jsou konfokální obrazy vždy zaostřené a představují optické řezy vzorkem. Zpracování obrazu a prostorová rekonstrukce objektů je u konfokální mikroskopie usnadněna zejména tím, že optické řezy vznikají v digitální podobě a lze je proto dále upravovat všemi běžnými způsoby počítačového zpracování obrazů. Specialitou konfokální mikroskopie je možnost prostorové rekonstrukce mikroskopických objektů, opírající se o několik desítek až stovek optických řezů jedním objektem, postupně snímaných při plynule se měnící hloubce zaostření. Další, poměrně nová metoda konfokální mikroskopie spočívá v současném snímání fluorescenčních obrazů pomocí tří fotonásobičů se spektrálními filtry pro modrou, zelenou a červenou barvu. Rekombinací 96

dílčích obrazů v základních barvách získáme optický řez v reálných barvách emitované fluorescence. Mikroskopie atomárních sil (AFM) Obraz povrchu vzorku je snímán po jednotlivých řádcích sondou, jejíž vzdálenost od povrchu vzorku je řízena piezoelektrickým polohovacím zařízením. Vlastní sonda je tvořena miniaturním hrotem na konci pružného nosníku. Při přibližování hrotu k povrchu vzorku na dostatečně malou vzdálenost působí mezi atomy hrotu a povrchu vzorku přitažlivé síly krátkého dosahu (van der Waalsovy síly) a delšího dosahu (magnetické a elektrostatické síly), při dalším přiblížení pak i odpudivé síly velmi krátkého dosahu. Dále mohou působit také síly adhezivní, vazebné, třecí, deformační a kapilární. Nosník s hrotem tak připomíná miniaturní gramofonovou přenosku sledující záznam na gramofonové desce a nosník svým ohybem poskytuje informace o velikosti interakce se skenovaným povrchem. Podle typu interakce hrotu sondy se vzorkem může mikroskopie atomárních sil snímat povrch vzorku v kontaktním, nekontaktním režimu nebo v poklepovém režimu. Rentgenová mikroskopie Mikroskop pracuje na podobném principu jako rentgenová počítačová tomografie, je to kontrastní zobrazovací technologie využívající změnu absorpce záření při průchodu vzorkem. Prošlá část záření se zobrazuje na plochu vhodného detektoru. Současné kvalitní mikroskopy jsou schopné vytvářet 3D obrazy. Výhodou je velmi malé rozlišení, vzorky se nemusí upravovat a je možnost kvantitativního měření. Infračervená mikroskopie (IRM) Princip infračervené mikroskopie je založen na základech infračervené spektroskopie, tato technika měří absorpci infračerveného záření o různé vlnové délce analyzovaným materiálem. Infračerveným zářením je elektromagnetické záření v různém rozsahu. Celá oblast bývá rozdělena na blízkou, střední a vzdálenou infračervenou oblast, přičemž nejpoužívanější je střední oblast. Technika je určena především pro identifikaci a strukturní charakterizaci organických sloučenin a anorganických látek. Analytickým výstupem je infračervené spektrum, které je grafickým zobrazením funkční závislosti energie, většinou vyjádřené v procentech transmitance (T) nebo jednotkách absorbance (A) na vlnové délce dopadajícího záření. Pro praktické využití jsou přístroje spojené s Fourierovou transformací (FT – IR). Infračervená mikroskopie se používá všude tam, kde nás zajímají prostorově rozlišené vlastnosti a efekty, sledování ohraničených změn, vrstevnaté struktury vzorku, rozlišení materiálů v obtížně rozdělitelných směsích. Akustická mikroskopie Akustický mikroskop vysílá na vzorek řádkovacím způsobem ultrazvukový signál, odezvu převádí na elektrický signál a na monitoru prezentuje rekonstruovaný obraz. K výhodám akustické mikroskopie patří její potenciál pro sub – povrchové zobrazování v opticky neprůhledných materiálech. Nevyžaduje barvení vzorků a kontrast obrazu je řízen mechanickými vlastnostmi. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Jaký je rozdíl mezi světelným mikroskopem a mikroskopem konfokálním laserovým? Jaké atomární a molekulární síly jsou využívány u mikroskopie atomárních sil? Jaký je princip rentgenové mikroskopie? Pro které potraviny je vhodná akustická mikroskopie? 97

