Vloga in uporaba ogljikovih hidratov. Uporaba ogljikovih hidratov v medicini

Ogljikovi hidrati so sestavni del celic in tkiv vseh živih organizmov, bodisi rastlina, žival ali človek. So večji del organske snovi na planetu Zemlja. Ogljikovi hidrati so dokaj obsežen razred spojin. Med njimi najdete snovi z različnimi lastnostmi. Zaradi te funkcije so funkcije ogljikovih hidratov zelo široke. Danes bomo analizirali glavne lastnosti, fiziološko vlogo in uporabo ogljikovih hidratov v različnih smereh hrane (in ne samo) industrije.

Viri ogljikovih hidratov

Glavni viri ogljikovih hidratov so zeliščni izdelki. Namreč: kruh, žita, zelenjava, sadje, jagode. Kar se tiče proizvodov živalskega izvora, so nekateri tudi bogati z ogljikovimi hidrati. To je najprej mleko, ki vsebuje tako imenovani mlečni sladkor.

Živila lahko vsebujejo različne ogljikove hidrate. Zato je pomen, uporaba ogljikovih hidratov in njihovih funkcij zelo obsežen. V žitih in krompirju je škrob - kompleksen ogljikov hidrat, netopen v vodi, ki je razdeljen na preproste sladkorje pod vplivom prebavnih sokov. V sadju, zelenjavi in ​​jagodah so te snovi predstavljene v obliki preprostih sladkorjev: sadje, cvetje, trst, grozdje in tako naprej. Raztopijo jih v vodi in jih telo popolnoma absorbira. Sladkorji, topni v vodi, se hitro absorbirajo v kri.

Uporaba ogljikovih hidratov

Menijo, da je treba večino ogljikovih hidratov uporabljati v zapleteni obliki in le 20-25% v preprosti. To prispeva k postopnemu vnosu sladkorjev v tkivo. Če oseba dobi dovolj ogljikovih hidratov s hrano, se odloži v jetrih in mišicah v obliki "živalskega škroba" glikogena. Če pride do pomanjkanja ogljikovih hidratov, se rezerva glikogena deli na glukozo in se uporablja za potrebe telesa (prehrana celic in tkiv). Če telo prejme presežek, postanejo maščobni. Mimogrede, ogljikovi hidrati vključujejo tudi vlakna, ki so potrebna za pravilno prebavo.

Ogljikovi hidrati so bistveni sestavni deli prehrane, zato ne le določajo energetski homeostat organizma, ampak tudi sodelujejo pri biosintezi številnih polimerov, ki vsebujejo ogljik. Za življenjsko dobo oseba v povprečju porabi približno 14 ton teh spojin. Od tega je približno 2,5 tone v preprosti obliki. Uporaba beljakovin, maščob, ogljikovih hidratov in njihovih derivatov v hrani ni enakomerno porazdeljena. Ogljikovi hidrati so glavni del naše prehrane. Zaužijejo 4-krat več kot beljakovine ali maščobe. S preprosto mešano prehrano, približno 60% energije, ki jo oseba prejme iz ogljikovih hidratov. Njihova glavna naloga v telesu je dati energijo. Bolj fizična aktivnost v življenju osebe, toliko bolj potrebuje ogljikove hidrate. S sedentiranim življenjskim slogom se potreba po teh snoveh zmanjša. Za tiste, ki se ne ukvarjajo z ročnim delom, je dnevna zahteva za ogljikove hidrate približno 400 gramov.

Približno 50-65% ogljikovih hidratov vstopi v naše telo s proizvodi iz žita. 15-25% - z izdelki iz sladkorja in sladkorja. Približno 10% - s koreninami in gomolji. In približno 5-7% - s sadjem in zelenjavo.

Ogljikovi hidrati so zelo močni draži eksokrinem pankreasa in najbolj aktiven stimulator sinteze insulina, ki ima pomembno vlogo pri regulaciji metabolizma ogljikovih hidratov in ohranjanje optimalnega homeostaze glukoze. Preobremenitev s preprostimi ogljikovimi hidrati v preteklih letih vodi do hiperplazije beta celic, nato - na oslabitev otoškega aparata in ustvarjanje predpogojev za razvoj diabetes mellitusa.

