Karbohydrater er en viktig komponent i cellene og vevet til enhver levende organisme, enten det er en plante, et dyr eller et menneske. De utgjør hoveddelen av det organiske materialet på planeten Jorden. Karbohydrater er en ganske bred klasse av forbindelser. Blant dem kan du finne stoffer med forskjellige egenskaper. På grunn av denne funksjonen er funksjonene til karbohydrater veldig brede. I dag skal vi analysere hovedegenskapene, den fysiologiske rollen og bruken av karbohydrater i ulike områder av næringsmiddelindustrien (og ikke bare).
Karbohydratkilder
De viktigste kildene til karbohydrater er planteprodukter. Nemlig: brød, frokostblandinger, grønnsaker, frukt, bær. Når det gjelder animalske produkter, er noen av dem også rike på karbohydrater. Dette er for det første melk, som inneholder det såk alte melkesukkeret.
Matprodukter kan inneholde forskjellige karbohydrater. Derfor er betydningen, anvendelsen av karbohydrater og deres funksjoner svært omfattende. Korn og poteter inneholder stivelse - et komplekst karbohydrat som er uløselig i vann, som brytes ned til enkle sukkerarter ved påvirkning av fordøyelsessaft. I frukt, grønnsaker og bær disse stoffenepresentert i form av enkle sukkerarter: frukt, rødbeter, stokk, druer og så videre. De løses opp i vann og absorberes perfekt av kroppen. Vannløselige sukkerarter absorberes raskt i blodet.
Forbruk av karbohydrater
Det antas at hoveddelen av karbohydrater bør konsumeres i en kompleks form, og bare 20-25% i en enkel form. Dette bidrar til gradvis inntreden av sukker i vevet. Hvis en person får nok karbohydrater fra mat, blir de avsatt i leveren og musklene i form av "animalsk stivelse" glykogen. Ved mangel på karbohydrater brytes glykogenlageret ned til glukose og brukes til kroppens behov (ernæring av celler og vev). Hvis kroppen mottar et overskudd av dem, blir de til kroppsfett. Karbohydrater inkluderer forresten også fiber, som er nødvendig for riktig fordøyelse.
Karbohydrater er essensielle komponenter i kostholdet, så de bestemmer ikke bare kroppens energihomeostat, men deltar også i biosyntesen av en rekke karbonholdige polymerer. I løpet av en levetid bruker en gjennomsnittlig person rundt 14 tonn av disse forbindelsene. Av disse ca 2,5 tonn - i enkel form. Bruken av proteiner, fett, karbohydrater og deres derivater i mat er ikke ensartet. Karbohydrater er hoveddelen av kostholdet vårt. De bruker 4 ganger mer enn proteiner eller fett. Med et enkelt, blandet kosthold kommer omtrent 60 % av en persons energi fra karbohydrater. Deres hovedoppgave i kroppen er å gi energi. Jo mer fysisk aktivitet i en persons liv, jo merhan trenger karbohydrater. Med en stillesittende livsstil reduseres behovet for disse stoffene. For de som ikke deltar i fysisk arbeid, er det daglige behovet for karbohydrater ca. 400 gram.
Omtrent 50–65 % av karbohydratene kommer inn i kroppen vår med kornprodukter. 15-25% - med sukker og sukkerholdige produkter. Ca 10% - med rot- og knollvekster. Og omtrent 5-7 % - med frukt og grønnsaker.
Karbohydrater er et veldig sterkt irriterende middel for den eksterne sekresjonen av bukspyttkjertelen og den mest aktive stimulatoren for insulinsyntese, som spiller en viktig rolle i reguleringen av karbohydratmetabolismen og opprettholdelse av optimal glukosehomeostase. Gjennom årene fører enkel karbohydratoverbelastning til hyperplasi av β-celler, deretter til svekkelse av isolasjonsapparatet og skaper forutsetninger for utvikling av diabetes.
Klassifisering av karbohydrater
Avhengig av strukturen, oppløsningsevnen og assimileringshastigheten, deles karbohydrater som er en del av maten inn i enkle og komplekse. Enkelt inkluderer monosakkarider (fruktose, glukose, galaktose) og disakkarider (sukrose, laktose). Til kompleks - polysakkarider (fiber, stivelse, glykogen). I tillegg til eksemplene på karbohydrater er det andre, mindre kjente stoffer i hver klasse.
Enkle karbohydrater
Mono- og disakkarider løses godt opp i vann og tas raskt opp av kroppen. De har en utt alt søt smak, og derfor kalles de ofte bare sukkerarter. Det mest tallrike monosakkaridet erglukose som finnes i ulike frukter og bær, samt syntetisert under nedbrytningen av di- og polysakkarider. Glukose, en gang i kroppen, finner raskt bruk for seg selv. Det danner glykogen, gir næring til hjernevev og muskler (inkludert hjertet), og regulerer blodsukkernivået. Under trening kan glukose brukes direkte som energikilde.
