Transcript טעם של כימיה - מצגת סיכמה אילנה זהר

‫סיכמה אילנה זהר‬
‫מרכיבי המזון העיקריים‬
‫• פחמימות‪ ,‬שומנים‬
‫וחלבונים‬
‫• מקורות עיקריים לאספקת‬
‫אנרגיה ולבניית רקמות‬
‫הגוף‬
‫• דרושים לגוף בכמויות של‬
‫עשרות ומאות גרמים ליום‬
‫• ויטמינים‪ ,‬מינרלים‬
‫• חיוניים לתפקוד ופעילות‬
‫תקינה של הגוף‬
‫• דרושים לגוף בכמויות של‬
‫גרמים‪ ,‬אלפיות ואף‬
‫מיליוניות גרמים ליום‪.‬‬
‫ויטמינים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ויטמינים (‪ )Vitamins‬הם תרכובות אורגניות חיוניות המצויות‬
‫במזון ובלעדיהם לא ייתכנו חיים‪.‬‬
‫הוויטמינים נחוצים לגוף בכמויות מזעריות‪ ,‬אך האדם לא ישרוד‬
‫בלעדיהם‪.‬‬
‫המונח "ויטמין" (בלטינית‪ :‬ויטה ‪ -‬חיים) הוטבע בשנת ‪ 1912‬על‪-‬ידי‬
‫כימאי יהודי פולני‪ ,‬קזימיר פונק‪.‬‬
‫חלק מהוויטמינים על האדם לצרוך באכילה‪ ,‬בעוד אחרים הגוף‬
‫מייצר בעצמו‪ :‬ויטמין ‪ D‬נוצר על העור בסיוע קרני השמש‪ ,‬ויטמין ‪K‬‬
‫נוצר במעיים בסיוע חיידקים וכך נוצרים גם כמה ויטמינים מקבוצת‬
‫‪.B‬‬
‫תפקידם של הוויטמנים‪ :‬סיוע בפעילות מטבולית ומערכתית‪ ,‬גדילה‪,‬‬
‫פירוק אנרגיה מהמזון‪ ,‬עיבודם של אבות המזון‪ ,‬השתתפות בבניינם‬
‫של כדוריות הדם וההורמונים‪ ,‬יצירת הכימיקלים שמפעילים את‬
‫מערכת העצבים וסיוע בפעולות העיכול‪ .‬הוויטמינים חיוניים למניעת‬
‫מחלות ולהפחתת סיכון לחלות במחלות כגון‪ :‬סרטן‪ ,‬מחלות לב‪.‬‬
‫ויטמין ‪A‬‬
‫ויטמין ‪B‬‬
‫ויטמין ‪C‬‬
‫קישור לקריאה נוספת בויקיפדיה‪:‬‬
‫‪http://he.wikipedia.org/wiki‬‬
‫ירקות ופירות נחשבים מקור טוב למגוון ויטמינים‬
‫מינרלים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫המינרלים מצויים בגופנו כיוני מלחים או כיונים הקשורים לחלבונים‪.‬‬
‫מחלקים אותם ל‪ 3-‬קבוצות לפי הכמות הנחוצה לנו ליום יום‪.‬‬
‫קבוצה ‪ -1‬בצריכה מומלצת של ‪ 100‬מ"ג ליום ויותר (אשלגן‪ ,‬גפרית‪,‬‬
‫זרחן‪ ,‬כלור‪ ,‬מגנזיום‪ ,‬נתרן‪ ,‬סידן)‪.‬‬
‫קבוצה ‪ -2‬בצריכה מומלצת של ‪ 1-100‬מ"ג ליום (יסודות קורט)‬
‫אבץ‪ ,‬ברזל‪ ,‬מנגן‪ ,‬נחושת‪ ,‬פלואור‪.‬‬
‫קבוצה ‪ -3‬בצריכה של פחות מ‪ 1-‬מ"ג ליום (יסודות אולטרה‪-‬קורט)‬
‫כגון‪ :‬בור‪ ,‬יוד‪ ,‬כרום‪ ,‬ליתיום‪ ,‬מוליבדן‪ ,‬ניקל‪ ,‬סלניום‪ ,‬צורן‬
‫המינרלים נצרכים על ידי היצורים כחלק מהמזון‪ ,‬ולא בצורה גבישית‬
‫(למעט מקרים נדירים‪ ,‬כמו מלח בישול‪ ,‬למשל‪ ,‬הנצרך גם בצורתו‬