Razvrstitev ogljikovih hidratov

Odvisno od strukture, sposobnosti raztapljanja in stopnje asimilacije, ogljikovih hidratov, ki so v sestavi hrane, so razdeljeni na preproste in zapletene. Za preprost prenos monosaharidov (fruktoza, glukoza, galaktoza) in disaharidi (saharoza, laktoza). Kompleksno - polisaharidi (vlakna, škrob, glikogen). Poleg ogljikovih hidratov, na primer, so v vsakem razredu še druge manj znane snovi.

Preprosti ogljikovi hidrati

Mono- in disaharidi dobro raztopijo v vodi in jih telo hitro absorbira. Imajo izrazit sladek okus, zato se jih pogosto imenujejo preprosto sladkorji. Najpogostejši monosaharid je glukoza, ki jo vsebujejo različna sadja in jagode, pa tudi sintetizira med cepitvijo di- in polisaharidov. Glukoza, takoj po zaužitju, hitro najde svojo uporabo. Formira glikogen, hrani možgansko tkivo in mišice (vključno s srcem) ter uravnava tudi raven sladkorja v krvi. S telesno aktivnostjo se glukoza lahko neposredno uporabi kot vir energije.

Fruktoza ima podobne lastnosti. Lahko se obravnava kot zelo dragocen, zlahka asimiliran ogljikov hidrat. Ampak, v primerjavi z glukozo, fruktoza še vedno počasi absorbira črevo in hitenju krvi hitreje zapusti krvotok. V jetra se ohrani do 80% fruktoze, kar preprečuje nasičenost krvi s sladkorjem. Istočasno je v jetrih fruktoze lažje sintetizirati glikogen, namesto glukozo. V primerjavi s saharozo se fruktoza bolje absorbira in ima večjo sladkost. Zaradi zadnje lastnosti za potrebno raven sladkosti izdelka se lahko uporabi manj fruktoze, s čimer se zmanjša celotna poraba sladkorjev. To se dogaja pri izgradnji prehrane z omejeno količino kalorij. Glede na uporabo ogljikovih hidratov v življenju je treba posebno pozornost nameniti prehrani prehrane. Fruktoza se pogosto uporablja kot sladilo pri proizvodnji izdelkov za ljudi s sladkorno boleznijo.

S prebitkom saharoze se metabolizem maščobe prekine in se poveča maščoba. Poleg tega je že dolgo dokazano, da se s povečanjem količine sladkorja, ki vstopa v telo, poveča sinteza maščob iz kompleksnih ogljikovih hidratov, neposredno maščob in celo beljakovin. Zato lahko količina sladkorja, ki jo porabi oseba, v veliki meri uravnava presnovo maščob.

Ob bogati uporabi sladkorja so kršitve presnove holesterola in povečanje njegove vsebnosti v krvi. Poleg tega presežek sladkorja slabo vpliva na delo črevesne mikroflore - povečuje se masa gnusnih mikroorganizmov, gnetljivi procesi se pospešijo in se razvije meteorizem. Najmanj teh neželenih učinkov opazimo pri uporabi fruktoze. Glavni vir tega ogljikovega hidrata so sadje in jagode. V medu je veliko fruktoze in glukoze: 37,1% in 36,2%. Ves sladkor, ki je v lubenici, je fruktoza, tu je okoli 8%.

Naslednji monosaharid je galaktoza. V hrani ni proste oblike. Galaktoza je produkt cepljenja laktoze, glavnega ogljikovega hidrata mleka.

Kar zadeva disaharide, je glavna v naši prehrani saharoza. Ko se hidrolizira, se razdeli na fruktozo in glukozo. Glavni viri saharoze so sladkorja sladkorne pese in sladkornega trsa. V sladkornem pesku vsebnost ogljikovih hidratov doseže 99,75%. Poleg tega se saharoza nahaja v sadju, zelenjavi in ​​melonih.

