Uloga i primjena ugljikohidrata. Korištenje ugljikohidrata u medicini

Ugljikohidrati su sastavni dio stanica i tkiva bilo kojeg živog organizma, bilo biljka, životinja ili ljudi. Oni čine najveći dio organske tvari planete Zemlje. Ugljikohidrati su prilično opsežna klasa spojeva. Među njima se nalaze tvari s različitim svojstvima. Zbog ove značajke, funkcije ugljikohidrata su vrlo široke. Danas ćemo analizirati glavna svojstva, fiziološku ulogu i primjenu ugljikohidrata u različitim smjerovima hrane (a ne samo) industrije.

Izvori ugljikohidrata

Glavni izvori ugljikohidrata su biljni proizvodi. Naime: kruh, žitarice, povrće, voće, bobice. Što se tiče proizvoda životinjskog podrijetla, neki od njih su također bogati ugljikohidratima. Ovo je prije svega mlijeko koje sadrži takozvani mliječni šećer.

Hrana može sadržavati različite ugljikohidrate. Stoga je važnost, primjena ugljikohidrata i njihovih funkcija vrlo opsežna. U žitaricama i krumpiru nalazi se škrob - složeni ugljikohidrat netopiv u vodi, koji se podjeljuje u jednostavne šećere pod djelovanjem probavnih sokova. U voću, povrću i bobičastim plodovima ove su tvari prikazane u obliku jednostavnih šećera: voće, cikla, trska, grožđe i tako dalje. Oni se otapaju u vodi i savršeno se apsorbiraju u tijelu. Šećeri, topivi u vodi, brzo se apsorbiraju u krv.

Korištenje ugljikohidrata

Vjeruje se da se najveći dio ugljikohidrata treba koristiti u složenom obliku, a samo 20-25% u jednostavnim. To doprinosi postupnom unosu šećera u tkivu. Ako osoba dobiva dovoljno ugljikohidrata s hranom, pohranjuju se u jetru i mišiće u obliku "životinjskog škroba" glikogena. Kada postoji manjak ugljikohidrata, rezervoar glikogena podijeljen je na glukozu i koristi se za potrebe tijela (prehrana stanica i tkiva). Ako tijelo primi višak, postane masni. Usput, ugljikohidrati također uključuju vlakna, koja je neophodna za pravilnu probavu.

Ugljikohidrati su bitni sastojci prehrane, stoga ne samo da određuju energijski homeostat organizma nego također sudjeluju u biosintezi brojnih polimera koji sadrže ugljik. Za trajanja, osoba u prosjeku koristi oko 14 tona tih spojeva. Od tih, oko 2,5 tona je u jednostavnom obliku. Korištenje proteina, masti, ugljikohidrata i njihovih derivata u hrani nije ravnomjerno raspodijeljeno. Ugljikohidrati su glavni dio naše prehrane. Oni troše 4 puta više od bjelančevina ili masti. S jednostavnom, mješovitom prehranom, oko 60% energije koju osoba prima od ugljikohidrata. Njihov glavni zadatak u tijelu je dati energiju. Što više fizičke aktivnosti u životu osobe, to više treba ugljikohidrata. Sjedeći način života, potreba za tim tvarima se smanjuje. Za one koji se ne bave ručnim radom, dnevni zahtjev za ugljikohidratima iznosi približno 400 grama.

Oko 50-65% ugljikohidrata ulazi u naše tijelo s proizvodima od žitarica. 15-25% - sa šećerom i šećerom. Oko 10% - s korijenjem i gomoljem. I oko 5-7% - s voćem i povrćem.

Ugljikohidrati su vrlo jaki iritans egzokrine gušterače i najaktivniji stimulator sintezu inzulina, koji ima važnu ulogu u regulaciji metabolizma ugljikohidrata i održavanje optimalne homeostaze glukoze. Preopterećenje s jednostavnim ugljikohidratima tijekom godina dovodi do hiperplazije beta - stanica, zatim - do slabljenja otočnog aparata i stvaranje preduvjeta za razvoj dijabetes melitusa.

