Ogljikovi hidrati so bistvena sestavina celic in tkiv vsakega živega organizma, pa naj bo to rastlina, žival ali človek. Sestavljajo večino organske snovi planeta Zemlja. Ogljikovi hidrati so precej širok razred spojin. Med njimi lahko najdete snovi z različnimi lastnostmi. Zaradi te lastnosti so funkcije ogljikovih hidratov zelo široke. Danes bomo analizirali glavne lastnosti, fiziološko vlogo in uporabo ogljikovih hidratov na različnih področjih živilske (in ne samo) industrije.
Viri ogljikovih hidratov
Glavni viri ogljikovih hidratov so rastlinski proizvodi. In sicer: kruh, žita, zelenjava, sadje, jagode. Kar zadeva živalske proizvode, so nekateri med njimi tudi bogati z ogljikovimi hidrati. To je najprej mleko, ki vsebuje tako imenovani mlečni sladkor.
Prehrambeni izdelki lahko vsebujejo različne ogljikove hidrate. Zato je pomen, uporaba ogljikovih hidratov in njihove funkcije zelo obsežni. Žita in krompir vsebujeta škrob – v vodi netopen kompleksen ogljikov hidrat, ki se pod delovanjem prebavnih sokov razgradi v enostavne sladkorje. Te snovi so v sadju, zelenjavi in jagodičevjupredstavljeni v obliki preprostih sladkorjev: sadja, rdeče pese, trsa, grozdja in tako naprej. Raztopijo se v vodi in jih telo odlično absorbira. Sladkorji, topni v vodi, se hitro absorbirajo v krvni obtok.
Poraba ogljikovih hidratov
Meni je, da je treba večino ogljikovih hidratov zaužiti v kompleksni obliki in le 20-25% v preprosti. To prispeva k postopnemu vstopu sladkorjev v tkiva. Če človek s hrano prejme dovolj ogljikovih hidratov, se ti odlagajo v jetrih in mišicah v obliki glikogena "živalskega škroba". Ob pomanjkanju ogljikovih hidratov se zaloga glikogena razgradi v glukozo in se porabi za potrebe telesa (prehrana celic in tkiv). Če jih telo prejme v presežku, se spremenijo v telesno maščobo. Mimogrede, ogljikovi hidrati vključujejo tudi vlaknine, ki so nujne za pravilno prebavo.
Ogljikovi hidrati so bistvene sestavine prehrane, zato ne določajo le telesnega energijskega homeostata, temveč sodelujejo tudi pri biosintezi številnih polimerov, ki vsebujejo ogljik. V življenju povprečna oseba porabi približno 14 ton teh spojin. Od tega približno 2,5 tone - v preprosti obliki. Uporaba beljakovin, maščob, ogljikovih hidratov in njihovih derivatov v hrani ni enotna. Ogljikovi hidrati so glavni del naše prehrane. Zaužijejo 4-krat več kot beljakovine ali maščobe. Pri preprosti mešani prehrani približno 60 % človekove energije izvira iz ogljikovih hidratov. Njihova glavna naloga v telesu je zagotavljanje energije. Več telesne dejavnosti v človekovem življenju, večpotrebuje ogljikove hidrate. S sedečim načinom življenja se potreba po teh snoveh zmanjša. Za tiste, ki se ne ukvarjajo s fizičnim delom, je dnevna potreba po ogljikovih hidratih približno 400 gramov.
Približno 50-65% ogljikovih hidratov vstopi v naše telo z žitnimi izdelki. 15-25% - s sladkorjem in izdelki, ki vsebujejo sladkor. Približno 10% - s koreninami in gomolji. In približno 5-7% - s sadjem in zelenjavo.
Ogljikovi hidrati so zelo močan dražilec zunanjega izločanja trebušne slinavke in najaktivnejši stimulator sinteze inzulina, ki igra pomembno vlogo pri uravnavanju presnove ogljikovih hidratov in ohranjanju optimalne homeostaze glukoze. Preprosta preobremenitev z ogljikovimi hidrati z leti vodi v hiperplazijo β-celic, nato v oslabitev otoškega aparata in ustvarjanje predpogojev za razvoj sladkorne bolezni.
