Kohlenhydrate sind ein wesentlicher Bestandteil der Zellen und Gewebe jedes lebenden Organismus, sei es eine Pflanze, ein Tier oder ein Mensch. Sie machen den Großteil der organischen Substanz des Planeten Erde aus. Kohlenhydrate sind eine ziemlich breite Klasse von Verbindungen. Darunter finden sich Stoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften. Aufgrund dieser Eigenschaft sind die Funktionen von Kohlenhydraten sehr breit. Heute werden wir die Haupteigenschaften, die physiologische Rolle und die Verwendung von Kohlenhydraten in verschiedenen Bereichen der Lebensmittelindustrie (und nicht nur) analysieren.
Kohlenhydratquellen
Die Hauptquellen für Kohlenhydrate sind pflanzliche Produkte. Nämlich: Brot, Müsli, Gemüse, Obst, Beeren. Was tierische Produkte betrifft, so sind einige von ihnen auch reich an Kohlenhydraten. Das ist zunächst einmal Milch, die den sogenannten Milchzucker enthält.
Lebensmittel können unterschiedliche Kohlenhydrate enth alten. Daher sind die Bedeutung, Anwendung von Kohlenhydraten und ihre Funktionen sehr umfangreich. Getreide und Kartoffeln enth alten Stärke - ein komplexes, wasserunlösliches Kohlenhydrat, das durch die Einwirkung von Verdauungssäften in Einfachzucker zerlegt wird. In Obst, Gemüse und Beeren sind diese Stoffe enth altenpräsentiert in Form von einfachen Zuckern: Obst, Rote Beete, Zuckerrohr, Traube und so weiter. Sie lösen sich in Wasser auf und werden vom Körper perfekt aufgenommen. Wasserlöslicher Zucker wird schnell in den Blutkreislauf aufgenommen.
Verbrauch von Kohlenhydraten
Es wird angenommen, dass der Großteil der Kohlenhydrate in komplexer Form konsumiert werden sollte und nur 20-25% in einfacher Form. Dies trägt zum allmählichen Eintritt von Zucker in das Gewebe bei. Nimmt der Mensch ausreichend Kohlenhydrate aus der Nahrung zu sich, werden diese in Form von Glykogen „tierischer Stärke“in Leber und Muskeln abgelagert. Bei einem Mangel an Kohlenhydraten wird der Glykogenspeicher in Glukose zerlegt und für die Bedürfnisse des Körpers (Ernährung von Zellen und Geweben) verwendet. Wenn der Körper einen Überschuss davon erhält, verwandeln sie sich in Körperfett. Zu den Kohlenhydraten gehören übrigens auch Ballaststoffe, die für eine gute Verdauung notwendig sind.
Kohlenhydrate sind essentielle Bestandteile der Ernährung, sie bestimmen also nicht nur den Energiehaush alt des Körpers, sondern sind auch an der Biosynthese einer Reihe von kohlenstoffh altigen Polymeren beteiligt. Im Laufe eines Lebens verbraucht eine durchschnittliche Person etwa 14 Tonnen dieser Verbindungen. Davon etwa 2,5 Tonnen – in einfacher Form. Die Verwendung von Proteinen, Fetten, Kohlenhydraten und deren Derivaten in Lebensmitteln ist nicht einheitlich. Kohlenhydrate sind der Hauptbestandteil unserer Ernährung. Sie verbrauchen 4 mal mehr als Proteine oder Fette. Bei einer einfachen, gemischten Ernährung stammen etwa 60 % der Energie eines Menschen aus Kohlenhydraten. Ihre Hauptaufgabe im Körper ist die Bereitstellung von Energie. Je mehr körperliche Aktivität im Leben eines Menschen, desto mehrer braucht Kohlenhydrate. Bei einer sitzenden Lebensweise sinkt der Bedarf an diesen Stoffen. Für diejenigen, die keine körperliche Arbeit verrichten, beträgt der tägliche Bedarf an Kohlenhydraten etwa 400 Gramm.
