Kjemi – Næringsstoffer

Lastet opp i kategorien Kjemi den 05.02.2012

Titrering: løsning med et ukjent konsentrasjon av et annet stoff.

Kvalitativ: om et grstof eller kj forbindelse er tilstede under bestemt mengde
kvantitativ: Bestemmer mengden av gst eller kjeforb i en viss mengde prøve.

Kap 4.1 Næringsmidler med næringsstoffer og tilsetningstoffer.

Næringsmidlerà gulrot, brødskive osv.

Næringsstoff à fett, protein, karbohydrater, oksygengass, vann, vitaminer, mineralstoffer. Et næringstoff er fast, flytende eller gassforming stoff som kroppen tar opp og gjør seg nytte av.

Næringsmidlene kan i tillegg til næringsstoffene inneholde tilsetningsstoffer som eks gir bedre smak eller utseende.

 

Kap 4.2 Karbohydrater 

Molekylene har ringform. Monosakkarider består av en ring, er det to disakkarider, flere poly-. Mono og disakkarider smaker søtt og går under navnet sukkerarter. + se øverst s.137

 

Glukose som seksring og som åpen kjede

Glukose er det vanligste monosakkaridet. (druesukker, finnes i bær, honning, frukt). Alle typer fordøyelige karbohydrater forandres til glukose i kroppen.

Molekylet har 5 –OH grupper, så glukose er lett løselig i vann, ringen åpner seg ved O atomet. Samtidig flyttes et O atom, slik at ringen blir en åpen kjede med en –CHO gruppe i enden. Glukose har derfor aldehydegenskaper i vannløsning.

Et glukosemolekyl kan virke som en åpen kjede eller en seksring. Når den lukkes til ring, er det 2 muligheter for plassering av den nye –OH gruppen ved C-1. Peker OH gruppen ned, har vi alfaglukose, peker opp har vi betaglukose. I vannløsning er det ca 60% av betaformen og 40% av alfaformen, svært lite ligger som åpen kjede.

 

Monosakkarider som aldoser og ketoser

Glukose har C6H12O6, 6 C atomer gjør at det blir heksose. I åpen kjede er C-2, C-3, C-4 og C-5 kirale fordi det sitter 4 forskjellige grupper på hvert av disse karbonatomene.

 

    OH  OH  OH OH  OH  O

     I       I      I       I      I     II

H C-   C-    C-    C-   C-     C  -H
H    H     H     H      H     H

Ved å la to grupper bytte plass på et kiralt atom får vi et stereoisomer av den første. I alt er det 4 kirale C-atomer. Altå 2^4 = 16 mulige stereoisomere. På C-1 er det i en åpen kjede en aldehydgruppe som kalles aldoser. Glukose er en aldose.

I åpen-kjede-formen har aldoser en –CHO gruppe på C-1 og ketoser en > CO-gruppe på C-2. 

Disakkarider

I naturen dannes disakkarid av to monosakkarider ved at en –OH gruppe på et C-atom i hver av monosakkaridmolekylene reagerer med hverandre og spalter av et vannmolekyl (kondensasjon). Dermed binder et oksygenatom ringene sammen.

Maltose er et disakkarid av to glukosemolekyler. Den ene er alfaglukose i C-1, den andre i C-4. Bindingen blir altså alfa1à4binding. Se øverst side 140.

Andre eksempler:

Sukrose: glukose +  fruktose og laktose: galaktose + glukose

 I fordøyelsessytemet hydrolyseres (+H2O) disakkarider til monosakkarider. Reaksjonen katalyseres av enzymer

 

Et disakkarid dannes fra to monosakkarider ved en kondensasjonsreaksjon

Et disakkarid spaltes til to monosakkarider i en hydrolysereaksjon.

 

Reduserte sukkerarter

Alle monosakkarider reagerer med Fehlings væske.  Derfor er alle reduserende og påvises med Fehlingsvæske. Dette gjelder også noen av disakkaridene som laktose og maltose (fordi C-1 i den ene ringen er fri slik at ringen kan åpne seg og danne en aldehydgruppe), men ikke sukrose (fordi hver av de spesielle gruppene inngår i disakkaridet). Ingen polysakkarider reduserer fehlingsvæske.

