Sacharidy jsou základní složkou buněk a tkání jakéhokoli živého organismu, ať už jde o rostlinu, zvíře nebo lidskou bytost. Tvoří většinu organické hmoty planety Země. Sacharidy jsou poměrně širokou třídou sloučenin. Mezi nimi můžete najít látky s různými vlastnostmi. Díky této vlastnosti jsou funkce sacharidů velmi široké. Dnes si rozebereme hlavní vlastnosti, fyziologickou roli a využití sacharidů v různých oblastech potravinářského (nejen) průmyslu.
Zdroje sacharidů
Hlavním zdrojem sacharidů jsou rostlinné produkty. Jmenovitě: chléb, obiloviny, zelenina, ovoce, bobule. Pokud jde o živočišné produkty, některé z nich jsou také bohaté na sacharidy. Jedná se především o mléko, které obsahuje tzv. mléčný cukr.
Potravinářské výrobky mohou obsahovat různé sacharidy. Proto je význam, uplatnění sacharidů a jejich funkce velmi rozsáhlé. Obiloviny a brambory obsahují škrob – komplexní sacharid nerozpustný ve vodě, který se působením trávicích šťáv rozkládá na jednoduché cukry. V ovoci, zelenině a bobulích tyto látkyprezentovány ve formě jednoduchých cukrů: ovoce, červená řepa, třtina, hrozny a tak dále. Rozpouštějí se ve vodě a tělo je dokonale vstřebává. Cukry rozpustné ve vodě se rychle vstřebávají do krevního oběhu.
Spotřeba sacharidů
Předpokládá se, že většina sacharidů by měla být konzumována v komplexní formě a pouze 20-25 % v jednoduché. To přispívá k postupnému vstupu cukrů do tkání. Pokud člověk přijímá dostatek sacharidů z potravy, ukládají se v játrech a svalech ve formě glykogenu „živočišného škrobu“. Při nedostatku sacharidů se zásoba glykogenu štěpí na glukózu a využívá se pro potřeby těla (výživa buněk a tkání). Pokud jich tělo přijímá nadbytek, mění se v tělesný tuk. Mimochodem mezi sacharidy patří i vláknina, která je nezbytná pro správné trávení.
Sacharidy jsou základními složkami stravy, takže nejen určují energetický homeostat těla, ale také se podílejí na biosyntéze řady polymerů obsahujících uhlík. Za život průměrný člověk spotřebuje asi 14 tun těchto sloučenin. Z toho přibližně 2,5 tuny - v jednoduché formě. Použití bílkovin, tuků, sacharidů a jejich derivátů v potravinách není jednotné. Sacharidy jsou hlavní součástí naší stravy. Spotřebovávají 4x více než bílkovin nebo tuků. Při jednoduché, smíšené stravě pochází asi 60 % energie člověka ze sacharidů. Jejich hlavním úkolem v těle je dodávat energii. Čím více fyzické aktivity v životě člověka, tím vícepotřebuje sacharidy. Při sedavém způsobu života potřeba těchto látek klesá. Pro ty, kteří nevykonávají fyzickou práci, je denní potřeba sacharidů přibližně 400 gramů.
Asi 50-65 % sacharidů vstupuje do našeho těla s obilnými produkty. 15-25% - s cukrem a výrobky obsahujícími cukr. Asi 10% - s kořenovými a hlíznatými plodinami. A asi 5–7 % – s ovocem a zeleninou.
Sacharidy jsou velmi silným dráždidlem pro zevní sekreci slinivky břišní a nejaktivnějším stimulátorem syntézy inzulínu, který hraje důležitou roli v regulaci metabolismu sacharidů a udržování optimální homeostázy glukózy. Prosté přetížení sacharidy vede v průběhu let k hyperplazii β-buněk, následně k oslabení ostrovního aparátu a vytvoření předpokladů pro rozvoj diabetu.
Klasifikace sacharidů
V závislosti na struktuře, schopnosti rozpouštění a rychlosti asimilace se sacharidy, které jsou součástí potravy, dělí na jednoduché a složité. Mezi jednoduché patří monosacharidy (fruktóza, glukóza, galaktóza) a disacharidy (sacharóza, laktóza). Ke komplexu - polysacharidy (vláknina, škrob, glykogen). Kromě příkladů sacharidů jsou v každé třídě další, méně známé látky.
Jednoduché sacharidy
Mono- a disacharidy se dobře rozpouštějí ve vodě a tělo je rychle vstřebává. Mají výraznou sladkou chuť, proto se jim často říká jednoduše cukry. Nejhojnější je monosacharidglukóza obsažená v různém ovoci a bobulích, stejně jako syntetizovaná během rozkladu di- a polysacharidů. Glukóza, jakmile je v těle, si rychle najde využití. Tvoří glykogen, vyživuje mozkovou tkáň a svaly (včetně srdce) a reguluje hladinu cukru v krvi. Během cvičení lze glukózu využít přímo jako zdroj energie.
