Niezbędnik chemiczny cz.3 Węglowodany Anna Oďż ďż g âďż atkaâ Węglowodany (sacharydy, cukry) są związkami organicznymi składającymi się z węgla C, wodoru H i tlenu, których stosunek jest taki sam jak w wodzie i wynosi 2:1. Ze względu na budowę chemiczną możemy je podzielić na następujące grupy: 1.Cukry proste (monosacharydy) rzadko występują w naturze w postaci wolnej. Klasyfikacja cukrów prostych jest oparta na liczbie atomów węgla w cząsteczce. Wszystkie cukry proste odgrywają dużą rolę w metabolizmie węglowodanów jednak szczególnie ważne są pentozy i heksozy. Monosacharydy rozpuszczają się w wodzie ale bardzo słabo w alkoholu, a w tłuszczach się nie rozpuszczają. Mają słodki smak. W zależności od liczby atomów węgla w cząsteczce wyróżniamy: a)triozy 3 atomy Strona 1/7
węgla, powstają w wyniku rozkładu metabolicznego glukozy w procesie glikolizy b)tetrozy 4 atomy węgla c)pentozy 5 atomów węgla, niewiele tych cukrów znajduje się w roślinach w formie wolnej. Arabinoza występuje w większej ilości w gumach roślinnych Ksyloza tzw. cukier drzewny, jest składnikiem związków zawartych w zdrewniałych tkankach roślinnych Ryboza spełnia ważną rolę w układach fizjologicznych ponieważ jest składnikiem DNA i RNA, ATP i ryboflawiny. d)heksozy 6 atomów węgla Fruktoza cukier owocowy, w wątrobie i jelitach przekształca się w glukozę, najsłodszy cukier Galaktoza w wątrobie ulega przekształceniu w glukozę i jest metabolizowana Glukoza cukier gronowy, najważniejszy cukier, ponieważ większość węglowodanów zawartych w produktach wchłania się do krwiobiegu jako glukoza lub przekształca się w nią w wątrobie, w organizmie mogą z niej powstawać inne cukry, jest ważnym źródłem energii w tkankach. Powszechnie stosowana w produkcji odżywek dla sportowców jako środek energetyczny, szybko wchłaniany i dostarczający energii. Ramnoza Mannoza Guloza W układzie fizjologicznym występują tylko: fruktoza, galaktoza, glukoza i mannoza. W naturze w formie wolnej występują tylko fruktoza i glukoza. e)heptozy 7 atomów węgla 2.Oligosacharydy i ich monomery zawierają 2-10 cukrów prostych, w większości powstają z rozpadu polisacharydów. a)dwucukry (disacharydy) składają się z dwóch cukrów prostych, połączonych wiązaniem glikozydowym Celobioza (glukoza + glukoza) Laktoza (galaktoza + glukoza) cukier mleczny, występuje w mleku zwierząt ssących, w mleku krowim ok. 4% Maltoza (glukoza + glukoza) służy do produkcji preparatów dietetycznych, cukierków Sacharoza (fruktoza + glukoza) cukier mleczny lub buraczany, powszechnie używane słowo cukier, doskonale rozpuszcza się w wodzie. W wyniku hydrolizy sacharozy powstaje cukier inwertowany mieszanina glukozy i fruktozy w stosunku 1:1, jest on głównym składnikiem miodów sztucznych, słodszy od sacharozy. W konfiturach, dżemach i sokach cukier inwertowany stanowi około 50%. Trehaloza (glukoza + glukoza), występuje w grzybach, drożdżach b)trójcukry Maltotrioza produkt pośredni w hydrolizie skrobi Melezytoza nie trawiona przez układ pokarmowy człowieka Rafinoza nie trawiona przez układ pokarmowy człowieka, znajduje się w roślinach strączkowych np. groch, fasola, jest przyczyną wzdęć c)czterocukry Maltotetroza produkt pośredni w hydrolizie skrobi Stachioza nie trawiona przez układ pokarmowy człowieka, znajduje się w roślinach strączkowych np. groch, fasola, jest przyczyną wzdęć 3.Polisacharydy i ich monomery wielkocząsteczkowe polimery cukrów prostych, pełnią rolę strukturalną lub są formą zmagazynowania energii. W większości nie rozpuszczają się w wodzie i nie są słodkie. a)pentozany składają się z pentoz Arabinian