Bioszervetlen kémia Ez a „kémia” a szervetlen anyagok, ionok biológiai-biokémiai szerepével, biológiai rendszerekben betöltött helyével, a biokémiai környezetben.

Az előadások a következő témára: "Bioszervetlen kémia Ez a „kémia” a szervetlen anyagok, ionok biológiai-biokémiai szerepével, biológiai rendszerekben betöltött helyével, a biokémiai környezetben."— Előadás másolata:

1 Bioszervetlen kémia Ez a „kémia” a szervetlen anyagok, ionok biológiai-biokémiai szerepével, biológiai rendszerekben betöltött helyével, a biokémiai környezetben tapasztalható kémiai viselkedésükkel, komplexképző tulajdonságaikkal, az élő szervezetek működésére kifejtett hatásukkal stb. foglakozik. A bioszervetlen kémia és mikroelem-kutatás jelentős eredményei alapján egyre több elemről ismerjük fel a biológiai rendszerekben kifejtett jelentőségét. A periódusos rendszert áttekintve az elemeket az alábbi csoportokba sorolhatjuk: 1. Létfontosságú makroelemek 2. Létfontosságú mikroelemek 3. Az élő szervezetek működésében szerepet nem játszó elemek.

2 A 2. csoportba tarozó elemek

3 Egy adott elem létfontosságát akkor tekintették egyértelműnek az irodalomban, ha az bizonyos kritériumoknak megfelel. Ezek az alábbiak: 1. Az élőlény sem fejlődni nem tud, sem életciklusát nem tudja teljessé tenni az adott elem hiánya esetén. 2. Az elemet teljes mértékben egyetlen más elem sem tudja helyettesíteni az adott életfolyamatokban. 3. 3. Az adott elem közvetlenül hat az élő szervezetre és részt vesz az anyagcsere- folyamatokban.

4 Ma azon a véleményen vannak a kutatók, hogy egy elemről nagyon nehéz azt bebizonyítani, hogy létfontosságú, de azt bizonyítani, hogy az életfolyamatokban nem lehet jelentősége, szinte lehetetlen. Ennek okát az analitikai módszerek finomodásában kell keresnünk. A mérgezés fogalmát mindig össze kell kötnünk a dózis (mennyiség, koncentráció) adataival. Paracelsus : “Minden dolog méreg, és semmi sincs méreg nélkül. Egyedül a dózis szabja meg, hogy valami méreg-e, vagy sem !“ Életfolyamatainkat az enzimek irányítják és - jelenlegi tudásunk alapján azt mondhatjuk - szinte nincs is olyan enzim, amelynek megfelelő mûködéséhez ne lenne szüksége valamely fémion aktív jelenlétére - mikroelemek. A mikroelem csökkent mennyisége hiánybetegséghez, fokozott jelenléte pedig mérgezéshez vezethet. A fokozott környezetszennyezés következtében olyan mikroelemek is egyre nagyobb mennyiségben fordulnak elô élelmiszereinkben, melyek régebben csak nyomokban voltak megtalálhatók. Az ásványi elemek élettani funkciókat szabályoznak, a hiányuk vagy túlsúlyuk hiány- vagy túlsúlybetegségekhez vezethet a humán populációban is. Egyre nehezebb feltárni a minőséget befolyásoló, ill. terméslimitáló tényezőket. Az energiakrízis lassan állandósul. Az élelmiszer és az energia összefügg, termelésük versenyhelyzetet termet a mezőgazdaságban. Az USA-ban pl. az etanol célú kukorica-felhasználás 2005 és 2006 között, 1 év alatt 1/3-ával nőtt (Thompson 2006). Mérséklődtek az élelmiszer-készletek, segélyalapok. Az élelmiszerbiztonsággal kapcsolatos aggodalmakat növeli a biotechnikai haladás, a környezeti szennyeződés hatása és a globális éghajlatváltozással összefüggő bizonytalanság is. A megújuló energia (bioenergia) termelése termőföldet igényel. Horn (2008) szerint USA az üzemanyag szükségletének 10%-át a kukorica termelésének 52%-ával válthatná ki. Az EU-ban reálisan 5-6%-ot lehetne pótolni a tartalékföldek, pihentetett területek ilyen célú igénybevételével

