Sacharidy sú základnou zložkou buniek a tkanív každého živého organizmu, či už je to rastlina, zviera alebo človek. Tvoria väčšinu organickej hmoty planéty Zem. Sacharidy sú pomerne široká trieda zlúčenín. Medzi nimi môžete nájsť látky s rôznymi vlastnosťami. Vďaka tejto vlastnosti sú funkcie sacharidov veľmi široké. Dnes si rozoberieme hlavné vlastnosti, fyziologickú úlohu a využitie sacharidov v rôznych oblastiach potravinárskeho (nielen) priemyslu.
Zdroje sacharidov
Hlavným zdrojom sacharidov sú rastlinné produkty. Menovite: chlieb, obilniny, zelenina, ovocie, bobule. Čo sa týka živočíšnych produktov, niektoré z nich sú bohaté aj na sacharidy. Ide predovšetkým o mlieko, ktoré obsahuje takzvaný mliečny cukor.
Potravinové produkty môžu obsahovať rôzne sacharidy. Preto je význam, využitie sacharidov a ich funkcie veľmi rozsiahle. Obilniny a zemiaky obsahujú škrob – komplexný sacharid nerozpustný vo vode, ktorý sa pôsobením tráviacich štiav rozkladá na jednoduché cukry. V ovocí, zelenine a bobuľových plodoch tieto látkyprezentované vo forme jednoduchých cukrov: ovocie, červená repa, trstina, hrozno atď. Rozpúšťajú sa vo vode a telo ich dokonale vstrebáva. Vo vode rozpustné cukry sa rýchlo vstrebávajú do krvného obehu.
Spotreba sacharidov
Verí sa, že väčšina sacharidov by sa mala konzumovať v komplexnej forme a iba 20-25% v jednoduchej. To prispieva k postupnému vstupu cukrov do tkanív. Ak človek prijíma dostatok sacharidov z potravy, ukladajú sa v pečeni a svaloch vo forme „živočíšneho škrobu“glykogénu. Pri nedostatku sacharidov sa zásoba glykogénu rozkladá na glukózu a využíva sa pre potreby tela (výživa buniek a tkanív). Ak ich telo prijíma nadbytok, menia sa na telesný tuk. Mimochodom, medzi sacharidy patrí aj vláknina, ktorá je potrebná pre správne trávenie.
Sacharidy sú základnými zložkami stravy, takže nielen určujú energetický homeostat tela, ale podieľajú sa aj na biosyntéze množstva polymérov obsahujúcich uhlík. Priemerný človek počas života spotrebuje asi 14 ton týchto zlúčenín. Z toho približne 2,5 tony - v jednoduchej forme. Používanie bielkovín, tukov, sacharidov a ich derivátov v potravinách nie je jednotné. Sacharidy sú hlavnou súčasťou našej stravy. Spotrebujú 4-krát viac ako bielkoviny alebo tuky. Pri jednoduchej, zmiešanej strave pochádza asi 60 % energie človeka zo sacharidov. Ich hlavnou úlohou v tele je dodávať energiu. Čím viac fyzickej aktivity v živote človeka, tým viacpotrebuje sacharidy. Pri sedavom spôsobe života potreba týchto látok klesá. Pre tých, ktorí nevykonávajú fyzickú prácu, je denná potreba sacharidov približne 400 gramov.
Asi 50-65% sacharidov vstupuje do nášho tela s obilnými výrobkami. 15-25% - s cukrom a výrobkami obsahujúcimi cukor. Asi 10% - s koreňovými a hľuzovými plodinami. A asi 5-7% - s ovocím a zeleninou.
Sacharidy sú veľmi silným dráždidlom vonkajšej sekrécie pankreasu a najaktívnejším stimulátorom syntézy inzulínu, ktorý hrá dôležitú úlohu pri regulácii metabolizmu sacharidov a udržiavaní optimálnej glukózovej homeostázy. V priebehu rokov jednoduché preťaženie sacharidov vedie k hyperplázii β-buniek, následne k oslabeniu ostrovného aparátu a vytvoreniu predpokladov pre vznik cukrovky.
