Podstawy żywienia człowieka - ćwiczenia laboratoryjne

PPM - najniższy poziom przemian energetycznych warunkujący dostarczanie energii niezbędnej do zachowania podstawowych funkcji życiowych w optymalnych warunkach bytowych.

Czynniki wpływające na wartość PPM

- stopień aktywności poszczególnych narządów

- wzrost i masa ciała

- wiek

- płeć

- napięcie układu nerwowego

- funkcjonowanie gruczołów wydzielania wewnętrznego

- klimat

- sposób żywienia i tryb życia

- ciśnienie

- stany chorobowe przebiegające z gorączką

PPM - warunki pomiaru

- na czczo

- pozycja leżąca

- nie przyjmowanie używek

- spokój fizyczny i psychiczny

CPM - całodobowe wydatki energetyczne człowieka związane z jego normalnym funkcjonowaniem w środowisku i pracą zawodową

TERMOGENEZA

a) drżeniowa - reakcja na niska temperaturę otoczenia (<22°C) i wyższe straty ciepła

Spontaniczne drżenie mięśni > nasilenia procesów katabolicznych

b) bezdrżeniowa - reakcja nie tylko na zmiany temperatury ale również na spożycie żywności

* posiłkowa - okresowy wzrost natężenia przemiany materii i wydatków energetycznych ustroju, związany głownie z trawieniem, wchłanianiem i transportem składników odżywczych; zależy od: ilości pożywienia, składu pożywienia: białko ^25%, tłuszcz ^5-10%, węglowodany ^6% - tempo przyjmowania pożywienia

Aktywność fizyczna

Wydatki energetyczne zależą od:

- rodzaju wykonywanej pracy

- warunków i czasu jej wykonywania

PAL (poziom aktywności fizycznej) = TTE (CPM)/PPM

----------

Wartość energetyczna pożywienia - energia cieplna powstająca w wyniku spalania (utleniania) składników organicznych zawartych w produktach, potrawach lub posiłkach.

Energii dostarczają wiązania chemiczne, z których energia jest uwalniana [węglowodany, w mniejszym stopniu białko, alkohol, tłuszcze, kwasy organiczne, błonnik].

Prawidłowo zestawiona racja pokarmowa powinna dostarczać około:

• 55-75% energii z węglowodanów,

• 20-35% energii z tłuszczu,

• 10-15% energii z białek.

Współczynnik sprawności - procentowy stosunek strawionej i wchłoniętej ilości składnika odżywczego do ilości tego składnika spożytego z pokarmem.

Równoważniki energetyczne - informują nas o ilości energii uzyskanej z utleniania 1g białek, tłuszczy, węglowodanów czy alkoholi.

Rodzaje równoważników energetycznych:

• fizyczne - ilość energii powstającej z całkowitego spalania składników pokarmowych (energia brutto)

• fizjologiczne - ilość energii metabolicznej ... przez 1 g składnika pokarmowego

Wartość energetyczna na 1g

• Alkohol etylowy - 7 kcal

• Kwasy organiczne - 3 kcal

• Błonnik pokarmowy - 2 kcal

Czynniki decydujące o wartości energetycznej żywności

1. Zawartość tłuszczu w produkcie; im więcej tym więcej energii

   • niska (<5%) nie przekracza 100 kcal/100g

   • wysoka (>80%) wartość energetyczna wynosi około 700-800 kcal/100g

2. Zawartość wody w produkcie

   • produkt o niskiej zawartości wody (<5%) maja wysoka wartość energetyczna około 500-900 kcal/100g

   • duże ilości wody (>70%) maja niska wartość energetyczna poniżej 100 kcal/100g

3. Sposób obróbki kulinarnej - stosowanie takich technik kulinarnych jak smażenie na głębokim tłuszczu, podprawianie sosów i zup śmietaną, kraszenie czy zawiesiste, tłuste sosy podnoszą wartość energetyczna

----------

Ocena i rola produktów spożywczych ze względu na zawartość błonnika pokarmowego

Błonnik (włókno pokarmowe) - kompleks wielu różnych składników organicznych wchodzących w skład błon komórkowych i tkanki podporowej roślinnej.

