I carboidrati sono un componente essenziale delle cellule e dei tessuti di qualsiasi organismo vivente, sia esso una pianta, un animale o un essere umano. Costituiscono la maggior parte della materia organica del pianeta Terra. I carboidrati sono una classe abbastanza ampia di composti. Tra questi, puoi trovare sostanze con proprietà diverse. A causa di questa caratteristica, le funzioni dei carboidrati sono molto ampie. Oggi analizzeremo le principali proprietà, il ruolo fisiologico e l'utilizzo dei carboidrati nei diversi settori dell'industria alimentare (e non solo).
Fonti di carboidrati
Le principali fonti di carboidrati sono i prodotti vegetali. Vale a dire: pane, cereali, verdure, frutta, frutti di bosco. Per quanto riguarda i prodotti animali, alcuni di essi sono anche ricchi di carboidrati. Questo è innanzitutto il latte, che contiene il cosiddetto zucchero del latte.
I prodotti alimentari possono contenere diversi carboidrati. Pertanto, il significato, l'applicazione dei carboidrati e le loro funzioni sono molto estesi. I cereali e le patate contengono amido, un carboidrato complesso insolubile in acqua, che viene scomposto in zuccheri semplici dall'azione dei succhi digestivi. In frutta, verdura e bacche queste sostanzepresentato sotto forma di zuccheri semplici: frutta, barbabietola, canna, uva e così via. Si sciolgono in acqua e sono perfettamente assorbiti dall'organismo. Gli zuccheri idrosolubili vengono rapidamente assorbiti nel flusso sanguigno.
Consumo di carboidrati
Si ritiene che la maggior parte dei carboidrati dovrebbe essere consumata in una forma complessa e solo il 20-25% in una semplice. Ciò contribuisce all'ingresso graduale degli zuccheri nei tessuti. Se una persona riceve abbastanza carboidrati dal cibo, si depositano nel fegato e nei muscoli sotto forma di glicogeno "amido animale". In mancanza di carboidrati, il deposito di glicogeno viene scomposto in glucosio e utilizzato per i bisogni dell'organismo (nutrizione di cellule e tessuti). Se il corpo ne riceve un eccesso, si trasformano in grasso corporeo. A proposito, i carboidrati includono anche la fibra, necessaria per una corretta digestione.
I carboidrati sono componenti essenziali della dieta, quindi non solo determinano l'omeostato energetico del corpo, ma partecipano anche alla biosintesi di numerosi polimeri contenenti carbonio. Nel corso della vita, una persona media consuma circa 14 tonnellate di questi composti. Di questi, circa 2,5 tonnellate - in una forma semplice. L'uso di proteine, grassi, carboidrati e loro derivati negli alimenti non è uniforme. I carboidrati sono la parte principale della nostra dieta. Consumano 4 volte di più delle proteine o dei grassi. Con una dieta semplice e mista, circa il 60% dell'energia di una persona proviene dai carboidrati. Il loro compito principale nel corpo è fornire energia. Più attività fisica nella vita di una persona, piùha bisogno di carboidrati. Con uno stile di vita sedentario, il fabbisogno di queste sostanze diminuisce. Per coloro che non si dedicano al lavoro fisico, il fabbisogno giornaliero di carboidrati è di circa 400 grammi.
Circa il 50-65% dei carboidrati entra nel nostro corpo con i prodotti a base di cereali. 15-25% - con zucchero e prodotti contenenti zucchero. Circa il 10% - con colture di radici e tuberi. E circa il 5-7% - con frutta e verdura.
I carboidrati sono un fortissimo irritante della secrezione esterna del pancreas e lo stimolatore più attivo della sintesi dell'insulina, che svolge un ruolo importante nella regolazione del metabolismo dei carboidrati e nel mantenimento dell'omeostasi del glucosio ottimale. Nel corso degli anni, il semplice sovraccarico di carboidrati porta all'iperplasia delle cellule β, quindi all'indebolimento dell'apparato insulare e alla creazione dei prerequisiti per lo sviluppo del diabete.