Klasifikácia sacharidov
V závislosti od štruktúry, schopnosti rozpúšťania a rýchlosti asimilácie sa sacharidy, ktoré sú súčasťou potravy, delia na jednoduché a zložité. Medzi jednoduché patria monosacharidy (fruktóza, glukóza, galaktóza) a disacharidy (sacharóza, laktóza). Do komplexu - polysacharidy (vláknina, škrob, glykogén). Okrem príkladov sacharidov sú v každej triede aj iné, menej známe látky.
Jednoduché sacharidy
Mono- a disacharidy sa dobre rozpúšťajú vo vode a telo ich rýchlo vstrebáva. Majú výraznú sladkú chuť, preto sa často nazývajú jednoducho cukry. Najrozšírenejším monosacharidom jeglukóza obsiahnutá v rôznych druhoch ovocia a bobúľ, ako aj syntetizovaná počas rozkladu di- a polysacharidov. Keď sa glukóza dostane do tela, rýchlo si nájde využitie. Tvorí glykogén, vyživuje mozgové tkanivo a svaly (vrátane srdca) a reguluje hladinu cukru v krvi. Počas cvičenia môže byť glukóza použitá priamo ako zdroj energie.
Fruktóza má podobné vlastnosti. Možno ho považovať za veľmi hodnotný, ľahko stráviteľný sacharid. Ale v porovnaní s glukózou je fruktóza stále pomalšie absorbovaná črevami a keď sa dostane do krvi, rýchlejšie opustí krvný obeh. Až 80 % fruktózy sa zadržiava v pečeni, čím zabraňuje saturácii cukru v krvi. V pečeni však fruktóza syntetizuje glykogén ľahšie ako glukóza. V porovnaní so sacharózou je fruktóza stráviteľnejšia a má väčšiu sladkosť. Vďaka poslednej vlastnosti možno použiť menej fruktózy na požadovanú úroveň sladkosti produktu, čím sa zníži celková spotreba cukrov. K tomu dochádza pri zostavovaní diéty s obmedzeným príjmom kalórií. Vzhľadom na používanie uhľohydrátov v živote je potrebné venovať osobitnú pozornosť diétnej výžive. Fruktóza sa často používa ako sladidlo v potravinách pre ľudí s cukrovkou.
Pri nadbytku sacharózy sa narúša metabolizmus tukov a zvyšuje sa tvorba tuku. Okrem toho je už dlho dokázané, že so zvýšením množstva cukru vstupujúceho do tela sa zvyšuje syntéza tukov z komplexných sacharidov, priamo z tuku a dokonca aj bielkovín. tedaMnožstvo cukru, ktoré človek skonzumuje, môže výrazne regulovať metabolizmus tukov.
S výdatným užívaním cukru nastupujú poruchy metabolizmu cholesterolu a zvyšovanie jeho obsahu v krvi. Okrem toho má nadbytok cukru zlý vplyv na prácu črevnej mikroflóry - zvyšuje sa množstvo hnilobných mikroorganizmov, zrýchľujú sa hnilobné procesy, vzniká plynatosť. Najmenej zo všetkých sú tieto vedľajšie účinky pozorované pri užívaní fruktózy. Ovocie a bobule sú hlavným zdrojom tohto uhľohydrátu. V mede sa nachádza veľa fruktózy a glukózy: 37,1 a 36,2 %. Všetok cukor vo vodnom melóne je fruktóza, tu je ho asi 8 %.
Ďalším monosacharidom je galaktóza. V potravinách sa nenachádza vo voľnej forme. Galaktóza je produkt rozkladu laktózy, hlavného uhľohydrátu v mlieku.
Pokiaľ ide o disacharidy, hlavným v našej strave je sacharóza. Pri hydrolýze sa rozkladá na fruktózu a glukózu. Hlavným zdrojom sacharózy je repný a trstinový cukor. V kryštálovom cukre dosahuje obsah tohto uhľohydrátu 99,75 %. Okrem toho sa sacharóza nachádza v ovocí, zelenine a tekviciach.
