Ogļhidrāti ir jebkura dzīva organisma šūnu un audu būtiska sastāvdaļa neatkarīgi no tā, vai tas ir augs, dzīvnieks vai cilvēks. Tie veido lielāko daļu planētas Zeme organisko vielu. Ogļhidrāti ir diezgan plaša savienojumu klase. Starp tiem var atrast vielas ar dažādām īpašībām. Pateicoties šai iezīmei, ogļhidrātu funkcijas ir ļoti plašas. Šodien mēs analizēsim ogļhidrātu galvenās īpašības, fizioloģisko lomu un izmantošanu dažādās pārtikas (un ne tikai) rūpniecības jomās.
Ogļhidrātu avoti
Galvenie ogļhidrātu avoti ir augu produkti. Proti: maize, graudaugi, dārzeņi, augļi, ogas. Kas attiecas uz dzīvnieku izcelsmes produktiem, daži no tiem ir arī bagāti ar ogļhidrātiem. Tas, pirmkārt, ir piens, kas satur tā saukto piena cukuru.
Pārtikas produkti var saturēt dažādus ogļhidrātus. Tāpēc ogļhidrātu nozīme, pielietojums un to funkcijas ir ļoti plašas. Graudaugi un kartupeļi satur cieti – ūdenī nešķīstošu komplekso ogļhidrātu, kas gremošanas sulu iedarbībā sadalās vienkāršos cukuros. Augļos, dārzeņos un ogās šīs vielastiek pasniegti vienkāršu cukuru veidā: augļi, bietes, cukurniedres, vīnogas un tā tālāk. Tie izšķīst ūdenī un lieliski uzsūcas organismā. Ūdenī šķīstošie cukuri ātri uzsūcas asinsritē.
Ogļhidrātu patēriņš
Tiek uzskatīts, ka lielākā daļa ogļhidrātu ir jāuzņem kompleksā veidā un tikai 20-25% vienkāršā veidā. Tas veicina pakāpenisku cukuru iekļūšanu audos. Ja cilvēks saņem pietiekami daudz ogļhidrātu ar pārtiku, tie nogulsnējas aknās un muskuļos "dzīvnieku cietes" glikogēna veidā. Ar ogļhidrātu trūkumu glikogēna krājumi tiek sadalīti glikozē un tiek izmantoti ķermeņa vajadzībām (šūnu un audu barošanai). Ja ķermenis saņem to pārpalikumu, tie pārvēršas ķermeņa taukos. Starp citu, ogļhidrātu sastāvā ietilpst arī šķiedrvielas, kas nepieciešamas pareizai gremošanai.
Ogļhidrāti ir būtiskas uztura sastāvdaļas, tāpēc tie ne tikai nosaka ķermeņa enerģijas homeostatu, bet arī piedalās vairāku oglekli saturošu polimēru biosintēzē. Dzīves laikā vidusmēra cilvēks patērē aptuveni 14 tonnas šo savienojumu. No tām aptuveni 2,5 tonnas – vienkāršā veidā. Olb altumvielu, tauku, ogļhidrātu un to atvasinājumu izmantošana pārtikā nav vienveidīga. Ogļhidrāti ir galvenā mūsu uztura sastāvdaļa. Tie patērē 4 reizes vairāk nekā olb altumvielas vai tauki. Izmantojot vienkāršu, jauktu uzturu, aptuveni 60% cilvēka enerģijas nāk no ogļhidrātiem. Viņu galvenais uzdevums organismā ir nodrošināt enerģiju. Jo vairāk fiziskās aktivitātes cilvēka dzīvē, jo vairākviņam vajag ogļhidrātus. Ar mazkustīgu dzīvesveidu nepieciešamība pēc šīm vielām samazinās. Tiem, kuri nenodarbojas ar fizisku darbu, ikdienas ogļhidrātu nepieciešamība ir aptuveni 400 grami.
Apmēram 50-65% ogļhidrātu mūsu organismā nonāk ar graudu produktiem. 15-25% - ar cukuru un cukuru saturošiem produktiem. Apmēram 10% - ar sakņu un bumbuļu kultūrām. Un apmēram 5-7% - ar augļiem un dārzeņiem.
Ogļhidrāti ir ļoti spēcīgs aizkuņģa dziedzera ārējās sekrēcijas kairinātājs un aktīvākais insulīna sintēzes stimulators, kam ir liela nozīme ogļhidrātu metabolisma regulēšanā un optimālas glikozes homeostāzes uzturēšanā. Gadu gaitā vienkārša ogļhidrātu pārslodze noved pie β-šūnu hiperplāzijas, pēc tam pie salu aparāta pavājināšanās un priekšnoteikumu radīšanas diabēta attīstībai.
