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Grundnahrungsmittel (Subject) / Schmitz 1 (Lesson)

Inhaltsstoffe

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  • Definition primäre/sekundäre Inhaltsstoffe primäre:-alle Verbindungen, die für den Organismus zur Lebenserhaltung und zum Wachstum benötigt werden-Bsp: KH, Fette, Proteine-Grundlage für den Energie- und Massestoffwechsel in allen Organismen sekundäre:-nicht essentiell für den Lebenserhalt des Organismus-sehr große Vielfalt and Verbindungen, die im Sek-Stoffwechsel gebildet werden-besitzen eine pharmakologische Wirkung (Abwehrstoffe, Lock-/Duft-/Farb- und Geschmacksstoffe)--> Fließender Übergang
  • Arten sekundäre Inhaltsstoffe sekundäre Pflanzenstoffe -Carotinoide-Phytoöstrogene-Sulfide-Polyphenole (-Resveratrol-Phytinsäure-Monoterpene-Phytosterine-Protease-Inhibitore-Saponine-Glucosinolate)
  • Polyphenole -Sammelbezeichnung von Verbindungen mit meist mehr als 2 Phenol-oder Phenolethergruppen an einem aromatischen Ring -Dienen Pflanze als Antioxidantien (Konzentration im Schalenbereich von Pflanzen am höchsten) -Stoffklassen: Phenolsäuren, Flavonoide, Lignane (Phytoöstrogene), Lignine (Ballaststoffe), Resveratrol -Bsp: Quercetin (Äpfel, Zwiebeln)
  • Polyphenole - Phenolsäuren -Hydroxybenzoesäuren--> Gallussäure (Rotwein)--> Ellagsäure (Walnüsse, Pekannüsse, Beeren)-Hydroxyzimtsäuren--> Ferulasäure & Kaffeesäure (Grünkohl, Weizenvollkorn, Weißkohl, Radieschen, grüne Bohnen)
  • Polyphenole - Flavonoide Namen: Flavanole, Favanone, Flavone, Flavonole, Isoflavonoide, Anthocyane Vorkommen: -Rotwein-Tee-Trauben-Kirschen-Beeren-Orangen-Grapefruit-Apfel-Zwiebel
  • Polyphenole -Funktionen -Antikanzerogen -->Zufuhr von Flavonoiden wirkt sich pos auf das Magen-, Dickdarm- und Bristkrebsrisiko aus (auf der Stufe der Initiation)-Antioxidativ--> Radikalfänger, Schutzstoffe vor Oxidation durch Singulett-Sauerstoff, Chelatbildner--> Vitamin C und Vitamin E sparender Effekt-Immunmodulierend--> Immunsupressive Wirkung durch Blockierung der Histaminfreisetzung-Entzündungshemmend--> ebenfalls immunsupressive Wirkung durch Blockierung der Histaminfreisetzung-Antithrombotisch--> Verringerung der Blutgerinnung durch Hemmung der Thrombozyten-Aggregation-Blutdrucksenkend-Blutzuckersenkend--> Aktivierung der Bauchspeicheldrüsenzellen zur Sekretion von Insulin-Antimikrobiell--> umfasst bakterielle als auch virale Abwehr-die Arzneimittel-Wirksamkeit beeinflussend--> Erhöhung der Bioverfügbarkeit verschiedener Medikamente, Verstärkung der Wirksamkeit
  • Carotinoide (allgemeine Info) -etwa 650 verschiedene Verbindungen-Isoprenoid als Untereinheit--> Carotine: reines Kohlenstoffgerüst--> Xantophylle: sauerstoffhaltig (oxidiert)-Ursache für die Färbung sind die konjugierte Doppelbindung-Vorkommen: Kürbis, Karotten, Grünkohl, Spinat, Tomaten-Resorptionsquote von Carotinoiden wird durch Verzehr von Fett erhöht-Carotinoide werden durch mechanischen Aufschluss der Pflanzenzellen (zerkleinern/erhitzen) besser verfügbar-Xantophylle werden durch Hitze zerstört
