Kulhydrater er en væsentlig bestanddel af celler og væv i enhver levende organisme, hvad enten det er en plante, et dyr eller et menneske. De udgør hovedparten af det organiske stof på planeten Jorden. Kulhydrater er en ret bred klasse af forbindelser. Blandt dem kan du finde stoffer med forskellige egenskaber. På grund af denne funktion er kulhydraternes funktioner meget brede. I dag vil vi analysere de vigtigste egenskaber, fysiologiske rolle og brug af kulhydrater i forskellige områder af fødevareindustrien (og ikke kun).
Kulhydratkilder
De vigtigste kilder til kulhydrater er planteprodukter. Nemlig: brød, korn, grøntsager, frugter, bær. Hvad angår animalske produkter, er nogle af dem også rige på kulhydrater. Dette er først og fremmest mælk, som indeholder det såkaldte mælkesukker.
Fødevarer kan indeholde forskellige kulhydrater. Derfor er betydningen, anvendelsen af kulhydrater og deres funktioner meget omfattende. Korn og kartofler indeholder stivelse - et komplekst kulhydrat, der er uopløseligt i vand, som nedbrydes til simple sukkerarter ved påvirkning af fordøjelsessaft. I frugter, grøntsager og bær disse stofferpræsenteret i form af simple sukkerarter: frugt, rødbeder, sukkerrør, druer og så videre. De opløses i vand og absorberes perfekt af kroppen. Vandopløselige sukkerarter absorberes hurtigt i blodbanen.
Forbrug af kulhydrater
Det menes, at størstedelen af kulhydrater bør indtages i en kompleks form, og kun 20-25% i en simpel form. Dette bidrager til gradvist at trænge sukker ind i vævene. Hvis en person får nok kulhydrater fra mad, aflejres de i leveren og musklerne i form af "animalsk stivelse" glykogen. Ved mangel på kulhydrater nedbrydes glykogenlageret til glukose og bruges til kroppens behov (ernæring af celler og væv). Hvis kroppen modtager et overskud af dem, bliver de til kropsfedt. Kulhydrater omfatter i øvrigt også fibre, som er nødvendige for en ordentlig fordøjelse.
Kulhydrater er essentielle komponenter i kosten, så de bestemmer ikke kun kroppens energihomeostat, men deltager også i biosyntesen af en række kulstofholdige polymerer. I løbet af et helt liv indtager en gennemsnitlig person omkring 14 tons af disse forbindelser. Heraf cirka 2,5 tons - i en simpel form. Anvendelsen af proteiner, fedtstoffer, kulhydrater og deres derivater i fødevarer er ikke ensartet. Kulhydrater er hoveddelen af vores kost. De indtager 4 gange mere end proteiner eller fedtstoffer. Med en simpel, blandet kost kommer omkring 60 % af en persons energi fra kulhydrater. Deres hovedopgave i kroppen er at give energi. Jo mere fysisk aktivitet i et menneskes liv, jo merehan har brug for kulhydrater. Med en stillesiddende livsstil falder behovet for disse stoffer. For dem, der ikke deltager i fysisk arbejde, er det daglige behov for kulhydrater cirka 400 gram.
Omkring 50-65 % af kulhydraterne kommer ind i vores krop med kornprodukter. 15-25% - med sukker og sukkerholdige produkter. Cirka 10% - med rod- og knoldafgrøder. Og omkring 5-7 % - med frugt og grøntsager.
Kulhydrater er et meget stærkt irriterende middel i bugspytkirtlens ydre sekretion og den mest aktive stimulator af insulinsyntese, som spiller en vigtig rolle i reguleringen af kulhydratmetabolismen og opretholdelsen af optimal glukosehomeostase. I årenes løb fører simpel kulhydratoverbelastning til hyperplasi af β-celler, derefter til svækkelse af isolationsapparatet og skabelse af forudsætninger for udvikling af diabetes.
Klassificering af kulhydrater
Afhængigt af strukturen, evnen til at opløse og assimileringshastigheden, er kulhydrater, der er en del af maden, opdelt i simple og komplekse. Simple inkluderer monosaccharider (fructose, glucose, galactose) og disaccharider (saccharose, lactose). Til kompleks - polysaccharider (fiber, stivelse, glykogen). Ud over eksemplerne på kulhydrater er der andre, mindre kendte stoffer i hver klasse.
Simple kulhydrater
Mono- og disakkarider opløses godt i vand og absorberes hurtigt af kroppen. De har en udt alt sød smag, hvorfor de ofte blot kaldes sukkerarter. Det mest udbredte monosaccharid erglucose indeholdt i forskellige frugter og bær, samt syntetiseret under nedbrydningen af di- og polysaccharider. Når glukose først er i kroppen, finder den hurtigt brug for sig selv. Det danner glykogen, nærer hjernevæv og muskler (inklusive hjertet) og regulerer blodsukkerniveauet. Under træning kan glukose bruges direkte som energikilde.