Ogļhidrātu klasifikācija
Atkarībā no struktūras, spējas izšķīst un asimilācijas ātruma ogļhidrātus, kas ir daļa no pārtikas, iedala vienkāršajos un kompleksajos. Vienkāršos ietilpst monosaharīdi (fruktoze, glikoze, galaktoze) un disaharīdi (saharoze, laktoze). Uz kompleksu - polisaharīdi (šķiedrvielas, ciete, glikogēns). Papildus ogļhidrātu piemēriem katrā klasē ir arī citas, mazāk zināmas vielas.
Vienkārši ogļhidrāti
Mono- un disaharīdi labi šķīst ūdenī un ātri uzsūcas organismā. Tiem ir izteikta salda garša, tāpēc tos mēdz dēvēt vienkārši par cukuriem. Visvairāk sastopamais monosaharīds irglikoze, ko satur dažādi augļi un ogas, kā arī sintezējas di- un polisaharīdu sadalīšanās laikā. Glikoze, nonākusi organismā, ātri atrod pielietojumu. Tas veido glikogēnu, baro smadzeņu audus un muskuļus (ieskaitot sirdi) un regulē cukura līmeni asinīs. Slodzes laikā glikozi var izmantot tieši kā enerģijas avotu.
Fruktozei ir līdzīgas īpašības. To var uzskatīt par ļoti vērtīgu, viegli sagremojamu ogļhidrātu. Bet, salīdzinot ar glikozi, fruktoze joprojām lēnāk uzsūcas zarnās, un, nonākot asinīs, tā ātrāk iziet no asinsrites. Līdz 80% fruktozes saglabājas aknās, novēršot cukura piesātinājumu asinīs. Tomēr aknās fruktoze vieglāk sintezē glikogēnu nekā glikoze. Salīdzinot ar saharozi, fruktoze ir labāk sagremojama un tai ir vairāk salduma. Pateicoties pēdējai īpašībai, vēlamajam produkta salduma līmenim var izmantot mazāk fruktozes, tādējādi samazinot kopējo cukuru patēriņu. Tas notiek, veidojot diētu ar ierobežotu kaloriju daudzumu. Ņemot vērā ogļhidrātu izmantošanu dzīvē, īpaša uzmanība jāpievērš diētiskajam uzturam. Fruktoze bieži tiek izmantota kā saldinātājs pārtikā cilvēkiem ar cukura diabētu.
Ar saharozes pārpalikumu tiek traucēta tauku vielmaiņa un palielinās tauku veidošanās. Turklāt jau sen ir pierādīts, ka, palielinoties cukura daudzumam, kas nonāk organismā, palielinās tauku sintēze no kompleksajiem ogļhidrātiem, tieši no taukiem un pat olb altumvielām. TāpēcCukura daudzums, ko cilvēks patērē, var ievērojami regulēt tauku vielmaiņu.
Ar bagātīgu cukura lietošanu sākas holesterīna vielmaiņas traucējumi un tā satura palielināšanās asinīs. Turklāt liekais cukurs slikti ietekmē zarnu mikrofloras darbu - palielinās pūšanas mikroorganismu masa, paātrinās pūšanas procesi, veidojas meteorisms. Vismazāk šīs blakusparādības tiek novērotas, lietojot fruktozi. Augļi un ogas ir galvenais šo ogļhidrātu avots. Medū ir daudz fruktozes un glikozes: attiecīgi 37,1 un 36,2%. Viss cukurs, kas ir arbūzā, ir fruktoze, šeit tās ir aptuveni 8%.
Nākamais monosaharīds ir galaktoze. Pārtikā tas brīvā veidā nav atrodams. Galaktoze ir laktozes, galvenā ogļhidrāta pienā, sadalīšanās produkts.
Kas attiecas uz disaharīdiem, galvenais mūsu uzturā ir saharoze. Hidrolīzes laikā tas sadalās fruktozē un glikozē. Galvenie saharozes avoti ir biešu un niedru cukurs. Granulētajā cukurā šī ogļhidrāta saturs sasniedz 99,75%. Turklāt saharoze ir atrodama augļos, dārzeņos un ķirbēs.
