Carbohidrații sunt o componentă esențială a celulelor și țesuturilor oricărui organism viu, fie el o plantă, un animal sau o ființă umană. Ele alcătuiesc cea mai mare parte a materiei organice de pe planeta Pământ. Carbohidrații sunt o clasă destul de largă de compuși. Printre acestea, puteți găsi substanțe cu proprietăți diferite. Datorită acestei caracteristici, funcțiile carbohidraților sunt foarte largi. Astăzi vom analiza principalele proprietăți, rolul fiziologic și utilizarea carbohidraților în diferite domenii ale industriei alimentare (și nu numai).
Surse de carbohidrați
Principalele surse de carbohidrați sunt produsele vegetale. Și anume: pâine, cereale, legume, fructe, fructe de pădure. În ceea ce privește produsele de origine animală, unele dintre ele sunt și bogate în carbohidrați. Acesta este, în primul rând, laptele, care conține așa-numitul zahăr din lapte.
Produsele alimentare pot conține diferiți carbohidrați. Prin urmare, semnificația, aplicarea carbohidraților și funcțiile acestora sunt foarte extinse. Cerealele și cartofii conțin amidon - un carbohidrat complex insolubil în apă, care este descompus în zaharuri simple prin acțiunea sucurilor digestive. În fructe, legume și fructe de pădure aceste substanțeprezentate sub formă de zaharuri simple: fructe, sfeclă roșie, trestie, struguri și așa mai departe. Se dizolvă în apă și sunt perfect absorbite de organism. Zaharurile solubile în apă sunt absorbite rapid în sânge.
Consum de carbohidrați
Se crede că cea mai mare parte a carbohidraților ar trebui consumată într-o formă complexă, iar doar 20-25% într-o formă simplă. Aceasta contribuie la intrarea treptată a zaharurilor în țesuturi. Dacă o persoană primește suficienți carbohidrați din alimente, aceștia se depun în ficat și mușchi sub formă de glicogen „amidon animal”. Cu o lipsă de carbohidrați, depozitul de glicogen este descompus în glucoză și folosit pentru nevoile organismului (nutriția celulelor și țesuturilor). Dacă organismul primește un exces din ele, acestea se transformă în grăsime corporală. Apropo, carbohidrații includ și fibre, care sunt necesare pentru o digestie adecvată.
Carbohidrații sunt componente esențiale ale dietei, așa că nu numai că determină homeostatul energetic al organismului, ci participă și la biosinteza unui număr de polimeri care conțin carbon. De-a lungul vieții, o persoană consumă în medie aproximativ 14 tone din acești compuși. Dintre acestea, aproximativ 2,5 tone - într-o formă simplă. Utilizarea proteinelor, grăsimilor, carbohidraților și derivaților acestora în alimente nu este uniformă. Carbohidrații sunt partea principală a dietei noastre. Ei consumă de 4 ori mai mult decât proteinele sau grăsimile. Cu o dietă simplă, mixtă, aproximativ 60% din energia unei persoane provine din carbohidrați. Sarcina lor principală în organism este să furnizeze energie. Cu cât mai multă activitate fizică în viața unei persoane, cu atât mai multare nevoie de carbohidrați. Cu un stil de viață sedentar, necesarul de aceste substanțe scade. Pentru cei care nu se angajează în muncă fizică, necesarul zilnic de carbohidrați este de aproximativ 400 de grame.
Aproximativ 50-65% din carbohidrați intră în organismul nostru cu produse din cereale. 15-25% - cu zahăr și produse care conțin zahăr. Aproximativ 10% - cu culturi de rădăcini și tuberculi. Și aproximativ 5-7% - cu fructe și legume.
Carbohidrații sunt un iritant foarte puternic al secreției externe a pancreasului și cel mai activ stimulator al sintezei insulinei, care joacă un rol important în reglarea metabolismului glucidelor și menținerea homeostaziei optime a glucozei. De-a lungul anilor, supraîncărcarea simplă cu carbohidrați duce la hiperplazia celulelor β, apoi la slăbirea aparatului insular și la crearea unor premise pentru dezvoltarea diabetului.