Classificazione dei carboidrati
A seconda della struttura, della capacità di dissolversi e della velocità di assimilazione, i carboidrati che fanno parte degli alimenti si dividono in semplici e complessi. Semplici includono monosaccaridi (fruttosio, glucosio, galattosio) e disaccaridi (saccarosio, lattosio). Al complesso - polisaccaridi (fibra, amido, glicogeno). Oltre agli esempi di carboidrati, ci sono altre sostanze meno conosciute in ogni classe.
Carboidrati semplici
Mono- e disaccaridi si dissolvono bene in acqua e vengono rapidamente assorbiti dall'organismo. Hanno un sapore dolce pronunciato, motivo per cui vengono spesso chiamati semplicemente zuccheri. Il monosaccaride più abbondante èglucosio contenuto in vari frutti e bacche, nonché sintetizzato durante la scomposizione di di- e polisaccaridi. Il glucosio, una volta nel corpo, trova rapidamente un uso per se stesso. Forma glicogeno, nutre il tessuto cerebrale e i muscoli (incluso il cuore) e regola i livelli di zucchero nel sangue. Durante l'esercizio, il glucosio può essere utilizzato direttamente come fonte di energia.
Il fruttosio ha proprietà simili. Può essere considerato un carboidrato molto prezioso e facilmente digeribile. Ma, rispetto al glucosio, il fruttosio viene ancora più lentamente assorbito dall'intestino e, una volta nel sangue, lascia il flusso sanguigno più velocemente. Fino all'80% del fruttosio viene trattenuto nel fegato, prevenendo la saturazione di zucchero nel sangue. Tuttavia, nel fegato, il fruttosio sintetizza il glicogeno più facilmente del glucosio. Rispetto al saccarosio, il fruttosio è più digeribile e ha più dolcezza. Grazie a quest'ultima proprietà, è possibile utilizzare meno fruttosio per il livello di dolcezza desiderato del prodotto, riducendo così il consumo complessivo di zuccheri. Questo avviene nella costruzione di una dieta ipocalorica. Considerando l'uso dei carboidrati nella vita, si dovrebbe prestare particolare attenzione alla nutrizione dietetica. Il fruttosio è spesso usato come dolcificante negli alimenti per le persone con diabete.
Con un eccesso di saccarosio, il metabolismo dei grassi è disturbato e la formazione di grasso aumenta. Inoltre, è stato a lungo dimostrato che con un aumento della quantità di zucchero che entra nel corpo, aumenta la sintesi dei grassi dai carboidrati complessi, direttamente dai grassi e persino dalle proteine. Quindi,La quantità di zucchero che una persona consuma può regolare notevolmente il metabolismo dei grassi.
Con l'uso abbondante di zucchero iniziano i disturbi del metabolismo del colesterolo e un aumento del suo contenuto nel sangue. Inoltre, lo zucchero in eccesso ha un cattivo effetto sul lavoro della microflora intestinale: la massa di microrganismi putrefattivi aumenta, i processi putrefattivi accelerano e si sviluppa la flatulenza. Soprattutto, questi effetti collaterali si osservano con l'uso di fruttosio. Frutta e bacche sono la principale fonte di questo carboidrato. Nel miele si trova molto fruttosio e glucosio: rispettivamente 37,1 e 36,2%. Tutto lo zucchero contenuto nell'anguria è fruttosio, qui è circa l'8%.
Il prossimo monosaccaride è il galattosio. Non si trova negli alimenti nella sua forma libera. Il galattosio è un prodotto di degradazione del lattosio, il principale carboidrato nel latte.
Per quanto riguarda i disaccaridi, il principale nella nostra dieta è il saccarosio. Dopo l'idrolisi, si scompone in fruttosio e glucosio. Le principali fonti di saccarosio sono la barbabietola e lo zucchero di canna. Nello zucchero semolato, il contenuto di questo carboidrato raggiunge il 99,75%. Inoltre, il saccarosio si trova nella frutta, nella verdura e nelle zucche.
