Angliavandeniai yra esminė bet kurio gyvo organizmo, nesvarbu, augalo, gyvūno ar žmogaus, ląstelių ir audinių sudedamoji dalis. Jie sudaro didžiąją dalį Žemės planetos organinių medžiagų. Angliavandeniai yra gana plati junginių klasė. Tarp jų galite rasti įvairių savybių turinčių medžiagų. Dėl šios savybės angliavandenių funkcijos yra labai plačios. Šiandien analizuosime pagrindines angliavandenių savybes, fiziologinį vaidmenį ir panaudojimą įvairiose maisto (ir ne tik) pramonės srityse.
Angliavandenių š altiniai
Pagrindiniai angliavandenių š altiniai yra augaliniai produktai. Būtent: duona, grūdai, daržovės, vaisiai, uogos. Kalbant apie gyvūninės kilmės produktus, kai kuriuose iš jų taip pat gausu angliavandenių. Tai visų pirma pienas, kuriame yra vadinamojo pieno cukraus.
Maisto produktuose gali būti įvairių angliavandenių. Todėl angliavandenių reikšmė, pritaikymas ir jų funkcijos yra labai plačios. Grūduose ir bulvėse yra krakmolo – vandenyje netirpių sudėtinių angliavandenių, kurie, veikiant virškinimo sultims, suskaidomi į paprastus cukrus. Vaisiuose, daržovėse ir uogose šios medžiagospateikiami paprastų cukrų pavidalu: vaisių, burokėlių, cukranendrių, vynuogių ir pan. Jie ištirpsta vandenyje ir puikiai pasisavinami organizmo. Vandenyje tirpus cukrus greitai absorbuojamas į kraują.
Angliavandenių vartojimas
Manoma, kad didžiąją dalį angliavandenių reikia suvartoti kompleksiškai, o tik 20–25 % – paprastus. Tai prisideda prie laipsniško cukraus patekimo į audinius. Jei žmogus gauna pakankamai angliavandenių su maistu, jie nusėda kepenyse ir raumenyse „gyvulinio krakmolo“glikogeno pavidalu. Trūkstant angliavandenių, glikogeno atsargos suskaidomos į gliukozę ir panaudojamos organizmo poreikiams (ląstelių ir audinių mitybai). Jei organizmas gauna jų perteklių, jie virsta kūno riebalais. Beje, angliavandeniuose taip pat yra skaidulų, kurios būtinos tinkamam virškinimui.
Angliavandeniai yra būtini dietos komponentai, todėl jie ne tik lemia organizmo energetinį homeostatą, bet ir dalyvauja daugelio anglies turinčių polimerų biosintezėje. Vidutinis žmogus per gyvenimą suvartoja apie 14 tonų šių junginių. Iš jų apie 2,5 tonos – paprastos formos. B altymų, riebalų, angliavandenių ir jų darinių naudojimas maiste nėra vienodas. Angliavandeniai yra pagrindinė mūsų mitybos dalis. Jų suvartojama 4 kartus daugiau nei b altymų ar riebalų. Laikantis paprastos, mišrios mitybos, apie 60 % žmogaus energijos gaunama iš angliavandenių. Pagrindinė jų užduotis organizme yra aprūpinti energija. Kuo daugiau fizinio aktyvumo žmogaus gyvenime, tuo daugiaujam reikia angliavandenių. Esant sėsliam gyvenimo būdui, šių medžiagų poreikis mažėja. Tiems, kurie nedirba fizinio darbo, paros angliavandenių poreikis yra apie 400 gramų.
Apie 50-65% angliavandenių į mūsų organizmą patenka su grūdų produktais. 15-25% - su cukrumi ir cukraus turinčiais produktais. Apie 10% – su šakniavaisiais ir gumbų pasėliais. Ir apie 5-7% – su vaisiais ir daržovėmis.
Angliavandeniai yra labai stiprus išorinės kasos sekrecijos dirgiklis ir aktyviausias insulino sintezės stimuliatorius, kuris atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant angliavandenių apykaitą ir palaikant optimalią gliukozės homeostazę. Bėgant metams dėl paprasto angliavandenių pertekliaus išsivysto β-ląstelių hiperplazija, vėliau susilpnėja izoliacijos aparatas ir susidaro prielaidos diabetui išsivystyti.