Razvrstitev ogljikovih hidratov
Glede na strukturo, sposobnost raztapljanja in hitrost asimilacije ogljikove hidrate, ki so del hrane, delimo na enostavne in zapletene. Enostavni vključujejo monosaharide (fruktoza, glukoza, galaktoza) in disaharide (saharoza, laktoza). Do kompleksa - polisaharidi (vlaknine, škrob, glikogen). Poleg primerov ogljikovih hidratov so v vsakem razredu še druge, manj znane snovi.
preprosti ogljikovi hidrati
Mono- in disaharidi se dobro raztopijo v vodi in jih telo hitro absorbira. Imajo izrazit sladek okus, zato jih pogosto imenujemo preprosto sladkorji. Najpogostejši monosaharid jeglukoze, ki jo vsebujejo različne vrste sadja in jagodičja, pa tudi sintetizirana med razgradnjo di- in polisaharidov. Glukoza, ko pride v telo, si hitro najde uporabo. Tvori glikogen, neguje možgansko tkivo in mišice (vključno s srcem) in uravnava raven sladkorja v krvi. Med vadbo se lahko glukoza neposredno uporablja kot vir energije.
Fruktoza ima podobne lastnosti. Lahko se šteje za zelo dragocen, lahko prebavljiv ogljikov hidrat. Toda v primerjavi z glukozo se fruktoza v črevesju še vedno počasneje absorbira in ko je enkrat v krvi, hitreje zapusti krvni obtok. Do 80 % fruktoze se zadrži v jetrih, kar preprečuje nasičenje krvnega sladkorja. Vendar pa fruktoza v jetrih sintetizira glikogen lažje kot glukoza. V primerjavi s saharozo je fruktoza bolj prebavljiva in ima več sladkosti. Zaradi slednje lastnosti lahko za želeno stopnjo sladkosti izdelka porabimo manj fruktoze in s tem zmanjšamo celotno porabo sladkorjev. To se zgodi pri izdelavi kalorično omejene diete. Glede na uporabo ogljikovih hidratov v življenju je treba posebno pozornost nameniti prehranski prehrani. Fruktoza se pogosto uporablja kot sladilo v živilih za ljudi s sladkorno boleznijo.
S presežkom saharoze se moti metabolizem maščob in poveča se tvorba maščobe. Poleg tega je že dolgo dokazano, da se s povečanjem količine sladkorja, ki vstopa v telo, poveča sinteza maščob iz zapletenih ogljikovih hidratov, neposredno iz maščob in celo beljakovin. zatoKoličina sladkorja, ki jo oseba zaužije, lahko močno uravnava presnovo maščob.
Z obilno uporabo sladkorja se začnejo motnje presnove holesterola in povečanja njegove vsebnosti v krvi. Poleg tega presežek sladkorja slabo vpliva na delovanje črevesne mikroflore - poveča se masa gnilobe, gnilni procesi se pospešijo in razvije se napenjanje. Še najmanj pa so ti neželeni učinki opaženi pri uporabi fruktoze. Sadje in jagode so glavni vir tega ogljikovega hidrata. V medu je veliko fruktoze in glukoze: 37,1 oziroma 36,2 %. Ves sladkor, ki je v lubenici, je fruktoza, tukaj je približno 8%.
Naslednji monosaharid je galaktoza. Ne najdemo ga v živilih v prosti obliki. Galaktoza je produkt razgradnje laktoze, glavnega ogljikovega hidrata v mleku.
Glede na disaharide, je glavna v naši prehrani saharoza. Pri hidrolizi se razgradi na fruktozo in glukozo. Glavna vira saharoze sta sladkor iz sladkorne pese in sladkornega trsa. V granuliranem sladkorju vsebnost tega ogljikovega hidrata doseže 99,75%. Poleg tega se saharoza nahaja v sadju, zelenjavi in bučah.
kompleksni ogljikovi hidrati
Polisaharidi imajo bolj zapleteno molekularno strukturo in izjemno nizko topnost v vodi. Ta razred vključuje: škrob, vlaknine, glikogen in pektin. Uporaba ogljikovih hidratov tega razreda je v različni meri razširjena. Škrob je primarne hranilne vrednosti. Njegova visoka vsebnost v žitnih pridelkih je glavni dejavnik, ki določa njihovohranilna vrednost. V prehrani povprečne osebe škrob predstavlja do 80 % celotne količine zaužitih ogljikovih hidratov. Ko pride v telo, se spremeni v preproste ogljikove hidrate in opravlja svoje funkcije.
