ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

Transcript

1 ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 1

2 Τα χημικά συστατικά των τροφίμων που μας κρατάνε ζωντανούς και υγιείς και μας εξασφαλίζουν την απαραίτητη ενέργεια για τις εργασίες μας ονομάζονται: Θρεπτικά Συστατικά Οργανικά Υδατάνθρακες Λίπη Πρωτεΐνες Παρέχουν ενέργεια Ανόργανα Νερό Ανόργανα συστατικά Οξυγόνο Παρέχουν υλικά για την ανάπτυξη και την επιδιόρθωση των ιστών Βιταμίνες Ελέγχουν τις λειτουργίες του σώματος 2

3 ΘΕΜΑ: ΑΝΟΡΓΑΝΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 3

4 Τα τρόφιμα περιέχουν κυρίως Άνθρακα (C), Υδρογόνο (H), Οξυγόνο (O), Άζωτο (N), και Ανόργανα Στοιχεία (16 απαραίτητα για τη ζωή) Χημικό Στοιχείο (Σύμβολο) Περιεκτικότητα στο ανθρώπινο σώμα (%) Οξυγόνο (O) 64.6 Άνθρακας (C) 18.0 Υδρογόνο (H) 10.0 Άζωτο (N) 3.1 Ασβέστιο (Ca) 1.9 Φωσφόρος (P) 1.1 Χλώριο (Cl) 0.40 Κάλιο (K) 0.36 Θείο (S) 0.25 Νάτριο (Na)

5 Ανόργανα Στοιχεία Το σώμα χρειάζεται 8 μακροστοιχεία (Ca, P, Na, Cl, K, Fe, Mg, Zn) σε μεγαλύτερες ποσότητες, and 8 ιχνοστοιχεία (Co, Cu, Cr, F, I, Mn, Mo, Se) σε μικρότερες ποσότητες Τα ανόργανα στοιχεία χρησιμοποιούνται σε πολλές λειτουργίες του σώματος: 1. Είναι τα κύρια συστατικά της «στερεάς κατασκευής» του σώματος (σκελετό, δόντια κ.λπ.). 2. Είναι παρόντα στα υγρά του σώματος και στους μαλακούς ιστούς. 3. Είναι απαραίτητα για ειδικές λειτουργίες σε πολλά κύτταρα και ένζυμα Η μέση ημερήσια πρόσληψη των στοιχείων διαφέρει από την μέση ημερήσια απαίτηση (μόνο μέρος όσων τρώμε μπορεί να απορροφηθεί). Στις τροπικές χώρες απαιτείται επιπλέον NaCl επειδή αυτό χάνεται στον ιδρώτα. 5

6 Μακροστοιχεία στους ανθρώπους Στοιχείο (Σύμβολο) Ασβέστιο (Ca) 1000g 1g Απαραίτητο στην σύσπαση μυών, πήξη αίματος και δραστηριότητα των νεύρων. Παρόν σε οστά και δόντια Φωσφόρος (P) 700g 1.5g Απαραίτητο για την αποθήκευση και μεταφορά ενέργειας, πολλαπλασιασμό και διαίρεση κυττάρων. Νάτριο (Na) 100g 2-10g Χλώριο (Cl) 100g 3-5g Παρόν σε οστά και δόντια. Ουσιώδες για τη ρύθμιση της οξεοβασικής ισορροπίας στο σώμα και για σύσπαση μυών, και δραστηριότητα των νεύρων. Βρίσκεται στα υγρά του σώματος και στα γαστρικά υγρά ως Cl - Κάλιο (K) 140g 2-3g Ως K + παρόν στα κύτταρα. Ίδιες λειτουργίες με το νάτριο. Σίδηρος (Fe) 4g 12-15mg Υπάρχει στην αιμογλοβίνη των κυττάρων του αίματος. Μαγνήσιο (Mg) Ψευδάργυρος (Zn) Μέση περιεκτικότητα στο σώμα ενήλικα Μέση ημερήσια πρόσληψη ενήλικα Λειτουργίες στο σώμα 25g 0.3g Ουσιώδες για τη δραστηριότητα μερικών ενζύμων. Παρόν στα οστά και στο κυτταρόπλασμα. 2.5g 9-12mg Χρήσιμο στη δραστηριότητα μερικών ενζύμων, συμμετέχει στην παραγωγή πρωτεϊνών και στις ενεργειακέςμεταβολές. Κύρια τρόφιμα όπου περιέχεται Τυρί, ψωμί, γάλα, δημητριακά, και πράσινα λαχανικά. Τυρί, ψωμί, γάλα δημητριακά, κρέας και προίόντα κρέατος. Το NaCl, σε καθαρή μορφή χρησιμοποιείται στην επεξεργασία των τροφίμων και το μαγείρεμα. Επίσης, ψωμί, δημητριακά, ρέας και προϊόντα αυτού. Τα ίδια με του νατρίου. Λαχανικά, κρέας, γάλα, φρούτα και φρουτοχυμοί. Κρέας, πατάτες λαχανικά και ψωμί. Κρέας, πατάτες λαχανικά και δημητριακά. Γάλα, τυρί, κρέας και προϊόντα κρέατος, δημητριακά και ψωμί. 6