Fructose har lignende egenskaper. Det kan betraktes som et svært verdifullt, lett fordøyelig karbohydrat. Men sammenlignet med glukose absorberes fruktose fortsatt langsommere av tarmen, og når den først er i blodet, forlater den blodet raskere. Opptil 80 % av fruktose holdes tilbake i leveren, noe som forhindrer metning av blodsukkeret. Men i leveren syntetiserer fruktose glykogen lettere enn glukose. Sammenlignet med sukrose er fruktose mer fordøyelig og har mer sødme. På grunn av sistnevnte egenskap kan mindre fruktose brukes for ønsket søthetsnivå til produktet, og dermed redusere det totale forbruket av sukker. Dette skjer i konstruksjonen av en kaloribegrenset diett. Med tanke på bruken av karbohydrater i livet, bør spesiell oppmerksomhet rettes mot kosthold. Fruktose brukes ofte som søtningsmiddel i matvarer for personer med diabetes.
Med et overskudd av sukrose forstyrres fettmetabolismen og fettdannelsen øker. I tillegg har det lenge vært bevist at med en økning i mengden sukker som kommer inn i kroppen, øker syntesen av fett fra komplekse karbohydrater, direkte fra fett og til og med protein. Derfor,Mengden sukker en person bruker kan i stor grad regulere fettmetabolismen.
Med rikelig bruk av sukker begynner forstyrrelser i kolesterolmetabolismen og en økning i innholdet i blodet. I tillegg har overflødig sukker en dårlig effekt på arbeidet til tarmmikrofloraen - massen av putrefaktive mikroorganismer øker, forråtningsprosesser akselererer, og flatulens utvikler seg. Minst av alt er disse bivirkningene observert ved bruk av fruktose. Frukt og bær er hovedkilden til dette karbohydratet. Det finnes mye fruktose og glukose i honning: henholdsvis 37,1 og 36,2 %. Alt sukkeret som er i vannmelon er fruktose, det er ca 8 % her.
Neste monosakkarid er galaktose. Det finnes ikke i mat i sin frie form. Galaktose er et nedbrytningsprodukt av laktose, hovedkarbohydratet i melk.
Når det gjelder disakkarider, er sukrose den viktigste i kostholdet vårt. Ved hydrolyse brytes det ned til fruktose og glukose. De viktigste kildene til sukrose er bete og rørsukker. I granulert sukker når innholdet av dette karbohydratet 99,75%. I tillegg finnes sukrose i frukt, grønnsaker og kalebasser.
Komplekse karbohydrater
Polysakkarider har en mer kompleks molekylstruktur og ekstremt lav løselighet i vann. Denne klassen inkluderer: stivelse, fiber, glykogen og pektin. Bruken av karbohydrater av denne klassen er utbredt i varierende grad. Stivelse har primær næringsverdi. Dens høye innhold i kornavlinger er hovedfaktoren som bestemmer deresNæringsverdi. I den gjennomsnittlige personens kosthold utgjør stivelse opptil 80 % av den totale mengden karbohydrater som konsumeres. Når den først er i kroppen, blir den til enkle karbohydrater og utfører sine funksjoner.
Når det gjelder glykogen, spiller det i kroppen vår rollen som et energimateriale som gir næring til arbeidende muskler og indre organer. Glykogen gjenopprettes gjennom reosyntese på bekostning av glukose.
Pektin er et løselig stoff som tas godt opp i kroppen. Som moderne studier innen sunn ernæring viser, kan pektin brukes til forebyggende og terapeutiske formål ved sykdommer i mage-tarmkanalen.
Fiber ligner veldig på polysakkarider i strukturen. Kornprodukter er kjent for sitt høye innhold. I tillegg til mengden fiber i produktet er kvaliteten av stor betydning. Jo mer ømt dette karbohydratet, jo bedre brytes det ned i tarmene, og jo flere fordeler gir det til en person. Fiberen til grønnsaker og poteter har disse egenskapene. Et viktig trekk ved dette polysakkaridet er evnen til å fjerne kolesterol fra menneskekroppen. La oss nå se nærmere på bruken av karbohydrater.
Parenteral ernæring
Bruken av karbohydrater i medisinen i dag er i rask utvikling. Parenteral ernæring er intravenøs administrering av næringsstoffer i kroppen. Det brukes i tilfeller der pasienten ikke er i stand til å mate seg selv. Bruk av karbohydrater i parenteral ernæring er svært vanlig. De brukes ihtden enkle grunnen er at de er den rimeligste energikilden for menneskekroppen. Energiverdien til karbohydrater er 4 kcal/g. Det daglige menneskelige behovet for energi varierer fra 1,5 til 2 tusen kilokalorier. Derav problemet med isolert bruk av karbohydrater for å dekke dette behovet. Når det gjelder en isotonisk glukoseløsning, for å dekke en persons behov for kalorier fullt ut, er det nødvendig å helle fra 7 til 10 liter av løsningen. Dette kan føre til utvikling av overhydrering, lungeødem og kardiovaskulære lidelser.