Kompleksni ogljikovi hidrati

Polisaharide se odlikujejo po bolj kompleksni strukturi molekule in izjemno šibki topnosti v vodi. Ta razred vključuje: škrob, vlakna, glikogen in pektinske snovi. Uporaba ogljikovih hidratov tega razreda se razširi na različne stopnje. Glavna vrednost hrane je škrob. Njegova visoka vsebnost žitaric je glavni dejavnik, ki določa njihovo hranilno vrednost. Pri prehrani povprečnega človeka škrob traja do 80% celotne porabljene količine ogljikovih hidratov. Enkrat v telesu se pretvori v preproste ogljikove hidrate in opravlja svoje funkcije.

Kar se tiče glikogena, v našem telesu igra vlogo energetskega materiala, ki hrani delovne mišice in notranje organe. Glikogen se pridobiva z reosintezo zaradi glukoze.

Pektin je topna snov, ki se dobro absorbira v telesu. Kot kažejo sodobne raziskave na področju zdrave prehrane, se lahko pektin za preventivne in terapevtske namene uporablja pri boleznih prebavil.

Fiber je v strukturi zelo podoben polisaharidom. Njegova visoka vsebnost je znana po žitarskih izdelkih. Poleg količine vlaken v izdelku je zelo pomembna kakovost. Čim bolj je to ogljikov hidrat, bolj je razdeljen v črevesju in večje koristi, ki jih prinaša oseba. Te lastnosti imajo vlakna zelenjave in krompirja. Pomembna značilnost tega polisaharida je sposobnost odstranjevanja holesterola iz človeškega telesa. Zdaj bomo podrobneje preučili uporabo ogljikovih hidratov.

Parenteralna prehrana

Uporaba ogljikovih hidratov v medicini se danes hitro razvija. Parenteralna prehrana - intravensko uvajanje hranil v telo. Uporablja se v primerih, ko bolnik nima možnosti samostojno jesti. Uporaba ogljikovih hidratov pri parenteralni prehrani je zelo pogosta. Uporabljajo se iz preprostega razloga, da so najbolj dostopni vir energije za človeško telo. Energijska vrednost ogljikovih hidratov je 4 kcal / g. Dnevna potreba po energiji se giblje od 1,5 do 2 tisoč kilokalorij. Zato problem izolirane uporabe ogljikovih hidratov pokriva to potrebo. V smislu izotonične raztopine glukoze, da v celoti pokrijemo človeško potrebo po kalorij, je potrebno naliti od 7 do 10 litrov raztopine. To lahko privede do razvoja hiperhidracije, pljučnega edema in kardiovaskularnih motenj.

Uporaba več koncentriranih raztopin glukoze polna druge neprijetne posledice - emergentno plazmi hyperosmolarity in stimulacije intimalne vene (flebitis in tromboflebitisom). Da bi izključili tveganje osmotske diureze, morate vzdrževati hitrost infundiranja glukoze v območju od 0,4 do 0,5 g / kg / h. Če prevedete ta indikator v izotonično raztopino glukoze, boste za pacienta, ki tehta 70 kg, dobil nekaj več kot 500 mm na uro. Da bi preprečili kršitev ogljikovih hidratov in posledične zaplete, se v raztopino glukoze doda insulin. Izračun temelji na enačbi: 1 ED za 3-4 g suhe glukoze. Insulin ne le pozitivno vpliva na uporabo glukoze, ampak tudi spodbuja normalno adsorpcijo aminokislin.

Uporaba ogljikovih hidratov v medicini je odvisna od njihovega tipa. Parenteralna prehrana se pogosto uporablja: fruktoza, glukoza, sorbitol, dekstran, glicerol in etilni alkohol.

Dietna hrana

Obstaja veliko diet, ki temeljijo na popolni ali delni izključitvi ogljikovih hidratov iz prehrane, pa tudi na povečano porabo beljakovin in maščob. Ministrstvo za kmetijstvo ZDA je izvedlo raziskavo, v skladu s katero je bilo razkrito, da ljudje, ki jedo živila, bogata z ogljikohidrati, imajo pretežno normalno težo. Hrana, ki vsebuje veliko ogljikovih hidratov, je bolj hranljiva, vendar manj kalorična.

