Węglowodany -Carbohydrate

Laktoza to dwucukier występujący w mleku zwierzęcym. Składa się z cząsteczki D-galaktozy i cząsteczki D-glukozy połączonych wiązaniem glikozydowym beta-1-4 .

Węglowodan ( / ˌ k ɑːr boʊ ˈ h d reɪ t / ) to biocząsteczka składająca się z atomów węgla (C), wodoru (H) i tlenu ( O), zwykle o stosunku atomów wodoru do tlenu wynoszącym 2: 1 (jak w wodzie), a więc ze wzorem empirycznym C m (H 2 O) n (gdzie m może, ale nie musi różnić się od n). Jednak nie wszystkie węglowodany są zgodne z tą dokładną definicją stechiometryczną (np. kwasy uronowe , deoksycukry, takie jak fukoza ), ani wszystkie substancje chemiczne, które są zgodne z tą definicją, nie są automatycznie klasyfikowane jako węglowodany (np . formaldehyd i kwas octowy ).

Termin ten jest najczęściej używany w biochemii , gdzie jest synonimem sacharydu , grupy obejmującej cukry , skrobię i celulozę . Sacharydy dzielą się na cztery grupy chemiczne: monosacharydy , disacharydy , oligosacharydy i polisacharydy . Monosacharydy i disacharydy, najmniejsze węglowodany (o niższej masie cząsteczkowej ), są powszechnie nazywane cukrami. Słowo sacharyd pochodzi od starożytnego greckiego słowa σάκχαρον ( sákkharon ), co oznacza „cukier”. Choć naukowa nomenklatura węglowodanów jest złożona, nazwy monosacharydów i disacharydów bardzo często kończą się przyrostkiem -ose , który został pierwotnie zaczerpnięty z glukozy , od starożytnego greckiego słowa γλεῦκος ( gleûkos ), co oznacza "wino, moszcz", oraz stosuje się do prawie wszystkich cukrów, np. fruktozy (cukier owocowy), sacharozy ( cukier trzcinowy lub buraczany ), rybozy , laktozy (cukier mleczny) itp.

Węglowodany pełnią wiele funkcji w organizmach żywych. Polisacharydy służą jako magazyn energii (np. skrobia i glikogen ) oraz jako składniki strukturalne (np. celuloza w roślinach i chityna u stawonogów). Ryboza monosacharydowa 5-węglowa jest ważnym składnikiem koenzymów (np . ATP , FAD i NAD ) oraz szkieletem cząsteczki genetycznej znanej jako RNA . Pokrewna dezoksyryboza jest składnikiem DNA. Sacharydy i ich pochodne zawierają wiele innych ważnych biocząsteczek , które odgrywają kluczową rolę w układzie odpornościowym , zapłodnieniu , zapobieganiu patogenezie , krzepnięciu krwi i rozwojowi .

Węglowodany mają kluczowe znaczenie dla odżywiania i znajdują się w szerokiej gamie produktów naturalnych i przetworzonych. Skrobia jest polisacharydem. Obfituje w zboża (pszenica, kukurydza, ryż), ziemniaki oraz przetwory na bazie mąki zbożowej , takie jak chleb , pizza czy makaron. Cukry występują w diecie człowieka głównie jako cukier stołowy (sacharoza pozyskiwana z trzciny cukrowej lub buraków cukrowych ), laktoza (obfita w mleku), glukoza i fruktoza, które naturalnie występują w miodzie , wielu owocach i niektórych warzywach. Cukier stołowy, mleko lub miód są często dodawane do napojów i wielu gotowych potraw, takich jak dżemy, herbatniki i ciasta.

Celuloza , polisacharyd znajdujący się w ścianach komórkowych wszystkich roślin, jest jednym z głównych składników nierozpuszczalnego błonnika pokarmowego . Chociaż nie jest przyswajalny przez ludzi, błonnik i nierozpuszczalny błonnik pokarmowy ogólnie pomagają utrzymać zdrowy układ trawienny, ułatwiając wypróżnienia . Inne polisacharydy zawarte w błonniku pokarmowym to oporna skrobia i inulina , które odżywiają niektóre bakterie w mikroflorze jelita grubego i są metabolizowane przez te bakterie z wytworzeniem krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych .

Terminologia

W literaturze naukowej termin „węglowodan” ma wiele synonimów, takich jak „cukier” (w szerokim tego słowa znaczeniu), „sacharyd”, „ose”, „glucyd”, „hydrat węgla” czy „ związki polihydroksylowe z aldehydem lub ketonem ” . . Niektóre z tych terminów, zwłaszcza „węglowodany” i „cukier”, są również używane w innych znaczeniach.

W naukach o żywności i w wielu nieformalnych kontekstach termin „węglowodany” często oznacza każdą żywność, która jest szczególnie bogata w złożone węglowodany, skrobię (takie jak płatki zbożowe, chleb i makaron) lub proste węglowodany, takie jak cukier (znajdujący się w cukierkach, dżemach) . i desery). Ta nieformalność jest czasami myląca, ponieważ zakłóca strukturę chemiczną i strawność u ludzi.

Często na listach informacji żywieniowych , takich jak Krajowa Baza Danych Odżywczych USDA , termin „węglowodany” (lub „węglowodany według różnicy”) jest używany do wszystkiego innego niż woda, białko, tłuszcz, popiół i etanol. Obejmuje to związki chemiczne, takie jak kwas octowy lub mlekowy , które normalnie nie są uważane za węglowodany. Obejmuje również błonnik pokarmowy, który jest węglowodanem, ale nie dostarcza energii pokarmowej ( kilokalorii ) u ludzi, mimo że często jest uwzględniany w obliczeniach całkowitej energii pokarmowej tak, jak gdyby to robił (tj. jakby był strawnym i węglowodany przyswajalne, takie jak cukier). W ścisłym znaczeniu „ cukier ” stosuje się do słodkich, rozpuszczalnych węglowodanów, z których wiele jest stosowanych w żywności dla ludzi.

Historia

Struktura

Dawniej nazwę „węglowodan” stosowano w chemii dla dowolnego związku o wzorze Cm ( H2O ) n . Podążając za tą definicją, niektórzy chemicy uznali formaldehyd (CH2O ) za najprostszy węglowodan, podczas gdy inni twierdzili, że jest to nazwa aldehydu glikolowego . Obecnie termin ten jest ogólnie rozumiany w sensie biochemicznym, który wyklucza związki zawierające tylko jeden lub dwa atomy węgla i obejmuje wiele węglowodanów biologicznych, które odbiegają od tego wzoru. Na przykład, podczas gdy powyższe reprezentatywne formuły wydają się wychwytywać powszechnie znane węglowodany, wszechobecne i obfite węglowodany często odbiegają od tego. Na przykład węglowodany często zawierają grupy chemiczne, takie jak: N - acetyl (np . chityna ), siarczan (np . glikozaminoglikany ), kwas karboksylowy i modyfikacje deoksy (np . fukoza i kwas sialowy ).

Sacharydy naturalne są generalnie zbudowane z węglowodanów prostych zwanych monosacharydami o wzorze ogólnym (CH 2 O) n , gdzie n wynosi trzy lub więcej. Typowy monosacharyd ma strukturę H–(CHOH) x (C=O)–(CHOH) y –H, to znaczy aldehyd lub keton z dodanymi wieloma grupami hydroksylowymi , zwykle po jednej na każdym atomie węgla , który nie jest częścią aldehydowa lub ketonowa grupa funkcyjna . Przykładami monosacharydów są glukoza , fruktoza i aldehydy glicerynowe . Jednak niektóre substancje biologiczne powszechnie nazywane „monosacharydami” nie są zgodne z tym wzorem (np . kwasy uronowe i dezoksycukry, takie jak fukoza ) i istnieje wiele substancji chemicznych, które są zgodne z tym wzorem, ale nie są uważane za monosacharydy (np. formaldehyd CH 2O i inozytol (CH2O ) 6 ) .

Forma monosacharydu o otwartym łańcuchu często współistnieje z formą zamkniętego pierścienia , w której aldehyd / keton grupy karbonylowej węgiel (C=O) i grupa hydroksylowa (–OH) reagują tworząc hemiacetal z nowym mostkiem C–O–C.

Monosacharydy można łączyć ze sobą w tak zwane polisacharydy (lub oligosacharydy ) na wiele różnych sposobów. Wiele węglowodanów zawiera jedną lub więcej zmodyfikowanych jednostek monosacharydowych, w których jedną lub więcej grup zastąpiono lub usunięto. Na przykład dezoksyryboza , składnik DNA , jest zmodyfikowaną wersją rybozy ; chityna składa się z powtarzających się jednostek N-acetyloglukozaminy , formy glukozy zawierającej azot .

