Hiilihydraatit ovat olennainen osa minkä tahansa elävän organismin soluja ja kudoksia, olipa kyseessä sitten kasvi, eläin tai ihminen. Ne muodostavat suurimman osan maapallon orgaanisesta aineesta. Hiilihydraatit ovat melko laaja luokka yhdisteitä. Niistä löydät aineita, joilla on erilaisia ominaisuuksia. Tämän ominaisuuden ansiosta hiilihydraattien toiminnot ovat erittäin laajat. Tänään analysoimme hiilihydraattien pääominaisuuksia, fysiologista roolia ja käyttöä elintarviketeollisuuden (eikä vain) eri alueilla.
Hiilihydraattilähteet
Hiilihydraattien päälähteet ovat kasvituotteet. Nimittäin: leipä, viljat, vihannekset, hedelmät, marjat. Mitä tulee eläinperäisiin tuotteisiin, osa niistä sisältää myös runsaasti hiilihydraatteja. Tämä on ennen kaikkea maitoa, joka sisältää niin sanottua maitosokeria.
Ruokatuotteet voivat sisältää erilaisia hiilihydraatteja. Siksi hiilihydraattien merkitys, käyttö ja tehtävät ovat erittäin laajat. Viljat ja perunat sisältävät tärkkelystä – veteen liukenematonta monimutkaista hiilihydraattia, joka hajoaa yksinkertaisiksi sokereiksi ruuansulatusnesteiden vaikutuksesta. Hedelmissä, vihanneksissa ja marjoissa näitä aineitayksinkertaisten sokereiden muodossa: hedelmät, punajuuret, ruoko, viinirypäleet ja niin edelleen. Ne liukenevat veteen ja imeytyvät kehoon täydellisesti. Vesiliukoiset sokerit imeytyvät nopeasti verenkiertoon.
Hiilihydraattien kulutus
Uskotaan, että suurin osa hiilihydraateista tulisi kuluttaa monimutkaisessa muodossa ja vain 20-25 % yksinkertaisessa muodossa. Tämä edistää sokerien asteittaista pääsyä kudoksiin. Jos henkilö saa tarpeeksi hiilihydraatteja ruoasta, ne kerääntyvät maksaan ja lihaksiin "eläintärkkelyksen" glykogeenin muodossa. Hiilihydraattien puutteessa glykogeenivarasto hajoaa glukoosiksi ja sitä käytetään kehon tarpeisiin (solujen ja kudosten ravitsemiseen). Jos elimistö saa niitä liikaa, ne muuttuvat kehon rasvaksi. Muuten, hiilihydraatit sisältävät myös kuitua, joka on välttämätöntä oikean ruoansulatuksen kann alta.
Hiilihydraatit ovat välttämättömiä ruokavalion osia, joten ne eivät ainoastaan määritä kehon energian homeostaatteja, vaan myös osallistuvat useiden hiiltä sisältävien polymeerien biosynteesiin. Keskimääräinen ihminen kuluttaa elämänsä aikana noin 14 tonnia näitä yhdisteitä. Näistä noin 2,5 tonnia - yksinkertaisessa muodossa. Proteiinien, rasvojen, hiilihydraattien ja niiden johdannaisten käyttö elintarvikkeissa ei ole yhtenäistä. Hiilihydraatit ovat tärkein osa ruokavaliotamme. Ne kuluttavat 4 kertaa enemmän kuin proteiineja tai rasvoja. Yksinkertaisella sekaruokavaliolla noin 60 % ihmisen energiasta tulee hiilihydraateista. Niiden päätehtävä kehossa on tuottaa energiaa. Mitä enemmän fyysistä toimintaa ihmisen elämässä on, sitä enemmänhän tarvitsee hiilihydraatteja. Istuvan elämäntavan myötä näiden aineiden tarve vähenee. Niille, jotka eivät tee fyysistä työtä, päivittäinen hiilihydraattitarve on noin 400 grammaa.
