A szénhidrátok minden élő szervezet sejtjeinek és szöveteinek alapvető összetevői, legyen az növény, állat vagy ember. Ezek alkotják a Föld bolygó szerves anyagának nagy részét. A szénhidrátok a vegyületek meglehetősen széles osztályát alkotják. Ezek között különböző tulajdonságokkal rendelkező anyagok találhatók. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően a szénhidrátok funkciói nagyon szélesek. Ma elemezzük a szénhidrátok főbb tulajdonságait, élettani szerepét és felhasználását az élelmiszeripar (és nem csak) különböző területein.
Szénhidrátforrások
A szénhidrát fő forrásai a növényi termékek. Nevezetesen: kenyér, gabonafélék, zöldségek, gyümölcsök, bogyók. Ami az állati eredetű termékeket illeti, ezek egy része szénhidrátban is gazdag. Ez elsősorban a tej, amely az úgynevezett tejcukrot tartalmazza.
Az élelmiszerek különböző szénhidrátokat tartalmazhatnak. Ezért a szénhidrátok jelentése, alkalmazása és funkcióik igen széleskörűek. A gabonafélék és a burgonya keményítőt tartalmaz – egy vízben oldhatatlan összetett szénhidrátot, amely az emésztőnedvek hatására egyszerű cukrokra bomlik. A gyümölcsökben, zöldségekben és bogyókban ezek az anyagokegyszerű cukrok formájában: gyümölcs, cékla, cukornád, szőlő és így tovább. Vízben oldódnak, és a szervezet tökéletesen felszívódik. A vízben oldódó cukrok gyorsan felszívódnak a véráramba.
Szénhidrát fogyasztás
Úgy tartják, hogy a szénhidrátok nagy részét összetett formában kell elfogyasztani, és csak 20-25%-át egyszerű formában. Ez hozzájárul a cukrok fokozatos bejutásához a szövetekbe. Ha az ember elegendő szénhidrátot kap az élelmiszerből, az „állati keményítő” glikogén formájában rakódik le a májban és az izmokban. Szénhidráthiány esetén a glikogénraktár glükózra bomlik, és a szervezet szükségleteire (a sejtek és szövetek táplálására) kerül felhasználásra. Ha a szervezet felesleget kap belőlük, akkor testzsírrá alakulnak. A szénhidrátok egyébként a megfelelő emésztéshez szükséges rostokat is tartalmazzák.
A szénhidrátok az étrend elengedhetetlen összetevői, így nemcsak a szervezet energiaháztartását határozzák meg, hanem számos széntartalmú polimer bioszintézisében is részt vesznek. Egy átlagos ember egy életen át körülbelül 14 tonnát fogyaszt el ezekből a vegyületekből. Ebből körülbelül 2,5 tonna - egyszerű formában. A fehérjék, zsírok, szénhidrátok és származékaik élelmiszerekben való felhasználása nem egységes. Étrendünk fő részét a szénhidrátok jelentik. Négyszer többet fogyasztanak, mint a fehérjékből vagy zsírokból. Egyszerű, vegyes étrend esetén az ember energiájának körülbelül 60%-a szénhidrátokból származik. Fő feladatuk a szervezetben az energiaellátás. Minél több a fizikai tevékenység az ember életében, annál többszénhidrát kell neki. A mozgásszegény életmód mellett ezeknek az anyagoknak az igénye csökken. Azok számára, akik nem végeznek fizikai munkát, a napi szénhidrátszükséglet körülbelül 400 gramm.
A szénhidrátok körülbelül 50-65%-a gabonatermékekkel kerül szervezetünkbe. 15-25% - cukorral és cukortartalmú termékekkel. Körülbelül 10% - gyökér- és gumónövényekkel. És körülbelül 5-7% - gyümölcsökkel és zöldségekkel.
A szénhidrátok nagyon erősen irritálják a hasnyálmirigy külső szekrécióját, és az inzulinszintézis legaktívabb stimulátorai, amelyek fontos szerepet játszanak a szénhidrát-anyagcsere szabályozásában és az optimális glükóz homeosztázis fenntartásában. Az évek során az egyszerű szénhidrát-túlterhelés a β-sejtek hiperpláziájához, majd az insuláris apparátus gyengüléséhez és a cukorbetegség kialakulásának előfeltételeinek megteremtéséhez vezet.