Podział

Węglowodany to polihydroksyaldehydy, ketony, alkohole, kwasy, ich proste pochodne i ich polimery posiadające wiązania typu acetalowego. Można je klasyfikować według stopnia polimeryzacji i można je wstępnie podzielić na trzy główne grupy, a mianowicie cukry, oligosacharydy i polisacharydy.

Główne węglowodany w diecie
Klasa
(stopień polimeryzacji)
Podgrupa składniki
Cukry (1-2) Monosacharydy glukoza , galaktoza , fruktoza , ksyloza
Disacharydy Sacharoza , laktoza , maltoza , izomaltuloza , trehaloza
Poliole Sorbitol , mannitol
Oligosacharydy (3–9) Malto-oligosacharydy Maltodekstryny
Inne oligosacharydy Raffinoza , stachioza , fruktooligosacharydy
Polisacharydy (>9) Skrobia Amyloza , amylopektyna , skrobie modyfikowane
Polisacharydy nieskrobiowe glikogen , celuloza , hemiceluloza , pektyny , hydrokoloidy

Monosacharydy

D-glukoza jest aldoheksozą o wzorze (C· H2O ) 6 . Czerwone atomy podkreślają grupę aldehydową , a niebieskie atomy podkreślają asymetryczne centrum najbardziej oddalone od aldehydu; ponieważ to -OH jest po prawej stronie projekcji Fischera , to jest cukier D.

Monosacharydy są najprostszymi węglowodanami, ponieważ nie można ich hydrolizować do mniejszych węglowodanów. Są to aldehydy lub ketony z dwiema lub więcej grupami hydroksylowymi. Ogólny wzór chemiczny niezmodyfikowanego monosacharydu to (C•H2O ) n , dosłownie „hydrat węgla”. Monosacharydy są ważnymi cząsteczkami paliwa, a także budulcem kwasów nukleinowych. Najmniejsze monosacharydy, dla których n=3, to dihydroksyaceton oraz D- i L-gliceraldehydy.

Klasyfikacja monosacharydów

Alfa-D-glukopiranoza-2D-skeletal.png Beta-D-glukopiranoza-2D-skeletal.png

Anomery α i β glukozy . Zwróć uwagę na pozycję grupy hydroksylowej (czerwonej lub zielonej) na anomerycznym węglu w stosunku do grupy CH2OH związanej z węglem 5: mają one albo identyczne konfiguracje absolutne (R,R lub S,S) (α), albo przeciwne absolutne konfiguracje (R,S lub S,R) (β).

Monosacharydy są klasyfikowane według trzech różnych cech: umiejscowienia ich grupy karbonylowej , liczby zawartych w niej atomów węgla i ich chiralnej orientacji. Jeśli grupą karbonylową jest aldehyd , monosacharydem jest aldoza ; jeśli grupą karbonylową jest keton , monosacharyd jest ketozą . Monosacharydy z trzema atomami węgla nazywane są triozami , te z czterema nazywa się tetrozami , pięć to pentozami , sześć to heksozami i tak dalej. Te dwa systemy klasyfikacji są często łączone. Na przykład glukoza to aldoheksoza (aldehyd sześciowęglowy), ryboza to aldopentoza (aldehyd pięciowęglowy), a fruktoza to ketoheksoza (keton sześciowęglowy).

