Hoofdstuk 4: voeding

4.1 Voedsel

Voedsel is leven

Voeding is noodzakelijk om in leven te blijven. Een deel van de voeding wordt verbrand in je lichaamscellen, waarvoor je zuurstof nodig hebt, aangevoerd door je longen en bloed. De verbrandingsproducten zijn CO₂ en water, dat je weer uitademt. De energie die bij de verbranding vrijkomt gebruik je om te denken, bewegen, etc. Een ander deel van de voeding wordt gebruikt als bouwstoffen voor je lichaam. Groei, lichaamsprocessen, etc.

Voedingsstoffen

In voedsel zitten voedingsstoffen; water, koolhydraten, eiwitten, vetten, mineralen en vitamines zijn het belangrijkst. Het is noodzakelijk deze voedingsstoffen (in juiste hoeveelheden) binnen te krijgen. Als je dit van bepaalde voedingsstoffen niet binnen krijgt, wordt je ziek. Gevarieerd eten is goed. Als je meer voedingsstoffen per dag binnen krijgt dan nodig, krijg je last van overgewicht, omdat je lichaam dit niet kan verwerken.

Veiligheid van voedsel

Artikel 18 is in Europa een belangrijke wet- en regelgeving voor de voedselveiligheid. Hierin is vastgelegd dat je precies moet kunnen nagaan wat er gebeurd met het voedsel tijdens de productie, verwerking, distributie.

Hygiëne is ook een belangrijk aspect in de voedselveiligheid.

Wereldvoedselvoorziening

Landbouw en veeteelt zijn tot nu toe alleen maar gegroeid(door ontwikkeling: nieuwe landbouwmachines, grondverbeteringstechnieken, kruising van gewassen, fokken en kunstmatige selectie), zodat het grootste deel van de wereldbevolking kan worden gevoed. Erfelijk materiaal kan worden aangepast, waardoor nieuwe planten beter zijn dan de moederplant(aanpassingen aan de leefomgeving of verbetering van afweersysteem). Dit is een vorm van Biotechniek, genaamd Genetische Modificatie.

We produceren meer Methaan(zure regen) en CO₂(opwarming van de aarde). Methaan ontstaat bij de rijstproductie en CO₂ ontstaat bij verbranding van fossiele brandstoffen voor energie(productie van voedingsmiddelen). Door het vele gebruik van water in de landbouw en veeteelt, verwacht men in de toekomst een zoetwater tekort.

4.2 Koolstofchemie(90% van alle stoffen bevatten de atoomsoort koolstof)

Koolwaterstoffen

‘De koolwaterstoffen’ is een groep van alle koolstofverbindingen. Hiertoe behoren alle koolstofverbindingen die behalve koolstofatomen uitsluitend waterstofatomen bevatten. Deze groep kun je ook weer onderverdelen in verschillende homologe reeksen(=groep met dezelfde verhouding van C- en H-atomen. We bespreken 3 homologe reeksen van de koolwaterstoffen; alkanen, alkenen en cycloalkanen. En 1 homologe reeks van de alcoholen(met OH-groepen in de moleculen); alkanolen.

Alkanen

Veel alkanen komen voor in aardolie. Een alkaan is een koolwaterstof die bestaat uit moleculen waarin C- en H-atomen voorkomen en heeft de algemene formule: C_nH_2n+2. Je kunt op 3 manieren een molecuul weergeven. Molecuulmodel en tekening en een structuurformule(2D weergave met atoomsoorten en verbindingen).

Covalentie

Het aantal bindingsmogelijkheden van een atoomsoort noemen we de covalentie van dat atoom.

Onvertakte en vertakte alkanen

         Isomerie

Verschijnsel dat verschillende stoffen, met verschillende structuurformules, dezelfde molecuulformule hebben. De 2 verschillende stoffen zijn dan isomeren.

Systematische naamgeving van alkanen

-naamgeving van onvertakte alkanen: -methaan(CH₄), -ethaan(C₂H₆), -propaan(C₃H₈), -butaan(C₄H₁₀), -pentaan(C₅H₁₂) en –hexaan(C₆H₁₄).

