Els hidrats de carboni són un component essencial de les cèl·lules i teixits de qualsevol organisme viu, ja sigui una planta, un animal o un ésser humà. Constitueixen la major part de la matèria orgànica del planeta Terra. Els hidrats de carboni són una classe de compostos força àmplia. Entre elles, podeu trobar substàncies amb diferents propietats. A causa d'aquesta característica, les funcions dels hidrats de carboni són molt àmplies. Avui analitzarem les principals propietats, el paper fisiològic i l'ús dels hidrats de carboni en diferents àrees de la indústria alimentària (i no només).
Fonts d'hidrats de carboni
Les principals fonts d'hidrats de carboni són els productes vegetals. És a dir: pa, cereals, verdures, fruites, baies. Pel que fa als productes animals, alguns d'ells també són rics en hidrats de carboni. Es tracta, en primer lloc, de la llet, que conté l'anomenat sucre de la llet.
Els productes alimentaris poden contenir diferents hidrats de carboni. Per tant, el significat, l'aplicació dels hidrats de carboni i les seves funcions són molt extensos. Els cereals i les patates contenen midó, un hidrat de carboni complex insoluble en aigua, que es descompon en sucres simples per l'acció dels sucs digestius. En fruites, verdures i baies aquestes substànciespresentat en forma de sucres simples: fruita, remolatxa, canya, raïm, etc. Es dissolen en aigua i són perfectament absorbits pel cos. Els sucres solubles en aigua s'absorbeixen ràpidament al torrent sanguini.
Consum d'hidrats de carboni
Es creu que la major part dels hidrats de carboni s'han de consumir en una forma complexa, i només un 20-25% en una forma senzilla. Això contribueix a l'entrada gradual de sucres als teixits. Si una persona rep prou hidrats de carboni dels aliments, es dipositen al fetge i als músculs en forma de glicogen "midó animal". Amb la manca d'hidrats de carboni, el magatzem de glicogen es descompone en glucosa i s'utilitza per a les necessitats del cos (nutrició de cèl·lules i teixits). Si el cos en rep un excés, es converteixen en greix corporal. Per cert, els hidrats de carboni també inclouen fibra, que és necessària per a una correcta digestió.
Els hidrats de carboni són components essencials de la dieta, de manera que no només determinen l'homeòstat energètic del cos, sinó que també participen en la biosíntesi d'una sèrie de polímers que contenen carboni. Al llarg de la vida, una persona mitjana consumeix unes 14 tones d'aquests compostos. D'aquests, aproximadament 2,5 tones, en forma senzilla. L'ús de proteïnes, greixos, hidrats de carboni i els seus derivats en els aliments no és uniforme. Els carbohidrats són la part principal de la nostra dieta. Consumeixen 4 vegades més que proteïnes o greixos. Amb una dieta senzilla i mixta, al voltant del 60% de l'energia d'una persona prové dels hidrats de carboni. La seva principal tasca al cos és proporcionar energia. Com més activitat física en la vida d'una persona, mésnecessita hidrats de carboni. Amb un estil de vida sedentari, la necessitat d'aquestes substàncies disminueix. Per a aquells que no realitzen treball físic, el requeriment diari d'hidrats de carboni és d'aproximadament 400 grams.
Al voltant del 50-65% dels hidrats de carboni entren al nostre cos amb productes de cereals. 15-25% - amb sucre i productes que contenen sucre. Al voltant del 10% - amb cultius d'arrels i tubercles. I al voltant del 5-7%, amb fruites i verdures.
Els hidrats de carboni són un irritant molt fort de la secreció externa del pàncrees i l'estimulador més actiu de la síntesi d'insulina, que juga un paper important en la regulació del metabolisme dels hidrats de carboni i el manteniment de l'homeòstasi òptima de la glucosa. Amb els anys, la sobrecàrrega simple d'hidrats de carboni condueix a la hiperplàsia de les cèl·lules β, després al debilitament de l'aparell insular i a la creació de requisits previs per al desenvolupament de la diabetis.