3.3 OBRAZOVÁ ANALÝZA S rozvojem mikroskopie potravin došlo také na její využití ke kvantitativnímu hodnocení. Kvantitativní mikroskopické hodnocení potravin je založeno zejména na zjištění počtu, případně velikosti a tvarových charakteristik stanovovaných součástí dané potraviny. Tyto údaje jsou pak hodnoceny vzhledem k ploše řezu vzorku. Kvantitativní vyšetření může být na základě histometrie orientační nebo přesné. Při orientačním vyšetření se k vyjádření počtu výskytu sledované součásti například slovní hodnocení (převládající, v značném množství, střední množství, mírně, nepatrně, ojediněle) nebo se mohou použít grafické symboly (+, ++, +++) apod. V případě přesného vyjádření výsledků se vychází z údajů o počtu částic a změřeních ploch objektů a řezů. Výsledek se pak vyjadřuje jako počet objektů na 1 řez nebo na plochu řezu. Dále jako obsah jednoho typu tkáně v procentech (vypočítá se z poměru plochy objektu a plochy řezu), anebo jako vzájemný poměr jednotlivých objektů v procentech. Kvantitativní analýzu umožňují také metody založené na statistických výpočtech označované souhrnně jako stereologie. Stereologie je metoda využívaná v mnoha vědních odvětvích. Stereologie vychází z geometrie, která poznatky aplikuje na analýzu vzorků různého původu, velikosti a vnitřní struktury. Věnuje se statistickému odvozování geometrických vlastností hodnocených objektů a struktur pomocí aplikace testovacích sond na orientované řezy vzorků. Další metoda, vhodná ke kvantitativnímu hodnocení potravin, je analýza obrazu. Jedná se o metodu pomáhající kvantitativně popsat a specifikovat obrazové informace, získané makroskopickým či mikroskopickým snímáním. Postup pro obrazovou analýzu se skládá z vytvoření fotografií a jejich následnou analýzu pomocí programu. Ke snímání mikroskopických preparátů lze použít sestavu tvořenou světelným mikroskopem a digitálním fotoaparátem. Vlastní analýza zahrnuje vytvoření šablony (z obrazových parametrů se vybírá obvykle barva a jas) pro identifikaci vybraných součástí a následné měření jejich plochy a měření plochy řezu. Výsledkem jsou numerická data získaná z obrazu, tím je umožněno velmi detailní srovnávání různých vzorků, přesné zpracování získaných informací a různé způsoby vyjádření získaných výsledků. Zjištěné údaje lze vyhodnotit pomocí statistických metod. Velkou výhodou je také možnost porovnávat objekty aktuálně snímané s objekty již dříve uloženými. Zapojení obrazové analýzy do výrobního procesu umožňuje on-line měření, které je velmi užitečné v procesu kontroly při výrobě potravin. Hlavní výhodou je možnost získání výsledku bez přímého kontaktu se vzorkem. Tím se zcela minimalizuje riziko kontaminace. Analýza obrazu založená na výpočetní technice, umožňuje získat objektivní výsledky, protože se při statistickém zpracování používá velké množství obrazů, tzn., že se lze vyhnout jednomu z největších úskalí mikroskopie, kdy se pro demonstraci výsledků vyberou a publikují jen ty nejlepší snímky jako „zástupce“ vzorků. Proto odborná literatura považuje výsledky získané pomocí obrazové analýzy při vyšetření masa a masných výrobků za objektivní, přesné a srovnatelné s údaji zjištěnými chemickými metodami. Otázky k procvičení 1. 2. 3. 4.