Fruktóza má podobné vlastnosti. Lze jej považovat za velmi hodnotný, lehce stravitelný sacharid. Ale ve srovnání s glukózou je fruktóza stále pomaleji absorbována střevy a jakmile se dostane do krve, rychleji opustí krevní oběh. Až 80 % fruktózy se zadržuje v játrech, což zabraňuje saturaci krevního cukru. V játrech však fruktóza syntetizuje glykogen snadněji než glukóza. Fruktóza je oproti sacharóze lépe stravitelná a má větší sladkost. Díky posledně uvedené vlastnosti lze pro požadovanou úroveň sladkosti produktu použít méně fruktózy, čímž se sníží celková spotřeba cukrů. K tomu dochází při konstrukci diety s omezeným příjmem kalorií. Vzhledem k využití sacharidů v životě je třeba věnovat zvláštní pozornost dietní výživě. Fruktóza se často používá jako sladidlo v potravinách pro lidi s cukrovkou.
Při přebytku sacharózy je narušen metabolismus tuků a zvyšuje se tvorba tuku. Kromě toho je již dlouho prokázáno, že se zvýšením množství cukru vstupujícího do těla se zvyšuje syntéza tuků z komplexních sacharidů, přímo z tuku a dokonce i bílkovin. Proto,Množství cukru, které člověk zkonzumuje, může výrazně regulovat metabolismus tuků.
Při hojném užívání cukru nastávají poruchy metabolismu cholesterolu a zvyšování jeho obsahu v krvi. Kromě toho má přebytek cukru špatný vliv na práci střevní mikroflóry - zvyšuje se množství hnilobných mikroorganismů, zrychlují se hnilobné procesy, rozvíjí se plynatost. Nejméně ze všech jsou tyto vedlejší účinky pozorovány při užívání fruktózy. Ovoce a bobule jsou hlavním zdrojem tohoto sacharidu. V medu je hodně fruktózy a glukózy: 37,1 a 36,2 %. Veškerý cukr, který je v melounu, je fruktóza, zde je ho asi 8 %.
Dalším monosacharidem je galaktóza. V potravinách se nenachází ve volné formě. Galaktóza je produkt rozkladu laktózy, hlavního sacharidu v mléce.
Pokud jde o disacharidy, hlavní v naší stravě je sacharóza. Při hydrolýze se rozkládá na fruktózu a glukózu. Hlavními zdroji sacharózy jsou řepný a třtinový cukr. V krystalovém cukru dosahuje obsah tohoto sacharidu 99,75 %. Kromě toho se sacharóza nachází v ovoci, zelenině a tykví.
Komplexní sacharidy
Polysacharidy mají složitější molekulární strukturu a extrémně nízkou rozpustnost ve vodě. Tato třída zahrnuje: škrob, vlákninu, glykogen a pektin. Použití sacharidů této třídy je v různé míře rozšířeno. Škrob má primární nutriční hodnotu. Jeho vysoký obsah v obilninách je hlavním faktorem, který je určujenutriční hodnota. Ve stravě průměrného člověka tvoří škrob až 80 % z celkového množství zkonzumovaných sacharidů. Jakmile je v těle, mění se na jednoduché sacharidy a plní své funkce.
Co se týče glykogenu, ten v našem těle plní roli energetického materiálu, který vyživuje pracující svaly a vnitřní orgány. Glykogen se obnovuje reosyntézou na úkor glukózy.
Pektin je rozpustná látka, která se v těle dobře vstřebává. Jak ukazují moderní studie v oblasti zdravé výživy, pektin lze použít k preventivním i léčebným účelům u onemocnění trávicího traktu.
Vláknina je svou strukturou velmi podobná polysacharidům. Výrobky z obilí jsou známé svým vysokým obsahem. Kromě množství vlákniny ve výrobku je velmi důležitá její kvalita. Čím je tento sacharid křehčí, tím lépe se ve střevech rozkládá a přináší člověku více výhod. Tyto vlastnosti má vláknina zeleniny a brambor. Důležitou vlastností tohoto polysacharidu je schopnost odstraňovat cholesterol z lidského těla. Nyní se podívejme blíže na využití sacharidů.