Noin 50-65 % hiilihydraateista pääsee kehoomme viljatuotteiden mukana. 15-25% - sokerilla ja sokeripitoisilla tuotteilla. Noin 10% - juuri- ja mukulakasveilla. Ja noin 5-7 % - hedelmien ja vihannesten kanssa.
Hiilihydraatit ovat erittäin voimakas haiman ulkoisen erityksen ärsyttävä aine ja aktiivisin insuliinisynteesin stimulaattori, jolla on tärkeä rooli hiilihydraattiaineenvaihdunnan säätelyssä ja optimaalisen glukoosin homeostaasin ylläpitämisessä. Vuosien mittaan yksinkertainen hiilihydraattien ylikuormitus johtaa β-solujen liikakasvuun, sitten eristyslaitteiston heikkenemiseen ja edellytysten luomiseen diabeteksen kehittymiselle.
Hiilihydraattien luokitus
Rakenteesta, liukenemiskyvystä ja assimilaationopeudesta riippuen ruokaan kuuluvat hiilihydraatit jaetaan yksinkertaisiin ja monimutkaisiin. Yksinkertaisia ovat monosakkaridit (fruktoosi, glukoosi, galaktoosi) ja disakkaridit (sakkaroosi, laktoosi). Monimutkaisiin - polysakkarideihin (kuitu, tärkkelys, glykogeeni). Hiilihydraattiesimerkkien lisäksi jokaisessa luokassa on muita, vähemmän tunnettuja aineita.
Yksinkertaiset hiilihydraatit
Mono- ja disakkaridit liukenevat hyvin veteen ja imeytyvät nopeasti elimistöön. Niillä on selvä makea maku, minkä vuoksi niitä kutsutaan usein yksinkertaisesti sokereiksi. Yleisin monosakkaridi onglukoosia, joka sisältyy eri hedelmiin ja marjoihin, sekä syntetisoituu di- ja polysakkaridien hajoamisen aikana. Kun glukoosi on päässyt kehoon, se löytää nopeasti käyttöä itselleen. Se muodostaa glykogeenia, ravitsee aivokudosta ja lihaksia (mukaan lukien sydän) ja säätelee verensokeritasoja. Harjoittelun aikana glukoosia voidaan käyttää suoraan energianlähteenä.
Fruktoosilla on samanlaiset ominaisuudet. Sitä voidaan pitää erittäin arvokkaana, helposti sulavana hiilihydraattina. Mutta verrattuna glukoosiin, fruktoosi imeytyy edelleen hitaammin suolistossa, ja kun se on joutunut vereen, se poistuu verenkierrosta nopeammin. Jopa 80 % fruktoosista jää maksaan, mikä estää verensokerin kyllästymisen. Maksassa fruktoosi kuitenkin syntetisoi glykogeenia helpommin kuin glukoosi. Sakkaroosiin verrattuna fruktoosi on sulavampaa ja makeampaa. Jälkimmäisen ominaisuuden ansiosta fruktoosia voidaan käyttää vähemmän halutun makeustason saavuttamiseksi, mikä vähentää sokereiden kokonaiskulutusta. Tämä tapahtuu vähäkalorisen ruokavalion rakentamisessa. Kun otetaan huomioon hiilihydraattien käyttö elämässä, ruokavalioon tulee kiinnittää erityistä huomiota. Fruktoosia käytetään usein makeutusaineena diabeetikkojen ruoissa.
Sakkaroosin ylimäärällä rasva-aineenvaihdunta häiriintyy ja rasvan muodostuminen lisääntyy. Lisäksi on pitkään todistettu, että kehoon tulevan sokerin määrän kasvaessa rasvojen synteesi monimutkaisista hiilihydraateista, suoraan rasvasta ja jopa proteiinista, lisääntyy. Siten,Ihmisen kuluttaman sokerin määrä voi säädellä suuresti rasva-aineenvaihduntaa.
