Karbonhidratlar, bir bitki, hayvan veya insan olsun, herhangi bir canlı organizmanın hücrelerinin ve dokularının temel bir bileşenidir. Dünya gezegeninin organik maddesinin büyük kısmını oluştururlar. Karbonhidratlar oldukça geniş bir bileşik sınıfıdır. Bunların arasında farklı özelliklere sahip maddeler bulabilirsiniz. Bu özelliğinden dolayı karbonhidratların işlevleri çok geniştir. Bugün karbonhidratların temel özelliklerini, fizyolojik rolünü ve gıda (sadece değil) endüstrisinin farklı alanlarındaki kullanımını analiz edeceğiz.
Karbonhidrat kaynakları
Karbonhidratların ana kaynakları bitkisel ürünlerdir. Yani: ekmek, tahıllar, sebzeler, meyveler, meyveler. Hayvansal ürünlere gelince, bazıları karbonhidrat açısından da zengindir. Bu, her şeyden önce, sözde süt şekeri içeren süttür.
Gıda ürünleri farklı karbonhidratlar içerebilir. Bu nedenle karbonhidratların anlamı, uygulaması ve işlevleri çok geniştir. Tahıllar ve patatesler nişasta içerir - suda çözünmeyen ve sindirim sularının etkisiyle basit şekerlere ayrılan karmaşık bir karbonhidrat. Meyve, sebze ve meyvelerde bu maddelerbasit şekerler şeklinde sunulur: meyve, pancar, kamış, üzüm vb. Suda çözünürler ve vücut tarafından mükemmel bir şekilde emilirler. Suda çözünen şekerler kan dolaşımına hızla emilir.
Karbonhidrat tüketimi
Karbonhidratların büyük kısmının karmaşık bir biçimde ve sadece %20-25'inin basit bir biçimde tüketilmesi gerektiğine inanılmaktadır. Bu, şekerlerin dokulara kademeli olarak girmesine katkıda bulunur. Bir kişi yiyeceklerden yeterince karbonhidrat alırsa, karaciğerde ve kaslarda "hayvan nişastası" glikojeni şeklinde birikir. Karbonhidrat eksikliği ile glikojen deposu glikoza parçalanır ve vücudun ihtiyaçları (hücre ve dokuların beslenmesi) için kullanılır. Vücut bunlardan fazla alırsa, vücut yağına dönüşürler. Bu arada, karbonhidratlar ayrıca uygun sindirim için gerekli olan lifi de içerir.
Karbonhidratlar diyetin temel bileşenleridir, bu nedenle yalnızca vücudun enerji homeostatını belirlemekle kalmaz, aynı zamanda bir dizi karbon içeren polimerin biyosentezine de katılırlar. Ortalama bir insan ömrü boyunca bu bileşiklerden yaklaşık 14 ton tüketir. Bunlardan yaklaşık 2,5 ton - basit bir biçimde. Gıdalarda proteinlerin, yağların, karbonhidratların ve bunların türevlerinin kullanımı tek tip değildir. Karbonhidratlar diyetimizin ana parçasıdır. Protein veya yağlardan 4 kat daha fazla tüketirler. Basit, karışık bir diyetle, bir kişinin enerjisinin yaklaşık %60'ı karbonhidratlardan gelir. Vücuttaki asıl görevleri enerji sağlamaktır. Bir insanın hayatındaki fiziksel aktivite ne kadar fazlaysa, o kadar çokkarbonhidratlara ihtiyacı var. Hareketsiz bir yaşam tarzı ile bu maddelere olan ihtiyaç azalır. Fiziksel emekle uğraşmayanlar için günlük karbonhidrat ihtiyacı yaklaşık 400 gramdır.
Karbonhidratların yaklaşık %50-65'i tahıl ürünleriyle vücudumuza girer. % 15-25 - şeker ve şeker içeren ürünlerle. Yaklaşık %10 - kök ve yumru bitkilerle. Ve yaklaşık %5-7 - meyve ve sebzelerle.
Karbonhidratlar, pankreasın dış salgılanması için çok güçlü bir tahriş edicidir ve karbonhidrat metabolizmasının düzenlenmesinde ve optimal glikoz homeostazının korunmasında önemli bir rol oynayan insülin sentezinin en aktif uyarıcısıdır. Yıllar geçtikçe, basit karbonhidrat yüklemesi, β hücrelerinin hiperplazisine, ardından insular aparatın zayıflamasına ve diyabet gelişimi için ön koşulların yaratılmasına yol açar.
