Karbohidrat ialah komponen penting dalam sel dan tisu mana-mana organisma hidup, sama ada tumbuhan, haiwan atau manusia. Mereka membentuk sebahagian besar bahan organik planet Bumi. Karbohidrat adalah kelas sebatian yang agak luas. Antaranya, anda boleh menemui bahan dengan sifat yang berbeza. Oleh kerana ciri ini, fungsi karbohidrat sangat luas. Hari ini kita akan menganalisis sifat utama, peranan fisiologi dan penggunaan karbohidrat dalam pelbagai bidang industri makanan (dan bukan sahaja).
Sumber karbohidrat
Sumber utama karbohidrat ialah produk tumbuhan. Iaitu: roti, bijirin, sayur-sayuran, buah-buahan, beri. Bagi produk haiwan, sebahagian daripadanya juga kaya dengan karbohidrat. Ini, pertama sekali, susu, yang mengandungi apa yang dipanggil gula susu.
Produk makanan mungkin mengandungi karbohidrat yang berbeza. Oleh itu, makna, aplikasi karbohidrat dan fungsinya sangat luas. Bijirin dan kentang mengandungi kanji - karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, yang dipecah menjadi gula ringkas oleh tindakan jus pencernaan. Dalam buah-buahan, sayur-sayuran dan beri bahan-bahan inidibentangkan dalam bentuk gula ringkas: buah, ubi bit, tebu, anggur dan sebagainya. Mereka larut dalam air dan diserap dengan sempurna oleh badan. Gula larut air diserap dengan cepat ke dalam aliran darah.
Pengambilan karbohidrat
Adalah dipercayai bahawa sebahagian besar karbohidrat perlu diambil dalam bentuk yang kompleks, dan hanya 20-25% dalam bentuk yang mudah. Ini menyumbang kepada kemasukan gula secara beransur-ansur ke dalam tisu. Jika seseorang menerima karbohidrat yang mencukupi daripada makanan, ia disimpan di dalam hati dan otot dalam bentuk glikogen "kanji haiwan". Dengan kekurangan karbohidrat, simpanan glikogen dipecahkan kepada glukosa dan digunakan untuk keperluan badan (pemakanan sel dan tisu). Jika badan menerima lebihan daripadanya, ia bertukar menjadi lemak badan. By the way, karbohidrat juga termasuk serat, yang diperlukan untuk pencernaan yang betul.
Karbohidrat ialah komponen penting dalam diet, jadi ia bukan sahaja menentukan homeostat tenaga badan, tetapi juga mengambil bahagian dalam biosintesis beberapa polimer yang mengandungi karbon. Sepanjang hayat, purata orang menggunakan kira-kira 14 tan sebatian ini. Daripada jumlah ini, kira-kira 2.5 tan - dalam bentuk mudah. Penggunaan protein, lemak, karbohidrat dan derivatifnya dalam makanan tidak seragam. Karbohidrat adalah bahagian utama diet kita. Mereka mengambil 4 kali lebih banyak daripada protein atau lemak. Dengan diet yang ringkas dan bercampur-campur, kira-kira 60% tenaga seseorang berasal daripada karbohidrat. Tugas utama mereka dalam badan adalah untuk membekalkan tenaga. Semakin banyak aktiviti fizikal dalam kehidupan seseorang, semakin banyakdia perlukan karbohidrat. Dengan gaya hidup yang tidak aktif, keperluan untuk bahan ini berkurangan. Bagi mereka yang tidak melakukan kerja fizikal, keperluan harian untuk karbohidrat adalah lebih kurang 400 gram.
Kira-kira 50-65% karbohidrat memasuki badan kita dengan produk bijirin. 15-25% - dengan gula dan produk yang mengandungi gula. Kira-kira 10% - dengan tanaman akar dan ubi. Dan kira-kira 5-7% - dengan buah-buahan dan sayur-sayuran.
Karbohidrat adalah perengsa yang sangat kuat terhadap rembesan luaran pankreas dan perangsang sintesis insulin yang paling aktif, yang memainkan peranan penting dalam pengawalan metabolisme karbohidrat dan mengekalkan homeostasis glukosa yang optimum. Selama bertahun-tahun, kelebihan karbohidrat ringkas membawa kepada hiperplasia sel β, kemudian kepada kelemahan radas insular dan penciptaan prasyarat untuk perkembangan diabetes.