z arabiznozy Ksylan z ksylozy b)heksozany składają się z heksoz Glukan Celuloza - 3000 lub więcej połączonych jednostek glukozy Galaktan Glikogen z glukozy, materiał zapasowy zwierząt i człowieka. Występuje w wątrobie, mięśniach, nerkach, mózgu i płytkach krwi w ilości około 300-400g. W niewielkich ilościach znajduje się także w grzybach, glonach i drożdżach. Jego zawartość w wątrobie wynosi 1,5 4%, a czasami dochodzi do 6% masy narządu. Ilość glikogenu zależy od odżywiania i pracy mięśni. Głód i ciężka praca wymagają zapotrzebowania na niego. W organizmie jest syntetyzowany z glukozy, ale może również się tworzyć z kwasów organicznych np. mlekowego. Do uzupełnienia glukozy we krwi służy glikogen z Strona 2/7
wątroby i nerek. Większa zawartość glikogenu w wątrobie jest korzystna, ponieważ zmniejsza katabolizm (rozpad) białek, które mogą być wykorzystywane do celów budulcowych. Glukomannan Inulina z fruktozy, nie trawiona w organizmie. Występuje m.in. w karczochach. Skrobia (amyloza, amylopektyna) z glukozy, materiał zapasowy roślin, w stanie surowym jest trudno strawna, dopiero po działaniu enzymów trawiennych pęcznieje i jest łatwiej przyswajalna. Dlatego produkty zawierające skrobię należy najpierw poddać obróbce termicznej gotowanie, pieczenie, smażenie. Powoduje to rozkład skrobi na rozpuszczalne w wodzie i łatwiej strawne dekstryny, zawierające do około 30 cząstek glukozy. Dekstryny występują m.in. w skórce pieczywa, grzankach, cieście, zasmażce. Skrobię zawierają ziarna zbóż 75%, ziemniaki 20%, kukurydza 80%. c)mieszane Agar stosowany jako stabilizator lub substancja zagęszczająca w produkcji żywności Alginiany Gumy i kleje roślinne Hemicelulozy Karageny Pektyna - stosowana jako stabilizator lub substancja zagęszczająca w produkcji żywności 4.Pochodne monosacharydów a)alkohole powszechnie stosowane jako zamienniki sacharozy w produkcji tabletek lub słodzików stołowych. Są klasyfikowane jako substancje odżywcze, które dostarczają energii lecz ich trawienie i przyswajanie przez organizm jest odmienne od zwykłych cukrowców. Dla wszystkich alkoholi cukrowych przyjęto wartość energetyczną 2,4kcal. Inozytol Ksylitol E 967 Mannitol E 421 Sorbitol E 965 b)aminocukry Glukozamina wchodzi w skład glikoprotein Galaktozamina pochodna galaktozy c)kwasy Askorbinowy witamina C, syntetyzowana z glukozy w tkankach wielu roślin i zwierząt Galakturonowy Glukonowy Glukuronowy Guluronowy Mannuronowy Hialuronowy ważny składnik substancji międzykomórkowej tkanki łącznej, występuje na ogół wspólnie z białkami w mazi torebek stawowych, w skórze. Chondroitynosiarkowy bierze udział w budowie tkanki łącznej i chrzęstnej. Węglowodany obejmują związki przyswajalne i nieprzyswajalne, inaczej określane jako włókno pokarmowe lub błonnik pokarmowy. Włókno pokarmowe to roślinne wielocukry i ligniny, które nie są wrażliwe na działanie enzymów trawiennych człowieka i tym samym nie są trawione w przewodzie pokarmowym. Zaobserwowano, że spożycie błonnika wpływa dodatnio na zapobieganie chorobom miażdżycowym, zawałom serca. Natomiast spożywanie produktów ubogich w błonnik, czyli z reguły wysokoprzetworzonych stanowi z reguły element diety bogatej w energię, co przyczynia się do powstawania otyłości. Dieta bogata w błonnik obfituje w witaminy antyoksydacyjne C, beta-karoten i E. U osób spożywających duże ilości błonnika pokarmowego zwiększona jest mikrobiologiczna synteza witaminy B1 i B2. Składniki włókna pokarmowego: 1.Polisacharydy nieskrobiowe a)celuloza b)polisacharydy niecelulozowe nierozpuszczalne w wodzie hemicelulozy rozpuszczalne w wodzie pektyny, gumy i kleje, polisacharydy roślin morskich np. alginiany, agar, karageny 2.Oporna skrobia nie występuje w naturze ale powstaje podczas ogrzewania produktów skrobiowych w niedostatecznej ilości wody np. podczas produkcji płatków śniadaniowych. W wyniku działania temperatury skrobia staje się oporna na działanie enzymów trawiennych. 