7 Κάποια απαραίτητα ιχνοστοιχεία Στοιχείο (Σύμβολο) Μέση ημερήσια πρόσληψη (mg) Μέση περιεκτικότητα στο Κύρια τρόφιμα όπου σώμα ενήλικα (mg) περιέχεται Λειτουργίες στο σώμα Κοβάλτιο (Co) Κρέας, συκώτι Απαραίτητο για το σχηματισμό των Χαλκός (Cu) Ψάρια, συκώτι, πράσινα λαχανικά. Χρώμιο (Cr) Συκώτι, μπύρα, δημητριακά, μαγιά. Φθόριο (F) Νερό, τσάι, θαλασσινά. Ιώδιο (I) Γάλα, ιωδιούχο αλάτι, θαλασσινά. Μαγγάνιο(Mn) Δημητριακά, τσάι, όσπρια, καρύδια. Μολυβδαίνιο 0.15? Νεφρά, λαχανικά, δημητριακά. (Mo) Σελήνιο (Se) Κρέας, ψάρια, δημητριακά. ερυθρών αιμοσφαιρίων Υπάρχει σε πολλά ένζυμα. Απαιτείται για το σχηματισμό αιμογκλοβίνης. Περιέχεται σε όλους τους ιστούς. Απαραίτητο στο μεταβολισμό της γλυκόζης. Απαραίτητο για το σχηματισμό οστών και δοντιών. Περιέχεται στις θυροειδείς ορμόνες. Αποτελεί συστατικό κάποιων ενζύμων. Απαραίτητο για την ενεργοποίηση ενζύμων. Συστατικών μερικών ενζύμων. Απαραίτητο για την ενεργοποίηση της βιταμίνης Ε 7

8 Ασβέστιο 99% βρίσκεται στο σκελετό (οστά, δόντια) 1% βρίσκεται στους μαλακούς ιστούς Στο σώμα εμφανίζεται ως Ca 3 (PO 4 ) 2 ή Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 Οι σημαντικότερες λειτουργίες του ασβεστίου είναι: 1. Σχηματισμός οστών-δοντιών 2. Σύσπαση του καρδιακού μυ 3. Ρύθμιση της ενεργοποίηση των νευρικών ινών νευρικών κέντρων 4. Σημαντικό για την ενεργοποίηση των ενζύμων 5. Ρύθμιση της διαπερατότητας των αιμοφόρων αγγείων 8

9 Ισοζύγιο ασβεστίου = διαφορά μεταξύ εισερχομένου ασβεστίου και εκείνου που εκκρίνεται στα ούρα ιδρώτα πρέπει να είναι θετικό Απορρόφηση ασβεστίου Παράγοντες που επιδρούν στην απορρόφηση του ασβεστίου από τις τροφές είναι: 1. Βιταμίνη D (βοηθάει) 2. Φυτικό οξύ και φωσφορικά άλατα (εμποδίζουν) 3. Πρωτεΐνες (βοηθούν) 4. Λακτόζη (βοηθάει) 9