  • Carotinoide - Funktionen -Antikanzerogen--> Schutz von Lungen-, Gebärmutterhals-, Speiseröhren-,Darm-,Rachen-, Magen- und Prostatakrebs--> Hitzeempfindlichen Xanthophyllen wird besondere Bedeutung in der Krebsprävention zugesprochen -Antioxidativ--> Radikalfänger und Schutzstoffe vor Singulett-Sauerstoff -Immunmodulierend--> gesteigerte Zytokinsynthese, gesteigerte zytotoxische Aktivität der natürlichen Killerzellen, Stimulierung der Interleukin-Sekretion -Cholesterinsenkend--> Hemmung der Cholesterinsynthese
  • Sulfide (allgemeine Info) -Schwefel- und sulfidhaltige Inhaltsstoffe in Liliengewächsen--> Knoblauch, Zwiebeln, Schalotten, Schnittlauch, Lauch -Stoffklassen-->Diallyldisulfid-->Diallyltrisulfid-->Allylmethyldisulfid -große Rolle in Wirksamkeit von Sulfiden wird Allicin zugesprochen--> Oxidierte Form des in Knoblauch enthaltenem Diallyldisulfid
  • Sulfide - Funktionen -Antikanzerogen--> Schutz vor Magen- und Dickdarmkrebs-Hauptsächlich auf der Stufe der Initiation und Promotion-Antioxidativ--> indirekte und direkte Antioxidantien, induzieren ua die Synthese von Glutathion-Peroxidasen-Immunmodulierend--> Steigerung der Aktivität von Killerzellen (erklärt die hemmende Wirkung im Wachstum von Tumoren)-Entzündungshemmend--> Hemmung von Entzündungen der Atemwege und der Lunge-Antithrombotisch-->Erhöhung der Blutgerinnungszeit durch Aktivierung von Fibrinolyse-->Hemmung der Thrombozytenaggregation-Blutdrucksenkend-->Schwache Verminderung des Risikos von Herzinfakt und Schlaganfall-Cholesterinsenkend--> Enzymatische Hemmung der Cholesterinsynthese in der Leber-Antimikrobiell--> Unterdrückung des Wachstums gesundheitsschädlicher Bakterien und Pilze im Magen-Darm-Trakt
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  • Phytoöstrogene (allgemeine Info) -ähneln in der chem. Struktur den im Körper gebildeten steroidalen Östrogenen -Untergruppe der Polyphenole--> Isoflavonoide--> Lignane -Vorkommen--> Leinsamen, Getreidemehle, Salat -Wirken als Östrogene--> 0,1% der Wirkung endogener Östrogene--> Konzentration durch Zufuhr mit der Nahrung deutlich höher als die der endogenen Östrogene--> Hemmung stark wirksamer Östrogene auf zwei Weisen1. Anbindung an Geschlechtshormon-Rezeptoren2.Erhöhung der Synthese des Sexual-Hormon-Bindenden-Globulins (SHGB) und Bindung der endogenen Östrogene im Blut
  • Phytoöstrogene - Funktionen -Antikanzerogen--> Wirksam gegen hormonbezogene Krebsarten auf der Stufe der Tumorpromotion (Brust-, Gebärmutterschleimhaut- und Prostatakrebs) -Antioxidativ--> Hemmung von oxidativen Schäden an der Erbsubstanz und der Peroxidation von Triglyceriden sowei LDL-Cholesterin
  • Nutritive Antioxidantien in der Sportpraxis -erhöhter Sauerstoff-Umsatz bei körperlicher Aktivität führt zu vermehrter Bildung von Radikalen im Primärstoffwechsel von Sportlern--> Abfangen der Radikale durch Antioxidantien-->Zufuhr verhindert Schäden an der Erbsubstanz, an Membranen, Lipiden und Proteinen -Empholene Lebensmittel--> schwarzer sowie grüner Tee (sehr hohe antioxidative Kapazität, wird jedoch durch Zugabe von Milch aufgehoben)--> Frucht-und Gemüsesäfte--> Beeren, Kohl und Knoblauch
  • FAZIT sekundäre Inhaltsstoffe -Erhöhung Zufuhr sek. Inhaltsstoffe durch regelmäßigen Verzehr von Obst und Gemüse empfohlen -viele Studien zeigen Korrelation zw Einnahme sek Inhaltsstoffe und gesundheitsfördernder Wirkung (direkte & langfristige Wirkung lässt sich jedoch nicht ableiten) -Einnahme sek Pflanzenstoffe in isolierter Form nicht empfohlen--> Risiko Überdosierung--> Potentielle Toxizität in hohen Dosen--> Negativer Einfluss auf körpereigene, gesundheitsförderliche Effekte (Beeinflussung Resorption, Transport, Wirkung von Lebensmittelinhaltsstoffen)
