Bromatologija

Bromatologija (hemija hrane) je savremena nauna disciplina u kojoj se prouavaju sastav, struktura i osobine preranenih i nepreranenih namirnica i njihovih sastojaka, njihove hemijske i biohemijske promene, a u cilju unapreenja kvaliteta hrane i ishrane i zatite i unapreenja zdravlja stanovnitva.Metabolizam posle varenja hrane apsorbovani hranjljivi sastojci podleu viestrukim promenama u organizmu (anabolizam i katabolizam). U organizmima iji je rast zavren u normalnim uslovima ishrane, anaboliki procesi su dinamikoj ravnotei sa katabolitikim obavlja se normalna regeneracija tkiva. Kod organizama u razvoju, anaboliki procesi dominiraju.Rast i razvoj organizma ne bi mogli da se obavljaju bez hrane (princip o odranu energije).

Ljudski organizam i pored stalnog oslobaanja toplote, odrava stalnu telesnu temperaturu a osim toga obavlja i rad. I za ove svrhe je potrebna hrana, iju hemijsku energiju organizam prevodi u rad i toplotu. ovek uglavnom koristi i namirnice biljnog i ivotinjskog porekla, on je omnivor.Mesoderi karnivoriBiljojedi herbivorioveku je potrebno, pored drugih i oko 35 bioloki aktivnih hranjlivih sastojaka koje ne moe da sintetie (esencijalne amino kiseline, esencijalne masne kiseline, vitamini makro- i mikroelementi). Dui nedostatak dovodi do oboljenja.

Definicija hrane i ivotnih namirnica Namirnice su proizvodi koje ljudi koriste za ishranu radi normalnog odravanja ivota. Prema hemijskoj definiciji, ivotne namirnice su prirodne kombinacije hranljvih sastojaka (mleko, jaja, razno povre) Mleko prirodna kombinacija masti, proteina, laktoze, soli, vitamina i vode. Sir ne sari laktozu i rastvorljive proteine, neke minerale i u vodi rastvorene vitamine. Rafinisana ulja i masti, eer (saharoza) nisu prirodne kombinacije hranljivih sastojaka.

ta su namirnice ?

Pod ivotnim namirnicama podrazumeva se sve to se upotrebljava za hranu ili pie u preranenom ili nepreranenom stanju. Podrazumeva se i voda za pie koja slui za javno snabdevanje stanovnitva kao i voda za pie ili za proizvodnju namirnica namenjenih prodaji. Tu spadaju i sirovine za proizvodnju namirnica, zaini, aditivi.

Svaka namirnica je i hrana, ali nijedna namirnica sama po sebi ne moe da zadovolji sve potrebe organizma i ne predstavlja potpunu hranu. Potpunu hranu za oveka predstavljaju podesne kombinacije namirnica i odgovarajuim koliinama.

Simmonet Namirnica je supstanca, uglavnom prirodnog i sloenog sastava, koja u podesnim kombinacijama sa drugim namirnicama moe da obezbedi normalan tok ivota jedinke i vrste kojoj pripada.

Klasifikacija namirnicaPoreklo (biljne, ivotinjske, mineralne)

Sastav (proste, sloene)

Uloga u organizmu (energetske, gradivne, zatitne)

Fizikom stanju (tene, vrste, poluvrste)

Stepenu obraenosti (sirove, polupreraene i preranene)

Najvanije namirnice

ivotinjske namirnice

Mleko i mleni proizvodi. Meso i proizvodi od mesa, divlja, ribe, jaja

Odlikuju se velikim sadrajem potpunih proteina, masti i relativno visokim sadrajem vitamina sadranih u mastima (A i D), kao i vitaminima B grupe. Izuzev mleka, siromane su ugljenim hidratima. Ne sadre sirovu celulozu pa je njihova svarljivost velika (faktor iskorienja 0.95). Ne sadre vitamin C. Osim mleka, proizvodi razgradnje ovih namirnica su kiseli. Masno meso stoke i ribe sadri vie masti nego proteina, a mala koliina glikogena isezava u toku sazrevanja mesa.

