Węglowodany (cukry)

WĘGLOWODANY
(Cukry)
Węglowodany - (inaczej sacharydy lub potocznie cukry) to związki organiczne - wielowodorotlenowe alkohole składające się z węgla, wodoru i tlenu, w których stosunek wodoru do tlenu jest taki sam jak w wodzie, czyli 2:1. Znajdują się we wszystkich powszechnie występujących roślinach: zbożach, ziemniakach, roślinach strączkowych, owocach, a także w organizmach zwierzęcych.
FUNKCJE
1) Są głównym, najtańszym i najłatwiej dostępnym źródłem energii, służącej przede wszystkim do utrzymywania stałej ciepłoty ciała, pracy narządów wewnętrznych oraz do wykonywania pracy fizycznej. Z 1 g węglowodanów wyzwalają się 4 kcal

2) Glukoza jest prawie wyłącznym źródłem energii dla mózgu i mięśni

3) Węglowodany pozwalają na oszczędną gospodarkę białkami i tłuszczami

4) Węglowodany dostarczane w pożywieniu lub syntetyzowane w ustroju, stanowią materiał budulcowy dla wytwarzania elementów strukturalnych komórek lub substancji biologicznie czynnych (galaktoza, ryboza, kwas galakturonowy, amonocukry, acetylowane cukry, itd.)

5) Węglowodany nie przetworzone (całościowe) odgrywają dużą rolę w gospodarce wodno-mineralnej, zmniejszając wydalanie tych składników

6) Biorą udział w budowie błon komórkowych

7) Niektóre wielocukrowce (błonnik) choć nie są przez organizm człowieka trawione i przyswajane, to jednak odgrywają dużą rolę w regulowaniu perystaltyki przewodu pokarmowego.
ZAPOTRZEBOWANIE
Węglowodany powinny dostarczać 55-60% wartości energetycznej dziennej racji pokarmowej dorosłego człowieka. Powinny to być węglowodany złożone, nieoczyszczone, nierozgotowane.

Węglowodany (cukry) dzielimy na: -proste (monosacharydy)-złożone małocząsteczkowe (oligosacharydy)-złożone wielkocząsteczkowe (polisacharydy)-pochodne węglowodanów
Cukry proste
Pentozy
Pentozy występują przeważnie w postaci wielocukrów lub w połączeniu z aglikonami. Nie ulegają fermentacji drożdżowej. Arabinoza - składnik żywic i gum roślinnych, Ksyloza - składnik ksylanu - gumy drzewnej, Ryboza - nie występuje w naturze w stanie wolnym, Ksyluloza Rybuloza

Heksozy Glukoza - cukier gronowy, szeroko rozpowszechniony w naturze. Znajduje się w sokach roślinnych, zwłaszcza owocowych. Ilość glukozy w owocach zależy od ich gatunku i stanu dojrzałości. Glukoza jest cukrem fizjologicznym - znajduje się w płynach ustrojowych. Pod wpływem drożdży ulega fermentacji, Galaktoza - rzadko występuje w stanie wolnym. U roślin występuje przede wszystkim w postaci galaktanów (agar), a u zwierząt min. jako składnik cukru mlecznego i cerebrozydów. Mannoza - w świecie zwierzęcym składnik wielocukrów złożonych, wchodzących w skład sympleksów białkowych. W świecie roślinnym występuje jako trudnostrawny węglowodan (niektóre gatunki orzechów i fasoli). W odżywianiu nie odgrywa większej roli, Fruktoza - cukier owocowy, występuje w owocach, soku z owoców, miodzie. Fruktoza jest słodsza od sacharozy o 73%, rozpuszcza się w wodzie, smak w owocach i miodzie.
Dwucukrowce
Sacharoza - składa się z glukozy i fruktozy. Sacharoza jest doskonałym konserwantem dla mleka i dżemów, ponieważ obniża aktywność wodną w tych produktach, przez co hamuje wzrost pleśni

Laktoza - składa się z glukozy i galaktozy. Występuje w mleku i produktach mlecznych. U ludzi z upośledzonym wytwarzaniem laktazy - enzymu, który bierze udział w trawieniu laktozy, organizm nie toleruje tego cukru. Dlatego zaleca się im spożywanie fermentowanych napojów mlecznych takich jak np. jogurt, kefir w których bakterie kwasu mlekowego podczas procesu fermentacji rozkładają laktozę, przez co obniżają jej ilość w tych produktach

Maltoza - składa się z z dwóch cząsteczek glukozy. Występuje w piwie i produktach piekarniczych. Maltoza jest wytwarzana w procesie fermentacji ziarna zbóż.
Trójcukrowce
Rafinoza - składa się z galaktozy, glukozy i fruktozy.



