Zinek (latinský název zincum) je chemický prvek patřící mezi přechodné kovy. Jeho chemická značka je Zn, atomové číslo 30 a vyskytuje se nejčastěji v oxidačním stupni +2. V zemské kůře je zinek poměrně bohatě zastoupen. Jeho průměrný obsah činí asi 100 mg/kg. I v mořské vodě je jeho koncentrace značně vysoká, a to 0,01 mg/l. Hlavním minerálem a rudou pro průmyslovou výrobu zinku je sfalerit ZnS nebo wurtzit obsahující sirník železa a zinku [(Zn, Fe) S].
Z biologického hlediska je zinek znám jako nepostradatelný stopový prvek od roku 1934. Zinek patří mezi prvky, které mají významný vliv na správný vývoj všech živých organismů rostlinných i živočišných. Zinek je esenciální minerální látkou, která se nachází téměř v každé buňce v tělech všech organismů. Účastní se syntézy DNA a tvorby nových tkání a zajišťuje růst a vývoj v dětství (Sandstead, 1994; kol., 2001).
Zinek podporuje rovněž imunitní systém a existuje značný zájem o bližší poznání možností jeho využití při hojení poranění a proti infekcím (www.eufic.org/article/cs/nutrition/vitamins-minerals-phytonutrients/artid/vyznam-zinku-ve-vyzive/). Je to díky jeho centrální roli v imunitním systému, čímž ovlivňuje řadu reakcí buněčné a humorální imunity. Má účinek protizánětlivý a je důležitý pro zrak a zdraví oka.
V těle dospělého člověka se nachází 1,4–3,0 g zinku. Vysoké koncentrace Zn jsou v kůži, vlasech, nehtech, očních tkáních, játrech, ledvinách, slezině a mužských pohlavních orgánech. V krvi je 6–7 mg/l zinku, z toho 75–88 % v erytrocytech (zejména v enzymu karbonátanhydrase) a 12–22 % v plazmě (v plazmě je asi 1 mg/l zinku) (Caballero et al., 2005; Samman, 2007). Lidské tělo nemá žádnou zásobu zinku.
Je známo více než 300 metaloenzymů obsahujících zinek, účastnících se v syntéze a degradaci sacharidů, lipidů, proteinů, nukleových kyselin i jiných mikroživin. Zinek stabilizuje molekulární strukturu buněčných komponent a cytoplazmatická membrána tímto způsobem přispívá k udržování buněčné a orgánové integrity.
Obsah zinku v potravinách je závislý na jejich obsahu bílkovin. U potravin živočišného původu mají masa obsahující hodně tuku malý obsah zinku, tmavá masa mají vyšší obsah zinku než masa bílá a rybí. Obilniny a výrobky z obilí jsou bohaté na zinek a představují celosvětově hlavní zdroj zinku ve výživě. Protože zinek, další stopové prvky a vitaminy jsou uloženy těsně pod slupkou obilného zrna, znamená to, že bílá mouka je o všechny tyto složky ochuzena a větší obsah těchto nezbytných složek výživy je v celozrnném pečivu. Obecnou nevýhodou však je vysoký obsah vlákniny a fytátů v celozrnných potravinách, které významně snižují vstřebání všech těchto důležitých složek z celozrnných výrobků. Přívod zinku je zčásti hrazen mimo potravinové zdroje a dostává se do potravin při jejich přípravě, při použití galvanizovaného nádobí a z vodního potrubí.