-naamgeving van vertakte alkanen: stap 1=langste keten van C-atomen zoeken, 2=stamnaam langste keten bepalen, 3=C-atomen langste keten nummeren(begin aan de kant waar de eerste vertakking zich bevindt) en 4=naam vertakking wordt apart voor de hoofdketen vermeld, voorafgegaan door het nummer van de C-atoom waar de vertakking aan vastzit. Komt eenzelfde vertakking vaker voor, gebruik di, tri, tetra(4). Methyl(CH₃) en Ethyl(C_2­H₅).

Alkenen

De 2^e homologe reeks zijn de alkenen, met de algemene formule: C_nH_2n. Het kenmerk en tevens het verschil van een alkeenmolecuul is de dubbele binding tussen twee C-atomen. Alkenen noemen we onverzadigd(aan H’s, omdat het 2 minder H’s bevat op de plaats van een dubbele binding). Vanaf 4 C-atomen treedt isomerie op.

Systematische naamgeving van alkenen

Naamgeving van onvertakte alkenen: -1= uitgang naam geen –aan, maar –een.

-2= plaats dubbele binding wordt aangegeven met een cijfer(vanaf 4 C-atomen)

Naamgeving van vertakte alkenen: stap 1=langste keten van C-atomen zoeken, 2=stamnaam langste keten bepalen, 3=C-atomen van langste keten nummeren(begin bij de kant van de dubbele binding), 4=nummer dubbele binding bepalen en 5=naam en nummer van de vertakking(en) word(t)(en) vermeld voor de hoofdketen. Dezelfde vertakkingen, betekent: di, tri, tetra(4).

Cycloalkanen

Dit zijn koolwaterstoffen die een kring van C-atomen bevatten en die voldoen aan dezelfde algemene formule van de alkenen, namelijk C_nH_2n.

Systematische naamgeving van cycloalkanen

Naamgeving onvertakte cycloalkanen:

Namen zijn hetzelfde als de alkanen, alleen met het voorvoegsel ‘cyclo’ toegevoegd.

Naamgeving vertakte cycloalkanen: stap 1=ring met C-atomen opzoeken, 2=stamnaam bepalen, 3=nummer de C-atomen(begin bij een vertakking en in de richting van een volgende vertakking) en 4=naam en nummer van vertakking worden voor de hoofdketen vermeld. Dezelfde vertakkingen betekent: di, tri, tetra(4).

Alkanolen

Veel koolstofverbindingen bevatten behalve C- en H-atomen ook de atoomsoort O. Er is één groep die altijd één of meerdere OH-groep(en) in de moleculen hebben, de alcoholen. Een subgroep hiervan is de alkanolen. Met de algemene formule C_nH_2n+1OH.

Systematische naamgeving van alkanolen

Naamgeving onvertakte alkanolen: -1: uitgang van de naam is niet –aan, maar –ol en -2: Voor de naam staat het nummer waar de OH-groep aan de C-atoom vast zit.

Naamgeving vertakte alkanolen: stap 1=langste keten C-atomen opzoeken, 2=Stamnaam bepalen, 3=nummer de C-atomen(vanaf de OH-groep), 4=nummer bepalen waar de OH-groep aan vastzit en 5=naam en nummer vertakking worden voor de hoofdketen vermeld. Dezelfde vertakkingen betekent di, tri, tetra(4).

4.3 Noodzakelijke voedingsstoffen

Water is de noodzakelijkste voedingsstof van alle stoffen. Verder heb je eiwitten(H-N-C=O en fundament van alle cellen), koolhydraten(Cn(H₂O)m, bv: C₆H₁₂O₆ en zijn directe energie), vetten(vb: C₃H₅O₃ en zijn energiedragers), mineralen(bouwstoffen voor het skelet, cellen en weefsels) en vitamines(werkzame organische verbindingen) nodig. Al deze voedingsstoffen behalve water en mineralen behoren tot koolstofverbindingen. Eiwitten, koolhydraten en vetten zijn groepen van de koolstofverbindingen met algemene kenmerken. Eiwitten: bepaalde combinatie van C, H en N-atomen; de Peptidebinding. Koolhydraten: ringen bestaande uit C, H en O-atomen.  Vetten: Structuurformule bestaat uitsluitend uit C, H en O-atomen en de romp van een vet is altijd hetzelfde. Vitamines hebben geen overeenkomsten met elkaar, qua structuurformules.