Czterocukrowce
Stachioza - składa się z dwóch cząsteczek galaktozy, glukozy i fruktozy.
Grupa skrobi
Skrobia - główny materiał zapasowy roślin. Dostarcza prawie 25% całkowitej dziennej energii. Żywność zawierająca skrobię daje uczucie sytości i na długo redukuje uczucie głodu. Budowa ziarn skrobiowych jest różnorodna i charakterystyczna dla poszczególnych roślin, Inulina - występuje w bulwach georgini, karczochach, cykorii. Składa się z fruktozy. Jest wielocukrem, który w drodze trawienia, wchłaniania, wydalania nie podlega żadnym przemianom (cukier testowy)
Glikogen - materiał zapasowy organizmów zwierzęcych i drożdży. Glikogen mięśniowy jest wykorzystywany głównie do dostarczania energii wykorzystywanej na ich pracę. Glikogen zawarty w wątrobie jest używany bezpośrednio jako źródło glukozy dla mózgu i czerwonych ciałek krwi. Wątroba nie może go syntetyzować. Glikogen jest rozkładany do glukozy
Chityna - wielocukier zbudowany wyłącznie z N-acetyloglukozoaminy. Nie poddaje się działaniu enzymów roślinnych i zwierzęcych. Stanowi główny materiał podporowy i budulcowy niektórych bakterii, grzybów, owadów, skorupiaków
Dekstryny
Grupa celulozy- potocznie błonnik pokarmowy (włókna pokarmowe)
Włókno pokarmowe nie rozpuszczalne w wodzie (Celuloza, hemiceluloza, ligniny) - jest to część pożywienia, której nasz organizm nie trawi, lecz jest ona niezbędna; włókna nierozpuszczalne przyspieszają przechodzenie treści pokarmowej przez jelita, w czym wspomagają proces trawienia i zapobiegają zaparciom. Celuloza nie jest trawiona przez człowieka. Wchodzi w skład ścian pokarmowych roślin. Jest zbudowana z glukozy połączonych wiązaniami 1,4--glikozydowymi. Usuwa zaparcia, przeciwdziała powstawaniu nowotworów przewodu pokarmowego, obniża poziom glukozy we krwi, hamuje przyrost masy ciała, Hemicelulozy - wielocukrowce, nierozpuszczalne w wodzie. Ligniny usuwają nadmiar kwasów żółciowych i cholesterolu z przewodu pokarmowego, zapobiegają powstawaniu kamieni żółciowych,