3.Ligniny Błonnik pokarmowy spełnia wiele ważnych funkcji: - pobudza funkcje żucia, wydzielania śliny działające ochronne na zęby - wykazuje zdolność wiązania wody 100g otrąb wiąże 450g wody, a 100g ziemniaków tylko 40g - buforuje i wiąże Strona 3/7
nadmiar kwasu solnego w żołądku - wpływa na wydzielanie hormonów przewodu pokarmowego - wpływa na zwiększone wydzielanie soków trawiennych - pobudza ukrwienie jelit - chroni przed zaparciami - zmniejsza wartość energetyczną diety i daje uczucie sytości - wpływa korzystnie na perystaltykę jelit Źródła węglowodanów w żywieniu Najbogatszym źródłem węglowodanów są produkty otrzymane z naturalnych artykułów roślinnych, takie jak: cukier rafinowany, mączka ziemniaczana i ich przetwory (miód sztuczny, cukierki, syrop ziemniaczany) oraz miód pszczeli i suszone owoce. Produkty te zawierają od 80 100% węglowodanów. Produkty zbożowe (mąka, kasze, makarony, pieczywo, płatki śniadaniowe) zawierają 50 80% skrobi, jak również błonnika. Duże ilości węglowodanów 40-70% znajdują się także w słodyczach i pieczywie cukierniczym, przetworach owocowych (dżemy, konfitury, syropy) oraz w suchych nasionach strączkowych. Ziemniaki i inne warzywa okopowe oraz owoce zawierają przeciętnie od 10-25% węglowodanów. W diecie przeciętnego Polaka najwięcej węglowodanów pochodzi z produktów zbożowych, zawartość w nich skrobi jest dość duże a spożycie wysokie. Warzywa i owoce stanowią mniej istotne źródło węglowodanów, lecz zawierają duże ilości włókna roślinnego. Aby zwiększyć ilość spożywanego błonnika dietę można uzupełnić preparatami wysokobłonnikowymi zawierają około 90% włókna lub otrębami 40%. Produkty zbożowe z grubego przemiału są najcenniejsze, gdyż oprócz skrobi zawierają błonnik pokarmowy nierozpuszczalny, magnez, żelazo, witaminę B1 i cynk. Suche nasiona roślin strączkowych mają dużo białka o stosunkowo dużej wartości biologicznej, a także tłuszcz, witaminy B1, B2 i PP, składniki mineralne: wapń, fosfor, żelazo oraz błonnik. Zawartość węglowodanów w wybranych produktach spożywczych przedstawiłam w tabeli 1. Strona 4/7
Węglowodany w organizmie człowieka Główną funkcja węglowodanów jest dostarczanie łatwo przyswajalnej energii, jednak w niewielkim stopniu może być ona pod ich postacią magazynowana. Węglowodany stanowią tylko 1% masy ciała. Po wchłonięciu do tkanek w formie glukozy są utlenianie co dwutlenku węgla CO2 i H2O, dając energię. Ze spalenia 1g węglowodanu uzyskuje się 4kcal. Bezpośrednie wykorzystywanie glukozy przez komórki organizmu wiąże się z utrzymywaniem stałego poziomu glukozy we krwi, który u człowieka wynosi 70-115mg/dcm3. Jest to konieczne ponieważ wiele komórek m.in. czerwone krwinki nie mogą korzystać z innych źródeł energii. W normalnych warunkach mózg zużywa około 140g glukozy na dobę, a czerwone krwinki 40g na dobę. W celu utrzymania niezbędnego poziomu glukozy we krwi, w sytuacji niedostatku glukozy w organizmie, w wątrobie rozpoczyna się proces glikogenolizy rozkład glikogenu do glukozy. W przeciwieństwie do glikogenu wątroby glikogen zmagazynowany w mięśniach jest zużywany jedynie dla własnych potrzeb energetycznych i nie może być wykorzystany do regulacji poziomu glukozy we krwi. Uwalnianie i magazynowanie