4.4 Afbraak van voedingsstoffen

Waarvoor zijn voedingsstoffen nodig?

Een deel van de voedingsstoffen is er voor de energie en een deel wordt afgebroken. Dat deel wordt doormiddel van reacties in je lichaam omgezet in nieuwe stoffen en met die nieuwe stoffen kunnen bv nieuwe cellen te maken. Dit moet allemaal gebeuren bij 37graden, waarbij enzymen helpen. Water is voor het transport van de stoffen.

De spijsvertering

Voedsel(behalve vezels) wordt afgebroken in ons spijsverteringsstelsel. Voedingsstoffen reageren meestal eerst met water(hydrolyse). Reactievergelijkingen; –Hydrolyse van eiwitten: Eiwitten reageren met water, waarbij aminozuren ontstaan. –Hydrolyse van koolhydraten: Koolhydraten reageren met water, waarbij meestal glucose ontstaat. –Hydrolyse van vetten: vetten reageren met water, waarbij glycerol en vetzuren ontstaan.

Het stelsel

Stoffen die in het bloed zijn opgenomen, worden getransporteerd naar de cellen(die daar de stoffen omzetten in benodigde andere stoffen). Het overschot aan voedingsstoffen wordt opgeslagen als reservevoedsel(in organen).

4.5 Melk en brood

Melk: melk wordt gepasteuriseerd(een week houdbaar maken, d.m.v. verwarmen(60 graden) en afkoelen, waardoor bacteriën verdwijnen) of gesteriliseerd(langdurig houdbaar maken, d.m.v. het verhitten van melk(100 graden), waardoor bacteriën worden gedood, maar de smaak ook wordt aangetast), voordat het naar de winkels gaat.

Brood: eeuwenlang wordt brood al gebakken. Brood bestaat uit water, volkorenmeel/bloem, gist en zout. Door de reactie van water met koolhydraten(zetmeel) wordt het zetmeel afgebroken tot glucose. Gist zet glucose om in alcohol en koolstofdioxide(gas, belletjes laat ontstaan, waardoor het gaat rijzen). De alcohol verdampt.

4.6 Additieven

Aan ons voedsel worden stoffen toegevoegd, ook wel additieven. Dit kunnen zijn: -Gezondheid bevorderende stoffen(stoffen waarvan een gunstige werking wordt verwacht op de lichaamsfuncties), -kleur, geur- en smaakstoffen(stoffen die voedingsmiddelen aantrekkelijker maken), conserveringsmiddelen(houdbaarheid beïnvloeden) en emulgatoren(stoffen die een mengsel van hydrofiele en hydrofobe stoffen niet laten ontmengen).

ADI-waarde is de Aanvaardbare Dagelijkse Inname van additieven.

Een kleine hoeveelheid mengsel van opgeloste (kleur)stoffen kan worden gescheiden d.m.v. papierchromatografie. Een stof die goed oplost in de loopvloeistof en zich slecht hecht aan het papier, komt hoog op het chromatogram. Deze hoogte is afhankelijk van de Rf-waarde van de stof.

4.7 moderne biotechnologie

Biotechnologie is het gebruiken van organismen, zoals planten, dieren, schimmels en bacteriën voor de ontwikkeling van nieuwe stoffen, voeding en medicijnen.

Moderne biotechnologie wordt gebruikt voor de productie van medicijnen. Insuline; 1^e medicijn dat werd gemaakt door een organisme genetisch te veranderen. Antimalariamiddel; gistcellen kunnen het medicijn artemisine produceren. Voor voeding. Kaasbereiding; gistcellen kunnen het eiwit, chymosine, dat nodig is voor de kaasproductie maken. Aspartaam; bacterie maakt het enzym thermolysine om aspartaam(zoetstof) te maken. Voor land- en tuinbouw; bij planten beschermen en resistent te maken tegen schimmelinfecties.

Warenwet zorgt voor controle op voedingsmiddelen.

Genetische modificatie is veilig gesteld, door gericht onderzoek. Een groter maatschappelijk discussiepunt is het gebruik van dieren in genetische modificatie.