Zuren en basen

Laatste bijwerking : 2022.2.11

Overzicht inhoud :

Zuurgraad

Metabole zuren

Vrije zuren

Amfoteer : bicarbonaat

Praktisch

Inhoud :

Zuurgraad :

Een zuur is een proton (H⁺) donor.

Een base is een hydroxyl (OH^-) donor of een proton (H⁺) acceptor.

- beiden bestaan steeds samen naast elkaar : afzonderlijk zijn zij giftig, samen neutraliseren zij elkaar.
- een overschot aan zuren levert moeilijkheden op, omdat zij alleen door (alkalische) basen onschadelijk kunnen gemaakt worden.
- te veel basen geven nooit problemen, omdat zij zich binden aan het koolzuur wat wij uitademen.

De zuurgraad of pH weerspiegelt de protonconcentratie.

De pH (potential for Hydrogen) weerspiegelt de capaciteit van een bepaalde molecule of een bepaald milieu protonen te delen of op te nemen. Zuren delen protonen, basen accepteren protonen.

Een vloeistof is neutraal als zuren en basen elkaar opheffen : H⁺ + OH^- = H₂O.

Daar de protonconcentraties in het organisme meestal zeer klein zijn, vertonen de zuurgraden negatieve exponenten (vb. 10^-5, 10^-8).

Om deze weg te werken worden de waarden logaritmisch uitgedrukt : p = -log en pH = -log (H⁺) = -log [10^-5] = 5 (waarbij p = de afkorting van "potentieel")

---> Deze waarden worden uitgedrukt op een schaal :

De pH-schaal is een logaritmeschaal gaande van 0 (uiterst zuur) over 7 (neutraal) tot 14 (uiterst basisch).

Een pH-waarde op de schaal lager dan 7 wijst op een zuur milieu.

Een pH-waarde op de schaal hoger dan 7 wijst op een basisch milieu.

Men spreekt van acidose bij een fysiologische pH lager dan 7.36 en van alcalose indien pH hoger dan 7.42.

Een pH = 7.4 is fysiologisch. Nochtans hebben niet alle lichaamsvochten dezelfde zuurgraad : eiwit (8), pancreassap (7.5), bloed, zweet en tranen (7.1), speeksel (6.9), darminhoud (8), ...

- de pH van de meeste lichaamsvochten situeert zich dus tussen 6.5 en 8. Maagsap (pH tussen 1 en 2) is hierop een uitzondering.

- de pH van de huid is 5.2 (dus daarom geen alkalische zepen gebruiken).

- bloed is altijd alkalisch (7.35-7.45) : wordt bloed te zuur, dan spreekt men van bloedacidose, een potentieel gevaarlijke toestand. In geval van nood kan het organisme wel "noodbasen" aanmaken (met vorming van ammoniak, door proteolyse (eiwitafbraak) van weefsels), maar tegelijkertijd worden ook zuren aangemaakt (vicieuze cirkel) waardoor weefsels worden aangetast en op termijn ziekten ontstaan zoals reuma, diabetes, jicht, ....

De fysiologische zuurgraad kan variëren tussen 7.36 en 7.42 zonder daarom de gezondheid te schaden. Grotere afwijkingen wijzen op metabole ontsporingen.

De juiste pH is belangrijk :

- de pH bepaalt de moleculaire vorm van proteïnen en is bepalend bij praktisch elke enzymatisch activiteit. Vitale reacties treden immers enkel op in een milieu met een bepaalde pH, welke overeenkomt met de pH nodig voor de enzymatische activiteit. Een verandering in de pH van hun vitaal milieu kan hun activiteit remmen of zelfs stoppen.

- bij basenoverschot worden koolhydraten beter verwerkt ; bij zuurrijke voeding vermindert het nuttig effect van voedsel : de voedselbehoefte wordt groter, de afvalvorming (slakken) ook. Wanneer de fysiologische zuurgraad van bloed stijgt (dalende pH, acidose) kunnen cellen minder gemakkelijk zuurstof (of nutriënten uit de voeding) opnemen waardoor het celmilieu wordt vergiftigd wat uiteindelijk leidt tot het afsterven van de cel. Vooral kankercellen aarden juist goed in een zuurstofarme omgeving...

- wanneer de urine-pH verhoogt, verhoogt automatisch ook de pH van het organisme. Hierdoor bevatten de cellen meer OH^- waardoor ze gemakkelijker in staat zijn mineralen (Mg...) op te nemen. Een supplement van mineralen heeft pas echt zin op voorwaarde dat ze echt door het organisme worden opgenomen. De optimale pH van het organisme kan worden bereikt door het nuttigen van voldoende fruit en groenten en eventueel met extra kaliumcitraat (fruit en groente bevat van nature kaliumcitraat). K-citraat is een precursor van bicarbonaat en oefent daarom een pH-verhogend effect uit.

