Czy Ty wiesz co jesz?

(1)

Czy Ty wiesz co jesz?

Kamila Borowczyk

Katedra Chemii Środowiska Wydział Chemii, UŁ Akademia Ciekawej Chemii,

Łódź, 19.04.2017

(2)

You are what you eat!

 Jeśli dłużej zastanowimy się nad tym stwierdzeniem okazuje się ono jak najbardziej prawdziwe.

 Od tego co jemy zależy prawidłowe funkcjonowanie naszego organizmu.

 Dieta wpływa na nasz wygląd i samopoczucie, jak również nasze nastroje i zachowanie.

http://lace-butterfly.blogspot.com/2012/07/you-are-what-you-eat.html

2

(3)

You are what you eat!

3

(4)

woda

białko

tłuszcze węglo-

wodany witaminy i

minerały



Z czego składa się organizm człowieka?

Organizm człowieka to:



60% woda



20% białko



10% tłuszcz



6% węglowodany



4% witaminy i sole mineralne

www. powerbyfruits.pl

You are what you eat!

4

(5)

Woda - H ₂ O

Zawartość wody w organizmie w zależności od wieku (% masy ciała)

24-tygodniowy płód 90 %

noworodek 75 – 80%

6-12 miesiąc życia 60 – 65%

>12 roku życia 54 – 60%

osoby starsze 46-50%

usuwanie szkodliwych produktów

przemiany materii

5

(6)

Woda - Czy wiesz, że…

 DZIECKO POTRZEBUJE 500 SZKLANEK WODY, ABY UROSNĄĆ O DWA CENTYMETRY

 DOROSŁY CZŁOWIEK POTRZEBUJE DZIENNIE 2,5 LITRA WODY

 PO 20 DNIACH WYMIENIAMY ZAWARTOŚĆ WODY W ORGANIZMIE

 CZŁOWIEK JEST TAKI, JAKA JEST WODA, KTÓRĄ PIJE

6

(7)

www. powerbyfruits.pl; Instytut Żywności i Żywienia

Woda - H ₂ O

 Warzywa z dużą zawartością wody.

7

(8)

https://pl.wikipedia.org/wiki/Bia%C5%82ka

Białka – skład pierwiastkowy

 Białka inaczej proteiny (z grec. protos – „pierwszy, najważniejszy”) – to podstawowy składnik odżywczy, stanowiący najważniejszy element budulcowy wszystkich organizmów żywych (20%).

 Najważniejsze pierwiastki wchodzącymi w skład białek są:

C, O, H, N, S.

 Niektóre białka mogą zawierać również F oraz I, jak również kationy metali: Mn²⁺, Zn²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Cu²⁺.

 Podstawowym elementem budującym białka są aminokwasy.

8

(9)

Białka tworzone z aminkwasów

 Wiązanie peptydowe – powstaje w wyniku reakcja kondensacji, która zachodzi pomiędzy grupą aminową i karboksylową dwóch aminokwasów.

9

(10)

Białka - właściwości

Aminokwasy egzogenne

muszą być człowiekowi dostarczone z pożywieniem

lizyna, metionina, treonina, leucyna, izoleucyna, walina,

tryptofan, fenyloalanina, histydyna

mogą powstawać w organizmie z aminokwasów

egzogennych

tyrozyna syntetyzowana jest w wątrobie z fenyloalaniny,

a z metioniny tworzona jest cysteina

Aminokwasy endogenne

organizm może sam zsyntetyzować

glicyna, alanina, arginina, kwas asparaginowy,

asparagina, kwas glutaminowy, glutamina,

prolina, seryna

10 Aminokwasy półegzogenne

mogą powstawać w organizmie z aminokwasów

egzogennych

tyrozyna syntetyzowana jest w wątrobie z fenyloalaniny,

a z metioniny tworzona jest cysteina

(11)

Białka tworzone z aminokwasów

•Aminokwasy łącząc się tworzą wielocząsteczkowe związki chemiczne o skomplikowanej, często

przestrzennej budowie.