‫הגבישית)‪.‬‬
‫העדר מינרל מסויים עלול לגרום לתופעות קליניות‪( .‬מחקרים רבים‬
‫עוסקים בשנים האחרונות בתפקיד המינרלים)‬
‫המזון כמקור אנרגיה‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫המזון מספק את האנרגיה הנחוצה לתפקודו התקין של הגוף‬
‫אנרגיה זו מאפשרת לנו שמירה על טמפרטורת הגוף‪ ,‬על‬
‫יכולת תנועה וחשיבה‪.‬‬
‫האנרגיה מופקת מהמזון באמצעות שרשרת תגובות בין‬
‫החומרים במזון עם חמצן שבגופנו‪ .‬אלו תגובות חמצון חיזור‬
‫בהן יש מעבר אלקטרונים‪.‬‬
‫גוף האדם הוא מפעל לייצור חומרים כימיים‪ .‬חלקם נצרכים‬
‫מיד וחלקם נאגרים בגוף לאורך זמן לשימוש מאוחר‪.‬‬
‫החומרים האורגנים הנאגרים יכולים לשמש להפקת אנרגיה‬
‫בעת הצורך‪.‬‬
‫בגוף מתפרקים השומנים החלבונים והפחמימות‪ .‬תוך כדי‬
‫פרוקם נוצרות מולקולות ‪ ATP‬המהוות מקור אנרגיה זמין‬
‫בגוף‪.‬‬
‫מרכיבי המזון המספקים אנרגיה‬
‫מזון‬
‫אשר מרכיביו העיקריים הם‪:‬‬
‫שומנים‬
‫פחמימות‬
‫חלבונים‬
‫עוברים פירוק במערכת העיכול בתהליכי הידרוליזה לקבלת‪:‬‬
‫חומצות שומן‬
‫חד סוכרים‬
‫חומצות אמיניות‬
‫מתפרקים בתאים תוך יצירת מולקולות עתירות אנרגיה‪ATP -‬‬
‫שומנים ושמנים‬
‫שייכים למשפחה רחבה ומגוונת של חומרים המכונים‪:‬‬
‫ליפידים‪ .‬התכונה המשותפת לכולם היא אי מסיסותם‬
‫במים‪.‬‬
‫אין הבדל בין המבנה הכימי של שומן ושמן‪ .‬ההבחנה‬
‫ביניהם היא לפי מצב הצבירה שלהם בטמפרטורת החדר‪.‬‬
‫השומן הינו מוצק בטמפרטורת החדר והשמן הוא נוזלי‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫לשומנים חשיבות רבה כמקור אנרגיה בגוף‪.‬‬
‫הם מאפשרים ספיגה טובה של ויטמינים‬
‫הם מסייעים בבניית קרומי התאים‬
‫יש להם תפקיד ביצירת הורמונים שונים‬
‫מחסור בשומנים מתבטא בין היתר באיבוד שיער‪ ,‬הופעת‬
‫קשקשים על פני כל העור ובהרגשת חולשה‪.‬‬
‫קבוצות השמנים והשומנים העיקריות‬
‫סטרואידים‬
‫חומצות שומן‬
‫לדוגמה‪:‬‬
‫חומצה לינולאית‬
‫‪C18H32O2‬‬
‫מרכיב עיקרי בשמן מאכל ומרגרינה‬
‫טריגליצרידים‬
‫לדוגמה‪:‬‬
‫טריסטרין‬
‫‪C57H110O6‬‬
‫המרכיב העיקרי בשוקולד‬
‫לדוגמה‪:‬‬
‫כולסטרול‬
‫‪C27H46O‬‬
‫מצוי רק במזונות מהחי‬
‫חומצות שומן‬
‫• קבוצת תרכובות המכילות שרשרת של פחמן ומימן ובקצה‬
‫קבוצה קרבוקסילית‪.‬‬
‫• נוסחתם הכללית – ‪RCOOH‬‬
‫• צורות כתיבה שונות‪ ,‬לדוגמא‪:‬‬
‫חומצה בוטירית‬
‫נוסחה מולקולרית‪ C4H8O2 :‬או ‪C3H7COOH‬‬
‫נוסחאות מבנה‪:‬‬
‫‪CH3CH2CH2COOH‬‬