Najvanije namirnice

Biljne namirniceitarice i proizvodi od itarica. Voe i povre i proizvodi od voa i povra. Zaini, ajevi, kafa, kakao.Odlikuju se velikim sadrajem ugljenih hidrata, mineralnih materija i vitamina. Izvori su vitamina C, a neki i vitamina K. Sadre i znatne koline proteina, ali osrednje hranljive vrednosti. Osim itarica, proizvodi razgradnje ovih namirnica su alkalni. Prirodno suene itarice sadre 70% skroba, a svei krompir 20%. Suva variva sadre proteine (25%) ugljene hidrate (40%). Svee voe sadri 10-13%, a svee povre 3-6% smee glukoze i fruktoze, to ini 90% suve materije. itarice i voe sadre vitamine B grupe, a obojeno voe i povre karotene. Klice i semenje itarica provitamne vitamina D i vitamine E. Voe, povre i variva sadre znatne koliine K, Ca i Mg, znatno manje Na i P, a sadre takoe i mikroelemente. itarice su bogate fosforom, a manje metalima. Mineralne namirnice So za ljudsku upotrebuNapici Bezalkoholna i alkoholna pia

Funkcionalne namirniceNajee hrana kojoj je neki od sastojaka oduzet ili dodatUvek u obliku hraneHrana koja pored nutritivnih efekata ima potvreno, pozitivno dejstvo na odrenene funkcije organizmaDejstvo mora da bude nauno potvrnenoPozitivno dejstvo mora da se javi konzumiranjem uobiajene koliine hranePojam funkcionalne hrane se odnosi na namirnice ija dua konzumacija moe da utie preventivno ili terapeutski na pojedine aspekte ljudskog zdravlja. Nove vrste namirnicaFunkcionalne namirniceDijetetske namirniceDijetetski suplementiNeka hrana bude lek, a lek neka bude hrana

Dijetetske namirniceNamirnice izmenjenog sastava namenjene osobama sa posebnim potrebamaa) hrana za bebe i malu decub) hrana smanjene energetske vrednosti namenjena osobama koje treba da redukuju telesnu masuc) hrana za sportisted) hrana za posebne medicinske namene

Nove vrste namirnicaFunkcionalne namirniceDijetetske namirniceDijetetski suplementi

Dijetetski suplementi su namirnice koje dopunjuju normalnu ishranu i predstavljaju koncentrovane izvore vitamina, minerala ili drugih supstanci sa hranljivim ili fiziolokim efektom.

Konzumiraju se pojedinano ili u kombinaciji, a u prometu su u doziranim oblicima. Dizajnirane da se uzimaju u odmerenim pojedinanim koliinama (kapsule, pastile, tablete, pilule, kesice praka, ampule tenosti, boice za doziranje i kapima i sl.)Nove vrste namirnicaFunkcionalne namirniceDijetetske namirniceDijetetski suplementi

PRAVILNIK O KVALITETU I USLOVIMA UPOTREBE ADITIVA U NAMIRNICAMA I O DRUGIM ZAHTEVIMA ZA ADITIVE I NJIHOVE MEAVINE (DECEMBAR 2003. SL56/2003)*

ta su hranljivi sastojci (nutrimenti)?Fizioloka definicija - organske ili neorganske supstance koje su deo namirica i koje ovek moe da koristi u cilju zadovoljenja svojih ivotnih potreba.Hemijsko-fizioloka definicija - Jedinjenja odrenenog hemijskog sastava, koja mogu da se izoluju u istom stanju iz namirnica i slue za ishranu ljudi.Hranljivi sastojci se dele na: Organske i neorganske Proste i sloene Osnovne i zatitne Energetske, gradivne i zatitne Makronutrimente i mikronutrimenete Esencijelne i neesencijelne Slobodne i vezane

Osnovne i zatitne (Liebig, 1842.)*

Osnovni i zatitni hranljivi sastojci

Namirnice i hrana mogu da sadre jo...VoduNenutritivne komponente (kiseline, tanine, amine, flavonoide, glukozide, arome...)Kontaminante (hemijske, bioloke, fizike)AditiveProizvode degradacije hranljivih sastojaka (uvanje, skladitenje)Proizvode nastale tokom termikog tretmana