Doporučená denní dávka (RDA = Recommended Dietary Allowance, synonymum RDI = Reference Daily Intake) se pohybuje v různých zemích od 12 do 15 mg pro dospělého člověka dle Vyhlášky Ministerstva zdravotnictví č. 450/2004 Sb., o označování výživové hodnoty potravin (2004). U závažně nemocných se předpokládá dávka o 2–4 mg vyšší za den a u těžce zraněných, hojících se pacientů a pacientů v kritickém stavu je pokládána za přiměřenou dávka do 30 mg za den (http://www.mexars.com/cs/zinek.php). V České republice se uvádí denní potřeba zinku u dětí 5 mg, pro děti nad 8 let až 10 mg, pro ženy 12 mg a pro muže a těhotné ženy 15 mg. U kojících žen činí denní potřeba přibližně 12 mg. Předávkování zinku běžnou stravou není možné, v případech podávání doplňků výživy obohacených zinkem ve vysokých dávkách je narušen metabolismus a využití mědi. Trvá-li tento stav dlouhodobě, mohou se projevit příznaky anémie (www.galenus.cz).
Projevy deficitu jsou zpomalení růstu, zpožděná osifikace kostí, zpožděné dospívání a sexuální vývoj (nedostatečný vývin mužských pohlavních orgánů), změny kůže – kožní léze, průjmy, vypadávání vlasů a lámání nehtů a nechutenství. Mírný deficit zinku způsobuje zvýšenou náchylnost na infekce poškozením imunitního systému a změny chování.
Zdroje bohaté na zinek jsou červené maso, obiloviny, luštěniny a semena obecně – obsahují 25–30 mg/kg. Střední obsah zinku mají mouky, loupaná rýže, kuřecí a vepřové maso – obsahují 10–25 mg/kg. Nízký obsah zinku mají ryby, kořenová zelenina, brambory, listová zelenina a ovoce – obsahují méně než 10 mg/kg zinku. Tuky, oleje, cukr a alkohol zinek téměř neobsahují. Řada dietních faktorů může ovlivnit (zvýšit nebo snížit) vstřebávání zinku. Aminokyseliny a hydroxykyseliny usnadňují vstřebávání. Vstřebávání zinku může nejvíce snížit kyselina fytová a nadměrný příjem fosfátů. Vstřebávání zinku z potravy obsahující fytáty zvyšují živočišné bílkoviny. Nadměrný příjem fosfátů a bílkovin však zvyšuje potřebu zinku. Zinek z luštěnin se vstřebává stejně dobře jako z masa, přestože obsahují fytáty. Rozkladem kyseliny fytové fytasou a kynutím těsta se negativní vliv fytátů eliminuje až z 80 %. Také máčení semen a nakličování výrazně snižuje obsah kyseliny fytové. Obsah zinku ve vybraných potravinách je uveden v tabulce 18.
Tabulka 18 Obsah zinku ve vybraných potravinách (http://www.teujfel.blog.cz/1006/zinek-v-potravinach – upraveno)
|
Potraviny |
Obsah zinku (mg/100g) |
|
Ústřice čerstvé |
45,00–75,00 |
|
Mlži, škeble |
21,00 |
|
Pšeničné klíčky a otruby |
13,00–16,00 |
|
Para ořechy |
7,00 |
|
Maso červené |
4,80–8,50 |
|
Parmezán |
4,00 |
|
Hrách sušený |
3,50 |
|
Lískové ořechy |
3,50 |
|
Vaječný žloutek |
3,50 |
|
Sardinky |
3,50 |
|
Arašídy |
3,00 |
|
Maso kuřat |
2,85 |
|
Vlašské ořechy |
2,25 |
|
Pšeničný chléb |
1,65 |
|
Cizrna |
1,40 |
|
Garnáty |
1,15 |
|
Vejce celé |
1,10 |
|
Mléko |
0,75 |
Většina obyvatel Evropy získává potřebné množství zinku z pestré a vyvážené stravy a potřeba suplementace se proto vyskytuje jen velmi zřídka. Náhodný příjem zinku v množství 200 mg je vysoce toxický, působí silné potíže a zvracení, prodloužený příjem takového množství může rušit absorpci mědi a železa, neboť cesta přechodu těchto tří prvků ze střeva do krevního řečiště je společná, a proto přebytek jednoho brání absorpci dalších. Horní limit pro příjem zinku je stanoven pro dospělé osoby na 45 mg/den a pro děti 23–28 mg/den.