‫‪O‬‬
‫‪O‬‬
‫מודלים‬
‫חומצות שומן ‪RCOOH -‬‬
‫חומצות שומן הן חומצות אורגניות המגיבות במים תוך‬
‫שיחרור יוני הידרוניום‪:‬‬
‫)‪RCOOH(l) + H2O (l) < === > RCOO-(l) + H3O+(aq‬‬
‫ההבדל בין חומצות השומן השונות הוא‪:‬‬
‫‪ .1‬במספר אטומי הפחמן בשרשרת‬
‫‪ .2‬בסוגי הקשרים ביניהם‪ :‬בודדים (‪ )-C-C-‬בלבד או‬
‫גם בודדים וגם כפולים )‪(-C=C-‬‬
‫‪ .3‬במיקום הקשרים הכפולים בשרשרת‪.‬‬
‫כמעט כל חומצות השומן המצויות בטבע הן בעלות‬
‫שרשרת ישרה ומספר פחמנים זוגי הנע בין ‪ 4‬ל‪.24 -‬‬
‫דוגמא למינוח חומצות שומן‬
‫(חומצה לינולאית)‬
‫מספר הקשרים‬
‫הכפולים בשרשרת‬
‫מס' הפחמן בו מתחיל‬
‫הקשר הכפול‬
‫‪C18:2  6‬‬
‫מס' הפחמנים‬
‫בחומצה‬
‫סוגי חומצות שומן‬
‫חומצות שומן רוויות‬
‫חומצות שומן לא רוויות‬
‫חומצה סטארית‪C18:0 ,‬‬
‫חד לא‪-‬רוויות‬
‫חומצה אולאית‪C18:1 ,‬‬
‫‪C18:1  9‬‬
‫רב לא‪-‬רוויות‬
‫חומצה לינולאית‪C18:2 ,‬‬
‫‪C18:2  6‬‬
‫חומצות שומן חשובות בגופינו‬
‫• גוף האדם מסוגל לייצר את חומצות השומן הרוויות והלא‪-‬רוויות‬
‫להן הוא זקוק ממרכיבי המזון השונים כגון‪ :‬פחמימות‪ ,‬אלכוהול‬
‫וחלבונים‪.‬‬
‫• הוא מסוגל לייצר חומצות שומן באורך של עד ‪ 18‬אטומי פחמן‬
‫ולהפוך חומצות שומן רוויות ללא רוויות ע"י יצירת קשרים כפולים‪.‬‬
‫• חומצה סטארית ‪ C18:0‬יכולה להפוך בגופינו לחומצה אולאית‪:‬‬
‫‪ .C18:19‬לעומת זאת‪ ,‬היא לא יכולה להפוך לחומצה לינולאית‪:‬‬
‫‪ C18:26‬ולא לחומצה לינולנית‪.C18:33 :‬‬
‫• עלינו לאכול מזונות אשר מכילים חומצות אומגה (‪ 6‬ו‪ )3 -‬כדי שהן‬
‫תיספגנה בגוף‪ .‬לכן‪ ,‬לא ניתן להוציא לחלוטין את השומן מהמזון‬
‫אותו אנו צורכים‪.‬‬
‫•חומצות אילו מצויות במזונות רבים אך בעיקר בשמן דגים ובשמן‬
‫למאכל‪ ,‬בעיקר שמן סויה‪ ,‬קנולה ואגוזים‪.‬‬
‫תרגיל ‪1‬‬
‫איזומריה ציס טרנס‬
‫הצגת מודלים‬
‫• סביב קשר כפול אין יכולת סיבוב חופשית‬
‫• כאשר לפחמני הקשר הכפול שני מתמירים שונים‬
‫מתקבלים שני איזומרים‪ -‬ציס וטרנס‪.‬‬
‫‪H‬‬
‫‪CH3‬‬
‫‪CH3‬‬
‫‪H‬‬
‫‪H‬‬
‫‪C=C‬‬
‫‪CH3‬‬
‫‪C=C‬‬
‫טרנס ‪ 2‬בוטן‬
‫‪CH3‬‬
‫‪H‬‬
‫ציס ‪ 2‬בוטן‬
‫האיזומרים דומים בתכונותיהם הכימיות אך שונים‬
‫בתכונותיהם הפיסיקליות (נק’ רתיחה‪ ,‬קוטביות וכו')‬
‫השפעת ארגון האטומים סביב הקשר הכפול‬
‫על תכונות החומר‬
‫איזומריית ציס טרנס במולקולות חומצת השומן ‪C18:19‬‬
‫מולקולות של החומצה האולאית במצב‬
‫ציס טמפרטורת ההיתוך‪18.9c :‬‬