Kar zadeva glikogen, ima v našem telesu vlogo energijskega materiala, ki hrani delujoče mišice in notranje organe. Glikogen se obnavlja z reosintezo na račun glukoze.
Pektin je topna snov, ki se dobro absorbira v telesu. Kot kažejo sodobne študije na področju zdrave prehrane, se pektin lahko uporablja v preventivne in terapevtske namene pri boleznih prebavil.
Vlaknine so po strukturi zelo podobne polisaharidom. Žitni izdelki so znani po visoki vsebnosti. Poleg količine vlaknin v izdelku je zelo pomembna njegova kakovost. Bolj nežen kot je ta ogljikov hidrat, bolje se razgradi v črevesju in več koristi prinaša človeku. Te lastnosti imajo vlaknine zelenjave in krompirja. Pomembna lastnost tega polisaharida je sposobnost odstranjevanja holesterola iz človeškega telesa. Zdaj pa si poglejmo podrobneje uporabo ogljikovih hidratov.
Parenteralna prehrana
Uporaba ogljikovih hidratov v medicini se danes hitro razvija. Parenteralna prehrana je intravensko dajanje hranil v telo. Uporablja se v primerih, ko se bolnik ne more sam hraniti. Uporaba ogljikovih hidratov v parenteralni prehrani je zelo pogosta. Uporabljajo se v skladu zpreprost razlog je, da so cenovno najbolj dostopen vir energije za človeško telo. Energijska vrednost ogljikovih hidratov je 4 kcal/g. Dnevna človeška potreba po energiji se giblje od 1,5 do 2 tisoč kilokalorij. Od tod tudi problem izolirane uporabe ogljikovih hidratov za pokrivanje te potrebe. V smislu izotonične raztopine glukoze je za popolno pokritje potreb osebe po kalorijah potrebno vliti od 7 do 10 litrov raztopine. To lahko privede do razvoja prekomerne hidracije, pljučnega edema in srčno-žilnih motenj.
Uporaba bolj koncentriranih raztopin glukoze je polna drugih neprijetnih posledic - pojav hiperosmolarnosti plazme in draženje intime ven (razvoj flebitisa in tromboflebitisa). In da bi odpravili tveganje osmotske diureze, je treba vzdrževati hitrost infuzije glukoze v območju od 0,4 do 0,5 g / kg / h. Če to številko prevedete v izotonično raztopino glukoze, dobite nekaj več kot 500 mm na uro za bolnika, ki tehta 70 kg. Raztopini glukoze dodamo insulin, da preprečimo moteno toleranco za ogljikove hidrate in posledično zaplete. Izračun se izvede po formuli: 1 enota na 3-4 g suhe glukoze. Insulin ne vpliva le pozitivno na izrabo glukoze, ampak prispeva tudi k normalni absorpciji aminokislin.
Uporaba ogljikovih hidratov v medicini je odvisna od njihove vrste. V parenteralni prehrani se pogosto uporabljajo: fruktoza, glukoza, sorbitol, dekstran, glicerol in etilalkohol.
Dietna hrana
Obstaja veliko diet, ki temeljijo na popolni ali delni izključitvi ogljikovih hidratov iz prehrane ter povečanju vnosa beljakovin in maščob. Ameriško ministrstvo za kmetijstvo je izvedlo raziskavo, v skladu s katero se je pokazalo, da imajo ljudje, ki jedo hrano, bogato z ogljikovimi hidrati, pretežno normalno telesno težo. Živila z visoko vsebnostjo ogljikovih hidratov so bolj hranljiva, a manj kalorična.
