Ανόργανα Συστατικά των Τροφίμων Τα ανόργανα συστατικά παραμένουν ως τέφρα μετά την καύση των ζωικών και φυτικών ιστών στα τρόφιμα. Διαιρούνται σε: Κύρια στοιχεία ή μακροστοιχεία (απαραίτητα σε C > 50 mg/d) (Ca, P, Fe, Cl, Na, K, Mg, Zn) Ιχνοστοιχεία (trace elements) (απαραίτητα σε C < 50 mg/d) (Co, Cu, Cr, F, I, Mn, Mo, Se, Ni) Υπεριχνοστοιχεία (ultra trace) (Αl, As, Ba, Bi, B, Br, Cd, Cs, Ge, Hg, Li, Pb, Rb, Sb, Si, Sm, Sn, Sr, Tl, Ti, W) (ταξινομείται στα ιχνοστοιχεία κάποιο, όταν για αυτό ανιχνευθεί κάποια βιοχημική λειτουργία εντός του σώματος) 1
Ανόργανα Συστατικά των Τροφίμων Στο ίδιο τρόφιμο ή πρώτη ύλη η περιεκτικότητα σε ανόργανα συστατικά ποικίλλει ανάλογα με : 1. Γενετικούς και κλιματολογικούς παράγοντες παράγοντες 2. Γεωργικές διαδικασίες 3. Σύσταση του εδάφους 4. Ωρίμανση συγκομισθέντων τροφίμων 5. Επεξεργασία πρώτων υλών π.χ.: Απώλεια (%) Πρώτη Ύλη Προϊόν Cr Mn Fe Co Cu Zn Se Σπανάκι Κονσερβοποιημένο 87 71 40 Φασόλια Κονσερβοποιημένο 60 Τομάτες Κονσερβοποιημένο 83 Καρότα Κονσερβοποιημένο 70 Παντζάρια Κονσερβοποιημένο 67 Πράσινα φασολάκια Κονσερβοποιημένο 89 Σιτάρι Αλεύρι 89 76 68 68 78 16 Ρύζι Γυαλισμένο Ρύζι 75 26 75 2
Ανόργανα Στοιχεία των τροφίμων Τα ανόργανα στοιχεία χρησιμοποιούνται σε πολλές λειτουργίες του σώματος: 1. Είναι τα κύρια δομικά υλικά της «στερεάς κατασκευής» του σώματος (σκελετό, δόντια κ.λπ.). 2. Είναι παρόντα στα υγρά του σώματος και στους μαλακούς ιστούς ως ηλεκτρολύτες. 3. Είναι απαραίτητα σε ειδικές λειτουργίες ως συστατικά πολλών κυττάρων και ενζύμων Η βιολογική τους διαθεσιμότητα εξαρτάται από ικανότητά τους να αντιδρούν με ενώσεις (π.χ. οξαλικά ανιόντα) και να σχηματίζουν δυσδιάλυτα άλατα μη απορροφούμενα από γαστρεντερικό σύστημα. 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 3 στον ιδρώτα.
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 4
Λειτουργίες των Na και K 1. Μετάδοση νευρικών σημάτων 2. Σύσπαση μυών 3. Μεταβολισμό σακχάρων και πρωτεϊνών (φωσφορυλιώσειςαποφωσφορυλιώσεις) 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 5
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 6
Χλώριο Βρίσκεται κυρίως στα εξωκυτταρικά υγρά, ενωμένο κυρίως με Na Μόνο 15% βρίσκεται ενδοκυτταρικά Δεν υπάρχει πρόβλημα κάλυψης αναγκών σε χλώριο (πολύ διαδεδομένο στις τροφές). Λειτουργίες του Cl 1. Ενεργοποίηση ενζύμων (π.χ. αμυλάση σιέλου) 2. Διατήρηση ισορροπίας ηλεκτρολυτών και ph των εξωκυτταρικών υγρών 7
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 = 300-400 mg/day 40% ανά ημέρα δεν απορροφάται Τρόφιμα όπου περιέχεται Mg κρέας, ψωμί, δημητριακά, πατάτες, λαχανικά 8
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) 9
Έλλειψη Zn 10-15 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 10
Carbonic Anhydrase 11
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 12
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). 13
Αλληλεπίδραση μεταξύ των πιο κοινών ιχνοστοιχείων (Κατακράτηση και μεταβολισμός ιχνοστοιχείων εξαρτώνται από παρουσία ή μη άλλων μετάλλων ή αμετάλλων) 14
α. Σοβαρή έλλειψη (θάνατος) β. Περιορισμένη έλλειψη (κακή διατροφή) γ. Κανονική ποσότητα (φυσιολογική λειτουργία) δ. Ελαφρά αυξημένη συγκέντρωση (τοξικότητα) ε. Υψηλή συγκέντρωση (υψηλή τοξικότητα) 15
Κοβάλτιο Το ανθρώπινο σώμα περιέχει 1-2 mg κοβαλτίου κυρίως στο συκώτι, στα νεφρά και στη βιταμίνη B12. Έλλειψη Co Δεν έχει παρατηρηθεί σε ανθρώπους αλλά σε ζώα (Coast disease) Το Co απορροφάται μέχρι και 70-80% από τις τροφές. 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. 16
Φθόριο Το ανθρώπινο σώμα περιέχει 2,6 g φθορίου 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 φυσικό νερό είναι η κύρια πηγή του φθορίου. Πενταφθορίωση μπορεί να συμβεί σε συγκεντρώσεις φθορίου ακόμα και 2 ppm (βρίσκεται σε αμφισβήτηση η φθορίωση του πόσιμου νερού) 17
