Ünite 3: Besin Ögeleri I (Organik Besin Ögeleri)

Giriş

Günümüzde endüstrileşmenin, nüfus artışının, ekonomik politikaların, çevresel koşullarda ve bireylerin günlük yaşam alışkanlıklarında meydana gelen değişimlerin gelişimsel sonuçlarından biri olarak beslenme konusundaki bilinç de gün geçtikçe artmakta, beslenme yaklaşımlarında ve uygulamalarında çeşitli değişimler olmaktadır. İnsanoğlu, yaşamak için beslenme ihtiyacını, diğer tüm canlıların yaptığı gibi vücudu dışından elde ettiği birtakım maddelerin desteğiyle karşılar. Bu maddelerin başında proteinler, karbonhidratlar, yağlar, vitaminler, mineraller ve su gelir.

Proteinler

Proteinler, yaşamın sürdürülebilmesi için hayati öneme sahip bileşiklerdir. Tüm organların oluşumu, yapısal tamlığı, fonksiyonel olarak düzgün çalışması, yenilenmesi ve büyüme, proteinler ile gerçekleşmektedir. Hücrelerde protein döngüsü yönünden sürekli bir üretim ve yıkım vardır, dolayısıyla protein ihtiyacı da süreklilik arz eder. Vücutta protein üretebilmek için beslenme yoluyla dışarıdan protein almak gereklidir.

Yapısal Özellikleri ve Sınıflandırılması

Proteinlerin yapıtaşları aminoasitlerdir. Aminoasitlerin her biri, yapısında bir amino, (-NH2) bir karboksil (COOH) ve yapısı her birinde farklı olan bir yan zincir grubu taşırlar. İki ila 20 aminoasidin birbirine bağlanarak oluşturduğu moleküllere peptid, daha büyük ve uzun zincirli moleküllere ise polipeptid veya protein adı verilir. Güncel bilgilere göre doğada genetik kod içinde yer alan ve protein yapımında kullanılan (proteinojenik) 22 çeşit aminoasit bulunmaktadır. Bunlardan pirolizin hariç yalnızca 21 tanesi ökaryotların çekirdeklerinde bulunan genler tarafından kodlanarak protein üretiminde kullanılır. Ökaryotlar, hücre yapılarında çekirdek ve göreve özel yapılanmış organellere sahip canlılar sınıfıdır. İnsanlar, ökaryotlar sınıfının bir üyesidir. İnsan vücudu 22 çeşit aminoasitten 21 tanesini biyolojik faaliyetleri için kullanır. Bunlardan on ikisini kendi üretebilmektedir, geri kalan dokuz tanesi beslenme yoluyla alınmak zorundadır. Hayvansal proteinler ve besinler, bitkisel proteinlere ve besinlere göre daha kaliteli besinler olarak değerlendirilirler.

Biyojenik madde, yaşamsal işlemler sırasında oluşan madde anlamına gelmektedir. Bir diğer söylenişi biyomoleküldür. Proteinler molekül yapılarına göre fibröz (ipliksi) veya globüler (küresel) olarak sınıflandırılabilirler. Fibröz (ipliksi) proteinlerin molekülleri, yapısal olarak uzunlamasına duran bir zincire benzer. Globüler (küresel) proteinler ise yumaksı bir yapıya sahip polipeptid zinciri veya zincirlerinden oluşmuşlardır. Proteinler, yapılarında aminoasit dışı bileşenlere sahip olma (homoprotein) ve olmama (heteroprotein) yönündeki bir sınıflandırmaya göre de basit ve birleşik proteinler olarak sınıflandırılabilirler. Burada basit proteinlerden kastedilen sadece aminoasitlerden oluşan proteinlerdir. Bileşik proteinler ise yapılarında aminoasitlerin yanı sıra aminoasit olmayan başka fonksiyonel grupları da içerirler. Bu bileşenlere prostetik grup denir. Proteinlerin birincil (primer) yapısı, polipeptid zincirindeki aminoasitlerin doğrusal dizilimini ifade eder. Bu yapı protein biyosentezi esnasında meydana gelen peptid bağlarıyla meydana gelir ve dizilimi genetik kod tarafından belirlenir. İkincil (sekonder) yapı genel olarak çok düzenli yerel alt yapıları ifade eder. Üçüncül (tersiyer) yapı ise bir protein molekülünün üç boyutlu yapısını ifade eder. İkincil yapının kendi üzerine katlanması ve hidrojen bağları, disülfür bağları ve yan zincirler arasında çeşitli etkileşmeler ile oluşur. Dördüncül (quaterner) yapı ise üçüncül yapıya sahip birkaç protein veya polipeptid zincirinin bir araya gelmesi ile oluşan üç boyutlu, üçüncül yapıya göre daha kararlı ve yumaksı bir yapıdır.