Kot veste, ima v Ameriki več kot polovica prebivalstva prekomerno telesno težo. In število takšnih ljudi vztrajno narašča. Dolgoletna raziskava prebivalstva na temo zaužite hrane je pokazala, da ljudje, pri katerih v prehrani prevladujejo ogljikovi hidrati, prejmejo manj kalorij kot ljubitelji beljakovin in maščob, ob enaki količini zaužite hrane. Ta skupina ljudi od vseh anketiranih, bilo je več kot 10.000 ljudi, je imela najnižjo telesno težo. Razlog je v tem, da je na vsakih 1000 kalorij hrane, ki vsebuje ogljikove hidrate, veliko vlaknin in vode. Ta skupina ljudi je s hrano prejela več hranilnih snovi, in sicer: vitamina A in C, karoten, kalcij, železo in magnezij. Maščobe, holesterol, cink, natrij in vitamin B12 so bili v njihovi prehrani v majhni meri.
Uporaba ogljikovih hidratov in maščob v živilih je tesno povezana. Vendar pa tudi uporaba ogljikovih hidratov z beljakovinami. Visoka učinkovitost ogljikovih hidratov kot virov energije je v njihovi sposobnosti ohranjanja beljakovin. Ko zaužijemo veliko količino ogljikovih hidratov, telo porabi kot energijomateriala je manj kot aminokislin. Na splošno te snovi niso nepogrešljive sestavine prehrane, saj jih je mogoče sintetizirati iz aminokislin in glicerola, vendar ne smemo podcenjevati njihove vloge. Uporaba ogljikovih hidratov v hrani mora biti najmanj 50 gramov na dan. V nasprotnem primeru lahko pride do presnovnih motenj.
Vendar prekomerno uživanje ogljikovih hidratov vodi v nastanek podkožne maščobe. Pri sestavljanju prehrane je pomembno ne le zadovoljiti človekove potrebe po teh snoveh, temveč tudi uravnotežiti porabo njihovih različnih vrst. Pomembno je spremljati razmerje med enostavnimi in zapletenimi ogljikovimi hidrati. Ko veliko sladkorjev vstopi v telo, se ne morejo v celoti sintetizirati v glikogen in se spremenijo v trigliceride, ki prispevajo k nastanku maščobnega tkiva. Ko je inzulin v krvi povišan, se ta proces pospeši.
Zapleteni ogljikovi hidrati se za razliko od preprostih razgrajujejo počasi, zato se njihova vsebnost v krvi postopoma povečuje. V zvezi s tem je priporočljivo, da glavni del ogljikovih hidratov v živilih sestavljajo natančno prebavljive snovi. Njihov delež naj bi bil od 80 do 90 odstotkov. Pomanjkanje kompleksnih ogljikovih hidratov je še posebej opazno pri tistih, ki trpijo za sladkorno boleznijo, debelostjo, aterosklerozo in boleznimi srčno-žilnega sistema.
Kot ste že razumeli, se večina ogljikovih hidratov uporablja v prehrani in medicini. Toda obseg ogljikovih hidratov se tu ne konča. Kje se še uporabljajo?
glukoza
Ta ogljikov hidrat se telo dobro absorbira in se lahko uporablja kot del nekaterih zdravil. Poleg tega se glukoza pogosto uporablja v slaščičarski industriji. Z njegovo pomočjo se izdelujejo marmelada, karamela, medenjaki in drugi izdelki. V tekstilni industriji igra vlogo redukcijskega sredstva. In pri proizvodnji glikonske in askorbinske kisline je glukoza začetni produkt. Z njeno pomočjo izvajajo tudi sintezo nekaterih industrijskih sladkorjev.
Glukozna fermentacija je zelo pomembna. Pojavi se pri kisanju zelja, kumar, mleka in drugih izdelkov ter pri siliranju krme. Alkoholna fermentacija glukoze se uporablja pri proizvodnji piva.
škrob
Škrob je dragoceno hranilo. Da bi telo lažje prebavilo, izdelke toplotno obdelamo. Pri visokih temperaturnih pogojih pride do delne hidrolize škroba, pa tudi do tvorbe v vodi topnih dekstrinov. Dekstrini, ko pridejo v prebavni trakt, se hidrolizirajo v glukozo, ki jo telo dobro absorbira. Če govorimo o uporabi ogljikovih hidratov v industriji, škroba ni mogoče prezreti. Glavni proizvodi, ki jih pridobivajo iz njega, so glukoza in melasa. S tem se dodatno razširi področje, na katerem poteka uporaba ogljikovih hidratov. Na kratko opišite postopek pridobivanja glukoze in melase iz škroba, kot sledi.