Każdy atom węgla zawierający grupę hydroksylową (-OH), z wyjątkiem pierwszego i ostatniego atomu węgla, jest asymetryczny , co czyni je centrami stereo o dwóch możliwych konfiguracjach każda (R lub S). Z powodu tej asymetrii, dla dowolnego wzoru monosacharydu może istnieć pewna liczba izomerów . Stosując regułę Le Bel-van't Hoffa , aldoheksoza D-glukoza, na przykład, ma wzór (C·H 2 O) 6 , z którego cztery z sześciu atomów węgla są stereogeniczne, co czyni D-glukozę jednym z 2 4 =16 możliwych stereoizomerów . W przypadku aldehydów glicerynowych, aldotriozy , istnieje jedna para możliwych stereoizomerów, które są enancjomerami i epimerami . 1,3-dihydroksyaceton , ketoza odpowiadająca aldozowym aldehydom glicerynowym, jest cząsteczką symetryczną bez centrów stereo. Przypisanie D lub L dokonuje się zgodnie z orientacją asymetrycznego węgla znajdującego się najdalej od grupy karbonylowej: w standardowym rzucie Fischera, jeśli grupa hydroksylowa znajduje się po prawej stronie, cząsteczka jest cukrem D, w przeciwnym razie jest to cukier L. Przedrostków „D-” i „L-” nie należy mylić z „d-” lub „l-”, które wskazują kierunek, w którym cukier obraca się w płaszczyźnie światła spolaryzowanego . Takie użycie „d-” i „l-” nie jest już stosowane w chemii węglowodanów.

Izomeria z prostym łańcuchem pierścieniowym

Glukoza może występować zarówno w postaci łańcucha prostego, jak i pierścieniowego.

Grupa aldehydowa lub ketonowa prostołańcuchowego monosacharydu będzie reagować odwracalnie z grupą hydroksylową na innym atomie węgla, tworząc hemiacetal lub hemiketal , tworząc pierścień heterocykliczny z mostkiem tlenowym między dwoma atomami węgla. Pierścienie z pięcioma i sześcioma atomami nazywane są odpowiednio formami furanozy i piranozy i istnieją w równowadze z formą o prostym łańcuchu.

Podczas konwersji z formy prostołańcuchowej do formy cyklicznej, atom węgla zawierający tlen karbonylowy, zwany węglem anomerycznym , staje się centrum stereogenicznym o dwóch możliwych konfiguracjach: Atom tlenu może zajmować pozycję powyżej lub poniżej płaszczyzny dzwonić. Powstała możliwa para stereoizomerów nazywana jest anomerami . W anomerze α podstawnik -OH na anomerycznym węglu znajduje się po przeciwnej stronie ( trans ) pierścienia od bocznej gałęzi CH2OH . Alternatywna forma, w której podstawnik CH2OH i anomeryczny hydroksyl znajdują się po tej samej stronie (cis) płaszczyzny pierścienia, nazywana jest anomerem β .

Stosowanie w żywych organizmach

Monosacharydy są głównym źródłem paliwa dla metabolizmu , są wykorzystywane zarówno jako źródło energii ( glukoza jest najważniejsza w przyrodzie, ponieważ jest produktem fotosyntezy w roślinach), jak i w biosyntezie . Gdy monosacharydy nie są natychmiast potrzebne, często są przekształcane w bardziej efektywne przestrzennie (tj. mniej rozpuszczalne w wodzie) formy, często polisacharydy . U wielu zwierząt, w tym u ludzi, tą formą magazynowania jest glikogen , zwłaszcza w komórkach wątroby i mięśni. W roślinach w tym samym celu stosuje się skrobię . Najobficiej występujący węglowodan, celuloza , jest składnikiem strukturalnym ściany komórkowej roślin i wielu form alg. Ryboza jest składnikiem RNA . Deoksyryboza jest składnikiem DNA . Lyxose jest składnikiem liksoflawiny znajdującej się w ludzkim sercu. Rybuloza i ksyluloza występują na szlaku pentozofosforanowym . Galaktoza , składnik laktozy cukru mlecznego , znajduje się w galaktolipidach w błonach komórkowych roślin oraz w glikoproteinach w wielu tkankach . Mannoza występuje w metabolizmie człowieka, zwłaszcza w glikozylacji niektórych białek. Fruktoza , czyli cukier owocowy, występuje w wielu roślinach i ludziach, jest metabolizowana w wątrobie, wchłaniana bezpośrednio do jelit podczas trawienia i znajduje się w nasieniu . Trehaloza , główny cukier owadów, jest szybko hydrolizowana do dwóch cząsteczek glukozy, aby wspierać ciągły lot.

Disacharydy

Sacharoza , znana również jako cukier stołowy, jest powszechnym disacharydem. Składa się z dwóch monosacharydów: D-glukozy (po lewej) i D-fruktozy (po prawej).

