
Lebensmittelchemie und Ernaehrung
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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









     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








     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





















              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














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






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








         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.
