کربوهیدرات ها جزء ضروری سلول ها و بافت های هر موجود زنده ای است، چه گیاه، چه حیوان یا انسان. آنها بخش عمده ای از مواد آلی سیاره زمین را تشکیل می دهند. کربوهیدرات ها دسته نسبتاً گسترده ای از ترکیبات هستند. در میان آنها می توانید موادی با خواص مختلف پیدا کنید. با توجه به این ویژگی، عملکرد کربوهیدرات ها بسیار گسترده است. امروز به بررسی خواص اصلی، نقش فیزیولوژیکی و استفاده از کربوهیدرات ها در حوزه های مختلف صنایع غذایی (و نه تنها) می پردازیم.
منابع کربوهیدرات
منابع اصلی کربوهیدرات ها محصولات گیاهی هستند. یعنی: نان، غلات، سبزیجات، میوه ها، انواع توت ها. در مورد محصولات حیوانی، برخی از آنها نیز سرشار از کربوهیدرات هستند. این اول از همه شیر است که حاوی به اصطلاح قند شیر است.
محصولات غذایی ممکن است حاوی کربوهیدرات های مختلفی باشند. بنابراین، معنی، کاربرد کربوهیدرات ها و عملکرد آنها بسیار گسترده است. غلات و سیب زمینی حاوی نشاسته هستند - یک کربوهیدرات پیچیده نامحلول در آب که با عمل شیره های گوارشی به قندهای ساده تجزیه می شود. در میوه ها، سبزیجات و انواع توت ها این موادبه شکل قندهای ساده ارائه می شود: میوه، چغندر، نیشکر، انگور و غیره. آنها در آب حل می شوند و کاملا جذب بدن می شوند. قندهای محلول در آب به سرعت در جریان خون جذب می شوند.
مصرف کربوهیدرات
اعتقاد بر این است که بخش عمده ای از کربوهیدرات ها باید به شکل پیچیده و تنها 20 تا 25 درصد به شکل ساده مصرف شوند. این به ورود تدریجی قندها به بافت ها کمک می کند. اگر فرد کربوهیدرات کافی از غذا دریافت کند، به شکل گلیکوژن «نشاسته حیوانی» در کبد و ماهیچه ها رسوب می کند. با کمبود کربوهیدرات، ذخیره گلیکوژن به گلوکز تجزیه می شود و برای نیازهای بدن (تغذیه سلول ها و بافت ها) استفاده می شود. اگر بدن بیش از حد آنها را دریافت کند، به چربی بدن تبدیل می شوند. به هر حال، کربوهیدرات ها همچنین حاوی فیبر هستند که برای هضم صحیح لازم است.
کربوهیدرات ها اجزای ضروری رژیم هستند، بنابراین نه تنها هموستات انرژی بدن را تعیین می کنند، بلکه در بیوسنتز تعدادی از پلیمرهای حاوی کربن نیز شرکت می کنند. در طول زندگی، یک فرد به طور متوسط حدود 14 تن از این ترکیبات را مصرف می کند. از این تعداد، تقریباً 2.5 تن - به شکل ساده. استفاده از پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها و مشتقات آنها در غذا یکنواخت نیست. کربوهیدرات ها بخش اصلی رژیم غذایی ما هستند. آنها 4 برابر بیشتر از پروتئین یا چربی مصرف می کنند. با یک رژیم غذایی ساده و ترکیبی، حدود 60 درصد انرژی فرد از کربوهیدرات ها تامین می شود. وظیفه اصلی آنها در بدن تامین انرژی است. هر چه فعالیت بدنی در زندگی فرد بیشتر باشد، بیشتر می شوداو به کربوهیدرات نیاز دارد. با سبک زندگی کم تحرک نیاز به این مواد کاهش می یابد. برای کسانی که کار فیزیکی انجام نمی دهند، نیاز روزانه به کربوهیدرات تقریباً 400 گرم است.
حدود 50 تا 65 درصد کربوهیدرات ها با محصولات غلات وارد بدن ما می شوند. 15-25٪ - با شکر و محصولات حاوی شکر. حدود 10٪ - با گیاهان ریشه و غده. و حدود 5-7٪ - با میوه ها و سبزیجات.