Parenterální výživa
Využití sacharidů v dnešní medicíně se rychle rozvíjí. Parenterální výživa je nitrožilní podávání živin do těla. Používá se v případech, kdy pacient není schopen se sám živit. Použití sacharidů v parenterální výživě je velmi časté. Používají se podleprostým důvodem je, že jsou pro lidské tělo cenově nejdostupnějším zdrojem energie. Energetická hodnota sacharidů je 4 kcal/g. Denní potřeba energie člověka se pohybuje od 1,5 do 2 tisíc kilokalorií. Z toho plyne problém izolovaného použití sacharidů k pokrytí této potřeby. Pokud jde o izotonický roztok glukózy, k plnému pokrytí kalorické potřeby člověka je nutné nalít 7 až 10 litrů roztoku. To může vést k rozvoji nadměrné hydratace, plicního edému a kardiovaskulárních poruch.
Použití koncentrovanějších roztoků glukózy je spojeno s dalšími nepříjemnými důsledky - výskytem hyperosmolarity plazmy a podrážděním intimy žil (rozvoj flebitidy a tromboflebitidy). A aby se eliminovalo riziko osmotické diurézy, je nutné udržovat rychlost infuze glukózy v rozmezí od 0,4 do 0,5 g / kg / h. Pokud toto číslo převedete na izotonický roztok glukózy, dostanete o něco více než 500 mm za hodinu pro pacienta vážícího 70 kg. Do roztoku glukózy se přidává inzulin, aby se zabránilo zhoršené toleranci sacharidů a z toho vyplývajícím komplikacím. Výpočet se provádí podle vzorce: 1 jednotka na 3-4 gramy suché glukózy. Inzulin má nejen pozitivní vliv na využití glukózy, ale přispívá také k normálnímu vstřebávání aminokyselin.
Použití sacharidů v lékařství závisí na jejich typu. V parenterální výživě jsou široce používány: fruktóza, glukóza, sorbitol, dextran, glycerol a ethylalkohol.
Dietní jídlo
Je mnoho diet, které jsou založeny na úplném nebo částečném vyloučení sacharidů ze stravy a také na zvýšení příjmu bílkovin a tuků. Americké ministerstvo zemědělství provedlo průzkum, podle kterého vyšlo najevo, že lidé, kteří jedí potraviny bohaté na sacharidy, mají převážně normální váhu. Potraviny s vysokým obsahem sacharidů jsou výživnější, ale méně kalorické.
Jak víte, v Americe má více než polovina populace nadváhu. A počet takových lidí neustále roste. Dlouhodobý průzkum populace na téma konzumované potraviny ukázal, že lidé, v jejichž jídelníčku převažují sacharidy, při stejném množství snědeného jídla přijímají méně kalorií než milovníci bílkovin a tuků. Tato skupina lidí ze všech dotázaných, kterých bylo více než 10 000, měla nejnižší tělesnou hmotnost. Důvodem je, že na každých 1000 kalorií potravin obsahujících sacharidy připadá hodně vlákniny a vody. Tato skupina lidí přijímala s jídlem více živin, a to: vitamíny A a C, karoten, vápník, železo a hořčík. Tuky, cholesterol, zinek, sodík a vitamín B12 se v jejich stravě nacházely v malé míře.
Použití sacharidů a tuků v potravinách spolu úzce souvisí. Stejně tak však použití sacharidů s bílkovinami. Vysoká účinnost sacharidů jako zdrojů energie spočívá v jejich schopnosti šetřit bílkoviny. Při požití velkého množství sacharidů je tělo využívá jako energiimateriálu je méně než aminokyselin. Obecně platí, že tyto látky nejsou nepostradatelnou složkou výživy, protože je lze syntetizovat z aminokyselin a glycerolu, jejich roli však není radno podceňovat. Použití sacharidů v potravinách by mělo být alespoň 50 gramů denně. Jinak může dojít k metabolickým poruchám.
Nadměrná konzumace sacharidů však vede k tvorbě podkožního tuku. Při sestavování jídelníčku je důležité nejen uspokojit potřebu člověka po těchto látkách, ale také vyvážit spotřebu jejich různých druhů. Důležité je sledovat poměr jednoduchých a složených sacharidů. Když se do těla dostane velké množství cukrů, nemohou být plně syntetizovány na glykogen a přemění se na triglyceridy, které přispívají k tvorbě tukových tkání. Když je inzulín v krvi zvýšen, tento proces se urychlí.
Komplexní sacharidy se na rozdíl od jednoduchých štěpí pomalu, takže jejich obsah v krvi se postupně zvyšuje. V tomto ohledu je vhodné, aby hlavní sacharidovou složku v potravinách tvořily přesně stravitelné látky. Jejich podíl by měl být od 80 do 90 procent. Nedostatek komplexních sacharidů je zvláště patrný u těch, kteří trpí cukrovkou, obezitou, aterosklerózou a chorobami kardiovaskulárního systému.
Jak jste již pochopili, většina sacharidů se používá ve výživě a medicíně. Tím ale rozsah sacharidů nekončí. Kde jinde se používají?