Włókno pokarmowe rozpuszczalne w wodzie (Śluzy, gumy, pektyny) - frakcje błonnika spowalniają przekazywanie pożywienia z żołądka do jelita cienkiego, przedłużając w ten sposób uczucie sytości i pozwalając na lepsze wchłanianie niektórych składników pokarmowych, włókna te mają postać lepkiej substancji występującej w ścianach komórkowych roślin. Śluzy mają zdolność wiązania dużych ilości wody, przez co znajdują zastosowanie jako środki przeczyszczające (przy kłopotach żołądkowych). Gumy są szeroko stosowane w produkcji żywności jako środek zagęszczający, tworzą połączenia z celulozą, dając tzw. pentocelulozy. Pektyny wykorzystywane do produkcji dżemu, są rozpuszczalne w gorącej wodzie, składają się arabinozy, galaktozy, kwasu D-galakturonowego, metanolu i kwasu octowego.
Glikozydy
Glikozydy są pochodnymi cukrowców. Produktami rozpadu naturalnych glikozydów obok cukrów (najczęściej glukoza) są: hydrochinon, floretyna, puryny, ester metylowy kwasu salicylowego, cyjanowodór. Glikozydy są zwykle bezbarwne i gorzkie w smaku, rozpuszczają się w wodzie i alkoholu. Niektóre z glikozydów wywierają silne działanie na organizm człowieka. Najgroźniejsze są glikozydy zawierające cyjanowodór, który blokuje łańcuch oddechowy na poziomie komórki. Glikozydy takie znajdują się w makuchach lnianych, niektórych paszach, pestkach gorzkich migdałów, śliwek, moreli, brzoskwiń.
Saponiny
Saponiny są to bezpostaciowe substancje rozpuszczalne w wodzie i silnie zmniejszające napięcie powierzchniowe. Zwiększają pienienie się i stabilizują tłuszcze, dlatego niekiedy są używane do wyrobu napojów chłodzących i do wyrobu chałwy. Ich stosowanie w wielu krajach jest zabronione, ze względu na to, że powodują hemolizę krwi, zapalenie jelita biodrowego. Znajdują się też w roślinach strączkowych (substancje antyodżywcze).
Taniny
Taniny są to połączenia polifenoli z glukozą. Występują w kawie i herbacie, w mniejszych ilościach w grzybach. Tanina tworzy nierozpuszczalne związki z solami metali ciężkich - może więc zmniejszać wchłanianie żelaza, miedzi, itd. Z białkiem tworzy nierozpuszczalne kompleksy przez co powoduje hamowanie procesów trawienia w żołądku.
Kwasy organiczne
Do kwasów organicznych można zaliczyć: kwas jabłkowy, kwas cytrynowy, kwas mlekowy, kwas bursztynowy. W swej budowie nie zawierają azotu i swymi cechami fizyko-chemicznymi są zbliżone do węglowodanów. Nadają produktom charakterystyczny smak i zapach, mogą być też źródłem energii. Pewne kwasy organiczne powstają podczas fermentacji produktów (kwaszenie ogórków, kapusty, mleka). Podczas spalania tych kwasów często odłączana jest zasada, która bierze udział w utrzymywaniu równowagi kwasowo-zasadowej.
Trawienie
Enzymy trawiące w jelicie cienkim rozbijają węglowodany na cząsteczki glukozy. Glukoza może zostać wykorzystana od razu, albo przechowywana pod postacią glikogenu w mięśniach, albo w wątrobie. Mięśnie mogą zmagazynować tyle glikogenu, ile starczyłoby na 20-minutowy wydatek energetyczny. We krwi znajduje się wystarczająca ilość glukozy na 1 godzinę pracy. Jeżeli stężenie glukozy osiąga poziom maksymalny, a wszystkie miejsca gromadzenia glikogenu są pełne, wtedy nadmiar cukru jest w wątrobie przekształcany w tłuszcz i przechowywany w tkance i komórkach tłuszczowych. Tak naprawdę, nie istnieją jakiekolwiek granice ilości tłuszczu, które ciało może zmagazynować. Według badań przeprowadzonych na Uniwersytecie Massachusetts, węglowodany są zwykle przekształcane w tłuszcz w 75%, przy czym około 25% z nich jest wykorzystywane w samym procesie transformacji.
Cukier we krwi
Cukier jest wchłaniany do krwiobiegu w przeciągu minut. Spożycie dużej ilości cukru zaraz przed wysiłkiem może nawet uniemożliwić jego wykonanie. Dochodzi wtedy do ogromnego wzrost stężenia cukru we krwi. To z kolei zmusza trzustkę do wydzielenia dużych ilości insuliny, która jest potrzebna do metabolizmu cukru. Cała ta insulina hamuje metabolizm tłuszczu w mięśniach. Dlatego mięśnie zaczynają wykorzystywać glikogen, który jest w ograniczonym zapasie. Insulina prowadzi do zmniejszenia poziomu cukru we krwi, który i tak został już obniżony poprzez mięśnie wykorzystujące glikogen do produkcji energii. W końcu dochodzi do sytuacji, kiedy stężenie cukru we krwi jest na tyle niskie, że powoduje nie tylko zmęczenie, ale nawet zawroty głowy.
Budowa niektórych cząsteczek


Zawartość węglowodanów w wybranych produktach spożywczych
Mleko pełne 4 g węglowodanów/100 g produktu
Mleko w proszku 52g węglowodanów/100 g produktu
Mąka pszenna 97% 70g węglowodanów/100 g produktu
Chleb graham 41g węglowodanów/100 g produktu
Kasza manna 77g węglowodanów/100 g produktu
Cukier 100g węglowodanów/100 g produktu
Czekolada 54g węglowodanów/100 g produktu
Miód 80g węglowodanów/100 g produktu
Fasola sucha 62g węglowodanów/100 g produktu
Kapusta 6g węglowodanów/100 g produktu
Marchew 6g węglowodanów/100 g produktu
Pomidory 5g węglowodanów/100 g produktu
Ziemniaki 14g węglowodanów/100 g produktu
Cytryny 6g węglowodanów/100 g produktu
Czarne porzeczki 17g węglowodanów/100 g produktu
Winogrona 17g węglowodanów/100 g produktu