•Struktura I-, II-, III- i IV-rzędowa.

•W zależności od liczby aminokwasów i ich

wzajemnego położenia w cząsteczce białka różnią się budową i własnościami .

11

(12)

https://pl.wikipedia.org/wiki/Bia%C5%82ka

Białka w naszej diecie

12

(13)

Białka

w naszej diecie

Białka

rozpuszczają się w:

Białka wytrącają się na skutek

działania:

wodzie rozpuszczalników organicznych wodnych

roztworach kwasów

stężonych roztworów mocnych

kwasów i zasad wodnych

roztworach zasad

roztworów soli metali ciężkich wodnych

roztworach soli

wysokiej temperatury

- - - --

- - -- - - -

- -- -

- - - --

- - -- - - -

- -- -

+ + ++

++ +

+ + +

++

+ + ++

++ +

+ + +

++ dodatek zasad

wzrost pH obniżenie pH

dodatek kwasów

utrata ładunku przez dodanie kationów

utrata ładunku przez dodanie anionów

odwodnienie odwodnienie odwodnienie

uwodniony anion białkowy

uwodniony kation białkowy białko w pI

anion białkowy kation białkowy

osad

13

(14)

•Kwaśne środowisko - pęcznienie

•Pepsyna – tryptofan, tyrozyna, walina, leucyna

Żołądek

•Trypsyna – miejsca gdzie grupy karbonylowe należą do argininy i lizyny

•Chymotrypsyna - aromatyczne łańcuchy boczne, oraz rozgałęzione alifatyczny łańcuchy boczny (metionina, tryptofan, fenyloalanina, tyrozyna, leucyna)

•Elastaza – wiązania sąsiadujące z glicyną, alaniną lub seryną.

•Karboksypeptydazy - uwalniają aminokwasy końcowe.

Dwu- nastnica

•Dwupeptydazy – rozkładają oligopeptydy do dwupeptydów

•Aminopeptydazy - uwalniają aminokwasy z aminowego końca łańcucha polipeptydowego

Jelito cienkie

Białka - trawienie

14

(15)

Białka

pełnowartościowe

zawierają wszystkie aminokwasy egzogenne w ilościach niezbędnych do

syntezy własnych białek potrzebnych do wzrostu

młodych organizmu mleko i jego produkty mięso i jego przetwory

ryby

drób oraz jaja

Białka częściowo niepełnowartościowe

* zawierają wszystkie

niezbędne aminokwasy, lecz w niedostatecznej ilości,

*wystarczają do

podtrzymania życia, ale nie do wzrostu ustroju

białka zbóż, w których występuje zbyt mała ilość

lizyny

Białka

niepełnowartościowe

często nie wystarczają nawet do podtrzymania

życia

białka roślinne mają mniejszą wartość odżywczą,

gdyż zawierają mniej lizyny, tryptofanu, metioniny

i waliny

Białka – w naszej diecie

15

(16)

Białka

16

(17)

Węglowodany –

skład pierwiastkowy

 Węglowodany określane jako „cukry”, „sacharydy”, „cukrowce” charakteryzują się słodkim smakiem, spełniają w organizmie funkcję materiału zapasowego i podporowego.

 Zbudowane z C, H i O, dobrze rozpuszczalne w wodzie.

 Zawierają kilka i więcej grup hydroksylowych oraz co najmniej jedną grupę karbonylową (aldehydową lub ketonową).

 Syntetyzowane są głównie przez rośliny z CO₂ i H₂O w procesie fotosyntezy.

 Zwierzęta i ludzie mogą syntetyzować niektóre węglowodany z tłuszczu i białka, ale większa część węglowodanów zwierzęcych jest pochodzenia roślinnego.

 Węglowodany są jednym z głównych źródeł energii (ze spalenia 1 g człowiek uzyskuje ok. 4 kcal).