Classificació dels hidrats de carboni
Depenent de l'estructura, la capacitat de dissolució i la velocitat d'assimilació, els hidrats de carboni que formen part dels aliments es divideixen en simples i complexos. Simples inclouen monosacàrids (fructosa, glucosa, galactosa) i disacàrids (sacarosa, lactosa). Al complex - polisacàrids (fibra, midó, glicogen). A més dels exemples d'hidrats de carboni, hi ha altres substàncies menys conegudes a cada classe.
Carbohidrats simples
Mono- i disacàrids es dissolen bé en aigua i s'absorbeixen ràpidament pel cos. Tenen un sabor dolç pronunciat, per això sovint s'anomenen simplement sucres. El monosacàrid més abundant ésglucosa continguda en diverses fruites i baies, així com sintetitzada durant la descomposició de di- i polisacàrids. La glucosa, un cop a l'organisme, troba ràpidament un ús per si mateixa. Forma glicogen, nodreix el teixit cerebral i els músculs (inclòs el cor) i regula els nivells de sucre en sang. Durant l'exercici, la glucosa es pot utilitzar directament com a font d'energia.
La fructosa té propietats similars. Es pot considerar com un hidrat de carboni molt valuós i de fàcil digestió. Però, en comparació amb la glucosa, la fructosa és encara més lentament absorbida pels intestins i, un cop a la sang, surt del torrent sanguini més ràpidament. Fins al 80% de la fructosa es reté al fetge, evitant la saturació de sucre en sang. Tanmateix, al fetge, la fructosa sintetitza glucogen més fàcilment que la glucosa. En comparació amb la sacarosa, la fructosa és més digerible i té més dolçor. A causa d'aquesta última propietat, es pot utilitzar menys fructosa per obtenir el nivell de dolçor desitjat del producte, reduint així el consum global de sucres. Això té lloc en la construcció d'una dieta restringida en calories. Tenint en compte l'ús d'hidrats de carboni a la vida, s'ha de prestar especial atenció a la nutrició dietètica. La fructosa s'utilitza sovint com a edulcorant en aliments per a persones amb diabetis.
Amb un excés de sacarosa, el metabolisme dels greixos es veu alterat i la formació de greix augmenta. A més, fa temps que s'ha demostrat que amb l'augment de la quantitat de sucre que entra al cos, augmenta la síntesi de greixos a partir d'hidrats de carboni complexos, directament dels greixos i fins i tot de les proteïnes. Per tant,La quantitat de sucre que consumeix una persona pot regular molt el metabolisme dels greixos.
Amb l'ús abundant de sucre, comencen els trastorns del metabolisme del colesterol i un augment del seu contingut a la sang. A més, l'excés de sucre té un efecte negatiu en el treball de la microflora intestinal: augmenta la massa de microorganismes putrefactius, els processos putrefactius s'acceleren i es desenvolupa la flatulència. Menys de tot, aquests efectes secundaris s'observen amb l'ús de fructosa. Les fruites i les baies són la principal font d'aquest hidrat de carboni. A la mel es troba molta fructosa i glucosa: 37,1 i 36,2%, respectivament. Tot el sucre que hi ha a la síndria és fructosa, és al voltant del 8% aquí.
El següent monosacàrid és la galactosa. No es troba en els aliments en la seva forma lliure. La galactosa és un producte de degradació de la lactosa, el principal carbohidrat de la llet.
Pel que fa als disacàrids, el principal de la nostra dieta és la sacarosa. En hidròlisi, es descompon en fructosa i glucosa. Les principals fonts de sacarosa són la remolatxa i el sucre de canya. En sucre granulat, el contingut d'aquest hidrat de carboni arriba al 99,75%. A més, la sacarosa es troba en fruites, verdures i carbasses.
