Historia i podstawy dietetyki: procesy trawienia, składniki żywności i ich rola w diecie człowieka, sposoby konserwacji żywności, kontrola pobierania pokarmu, założyciele tego kierunku

Rzadko, podczas posiłku, zastanawiamy się, co właściwie daje nam pożywienie, które właśnie mamy w ustach? Większość z nas świadoma jest faktu, że z jamy ustnej pokarm przełykiem powędruje do żołądka, gdzie zostanie strawiony. Przejdzie on przez dwunastnicę, dostanie się do jelita cienkiego, gdzie nastąpi jego wchłonięcie. Ale co tak naprawdę dzieje się w jelitach? Co nasz organizm przyswaja z tego, co uprzednio znajdowało się na naszym talerzu?

Pokarm przed przyswojeniem musi zostać w pewien sposób przetworzony, tak aby mógł zostać wchłonięty przez naczynia włosowate (bardzo drobniutkie naczynia krwionośne) jelita cienkiego. Trudno sobie wyobrazić kawałki (nawet dobrze pogryzione) kurczaka czy brokułów wędrujących wzdłuż układu pokarmowego, a następnie próbujących się przedostać przez nabłonek do krwi. Dlatego też pokarm zostaje rozłożony na części mniejsze w dwojaki sposób:

- zębami, podczas gryzienia i dzięki nawilżeniu przez ślinę, jesteśmy w stanie usunąć swoistość fizyczną pokarmu, czyli innymi słowy rozdrobnić go na małe kawałeczki; jest to bardzo ważne by dokładnie pogryźć kęsy, które wkładamy sobie do ust, nie tylko dlatego, by się nimi nie udławić, ale przede wszystkim dlatego, że im więcej maleńkich kawałeczków, tym powierzchnia dostępu enzymów trawiennych do pokarmu zwiększa się, a więc proces ten zachodzi o wiele łatwiej; zauważyć to zresztą można przeprowadzając prosty eksperyment: zjeść jednego dnia obiad szybko, nie poświęcając dużej uwagi gryzieniu i odnotować swoje samopoczucie (odczuwa się zazwyczaj ciężkość w brzuchu, senność i zmęczenie, a czasami i wzdęcie żołądka a nawet zgagę), natomiast w dniu następnym poświęcić obiadowi więcej uwagi, gryźć każdy kęs co najmniej 32 razy i po takim obiedzie nie ma mowy o odczuwaniu powyższych dolegliwości (z wyjątkiem sytuacji, w której je się podwójną porcję na obiad);

- pogryzione kęsy trafiają przez przełyk do żołądka i tam zaczynają się główne procesy trawienia pokarmu (białek i tłuszczów), czyli usuwania jego swoistości chemicznej; można to ująć prościej: złożone związki budujące warzywa, owoce i mięso, jakie spożywamy rozkładane są na prostsze cegiełki, które je tworzą, a te z kolei do jeszcze prostszych i tak analiza (rozkład) zachodzi aż do uzyskania najprostszych możliwych związków budulcowych, które ulegają kolejnym procesom rozkładowym do mniejszych cząsteczek (jak np. glukoza C6H12O6 rozkładana jest do dwutlenku węgla i wody) a czasem także i jonów; czynnikami odpowiedzialnym za rozkład składników pokarmowych na prostsze związki są enzymy trawienne; ich działanie skupia się na przecinaniu poszczególnych wiązań w cząsteczkach, a każdy enzym przecina dany rodzaj wiązania w poszczególnych związkach (ich działanie jest kierunkowe - amylaza trawiąca sacharydy nie jest w stanie tknąć wiązań w tłuszczach, nawet jeśli występują one między tymi samymi atomami co w cukrach, gdyż charakter tego wiązania jest zupełnie inny).

Mało kto zdaje sobie sprawę z tego, że trawienie pokarmu zaczyna się już w naszych ustach. Oczywiście nie wszystkie składniki pokarmowe zostają wstępnie rozkładane na części mniejsze. W jamie ustnej następuje wstępny rozpad polisacharydów, czyli wielocukrów, na mniejsze cukry, które łatwiej strawić naszemu żołądkowi. Ma on bowiem inną rolę do spełnienia: w nim zachodzą główne procesy trawienia tłuszczów, jednych z bardziej ciężkostrawnych składników w naszej diecie, ale o tym nieco dalej. Tymczasem wracając do jamy ustnej: w ślinie produkowanej przez gruczoły zwane śliniankami, zawarte są dwa enzymy trawienne - amylaza i maltaza. Obydwa enzymy należą do grupy glikozydaz, czyli inaczej mówiąc enzymów rozbijających wiązania glikozydowe występujące w polisacharydach (wielocukrach). I tak pod wpływem amylazy, glikogen i skrobia ulegają rozpadowi do amyopektyn (mniejszych cząstek je budujących) i maltozy (prostego dwucukru zbudowanego z dwóch cząsteczek glukozy). Maltoza zaś dzięki obecności maltazy rozkładana jest na części pierwsze, czyli na dwie cząsteczki glukozy:

glikogen/ skrobia + amylaza ----> amylopektyny + maltoza

maltoza + maltaza ----> 2glukozy

Ślina poza tymi dwoma enzymami, zawiera także lizozym (lub inną substancję z grupy muramidaz, które w większości pełnią zbliżone funkcje). Jego zadaniem jest rozkładanie ścian komórkowych niektórych bakterii. Tak więc w naszych ustach mamy pierwsze działo obronne przeciw patogenom, które tamtędy chcą dostać się do naszego organizmu i zaszkodzić mu. Sama ślina jest lekko kwaśna (jej pH waha się między 6,5 a 7), co także ma wpływ na przeżywalność poszczególnych patogenów po wtargnięciu do jamy ustnej.

Po pogryzieniu kęsa i nawilżeniu go przez ślinę, trafia on do gardzieli. Jest to swoiste skrzyżowanie dróg oddechowych i pokarmowych. W momencie przełykania, kiedy kęs przechodzi przez gardziel, krtań zamykana jest przez specjalną zastawkę - nagłośnię, a trwa to zaledwie około 0,4 sekundy. Gwarantuje to bezpieczeństwo skrzelom i płucom. Po przekroczeniu gardzieli pokarm trafia do długiej rury - przełyku. Przełyk ma zdolność do wykonywania dwóch typów ruchów robaczkowych:

- typowe ruchy przesuwające pokarm do żołądka;

- ruchy womitacyjne (albo inaczej returgiracyjne) działające na wspak: przesuwające pokarm z żołądka do jamy gębowej; ruchy te musiały się wykształcić, gdyż jest to jeden z wielu sposobów organizmu na pozbywanie się substancji dla niego toksycznych zanim zostaną one strawione i przyswojone (wtedy o wiele ciężej się ich pozbyć).

Przeżuty pokarm dostaje się przełykiem do żołądka. Produkuje on sok żołądkowy, który zawiera:

- wodę;

- żołądki małych dzieci produkują także lipazę; enzym ten rozbija tłuszcze mleka (ale tylko w postaci zemulgowanej - tylko gdy zostaną rozbite na maleńkie kuleczki) na glicerol i kwasy tłuszczowe;

- czynnik IF - to tajemnicze białko łączy się z cyjanokobolaminą (witaminą B12) tworząc kompleks IF-B12, zapewniając tej witaminie w ten sposób ochronę przed strawieniem;

- chymozyna - enzym odpowiedzialny za przemienienie kazeiny zawartej w mleku w tak zwany twarożek; proces ten zachodzi dwuetapowo: najpierw kazeina pod wpływem chymozyny przemienia się w parakazeinę, a ta po połączeniu z kationami wapnia (Ca2+) przechodzi w parakazeinian wapnia:

kazeina + chymozyna ---> parakazeina

parakazeina + Ca2+ ---> parakazeinian wapnia (twarożek)

- kwas solny w postaci nieaktywnej, czyli tak zwany acidogen:

acidogen ---> HCl ---> (dysocjacja) H+ + Cl-

Kwas solny zawarty w soku żołądkowym jest składnikiem odpowiedzialnym w głównej mierze za zabijanie bakterii, które mogą się przedostać razem z pokarmem do żołądka. Po dysocjacji, kationy wodoru (H+) powstające z niego są aktywatorami pepsynogenu. Przekształca się on następnie w pepsynę - enzym, który jest odpowiedzialny za rozbijanie białek do polipeptydów. Jest to pierwszy etap trawienia białek.

Z żołądka pokarm trafia do dwunastnicy. Jest to pierwszy odcinek jelita cienkiego, a swą nazwę zawdzięcza swojej długości, która wynosi dokładnie 12 cali. Wspólnie z jelitem czczym i jelitem krętym, dwunastnica współtworzy jelito cienkie (którego długość u człowieka dochodzi nawet do 6,5 metra). W dwunastnicy zachodzą zasadnicze procesy trawienia pokarmu. Do niej trafiają enzymy produkowane przez trzustkę i wątrobę, dzięki którym jest to możliwe.

Z wątroby do dwunastnicy trafia żółć. Zawiera ona w sobie kwasy chelogenowe stanowiące naturalny detergent emulgujący tłuszcze. Emulgacja to proces rozbijania jednolitej masy cieczy na zawiesinę ogromnej liczby maleńkich kropeleczek. Dzięki temu powierzchnia trawienia wydatnie się zwiększa, co ułatwia trawienie tych ciężkostrawnych związków. Wydajność procesów trawienia lipidów ma bardzo duże znaczenie, bowiem nie strawione lipidy oblepiają cząsteczki białek i cukrów. Łatwo się domyślić, że utrudnia to dostęp enzymom trawiącym te cząsteczki do nich samych w związku z czym nie strawione białka i cukry przechodzą przez jelito cienkie (gdzie niemożliwe jest ich wchłonięcie) do jelita grubego. Tam zalegają, nie tylko pozbawiając nas wartości odżywczych, jakie ze sobą niosą, ale i podlegając procesom gnilnym, którym towarzyszy produkcja gazów trupich - gazowych trucizn, które przy zbyt długim pobycie w uchyłkach jelita grubego zaczynają być wchłanianie przez nabłonek do krwi, co powoduje jej zakażenie, a nawet i śmierć całego organizmu.

Trzustka jest prawdziwą fabryką enzymów w naszym ciele. Przekazuje do dwunastnicy szereg enzymów trawiennych i pobudza jej nabłonek do ich produkowania. Enzymy trzustki to:

- proteazy, czyli enzymy trawiące białka:

. wspomniana już wcześniej pepsyna,

. chymotrypsyna,

. trypsyna,

. karboksypeptydaza:

polipeptydy + chymotrypsyna/ trypsyna ---> peptydy

peptydy + karboksylaza ---> aminokwasy

- lipazy, czyli enzymy rozbijające lipidy na glicerol i kwasy tłuszczowe (krótkołańcuchowe i długołańcuchowe)

- glikozydazy rozbijające wiązania glikozydowe w polisacharydach:

. wspomniane wcześniej amylaza i maltaza,

. sacharaza, której rolą jest przeprowadzanie sacharozy w glukozę i fruktozę,

. laktaza, która odpowiada za przemianę laktozy w glukozę i galaktozę:

sacharoza + sacharaza ---> glukoza + fruktoza

laktoza +laktaza ---> glukoza +galaktoza

Podsumowując:

- cukry:

. I etap trawienia: amylaza i maltaza w jamie gębowej,

. II etap trawienia: amylaza, maltaza, sacharaza i laktaza w dwunastnicy,

- białka:

. I etap trawienia: pepsyna w żołądku,

. II etap trawienia: pepsyna, chymotrypsyna, trypsyna, karboksypeptydaza w dwunastnicy,

- tłuszcze:

. emulgacja i trawienie w dwunastnicy.