Jak byste postupovali při orientačním kvantitativním vyšetření? Co je to stereologie? Pomocí jaké metody lze kvantifikovat obrazové informace z mikrosnímků? Jaké jsou základní kroky analýzy obrazu? 98

4 LITERATURA AGUILERA, J. M. Why food microstructure? Journal of Food Engineering. 2005. Vol. 67, No. 1 – 2, p. 3 – 11. AGUILERA, J. M., STANLEY, D. W. Microstructural principles of food processing and engineering. New York: Elsevier Science Publishers Ltd., 1990. 343 p. AGUILERA, J. M., STANLEY, D. W. Microstructural principles of food processing and engineering. 2nd ed. Aspen Publishers, 1999. 432 p. AKINBODE, A., ADEDEJI, L. L., Ngadi M. O. Microstructural evaluation of deepfat fried chicken nugget batter coating using confocal laser scanning microscopy. Journal of Food Engineering. 2011. Vol. 102, No. 1, p. 49 – 57. BELÁK, M., MARETTA, M., ZIBRÍN, M., CIGÁNKOVÁ, V., HORÁKOVÁ, A. Veterinárna histológia. 1. Vyd. Vydavateĺstvo Príroda, Bratislava, 1990, 498 s. BENEŠOVÁ, L., HRUDKOVÁ, A., KOBROVÁ, M., KOPÁČOVÁ, O., KVASNIČKOVÁ, A., POHLOVÁ, M., VLKOVÁ, A. Potravinářství 5. 1. vyd. Praha: ÚZPI – Ústav zemědělských a potravinářských informací, 1999, 135 s. BÖHM, R., PLEVA, V. Mikroskopie masa a surovin živočišného původu. SNTL, Praha, 1962. 220 s. BROSNAN, T., SUN, D. W. Improving quality inspection of food products by computer vision – a review. Journal of Food Engineering, 2004. Vol. 61, No. 1, p. 3–16. BŘEZINA, P., JELÍNEK, J. Chemie a technologie mléka: I. část. Praha: VŠCHT, 1990. 325 s. DOSTÁL, R. Vegetabilní potraviny. 1. vyd. Vysoká škola zvěrolékařská – tiskem Rolnické tiskárny v Brně, 1929, 256 s. FLINT, O. Food microscopy: a manual of practical methods, using optical microscopy. Oxford: Bios Scientific Publishers Limited, 1994. 125 p. GAONKAR, A. G.; MCPHERSON, A. Ingredient interactions: effects on food quality (second ed.). CRC Press, 2005, 554 p. HOHMANN, Berthold. Mikroskopische Untersuchung pflanzlicher Lebensmittel und Futtemittel: Der Gassner. Hamburg: B.Behr´s Verlag GmbH & Co. KG, 2007. ISBN 987389947-256-1. HOLGATE, J. H., WEBB, J. Microscopy/light microscopy and histochemical methods. In Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition, (second ed.). Elsevier science, 2003, p. 3917 – 3922. INGR, I. Technologie masa. vyd. 1. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 1996, 273 s. JELÍNEK, K. Morfologie jatečných zvířat. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2001, 280 s. JUNQUERIRA, L. C., CARNEIRO, J., KELLY, R. O. Základy histologie. 7. Vyd. Jinočany: Nakladatelství a vydavatelství H&H, 1999, 502s. KADLEC, P. Technologie potravin I. 1. vyd. Praha: VŠCHT, 2002, 300 s. KADLEC, P. Technologie potravin II. 1. vyd. Praha: VŠCHT, 2002, 236 s. KADLEC, P, MELZOCH, K., VOLDŘICH, M. Co byste měli vědět o výrobě potravin? 1. vyd. Ostrava: Key Publishing, 2009, 536 s.