Carbohidrats complexos
Els polisacàrids tenen una estructura molecular més complexa i una solubilitat extremadament baixa en aigua. Aquesta classe inclou: midó, fibra, glucogen i pectina. L'ús d'hidrats de carboni d'aquesta classe està molt estès en diferents graus. El midó té un valor nutricional primari. El seu alt contingut en els cultius de cereals és el principal factor que en determinavalor nutricional. En la dieta d'una persona mitjana, el midó representa fins al 80% de la quantitat total d'hidrats de carboni consumits. Un cop al cos, es converteix en hidrats de carboni simples i realitza les seves funcions.
Pel que fa al glucogen, al nostre cos fa el paper de material energètic que alimenta els músculs i els òrgans interns que treballen. El glicogen es restaura mitjançant la reosíntesi a costa de la glucosa.
La pectina és una substància soluble que s'absorbeix bé pel cos. Com demostren estudis moderns en el camp de la nutrició saludable, la pectina es pot utilitzar amb finalitats preventives i terapèutiques en mal alties del tracte gastrointestinal.
La fibra té una estructura molt semblant als polisacàrids. Els productes de cereals són famosos pel seu alt contingut. A més de la quantitat de fibra del producte, la seva qualitat és de gran importància. Com més tendre sigui aquest carbohidrat, millor es descompon als intestins i més beneficis aporta a una persona. La fibra de verdures i patates té aquestes propietats. Una característica important d'aquest polisacàrid és la capacitat d'eliminar el colesterol del cos humà. Ara mirem més de prop l'ús dels hidrats de carboni.
Nutrició parenteral
L'ús dels hidrats de carboni a la medicina avui s'està desenvolupant ràpidament. La nutrició parenteral és l'administració intravenosa de nutrients a l'organisme. S'utilitza en els casos en què el pacient no pot alimentar-se. L'ús d'hidrats de carboni en la nutrició parenteral és molt comú. S'utilitzen segonsla raó senzilla és que són la font d'energia més assequible per al cos humà. El valor energètic dels hidrats de carboni és de 4 kcal/g. La necessitat humana diària d'energia oscil·la entre 1,5 i 2 mil kilocalories. D'aquí el problema de l'ús aïllat d'hidrats de carboni per cobrir aquesta necessitat. Pel que fa a una solució de glucosa isotònica, per cobrir completament la necessitat de calories d'una persona, cal abocar de 7 a 10 litres de la solució. Això pot provocar el desenvolupament de sobrehidratació, edema pulmonar i trastorns cardiovasculars.
L'ús de solucions de glucosa més concentrades està ple d' altres conseqüències desagradables: l'aparició d'hiperosmolaritat plasmàtica i irritació de l'íntima de les venes (desenvolupament de flebitis i tromboflebitis). I per eliminar el risc de diüresi osmòtica, cal mantenir la velocitat d'infusió de glucosa en el rang de 0,4 a 0,5 g / kg / h. Si traduïu aquesta xifra a una solució de glucosa isotònica, obteniu una mica més de 500 mm per hora per a un pacient que pesi 70 kg. La insulina s'afegeix a la solució de glucosa per prevenir la tolerància deteriorada als carbohidrats i les complicacions resultants. El càlcul es realitza segons la fórmula: 1 unitat per 3-4 grams de glucosa seca. La insulina no només té un efecte positiu en la utilització de la glucosa, sinó que també contribueix a l'absorció normal dels aminoàcids.
L'ús dels hidrats de carboni en medicina depèn del seu tipus. En nutrició parenteral s'utilitzen àmpliament: fructosa, glucosa, sorbitol, dextran, glicerol i etil.alcohol.
Menjar dietètic
Hi ha moltes dietes que es basen en l'exclusió total o parcial dels hidrats de carboni de la dieta, així com en l'augment de la ingesta de proteïnes i greixos. El Departament d'Agricultura dels Estats Units va realitzar una enquesta, segons la qual es va revelar que les persones que mengen aliments rics en carbohidrats tenen predominantment un pes normal. Els aliments rics en carbohidrats són més nutritius però tenen menys calories.