Za dwunastnicą rozpoczyna się właściwe jelito cienkie, w którym kończą się procesy trawienia, a rozpoczynają procesy prowadzące do przyswojenia strawionych pokarmów. Jego długość szacuje się na około 6 metrów, a średnicę na 1,5 cm, ale mimo niewielkich stosunkowo wymiarów, powierzchnia wchłaniania jelita cienkiego dochodzi do 1400 m kwadratowych! Jest to możliwe dzięki jego specyficznej budowie. Jego cienki, jednowarstwowy nabłonek pokryty jest glikokaliksem (jest to cieniutka warstewka rozgałęzionych cukrów przytwierdzonych do błony poprzez białka błonowe). Dodatkowo, nabłonek ten jest pofałdowany, a fałdki te nazywane są kosmkami jelitowymi. Każdy z nich jest doskonale ukrwiony, aby mógł lepiej spełniać swoją funkcję. Komórki nabłonka jelita cienkiego nazywane są enterocytami. Do nich najpierw przez cienką błonę przedostają się składniki pokarmowe (już strawione, a więc rozłożone na części pierwsze na tyle małe, że proces taki jest możliwy). Proces wchłaniania polega na tym, że składniki pokarmowe przeprowadzane do enterocytów, a z nich do naczyń krwionośnych lub do limfy. W zależności od rodzaju składnika, jego transport wymaga więcej lub mniej energii i jest on transportowany albo w osoczu krwi albo w chłonce (limfie).

Transport aktywny jest procesem, w którym przechodzenie cząsteczki przez błonę odbywa się wbrew gradientowi stężeń (z miejsca, gdzie jest mało danej substancji przechodzi ona do miejsca, które w nią obfituje). Ten rodzaj transportu wymaga nie tylko nakładów energii, ale także białek nośnikowych w błonie (zazwyczaj aktywowane są one jonami sodu - Na+).

I tak:

- aminokwasy i glukoza do enterocytu wchodzą na zasadzie transportu aktywnego; zachodzi między nimi konkurencja, w której przewagę ma glukoza, jako składnik wielu ważnych życiowo procesów;

- fruktoza i galaktoza do wnętrza komórek nabłonka jelita cienkiego dostają się w oparciu o transport bierny;

- glicerol, długołańcuchowe kwasy tłuszczowe i krótkołańcuchowe kwasy tłusczowe przechodzą do enterocytu na zasadzie dyfuzji.

Z enterocytu aminokwasy, glukoza, fruktoza, galaktoza, glicerol i krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe wydostają się na zasadzie transportu biernego i przechodzą do osocza krwi, wraz z nią docierając do wszystkich tkanek. Natomiast długołańcuchowe kwasy tłuszczowe w enterocycie zostają przeprowadzone do postaci chylomikronów. Dopiero wtedy opuszczają komórkę jelitową i wydostają się do limfy, która jest ich transporterem. Chylomikrony gromadzone są w pniu trzewnym, skąd przedostają się żyłą główną górną do serca, stamtąd z krwią w małym krwiobiegu do płuc i z powrotem do serca, skąd wpływają do aorty, a następnie dostają się do tętnicy wątrobowej i nią płyną do wątroby.

Drobinkami, które absorbowane są w jelicie cienkim, są składniki odżywcze pokarmu. Termin ten odnosi się do substancji, jakich nasz organizm potrzebuje, by sprawnie działać, rozwijać się, rosnąć, bronić i reagować. Substancje te to:

- białka - będące składnikiem budulcowym komórek i regulacyjnym w wielu procesach komórkowych;

- tłuszcze - są głównym zapasem energetycznym organizmu;

- cukry - główne źródło energii organizmu;

- witaminy i minerały - pełnią funkcję regulatorów, kontrolują gospodarkę niektórych substancji organizmu.

Są to związki pochodzenia zarówno roślinnego jak i zwierzęcego. Wszystkie poza błonnikiem, ulegają strawieniu i przyswojeniu. Ciało człowieka w znakomitej większości (65%) stanowi woda. Na drugim miejscu są białka (około 20%), później tłuszcze (około 10-15%), witaminy i składniki mineralne (około 4-5%) i wreszcie węglowodany (plus minus 1%).

Organizm człowieka potrzebuje aż około 60 składników odżywczych, aby móc sprawnie funkcjonować. 40 spośród nich określa się mianem "niezbędnych". Ich niedobór może prowadzić do poważnego naruszenia równowagi ustrojowej organizmu.

Można je podzielić na:

- składniki endogenne (powstające w organizmie z substratów dostarczanych z zewnątrz);

- składniki egzogenne (owe niezbędne organizmowi) mające swe źródła w pokarmie, którym się odżywiamy, w ten sposób dostarczając je sobie.

Związki egzogenne to:

- 8 aminokwasów, których nasze ciało nie potrafi wyprodukować z innych, dostarczanych z pokarmem, a są to: lizyna, izoleucyna, leucyna, metionina, treonina, fenyloalanina, trytryptofan i walina;

- NNKT, czyli niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe;

- większość witamin (jedynie witamina K produkowana jest w naszym jelicie grubym przez bakterie);

- wszystkie mikro- i makroelementy.

Składniki odżywcze można podzielić ze względu na pełnione w organizmie funkcje. Wyróżnimy wtedy trzy grupy:

- składniki energetyczne, do których zaliczają się węglowodany, tłuszcze a także częściowo białka; ich zadanie to pokrywanie zapotrzebowania na energię potrzebną organizmowi do przeprowadzania procesów życiowych;

- składniki budulcowe: białka; składniki mineralne, takie jak: wapń (Ca), fosfor (P), siarka (S), żelazo (Fe), jod (I); lipidy (głównie fosfolipidy budujące błony komórkowe i osłonki mielinowe komórek nerwowych); a także cholesterol, który wchodzi w skład błon komórkowych, jest on także prekursorem syntez hormonów płciowych kory nadnerczy i składnikiem wyjściowym kwasów żółciowych; składniki budulcowe mają za zadanie budować i reperować komórki i tkanki;

- składniki regulujące to głównie witaminy, ale też niektóre mikro- i makroelementy i błonnik; nie dostarczają one energii i nie są pomocne przy budowie komórek, jednak mają równie ważką rolę co pozostałe składniki pokarmowe: są biokatalizatorami biorącymi udział we wszystkich przemianach pokarmu, które zachodzą w obrębie organizmu; ponadto błonnik reguluje pracę zastawki przewodu pokarmowego.

Węglowodany są związkami organicznymi zbudowanymi z węgla, wodoru i tlenu. Nazwa ich wywodzi się od tego, że stosunek ilości atomów wodoru do atomów tlenu jest taki sam jak w cząsteczce wody - 2:1. Potocznie nazywane są cukrami.

Cukry dzielimy na proste, dwucukry i cukry złożone.

Proste są cukrami jednocząsteczkowymi, natomiast złożone (zwane inaczej wielocukrami) są łańcuchami złożonymi z wielu połączonych ze sobą wiązaniami glikozydowymi cząsteczek cukrów prostych.

Dwucukry (jak nazwa wskazuje, są to cząsteczki złożone z dwóch pojedynczych cząsteczek cukrów prostych), podobnie jak wielocukry mogą być jednorodne (łańcuch budowany jest przez wiele cząsteczek jednego rodzaju cukru prostego), np. maltoza (połączenie glukozy z glukozą), i zbudowane z więcej niż jednego rodzaju cząsteczek cukrów prostych, np. laktoza (która jest połączeniem glukozy i galaktozy).

Wśród cukrów złożonych znajdziemy oligosacharydy (których łańcuchy zbudowane są z cząsteczek w liczbie od 2 do 10) i polisacharydy (o łańcuchach dłuższych niż łańcuchy oligosacharydów).

Pod kątem chemicznym cukry proste dzielą się na dwie grupy: aldozy i ketozy.

Aldozy są cukrami, które powstają w wyniku dobudowywania kolejnych grup hydroksylowych (-OH) do aldehydu glicerynowego. Charakterystyczna dla nich jest grupa aldehydowa w cząsteczce (-CHO). W zależności od ilości grup hydroksylowych w cząsteczce wyróżniamy: triozy, tetrozy, pentozy i heksozy. Nie znaleziono występujących w stanie wolnym trioz ani tetroz. Bardzo często zaś, spotyka się pentozy i heksozy, które pełnią szereg istotnych funkcji.

Pentozy to: ryboza, arabinoza, ksyloza i liksoza.

Heksozy zaś to: alloza, altroza, glukoza, mannoza, guloza, idoza, galaktoza i taloza.

Pentozy i heksozy w chemii najczęściej przedstawiane są w postaci łańcuchowej (w tzw. projekcji Fischera), jednak w środowisko najczęściej przyjmują formę cykliczną, co jest możliwe dzięki karbonylowemu węglowi w grupie aldehydowej (węgiel ten połączony jest dwoma wiązaniami z tlenem).

Aldozy są cukrami, które mogą ulegać reakcji utleniania (grupy -OH do grup -CHO), a jeśli utlenieniu ulegnie grupa aldehydowa (-CHO do -COOH), powstają związki o nazwie kwasów -uronowych (np. z glukozy powstanie kwas glukuronowy). Mają także zdolność do redukcji soli metali ciężkich, a tę zdolność wykorzystuje się przy ich oznaczaniu podczas badań diagnostycznych.

Ketozy są drugą grupą cukrów, w której zamiast grupy aldehydowej występuje grupa karbonylowa (ketonowa): -CO. Powstają one w wyniku dodawania kolejnych grup -OH do dihydroksyacetonu.

Pentozy z grupy ketoz to: rybuloza i ksyluloza.

Heksozy z tej grupy to natomiast: fruktoza, psikoza, sorboza i tagatoza.

Pod kątem właściwości chemicznych ketoz, należy powiedzieć, że są to cukry redukujące (dają reakcję z odczynnikiem Tollensa i Fehlinga). Jest to możliwe, ponieważ podczas tych reakcji mają one możliwość zmiany stopnia utlenienia. Podobnie jak aldozy występują one także w postaci cyklicznej.

Wszystkie cukry proste nie mają zdolności do hydrolizy (rozpadu na jony pod wpływem wody). Bardzo łatwo zaś zachodzi ich reakcja z kwasami, w której produktami są estry. Bardzo ważne są ich estry z kwasem fosforowym (V), gdyż wchodzą one w skład kwasów nukleinowych. Mają także zdolność do tworzenia acetali w reakcji acetalizacji (reakcja alkoholi z aldehydami lub ketonami) - związków połączonych z cząsteczką cukru poprzez tlen pochodzący z grupy -OH cukru, która przereagowała.

Wszystkie cukry proste są bezbarwnymi substancjami krystalicznymi, które łatwo rozpuszczają się w wodzie, nieco trudniej w alkoholach, nie rozpuszczają się natomiast w ogóle w rozpuszczalnikach organicznych i tłuszczach. Mają charakterystyczny, słodki smak.