Proteinlerin Vücutta Kullanımı

Proteinler vücuda alındıktan sonra, kimyasal yapılarına göre değişmekle birlikte, genellikle yüzde doksana yakın oranda sindirilirler. Pişirme, sindirimi kolaylaştırabilmekle birlikte genellikle hayvansal proteinler, bitkisel proteinlere göre daha kolay sindirilirler. Ağız yoluyla alınan proteinler önce midede asidik ortamda pepsinle enzimatik reaksiyona girerek polipeptid zincirlerine sonrasında pankreastan salgılanan tripsin enzimi ile aminoasitlere parçalanırlar . Kana karışan aminoasitler bağırsaklar-dalak-mide-pankreas organları ile karaciğer arasında var olan portal dolaşımla önce karaciğere gider; burada işlendikten sonra büyük bir kısmı kana karışarak önce kalbe, oradan da dokulara iletilir. Enerji üretiminde karbonhidrat ve yağlardan sonra üçüncü basamakta yıkıma uğrayan ve enerji kaynağı olarak kullanılan başlıca moleküller proteinlerdir.

Protein İhtiyacı ve Kaynakları

İnsan vücudunda protein üretiminde çeşitliliğe önem vermek, çok yönlü beslenmek ve kaliteli proteinleri yeterli düzeyde almak gereklidir. Proteinler, bütün bitkisel ve hayvansal besinlerde bulunmakla birlikte tahmin edileceği üzere bileşim ve miktar olarak çok farklı seviyelerdedir. Hayvansal kaynaklar, protein bakımından daha zengin olarak kabul edilirler. Günlük protein gereksinimi sağlıklı insan için günde kilogram basına 0,8-1,0 gramdır. Bu değer, süt çocuklarında ve çocuklarda günde 2 gram, yaşlılarda ise 1,2 gram düzeyindedir. Protein, doğal yapısıyla vücutta depolanabilen bir bileşen değildir. Proteinin fazlası, yağa çevrilerek depolanır.

Lipitler

Lipitler metanol, kloroform, eter ve benzen gibi organik çözücülerde kolaylıkla çözünen, suda çok az çözünen veya hiç çözünmeyen biyolojik kaynaklı, büyük moleküllü maddelerdirler. Beslenme yönünden değerlendirildiğinde lipitlerin organizma için birçok görevi olan ana besin gruplarından biri olduğu sonucuna varılır. Lipitler, hidrolitik parçalanma sonucunda hidroliz olanlar ve olmayanlar olarak iki grup altında incelenebilirler. Hidroliz olan lipitlerin bileşenleri, birbirlerine ester bağlarıyla bağlıdır ve enzimatik veya kimyasal yolla kolay parçalanırlar. Hidroliz olmayan lipitler ise alkanları ve karotenoidleri içeren hidrokarbonlardır. Lipitler arasında en önemli asitler yağ asitleridir; ekosanoidler bu gruba dahildir.