Angliavandenių klasifikacija
Priklausomai nuo struktūros, gebėjimo tirpti ir asimiliacijos greičio, angliavandeniai, kurie yra maisto dalis, skirstomi į paprastus ir sudėtingus. Paprastieji yra monosacharidus (fruktozė, gliukozė, galaktozė) ir disacharidus (sacharozė, laktozė). Į kompleksą - polisacharidai (ląsteliena, krakmolas, glikogenas). Be angliavandenių pavyzdžių, kiekvienoje klasėje yra ir kitų, mažiau žinomų medžiagų.
Paprasti angliavandeniai
Mono- ir disacharidai gerai tirpsta vandenyje ir greitai pasisavinami organizme. Jie turi ryškų saldų skonį, todėl dažnai vadinami tiesiog cukrumi. Gausiausias monosacharidas yragliukozė, esanti įvairiuose vaisiuose ir uogose, taip pat susintetinta skaidant di- ir polisacharidus. Gliukozė, patekusi į organizmą, greitai randa naudos sau. Jis formuoja glikogeną, maitina smegenų audinius ir raumenis (įskaitant širdį) ir reguliuoja cukraus kiekį kraujyje. Mankštos metu gliukozė gali būti tiesiogiai naudojama kaip energijos š altinis.
Fruktozė turi panašių savybių. Jis gali būti laikomas labai vertingu, lengvai virškinamu angliavandeniu. Tačiau, palyginti su gliukoze, fruktozė vis tiek lėčiau pasisavinama žarnyne, o patekusi į kraują greičiau pasišalina iš kraujotakos. Iki 80% fruktozės sulaikoma kepenyse, todėl neleidžiama prisotinti cukraus. Tačiau kepenyse fruktozė lengviau sintetina glikogeną nei gliukozė. Palyginti su sacharoze, fruktozė yra geriau virškinama ir turi daugiau saldumo. Dėl pastarosios savybės norimam produkto saldumo lygiui pasiekti galima naudoti mažiau fruktozės, taip sumažinant bendrą cukrų suvartojimą. Tai vyksta kuriant ribojamą kalorijų dietą. Atsižvelgiant į angliavandenių naudojimą gyvenime, ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas dietinei mitybai. Fruktozė dažnai naudojama kaip saldiklis diabetu sergantiems žmonėms skirtuose maisto produktuose.
Esant sacharozės pertekliui, sutrinka riebalų apykaita ir padidėja riebalų susidarymas. Be to, jau seniai įrodyta, kad padidėjus į organizmą patenkančio cukraus kiekiui, didėja riebalų sintezė iš sudėtingų angliavandenių, tiesiogiai iš riebalų ir net b altymų. Vadinasi,Žmogaus suvartojamo cukraus kiekis gali labai reguliuoti riebalų apykaitą.
Gausiai vartojant cukrų, prasideda cholesterolio apykaitos sutrikimai, didėja jo kiekis kraujyje. Be to, cukraus perteklius blogai veikia žarnyno mikrofloros darbą – didėja puvimo mikroorganizmų masė, greitėja puvimo procesai, atsiranda vidurių pūtimas. Mažiausiai toks šalutinis poveikis pastebimas vartojant fruktozę. Vaisiai ir uogos yra pagrindinis šių angliavandenių š altinis. Meduje yra daug fruktozės ir gliukozės: atitinkamai 37,1 ir 36,2%. Visas cukrus, esantis arbūze, yra fruktozė, čia jos yra apie 8%.
Kitas monosacharidas yra galaktozė. Laisva forma jo nėra maisto produktuose. Galaktozė yra laktozės, pagrindinio pieno angliavandenio, skilimo produktas.
Kalbant apie disacharidus, pagrindinis mūsų racione yra sacharozė. Hidrolizės metu jis skyla į fruktozę ir gliukozę. Pagrindiniai sacharozės š altiniai yra runkelių ir cukranendrių cukrus. Granuliuotame cukruje šio angliavandenio kiekis siekia 99,75%. Be to, sacharozės yra vaisiuose, daržovėse ir moliūguose.
Sudėtingi angliavandeniai
Polisacharidai turi sudėtingesnę molekulinę struktūrą ir labai mažą tirpumą vandenyje. Į šią klasę įeina: krakmolas, skaidulos, glikogenas ir pektinas. Šios klasės angliavandenių naudojimas yra plačiai paplitęs įvairiais laipsniais. Krakmolas yra pagrindinė maistinė vertė. Didelis jo kiekis grūdiniuose augaluose yra pagrindinis veiksnys, lemiantis jasmaistinė vertė. Vidutinio žmogaus racione krakmolas sudaro iki 80% viso suvartojamų angliavandenių kiekio. Patekęs į organizmą, jis virsta paprastais angliavandeniais ir atlieka savo funkcijas.