‫מולקולות של החומצה האלאידית במצב‬
‫טרנס טמפרטורת ההיתוך‪43c :‬‬
‫לחומצה הסטארית – ‪– C18:0‬‬
‫נקודת היתוך‪69.9 c :‬‬
‫חומצות השומן הטבעיות קיימות ברובן במצב ציס‪ .‬בתהליכי ייצור‬
‫של מזונות שונים נוצרים גם האיזומרים טרנס של החומצות‪.‬‬
‫תגובות הידרוגנציה‪:‬‬
‫סיפוח מימן לקשר כפול‬
‫• הרווית הקשרים הכפולים בחומצות השומן שבשמן על‪-‬ידי‬
‫הזרמת מימן (הידרוגנציה) בנוכחות זרז (ניקל)‪ .‬התהליך‬
‫מתבצע בטמפרטורה ולחץ גבוהים (‪ 2-10‬אטמוספירות‬
‫וטמפרטורה שבין ‪ 160-220‬מעלות צלזיוס)‪.‬‬
‫• בתהליך ניתן לשלוט‪ ,‬באמצעות הלחץ‪ ,‬הטמפרטורה‬
‫וכמות המימן המוזרמת‪ ,‬על כמות הקשרים הכפולים‬
‫שתישאר בסיום התהליך‪.‬‬
‫)‪Ni(s‬‬
‫‪-CH=CH- + H2(g) ----> -CH2-CH2-‬‬
‫איסטור ‪ -‬תגובה בין כוהל‬
‫לחומצה קרבוקסילית‬
‫‪O‬‬
‫‪R-C-O-R + H2O‬‬
‫אסטר‬
‫)‪H3O+(aq‬‬
‫‪O‬‬
‫‪R-C-OH + H-O-R‬‬
‫כוהל‬
‫חומצה‬
‫קרבוקסילית‬
‫התגובה נקראת תגובת דחיסה (היפוכה‪ ,‬הידרוליזה)‪.‬‬
‫במבחנה יוני ההידרוניום שמקורם בחומצה משמשים זרז‪.‬‬
‫יצירת טריגליצרידים –‬
‫תגובה בין חומצת שומן לגליצרול‬
‫‪O‬‬
‫‪O‬‬
‫‪HO – CH2‬‬
‫‪R1 – C – O – CH2‬‬
‫‪O‬‬
‫‪+ HO – CH‬‬
‫‪R2 – C – O – CH‬‬
‫‪O‬‬
‫‪R3 – C – O – CH2‬‬
‫טריגליצריד‬
‫‪3 H2O‬‬
‫הוצאת ‪3‬‬
‫מולקולות‬
‫מים‬
‫‪HO – CH2‬‬
‫גליצרול‬
‫‪R1 – C – OH‬‬
‫‪O‬‬
‫‪R2 – C – OH‬‬
‫‪O‬‬
‫‪R3 – C – OH‬‬
‫חומצות‬
‫שומן‬
‫הטריגליצריד יכול להיות מורכב משלוש חומצות שומן זהות או שונות‪.‬‬
‫בגוף האדם מרוכזים הטריגליצרידים בעיקר ברקמות השומן‪ ,‬מהן הם מועברים‪ ,‬באמצעות‬
‫מערכת הדם‪ ,‬אל תאי הגוף לשם אספקת אנרגיה‪ .‬ריכוז גבוה מדי של טריגליצרידים בדם‪,‬‬
‫עקב תזונה לא מתאימה או עקב תכונות תורשתיות עלול לגרום למחלות לב וכלי דם‪.‬‬
‫כיום מומלץ להמעיט בצריכת השומנים במזון ובעיקר כאלו שהטריגליצרידים הם המרכיב‬
‫העיקרי בהם‪.‬‬
‫השפעת הרכב חומצות השומן‬
‫בטריגליצריד על טמפ' ההיתוך‬
‫תרגיל ‪ 6‬עמ' ‪44‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫יש קשר בין חוזק הקשרים הבין מולקולרים וטמפ'‬
‫ההיתוך‪.‬‬
‫ככל שהשרשרת ארוכה יותר ‪ ,‬קשרי הון‪-‬דר‪-‬ולס רבים‬
‫יותר וטמפרטורת ההיתוך עולה‪.‬‬
‫במקרה של קשרים כפולים‪ -‬במבנה טרנס השרשרות‬
‫פרושות יותר‪ ,‬נארזות טוב יותר וטמפרטורת ההיתוך עולה‬
‫(יחסית לציס)‪.‬‬
‫כשיש יותר קשרים כפולים בשרשרת במבנה ציס‪-‬‬