Fructose har lignende egenskaber. Det kan betragtes som et meget værdifuldt, letfordøjeligt kulhydrat. Men sammenlignet med glukose absorberes fruktose stadig langsommere af tarmene, og når det først er i blodet, forlader den blodbanen hurtigere. Op til 80% af fructose tilbageholdes i leveren, hvilket forhindrer blodsukkermætning. Men i leveren syntetiserer fruktose glykogen lettere end glucose. Sammenlignet med saccharose er fruktose mere fordøjeligt og har mere sødme. På grund af sidstnævnte egenskab kan der bruges mindre fructose til produktets ønskede sødmeniveau, hvorved det samlede forbrug af sukkerarter reduceres. Dette sker i opbygningen af en kaloriebegrænset diæt. I betragtning af brugen af kulhydrater i livet bør der lægges særlig vægt på diæternæring. Fruktose bruges ofte som sødemiddel i fødevarer til personer med diabetes.
Med et overskud af saccharose forstyrres fedtstofskiftet, og fedtdannelsen øges. Derudover er det længe blevet bevist, at med en stigning i mængden af sukker, der kommer ind i kroppen, øges syntesen af fedt fra komplekse kulhydrater, direkte fra fedt og endda protein. Derfor,Mængden af sukker, en person indtager, kan i høj grad regulere fedtstofskiftet.
Med den rigelige brug af sukker begynder kolesterolmetabolismeforstyrrelser og en stigning i dets indhold i blodet. Derudover har overskydende sukker en dårlig effekt på tarmmikrofloraens arbejde - massen af forrådnende mikroorganismer øges, forrådnelsesprocesser accelererer, og flatulens udvikles. Mindst af alt observeres disse bivirkninger ved brug af fruktose. Frugt og bær er hovedkilden til dette kulhydrat. Meget fructose og glukose findes i honning: henholdsvis 37,1 og 36,2 %. Alt det sukker, der er i vandmelon, er fructose, det er omkring 8 % her.
Det næste monosaccharid er galactose. Det findes ikke i fødevarer i sin frie form. Galactose er et nedbrydningsprodukt af laktose, det vigtigste kulhydrat i mælk.
Med hensyn til disaccharider er den vigtigste i vores kost saccharose. Ved hydrolyse nedbrydes det til fruktose og glukose. De vigtigste kilder til saccharose er roer og rørsukker. I granuleret sukker når indholdet af dette kulhydrat 99,75%. Derudover findes saccharose i frugter, grøntsager og græskar.
Komplekse kulhydrater
Polysaccharider har en mere kompleks molekylær struktur og ekstremt lav opløselighed i vand. Denne klasse omfatter: stivelse, fiber, glykogen og pektin. Brugen af kulhydrater af denne klasse er udbredt i varierende grad. Stivelse har primær næringsværdi. Dens høje indhold i kornafgrøder er den vigtigste faktor, der bestemmer deresnæringsværdi. I den gennemsnitlige persons kost udgør stivelse op til 80 % af den samlede mængde kulhydrater, der indtages. Når den først er i kroppen, bliver den til simple kulhydrater og udfører deres funktioner.
Hvad angår glykogen, spiller det i vores krop rollen som et energimateriale, der nærer arbejdende muskler og indre organer. Glykogen gendannes gennem reosyntese på bekostning af glucose.
Pektin er et opløseligt stof, der absorberes godt i kroppen. Som moderne undersøgelser inden for sund ernæring viser, kan pektin bruges til forebyggende og terapeutiske formål ved sygdomme i mave-tarmkanalen.
Fiber minder meget om polysaccharider i struktur. Kornprodukter er berømte for sit høje indhold. Ud over mængden af fibre i produktet er dets kvalitet af stor betydning. Jo mere mørt dette kulhydrat er, jo bedre nedbrydes det i tarmene, og jo flere fordele giver det en person. Fibrene i grøntsager og kartofler har disse egenskaber. Et vigtigt træk ved dette polysaccharid er evnen til at fjerne kolesterol fra menneskekroppen. Lad os nu se nærmere på brugen af kulhydrater.
Parenteral ernæring
Brugen af kulhydrater i medicin er i hastig udvikling i dag. Parenteral ernæring er intravenøs administration af næringsstoffer i kroppen. Det bruges i tilfælde, hvor patienten ikke er i stand til at brødføde sig selv. Brugen af kulhydrater i parenteral ernæring er meget almindelig. De bruges iflgden simple grund er, at de er den mest overkommelige energikilde for den menneskelige krop. Energiværdien af kulhydrater er 4 kcal/g. Det daglige menneskelige behov for energi varierer fra 1,5 til 2 tusinde kilokalorier. Derfor problemet med den isolerede brug af kulhydrater til at dække dette behov. Med hensyn til en isotonisk glukoseopløsning, for fuldt ud at dække en persons behov for kalorier, er det nødvendigt at hælde fra 7 til 10 liter af opløsningen. Dette kan føre til udvikling af overhydrering, lungeødem og kardiovaskulære lidelser.