Klasifikasi karbohidrat
Bergantung kepada struktur, keupayaan untuk melarut dan kadar asimilasi, karbohidrat yang merupakan sebahagian daripada makanan dibahagikan kepada mudah dan kompleks. Mudah termasuk monosakarida (fruktosa, glukosa, galaktosa) dan disakarida (sukrosa, laktosa). Kepada kompleks - polisakarida (serat, kanji, glikogen). Selain contoh karbohidrat, terdapat bahan lain yang kurang dikenali dalam setiap kelas.
Karbohidrat ringkas
Mono- dan disakarida larut dengan baik dalam air dan cepat diserap oleh badan. Mereka mempunyai rasa manis yang jelas, itulah sebabnya mereka sering dipanggil gula semata-mata. Monosakarida yang paling banyak ialahglukosa yang terkandung dalam pelbagai buah-buahan dan beri, serta disintesis semasa pecahan di- dan polisakarida. Glukosa, sekali dalam badan, cepat mencari kegunaan untuk dirinya sendiri. Ia membentuk glikogen, menyuburkan tisu otak dan otot (termasuk jantung), dan mengawal paras gula dalam darah. Semasa bersenam, glukosa boleh digunakan terus sebagai sumber tenaga.
Fruktosa mempunyai sifat yang serupa. Ia boleh dianggap sebagai karbohidrat yang sangat berharga dan mudah dihadam. Tetapi, berbanding dengan glukosa, fruktosa masih lebih perlahan diserap oleh usus, dan sekali dalam darah, ia meninggalkan aliran darah dengan lebih cepat. Sehingga 80% fruktosa dikekalkan di dalam hati, menghalang ketepuan gula dalam darah. Walau bagaimanapun, dalam hati, fruktosa mensintesis glikogen lebih mudah daripada glukosa. Berbanding sukrosa, fruktosa lebih mudah dihadam dan mempunyai lebih banyak rasa manis. Disebabkan sifat yang terakhir, kurang fruktosa boleh digunakan untuk tahap kemanisan produk yang diingini, dengan itu mengurangkan penggunaan keseluruhan gula. Ini berlaku dalam pembinaan diet terhad kalori. Memandangkan penggunaan karbohidrat dalam kehidupan, perhatian khusus harus diberikan kepada pemakanan diet. Fruktosa sering digunakan sebagai pemanis dalam makanan untuk penghidap diabetes.
Dengan lebihan sukrosa, metabolisme lemak terganggu dan pembentukan lemak meningkat. Di samping itu, telah lama terbukti bahawa dengan peningkatan jumlah gula yang masuk ke dalam badan, sintesis lemak dari karbohidrat kompleks, secara langsung dari lemak dan juga protein, meningkat. Oleh itu,Jumlah gula yang diambil seseorang boleh mengawal metabolisme lemak dengan baik.
Dengan penggunaan gula yang banyak, gangguan metabolisme kolesterol dan peningkatan kandungannya dalam darah bermula. Di samping itu, gula berlebihan mempunyai kesan buruk terhadap kerja mikroflora usus - jisim mikroorganisma pembusukan meningkat, proses pembusukan mempercepatkan, dan kembung perut berkembang. Paling tidak, kesan sampingan ini diperhatikan dengan penggunaan fruktosa. Buah-buahan dan beri adalah sumber utama karbohidrat ini. Banyak fruktosa dan glukosa terdapat dalam madu: 37.1 dan 36.2%, masing-masing. Semua gula yang terdapat dalam tembikai adalah fruktosa, kira-kira 8% di sini.
Monosakarida seterusnya ialah galaktosa. Ia tidak terdapat dalam makanan dalam bentuk bebasnya. Galaktosa ialah hasil pecahan laktosa, karbohidrat utama dalam susu.
Bagi disakarida, yang utama dalam diet kita ialah sukrosa. Selepas hidrolisis, ia terurai kepada fruktosa dan glukosa. Sumber utama sukrosa ialah bit dan gula tebu. Dalam gula pasir, kandungan karbohidrat ini mencapai 99.75%. Selain itu, sukrosa terdapat dalam buah-buahan, sayur-sayuran dan labu.
Karbohidrat kompleks
Polysaccharides mempunyai struktur molekul yang lebih kompleks dan keterlarutan yang sangat rendah dalam air. Kelas ini termasuk: kanji, serat, glikogen dan pektin. Penggunaan karbohidrat kelas ini meluas ke tahap yang berbeza-beza. Pati adalah nilai pemakanan utama. Kandungannya yang tinggi dalam tanaman bijirin adalah faktor utama yang menentukannyanilai pemakanan. Dalam diet orang biasa, kanji menyumbang sehingga 80% daripada jumlah keseluruhan karbohidrat yang digunakan. Sekali dalam badan, ia bertukar menjadi karbohidrat ringkas dan melaksanakan fungsinya.