glikogenu w wątrobie jest regulowane przez enzymy trzustki insulinę i glukagon oraz hormon nadnerczy adrenalinę. Ze wzrostem spożycia węglowodanów rośnie tempo ich utleniania, a także intensywność odkładania glikogenu. Po zaspokojeniu potrzeb energetycznych nadmiar węglowodanów odkładany jest w tkance tłuszczowej. Zapasy energetyczne glikogenu w wątrobie osoby dorosłej to około 90-100g, a ilość odłożona w mięśniach to około 150g. Zapas ich wystarcza zaledwie na 12 godzin przy zapotrzebowaniu energetycznym 2800kcal. U sportowca, przy Strona 5/7
odpowiednim żywieniu i treningu, zapasy glikogenu w mięśniach mogą wzrosnąć nawet 5-krotnie. Przy bardzo niskim spożyciu węglowodanów tłuszcze są niecałkowicie spalane. W tych warunkach metabolizm tłuszczu zachodzi szybciej niż tempo, w jakim organizm może metabolizować pośrednie produkty przemian tłuszczów. Prowadzi to do kwasicy organizmu. Przy braku węglowodanów w diecie ich źródłem endogennym (wewnętrznym) mogą być aminokwasy i glicerol. Tempo glukoneogenezy synteza glukozy, u osób dorosłych wynosi około 130g na dobę. Do całkowitego spalenia tłuszczów organizm potrzebuje 180g glukozy na dobę. Dlatego alby nastąpiło całkowite spalenie tłuszczów powinniśmy przyjąć z pożywieniem 50g glukozy na dobę (180 130 = 50). W ten sposób określono minimalne spożycie glukozy, jednak za dawkę potrzebną do prawidłowego przebiegu metabolizmu przyjmuje się spożycie 100g na dobę. Zapotrzebowanie organizmu na węglowodany Brak jest wystarczających teoretycznych podstaw do kreślenia norm spożycia węglowodanów. Przyjmuj się, że jeśli zostanie zaspokojone zapotrzebowanie na białko i tłuszcz, to pozostałe potrzeby energetyczne mogą być pokryte przez węglowodany. Zalecane spożycie węglowodanów kształtuje się na poziomie 50 65% energii ogółem ( 10-15% energii z białek i 25-30% z tłuszczów). W profilaktyce żywieniowej zaleca się większe spożycie węglowodanów złożonych, nawet do 70% ogółem z jednoczesnym ograniczeniem cukrów wolnych monosacharydów i disacharydów. Zgodnie z tymi zaleceniami należy spożywać mniej cukru i słodyczy, aby ilość energii wprowadzonej do diety przez sacharozę nie przekraczała 10% dziennego zapotrzebowania energetycznego. W przypadku włókna pokarmowego nie można mówić o fizjologicznym zapotrzebowaniu, a jedynie zalecanym spożyciu, które wynosi 20 40g/dobę. Zalecenie to wynika z profilaktyki zdrowotnej, ukierunkowanej na zapobieganie chorobom układu pokarmowego. Należy tez pamiętać, że nadmiar włókna pokarmowego może spowodować ograniczone wchłanianie składników mineralnych. W Polsce tzw. normy zalecane spożycia Strona 6/7
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) węglowodanów, opracował Instytut Żywności i Żywienia w Warszawie, które przedstawiłam w tabeli 2. Węglowodany a sport Duże znaczenie, w warunkach znacznego obciążenia wysiłkiem, ma szybka dostępność puli mięśniowej glikogenu. Węglowodany są całkowicie metabolizowane i stosunkowo łatwo strawne. Ich utylizacja przez organizm powoduje też mniejsze zużycie tlenu niż w przypadku białek czy tłuszczów. Na dzień przed obciążeniem maksymalnym zaleca się wypoczynek. Umożliwia to wypełnienie zapasów glikogenu w mięśniach. Należy preferować węglowodany złożone zasilają wątrobową pulę glikogenu. U osób wykonujących krótkotrwały wysiłek fizyczny poniżej 1 godziny, nie istnieje zapotrzebowanie na sztuczne zwiększenie puli mięśniowej glikogenu. Tym samym w zupełności wystarcza pokrycie 55% dobowego zapotrzebowania energetycznego przez węglowodany. W takim wypadku pełna regeneracja glikogenu trwa 24godziny. Strona 7/7