A szénhidrátok osztályozása
A szerkezettől, az oldódási képességtől és az asszimiláció sebességétől függően az élelmiszer részét képező szénhidrátokat egyszerű és összetett szénhidrátokra osztják. Az egyszerűek közé tartoznak a monoszacharidok (fruktóz, glükóz, galaktóz) és a diszacharidok (szacharóz, laktóz). A komplexhez - poliszacharidok (rost, keményítő, glikogén). A szénhidrát példákon kívül minden osztályban vannak más, kevésbé ismert anyagok is.
Egyszerű szénhidrátok
A mono- és diszacharidok jól oldódnak vízben, és gyorsan felszívódnak a szervezetben. Kifejezetten édes ízük van, ezért gyakran egyszerűen cukroknak nevezik őket. A legnagyobb mennyiségben előforduló monoszacharid azkülönböző gyümölcsökben és bogyókban található glükóz, valamint a di- és poliszacharidok lebontása során szintetizálódik. A glükóz, ha egyszer bekerül a szervezetbe, gyorsan talál magának hasznot. Glikogént képez, táplálja az agyszövetet és az izmokat (beleértve a szívet is), valamint szabályozza a vércukorszintet. Edzés közben a glükóz közvetlenül felhasználható energiaforrásként.
A fruktóz hasonló tulajdonságokkal rendelkezik. Nagyon értékes, könnyen emészthető szénhidrátnak tekinthető. A glükózhoz képest azonban a fruktóz lassabban szívódik fel a belekben, és a vérbe kerülve gyorsabban távozik a véráramból. A fruktóz akár 80%-a visszamarad a májban, ami megakadályozza a vércukor telítettségét. A májban azonban a fruktóz könnyebben szintetizálja a glikogént, mint a glükóz. A szacharózhoz képest a fruktóz jobban emészthető és édesebb. Ez utóbbi tulajdonsága miatt kevesebb fruktóz használható fel a termék kívánt édességi szintjéhez, ezáltal csökkentve a teljes cukorfogyasztást. Ez a kalóriaszegény diéta felépítésében történik. Figyelembe véve a szénhidrátok felhasználását az életben, különös figyelmet kell fordítani a diétás táplálkozásra. A fruktózt gyakran használják édesítőszerként cukorbetegek számára készült ételekben.
A szacharóz feleslegével a zsíranyagcsere megzavarodik, és fokozódik a zsírképződés. Ezenkívül régóta bebizonyosodott, hogy a szervezetbe jutó cukor mennyiségének növekedésével fokozódik a zsírok szintézise az összetett szénhidrátokból, közvetlenül a zsírból, sőt a fehérjéből. Ennélfogva,Az elfogyasztott cukor mennyisége nagymértékben szabályozhatja a zsíranyagcserét.
A cukor bőséges használatával megkezdődnek a koleszterin anyagcsere zavarai és a vérben a tartalom növekedése. Ezenkívül a felesleges cukor rossz hatással van a bél mikroflóra munkájára - megnő a rothadó mikroorganizmusok tömege, felgyorsulnak a rothadó folyamatok, és puffadás alakul ki. Legkevésbé ezek a mellékhatások a fruktóz használatakor figyelhetők meg. Ennek a szénhidrátnak a fő forrása a gyümölcsök és a bogyók. Sok fruktóz és glükóz található a mézben: 37,1, illetve 36,2%. A görögdinnyében lévő összes cukor fruktóz, itt kb. 8%.
A következő monoszacharid a galaktóz. Az élelmiszerekben szabad formában nem található meg. A galaktóz a tejben található fő szénhidrát, a laktóz bomlásterméke.
Ami a diszacharidokat illeti, étrendünkben a legfontosabb a szacharóz. Hidrolízis során fruktózra és glükózra bomlik. A szacharóz fő forrásai a répa- és nádcukor. A kristálycukorban ennek a szénhidrátnak a tartalma eléri a 99,75%-ot. Ezenkívül a szacharóz megtalálható a gyümölcsökben, zöldségekben és a tökfélékben.