Etwa 50-65% der Kohlenhydrate gelangen mit Getreideprodukten in unseren Körper. 15-25% - mit Zucker und zuckerh altigen Produkten. Etwa 10% - mit Wurzel- und Knollenfrüchten. Und etwa 5-7% - mit Obst und Gemüse.
Kohlenhydrate sind ein sehr starker Reizstoff für die äußere Sekretion der Bauchspeicheldrüse und der aktivste Stimulator der Insulinsynthese, die eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Kohlenhydratstoffwechsels und der Aufrechterh altung einer optimalen Glukosehomöostase spielt. Im Laufe der Jahre führt eine einfache Kohlenhydratüberladung zu einer Hyperplasie der β-Zellen, dann zur Schwächung des Inselapparats und zur Schaffung von Voraussetzungen für die Entwicklung von Diabetes.
Klassifizierung der Kohlenhydrate
Abhängig von der Struktur, der Auflösungsfähigkeit und der Assimilationsrate werden Kohlenhydrate, die Teil der Nahrung sind, in einfache und komplexe Kohlenhydrate eingeteilt. Einfach sind Monosaccharide (Fructose, Glucose, Galactose) und Disaccharide (Saccharose, Lactose). Zu komplex - Polysaccharide (Ballaststoffe, Stärke, Glykogen). Neben den Beispielen für Kohlenhydrate gibt es in jeder Klasse weitere, weniger bekannte Substanzen.
Einfache Kohlenhydrate
Mono- und Disaccharide lösen sich gut in Wasser und werden schnell vom Körper aufgenommen. Sie haben einen ausgeprägten süßen Geschmack, weshalb sie oft einfach Zucker genannt werden. Das am häufigsten vorkommende Monosaccharid istGlukose, die in verschiedenen Früchten und Beeren enth alten ist und beim Abbau von Di- und Polysacchariden synthetisiert wird. Glukose, sobald sie im Körper ist, findet schnell eine Verwendung für sich. Es bildet Glykogen, nährt Gehirngewebe und Muskeln (einschließlich des Herzens) und reguliert den Blutzuckerspiegel. Während des Trainings kann Glukose direkt als Energiequelle verwendet werden.
Fruktose hat ähnliche Eigenschaften. Es kann als sehr wertvolles, leicht verdauliches Kohlenhydrat angesehen werden. Aber im Vergleich zu Glukose wird Fruktose immer noch langsamer vom Darm aufgenommen und verlässt den Blutkreislauf schneller, sobald sie ins Blut gelangt ist. Bis zu 80 % der Fructose werden in der Leber zurückgeh alten, wodurch eine Blutzuckersättigung verhindert wird. In der Leber synthetisiert Fruktose jedoch leichter Glykogen als Glukose. Fruktose ist im Vergleich zu Saccharose bekömmlicher und süßer. Aufgrund der letztgenannten Eigenschaft kann weniger Fructose für den gewünschten Süßegrad des Produkts verwendet werden, wodurch der Gesamtverbrauch an Zucker verringert wird. Dies geschieht im Aufbau einer kalorienreduzierten Ernährung. In Anbetracht der Verwendung von Kohlenhydraten im Leben sollte der diätetischen Ernährung besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Fruktose wird häufig als Süßstoff in Lebensmitteln für Diabetiker verwendet.
Bei einem Überschuss an Saccharose wird der Fettstoffwechsel gestört und die Fettbildung verstärkt. Darüber hinaus ist seit langem bewiesen, dass mit zunehmender Zuckermenge, die in den Körper gelangt, die Synthese von Fetten aus komplexen Kohlenhydraten, direkt aus Fett und sogar Eiweiß, zunimmt. Somit,Die Menge an Zucker, die eine Person zu sich nimmt, kann den Fettstoffwechsel stark regulieren.
Mit der reichlichen Verwendung von Zucker beginnen Störungen des Cholesterinstoffwechsels und eine Erhöhung seines Geh alts im Blut. Darüber hinaus wirkt sich überschüssiger Zucker nachteilig auf die Arbeit der Darmflora aus - die Masse fäulniserregender Mikroorganismen nimmt zu, Fäulnisprozesse beschleunigen sich und Blähungen entwickeln sich. Am wenigsten werden diese Nebenwirkungen bei der Verwendung von Fructose beobachtet. Früchte und Beeren sind die Hauptquelle dieses Kohlenhydrats. Honig enthält viel Fruktose und Glukose: 37,1 bzw. 36,2 %. Der gesamte Zucker in der Wassermelone ist Fruktose, hier sind es etwa 8%.
Das nächste Monosaccharid ist Galaktose. In Lebensmitteln kommt es in freier Form nicht vor. Galaktose ist ein Abbauprodukt von Laktose, dem Hauptkohlenhydrat in Milch.
Was Disaccharide betrifft, so ist Saccharose das wichtigste in unserer Ernährung. Bei der Hydrolyse zerfällt es in Fructose und Glucose. Die Hauptquellen für Saccharose sind Rüben- und Rohrzucker. In Kristallzucker erreicht der Geh alt dieses Kohlenhydrats 99,75 %. Außerdem kommt Saccharose in Obst, Gemüse und Kürbissen vor.
Komplexe Kohlenhydrate
Polysaccharide haben eine komplexere Molekularstruktur und eine extrem geringe Löslichkeit in Wasser. Diese Klasse umfasst: Stärke, Ballaststoffe, Glykogen und Pektin. Die Verwendung von Kohlenhydraten dieser Klasse ist in unterschiedlichem Maße weit verbreitet. Stärke ist von primärem Nährwert. Sein hoher Geh alt an Getreidekulturen ist der Hauptfaktor, der deren Bestimmung bestimmtNährwert. In der Ernährung einer durchschnittlichen Person macht Stärke bis zu 80 % der insgesamt aufgenommenen Kohlenhydratmenge aus. Sobald es im Körper ist, verwandelt es sich in einfache Kohlenhydrate und erfüllt ihre Funktionen.
Glykogen spielt in unserem Körper die Rolle eines Energiematerials, das arbeitende Muskeln und innere Organe nährt. Glykogen wird durch Resynthese auf Kosten von Glukose wiederhergestellt.
Pektin ist eine lösliche Substanz, die vom Körper gut aufgenommen wird. Wie moderne Studien im Bereich der gesunden Ernährung zeigen, kann Pektin vorbeugend und therapeutisch bei Erkrankungen des Magen-Darm-Traktes eingesetzt werden.
Ballaststoffe haben eine sehr ähnliche Struktur wie Polysaccharide. Getreideprodukte sind berühmt für ihren hohen Geh alt. Neben dem Ballaststoffanteil im Produkt ist dessen Qualität von großer Bedeutung. Je zarter dieses Kohlenhydrat ist, desto besser wird es im Darm abgebaut und desto mehr Vorteile bringt es einem Menschen. Die Ballaststoffe von Gemüse und Kartoffeln haben diese Eigenschaften. Ein wichtiges Merkmal dieses Polysaccharids ist die Fähigkeit, Cholesterin aus dem menschlichen Körper zu entfernen. Schauen wir uns nun die Verwendung von Kohlenhydraten genauer an.
Parenterale Ernährung
Die Verwendung von Kohlenhydraten in der heutigen Medizin entwickelt sich rasant. Parenterale Ernährung ist die intravenöse Verabreichung von Nährstoffen in den Körper. Es wird in Fällen verwendet, in denen der Patient nicht in der Lage ist, sich selbst zu ernähren. Die Verwendung von Kohlenhydraten in der parenteralen Ernährung ist weit verbreitet. Sie werden gemDer einfache Grund ist, dass sie die günstigste Energiequelle für den menschlichen Körper sind. Der Energiewert von Kohlenhydraten beträgt 4 kcal/g. Der tägliche Energiebedarf des Menschen liegt zwischen 1,5 und 2.000 Kilokalorien. Daher das Problem der isolierten Verwendung von Kohlenhydraten zur Deckung dieses Bedarfs. In Bezug auf eine isotonische Glukoselösung ist es notwendig, 7 bis 10 Liter der Lösung zu gießen, um den Kalorienbedarf einer Person vollständig zu decken. Dies kann zur Entwicklung von Überwässerung, Lungenödem und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen.
Die Verwendung von konzentrierteren Glukoselösungen ist mit anderen unangenehmen Folgen behaftet - dem Auftreten von Plasmahyperosmolarität und Reizungen der Veneninnenhaut (Entwicklung von Phlebitis und Thrombophlebitis). Um das Risiko einer osmotischen Diurese auszuschließen, muss die Glukoseinfusionsrate im Bereich von 0,4 bis 0,5 g / kg / h geh alten werden. Rechnet man diese Zahl in eine isotonische Glukoselösung um, kommt man bei einem 70 kg schweren Patienten auf etwas mehr als 500 mm pro Stunde. Der Glukoselösung wird Insulin zugesetzt, um eine gestörte Kohlenhydrattoleranz und daraus resultierende Komplikationen zu vermeiden. Die Berechnung erfolgt nach der Formel: 1 Einheit pro 3-4 Gramm Trockenglukose. Insulin wirkt sich nicht nur positiv auf die Glukoseverwertung aus, sondern trägt auch zu einer normalen Aufnahme von Aminosäuren bei.
Die Verwendung von Kohlenhydraten in der Medizin hängt von ihrer Art ab. In der parenteralen Ernährung sind weit verbreitet: Fructose, Glucose, Sorbit, Dextran, Glycerin und EthylAlkohol.
Diätkost
Es gibt viele Diäten, die auf dem vollständigen oder teilweisen Ausschluss von Kohlenhydraten aus der Ernährung sowie einer erhöhten Aufnahme von Proteinen und Fetten beruhen. Das US-Landwirtschaftsministerium führte eine Umfrage durch, wonach sich herausstellte, dass Menschen, die sich kohlenhydratreich ernähren, überwiegend normalgewichtig sind. Kohlenhydratreiche Lebensmittel sind nahrhafter, aber kalorienärmer.
Wie Sie wissen, ist in Amerika mehr als die Hälfte der Bevölkerung übergewichtig. Und die Zahl solcher Menschen wächst stetig. Eine Langzeitbefragung der Bevölkerung zum Thema Nahrungsaufnahme ergab, dass Menschen, deren Ernährung von Kohlenhydraten dominiert wird, bei gleicher Nahrungsaufnahme weniger Kalorien zu sich nehmen als Liebhaber von Proteinen und Fetten. Diese Personengruppe hatte von allen Befragten mit über 10.000 Personen das geringste Körpergewicht. Der Grund ist, dass auf 1.000 Kalorien kohlenhydrath altiger Lebensmittel viel Ballaststoffe und Wasser kommen. Diese Personengruppe erhielt mit der Nahrung mehr Nährstoffe, nämlich: Vitamin A und C, Carotin, Calcium, Eisen und Magnesium. Fette, Cholesterin, Zink, Natrium und Vitamin B12 wurden in geringem Umfang in ihrer Ernährung gefunden.
Die Verwendung von Kohlenhydraten und Fetten in Lebensmitteln ist eng miteinander verbunden. Allerdings ebenso wie die Verwendung von Kohlenhydraten mit Proteinen. Die hohe Effizienz von Kohlenhydraten als Energiequelle liegt in ihrer Fähigkeit, Proteine zu konservieren. Wenn eine große Menge an Kohlenhydraten aufgenommen wird, verwendet der Körper diese als EnergieMaterial ist weniger als Aminosäuren. Im Allgemeinen sind diese Stoffe keine unverzichtbaren Bestandteile der Ernährung, da sie aus Aminosäuren und Glycerin synthetisiert werden können, jedoch sollte ihre Rolle nicht unterschätzt werden. Die Verwendung von Kohlenhydraten in der Nahrung sollte mindestens 50 Gramm pro Tag betragen. Andernfalls kann es zu Stoffwechselstörungen kommen.
Der übermäßige Verzehr von Kohlenhydraten führt jedoch zur Bildung von subkutanem Fett. Beim Aufbau einer Ernährung ist es wichtig, nicht nur den Bedarf einer Person an diesen Stoffen zu decken, sondern auch den Verbrauch ihrer verschiedenen Arten auszugleichen. Es ist wichtig, das Verhältnis von einfachen und komplexen Kohlenhydraten zu überwachen. Wenn viele Zucker in den Körper gelangen, können sie nicht vollständig zu Glykogen synthetisiert werden und verwandeln sich in Triglyceride, die zur Bildung von Fettgewebe beitragen. Wenn das Insulin im Blut erhöht ist, beschleunigt sich dieser Prozess.
Komplexe Kohlenhydrate werden im Gegensatz zu einfachen Kohlenhydraten langsam abgebaut, sodass ihr Geh alt im Blut allmählich zunimmt. Insofern ist es ratsam, dass der Hauptkohlenhydratanteil in Lebensmitteln aus genau verdaulichen Stoffen besteht. Ihr Anteil soll 80 bis 90 Prozent betragen. Der Mangel an komplexen Kohlenhydraten macht sich vor allem bei Diabetikern, Übergewichtigen, Atherosklerose und Herz-Kreislauf-Erkrankungen bemerkbar.
Wie Sie bereits verstanden haben, werden die meisten Kohlenhydrate in der Ernährung und Medizin verwendet. Aber der Umfang der Kohlenhydrate endet hier nicht. Wo werden sie sonst verwendet?
Glukose
Dieses Kohlenhydrat wird vom Körper gut aufgenommen und kann als Teil einiger Medikamente verwendet werden. Darüber hinaus wird Glucose in großem Umfang in der Süßwarenindustrie verwendet. Mit seiner Hilfe werden Marmelade, Karamell, Lebkuchen und andere Produkte hergestellt. In der Textilindustrie übernimmt es die Rolle eines Reduktionsmittels. Und bei der Herstellung von Glycon- und Ascorbinsäure ist Glukose das Ausgangsprodukt. Mit seiner Hilfe führen sie auch die Synthese einiger industrieller Zucker durch.
Die Glucosefermentation ist von großer Bedeutung. Es tritt beim Einlegen von Kohl, Gurken, Milch und anderen Produkten sowie beim Silieren von Futter auf. Die alkoholische Gärung von Glukose wird bei der Bierherstellung verwendet.
Stärke
Stärke ist ein wertvoller Nährstoff. Um die Verdauung für den Körper zu erleichtern, werden die Produkte einer Wärmebehandlung unterzogen. Unter Hochtemperaturbedingungen findet eine partielle Hydrolyse von Stärke sowie die Bildung von wasserlöslichen Dextrinen statt. Dextrine werden im Verdauungstrakt zu Glukose hydrolysiert, die vom Körper gut aufgenommen wird. Wenn wir über die Verwendung von Kohlenhydraten in der Industrie sprechen, darf Stärke nicht ignoriert werden. Die Hauptprodukte, die daraus gewonnen werden, sind Glukose und Melasse. Dadurch wird der Bereich, in dem die Verwendung von Kohlenhydraten stattfindet, weiter erweitert. Beschreiben Sie kurz den Prozess der Gewinnung von Glucose und Melasse aus Stärke wie folgt.
Stärke wird im Gemisch mit verdünnter Schwefelsäure erhitzt. Überschüssige Säure wird mit Kreide neutralisiert. Der Niederschlag von Calciumsulfat, das während gebildet wirdNeutralisation, filtriert. Dann wird die Lösung eingedampft und daraus Glucose isoliert. Wenn Sie den Hydrolyseprozess nicht zu Ende bringen, erh alten Sie eine Mischung aus Glukose mit Dextrine, die als Melasse bezeichnet wird. Es wird in der Süßwarenindustrie verwendet. Außerdem haben von Stärke abgeleitete Dextrine weitverbreitete Verwendung als Klebstoffe und Farbverdickungsmittel gefunden. Stärke beweist, wie vielfältig die Verwendung von Kohlenhydraten sein kann. Die Chemie der Prozesse ist jedoch gar nicht kompliziert.
Früher wurde Stärke verwendet, wodurch Sie dem Stoff ein zweites Leben einhauchen und seine Lebensdauer verlängern können. Stärke und daraus gewonnene Produkte wurden auch in der Textil-, Pharma- und Gießereiindustrie verwendet.
Zellstoff
Der praktische Nutzen von Kohlenhydraten war schon immer nicht weniger wichtig als ihre biologische Rolle. Die Verwendung von Kohlenhydraten findet sich in ganz unterschiedlichen Bereichen menschlicher Tätigkeit wieder. Zellulose (Faser) wird seit der Antike vom Menschen verwendet. Zunächst begannen die Menschen, Holz als Brenn- und Baumaterial zu verwenden. Dann lernten sie, aus Baumwolle, Flachs und anderen faserigen Pflanzen Fäden herzustellen. Später tauchten Technologien auf, die es ermöglichten, Papier aus Holz zu gewinnen. Papier ist im Kern eine dünne Schicht aus gepressten und verklebten Zellulosefasern. Das Ergebnis ist eine h altbare, glatte Oberfläche, die nicht ausblutet.
Am Anfang wurden nur pflanzliche Rohstoffe (Baumwolle und Reishalme) zur Papierherstellung verwendet. Daraus wurden Fasern rein mechanisch gewonnen. AberEntwicklung der Gesellschaft reichten die aufgeführten Quellen nicht aus, um den Bedarf an Papier zu decken. Das meiste davon geht an Zeitungen. Da die Qualität des Papiers dabei keine besondere Rolle spielt, fing man an, bis zu 50 Prozent Holzschliff hinzuzufügen. Später kamen Technologien auf, die es ermöglichten, Holzbegleitstoffe wie Harze, Lignin und so weiter loszuwerden. So vielfältig kann die praktische Anwendung von Kohlenhydraten sein.
Bis heute ist Sulfit die gebräuchlichste Methode zur Isolierung von Zellulose. Es wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt, in denen Kohlenhydrate verwendet werden. Die Chemie des Prozesses ist recht einfach. Nach diesem Verfahren wird das Holz zerkleinert und in einer Mischung mit Calciumhydrosulfat gekocht. Anschließend wird die von allerlei Verunreinigungen befreite Zellulose auf Filtern abgetrennt. Die entstehende Lauge enthält Monosaccharide und wird daher als Rohstoff für die Alkoholherstellung verwendet. Auch bei der Herstellung von Viskose-, Acetat- und Kupfer-Ammoniak-Fasern wird Zellulose verwendet.
Manchmal werden Kohlenhydrate mit Kohlenhydraten verwechselt. Obwohl diese beiden Stoffklassen konsonant benannt werden, haben sie nichts miteinander zu tun. Die Verwendung von gesättigten Kohlenwasserstoffen im Alltag und bei der Arbeit ist eine ganz andere Geschichte.
Schlussfolgerung
Du hast heute dein Wissen über Stoffe wie Kohlenhydrate vertieft. Die Eigenschaften, die Verwendung von Kohlenhydraten und ihr Nutzen für den Menschen bestätigen, dass diese Substanzen die wichtigsten biologischen Komponenten auf unserem Planeten sind. Sie sindbuchstäblich überall und in allem. Aber das ist nicht die Hauptsache, sondern die Tatsache, dass unser Leben ohne Kohlenhydrate unmöglich wäre. Die Verwendung von Kohlenhydraten im Leben ist zu umfangreich.