Lipitlerin Görevleri

Lipitler beslenme yoluyla alınan önemli bir enerji kaynağıdır. Miktar olarak incelendiğinde hayvanlardaki esas enerji rezervinin lipitlerden kaynaklandığı tespit edilmiştir. Doğal yağlar, adiposit denilen yağ depolamak için özelleşmiş yağ hücrelerinde depolanırlar ve ihtiyaç durumunda yine bu hücrelerden salınırlar. Hem hidrofilik hem de hidrofobik özelliği olan fosfolipitler, glikolipitler ve kolesterol hücreler tarafından hücre zarını oluşturmak için kullanılırlar. Yağlar daha çok hidrofobik olduğu için hücre zarı bileşeni olmak için uygun değillerdir. Lipitlerin bir başka görevi de izolasyondur. Ayrıca hücre zarının ana bileşenlerinden olan lipitler, hücreleri de çevresel mekanik ve elektriksel etkileşimlerden korurlar. Steroidlerin, ekosanoidlerin ve fosfolipitlerin bazı metabolitlerinin sinyal üretme fonksiyonu vardır. Çeşitli lipitler proteinlerin hücre zarına bağlanması için birer çapa görevi görürler. Ayrıca bazı lipitler enzimatik reaksiyonlar için çeşitli kofaktörler üretirler. Kofaktör, proteinlerin biyolojik faaliyetler için gerekli protein yapısında olmayan kimyasal maddelerdir. Beslenme yönünden ele alındığında ise besin kaynaklı yağlar enerji kaynağı, besinlerdeki yağda çözünen vitaminler ve tat verici bileşenler için taşıyıcı ve vücudun ihtiyacı olan elzem yağ asitleri için önemli bir kaynak olarak değerlendirilir.

Yağların Yapısal Özellikleri

Beslenme yönünden ele alındığında ise besin kaynaklı yağlar enerji kaynağı, besinlerdeki yağda çözünen vitaminler ve tat verici bileşenler için taşıyıcı ve vücudun ihtiyacı olan elzem yağ asitleri için önemli bir kaynak olarak değerlendirilir. Gliserol ile yağ asitlerinin birleşmesi sonucunda oluşan esterlerde, her üç alkol grubu da aynı asit ile esterleşirse bunlara basit trigliserit, farklı asitlerle birleşirse karma trigliserit adı verilir.

Yağ asitleri ise bir karboksilik asit grubuna çeşitli uzunlukta zincir seklinde eklenmiş, daima çift sayıda karbon atomu bulunduran ve yalnızca karbon ve hidrojenden oluşmuş bileşiklerdir. Yağ asitleri doymuş ve doymamış olarak iki ana grupta toplanabilirler. Doymuş yağ asitlerinde, yağ asidi zincirindeki tüm bağlar hidrojenle doymuştur ve zincirde hiç çifte bağ yoktur. Doymamış yağ asitlerinde ise zincirin çeşitli yerlerindeki bağlarda hidrojen yönünden doymamışlık vardır ve zincirde bir veya daha fazla sayıda çifte bağ görülür; eğer zincirdeki çifte bağ sayısı bir ise tekli doymamış yağ asidi, iki veya daha fazla ise çoklu doymamış yağ asidi denir. Kimyasal yazımda kolaylık olması amacıyla doymamış yağ asitlerinde çifte bağların yerini göstermek için karboksil grubunun karbonundan başlanarak yapılan sayma sonucunda çifte bağın olduğu karbon numarası, delta işaretinin sağ üst kösesine, asidin içerdiği karbon sayısı ise delta işaretinin önüne yazılır.

Eğer molekülde birden fazla çifte bağ varsa bunlar da aynı şekilde delta işaretinin sağ üst kösesine, aralarına virgül konarak yazılırlar. Yağ asidinin cinsi, bir başka gösterim seklinde ise zincir uzunluğu, çifte bağların sayısı ve çifte bağın zincir sonuna göre konumu parantez içine yazılarak ifade edilir. İnsan vücudu bazı yağ asitlerini, tamamen kendi ürettiği moleküllerden yola çıkarak sentezleyebilmekle birlikte, dokuzuncu ve onuncu karbondan daha ileri karbonlarda çifte bağı olan yağ asitlerini bu şekilde sentezleyememektedir.