Kontaminanti su supstance koje nisu prirodni sastavni deo namirnice, ali mogu dospeti u namirnicu kao ostaci (rezidui) pri proizvodnji, prometu, transportu, uvanju ili su poreklom iz sirovina, ambalanog materijala ili zagaene okoline. Potrebno je ispitivati njihivo prisustvo i kontrolisati rezidualne vrednosti u kojima se nalaze, a koje su odreene zakonomAditivi su hemijske supstance namerno dodate namirnicama u cilju postizanja odreenih tehnolokih efekata. Moraju biti odobreni za upotrebu, detaljno ispitani i koristiti se u skladu sa zakonom

ta oekujemo od hrane u 21. veku?

Da bude sigurnaDoprinos optem zdravlju i prevenciji bolesti (principi zdrave ishrane)Da ne sadri alergene ili da ih ima vidno obeleeneDa sadri bioloki aktivne komponente sa povoljnim zdravstvenim efektimaOuvanih sastojakaDa je specijalno dizajnirana za potrebe pojedinih populacionih grupaDa je savremeno i funkcionalno pakovana

Ouvanih i poboljanih senzornih karakteristikaSa dugim rokom trajanjaDa ne zavisi od sezonskih varijacijaPravilno i detaljno deklarisanaLaka za pripremuTehnoloki proces i pakovanje da su u skladu sa environmently friendly doktrinomNovih ukusa i tekstureMaksimalne sveine i minimalnog nivoa preradeJeftina

OSNOVNE ULOGE HRANE

GRADIVNA (rast, razvoj, regeneracija)

2. ENERGETSKA

3. ENZIMSKO BIOHEMIJSKA (formiranje i radenzimskih sistema)

4. IMUNO-ODBRAMBENA

5. SOCIJALNA (psiholoki status, radna produktivnost)

6. PATOLOKA (malnutricije, intoksikacije)

GRADIVNA ULOGA HRANEHrana mora da zadovolji potrebe organizma za izgradnjom i regeneracijom delova elija, tkiva i organaGradivna uloga hrane zapoinje sa zaeem i traje kroz ceo ivot

ENERGETSKA ULOGA HRANEHrana obezbeuje organizmu energiju neophodnu za vrenje osnovnih telesnih funkcija i obavljanje svakodnevnih aktivnostiEnergija je neophodna za bazalni metaboliziam, specifino dinamiko delovanje hrane (SDDH), energija za rad, termoregulaciju, rast, regeneraciju, trudnou, laktaciju.

ENZIMSKO BIOHEMIJSKA ULOGA HRANE

Hrana obezbeuje organizmu sastojke neophodne za sintezu i funkcionisanje enzima koji uestvuju u izvoenju brojnihbiohemijskih reakcija i metabolikih reakcija.ProteinienzimiMineraliCu,Zn delovi enzima superoksid-dismutaza (SOD); Se - deo enzima glutation-peroksidaza (GSH)Mg, Ca -modulatori aktivnosti enzimaVitaminivitamini B1, B2, B3, pantotenska kiselina su strukturni delovi koenzima tiamin-pirofosfata, FAD, NAD, koenzima A

IMUNO-ODBRAMBENA ULOGA HRANE

Hrana obezbeuje organizmu sastojke neophodne za normalno funkcionisanje imunog sistemaProteiniantitelaMineraliZnVitaminivitamini C, A, E moduliraju imuni odgovor

SOCIJALNA ULOGA HRANE

Adekvatna ishrana omoguava oveku da obavlja svoje socijalne funkcije na optimalan nain. Radna sposobnost, psiholoki status zavise i od stanja uhranjenosti

PATOLOKA ULOGA HRANE

Hrana moe da bude razlog ili uzronik nastanka ili razvojaoboljenja, pa ak i da dovede do smrti.

Malnutricija Oboljenja koja se javljaju usled premalog ili prekomernog unoenja hrane, nekog hranljivog sastojka, ili usled nebalansirane ishrane Deficiti: rahitis (Ca, Vitamin D), beri-beri (B1) itd.Suficiti :vidljivi (gojaznosti) i nevidljivi (hipertenzija, dijabetes mellitus, kancer, ateroskleroza...)