Dwa połączone monosacharydy nazywane są disacharydami i są to najprostsze polisacharydy. Przykłady obejmują sacharozę i laktozę . Składają się z dwóch jednostek monosacharydowych połączonych wiązaniem kowalencyjnym znanym jako wiązanie glikozydowe , które powstaje w wyniku reakcji odwodnienia , w wyniku której jeden monosacharyd traci atom wodoru, a drugi hydroksylowy . Formuła niezmodyfikowanych disacharydów to C12H22O11 . _ _ _ Chociaż istnieje wiele rodzajów disacharydów, garść disacharydów jest szczególnie godna uwagi.

Sacharoza , pokazana po prawej, jest najpowszechniejszym disacharydem i główną formą transportu węglowodanów w roślinach. Składa się z jednej cząsteczki D-glukozy i jednej cząsteczki D-fruktozy . Systematyczna nazwa sacharozy, O -α-D-glukopiranozylo-(1→2)-D-fruktofuranozyd, wskazuje na cztery rzeczy:

  • Jego monosacharydy: glukoza i fruktoza
  • Ich typy pierścieni: glukoza to piranoza , a fruktoza to furanoza
  • Jak są ze sobą połączone: tlen na węglu 1 (C1) α-D-glukozy jest połączony z C2 D-fruktozy.
  • Przyrostek -oside wskazuje, że węgiel anomerowy obu monosacharydów uczestniczy w wiązaniu glikozydowym.

Laktoza , disacharyd składający się z jednej cząsteczki D-galaktozy i jednej cząsteczki D-glukozy , występuje naturalnie w mleku ssaków. Systematyczna nazwa laktozy to O -β-D-galaktopiranozylo-(1→4)-D-glukopiranoza. Inne godne uwagi disacharydy obejmują maltozę (dwie D-glukozy połączone α-1,4) i celobiozę (dwie D-glukozy połączone β-1,4). Disacharydy można podzielić na dwa typy: redukujące i nieredukujące disacharydy. Jeśli grupa funkcyjna jest obecna w wiązaniu z inną jednostką cukru, nazywa się ją redukującym disacharydem lub biozą.

Odżywianie

Produkty zbożowe : bogate źródła węglowodanów

Węglowodany spożywane w pożywieniu dostarczają 3,87 kilokalorii na gram dla cukrów prostych i 3,57 do 4,12 kilokalorii na gram dla węglowodanów złożonych w większości innych produktów spożywczych. Stosunkowo wysoki poziom węglowodanów wiąże się z przetworzoną żywnością lub rafinowaną żywnością wytwarzaną z roślin, w tym słodyczami, ciasteczkami i cukierkami, cukrem stołowym, miodem, napojami bezalkoholowymi, pieczywem i krakersami, dżemami i produktami owocowymi, makaronami i płatkami śniadaniowymi. Mniejsze ilości węglowodanów są zwykle związane z nierafinowaną żywnością, w tym fasolą, bulwami, ryżem i nierafinowanymi owocami. Żywność pochodzenia zwierzęcego ma na ogół najniższy poziom węglowodanów, chociaż mleko zawiera dużą ilość laktozy .

Organizmy zazwyczaj nie są w stanie metabolizować wszystkich rodzajów węglowodanów w celu uzyskania energii. Glukoza jest niemal uniwersalnym i dostępnym źródłem energii. Wiele organizmów ma również zdolność metabolizowania innych monosacharydów i disacharydów , ale glukoza jest często metabolizowana jako pierwsza. Na przykład w Escherichia coli operon lac będzie wyrażał enzymy do trawienia laktozy, gdy jest ona obecna, ale jeśli zarówno laktoza, jak i glukoza są obecne, operon lac jest tłumiony, co powoduje, że glukoza jest używana jako pierwsza (patrz: Diauxie ). Polisacharydy są również powszechnymi źródłami energii. Wiele organizmów łatwo rozkłada skrobię na glukozę; większość organizmów nie jest jednak w stanie metabolizować celulozy lub innych polisacharydów, takich jak chityna i arabinoksylany . Te rodzaje węglowodanów mogą być metabolizowane przez niektóre bakterie i protisty. Na przykład przeżuwacze i termity wykorzystują mikroorganizmy do przetwarzania celulozy. Mimo że te złożone węglowodany nie są dobrze przyswajalne, stanowią ważny element diety dla ludzi, zwany błonnikiem pokarmowym . Błonnik poprawia trawienie i inne korzyści.