  • Funktionen sek Inhaltsstoffe Vielfältig! -Regenerator-Antioxidans-Fraßschutz-Insektenabwehr-Farbgebung-Transporter-Scavenger
  • Oxidativer Stress -Enstehung durch Reduktion des Sauerstoffes--> reaktive oxygen species (ROS) = Oxidativer Stress -besitzen mindestens ein ungepaartes Elektron -reaktiv, da unstabil -ROS als normale zelluläre Nebenprodukte der Zellatmung --> Pflanzen leiden unter ox Stress wenn sie nicht an bestimmte Bedingungen adapiert sind (z.B. Kälte, Licht)
  • Entstehung Sauerstoffradikale Entstehung von Sauerstoffradikalen-O2 --> O2- --> H2O2 --> OH° --> H2O--> Increasing reduction
  • Was sind freie Radikale und wozu führen sie? Atome oder Molekülfragmente mit mindestens einem hochreaktiven, ungepaarten Elektron im äußersten Orbital -Entzug eines Elektrons aus Lipiden, Nukleinsäuren, Proteinen für stabilen Zustand --> Schädigung der biologischen Struktur -Schädigung führt zu chronischen Erkrankungen wie Diabetes und kardiovaskularen Krankheiten, Teil des Alterungsprozesses, Krebs durch DNA-Schäden
  • Reaktive Sauerstoffspezies Vorkommen:-Chloroplasten, Mitochondrien, Membranen Folge hoher Konzentration:-Auslösen von Kettenreaktionen-Zerstörung pflanzeneigener Verbindungen-Abbau der Zellmembran-Zusammenbruch verschiedener Zellkompartimente-Zelltod
  • Radikalkettenreaktion Initiation RH --> R° + H° PropagationR° + O2 --> ROO°ROO° + RH --> R° + ROOHTerminationR° --> R°R° --> ROO°ROO° --> ROO° --> nicht radikale Produkte3 Schritte der Autooxidation
  • ungesättigte Fettsäuren als Angriffstelln für ROS Lipidperoxidation:--> oxidative Degradation von Fetten durch Radikale-ungesättigte Fettsäuren anfällig wegen zahlreicher Doppelbindungen mit reaktiven Methylengruppen
  • Oxidativer Stress durch Ungleichgewicht von TAC und ROS TAC (total antioxidativ capacity) -enzymatisch (SOD, KAT)-nicht enzymatisch (Vit C, Vit E, Urat)--> verhindertn oxidativen Stress ROS -O2°-, OH°--> verursachen oxidativen StressZellen haben beides, um auf ox und red Stoffe zu reagiern--> wenn Ungleichgewicht herrscht führt das zu oxidativem Stress
  • Kompartimente in denen H2O2 entsteht Chloroplasten, Peroxisome, Mitochondrien
  • Dualismus von Toxizität der Sauerstoffspezies und Signalgebung O2 --> H2O2 --> Schäden--> Detoxifizierung/Inaktivierung--> Signalgebung Signal <-- Entwicklungsalter + vorherige Umwelteinflüsse--> physiologische Antwort--> biochemische Antwort--> morphologische Antwort--> Entwicklungveränderung
  • Stressauslösung: freie Radikale sind Ursache dieser Schädigung 1. ultraviolette Strahlung2.Umweltverschmutzung3. Stress4.schlechte Nahrung--> machen aus O2  Radikale
  • Stressauslöser Luftschadstoffe (Stressfaktoren für Pflanzen) -Oxidantien (NO2) --> in der Lage ungesättigte organische Verbindungen (Fettsäuren) zu oxidieren -Reduktionsmittel (SO2) --> wird nach Elektronentransferreaktion zum Radikal --> initiiert Kettenreaktionen mit Peroxiden --> resultiert in Hydroperoxid-Degradierung und Pigmentbleichung -Säuren wie Schwefelsäure, schweflige Säure, Salzsäure -Staub, der Säuren, Basen und Metalle enthält