Sokerin runsaalla käytöllä alkaa kolesteroliaineenvaihduntahäiriöt ja sen pitoisuuden nousu veressä. Lisäksi liiallisella sokerilla on huono vaikutus suoliston mikroflooran työhön - mätänevien mikro-organismien massa kasvaa, mädäntymisprosessit kiihtyvät ja ilmavaivat kehittyvät. Vähiten näitä sivuvaikutuksia havaitaan fruktoosin käytön yhteydessä. Hedelmät ja marjat ovat tämän hiilihydraatin päälähde. Hunajassa on paljon fruktoosia ja glukoosia: 37,1 ja 36,2 %. Kaikki vesimelonissa oleva sokeri on fruktoosia, sitä on täällä noin 8 %.
Seuraava monosakkaridi on galaktoosi. Sitä ei löydy elintarvikkeista sen vapaassa muodossa. Galaktoosi on laktoosin, maidon päähiilihydraatin, hajoamistuote.
Disakkarideista pääasiallinen ruokavaliomme on sakkaroosi. Hydrolyysin aikana se hajoaa fruktoosiksi ja glukoosiksi. Pääasialliset sakkaroosin lähteet ovat juurikas- ja ruokosokeri. Kidesokerissa tämän hiilihydraatin pitoisuus on 99,75%. Lisäksi sakkaroosia löytyy hedelmistä, vihanneksista ja kurpitsasta.
Monikompleksihiilihydraatit
Polysakkarideilla on monimutkaisempi molekyylirakenne ja erittäin alhainen vesiliukoisuus. Tähän luokkaan kuuluvat: tärkkelys, kuitu, glykogeeni ja pektiini. Tämän luokan hiilihydraattien käyttö on laajalle levinnyttä vaihtelevassa määrin. Tärkkelys on ensisijainen ravintoarvo. Sen korkea pitoisuus viljakasveissa on tärkein niiden määräävä tekijäravintoarvo. Keskivertoihmisen ruokavaliossa tärkkelyksen osuus on jopa 80 % kulutettujen hiilihydraattien kokonaismäärästä. Kun se on joutunut kehoon, se muuttuu yksinkertaisiksi hiilihydraateiksi ja suorittaa tehtävänsä.
Mitä tulee glykogeeniin, se toimii kehossamme energiamateriaalina, joka ruokkii toimivia lihaksia ja sisäelimiä. Glykogeeni palautuu uudelleensynteesin kautta glukoosin kustannuksella.
Pektiini on liukoinen aine, joka imeytyy hyvin elimistöön. Kuten nykyaikaiset terveellisen ravitsemuksen tutkimukset osoittavat, pektiiniä voidaan käyttää enn altaehkäiseviin ja hoitotarkoituksiin maha-suolikanavan sairauksissa.
Kuitu on rakenteeltaan hyvin samanlainen kuin polysakkaridit. Viljatuotteet ovat kuuluisia korkeasta pitoisuudestaan. Tuotteessa olevan kuidun määrän lisäksi sen laadulla on suuri merkitys. Mitä hellämpi tämä hiilihydraatti, sitä paremmin se hajoaa suolistossa ja sitä enemmän hyötyä siitä on ihmiselle. Vihannesten ja perunoiden kuiduilla on nämä ominaisuudet. Tämän polysakkaridin tärkeä ominaisuus on kyky poistaa kolesterolia ihmiskehosta. Katsotaanpa nyt tarkemmin hiilihydraattien käyttöä.