10 Έλλειψη ασβεστίου προκαλεί: Νεαρά ζώα και παιδιά: 1. Ελάττωση του ρυθμού ανάπτυξης 2. Αρνητικό ισοζύγιο ασβεστίου 3. Υπερπλασία των παραθυρεοειδών αδένων 4. Ανάπτυξη ραχίτιδας 5. Ανάπτυξη οστεοπόρωσης 6. Υπερευαισθησία νεύρων και τετανία Ενήλικες: 1. Οστεοπόρωση 2. Οστεομαλακία Πηγές ασβεστίου στη διατροφή: Δημητριακά, ηλιόσποροι, ψάρια, γαλακτοκομικά προϊόντα, «σκληρό» νερό, πράσινα φυλλώδη λαχανικά 10

11 Φωσφόρος Κυρίως σε οστά-δόντια, (λιγότερο σε κύτταρα και ιστούς) g του P υπό μορφή ανόργανων αλάτων [Ca 3 (PO 4 ) 2, H 3 PO 4, Na 3 PO 4 ] ή σε συνδυασμό με οργανικές ουσίες Λειτουργίες του φωσφόρου: 1. Σχηματισμός οστών-δοντιών 2. Παρόν στα νουκλεϊνικά οξέα 3. Παρόν στην φωσφορική αδενοσίνη (ATP) 4. Συστατικό των συνενζύμων 5. Σχηματισμός των λεκιθίνης-σεφαλίνης 6. Παρόν στο αίμα (διατηρεί το ph=7.4) 11

12 Απορρόφηση φωσφόρου Απορροφάται υπό μορφήν ανόργανων φωσφορικών αλάτων. Αν βρίσκεται σε συνδυασμό με οργανικές ουσίες θα πρέπει να υδρολυθεί σε φωσφορικά. Η έκκριση του λαμβάνει χώρα στα νεφρά Η κατακράτηση του P εξαρτάται από: 1) Ca στη δίαιτα, 2) Μορφή που βρίσκεται και 3) Πρόσληψη βιταμίνης D Πηγές του φωσφόρου Γάλα, αυγά, κρέας, ψάρια, ψωμί, αλεύρι, λαχανικά, δημητριακά, καρύδια ηλιόσπορους και όσπρια. Εγκέφαλος & νευρικό σύστημα: πλούσια σε P 12

13 Σίδηρος 1% των ανόργανων συστατικών του σώματος 50% του σιδήρου βρίσκεται ερυθρά αιμοσφαίρια ως αιμογλοβίνη Μικρό ποσοστό σε μυογλοβίνη μυών ή ενζύμων (κυτοχρώματα) Αποθήκες σιδήρου στο σώμα: συκώτι, σπλήνας, μυελός οστών ως φεριττίνη (σύμπολοκο με φωσφορικά και πρωτεΐνη και αιμοσιδηρίνη 13

14 αίμη 14

15 Λειτουργίες του σιδήρου στην αιμογλοβίνη χρησιμοποιείται για τη μεταφορά οξυγόνου από τους πνεύμονες στους ιστούς. Τα ερυθρά αιμοσφαίρια ζουν τέσσερις μήνες αλλά ο σίδηρος χρησιμοποιείται για να σχηματίσει ερυθρά βλαστοκύτταρα στο μυελό των οστών. Απορροφηση σιδήρου Οι ενήλικες χρειάζονται ημερησίως 11,3-14,3 mg/day, εκ των οποίων απορροφάται το 15% Ο σίδηρος απορροφάται στο λεπτό έντερο ως δισθενής (Fe 2+ ) Ο οργανικός σίδηρος (ειδικά ο σίδηρος της αίμης) απορροφάται ευκολότερα 15

16 Παράγοντες που επιδρούν στην απορρόφηση Fe: Βιταμίνη C (βοηθά στην αναγωγή Fe 3+ προς Fe 2+ ) 1. Ασβέστιο (εμποδίζει) 2. Φωσφορικά και φυτικά ανιόντα (εμποδίζουν) 3. Τσάι (σχηματισμός αλάτων τανίνης) (εμποδίζει) 4. Οξαλικά ανιόντα (εμποδίζουν) Έλλειψη σιδήρου προκαλεί: Αναιμία (κούραση, λαχάνιασμα, ζάλη, ωχρότητα) Θεραπεία: FeSO 4 κιτρικό αμμωνιακό άλας σιδήρου Τροφές που περιέχουν σίδηρο: κρέας, ψωμί, δημητριακά, πατάτες, λαχανικά 16