کربوهیدرات ها محرک بسیار قوی ترشح خارجی پانکراس و فعال ترین محرک سنتز انسولین هستند که نقش مهمی در تنظیم متابولیسم کربوهیدرات ها و حفظ هموستاز گلوکز بهینه ایفا می کنند. در طول سال‌ها، اضافه بار کربوهیدرات ساده منجر به هیپرپلازی سلول‌های بتا و سپس تضعیف دستگاه جزیره‌ای و ایجاد پیش‌نیاز برای ایجاد دیابت می‌شود.
طبقه بندی کربوهیدرات ها
بسته به ساختار، توانایی حل شدن و سرعت جذب، کربوهیدرات هایی که بخشی از غذا هستند به ساده و پیچیده تقسیم می شوند. ساده شامل مونوساکاریدها (فروکتوز، گلوکز، گالاکتوز) و دی ساکاریدها (ساکارز، لاکتوز) است. به پیچیده - پلی ساکاریدها (فیبر، نشاسته، گلیکوژن). علاوه بر نمونه هایی از کربوهیدرات ها، مواد کمتر شناخته شده دیگری در هر طبقه وجود دارد.
کربوهیدرات های ساده
مونو و دی ساکاریدها به خوبی در آب حل می شوند و به سرعت جذب بدن می شوند. آنها طعم شیرین واضحی دارند، به همین دلیل است که اغلب آنها را قند ساده می نامند. فراوان ترین مونوساکارید استگلوکز موجود در میوه ها و انواع توت ها و همچنین در طی تجزیه دی و پلی ساکاریدها سنتز می شود. گلوکز به محض ورود به بدن، به سرعت برای خود کاربرد پیدا می کند. گلیکوژن را تشکیل می دهد، بافت مغز و ماهیچه ها (از جمله قلب) را تغذیه می کند و سطح قند خون را تنظیم می کند. در طول ورزش، گلوکز می تواند به طور مستقیم به عنوان منبع انرژی استفاده شود.
فروکتوز
خواص مشابهی دارد. می توان آن را به عنوان یک کربوهیدرات بسیار ارزشمند و به راحتی قابل هضم در نظر گرفت. اما، در مقایسه با گلوکز، فروکتوز همچنان آهسته‌تر توسط روده‌ها جذب می‌شود و هنگامی که وارد خون می‌شود، سریع‌تر از جریان خون خارج می‌شود. تا 80 درصد فروکتوز در کبد حفظ می شود و از اشباع قند خون جلوگیری می کند. با این حال، در کبد، فروکتوز گلیکوژن را راحت‌تر از گلوکز سنتز می‌کند. در مقایسه با ساکارز، فروکتوز قابل هضم تر است و شیرینی بیشتری دارد. با توجه به خاصیت اخیر، می توان از فروکتوز کمتری برای میزان شیرینی مطلوب محصول استفاده کرد و در نتیجه مصرف کلی قندها را کاهش داد. این در ساخت یک رژیم غذایی با کالری محدود اتفاق می افتد. با توجه به استفاده از کربوهیدرات ها در زندگی، باید به تغذیه رژیمی توجه ویژه ای شود. فروکتوز اغلب به عنوان یک شیرین کننده در غذاهای افراد مبتلا به دیابت استفاده می شود.
با افزایش ساکارز، متابولیسم چربی مختل می شود و تشکیل چربی افزایش می یابد. علاوه بر این، مدت هاست ثابت شده است که با افزایش میزان قند ورودی به بدن، سنتز چربی از کربوهیدرات های پیچیده، به طور مستقیم از چربی و حتی پروتئین، افزایش می یابد. از این رو،مقدار شکری که یک فرد مصرف می کند می تواند متابولیسم چربی را تا حد زیادی تنظیم کند.