Kalbant apie glikogeną, mūsų organizme jis atlieka energetinės medžiagos, maitinančios dirbančius raumenis ir vidaus organus, vaidmenį. Glikogenas atkuriamas reosintezės būdu gliukozės sąskaita.
Pektinas yra tirpi medžiaga, kuri gerai pasisavinama organizme. Kaip rodo šiuolaikiniai tyrimai sveikos mitybos srityje, pektinas gali būti naudojamas profilaktikos ir gydymo tikslais sergant virškinimo trakto ligomis.
Skaidulos yra labai panašios į polisacharidus. Grūdų produktai garsėja dideliu kiekiu. Be skaidulų kiekio produkte, didelę reikšmę turi jo kokybė. Kuo švelnesnis šis angliavandenis, tuo geriau jis skyla žarnyne ir tuo daugiau naudos žmogui atneša. Šiomis savybėmis pasižymi daržovių ir bulvių pluoštas. Svarbi šio polisacharido savybė yra gebėjimas pašalinti cholesterolį iš žmogaus organizmo. Dabar atidžiau pažvelkime į angliavandenių naudojimą.
Parenteralinė mityba
Angliavandenių naudojimas medicinoje šiandien sparčiai vystosi. Parenterinė mityba – tai maistinių medžiagų įvedimas į organizmą į veną. Jis naudojamas tais atvejais, kai pacientas negali maitintis pats. Angliavandenių naudojimas parenterinei mitybai yra labai dažnas. Jie naudojami pagalpaprasta priežastis yra ta, kad jie yra pats prieinamiausias energijos š altinis žmogaus organizmui. Angliavandenių energinė vertė – 4 kcal/g. Kasdienis žmogaus energijos poreikis svyruoja nuo 1,5 iki 2 tūkstančių kilokalorijų. Iš čia kyla izoliuoto angliavandenių naudojimo šiam poreikiui patenkinti problema. Kalbant apie izotoninį gliukozės tirpalą, norint visiškai patenkinti žmogaus kalorijų poreikį, reikia išpilti nuo 7 iki 10 litrų tirpalo. Tai gali sukelti perteklinę hidrataciją, plaučių edemą ir širdies ir kraujagyslių sutrikimus.
Daugiau koncentruotų gliukozės tirpalų naudojimas yra kupinas kitų nemalonių pasekmių - plazmos hiperosmoliariškumo ir venų intimos dirginimo (flebito ir tromboflebito išsivystymas). Ir norint pašalinti osmosinės diurezės riziką, būtina palaikyti gliukozės infuzijos greitį nuo 0,4 iki 0,5 g / kg / h. Jei išversite šį skaičių į izotoninį gliukozės tirpalą, gausite šiek tiek daugiau nei 500 mm per valandą 70 kg sveriančiam pacientui. Siekiant išvengti angliavandenių tolerancijos pablogėjimo ir dėl to kylančių komplikacijų, į gliukozės tirpalą pridedama insulino. Skaičiavimas atliekamas pagal formulę: 1 vienetas 3-4 gramams sausos gliukozės. Insulinas ne tik teigiamai veikia gliukozės panaudojimą, bet ir prisideda prie normalaus aminorūgščių pasisavinimo.
Angliavandenių naudojimas medicinoje priklauso nuo jų rūšies. Parenteralinėje mityboje plačiai naudojami: fruktozė, gliukozė, sorbitolis, dekstranas, glicerolis ir etilas.alkoholis.
Dietinis maistas
Yra daug dietų, kurių pagrindas yra visiškas arba dalinis angliavandenių pašalinimas iš dietos, taip pat b altymų ir riebalų suvartojimo padidinimas. JAV žemės ūkio departamentas atliko apklausą, pagal kurią paaiškėjo, kad angliavandenių turintį maistą valgantys žmonės daugiausia yra normalaus svorio. Maistas, kuriame yra daug angliavandenių, yra maistingesnis, bet mažiau kaloringas.
