Węglowodany

Wstęp

Funkcje

Zapotrzebowanie

Podział, źródła, ciekawostki

Wstęp

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 (H₂O), czyli 2:1. Znajdują się we wszystkich powszechnie występujących roślinach: zbożach, ziemniakach, roślinach strączkowych, owocach, a także w organizmach zwierzęcych.

Funkcje

• 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,
• glukoza jest prawie wyłącznym źródłem energii dla mózgu i mięśni,
• węglowodany pozwalają na oszczędną gospodarkę białkami i tłuszczami,
• 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.),
• węglowodany nie przetworzone (całościowe) odgrywają dużą rolę w gospodarce wodno-mineralnej, zmniejszając wydalanie tych składników,
• biorą udział w budowie błon komórkowych,
• 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.

Dzienny poziom zalecanego spożycia Węglowodanów dla różnych grup ludności^*

*(według Szczygieł A. i inni: Normy żywienia IŻŻ, zaktualizowane w 1980 r. Żyw. Człow. i Metab., 10, 2, 143, 1983.)

Podział, źródła

Węglowodany (cukry) dzielimy na proste, złożone małocząsteczkowe, złożone wielkocząsteczkowe i pochodne węglowodanów.

Cukry proste – Monosacharydy

• Pentozy
• Heksozy

Cukry złożone małocząsteczkowe – Oligosacharydy

• Dwucukrowce
• Trójcukrowce
• Czterocukrowce

Cukry złożone wielkocząsteczkowe – Polisacharydy

• Grupa skrobi

• Grupa celulozy

Związki składające się z węglowodanów – Pochodne węglowodanów

• Glikozydy
• Saponiny
• Taniny
• Kwasy organiczne

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
Grupa celulozy zwana jest potocznie błonnikem pokarmowym (włóknem pokarmowym)

• 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-ß-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.