با مصرف فراوان قند، اختلالات متابولیسم کلسترول و افزایش محتوای آن در خون آغاز می شود. علاوه بر این، قند اضافی تأثیر بدی بر کار میکرو فلور روده دارد - جرم میکروارگانیسم های پوسیدگی افزایش می یابد، فرآیندهای پوسیدگی تسریع می شود و نفخ ایجاد می شود. کمتر از همه، این عوارض جانبی با استفاده از فروکتوز مشاهده می شود. میوه ها و انواع توت ها منبع اصلی این کربوهیدرات هستند. فروکتوز و گلوکز زیادی در عسل یافت می شود: به ترتیب 1/37 و 2/36 درصد. تمام قند موجود در هندوانه از فروکتوز است، در اینجا حدود 8 درصد است.
مونوساکارید بعدی گالاکتوز است. در غذاها به شکل آزاد یافت نمی شود. گالاکتوز محصول تجزیه لاکتوز، کربوهیدرات اصلی شیر است.
در مورد دی ساکاریدها، اصلی ترین مورد در رژیم غذایی ما ساکارز است. پس از هیدرولیز، به فروکتوز و گلوکز تجزیه می شود. منابع اصلی ساکارز چغندر و نیشکر هستند. در شکر گرانول، محتوای این کربوهیدرات به 99.75 درصد می رسد. علاوه بر این، ساکارز در میوه‌ها، سبزیجات و کدو سبز یافت می‌شود.
کربوهیدرات های پیچیده
پلی ساکاریدها ساختار مولکولی پیچیده تری دارند و حلالیت بسیار کمی در آب دارند. این طبقه شامل: نشاسته، فیبر، گلیکوژن و پکتین است. استفاده از کربوهیدرات های این کلاس به درجات مختلف گسترده است. نشاسته از ارزش غذایی اولیه برخوردار است. محتوای بالای آن در محصولات غلات عامل اصلی تعیین کننده آنهاستارزش غذایی. در رژیم غذایی افراد عادی، نشاسته تا 80 درصد از کل مقدار کربوهیدرات مصرفی را تشکیل می دهد. هنگامی که وارد بدن می شود، به کربوهیدرات های ساده تبدیل می شود و وظایف خود را انجام می دهد.
در مورد گلیکوژن، در بدن ما نقش یک ماده انرژی را ایفا می کند که ماهیچه های فعال و اندام های داخلی را تغذیه می کند. گلیکوژن از طریق سنتز مجدد با هزینه گلوکز بازسازی می شود.
پکتین ماده ای محلول است که به خوبی در بدن جذب می شود. همانطور که مطالعات مدرن در زمینه تغذیه سالم نشان می دهد، پکتین می تواند برای اهداف پیشگیرانه و درمانی در بیماری های دستگاه گوارش استفاده شود.
فیبر از نظر ساختار بسیار شبیه به پلی ساکاریدها است. محصولات غلات به دلیل محتوای بالای آن مشهور هستند. علاوه بر میزان فیبر موجود در محصول، کیفیت آن نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. هر چه این کربوهیدرات لطیف تر باشد، بهتر در روده ها تجزیه می شود و فواید بیشتری برای فرد به همراه دارد. فیبر سبزیجات و سیب زمینی این خواص را دارد. ویژگی مهم این پلی ساکارید توانایی حذف کلسترول از بدن انسان است. حالا بیایید نگاهی دقیق تر به استفاده از کربوهیدرات ها بیندازیم.
تغذیه تزریقی
استفاده از کربوهیدرات ها در پزشکی امروزه به سرعت در حال توسعه است. تغذیه تزریقی عبارت است از تزریق وریدی مواد مغذی به بدن. در مواردی که بیمار قادر به تغذیه خود نیست استفاده می شود. استفاده از کربوهیدرات ها در تغذیه تزریقی بسیار رایج است. آنها بر اساس استفاده می شونددلیل ساده این است که آنها مقرون به صرفه ترین منبع انرژی برای بدن انسان هستند. ارزش انرژی کربوهیدرات ها 4 کیلوکالری در گرم است. نیاز روزانه انسان به انرژی بین 1.5 تا 2 هزار کیلو کالری است. از این رو مشکل استفاده جداگانه از کربوهیدرات ها برای پوشش این نیاز است. از نظر محلول گلوکز ایزوتونیک، برای پوشش کامل نیاز فرد به کالری، باید از 7 تا 10 لیتر محلول ریخته شود. این می تواند منجر به ایجاد هیدراتاسیون بیش از حد، ادم ریوی و اختلالات قلبی عروقی شود.