Razvrstavanje ugljikohidrata

Ovisno o strukturi, sposobnost otapanja i brzina asimilacije, ugljikohidrati, koji su u sastavu hrane, podijeljeni su u jednostavne i složene. Za jednostavno nošenje monosaharida (fruktoza, glukoza, galaktoza) i disaharida (saharoza, laktoza). Za složene - polisaharide (vlakno, škrob, glikogen). Uz ugljikohidrate, na primjer, u svakoj klasi postoje i manje poznate tvari.

Jednostavni ugljikohidrati

Mono- i disaharidi se dobro otapaju u vodi i brzo se apsorbiraju u tijelu. Imaju izražen slatki okus, pa se često nazivaju jednostavno šećeri. Najčešći monosaharid je glukoza, sadržana u raznim plodovima i bobičastim plodovima, a također sintetizirana tijekom cijepanja di- i polisaharida. Glukoza, jednom proguta, brzo pronalazi njegovu upotrebu. Oblici glikogena, njeguju tkivo mozga i mišiće (uključujući srce), a također regulira razinu šećera u krvi. Uz fizičku aktivnost, glukoza se može koristiti izravno kao izvor energije.

Fruktoza ima slična svojstva. Može se smatrati vrlo vrijednim, lako asimiliranim ugljikohidratima. Ali, u usporedbi sa glukozom, fruktoza i dalje polako apsorbira crijeva, i, udarajući krv, brže napušta krvotok. U jetri se zadržava do 80% fruktoze, čime se sprječava da se krv zasićuje sa šećerom. Istovremeno, u jetri fruktoze lakše je sintetizirati glikogen, a ne glukozu. U usporedbi sa saharozom, fruktoza se bolje apsorbira i ima veću slatkoću. Zbog posljednjeg svojstva potrebne razine slatkoće proizvoda, može se koristiti manje fruktoze, čime se smanjuje ukupna potrošnja šećera. To se odvija u izgradnji prehrane ograničenog sadržaja kalorija. S obzirom na korištenje ugljikohidrata u životu, posebnu pažnju treba posvetiti prehrani. Fruktoza se često koristi kao sladilo u proizvodnji proizvoda za osobe s dijabetesom.

Uz suvišnu količinu saharoze, metabolizam masti je prekinut i povećava se stvaranje masti. Osim toga, odavno je dokazano da se s povećanjem količine šećera koji ulazi u tijelo povećava sinteza masti iz složenih ugljikohidrata, izravno masti i čak proteina. Slijedom toga, količina šećera koju osoba konzumira može u velikoj mjeri regulirati metabolizam masti.

Uz obilnu uporabu šećera postoje kršenja metabolizma kolesterola i povećanje njegovog sadržaja u krvi. Osim toga, višak šećera ima loš učinak na rad crijevne mikroflore - povećava se masa putrefaktnih mikroorganizama, ubrzavaju se putrefaktivni procesi i razvija meteorizam. Najmanje od ovih nuspojava opaženo je upotrebom fruktoze. Glavni izvor ovog ugljikohidrata su plodovi i bobice. U medu se nalazi mnogo fruktoze i glukoze: 37,1% i 36,2%. Sav šećer u lubenici je fruktoza, ovdje je oko 8%.

Sljedeći monosaharid je galaktoza. Ne pojavljuje se u hrani u slobodnom obliku. Galaktoza je proizvod cijepanja laktoze, glavnog ugljikohidrata mlijeka.

Što se tiče disaharida, glavni u našoj prehrani je saharoza. Kada se hidrolizira, podijeljen je na fruktozu i glukozu. Glavni izvori saharoze su šećer od repe i šećerne trske. U šećer-pijesku, sadržaj ovog ugljikohidrata doseže 99,75%. Osim toga, saharoza se nalazi u voću, povrću i dinja.