Clasificarea carbohidraților
În funcție de structură, de capacitatea de dizolvare și de viteza de asimilare, carbohidrații care fac parte din alimente sunt împărțiți în simpli și complecși. Simple includ monozaharide (fructoză, glucoză, galactoză) și dizaharide (zaharoză, lactoză). La complex - polizaharide (fibre, amidon, glicogen). Pe lângă exemplele de carbohidrați, în fiecare clasă există și alte substanțe mai puțin cunoscute.
Carbohidrați simpli
Mono- și dizaharidele se dizolvă bine în apă și sunt absorbite rapid de organism. Au un gust dulce pronunțat, motiv pentru care sunt adesea numite pur și simplu zaharuri. Cea mai abundentă monozaharidă esteglucoză conținută în diferite fructe și fructe de pădure, precum și sintetizată în timpul descompunerii di- și polizaharidelor. Glucoza, odată ajunsă în organism, își găsește rapid o utilizare. Formează glicogen, hrănește țesutul creierului și mușchii (inclusiv inima) și reglează nivelul zahărului din sânge. În timpul exercițiilor fizice, glucoza poate fi folosită direct ca sursă de energie.
Fructoza are proprietăți similare. Poate fi considerat un carbohidrat foarte valoros, ușor digerabil. Dar, în comparație cu glucoza, fructoza este încă absorbită mai lent de intestine și, odată ajunsă în sânge, părăsește fluxul sanguin mai repede. Până la 80% din fructoză este reținută în ficat, prevenind saturația zahărului din sânge. Cu toate acestea, în ficat, fructoza sintetizează glicogenul mai ușor decât glucoza. În comparație cu zaharoza, fructoza este mai digerabilă și are mai multă dulceață. Datorită acestei din urmă proprietăți, se poate folosi mai puțină fructoză pentru nivelul dorit de dulceață al produsului, reducând astfel consumul total de zaharuri. Acest lucru are loc în construirea unei diete cu restricții calorice. Având în vedere utilizarea carbohidraților în viață, trebuie acordată o atenție deosebită nutriției dietetice. Fructoza este adesea folosită ca îndulcitor în alimente pentru persoanele cu diabet.
Cu un exces de zaharoză, metabolismul grăsimilor este perturbat și crește formarea grăsimilor. În plus, s-a dovedit de mult că, odată cu creșterea cantității de zahăr care intră în organism, crește sinteza grăsimilor din carbohidrați complecși, direct din grăsimi și chiar din proteine. Prin urmare,Cantitatea de zahăr pe care o consumă o persoană poate regla în mare măsură metabolismul grăsimilor.
Odată cu utilizarea abundentă a zahărului, încep tulburările metabolismului colesterolului și o creștere a conținutului acestuia în sânge. În plus, excesul de zahăr are un efect negativ asupra activității microflorei intestinale - masa de microorganisme putrefactive crește, procesele putrefactive se accelerează și se dezvoltă flatulența. Mai puțin de toate, aceste efecte secundare sunt observate cu utilizarea fructozei. Fructele și fructele de pădure sunt sursa principală a acestui carbohidrați. Multă fructoză și glucoză se găsesc în miere: 37,1 și, respectiv, 36,2%. Tot zahărul din pepene verde este fructoză, aici este de aproximativ 8%.
Următorul monozaharid este galactoza. Nu se găsește în alimente în forma sa liberă. Galactoza este un produs de descompunere al lactozei, principalul carbohidrat din lapte.
În ceea ce privește dizaharidele, principala din dieta noastră este zaharoza. La hidroliză, se descompune în fructoză și glucoză. Principalele surse de zaharoză sunt sfecla și zahărul din trestie. În zahăr granulat, conținutul acestui carbohidrat ajunge la 99,75%. În plus, zaharoza se găsește în fructe, legume și tărtăcuțe.