 

Fordøyelige polysakkarider

 Polysakkarider er bygget opp av mange enheter. I stivelse, glykogen og cellulose er glukose enheten. Stivelse og glykogen er fordøyelige polysakkarider mens celloluse ikke lar seg bryte ned i vårt fordøyelsessytem.

Stivelse er satt sammen av 2 kjedetyper. Den ene er ugrenet og heter amylose, den andre er grenet og heter amylopektin. Stivelse fra korn og poteter er en blanding av 20% amylose og 80% amylopektin. I amylose er det 50-300 glukoseenheter bundet med alfa1-4 bindinger. Den er vannløselig p.g.a alle OH gruppene.

Amylopektin, er også bygget opp av a1à4 mellom glukoseenhetene, men det er i tillegg forgreininger på kjeden. De mange forgreningene og størrelsen på molekylet (mye større en amylose) gjør at denne stivelsesformen er lite løselig i vann.

 

Karbohydrater som energikilde

Disakkarider og polysakkaridene glykogen og stivelse omdannes til monosakkarider i fordøyelsessystemet. Monosakkaridene suges over fra tynntarmen til blodet, hvor de omdannes til glukose. Glukose er først og fremst en energikilde og i cellene forbrennes glukosen til karbondioksid og vann.

Kostfiber

Polysakkarider som ikke brytes ned i fordøyelsessytemet er viktige bestanddeler i kostfibrer. Eksempler på dette er celloluse og pektin.

Celloluse bygger opp celleveggene i planteceller og utgjør en tredel av alt organisk materiale i naturen. Molekylet er en lang ugrenet kjede av beta glukoseenheter bundet sammen med beta1à4 bindinger. Cellolusemolekylene kan pakkes tett ettersom kjeden er rett. Mellom hydroksylgruppene i flere paralelle kjeder virker det H-bindinger, noe som gjør at celloluse kan danne sterke fibrer. Celloluse fordøyes ikke i oss, men den forhindrer forstoppelse og opphoping av stoffer som kan være skadelige for tarmen.

 

Pektin er en gruppe komplisert oppbygde polysakkarider. Den forsinker opptaket av sukker i tynntarmen, påvirker omsetningen av fett og nedsetter innholdet av kolesterol i blodet.

 

I celloluse har vi alfa (OH nedover) og beta (OH oppover), gjør at det er tett pakka, og lite vannløselig. I stivelse derimot er det bare alfa, altså bare nedover, slik at det ikke er like effektivt.

 

Kap 4.3 Fettstoffer

Fettstoffene i næringsmidler tilhører stoffgruppen lipider. De er uløselige i vann, mens de er løselige i organiske løsemidler som etanol, bensin og etere. Fettstoffer løser selv mange andre stoffer som eks vitaminer og smaksstoffer. Ved hydrolyse av fettstoffer frigjøres det fettsyrer i kroppen vår.

 

Fett: triglyserider ( er ikke polar nokk, løses ikke i vann).

Triglyseridene er vanligste fettypen i maten. De er estere dannet av den treverdige alkoholen glyserol (propan-1,2,3-triol) og fettsyrer. De tre –OH gruppene i glyserol kan være forestret med samme eller med forskjellige fettsyremolekyler. Det er 40-50 fettsyrer i naturen som kan bindes til glyserol i ulike kombinasjoner.

 

Når fett fordøyes, blir vanligvis 2 av fettsyrene spaltet av fra triglyseridet ved hjelp av enzymet ”lipase” fra bukspyttkjertelen. Vi blir igjen med et monoglyseridet som tas opp gjennom tarmveggen. Vis det ikke brukes med engang, lagrer kroppen det i egne celler i fettvev etter at det blir forestret til

triglyserid.

 

Jo lengre kjede, jo høyere er smeltepunktet. Antall dobbeltbindinger har også betydning. Naturlig forekommende umettede fettsyrer er vanligvis cis- isomerer, og de har en knekk ved hver dobbeltbinding. Dette gjør det vanskeligere å pakke molekylene tett sammen. Bindingene mellom molekylene blir derfor svakere, og triglyserider med umettede fettsyrer smelter dermed ved lavere temperatur enn triglyserider med mettede fettsyrer med samme kjedelengde.

(S.149 nederst)

 

O

II

Fosfolipider: – O- P- O-  (denne delen er polar, og denne ladningen gir høyest polaritet, delta + og delta-). Holder fettet finfordelt.
I
O –

 

Steroider: de som trengs, lages selv av kroppen, eks kolesterol gir D-vitaminer.