Com sabeu, als Estats Units, més de la meitat de la població té sobrepès. I el nombre d'aquestes persones està creixent constantment. Una enquesta a llarg termini de la població sobre el tema del consum d'aliments va demostrar que les persones la dieta de les quals està dominada pels hidrats de carboni reben menys calories que els amants de les proteïnes i els greixos, amb la mateixa quantitat d'aliments ingerits. Aquest grup de persones de tots els enquestats, i hi havia més de 10.000 persones, tenia el pes corporal més baix. El motiu és que per cada 1.000 calories d'aliments que contenen hidrats de carboni hi ha molta fibra i aigua. Aquest grup de persones va rebre més nutrients amb els aliments, a saber: vitamines A i C, carotè, calci, ferro i magnesi. Els greixos, el colesterol, el zinc, el sodi i la vitamina B12 es van trobar a les seves dietes en petita mesura.
L'ús d'hidrats de carboni i greixos en els aliments està molt relacionat. No obstant això, així com l'ús d'hidrats de carboni amb proteïnes. L' alta eficiència dels hidrats de carboni com a fonts d'energia rau en la seva capacitat per conservar proteïnes. Quan s'ingereix una gran quantitat d'hidrats de carboni, el cos utilitza com a energiamaterial és menys que els aminoàcids. En general, aquestes substàncies no són components indispensables de la nutrició, ja que es poden sintetitzar a partir d'aminoàcids i glicerol, però no s'ha de subestimar el seu paper. L'ús d'hidrats de carboni en els aliments ha de ser d'almenys 50 grams al dia. En cas contrari, es poden produir alteracions metabòliques.
No obstant això, el consum excessiu d'hidrats de carboni provoca la formació de greix subcutani. A l'hora de fer una dieta, és important no només satisfer la necessitat d'aquestes substàncies d'una persona, sinó també equilibrar el consum dels seus diferents tipus. És important controlar la proporció d'hidrats de carboni simples i complexos. Quan entren molts sucres al cos, no es poden sintetitzar completament en glucogen i es converteixen en triglicèrids, que contribueixen a la formació de teixits grassos. Quan la insulina s'eleva a la sang, aquest procés s'accelera.
Els hidrats de carboni complexos, a diferència dels simples, es descomponen lentament, de manera que el seu contingut a la sang augmenta gradualment. En aquest sentit, s'aconsella que la part principal d'hidrats de carboni en els aliments estigui constituïda per substàncies precisament digeribles. La seva quota hauria de ser del 80 al 90 per cent. La manca d'hidrats de carboni complexos és especialment notable per a aquells que pateixen diabetis, obesitat, aterosclerosi i mal alties del sistema cardiovascular.
Com ja heu entès, la majoria dels hidrats de carboni s'utilitzen en nutrició i medicina. Però l'abast dels hidrats de carboni no s'acaba aquí. On més s'utilitzen?
Glucosa
Aquest hidrat de carboni és ben absorbit pel cos i es pot utilitzar com a part d'alguns medicaments. A més, la glucosa s'utilitza àmpliament a la indústria de la rebosteria. Amb la seva ajuda s'elaboren melmelada, caramel, pa de pessic i altres productes. En la indústria tèxtil, té el paper d'agent reductor. I en la producció d'àcids glicònics i ascòrbics, la glucosa és el producte de partida. Amb la seva ajuda també realitzen la síntesi d'alguns sucres industrials.
La fermentació de la glucosa és de gran importància. Es produeix en escabetx de col, cogombres, llet i altres productes, així com en ensilar farratge. La fermentació alcohòlica de la glucosa s'utilitza en la producció de cervesa.