17

(18)

Węglowodany –

skład pierwiastkowy

18

(19)

Węglowodany proste - monosacharydy

Węglowodany – monosacharydy

Glukoza - występuje w produktach roślinnych, sokach

Glukoza - występuje w produktach roślinnych, sokach owocowych.

Składnik sacharozy, skrobi i celulozy. Na drodze fermentacji przekształcana jest do alkoholu.

Fruktoza - cukrem znacznie słodszym niż inne węglowodany, nie nasila produkcji insuliny i leptyny.

Galaktoza - składnik laktozy. Jej obecność stwierdzono w nasionach bluszczu i soi oraz drewnie i korze wiązu czerwonego.

19

(20)

Węglowodany – disacharydy

Węglowodany proste - disacharydy

Sacharoza - to cukier buraczany lub trzcinowy; składa się z cząsteczek fruktozy i glukozy.

Laktoza - (cukier mleczny) zbudowana jest z galaktozy oraz glukozy. Występuje w większych ilościach w mleku. Laktaza – nietolerancja mleka.

Maltoza - zbudowana z dwóch cząsteczek glukozy, występuje w dużych ilościach w słodzie. Służy do produkcji odżywek dla dzieci, preparatów dietetycznych i cukierków, wykorzystywana jest także w piwowarstwie, gorzelnictwie i piekarnictwie.

20

(21)

Węglowodany – polisacharydy

Węglowodany złożone - polisacharydy

Skrobia - cukier trudno strawny, poddawany obróbce termicznej w celu rozłożenia do dekstryn. Obecna w ziemniakach, produktach zbożowych, warzywach okopowych i owocach.

Glikogen - magazynowany jest w wątrobie, mięśniach, nerkach, mięśniu sercowym, mózgu i płytkach krwi.

Błonnik pokarmowy – w jego skład wchodzą celuloza, lignina,

hemicelulozy i pektyny. Substancje te nie są trawione w przewodzie pokarmowym człowieka, przez co nie są składnikami odżywczymi i energetycznymi. Ich zadaniem jest układu pokarmowego do pracy.

21

(22)

Węglowodany - trawienie

•Trawienie węglowodanów, rozpoczyna się w jamie ustnej pod wpływem zawartego w ślinie enzymu – α-amylazy ślinowej (działa tylko w pH

obojętnym, optimum to pH 6,0–7,0).

•Skrobia hydrolizuje tu do maltozy, maltotriozy i dekstryn.

Jama ustna

pH 6,0 - 7,0

•W środowisku kwaśnym amylaza ślinowa jest dezaktywowana.

•Zachodzi częściowa hydroliza dwucukrów: sacharozy i maltozy.

Żołądek

•α-amylazy trzustkowa – hydrolizuje węglowodany do dekstryn i dwucukrów.

•sok jelitowy zawiera enzymy: glukoamylazę i glikozydazy, oraz laktazę, sacharazę i maltazę, które trawią węglowodany do cukrów prostych.

Dwu- nastnica

Jelito cienkie

22

(23)

Węglowodany

23

(24)

Tłuszcze

 Tłuszcze (inaczej zwane lipidami, od greckiego słowa lipos – tłuszcz) występują we wszystkich żywych organizmach.

 Tłuszcze właściwe - estry alkoholu trihydroksylowego – glicerolu i różnych kwasów tłuszczowych.

 W roślinach znajdują się w nasionach i miąższu owoców.

 W organizmie zwierząt i człowieka tłuszcze wchodzą w skład komórek różnych narządów oraz tkanki tłuszczowej.

 Związki organicznych o różnej budowie, lecz mają wspólną cechę – są nierozpuszczalne

w wodzie, rozpuszczają się natomiast w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak benzen, eter, chloroform i aceton.

24

(25)

Tłuszcze - otrzymywanie

 Tłuszcze można otrzymać w procesie estryfikacji alkoholu glicerolu (gliceryna) z kwasami tłuszczowymi, np. z kwasem palmitynowym.