Bagi glikogen, dalam badan kita ia memainkan peranan sebagai bahan tenaga yang memberi makan kepada otot dan organ dalaman yang bekerja. Glikogen dipulihkan melalui sintesis semula dengan mengorbankan glukosa.
Pektin ialah bahan larut yang diserap dengan baik di dalam badan. Seperti yang ditunjukkan oleh kajian moden dalam bidang pemakanan sihat, pektin boleh digunakan untuk tujuan pencegahan dan terapeutik dalam penyakit saluran gastrousus.
Serat mempunyai struktur yang hampir sama dengan polisakarida. Produk bijirin terkenal dengan kandungannya yang tinggi. Sebagai tambahan kepada jumlah serat dalam produk, kualitinya adalah sangat penting. Lebih lembut karbohidrat ini, lebih baik ia terurai di dalam usus, dan lebih banyak faedah yang dibawanya kepada seseorang. Serat sayur-sayuran dan kentang mempunyai sifat-sifat ini. Satu ciri penting polisakarida ini adalah keupayaan untuk mengeluarkan kolesterol dari tubuh manusia. Sekarang mari kita lihat lebih dekat tentang penggunaan karbohidrat.
Pemakanan ibu bapa
Penggunaan karbohidrat dalam perubatan hari ini berkembang pesat. Pemakanan parenteral ialah pemberian nutrien secara intravena ke dalam badan. Ia digunakan dalam kes di mana pesakit tidak dapat memberi makan sendiri. Penggunaan karbohidrat dalam pemakanan parenteral adalah sangat biasa. Mereka digunakan mengikutsebab mudah ialah ia adalah sumber tenaga yang paling berpatutan untuk tubuh manusia. Nilai tenaga karbohidrat ialah 4 kcal/g. Keperluan harian manusia untuk tenaga berkisar antara 1.5 hingga 2 ribu kilokalori. Oleh itu masalah penggunaan karbohidrat terpencil untuk menampung keperluan ini. Dari segi penyelesaian glukosa isotonik, untuk menampung sepenuhnya keperluan kalori seseorang, perlu menuangkan dari 7 hingga 10 liter larutan. Ini boleh membawa kepada perkembangan lebihan air, edema pulmonari dan gangguan kardiovaskular.
Penggunaan larutan glukosa yang lebih pekat penuh dengan akibat lain yang tidak menyenangkan - berlakunya hiperosmolariti plasma dan kerengsaan intima vena (perkembangan flebitis dan trombophlebitis). Dan untuk menghapuskan risiko diuresis osmotik, adalah perlu untuk mengekalkan kadar infusi glukosa dalam julat dari 0.4 hingga 0.5 g / kg / h. Jika anda menterjemah angka ini ke dalam larutan glukosa isotonik, anda mendapat lebih sedikit daripada 500 mm sejam untuk pesakit seberat 70 kg. Insulin ditambah kepada larutan glukosa untuk mengelakkan toleransi karbohidrat terjejas dan komplikasi yang terhasil. Pengiraan dijalankan mengikut formula: 1 unit setiap 3-4 gram glukosa kering. Insulin bukan sahaja memberi kesan positif pada penggunaan glukosa, tetapi juga menyumbang kepada penyerapan normal asid amino.
Penggunaan karbohidrat dalam perubatan bergantung kepada jenisnya. Dalam pemakanan parenteral digunakan secara meluas: fruktosa, glukosa, sorbitol, dekstran, gliserol dan etilalkohol.
Makanan diet
Terdapat banyak diet yang berdasarkan pengecualian lengkap atau separa karbohidrat daripada diet, serta peningkatan dalam pengambilan protein dan lemak. Jabatan Pertanian AS menjalankan tinjauan, yang menurutnya mendedahkan bahawa orang yang makan makanan kaya karbohidrat kebanyakannya mempunyai berat badan normal. Makanan tinggi karbohidrat lebih berkhasiat tetapi rendah kalori.