Beslenme Açısından Yağlar

İnsanlar, yaşayışlarına bağlı olarak çok farklı kaynaklardan, farklı miktarlarda ve bileşimde yağ alırlar. Sağlıklı bir insanın günlük yağ ihtiyacı konusunda kesin sınırları bulunmamaktadır. Günümüzde vücudun enerji ihtiyacının yaklaşık %50’si başta hayvansal kaynaklardan elde edilenler olmak üzere yağlardan sağlanmaktadır. Beslenme fizyolojisi yönünden değerlendirildiğinde vücut için en önemli yağlar trigliseritler, fosfolipitler ve kolesteroldür. Doymuş yağlar genellikle yüksek kan kolesterolü, doymamış yağlar ise düşük kan kolesterolüne sebebiyet verirler. Sağlıklı bir denge yakalayabilmek için günlük yağ ihtiyacının yaklaşık olarak üçte birinin doymuş yağlardan, üçte birinin çoklu doymamış yağlardan ve kalan kısmının da tekli doymamış yağlardan karşılanması tavsiye edilmektedir.

Yağların Kaynakları

Hemen her bitkisel ve hayvansal besin maddesi az da olsa yağ içerir. Yağ bileşimleri açısından değerlendirildiğinde ise doymuş yağ asitlerinin hayvansal yağlarda, tekli doymamış yağ asitlerinin zeytinyağında ve çoklu doymamış yağ asitlerinin balık yağında göreceli olarak bol miktarda bulunduğu gözlenir.

Karbonhidratlar

Temelde vücudun ana enerji kaynağı olan karbonhidratlar aynı zamanda hayvanların ve bitkilerin metabolizmalarında da merkezi birçok rolü üstlenmişlerdir. Bir gram karbonhidratın yakılmasıyla yaklaşık olarak 4 kilokalori enerji üretilir. Karbonhidratlar temel beslenme ürünlerinden biridir ve kullanım miktarı ve sıklığı olarak en önemli enerji kaynağıdır. Yalnızca sindirilerek yaşamsal döngüye katılanlar değil, aynı zamanda sindirilemeyenler de çeşitli özelliklerinden dolayı dengeli bir diyet açısından önem taşır.

Yapısal Özellikleri ve Sınıflandırılması

Bu grup altında incelenen bileşikler, C _n (H ₂ O) _n genel formülünü taşıdıkları için geçmişten gelen bir yaklaşımla, karbonun hidratları anlamına gelen karbonhidratlar terimi ile ifade edilmektedir. Genel bir terim olarak karbonhidratlar, monosakkaritleri, disakkaritleri, oligosakkaritleri ve polisakkaritleri temsil ederken, ayrıca bu bileşiklerden çeşitli yollarla elde edilen türevler de bu grup altında incelenebilmektedir.

Monosakkaritler, en basit karbonhidrat grubunu oluştururlar. Yapıca dallanmamış karbon zinciri olan polihidroksi aldehitler veya ketonlardır. Disakkaritler, iki monosakkarit molekülünün birleşmesi ile meydana gelen karbonhidratlardır. Oligosakkaritler, monosakkaritlerin polimerlesmesiyle elde edilen ve sayıca üç karbonhidrat molekülünden fazla ve on karbonhidrat molekülünden az sayıda molekülün birleşmesi sonucu oluşan yapılardırlar. Polisakkaritler ise n > 10 sayıda monosakkarit içerirler. Moleküler büyüklüklerinin etkisiyle bu bileşiklerin, fiziksel ve kimyasal özellikleri diğer karbonhidratlardan önemli farklılıklar gösterir.

Vücuttaki Görevleri ve Sindirimi

Glukoz, vücudun günlük aktiviteleri sırasında kolay ve hızlı enerji elde edilmesi gereken durumlarda yararlanılan bir bileşiktir. Sağlıklı bireylerde, bu gibi durumlarda ya ihtiyaç varsa tüketilir ya da glikojene veya yağa çevrilerek vücudun çeşitli organlarında veya dokularında depolanır; enerji ihtiyacı olan durumlarda ise bu bölgelerden çeşitli mekanizmalarla tekrar kana karışması sağlanır. Monosakkaritler sindirim sistemine girdikten sonra parçalanmaya uğramadan kana karışırlar. Disakkaritler ise önce ince bağırsakta enzimatik hidrolizle monosakkaritlere parçalanırlar ve sonrasında kana karışırlar. Polisakkaritlerden nişasta ise tükürük salgısında ve ince bağırsaklarda bulunan amilaz ile glukoza parçalanır ve emilir.