Mettet fett (smør og dyr): fast form, ingen = binding gir flere krefter, sterkere ingen dobbeltbindinger mellom c-atomer

Umettet fett (planter, fisk): en eller flere = bindinger mellom c-atomer.  C18:1 à 18 C atomer og 1 dobbeltbinding. Ofte flytende form, med = binding. Får ikke samlet molekylene sammen over hverandre, virker som en haug med kvister.

Eks linolsyre: C18:2 består av 18 C atomer og 2 dobbeltbindinger. Den er fra planter og har dobbeltbinding fra 12-13 C atom og fra 9-10 C atom. Derfor heter den oktadeka-9,12-diensyre. Den er en omega6fettsyre. Fordi vis vi teller fra den siste C atomet til nærmeste dobbeltbinding er det 6 trekk. 18C atomer – 12 C atomer = 6.

 

Fett som energikilde

Fett gir oss mest energi pr.100 gram. Skal du ha energirik mat, ta fett. Fett tar lang tid, men er mest energirik. Sukker og vann går fortest, lurt i f.eks løpekonkurranse. Proteiner er omtrent likt som karbohydrater når det gjelder energiinnhold men fett er dobbelt så mer enn karbohydrater.
Ved forbrenning av fett dannes karbondioksid og vann. Brennverdien for fett er men enn det dobbelte enn for karbohydrater. Dette fordi i et triglyseridmolekyl er det mange CH2 grupper, mens i et karbohydratmolekyl er det mange –CHOH grupper. En –CHOH gruppe kan ses på som en delvis forbrent –CH2-gruppe, så derfor er brennverdien for et karbohydrat mindre enn for fett.

Fett Cx H2X à CO2 + H2O
karbohydrater Cx H2x Ox à CO2 + H2O. (her er vi halvveis i forbrenningen fordi vi har allerede O, det går fortere men mindre energi.

I umettet fett angripes dobbeltbindingen av O –atomer, men man øker holdbarheten ved H-atomer, får mettet. I mettet fett har vi bare enkeltbindinger, stabilt.

 

Umettet fett harskner, det vil si at det oksideres. Først spaltes et H+, og karbonatomet reagerer så med et oksygenmolekyl. For å hindre at det harskner, blir fete næringsmidler og hudkremer tilsatt antioksidanter. De virker først og fremst som radikalfangere og uskadeliggjør radikaler som dannes under oksidasjonen. Dermed stanser kjedereaksjonen opp. (se side 150 figurer)

 

Ved herding, øker kokepunktet og det blir mer stabilt. Hydrogen fra hydrogengass adderes til dobbeltbindinger ved bruk av nikkel som katalysator. I fremstilling av margarin stoppes prosessen før alt fettet er mettet, slik at det blir passe fast.

I herdeprossesen kan andre reaksjoner også skje. Cis fettsyre kan omdannes til transfettsyre, og dermed forsvinner Cis ”knekken”, slik at molekylene pakkes tettere og dermed øker smeltepunktet.

 

fosfolipid

I fosfolipider er den ene fettsyren i et triglyserid skiftet ut med en organisk fosfatforbindelse. Den organiske fosfatdelen har både en positiv og en negativ ladning og utgjør en polar del av fosfolipidmolekylet. De to fettsyrekjedene utgjør en upolar del av molekylet.

 

Fettstoffer og emulsjoner

Monoglyserider har bare en fettsyrekjede, men to frie OH grupper i glyseroldelen av molekylet. Dette gjør at de kan danne H-bindinger til vann og blir dermed noe vannløselige. På grunn av den upolare fettsyrekjeden er monoglyseridene også oljeløselige. Monoglyseroder kan altså danne bro mellom en oljefase og en vannfase. Når dette skjer, får vi en emulsjon.

 

Vann og olje kan danne emulsjon på to måter:

-       vann i olje emulsjon, der vanndråper er spredt i olje (polart hode)

-       olje i vann emulsjon, der oljedråper er spredt i vann. (upolart hode)

zalo er et eksempel på dette, når vi vasker har vi olje i vann prinsippet, zalo løser opp.

Emulsjoner er svært vanlige i matvarer som smør og margarin (v/o), og melk, fløte og majones (o/v).