Kaip žinote, Amerikoje daugiau nei pusė gyventojų turi antsvorio. Ir tokių žmonių nuolat daugėja. Ilgalaikė gyventojų apklausa vartojamo maisto tema parodė, kad žmonės, kurių racione dominuoja angliavandeniai, suvalgę tiek pat maisto gauna mažiau kalorijų nei mėgstantys b altymus ir riebalus. Ši žmonių grupė iš visų apklaustųjų, kurių buvo daugiau nei 10 000 žmonių, turėjo mažiausią kūno svorį. Priežastis ta, kad kiekviename 1000 kalorijų angliavandenių turinčio maisto yra daug skaidulų ir vandens. Ši žmonių grupė su maistu gaudavo daugiau maistinių medžiagų, būtent: vitaminų A ir C, karotino, kalcio, geležies ir magnio. Riebalų, cholesterolio, cinko, natrio ir vitamino B12 jų maiste buvo rasta nedaug.
Angliavandenių ir riebalų naudojimas maiste yra glaudžiai susijęs. Tačiau taip pat angliavandenių naudojimas su b altymais. Didelis angliavandenių, kaip energijos š altinių, efektyvumas slypi jų gebėjime išsaugoti b altymus. Kai suvartojama daug angliavandenių, organizmas naudojamas kaip energijamedžiagos yra mažiau nei amino rūgščių. Apskritai šios medžiagos nėra būtini mitybos komponentai, nes jas galima sintetinti iš aminorūgščių ir glicerolio, tačiau jų vaidmens nevertėtų nuvertinti. Angliavandenių suvartojimas maiste turi būti ne mažesnis kaip 50 gramų per dieną. Priešingu atveju gali atsirasti medžiagų apykaitos sutrikimų.
Tačiau per didelis angliavandenių vartojimas lemia poodinių riebalų susidarymą. Kuriant mitybą svarbu ne tik patenkinti žmogaus poreikį šioms medžiagoms, bet ir subalansuoti skirtingų jų rūšių vartojimą. Svarbu stebėti paprastų ir sudėtingų angliavandenių santykį. Kai į organizmą patenka daug cukrų, jie negali visiškai susintetinti į glikogeną ir virsti trigliceridais, kurie prisideda prie riebalinio audinio susidarymo. Kai kraujyje padidėja insulino kiekis, šis procesas paspartėja.
Sudėtiniai angliavandeniai, skirtingai nei paprastieji, skaidosi lėtai, todėl jų kiekis kraujyje didėja palaipsniui. Šiuo atžvilgiu patartina, kad pagrindinė angliavandenių dalis maisto produktuose būtų sudaryta iš tiksliai virškinamų medžiagų. Jų dalis turėtų būti nuo 80 iki 90 procentų. Sudėtinių angliavandenių trūkumas ypač pastebimas tiems, kurie kenčia nuo diabeto, nutukimo, aterosklerozės ir širdies ir kraujagyslių sistemos ligų.
Kaip jau supratote, dauguma angliavandenių naudojami mityboje ir medicinoje. Tačiau angliavandenių apimtis tuo nesibaigia. Kur dar jie naudojami?
Gliukozė
Šis angliavandenis gerai pasisavinamas organizmo ir gali būti naudojamas kaip dalis kai kurių vaistų. Be to, gliukozė plačiai naudojama konditerijos pramonėje. Jo pagalba gaminamas marmeladas, karamelė, meduoliai ir kiti gaminiai. Tekstilės pramonėje jis atlieka redukuojančios medžiagos vaidmenį. O glikono ir askorbo rūgščių gamyboje gliukozė yra pradinis produktas. Su jo pagalba jie taip pat atlieka kai kurių pramoninių cukrų sintezę.
Gliukozės fermentacija yra labai svarbi. Pasitaiko marinuojant kopūstus, agurkus, pieną ir kitus produktus, taip pat silosuojant pašarus. Alus gamyboje naudojama alkoholio fermentacija.
Krakmolas
Krakmolas yra vertinga maistinė medžiaga. Kad organizmas būtų lengviau virškinamas, produktai yra termiškai apdorojami. Aukštos temperatūros sąlygomis vyksta dalinė krakmolo hidrolizė, taip pat susidaro vandenyje tirpūs dekstrinai. Dekstrinai, patekę į virškinamąjį traktą, hidrolizuojasi į gliukozę, kurią organizmas gerai pasisavina. Jei kalbėtume apie angliavandenių naudojimą pramonėje, negalima ignoruoti krakmolo. Pagrindiniai iš jo gaunami produktai yra gliukozė ir melasa. Tai dar labiau išplečia angliavandenių naudojimo sritį. Toliau trumpai apibūdinkite gliukozės ir melasos gavimo iš krakmolo procesą.