- hoe zuurder, hoe dikker het bloed.

Metabole zuren :

Al onze voedingsmiddelen bevatten metalen en niet-metalen

- metalen : calcium, magnesium, ijzer, natrium, kalium, koper, zink
- niet-metalen : zwavel, fosfor, chloor, fluor, stikstof, jodium, silicium, selenium, waterstof

(zie ook : Het Periodiek Systeem : "Reductoren en oxidatoren").

Metalen worden tijden de stofwisseling omgezet tot metabole basen en niet-metalen tot metabole zuren (bv. zwavelzuur en fosforzuur).

- bevat een voedingsmiddel meer metalen dan heeft het een basen-overschot ; voedingsstoffen met een sterk basen-overschot werken dus ontzurend ;
- bevat een voedingsmiddel meer niet-metalen dan heeft het een zuur-overschot ; zij werken verzurend ;

Voedingsmiddelen die

- rijk zijn aan metalen, zijn meestal arm aan eiwitten en calorieën, maar zijn rijk aan water en volumineus : fruit, bessen, watervruchten, groente, aardappel, melk, calcium, yoghurt, kefir (zie : "Melkproducten en afgeleiden, gefermenteerde"), room, fruitsap, groentesap, kruiden, ... : zij produceren basen gedurende hun metabolisme, zij werken ontzurend ;

(uitz. : spruitjes, artisjokken en hopscheuten hebben een zuuroverschot)

- rijk zijn aan niet-metalen zijn vaak rijk aan eiwitten en calorieën, maar arm aan water en compact, geconcentreerd : vlees, kaas, melkwei, granen, peulvruchten, soja, noten zaden, pitjes, olie, boter, eieren, brood, koffie, zwarte thee, cacao.... : zij produceren zuren gedurende hun metabolisme, zij werken verzurend ;

(uitz. : honing en stuifmeelpollen hebben een basen-overschot)

Voorbeelden van metabole zuren die vooral gevormd worden bij de metabolisatie van geraffineerde voedingsmiddelen (met onttrekking van spoorelementen, mineralen en vitaminen) :

1. - urine-, zwavel- en salpeterzuur (door het gebruik van varkensvlees en kaas)
  - azijnzuur (door het gebruik van zoetigheden en vet)
  - beta-hydroxybutyraat (BHB, door het gebruik van geraffineerde vetten)
  - melkzuur (uit suikers bij sport en spierinspanningen ---> anaërobe glycolyse)
  - koolzuur en fosforzuur (in frisdranken)
  - looizuur en chlorogeenzuren (in koffie, zwarte en groene thee)
  - zoutzuur (maagzuur, door stress en frustraties)
  - ...

Witte suiker gebruiken om de zuren in rabarber te maskeren is dus niet zo goed : suiker versterkt immers de zure reactie in het organisme.

Normaal worden de metabole zuren omgezet tot basen via neutralisatie- en buffersystemen. Nochtans kunnen bij verstoring van dit evenwicht de basenreserves en de buffersystemen onvoldoende zijn waardoor demineralisatie en opstapeling van zuren in de weefsels (acidose). Het bloed wil deze verzuring tegen gaan, maar wordt te basisch (of gaat in alcalose).

De verzuring van de weefsels zal de lokale enzymwerking (pH afhankelijk) danig doen dalen en kan op termijn aan de grond liggen van de ontwikkeling van degeneratieve ziekten.

Zie ook : "Zuur-base evenwicht" en "Zure, verzurende en basenvormende voedingsmiddelen".

Vrije zuren :

Metabole of stofwisselingszuren hebben niets te maken met het zuur smaken van een voedingsmiddel dat te wijten is aan vrije zuren (bv. appelzuur, citroenzuur, wijnsteenzuur, ... in resp. appels, citroenen, druiven / wijn).

Je proeft ze al dan niet afhankelijk van de hoeveelheid suiker in het voedingsmiddel.

Deze vrije zuren :

- verhogen de houdbaarheid van het voedingsmiddel
- stabiliseren de suikers
- herstellen het bacterieel evenwicht

De vrije zuren zijn niet aan andere stoffen gebonden zoals de metabole zuren :

- de vrije zuren komen meteen vrij zodat ze geproefd kunnen worden, afhankelijk van de hoeveelheid suiker in het voedingsmiddel.
- de vrije zuren kunnen direct geneutraliseerd worden in de darm door de pancreassappen en komen nooit in contact met het bloed, zodat ook geen zuur-base evenwichtsmechanisme dient ingeschakeld! (de darm is altijd basisch). Een eventueel overschot aan zuren wordt via de nieren uitgescheiden.