استفاده از محلول های گلوکز غلیظ تر مملو از عواقب ناخوشایند دیگری است - بروز هیپراسمولاریته پلاسما و تحریک انتیما وریدها (توسعه فلبیت و ترومبوفلبیت). و برای از بین بردن خطر دیورز اسمزی، لازم است سرعت تزریق گلوکز در محدوده 0.4 تا 0.5 گرم بر کیلوگرم در ساعت حفظ شود. اگر این رقم را به محلول گلوکز ایزوتونیک ترجمه کنید، برای یک بیمار با وزن 70 کیلوگرم کمی بیش از 500 میلی متر در ساعت دریافت می کنید. انسولین به محلول گلوکز اضافه می شود تا از اختلال در تحمل کربوهیدرات ها و عوارض ناشی از آن جلوگیری شود. محاسبه طبق فرمول انجام می شود: 1 واحد در هر 3-4 گرم گلوکز خشک. انسولین نه تنها تأثیر مثبتی بر مصرف گلوکز دارد، بلکه به جذب طبیعی اسیدهای آمینه نیز کمک می کند.
استفاده از کربوهیدرات ها در پزشکی به نوع آنها بستگی دارد. در تغذیه تزریقی به طور گسترده استفاده می شود: فروکتوز، گلوکز، سوربیتول، دکستران، گلیسرول و اتیلالکل.
غذای رژیمی
رژیم های بسیاری وجود دارند که بر اساس حذف کامل یا جزئی کربوهیدرات ها از رژیم غذایی و همچنین افزایش دریافت پروتئین ها و چربی ها هستند. وزارت کشاورزی ایالات متحده یک نظرسنجی انجام داد که طبق آن مشخص شد افرادی که غذاهای غنی از کربوهیدرات می خورند عمدتاً دارای وزن طبیعی هستند. غذاهای پر کربوهیدرات مغذی تر هستند اما کالری کمتری دارند.
همانطور که می دانید، در آمریکا بیش از نیمی از جمعیت دارای اضافه وزن هستند. و تعداد چنین افرادی به طور پیوسته در حال افزایش است. یک نظرسنجی طولانی مدت از جمعیت در مورد غذای مصرفی نشان داد افرادی که رژیم غذایی آنها تحت سلطه کربوهیدرات ها است، کالری کمتری نسبت به عاشقان پروتئین و چربی دریافت می کنند، با همان مقدار غذای مصرف شده. این گروه از افراد از بین تمام افرادی که مورد بررسی قرار گرفتند و بیش از 10000 نفر بودند، کمترین وزن بدن را داشتند. دلیل آن این است که به ازای هر 1000 کالری از غذاهای حاوی کربوهیدرات، مقدار زیادی فیبر و آب وجود دارد. این گروه از افراد مواد مغذی بیشتری را همراه با غذا دریافت کردند که عبارتند از: ویتامین های A و C، کاروتن، کلسیم، آهن و منیزیم. چربی، کلسترول، روی، سدیم و ویتامین B12 به میزان کمی در رژیم غذایی آنها یافت شد.
استفاده از کربوهیدرات ها و چربی ها در غذاها ارتباط نزدیکی دارد. با این حال، و همچنین استفاده از کربوهیدرات با پروتئین. کارایی بالای کربوهیدرات ها به عنوان منابع انرژی در توانایی آنها در حفظ پروتئین است. هنگامی که مقدار زیادی کربوهیدرات مصرف می شود، بدن به عنوان انرژی استفاده می کندمواد کمتر از اسیدهای آمینه است. به طور کلی، این مواد جزء ضروری تغذیه نیستند، زیرا می توانند از اسیدهای آمینه و گلیسرول سنتز شوند، اما نقش آنها را نباید دست کم گرفت. مصرف کربوهیدرات در غذا باید حداقل 50 گرم در روز باشد. در غیر این صورت، ممکن است اختلالات متابولیک رخ دهد.