Brugen af mere koncentrerede glucoseopløsninger er fyldt med andre ubehagelige konsekvenser - forekomsten af plasmahyperosmolaritet og irritation af venernes intima (udvikling af flebitis og tromboflebitis). Og for at eliminere risikoen for osmotisk diurese er det nødvendigt at opretholde hastigheden af glucoseinfusion i området fra 0,4 til 0,5 g / kg / time. Hvis man oversætter dette tal til en isotonisk glukoseopløsning, får man lidt mere end 500 mm i timen for en patient, der vejer 70 kg. Insulin tilsættes til glukoseopløsningen for at forhindre nedsat kulhydrattolerance og de deraf følgende komplikationer. Beregningen udføres efter formlen: 1 enhed pr. 3-4 gram tør glucose. Insulin har ikke kun en positiv effekt på glukoseudnyttelsen, men bidrager også til normal optagelse af aminosyrer.
Brugen af kulhydrater i medicin afhænger af deres type. I parenteral ernæring er meget udbredt: fructose, glucose, sorbitol, dextran, glycerol og ethylalkohol.
Diætmad
Der er mange diæter, der er baseret på fuldstændig eller delvis udelukkelse af kulhydrater fra kosten, samt en stigning i indtaget af proteiner og fedtstoffer. Det amerikanske landbrugsministerium gennemførte en undersøgelse, ifølge hvilken det blev afsløret, at folk, der spiser kulhydratrige fødevarer, overvejende er normalvægtige. Mad med højt indhold af kulhydrater er mere nærende, men kaloriefattigt.
Som du ved, er mere end halvdelen af befolkningen i Amerika overvægtige. Og antallet af sådanne mennesker vokser støt. En langsigtet undersøgelse af befolkningen om emnet forbrugt mad viste, at mennesker, hvis kost er domineret af kulhydrater, får færre kalorier end elskere af proteiner og fedtstoffer, med den samme mængde mad spist. Denne gruppe mennesker af alle de adspurgte, og der var mere end 10.000 mennesker, havde den laveste kropsvægt. Årsagen er, at for hver 1.000 kalorier af kulhydratholdige fødevarer, er der en masse fibre og vand. Denne gruppe mennesker fik flere næringsstoffer med maden, nemlig: A- og C-vitamin, caroten, calcium, jern og magnesium. Fedtstoffer, kolesterol, zink, natrium og vitamin B12 blev fundet i deres kost i ringe grad.
Brugen af kulhydrater og fedtstoffer i fødevarer er tæt forbundet. Dog samt brugen af kulhydrater med proteiner. Den høje effektivitet af kulhydrater som energikilder ligger i deres evne til at bevare protein. Når en stor mængde kulhydrater indtages, bruger kroppen som energimateriale er mindre end aminosyrer. Generelt er disse stoffer ikke uundværlige komponenter i ernæringen, da de kan syntetiseres fra aminosyrer og glycerol, men deres rolle bør ikke undervurderes. Brugen af kulhydrater i maden bør være mindst 50 gram om dagen. Ellers kan der opstå metaboliske forstyrrelser.
Men overdreven indtagelse af kulhydrater fører til dannelsen af subkutant fedt. Når man opbygger en diæt, er det vigtigt ikke kun at tilfredsstille en persons behov for disse stoffer, men også at balancere forbruget af deres forskellige typer. Det er vigtigt at overvåge forholdet mellem simple og komplekse kulhydrater. Når en masse sukkerarter kommer ind i kroppen, kan de ikke syntetiseres fuldt ud til glykogen og omdannes til triglycerider, som bidrager til dannelsen af fedtvæv. Når insulin er forhøjet i blodet, fremskyndes denne proces.
Komplekse kulhydrater, i modsætning til simple, nedbrydes langsomt, så deres indhold i blodet stiger gradvist. I denne forbindelse er det tilrådeligt, at hovedkulhydratdelen i fødevarer består af præcist fordøjelige stoffer. Deres andel skal være fra 80 til 90 procent. Manglen på komplekse kulhydrater er især mærkbar for dem, der lider af diabetes, fedme, åreforkalkning og sygdomme i det kardiovaskulære system.
Som du allerede har forstået, bruges de fleste kulhydrater i ernæring og medicin. Men omfanget af kulhydrater slutter ikke der. Hvor bruges de ellers?