Složeni ugljikohidrati

Polisaharidi razlikuju se složenijom strukturom molekule i izrazito slabom topljivošću u vodi. Ovaj razred uključuje: škrob, vlakno, glikogen i pektinske tvari. Korištenje ugljikohidrata ove klase se širi u različitim stupnjevima. Glavna vrijednost hrane je škrob. Njegov visok sadržaj u žitaricama glavni je čimbenik koji određuje njihovu prehrambenu vrijednost. U prosječnoj prehrani čovjeka, škrob zauzima do 80% ukupne količine ugljikohidrata koji se konzumira. Jednom u tijelu, pretvara se u jednostavne ugljikohidrate i obavlja njihove funkcije.

Što se tiče glikogena, u našem tijelu igra ulogu energetskog materijala, koji hrani radne mišiće i unutarnje organe. Glikogen se oporavlja kroz reosintezu zbog glukoze.

Pektin je topiva tvar koja se dobro apsorbira u tijelu. Kao što je pokazalo suvremeno istraživanje u području zdrave prehrane, pektin se može koristiti u preventivne i terapijske svrhe u bolestima gastrointestinalnog trakta.

Vlakna su vrlo slična strukturi polisaharida. Njegov visok sadržaj je poznat po proizvodima od žitarica. Pored količine vlakana u proizvodu, velika je važnost njezina kvaliteta. Što je ovaj ugljikohidrat mekši, to bolje je podijeljen u crijevima, a to je veća korist koju osoba donosi. Ova svojstva posjeduju vlakna od povrća i krumpira. Važna značajka ovog polisaharida je sposobnost uklanjanja kolesterola iz ljudskog tijela. Sada ćemo detaljnije razmotriti upotrebu ugljikohidrata.

Parenteralna prehrana

Ubrzano se razvija uporaba ugljikohidrata u medicini danas. Parenteralna prehrana - intravenski unos hranjivih tvari u tijelo. Koristi se u slučajevima kada bolesnik ne može samostalno jesti. Uporaba ugljikohidrata u parenteralnoj prehrani vrlo je česta. Koriste se iz jednostavnog razloga da su oni najpristupačniji izvor energije za ljudsko tijelo. Energetska vrijednost ugljikohidrata je 4 kcal / g. Dnevna ljudska potreba za energijom kreće se od 1,5 do 2 tisuće kilocalorija. Zbog toga je problem izolirane primjene ugljikohidrata da pokrije tu potrebu. U smislu izotonične otopine glukoze, kako bi se u potpunosti pokrila ljudska potreba za kalorijama, potrebno je sipati od 7 do 10 litara otopine. To može dovesti do razvoja hiperhidracije, plućnog edema i kardiovaskularnih poremećaja.

Upotreba koncentriranijih otopina glukoze ispunjen s drugim neugodnim posljedicama - nicanja plazmi hiperosmolarnost i stimulacija intime vene (flebitisa i tromboflebitisa). I kako bi se uklonio rizik osmotski diureze, potrebno je održavati brzinu infuzije glukoze u rasponu od 0,4 do 0,5 g / kg / h. Ako pretvoriti ovaj lik na izotonične otopine glukoze dati malo više od 500 mm po satu za pacijenta težine 70 kg. Da bi se spriječilo kršenje toleranciju na ugljikohidrate i komplikacija koje proizlaze, glukoza je dodan u otopinu inzulina. Izračun se temelji na formuli: 1 ED za 3-4 grama suhe glukoze. Inzulin ne samo da ima pozitivan učinak na metabolizam glukoze, ali i pridonosi normalnom apsorpciju aminokiselina.

Korištenje ugljikohidrata u medicini ovisi o vrsti. Parenteralna prehrana je naširoko koristi: fruktoza, glukoza, sorbitol, dekstran, glicerol i etilni alkohol.

Dijetna hrana

Postoje mnoge dijete koje se temelje na potpunoj ili djelomičnoj isključenosti ugljikohidrata iz prehrane, kao i povećanu potrošnju proteina i masti. Ministarstvo poljoprivrede SAD-a provelo je istraživanje prema kojoj je otkriveno da ljudi koji jedu hranu bogatu ugljikohidratima pretežno imaju normalnu težinu. Hrana, koja sadrži puno ugljikohidrata, hranjiv je, ali manje kaloričan.