Komplex szénhidrátok
A poliszacharidok molekulaszerkezete bonyolultabb, és vízben rendkívül alacsony oldhatósággal rendelkeznek. Ebbe az osztályba tartozik: keményítő, rost, glikogén és pektin. Az ebbe az osztályba tartozó szénhidrátok használata különböző mértékben elterjedt. A keményítő elsődleges tápérték. Magas tartalma a szemes növényekben a fő tényező, amely meghatározza azokattápérték. Az átlagos ember étrendjében a keményítő a teljes elfogyasztott szénhidrátmennyiség 80%-át teszi ki. A szervezetbe kerülve egyszerű szénhidrátokká alakul, és ellátja funkcióit.
Ami a glikogént illeti, szervezetünkben energiaanyagként tölti be a működő izmokat és belső szerveket. A glikogént reoszintézissel állítják helyre a glükóz rovására.
A pektin egy oldható anyag, amely jól felszívódik a szervezetben. Amint azt az egészséges táplálkozás területén végzett modern tanulmányok mutatják, a pektin megelőző és terápiás célokra használható a gyomor-bélrendszeri betegségekben.
A rost szerkezetében nagyon hasonló a poliszacharidokhoz. A gabonatermékek magas tartalmáról híresek. A termékben lévő rost mennyisége mellett a minősége is nagy jelentőséggel bír. Minél gyengédebb ez a szénhidrát, annál jobban lebomlik a belekben, és annál több hasznot hoz az ember számára. A zöldségek és a burgonya rostja rendelkezik ezekkel a tulajdonságokkal. Ennek a poliszacharidnak egy fontos tulajdonsága, hogy képes eltávolítani a koleszterint az emberi szervezetből. Most nézzük meg közelebbről a szénhidrátok használatát.
Parenterális táplálás
A szénhidrátok felhasználása az orvostudományban manapság gyorsan fejlődik. A parenterális táplálás a tápanyagok intravénás beadása a szervezetbe. Olyan esetekben alkalmazzák, amikor a beteg nem tudja magát táplálni. A szénhidrátok használata a parenterális táplálásban nagyon gyakori. szerint használatosakaz egyszerű ok az, hogy ezek a legmegfizethetőbb energiaforrások az emberi szervezet számára. A szénhidrátok energiaértéke 4 kcal/g. Az ember napi energiaszükséglete 1,5-2 ezer kilokalória között mozog. Ebből adódik a szénhidrátok elszigetelt felhasználásának problémája ennek a szükségletnek a fedezésére. Ami az izotóniás glükózoldatot illeti, az ember kalóriaszükségletének teljes fedezéséhez 7-10 liter oldatot kell felönteni. Ez túlhidratáltság, tüdőödéma és szív- és érrendszeri rendellenességek kialakulásához vezethet.
A koncentráltabb glükózoldatok használata egyéb kellemetlen következményekkel is jár - a plazma hiperozmolaritása és a vénák intimának irritációja (phlebitis és thrombophlebitis kialakulása). Az ozmotikus diurézis kockázatának kiküszöbölése érdekében a glükóz infúzió sebességét 0,4-0,5 g / kg / h tartományban kell tartani. Ha ezt a számot izotóniás glükóz oldatra fordítja, akkor egy 70 kg súlyú betegnél valamivel több mint 500 mm óránként. A glükóz oldathoz inzulint adnak, hogy megelőzzék a szénhidrát-tolerancia károsodását és az ebből eredő szövődményeket. A számítást a következő képlet szerint végezzük: 1 egység 3-4 gramm száraz glükózra. Az inzulin nemcsak a glükóz felhasználásra van pozitív hatással, hanem hozzájárul az aminosavak normál felszívódásához is.
A szénhidrátok felhasználása az orvostudományban típusuktól függ. A parenterális táplálásban széles körben használják: fruktóz, glükóz, szorbit, dextrán, glicerin és etilalkohol.
Diétás ételek
Sok olyan diéta létezik, amely a szénhidrátok teljes vagy részleges kizárására, valamint a fehérjék és zsírok bevitelének növelésére épül. Az amerikai mezőgazdasági minisztérium felmérést végzett, amely szerint kiderült, hogy a szénhidrátban gazdag ételeket fogyasztók túlnyomórészt normál testsúlyúak. A magas szénhidráttartalmú ételek táplálóbbak, de kevesebb kalóriát tartalmaznak.