Błonnik pokarmowy - obejmuje tę część pożywienia roślinnego, która jest oporna na działanie enzymów przewodu pokarmowego człowieka.

W skład błonnika pokarmowego wchodzą różne frakcje polisacharydowe:

• celuloza

• hemiceluloza

• pektyny

• oraz jedna frakcja niebędąca polisacharydem - lignina

Skrobia oporna – to skrobia oraz produkty jej rozkładu, które nie są trawione i wchłaniane w jelicie cienkim zdrowego człowieka. Ze względu na oporność na działanie enzymów trawiennych, jest ona zaliczana do składników nierozpuszczalnego błonnika pokarmowego.

SKROBIA OPORNA – funkcje

• Zwiększa masę i objętość kału, skraca pasaż jelitowy

• PREBIOTYK – stymuluje wzrost, rozwój i aktywność bakterii probiotycznych

• Zmniejsza zawartości cholesterolu i TG we krwi

• Zmniejsza stężenie glukozy we krwi

• Ulega fermentacji w jelicie grubym z wytworzeniem krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (gł. masłowy, propionowy, octowy). Kwasy te zakwaszając treść pokarmową, stwarzają dogodne warunki do lepszego wchłaniania składników mineralnych (Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, Cu)

Funkcje błonnika pokarmowego

• zwiększanie masy i objętości stolca, co ułatwia i przyśpiesza wydalanie kału

• regulacja perystaltyki jelit na drodze drażnienia mechanicznego i chemicznego

• zmniejszanie zawartości cholesterolu dzięki zwiększonemu wiązaniu i wydalaniu z kałem kwasów żółciowych wraz z cholesterolem

• odtruwanie dzięki zdolności trwałego wiązania jonów metali ciężkich przez pektyny i hemicelulozy

• właściwe wewnątrzwydzielnicze działanie trzustki

• zmniejszanie poziomu lipidów triglicerydów we krwi w skutek wiązania ich w świetle jelita i zwiększonego wydalania z kałem

• zapobieganie stanom zapalnym i uchyłkowatości jelita, hemoroidom i żylakom podudzia

• przeciwdziałanie powstaniu nowotworów jelita grubego dzięki skracaniu czasu pasażu i "rozcieńczaniu" kancerogenów w większej masie stolca, ponadto wskutek obniżonego pH przez wzrost pożądanej mikroflory i zdolność pochłaniania wolnych rodników

• zmniejszanie wykorzystania energii z pożywienia na skutek skróconego i utrudnionego kontaktu z enzymami trawiennymi i powierzchnią resorpcyjną jelit

• korzystna regulacja składu bakteryjnej flory jelitowej

• poprawa metabolizmu węglowodanów u chorych na cukrzycę przez opóźnienie wchłaniania glukozy

Podstawowym źródłem błonnika w diecie są: warzywa, owoce, produkty i przetwory zbożowe, ryż, rośliny strączkowe, orzechy i nasiona

Zalecane dzienne spożycie błonnika wynosi:

wg. Norm Żywienia Człowieka (2012)

• dzieci (1-9 lat) 10-16g/dzień

• młodzież (10-18 lat) 19-21g/dzień

• osoby dorosłe (19-65 lat) 25g/dzień

• osoby starsze (> 65) 20g/dzień - z wiekiem zwalnia metabolizm, upośledzenie wchłaniania składników odżywczych

Skutki nadmiernego spożycia błonnika:

• ze względu na utrudnienia wchłaniania składników odżywczych może doprowadzić do ich niedoborów, zwłaszcza składników mineralnych (Ca, Fe, Mg, Zn)

• wzdęcia, biegunki

• odwodnienie ustroju, szczególnie niebezpieczne dla małych dzieci i osób starszych

Zawartość błonnika

• 5g/100g produktu - mała zawartość

• 5-10g/100g produktu - średnia zawartość

• powyżej 10g/100g produktu - duża zawartość

----------

Woda - równowaga kwasowo-zasadowa

Funkcje wody

• trawienie i wchłanianie (formowanie kęsów, przesuwanie treści pokarmowej, podstawowy składnik soków trawiennych)