---> de inname van voedingsmiddelen rijk aan vrije zuren maakt de urine dus zuur.

Vrije zuren hebben geen invloed op het zuur-base evenwicht bij personen met een normaal metabolisme (het verbieden van tomaten of appelsienen bij reuma, een verzuringsziekte, is dus in beginsel onzin...).

Amfoteer : bicarbonaat

Citraat wordt in de citroemzuurcyclus omgezet, waarbij bicarbonaat wordt gevormd, waardoor de pH van lichaamsvloeistoffen stijgt. Citraat is dus een voorloper van bicarbonaat. Voorwaarde voor het proces van metabolisatie is dat er een goede circulatie van lever en spieren moet zijn, omdat anders de omzetting van citraat afneemt en een acidose ontstaat.

Natrium bicarbonaat bevat 28% natrium.

Bicarbonaat-ion (HCO3-) is anorganisch en ondersteunt net als andere mineraalachtige stoffen een uitgebreide reeks van biologische functies.

Bicarbonaat-ion is amfoteer (bi) :

Wanneer het bicarbonaat-ion met een zuur wordt gecombineerd, gedraagt het zich als een base :

H+ + HCO3- <-> H2O + CO2 (koolstofdioxide).

Wanneer het bicarbonaat-ion met een base wordt gecombineerd, gedraagt het zich als een zuur :

OH- + HCO3- <-> H2O + CO3 2- (carbonaat)

Door de aanname van een proton H+, verhoogt de pH van water en is dus een base :

HCO3- + H2O <-> H2CO3 + OH- (koolzuur)

Bicarbonaat is het ion dat voor alkaliniteit verantwoordelijk is, dus voor het vermogen van water om zuren te neutraliseren, of om veranderingen in de pH te weerstaan.

Bicarbonaat, een negatief geladen ion, gaat niet zomaar door biologische membranen, maar wel met de hulp van bicarbonaattransporteurs (terwijl CO2 neutraal is en als niet polaire molecule gemakkelijk door membranen kan heengaan). De door de transporteiwitten vergemakkelijkte instroming van het bicarbonaat-ion zal de alkalinisatie van de cel teweeg brengen. De uitstroming ervan veroorzaakt op zijn beurt verzuring.

Bicarbonaat stimuleert het ATPase (enzym dat ionen de cel in en uit kan transporteren) door direct op de mitochondriën in te werken.

Bicarbonaat is een elektrondonor : als de pH stijgt, stijgen in de cel ook de elektrische spanning (voltage) en het zuurstofgehalte. De pH heeft met het elektrisch systeem en de celactiviteit van het lichaam te maken en met de manier waarop het de werking van enzymen, mineralen en vitaminen vergemakkelijkt. Door zowel de snelheid van de enzymatische activiteit, als de snelheid waarmee de elektrische impulsen door ons lichaam bewegen, te controleren : hoe hoger de pH (meer alkalisch) van een stof of oplossing is, des te hoger de elektrische weerstand van die stof of oplossing is. Als het CO2-gehalte (dat een andere vorm van bicarbonaat is die veel beter wordt opgenomen dan bicarbonaat) met het zuurstofgehalte omlaag duikt, maken de pH en het voltage van de cel ook een duik. Ontstekingen zijn onlosmakelijk met een lage pH, zuurstof, CO2 en de energieniveaus van de cellen verbonden, hetgeen natuurlijk gelijke tred houdt met celtemperatuur, celademhaling en cel-uitscheiding.

Verstoringen van het normale bicarbonaatgehalte kunnen het gevolg zijn van ziekten die de ademhaling belemmeren (tekort aan CO2), en van aandoeningen van de nier, de stofwisseling en de alvleesklier. De nieren en de alvleesklier produceren beiden bicarbonaat om zichzelf en heel het lichaam te beschermen tegen verzuring van de weefsels (herstellen pH evenwicht). Ook de epitheelcellen van de maagwand maken naast mucus ook een bicarbonaatrijke oplossing aan. Deze oplossing neutraliseert het zuur thv de maagwand, waarbij water wordt geproduceerd. De constante aanvoer van bicarbonaat is de belangrijkste manier waarop de maag zichzelf beschermt tegen zelfvertering.

Tijdens de verteringsperiode vermindert bicarbonaat de uitscheiding van maagsappen, neutraliseert het een deel van het zoutzuur en wordt het als NaCl (NatriumChloride) geabsorbeerd. Tijdens de rustperiode (na de vertering) lost bicarbonaat alleen maar het slijm op en wordt het als bicarbonaat in het bloed opgenomen, waar het de alkaliniteit (capaciteit zuren te neutraliseren) direct verhoogt.