25

(26)

Reakcja zmydlania może być prowadzona:

 w środowisku alkalicznym,

 w środowisku kwaśnym,

 wodą w obecności katalizatora,

 metodą enzymatyczną – lipazy

 temperatura.

Tłuszcze – hydroliza

(zmydlanie tłuszczów)

26

(27)

Akroleina

 niszczy DNA oraz modyfikuje białka

 może powodować nowotwór pęcherza (badania na modelach tkanek szczurzych i ludzkich)

 główny czynnik powodujący nowotwory płuc związane z paleniem papierosów,

 powoduje silne podrażnienia błon śluzowych, oczu i górnych dróg oddechowych.

 Stężenie w powietrzu rzędu 2 ppm może spowodować zgon.

Z tego względu była stosowana w czasie I wojny światowej jako gaz bojowy.

Tłuszcze –

mutagenna akroleina

27

(28)

Tłuszcze - podział

Tłuszcze i kwasy tłuszczowe

Tłuszcze

nasycone Tłuszcze

nienasycone

Tłuszcze

wielonienasycone

Kwasy tłuszczowe

Omega-6

Omega-3

Tłuszcze

jednonienasycone

Omega-9

Tłuszcze typu TRANS

28

(29)

Tłuszcze – nasycone

Właściwości

* nie zawierają w cząsteczce podwójnych wiązań

* transportują w organizmie witaminy rozpuszczalne w

tłuszczach

* < 10 atomów C – ciecz,

* 10 atomów C – półstały,

* > 10 atomów C – c. stałe

Przykłady

k. stearynowy C₁₇H₃₅COOH k. palmitynowy C₁₅H₃₁COOH

k. kaprynowy - C₉H₁₉COOH k. masłowy - C₃H₇COOH k. laurynowy - C₁₁H₂₃COOH

Źródło występowania

* mięso i jego przetwory,

* olej kokosowy,

* masło klarowane,

* smalec,

* jaja

29

(30)

Tłuszcze – nienasycone

Właściwości

* posiadają jedno lub więcej wiązań podwójnych typu

etylenowego -CH=CH-

* Izomery cis i trans

* naturalne lipidy zawierają kwasy tłuszczowe w

konfiguracji cis

* przeważnie płynne, wyjątek oleje palmowy i kokosowy

Przykłady

kwasy tłuszczowe – omega 3 kwasy tłuszczowe – omega 6 kwasy tłuszczowe - omega 9

Źródło występowania

* ryby,

* oliwa z oliwek,

* orzechy,

* awokado,

* olej lniany i inne rośliny oleiste,

* olej rybi

30

(31)

• Lipaza ślinowa i żołądkowa

• Kwaśne środowisko – ogranicza działanie enzymów.

Żołądek

• Wydzielana żółć powoduje emulgację tłuszczów i zwiększenie powierzchni działania enzymów.

• Lipaza trzustkowa hydrolizuje wiązania estrowe w triglicerydach i powstają 2-monoglicerydy oraz wolne kwasy tłuszczowe.

Dwu- nastnica

• Lipaza jelitowa i fosfataza alkaliczna rozkładają tłuszcze do glicerolu i kwasów tłuszczowych.

Jelito cienkie

Tłuszcze – trawienie – rozkład

triglicerydów do glicerolu i kwasów tłuszczowych

31

(32)

Tłuszcze = energia

32

Tłuszcze stanowiąc:

- materiał budulcowy błon komórkowych

- zapasowy materiał

energetyczny organizmu.

• tkanka tłuszczowa podskórna

• tkanka tłuszczowa zlokalizowana w jamie brzusznej.

(33)



Witaminy należą do składników odżywczych, bez których organizm człowieka nie może właściwie funkcjonować.



Witaminy wpływają na rozwój, stan zdrowia i wydolność organizmu.



Organizm sam nie syntetyzuje witamin. Muszą być dostarczone organizmowi z codzienną dietą.