Glucose
Dette kulhydrat absorberes godt af kroppen og kan bruges som en del af nogle medikamenter. Derudover er glucose meget brugt i konfektureindustrien. Med dens hjælp fremstilles marmelade, karamel, honningkager og andre produkter. I tekstilindustrien spiller det rollen som et reduktionsmiddel. Og i produktionen af glycon- og ascorbinsyrer er glukose udgangsproduktet. Med dens hjælp udfører de også syntesen af nogle industrielle sukkerarter.
Glucosefermentering er af stor betydning. Det opstår ved syltning af kål, agurker, mælk og andre produkter, samt ved ensilering af foder. Alkoholisk gæring af glukose bruges i ølproduktion.
Stivelse
Stivelse er et værdifuldt næringsstof. For at gøre det lettere for kroppen at fordøje, bliver produkterne varmebehandlet. Under høje temperaturforhold forekommer delvis hydrolyse af stivelse, såvel som dannelsen af vandopløselige dextriner. Dextriner, når de først er i fordøjelseskanalen, hydrolyseres til glukose, som absorberes godt af kroppen. Hvis vi taler om brugen af kulhydrater i industrien, kan stivelse ikke ignoreres. De vigtigste produkter, der opnås fra det, er glukose og melasse. Dette udvider yderligere det område, hvor brugen af kulhydrater finder sted. Beskriv kort processen med at opnå glucose og melasse fra stivelse som følger.
Stivelse opvarmes i en blanding med fortyndet svovlsyre. Overskydende syre neutraliseres med kridt. Bundfaldet af calciumsulfat, som dannes underneutralisering, filtreret. Derefter fordampes opløsningen, og glucose isoleres fra den. Hvis man ikke bringer hydrolyseprocessen til ende, får man en blanding af glukose med dextriner, som kaldes melasse. Det bruges i konfektureindustrien. Derudover har stivelsesafledte dextriner fundet udbredt anvendelse som klæbemidler og malingsfortykningsmidler. Stivelse beviser, hvor varieret brugen af kulhydrater kan være. Kemien i processerne er dog slet ikke kompliceret.
Tidligere blev der brugt stivelse, som giver dig mulighed for at puste nyt liv i stoffet og forlænge dets levetid. Stivelse og produkter afledt heraf er også blevet brugt i tekstil-, medicinal- og støberiindustrien.
Pulp
De praktiske fordele ved kulhydrater har altid været ikke mindre vigtige end deres biologiske rolle. Brugen af kulhydrater kan findes på helt andre områder af menneskelig aktivitet. Cellulose (fiber) er blevet brugt af mennesker siden oldtiden. Først begyndte folk at bruge træ som brændsel og byggemateriale. Så lærte de at lave tråd af bomuld, hør og andre fibrøse planter. Senere dukkede teknologier op, der gjorde det muligt at få papir fra træ. Papir er i sin kerne et tyndt lag cellulosefibre, der presses og limes. Resultatet er en holdbar, glat overflade, der ikke bløder.
Oprindeligt blev der kun brugt vegetabilske råvarer (bomuld og risstilke) til at fremstille papir. Der blev udvundet fibre rent mekanisk. Men somudvikling af samfundet, var de anførte kilder ikke nok til at dække behovet for papir. Det meste går til aviserne. I betragtning af at kvaliteten af papiret ikke spiller en særlig rolle her, begyndte de at tilføje op til 50 procent af formalet træ til det. Senere dukkede teknologier op, der gjorde det muligt at slippe af med sådanne ledsagende træstoffer som harpiks, lignin og så videre. Så varieret kan den praktiske brug af kulhydrater være.
Til dato er den mest almindelige metode til isolering af cellulose sulfit. Det bruges på forskellige områder, hvor der bruges kulhydrater. Kemien i processen er ret enkel. Ifølge denne metode knuses træet og koges i en blanding med calciumhydrosulfat. Derefter adskilles cellulosen, der er frigjort for alle slags urenheder, på filtre. Den resulterende lud indeholder monosaccharider, så den bruges som råvare til fremstilling af alkohol. Og cellulose bruges også til fremstilling af viskose, acetat og kobber-ammoniakfibre.
Nogle gange forveksles kulhydrater med kulhydrater. På trods af at disse to klasser af stoffer er konsonant navngivet, har de intet med hinanden at gøre. Brugen af mættede kulbrinter i hverdagen og på arbejdet er en helt anden historie.
Konklusion
I dag har du uddybet din viden om stoffer som kulhydrater. Egenskaberne, brugen af kulhydrater og deres fordele for mennesker bekræfter, at disse stoffer er de vigtigste biologiske komponenter på vores planet. De erbogstaveligt t alt over alt og i alt. Men dette er ikke det vigtigste, men det faktum, at uden kulhydrater ville vores liv være umuligt. Brugen af kulhydrater i livet er for omfattende.