Günlük Gereksinimi ve İlgili Rahatsızlıklar

Genel bir yaklaşım olarak günlük enerji ihtiyacının yaklaşık yarısının karbonhidratlardan elde edilmesinin uygun olduğu kabul edilmektedir. Pratik enerji kaynağı olarak görülen bu bileşiklerin az alımı sonucunda bitkinlik tipi enerji eksikliği baş gösterebilmektedir; Ketozs, enerji elde etmek amacıyla vücutta yağ yakımı olduğunda oluşan keton yapılı bileşiklerin kanda birikmesi sonucu gelen metabolik bir hastalıktır. Glukoz eksikliğinde koma ve ölüme varabilecek ileri düzeyde rahatsızlıklar görülebilir.

Elde Edilebilecek Kaynaklar

Monosakkaritler doğal olarak özellikle meyvelerde, sebzelerde ve balda bulunur. Oligosakkaritlerden bir trisakkarit olan rafinoz ve tetrasakkarit olan stakiyoz fasulye, kabak, brüksel lahanası, kuşkonmaz gibi sebzelerde bulunur. Polisakkaritlerden nişasta çoğunlukla buğday, pirinç, mısır, patates ve kuru baklagillerde bulunurken selüloz ve benzerleri hemen hemen her sebzenin yapısında yer alır.

Vitaminler

Organizmanın faaliyetlerini sürdürülebilmek için sınırlı miktarlarda ihtiyaç duyduğu yaşamsal organik maddelere vitamin denir. Bir organik madde, genellikle organizma tarafından yeterli miktarda üretilemediği zaman ve beslenme yoluyla dışarıdan alınması zorunlu olan durumlarda vitamin olarak değerlendirilir. Uluslararası kuruluşların ortak yaklaşımı olarak vitamin başlığı altında dışarıdan alınan yağ asitleri, mineraller, aminoasitler veya diğer başka besin ögeleri yer almaz. Günümüzde on üç vitamin bilimsel olarak tanınmıştır. Bunlar A, B ₁ , B ₂ , B ₃ , B ₅ , B ₆ , B ₇ , B ₉ , B ₁₂ , C, D, E ve K vitaminleridir. Vitaminlere duyulan ihtiyaç, günlük yaşamda belirli düzeylerde iken özellikle ağır hastalıklar, bağırsaklardan emilim bozuklukları, büyüme süreci, gebelik gibi dönemlerde artar. Vitaminlerin eksikliği gibi fazlalığı da organizma için olumsuzdur. Vitamin eksikliklerinde çok çeşitli rahatsızlıklar görülebilmektedir.

Vitaminler biyolojik etkilerine, kimyasal etkilerine veya çözünürlüklerine göre sınıflandırılmaktadır. Vitaminlerin çok farklı biyokimyasal etkileri vardır: Antioksidan, hormon benzeri veya enzimatik etkiler bunların başlıcalarıdır. Vitaminler çok hücreli organizmaların olağan büyümesi ve gelişimi için gereklidirler. Vücuda çoğunlukla beslenme yoluyla alınırken bazıları ise farklı mekanizmalarla oluşur.

A Vitamini

Retinoid ve karotenoid yapılı organik bileşiklerin bir karışımı olarak bilinen vitamindir. Hayvansal kaynaklı besinlerde retinol ve türevleri, bitkisel kaynaklı besinlerde ise beta-karoten ve türevleri olarak bulunur. Özellikle deri, kemikler ve üreme organlarıyla, gebelerde fetüsün sağlıklı gelişimi ve gece görüşü için gereklidir. Günlük alımda tavsiye edilen miktar 0,8-1,0 mg civarındadır.

B ₁ Vitamini

Molekül yapısında bulunan kükürt nedeniyle önceleri “tiyo-vitamin”, sonra ise “tiamin” adını almıştır. Genellikle fosfat türevleri, şeker ve aminoasitlerin katabolizmasında görev alan bir koenzim olarak görev yapar. Eksikliği durumunda insanlarda beriberi, Wernicke ensefalopatisi gibi sinir sistemi odaklı rahatsızlıklar görülmektedir.