Bruken av mer konsentrerte glukoseløsninger er fulle av andre ubehagelige konsekvenser - forekomsten av plasmahyperosmolaritet og irritasjon av intima i venene (utvikling av flebitt og tromboflebitt). Og for å eliminere risikoen for osmotisk diurese, er det nødvendig å opprettholde hastigheten på glukoseinfusjon i området fra 0,4 til 0,5 g / kg / t. Oversetter du dette tallet til en isotonisk glukoseløsning, får du litt mer enn 500 mm i timen for en pasient som veier 70 kg. Insulin tilsettes glukoseløsningen for å forhindre nedsatt karbohydrattoleranse og de resulterende komplikasjonene. Beregningen utføres i henhold til formelen: 1 enhet per 3-4 gram tørr glukose. Insulin har ikke bare en positiv effekt på glukoseutnyttelsen, men bidrar også til normal absorpsjon av aminosyrer.
Bruken av karbohydrater i medisin avhenger av typen. I parenteral ernæring er mye brukt: fruktose, glukose, sorbitol, dekstran, glyserol og etylalkohol.
Diettmat
Det finnes mange dietter som er basert på helt eller delvis utelukkelse av karbohydrater fra kostholdet, samt økt inntak av proteiner og fett. Det amerikanske landbruksdepartementet gjennomførte en undersøkelse, ifølge hvilken det ble avslørt at folk som spiser karbohydratrik mat hovedsakelig er normalvektige. Mat med mye karbohydrater er mer næringsrik, men har lavere kalorier.
Som du vet, i Amerika er mer enn halvparten av befolkningen overvektig. Og antallet slike mennesker vokser jevnt og trutt. En langsiktig undersøkelse av befolkningen på temaet konsumert mat viste at personer hvis kosthold er dominert av karbohydrater, får færre kalorier enn elskere av proteiner og fett, med samme mengde mat spist. Denne gruppen mennesker av alle de spurte, og det var mer enn 10 000 personer, hadde den laveste kroppsvekten. Årsaken er at for hver 1000 kalorier av karbohydratholdig mat er det mye fiber og vann. Denne gruppen mennesker fikk mer næringsstoffer med mat, nemlig: vitamin A og C, karoten, kalsium, jern og magnesium. Fett, kolesterol, sink, natrium og vitamin B12 ble i liten grad funnet i kostholdet deres.
Bruken av karbohydrater og fett i matvarer er nært beslektet. Men, samt bruk av karbohydrater med proteiner. Den høye effektiviteten til karbohydrater som energikilder ligger i deres evne til å spare protein. Når en stor mengde karbohydrater inntas, bruker kroppen som energimaterialet er mindre enn aminosyrer. Generelt er disse stoffene ikke uunnværlige komponenter i ernæringen, siden de kan syntetiseres fra aminosyrer og glyserol, men deres rolle bør ikke undervurderes. Bruken av karbohydrater i mat bør være minst 50 gram per dag. Ellers kan det oppstå metabolske forstyrrelser.
Men overdreven inntak av karbohydrater fører til dannelse av subkutant fett. Når du bygger en diett, er det viktig ikke bare å tilfredsstille en persons behov for disse stoffene, men også å balansere forbruket av deres forskjellige typer. Det er viktig å overvåke forholdet mellom enkle og komplekse karbohydrater. Når mye sukker kommer inn i kroppen, kan det ikke syntetiseres fullstendig til glykogen og omdannes til triglyserider, som bidrar til dannelsen av fettvev. Når insulin er forhøyet i blodet, øker denne prosessen.
Komplekse karbohydrater, i motsetning til enkle, brytes sakte ned, slik at innholdet i blodet øker gradvis. I denne forbindelse er det tilrådelig at hovedkarbohydratdelen i matvarer består av nøyaktig fordøyelige stoffer. Deres andel skal være fra 80 til 90 prosent. Mangelen på komplekse karbohydrater er spesielt merkbar for de som lider av diabetes, fedme, åreforkalkning og sykdommer i det kardiovaskulære systemet.
Som du allerede har forstått, brukes de fleste karbohydrater i ernæring og medisin. Men omfanget av karbohydrater slutter ikke der. Hvor ellers brukes de?