17 Νάτριο και Κάλιο 100 g νατρίου (Na + ) 250 g καλίου (K + ) Βρίσκονται στους μαλακούς ιστούς και στα υγρά του σώματος Το Νάτριο βρίσκεται στα εξωκυτταρικά υγρά Το Κάλιο βρίσκεται μέσα στα κύτταρα 17

18 Λειτουργίες των Na και K 1. Μετάδοση νευρικών σημάτων 2. Σύσπαση μυών Νάτριο 1. Διατήρηση στο σώμα της ισορροπίας οξέωνβάσεων 2. Διατήρηση ωσμωτικής πίεσης υγρών του σώματος 3. Διατήρηση καρδιακού παλμού Κάλιο 1. Διατήρηση του ph των κυττάρων 2. Διατήρηση της ωσμωτικής πίεσης στα κύτταρα 3. Αυξάνει την χαλάρωση στον καρδιακό μυ 18

19 Έλλειψη και υπερβολή σε Na, K προκαλούν: Απορροφούνται εύκολα. Εκκρίνονται στα ούρα και στον ιδρώτα Σε λιμό χαμηλή έκκριση ούρων Σε αυξημένη λήψη NaCl υψηλή πίεση ανάπτυξη στεφανιαίας νόσου Πηγές Na και K Τρόφιμα στη φυσική τους κατάσταση εξαιρετικά χαμηλή περιεκτικότητα σε Na Επεξεργασμένα τρόφιμα υψηλή συγκέντρωση ΝaCl 19

20 Μαγνήσιο 25 g στο ανθρώπινο σώμα (50% σε οστά, σε μαλακούς ιστούς για χρήση ενέργειας) Λειτουργίες του Mg Συστατικό πολλών ενζύμων (co-carboxylate, alkaline phosphatase, phosporylating enzymes) για ενεργοποίηση βιοχημικών διεργασιών π.χ. φωσφορυλιώσεων Μεταβολισμός Mg Απαιτούμενη ημερήσια πρόσληψη = mg/day 40% ανά ημέρα δεν απορροφάται Τρόφιμα όπου περιέχεται Mg κρέας, ψωμί, δημητριακά, πατάτες, λαχανικά 20

21 Ψευδάργυρος 1,4 2,3 g σε όλους τους ιστούς του ανθρώπινου σώματος (κυρίως σε οστά-δόντια πάγκρεας) Λειτουργίες του Zn 1. Συστατικό της ανθρακική ανυδράσης (βοηθά στην απελευθέρωση CO 2 από τα πνευμόνια) 2. Συστατικό της αλκαλικής φωσφατάσης (βοηθά στο μεταβολισμό των πρωτεϊνών) 3. Συστατικό της ινσουλίνης (ορμόνη στο πάγκρεας) 21

22 Έλλειψη Zn mg/day (απαιτούμενη ποσότητα για ενήλικες), το 30% απορροφάται Έλλειψη Ζn οδηγεί σε καθυστέρηση φυσικής και πνευματικής ανάπτυξης Πηγές Zn Κρέας, προϊόντα κρέατος, γάλα, ψωμί, δημητριακά 22

23 Carbonic Anhydrase 23

24 Ιχνοστοιχεία Πολύτιμα και απαραίτητα για τους ανθρώπους που αποδεικνύεται διαρκώς λόγω: 1. Χρήσης όλο και πιο σύγχρονων αναλυτικών μεθόδων 2. Παρασκευής νέων ενώσεων 3. Ανάπτυξης ευρύτερης γνώσης σε Χημεία-Βιολογία- Ιατρική Βιογεωχημικός κύκλος: μεταβολισμός Έδαφος Φυτά ζώα έδαφος 24

25 Κύριες λειτουργίες των Ιχνοστοιχείων Βρίσκονται στην ενεργή περιοχή ενώσεων σημαντικών για την ύπαρξη της ζωής Χρησιμοποιούνται για να διατηρούν και να ενεργοποιούν άλλα σπουδαία άτομα. Έτσι, Συμμετέχουν σε πολλές χημικές αντιδράσεις οι οποίες δεν θα μπορούσαν να λάβουν χώρα στο σώμα (χαμηλή θερμοκρασία, ph). 25

26 Αλληλεπίδραση μεταξύ των πιο κοινών ιχνοστοιχείων 26

27 α. Σοβαρή έλλειψη (θάνατος) β. Περιορισμένη έλλειψη (κακή διατροφή) γ. Κανονική ποσότητα (φυσιολογική λειτουργία) δ. Ελαφρά αυξημένη συγκέντρωση (τοξικότητα) ε. Υψηλή συγκέντρωση (υψηλή τοξικότητα) 27