Personen getroffen door een hartstilstand hebben meestal te zuur bloed. Een IV injectie met bicarbonaat kan voldoende zijn om het hart terug te doen kloppen...

Praktisch :

Factoren die het evenwicht mede helpen in stand te houden :

- aangepaste aanvoer van zuren en basen via de voeding
- correcte conversie van zuren in basen en omgekeerd (redox reacties)
- adequate eliminatie van het teveel aan zuren (longen/nier)

Ook nuttig om te weten :

- Zure voedingsmiddelen zijn meestal (maar niet altijd) gemakkelijk te herkennen aan hun zure smaak ; na ingestie, laten ze de vrije zuren vrij. De zuren wordt in de darm geneutraliseerd en het overschot aan minerale basen wordt opgenomen in de weefsels (alkaliserend en remineraliserend effect). Een eventueel overschot aan zuren wordt via de nieren uitgescheiden.

---> Dus de inname van voedingsmiddelen rijk aan vrije zuren maakt de urine zuur.

Zolang de aanvoer/noodzaak aan basen in evenwicht is met aanvoer/uitscheiding van zuren, blijft het organisme gezond. Het verzurend effect van zure voedingsmiddelen kan gecompenseerd worden door de gelijktijdige inname van alkaliserende voedingsmiddelen gedurende dezelfde maaltijd. De basen van de ene kunnen dan gebruikt worden voor het neutraliseren van de zuren van de andere, zonder dat de organische reserves dienen aangesproken.

1. - De aanvoer van zuren overstijgt echter op een bepaald moment de verbrandingscapaciteit (oxidatie) van het organisme. De zuren worden dan noch geoxideerd noch getransformeerd. Het blijven zuren in het organisme! Hierdoor verzuurt het "terrein" (de vloeistoffen in het lichaam). Om zijn fysiologische pH toch te behouden, gaat het organisme trachten de pH van het terrein te compenseren door te putten uit de minerale basen, aanwezig in de weefsels (zuur + base = neutraal zout).

---> Hierbij ontstaat een weefselalcalose (metabole alcalose) en de urine wordt alkalisch.

De inname van "zure" voeding heeft enkel in DIT geval een verzurend (op het terrein) en demineraliserend (in de weefsels) effect ; enkel bij personen met een metabole deficiëntie voor het verbranden van vrije zuren treedt dit fenomeen op.

1. - Het verzurend of alkaliserend effect van "zure" voedingsmiddelen hangt dus af van de transformatiecapaciteit van de organismen (personen) die ze binnen krijgen. Dit wil zeggen dat "zure" voedingsmiddelen, alhoewel zij veel zuren bevatten, enkel bij bepaalde mensen met een metabole deficiëntie een verzurende activiteit zullen uitoefenen ; bij de anderen vertonen zij een alkaliserend en remineraliserend effect.

- Verzurende voedingsmiddelen zijn oorspronkelijk niet zuur, maar produceren zuren (uit purines, verzadigde vetzuren, granen...) tijdens hun metabole degeneratie. Deze metabole zuren verzuren het terrein en de weefsels onvermijdelijk voor iedereen, ongeacht de verbrandingscapaciteit van het organisme.

Vb. :

Purines (zijn basen in vlees, peulvruchten, soja, koffie, zwarte thee, cacao... ) ---> tijdens metabolisatie omgezet in urinezuur.

Verzadigde vetzuren, vooral vaste vetten van dierlijke of plantaardige oorsprong of uit oliën (arachide) ---> zijn moeilijker te gebruiken door het organisme.

Granen (tarwe, gerst...) vol of geraffineerd ---> geven aanleiding tot de vorming van zuren.

De compensatiemogelijkheid door het putten van minerale basen uit de weefsels bepaalt hier uiteindelijk de maat van verzuring.

De inname van "verzurende" voeding heeft in elk geval een verzurend (op het terrein) en mineraalverliezend (in de weefsels) effect ; bij personen met een metabole deficiëntie voor het verbranden van "vrije zuren" treedt dit fenomeen ook op.

Noot :

Het lichaam beschikt wel nog over een beperkt buffersysteem : via proteïnen (eiwit - aminozuren (AZ)) in het plasma :

1. - bij toevoegen van H⁺ (via de voeding, medicatie...) zullen de AZ de pH constant houden door vrijstellen van OH^- met vorming van H₂O.
  - bij toevoegen van OH^- (via de voeding, medicatie...) zullen de AZ de pH constant houden door vrijstellen van H⁺ met vorming van H₂O.

---> Dus AZ bufferen de pH van het organisme.

Zie ook : "Eiwitten, zuur-base eigenschappen".