• usuwanie produktów przemiany materii z moczem

• udział w regulacji temperatury ciała (jest dobrym przewodnikiem, umożliwiającym wymianę ciepła w organizmie, chroni organizm przed przegrzaniem, usuwając nadmiar ciepła wraz z potem)

• pełni funkcję ochronną np. rdzenia kręgowego, płodu, zapewnia odpowiednią ruchliwość stawów i możliwość przesuwania się narządów w jamie brzusznej

• utrzymuje odpowiednie ciśnienie krwi

Zawartość wody w organizmie zależy od:

WIEKU

• małe dzieci - ok. 75% m.c.

• osoby dorosłe - ok. 60% m.c.

• osoby starsze - ok. 50% m.c.

PŁCI

• dorosły mężczyzna - 60%

• dorosła kobieta - 54%

BUDOWY CIAŁA

• tkanka tłuszczowa 10-20% wody

• tkanka mięśniowa 74-80% wody

Bez jedzenia można przeżyć ponad miesiąc, bez wody jedynie kilka lub kilkanaście dni (w zależności od warunków). Minimalna (!) ilość wody to ok. 800-1000 ml na dobę.

Zapotrzebowanie

• 1 ml wody na 1 kcal spożywanego pokarmu

• 1500 ml + 25 ml/kg na każdy kg powyżej 20 kg

• na 1 kg masy ciała trzeba spożyć 30 ml wody

Czynniki wypływające na zapotrzebowanie na wodę

• wiek - im człowiek młodszy tym większe zapotrzebowanie na wodę w stosunku do masy ciała

• intensywność wysiłku fizycznego - wzrost aktywności fizycznej > wzrost zapotrzebowania na wodę (3-5l/d)

• stany chorobowe, np:

  • gorączka - wzrost temperatury ciała o 1°C to wzrost zapotrzebowania na wodę o ok. 10%

  • biegunka, wymioty

  • cukrzyca

SKUTKI NIEDOBORU

• odwodnienie wewnątrzkomórkowe (zwiększone pragnienie, rozdrażnienie, bezsenność, zaczerwienienie skóry, utrata apetytu, osłabienie sił fizycznych i wysychanie błony śluzowej jamy ustnej)

• zmniejszenie ilości wydalanego potu, przegrzanie organizmu, zaburzenia termoregulacji strojowej i pogłębienie skutków odwodnienia

• zmniejszenie wydzielania moczu, w skrajnych tego przypadkach dochodzi do samozatrucia organizmu przez nieusunięte produkty przemiany materii

• odwodnienie ustroju - niedobór wody w granicach 2-3% masy ciała obniża wydolność fizyczną, sięgający 5-8% powoduje dalsze zaburzenia wydolności fizycznej i psychicznej

• utrata wody ustrojowej w ilości 20% prowadzi do śmierci

Jak zaspokoić zapotrzebowanie na wodę

• pić niezależnie od tego czy odczuwamy pragnienie czy nie

• pić regularnie, małymi łykami, w ciągu całego dnia (po 100 ml na raz)

• pić ok. 1,5-2l w zależności od warunków otoczenia i wysiłku fizycznego

• wybierać napoje, których picie sprawia przyjemność

• zawsze mieć napój pod ręką

• podczas upałów pić napoje o temperaturze 15°C, najlepiej lekko osolone

• ograniczyć kawę i napoje gazowane (CO₂ rozciąga ściany żołądka, zahamowuje przedwcześnie pragnienie)

Równowaga kwasowo-zasadowa

• optymalne pH organizmu (7,35-7,45) warunkuje prawidłowy przebieg procesów życiowych

• wiele produktów przemiany materii stanowią kwasy (utlenianie węglowodanów, białek > kwas węglowy) zatem w warunkach fizjologicznych istnieje tendencja do zakwaszania ustroju

