Voedingsstof

Voedingsstoffen of nutriënten zijn stoffen die onontbeerlijk zijn voor de groei en de instandhouding van een organisme. Voedingsstoffen zijn onmisbaar voor de verrichting van de levensfuncties zoals de opbouw van de cel (bij bacteriën en gisten), of, in het meercellig organisme, van de cellen voor de vorming van de verschillende weefsels. Dieren, schimmels en heterotrofe micro-organismen betrekken daarnaast ook hun energievoorziening uit hun voeding. Planten en autotrofe micro-organismen zorgen zelf voor hun energievoorziening, bijvoorbeeld via fotosynthese.

Het menselijk lichaam heeft ongeveer vijftig verschillende voedingsstoffen nodig. Daarvan kan het lichaam de meeste niet of onvoldoende zelf maken: de zogenaamde essentiële voedingsstoffen.

Nutriënt-categorieën

Er worden twee categorieën nutriënten onderscheiden: anorganische verbindingen (mineralen) en organische verbindingen:

• anorganische stoffen:
  voor planten: water en voedingszouten, bijvoorbeeld nitraten, fosfaten.
  voor dieren: water, in kleine hoeveelheden (een of enkele grammen per dag) benodigde mineralen (keukenzout, calcium, fosfor) en de in minieme hoeveelheden (milligrammen) benodigde sporenelementen (bijvoorbeeld ijzer en mangaan).

• organische stoffen:
  dieren hebben naast anorganische stoffen ook organische stoffen nodig, zoals koolhydraten, eiwitten, vetten en (sommige) vitamines. Fotoautotrofe planten maken deze organische verbindingen zelf aan.

Water

Water vormt, naast eiwitten, het belangrijkste bestanddeel (bouwstof) van de celinhoud van alle soorten een- en meercellige organismen. De gemiddelde celinhoud bestaat voor tweederde uit water. Daarnaast dient water in vaatplanten en (als hemolymfe of bloed) in dieren als transportmiddel voor opgeloste voedingsstoffen. Eencellige organismen nemen rechtstreeks door hun celmembraan hun (an)organische voedingstoffen door middel van diffusie.

Plantenfysiologie

Planten nemen hun anorganische voedingsstoffen (mineralen) op twee manieren op: gasvormig via hun bladeren en vloeibaar via hun wortels. Met hun bladeren halen planten koolstofdioxide uit de lucht. Met hun wortels nemen ze water en de daarin opgeloste mineralen nitraat, fosfaat en sulfaat op. Planten zonder wortels, zoals mossen, levermossen, hauwmossen en veel waterplanten, nemen opgeloste stoffen op door hun hele oppervlak. Dit geldt ook voor wieren, die ooit tot de planten werden gerekend.

Uit kooldioxide en water maken planten, onder gebruik van zonne-energie, in hun bladeren glucose aan. Deze biochemische reactie is de bekende fotosynthese die, via verschillende voedselketens, de basis vormt voor alle hogere levensvormen op aarde. De aangemaakte glucose dient namelijk niet alleen als brandstof voor de plant, maar, in de plant opgeslagen als koolhydraten (zoals zetmeel, cellulose, pectine) en in mindere mate als vet, ook als voedingsstof voor plantenetende dieren. Daarnaast maakt de plant uit glucose, onder toevoeging van via nitraten opgenomen stikstof, ook aminozuren en vervolgens eiwitten aan.

Dierfysiologie

Dieren betrekken hun voedingsstoffen uit organisch (plantaardig en/of dierlijk) materiaal (voedsel). Na inname door het organisme worden deze vreemde weefsels via de spijsvertering afgebroken, waarna de vrijgekomen biomoleculen en mineralen, opgelost in het bloed, naar de cellen in de verschillende eigen weefsels worden vervoerd. Via stofwisseling in de cellen worden de voedingsstoffen verder verwerkt.

In het geval van dieren kunnen voedingsstoffen daarnaast worden onderverdeeld in macronutriënten en micronutriënten. Macronutriënten zijn de energieleverende voedingsstoffen: vetten, koolhydraten, eiwitten en alcohol. Vitamines, mineralen en sporenelementen vormen de micronuttriënten.

Voedingsvezels

Behalve nutriënten hebben dieren voedingsvezels nodig, onverteerbare polysachariden (grote koolhydraten), waarvan sommige soorten als voedsel dienen voor een gezonde darmflora, de micro-organismen waarmee alle diersoorten in symbiose leven in hun spijsverteringssysteem. Andere voedingsvezels zuigen zich vol met water, wat voor een volume-toename van de spijsbrij in de darmen zorgt, en daarmee voor een betere peristaltiek.

Non-nutriënten

Natuurlijke bestanddelen zonder voedingswaarde worden non-nutriënten genoemd. Hieronder vallen de antinutrionele factoren (zoals trypsineremmers), bioactieve stoffen (secundaire plantenstoffen en andere secundaire metabolieten) en de natuurlijke toxines. Soms worden ook water en voedingsvezels tot de non-nutriënten gerekend.

In het menselijk lichaam

Vitamines (worden niet gerekend tot de voedingsstoffen), mineralen en water kunnen via de darmwand direct worden opgenomen in het bloed, voor transport naar de weefselcellen. Andere voedingsstoffen worden, voor zover nodig, eerst door het spijsverteringskanaal afgebroken (gesplitst in kleinere moleculen).

Functies

De voedingsstoffen hebben verschillende functies:

• Bouwstoffen dienen binnen een organisme voor de aanmaak van cellen (ten behoeve van onderhoud – vervanging van oude cellen – en groei) en van tussencelstof. Belangrijke bouwstoffen zijn water, eiwitten en mineralen. Water en eiwitten zijn vooral belangrijk voor de aanmaak van cellen. Mineralen zoals calcium zijn belangrijk voor de aanmaak van botweefsel.
• Brandstoffen zijn de voedingsstoffen waaruit energie gehaald wordt voor het samentrekken van spiercellen en het versturen van elektrische signalen tussen zenuwcellen. Deze energie wordt gehaald uit de biologische oxidatie (verbranding) van koolhydraten en vetten, soms uit eiwitten.
• Regulerende stoffen of beschermende stoffen zijn voedingsstoffen die allerlei belangrijke lichaamsprocessen regelen en sturen: vitamines en mineralen. Hiervan heeft het lichaam slechts kleine hoeveelheden nodig.

Reserves

Het menselijk lichaam heeft een systeem om voedingsstoffen op te slaan. Vet wordt onder de huid en rondom organen opgeslagen, koolhydraten als glycogeen in de spieren en in de lever. Ook sommige vitamines worden in de lever opgeslagen. Botten zijn een opslagplaats voor calcium. Bij gebrek aan voedingsstoffen kan het menselijk lichaam deze reserves aanspreken.

Herkomst

Natuurlijke voedingsstoffen kunnen ook kunstmatig worden nagemaakt: natuuridentieke stoffen. Voorbeelden van natuuridentieke stoffen die in voedingssupplementen gebruikt worden zijn L-carnitine en trans-co-enzym Q10. Daarentegen komen D-carnitine en cis-co-enzym Q10 niet in de natuur voor. De werkzaamheid van synthetische voedingsstoffen kan hoger of lager liggen dan die van natuurlijke stoffen.

Zie ook