Carboidrati complessi
I polisaccaridi hanno una struttura molecolare più complessa e una solubilità in acqua estremamente bassa. Questa classe comprende: amido, fibre, glicogeno e pectina. L'uso di carboidrati di questa classe è diffuso in varia misura. L'amido ha un valore nutritivo primario. Il suo alto contenuto nelle colture di cereali è il principale fattore che determina la lorovalore nutrizionale. Nella dieta di una persona media, l'amido rappresenta fino all'80% della quantità totale di carboidrati consumati. Una volta nel corpo, si trasforma in carboidrati semplici e svolge le loro funzioni.
Per quanto riguarda il glicogeno, nel nostro corpo svolge il ruolo di materiale energetico che nutre i muscoli in lavoro e gli organi interni. Il glicogeno viene ripristinato attraverso la riosintesi a spese del glucosio.
La pectina è una sostanza solubile che viene ben assorbita dall'organismo. Come dimostrano gli studi moderni nel campo della sana alimentazione, la pectina può essere utilizzata per scopi preventivi e terapeutici nelle malattie del tratto gastrointestinale.
La fibra ha una struttura molto simile ai polisaccaridi. I prodotti a base di cereali sono famosi per il loro alto contenuto. Oltre alla quantità di fibra nel prodotto, la sua qualità è di grande importanza. Più tenero è questo carboidrato, meglio si scompone nell'intestino e maggiori sono i benefici che porta a una persona. La fibra di verdure e patate ha queste proprietà. Una caratteristica importante di questo polisaccaride è la capacità di rimuovere il colesterolo dal corpo umano. Ora diamo un'occhiata più da vicino all'uso dei carboidrati.
Nutrizione parenterale
L'uso dei carboidrati in medicina oggi si sta sviluppando rapidamente. La nutrizione parenterale è la somministrazione endovenosa di nutrienti nel corpo. Viene utilizzato nei casi in cui il paziente non è in grado di nutrirsi da solo. L'uso dei carboidrati nella nutrizione parenterale è molto comune. Sono usati secondoil semplice motivo è che sono la fonte di energia più conveniente per il corpo umano. Il valore energetico dei carboidrati è di 4 kcal/g. Il fabbisogno umano giornaliero di energia varia da 1,5 a 2 mila chilocalorie. Da qui il problema dell'uso isolato dei carboidrati per coprire questo fabbisogno. In termini di soluzione isotonica di glucosio, per coprire completamente il fabbisogno calorico di una persona, è necessario versare da 7 a 10 litri di soluzione. Questo può portare allo sviluppo di iperidratazione, edema polmonare e disturbi cardiovascolari.
L'uso di soluzioni di glucosio più concentrate è irto di altre spiacevoli conseguenze: il verificarsi di iperosmolarità plasmatica e irritazione dell'intima delle vene (sviluppo di flebite e tromboflebite). E per eliminare il rischio di diuresi osmotica, è necessario mantenere la velocità di infusione di glucosio nell'intervallo da 0,4 a 0,5 g / kg / h. Se traduci questa cifra in una soluzione isotonica di glucosio, ottieni poco più di 500 mm all'ora per un paziente che pesa 70 kg. L'insulina viene aggiunta alla soluzione di glucosio per prevenire una ridotta tolleranza ai carboidrati e le complicazioni che ne derivano. Il calcolo viene effettuato secondo la formula: 1 unità per 3-4 grammi di glucosio secco. L'insulina non solo ha un effetto positivo sull'utilizzo del glucosio, ma contribuisce anche al normale assorbimento degli aminoacidi.
L'uso dei carboidrati in medicina dipende dal loro tipo. Nella nutrizione parenterale trovano largo impiego: fruttosio, glucosio, sorbitolo, destrano, glicerolo ed etilealcol.
Cibo dietetico
Ci sono molte diete che si basano sull'esclusione totale o parziale dei carboidrati dalla dieta, oltre che sull'aumento dell'assunzione di proteine e grassi. Il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti ha condotto un sondaggio, secondo il quale è stato rivelato che le persone che mangiano cibi ricchi di carboidrati sono prevalentemente di peso normale. Gli alimenti ricchi di carboidrati sono più nutrienti ma meno calorici.