5

6 1. táblázat: A világnépesség megkétszereződési szakaszai
időszakasz dátuma időszakasz hossza (év) népességszám a szakasz elején (millió fő) népességszám a szakasz végén (millió fő) népességnövekedés (millió fő) Kr.e Kr.e. 7000 3000 5 10 Kr.e Kr.e. 4500 2500 20 Kr.e Kr.e. 2500 2000 40 Kr.e Kr.e. 1000 1500 80 Kr.e Kr. születése 1000 160 Kr. születése- 900 900 320 800 600 280 150 1200 100 1300 35 5000 1. táblázat: A világnépesség megkétszereződési szakaszai év 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 népesség (millió fő) 2516 2751 3019 3336 3698 4079 4448 4851 5292 5770 6200 2. táblázat: A világ népességének alakulása

7 Élelmiszerek tartósítása:
Hagyományos tartósítás Szárítás Sózás Füstölés Savanyítás Cukrozás (mézben, mustban tárolás) Fagyasztás (jégveremben tárolás) Hőkezelés aszalás Konzerv(álás) N.F.Apert

8 Újabb tartósítási módszerek
Hőkezelés („pasztőrőzés”, konzerválás, ) Szűrés Tartósítószerek Szalicilsav és észterei Benzoesav és származékai (pl.p-hidroxi-benzoesav-észterek, sók, stb.) Kén-dioxid, szulfitok Nitrátok, nitritek

9 Szorbinsav és sói Egyéb vegyületek (bifenil, bórsav és sói, savak:pl. almasav, hangyasav, propionsav, és sóik, formaldehid, hexametilén-tetramin) propionsav almasav hexametilén-tetramin

10 Mezőgazdasági nagyüzemek: Tömegtermelés
Növénytermesztés Műtrágyázás (foszfor, nitrogén, kálium, vas) Növényvédelem: herbicid, fungicid, peszticid, inszekticid, stb. (pl. szerves foszforsav-észterek, polihalogénezett benzol-származékok Szerves trágya – gyógyszerszármazékok Gesarol DDT

11 Állattenyésztés -”Nagyüzemi állatgyártás” Kisebb helyen
Állattenyésztés -”Nagyüzemi állatgyártás” Kisebb helyen - minél több állat - minél gyorsabb növekedés - minél jobb táphasznosítás Szűk hely, sok állat – fertőzésveszély Antibiotikumok (kloramfenikol, tetraciklinek, gentamicin, stb.) Gyors növekedés - „tudományosan összeállított tápok” - hormonok - béta agonisták (sovány hús) - glukokortikoidok Kitenyésztett fajták – betegségre hajlamos állatok

12 Nem engedélyezett szerek:
tetraciklin kloramfenikol gentamicin Nem engedélyezett szerek: Antidepresszánsok, neuroleptikumok, trankvillánsok Hormonok béta-blokkolók Anthelmintikumok Thyreosztatikumok

13 Élelmiszeripar – Teljes hasznosítás
Minden hasznos – minden hasznossá tehető A FOGYASZTÓ mindenek előtt !! (??????) Növényi táplálékok: Gabonafélék (lisztek) /növényi és állati szennyezők, toxinok, nehézfémek/ Zöldségek (primőr /„fóliában termelt”/ és szabadföldi) /nehézfémek, permetszerek/ Gyümölcsök /permetszerek, fertőtlenítők, érlelőszerek/

14 Állati eredetű táplálékok:
Húsok (hal, baromfi, sertés, marha, borjú, vadhúsok) /gyógyszermaradványok, nehézfémek, sugárzó anyagok, fertőtlenítőszerek, húspuhítók (enzimek), VÍZ,VÍZ,VÍZ !!!!!!!!/ Húskészítmények: maximális hasznosítás Felvágottak (segédanyagok !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!) /nitrát, nitrit, ízfokozók, gélesítők, töltőanyagok, stabilizátorok, színanyagok, tartósítószerek, ízfokozók, aromaanyagok, emulgátorok/ Füstölt áruk: pácsók (nitrit, nitrát), hideg-, meleg-, forró- füstölés, füstaroma, glükózszirup Májkrémek: minden, ami belefér (húspép, bőrke, ipari szalonna, füstaroma, szójafehérje, máj (5-25%) pl.: hazai tyúkmájkrém összetétele: ivóvíz, tyúkmáj (25%), baromfi húspép (10%), ipari szalonna, sertésbőr, búzaliszt, szójafehérje-koncentrátum, burgonyakeményítő, emulgeálószer E 451, fűszerek, dextróz, antioxidáns E 301, ízfokozó E 621, tartósítószer E 252, nitrites pácsó E 250)