Sarežģīti ogļhidrāti
Polisaharīdiem ir sarežģītāka molekulārā struktūra un ārkārtīgi zema šķīdība ūdenī. Šajā klasē ietilpst: ciete, šķiedra, glikogēns un pektīns. Šīs klases ogļhidrātu izmantošana ir plaši izplatīta dažādās pakāpēs. Ciete ir primārā uzturvērtība. Tās augstais saturs graudu kultūrās ir galvenais faktors, kas nosaka tosuzturvērtība. Vidusmēra cilvēka uzturā ciete veido līdz pat 80% no kopējā patērētā ogļhidrātu daudzuma. Nokļūstot organismā, tas pārvēršas vienkāršos ogļhidrātos un pilda savas funkcijas.
Kas attiecas uz glikogēnu, tas mūsu organismā pilda enerģētiskā materiāla lomu, kas baro strādājošos muskuļus un iekšējos orgānus. Glikogēns tiek atjaunots reosintēzes ceļā uz glikozes rēķina.
Pektīns ir šķīstoša viela, kas organismā labi uzsūcas. Kā liecina mūsdienu pētījumi veselīga uztura jomā, pektīnu var lietot profilakses un ārstniecības nolūkos kuņģa-zarnu trakta slimību gadījumos.
Šķiedra pēc struktūras ir ļoti līdzīga polisaharīdiem. Graudu produkti ir slaveni ar savu augsto saturu. Papildus šķiedrvielu daudzumam produktā liela nozīme ir tā kvalitātei. Jo maigāks šis ogļhidrāts, jo labāk tas sadalās zarnās, un jo vairāk labumu tas sniedz cilvēkam. Šīs īpašības piemīt dārzeņu un kartupeļu šķiedrām. Svarīga šī polisaharīda iezīme ir spēja izvadīt no cilvēka ķermeņa holesterīnu. Tagad sīkāk aplūkosim ogļhidrātu lietošanu.
Parenterālā barošana
Ogļhidrātu izmantošana medicīnā mūsdienās strauji attīstās. Parenterālā barošana ir barības vielu intravenoza ievadīšana organismā. To lieto gadījumos, kad pacients pats nespēj pabarot. Ogļhidrātu lietošana parenterālā uzturā ir ļoti izplatīta. Tie tiek izmantoti saskaņā arvienkāršais iemesls ir tas, ka tie ir vispieejamākais enerģijas avots cilvēka ķermenim. Ogļhidrātu enerģētiskā vērtība ir 4 kcal/g. Cilvēka ikdienas nepieciešamība pēc enerģijas svārstās no 1,5 līdz 2 tūkstošiem kilokaloriju. Līdz ar to problēma ir izolēta ogļhidrātu izmantošana, lai segtu šo vajadzību. Runājot par izotonisko glikozes šķīdumu, lai pilnībā segtu cilvēka vajadzību pēc kalorijām, nepieciešams ielej no 7 līdz 10 litriem šķīduma. Tas var izraisīt pārmērīgu hidratāciju, plaušu tūsku un sirds un asinsvadu sistēmas traucējumus.
Koncentrētāku glikozes šķīdumu lietošana ir saistīta ar citām nepatīkamām sekām - plazmas hiperosmolaritātes rašanos un vēnu intima kairinājumu (flebīta un tromboflebīta attīstība). Un, lai novērstu osmotiskās diurēzes risku, ir nepieciešams uzturēt glikozes infūzijas ātrumu diapazonā no 0,4 līdz 0,5 g / kg / h. Ja jūs pārvēršat šo skaitli izotoniskā glikozes šķīdumā, pacientam, kas sver 70 kg, jūs iegūstat nedaudz vairāk par 500 mm stundā. Lai novērstu ogļhidrātu tolerances traucējumus un no tā izrietošās komplikācijas, glikozes šķīdumam pievieno insulīnu. Aprēķinu veic pēc formulas: 1 vienība uz 3-4 gramiem sausas glikozes. Insulīns ne tikai pozitīvi ietekmē glikozes izmantošanu, bet arī veicina normālu aminoskābju uzsūkšanos.
Ogļhidrātu izmantošana medicīnā ir atkarīga no to veida. Parenterālajā uzturā plaši izmanto: fruktozi, glikozi, sorbītu, dekstrānu, glicerīnu un etilalkohols.
Diētiskais ēdiens
Ir daudzas diētas, kuru pamatā ir pilnīga vai daļēja ogļhidrātu izslēgšana no uztura, kā arī olb altumvielu un tauku uzņemšanas palielināšana. ASV Lauksaimniecības ministrija veica aptauju, saskaņā ar kuru atklājās, ka cilvēki, kas ēd ogļhidrātiem bagātu pārtiku, pārsvarā ir ar normālu svaru. Pārtika, kas satur daudz ogļhidrātu, ir barojošāka, bet satur mazāk kaloriju.