اما مصرف زیاد کربوهیدرات ها منجر به تشکیل چربی زیر پوستی می شود. هنگام ایجاد یک رژیم غذایی، نه تنها نیاز فرد به این مواد را برآورده کنید، بلکه در مصرف انواع مختلف آنها نیز تعادل ایجاد کنید. نظارت بر نسبت کربوهیدرات های ساده و پیچیده بسیار مهم است. وقتی قندهای زیادی وارد بدن می شوند، نمی توانند به طور کامل به گلیکوژن سنتز شوند و به تری گلیسیرید تبدیل می شوند که به تشکیل بافت های چربی کمک می کند. وقتی انسولین در خون بالا می رود، این روند سرعت می گیرد.
کربوهیدرات های پیچیده، بر خلاف انواع ساده، به آرامی تجزیه می شوند، بنابراین محتوای آنها در خون به تدریج افزایش می یابد. در این راستا توصیه می شود که قسمت اصلی کربوهیدرات در مواد غذایی از مواد دقیقاً قابل هضم تشکیل شود. سهم آنها باید از 80 تا 90 درصد باشد. کمبود کربوهیدرات‌های پیچیده مخصوصاً برای کسانی که از دیابت، چاقی، تصلب شرایین و بیماری‌های سیستم قلبی عروقی رنج می‌برند، قابل توجه است.
همانطور که قبلاً فهمیدید، بیشتر کربوهیدرات ها در تغذیه و پزشکی استفاده می شوند. اما دامنه کربوهیدرات ها به همین جا ختم نمی شود. کجا دیگری استفاده می شود؟
گلوکز
این کربوهیدرات به خوبی توسط بدن جذب می شود و می توان از آن به عنوان بخشی از برخی داروها استفاده کرد. علاوه بر این، گلوکز به طور گسترده در صنعت شیرینی سازی استفاده می شود. با کمک آن، مارمالاد، کارامل، نان زنجبیلی و سایر محصولات ساخته می شود. در صنعت نساجی نقش یک عامل کاهنده را ایفا می کند. و در تولید اسیدهای گلیکونیک و اسکوربیک، گلوکز محصول اولیه است. با کمک آن، سنتز برخی قندهای صنعتی را نیز انجام می دهند.
تخمیر گلوکز از اهمیت بالایی برخوردار است. هنگام ترشی کلم، خیار، شیر و سایر محصولات و همچنین هنگام سیلو کردن علوفه رخ می دهد. تخمیر الکلی گلوکز در تولید آبجو استفاده می شود.
نشاسته
نشاسته یک ماده مغذی ارزشمند است. برای سهولت هضم بدن، محصولات تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند. در شرایط دمای بالا، هیدرولیز جزئی نشاسته و همچنین تشکیل دکسترین های محلول در آب رخ می دهد. دکسترین ها وقتی وارد دستگاه گوارش می شوند به گلوکز هیدرولیز می شوند که به خوبی توسط بدن جذب می شود. اگر در مورد استفاده از کربوهیدرات ها در صنعت صحبت کنیم، نمی توان نشاسته را نادیده گرفت. عمده ترین محصولاتی که از آن به دست می آید گلوکز و ملاس است. این باعث گسترش بیشتر ناحیه ای می شود که در آن استفاده از کربوهیدرات ها انجام می شود. به طور خلاصه فرآیند بدست آوردن گلوکز و ملاس از نشاسته را به شرح زیر شرح دهید.
نشاسته در مخلوطی با اسید سولفوریک رقیق حرارت داده می شود. اسید اضافی با گچ خنثی می شود. رسوب سولفات کلسیم، که در طول تشکیل می شودخنثی سازی، فیلتر شده سپس محلول تبخیر شده و گلوکز از آن جدا می شود. اگر فرآیند هیدرولیز را به پایان نرسانید، مخلوطی از گلوکز با دکسترین به دست می آورید که به آن ملاس می گویند. در صنعت شیرینی سازی استفاده می شود. علاوه بر این، دکسترین های مشتق شده از نشاسته به عنوان چسب و قوام دهنده رنگ کاربرد گسترده ای یافته اند. نشاسته ثابت می کند که استفاده از کربوهیدرات ها چقدر می تواند متنوع باشد. با این حال، شیمی فرآیندها اصلاً پیچیده نیست.