Škrob segrejemo v mešanici z razredčeno žveplovo kislino. Odvečno kislino nevtraliziramo s kredo. Oborina kalcijevega sulfata, ki nastane mednevtralizacija, filtrirana. Nato raztopino uparimo in iz nje izoliramo glukozo. Če postopka hidrolize ne pripeljete do konca, dobite mešanico glukoze z dekstrini, ki ji pravimo melasa. Uporablja se v slaščičarski industriji. Poleg tega so dekstrini, pridobljeni iz škroba, našli široko uporabo kot lepila in zgoščevalci barv. Škrob dokazuje, kako raznolika je lahko uporaba ogljikovih hidratov. Kemija procesov pa sploh ni zapletena.
Prej je bilo uporabljeno škrobljenje, ki omogoča, da tkanini vdihnete drugo življenje in podaljšate življenjsko dobo. Škrob in izdelki, pridobljeni iz njega, se uporabljajo tudi v tekstilni, farmacevtski in livarski industriji.
Pulp
Praktične koristi ogljikovih hidratov vedno niso bile nič manj pomembne kot njihova biološka vloga. Uporabo ogljikovih hidratov lahko najdemo na popolnoma različnih področjih človekove dejavnosti. Celulozo (vlakna) je človek uporabljal že od antičnih časov. Sprva so ljudje začeli uporabljati les kot gorivo in gradbeni material. Nato so se naučili izdelovati niti iz bombaža, lanu in drugih vlaknastih rastlin. Kasneje so se pojavile tehnologije, ki so omogočile pridobivanje papirja iz lesa. Papir je v svojem jedru tanek sloj celuloznih vlaken, ki so stisnjeni in zlepljeni. Rezultat je trpežna, gladka površina, ki ne bo krvavela.
Na začetku so bile za izdelavo papirja uporabljene samo rastlinske surovine (bombaž in riževa stebla). Vlakna so bila iz njega ekstrahirana čisto mehansko. Ampak kotrazvoja družbe, našteti viri niso zadostovali za pokritje potrebe po papirju. Večina gre v časopise. Glede na to, da kakovost papirja tu ne igra posebne vloge, so mu začeli dodajati tudi do 50 odstotkov zmletega lesa. Kasneje so se pojavile tehnologije, ki so omogočile, da se znebimo takšnih spremljajočih lesnih snovi, kot so smole, lignin itd. Tako raznolika je lahko praktična uporaba ogljikovih hidratov.
Do danes je najpogostejša metoda za izolacijo celuloze sulfit. Uporablja se na različnih področjih, kjer se uporabljajo ogljikovi hidrati. Kemija postopka je precej preprosta. Po tej metodi se les zdrobi in prekuha v mešanici s kalcijevim hidrosulfatom. Nato se celuloza, osvobojena vseh vrst nečistoč, loči na filtrih. Nastali lug vsebuje monosaharide, zato se uporablja kot surovina za proizvodnjo alkohola. Celuloza se uporablja tudi pri proizvodnji viskoznih, acetatnih in bakreno-amoniakovih vlaken.
Včasih ogljikove hidrate zamenjujejo z ogljikovimi hidrati. Kljub temu, da sta ta dva razreda snovi soglasno poimenovana, nimata nobene zveze drug z drugim. Uporaba nasičenih ogljikovodikov v vsakdanjem življenju in pri delu je povsem druga zgodba.
Sklep
Danes ste poglobili svoje znanje o snoveh, kot so ogljikovi hidrati. Lastnosti, uporaba ogljikovih hidratov in njihove koristi za človeka potrjujejo, da so te snovi najpomembnejše biološke sestavine na našem planetu. sodobesedno povsod in v vsem. A to ni glavna stvar, ampak dejstvo, da bi bilo brez ogljikovih hidratov naše življenje nemogoče. Uporaba ogljikovih hidratov v življenju je preobsežna.