Karbonhidratların sınıflandırılması
Yapısına, çözünme kabiliyetine ve asimilasyon hızına bağlı olarak, yiyeceklerin bir parçası olan karbonhidratlar basit ve karmaşık olarak ayrılır. Basit, monosakkaritler (fruktoz, glukoz, galaktoz) ve disakkaritleri (sakaroz, laktoz) içerir. Kompleks - polisakaritler (lif, nişasta, glikojen). Karbonhidrat örneklerine ek olarak, her sınıfta daha az bilinen başka maddeler de vardır.
Basit karbonhidratlar
Mono- ve disakkaritler suda iyi çözünür ve vücut tarafından hızla emilir. Belirgin bir tatlı tada sahiptirler, bu yüzden genellikle şekerler olarak adlandırılırlar. En bol bulunan monosakkaritçeşitli meyve ve meyvelerde bulunan glikozun yanı sıra di- ve polisakkaritlerin parçalanması sırasında sentezlenir. Glikoz, vücutta bir kez, çabucak kendine bir kullanım bulur. Glikojen oluşturur, beyin dokusunu ve kasları (kalp dahil) besler ve kan şekeri seviyelerini düzenler. Egzersiz sırasında glikoz doğrudan bir enerji kaynağı olarak kullanılabilir.
Fruktoz benzer özelliklere sahiptir. Çok değerli, kolay sindirilebilir bir karbonhidrat olarak kabul edilebilir. Ancak, glikoz ile karşılaştırıldığında, fruktoz bağırsaklar tarafından hala daha yavaş emilir ve kana bir kez girdikten sonra kan dolaşımından daha hızlı ayrılır. Fruktozun %80'e kadarı karaciğerde tutularak kan şekeri doygunluğunu önler. Ancak karaciğerde fruktoz, glikojeni glikozdan daha kolay sentezler. Sükroz ile karşılaştırıldığında, fruktoz daha sindirilebilir ve daha tatlıdır. İkinci özellik nedeniyle, ürünün istenen tatlılık seviyesi için daha az fruktoz kullanılabilir, böylece toplam şeker tüketimini az altır. Bu, kalori kısıtlı bir diyetin yapımında gerçekleşir. Karbonhidratların yaşamda kullanımı düşünüldüğünde diyetle beslenmeye özel dikkat gösterilmelidir. Fruktoz genellikle şeker hastalığı olan kişiler için gıdalarda tatlandırıcı olarak kullanılır.
Fazla sukroz ile yağ metabolizması bozulur ve yağ oluşumu artar. Ek olarak, vücuda giren şeker miktarının artmasıyla, kompleks karbonhidratlardan, doğrudan yağdan ve hatta proteinden yağ sentezinin arttığı uzun zamandır kanıtlanmıştır. Buradan,Bir kişinin tükettiği şeker miktarı, yağ metabolizmasını büyük ölçüde düzenleyebilir.
Şekerin bol kullanımı ile kolesterol metabolizması bozuklukları ve kandaki içeriğinde artış başlar. Ek olarak, aşırı şekerin bağırsak mikroflorasının çalışması üzerinde kötü bir etkisi vardır - paslandırıcı mikroorganizmaların kütlesi artar, paslandırıcı süreçler hızlanır ve şişkinlik gelişir. En azından, bu yan etkiler fruktoz kullanımı ile gözlenir. Meyveler ve meyveler bu karbonhidratın ana kaynağıdır. Balda çok fazla fruktoz ve glikoz bulunur: sırasıyla %37.1 ve %36.2. Karpuzun içindeki tüm şeker fruktozdur, burada yaklaşık %8'dir.
Bir sonraki monosakkarit galaktozdur. Gıdalarda serbest halde bulunmaz. Galaktoz, sütteki ana karbonhidrat olan laktozun parçalanma ürünüdür.
Disakkaritlere gelince, diyetimizin ana maddesi sakarozdur. Hidroliz ile fruktoz ve glikoza parçalanır. Sükrozun ana kaynakları pancar ve şeker kamışıdır. Toz şekerde bu karbonhidratın içeriği %99.75'e ulaşır. Ayrıca sakaroz meyvelerde, sebzelerde ve su kabaklarında bulunur.