Příjem zinku v potravě naší populace velmi pravděpodobně odpovídá požadavkům organismu v rozsahu jeho základní i fyziologicky zvýšené potřeby. Pestrá smíšená strava je proto dostatečným zdrojem zinku bez potřeby jeho trvalé suplementace přírodními produkty nebo multikomponentními přípravky (Dastych, 2004).
Vstřebávání zinku je regulováno polypeptidovým přenašečem. Normálně se vstřebá okolo 30 % přijatého zinku. Při nedostatku zinku se vstřebání zvyšuje, při nadbytku snižuje. Vstřebání je také ovlivněno složením stravy. Aminokyseliny a bílkoviny zvyšují vstřebání, vláknina a kyselina fytová ho snižují. Dlouhodobý příjem kyseliny fytové vede k deficitu zinku. Potřeba zinku v potravě se výrazně zvyšuje při zvýšeném příjmu bílkovin a fosfátů (Bowman et Russell, 2006; Murray et al., 1998; Norman et al., 1987; FAO, 2004).
Materiál a metodika
Hodnocení sestav pokrmů bylo provedeno v jídelně Vysoké vojenské školy pozemního vojska ve Vyškově. Bylo odebráno 13 druhů sestav pokrmů po 2 porcích od každé sestavy. Chemická analýza živin a minerálních látek byla provedena částečně v laboratořích Vysoké vojenské školy pozemního vojska ve Vyškově (stanovení tuků), hlavní rozbor byl proveden v Ústředním vojenském zdravotním ústavu v Českých Budějovicích. Chemickou analýzou byly stanoveny následující látky: celkový obsah sacharidů, tuků, bílkovin a minerálních látek. Z minerálních látek byly stanoveny: sodík, draslík, vápník, mangan, měď, zinek, nikl, olovo a kadmium.
Teoretický výpočet byl proveden za pomoci programu NUTREV – Nutrition economics evaluation vytvořeného v Ústavu pro zkoumání potravin 101 ve Vyškově pod názvem Project 66 480 (zkráceně P 66 480). Projektem 66 480 byly stanoveny tyto indikátory: energetická hodnota, obsah živočišných bílkovin, rostlinných bílkovin, celkový obsah bílkovin, kyseliny linolová, sacharidy, vápník, fosfor, železo a vitaminy A, B1, B2, PP (niacin) a vitamin C (Juříková, 2002).
Výsledky zjištěné chemickou analýzou většinou korespondují s výsledky vypočtenými teoreticky. Pro obsah zinku, jak je uvedeno dále, to však neplatí. Je to způsobeno proměnlivým obsahem zinku v životním prostředí a tedy různým obsahem zinku v potravinách pocházejících z různých zemědělských oblastí.
V této práci je věnována pozornost z uvedených makronutrientů a mikronutrientů pouze zinku. Obsah zinku byl stanoven v sušině odebraných sestav pokrmů pomocí atomové absorpční spektrometrie. Principem atomové absorpční spektrometrie je interakce mezi volnými atomy stanovovaného prvku v plynném stavu a kvantem záření takové energie, která je potřebná pro přechod atomů do excitovaného stavu. Sleduje se absoprce analytické čáry z příslušného atomového spektra. Většina atomů je při běžných experimentálních podmínkách v základním elektronovém stavu, takže jsou nejsilněji absorbované tzv. rezonanční čáry spektra odpovídající přechodu valenního elektronu ze základní hladiny do excitovaného stavu.
Stanovení sušiny
Hmotnost jednotlivých porcí pokrmů byla stanovena pomocí analytických vah stanovujících vlhkost za použití zdroje infračerveného záření. S použitím těchto analytických vah se zjišťuje kromě hmotnosti vzorku také obsah vlhkosti ve vzorku v % hm. při teplotě 103 °C. Sestavy pokrmů byly převedeny na sušinu v chemické laboratoři Vysoké vojenské školy pozemního vojska ve Vyškově.
