Karbohidrat adalah komponen penting dari sel dan jaringan organisme hidup, baik itu tumbuhan, hewan, atau manusia. Mereka membentuk sebagian besar bahan organik planet Bumi. Karbohidrat adalah kelas senyawa yang cukup luas. Di antara mereka, Anda dapat menemukan zat dengan sifat yang berbeda. Karena fitur ini, fungsi karbohidrat sangat luas. Hari ini kita akan menganalisis sifat utama, peran fisiologis dan penggunaan karbohidrat di berbagai bidang industri makanan (dan tidak hanya).
Sumber karbohidrat
Sumber utama karbohidrat adalah produk nabati. Yaitu: roti, sereal, sayuran, buah-buahan, beri. Adapun produk hewani, beberapa di antaranya juga kaya akan karbohidrat. Ini, pertama-tama, susu, yang mengandung apa yang disebut gula susu.
Produk makanan mungkin mengandung karbohidrat yang berbeda. Oleh karena itu, pengertian, aplikasi karbohidrat dan fungsinya sangat luas. Sereal dan kentang mengandung pati - karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, yang dipecah menjadi gula sederhana oleh aksi cairan pencernaan. Dalam buah-buahan, sayuran dan berry zat inidisajikan dalam bentuk gula sederhana: buah, bit, tebu, anggur dan sebagainya. Mereka larut dalam air dan diserap dengan sempurna oleh tubuh. Gula yang larut dalam air dengan cepat diserap ke dalam aliran darah.
Konsumsi karbohidrat
Dipercaya bahwa sebagian besar karbohidrat harus dikonsumsi dalam bentuk kompleks, dan hanya 20-25% dalam bentuk sederhana. Ini berkontribusi pada masuknya gula secara bertahap ke dalam jaringan. Jika seseorang menerima cukup karbohidrat dari makanan, mereka disimpan di hati dan otot dalam bentuk glikogen "pati hewan". Dengan kekurangan karbohidrat, simpanan glikogen dipecah menjadi glukosa dan digunakan untuk kebutuhan tubuh (nutrisi sel dan jaringan). Jika tubuh menerima kelebihan dari mereka, mereka berubah menjadi lemak tubuh. Omong-omong, karbohidrat juga termasuk serat, yang diperlukan untuk pencernaan yang baik.
Karbohidrat adalah komponen penting dari diet, sehingga mereka tidak hanya menentukan homeostat energi tubuh, tetapi juga berpartisipasi dalam biosintesis sejumlah polimer yang mengandung karbon. Selama seumur hidup, rata-rata orang mengkonsumsi sekitar 14 ton senyawa ini. Dari jumlah tersebut, sekitar 2,5 ton - dalam bentuk sederhana. Penggunaan protein, lemak, karbohidrat dan turunannya dalam makanan tidak seragam. Karbohidrat adalah bagian utama dari diet kita. Mereka mengkonsumsi 4 kali lebih banyak dari protein atau lemak. Dengan diet campuran sederhana, sekitar 60% energi seseorang berasal dari karbohidrat. Tugas utama mereka dalam tubuh adalah menyediakan energi. Semakin banyak aktivitas fisik dalam kehidupan seseorang, semakindia membutuhkan karbohidrat. Dengan gaya hidup yang tidak banyak bergerak, kebutuhan akan zat-zat ini berkurang. Bagi yang tidak melakukan pekerjaan fisik, kebutuhan karbohidrat harian kurang lebih 400 gram.
Sekitar 50-65% karbohidrat masuk ke tubuh kita dengan produk biji-bijian. 15-25% - dengan gula dan produk yang mengandung gula. Sekitar 10% - dengan tanaman akar dan umbi. Dan sekitar 5-7% - dengan buah-buahan dan sayuran.
Karbohidrat adalah iritan yang sangat kuat dari sekresi eksternal pankreas dan stimulator paling aktif dari sintesis insulin, yang memainkan peran penting dalam pengaturan metabolisme karbohidrat dan mempertahankan homeostasis glukosa yang optimal. Selama bertahun-tahun, kelebihan karbohidrat sederhana menyebabkan hiperplasia sel, kemudian melemahnya aparatus insuler dan penciptaan prasyarat untuk pengembangan diabetes.
Klasifikasi karbohidrat
Bergantung pada struktur, kemampuan melarutkan dan kecepatan asimilasi, karbohidrat yang merupakan bagian dari makanan dibagi menjadi sederhana dan kompleks. Sederhana meliputi monosakarida (fruktosa, glukosa, galaktosa) dan disakarida (sukrosa, laktosa). Untuk kompleks - polisakarida (serat, pati, glikogen). Selain contoh karbohidrat, ada zat lain yang kurang dikenal di setiap kelas.