Mint tudod, Amerikában a lakosság több mint fele túlsúlyos. És az ilyen emberek száma folyamatosan növekszik. Az elfogyasztott élelmiszerek témájában végzett hosszú távú lakossági felmérés kimutatta, hogy azok az emberek, akiknek étrendje túlnyomórészt a szénhidrátokból áll, kevesebb kalóriát kap, mint a fehérjék és zsírok szerelmesei, ugyanakkora mennyiségű étel mellett. Ennek a csoportnak a testtömege volt a legalacsonyabb a megkérdezettek közül, és több mint 10 000 ember volt. Ennek az az oka, hogy minden 1000 kalória szénhidrát tartalmú élelmiszerhez sok rost és víz jut. Ez az embercsoport több tápanyagot kapott étellel, nevezetesen: A- és C-vitamint, karotint, kalciumot, vasat és magnéziumot. Étrendjükben kis mértékben zsírok, koleszterin, cink, nátrium és B12-vitamin található.
A szénhidrátok és zsírok élelmiszerekben való felhasználása szorosan összefügg. Azonban, valamint a szénhidrátok használata fehérjékkel. A szénhidrátok nagy hatékonysága energiaforrásként abban rejlik, hogy képesek megőrizni a fehérjét. Ha nagy mennyiségű szénhidrátot fogyasztunk, a szervezet energiaként hasznosulaz anyag kevesebb, mint az aminosavak. Általánosságban elmondható, hogy ezek az anyagok nem nélkülözhetetlenek a táplálkozásban, hiszen aminosavakból és glicerinből szintetizálhatók, szerepüket azonban nem szabad alábecsülni. A szénhidrátok élelmiszerekben való felhasználásának legalább napi 50 grammnak kell lennie. Ellenkező esetben anyagcserezavarok léphetnek fel.
A szénhidrátok túlzott fogyasztása azonban bőr alatti zsírképződéshez vezet. A diéta felépítésénél nem csak az ember szükségletének kielégítése fontos ezen anyagok iránt, hanem a különböző fajtáik fogyasztásának egyensúlya is. Fontos figyelni az egyszerű és összetett szénhidrátok arányát. Ha sok cukor kerül a szervezetbe, nem szintetizálódik teljesen glikogénné, és trigliceridekké alakul, amelyek hozzájárulnak a zsírszövetek kialakulásához. Amikor az inzulin szintje emelkedett a vérben, ez a folyamat felgyorsul.
Az összetett szénhidrátok az egyszerűektől eltérően lassan bomlanak le, így tartalmuk a vérben fokozatosan növekszik. Ezzel kapcsolatban tanácsos, hogy az élelmiszerekben a fő szénhidrátrészt pontosan emészthető anyagok képezzék. Részesedésük 80-90 százalék legyen. Az összetett szénhidrátok hiánya különösen szembetűnő azok számára, akik cukorbetegségben, elhízásban, érelmeszesedésben és a szív- és érrendszeri betegségekben szenvednek.
Amint azt már megértette, a legtöbb szénhidrátot a táplálkozásban és az orvostudományban használják fel. De a szénhidrátok köre ezzel nem ér véget. Hol használják még?
Glükóz
Ez a szénhidrát jól felszívódik a szervezetben, és egyes gyógyszerek részeként is használható. Ezenkívül a glükózt széles körben használják az édesiparban. Segítségével lekvár, karamell, mézeskalács és egyéb termékek készülnek. A textiliparban redukálószer szerepét tölti be. A glikon- és aszkorbinsav előállításában pedig a glükóz a kiindulási termék. Segítségével egyes ipari cukrok szintézisét is elvégzik.
A glükóz fermentáció nagyon fontos. Káposzta, uborka, tej és egyéb termékek pácolásakor, valamint takarmány silózásakor fordul elő. A sörgyártás során a glükóz alkoholos erjesztését használják.