15 A Tej: Szennyeződések a tejben: növényvédőszerek, aflatoxin, mikotoxinok, gyógyszerek (mastitis – fejőgép !!), antibiotikumok, sugárzó anyagok, fertőtlenítő szerek (fejőgép!!) Tej- és tejtermék-gyártás Tej 1,5 – 3,6%-os, tartós és féltartós tejek, homogénezett tej, „reggeli ital”, „kakaós ital”, ízesített savóitalok, Sajtok („kenhető élelmiszerkészítmények”, növényi zsíradék alapú készítmények) Vaj és vajkészítmények (vajas margarinok), túrókészítmények Tejföl („frissföl”), joghurtok, kefírek

16 Élelmiszeripar - Ipari segédanyagok
Mivel állítólag a legfontosabb a FOGYASZTÓ - tájékoztassuk, de ne ijesszük meg: E számok „Az Európai Közösség az 1960-as években fejlesztette ki az élelmiszer-adalékanyagok azonosítására az E-számozási rendszert, annak érdekében, hogy a soknyelvű közösségben az élelmiszer-adalékanyagok nevének fordításából adódó problémák és esetleges félreértések elkerülhetők legyenek, s hogy az élelmiszer-adalékanyagok azonosítása és jelölése egyszerűbbé váljon.” Színezékek (B100−E199) Tartósítószerek (E200−E299) Antioxidánsok és antioxidáns szinergisták (E300−E499) Emulgeálók, stabilizálók, sűrítők és zselésítők (E400−E499, E ) Savanyúságot szabályozó anyagok (E260−350) Ízfokozók (E620−640 és 950−960) Édesítőszerek (E950 – 970)

17 Antioxidánsok Csomósodásgátlók Csomagológázok
Az antioxidánsok úgy növelik az eltarthatóságot, hogy késleltetik az élelmiszerek kémiai oxidáció okozta romlását (pl. a zsírok avasodását, a gyümölcsök megbarnulását). Ezek az adalékok tehát kiegészítik a mikroorganizmusok okozta romlást gátló tartósító-szerek hatását. (ld. Később) Csomósodásgátlók Csomósodást és lesülést gátló anyagok csökkentik az élelmiszer önálló részeinek egymáshoz tapadását, gátolják az élelmiszer részecskéinek vízfelvételét, elválasztják az elemi szemcséket egymástól (pl.: talkum, Mg-szilikát, MgO, Na2CO3, sárga- és vörösvérlugsó) Csomagológázok Hajtó- és csomagológázok azok a levegőtől eltérő gázok, amelyeket az élelmiszer betöltése előtt, alatt vagy után vezetnek be az élelmiszer csomagolásába, illetve azok a levegőtől eltérő gázok, amelyek az élelmiszert körülvevő levegőt a csomagolóeszközből kiszorítják. (N2, CO2, Ar, He, N2O, O2)

18 Emulgeálóanyagok Fényezőanyagok
Az emulgeátorok hatásmechanimusa a mosószerekéhez hasonlít. Lehetővé teszik több - egyébként nem vegyíthető - fázis (pl. a víz és a zsír) összekeverését, és stabilizálják a keverék állagát. Az emulgeálósók (ömlesztősók) azok az anyagok, amelyek a sajtban lévő fehérjéket folyékony állapotúvá alakítják, és a zsírt és más komponenseket egyenletesen eloszlatják. Nagy jelentősége van a félkész és készételek, az instant (folyadékban oldódó) termékek előállításánál. Felhasználásukkal nő a tészták gépi megmunkálhatósága, könnyebb a megfelelő szemcsésség, a habosság vagy a krémszerűség beállítása. Ezzel együtt alapanyag is megtakarítható, hiszen így az anyagba több víz vagy levegő keverhető. Az emulgeátorok felhasználási területe: pékáruk, édességek, öntetek, desszertek,margarin, kolbász- és szalámifélék, fagylalt, stb. (pl.: lecitinek, foszfátok, zsírsavak mono- és digliceridjei, szorbitán-monooleát és palmitát, polioxetén-oleát, -sztearát, -palmitát, stb.) Fényezőanyagok Fényezőanyagok (beleértve a kenőanyagokat is) azok az anyagok, amelyek az élelmiszer külső felületén alkalmazva csillogó megjelenést adnak vagy védőbevonatot képeznek. (pl. viaszok, sellak, paraffin)

19 Színezékek (E-100-199) E104 kinolinsárga E102 tartrazin
Színezékek olyan anyagok, amelyek egy adott élelmiszernek, illetve az élelmiszer fogyasztásra nem kerülő részének (pl. szár, levél, esetenként a héj, burkolat) színt adnak, vagy az élelmiszer eredeti színét helyreállítják. E104 kinolinsárga E102 tartrazin E101 riboflafin E106b Annato E162 Betanin E140 klorofill