Kompleks karbonhidratlar
Polisakaritler daha karmaşık bir moleküler yapıya ve suda son derece düşük çözünürlüğe sahiptir. Bu sınıf şunları içerir: nişasta, lif, glikojen ve pektin. Bu sınıftaki karbonhidratların kullanımı değişen derecelerde yaygındır. Nişasta birincil besin değerine sahiptir. Tahıl ürünlerindeki yüksek içeriği, bunların özelliklerini belirleyen ana faktördür.besin değeri. Ortalama bir insanın diyetinde nişasta, tüketilen toplam karbonhidrat miktarının %80'ini oluşturur. Vücuda girdikten sonra basit karbonhidratlara dönüşür ve işlevlerini yerine getirir.
Glikojen ise vücudumuzda çalışan kasları ve iç organları besleyen bir enerji maddesi rolünü oynar. Glikojen, glikoz pahasına yeniden sentez yoluyla geri yüklenir.
Pektin vücutta iyi emilen çözünür bir maddedir. Sağlıklı beslenme alanındaki modern çalışmaların gösterdiği gibi, pektin gastrointestinal sistem hastalıklarında koruyucu ve tedavi edici amaçlarla kullanılabilir.
Fiber yapı olarak polisakkaritlere çok benzer. Tahıl ürünleri yüksek içeriği ile ünlüdür. Üründeki lif miktarının yanı sıra kalitesi de büyük önem taşımaktadır. Bu karbonhidrat ne kadar hassas olursa, bağırsaklarda o kadar iyi parçalanır ve kişiye o kadar fazla fayda sağlar. Sebze ve patateslerin lifleri bu özelliklere sahiptir. Bu polisakkaritin önemli bir özelliği, kolesterolü insan vücudundan uzaklaştırma yeteneğidir. Şimdi karbonhidrat kullanımına daha yakından bakalım.
Parenteral beslenme
Karbonhidratların günümüzde tıpta kullanımı hızla gelişiyor. Parenteral beslenme, besinlerin vücuda damar yoluyla verilmesidir. Hastanın kendi kendine yemek yiyemediği durumlarda kullanılır. Parenteral beslenmede karbonhidrat kullanımı oldukça yaygındır. göre kullanılırlarBunun basit nedeni, insan vücudu için en uygun enerji kaynağı olmalarıdır. Karbonhidratların enerji değeri 4 kcal/g'dır. Günlük insanın enerji ihtiyacı 1,5 ile 2 bin kilokalori arasında değişmektedir. Bu nedenle, bu ihtiyacı karşılamak için karbonhidratların izole kullanımı sorunu. İzotonik bir glikoz çözeltisi açısından, bir kişinin kalori ihtiyacını tam olarak karşılamak için 7 ila 10 litre çözelti dökmek gerekir. Bu aşırı hidrasyon, akciğer ödemi ve kardiyovasküler bozuklukların gelişmesine yol açabilir.
Daha konsantre glikoz çözeltilerinin kullanımı, diğer hoş olmayan sonuçlarla doludur - plazma hiperosmolaritesinin ortaya çıkması ve damarların intima tahrişi (flebit ve tromboflebit gelişimi). Ozmotik diürez riskini ortadan kaldırmak için, glikoz infüzyon hızını 0,4 ila 0,5 g / kg / saat aralığında tutmak gerekir. Bu rakamı izotonik bir glikoz çözeltisine çevirirseniz, 70 kg ağırlığındaki bir hasta için saatte 500 mm'den biraz daha fazlasını elde edersiniz. Bozulmuş karbonhidrat toleransını ve bunun sonucunda ortaya çıkan komplikasyonları önlemek için glikoz çözeltisine insülin eklenir. Hesaplama aşağıdaki formüle göre yapılır: 3-4 gram kuru glikoz başına 1 birim. İnsülin sadece glikoz kullanımı üzerinde olumlu bir etkiye sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda amino asitlerin normal emilimine de katkıda bulunur.
Karbonhidratların tıpta kullanımı, türlerine bağlıdır. Parenteral beslenmede yaygın olarak kullanılır: fruktoz, glikoz, sorbitol, dekstran, gliserol ve etilalkol.
Diyet yemeği
Karbonhidratların diyetten tamamen veya kısmen çıkarılmasının yanı sıra protein ve yağ alımında artışa dayanan birçok diyet vardır. ABD Tarım Bakanlığı, karbonhidrattan zengin besinler tüketen kişilerin ağırlıklı olarak normal kiloda olduğunu ortaya koyan bir anket yaptı. Yüksek karbonhidratlı yiyecekler daha besleyicidir ancak kalorileri daha düşüktür.