Mają także jeszcze jedną ważną właściwość: występują w dwóch odmianach, tzw. izomerach optycznych: L i D. Są to enancjomery - czyli takie izomery, które względem siebie są jakby lustrzanymi odbiciami. Wyróżnia się je na podstawie skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła docierającego do cząsteczki. Enancjomer D (+) powoduje skręcenie tej płaszczyzny w prawo, natomiast izomer L (-) - w lewo. Zjawisko zmiany skręcalności płaszczyzny światła spolaryzowanego, nazywane jest także chiralnością.

Nazwy cukrów prostych nie mówią nic o składzie chemicznym cząsteczki, są to nazwy zwyczajowe.

Dwucukry i cukry złożone natomiast, hydrolizują pod wpływem wody na cukry proste, z których są zbudowane. Podczas tej reakcji pękają wiązania glikozydowe, którymi połączone są cząsteczki cukrów prostych, a one same wracają do stanu sprzed połączenia w łańcuch.

Disacharydy są łatwo przyswajalne przez organizm człowieka. Najpowszechniej występujące disacharydy to: sacharoza, celobioza, laktoza i maltoza. Są to nazwy zwyczajowe tych cukrów. Nazwy systematyczne mówią nam więcej o składzie chemicznym cząsteczek dwucukrów. Uwzględniają one:

- nazwę cukrów prostych tworzących disacharyd;

- charakter wiązania glikozydowego, którymi są one połączone (w zależności od położenia grupy hydroksylowej, która reaguje powstają wiązania beta - -OH położona do góry, lub wiązania alfa - -OH położona do dołu);

- oraz numer atomu węgla w cząsteczce, przy którym powstało wiązanie.

Ważnym w diecie człowieka disacharydem jest sacharoza. Budują ją glukoza i fruktoza. Nazywana bywa także czasem cukrem trzcinowym, albo po prostu cukrem, gdyż to jest właśnie substancja, którą dodajemy do herbaty lub kawy. W dużych ilościach występuje w trzcinie cukrowej i w burakach cukrowych (które właśnie jej zawartości zawdzięcza swoją nazwę), a także w niektórych owocach, jak ananasy, jak również w warzywach (marchewka). Bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie, nie ma właściwości redukujących.

Laktoza, zwana cukrem mlecznym, zbudowana jest z glukozy i galaktozy związanych wiązaniem beta-1-4. Występuje w mleku samic ssaków. Mleko kobiet zawiera go około 7%, a mleko krów około 4%. Laktoza nie jest tak słodka jak sacharoza, za to tak jak ona rozpuszcza się w wodzie. W odróżnieniu od sacharozy, posiada właściwości redukujące. Laktoza metabolizowana jest przez bakterie szczepów Lactobacillus species, które przeprowadzają ją w kwas mlekowy (powodujący kwaśnienie mleka). Niedobór enzymu rozkładającego laktozę, laktazy, powoduje problemy z przyswajaniem laktozy, które objawiają się biegunką i wzdęciami.

Maltoza zwana inaczej cukrem słodowym, składa się z dwóch cząsteczek glukozy połączonych wiązaniem alfa-1-4. Bardzo rzadko występuje w stanie wolnym, gdyż jest częściowym produktem hydrolizy skrobi i glikogenu. Swoją nazwę zawdzięcza temu, że występuje w dużych ilościach w słodzie (zawarty jest on w kiełkach zbóż - zwłaszcza jęczmienia, gdyż są one bogate w enzymy, które hydrolizują skrobię). Bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie, ma właściwości redukcyjne. Stosowana jest przy produkcji odżywek dziecięcych, preparatów dietetycznych, a także w cukiernictwie (wyrób słodyczy), piwowarstwie, gorzelnictwie i piekarnictwie.

Celobioza zbudowana także z dwóch cząsteczek glukozy. Jest to podstawowa jednostka budująca celulozę. Najczęściej występuje jako produkt pośredni hydrolizy celulozy.

Wielocukry zazwyczaj nie są słodkimi substancjami, nie rozpuszczają się także w wodzie. Są bardzo powszechnie w pokarmach pochodzenia roślinnego.

Pełnią różne funkcje:

- magazynująca (skrobia występująca w bulwach i nasionach, oraz glikogen zawarty w organizmach zwierząt);

- strukturalna (błonnik - komórki roślinne, celuloza - organizmy osłonic, i chityna - organizmy skorupiaków i owadów).

Skrobia i glikogen należą do grupy polisacharydów przyswajalnych przez człowieka, natomiast elementem nieprzyswajalnym jest błonnik.

Skrobia jako materiał zapasowy roślin odkładana jest w postaci ziarenek, które albo występują pojedynczo, albo są skupione w tzw. agregatach. Ziarenka te mają różny kształt i wielkość, na podstawie tych cech ziaren można ustalić ich pochodzenie. Tworzone są przez dwa różne cukry: amylozę i amylopektynę. Skrobia w dużych ilościach zawarta jest w ziarnach zbóż (ok. 75%), bulwach ziemniaków (20%) i kukurydzy (80%). W niewielkich zaś ilościach występuje w warzywach oraz orzechach.

Jej surowa postać jest trudnoprzyswajalna przez organizm, dlatego, produkty, które zawierają skrobię należy przed spożyciem poddać obróbce termicznej. Spowoduje ona rozpad tego cukru na dekstryny, które są lepiej strawne (zawierają do 30 cząsteczek glukozy). Dekstryny zawarte są m. in. w grzankach, cieście, skórce pieczywa czy zasmażce. Podczas trawienia hydrolizowana jest do dekstryn, maltozy, izomaltozy i glukozy.

Glikogen bywa czasem nazywany "skrobią zwierzęcą". Gdyż ma podobne do skrobi funkcje, tyle, że wypełnia je w tkankach pochodzenia zwierzęcego. W organizmach zwierzęcych występuje w wątrobie, nerkach, mięśniach (w tym w mięśniu sercowym), w płytkach krwi i w mózgu. Małe jego ilości znaleźć także można w glonach, grzybach i drożdżach. Jego ilość w tkankach zależy od odżywiania i intensywności pracy mięśni. Głód i wyczerpujący wysiłek fizyczny wzmagają zapotrzebowanie na tą substancję. Jeśli w wątrobie zawarta jest większa ilość glikogenu może być korzystna dla organizmu, dlatego, że zmniejsza od katabolizm białek, co sprawia, że mogą one być wykorzystywane do celów budulcowych i detoksykacji organizmu.

Zawartość węglowodanów przyswajalnych w organizmie jest tak mała (zaledwie ok. 1%), gdyż stanowią one główne źródło energii dla niego. Trawione są one do glukozy, która następnie rozkładana jest do dwutlenku węgla (CO2) i wody (H2O), czemu towarzyszy wydzielanie energii, magazynowanej następnie w postaci ATP i wykorzystywanej na miarę potrzeb ustroju. Ponad połowa energii (50% do 60%) dostarczana jest właśnie w wyniku rozpadu cukrów. Spalenie 1 g węglowodanów dostarcza 4 kcal (czyli 16,7 kJ). Są one niezbędnym składnikiem przy utlenianiu kwasów tłuszczowych do dwutlenku węgla i wody. Niedostateczna ilość węglowodanów przyswajalnych w diecie (poniżej 100 g na dobę) może spowodować niecałkowite spalanie kwasów tłuszczowych, zatrzymane na etapie związków karbonylowych, które przyczyniają się do powstania ciał ketonowych (zakwaszają organizm). Prawdziwe jest zatem stwierdzenie, że "tłuszcze spalają się w ogniu węglowodanów". Węglowodany mają swój udział w nadawaniu potrawom smaku, konsystencji i barwy (są to tzw. cechy organoleptyczne produktów spożywczych).

Jedynym nieprzyswajalnym cukrem jest błonnik, który jest całkowicie dla człowieka niestrawny. Aby mógł zadziałać niezbędna jest obecność cząsteczek wody. Błonnik nierozpuszczalny wykazuje zdolność do wiązania tej substancji i spełnia on istotną z punktu widzenia przewodu pokarmowego rolę. Jego funkcje to m. in.:

- pobudzanie ślinianek do produkcji śliny;

- wpływanie na wydzielanie hormonów przewodu pokarmowego (tzw. gastryny);

- zwiększanie objętości treści pokarmowej w jelicie cienkim;

- wpływanie na zwiększone wydzielanie soków trawiennych poprzez zdolność do buforowania i wiązania nadmiaru kwasu solnego w żołądku;

- pobudzanie ukrwienia jelit;

- wpływanie na perystaltykę ruchów jelita grubego przez mechaniczne drażnienie jego ścian;

- ochrona przed zaparciami, uchyłkowatością jelit, polipami, żylakami odbytu;

- zmniejszanie wartości energetycznej diety i nadawane uczucia sytości.

Węglowodany w głównej mierze dostarczane są do organizmu w produktach pochodzenia roślinnego. Skrobia dociera do nas przede wszystkim w zbożach i ziemniakach oraz nasionach roślin strączkowych. Cukrów prostych i dwucukrów dostarczają warzywa i owoce (glukoza, fruktoza, sacharoza), których zawartość w tych produktach waha się między 4% do 12%. Poza skrobią i cukrami rozpuszczalnymi razem z pokarmami roślinnymi dociera do nas także błonnik.

Ostatnie zalecenia spożycia węglowodanów wskazują, że powinny one dostarczać naszemu organizmowi 50-70% energii potrzebnej mu do działania. Powinno się je przyjmować w postaci skrobi zawartej w produktach zbożowych, ziemniaczanych oraz pochodzących z roślin strączkowych. Produkty zbożowe powinny pochodzić z tzw. grubego przemiału - wtedy bowiem zawierają nie tylko skrobię ale i błonnik nierozpuszczalny, magnez, żelazo witaminy (B, niacynę) oraz cynk. Ziemniaki, przechowywane krótko zawierają dodatkowo duże ilości witaminy C. Nasiona roślin strączkowych poza skrobią mają w sobie także białka o sporym znaczeniu biologicznym, ponadto tłuszcze i witaminy (B1, B2, PP) a także składniki mineralne takie jak: wapń, fosfor, żelazo, i błonnik pokarmowy. Poza wyżej wymienionymi, dobrymi źródłami cukrów są wszelkie warzywa i owoce bogate w potas, magnez, karotenoidy i witaminę C.

Białka odkryte zostały w 1839 roku przez Muldera z Utrechtu. Pełnią zasadniczo najważniejszą funkcję w organizmie - tworzą go, dlatego Mulder nazwał je proteinami od greckiego słowa protos - pierwszy.

Ponad 20% masy ciała ludzkiego stanowią właśnie białka, a więc zajmują drugie (po wodzie) miejsce.

Są to substancje wielkocząsteczkowe, o dużej masie cząsteczkowej. Składają się z węgla, tlenu, wodoru, azotu i siarki. Poza wymienionymi pierwiastkami niektóre białka mają w swoim składzie także fosfor, żelazo, cynk, miedź i mangan.

Zbudowane są one z alfa L-aminokwasów. Alfa oznacza, że grupa aminowa (-NH2) położona jest przy węglu sąsiadującym z grupą karboksylową (-COOH), co oznacza, że obie grupy funkcyjne w tych związkach związane są w tym samym atomem węgla. Forma L oznacza izomer aminokwasu, który zapisany w projekcji Fischera będzie miał grupę aminową po lewej stronie łańcucha, natomiast forma D oznacza, że grupa ta w tej projekcji zapisana będzie po prawej stronie łańcucha. Aminokwasy w łańcuchach białkowych połączone są wiązaniem peptydowym. W wiązaniu tym azot z grupy -NH2 oddaje proton wodoru i wolnym wiązaniem łączy się z grupą karboksylową, która w reakcji oddysocjowuje człon -OH, dzięki czemu węgiel może przyjąć elektrony od azotu i utworzyć z nim wiązanie. Schemat wiązania peptydowego jest następujący:

-HN-C(O)-

Białka podzielić można ze względu na budowę chemiczną, kształt cząsteczki i spełnianej funkcji biologicznej.

