
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.