Carbohidrați complecși
Polizaharidele au o structură moleculară mai complexă și o solubilitate extrem de scăzută în apă. Această clasă include: amidon, fibre, glicogen și pectină. Utilizarea carbohidraților din această clasă este larg răspândită în diferite grade. Amidonul are o valoare nutritivă primară. Conținutul său ridicat în culturile de cereale este principalul factor care le determinăvaloare nutritionala. În dieta unei persoane medii, amidonul reprezintă până la 80% din cantitatea totală de carbohidrați consumată. Odată ajuns în organism, se transformă în carbohidrați simpli și își îndeplinește funcțiile.
În ceea ce privește glicogenul, în corpul nostru joacă rolul unui material energetic care hrănește mușchii și organele interne care lucrează. Glicogenul este restabilit prin reosinteză în detrimentul glucozei.
Pectina este o substanță solubilă care este bine absorbită în organism. După cum arată studiile moderne în domeniul nutriției sănătoase, pectina poate fi utilizată în scopuri preventive și terapeutice în bolile tractului gastrointestinal.
Fibrele sunt foarte asemănătoare ca structură cu polizaharidele. Produsele din cereale sunt renumite pentru conținutul ridicat. Pe lângă cantitatea de fibre din produs, calitatea acestuia este de mare importanță. Cu cât acest carbohidrat este mai fraged, cu atât se descompune mai bine în intestine și cu atât aduce mai multe beneficii unei persoane. Fibrele din legume și cartofi au aceste proprietăți. O caracteristică importantă a acestei polizaharide este capacitatea de a elimina colesterolul din corpul uman. Acum să aruncăm o privire mai atentă asupra utilizării carbohidraților.
Nutriție parenterală
Utilizarea carbohidraților în medicină astăzi se dezvoltă rapid. Nutriția parenterală este administrarea intravenoasă a nutrienților în organism. Se utilizează în cazurile în care pacientul nu se poate hrăni singur. Utilizarea carbohidraților în nutriția parenterală este foarte frecventă. Se folosesc conformsimplul motiv este că sunt cea mai accesibilă sursă de energie pentru corpul uman. Valoarea energetică a carbohidraților este de 4 kcal/g. Nevoia zilnică de energie umană variază de la 1,5 la 2 mii de kilocalorii. De aici și problema utilizării izolate a carbohidraților pentru a acoperi această nevoie. În ceea ce privește o soluție izotonică de glucoză, pentru a acoperi complet necesarul de calorii al unei persoane, este necesar să se toarne de la 7 la 10 litri de soluție. Acest lucru poate duce la dezvoltarea suprahidratării, a edemului pulmonar și a tulburărilor cardiovasculare.
Utilizarea soluțiilor mai concentrate de glucoză este plină de alte consecințe neplăcute - apariția hiperosmolarității plasmatice și iritația intimei venelor (dezvoltarea flebitei și tromboflebitei). Și pentru a elimina riscul de diureză osmotică, este necesar să se mențină rata de perfuzie de glucoză în intervalul de la 0,4 la 0,5 g / kg / h. Dacă traduceți această cifră într-o soluție de glucoză izotonică, obțineți puțin mai mult de 500 mm pe oră pentru un pacient care cântărește 70 kg. La soluția de glucoză se adaugă insulina pentru a preveni afectarea toleranței la carbohidrați și complicațiile rezultate. Calculul se efectuează după formula: 1 unitate la 3-4 grame de glucoză uscată. Insulina nu numai că are un efect pozitiv asupra utilizării glucozei, dar contribuie și la absorbția normală a aminoacizilor.
Utilizarea carbohidraților în medicină depinde de tipul acestora. În nutriția parenterală sunt utilizate pe scară largă: fructoză, glucoză, sorbitol, dextran, glicerol și etilalcool.
Mâncare dietetică
Există multe diete care se bazează pe excluderea completă sau parțială a carbohidraților din dietă, precum și pe creșterea aportului de proteine și grăsimi. Departamentul Agriculturii din SUA a efectuat un sondaj, conform căruia s-a dezvăluit că persoanele care consumă alimente bogate în carbohidrați au predominant greutate normală. Alimentele bogate în carbohidrați sunt mai hrănitoare, dar mai scăzute în calorii.