Seperti yang anda ketahui, di Amerika, lebih separuh daripada populasi mempunyai berat badan berlebihan. Dan bilangan orang sedemikian semakin meningkat. Tinjauan jangka panjang penduduk mengenai subjek makanan yang diambil menunjukkan bahawa orang yang dietnya didominasi oleh karbohidrat menerima lebih sedikit kalori daripada pencinta protein dan lemak, dengan jumlah makanan yang sama dimakan. Kumpulan orang ini daripada semua yang dikaji, dan terdapat lebih daripada 10,000 orang, mempunyai berat badan paling rendah. Sebabnya ialah untuk setiap 1,000 kalori makanan yang mengandungi karbohidrat, terdapat banyak serat dan air. Kumpulan orang ini menerima lebih banyak nutrien dengan makanan, iaitu: vitamin A dan C, karotena, kalsium, besi dan magnesium. Lemak, kolesterol, zink, natrium dan vitamin B12 didapati dalam diet mereka sedikit sebanyak.
Penggunaan karbohidrat dan lemak dalam makanan berkait rapat. Walau bagaimanapun, serta penggunaan karbohidrat dengan protein. Kecekapan tinggi karbohidrat sebagai sumber tenaga terletak pada keupayaannya untuk memulihara protein. Apabila sejumlah besar karbohidrat dicerna, tubuh menggunakan sebagai tenagabahan kurang daripada asid amino. Secara umum, bahan-bahan ini bukanlah komponen pemakanan yang sangat diperlukan, kerana ia boleh disintesis daripada asid amino dan gliserol, bagaimanapun, peranannya tidak boleh dipandang remeh. Penggunaan karbohidrat dalam makanan hendaklah sekurang-kurangnya 50 gram sehari. Jika tidak, gangguan metabolik mungkin berlaku.
Namun, pengambilan karbohidrat yang berlebihan membawa kepada pembentukan lemak subkutan. Apabila membina diet, penting bukan sahaja untuk memenuhi keperluan seseorang untuk bahan-bahan ini, tetapi juga untuk mengimbangi penggunaan jenis mereka yang berbeza. Adalah penting untuk memantau nisbah karbohidrat ringkas dan kompleks. Apabila banyak gula memasuki badan, ia tidak dapat disintesis sepenuhnya menjadi glikogen dan bertukar menjadi trigliserida, yang menyumbang kepada pembentukan tisu lemak. Apabila insulin dinaikkan dalam darah, proses ini dipercepatkan.
Karbohidrat kompleks, tidak seperti yang ringkas, terurai secara perlahan, jadi kandungannya dalam darah meningkat secara beransur-ansur. Dalam hal ini, adalah dinasihatkan bahawa bahagian karbohidrat utama dalam bahan makanan terdiri daripada bahan yang boleh dihadam dengan tepat. Bahagian mereka hendaklah dari 80 hingga 90 peratus. Kekurangan karbohidrat kompleks amat ketara bagi mereka yang menghidap diabetes, obesiti, aterosklerosis dan penyakit sistem kardiovaskular.
Seperti yang telah anda fahami, kebanyakan karbohidrat digunakan dalam pemakanan dan perubatan. Tetapi skop karbohidrat tidak berakhir di sana. Di mana lagi ia digunakan?
Glukosa
Karbohidrat ini diserap dengan baik oleh badan dan boleh digunakan sebagai sebahagian daripada beberapa ubat. Di samping itu, glukosa digunakan secara meluas dalam industri gula-gula. Dengan bantuannya, marmalade, karamel, roti halia dan produk lain dibuat. Dalam industri tekstil, ia memainkan peranan sebagai agen pengurangan. Dan dalam pengeluaran asid glikonik dan askorbik, glukosa adalah produk permulaan. Dengan bantuannya, mereka juga menjalankan sintesis beberapa gula industri.
penapaian glukosa adalah sangat penting. Ia berlaku apabila memetik kubis, timun, susu dan produk lain, serta apabila mengemas makanan ternakan. Penapaian alkohol glukosa digunakan dalam pengeluaran bir.
Kanji
Kanji ialah nutrien yang berharga. Untuk memudahkan tubuh mencerna, produk tersebut tertakluk kepada rawatan haba. Di bawah keadaan suhu tinggi, hidrolisis separa kanji berlaku, serta pembentukan dekstrin larut air. Dextrins, sekali dalam saluran pencernaan, dihidrolisiskan kepada glukosa, yang diserap dengan baik oleh badan. Jika kita bercakap tentang penggunaan karbohidrat dalam industri, kanji tidak boleh diabaikan. Produk utama yang diperoleh daripadanya ialah glukosa dan molase. Ini meluaskan lagi kawasan di mana penggunaan karbohidrat berlaku. Terangkan secara ringkas proses mendapatkan glukosa dan molase daripada kanji seperti berikut.