W podziale pod względem budowy chemicznej wyróżniamy białka złożone i białka proste.

Do białek złożonych zaliczamy:

- fosfoproteidy;

- nukleoproteidy;

- chromoproteidy;

- metaloproteidy;

- glikoproteiny;

- lipopropeidy.

Zaś białka proste to:

- skleroproteidy (białka włókienkowe);

- sferoproteidy (białka globularne).

Sferoproteidy dodatkowo podlegają podziałowi na właściwe (albuminy, globuliny, prolaminy, gluteiny i histony) oraz na polipeptydy (protaminy).

Jeśli za kategorię weźmiemy kształt cząsteczki, to uzyskamy podział taki sam jak w przypadku białek prostych: na białka globularne i włókienkowe. Sferoproteidy to przede wszystkim enzymy, globuliny, albuminy, insulina. Białka te budową swoją przypominają kłębuszki (są kulokształtne). Skleroproteidy zaś są kształtem zbliżone do włókien (są podłużne). Występują w nich odcinki zwinięte śrubowo lub w helisę, połączone zaś są wiązaniami kowalencyjnymi lub wodorowymi. Białkami włókienkowymi są m. in. keratyna, miozyna, fibrynogen i kolagen.

Jeżeli natomiast kryterium podziału będzie pełniona funkcja można je podzielić na:

- białka strukturalne, jak: kolagen, elastyna, keratyny, glikoproteiny;

- białka enzymatyczne;

- białka ochronne, czyli: immunoglobuliny, fibrynogen, interferony;

- białka transportowe - hemoglobina (tlen), albuminy osocza, lipoproteiny, transferyna;

- biorące biorące udział w skurczu mięśniowym: aktyna i miozyna;

- hormony: insulina, glukagon, parathormon, kalcytonina;

- białka budujące błony komórkowych.

Pełnią ważne role w organizmie:

- budują i odbudowują zniszczone tkanki (jak złuszczony naskórek czy wypadające włosy);

- są zasadniczym składnikiem krwi, mleka, chłonki (limfy);

- są składnikiem ciał odpornościowych;

- działają jako substancje buforujące przewodu pokarmowego i płynów ustrojowych;

- są pomocne przy regulacji ciśnienia tętniczego krwi;

- są transporterami jonów i niektórych składników odżywczych przez błony (budują kanały jonowe przechodzące przez obie warstwy fosfolipidowe błon).

Wedle badań głównymi składnikami w naszej diecie, które dostarczają nam białek są: mięsa, wędliny, ryby, sery, jaja, mleko i drób, czyli pokarmy zwierzęce. Białka roślinne czerpiemy głównie ze zbóż, ziemniaków, warzyw i owoców. Względnie dużo białek zawierają kasze, ryż, jaja kurze, fasola, a zwłaszcza soja, która przez to często stosowana jest jako substytucyjne źródło białka w diecie bezmięsnej.

Ilość białka jakie potrzeba dostarczyć organizmowi w ciągu dnia jest różna i zależy od wieku i stanu organizmu. Dorosły człowiek, zdrowy, o prawidłowej masie ciała powinien na kg masy ciała spożywać 0,8-1 g białka. Energia jaką nam dostarczają białka stanowi 12-14% zapotrzebowania dobowego. Potrzeba spożywania białek wzrasta nawet dwukrotnie i dzieci, młodzieży, kobiet ciężarnych i matek karmiących. Ze względu na to, że nasz organizm nie posiada zdolności do magazynowania białek, powinniśmy codziennie spożywać zalecaną dawkę dobową.

Tłuszcze stanowią rezerwę energetyczną dla organizmu. Występują bardzo powszechnie w naturze. Dużą zawartością tłuszczów charakteryzują się:

- mięso;

- drób;

- ryby;

- ziarna słonecznika;

- orzechy.

Ponadto spotyka się je w zbożach, produktach mlecznych, niektórych warzywach i owocach.

Są składnikiem budulcowym błon komórkowych, w których występują pod postacią fosfolipidów - głównych "cegiełek" tworzących poszczególne warstwy błony. Biorą też udział w produkcji hormonów. Są składnikiem niezbędnym dla krążenia i wchłaniania witamin A, D, E i K, gdyż są to witaminy rozpuszczalne jedynie w tłuszczach. Niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe (NNKT), czyli kwas linolowy i alfa-linolowy, są dostarczane nam jedynie poprzez tłuszcze pochodzące z produktów jakie spożywamy (bogaty w te kwasy jest olej z wiesiołka). Nasze komórki potrzebują tych kwasów, gdyż dzięki nim nie ulegają częstym uszkodzeniom, mogą transportować i wydzielać składniki, które są im potrzebne, bez obawy o uszkodzenie struktur wewnątrzkomórkowych.

Dużo się mówi o roli jaką tłuszcze odgrywają w naszej diecie. Potrzebujemy ich przede wszystkim aby przetrwać, mają jednak różny (zależnie od budowy) wpływ na nasze ciało. Przede wszystkim należy pamiętać, że niezbędne nam są nienasycone kwasy tłuszczowe, natomiast kwasy nasycone (zawarte przede wszystkim w pokarmach pochodzenia zwierzęcego i w niektórych olejach) są substancjami, których nie musimy przyjmować. Kwasy tłuszczowe czyste pochodzą z zawartych w rybach orzechach i nasionach tłuszczów wielonienasyconych. Jeśli nasza dieta bogata jest w produkty zawierające w znacznym procencie tłuszcze mononienasycone (np. oliwa z oliwek) jest dietą zdrową, jednak nie zapewni nam wystarczającej ilości czystych kwasów tłuszczowych.

Pełnią one zasadniczą rolę w diecie człowieka. Są bogatym źródłem energii, cholesterolu, witamin A, D i E. Poza wpływem na nasz organizm mają też swoją rolę w technologiach gastronomicznych:

- są źródłem ciepła podczas procesu smażenia;

- to im ciasto francuskie i wiele innych wyrobów cukierniczych zawdzięczają swoją strukturę;

- nadają smak, aromat i konsystencję niektórym potrawom, np. sosom czy mięsom;

- chronią produkty przed zepsuciem;

- ułatwiają przyswajanie witamin (surówki) i chronią je przed utlenianiem (odcinają dostęp tlenu i enzymów do pokrojonych warzyw);

- tradycyjne zalewy tłuszczowe chronią przed zepsuciem mikrobiologicznym (np. słonina czy mięsa zalewane smalcem na gorąco).

Dzięki spalaniu tłuszczów uzyskujemy z 1 g 9 kcal energii.

Tłuszcze potrafią nam też zaszkodzić: zawierają złe frakcje cholesterolu (zwłaszcza tłuszcze zwierzęce), a gdy zjełczeją doprowadzają do ciężkich zatruć (a dodatkowo proces jełczenia czyni je bogatymi w substancje rakotwórcze).

W naszej diecie znamienną rolę pełnią również składniki mineralne wraz z witaminami.

Witaminy dzielimy na dwie grupy: te, które rozpuszczalne są w tłuszczach (witaminy: A, D, E, K) i te, które rozpuszczają się w wodzie (wszystkie pozostałe).

Witaminy z grupy A (A1 - retinol, i A2 - 3-dehydroretinol) są syntetyzowane z substancji zwanej beta-karotenem. Ich tworzenie zachodzi w wątrobie pod wpływem pęknięcia jednego z wiązań beta-karotenu. Ich zadaniem jest utrzymywanie ciągłości nabłonków i regulowanie syntezy mukopolisacharydów (śluzowielocukrów) budujących tkankę chrzęstną. Wspólnie z opsyną współtworzą barwniki fotoaktywne zawarte w czopkach tęczówki naszych oczu, a są to: porfirynopsyna (wrażliwa na czerwień), jodopsyna (wrażliwa na zieleń) i cyjanopsyna (wrażliwa na błękity).

Skutki niedoborów tych witamin objawiają się poprzez rogowacenie i pękanie nabłonków, kurzą ślepotę (jest to potoczna nazwa zaburzeń widzenia pojawiających się o zmierzchu i podczas nocy), a u dzieci i młodzieży - zablokowaniem wzrostu kości. Niedobory mogą także spowodować uszkodzenia mózgu i rdzenia kręgowego.

Hiperwitaminoza daje przede wszystkim objawy takie jak marskość wątroby (właśnie tam, w miejscu, w którym powstają witaminy z grupy A są także magazynowane). Poza tym obserwuje się pękanie lizosomów, degenerację wewnątrzkomórkowych struktur błoniastych, oraz pęcznienie mitochondriów komórkowych.

Źródłami tych witamin są przede wszystkim: wątroba (wieprzowa, wołowa), jaja (szczególnie żółtko), tran, ryby morskie, masło, mleko, oleje roślinne i różne części roślin (owoce, korzenie), które są zabarwione na żółto lub pomarańczowo, czyli: dynia, kukurydza, marchew, pomidory i brzoskwinie.

Witaminy z grupy D (D2 - ergokalcyferol, i D3 - cholekalcyferol) są pochodnymi steroli (a w szczególności cholesterolu). Ich synteza zachodzi w skórze w wyniku działania na nią promieni UV. Ich rolą jest regulacja procesów przyswajania wapnia oraz fosforu w jelitach, a także aktywacja białek, które wiążą wapń (tak zwane: CaBP - Calcium Building Protein).

Niedobory witamin z tej grupy wywołują u dzieci krzywicę, chorobę kości, której spowodowana jest zaburzeniami we wchłanianiu wapnia, co skutkuje z kolei jego niedoborami, a one powodują, że kości nie są dostatecznie sztywne i twarde i pod wpływem ciężaru ciała zaczynają ulegać deformacjom i wykrzywiać się, skąd wzięła się nazwa tego schorzenia. Natomiast osoby dorosłe w wyniku niedoborów witamin z grupy D cierpią na osteoporozę, nazywaną inaczej zrzeszotnieniem kości, oraz na osteomalację, która jest swego rodzaju odpowiednikiem krzywicy u dorosłych, gdyż także objawia się zmięknieniem kości. Wciąż jednak najpowszechniejszą dolegliwością wywoływaną brakami witamin D jest ciągle i niezmiennie próchnica zębów.

Hiperwitaminoza, czyli nadmiar tych witamin, może wywoływać kamice nerkowe, a także chorobę zwaną hiperkalcemią, która objawia się bardzo szybkim twardnieniem kości i tkanek łącznych i oporowych, co wynika z ponadnormowego przyswajania wapnia.

Witaminy D powszechnie znaleźć można w jajkach, tranie, maśle, rybach morskich, drożdżach, wątrobie (cielęcej, wieprzowej i baraniej) i maśle roślinnym.

Witaminy E (alfa-E, beta-E, gamma-E, delta-E, znane również pod nazwami: tokoferole i tokotrienole) powstają z kwasów tłuszczowych. Ich zadaniem jest ochrona wielonienasyconych kwasów tłuszczowych oraz tkankę płuc przed utlenieniem (oksydacją).