Alergije i intolerancijeIntoksikacija

Posledica je oteano disanje, curenje nosa, oiju , munina , povraanje, dijareju. U najteim oblicima dolazi do anafilaktikog oka.90% svih alergijskih reakcija na hranu potie od alergije izazvane konzumiranjem 8 namirnica - The Big 8PENICA KIKIRIKIMLEKO JEZGRASTO VOEJAJA RIBASOJA KOLJKENeprijatne reakcije na pojedine komponente hrane koje se javljaju iz raliitih razloga. Primer za netoleranciju je preosetljivost na laktozu, usled nedostatka odrenenih enzima.*

ENERGETSKA ULOGA HRANEOsnovna uloga hrane u organizmu je obezbeenje energije za odvijanje svih funkcija organizma i odravanje dobrog zdravlja. Veze izmeu vrste i koline hrane i zdravlja zapaena je jo u starom veku, kod mnogih naroda. A.L. Lavoisier (1743-1804) razgradnjom hrane se oslobaa toplotna energija i CO2 i da postoji kvantitativni odnos izmeu unete hrane, osloboene energije i koliine izdahnutog CO2. ivot je dakle sagorevanjeBioloki sistemi se odlikuju razmenom nekoliko vidova energije koje se po svom obliku i poreklu mogu podeliti na: solarnu, hemijsku, mehaniku, elektrinu i toplotnu. Zahvaljujui solarnoj energiji i fotosintezi biljke sintetiu kompleksne organske molekule. 6CO2 + 6H2O + 2870 KJ = C6H12O6 + 6O2

Trovanje hranom usled kontaminiranosti hrane ili ukvarenosti hrane Uzronici Bioloka kontaminacija mikroorganizmi, plesni, rikecije, paraziti,virusi, prioni (Salmonella, C. Botulinum, Trichinella, E.coli...) Hemijska kontaminacija - sve supstance koje nenamerno dospevaju unamirnice pri proizvodnji, prometu, transportu, uvanju ili suporeklom iz ambalae ili zaganene okoline; u namirnicama se nalazeuglavnom kao ostaci (rezidui)(pesticidi, toksini metali, dioksini...) Radioloka kontaminacija (radionuklidi) - prirodne radioaktivnesupstance-kalijum- 40 K,ugljenik- 14C,uran- 238U, torijum- 232Th,radijum- 226Ra, radioaktivno olovo- 210 Pb ; Proizvedeneradioaktivne supstance-stroncijum- 89 Sr i 90Sr, radioaktivni jod - 131J i radiocezijum- 134Cs i 137CsMogu biti akutne, hronine (mutagene, kancerogene)

*

U organizmu oveka i ivotinja hemijska energija iz hrane se pretvara u mehaniku (miina kontrakcija), elektrinu (omoguava prolazak jonskih gradijenata kroz membrane elija) ili hemijsku (obezbeuje sintezu novih molekula).

Hrana sadri energiju deponovanu u hemijskim vezama jedinjenja i to je ista energija koja je utroena za sintezu tih jedinjenja.

Konverzija hemijske energije iz hrane u druge energetske oblike nije potpuno efikasan proces, znatan deo (75%) se rasipa kao toplotna energija. Nastala toplotna energija odrava stalnu telesnu temperaturu, omoguava odvijanje svih vitalnih funkcija i rad muskulature. C6H12O6 + 6O2 = 6H2O + 6CO2 + 2870 KJ

Ako je zajednika osobina svih hranljivih sastojaka da raspolau energijom onda je osobina oveijeg organizma da tu energiju koriste za rad i toplotu. Energija hrane izraava se zajednikom jedinicom za energiju, rad i toplotu, joul

1 Joul je rad ili energija potrebna da bi se silom od jednog njutna delovalo na rastojanju od jednog metra pri ubrzanju od m za sekundu.

