Lebensmittelchemie und Ernaehrung ================================= I. Geschichtliches II. Energiebedarf Nahrung ==> Lebensmittel ==> Naehrstoffe 7 chemisch definierte Verbindungen : Kohlehydrate, Fette Grundnaehrstoffe ( Energiestoffe ) organisch Vitamine, Mineralstoffe, Spurenelemente Wirkstoffe anorganisch Grundumsatz : Energiebedarf in Ruhe Leistungsumsatz : -"- bei koerperlicher Arbeit Gesamtumsatz = Grundumsatz + Leistungsumsatz Gewicht halten : Energieaufnahme = Energieabgabe Gewichtsabnahme : Energieaufnahme < Energieabgabe Gewichtszunahme : Energieaufnahme > Energieabgabe III. Chemische Bestanteile der Lebensmittel 1. Fette ( Lipide ) 3 Elemente : C H O Fette sind Ester des Glyzerins und hoeherer Carbonsaeuren ( Glyzeride ) gesaettigte Carbonsaeuren ( fest ): Palmetrinsaeure Stearinsaeure ungesaettigte Carbons. ( fluessig ): Oelsaeure Linolsaeure ( essentielle Fettsaeure ) Doppelbindung vorhanden Nachweis mit Brom : rot => farblos Glyzerin + Fettsaeure --> Fett + Wasser Zersetzung: Hitze : 1. Zersetzung in Glyzerin und Fetts. 2. Acrolein ( stinkt, Husten u.s.w. ) [ Aldehyd ] Ranzig : 1. und 2. s.o. durch Licht, Luft, Katalysatoren und Mikroorganismen Š 2. Kohlehydrate ( Saccharide ) Monosaccharide suess Glukose, Dextrose Traubenz. Fructose, Laeculose Fruchtz. Disaccharide suess Rohr/Ruebenz. Saccharose T + F Malzz. Maltose 2 * T Milchz. Lactose T + Galactose Polysaccharide nicht Staerke, Glykogen, Cellulose suess n * Glukose Photosynthese : Sonnen- Kohlendioxyd + Wasser -------> Zucker + Sauerstoff Energie Zucker + Sauerstoff --> Kohlendioxyd + Wasser + Energie 3. Eiweisse ( Proteine ) Aufgabe : Bau- und Energiestoff Aufbau : C H O ! N ! ( S P ) Bausteine sind Amino(carbon)saeuren. Es gibt 20 verschidene A. fuer den Mensch. Sie koennen beliebig gemischt und beliebig oft hintereinander haengen. ==> unendlich viele Kombinatioen moeglich. Minimum : 35g/Tag bei 70kg Gewicht fuer Gesundtheit Nachweis : Biuret - Reaktion ( violettfaerbung ) 4. Vitamine Einteilung : wasserloeslich B, C fettloeslich A, D Vitamine sind koerperfremde Biokatalysatoren. Avitaminosen sind Vitminmangelkrankheiten. Vitaminmangel ==> fehlt Vorkommen Nachtblind, Austrocknung d. Bindehaut A Milch, Zucker, Provitamin in Tomate, Spinat Beri - Beri, Pellagra, Anaemie B-Gruppe Hefe, Kartoffel, Reis, Hirn Milch, Herz, gr. Pflanzen Skorbut C Zitrusfr., Kartoffel, Spinat Paprika, Tomaten, Sauerkraut Rachitis D Milch, Butter, Eier Lebertran¬ Hefe Š 5. Mineralstoffe Aufbau : Na K Ca Mg metallisch P S Cl nicht met. Aufgabe : Bau- und Wirkstoff, Elektrolyte bleibt als weisse Asche uebrig. 6. Spurenelemente 14 essentielle Spurenelemente Fe F Si Zn C V Se Mn I Sn Ni Mo Cr Co 7. Wasser Aufgabe : Baustoff, Loesungsmittel, Transportmittel, Regelstoff polares Loesungsmittel Wasseraufnahme = Wasserabgabe Getraenke Harn Speisen Haut, Lunge Ox. Wasser Kot III. Stoffwechsel ( Metabolismus ) Definition : Das ist die Gesamtheit der Vorgaenge von Stoffaufnahme, Stoffumwand- lung und Stoffabgabe im Organismus. Enzyme bewirken das Stoffwechselgeschen Hormone steuern das Stoffwechselgeschen -ase := Enzym Lipasen spalten Fette in Glyzerin + Fettsaeuren Carbohydrasen spalten Kohlehydrate in Di- und Monosaccharide Proteasen spalten Proteine in Aminosaeuren Š Stoffwechselschema beim Menschen Nahrung Atmung Aufnahme von Fett Kohlehy. Eiw. Vit. Sauerstoff in Lunge Min. Wasser Verdauung Abbau d. Naehrst. Ausscheiden in Grundnaehrst. v. unverdau- lichem Resorption Kot Uebergabe d. Baust. Ubergabe von Sauerstoff an das Blut an das Blut Blut / Lymphe Transport zu den Zellen im Koerper Baustoffwechsel Energiestoffwechsel Aufbau koerpereigener Verbrennung der Bausteine Stoffe in den Zellen in den Zellen unter unter Energieaufnahme Energiegewinnung Ausscheidung der Abfallstoffe Kohlendioxid - Lunge Wasser - Harn CO(NH2)3 - Niere IV. Pflanzliche lebensmittel ( 97 % ) Typische Merkmale gruene Pflanzen : autotroph, einfache anorganische Stoffe Pilze : Heterotroph 1. Getreide + Brot Vit. B, ( A ) 2. Kartoffel Vit. A, B, C 3. Huelsenfruechte Vit. B, viel Eiweiss 4. Gemuese geringer Naehrwert, Vit. A, B, C und Mineralstoffe 5. Obst geringer Naehrwert, Vit. A, C und Mineralstoffe 6. Zucker / Kuenstl. Naehrwert / kein Naehrwert Š V. Tierische Lebensmittel Typisches Merkmal Heterotroph, vorproduzierte organische Stoffe 1. Fleisch ( 1 % ) Fleisch = 20 % Eiweiss + 80 % Wasser 2. Fisch ( 3 % ) Fett- / Magerfisch Mineralstoff : Jod 3. Eier Vitamine : A, B, D Mineralstoffe : Na K Ca Fe S P Cl 4. Milch Vitamine : A, B, C, D Mineralstoffe : Na K Ca Mg P Cl Fe Nachweis von Cl - Ionen in Milch mit Silberchlorid Nachweis von Ca - Ionen in Milch mit Ammoniumoxalat Butter, Kaese Vitamine : A, B, D Mineralstoffe : Ca P Na Fe VI. Zubereitung der Lebensmittel 1. physikalische Behandlung ( Vorbereitungsvorgaenge ) waschen, schaelen, schneiden, putzen 2. chemische Vorgaenge ( Garmachungstechniken ) Ziel : Steigerung der Verdaulichkeit Bildung von Aromastoffen Vernichtung von Mikroorganismen ( keimfrei ) Anwendung erhoehter Temperatur Vorteile : 'Vorverdauung' = Eiweiss + Staerke werden Teilweise abgebaut Fette werden nicht veraendert Nachteile : Verluste durch Auslaugen : Vit. B, C Mineralstoffe Verluste durch Hitze : Vit. B, C Kochen Fluessigkeit / Wasser 100 Daempfen Wasserdampf 100 Duensten eigener Saft, Fett 100 Schmoren 1. Fett, 2. Wasser 200 - 100 Braten / Roesten Fett 180 - 200 Grillen Strahlunghitze ca. 350 Backen Heissluft 160 - 200 Š VII. Konservieren der Lebensmittel Definition : Unter Konservierung versteht man die Haltbarmachung oder Erhaltung von zersetzbaren organischen Stoffen durch Keimvernichtung. Ursachen der Verderbnis : 1. Einwirkung von Licht, Luft, Waerme, Feuchtigkeit 2. Mikroorganismen bilden Giftstoffe 3. Tierischer Schaedling 4. Erreger von Pflanzenkrankheiten physikalische Methoden : 1. Trocknung Entzug von Wasser, Qualitaetsminderung Mikroorganismen unwirksam 2. Kaelte Kuehlung Mikroorg. gehemmt Tiefgefrieren Mikroorg. unwirksam 1 + 2 = Gefriertrocknung 3. Vakuum 4. Hitze Pasteurisieren < 100 Grad Mikroorg. gehemmt Sterilisieren > 100 Grad Qualitaetsminderung lange Haltbar Ultrahocherhitzen Keifrei 5. geeignete Verpackung Verhinderung der Einwirkung von M. 6. Strahlen ( Gamma ) chemische Methoden 1. Salzen und Poekeln salzen : Natriumchlorid , wird grau poekeln : Natriumchlorid und Natriumnitid Farbe ( rot, Myoglobin ) bleibt 2. Raeuchern : Hitze + Rauch , teilw. Wasserentzug 3. Zuckern 4. Saeuern 5. Einspriten > 40 % 6. chemische Konservierungsmittel Sorbinsaeure und Salze Benzoesaeure und Salze PHB-Ester Ameisensaeure Propionsaeure VIII. Schaedlingsbekaempfung und Ernaehrung 1. Naehrstoffe der Pflanze Licht, Luft ( Kohlendioxid ), Wasser, Waerme Aufbau : 20 Elemente C H O N S P K Ca Mg Fe viel Mineralstoffe Na Mn Cu Zn Mo Co Si B wenig Spurenelemente Š Naehrloesung enthaelt : Kaliumnitrat, ??? Ca(NO3)2 Eisensulfat, ??? K2HPO4 Magnesiumsulfat ==> erster Kunstduenger : Nitrophoska (1940) Verbrennung einer Pflanze ( = Zerlegung und Analyse ) Wasser und Ammoiak entweicht, Kohle und Mineralstoffe bleiben Kohle verbrennt zu Kohlendioxid ==> weisse Asche Nachweis von Ionen : Chlor + Silber --> Silberchlorid Sulfat + Barium --> Bariumsulfat Phosphat ??? Eisen + Rhodanit --> Eisenrhodanit Calcium + ?? --> Calciumoxalat Magnasium + ?? --> Magnesiumhydrogenphosphat Natrium und Kalium durch Flammenfaerbung gelb violett 2. Gift - was ist das Paracelsus ( 1493 - 1541 ) : Die Dosis macht das Gift ! 3. Schaedlingsbekaempfungsmittel ( Pestizide ) Ein Drittel der Welternte geht durch Schaedlinge verloren. anorganische Sch. : lassen sich nicht mehr abbauen. seit 1640 bis 1940 organische Sch. : lassen sich spaeter im Boden abbauen. seit 1940 Nitrosan 1938 DDT 1939 E605 1944 Integrierter Pflanzenschutz : Zweckmaessigste Kombination von chemischen und biologischen Massnahmen und Pflegemassnahmen, die den Schaedling vernichten, aber die Umwelt schonen.