Instytut Medycyny zaleca, aby dorośli Amerykanie i Kanadyjczycy otrzymywali od 45 do 65% energii z węglowodanów pełnoziarnistych. Organizacja ds. Wyżywienia i Rolnictwa oraz Światowa Organizacja Zdrowia wspólnie zalecają, aby krajowe wytyczne żywieniowe wyznaczyły cel 55-75% całkowitej energii z węglowodanów, ale tylko 10% bezpośrednio z cukrów (ich termin oznacza węglowodany proste). W przeglądzie systematycznym Cochrane z 2017 r. stwierdzono, że nie ma wystarczających dowodów na poparcie twierdzenia, że ​​diety pełnoziarniste mogą wpływać na choroby układu krążenia.

Klasyfikacja

Dietetycy często określają węglowodany jako proste lub złożone. Jednak dokładne rozróżnienie między tymi grupami może być niejednoznaczne. Termin węglowodan złożony został po raz pierwszy użyty w publikacji Senackiej Komisji ds. Żywienia i Potrzeb Człowieka ( 1977), gdzie miało na celu odróżnienie cukrów od innych węglowodanów (które uważano za lepsze pod względem odżywczym). Jednak raport umieścił w kolumnie węglowodanów złożonych „owoce, warzywa i produkty pełnoziarniste”, mimo że mogą one zawierać zarówno cukry, jak i polisacharydy. To zamieszanie utrzymuje się, ponieważ dzisiaj niektórzy dietetycy używają terminu węglowodan złożony w odniesieniu do każdego rodzaju strawnego sacharydu obecnego w całym pożywieniu, w którym znajduje się również błonnik, witaminy i minerały (w przeciwieństwie do przetworzonych węglowodanów, które dostarczają energii, ale niewiele innych składników odżywczych). . Standardowym zastosowaniem jest jednak chemiczna klasyfikacja węglowodanów: proste, jeśli są to cukry ( monosacharydy i disacharydy ) i złożone, jeśli są to polisacharydy (lub oligosacharydy ).

W każdym razie proste i złożone rozróżnienie chemiczne ma niewielką wartość dla określenia wartości odżywczej węglowodanów. Niektóre węglowodany proste (np . fruktoza ) szybko podnoszą poziom glukozy we krwi, podczas gdy niektóre węglowodany złożone (skrobia) powoli podnoszą poziom cukru we krwi. Szybkość trawienia zależy od wielu czynników, w tym od tego, jakie inne składniki odżywcze są spożywane wraz z węglowodanem, sposobu przygotowania żywności, indywidualnych różnic w metabolizmie i składu chemicznego węglowodanów. Węglowodany dzieli się czasem na „węglowodany dostępne”, które wchłaniają się w jelicie cienkim oraz „węglowodany niedostępne”, które przechodzą do jelita grubego , gdzie ulegają fermentacji przez mikrobiotę przewodu pokarmowego .

Wytyczne żywieniowe USDA dla Amerykanów z 2010 r. wzywają do umiarkowanego do wysokiego spożycia węglowodanów w ramach zrównoważonej diety, która obejmuje sześć porcji jednouncjowych produktów zbożowych każdego dnia, co najmniej połowę ze źródeł pełnoziarnistych , a resztę ze wzbogaconych .

Opracowano koncepcje indeksu glikemicznego (GI) i ładunku glikemicznego , aby scharakteryzować zachowanie pokarmowe podczas trawienia człowieka. Klasyfikują produkty bogate w węglowodany na podstawie szybkości i wielkości ich wpływu na poziom glukozy we krwi . Indeks glikemiczny jest miarą szybkości wchłaniania glukozy z pokarmów, podczas gdy ładunek glikemiczny jest miarą całkowitej przyswajalnej glukozy w żywności. Indeks insuliny jest podobną, nowszą metodą klasyfikacji, która klasyfikuje produkty spożywcze na podstawie ich wpływu na poziom insuliny we krwi, który jest powodowany przez glukozę (lub skrobię) i niektóre aminokwasy w żywności.

Skutki zdrowotne ograniczenia węglowodanów w diecie

Diety niskowęglowodanowe mogą pomijać korzyści zdrowotne – takie jak zwiększone spożycie błonnika pokarmowego – zapewniane przez wysokiej jakości węglowodany znajdujące się w roślinach strączkowych i roślinach strączkowych , produktach pełnoziarnistych , owocach i warzywach. „Metaanaliza o umiarkowanej jakości” uwzględniona jako niepożądane skutki nieświeżego oddechu , bólu głowy i zaparć .