Niedobory tych witamin mogą wywoływać zwyrodnienia mięśni oraz prowadzić do uszkodzeń wątroby i nerek. Równie niebezpieczna w skutkach obecna w takich przypadkach hemoliza krwinek (polega to na tym, że rozpadowi ulega hem w erytrocytach, a to pewnikiem doprowadzi do nieprawidłowego ukrwienia tkanek), a u kobiet ciężarnych - resorbcja płodu. Dla panów szczególnie dotkliwy może być niedobór tych witamin, gdyż prowadzi on do zaniku nabłonka nasieniotwórczego (mężczyzna traci wtedy zdolność do produkcji plemników, a tym samym nie jest w stanie się rozmnażać).

Hiperwitaminoza E skutkuje czasowym obniżeniem odporności, co wynika z nadmiernego niszczenia agresywnych form tlenu, które wytwarzane są w leukocytach i pełnią ważkie funkcje na usługach naszego układu odpornościowego.

Wszystkie witaminy E są niezwykle powszechne - duże ich ilości zawierają: oleje roślinne, soja, kukurydza, owies, kiełki zbóż, jaja, oleje roślinne (które są głównym źródłem, z którego się je uzyskuje), kaszae (zwłaszcza jęczmienna i gryczana), orzechy, mięso i wątroba.

Witaminy K (K1 - filochinon, K2 - farnochinon, i K3 - menadion) są wytwarzane przez wewnętrzną mikroflorę bakteryjną naszego jelita grubego, gdzie zaraz po produkcji zostają wchłaniane zgodnie z zapotrzebowaniem organizmu. Ich rola w regulacji procesów krzepnięcia krwi jest niezmiernie ważna, gdyż są głównymi aktywatorami enzymów odpowiedzialnych za syntezę protrombiny (jest to białko niezbędne do zapoczątkowania całej kaskady procesów prowadzących do powstania zakrzepu).

Awitaminozę K wywołuje przede wszystkim nieprawidłowa oraz zbytnio intensywna terapia antybiotykami. W wypadku niedoborów witamin z grupy K obserwuje się trudne w tamowaniu krwotoki wewnętrzne oraz zewnętrzne (gdyż procesy krzepnięcia zostają zaburzone).

Hiperwitaminoza to natomiast nadmierna krzepliwość, która prowadzi do powstawania skrzepów wewnętrznych krwi, co jest szczególnie niebezpieczne u osób z nadciśnieniem, gdyż może doprowadzić nawet do zawału mięśnia sercowego.

Witaminy K znajdują się głównie w: szpinaku, głąbach roślin kapustowatych, czyli w kapuście, kalafiorze, kalarepie, a poza tym także w pomidorach, wątrobie, serze i jajkach.

Witaminy z drugiej grupy podziałowej, czyli te rozpuszczalne w wodzie, charakteryzują się tym, że ich hiperwitaminoza nie jest aż tak groźna w skutkach, ponieważ ich nadmiary usuwane są z organizmu razem z wodą drogą układu wydalniczego. Bardzo istotne witaminy z tej grupy to witaminy: B, C i H.

Witaminy B to bardzo obszerna grupa związków, z których każdy pełni szereg tożsamych dla siebie funkcji, co powoduje, że zasługują na omówienie każdej z osobna.

Witamina B1 (znana także jako tiamina) - powstaje w wyniku syntezy bakteryjnej. Jest witaminą warunkującą wzrost oraz prawidłowe funkcjonowanie takich układów jak: obwodowy układ nerwowy, układ pokarmowy, oraz układ serca i naczyń krwionośnych. Odpowiada za regulację przemian aminokwasów, jest koenzymem (czyli składnikiem wyjściowy) enzymów cyklu Krebsa (który jest jednym z etapów oddychania komórkowego). Niedobory tiaminy wywołane są z reguły przez nadmiernie długą i nieumiejętną obróbkę termiczną pokarmu. Wywołują stany zapalne nerwów, przykurcze, a w wypadkach ciężkich chorobę beri-beri, która poprzez zaburzenia w funkcjonowaniu komórek nerwowych oraz włókien mięśniowych wywołuje bóle kończyn, osłabienie mięśni, drgawki oraz niewydolność układu krążenia. Witaminę B1 znaleźć można nie łuskanych ziarnach zbóż, orzechach, chudym mięsie wieprzowym, drożdżach i narogach (serce, nerki, wątroba).

Witamina B2 (lub inaczej: ryboflawina) - odpowiada za regulację funkcji nabłonków, śluzówek i rogówki oczu. Jest ona koenzymem enzymów odpowiadających za transportowanie wodoru i utlenianie aminokwasów. Niedobory powodują stany zapalne tkanek nabłonkowych (na przykład zajady w kącikach ust), śluzówki jamy ustnej oraz języka (co przejawia się jako wszelkiego rodzaju afty i pleśniawki), skóry i spojówki (a to może spowodować uszkodzenia całej powierzchni gałki ocznej i wywołać zaburzenia związane z widzeniem). Zawierają ją: narogi, jarzyny, kiełkujące ziarna zbóż, szpinak, jaja i mleko.

Witamina B3 (której inne nazwy to: kwas nikotynowy/ niacyna/ witamina PP) - powstaje wskutek autosyntezy z pewnego aminokwasu - tryptofanu. Jest koenzymem enzymów związanych z początkowymi etapami łańcuchów oddechowych. Reguluje funkcje skóry, nabłonków jamy gębowej i jelit oraz prawidłowe działanie kory mózgowej. Niedobór wywołuje stany zapalne całego nabłonka jamy gębowej wraz z językiem, biegunkę, poczucie otępienia, a w ciężkich przypadkach pelagrę - chorobę skóry w Polsce znaną pod nazwą "rumień lombardzki" (nazwa choroby wywodzi się od tego, że charakteryzuje się specyficznym zarumienieniem powierzchni skóry, a także od tego, że gdy zaczęła być szczególnie zaraźliwa w XVIII wieku, najbardziej rozpowszechniona była w Lombardii).

Witamina B6 (pirydoksyna) - ma swój udział przy transportowaniu aminokwasów do komórki, przy wytwarzaniu porfiryn i przy przemianach cholesterolu oraz nienasyconych kwasów tłuszczowych. Stanowi koenzym enzymów mających swój udział w procesach metabolizmu aminokwasów. Zaburzenia przy rozwoju kości, spadek odporności, anemia (niedokrwistość), obrzęki na skórze oraz stany zapalne śluzówek to nieomylny znak, że organizmowi brakuje pirydoksyny. Zawarta jest przede wszystkim w: wątrobie, mleku, jajach, kukurydzy, drożdżach, białym chlebie, kapuście i rybach.

Witamina B11 (która znana jest także jako: kwas foliowy/ witamina M) - jest to koenzym enzymów odpowiedzialnych za transportowanie grup węglowych, które biorą udział w tworzeniu puryn (są to składniki kwasów nukleinowych, z których zbudowane są kwasy DNA i RNA). Awitaminoza B11 związana jest z zablokowaniem wzrostu i proliferacji (namnażania) komórek, zahamowaniem rozrostu krwinek, jak również ze stanami zapalnymi jamy ustnej i jelit. Witamina ta zawarta jest w: narogach, kapuście, kiełkach zbóż i szpinaku.

Witamina B12 (a inaczej także: cyjanokobolamina) - jest odpowiedzialna za wytwarzanie czerwonych krwinek, procesy dojrzewania jądra komórkowego, regulację podziałów komórkowych. Jest także koenzymem dla enzymów związanych z detoksykacją. Awitaminoza przejawia się w poważnej niedokrwistości i uszkodzeniach układu nerwowego. Cyjanokobolaminę zawierają: narogi, ser, mleko, ryby, baranina, cielęcina i jajka.

Do witamina z grupy B należy również kwas pantotenowy, który jest składnikiem wyjściowym koenzymu A, stanowi prekursor cholesterolu, a także koenzym enzymów związanych z syntetyzowaniem lipidów. Niedobory tego kwasu przejawiają się w uszkodzeniach kory nadnerczy oraz w poważnych zaburzeniach gospodarki sodowo-potasowej i białkowo-lipidowej. Jest zawarta w: narogach, mleku, chudym mięsie, zbożach, jajach, drożdżach, brukselce i warzywach strączkowych.

Witamina C (lub inaczej: kwas L-askorbinowy) - bierze udział w procesach tworzeniu kolagenu, jest odpowiedzialna za utlenianie wolnych rodników oraz stresorów, a także za pobudzanie procesów odpornościowych. Jej niedobór wywołuje głównie spadek odporności, skutkuje także obniżeniem trwałości tkanek łącznych oraz oporowych. Bardzo powszechnie znanym skutkiem awitaminozy C jest szkorbut lub inaczej choroba marynarzy. Jest on chorobą dziąseł, na skutek której wypadają zęby. Źródła witaminy C to głównie: ziemniaki, kiszona kapusta i ogórki, owoce cytrusowe (które dzięki jej zawartości mają swój charakterystyczny smak), zielone jarzyny liściaste, papryka, czarne porzeczki, truskawki, rabarbar, cebula, chrzan, brokuły, jagody i melony.

Witamina H (znana inaczej jako biotyna) - stanowi koenzym karboksylaz oraz enzymów, które biorą udział w procesach wytwarzania kwasów tłuszczowych. Jej niedobory wywołują gównie wypadanie włosów i zaburzenia w regeneracji tkanek. Zawierają ją: narogi, jaja, drożdże i pomidory.

Sole mineralne są najzwyczajniej związkami ważnych z punktu widzenia diety człowieka pierwiastków. Najważniejsze spośród nich są: węgiel (C), wodór (H), tlen (O), azot (N), siarka (S) i fosfor (P). Inaczej nazywane są biogennymi, gdyż są niezbędne dla człowieka - to z nich zbudowany jest ludzki organizm (stanowią aż 97,25% masy ciała). Resztę pierwiastków można pogrupować w następujący sposób:

- makroelementy: stanowią około 2,1% masy ciała; są to: sód (Na), wapń (Ca), potas (K), magnez (Mg), chlor (Cl) i lit (Li);

- mikroelementy, które także dzielą się wewnętrznie na te, które są istotne - budują 0,6% masy organizmu, a są to: żelazo (Fe), jod (I), miedź (Cu), cynk (Zn), mangan (Mn), kobalt (Co), selen (Se), chrom (Cr) i fluor (F); poza nimi są także tak zwane mikroelementy przypuszczalnie istotne, jak: nikiel (Ni), cyna (Sn), wanad (V) i krzem (Si).

Poza nimi znamy także mikroelementy nieistotne: glin (Al), bor (B), german (Ge), kadm (Cd), astat (At), ołów (Pb), bizmut (Bi), rtęć (Hg), antymon (Sb), złoto (Au), rubid (Rb), srebro (Ag) i tytan (Ti). W ich przypadku bardzo trudno jest ustalić jakie znaczenie mają dla organizmu człowieka, dlatego, że zawiera on naprawdę śladowe ich zawartość.