Kā zināms, Amerikā vairāk nekā pusei iedzīvotāju ir liekais svars. Un šādu cilvēku skaits nepārtraukti pieaug. Ilgstoša iedzīvotāju aptauja par patērēto pārtiku parādīja, ka cilvēki, kuru uzturā dominē ogļhidrāti, ar tādu pašu pārtikas daudzumu saņem mazāk kaloriju nekā olb altumvielu un tauku cienītāji. Šai cilvēku grupai no visiem aptaujātajiem, un tajā bija vairāk nekā 10 000 cilvēku, bija viszemākais ķermeņa svars. Iemesls ir tāds, ka uz katrām 1000 kalorijām ogļhidrātus saturošu pārtiku satur daudz šķiedrvielu un ūdens. Šī cilvēku grupa ar pārtiku saņēma vairāk uzturvielu, proti: A un C vitamīnu, karotīnu, kalciju, dzelzi un magniju. Tauki, holesterīns, cinks, nātrijs un vitamīns B12 viņu uzturā tika konstatēti nelielā mērā.
Ogļhidrātu un tauku izmantošana pārtikā ir cieši saistīta. Tomēr, kā arī ogļhidrātu lietošana ar olb altumvielām. Ogļhidrātu kā enerģijas avotu augstā efektivitāte slēpjas to spējā saglabāt olb altumvielas. Kad tiek uzņemts liels daudzums ogļhidrātu, ķermenis izmanto kā enerģijumateriāls ir mazāks par aminoskābēm. Kopumā šīs vielas nav neaizstājamas uztura sastāvdaļas, jo tās var sintezēt no aminoskābēm un glicerīna, tomēr to lomu nevajadzētu novērtēt par zemu. Ogļhidrātu lietošanai pārtikā jābūt vismaz 50 gramiem dienā. Pretējā gadījumā var rasties vielmaiņas traucējumi.
Tomēr pārmērīgs ogļhidrātu patēriņš izraisa zemādas tauku veidošanos. Veidojot diētu, svarīgi ir ne tikai apmierināt cilvēka vajadzību pēc šīm vielām, bet arī sabalansēt to dažādo veidu patēriņu. Ir svarīgi uzraudzīt vienkāršo un sarežģīto ogļhidrātu attiecību. Kad organismā nonāk daudz cukuru, tie nevar pilnībā sintezēties glikogēnā un pārvērsties par triglicerīdiem, kas veicina taukaudu veidošanos. Kad insulīna līmenis asinīs ir paaugstināts, šis process paātrina.
Sarežģītie ogļhidrāti, atšķirībā no vienkāršajiem, sadalās lēni, tāpēc to saturs asinīs pakāpeniski palielinās. Šajā sakarā vēlams, lai galveno ogļhidrātu daļu pārtikas produktos veidotu precīzi sagremojamas vielas. Viņu daļai vajadzētu būt no 80 līdz 90 procentiem. Salikto ogļhidrātu trūkums ir īpaši jūtams tiem, kuri cieš no cukura diabēta, aptaukošanās, aterosklerozes un sirds un asinsvadu sistēmas slimībām.
Kā jau sapratāt, lielākā daļa ogļhidrātu tiek izmantoti uzturā un medicīnā. Bet ogļhidrātu apjoms ar to nebeidzas. Kur vēl tās tiek izmantotas?
Glikoze
Šis ogļhidrāts organismā labi uzsūcas, un to var izmantot kā daļu no dažām zālēm. Turklāt glikozi plaši izmanto konditorejas izstrādājumu rūpniecībā. Ar tās palīdzību top marmelāde, karamele, piparkūkas un citi izstrādājumi. Tekstilrūpniecībā tam ir reducētāja loma. Un glikonskābes un askorbīnskābes ražošanā glikoze ir sākumprodukts. Ar tās palīdzību viņi veic arī dažu rūpniecisko cukuru sintēzi.
Glikozes fermentācijai ir liela nozīme. Tā rodas, skābējot kāpostus, gurķus, pienu un citus produktus, kā arī skābējot lopbarību. Alus ražošanā tiek izmantota glikozes spirta fermentācija.
Ciete
Ciete ir vērtīga uzturviela. Lai organismam būtu vieglāk sagremot, produkti tiek pakļauti termiskai apstrādei. Augstas temperatūras apstākļos notiek daļēja cietes hidrolīze, kā arī veidojas ūdenī šķīstošie dekstrīni. Dekstrīni, nonākot gremošanas traktā, tiek hidrolizēti līdz glikozei, kas organismā labi uzsūcas. Ja runājam par ogļhidrātu izmantošanu rūpniecībā, tad nevar ignorēt cieti. Galvenie produkti, ko no tā iegūst, ir glikoze un melase. Tas vēl vairāk paplašina apgabalu, kurā notiek ogļhidrātu izmantošana. Īsi aprakstiet glikozes un melases iegūšanas procesu no cietes šādi.