  • Stressauslöser Ozon (Trisauerstoff O3) -bildet in Stratosphäre (15-20km Höhe) schützende Hülle um Erde; absorbiert kurzwelliges Licht (Schutz Biospähre vor extremer UV-Strahlung) -in Troposphäre Luftschadstoff --> kann in höheren Konzentrationen alle Lebewesen schädigen -entsteht in photochemischer Reaktion aus Stickoxiden und Kohlenwassersstoffen durch Abspaltung eines Sauerstoffatoms und dann Verbidung mit molekularem O2NO2 --> NO+OO+O2 --> O3--> Reaktion läuft unter Sonneneinstrahlung verstärkt ab
  • Stressauslöser Ozon Wirkung -O3 (nach Fluor) stärkstes oxidativ wirkendes Gas-Schädigung von Pflanzen ab Konzentration von 30-40 ppb-O3 dringt durch Stomata über Diffusion in Zelle --> löst sich in Zellflüssigkeit-bedeutende chem Grundreaktionen von Ozon in einer Zelle:--> Spaltung Lipidverbindungen--> Reaktion mit Thiolen--> Bildung freier Sauerstoffradikale
  • Stressauslöser Ultraviolette Strahlung -kurzwellige, energiereiche Strahlung (<400nm) -verantwortlich für sog. photodyn. Reaktionen durch Anregung photosensitiver Moleküle Photosensitizer)-diese enthalten meist Porphyrinring (zb Chlorophyll)-dabei absorbiert Photosensitizer die Energie des Photons aus UV-Licht --> Molekülanregung
  • Stressauslöser - Reaktionstyp 1&2 Reaktionstyp 1:-direkte Interaktion des Sensitizers mit einem anderen Molekül (Substrat) und dessen Schädigung durch Wasserstoff- oder Elektronentransfer --> Entstehung von Radikalen Reaktionstyp 2:-Photosensitizer übertragt absorbierte Energie auf molekularen Sauerstoff--> Entstehung des sehr reaktiven Singulett-Sauerstoffes (1O2)
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  • Sonnenbrandschädigung an Früchten Symptome, Erscheinungsbilder-anfänglich weiße, gelb-bräunliche Flecke-Flecke können später maskiert werden bei intensiver Rotfärbung-bei starker Schädigung dunkelbraune Flecke-das Kortex ist braun und hart oder schwammartig eingesunken Problematik-weltweite Überproduktion-hohe Qualitätskriterien-bis zu 20% Ernteverluste-geringer Betriebsgewinn
  • Abwehrmechanismen oxidativer Stress --> führt zu H2O2, O2-,OH-, 1O2 antioxidatives Abwehrsystem --> verhindert Angriff auf Zellkompartimente(antiox. Komponenten: phenolische Verb., Tocopherole, Ascorbinsäure, Enzyme (Peroxidasen)) Zellen und Geweben stehen verschiedene Schutzmechanismen gegen oxidativen Stress zur Verfügung: -Antioxidatives Schutzsystem - enzymatische und nichtenzymatische Radikalfänger und Antioxidantien -Sekundärer Schutz - Reparaturmechanismen der DNA und geregelter Abbau von Proteinen (-turnover)[1]
  • Modell der Karzinogenese und Eingriffsmöglichkeiten von sekundären Pflanzenstoffen Prokarzinogene -1->(Initiation) Karzinogene -2-> Zelle mit geschädigter DNA -3->(Promotion) Tumor -1-> beeinflusst durch: Ascorbinsäure, Sulfide, Phenolsäuren, Cartinoide, Glycosinolate -2-> beeinflusst durch: Phenolsäure, Glucosinolate, Monoterpene -3-> Carotinoide, Flavonoide, Glucosinolate, Phytosterine pxidative Schädigung -4-> auf Zelle mit g. DNA -4-> Ascorbinsäure, Carotinoide, Phenolsäuren, Flavonoide, Monoterpene, Tocopherole
  • Antioxidantien Definition -Niedermolekulare Gruppe oder Enzym -Schutz des Organismus vor freien Radikalen -Schutz durch Abgabe eines e- oder Wasserstoffatoms oder Abfangen von Sauerstoffradikalen -werden selbst nie zu freien Radikalen (erneute Bildung zu Antioxidantien)

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