Keményítő
A keményítő értékes tápanyag. A szervezet könnyebb emészthetősége érdekében a termékeket hőkezelésnek vetik alá. Magas hőmérsékleti körülmények között a keményítő részleges hidrolízise, valamint vízoldható dextrinek képződése megy végbe. A dextrinek az emésztőrendszerbe kerülve glükózzá hidrolizálódnak, amely jól felszívódik a szervezetben. Ha a szénhidrátok ipari felhasználásáról beszélünk, a keményítőt nem lehet figyelmen kívül hagyni. A belőle nyert fő termékek a glükóz és a melasz. Ez tovább bővíti azt a területet, ahol a szénhidrátok felhasználása történik. Röviden írja le a keményítőből glükóz és melasz előállításának folyamatát az alábbiak szerint.
A keményítőt híg kénsavval keverve hevítik. A felesleges savat krétával semlegesítik. A kalcium-szulfát csapadéka, amely során keletkeziksemlegesítés, szűrés. Ezután az oldatot bepároljuk, és glükózt izolálunk belőle. Ha nem éri el a hidrolízis folyamatát, akkor glükóz és dextrin keveréket kapunk, amelyet melasznak neveznek. Az édesiparban használják. Ezenkívül a keményítőből származó dextrinek széles körben elterjedtek ragasztóként és festéksűrítőként. A keményítő bizonyítja, hogy milyen változatos lehet a szénhidrátok felhasználása. A folyamatok kémiája azonban egyáltalán nem bonyolult.
Korábban keményítőt használtak, amely lehetővé teszi, hogy új életet leheljen a szövetbe, és meghosszabbítsa annak élettartamát. A keményítőt és a belőle származó termékeket a textiliparban, a gyógyszeriparban és az öntödeiiparban is felhasználták.
Pulp
A szénhidrátok gyakorlati előnyei mindig is nem voltak kevésbé fontosak, mint biológiai szerepük. A szénhidrátok felhasználása az emberi tevékenység teljesen más területein megtalálható. A cellulózt (rostot) az ember ősidők óta használja. Eleinte az emberek a fát tüzelőanyagként és építőanyagként kezdték használni. Aztán megtanultak pamutból, lenből és más rostos növényekből cérnát készíteni. Később megjelentek olyan technológiák, amelyek lehetővé tették a papír előállítását fából. A papír lényegében vékony cellulózszálréteg, amelyet préselnek és ragasztanak. Az eredmény egy tartós, sima felület, amely nem fog vérezni.
A papírgyártáshoz kezdetben csak növényi alapanyagokat (pamut és rizsszár) használtak. A szálakat tisztán mechanikusan vonták ki belőle. De minta társadalom fejlődéséhez, a felsorolt források nem voltak elegendőek a papírszükséglet fedezésére. A legtöbb az újságokba kerül. Tekintettel arra, hogy a papír minősége itt nem játszik különösebb szerepet, elkezdték akár 50 százaléknyi őrölt faanyagot hozzáadni hozzá. Később megjelentek olyan technológiák, amelyek lehetővé tették az olyan kísérő faanyagoktól való megszabadulást, mint a gyanták, lignin stb. Ilyen változatos lehet a szénhidrátok gyakorlati felhasználása.
A cellulóz izolálására a mai napig a szulfit a leggyakoribb módszer. Különféle területeken használják, ahol szénhidrátokat használnak. A folyamat kémiája meglehetősen egyszerű. E módszer szerint a fát összezúzzák és kalcium-hidroszulfát keverékében forralják. Ezután a mindenféle szennyeződéstől megtisztított cellulózt szűrőkön leválasztják. A keletkező lúg monoszacharidokat tartalmaz, ezért alkoholgyártás alapanyagaként használják fel. A cellulózt viszkóz, acetát és réz-ammónia szálak gyártásához is használják.
Néha a szénhidrátokat összekeverik a szénhidrátokkal. Annak ellenére, hogy ezt a két anyagosztályt mássalhangzósan nevezik el, semmi közük egymáshoz. A telített szénhidrogének mindennapi és munkahelyi felhasználása teljesen más történet.
Következtetés
Ma elmélyítette ismereteit az olyan anyagokról, mint a szénhidrátok. A szénhidrátok tulajdonságai, felhasználása és az emberre gyakorolt előnyei megerősítik, hogy ezek az anyagok bolygónkon a legfontosabb biológiai összetevők. Őkszó szerint mindenhol és mindenben. De nem ez a fő, hanem az, hogy szénhidrátok nélkül lehetetlen lenne az életünk. A szénhidrátok felhasználása az életben túl kiterjedt.