Stereoidet kolesterol

Kolesterol virker som et forstadium til syntesen av stoffer. Den er også nødvendig for transport av fett i blodet, og finnes også i cellemembranene. Kolesterol kan syntetiseres i de fleste av kroppens celler, og vi trenger det dermed ikke gjennom kosten. Kolesterol har en –OH gruppe i enden, og en lang grenet hydrokarbonkjede.

+ se grønne bokser

 

4.4 Proteiner

Proteiner i kost og kropp

Proteiner er bygget opp av aminosyrer i lange kjeder og finnes i: kjøtt, fisk, melk og korn.
Proteiner brytes ned til aminosyrer i fordøyelsesytemet, som videre tas opp av blodet fra tarmen og settes sammen til nye proteiner eller til andre nitrogenforbindelser.

Finnes i hår, negler, DNA, enzymer, transportstoffer, antistoffer og som energikilde. Veier du 70kg, trenger du mellom 50-80 g hver dag.

Aminosyrer: Vi har ca 20 forskjellige, 9 gjennom kosten (essensielle aminosyrer), resten bygger kroppen selv. Valin er eks på essensielt, Glysin er eks på det i kroppen. Bindingene mellom aminosyremolekylene har ionekarakter og er sterke, noe som gjør aminosyrer til faste stoffer.

Aminosyrer er så polare, at de ofte er salter. De er lettløselige i vann og kan transporteres med blodet. En aminosyre er amfotær, fordi den kan virke både som syre og base.

 

R gruppen i aminosyrer varierer, slik at vi har de forskjellige aminosyrene. Det som er fast er
”R”
I
NH2-CH-COOH
Strukturen kan være alt fra en ball, til lang kjede. Proteiner er følsomme for pH og er varme. De mange forskjellige gruppene fører til dette.

 

Peptidbinding og peptidstruktur

Under avspalting av vann, kan 2 aminosyrer binde seg sammen. I denne kondensasjonsreaksjonen får vi dipeptid, og bindingen som oppstår kalles peptidbinding.

Når flere aminosyrer settes sammen, dannes det peptidkjede

Polypeptid: En peptidkjede av en viss størrelse kalles polypeptid. Proteiner er polypeptider som finnes naturlig. Antall aminosyrer kan variere fra 100 til 70 000 fordi vi har 20 ulike aminosyrer som kan kombineres.

Polypeptidets primærstruktur: Aminosyrene er bundet sammen med peptidbindinger, som er kovalente bindinger i bestemt rekkefølge. Et protein er bygget opp av et eller flere polypeptidkjeder. (se øverste bilde s.158)

Polypeptidets sekundærstruktur: Deler av en polypeptidkjede kan binde seg sammen med hydrogenbindinger og danne et flatt område eller en spiral. H – bindingen dannes mellom et H-atom i en –NH-gruppe i kjeden og et O-atom i en –CO- gruppe i et annet sted i kjeden. (se nederst s.158)

Polypeptidets tertiærstruktur: Bestemt 3D form. Bindingen er mellom 2 og 2 R-grupper på forskjellige steder i kjeden. Bindingene kan være kovalente, H-bindinger eller ionebindinger.

Kvartærstruktur til proteinet: Hvis et protein består av flere peptidkjeder. Et eksempel er hem med jern som i proteinet hemoglobin.

 

Egenskapene til protein

Fiberproteiner har langstrakte kjeder som er tvunnet inn i hverandre. De er uløselige i vann og ofte lite fordøyelige. Det er mye av dem i bindevev og i muskler. Fibrene kan bli ødelagt når vi eks steker kjøttet, slik at maten blir lettere fordøyelig

Globulære proteiner har form som små kuler med polare R-grupper stikkende ut av kulen. De er derfor vannløselige og finnes i fett, blod, egg og melk. Den naturlige tertiærstrukturen kan f.eks ødelegges ved å varme opp surmelk, da vil melken skille seg. Også pH endringer (f.eks da vi heller lettmelk på risp) R gruppen med –COO- blir endret med –COOH og kan derfor ikke inngå i ionebinding.

Proteinkvalitet

Høyverdig protein i kostholdet: rikelig med essensielle aminosyrer. Når aminosyrer skal settes sammen til protein, må alle aminosyrer som hører til med sekvensen, være tilstede samtidig. Vi får de essensielle aminosyrene gjennom et variert kosthold. Animalsk protein (egg, kjøtt,melk) har høy proteinkvalitet fordi essensielle aminosyrer er tilstede, mens vegetablisk protein inneholder lite av dette. Derfor bør vegetarere passe på å få det i seg gjennom andre måter. Hele egg har en proteinkvalitet på 100%.