Iώδιο H ημερήσια απαίτηση σε Ι εκτιμάται στα 230-260 μg Απορροφάται στον θυρεοειδή αδένα για τη βιοσύνθεση των ορμονών θυροξίνης T4 και τρι-ιοδωθυρονίνης T3 (απαραίτητων για το βασικό μεταβολισμό) Έλλειψη Ιωδίου προκαλεί : Βρογχοκήλη (μεγέθυνση θυρεοειδούς) σε ενήλικες και Κρετινισμό σε παιδιά Παρόν σε πολλές τροφές και ιδιαίτερα σε: Γάλα, αυγά και κυρίως θαλασσινά Σε χώρες ανεπαρκείς σε ιώδιο προστίθενται 100 μg ιωδίου ανά 1-10 g κοινού αλατιού υπό μορφή ΚΙΟ 3 18
Χρώμιο H ημερήσια πρόσληψη στα τρόφιμα = 5-200 μg 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 Το εξασθενές χρώμιο είναι επιβλαβές 19
Mαγγάνιο H ημερήσια πρόσληψη στα τρόφιμα = 2-48 mg 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 20
Σελήνιο H ημερήσια πρόσληψη με την τροφή 0,05 0,1 mg 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 (σε μικρές ποσότητες), κρέας, γάλα, ψάρια, δημητριακά, όσπρια και καρύδια 21
Moλυβδαίνιο H ημερήσια πρόσληψη με την τροφή 0,3 mg 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 22
Νικέλιο Βρίσκεται κυρίως σε συκώτι και πάγκρεας H ημερήσια πρόσληψη στα τρόφιμα = 150-700 μg H ημερήσια απαίτηση σε Ni εκτιμάται στα 35-500 μg Το Ni βοηθά: 1) Στην ενεργοποίηση πολλών ενζύμων (π.χ. αλκαλική φωσφατάση και οξαλοξική αποκαρβοξυλάση) 2) Στην ενίσχυση της δραστικότητας της ινσουλίνης 23
BIBΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Handbook of food and nutrition. M. Swaminathan. The Bangalore Printing and Publishing Co. LTD.5th Edition, Bangalore 1986. 2. Food Science, Nutrition and Health. Brian A. Fox and Allan G. Cameron. W. Arrowsmith Limited, Bristol, 6th Edition, London 1995. 3. Τα ιχνοστοιχεία στην υγεία του ανθρώπου. Γ. Μανουσάκη Εκδ. Οίκος Αδελφών Κυριακίδη, Α.Ε., Θεσσαλονίκη 1992. 4. Food Chemistry. Edited by Owen R. Fennema 5. ΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ (Μετάφραση). H.-D. Belitz, W. Grosch, P. Schieberle, 3η Έκδοση, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ, 24 Θεσσαλονίκη 2006
Detection Limits of Neutron Activation Analysis (Neutrons Flow: 10 14 neutrons/cm 2 /s, Time of radiation: 1h) Elements Detection limit (g) Fe S Pb Ne 10-3 -10-6 Mg Ca Tl Bi F Cr Zr 10-7 Si Ni Rb Cd Te Ba Tb Hf Ta Nb Os Pt Th P Ti Zn Mo Sn Xe Ce 10-8 Na Ge Sr Nd Sb Cs La Er Yb U Al Cl K Sc Se Kr Y Ru Gd Tm Hg 10-9 Br Sm Ho Re Au Ar Pr V Cu Ga As Pd Ag I W 10-10 Mn In Lu Co Rh Ir 10-11 Dy Eu 10-12 -10-13 25
Concentrations of several elements observed in Iranian rice (μg/g) Element Raw Rice Cooked Rice Ag Al Au As 0.19±0.01 0.18±0.02 9.12±0.26 6.4±0.8 0.0136±0.0008 0.0050±0.0003 0.030±0.005 0.0255±0.0015 Br 1.55±0.13 0.65±0.09 Ca 61.59±11.48 39.13±2.45 Cl 32.67±5.33 36.50±2.73 Co 0.17±0.02 0.155±0.005 Cr 1.18±0.03 1.13±0.06 Cu 3.59±0.69 2.80±0.21 Fe 24.13±2.97 12.63±1.13 Hg 0.0127±0.0025 0.0120±0.0015 K 978±92 594±26 La 0.020±0.003 0.016±0.002 Mn 20.5±0.7 15.51±0.53 Mo 1.18±0.11 0.60±0.03 Mg 77.54±5.65 56.60±6.69 Na 11.780.41 4.50±0.10 Rb 4.400.18 4.05±0.69 Sb 0.96±0.012 0.086±0.003 Sc 0.0023±0.0003 0.00193±0.00009 Sm 0.00460±0.0003 0.0037±0.0002 V 0.016±0.001 Zn 20.22±3.86 15.62±0.16 26
Concentrations of elements observed in rice from three other countries (μg/g) Element Iran Japan Italy As 0.030±0.005 0.034±0.005 Br 1.55±0.13 1.24±0.69 0.37±0.3 Cl 32.67±5.33 168.8±11.3 Cr 1.18±0.03 0.73±0.35 0.35±0.04 Cu 3.59±0.69 4.80±0.31 1.13±0.06 K 978±92 1930±93 1310±70 La 0.020±0.003 0.0057±0.0007 Mn 20.5±0.7 17.48±0.74 6.5±0.4 Na 11.78±0.41 15.61±0.65 10.8±0.6 Sb 0.096±0.012 0.14±0.03 Zn 20.22±3.83 19.91±1.20 11.4±0.7 27