B ₂ Vitamini

Eskiden G vitamini olarak bilinen ve vücutta birçok enzimatik reaksiyonda görev alan bazı kofaktörlerin yapısında yer alan bir bileşiktir. Daha çok süt, peynir, yapraklı sebzeler, böbrek, karaciğer, baklagiller, maya, mantar ve bademde bulunur. Günlük ihtiyaç yaklaşık olarak 1,3-2,0 mg düzeyindedir.

B ₃ Vitamini

Genellikle niasin veya nikotinik asit ya da (PP) olarak bilinen bu bileşik suda çözünen, yüksek sıcaklık, ışık, asit, baz ve oksidatif ortamlara dirençli bir yapıya sahiptir. Genellikle mayalar, ceviz, fındık, fıstık, kur baklagiller, karaciğer, böbrek, kırmızı et, süt ve yumurta bu vitamince zengindir. Günlük alım miktarları 12-18 mg civarındadır.

B ₅ Vitamini

Pantotenik asit olarak bilinen bu bileşik, basta enerji üretiminde görevli bir enzim olan koenzim A’nın sentezinde olmak üzere birçok protein, karbonhidrat ve yağın sentezi ve metabolizmasında görevlidir; koenzim A birçok yağ asidinin, kolesterol ve asetilkolin gibi önemli endojen bileşiklerin sentezinde yer alır. Günlük tavsiye edilen alım miktarı 5 mg civarıdır.

B ₆ Vitamini

Protein, yağ ve karbonhidrat metabolizması için gerekli olan bu vitamin, genellikle piridoksin olarak da adlandırılır. Genellikle günlük ihtiyaç 1,7-2 mg civarındadır.

B ₇ Vitamini

Biotin, H vitamini ya da koenzim R olarak da bilinen bu bileşik yağ asitlerinin, izolösin ve valin aminoasitlerinin sentezinde ve glikoz üretiminde görevlidir, karboksilaz enzimleri için gerekli bir koenzimdir. Günlük ihtiyaç duyulan miktar yaklaşık olarak 0.25 mg’dır.

B ₉ Vitamini

Folik asit olarak bilinen bu madde kaynaklarda folat, M vitamini, Bc vitamini ve pteroil-L-glutamat olarak da geçmektedir. Günlük gereksinim duyulan miktar 0,4 mg, gebelerde yaklaşık 0,6 mg’dır.

B ₁₂ Vitamini

Kobalamin olarak da bilinen B ₁₂ vitamini özellikle beyin ve sinir sisteminin düzgün çalışması ve kan yapımı için gerekli bir bileşiktir. Günlük B ₁₂ vitamini ihtiyacı 2,5-5,0 mikrogram düzeyindedir

C Vitamini

Askorbik asit veya askorbat olarak da bilinen suda çözünen bir vitamindir. Vücutta meydana gelen birçok enzimatik reaksiyonda yer alan, oksidatif strese karsı antioksidan aktivite gösteren ve immun sistem yanıtlarının kuvvetlenmesine destek olan önemli bileşiklerdendir. Günlük ihtiyaç duyulan miktar 75-90 mg civarındadır.

D Vitamini

D vitamini, yapısal olarak sekosteroid (steroid halkasındaki çifte bağlardan biri kırılmıştır) yapısında olan ve genellikle basta kalsiyum olmak üzere, magnezyum, demir, çinko, fosfor gibi elementlerin vücut tarafından kullanılması sırasında görev alan, yağda eriyen vitaminlerden biridir. Günlük D vitamini ihtiyacı çocuklarda 200- 400 IU (5-10 mcg), yetişkinlerde ise 400600 IU (10-15 mcg) civarındadır.

E Vitamini

E vitamini, tokoferol ve tokotrienol yapısında çeşitli bileşikleri içeren yağda çözünen vitaminlerden biridir. İnsan vücudunun günlük olarak 10-15 mg civarında E vitamini ihtiyacı vardır.

K Vitamini

K vitamini, genellikle kanın pıhtılaşması için gerekli çeşitli proteinlerin sentezi için kullanılan bileşikleri içeren vitamin grubudur. Günlük ihtiyaç 0.001-2,0 mg düzeyindedir.