Od každé sestavy pokrmů byly odebrány čtyři vzorky a výsledek chemické analýzy byl pak stanoven jako aritmetický průměr všech čtyř výsledků. Nejprve byly sestavy pokrmů rozděleny pro stanovení hmotnosti jednotlivých pokrmů tvořících sestavu. Pak následovalo jejich rozmixování, vysušení do konstantní hmotnosti a opětovné určení hmotnosti sloužící pro výpočet obsahu sušiny. Pro získání sušiny potřebné k dalším chemickým analýzám byla použita sušicí skříň typu 116 – 0200 s rozsahem teplot 60 – 220 °C a s nastavitelností v rozsahu 20 °C. Výrobce VEB ML W, Berlin, DDR.
Stanovení obsahu zinku v sušině
Zinek byl v sušině sestav pokrmů stanoven atomovou absorpční spekrometrií. Pro stanovení jednotlivých prvků byly získané sušiny nejprve zmineralizovány v mineralizátoru a potom v nich byla stanovena jejich koncentrace.. K mineralizaci sušiny byl použit mineralizátor „dry mode mineralizer“ APION firmy TESSEK A/S, Risskov, Denmark. Pro analytické stanovení zinku byl použit atomový absorpční spektrofotometr AAS 31 10 od firmy PERKIN ELMER, Norwalk, Connecticut, USA.
Atomová absorpční spektrometrie (AAS) je optická metoda založená na měření absorpce elektromagnetického záření v rozmezí vlnových délek mezi 190 – 850 nm volnými atomy. Je vhodná pro kvantitativní elementární analýzu asi 60 prvků, převážně kovových. Je vhodná pro vzorky ve formě zředěných roztoků, vodných i nevodných, ojediněle i pro plyny. Vyniká velkou citlivostí a je pro daný prvek specifická. Umožňuje tedy stanovení prvku i v přítomnosti velkého přebytku doprovodných látek bez předchozích složitějších separací a úprav. Tato okolnost podstatně zkracuje dobu analýzy (Holzbecher et al., 1987). Tato metoda je vhodná pro stanovení kovů v malých koncentracích (řádově 10-6 mol/l), méně vhodná pro stanovení některých nekovů. Vzorek musí být ve formě vodného roztoku. Výhodou atomové absorpční spektrometrie je její specifičnost, umožňující provést stanovení bez předchozího dělení vzorku (Vondrák et Vulterin, 1985). Některé kovy jako je kadmium, rtuť a zinek je možno stanovit i při koncentracích 10-9 g/ml (Majer et al., 1989).
Přístroj používaný pro popsanou metodu se jmenuje atomový absorpční spektrometr. Skládá se ze zdroje záření, zařízení k modulaci toku záření, absorpčního prostoru, rozkladného zařízení, detektoru, měřicího, popř. registračního zařízení a z pomocného zařízení pro uvádění kapalného vzorku do přístroje. Zdrojem záření je výbojka s dutou katodou, naplněná neonem nebo argonem o nízkém tlaku. Dutá katoda je zhotovena ze slitiny, jež obsahuje stejný kov, který se má stanovovat. Po připojení výbojky ke zdroji stejnosměrného nebo pulsujícího napětí asi 300 V vzniká v duté katodě doutnavý výboj, který je zdrojem záření vlnových délek emisních spekter kovů, z nichž je katoda zhotovena. V absorpčním prostoru je umístěn hořák s plamenem o vhodné teplotě. Do plamene se vstřikuje aerosol vzorku vytvořený v pomocném zařízení. V plameni se uvolní ze vzorku volné atomy stanovovaného prvku, pokud možno tak, aniž by došlo k jejich excitaci. Přesto však atomy se pak stávají samy zdrojem záření, jehož vlnové délky jsou shodné s vlnovými délkami záření zdroje. Aby bylo možno uvedené dva podíly záření od sebe odlišit, je záření zdroje modulováno, takže má pulsující charakter. Modulované záření se mění v detektoru ve střídavý proud, nemodulované záření v proud stejnosměrný. Střídavou a stejnosměrnou složku proudu lze pak od sebe snadno odlišit. Volné atomy stanovovaného prvku absorbují záření vlnových délek, které poskytuje zdroj, a to úměrně ke své koncentraci. Jako rozkladné zařízení se užívá mřížka, která izoluje ze záření poskytovaného zdrojem takovou vlnovou délku, která je vhodná pro analytické využití. Zářivá energie se mění v elektrickou v detektoru, nejčastěji fotoelektrickém násobiči a zeslabení způsobené absorpcí se měří, popř. registruje nebo dále zpracovává způsobem, který závisí na typu přístroje (Vondrák et Vulterin, 1985).