Bildiğiniz gibi Amerika'da nüfusun yarısından fazlası fazla kilolu. Ve bu tür insanların sayısı giderek artıyor. Tüketilen gıda konusunda uzun süreli bir nüfus araştırması, diyetlerine karbonhidratların hakim olduğu kişilerin, aynı miktarda yemek yenen protein ve yağ sevenlerden daha az kalori aldıklarını gösterdi. Ankete katılan tüm bu insan grubu ve 10.000'den fazla insan vardı, en düşük vücut ağırlığına sahipti. Bunun nedeni, karbonhidrat içeren gıdaların her 1000 kalorisine karşılık bol miktarda lif ve su bulunmasıdır. Bu grup insan gıda ile daha fazla besin aldı, yani: A ve C vitaminleri, karoten, kalsiyum, demir ve magnezyum. Diyetlerinde yağlar, kolesterol, çinko, sodyum ve B12 vitamini az miktarda bulundu.
Gıdalarda karbonhidrat ve yağ kullanımı yakından ilişkilidir. Bununla birlikte, karbonhidratların yanı sıra proteinlerle birlikte kullanılması. Enerji kaynakları olarak karbonhidratların yüksek verimliliği, proteini koruma yeteneklerinde yatmaktadır. Çok miktarda karbonhidrat alındığında vücut enerji olarak kullanır.malzeme amino asitlerden daha azdır. Genel olarak, bu maddeler amino asitler ve gliserolden sentezlenebildikleri için beslenmenin vazgeçilmez bileşenleri değildir, ancak rolleri hafife alınmamalıdır. Yiyeceklerde karbonhidrat kullanımı günde en az 50 gram olmalıdır. Aksi halde metabolik bozukluklar meydana gelebilir.
Ancak aşırı karbonhidrat tüketimi deri altı yağ oluşumuna yol açar. Bir diyet oluştururken, yalnızca kişinin bu maddelere olan ihtiyacını karşılamak değil, aynı zamanda farklı türlerinin tüketimini dengelemek de önemlidir. Basit ve karmaşık karbonhidratların oranını izlemek önemlidir. Vücuda çok fazla şeker girdiğinde, tam olarak glikojene sentezlenemezler ve yağ dokularının oluşumuna katkıda bulunan trigliseritlere dönüşmezler. Kanda insülin yükseldiğinde bu süreç hızlanır.
Kompleks karbonhidratlar, basit karbonhidratların aksine yavaş parçalanırlar, bu nedenle kandaki içerikleri giderek artar. Bu bakımdan gıda maddelerindeki ana karbonhidrat kısmının tam olarak sindirilebilir maddelerden oluşması tavsiye edilir. Onların payı yüzde 80 ila 90 arasında olmalıdır. Karmaşık karbonhidratların eksikliği özellikle diyabet, obezite, ateroskleroz ve kardiyovasküler sistem hastalıklarından muzdarip olanlar için fark edilir.
Zaten anladığınız gibi, çoğu karbonhidrat beslenme ve tıpta kullanılır. Ancak karbonhidratların kapsamı burada bitmiyor. Başka nerede kullanılırlar?
Glikoz
Bu karbonhidrat vücut tarafından iyi emilir ve bazı ilaçların parçası olarak kullanılabilir. Ayrıca şekerleme endüstrisinde glikoz yaygın olarak kullanılmaktadır. Yardımı ile marmelat, karamel, zencefilli kurabiye ve diğer ürünler yapılır. Tekstil endüstrisinde indirgeyici ajan rolü oynar. Glikonik ve askorbik asitlerin üretiminde ise başlangıç ürünü glikozdur. Onun yardımıyla bazı endüstriyel şekerlerin sentezini de gerçekleştirirler.
Glikoz fermantasyonu büyük önem taşır. Lahana, salatalık, süt ve diğer ürünlerin yanı sıra yemleri silerken oluşur. Bira üretiminde glikozun alkollü fermantasyonu kullanılır.
Nişasta
Nişasta değerli bir besindir. Vücudun sindirimini kolaylaştırmak için ürünler ısıl işleme tabi tutulur. Yüksek sıcaklık koşulları altında, nişastanın kısmi hidrolizi ve ayrıca suda çözünür dekstrinlerin oluşumu meydana gelir. Dekstrinler, sindirim sisteminde bir kez, vücut tarafından iyi emilen glikoza hidrolize edilir. Karbonhidratların endüstride kullanımından bahsedecek olursak, nişasta göz ardı edilemez. Ondan elde edilen ana ürünler glikoz ve melastır. Bu, karbonhidrat kullanımının gerçekleştiği alanı daha da genişletir. Nişastadan glikoz ve melas elde etme sürecini aşağıdaki gibi kısaca açıklayın.