Uobiajeno se energetska vrednost hrane izraava u kJ (1000 J)

Ranije koriena jedinica kalorija (cal)1 kcal = 4,2 kJ 1kJ=0,239 kcalKcal je koliina toplote potrebna za poveanje temperature 1 kg vode za 1 celzijusov stepen.

1 J je koliina toplote kojom se 0.239g vode zagreje za 1 oC

hemijske veze u jedinjenjima dre zajedno pojedine elemente i na taj nain je potencijalna energija smetena u hranljive materije kidanjem veza oslobadja se energija osloboena energija je odmah raspoloiva za formiranje novih veza (hemijska) ili za odreene funkcije (prevodi se u toplotnu, mehaniku, elektrinu energiju) fosfatne veze su bogate energijom, kovalentne manje,

a vodonine veze najsiromanije. jedinjenje bogato energijom ATP

kiseonik iz vazduha oksidie hranljive materije i oslobadja se energija

ta se stvarno deava sa energijom unete hrane?Ostaje neiskorieno 1 - 9 %

Oslobaa se u vidu toplote ~50%

Za samu apsorpciju i digestiju je potrebno 6 - 10%

Energija koja se deponuje u hemijskim vezama 30 - 40%

Odreivanje energetske vrednosti hrane sagorevanjemPotrebe ljudi u hrani su vrlo razliite i zavise od uzrasta, pola, telesne mase, fizikog angaovanja, klimatskih uslova i zdravstvenog stanja. Da bi mogle tano da se utvrde potrebna je jedinica zajednikog merljivog svojstva hranljivih sastojaka. To zajedniko svojstvo je toplota koja nastaje sagorevanjem (oksidacijom) masti, ugljenih hidrata i proteina.Eksperimentalno se odreuje u kalorimetrijskoj bombi.

Postupak se sastoji u tome da se odmerena masa uzorka hrane sagori, osloboenom toplotom zagreje se odmerena masa vode, a iz izmerenog porasta njene temperature se izrauna koliina osloboene toplote, onosno energije. Pri tome se zna da je potrebno 4,1868 kJ energije da se 1kg vode zagreje za 1oC.

Odreivanje energetske vrednosti hrane sagorevanjem kalorimetrijska bombaOvalni, elini sud koji se dobro zatvaraNosa za platinski loni je vezan za poklopacica za dovod strujeOdmerena masa uzorka komprimuje se u loniu, koji se postavi na nosa u dobro zatvorenu uvodi se pritisak O2 od 2230 kPa.Bomba se prenosi u kalorimetarKalorimetar je vodeno kupatilo u kome se nalazi mealica i precizni termometar

Voda u kalorimetru se mea i mealicom dok se ne dobije konstantna temperatura.Uzorak se zapali pomou elektrine strujeSagori eksplozivno i potpuno, a osloboena energija zagreva vodu.Meanjem vode ponovo se stabilizuje temperatura koja se oitava

*

Odreivanje energetske vrednosti hrane sagorevanjem kalorimetrijska bomba

Odreivanje energetske vrednosti hrane sagorevanjem kalorimetrijska bomba

Iz mase uzorka i vode, kao i iz porasta temperature vode, izraunava se energetska vrednost uzorka i izrazi u kJ/g ili kJ/100g.Primer:Odmerena masa namirnice je 4g, masa vode u kalorimetru je 2kg, a temperatura vode pre sagorevanja 25oC i posle sagorevanja 29oC. Kolika je energetska vrednost 100g te namirnice?

Za praktine svrhe odreivanja u kalorimetrijskoj bombi energetska vrednost smea raznih ugljenih hidrata odnosno proteina kao i raznih jestivih masti i ulja u odnosima koji se unose pri normalnoj ishrani Krajnji proizvod oksidacije proteina u organizmu je, osmi vode i ugljendioksida je urea, a u kalorimetrijskoj bombi nastaju azotovi oksidi.

Etanol oslobana 7 Kcal/g (30 kJ/g)

Poto proteini pri sagorevanju u kalorimetrijskoj bombi oslobaaju vie energije nego u organizmu, to su i energetske vrednosti namenjene primenom ovog postupka vee za 7kJ/g prisutnih proteina.