Kompletní atomový absorpční spektrometr (někdy nazývaný spektrofotometr) se skládá ze čtyř základních stavebních prvků: zdroje rezonančních čar prvku, který se stanovuje, absorpčního prostředí s volnými atomy, monochromátoru k izolaci rezonančního záření a indikačního systému, složeného z detektoru záření, elektronických obvodů a měřidla k odečítání absorbance, popř. transmitance (Čůta et al, 1986).
Jevem komplikujícím stanovení pomocí atomové absorpční spektrometrie je tzv. matricový efekt způsobený vznikem těžce prchavých sloučenin ve vzorku, které jsou v plameni nedokonale atomizovány. Potlačení matricového efektu je možné přídavkem nadbytku interferující složky k stanovovanému vzorku i k roztokům standardů. Vede to však ke snížení citlivosti stanovení. Dalšími možnostmi potlačení matricového efektu je přídavkem vhodných vytěsňovacích činidel, která tvoří s interferující složkou stabilnější sloučeniny než stanovovaný prvek (např. lanthanité soli) nebo odstraněním rušivých složek ze vzorku např. selektivní extrakcí (Pánek et Dombek, 1994).
Metoda atomové absorpční analýzy se používá především tam, kde se sériově stanovují kovové mikroelementy. Velmi významné je uplatnění této metody při rozborech biologického materiálu, ve zdravotnictví (např. při určování obsahu kovů v krvi a moči), biologii a zemědělství při analýze kapalných vzorků. Výhodou je především přímé stanovení bez separace. Velký význam má atomová absorpční spektrometrie v toxikologii a při kontrole znečištění životního prostředí kovy jako jsou olovo, rtuť, kadmium, arzén, nikl, chróm, selen a další.
Stanovení obsahu zinku v sušině odebraných sestav pokrmů bylo provedeno v Ústředním vojenském zdravotním ústavu v Českých Budějovicích – jednalo se o pobočku Ústředního vojenského zdravotního ústavu v Praze. Stanovení bylo provedeno na zakázku.
Výsledky a diskuse
Obsah stopového prvku zinku zjištěný chemickou analýzou i teoretickým výpočtem za pomoci programu P 66 480 je uveden v tabulce 19.