 

Påvisning av proteiner (biurettest, som er best på vannløselige proteiner)

- Alle forbindelser med peptidbindinger og atomgruppen –CO-NH- gir et blålilla kompleks med kobber (II)ioner i basisk miljø. 

4.5 Vitaminer og mineralstoffer

Vitaminer er organiske forbindelser som er nødvendige for stoffskiftet, trengs i små mengder og kroppen produserer ikke dette selv.

Opprinnelse: vit (liv)   amin (amin, NH2 gruppe). Til sammen blir det livsviktig.

B og C er vannløselige.

Vitamin B1:På 6ringen sitter det en polar aminogruppe som gjør at stoffer er et amin. Femringen har også et nitrogenatom som er positivt ladd, og en OH gruppe i sidekjede. Vitaminet finnes som et salt der det negative ionet er et klorid, og saltet er lettløselig i vann. Vann går fortere gjennom kroppen enn fett, derfor trenger vi daglig inntak.

Vitamin C (askorbinsyre): H+ kan spaltes fra en eller to –OH- grupper i femringen. Lar seg lett oksidere, særlig i basisk miljø.

Dehydroaskorbinsyre   ß   askorbinsyre  (C-vitamin)         àß                      askorbat

 

-2H (oks)                                        syre/basereaksjon

 

A,D,E,K er fettløselige. De kan løses i fettvev i kroppen, som kan være der ganske lenge, er mer stabilt og trenger ikke daglig inntak.

A vitamin: Dannes fra Beta karoten som er det gule fargestoffet i gulrot og smør. A vitamin mangel fører til nattblindhet. Den er sterkt umettet, og oksideres lett i lys eller luft og blir ødelagt. Den er fettløselig på grunn av den lange upolare hydrokarbonkjeden.

Gulrøtters farge er p.g.a molekylstrukturen i betakaroten. I formelen er det mange dobbeltbindinger, og det er annen hvergang en dobbeltbinding, og en enkeltbinding. Dette er konjungerte dobbeltbindinger, og gjør det mulig for elektroner fra dobbeltbindingene å fordele seg som en sky over hele hydrokarbonkjeden. Det er nokk energi i synlig lys til å eksitere noen elektroner i en slik sky. Den blå delen i lyset absorderes og gir gulroten farge. For at stoff med konjungerte dobbeltbindinger i molekylet skal være farget, må det være mer enn 8 dobbeltbindinger i hydrokarbonkjeden.

 

Mineraler

De fleste organiske forbindelsene i næringsmidler er kun bygget opp av grunnstoffene karbon, hydrogen, oksygen og nitrogen. De 25 andre livsviktige grunnstoffene kan være bundet i organiske molekyler eller som salter i maten. Disse kalles mineralstoffer, et eksempel er Na+ i natriumklorid.

Ca2+ og Fe2+. Du får i deg jern som ioner. Mineraler og sporstoffer er det samme, men trenger mindre av sporstoffene, (nemlig > 100mg/dag). Vi har 14 grunnstoffer til sporstoffene.

 

4.6 Tilsetningsstoffer med E-nummer

Tilsetningstoffer gir bedre holdbarhet, smak, utseende osv. I dag har vi 340 godkjente, de fleste med E nummer som representerer vurdering og godkjenning av EU. Eksempler er gasser, fargestoffer, søtstoffer.

 

Fargede forbindelser

6ring med annenhver dobbelt og enkelbinding har et langt nokk system, kommer mer synlig lys og man kan se det. Klorofyll er et eksempel på det. Når Mg2+ i naturlig klorfyll byttes ut med Cu2+, får vi et klorofyll-kobber-kompleks, som er mørkere og mer stabilt enn naturlig klorofyll.Fargen skyldes både Cu2+ ionet, de konjungerte dobbeltbindingene og karbonylgruppene i molekylene. Strukturformelen viser at klorofyll ikke er særlig løselig i vann.

Konjungerte dobbeltbindinger à C=C-C=C-C=C-C, mer en 8C, er i synlig lys, gir farge.

Essensielt à noe du trenger, f.eks vitamin, du starter

no