Come sai, in America più della metà della popolazione è in sovrappeso. E il numero di queste persone è in costante crescita. Un'indagine a lungo termine della popolazione sul tema del cibo consumato ha mostrato che le persone la cui dieta è dominata dai carboidrati ricevono meno calorie rispetto agli amanti di proteine e grassi, a parità di cibo consumato. Questo gruppo di persone tra tutte quelle intervistate, e c'erano più di 10.000 persone, aveva il peso corporeo più basso. Il motivo è che per ogni 1.000 calorie di alimenti contenenti carboidrati, c'è molta fibra e acqua. Questo gruppo di persone ha ricevuto più nutrienti con il cibo, vale a dire: vitamine A e C, carotene, calcio, ferro e magnesio. Grassi, colesterolo, zinco, sodio e vitamina B12 sono stati trovati nelle loro diete in piccola misura.
L'uso di carboidrati e grassi negli alimenti è strettamente correlato. Tuttavia, così come l'uso di carboidrati con proteine. L'elevata efficienza dei carboidrati come fonti di energia risiede nella loro capacità di conservare le proteine. Quando viene ingerita una grande quantità di carboidrati, il corpo utilizza come energiamateriale è inferiore agli amminoacidi. In generale, queste sostanze non sono componenti indispensabili dell'alimentazione, poiché possono essere sintetizzate a partire da aminoacidi e glicerolo, tuttavia il loro ruolo non è da sottovalutare. L'uso di carboidrati negli alimenti dovrebbe essere di almeno 50 grammi al giorno. In caso contrario, possono verificarsi disturbi metabolici.
Tuttavia, un consumo eccessivo di carboidrati porta alla formazione di grasso sottocutaneo. Quando si costruisce una dieta, è importante non solo soddisfare il bisogno di una persona di queste sostanze, ma anche bilanciare il consumo delle loro diverse tipologie. È importante monitorare il rapporto tra carboidrati semplici e complessi. Quando molti zuccheri entrano nel corpo, non possono essere completamente sintetizzati in glicogeno e trasformarsi in trigliceridi, che contribuiscono alla formazione dei tessuti adiposi. Quando l'insulina è elevata nel sangue, questo processo accelera.
I carboidrati complessi, a differenza di quelli semplici, si decompongono lentamente, quindi il loro contenuto nel sangue aumenta gradualmente. A questo proposito, è opportuno che la parte principale dei carboidrati negli alimenti sia costituita da sostanze precisamente digeribili. La loro quota dovrebbe essere compresa tra l'80 e il 90 percento. La carenza di carboidrati complessi è particolarmente evidente per coloro che soffrono di diabete, obesità, aterosclerosi e malattie del sistema cardiovascolare.
Come hai già capito, la maggior parte dei carboidrati sono usati in nutrizione e medicina. Ma la portata dei carboidrati non finisce qui. Dove altro sono usati?
Glucosio
Questo carboidrato è ben assorbito dal corpo e può essere utilizzato come parte di alcuni farmaci. Inoltre, il glucosio è ampiamente utilizzato nell'industria dolciaria. Con il suo aiuto si producono marmellata, caramello, pan di zenzero e altri prodotti. Nell'industria tessile, svolge il ruolo di agente riducente. E nella produzione di acidi gliconici e ascorbici, il glucosio è il prodotto di partenza. Con il suo aiuto effettuano anche la sintesi di alcuni zuccheri industriali.
La fermentazione del glucosio è di grande importanza. Si verifica durante il decapaggio di cavoli, cetrioli, latte e altri prodotti, nonché durante l'insilamento del foraggio. La fermentazione alcolica del glucosio viene utilizzata nella produzione della birra.