După cum știți, în America, mai mult de jumătate din populație este supraponderală. Iar numărul acestor oameni este în continuă creștere. Un sondaj pe termen lung asupra populației pe tema alimentelor consumate a arătat că persoanele a căror dietă este dominată de carbohidrați primesc mai puține calorii decât iubitorii de proteine și grăsimi, cu aceeași cantitate de alimente consumate. Acest grup de oameni dintre toți cei chestionați, și erau peste 10.000 de persoane, avea cea mai mică greutate corporală. Motivul este că pentru fiecare 1.000 de calorii de alimente care conțin carbohidrați, există o mulțime de fibre și apă. Acest grup de oameni a primit mai mulți nutrienți cu alimente și anume: vitaminele A și C, caroten, calciu, fier și magneziu. Grăsimi, colesterol, zinc, sodiu și vitamina B12 au fost găsite în dieta lor într-o mică măsură.
Utilizarea carbohidraților și a grăsimilor în alimente este strâns legată. Cu toate acestea, precum și utilizarea carbohidraților cu proteine. Eficiența ridicată a carbohidraților ca surse de energie constă în capacitatea lor de a conserva proteinele. Atunci când o cantitate mare de carbohidrați este ingerată, organismul folosește ca energiematerialul este mai mic decât aminoacizii. În general, aceste substanțe nu sunt componente indispensabile ale nutriției, deoarece pot fi sintetizate din aminoacizi și glicerol, însă rolul lor nu trebuie subestimat. Utilizarea carbohidraților în alimente ar trebui să fie de cel puțin 50 de grame pe zi. În caz contrar, pot apărea tulburări metabolice.
Cu toate acestea, consumul excesiv de carbohidrați duce la formarea grăsimii subcutanate. Atunci când construiești o dietă, este important nu numai să satisfaci nevoia unei persoane de aceste substanțe, ci și să echilibrezi consumul diferitelor tipuri ale acestora. Este important să monitorizați raportul dintre carbohidrați simpli și complecși. Când o mulțime de zaharuri intră în organism, acestea nu pot fi sintetizate complet în glicogen și se transformă în trigliceride, care contribuie la formarea țesuturilor grase. Când insulina este crescută în sânge, acest proces se accelerează.
Carbohidrații complecși, spre deosebire de cei simpli, se descompun încet, astfel încât conținutul lor în sânge crește treptat. În acest sens, este recomandabil ca partea principală de carbohidrați din alimente să fie alcătuită din substanțe precis digerabile. Ponderea lor ar trebui să fie de la 80 la 90 la sută. Lipsa carbohidraților complecși este remarcabilă în special pentru cei care suferă de diabet, obezitate, ateroscleroză și boli ale sistemului cardiovascular.
După cum ați înțeles deja, majoritatea carbohidraților sunt folosiți în nutriție și medicină. Dar domeniul de aplicare al carbohidraților nu se termină aici. Unde mai sunt folosite?
Glucoză
Acest carbohidrat este bine absorbit de organism și poate fi utilizat ca parte a unor medicamente. În plus, glucoza este utilizată pe scară largă în industria cofetăriei. Cu ajutorul lui se fac marmeladă, caramel, turtă dulce și alte produse. În industria textilă, joacă rolul de agent reducător. Și în producția de acizi gliconic și ascorbic, glucoza este produsul de pornire. Cu ajutorul acestuia, ei realizează și sinteza unor zaharuri industriale.
Fermentația glucozei este de mare importanță. Apare la murarea varzei, castraveților, laptelui și a altor produse, precum și la însilozarea furajelor. Fermentarea alcoolică a glucozei este utilizată în producția de bere.
Amidon
Amidonul este un nutrient valoros. Pentru a facilita digerarea organismului, produsele sunt supuse unui tratament termic. În condiții de temperatură ridicată, are loc hidroliza parțială a amidonului, precum și formarea dextrinelor solubile în apă. Dextrinele, odată ajunse în tractul digestiv, sunt hidrolizate la glucoză, care este bine absorbită de organism. Dacă vorbim despre utilizarea carbohidraților în industrie, amidonul nu poate fi ignorat. Principalele produse care se obțin din acesta sunt glucoza și melasa. Acest lucru extinde și mai mult zona în care are loc utilizarea carbohidraților. Descrieți pe scurt procesul de obținere a glucozei și melasei din amidon, după cum urmează.