Kot veste, v Ameriki, več kot polovica prebivalstva trpi zaradi problema prekomerne telesne teže. In število teh ljudi, vztrajno narašča. Dolgoročna raziskava populacije za užitnih proizvodov so pokazale, da ljudje v prehrani, ki ga ogljikovih hidratov prevladujejo, prejeli manj kalorij, kot ljubitelje beljakovin in maščob, z enako količino hrane jedel. To je skupina ljudi iz vseh anketirancev, in je bilo več kot 10.000 ljudi, najnižji indeks telesne mase. Razlog za to je, da ima 1000 kalorij iz živil, ki vsebujejo ogljikovih hidratov veliko vlaknin in vode. Ta skupina ljudi dobili obrok več hranilnih snovi, in sicer vitamina A in C, karoten, kalcij, železo in magnezij. Maščobe, holesterol, cink, natrij in vitamina B12 v njihovi prehrani vsebovana v majhni meri.

Uporaba ogljikovih hidratov in maščob v živilih je tesno povezana. Vendar pa, kot je uporaba ogljikovih hidratov z beljakovinami. Visoka učinkovitost ogljikovih hidratov kot virov energije je njihova sposobnost shranjevanja beljakovin. Ko se zaužije velika količina ogljikovih hidratov, telo uporablja manj aminokislin kot svoj energetski material. Na splošno te snovi niso bistvene sestavine prehrane, saj jih lahko sintetiziramo iz aminokislin in glicerina, kljub temu pa njihove vloge ni mogoče podcenjevati. Uporaba ogljikovih hidratov v hrani mora biti najmanj 50 gramov na dan. V nasprotnem primeru lahko pride do motenj v metabolnih procesih.

Vendar pa prekomerna poraba ogljikovih hidratov vodi v nastanek podkožne maščobe. Pri gradnji prehrane je pomembno, da ne zadostuje le potrebam človeka za te snovi, ampak tudi uravnotežiti porabo različnih vrst. Pomembno je, da izsledimo razmerje enostavnih in kompleksnih ogljikovih hidratov. Ko telo prejme veliko sladkorjev, jih ni mogoče v celoti sintetizirati v glikogen in postati trigliceridi, ki spodbujajo nastanek maščobnih tkiv. Ko se poveča vsebnost insulina v krvi, se ta proces pospeši.

Kompleksni ogljikovi hidrati, za razliko od preprostih, počasi delijo, zato se njihova vsebnost v krvi postopoma povečuje. V zvezi s tem je priporočljivo, da je glavni delež ogljikovih hidratov v živilih ravno prebavljive snovi. Njihov delež bi moral biti od 80 do 90 odstotkov. Pomanjkanje kompleksnih ogljikovih hidratov je še posebej opazno pri bolnikih s sladkorno boleznijo, debelostjo, aterosklerozo in boleznimi srca in ožilja.

Kot ste že ugotovili, se v prehrani in medicini uporabljajo predvsem ogljikovi hidrati. Toda področje uporabe ogljikovih hidratov se ne konča tam. Kje drugje se uporabljajo?

Glukoza

Ta ogljikovi hidrati se dobro absorbirajo v telesu in se lahko uporabljajo kot del nekaterih zdravil. Poleg tega se glukoza pogosto uporablja v slaščičarski industriji. S svojo pomočjo naredi marmelado, karamelo, medenjake in druge izdelke. V tekstilni industriji igra vlogo reducenta. In pri proizvodnji glicina in askorbinskih kislin je glukoza izhodni produkt. S svojo pomočjo sintetizirajo tudi nekaj industrijskih sladkorjev.

Zelo pomembno je fermentacija glukoze. Pojavijo se, ko so kislo zelje, kumare, mleko in drugi proizvodi posiljevanje krme. Pri proizvodnji alkoholne fermentacije glukoze uporabimo pivo.