Fosfor (P) jest składnikiem, który znajduje się głównie w kościach - aż 80% całkowitej ilości tego składnika zawierają właśnie kości. Pozostała część znajduje się w komórkach tkanek i płynach ustrojowych. Fosfor jest pierwiastkiem, którego przemiany są ściśle związane z gospodarowaniem zasobami wapnia naszego organizmu. Jest elementem nie budującym nie tylko nasze kości. Fosfor wchodzi w skład wielu białek, tłuszczów, węglowodanów, kwasów nukleinowych, a przede wszystkim związków wysokoenergetycznych - cząsteczek ATP i ADP. Jony tego pierwiastka znajdujące się w płynach ustrojowych, wspólnie z innymi dbają o odpowiedni odczyn pH naszego ustroju dzięki swoim zdolnościom buforującym. Niedobory fosforu są zjawiskiem bardzo rzadkim, gdyż jest on bardzo rozpowszechniony w produktach jakie spożywamy. Bardzo dobrym źródłem tego pierwiastka są: mięso, ryby, podroby, sery, żółtka jaj, suche nasiona roślin strączkowych, pieczywo wraz z innymi produktami zbożowymi. Dodatkowo w diecie dostarczamy sobie fosforu jedząc sery topione, niektóre wędliny czy napoje z rodzaju coca-coli. Dzieje się tak dlatego, że fosfor w postaci fosforanów jest częstym dodatkiem do tych typów żywności. Należy jednak pamiętać, by nie spożywać tych produktów nadmiernie (zwłaszcza coca-coli i innych tego rodzaju napojów), gdyż można w ten sposób zakłócić równowagę wapniowo-fosforową w organizmie, co prowadzić może do upośledzenie wykorzystywania rezerw obydwu tych pierwiastków.

Siarka (S) w naszym organizmie obecna jest przede wszystkim pod postacią różnego rodzaju połączeń w związkach organicznych. Jest składnikiem kilku aminokwasów, jak: cysteina, metionina czy cystyna. Współtworzy również glutation, koenzym A i insulinę. Siarkę zawierają głównie: białka, zarówno roślinne jak zwierzęce - około 1% jak na przykład: białka jaja mają jej około 1,4%, a białka, wołowiny czy mleka dokładnie około 1%, natomiast białka płatków owsianych około 1,5%. Jeśli więc człowiek zapewnia sobie prawidłową dzienną dawkę na spożycie białek, wraz z nimi zapewnia sobie prawidłowe spożycie siarki.

Wapń (Ca) jest jednym z makroelementów. Wypłukiwany jest z naszego organizmu przez etanol. Swoistym magazynem wapnia są kości całego szkieletu (co ciekawe pierwotną funkcją szkieletu było nie, jak zapewne wszyscy pomyślą, utrzymywanie pionowej pozycji ciała i ochrona najważniejszych organów, ale właśnie gromadzenie wapnia pod postacią CaCO3 czy Ca3PO4). Wapń nie jest jednak jedynie składnikiem balastowym szkieletu - jest on głównym budulcem naszego kośćca. Poza tą (najważniejszą chyba) funkcją wapń jest także regulatorem przepustowości kanałów jonowych w błonach komórkowych i odpowiada za kontrolowanie skurczu mięśniowego. Stanowi czynnik krzepliwości krwi. Jego funkcja w tym procesie sprowadza się do wspomagania czynnika PF-4 podczas aktywacji i przemiany protrombiny w trombinę - pierwszy czynnik krzepnięcia krwi. Proces ten jest bardzo istotny, gdyż zapoczątkowuje kaskadę dalszych etapów krzepnięcia krwi, dzięki czemu dochodzi do powstania zakrzepu i zatamowania ubytku krwi. Wykazuje słabe właściwości przeciwalergiczne (co jest przyczyną zalecanego przez lekarzy picia wapna w przypadku objawów alergii). Poprzez wzgląd na pełnione funkcje, niedobory wapnia mogą wywołać zaburzenia rytmu serca oraz osłabienie skurczu mięśnia sercowego, co z kolei może zapoczątkować zaburzenia w funkcjonowaniu układu krążenia. Wapń zawarty jest głównie w: mleku, jajach, serach, orzechach, malinach, figach, czarnych porzeczkach, jeżynach, kapuście i pomarańczach.

Magnez (Mg) jest odpowiedzialny za połączenie dwóch podjednostek rybosomalnych, co doprowadza do powstania pełnego, w pełni funkcjonalnego rybosomu, gotowego do syntetyzowania białek. Jest to kofaktor fosfotransferaz (czyli mówiąc proście: jest to czynnik aktywujący substancje transportujące fosfor). Jest budulcem kości (występuje w nich pod postacią fosforanów szkieletowych). Znany jest również jego zbawienny wpływ na poprawę naszego nastroju, a w przypadku jego niedoborów spodziewać się powinniśmy obniżenia nastroju, poczucia znużenia, beznadziei, stanów lękowych (które szczególnie widocznie przejawiają się w koszmarach sennych i urojeniach), a nawet stanów depresyjnych. Dlatego też magnez jest składnikiem niezbędnym w diecie człowieka. Zawiera się w: kakao, orzechach, glonach, soi, pomidorach, migdałach, ziołach, czekoladzie, bananach, mleku i makaronie.

Sód (Na) wraz z chlorem (Cl) występują w naszym organizmie jako chlorek sodu (NaCl), który potocznie znany jest jako sól kuchenna. Bardzo znaczne straty tych pierwiastków następują podczas procesów wydalania potu przez skórę. Sód jest składnikiem wspomagającym transmisję impulsów nerwowych wzdłuż neuronów, ponadto jest aktywatorem nośników białkowych oraz regulatorem równowagi osmotycznej (czyli przenikalności) płynów ustrojowych. Chlor reguluje transportowanie dwutlenku węgla (CO2) w czerwonych krwinkach, jest aktywatorem pepsynogenu (jest to prekursor jednego z enzymów trawiennych - pepsyny), odpowiada także za regulację bilansu wodnego. Obydwa makroelementy wspólnie regulują równowagę kwasowo-zasadową organizmu. Pierwszy z nich - sód, poza współtworzeniem NaCl zawiera się także w małżach, mleku, jajach, selerze, warzywach strączkowych, kalafiorze, marchewce, rzepie i orzechach.

Potas (K) wspólnie z powyżej omówionymi pierwiastkami (sodem i chlorem) jest regulatorem równowagi kwasowo-zasadowej, a wspólnie z sodem odpowiada za regulację odczynu środowiskowego (pH) oraz ciśnienia osmotycznego płynów ustrojowych. Poza tym, jest również aktywatorem biosyntezy białek i skurczu mięśnia sercowego. Gdy potasu jest zbyt dużo, obserwujemy zjawisko znane pod nazwą rzadkoskurczu serca. Jako kation (K+) występuje jako główny składnik protoplazmy (części cytoplazmy) komórki. Jest niezbędny przy utrzymywaniu prawidłowej kurczliwości mięśni. Niedobory tego składnika są bardzo rzadko spotykane ze względu na jego wysoką zawartość w spożywanych przez nas produktach pokarmowych. Źródłami potasu są: mięso, ziemniaki (bardzo duże jego ilości zawierają ziemniaki "gotowane w mundurkach"), pomidory, papryka, gorczyca, podroby, owoce suszone, owoce cytrusowe oraz banany.

Mimo, że tak ich mało w naszym ciele, mikroelementy pełnią szereg ważkich funkcji i wpływają na przebieg różnorakich procesów metabolicznych oraz komórkowych, co sprawia, że ich niedobory mogą być naprawdę zgubne w skutkach.

Żelazo (Fe) jest mikroelementem istotnym. Prawie cała jego zawartość w naszym organizmie to żelazo w połączeniach białkowych. Jest to składnik porfiryn (na przykład hemu, który buduje hemoglobinę - białko wypełniające erytrocyty, czyli czerwone krwinki krwi). Jest istotnym pierwiastkiem, gdyż bierze udział w procesach utleniania (gdyż ma zdolność do zmiany swojego stopnia utlenienia). Tworzy także związki rozkładające nadtlenki (związki te to enzymy: katalazy i peroksydazy) i transportujące jony oraz elektrony (transporterami tymi są między innymi: FAD, FMN). Gdy w organizmie zbyt mało jest żelaza widać to przede wszystkim w niedokrwistości (anemii), co w dalszych skutkach doprowadza do niedotlenienia tkanek narządów wewnętrznych. Zawarty jest w: narogach, rybach, jajach, mięczakach, ziołach (mięta, tymianek, majeranek), pszenicy, szpinaku, burakach, sercach, orzechach, daktylach, figach i fasoli.

Jod (I) jest głównym składnikiem tyroksyny i trójjodotyroniny - hormonów produkowanych przez tarczycę. Dzięki temu pierwiastkowi możliwe jest funkcjonowanie tego narządu naszego ciała. Zawarty jest w powietrzu terenów nadmorskich, rzeżusze, dzikim czarnym bzie, organizmach morskich (glonach, sinicach, skorupiakach i rybach), a także w "szarej" soli kamiennej (tak zwanej soli jodowanej). Mieszkańcy terenów ubogich w jod (a są to głównie tereny podgórskie a także oddalone od morza) często cierpią na zaburzenie nazywane wolem endemicznym. Polega ono na powiększeniu tarczycy w taki sposób, że uciska ona sąsiadujące narządy, co wywołuje uczucie duszności. Niedobory jodu przejawiają się także zanikiem popędu płciowego, pojawieniem się zaparć, łysieniem i obrzękiem strun głosowych (tak zwanej ochrypłej mowy). Nie możemy tu także zapomnieć o zaburzeniach funkcjonowania tarczycy wynikających z niedoborów jodu, co może powodować opóźnienie umysłowe u dzieci oraz nieprawidłowy rozwój ich mózgu. Jod stosowany jest przy produkcji jodyny (a jest to spirytusowy roztwór jodu w jodku potasu), która używana jest do dezynfekcji opatrunków (opatrunki wyjałowione).

Miedź (Cu) jest odpowiedzialna za aktywowanie substancji wykorzystywanych przy rozkładaniu rodników nadtlenków (substancje te to: oksydaza cytochromowa i dysmutaza nadtlenkowa). Jest ona także aktywatorem enzymów decydujących o prawidłowym wypełnianiu funkcji układu nerwowego, jak również mających wpływ na trwałość białek: elastyny i kolagenu. Miedz jest pierwiastiem ściśle związanym z przemianami żelaza w naszym organizmie. Jest składnikiem niezbędnym do aktywacji rezerw żelaza, które mają zostać zużyte do produkcji hemoglobiny, co czyni ją niezbędną w procesie powstawania czerwonych komórek krwi. Zbyt niski jej poziom powoduje upośledzenie w procesach przyswajania żelaza.

Miedź zawierają: suszone warzywa i owoce, orzechy, rodzynki, narogi, homary i krewetki. Największe jej stężenie w naszym organizmie występuje w mózgu i wątrobie, a spotkać ją można także w mięśniach czy kościach. Co ciekawe, bardzo duże ilości miedzi (podobnie jak żelaza) znajdują się w wątrobach noworodków, co jest najprawdopodobniej jednym z mechanizmów mających chronić nowo narodzony organizm przed niedoborami tych składników (które mogłyby wyniknąć ze sposobu odżywiania małego człowieka - w tym okresie życia spożywa on głównie mleko matki, które jest ubogie zarówno w cynk jak i w żelazo).

Cynk (Zn) to składnik czynników transkrypcyjnych i translacyjnych (odpowiadających za zamianę DNA na RNA, oraz za powielanie nici DNA). Cynk odpowiada również za aktywację insuliny w trzustce. Cynk zawiera się głównie w: mięsie (zwłaszcza mięsie zwierząt morskich) i jajach, bardzo duże jego ilości występują w plemnikach. Jego niedobory są silnie związane z niedoborami białek. Objawiają się przez zahamowanie tempa wzrostu (szczególnie u dzieci), zmniejszenie wrażliwości smakowej i zahamowanie łaknienia.