Witaminy dzieli się na rozpuszczalne w tłuszczach i rozpuszczalne w wodzie.



Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach mają zdolność gromadzenia się w tkankach.



Witaminy rozpuszczalne w wodzie nie kumulują się w organizmie, nadmiar jest wydalany z moczem.

Witaminy

33

(34)

Witaminy

34

(35)

Witaminy - niedobór

35

(36)

Witaminy - źródło

36

(37)

Jak jeść owoce ???

 Owoce trawione są bardzo szybko (ok. 30 min., a banany, daktyle i owoce suszone ok. 1 godz.).

 Trawienie następuje w jelicie cienkim, gdzie owoce dostają się z żołądka.

 Jeśli zjemy owoc, kiedy w żołądku znajduje coś innego, przesunięcie treści do jelit będzie opóźnione.

 Owoce zalegając w żołądku zbyt długo, zaczynają się psuć, fermentować.

 Skutek: zakwaszenie organizmu, niestrawność, wzdęcia i gazy.

 Ograniczone wchłanianie witamin, minerałów, enzymów, kwasów tłuszczowych.

37

(38)

Idealne związki

38

(39)

Lepiej ich nie łączyć !!!

Cytrynian glinu, odkłada się w tkankach, może

prowadzić m.in., do choroby Alzheimera.

Witamina B1 obecna w drożdżach korzystnie

wpływa na układ nerwowy. Zawarte w

herbacie garbniki ograniczają jej

wchłanianie.

39

(40)

Lepiej ich nie łączyć !!!

Askorbinoza utlenia zawartą w pomidorze witaminę C. Łyżeczka

soku z ogórków neutralizuje witaminę C

zawartą w 3 litrach pomidorowego soku."

Kwas szczawiowy łączy się z Ca obecnym w

twarożku, jogurcie i serze żółtym.

Szczawiany, odkładają się w postaci kamieni w drogach moczowych

40

(41)

Lepiej ich nie łączyć !!!

Ryby morskie i owoce morze są źródłem jodu.

Nie należy łączyć ich z warzywami kapustnymi, gdyż związki siarki wiążą jod i uniemożliwiają jego

wchłanianie.

Olej słonecznikowy, bogaty w kwasy Omega

6, które wypierają on kwasy Omega 3 zawarty

w rybie.

41

(42)

You are what you eat!

- Fast Food

42

(43)

You are what you eat!

- Fast Food

Porcja 120g: 304 kcal Białko: 15.60 g

Węglowodany: 30.00 g w tym cukry: 7.20 g

Tłuszcz: 13.20 g w tym nasycone: 6.12 g Błonnik: 2.04 g

Sól: 1.68 g

Porcja 100g: 299 kcal Białko: 3.4 g

Węglowodany: 37.0 g w tym cukry: 0.4 g

Tłuszcz: 15.0 g w tym nasycone: 1.3 g Błonnik: 3.6 g

Sól: 0.7 g

Porcja 330 mL: 142 kcal

Węglowodany: 35.1 g w tym cukry: 35,1 g

43

(44)

Podsumowanie

 Organizm człowieka to: w 65% woda, 20% białko, 10% tłuszcz, 1% węglowodany, 4% sole mineralne.

 Woda stanowi podstawowy składnik naszego organizmu. Do prawidłowego funkcjonowania dorosły człowiek potrzebuje dziennie 2,5 L wody.

 Białka służą do budowy nowych i odbudowy zużytych komórek i tkanek, wchodzą w skład ciał odpornościowych, enzymów katalizujących przemiany biochemiczne oraz płynów ustrojowych.

 Węglowodany są głównym źródłem energii dla naszego organizmu (spalenie 1 g dostarcza 4 kcal).

 Tłuszcze to zapasowy materiał energetyczny organizmu oraz materiał budulcowy błon komórkowych.