Škrob

Škrob je dragoceno hranilo. Za olajšanje prebave v telesu se izdelki podvržejo temperaturni obdelavi. Pri visokotemperaturnih pogojih delno hidroliza škroba, kot tudi tvorbo vodotopnih dextrinov. Dekstrini, ujeti v prebavnem traktu, se hidrolizirajo v glukozo, ki jo telo dobro absorbira. Če govorimo o uporabi ogljikovih hidratov v industriji, ne moremo ignorirati škroba. Glavni proizvodi, ki iz nje izhajajo, so glukoza in melasa. To dodatno širi področje, na katerem poteka uporaba ogljikovih hidratov. Na kratko opišite postopek pridobivanje glukoze in melase iz škroba lahko sledi.

Škrob se segreva v zmesi z razredčeno žveplovo kislino. Presežna kislina se nevtralizira s kredo. Oborino kalcijevega sulfata, ki nastane med nevtralizacijo, odfiltriramo. Nato raztopino uparimo in iz njega izoliramo glukozo. Če postopka hidrolize do konca ne prenehate, dobite mešanico glukoze z dekstrini, ki se imenuje melasa. Uporablja se v slaščičarski industriji. Poleg tega se dekstrini, pridobljeni iz škroba, pogosto uporabljajo kot lepilo in zgoščevalec za barve. Škrob dokazuje, kako lahko raznolika uporaba ogljikovih hidratov. Kemija procesov hkrati ni popolnoma zapletena.

Pred tem smo uporabili škropljenje, ki vam omogoča, da v tkanino dihate drugo življenje in podaljšate njegovo življenje. Škrob in izdelki, pridobljeni iz njega, se uporabljajo tudi v tekstilni, farmacevtski in livarni industriji.

Celuloza

Praktične koristi ogljikovih hidratov niso bile vedno manj pomembne od njihove biološke vloge. Uporaba ogljikovih hidratov lahko najdemo v povsem različnih smereh človeške dejavnosti. Celulozo (celulozo) uporablja človek od davnih časov. Sprva je človek začel uporabljati les kot gorivo in gradbeni material. Potem so se iz bombaža, lana in drugih vlaknatih rastlin naučili, da naredijo nit. Kasneje so obstajale tehnologije, ki omogočajo, da papir dobimo iz lesa. Papir, v bistvu, je tanka plast fiber vlaken, ki so stisnjena in zlepljena. Rezultat je čvrsta, gladka površina, nad katero se ne razširi črnilo.

Na začetku so bili uporabljeni samo zelenjavni materiali (stebla iz bombaža in riža) za izdelavo papirja. Iz nje mehansko izrabljajo vlakna. Toda, ko se je družba razvila, navedeni viri niso bili dovolj za kritje potrebe po papirju. Večji del gre za časopise. Glede na to, da je kakovost papirja ni kritična, je začel dodate do 50 odstotkov tal lesa. Tja tehnologija znebiti takšne spremljevalne snovi lesa kot smole, lignin in druge. Tukaj je lahko raznolika praktična uporaba ogljikovih hidratov.

Do danes je najpogostejši način za izolacijo celuloze sulfit. Uporablja se na različnih področjih, kjer se uporabljajo ogljikovi hidrati. Kemija procesa je zelo preprosta. V skladu s to metodo se les melje in kuhamo v mešanici s kalcijevim vodikovim sulfatom. Potem se celuloza, osvobojena vseh nečistoč, loči na filtrih. Nastala luga vsebuje monosaharide, zato se uporablja kot surovina za proizvodnjo alkohola. In celuloza se uporablja pri izdelavi viskoznih, acetatnih in bakreno-amonijevih vlaken.

Včasih se ogljikovi hidrati zmešajo z ogljikovodiki. Kljub dejstvu, da sta ti dve vrsti snovi konstante imenovani, nimata nobene zveze med seboj. Uporaba mejnih ogljikovodikov v vsakdanjem življenju in na delu je povsem drugačna zgodba.

Zaključek

Danes sva s tabo poglobili naše znanje o takih snoveh kot ogljikovi hidrati. Lastnosti, uporaba ogljikovih hidratov in njihove koristi za ljudi potrjujejo, da so te snovi najpomembnejše biološke sestavine na našem planetu. Dobesedno so povsod in v vsem. Ampak to ni glavna stvar, toda dejstvo, da brez ogljikovih hidratov bi bilo naše življenje nemogoče. Preveč uporabe ogljikovih hidratov v življenju.