Karbohidrat sederhana
Mono- dan disakarida larut dengan baik dalam air dan cepat diserap oleh tubuh. Mereka memiliki rasa manis yang nyata, itulah sebabnya mereka sering disebut hanya gula. Monosakarida yang paling melimpah adalahglukosa yang terkandung dalam berbagai buah dan beri, serta disintesis selama pemecahan di- dan polisakarida. Glukosa, sekali di dalam tubuh, dengan cepat menemukan kegunaan untuk dirinya sendiri. Ini membentuk glikogen, memelihara jaringan otak dan otot (termasuk jantung), dan mengatur kadar gula darah. Saat berolahraga, glukosa dapat langsung digunakan sebagai sumber energi.
Fruktosa memiliki sifat yang mirip. Ini dapat dianggap sebagai karbohidrat yang sangat berharga dan mudah dicerna. Tetapi, dibandingkan dengan glukosa, fruktosa masih lebih lambat diserap oleh usus, dan begitu berada di dalam darah, fruktosa meninggalkan aliran darah lebih cepat. Hingga 80% fruktosa disimpan di hati, mencegah saturasi gula darah. Namun, di hati, fruktosa mensintesis glikogen lebih mudah daripada glukosa. Dibandingkan dengan sukrosa, fruktosa lebih mudah dicerna dan lebih manis. Karena sifat yang terakhir, lebih sedikit fruktosa yang dapat digunakan untuk tingkat kemanisan produk yang diinginkan, sehingga mengurangi konsumsi gula secara keseluruhan. Ini terjadi dalam pembangunan diet kalori terbatas. Mempertimbangkan penggunaan karbohidrat dalam kehidupan, perhatian khusus harus diberikan pada nutrisi makanan. Fruktosa sering digunakan sebagai pemanis dalam makanan bagi penderita diabetes.
Dengan kelebihan sukrosa, metabolisme lemak terganggu dan pembentukan lemak meningkat. Selain itu, telah lama terbukti bahwa dengan peningkatan jumlah gula yang masuk ke dalam tubuh, sintesis lemak dari karbohidrat kompleks, langsung dari lemak dan bahkan protein, meningkat. Karena itu,Jumlah gula yang dikonsumsi seseorang dapat sangat mengatur metabolisme lemak.
Dengan penggunaan gula yang melimpah, gangguan metabolisme kolesterol dan peningkatan kandungannya dalam darah dimulai. Selain itu, kelebihan gula memiliki efek buruk pada kerja mikroflora usus - massa mikroorganisme pembusuk meningkat, proses pembusukan dipercepat, dan perut kembung berkembang. Paling tidak, efek samping ini diamati dengan penggunaan fruktosa. Buah-buahan dan beri adalah sumber utama karbohidrat ini. Banyak fruktosa dan glukosa ditemukan dalam madu: masing-masing 37,1 dan 36,2%. Semua gula yang ada di semangka adalah fruktosa, sekitar 8% di sini.
Monosakarida selanjutnya adalah galaktosa. Itu tidak ditemukan dalam makanan dalam bentuk bebasnya. Galaktosa adalah produk pemecahan laktosa, karbohidrat utama dalam susu.
Untuk disakarida, yang utama dalam makanan kita adalah sukrosa. Setelah hidrolisis, itu terurai menjadi fruktosa dan glukosa. Sumber utama sukrosa adalah bit dan gula tebu. Pada gula pasir, kandungan karbohidrat ini mencapai 99,75%. Selain itu, sukrosa ditemukan dalam buah-buahan, sayuran dan labu.
Karbohidrat kompleks
Polisakarida memiliki struktur molekul yang lebih kompleks dan kelarutan yang sangat rendah dalam air. Kelas ini meliputi: pati, serat, glikogen dan pektin. Penggunaan karbohidrat kelas ini tersebar luas untuk berbagai tingkat. Pati adalah nilai gizi utama. Kandungannya yang tinggi dalam tanaman biji-bijian adalah faktor utama yang menentukan merekanilai gizi. Dalam makanan rata-rata orang, pati menyumbang hingga 80% dari jumlah total karbohidrat yang dikonsumsi. Begitu masuk ke dalam tubuh, ia berubah menjadi karbohidrat sederhana dan menjalankan fungsinya.
Adapun glikogen, dalam tubuh kita memainkan peran sebagai bahan energi yang memberi makan otot dan organ dalam yang bekerja. Glikogen dipulihkan melalui reosintesis dengan mengorbankan glukosa.
Pektin adalah zat larut yang diserap dengan baik di dalam tubuh. Seperti yang ditunjukkan oleh penelitian modern di bidang nutrisi sehat, pektin dapat digunakan untuk tujuan pencegahan dan terapeutik pada penyakit saluran pencernaan.
Serat sangat mirip strukturnya dengan polisakarida. Produk biji-bijian terkenal dengan kandungannya yang tinggi. Selain jumlah serat dalam produk, kualitasnya sangat penting. Semakin lembut karbohidrat ini, semakin baik dipecah di usus, dan semakin banyak manfaatnya bagi seseorang. Serat sayuran dan kentang memiliki sifat ini. Fitur penting dari polisakarida ini adalah kemampuan untuk menghilangkan kolesterol dari tubuh manusia. Sekarang mari kita lihat lebih dekat penggunaan karbohidrat.