Komplexné sacharidy
Polysacharidy majú zložitejšiu molekulárnu štruktúru a extrémne nízku rozpustnosť vo vode. Táto trieda zahŕňa: škrob, vlákninu, glykogén a pektín. Použitie uhľohydrátov tejto triedy je v rôznej miere rozšírené. Škrob má primárnu nutričnú hodnotu. Jeho vysoký obsah v obilninách je hlavným faktorom, ktorý ich určujenutričná hodnota. V strave priemerného človeka tvorí škrob až 80 % z celkového množstva skonzumovaných sacharidov. Keď sa dostane do tela, zmení sa na jednoduché sacharidy a plní svoje funkcie.
Čo sa týka glykogénu, v našom tele plní úlohu energetického materiálu, ktorý vyživuje pracujúce svaly a vnútorné orgány. Glykogén sa obnovuje reosyntézou na úkor glukózy.
Pektín je rozpustná látka, ktorá sa v tele dobre vstrebáva. Ako ukazujú moderné štúdie v oblasti zdravej výživy, pektín možno použiť na preventívne a terapeutické účely pri ochoreniach tráviaceho traktu.
Vláknina je svojou štruktúrou veľmi podobná polysacharidom. Výrobky z obilia sú známe svojim vysokým obsahom. Okrem množstva vlákniny v produkte má veľký význam aj jeho kvalita. Čím je tento uhľohydrát jemnejší, tým lepšie sa v črevách rozkladá a človeku prináša viac výhod. Tieto vlastnosti má vláknina zeleniny a zemiakov. Dôležitou vlastnosťou tohto polysacharidu je schopnosť odstraňovať cholesterol z ľudského tela. Teraz sa pozrime bližšie na využitie sacharidov.
Parenterálna výživa
Využitie sacharidov v medicíne sa dnes rýchlo rozvíja. Parenterálna výživa je vnútrožilové podávanie živín do tela. Používa sa v prípadoch, keď sa pacient nedokáže sám nakŕmiť. Používanie sacharidov v parenterálnej výžive je veľmi časté. Používajú sa podľajednoduchý dôvod je ten, že sú cenovo najdostupnejším zdrojom energie pre ľudský organizmus. Energetická hodnota sacharidov je 4 kcal/g. Denná potreba energie človeka sa pohybuje od 1,5 do 2 tisíc kilokalórií. Z toho vyplýva problém izolovaného používania sacharidov na pokrytie tejto potreby. Pokiaľ ide o izotonický roztok glukózy, na úplné pokrytie potreby kalórií osoby je potrebné naliať 7 až 10 litrov roztoku. To môže viesť k rozvoju nadmernej hydratácie, pľúcneho edému a kardiovaskulárnych porúch.
Používanie koncentrovanejších roztokov glukózy je spojené s ďalšími nepríjemnými následkami - výskytom hyperosmolarity plazmy a podráždením žilovej intimy (rozvoj flebitídy a tromboflebitídy). A aby sa eliminovalo riziko osmotickej diurézy, je potrebné udržiavať rýchlosť infúzie glukózy v rozmedzí od 0,4 do 0,5 g / kg / h. Ak toto číslo prevediete na izotonický roztok glukózy, dostanete o niečo viac ako 500 mm za hodinu pre pacienta s hmotnosťou 70 kg. Do roztoku glukózy sa pridáva inzulín, aby sa predišlo zhoršenej tolerancii sacharidov a následným komplikáciám. Výpočet sa vykonáva podľa vzorca: 1 jednotka na 3-4 gramy suchej glukózy. Inzulín má nielen pozitívny vplyv na využitie glukózy, ale prispieva aj k normálnemu vstrebávaniu aminokyselín.
Použitie sacharidov v medicíne závisí od ich typu. V parenterálnej výžive sú široko používané: fruktóza, glukóza, sorbitol, dextrán, glycerol a etylalkohol.
Diétne jedlo
Je veľa diét, ktoré sú založené na úplnom alebo čiastočnom vylúčení sacharidov zo stravy, ako aj na zvýšení príjmu bielkovín a tukov. Americké ministerstvo poľnohospodárstva uskutočnilo prieskum, podľa ktorého sa zistilo, že ľudia, ktorí jedia potraviny bohaté na sacharidy, majú prevažne normálnu hmotnosť. Potraviny s vysokým obsahom uhľohydrátov sú výživnejšie, ale menej kalorické.