‫השרשרות מפותלות יותר וטמפ' היתוך נמוכה יותר‪.‬‬
‫"הקרב" בין החמאה למרגרינה‬
‫החמאה מכילה ‪ 80%‬שומן‪ ,‬פחות מאחוז אחד של חלבון‪ ,‬מינרלים‬
‫וויטמינים והשאר מים‪ .‬החמאה‪ ,‬המיוצרת מן החי מכילה ריכוז גבוה‬
‫של חומצות שומן רוויות ולכן נחשבת כמעלה את הסיכון להתקפי לב‪.‬‬
‫המרגרינה‪ -‬מיוצרת משמני מאכל ותוספים‪ .‬התהליך כולל הרווית הקשרים הכפולים‬
‫בחומצות השומן שבשמן על‪-‬ידי הזרמת מימן (הידרוגנציה) בנוכחות זרז (ניקל)‪ .‬התהליך‬
‫מתבצע בטמפרטורה ולחץ גבוהים (‪ 2-10‬אטמוספירות וטמפרטורה שבין ‪160-220‬‬
‫מעלות צלזיוס)‪ .‬בתהליך ניתן לשלוט‪ ,‬באמצעות הלחץ‪ ,‬הטמפרטורה וכמות המימן‬
‫המוזרמת‪ ,‬על כמות הקשרים הכפולים שתישאר בסיום התהליך‪ .‬ככל שכמותם קטנה‬
‫יותר‪ ,‬המרגרינה שתתקבל תהייה קשה יותר‪ .‬כמו כן מוסיפים ויטמינים מסיסים בשומן‬
‫(‪ D ,A‬ו‪ ,)E -‬חומר צבע (בטא‪-‬קרוטן) ומלח‪.‬‬
‫בזמן תהליך ההידרוגנציה חלים שינויים לא רצויים בחומצות השומן‪ .‬חלק מהקשרים‬
‫הכפולים שנשארים בסיום התהליך עוברים ממבנה ציס (המבנה הטבעי) למבנה טרנס‪.‬‬
‫חומצות טרנס מהוות סכנה בריאותית ונחשבות כגורם סיכון להתקפי לב וסרטן‪.‬‬
‫מרגרינה מכילה כ‪ 15% -‬חומצות שומן מסוג טרנס ובמרגרינות תעשייתיות (המשמשות‬
‫במאכלים מעובדים רבים‪ ,‬בעיקר בצקים‪ ,‬צ'יפס מוכן וכדומה) כמותן מגיעה להרבה‬
‫יותר‪.‬‬
‫תרגיל ‪8‬‬
‫טעמים‪ -‬כיצד אנו חשים בטעם‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫חוש הטעם חשוב לקיומנו בכך שהוא עוזר לנו להעריך מהו מזון שיזיק‬
‫לבריאותנו‪.‬‬
‫טעם של מזון הוא צרוף של שני חושים‪ -‬חוש הריח וחוש הטעם‪.‬‬
‫פעילות חוש הטעם והריח היא כימית ונובעת מאינטראקציה של מולקולות‬
‫ויונים מומסים במים עם תאי חישה‪ .‬חומרים לא מסיסים במים‪ ,‬טעמם יורגש‬
‫כשיבואו בתוך מזון המכיל שומן‪.‬‬
‫איברי החישה האחראים לכך הם פקעיות הטעם שעל פני הלשון‪ ,‬אשר‬
‫מגורות כאשר מזון נמס ברוק שבפה‪ .‬בכל פקעית מ‪ 50-100 -‬תאי חישה‪.‬‬
‫תאי החישה בנויים מחלבונים הרגישים לחומרים כימיים ספציפים מהמזון‪.‬‬
‫כאשר אלו באים איתם במגע נוצר דחף עיצבי המועבר למוח‪ -‬למרכז האחראי‬
‫על הטעם‪ .‬צפיפות תאי החישה משתנה מאדם לאדם‪.‬‬
‫מקובל לדבר על חמישה טעמים ‪ -‬מתוק‪ ,‬מר‪ ,‬חמוץ מלוח ואוממי‪.‬‬
‫פיזור תאי החישה על הלשון‪ .‬כיום יש מערערים על מפת הלשון‬
‫וטוענים שכל סוגי הטעם ניקלטים בכל הלשון‬