Mangan (Mn) jest składnikiem występującym głównie w naszym mózgu, nerkach, wątrobie i kościach. Jest on koniecznym elementem budującym kości, sprawuje funkcje kontrolne przy funkcjonowaniu układu nerwowego, ma także swój w kład w procesy rozrodcze. Jest częścią procesu powstawania hemoglobiny, w więc także i czerwonych krwinek. Dodatkowo w chodzi w skład wielu enzymów tkankowych. Najwięcej tego pierwiastka zawiera się w: otrębach pszennych, pieczywie ciemnym, suchych nasionach roślin strączkowych oraz niektóre warzywa (jak przykładowo kapusta). Mięsno i jego przetwory zawierają go stosunkowo mało, natomiast herbata może dostarczyć go nam aż 1,3 mg - dawka ta prawie odpowiada dziennemu minimalnemu zalecanemu spożyciu tego pierwiastka.

Fluor (F) to istotny mikroelement ze względu na to, że odpowiada za ochronę zębów przed próchnicą a kości przed osteoporozą (a jest możliwe gdyż duża jego zawartość zwiększa twardość tkanki kostnej, a także szkliwa zębowego). Jego działanie przeciwpróchnicze sprowadza się do zapobiegania rozpuszczeniu szkliwa przez kwasy organiczne zawarte w niektórych składnikach odżywczych, jakie spożywamy, oraz do hamowania rozwoju patogenów, które namnażają się w jamie ustnej. Gromadzony jest głównie w kościach (około 96% całkowitej zawartości tego składnika w naszym ciele). Fluor w największych ilościach zawiera się w: rybach morskich, wodzie pitnej (która jest głównym jego źródłem) i herbacie. W naszym kraju (zgodnie z zaleceniami Światowej Organizacji Zdrowia WHO - World Health Organisation) stosuje się dodawanie porcji fluoru do wody płynącej w wodociągach, jednak przy ścisłej kontroli - należy pamiętać, że rozpiętość między szkodliwą a leczniczą dawką tego pierwiastka jest niezmiernie mała.

Selen (Se) w formie prostych jonów nie wykazuje żadnego działania żywieniowo-biologicznego na organizm człowieka. Natomiast jego związki mogą zostać skonwertowane do form biologicznie aktywnych. Pod taką postacią selen działa jak przeciwutleniacz (co sprzyja ochronie organizmu przed agresywnymi formami tlenu, toksycznym działaniem nadtlenków, różnego rodzaju metali ciężkich oraz innych toksyn). Często współdziała z witaminą E, sprzyjając lepszemu wykonywaniu przez nią jej obowiązków. Selen jest również składnikiem enzymu, który ma wielki wpływ na poprawne tworzenie czerwonych komórek krwi w tkankach szpiku kostnego. Różnego rodzaju badania epidemiologiczne wykazały, że na wszelkich terenach ubogich w ten pierwiastek, odsetek zachorowań na nowotwory drastycznie wzrasta. Selen zawiera się głównie w: rybach morskich, nerkach, mięsie, przetworach zbożowych, ryżu i kukurydzy. Owoce i warzywa nie stanowią dobrego źródła selenu, a jego dokładna ilość w roślinach silnie uzależniona jest od jego zawartości w glebie, na której one rosną.

Chrom (Cr) pełni rolę w procesach metabolizmu węglowodanów. Jego niedobory skutkują przede wszystkim zaburzeniami przy przemianach glukozy. Jest elementem niezbędnym do skutecznego działania insuliny. Dodatki chromu do diet diabetyków podnosi u nich wydajność procesów przemiany węglowodanowej. Choć w produktach spożywczych chrom zawarty jest w ilościach prawdziwie śladowych, najlepszym jego źródłem są: mięsa i produkty zbożowe.

Molibden (Mo) jest głownie składnikiem enzymów, które biorą udział w syntezie hemoglobiny. Jest też istotnym elementem w obronie organizmu przez próchnicą zębów i zmianami w układzie kostnym (czyli na przykład osteoporozą - zrzeszotnieniem kości, czy wszelkiego rodzaju urazami stawów). W przyrodzie pierwiastek ten występuje niezmiernie powszechnie, jednak w niewielkich ilościach. Dobrymi źródłami molibdenu są: drożdże, suche nasiona roślin strączkowych, wątroba, ryż czy kasza gryczana. Podobnie jak w przypadku selenu, jego zawartość w roślinach jest silnie uzależniona od jego zawartości w glebie, na której rośliny te rosną.

Kobalt (Co) to w naszym organizmie główny składnik witaminy B12 (cyjanokobolaminy). Jego rola jest ściśle związana właśnie z tą witaminą i jej działaniem. Poza udziałem w jej wytwarzaniu, kobalt sprzyja procesom powstawania czerwonych komórek krwi. Stwierdzono również, że ma on swoją rolę w syntezie kwasów nukleinowych i w procesach regeneracji ustrojowej. Ostatnie badania potwierdziły także jego hamujący wpływ na rozwój komórek nowotworowych, co jest prawdopodobnie związane z tym, że upośledza on ich procesy oddychania komórkowego. Jego zapotrzebowanie u człowieka nie jest jeszcze ustalone, na pewno jednak wiąże się z naszym zapotrzebowaniem na witaminę B12. Ze względu na to iż wchodzi on w jej skład, najlepszym jego źródłem są równocześnie źródła bogate w tę właśnie witaminę, czyli: mięso, jaja, podroby, czy ryby. Nie ustalono dokładnie zawartości tego pierwiastka w tych produktach, gdyż jest ona silnie związana z ilością kobaltu zawartą w paszy podawanej zwierzętom czy w pokarmie, który dzikie zwierzęta zdobywają sobie same (a to wynika z zawartości kobaltu w roślina, która z kolei powiązana jest z jego zawartością w glebie, na której bytują).

Poza makro- i mikroelementami nasz organizm przyswaja z pokarmów również tzw. składniki balastowe, które nie pełnią żadnej konstruktywnej roli w organizmie, a część działa na niego toksycznie.

Podczas obróbki gastronomicznej pokarmu wiele składników odżywczych ulega destrukcji. Obieranie, mielenie, gotowanie, smażenie i wszelkie inne procesy prowadzą do nieodwracalnych strat substancji mineralnych. Dzieje się tak na skutek usuwania niektórych tkanek podczas obróbki wstępnej lub dlatego, że z uszkodzonych komórek wycieka sok. Może tak być także dlatego, że niektóre substancje wchłaniane są z powrotem przez tkanki, które nie są nam przydatne i zostaną usunięte. O tym, jak duże będą straty substancji odżywczych zależy w dużej mierze od rodzaju surowca, który ulega przemianom, od tego, jakim procesom go poddajemy i jak był wcześniej przechowywany.

Dlatego w czasie obróbki wstępnej surowców musimy pamiętać o kilku rzeczach:

- w miarę możliwości powinniśmy unikać obierania i usuwania zielonych części roślin (zawierających przecież dużo magnezu, wapnia i żelaza); znaczny spadek wartości żywieniowej obserwuje się na przykład w wypadu mąki i kaszy (podczas przemiału mąki usuwamy około 50% ilości składników mineralnych jakie zawierają ziarna przed procesem, z czego 90% to magnez i mangan);

- ze względu na coraz częstsze hodowle warzyw na glebach nawożonych azotanami, korzystne jest poddawanie warzyw procesowi parzenia (np. na wodzie), co powoduje, że związki azotowe ulatniają się z produktów; procesy te także powodują znaczne straty (30-65% potasu, 15-70% magnezu i miedzi, 20-40% cynku, a także wiele innych pierwiastków ulega degradacji); aby temu zapobiegać rozsądnie jest zmniejszyć czas gotowania a także poprzez gotowanie warzyw w łupinkach;

- jeśli chodzi o przetwory mleczne, spadek wartości odżywczej jaką ze sobą niosą następuje głównie na skutek strącania tzw. serka kazeinowego, który zawiera duże ilości wapnia, a dodatkowo absorbuje cynk, miedź i inne metale znajdujące się w mleku;

- podczas rozmrażania (mięsa, warzyw czy owoców) wiele związków organicznych (mikro- i makroelementy, białka i inne) wycieka wraz z rozmrożonym sokiem połączonym z wodą; straty te można jednak ograniczyć poprzez zmniejszenie czasu zamrażania.

Wszelkie utraty składników odżywczych wywołane obróbką żywności, przetwórcy starają się uzupełniać solami mineralnymi, otrębami, melisą i innymi produktami organicznymi.

Bardzo istotnym w naszej diecie składnikiem jest woda. Stanowi ona większość naszej masy ciała i jest nam (i wszystkim organizmom żywym) niezbędna do życia. Niewątpliwie jest to najważniejszy związek chemiczny na naszej planecie. Występuje w trzech stanach skupienia: w postaci ciekłej i stałej (czyli jako lód) pokrywa ponad 70% powierzchni Ziemi, a jako para wodna jest wszechobecne w atmosferze ziemskiej.

Tak surowce jak i gotowe potrawy zawierają z reguły bardzo duże ilości tej substancji. Ma ona wpływ na intensywność procesów chemicznych, biochemicznych i fizycznych, a także wszelkich, które decydują o możliwości rozwoju drobnoustrojów. Właściwa zawartość wody w produkcie jest tożsama dla każdego i decyduje o jego wyglądzie, konsystencji intensywności smaku i zapachu, a także (co chyba najważniejsze) o jego podatności na zepsucie. Znakomita większość procesów prowadzących do konserwacji żywności opiera się na eliminacji możliwie dużych ilości wody z produktu.

Proces termograwimetryczny umożliwia określenie ilości wody zawartej w produkcie. Polega on na tym, że badany obiekt poddaje się ogrzewaniu (w piecu, używając mikrofali lub promieni podczerwonych) przy jednoczesnym ustalaniu jak spada jego waga pod jego wpływem. Ilość wody otrzymuje się dzięki obliczeniu różnicy mas produktów: wilgotnego, przed ogrzewaniem i wysuszonego w wyniku ogrzewania. Zawartość wody wyraża się w procentach w przeliczeniu na suchą masę materiału wilgotnego. Jeśli żywność zawiera duże ilości soli albo tłuszczów należy zaznaczyć czy zawartość tych składników w otoczeniu została uwzględniona.

Zrozumienie, jakie znaczenie ma woda dla procesów obróbki żywności jest niezbędna do wytwarzania produktów, których jakość byłaby daleko wyższa niż obecnie, a asortyment uległby rozszerzeniu.

To w jaki sposób trwałość produktu zależy od ilości wody jaką w sobie ma jest raczej jasna. Woda stwarza mikroflorze bakteryjnej warunki do rozwoju. Jednak jej zawartość nie jest jedynym czynnikiem, który to warunkuje, a świadczy o tym choćby różna podatność na zepsucie produktów o takiej samej procentowej zawartości wody. Już ponad pół wieku temu zauważono, że jakość żywności i jej podatność na psucie się zależy w głównej mierze nie od ilości wody, ale jej aktywności.

Zmiany biochemiczne, fizyczne, chemiczne i mikrobiologiczne, jakie zachodzą podczas przechowywania żywności, mogą w dużym stopniu zostać ograniczone poprzez zmniejszenie zawartości wody alb o przeprowadzenie wody wolnej w wodę związaną, która niedostępna będzie dla przemian, które mogą pogorszyć jakość żywności. Najczęściej w tym celu stosuje się suszenie, wędzenie, zamrażanie a także dodawanie substancji zmniejszających zawartość wody.