Amidonul este încălzit într-un amestec cu acid sulfuric diluat. Excesul de acid este neutralizat cu cretă. Precipitatul de sulfat de calciu, care se formează în timpulneutralizare, filtrată. Apoi soluția se evaporă și se izolează glucoza din ea. Dacă nu duceți procesul de hidroliză la final, obțineți un amestec de glucoză cu dextrine, care se numește melasă. Este folosit în industria cofetăriei. În plus, dextrinele derivate din amidon au găsit o utilizare pe scară largă ca adezivi și agenți de îngroșare a vopselei. Amidonul demonstrează cât de variată poate fi utilizarea carbohidraților. Chimia proceselor, însă, nu este deloc complicată.
Anterior, se folosea amidonarea, ceea ce vă permite să dați o a doua viață țesăturii și să prelungiți durata de viață a acesteia. Amidonul și produsele derivate din acesta au fost, de asemenea, folosite în industria textilă, farmaceutică și de turnătorie.
Pulp
Beneficiile practice ale carbohidraților au fost întotdeauna nu mai puțin importante decât rolul lor biologic. Utilizarea carbohidraților poate fi găsită în domenii complet diferite ale activității umane. Celuloza (fibre) a fost folosită de om din cele mai vechi timpuri. La început, oamenii au început să folosească lemnul ca combustibil și material de construcție. Apoi au învățat să facă fir din bumbac, in și alte plante fibroase. Mai târziu au apărut tehnologii care au făcut posibilă obținerea hârtiei din lemn. Hârtia, în centrul ei, este un strat subțire de fibre de celuloză care sunt presate și lipite. Rezultatul este o suprafață durabilă, netedă, care nu va curăța.
La fabricarea hârtiei se foloseau inițial numai materii prime vegetale (bumbac și tulpini de orez). Fibrele au fost extrase din acesta pur mecanic. Dar cadezvoltarea societăţii, sursele enumerate nu au fost suficiente pentru a acoperi nevoia de hârtie. Cea mai mare parte merge la ziare. Având în vedere că calitatea hârtiei nu joacă un rol special aici, au început să adauge până la 50 la sută din lemn măcinat. Mai târziu, au apărut tehnologii care au făcut posibilă scăparea de substanțe lemnoase însoțitoare precum rășini, lignină și așa mai departe. Acesta este cât de variată poate fi utilizarea practică a carbohidraților.
Până în prezent, cea mai comună metodă de izolare a celulozei este sulfitul. Este folosit în diverse zone în care sunt folosiți carbohidrații. Chimia procesului este destul de simplă. Conform acestei metode, lemnul este zdrobit și fiert în amestec cu hidrosulfat de calciu. Apoi, celuloza eliberată de tot felul de impurități este separată pe filtre. Leșia rezultată conține monozaharide, deci este folosită ca materie primă pentru producerea de alcool. Celuloza este, de asemenea, folosită la fabricarea fibrelor de viscoză, acetat și cupru-amoniac.
Uneori carbohidrații sunt confundați cu carbohidrații. În ciuda faptului că aceste două clase de substanțe sunt denumite în mod consonant, ele nu au nimic de-a face una cu ceal altă. Utilizarea hidrocarburilor saturate în viața de zi cu zi și la locul de muncă este o cu totul altă poveste.
Concluzie
Astăzi ți-ai aprofundat cunoștințele despre substanțe precum carbohidrații. Proprietățile, utilizarea carbohidraților și beneficiile acestora pentru oameni confirmă că aceste substanțe sunt cele mai importante componente biologice de pe planeta noastră. Suntliteralmente peste tot și în orice. Dar nu acesta este principalul lucru, ci faptul că fără carbohidrați viața noastră ar fi imposibilă. Utilizarea carbohidraților în viață este prea extinsă.