Ako viete, v Amerike má viac ako polovica populácie nadváhu. A počet takýchto ľudí neustále rastie. Dlhodobý prieskum medzi obyvateľstvom na tému konzumovaných potravín ukázal, že ľudia, ktorých v jedálničku dominujú sacharidy, pri rovnakom množstve zjedeného jedla prijímajú menej kalórií ako milovníci bielkovín a tukov. Táto skupina ľudí zo všetkých opýtaných, ktorých bolo viac ako 10 000 ľudí, mala najnižšiu telesnú hmotnosť. Dôvodom je, že na každých 1000 kalórií potravín obsahujúcich sacharidy pripadá veľa vlákniny a vody. Táto skupina ľudí prijímala s jedlom viac živín, a to: vitamíny A a C, karotén, vápnik, železo a horčík. Tuky, cholesterol, zinok, sodík a vitamín B12 sa v ich strave nachádzali v malej miere.
Používanie sacharidov a tukov v potravinách spolu úzko súvisí. Avšak, rovnako ako použitie sacharidov s bielkovinami. Vysoká účinnosť sacharidov ako zdrojov energie spočíva v ich schopnosti šetriť bielkoviny. Pri príjme veľkého množstva sacharidov ich telo využíva ako energiumateriálu je menej ako aminokyselín. Vo všeobecnosti tieto látky nie sú nenahraditeľnou zložkou výživy, keďže sa dajú syntetizovať z aminokyselín a glycerolu, ich úlohu však netreba podceňovať. Použitie uhľohydrátov v potravinách by malo byť aspoň 50 gramov denne. V opačnom prípade môžu nastať metabolické poruchy.
Nadmerná konzumácia sacharidov však vedie k tvorbe podkožného tuku. Pri zostavovaní stravy je dôležité nielen uspokojiť potrebu človeka po týchto látkach, ale aj vyvážiť spotrebu ich rôznych druhov. Dôležité je sledovať pomer jednoduchých a zložitých sacharidov. Keď sa do tela dostane veľa cukrov, nedokážu sa úplne syntetizovať na glykogén a premenia sa na triglyceridy, ktoré prispievajú k tvorbe tukových tkanív. Keď je inzulín v krvi zvýšený, tento proces sa zrýchli.
Komplexné sacharidy sa na rozdiel od jednoduchých rozkladajú pomaly, takže ich obsah v krvi stúpa postupne. V tomto smere je vhodné, aby hlavnú sacharidovú zložku v potravinách tvorili presne stráviteľné látky. Ich podiel by mal byť od 80 do 90 percent. Nedostatok komplexných sacharidov pociťujú najmä tí, ktorí trpia cukrovkou, obezitou, aterosklerózou a chorobami kardiovaskulárneho systému.
Ako ste už pochopili, väčšina sacharidov sa používa vo výžive a medicíne. Tým ale rozsah uhľohydrátov nekončí. Kde sa ešte používajú?
Glukóza
Tento uhľohydrát telo dobre vstrebáva a možno ho použiť ako súčasť niektorých liekov. Okrem toho je glukóza široko používaná v cukrárenskom priemysle. S jeho pomocou sa vyrábajú marmelády, karamel, perník a ďalšie výrobky. V textilnom priemysle plní úlohu redukčného činidla. A pri výrobe glykónových a askorbových kyselín je východiskovým produktom glukóza. S jeho pomocou tiež vykonávajú syntézu niektorých priemyselných cukrov.
Glukózová fermentácia má veľký význam. Vyskytuje sa pri nakladaní kapusty, uhoriek, mlieka a iných produktov, ako aj pri silážovaní krmovín. Alkoholové kvasenie glukózy sa používa pri výrobe piva.