Tabulka 19 Obsah zinku ve zkoumaných sestavách pokrmů zjištěný chemickou analýzou a teoretickým výpočtem
|
Název sestavy pokrmů |
Obsah zinku [mg] |
|
|
chemická analýza |
teoretický výpočet |
|
|
Vepřová pečeně, knedlík, zelí |
32,0 |
3,0 |
|
Hovězí maso vařené, vařené brambory, míchaná zelenina |
74,9 |
4,6 |
|
Karbanátky, bramborová kaše, okurka |
4,5 |
2,2 |
|
Smažený vepřový řízek, bramborový salát, rajče |
3,6 |
2,8 |
|
Sekaná, vařené brambory, zelí |
31,8 |
5,3 |
|
Hovězí guláš, těstoviny (vřetýnka), švestkový kompot |
3,4 |
4,7 |
|
Pečené kuře, rýže, okurkový salát |
33,3 |
2,3 |
|
Smažený sýr, bramborové hranolky, tatarská omáčka |
6,3 |
0,4 |
|
Smažený květák, bramborové hranolky, tatarská omáčka |
1,7 |
1,0 |
|
Sójové maso s rýží a pikantní omáčkou |
17,9 |
5,2 |
|
Palačinky s jahodovým džemem |
2,4 |
1,4 |
|
Kynuté švestkové knedlíky sypané mákem a cukrem |
13,9 |
0,4 |
|
Dukátové buchtičky s vanilkovým krémem |
14,3 |
1,9 |
Na základě teorie, že polední jídlo by mělo obsahovat 50 % doporučené denní dávky všech makronutrientů i mikronutrientů, by optimální dávka zinku pro dospělou osobu na oběd činila 6–7,5 mg. Toto doporučení splňovala pouze sestava pokrmů: smažený sýr, bramborové hranolky a tatarská omáčka. . Běžná strava však pokrývá přibližně 60 – 80 % denní potřeby zinku, což by přepočítáno na porci oběda znamenalo, že tento by měl zajišťovat asi 3,6 – 6 mg zinku. Vzhledem k tomu, že maximální přípustné množství zinku v denní dávce je stanoveno na 25 mg (http://galenus.cz/mineraly-zinek.php), jak je z výše uvedené tabulky vidět, některé pokrmy tuto dávku přesahují několikanásobně (např. sestava pokrmů hovězí maso vařené, vařené brambory, míchaná zelenina). Toto zjištění poukazuje zřejmě na pěstování zeleniny v nevhodných ekologických podmínkách. Právě z důvodu, že vnější faktory působící na pěstování rostlin použitých při přípravě pokrmů se co do přívodu zinku do hotových pokrmů velmi výrazně liší, je srovnání s výsledky jiných analýz problematické. Např. Tiedemann-Andersen se spolupracovníky (2011) zjistili při rozboru pokrmů připravovaných v domácích podmínkách v Ugandě velmi nízký obsah zinku: průměrně 14 mg/kg hovězího masa a 16 mg/kg kozího masa. Sweitzer se spolupracovníky (2009) prováděl rozbor jídel ze školních jídelen a domácností v Kalifornii, Georgii, Pensylvanii, Tennesee a Texasu – zjištěný obsah zinku byl průměrně 2,78 mg na 1 porci oběda. Rogers se svými spolupracovníky (2007) porovnával v Anglii obsah nutrientů v pokrmech připravených ve školních jídelnách s obsahem nutrientů v balených pokrmech. V obou případech zjistil nízké hodnoty obsahu zinku: obědy ve školních jídelnách obsahovaly průměrně 1,53 mg zinku, balené obědy zakoupené v obchodní síti obsahovaly 1,32 mg zinku na porci.
Podle chemické analýzy byl nejvyšší obsah zinku stanoven v sestavě pokrmů: pečené kuře, rýže, okurkový salát, zatímco nejmenší obsah zinku byl stanoven v sestavě pokrmů: smažený květák, bramborové hranolky a tatarská omáčka.
Shrnutí
V předložené práci byl stanovován obsah zinku ve 13-ti hlavních sestavách pokrmů. Podle výsledků chemické analýzy byl největší obsah zinku zjištěn v sestavě pokrmů: pečené kuře, rýže, okurkový salát (32 mg), zatímco nejmenší obsah zinku obsahovala sestava pokrmů: smažený květák, bramborové hranolky a tatarská omáčka (1,7 mg). Výsledky získané chemickou analýzou odebraných pokrmů a výsledky získané teoretickým výpočtem dle programu P 66 480 si vzájemně neodpovídají, proto je při sledování obsahu zinku třeba provádět chemickou analýzu a na teoretické výpočty se nespoléhat. Správně provedená chemická analýza poskytuje nejpřesnější výsledky. Tato metoda je však poměrně drahá.