99

KARLÍK, M. Úvod do transmisní elektronové mikroskopie. 1. vyd. Praha: Česká technika nakladatelství ČVUT, 2011, 322 s. KRKOŠKOVÁ, B. Potraviny súčasnosti. 1. vyd. Bratislava: ALFA, Vydavateľstvo technickej a ekonomickej literatúry, 1989, 192 s. KRKOŠKOVÁ, B. Textúra potravín. 1. vyd. Bratislava: vydavatelství Alfa společně s SNTL, 1986, 200 s. KUČEROVÁ, J. Technologie cereálií. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2004, 141 s. LOPEZ, CH. Focus on the supramolecular structure of milk fat in dairy products. Reproduction Nutrition Development. 2005, Vol. 45, No. 4, p. 497 – 511. NAŘÍZENÍ. Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 178/2002 ze dne 28. ledna 2002, kterým se stanoví obecné zásady a požadavky potravinového práva, zřizuje se Evropský úřad pro bezpečnost potravin a stanoví postupy týkající se bezpečnosti potravin, Úřední věstník L 31, 1/2/2002, s. 463 – 486. NEBESÁŘOVÁ, J. Elektronová mikroskopie pro biology [online]. 2001 [cit. 2013 – 05 – 17]. Dostupné z: http://www.paru.cas.cz/lem/book/index.html PLÁŠEK, J. Nové metody optické mikroskopie. New methods in the optical microscopy. Pokroky matematiky, fyziky a astronomie, 1996. vol. 41, no. 1, p. 1 – 24. POSPIECH, M., TREMLOVÁ, B., RENČOVÁ, E., RANDULOVÁ, Z. Immunohistochemical detection of soya protein – optimisation and verification of the method. Czech Journal of Food Sciences, 2009, Vol. 27, No. 1, p. 11 – 19. POSPIECH, M., TREMLOVÁ, B., ŘEZÁČOVÁ LUKÁŠOVÁ, Z., RANDULOVÁ, Z. Mikroskopie masných výrobků. Maso, 2010, speciální, s. 11 – 12. PRUGAR, J. Kvalita rostlinných produktů na prahu 3. tisíciletí. 1. vyd. Praha: Výzkumný ústav pivovarský a sladařský, 2008, 327 s. PŘÍHODA, J. Cereální chemie a technologie I: cereální chemie, mlýnská technologie, technologie výroby těstovin. 1. vyd. Praha: VŠCHT, 2003, 202 s. ŠEDIVÝ, V. Spotřební normy pro masné výrobky. 3. vyd. Tábor: OSSIS – Ing. Václav Šedivý, 1998. 320 s. TAMIME, A. Structure of dairy products. Ames, Iowa: Blackwell Pub., 2007, 288 p. TREMLOVÁ, B., POSPIECH, M., ŘEZÁČOVÁ LUKÁŠKOVÁ, Z., RANDULOVÁ, Z., BARTL, P. Mikroskopické metody v analýze potravin. Maso, 2011. roč. 22, č. 1, s. 26 – 28. TREMLOVÁ, B., POSPIECH, M., ŘEZÁČOVÁ LUKÁŠKOVÁ, Z., RANDULOVÁ, Z., BARTL, P. Využití mikroskopických metod při vyšetření struktury a skladby masných výrobků. Maso. 2003, roč. 12, č. 1, s. 28 – 30. TSIMIDOU, M., BOSKOU, D. Adulteration of foods – Detection. Oxford: Academic Press, 2003, p. 47 – 55. VALÍČEK, P. Pochutiny a koření. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2007, s. 28 – 34. VŮJTEK, M., KUBÍNEK, R., MAŠLÁŇ, M. Nanoskopie. 1. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého, 2012, 122 s. WABEL, Ch.T. Influence of lecithin on structure and stability of parenteral fat emulsions. vl. nákl., 1998. 188p.

100

Autoři:

MVDr. Matej Pospiech Ph.D. Doc. MVDr. Bohuslava Tremlová Ph.D. Mgr. Michaela Petrášová Mgr. Zdeňka Javůrková, Ph.D.

Název:

Skladba a struktura potravin

Ústav:

Ústav hygieny a technologie vegetabilních potravin

Počet stran:

100

Vydání:

1.

Povoleno:

Rektorátem VFU Brno

Podpořeno:

Projektem OP VK reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.0287

Vydavatel:

Veterinární a farmaceutická univerzita Brno

ISBN 978-80-7305-695-7

SKLADBA A STRUKTURA POTRAVIN

Recommend Documents