28 Κοβάλτιο Βρίσκεται στο συκώτι, στα νεφρά, στη βιταμίνη B 12. Έλλειψη Co Δεν έχει παρατηρηθεί σε ανθρώπους αλλά σε ζώα. Coast disease. Το Co απορροφάται μέχρι και 70-80%. Χαλκός Παρόν σε οστά, μύες, συκώτι, εγκέφαλο, καρδιά. Σημαντικός για το σχηματισμό αιμογλοβίνης. Συστατικό ενζύμων. Στο αίμα βρισκεται ως αιμοχαλκίνη (στα ερυθρά αιμοσφαίρια) και χαλκοπλασμίνη (στο πλάσμα). Αναιμία παρατηρείται κατά την έλλειψή του. 28

29 Φθόριο Παρόν υπό μορφή φθοριδίων σε οστά, δόντια. Προστατεύει τα δόντια από την τερηδόνα και κάνει σκληρό το σμάλτο των δοντιών [Ca 5 (PO 4 ) 3 F ]. Το φυσικο νερό είναι η κύρια πηγή του φθορίου. Πενταφθορίωση μπορεί να συμβεί σε υψηλές συγκεντρώσεις φθορίου. Iώδιο Απορροφάται στον θυρεοειδή αδένα (θυροξίνη T4, τριιοδωθυρονίνη T3 ) για το βασικό μεταβολισμό Έλλειψη Ιωδίου προκαλεί βρογχοκήλη σε ενήλικες και Κρετινισμό σε παιδιά 29

30 Χρώμιο Παρόν σε αίμα, μαλλιά, δέρμα, μύες, συν-παράγοντας της ινσουλίνης Το Cr βοηθά: Ρύθμιση της γλυκόζης στο αίμα Παρόν σε: Κρέας, ζύμες, μήλα, μπανάνες, πορτοκάλια, κόκκινα φασόλια 30

31 Mαγγάνιο Παρόν στον ανθρώπινο σκελετό, συκώτι, νεφρά, καρδιά και συστατικό κάποιων ενζύμων Το Mn βοηθά: 1) Στη ρύθμιση της ανάπτυξης του σώματος 2) Στη ρύθμιση του νευρικού συστήματος 3) Στη χρήση των βιταμινών A, B, C and E Σε έλλειψη Mn παρατηρούνται: μειωμένη ανάπτυξη, σκελετικές ανωμαλίες και αναπαραγωγική διαδικασία σε καταστολή Ψωμί, καρύδια, αμύγδαλα, ελιές και σπανάκι είναι πλούσια σε Mn 31

32 Σελήνιο Είναι παρόν κυρίως σε συκώτι και νεφρά Το Se βοηθά: 1) Την βιταμίνη E και 2) Εξουδετερώνει ελεύθερες ρίζες και οξειδωτικές ουσίες στο αίμα Είναι παρόν σε: Πόσιμο νερό 9σε μικρές ποσότητες), κρέας, γάλα, ψάρια, δημητριακά, όσπρια και καρύδια 32

33 Moλυβδαίνιο Βρίσκεται κυρίως στο συκώτι και το αίμα Το Mo βοηθά: 1) Στην προστασία των δοντιών από την τερηδόνα 2) Στην ενεργοποίηση πολλών ενζύμων 3) Στον μεταβολισμό των χαλκού και σιδήρου Είναι παρόν σε: Σπορέλαια, φασόλια, συκώτι, αυγά, κακάο 33

34 BIBΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Handbook of food and nutrition. M. Swaminathan. The Bangalore Printing and Publishing Co. LTD. 5 th Edition, Bangalore Food Science, Nutrition and Health. Brian A. Fox and Allan G. Cameron. W. Arrowsmith Limited, Bristol, 6 th Edition, London Τα ιχνοστοιχεία στην υγεία του ανθρώπου. Γ. Μανουσάκη Εκδ. Οίκος Αδελφών Κυριακίδη, Α.Ε., Θεσσαλονίκη Food Chemistry. Edited by Owen R. Fennema-3 rd edition, Marcel Dekker Inc., New York