Glukóza
Tento sacharid je tělem dobře absorbován a může být použit jako součást některých léků. Kromě toho je glukóza široce používána v cukrářském průmyslu. S jeho pomocí se vyrábí marmeláda, karamel, perník a další produkty. V textilním průmyslu plní roli redukčního činidla. A při výrobě glykonových a askorbových kyselin je výchozím produktem glukóza. S jeho pomocí také provádějí syntézu některých průmyslových cukrů.
Glukózová fermentace má velký význam. Vyskytuje se při nakládání zelí, okurek, mléka a dalších produktů a také při silážování píce. Alkoholové kvašení glukózy se používá při výrobě piva.
škrob
Škrob je cenná živina. Aby bylo pro tělo snazší trávit, jsou produkty podrobeny tepelnému zpracování. Za podmínek vysoké teploty dochází k částečné hydrolýze škrobu a také k tvorbě ve vodě rozpustných dextrinů. Dextriny, jakmile se dostanou do trávicího traktu, jsou hydrolyzovány na glukózu, která je tělem dobře absorbována. Pokud mluvíme o využití sacharidů v průmyslu, nelze ignorovat škrob. Hlavními produkty, které se z něj získávají, jsou glukóza a melasa. Tím se dále rozšiřuje oblast, ve které dochází k využití sacharidů. Stručně popište proces získávání glukózy a melasy ze škrobu následovně.
Škrob se zahřívá ve směsi se zředěnou kyselinou sírovou. Přebytečná kyselina se neutralizuje křídou. Sraženina síranu vápenatého, která vzniká přineutralizace, filtrováno. Poté se roztok odpaří a izoluje se z něj glukóza. Pokud proces hydrolýzy nedotáhnete do konce, získáte směs glukózy s dextriny, která se nazývá melasa. Používá se v cukrářském průmyslu. Kromě toho našly dextriny odvozené ze škrobu široké použití jako lepidla a zahušťovadla barev. Škrob dokazuje, jak pestré může být využití sacharidů. Chemie procesů však není vůbec složitá.
Dříve se používalo škrobení, které umožňuje vdechnout látce druhý život a prodloužit její životnost. Škrob a produkty z něj odvozené se také používají v textilním, farmaceutickém a slévárenském průmyslu.
Vazba
Praktické výhody sacharidů byly vždy neméně důležité než jejich biologická role. Využití sacharidů najdeme ve zcela jiných oblastech lidské činnosti. Celulózu (vlákninu) využíval člověk od pradávna. Nejprve lidé začali používat dřevo jako palivo a stavební materiál. Poté se naučili vyrábět nitě z bavlny, lnu a dalších přadných rostlin. Později se objevily technologie, které umožnily získat papír ze dřeva. Papír je ve svém jádru tenká vrstva celulózových vláken, která jsou lisovaná a lepená. Výsledkem je odolný, hladký povrch, který nebude krvácet.
Zpočátku se k výrobě papíru používaly pouze rostlinné suroviny (bavlna a stonky rýže). Vlákna z něj byla extrahována čistě mechanicky. Ale jakorozvoje společnosti, uvedené zdroje nestačily pokrýt potřebu papíru. Většina z toho jde do novin. Vzhledem k tomu, že kvalita papíru zde nehraje zvláštní roli, začali do něj přidávat až 50 procent mletého dřeva. Později se objevily technologie, které umožnily zbavit se takových doprovodných dřevěných látek, jako jsou pryskyřice, lignin a tak dále. Takto rozmanité může být praktické využití sacharidů.
K dnešnímu dni je nejběžnější metodou pro izolaci celulózy sulfit. Používá se v různých oblastech, kde se používají sacharidy. Chemie procesu je poměrně jednoduchá. Podle této metody se dřevo drtí a vaří ve směsi s hydrosíranem vápenatým. Poté je celulóza zbavená všech druhů nečistot separována na filtrech. Vzniklý louh obsahuje monosacharidy, proto se používá jako surovina pro výrobu alkoholu. A celulóza se také používá při výrobě viskózových, acetátových a měď-amonikových vláken.
Někdy jsou sacharidy zaměňovány se sacharidy. Navzdory skutečnosti, že tyto dvě třídy látek jsou shodně pojmenovány, nemají spolu nic společného. Použití nasycených uhlovodíků v každodenním životě a v práci je úplně jiný příběh.
Závěr
Dnes jste prohloubili své znalosti o látkách, jako jsou sacharidy. Vlastnosti, využití sacharidů a jejich přínos pro člověka potvrzují, že tyto látky jsou nejdůležitějšími biologickými složkami na naší planetě. Oni jsoudoslova všude a ve všem. Ale to není to hlavní, ale skutečnost, že bez sacharidů by náš život nebyl možný. Používání sacharidů v životě je příliš rozsáhlé.