Diety o ograniczonej zawartości węglowodanów mogą być tak samo skuteczne, jak diety niskotłuszczowe, pomagając osiągnąć utratę wagi w krótkim okresie, gdy ogólne spożycie kalorii jest zmniejszone. W oświadczeniu naukowym Towarzystwa Endokrynologicznego stwierdzono, że „gdy spożycie kalorii jest utrzymywane na stałym poziomie […], wydaje się, że na akumulację tkanki tłuszczowej nie mają wpływu nawet bardzo wyraźne zmiany w ilości tłuszczu w porównaniu z węglowodanami w diecie”. W dłuższej perspektywie skuteczne odchudzanie lub utrzymanie masy ciała zależy od ograniczenia kalorii , a nie od proporcji makroskładników w diecie. Rozumowanie diety przemawiające za tym, że węglowodany powodują nadmierne gromadzenie tłuszczu poprzez zwiększenie poziomu insuliny we krwi, a diety niskowęglowodanowe mają „przewagę metaboliczną”, nie jest poparte dowodami klinicznymi . Co więcej, nie jest jasne, w jaki sposób dieta niskowęglowodanowa wpływa na zdrowie układu sercowo-naczyniowego , chociaż dwa przeglądy wykazały, że ograniczenie węglowodanów może poprawić markery lipidowe ryzyka chorób sercowo-naczyniowych .

Diety o ograniczonej zawartości węglowodanów nie są bardziej skuteczne niż konwencjonalna zdrowa dieta w zapobieganiu wystąpieniu cukrzycy typu 2 , ale dla osób z cukrzycą typu 2 są realną opcją utraty wagi lub pomocy w kontroli glikemii . Istnieją ograniczone dowody na poparcie rutynowego stosowania diety niskowęglowodanowej w leczeniu cukrzycy typu 1 . American Diabetes Association zaleca, aby osoby z cukrzycą stosowały ogólnie zdrową dietę, a nie dietę skoncentrowaną na węglowodanach lub innych makroskładnikach.

Ekstremalna forma diety niskowęglowodanowej – dieta ketogeniczna – została uznana za dietę medyczną w leczeniu padaczki . Dzięki poparciu celebrytów na początku XXI wieku, dieta ta stała się modną dietą jako środek odchudzania, ale wiązała się z ryzykiem niepożądanych skutków ubocznych , takich jak niski poziom energii i zwiększony głód, bezsenność , nudności i dyskomfort żołądkowo -jelitowy. ) Brytyjskie Stowarzyszenie Dietetyczne uznało ją za jedną z „5 najgorszych diet celebrytów, których należy unikać w 2018 roku”.

Źródło

Tabletki z glukozą

Większość węglowodanów w diecie zawiera glukozę jako jedyny budulec (jak w polisacharydach skrobia i glikogen) lub razem z innym cukrem prostym (jak w heteropolisacharydach sacharozie i laktozie). Niezwiązana glukoza jest jednym z głównych składników miodu. Glukoza jest niezwykle obfita i została wyizolowana z różnych źródeł naturalnych na całym świecie, w tym z szyszek męskich drzewa iglastego Wollemia nobilis w Rzymie, korzeni roślin Ilex asprella w Chinach i słomek ryżowych w Kalifornii.

Zawartość cukru w ​​wybranych popularnych pokarmach roślinnych (w gramach na 100 g)