Kao što znate, u Americi, više od polovice stanovništva pati od prekomjerne težine. I broj takvih ljudi stalno raste. Dugoročno istraživanje stanovništva za jestive proizvode je pokazalo da ljudi u prehrani dominiraju ugljikohidrati, primati manje kalorija nego ljubitelje proteina i masti, s istom količinom pojedene hrane. Ova skupina ljudi iz svih ispitanika, a bilo je više od 10.000 ljudi, najniže tjelesne težine. Razlog tome je da za 1000 kalorija hrane koja sadrži ugljikohidrate imate puno vlakana i vode. Ova skupina ljudi primila je s hranom više hranjivih tvari, a to su: vitamini A i C, karoten, kalcij, željezo i magnezij. Masti, kolesterol, cink, natrij i vitamin B12 u svojoj prehrani sadržavali su se beznačajno.

Korištenje ugljikohidrata i masti u hrani usko je povezano. Međutim, kao i korištenje ugljikohidrata s proteinima. Visoka učinkovitost ugljikohidrata kao izvora energije leži u njihovoj sposobnosti da spasi protein. Kada se unese velika količina ugljikohidrata, tijelo koristi manje aminokiselina kao svoj energetski materijal. Općenito, te supstance nisu bitne komponente prehrane, budući da se mogu sintetizirati iz aminokiselina i glicerina, ipak, njihova uloga ne može se podcijeniti. Korištenje ugljikohidrata u hrani mora biti najmanje 50 grama dnevno. Inače, može doći do poremećaja u metaboličkim procesima.

Međutim, prekomjerna konzumacija ugljikohidrata dovodi do stvaranja potkožnog masnog tkiva. Pri izgradnji prehrane važno je ne samo zadovoljiti ljudsku potrebu za tim tvarima, već i uravnotežiti potrošnju različitih vrsta. Važno je pratiti omjer jednostavnih i složenih ugljikohidrata. Kada tijelo prima mnogo šećera, ne mogu u potpunosti se sintetizirati u glikogen i triglicerida proći u promicanju stvaranje masnog tkiva. Kada se povećava sadržaj krvi inzulina, taj se proces ubrzava.

Složeni ugljikohidrati, za razliku od jednostavnih, polako se raspoređuju, tako da se njihov sadržaj u krvi postupno povećava. U tom smislu, poželjno je da glavni dio ugljikohidrata u prehrambenim proizvodima upravo tvari koje se mogu probaviti. Njihov udio trebao bi iznositi 80 do 90 posto. Nedostatak složenih ugljikohidrata posebno vidljive za one koji pate od dijabetesa, pretilosti, ateroskleroze i bolesti kardiovaskularnog sustava.

Kao što ste već shvatili, najviše se ugljikohidrata koristi u prehrani i medicini. Ali područje primjene ugljikohidrata ne završava tamo. Gdje se drugi koriste?

glukoza

Ovaj ugljikohidrat dobro apsorbira tijelo i može se koristiti kao dio nekih lijekova. Osim toga, glukoza se naširoko koristi u konditorskoj industriji. Uz njenu pomoć napraviti marmeladu, karamele, medenjak i ostale proizvode. U tekstilnoj industriji igra ulogu redukcijskog sredstva. U proizvodnji glicina i askorbinske kiseline, glukoza je polazni proizvod. Uz pomoć, oni također sintetiziraju neke industrijske šećere.

Od velike je važnosti fermentaciju glukoze. To se događa kada kupus, krastavci, mlijeko i drugi proizvodi su kiseli, kao i prženje krmnih smjesa. U proizvodnji piva koristite alkoholnu fermentaciju glukoze.

škrob

Škrob je vrijedna hranjiva. Da bi tijelo bilo lakše probaviti, proizvodi se podvrgavaju temperaturi. U uvjetima visoke temperature, djelomično hidroliza škroba, kao i formiranje vodotopivih dekstrina. Dextrin, zarobljen u probavnom traktu, hidrolizira se na glukozu, što je dobro apsorbira tijelo. Ako govorimo o korištenju ugljikohidrata u industriji, ne možemo ignorirati škrob. Glavni proizvodi koji su izvedeni iz nje su glukoza i melasa. Ovo dodatno proširuje područje u kojem se primjenjuje ugljikohidrati. Ukratko opišite taj proces dobivanje glukoze i melase iz škroba mogu biti kako slijedi.