Midó
El midó és un nutrient valuós. Per facilitar la digestió del cos, els productes se sotmeten a un tractament tèrmic. En condicions d' alta temperatura, es produeix la hidròlisi parcial del midó, així com la formació de dextrines solubles en aigua. Les dextrines, un cop a l'aparell digestiu, s'hidrolitzen a glucosa, que és ben absorbida pel cos. Si parlem de l'ús dels hidrats de carboni a la indústria, el midó no es pot ignorar. Els principals productes que se n'obtenen són la glucosa i la melassa. Això amplia encara més l'àrea en què es produeix l'ús dels hidrats de carboni. Descriu breument el procés d'obtenció de glucosa i melassa a partir del midó de la següent manera.
El midó s'escalfa en una barreja amb àcid sulfúric diluït. L'excés d'àcid es neutralitza amb guix. El precipitat de sulfat de calci, que es forma durantneutralització, filtrat. Després s'evapora la solució i se n'aïlla la glucosa. Si no acabes el procés d'hidròlisi, s'obté una barreja de glucosa amb dextrines, que s'anomena melassa. S'utilitza en la indústria de la rebosteria. A més, les dextrines derivades del midó han trobat un ús generalitzat com a adhesius i espessidors de pintura. El midó demostra com de variat pot ser l'ús dels hidrats de carboni. La química dels processos, però, no és gens complicada.
Anteriorment, s'utilitzava midó, que permet donar una segona vida al teixit i allargar-ne la vida útil. El midó i els productes derivats també s'han utilitzat a les indústries tèxtil, farmacèutica i de foneria.
Pulp
Els beneficis pràctics dels hidrats de carboni sempre han estat no menys importants que el seu paper biològic. L'ús dels hidrats de carboni es pot trobar en àrees completament diferents de l'activitat humana. La cel·lulosa (fibra) ha estat utilitzada per l'home des de l'antiguitat. Al principi, la gent va començar a utilitzar la fusta com a combustible i com a material de construcció. Després van aprendre a fer fil amb cotó, lli i altres plantes fibroses. Més tard, van aparèixer tecnologies que van permetre obtenir paper de la fusta. El paper, en el seu nucli, és una fina capa de fibres de cel·lulosa que es premsa i s'enganxen. El resultat és una superfície llisa i duradora que no sagnarà.
Per a la fabricació de paper només s'utilitzaven matèries primeres vegetals (cotó i tiges d'arròs). Les fibres se'n van extreure de manera purament mecànica. Però comdesenvolupament de la societat, les fonts enumerades no eren suficients per cobrir la necessitat de paper. La majoria va als diaris. Atès que la qualitat del paper no té un paper especial aquí, van començar a afegir-hi fins al 50 per cent de fusta mòlta. Més tard, van aparèixer tecnologies que van permetre desfer-se de substàncies de fusta com ara resines, lignina, etc. Així de variat pot ser l'ús pràctic dels hidrats de carboni.
Fins ara, el mètode més comú per aïllar la cel·lulosa és el sulfit. S'utilitza en diverses àrees on s'utilitzen hidrats de carboni. La química del procés és força senzilla. Segons aquest mètode, la fusta es tritura i es bull en una barreja amb hidrosulfat de calci. Després, la cel·lulosa alliberada de tot tipus d'impureses es separa en filtres. El lleixing resultant conté monosacàrids, per la qual cosa s'utilitza com a matèria primera per a la producció d'alcohol. I la cel·lulosa també s'utilitza en la fabricació de fibres de viscosa, acetat i coure-amoníac.
De vegades els hidrats de carboni es confonen amb els hidrats de carboni. Tot i que aquestes dues classes de substàncies s'anomenen de manera consonant, no tenen res a veure entre elles. L'ús d'hidrocarburs saturats a la vida quotidiana i a la feina és una història completament diferent.
Conclusió
Avui has aprofundit en el teu coneixement de substàncies com els hidrats de carboni. Les propietats, l'ús dels hidrats de carboni i els seus beneficis per als humans confirmen que aquestes substàncies són els components biològics més importants del nostre planeta. Ells sónliteralment a tot arreu i en tot. Però això no és el més important, sinó el fet que sense hidrats de carboni la nostra vida seria impossible. L'ús d'hidrats de carboni a la vida és massa extens.