Pierwiastki kwasotwórcze	Pierwiastki zasadotwórcze
Fosfor, chlor, siarka	Wapń, sód, potas, magnez
Pokarmy kwasotwórcze	Pokarmy zasadotwórcze
Mięso i przetwory Ryby Jaja Produkty zbożowe Soja, groch Produkty mleczne (sery, maślanki) Czarna herbata, kawa Orzechy, nasiona, kakao Sól kuchenna i cukier	Owoce świeże Warzywa Fasola (biała) Oliwa z oliwek Zielona herbata Grzyby Migdały Sól morska
Pokarmy neutralne
Masło niesolone, jogurt naturalny, mleko świeże, oleje roślinne (oprócz oliwy z oliwek)

----------

Określanie aktywności witaminy D oraz jej zawartość w posiłkach dla dzieci w wieku przedszkolnym

Witamina D - grupa steroidowych związków chemicznych (hormon D)

Cholekalcyferol (wit. D₃) - syntezowany w skórze, pochodzący z pożywienia pochodzenia zwierzęcego (forma całkowicie nieaktywna jeśli nie jest uaktywniana dzięki światłu słonecznemu lub przyjmowana np. w formie aktywnych już suplementów)

Ergokalcyferol (wit. D₂) - występuje w pokarmach roślinnych i grzybach

Klacytriol - aktywna forma witaminy D - aby ten związek powstał potrzebny jest cholesterol.

Witamina D z organizmu dostarcza 90% zapotrzebowania ale gdy jest słonecznie; pożywienie dostarcza 10%.

Rola witaminy D w organizmie

• prawidłowy rozwój i mineralizacja kości

  • wchłanianie wapnia i fosforu z przewodu pokarmowego

  • tworzenie hydroksyapatytu (Ca+P) - główny (90%) składnik kości

  • pobudza osteoblasty (produkcja macierzy kostnej)

  • zwiększone wydalanie fosforu z moczem i wchłanianie zwrotne wapnia

Witamina K₂ (żółtko, masło) uaktywnia osteokalcynę > wbudowywanie wapnia w kości, a nie w tkanki miękkie (zapobiega chorobom układu krążenia)

• hamuje rozrost komórek nowotworowych (reguluje procesy apoptozy)

• poprawa odporności organizmu (aktywowanie limfocytów) > zapobieganie chorobom autoimmunologicznym

Niedobór witaminy D

• krzywica

• osteomalacja (zmiękczenie kości)

• osteoporoza (zrzeszotnienie kości)

• infekcje (spadek odporności organizmu)

• choroby autoimmunologiczne (np. stwardnienie rozsiane, cukrzyca typu 1, zapalne choroby jelit)

• zaburzenia pracy układu oddechowego (astma)

• prawdopodobnie - atopowe zapalenie skóry

Normy na witaminę D (2012 r.)

15 µg z pożywienia (10%)

1 µg cholekalcytrolu = 40 j.m. witaminy D

1 j.m. = 0,025 µg

Zapotrzebowanie

• synteza w organizmie 90%

• z dietą około 10%

Występowanie w żywności

• produkty pochodzenia zwierzęcego: tran, tłuste ryby, żółtko jaja, wątroba, masło

• w Polsce wzbogaca się margarynę, mieszanki masła z olejem, mleko w proszku dla niemowląt

• śladowe ilości w produktach zbożowych i olejach roślinnych

• witamina stosunkowo stabilna, nie ulega rozkładowi pod wpływem podwyższonej temperatury ani w czasie długotrwałego przechowywania

----------

Określanie zawartości tłuszczu, kwasów tłuszczowych i cholesterolu w wybranych produktach spożywczych

Podział kwasów tłuszczowych

1. NKT - nasycone kwasy tłuszczowe

2. JNKT - jednonienasycone kwasy tłuszczowe

3. WNKT - wielonienasycone kwasy tłuszczowe

   1. LC PUFA - długołańcuchowe wielonienasycone kwasy tłuszczowe

   2. NNKT - niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe

NNKT:

LA - kwas linolowy (C_18:2, n-6)

ALA - kwas α-linolenowy (C_18:3, n-3)

• prekursowy LC PUFA

• muszą być dostarczane z dietą

1. W organizmie brak jest układów enzymatycznych zdolnych do wprowadzania wiązań podwójnych w położeniu przy 3 i 6 atomie węgla.