Artykuł żywnościowy
Węglowodany
ogółem, w tym
błonnik pokarmowy

Cukry ogółem
Bezpłatna
fruktoza
Bezpłatna
glukoza
Sacharoza Stosunek
fruktoza/
glukoza
Sacharoza jako
proporcja
cukrów ogółem (%)
Owoce
Jabłko 13,8 10,4 5,9 2,4 2,1 2,0 19,9
Morela 11.1 9,2 0,9 2,4 5,9 0,7 63,5
Banan 22,8 12.2 4,9 5.0 2,4 1,0 20,0
figa , suszona 63,9 47,9 22,9 24,8 0,9 0,93 0,15
Winogrona 18,1 15,5 8.1 7,2 0,2 1,1 1
Pępek pomarańczowy 12,5 8,5 2,25 2,0 4,3 1,1 50,4
Brzoskwinia 9,5 8.4 1,5 2,0 4,8 0,9 56,7
Gruszka 15,5 9,8 6,2 2,8 0,8 2,1 8,0
Ananas 13.1 9,9 2,1 1,7 6,0 1,1 60,8
Śliwka 11,4 9,9 3.1 5.1 1,6 0,66 16,2
Warzywa
Burak , czerwony 9,6 6,8 0,1 0,1 6,5 1,0 96,2
Marchewka 9,6 4,7 0,6 0,6 3,6 1,0 77
Czerwona papryka , słodka 6,0 4.2 2,3 1,9 0.0 1.2 0.0
Cebula , słodka 7,6 5.0 2,0 2,3 0,7 0,9 14,3
Słodki ziemniak 20,1 4.2 0,7 1,0 2,5 0,9 60,3
mniam 27,9 0,5 Ślady Ślady Ślady Ślady
Trzcina cukrowa 13–18 0,2–1,0 0,2–1,0 11-16 1,0 wysoki
Burak cukrowy 17-18 0,1-0,5 0,1-0,5 16-17 1,0 wysoki
Ziarna
Kukurydza , słodka 19,0 6,2 1,9 3.4 0,9 0,61 15,0

^A Wartość węglowodanów jest obliczana w bazie danych USDA i nie zawsze odpowiada sumie cukrów, skrobi i „błonnika pokarmowego”.

Metabolizm

Metabolizm węglowodanów to szereg procesów biochemicznych odpowiedzialnych za powstawanie , rozkład i wzajemne przekształcanie węglowodanów w organizmach żywych .

Najważniejszym węglowodanem jest glukoza , cukier prosty ( monosacharyd ), który jest metabolizowany przez prawie wszystkie znane organizmy. Glukoza i inne węglowodany są częścią wielu różnych szlaków metabolicznych u różnych gatunków: rośliny syntetyzują węglowodany z dwutlenku węgla i wody poprzez fotosyntezę , magazynując wewnętrznie pochłoniętą energię, często w postaci skrobi lub lipidów . Składniki roślinne są konsumowane przez zwierzęta i grzyby oraz wykorzystywane jako paliwo do oddychania komórkowego . Utlenianie jednego grama węglowodanów dostarcza około 16 kJ (4 kcal) energii , natomiast utlenienie jednego grama lipidów daje około 38 kJ (9 kcal). Organizm ludzki przechowuje od 300 do 500 g węglowodanów w zależności od masy ciała, przy czym mięśnie szkieletowe mają duży udział w magazynowaniu. Energia uzyskana z metabolizmu (np. utleniania glukozy) jest zwykle tymczasowo magazynowana w komórkach w postaci ATP . Organizmy zdolne do oddychania beztlenowego i tlenowego metabolizują glukozę i tlen (tlenowo) w celu uwolnienia energii, a produktami ubocznymi są dwutlenek węgla i woda .

Katabolizm

Katabolizm to reakcja metaboliczna, której przechodzą komórki, aby rozbić większe cząsteczki, wydobywając energię. Istnieją dwa główne szlaki metaboliczne katabolizmu monosacharydów : glikoliza i cykl kwasu cytrynowego .

W glikolizie oligo- i polisacharydy są najpierw rozszczepiane na mniejsze monosacharydy przez enzymy zwane hydrolazami glikozydowymi . Jednostki monosacharydowe mogą następnie wejść w katabolizm monosacharydów. Inwestycja w 2 ATP jest wymagana na wczesnych etapach glikolizy w celu fosforylowania glukozy do glukozy 6-fosforanu ( G6P ) i fruktozy 6-fosforanu ( F6P ) do 1,6-bifosforanu fruktozy ( FBP ), tym samym nieodwracalnie popychając reakcję do przodu. W niektórych przypadkach, tak jak w przypadku ludzi, nie wszystkie rodzaje węglowodanów nadają się do użytku, ponieważ niezbędne enzymy trawienne i metaboliczne nie są obecne.

Chemia węglowodanów

Chemia węglowodanów jest dużą i ekonomicznie ważną gałęzią chemii organicznej. Niektóre z głównych reakcji organicznych z udziałem węglowodanów to:

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki