1

WĘGLOWODANY

-

BUDOWA

CHEMICZNA,

PODZAL

WĘGLOWODANÓW

Węglowodany ( cukrowce, sacharydy) pod względem chemicznym to

związki organiczne zbudowane z węgla, wodoru i tlenu. Stosunek liczby

atomów wodoru i tlenu jest w większości węglowodanach taki jak w

wodzie ( 2: 1). Węglowodany występują głównie w świecie roślinnym.

PODZIAŁ WĘGLOWODANÓW:

Pod względem budowy węglowodany dzielimy na:

- proste (jednocukry, monosacharydy), które mają słodki smak i są

rozpuszczalne w wodzie.

- dwucukry, wśród których najbardziej rozpowszechniona jest sacharoza .

Do dwucukrów należy także laktoza, cukier występuj ący w mleku,

- złożone (polisacharydy), składające się z większej liczby cząsteczek

cukrów prostych. Należy do nich głównie skrobia, występująca jako

substancja zapasowa w tkankach roślinnych oraz glikogen, znajdujący się

w tkankach zwierzęcych.

Węglowodany powstają głównie w tkankach roślinnych.

Stanowią one dla organizmu główne źródło energii.

Glukoza- zwana inaczej cukrem gronowym występuje w organizmach

roślinnych i zwierzęcych. W świecie roślinnym największe jej ilości

znajdują się w owocach i zielonych częściach roślin. W organizmach

zwierzęcych znajduje się w wątrobie, mięśniach i krwi. Glukoza jest też

składnikiem wszystkich wielocukrów. Jest rozpuszczalna w wodzie i ma

słodki smak. Należy do najłatwiej przyswajalnych węglowodanów.

W tkankach zwierzęcych znajduje się jej stosunkowo niewiele. Pewna

ilość glukozy ulega przemianie na wielocukier- glikogen, który odkłada w

wątrobie i mięśniach zwierząt oraz ludzi jako substancja zapasowa

Fruktoza- cukier owocowy, występuje głównie w świecie roślinnym.

Towarzyszy on zazwyczaj w owocach i warzywach glukozie, jest cukrem

najlepiej rozpuszczalnym w wodzie. Wybitnie słodki smak miodu jest

spowodowany dużą zawartością glukozy i fruktozy.

2

Galaktoza- cukier nie spotykany w postaci wolnej. Występuj e w stanie

związanym z białkiem i tłuszczem oraz jako składnik niektórych

pochodnych wielocukrów np. pektyny. U zwierząt występuje w postaci

składnika cukru mlekowego oraz składnika substancji mózgowej

Mannoza- nie odgrywa prawie żadnej roli w żywieniu. Wszystkie cukry

proste są przyswajane przez organizm bez uprzednich procesów rozkładu.

Spośród dwucukrów największe znaczenie w żywieniu mają: sacharoza,

maltoza, laktoza.

sacharoza = glukoza+ fruktoza laktoza = glukoza+ galaktoza

maltoza= glukoza + glukoza

Sacharoza

jest

najbardziej

rozpowszechnionym

dwucukrem.

Występuje w buraku cukrowym i trzcinie cukrowej, w małych ilościach w

owocach i warzywach. Jest cukrem o najsłodszym smaku i jest

rozpuszczalna w wodzie. Na skutek hydrolizy rozpada się na dwie

cząsteczki cukru prostego: glukozę i fruktozę. Sacharoza zwana

popularnie cukrem jest podstawowym środkiem słodzącym. Cukier jest

wyłącznie źródłem energii i nie jest nośnikiem innych składników

odżywczych.

Maltoza- zwana inaczej cukrem słodowym, powstaje jako produkt

rozkładu skrobi, wchodzi w skład syropu skrobiowego, który znajduje

zastosowanie w produkcji nadzienia cukierków. Jest zbudowana z dwóch

cząsteczek glukozy. Cukier ten ma duże znaczenie jako główny produkt

wyjściowy fermentacji alkoholowej w przemyśle piwowarskim,

gorzelniczym i piekarskim.

Laktoza- występuje w mleku i dlatego jest nazywana cukrem mlekowym.

Ulegając rozkładowi daje cząsteczkę galaktozy i glukozy. Laktoza jest

mało słodka i trudniej rozpuszcza się w wodzie niż inne cukry. W

przewodzie pokarmowym ulega enzymatycznemu rozkładowi do cukrów

prostych.

Niektórzy ludzie cierpią na brak laktazy- enzymu rozkładającego laktozę,

wskutek czego mogą występować u nich biegunki po spożyciu mleka.

Wielocukry są związkami, które powstają przez łączenie się większej

liczby cukrów prostych. Wielocukry nie rozpuszczają się w wodzie albo

rozpuszczają się bardzo słabo i nie mają słodkiego smaku. Są bardzo

rozpowszechnione w przyrodzie. Występują zarówno w świecie roślinnym

jak i zwierzęcym. Ich znaczenie fizjologiczne jest bardzo duże ponieważ

są substancjami odżywczymi i materiałem zapasowym roślin i zwierząt.

3

Znaczenie przemysłowe wielocukrów polega na tym, że służą do

produkcji wielu artykułów. W żywieniu duże znaczenie ma skrobia,

glikogen i błonnik.

Skrobia- występuje w świecie roślinnym jako materiał zapasowy i

odżywczy. Powstaje z dwutlenku węgla i wody w wyniku reakcji

fotosyntezy

Skrobia składa się z amylozy i amylopektyny

Skrobia występuje w wielu produktach: ziarnach zbóż, ziemniakach,

warzywach okopowych. Jest magazynowana w roślinach jako materiał

zapasowy. W tkankach roślin jest odkładana w komórkach oddzielonych

od siebie błoną celulozową. Ziarenka skrobi pod mikroskopem mają dość

charakterystyczny kształt, który pozwala odróżnić z jakiej rośliny

pochodzą. W czasie gotowania produktów zawierających skrobię ziarenka

jej pęcznieją. Proces ten nosi nazwę kleikowania skrobi.

Glikogen- występuj ący w organizmach zwierzęcych spełnia podobną rolę

jak skrobia w organizmach roślinnych, chociaż jest magazynowany w

znacznie mniejszych ilościach. Jest on materiałem zapasowym

gromadzonym przez zwierzę w wątrobie i w mięśniach. Glikogen

występuje również w krwi. U dorosłego człowieka znajduje się średnio ok.

20 g glikogenu w krwi.

W przypadku braku węglowodanów w pożywieniu organizm korzysta z

glikogenu jako materiału zapasowego. Glikogen łatwo przekształca się w

glukozę, co jest bardzo ważne ze względu na właściwe funkcjonowanie

organizmu, w którym musi być tzw. stały poziom cukru ( stałe stężenie

glukozy we krwi). U zdrowego człowieka wynosi on 80- 120 mg/IDO

cm3. Obniżenie poziomu cukru wywołuje hypoglikemię, prowadzącą do

osłabienia, czasem nawet do zapaści.

Celuloza- zbudowana jest również z glukozy, występuje w roślinach w

postaci polisacharydu strukturalnego

Inulina- polisacharyd zapasowy zbudowany z cząsteczek fruktozy,

występuje w kłączach irysa.

4

Rola węglowodanów w organizmie

Węglowodany przyswajalne są dla naszego organizmu głównym źródłem

dostępnej i taniej energii wykorzystywanej do utrzymania stałej

temperatury ciała i wykonywania pracy związanej z czynnościami całego

organizmu. Węglowodany nie są w większej ilości magazynowane w

organizmie. Pewne niewielkie zapasy są magazynowane w wątrobie i w

mięśniach w postaci glikogenu.

Brak

węglowodanów

w

pożywieniu

powoduje

uruchomienie

węglowodanów zapasowych, a także zwiększenie spalania tłuszczów i

białek w celu dostarczenia potrzebnej energii. Nadmiar zaś spożytych

węglowodanów jest metabolizowany do tłuszczów i w tej postaci

odkładany.

Węglowodany pełnią też rolę w przemianie wodnej i mineralnej

organizmu.

Węglowodany nieprzyswajalne przez organizm człowieka i ich rola w

żywieniu.

W produktach spożywczych występują węglowodany, których obecność w

pożywieniu jest niezbędna chociaż organizm ich nie przyswaja. Należą do

nich błonnik i pektyny.

Przez wiele lat sądzono, że węglowodany nieprzyswajalne nie mają

większego znaczenia w żywieniu ponieważ nie są

trawione przez enzymy przewodu pokarmowego człowieka, a także nie

wnoszą żadnych składników odżywczych.

Błonnik pokarmowy w istotny sposób wpływa na motorykę przewodu

pokarmowego, szczególnie poprzez przyspieszanie przejścia zawartości

jelitowej i powiększanie masy stolca. Błonnik ze względu na swoją

budowę jest materiałem podporowym i budulcowym roślin. Stanowi on

główny składnik błon i komórkowych. Występuje w warzywach oraz w

zewnętrznych warstwach ziaren zbóż i nasion roślin strączkowych.

Błonnik należy do wielocukrów praktycznie nieprzyswajalnych przez

5

organizm człowieka. Jego obecność w pożywieniu jest jednak konieczna.

Rola błonnika polega głównie na działaniu mechanicznym, tj. wypełnianiu

jelit i pobudzaniu ich ruchu robaczkowego. Jest to konieczne ze względu

na wydalanie nie strawionych resztek pokarmu.

Zbyt duża zawartość błonnika w pożywieniu jest niewskazana, gdyż może

prowadzić do biegunek, co jest szczególnie niebezpieczne przy żywieniu

dzieci.

Dostateczna ilość błonnika w pożywieniu zapobiega zachorowaniom na

niektóre nowotwory przewodu pokarmowego, głównie jelita grubego.

Błonnik pomaga również w obniżeniu poziomu cholesterolu we krwi i

zwiększa wydzielanie kwasów żółciowych.

Źródłem błonnika są: otręby, pieczywo i kasze z grubego przemiału,

nasiona roślin strączkowych, owoce i warzywa , suszone owoce, migdały.

Zalecana ilość błonnika dla dorosłego człowieka wynosi 25540 g. Jego

nadmiar w diecie może zwiększać ryzyko niedoborów np. wapnia, cynku,

żelaza, magnezu i witaminy B12.

Pektyny- należą do związków bardzo rozpowszechnionych w przyrodzie.

Występują w sokach owoców, jagód, marchwi, buraków. Duże ilości

pektyn znajdują się w niedojrzałych owocach, szczególnie w gniazdach

nasiennych. W czasie

ogrzewania, w odpowiednio kwaśnym środowisku, pektyny tworzą

galaretki. Właściwość ta jest wykorzystywana w produkcji przetworów,

takich jak galaretki i marmolady. Znaczenie pektyn w żywieniu jest duże

ponieważ regulują one skład flory bakteryjnej przewodu pokarmowego,

wydalanie nie strawionych resztek pokarmowych, działają neutralizująco

na substancje toksyczne, wpływają dodatnio na przemiany cholesterolu.

6

Zródła węglowodanów w pożywieniu

Węglowodany należą do związków bardzo rozpowszechnionych w

przyrodzie, stąd ich niedoborów w pożywieniu człowieka nie obserwuje

się. Produktami spożywczymi będącymi podstawowym źródłem

węglowodanów w pożywieniu człowieka są głównie produkty roślinne.

głównym źródłem węglowodanów są produkty zbożowe: mąka,

makarony, kasze, pieczywo, a także ziemniaki, owoce i warzywa oraz

cukier i słodycze. Podobnie źródłem węglowodanów złożonych są suche

nasiona roślin strączkowych. W miodzie i słodkich przetworach

owocowych zawartość węglowodanów jest bardzo duża podobnie jak w

czekoladzie i innych słodyczach. Spożycie tych produktów w nadmiarze

może prowadzić do niepożądanych zmian w organizmie.

Owoce i niektóre warzywa zawierają węglowodany proste, takie jak

glukoza czy fruktoza oraz dwucukier sacharozę.

W przetworach zbóż i roślinach strączkowych, a także owocach i

warzywach znajdują się węglowodany nieprzyswajalne. Spożywanie

ciemnego pieczywa, owoców, warzyw, roślin strączkowych, a także

ziemniaków ma istotne znaczenie ze względu na dostarczenie

organizmowi odpowiednich ilości błonnika pokarmowego.

Żywieniowcy zalecają ograniczenie spożycia cukru na rzecz

węglowodanów złożonych tj. pieczywa ciemnego, ziemniaków, owoców i

warzyw, które wprowadzają do organizmu niektóre witaminy, składniki

mineralne, a także błonnik pokarmowy.

Z punktu widzenia zasad prawidłowego żywienia zaleca się szczególnie

ludziom prowadzącym siedzący tryb życia, zwiększenie spożycia

węglowodanów złożonych, a więc ciemnego pieczywa, grubych kasz, a

zmniejszenie spożycia cukrów prostych poprzez ograniczenie spożycia

cukru, słodyczy i napojów słodzących.

7

Rola węglowodanów

Podstawowym zadaniem pożywienia jest m.in. dostarczanie organizmowi

energii. Przyjmuje się, że 50- 60 % ogólnej energii powinno pochodzić z

węglowodanów. W wyniku spalenia 1 g węglowodanów w organizmie

uzyskuj e się 4 kcal. W organizmie dorosłego człowieka znajduje się 0,7

kg węglowodanów, co stanowi ok. 1 % masy ciała.

Rola węglowodanów w organizmie jest duża gdyż są tanim i dobrym

źródłem energii. Umożliwiają jednocześnie prawidłowy przebieg wielu

procesów życiowych. Do spalania białek i tłuszczów jest niezbędna

obecność węglowodanów. W przypadku nadmiaru węglowodanów w

pożywieniu organizm magazynuje ich nadwyżkę w postaci tkanki

tłuszczowej. W praktyce niedobory węglowodanów nie zdarzają się.

Zmiany

zachodzące

w

węglowodanach

podczas

procesów

technologicznych.

Węglowodany rozpuszczalne w wodzie nie zmieniają swych właściwości

w czasie gotowania. Pewne zmiany obserwujemy w dwucukrach np. w

sacharoza ogrzewana w środowisku kwaśnym częściowo rozkłada się na

cukry proste. Widoczne zmiany zachodzą w czasie ogrzewania cukru na

sucho. W temperaturach wysokich cukier początkowo topi się, a potem

karmelizuje. Otrzymany w ten sposób karmel ma charakterystyczny

zapach i brunatną barwę. Węglowodany zawarte w owocach i warzywach

mogą być podczas gotowania wypłukane do roztworu np. przy

sporządzaniu zup owocowych lub kompotów.

Skrobia ogrzewana w środowisku wodnym ulega nieco innym zmianom.

Ziarenka skrobi początkowo pęcznieją, a następnie pękają i rozklejają się

tworząc tzw. kleik skrobiowy. Skrobia rozklejona może być trawiona

przez enzymy przewodu pokarmowego. Skrobia surowa jest ciężko

strawna dlatego wszystkie produkty zawierające skrobię muszą być przed

spożyciem poddane obróbce cieplnej.

Błonnik występujący w produktach roślinnych nie ulega większym

zmianom pod wpływem obróbki cieplnej. W czasie ogrzewania w

środowisku wodnym pęcznieje i mięknie.

8

Zmiany te są bardzo korzystne, gdyż dzięki temu soki trawienne maj ą

łatwiejszy dostęp do składników odżywczych zawartych w komórkach

roślinnych.

Węglowodany powinny dostarczać dziennie 50- 60% całkowitej energii:

- powinny być spożywane w większości w postaci węglowodanów

złożonych

- spożycie sacharozy nie powinno przekraczać 10- 12% całkowitej energii

- spożycie błonnika powinno być podwyższone

Cukrowce wchłonięte przez organizm ulegaj ą następującym przemianom:

· spaleniu do C02 i H20 z wydzieleniem energii

· zamianie na glikogen, odkładający się w wątrobie jako materiał

rezerwowy

· zamianie na tłuszcze, odkładające się w tkance tłuszczowej