Cieti karsē maisījumā ar atšķaidītu sērskābi. Skābes pārpalikumu neitralizē ar krītu. Kalcija sulfāta nogulsnes, kas veidojas laikāneitralizācija, filtrēta. Pēc tam šķīdumu iztvaicē un no tā izdala glikozi. Ja jūs nepabeidzat hidrolīzes procesu, jūs iegūstat glikozes un dekstrīnu maisījumu, ko sauc par melasi. To izmanto konditorejas izstrādājumu rūpniecībā. Turklāt no cietes iegūtie dekstrīni ir plaši izmantoti kā līmvielas un krāsu biezinātāji. Ciete pierāda, cik daudzveidīga var būt ogļhidrātu izmantošana. Taču procesu ķīmija nemaz nav sarežģīta.
Iepriekš tika izmantota ciete, kas ļauj iedvest audumam otru dzīvi un pagarināt tā kalpošanas laiku. Ciete un no tās iegūtie produkti ir izmantoti arī tekstilrūpniecībā, farmācijas un lietuvju rūpniecībā.
Pulpa
Ogļhidrātu praktiskie ieguvumi vienmēr ir bijuši ne mazāk svarīgi kā to bioloģiskā nozīme. Ogļhidrātu izmantošanu var atrast pilnīgi dažādās cilvēka darbības jomās. Celulozi (šķiedru) cilvēki izmantojuši kopš seniem laikiem. Sākumā cilvēki sāka izmantot koksni kā kurināmo un celtniecības materiālu. Tad viņi mācījās izgatavot diegu no kokvilnas, liniem un citiem šķiedraugiem. Vēlāk parādījās tehnoloģijas, kas ļāva iegūt papīru no koka. Papīrs pamatā ir plāns celulozes šķiedru slānis, kas tiek presēts un pielīmēts. Rezultāts ir izturīga, gluda virsma, kas neplūst.
Sākotnēji papīra ražošanai tika izmantotas tikai augu izcelsmes izejvielas (kokvilna un rīsu kāti). Šķiedras no tā tika iegūtas tīri mehāniski. Bet kāsabiedrības attīstībai, uzskaitītie avoti nebija pietiekami, lai segtu vajadzību pēc papīra. Lielākā daļa no tā nonāk laikrakstos. Ņemot vērā, ka papīra kvalitātei šeit nav īpašas nozīmes, viņi sāka tam pievienot līdz 50 procentiem m altas koksnes. Vēlāk parādījās tehnoloģijas, kas ļāva atbrīvoties no tādām koksnes pavadvielām kā sveķi, lignīns utt. Lūk, cik daudzveidīga var būt ogļhidrātu praktiskā izmantošana.
Līdz šim visizplatītākā celulozes izolācijas metode ir sulfīts. To lieto dažādās jomās, kur tiek izmantoti ogļhidrāti. Procesa ķīmija ir diezgan vienkārša. Saskaņā ar šo metodi koksni sasmalcina un vāra maisījumā ar kalcija hidrosulfātu. Pēc tam no visa veida piemaisījumiem atbrīvotā celuloze tiek atdalīta uz filtriem. Iegūtais sārms satur monosaharīdus, tāpēc to izmanto kā izejvielu spirta ražošanai. Celuloze tiek izmantota arī viskozes, acetāta un vara-amonjaka šķiedru ražošanā.
Dažreiz ogļhidrātus sajauc ar ogļhidrātiem. Neskatoties uz to, ka šīs divas vielu klases ir nosauktas līdzskaņā, tām nav nekāda sakara viena ar otru. Piesātināto ogļūdeņražu izmantošana ikdienā un darbā ir pavisam cits stāsts.
Secinājums
Šodien jūs esat padziļinājuši savas zināšanas par tādām vielām kā ogļhidrāti. Ogļhidrātu īpašības, izmantošana un ieguvumi cilvēkiem apliecina, ka šīs vielas ir vissvarīgākās bioloģiskās sastāvdaļas uz mūsu planētas. Viņi irburtiski visur un visā. Bet tas nav galvenais, bet gan tas, ka bez ogļhidrātiem mūsu dzīve nebūtu iespējama. Ogļhidrātu izmantošana dzīvē ir pārāk plaša.