2. WNKT z tych rodzin nie mogą być syntezowane, mogą być jedynie w organizmie, ulegać przebudowie (przemiany zachodzą powoli) poprzez:

   • wydłużanie łańcucha węglowego (elongacja),

   • wprowadzanie dalszych wiązań podwójnych (desaturacja).

kwas linolowy (olej z krokosza barwierskiego, słonecznikowy, sojowy, kukurydziany, arachidowy, z pestek winogron, bawełniany) -> kwas arachidonowy C_20:4 (AA) (mleko, mięso)

kwas α-linolenowy (olej lniany, rzepakowy niskoerukowy, sojowy, z orzechów włoskich) -> kwas eikozapentaenowy C_20:5 (EPA) (łosoś, olej wątłuszczowy z dorsza) -> kwas dokozaheksaenowy C_22:6 (DHA) (olej z makreli)

Objawy niedoborów NNKT

• Spadek przyrostu masy ciała i spowolnienie wzrostu

• Zwiększone ryzyko zaburzeń widzenia i rozwoju układu nerwowego u niemowląt (niedobór DHA)

• Zwiększona wrażliwość na infekcje

• Zaburzenie transportu cholesterolu

• Zaburzenia nerkowe

• Kruchość naczyń włosowatych

• Osłabienie kurczliwości mięśnia sercowego

• Zmiany skórne, pogorszenie procesu gojenia ran

• Ograniczenie biosyntezy eikozanoidów

Zalecenia odnośnie spożycia ryb

• Przynajmniej 1-2 porcji ryb morskich w tygodniu w celu zapewnienia odpowiedniej podaży kwasów EPA i DHA

• Szczególnie bogate w kwasy omega-3 jest mięso ryb morskich: łosoś, makrela, śledź, halibut

• Biorąc pod uwagę ryzyko zanieczyszczenia ryb rtęcią i dioksynami, należy zwrócić szczególną uwagę na dobór odpowiednich gatunków ryb - przewaga ryb z akwenów naturalnych, ograniczenie ryb drapieżnych (dotyczy szczególnie kobiet w ciąży

IZOMERY NNKT

cis - większość naturalnie występujących kwasów tłuszczowych	trans - pochodzenia naturalnego (CLA) - tzw. IP-TFA - nie występuje naturalnie (industrially produced trans fatty acids

Izomery trans (nienaturalne)

• tzw. IP+TFA - obecne w:

  • utwardzonych olejach roślinnych i rybich (proces uwodorniania)

  • żywności przygotowanej z ich udziałem tj.

    • produkty cukiernicze - pieczywo cukiernicze, ciasta i ciastka, wyroby czekoladowe, batony

    • twarde margaryny kostkowe (używane w domu do pieczenia)

    • tłuszcze smażalnicze (frytury) oraz fast food

ok 60-70% całkowitej ilości trans w diecie

• BARDZO SZKODLIWE - dostarczają tylko energii dla organizmu

Szkodliwość izomerów trans

• zaburzają syntezę LC-PUFA, przedewszystkim kwasu arachidonowego i DHA z ich prekursorów, hamują one enzymy odpowiedzialne za przemiany NNKT

• mogą negatywnie wpływać na prawidłowy rozwój płodu i niemowlęcia

• najbardziej miażdżycogenne działanie

  • wzrost stężenia cholesterolu całkowitego, LDL oraz spadek HDL, większe ryzyko miażdżycy, chorób serca i udaru mózgu

  • wzrost ilości energii z kwasów trans o 2%, zwiększa ryzyko choroby wieńcowej o 25%

Funkcje cholesterolu (główny sterol)

• Występuje we wszystkich tłuszczach zwierzęcych oraz lipidach ustrojowych z ssaków

• Główne miejsce produkcji - wątroba

• W znacznych ilościach występuje w tkance nerwowej - około 6% jej masy (w składzie otoczki mielinowej)

• Składnik błon komórkowych

• Wykorzystywany jest do produkcji hormonów sterydowych gruczołów płciowych, kory nadnerczy, a także kwasów żółciowych i witaminy D₃

• Nieodzowny w okresie intensywnego wzrostu i rozwoju