Glucose
Dette karbohydratet absorberes godt av kroppen og kan brukes som en del av noen medisiner. I tillegg er glukose mye brukt i godteriindustrien. Med dens hjelp lages syltetøy, karamell, pepperkaker og andre produkter. I tekstilindustrien spiller den rollen som et reduksjonsmiddel. Og i produksjonen av glykonsyrer og askorbinsyrer er glukose startproduktet. Med dens hjelp utfører de også syntesen av noen industrielle sukkerarter.
Glukosefermentering er av stor betydning. Det oppstår ved sylting av kål, agurker, melk og andre produkter, samt ved ensilering av fôr. Alkoholgjæring av glukose brukes i ølproduksjon.
Stivelse
Stivelse er et verdifullt næringsstoff. For å gjøre det lettere for kroppen å fordøye, utsettes produktene for varmebehandling. Under høye temperaturforhold oppstår delvis hydrolyse av stivelse, samt dannelse av vannløselige dekstriner. Dekstriner, en gang i fordøyelseskanalen, hydrolyseres til glukose, som absorberes godt av kroppen. Hvis vi snakker om bruk av karbohydrater i industrien, kan stivelse ikke ignoreres. Hovedproduktene som oppnås fra det er glukose og melasse. Dette utvider området der bruken av karbohydrater foregår ytterligere. Beskriv kort prosessen med å oppnå glukose og melasse fra stivelse som følger.
Stivelse varmes opp i en blanding med fortynnet svovelsyre. Overflødig syre nøytraliseres med kritt. Utfellingen av kalsiumsulfat, som dannes undernøytralisering, filtrert. Deretter fordampes løsningen og glukose isoleres fra den. Får man ikke avsluttet hydrolyseprosessen får man en blanding av glukose med dekstriner, som kalles melasse. Det brukes i konfektindustrien. I tillegg har stivelsesavledede dekstriner funnet utbredt bruk som lim og malingsfortykningsmidler. Stivelse beviser hvor variert bruken av karbohydrater kan være. Kjemien i prosessene er imidlertid ikke i det hele tatt komplisert.
Tidligere ble det brukt stivelse, som lar deg puste nytt liv inn i stoffet og forlenge levetiden. Stivelse og produkter utvunnet fra den har også blitt brukt i tekstil-, farmasøytisk og støperiindustrien.
Pulp
De praktiske fordelene med karbohydrater har alltid vært ikke mindre viktig enn deres biologiske rolle. Bruken av karbohydrater kan finnes i helt andre områder av menneskelig aktivitet. Cellulose (fiber) har blitt brukt av mennesker siden antikken. Først begynte folk å bruke tre som drivstoff og byggemateriale. Så lærte de å lage tråd av bomull, lin og andre fiberplanter. Senere dukket det opp teknologier som gjorde det mulig å få papir fra tre. Papir, i kjernen, er et tynt lag med cellulosefibre som er presset og limt. Resultatet er en slitesterk, glatt overflate som ikke vil blø.
I utgangspunktet ble det kun brukt vegetabilske råvarer (bomull og risstilker) til å lage papir. Fibre ble ekstrahert fra det rent mekanisk. Men somsamfunnsutviklingen var ikke de oppførte kildene nok til å dekke papirbehovet. Det meste går til avisene. Gitt at kvaliteten på papiret ikke spiller noen spesiell rolle her, begynte de å legge opp til 50 prosent av slipt tre til det. Senere dukket det opp teknologier som gjorde det mulig å bli kvitt slike medfølgende trestoffer som harpiks, lignin og så videre. Så variert kan den praktiske bruken av karbohydrater være.
Til dags dato er den vanligste metoden for å isolere cellulose sulfitt. Den brukes i ulike områder der karbohydrater brukes. Kjemien i prosessen er ganske enkel. I henhold til denne metoden blir treverket knust og kokt i en blanding med kalsiumhydrosulfat. Deretter blir cellulosen frigjort fra alle slags urenheter separert på filtre. Den resulterende luten inneholder monosakkarider, så den brukes som et råmateriale for produksjon av alkohol. Og cellulose brukes også til fremstilling av viskose, acetat og kobber-ammoniakkfibre.
Noen ganger forveksles karbohydrater med karbohydrater. Til tross for at disse to klassene av stoffer er konsonant navngitt, har de ingenting med hverandre å gjøre. Bruken av mettede hydrokarboner i hverdagen og på jobb er en helt annen historie.
Konklusjon
I dag har du utdypet kunnskapen om stoffer som karbohydrater. Egenskapene, bruken av karbohydrater og deres fordeler for mennesker bekrefter at disse stoffene er de viktigste biologiske komponentene på planeten vår. De erbokstavelig t alt over alt og i alt. Men dette er ikke hovedsaken, men det faktum at uten karbohydrater ville livet vårt vært umulig. Bruken av karbohydrater i livet er for omfattende.