20 Antioxidánsok és antioxidáns szinergisták (E300−E399)
aszkorbinsav

21 Mesterséges édesítőszerek
Az élelmiszerek édes ízének kialakítására vagy asztali édesítőszerként használják. Elsősorban a diabetikus és "light" termékek édesítésére alkalmazzák őket ciklamát aszpartam xilit acesulfam sorbitol sucralose

22 Ízfokozók Ízfokozók azok az anyagok, amelyek erősítik az élelmiszerek meglevő ízét és zamatát, elnyomják az ízbeli hibákat, és állandósítják az élelmiszer ízét. Növelhetik élvezeti értékét, de túlfogyasztásra is ingerelhetnek. Ezek az adalékanyagok főleg olyan termékek eladhatóságát segítik, amelyek az ízüket, aromájukat kedvezőtlenül befolyásoló (rossz) nyersanyagból vagy technológiával készültek. Természetes ízfokozók: só, cukor, fokhagyma Mesterséges: Na-, K-, Ca-5’-ribonukleotidok, inozinátok, guanilátok, glutamátok Nátrium-glutamát Nátrium-inozinát

23 Savasságszabályozók Stabilizálószerek Sűrítőanyagok
Étkezési savak azok az anyagok, amelyek növelik az élelmiszer savasságát és/vagy annak savanyú ízt adnak. Lehetővé teszik egy élelmiszer savasságának pontos értékre történő beállítását. Ide főleg a pufferanyagok (foszfátok, citrátok), valamint a lúgok és a savak sorolhatók, pl.a foszforsav és sói (E ), a difoszfátok és polifoszfátok (E , E ). Stabilizálószerek Stabilizátorok azok az anyagok, amelyek lehetővé teszik az élelmiszer fizikai-kémiai állapotának megőrzését. Stabilizátorok azok az anyagok is, amelyek képesek két vagy több nem elegyedő anyag homogén keverékének fenntartására az élelmiszerben, továbbá azok az anyagok, amelyek stabilizálják, megőrzik, vagy erősítik az élelmiszer meglévő színét. (pl.:guargumi, galaktán, glicerin, gumiarábikum, cellulózszármazékok) Sűrítőanyagok A sűrítőanyagokat nemcsak besűrítésre és zselésítésre használják, hanem egyre gyakrab-ban az élelmiszer "optimális állagának" beállítására (így érik el pl. az italok kellő testessé-gét, vagy a gumimacik élvezetes rághatóságát). A sűrítőanyagok szabályozzák a kész öntetek viszkozitását, megakadályozzák a kakaórészecskék lerakódását a tejben, vagy vág-ható állagúra kocsonyásítják a vizet. Sok kalóriaszegény "light" terméknél "nélkülözhetet-len". (pl.:galaktán, glicerin)

24 pl.: karragén, pektin és származékai, gellángumi) Hordozóanyagok
Térfogatnövelők Térfogatnövelő szerek azok az anyagok vagy anyagkeverékek, amelyek gáz képzodésével növelik a tészták térfogatát. Tömegnövelők Tömegnövelő szerek azok az anyagok, amelyek növelik az élelmiszer tömegét anélkül, hogy lényegesen növelnék annak hasznosuló energiatartalmát. (pl.: cellulózszármazékok, gumiarábikum, dextrán) Zselésítőanyagok pl.: karragén, pektin és származékai, gellángumi) Hordozóanyagok A hordozó- és oldószereket más adalékok használatának megkönnyítésére alkalmazzák. Saját technológiai hatásuk nincs, de alkalmazásukkal az adalékanyag oldása, hígítása, szétoszlatása vagy másféle fizikai módosítása egyszerűbbé válik úgy, hogy technológiai funkciója nem változik meg. (pl.: Szentjánoskenyérmag-list, tragantmézga, Xantángumi, gumiarábikum)

25 Hidrogénezett növényi olajok
Hidrogénezés – keményebb, zsírszerű termék Olcsóbb nyersanyagok is jobban felhasználhatóvá válnak – pl. pálmaolaj Felhasználók: Édesipar, cukrászat, élelmiszeripar, vendéglátóipar „ Növényi alapú habok” ≠ tejszínhab Sütőolajok: transz-zsírsavak (biológiai eredetű termékekben csak cisz!!!) Margarinok cisz transz

26