Parenteraalinen ravitsemus
Hiilihydraattien käyttö lääketieteessä kehittyy nykyään nopeasti. Parenteraalinen ravitsemus on ravintoaineiden suonensisäistä antamista kehoon. Sitä käytetään tapauksissa, joissa potilas ei pysty ruokkimaan itseään. Hiilihydraattien käyttö parenteraalisessa ravitsemuksessa on hyvin yleistä. Niitä käytetään mukaanyksinkertainen syy on, että ne ovat edullisin energian lähde ihmiskeholle. Hiilihydraattien energia-arvo on 4 kcal/g. Ihmisen päivittäinen energiantarve vaihtelee 1,5 - 2 tuhannen kilokalorien välillä. Tästä johtuu hiilihydraattien yksittäisen käytön ongelma tämän tarpeen kattamiseksi. Isotonisen glukoosiliuoksen os alta on tarpeen kaataa 7-10 litraa liuosta, jotta ihmisen kaloritarve katetaan täysin. Tämä voi johtaa ylihydraation, keuhkoödeeman ja sydän- ja verisuonisairauksien kehittymiseen.
Väkevämpien glukoosiliuosten käyttö on täynnä muita epämiellyttäviä seurauksia - plasman hyperosmolaarisuuden esiintyminen ja suonten sisäkalvon ärsytys (flebiitin ja tromboflebiitin kehittyminen). Ja osmoottisen diureesin riskin poistamiseksi on tarpeen säilyttää glukoosin infuusion nopeus välillä 0,4 - 0,5 g / kg / h. Jos käännät tämän luvun isotoniseksi glukoosiliuokseksi, saat hieman yli 500 mm tunnissa 70 kg painav alta potila alta. Glukoosiliuokseen lisätään insuliinia estämään hiilihydraattitoleranssin heikkeneminen ja siitä johtuvat komplikaatiot. Laskenta suoritetaan kaavan mukaan: 1 yksikkö 3-4 grammaa kuivaa glukoosia kohti. Insuliini ei vain vaikuta positiivisesti glukoosin käyttöön, vaan se myös edistää normaalia aminohappojen imeytymistä.
Hiilihydraattien käyttö lääketieteessä riippuu niiden tyypistä. Parenteraalisessa ravitsemuksessa käytetään laaj alti fruktoosia, glukoosia, sorbitolia, dekstraania, glyserolia ja etyyliäalkoholi.
Laiteruoka
On monia ruokavalioita, jotka perustuvat hiilihydraattien täydelliseen tai osittaiseen poissulkemiseen ruokavaliosta sekä proteiinien ja rasvojen saannin lisäämiseen. Yhdysv altain maatalousministeriö teki tutkimuksen, jonka mukaan hiilihydraattipitoista ruokaa syövät ihmiset ovat pääosin normaalipainoisia. Ruoat, joissa on paljon hiilihydraatteja, ovat ravitsevampia, mutta vähemmän kaloreita.
Kuten tiedätte, Amerikassa yli puolet väestöstä on ylipainoisia. Ja tällaisten ihmisten määrä kasvaa tasaisesti. Pitkäaikainen väestökysely ruoan kuluttamisesta osoitti, että ihmiset, joiden ruokavaliossa on hiilihydraatteja, saavat vähemmän kaloreita kuin proteiinien ja rasvojen ystävät, kun he syövät samaa ruokaa. Tällä ihmisryhmällä kaikista kyselyyn osallistuneista, ja niitä oli yli 10 000, oli alhaisin paino. Syynä on se, että jokaista 1000 kaloria hiilihydraattipitoista ruokaa kohden on paljon kuitua ja vettä. Tämä ihmisryhmä sai ruuan mukana enemmän ravintoaineita, nimittäin A- ja C-vitamiinia, karoteenia, kalsiumia, rautaa ja magnesiumia. Rasvoja, kolesterolia, sinkkiä, natriumia ja B12-vitamiinia löydettiin heidän ruokavaliostaan vähäisessä määrin.
Hiilihydraattien ja rasvojen käyttö elintarvikkeissa liittyy läheisesti toisiinsa. Kuitenkin, samoin kuin hiilihydraattien käyttö proteiinien kanssa. Hiilihydraattien korkea hyötysuhde energianlähteinä piilee niiden kyvyssä säästää proteiineja. Kun suuri määrä hiilihydraatteja nautitaan, elimistö käyttää energiaamateriaalia on vähemmän kuin aminohappoja. Yleensä nämä aineet eivät ole välttämättömiä ravinnon komponentteja, koska niitä voidaan syntetisoida aminohapoista ja glyserolista, mutta niiden roolia ei kuitenkaan pidä aliarvioida. Hiilihydraattien käytön ruoassa tulisi olla vähintään 50 grammaa päivässä. Muuten saattaa ilmetä aineenvaihduntahäiriöitä.