škrob
Škrob je cenná živina. Aby bolo pre telo ľahšie stráviteľné, výrobky sú podrobené tepelnému spracovaniu. V podmienkach vysokej teploty dochádza k čiastočnej hydrolýze škrobu, ako aj k tvorbe vo vode rozpustných dextrínov. Dextríny, ktoré sa dostanú do tráviaceho traktu, sa hydrolyzujú na glukózu, ktorú telo dobre vstrebáva. Ak hovoríme o využití uhľohydrátov v priemysle, nemožno ignorovať škrob. Hlavnými produktmi, ktoré sa z neho získavajú, sú glukóza a melasa. Tým sa ďalej rozširuje oblasť, v ktorej dochádza k využitiu sacharidov. Stručne opíšte proces získavania glukózy a melasy zo škrobu nasledovne.
Škrob sa zahrieva v zmesi so zriedenou kyselinou sírovou. Prebytočná kyselina sa neutralizuje kriedou. Zrazenina síranu vápenatého, ktorá vzniká prineutralizácia, filtrovaná. Potom sa roztok odparí a izoluje sa z neho glukóza. Ak proces hydrolýzy nedotiahnete do konca, získate zmes glukózy s dextrínmi, ktorá sa nazýva melasa. Používa sa v cukrárskom priemysle. Okrem toho dextríny odvodené od škrobu našli široké uplatnenie ako lepidlá a zahusťovadlá farieb. Škrob dokazuje, aké pestré môže byť využitie sacharidov. Chémia procesov však nie je vôbec komplikovaná.
Predtým sa používalo škrobenie, ktoré umožňuje vdýchnuť látke druhý život a predĺžiť jej životnosť. Škrob a produkty z neho odvodené sa používajú aj v textilnom, farmaceutickom a zlievarenskom priemysle.
Pulp
Praktické výhody sacharidov neboli vždy o nič menej dôležité ako ich biologická úloha. Využitie sacharidov nájdeme v úplne iných oblastiach ľudskej činnosti. Celulózu (vlákninu) využíval človek už v staroveku. Najprv ľudia začali používať drevo ako palivo a stavebný materiál. Potom sa naučili vyrábať nite z bavlny, ľanu a iných vláknitých rastlín. Neskôr sa objavili technológie, ktoré umožnili získať papier z dreva. Papier je vo svojom jadre tenká vrstva celulózových vlákien, ktoré sú lisované a lepené. Výsledkom je odolný, hladký povrch, ktorý nebude krvácať.
Spočiatku sa na výrobu papiera používali iba rastlinné suroviny (bavlna a stonky ryže). Vlákna sa z neho získavali čisto mechanicky. Ale akorozvoja spoločnosti, uvedené zdroje nestačili pokryť potrebu papiera. Väčšina ide do novín. Vzhľadom na to, že kvalita papiera tu nehrá zvláštnu rolu, začali doň pridávať až 50 percent mletého dreva. Neskôr sa objavili technológie, ktoré umožnili zbaviť sa takých sprievodných drevných látok, ako sú živice, lignín atď. Takto rôznorodé môže byť praktické využitie sacharidov.
V súčasnosti je najbežnejšou metódou izolácie celulózy sulfit. Používa sa v rôznych oblastiach, kde sa využívajú sacharidy. Chémia procesu je pomerne jednoduchá. Podľa tohto spôsobu sa drevo drví a varí v zmesi s hydrosíranom vápenatým. Potom sa celulóza zbavená všetkých druhov nečistôt oddelí na filtroch. Výsledný lúh obsahuje monosacharidy, preto sa používa ako surovina na výrobu alkoholu. A celulóza sa používa aj pri výrobe viskózových, acetátových a medeno-amoniakových vlákien.
Niekedy sa sacharidy zamieňajú so sacharidmi. Napriek tomu, že tieto dve triedy látok sú zhodne pomenované, nemajú spolu nič spoločné. Používanie nasýtených uhľovodíkov v každodennom živote a v práci je úplne iný príbeh.
Záver
Dnes ste si prehĺbili vedomosti o látkach, ako sú sacharidy. Vlastnosti, využitie sacharidov a ich prínos pre človeka potvrdzujú, že tieto látky sú najdôležitejšími biologickými zložkami na našej planéte. Oni súdoslova všade a vo všetkom. Ale to nie je to hlavné, ale skutočnosť, že bez sacharidov by bol náš život nemožný. Používanie uhľohydrátov v živote je príliš rozsiahle.