 Witaminy to składniki odżywcze, bez których organizm człowieka nie może właściwie funkcjonować, a których, poza pewnymi wyjątkami, sam nie syntetyzuje.

44

(45)

Koniec części 1

45

(46)

Eksperyment 1. Coca-Cola, sam cukier

 Ile cukru jsest w coca-coli?

Ile łyżeczek cukru jest w porcji Coca-Coli?

http://onet.tv/p/tokrecimy/coca-cola-vs-coca- cola-zero/83ry75

46

(47)

Eksperyment 2. Coca-Cola i kwas octowy



Wymywanie wapnia.



Skorupka jaja zawiera CaCO

₃

, a Coca-Cola H

₃

PO

₄

. 3 CaCO

₃

+ 2 H

₃

PO

₄

→ Ca

₃

(PO

₄

)

₂

+ 3 H

₂

O + 3 CO

₂

↑

CaCO

₃

+ 2 CH

₃

COOH → (CH

₃

COO)

₂

Ca + H

₂

O + CO

₂

↑



Picie napoju Coca Coli powoduje kwaśny odczyn w jamie ustnej. Szkodliwy dla zębów kwas fosforowy (V), będący składnikiem napoju Coca Cola wypłukuje zawarty w

szkliwie fosforan wapnia Ca

₃

(PO

₄

)

₂

, który nadaje zębom niezwykłą twardość.

H

₃

PO

₄

+ Ca

₃

(PO

₄

)

₂

→ 3 CaHPO

₄

(wodorofosforan wapnia)

https://www.youtube.com/watch?v=rjeG_CQLLmg

47

(48)

-- - -- - -

-- - - -

- -- -

-- - -- - -

-- - - -

- -- -

+ + ++

++ +

+ + +

++

+ + ++

+++ + +

+ ++ dodatek zasad

dodatek kwasów

osad

Eksperyment 3. Coca-Cola i mleko

 Wytrącanie kazeiny.

 Mleko jest mieszaniną wieloskładnikową zawierającą m. in. białka takie jak kazeina i albuminy.

Kazeina – to najważniejsze białko mleka; występuje w postaci miceli tworzących roztwór koloidalny.

 Gdy spada pH mleka poniżej 4,5 wytrąca się kazeina w postaci grudek.

https://www.youtube.com/watch?v=k7ty7pSrFoA

48

(49)

Eksperyment 4. Skład pierwiastkowy cukrów

Odczynniki:

 Cukier

 Stężony roztwór kwasu siarkowego(VI)

 Reakcja zwęglania sacharozy

C₁₂H₂₂O₁₁ 12C + 11H₂O

http://onet.tv/p/tokrecimy/coca-cola-vs-coca- cola-zero/83ry75

49

stęż. H₂SO₄

(50)

-- - -- - -

-- - - -

- -- -

-- - -- - -

-- - - -

- -- -

+ + ++

++ +

+ + +

++

+ + ++

+++ + +

+ ++ dodatek zasad

dodatek kwasów

osad

Eksperyment 5. Białko i alkohol

 Deproteinizacja białka

 Jeśli wypijemy 250 ml wina, to w ciągu najbliższych 2 godzin stracimy co najmniej 500 ml wody wydalonej w postaci moczu.

 W normalnych warunkach nerki absorbują wodę pod wpływem hormonu - wazopresyny - wydzielanego w przysadce mózgowej. Alkohol redukuje ilość

wazopresyny. Woda nie zatrzymywana przepływa do pęcherza, a następnie jest wydalana z organizmu.

 Może doprowadzić to do odwodnienia.

https://www.youtube.com/watch?v=k7ty7pSrFoA

50

(51)

Eksperyment 6. Tłuszcze nienasycone



Wysycanie wiązań podwójnych w kwasach tłuszczowych

Addycja tlenu do wiązań podwójnych nienasyconych kwasów tłuszczowych sprawia, że fioletowo zabarwiony roztwór KMnO

₄

Czy Ty wiesz co jesz?