Amido
L'amido è un nutriente prezioso. Per facilitare la digestione dell'organismo, i prodotti sono sottoposti a trattamento termico. In condizioni di alta temperatura, si verifica un'idrolisi parziale dell'amido e la formazione di destrine idrosolubili. Le destrine, una volta nel tubo digerente, vengono idrolizzate a glucosio, che viene ben assorbito dall'organismo. Se parliamo dell'uso dei carboidrati nell'industria, l'amido non può essere ignorato. I principali prodotti che se ne ricavano sono glucosio e melassa. Ciò amplia ulteriormente l'area in cui avviene l'uso dei carboidrati. Descrivi brevemente il processo per ottenere glucosio e melassa dall'amido come segue.
L'amido viene riscaldato in una miscela con acido solforico diluito. L'eccesso di acido viene neutralizzato con il gesso. Il precipitato di solfato di calcio, che si forma duranteneutralizzazione, filtrato. Quindi la soluzione viene evaporata e il glucosio viene isolato da essa. Se non porti a termine il processo di idrolisi, ottieni una miscela di glucosio con destrine, che si chiama melassa. Viene utilizzato nell'industria dolciaria. Inoltre, le destrine derivate dall'amido hanno trovato un uso diffuso come adesivi e addensanti per vernici. L'amido dimostra quanto possa essere vario l'uso dei carboidrati. La chimica dei processi, tuttavia, non è affatto complicata.
In precedenza veniva utilizzato l'amido, che consente di dare una seconda vita al tessuto e prolungarne la durata. L'amido ei prodotti da esso derivati sono stati utilizzati anche nelle industrie tessili, farmaceutiche e di fonderia.
Pulp
I benefici pratici dei carboidrati sono sempre stati non meno importanti del loro ruolo biologico. L'uso di carboidrati può essere trovato in aree completamente diverse dell'attività umana. La cellulosa (fibra) è stata utilizzata dall'uomo fin dall'antichità. All'inizio, le persone iniziarono a usare il legno come combustibile e materiale da costruzione. Poi hanno imparato a fare il filo di cotone, lino e altre piante fibrose. Successivamente sono apparse tecnologie che hanno permesso di ottenere carta dal legno. La carta, al suo interno, è un sottile strato di fibre di cellulosa che vengono pressate e incollate. Il risultato è una superficie durevole e liscia che non sanguina.
Inizialmente, per produrre la carta venivano utilizzate solo materie prime vegetali (cotone e gambi di riso). Le fibre sono state estratte da esso puramente meccanicamente. Ma comesviluppo della società, le fonti elencate non erano sufficienti a coprire il fabbisogno di carta. La maggior parte va ai giornali. Dato che la qualità della carta non gioca un ruolo speciale qui, hanno iniziato ad aggiungere fino al 50 percento di legno macinato. Successivamente sono apparse tecnologie che hanno permesso di eliminare tali sostanze legnose di accompagnamento come resine, lignina e così via. Ecco quanto può essere vario l'uso pratico dei carboidrati.
Ad oggi, il metodo più comune per isolare la cellulosa è il solfito. Viene utilizzato in vari settori in cui vengono utilizzati i carboidrati. La chimica del processo è abbastanza semplice. Secondo questo metodo, il legno viene frantumato e bollito in una miscela con idrosolfato di calcio. Quindi, la cellulosa liberata da ogni tipo di impurità viene separata su filtri. La lisciva risultante contiene monosaccaridi, quindi viene utilizzata come materia prima per la produzione di alcol. E la cellulosa è utilizzata anche nella produzione di fibre di viscosa, acetato e rame-ammoniaca.
A volte i carboidrati vengono confusi con i carboidrati. Nonostante queste due classi di sostanze siano denominate in modo consonante, non hanno nulla a che fare l'una con l' altra. L'uso di idrocarburi saturi nella vita di tutti i giorni e sul lavoro è una storia completamente diversa.
Conclusione
Oggi hai approfondito la tua conoscenza di sostanze come i carboidrati. Le proprietà, l'uso dei carboidrati ei loro benefici per l'uomo confermano che queste sostanze sono i componenti biologici più importanti del nostro pianeta. Sonoletteralmente ovunque e in ogni cosa. Ma questa non è la cosa principale, ma il fatto che senza i carboidrati la nostra vita sarebbe impossibile. L'uso di carboidrati nella vita è troppo esteso.