Liika hiilihydraattien kulutus johtaa kuitenkin ihonalaisen rasvan muodostumiseen. Ruokavaliota rakennettaessa on tärkeää paitsi tyydyttää ihmisen näiden aineiden tarve, myös tasapainottaa niiden eri tyyppien kulutus. On tärkeää seurata yksinkertaisten ja monimutkaisten hiilihydraattien suhdetta. Kun suuri määrä sokereita joutuu kehoon, niitä ei voida syntetisoida täysin glykogeeniksi ja muuttua triglyserideiksi, jotka edistävät rasvakudosten muodostumista. Kun insuliini on kohonnut veressä, tämä prosessi nopeutuu.
Monimutkaiset hiilihydraatit, toisin kuin yksinkertaiset, hajoavat hitaasti, joten niiden pitoisuus veressä kasvaa vähitellen. Tässä suhteessa on suositeltavaa, että elintarvikkeiden hiilihydraattien pääosa muodostuu tarkasti sulavista aineista. Niiden osuuden tulisi olla 80-90 prosenttia. Monimutkaisten hiilihydraattien puute on erityisen havaittavissa niille, jotka kärsivät diabeteksesta, liikalihavuudesta, ateroskleroosista ja sydän- ja verisuonisairauksista.
Kuten jo ymmärsit, useimpia hiilihydraatteja käytetään ravitsemuksessa ja lääketieteessä. Mutta hiilihydraattien valikoima ei lopu tähän. Missä muualla niitä käytetään?
Glukoosi
Tämä hiilihydraatti imeytyy hyvin elimistöön, ja sitä voidaan käyttää osana joitakin lääkkeitä. Lisäksi glukoosia käytetään laajasti makeisteollisuudessa. Sen avulla valmistetaan marmeladia, karamellia, piparkakkuja ja muita tuotteita. Tekstiiliteollisuudessa sillä on pelkistimen rooli. Ja glykoni- ja askorbiinihappojen tuotannossa glukoosi on lähtötuote. Sen avulla he myös suorittavat joidenkin teollisten sokereiden synteesiä.
Glukoosikäyminen on erittäin tärkeää. Sitä esiintyy kaalia, kurkkua, maitoa ja muita tuotteita peittattaessa sekä rehua säilöttäessä. Oluen valmistuksessa käytetään glukoosin alkoholikäymistä.
tärkkelys
Tärkkelys on arvokas ravintoaine. Jotta kehon sulaminen olisi helpompaa, tuotteet lämpökäsitellään. Korkeissa lämpötiloissa tapahtuu tärkkelyksen osittainen hydrolyysi sekä vesiliukoisten dekstriinien muodostuminen. Ruoansulatuskanavaan joutuessaan dekstriinit hydrolysoituvat glukoosiksi, joka imeytyy hyvin elimistöön. Jos puhumme hiilihydraattien käytöstä teollisuudessa, tärkkelystä ei voida jättää huomiotta. Tärkeimmät siitä saadut tuotteet ovat glukoosi ja melassi. Tämä laajentaa entisestään aluetta, jolla hiilihydraattien käyttö tapahtuu. Kuvaile lyhyesti prosessia, jolla glukoosia ja melassia saadaan tärkkelyksestä seuraavasti.