Škrob se zagrijava u smjesi s razrijeđenom sumpornom kiselinom. Višak kiseline neutralizira se kredom. Precipitat kalcijeva sulfata, koji nastaje tijekom neutralizacije, se odfiltrira. Zatim se otopina isparava i iz njega izolira glukoza. Ako ne dovršite postupak hidrolize do kraja, dobivate mješavinu glukoze s dekstrinima, koji se nazivaju melasa. Koristi se u slastičarnoj industriji. Dodatno, dekstrinima dobiveni iz škroba naširoko se koriste kao adhezivi i zgušnjivači za boje. Škrob pokazuje kako različita primjena ugljikohidrata može biti. Kemija procesa, u isto vrijeme, uopće nije komplicirana.

Prethodno je korišteno stvrdnjavanje koje vam omogućuje disanje drugog života u tkaninu i produljenje životnog vijeka. Škrob i proizvodi dobiveni iz njega također se koriste u tekstilnoj, farmaceutskoj i ljevaoničkoj industriji.

celuloza

Praktične prednosti ugljikohidrata uvijek su bile manje važne od njihove biološke uloge. Korištenje ugljikohidrata može se naći u potpuno različitim smjerovima ljudske aktivnosti. Celuloza (celuloza) koristi čovjek od davnih vremena. U početku čovjek je počeo koristiti drvo kao gorivo i građevinski materijal. Zatim su od pamuka, lana i ostalih vlaknastih biljaka naučili napraviti nit. Kasnije su postojale tehnologije koje omogućuju dobivanje papira od drveta. Papir, u svojoj biti, tanki je sloj vlakana vlakana, koji su prešani i zalijepljeni. Rezultat je čvrsta i glatka površina preko koje se tinta ne širi.

U početku su korišteni samo biljni materijali (stapovi pamuka i riže) za izradu papira. Od nje su mehanički izvukli vlakna. No, kako se društvo razvilo, navedeni izvori nisu bili dovoljni da pokriju potrebu za papirom. Glavnina toga odlazi u novine. S obzirom na to da kvaliteta papira nema posebnu ulogu ovdje, do njega je dodano do 50 posto drvne površine. Kasnije su postojale tehnologije koje omogućuju uklanjanje takvih drvenih tvari kao što su katran, lignin i tako dalje. Ovdje takva raznolikost može biti praktična primjena ugljikohidrata.

Do danas je najčešći način izolacije celuloze sulfit. Koristi se u različitim područjima gdje se koriste ugljikohidrati. Kemija procesa je vrlo jednostavna. Prema ovoj metodi drvo je tlo i kuhano u smjesi s kalcijevim hidrogen sulfatom. Tada se celuloza oslobođena od svih nečistoća odvoji na filterima. Dobivena lužina sadrži monosaharide, pa se koristi kao sirovina za proizvodnju alkohola. I celuloza se koristi za proizvodnju vlakana viskoze, acetata i bakar-amonijaka.

Ponekad se ugljikohidrati miješaju s ugljikovodicima. Unatoč činjenici da se ove dvije klase tvari konsonantno zovu, nemaju nikakve veze jedni s drugima. Korištenje graničnih ugljikovodika u svakodnevnom životu i na poslu je potpuno drugačija priča.

zaključak

Danas smo ti i ja produbili naše znanje o takvim tvarima poput ugljikohidrata. Svojstva, uporaba ugljikohidrata i njihove prednosti za ljude potvrđuju da su ove tvari najvažnije biološke komponente na našem planetu. Doslovno su svugdje iu svemu. Ali to nije glavna stvar, ali činjenica da bi bez ugljikohidrata naš život bio nemoguć. Previše primjene ugljikohidrata u životu.