Nişasta, seyreltik sülfürik asit ile bir karışım içinde ısıtılır. Fazla asit tebeşir ile nötralize edilir. sırasında oluşan kalsiyum sülfat çökeltisinötralizasyon, filtre. Daha sonra çözelti buharlaştırılır ve ondan glikoz izole edilir. Hidroliz işlemini sonuna kadar getirmezseniz melas adı verilen glikoz ile dekstrin karışımı elde etmiş olursunuz. Şekerleme endüstrisinde kullanılır. Ek olarak, nişastadan türetilen dekstrinler, yapıştırıcılar ve boya koyulaştırıcılar olarak yaygın bir kullanım alanı bulmuştur. Nişasta, karbonhidrat kullanımının ne kadar çeşitli olabileceğini kanıtlıyor. Ancak süreçlerin kimyası hiç de karmaşık değil.
Daha önce kolalama kullanılıyordu, bu da kumaşa ikinci bir hayat vermenizi ve kullanım ömrünü uzatmanızı sağlıyordu. Nişasta ve ondan türetilen ürünler tekstil, ilaç ve döküm endüstrilerinde de kullanılmıştır.
Pulp
Karbonhidratların pratik faydaları her zaman biyolojik rollerinden daha az önemli olmamıştır. Karbonhidratların kullanımı, insan faaliyetinin tamamen farklı alanlarında bulunabilir. Selüloz (lif) eski çağlardan beri insan tarafından kullanılmaktadır. İlk başta insanlar ahşabı yakıt ve yapı malzemesi olarak kullanmaya başladılar. Daha sonra pamuk, keten ve diğer lifli bitkilerden iplik yapmayı öğrendiler. Daha sonra, tahtadan kağıt elde etmeyi mümkün kılan teknolojiler ortaya çıktı. Kağıt, özünde preslenmiş ve yapıştırılmış ince bir selüloz elyaf tabakasıdır. Sonuç, akmayan dayanıklı, pürüzsüz bir yüzeydir.
Başlangıçta, kağıt yapmak için sadece bitkisel hammaddeler (pamuk ve pirinç sapları) kullanıldı. Lifler ondan tamamen mekanik olarak çıkarıldı. AncakToplumun gelişmesi, sıralanan kaynaklar kağıt ihtiyacını karşılamaya yetmedi. Çoğu gazetelere gidiyor. Kağıdın kalitesinin burada özel bir rol oynamadığı göz önüne alındığında, buna yüzde 50'ye varan oranda öğütülmüş odun eklemeye başladılar. Daha sonra, reçineler, lignin ve benzeri gibi eşlik eden ahşap maddelerden kurtulmayı mümkün kılan teknolojiler ortaya çıktı. Karbonhidratların pratik kullanımı bu kadar çeşitli olabilir.
Bugüne kadar selülozu izole etmenin en yaygın yöntemi sülfittir. Karbonhidratların kullanıldığı çeşitli alanlarda kullanılır. Sürecin kimyası oldukça basittir. Bu yönteme göre, odun ezilir ve kalsiyum hidrosülfat ile bir karışım içinde kaynatılır. Daha sonra her türlü kirlilikten arındırılan selüloz filtrelerde ayrıştırılır. Elde edilen kül suyu monosakkaritler içerir, bu nedenle alkol üretimi için hammadde olarak kullanılır. Ve selüloz ayrıca viskon, asetat ve bakır-amonyak liflerinin üretiminde de kullanılır.
Bazen karbonhidratlar karbonhidratlarla karıştırılır. Bu iki madde sınıfı ünsüz olarak adlandırılmasına rağmen birbirleriyle hiçbir ilgileri yoktur. Doymuş hidrokarbonların günlük yaşamda ve işte kullanımı tamamen farklı bir hikaye.
Sonuç
Bugün karbonhidratlar gibi maddeler hakkındaki bilginizi derinleştirdiniz. Karbonhidratların özellikleri, kullanımları ve insanlar için faydaları, bu maddelerin gezegenimizdeki en önemli biyolojik bileşenler olduğunu doğrulamaktadır. Bunlarkelimenin tam anlamıyla her yerde ve her şeyde. Ama asıl mesele bu değil, karbonhidratlar olmadan hayatımızın imkansız olacağı gerçeği. Karbonhidratların yaşamda kullanımı çok fazladır.