Tärkkelystä kuumennetaan seoksessa laimean rikkihapon kanssa. Ylimääräinen happo neutraloidaan liidulla. Kalsiumsulfaatin sakka, joka muodostuu aikananeutralointi, suodatettu. Sitten liuos haihdutetaan ja siitä eristetään glukoosi. Jos et vie hydrolyysiprosessia loppuun, saat glukoosin ja dekstriinien seoksen, jota kutsutaan melassiksi. Sitä käytetään makeisteollisuudessa. Lisäksi tärkkelyksestä johdettuja dekstriinejä on käytetty laaj alti liima-aineina ja maalin sakeuttamisaineina. Tärkkelys todistaa, kuinka monipuolista hiilihydraattien käyttö voi olla. Prosessien kemia ei kuitenkaan ole ollenkaan monimutkaista.
Aiemmin käytettiin tärkkelystä, jonka avulla voit hengittää kankaalle toisen elämän ja pidentää sen käyttöikää. Tärkkelystä ja siitä johdettuja tuotteita on käytetty myös tekstiili-, lääke- ja valimoteollisuudessa.
Sellu
Hiilihydraattien käytännön hyödyt ovat aina olleet yhtä tärkeitä kuin niiden biologinen rooli. Hiilihydraattien käyttöä löytyy täysin erilaisilta ihmisen toiminnan aloilta. Ihminen on käyttänyt selluloosaa (kuitua) muinaisista ajoista lähtien. Aluksi ihmiset alkoivat käyttää puuta polttoaineena ja rakennusmateriaalina. Sitten he oppivat tekemään lankaa puuvillasta, pellavasta ja muista kuitukasveista. Myöhemmin ilmestyi tekniikoita, jotka mahdollistivat paperin saamisen puusta. Paperi on ytimenään ohut kerros selluloosakuituja, jotka puristetaan ja liimataan. Tuloksena on kestävä, sileä pinta, joka ei vuoda.
Alun perin paperin valmistukseen käytettiin vain kasviraaka-aineita (puuvillaa ja riisinvarsia). Kuituja uutettiin siitä puhtaasti mekaanisesti. Mutta kutenyhteiskunnan kehitystä, luetellut lähteet eivät riittäneet kattamaan paperin tarvetta. Suurin osa siitä menee sanomalehdille. Koska paperin laadulla ei ole tässä erityistä roolia, siihen alettiin lisätä jopa 50 prosenttia hiottua puuta. Myöhemmin ilmestyi tekniikoita, jotka mahdollistivat sellaisten puun mukana olevien aineiden, kuten hartsejen, ligniinin ja niin edelleen, poistamisen. Näin monipuolista hiilihydraattien käyttö käytännössä voi olla.
Tähän mennessä yleisin menetelmä selluloosan eristämiseksi on sulfiitti. Sitä käytetään useilla alueilla, joilla käytetään hiilihydraatteja. Prosessin kemia on melko yksinkertainen. Tämän menetelmän mukaan puu murskataan ja keitetään seoksessa kalsiumhydrosulfaatin kanssa. Kaikenlaisista epäpuhtauksista vapautettu selluloosa erotetaan sitten suodattimilla. Syntynyt lipeä sisältää monosakkarideja, joten sitä käytetään raaka-aineena alkoholin valmistuksessa. Selluloosaa käytetään myös viskoosin, asetaatin ja kupari-ammoniakkikuitujen valmistuksessa.
Joskus hiilihydraatit sekoitetaan hiilihydraatteihin. Huolimatta siitä, että nämä kaksi aineluokkaa on nimetty konsonanttisesti, niillä ei ole mitään tekemistä keskenään. Tyydyttyneiden hiilivetyjen käyttö arjessa ja työssä on täysin eri juttu.
Johtopäätös
Tänään olet syventänyt tietämyksesi aineista, kuten hiilihydraateista. Hiilihydraattien ominaisuudet, käyttö ja hyödyt ihmisille vahvistavat, että nämä aineet ovat planeettamme tärkeimpiä biologisia komponentteja. He ovatkirjaimellisesti kaikkialla ja kaikessa. Mutta tämä ei ole tärkein asia, vaan se, että ilman hiilihydraatteja elämämme olisi mahdotonta. Hiilihydraattien käyttö elämässä on liian laajaa.