Dobijene energetske vrednosti se moraju korigovati i za procenat sirove celuloze koju organizam ne iskoriava a u kalorimetrijskoj bombi oslobaa 17kJ/g. Primer: Naeno je da namirnica pored drugih sastojaka sadri i 18% proteina i 3% celuloze. Odmeren uzorak od 2g te namirnice spaljen je u kalorimetrijskoj bombi, povisio je temperaturu 2kg vode u kalorimetru za 3oC. Kolika je tana energetska vrednost te supstance. 1256 kJ (3x17) (18x7) = 1079kJ/100g

Energetska vrednost namirnica koje se dobijaju mnoenjem procenata proteina, masti i ugljenih hidrata sa njihovim energetskim vrednostima oznaava se kao sirova energetska vrednost.

sirova energetska vrednost se dobija raunskim putem iz sastava namirnica. ista energetska vrednost je stvarno iskoriena energija namirnica u organizmu.ista energetska vrednost se dobija mnoenjem sirove energetske vrednosti sa faktorom iskorienja

SIROVA I ISTA ENERGETSKA VREDNOST

Zato se razlikuje sirova od iste energetske vrednosti?

Ne apsorbuju se svi hranljivi sastojci podjednako Sve osobe nemaju istu sposobnost iskorienja hranljivih sastojaka

ista energetska vrednost je u proseku oko 5-10 % niaod vrednosti odreene u kalorimetrijskoj bombi

ISKORISTLJIVOST NUTRIMENATA ZAVISI OD:Vrste namirnice - biljne i ivotinjske namirnice imaju razliitu iskoristljivost svojih sastojaka; Sastojci namirnica biljnog porekla se tee vare, a iskoristljivost je nia zbog sloenih ugljenih hidrata (celuloze) u elijskom zidu Starosti organizma - smanjuje se sposobnost digestivnog trakta da vari i koristi hranljive sastojke u starosti, a takoe je kod veoma mladih organizama nedovoljno razvijena Kulinarske obrade - kuvana hrana se bolje vari i iskoriava, od peene i prene Individualnih faktora - nepodnoljivost ili poseban afinitet (psihika dispozicija) prema odreenoj vrsti hrane Bolesti, intolerancije

PRAVILNIK O KVALITETU I USLOVIMA UPOTREBE ADITIVA U NAMIRNICAMA I O DRUGIM ZAHTEVIMA ZA ADITIVE I NJIHOVE MEAVINE (DECEMBAR 2003. SL56/2003)*Osnovne i zatitne (Liebig, 1842.)*Posledica je oteano disanje, curenje nosa, oiju , munina , povraanje, dijareju. U najteim oblicima dolazi do anafilaktikog oka.90% svih alergijskih reakcija na hranu potie od alergije izazvane konzumiranjem 8 namirnica - The Big 8PENICA KIKIRIKIMLEKO JEZGRASTO VOEJAJA RIBASOJA KOLJKENeprijatne reakcije na pojedine komponente hrane koje se javljaju iz raliitih razloga. Primer za netoleranciju je preosetljivost na laktozu, usled nedostatka odrenenih enzima.*Trovanje hranom usled kontaminiranosti hrane ili ukvarenosti hrane Uzronici Bioloka kontaminacija mikroorganizmi, plesni, rikecije, paraziti,virusi, prioni (Salmonella, C. Botulinum, Trichinella, E.coli...) Hemijska kontaminacija - sve supstance koje nenamerno dospevaju unamirnice pri proizvodnji, prometu, transportu, uvanju ili suporeklom iz ambalae ili zaganene okoline; u namirnicama se nalazeuglavnom kao ostaci (rezidui)(pesticidi, toksini metali, dioksini...) Radioloka kontaminacija (radionuklidi) - prirodne radioaktivnesupstance-kalijum- 40 K,ugljenik- 14C,uran- 238U, torijum- 232Th,radijum- 226Ra, radioaktivno olovo- 210 Pb ; Proizvedeneradioaktivne supstance-stroncijum- 89 Sr i 90Sr, radioaktivni jod - 131J i radiocezijum- 134Cs i 137CsMogu biti akutne, hronine (mutagene, kancerogene)

*

*