قبلاً از نشاسته استفاده می شد که به شما امکان می دهد عمری دوباره به پارچه بدهید و عمر مفید آن را افزایش دهید. نشاسته و محصولات حاصل از آن در صنایع نساجی، داروسازی و ریخته گری نیز مورد استفاده قرار گرفته است.
پالپ
فواید عملی کربوهیدرات ها همیشه کمتر از نقش بیولوژیکی آنها مهم نبوده است. استفاده از کربوهیدرات ها را می توان در زمینه های کاملاً متفاوتی از فعالیت های انسانی یافت. سلولز (فیبر) از زمان های قدیم توسط انسان استفاده می شده است. در ابتدا مردم شروع به استفاده از چوب به عنوان سوخت و مصالح ساختمانی کردند. سپس یاد گرفتند که از پنبه، کتان و سایر گیاهان فیبری نخ بسازند. بعداً فن آوری هایی ظاهر شد که امکان تهیه کاغذ از چوب را فراهم می کرد. کاغذ، در هسته خود، لایه نازکی از الیاف سلولزی است که فشرده و چسبانده می شود. نتیجه یک سطح بادوام و صاف است که خونریزی نمی کند.
در ابتدا فقط از مواد خام گیاهی (پنبه و ساقه برنج) برای تولید کاغذ استفاده می شد. الیاف از آن صرفاً مکانیکی استخراج شد. اما همانطور کهتوسعه جامعه، منابع ذکر شده برای پوشش نیاز به کاغذ کافی نبود. بیشتر آن به روزنامه ها می رسد. با توجه به اینکه کیفیت کاغذ در اینجا نقش خاصی ندارد، شروع به اضافه کردن 50 درصد چوب آسیاب شده به آن کردند. بعداً فن آوری هایی ظاهر شدند که خلاص شدن از شر مواد چوبی همراه مانند رزین ها ، لیگنین و غیره را امکان پذیر کردند. استفاده عملی از کربوهیدرات ها چقدر می تواند متفاوت باشد.
تا به امروز، رایج ترین روش برای جداسازی سلولز، سولفیت است. در مناطق مختلفی که کربوهیدرات ها استفاده می شود استفاده می شود. شیمی این فرآیند بسیار ساده است. طبق این روش، چوب را در مخلوطی با هیدروسولفات کلسیم خرد کرده و می جوشانند. سپس سلولز آزاد شده از انواع ناخالصی ها روی فیلترها جدا می شود. لیموی حاصل حاوی مونوساکارید است، بنابراین به عنوان ماده اولیه برای تولید الکل استفاده می شود. و سلولز همچنین در ساخت الیاف ویسکوز، استات و مس-آمونیاک استفاده می شود.
گاهی اوقات کربوهیدرات ها با کربوهیدرات ها اشتباه گرفته می شوند. علیرغم اینکه این دو دسته از مواد با هم نامگذاری شده اند، هیچ ارتباطی با یکدیگر ندارند. استفاده از هیدروکربن های اشباع در زندگی روزمره و در محل کار داستان کاملا متفاوتی است.
نتیجه گیری
امروز شما دانش خود را در مورد موادی مانند کربوهیدرات ها عمیق تر کرده اید. خواص، استفاده از کربوهیدرات ها و فواید آن ها برای انسان تایید می کند که این مواد مهمترین اجزای بیولوژیکی سیاره ما هستند. آن ها هستندبه معنای واقعی کلمه در همه جا و در همه چیز. اما این نکته اصلی نیست، بلکه این واقعیت است که بدون کربوهیدرات زندگی ما غیرممکن خواهد بود. استفاده از کربوهیدرات در زندگی بسیار گسترده است.