Krakmolas kaitinamas mišinyje su praskiesta sieros rūgštimi. Rūgšties perteklius neutralizuojamas kreida. Kalcio sulfato nuosėdos, kurios susidaro perneutralizavimas, filtruojamas. Tada tirpalas išgarinamas ir iš jo išskiriama gliukozė. Jei hidrolizės proceso nepabaigsite, gausite gliukozės ir dekstrinų mišinį, kuris vadinamas melasa. Jis naudojamas konditerijos pramonėje. Be to, iš krakmolo gauti dekstrinai buvo plačiai naudojami kaip klijai ir dažų tirštikliai. Krakmolas įrodo, koks įvairus gali būti angliavandenių naudojimas. Tačiau procesų chemija visai nesudėtinga.
Anksčiau buvo naudojamas krakmolas, kuris leidžia suteikti audiniui antrą gyvenimą ir prailginti jo tarnavimo laiką. Krakmolas ir iš jo gauti produktai taip pat buvo naudojami tekstilės, farmacijos ir liejyklų pramonėje.
Pulp
Praktinė angliavandenių nauda visada buvo ne mažiau svarbi nei jų biologinis vaidmuo. Angliavandenių naudojimą galima rasti visiškai skirtingose žmogaus veiklos srityse. Celiuliozę (pluoštą) žmogus naudojo nuo senų senovės. Iš pradžių žmonės medieną pradėjo naudoti kaip kurą ir statybinę medžiagą. Tada išmoko verti siūlus iš medvilnės, linų ir kitų pluoštinių augalų. Vėliau atsirado technologijos, kurios leido iš medžio gauti popierių. Popierius iš esmės yra plonas celiuliozės pluošto sluoksnis, kuris yra presuojamas ir klijuojamas. Rezultatas – patvarus, lygus paviršius, kuris nekraujuoja.
Iš pradžių popieriui gaminti buvo naudojamos tik augalinės žaliavos (medvilnė ir ryžių stiebai). Iš jo pluoštai buvo išgaunami grynai mechaniškai. Bet kaipvisuomenės raidą, išvardintų š altinių nepakako popieriaus poreikiui padengti. Didžioji dalis patenka į laikraščius. Atsižvelgiant į tai, kad popieriaus kokybė čia nevaidina ypatingo vaidmens, į jį pradėta dėti iki 50 procentų m altos medienos. Vėliau atsirado technologijos, kurios leido atsikratyti tokių lydinčių medienos medžiagų kaip dervos, ligninas ir pan. Štai koks įvairus gali būti praktinis angliavandenių naudojimas.
Iki šiol labiausiai paplitęs celiuliozės išskyrimo būdas yra sulfitas. Jis naudojamas įvairiose srityse, kuriose naudojami angliavandeniai. Proceso chemija yra gana paprasta. Pagal šį metodą mediena susmulkinama ir virinama mišinyje su kalcio hidrosulfatu. Tada nuo visų priemaišų išvalyta celiuliozė atskiriama ant filtrų. Gautame šarme yra monosacharidų, todėl jis naudojamas kaip žaliava alkoholiui gaminti. Celiuliozė taip pat naudojama viskozės, acetato ir vario-amoniako pluoštų gamyboje.
Kartais angliavandeniai painiojami su angliavandeniais. Nepaisant to, kad šios dvi medžiagų klasės pavadintos priebalsiais, jos neturi nieko bendra viena su kita. Sočiųjų angliavandenilių naudojimas kasdieniame gyvenime ir darbe yra visiškai kitokia istorija.
Išvada
Šiandien pagilinote savo žinias apie tokias medžiagas kaip angliavandeniai. Angliavandenių savybės, naudojimas ir nauda žmogui patvirtina, kad šios medžiagos yra svarbiausi mūsų planetos biologiniai komponentai. Jie yratiesiogine prasme visur ir visame kame. Bet tai ne pagrindinis dalykas, o tai, kad be angliavandenių mūsų gyvenimas būtų neįmanomas. Angliavandenių naudojimas gyvenime yra per didelis.