Suszenie to najstarsza i prawdopodobnie pierwsza wykorzystywana przez człowieka metoda konserwacji żywności. Dzięki tej metodzie można usunąć wodę do poziomu zawartości od 3% do 10%, a taki poziom uniemożliwia rozwój mikroflory oraz hamuje większość przemian prowadzących do psucia. Aby w pełni zabezpieczyć suszone produkty spożywcze podczas ich przechowywania można uzyskać w wyniku doboru odpowiedniego opakowania i warunków składowania i przechowywania, które zabezpieczą żywność przed ponownym wchłanianiem wilgoci.

Podobnie sprawa ma się z wędzeniem i soleniem. Dodatek odpowiedniej ilości soli może uchronić żywność przed procesami gnilnymi i innymi prowadzącymi do zepsucia i rozkładu.

Zamrażanie natomiast ma na celu unieczynnienie wody poprzez przeprowadzenie jej z postaci ciekłej w stała. Zamrażaniu podlega cała woda wolna, a częściowo także związana. Aktywność wody w takich mrożonych produktach zależy silnie od ich rodzaju i od końcowej temperatury. Właściwie bez znaczenia jest skład produktu, który ulega zamrożeniu (czy jest to roztwór wodny, zawiesina komórek lub tkanka), gdyż woda w nim ulega przekształceniu w lód o wysokim stopniu czystości.

Istnieje jeszcze inna grupa metod konserwacji żywności: metody osmoaktywne. Polegają one na częściowym odwodnieniu albo dodawaniu substancji mających zdolność do wiązania wody. W pierwszym wypadku chodzi o zagęszczanie (szczególnie szeroko stosowane jest zagęszczanie mleka, soków czy zup). Dodatkowo stosuje się tu obróbkę cieplną. Inna metoda to łączenie zagęszczania z dodatkiem substancji mających zdolność do wiązania wody.

Wszystkie wyżej wymienione metody celują w ochronę żywności przed rozwojem mikroflory bakteryjnej i utratą jakości. Należy jednak pamiętać, że usuwanie wody poprzez odwodnienie czy krystalizację zmienia właściwości pierwotne każdego materiału biologicznego, który zostanie im poddany, a ponowne nawodnienie lub zamrożenie nie przywróci mu składu wyjściowego.

Omawiając znaczenie składników pokarmowych w diecie człowieka nie sposób nie wspomnieć o kontroli pobierania pokarmu, która polega na tym, że dzięki pewnym czynnikom nasz mózg jest w stanie stwierdzić czy potrzebujemy pokarmu, czy też jesteśmy syci. Regulacja ta przejawia się w trzech wymiarach czasowych:

- regulacja krótkotrwała - z reguły obejmuje kilka godzin, a decydujący jest wpływ wypełnienia żołądka treścią pokarmową; w diecie człowieka głównymi wypełniaczami są: owoce zawierające duże ilości pektyn (związków pochodzących od cukrów, które w połączeniu z wodą pęcznieją); jabłka, ziemniaki, ryż, przetwory mączne;

- regulacja długotrwała - obejmuje tygodnie a czasem nieraz miesiące; o tym czy chcemy jeść czy nie decyduje poziom glukozy we krwi, która przepływa przez podwzgórze (część mózgu, która odpowiada za podstawowe procesy biologiczne); właśnie w podwzgórzu znajdują się ośrodki kontroli pragnienia i łaknienia; jeśli poziom glukozy jest niski ośrodek głodu zostaje pobudzony i wysyła do mózgu impuls: "JEŚĆ"; powoduje to, że jesteśmy głodni, zaczynamy więc jeść, co powoduje wzrost poziomu glukozy we krwi, krew ta dociera podwzgórza, a w nim ośrodki sytości rejestrując odpowiednio wysoki poziom glukozy wysyłają sygnał: "NIE JEŚĆ"; taki mechanizm nosi nazwę mechanizmu sprzężeń zwrotnych ujemnych; ma on charakter stabilizujący; w czasie choroby mechanizm ten zostaje zaburzony i przekształca się w mechanizm sprzężeń zwrotnych dodatnich, który ma charakter destabilizujący (w momencie rejestracji niskiego poziomu glukozy, wysyłanym sygnałem jest: "NIE JEŚĆ"), co prowadzi do dodatkowego wyczerpania organizmu niszczonego przez chorobę i patogeny;

- regulacja wieloletnia - pobieranie pokarmu oparte jest o skomplikowany system interakcji neurohormonalnych (dzieci jedzą więcej niż dorośli, gdyż dorastają, ich ciało produkuje dużo hormonów, np. hormon wzrostu, które wymuszają większą potrzebę pobierania pokarmu niż w przypadku dorosłych, których ciało nie ulega ciągłym przemianom i nie potrzebuje tylu składników mineralnych).

Wszystkie powyższe informacje pochodzą z dziedziny nauki zwanej nauką o żywności. Jest to bardzo ważna gałąź naukowa, bowiem łączy w sobie wiedzę z zakresu wielu innych dziedzin: biologii, chemii, fizjologii, jak również z zakresu nauk społecznych, takich jak: socjologia czy nauki ekonomiczne. Jest tak ponieważ wszelkie odkrycia mające wpływ na rozwój tej dziedziny, to eksperymenty z zakresu nauk doświadczalnych, jednak sprawa dostępności do żywności, jej dystrybucji i gospodarowania dostępnymi zasobami są sprawami nie obejmującymi pól działania nauk przyrodniczych, w związku z czym wkraczają tu nauki społeczne i polityczne.

Twórcą polskiej nauki o żywieniu jest profesor Aleksander Szczygieł (1906 - 1983 r.). Podał on następującą definicję:

"Nauka o żywieniu jest gałęzią wiedzy o związkach między pożywieniem a sposobem żywienia się a zdrowiem i życiem."

Takie określenie nauki o żywności definiuje jasno zarówno jej cel jak i doniosłość działań specjalistów z nią związanych. Zajmują się oni bowiem nie tylko tym, co należy jeść i badaniami nad znaczeniem poszczególnych spożywanych przez nas związków. Ich badania dotyczą także samej istoty procesów trawienia, pracują nad polepszeniem ich wydajności i ułatwieniem inaktywowania lub wydalania szkodliwych elementów zawierających się w pokarmach, które trafiają do naszych ust. Liczy się dla nich bowiem, aby człowiek mógł spożywać produkty wolne od toksyn, które mogą szkodzić mu nie tylko bezpośrednio, ale także przez uniemożliwianie lub utrudnianie przyswajania składników pozytywnych dla naszego organizmu. Nie od dzisiaj przecież wiadomo, że zaniedbane i źle żywione dzieci rosną wolniej od swoich rówieśników, ich układ nerwowy jest gorzej rozwinięty, co powoduje opóźnienia w nauce, problemy z koncentracją i przyswojeniem podstawowych zdolności (takich jak czytanie czy pisanie). Dzieci takie zauważalnie częściej także chorują. Dzieje się tak dlatego, że istnieje i jest zawartych w produktach spożywczych około kilkudziesięciu składników, które niezbędne są do prawidłowego rozwoju i funkcjonowania naszego organizmu, co wynika z poprzedniej części tego tekstu. Z powodu niedoborów ludzie łatwiej zapadają na różne choroby, ale należy pamiętać, że nadmiar także może być zgubny w skutkach. Niektóre składniki pokarmowe działają względem siebie antagonistycznie (przeciwstawnie), a harmonia ustrojowa opiera się na zachowaniu równowagi między ich zawartością i funkcjonowaniem. Nadmiar jednego przyczynia się do utrudnienia funkcjonowania drugiego, co może w dalszych konsekwencjach prowadzić do dużych rozmiarów powikłań związanych z innymi pierwiastkami i pełnionymi przez nie funkcjami.

Początki nauki o żywności sięgają aż czasów starożytnych. Oczywiście nie można mówić o tym, że tamtych czasach ludzie zajmowali się badaniem składników żywnościowych. Jednak ojciec medycyny, jak często bywa nazywany Hipokrates (469 - 377 r. p. n. e.), jest uważany za jednego z pierwszych, który zwrócił uwagę na to, że sposób odżywiania istotny jest przy leczeniu pewnych schorzeń. Polecał on na przykład spożywanie wątroby (która jest świetnym źródłem witaminy A) przy schorzeniu znanym jako kurza ślepota. Był to całkowicie intuicyjny wybór metody leczenia, dla której uzasadnienie znaleziono dopiero 2200 lat później.

Jednak dopiero postęp z dziedziny nauk chemicznych, który nastąpił około 1750 r. przyniósł podstawy do badań nad żywnością, które miały wymiar naukowy. W tych czasach bowiem określono podstawy kalorymetrii. Dokonał tego francuski chemik A. L. Lavoisier (1743 - 1794 r.). Naukowiec ten wykazał, że żywność w organizmach zwierząt oraz ludzi ulega spalaniu, następnie zmierzył ilość ciepła towarzyszącą temu procesowi dzięki kalorymetrowi, który sam skonstruował.

Dzięki badaniom, wieloletniej pracy i wnioskom takich naukowców jak: Magendi (1816 r.), Mulder (1839 r.), Fisher (1902 r.) i Rose (1938 r.), wiemy dziś jak wyglądają i jaki skład mają białka. To oni także zajmowali się badaniem roli poszczególnych aminokwasów w łańcuchach polipeptydowych.

Bardzo istotne było kolejne odkrycie: jaką rolę pełnią witaminy i składniki mineralne w naszym organizmie? Badaczem, który szczególnie wyróżnił się na tym polu był Polak, Kazimierz Funk (1884 - 1967 r.). To właśnie on nadał związkom biologicznie czynnym nazwę "witaminy". Amerykański uczony McCollumn, także zasłynął na polu badania roli i działania związków mineralnych i witamin.

Rozwój nauki o żywieniu był możliwy nie tylko dzięki badaniom chemików i ich odkryciom odnośnie budowy i roli związków zawartych w żywności. Badania biologów takich jak: Osborne, Mendel czy Ferry, którzy sprawdzali na zwierzętach jak wpływ na ich rozwój ma karmienie poszczególnymi rodzajami białek. W eksperymencie ze szczurami, jeden z nich (karmiony dietą jajową) rósł szybciej i sprawniej niż drugi (karmiony dietą glutenową), co doprowadziło do tego, że obecnie białko jaja kurzego jest podstawowym wzorcem przy określaniu wartości odżywczej białek zawartych w innych pokarmach. Podobnymi sprawami zajmował się i McCollumn, który badał wpływ różnych diet tłuszczowych na rozwój.

Ze współczesnych badaczy, którzy wykazali się aktywnością na polu nauki o żywności warto na pewno zapamiętać profesora Aleksandra Szczygła (1906 - 1983 r.), który nie tylko zapoczątkował rozwój nauk o żywności w naszym kraju, ale także napisał bardzo znany podręcznik, pod tytułem: "Podstawy fizjologii żywienia". Powołał on również Instytut Żywności i Żywienia (IŻŻ) w Warszawie oraz wykształcić wiele pokoleń badaczy-żywieniowców.

Powyższy tekst powinien nas uświadomić w tym, jak prawdziwe jest stwierdzenie, że:

"Jesteśmy tym, co jemy".