Kanji dipanaskan dalam campuran dengan asid sulfurik cair. Asid berlebihan dineutralkan dengan kapur. Mendakan kalsium sulfat, yang terbentuk semasapeneutralan, ditapis. Kemudian larutan tersejat dan glukosa diasingkan daripadanya. Jika anda tidak membawa proses hidrolisis ke penghujung, anda mendapat campuran glukosa dengan dekstrin, yang dipanggil molase. Ia digunakan dalam industri gula-gula. Di samping itu, dekstrin yang berasal dari kanji telah didapati digunakan secara meluas sebagai pelekat dan pemekat cat. Pati membuktikan betapa pelbagai penggunaan karbohidrat boleh. Kimia proses, bagaimanapun, tidak rumit sama sekali.
Sebelum ini, kanji telah digunakan, yang membolehkan anda menghirup hayat kedua ke dalam fabrik dan memanjangkan hayat perkhidmatannya. Pati dan produk yang diperoleh daripadanya juga telah digunakan dalam industri tekstil, farmaseutikal dan faundri.
Pulp
Manfaat praktikal karbohidrat sentiasa tidak kurang pentingnya daripada peranan biologinya. Penggunaan karbohidrat boleh didapati dalam bidang aktiviti manusia yang sama sekali berbeza. Selulosa (serat) telah digunakan oleh manusia sejak zaman dahulu. Pada mulanya, orang ramai mula menggunakan kayu sebagai bahan api dan bahan binaan. Kemudian mereka belajar membuat benang daripada kapas, rami dan tumbuhan gentian lain. Kemudian, teknologi muncul yang memungkinkan untuk mendapatkan kertas daripada kayu. Kertas, pada terasnya, adalah lapisan nipis gentian selulosa yang ditekan dan dilekatkan. Hasilnya ialah permukaan licin yang tahan lama dan tidak akan berdarah.
Pada mulanya, hanya bahan mentah sayuran (kapas dan tangkai padi) digunakan untuk membuat kertas. Serat diekstrak daripadanya secara mekanikal semata-mata. Tetapi sebagaipembangunan masyarakat, sumber yang disenaraikan tidak mencukupi untuk menampung keperluan kertas. Kebanyakannya pergi ke surat khabar. Memandangkan kualiti kertas tidak memainkan peranan yang istimewa di sini, mereka mula menambah sehingga 50 peratus kayu tanah ke dalamnya. Kemudian, teknologi muncul yang memungkinkan untuk menyingkirkan bahan kayu yang disertakan seperti resin, lignin, dan sebagainya. Beginilah cara penggunaan praktikal karbohidrat yang berbeza-beza.
Sehingga kini, kaedah yang paling biasa untuk mengasingkan selulosa ialah sulfit. Ia digunakan dalam pelbagai kawasan di mana karbohidrat digunakan. Kimia prosesnya agak mudah. Mengikut kaedah ini, kayu dihancurkan dan direbus dalam campuran dengan kalsium hidrosulfat. Kemudian, selulosa yang dibebaskan daripada semua jenis kekotoran diasingkan pada penapis. Lye yang dihasilkan mengandungi monosakarida, jadi ia digunakan sebagai bahan mentah untuk pengeluaran alkohol. Dan selulosa juga digunakan dalam pembuatan gentian viscose, asetat dan kuprum-ammonia.
Kadangkala karbohidrat dikelirukan dengan karbohidrat. Walaupun fakta bahawa kedua-dua kelas bahan ini dinamakan secara konsonan, mereka tidak ada kaitan antara satu sama lain. Penggunaan hidrokarbon tepu dalam kehidupan seharian dan di tempat kerja adalah cerita yang sama sekali berbeza.
Kesimpulan
Hari ini anda telah memperdalam pengetahuan anda tentang bahan seperti karbohidrat. Sifat, penggunaan karbohidrat dan faedahnya untuk manusia mengesahkan bahawa bahan ini adalah komponen biologi yang paling penting di planet kita. Mereka adalahsecara literal di mana-mana dan dalam segala-galanya. Tetapi ini bukan perkara utama, tetapi hakikat bahawa tanpa karbohidrat kehidupan kita adalah mustahil. Penggunaan karbohidrat dalam kehidupan adalah terlalu meluas.