Nutrisi parenteral
Penggunaan karbohidrat dalam pengobatan saat ini berkembang pesat. Nutrisi parenteral adalah pemberian nutrisi secara intravena ke dalam tubuh. Ini digunakan dalam kasus di mana pasien tidak dapat makan sendiri. Penggunaan karbohidrat dalam nutrisi parenteral sangat umum. Mereka digunakan sesuai denganalasan sederhananya adalah karena mereka adalah sumber energi yang paling terjangkau bagi tubuh manusia. Nilai energi karbohidrat adalah 4 kkal/g. Kebutuhan energi harian manusia berkisar antara 1,5 hingga 2 ribu kilokalori. Oleh karena itu masalah penggunaan karbohidrat yang terisolasi untuk menutupi kebutuhan ini. Dalam hal larutan glukosa isotonik, untuk sepenuhnya memenuhi kebutuhan kalori seseorang, perlu menuangkan 7 hingga 10 liter larutan. Hal ini dapat menyebabkan perkembangan overhidrasi, edema paru dan gangguan kardiovaskular.
Penggunaan larutan glukosa yang lebih pekat penuh dengan konsekuensi tidak menyenangkan lainnya - terjadinya hiperosmolaritas plasma dan iritasi pada intima vena (pengembangan flebitis dan tromboflebitis). Dan untuk menghilangkan risiko diuresis osmotik, perlu untuk mempertahankan laju infus glukosa dalam kisaran 0,4 hingga 0,5 g / kg / jam. Jika Anda menerjemahkan angka ini ke dalam larutan glukosa isotonik, Anda mendapatkan sedikit lebih dari 500 mm per jam untuk pasien dengan berat 70 kg. Insulin ditambahkan ke larutan glukosa untuk mencegah gangguan toleransi karbohidrat dan komplikasi yang dihasilkan. Perhitungan dilakukan sesuai dengan rumus: 1 unit per 3-4 gram glukosa kering. Insulin tidak hanya memiliki efek positif pada penggunaan glukosa, tetapi juga berkontribusi pada penyerapan normal asam amino.
Penggunaan karbohidrat dalam pengobatan tergantung pada jenisnya. Dalam nutrisi parenteral banyak digunakan: fruktosa, glukosa, sorbitol, dekstran, gliserol dan etilalkohol.
Makanan diet
Ada banyak diet yang didasarkan pada pengecualian lengkap atau sebagian karbohidrat dari diet, serta peningkatan asupan protein dan lemak. Departemen Pertanian AS melakukan survei, yang mengungkapkan bahwa orang yang makan makanan kaya karbohidrat sebagian besar memiliki berat badan normal. Makanan tinggi karbohidrat lebih bergizi tetapi rendah kalori.
Seperti yang Anda ketahui, di Amerika, lebih dari separuh penduduknya mengalami kelebihan berat badan. Dan jumlah orang seperti itu terus bertambah. Sebuah survei jangka panjang terhadap populasi tentang makanan yang dikonsumsi menunjukkan bahwa orang yang pola makannya didominasi oleh karbohidrat menerima kalori lebih sedikit daripada pecinta protein dan lemak, dengan jumlah makanan yang sama. Kelompok orang ini dari semua yang disurvei, dan ada lebih dari 10.000 orang, memiliki berat badan paling rendah. Pasalnya, untuk setiap 1.000 kalori makanan yang mengandung karbohidrat, terdapat banyak serat dan air. Kelompok orang ini menerima lebih banyak nutrisi dengan makanan, yaitu: vitamin A dan C, karoten, kalsium, zat besi dan magnesium. Lemak, kolesterol, seng, natrium dan vitamin B12 ditemukan dalam makanan mereka dalam jumlah kecil.
Penggunaan karbohidrat dan lemak dalam makanan sangat erat hubungannya. Namun, sama halnya dengan penggunaan karbohidrat dengan protein. Tingginya efisiensi karbohidrat sebagai sumber energi terletak pada kemampuannya untuk menghemat protein. Ketika sejumlah besar karbohidrat tertelan, tubuh menggunakan sebagai energibahan kurang dari asam amino. Secara umum, zat-zat ini bukanlah komponen nutrisi yang sangat diperlukan, karena dapat disintesis dari asam amino dan gliserol, namun perannya tidak boleh diremehkan. Penggunaan karbohidrat dalam makanan harus minimal 50 gram per hari. Jika tidak, gangguan metabolisme dapat terjadi.
Namun, konsumsi karbohidrat yang berlebihan menyebabkan pembentukan lemak subkutan. Saat membangun diet, penting tidak hanya untuk memenuhi kebutuhan seseorang akan zat-zat ini, tetapi juga untuk menyeimbangkan konsumsi berbagai jenisnya. Penting untuk memantau rasio karbohidrat sederhana dan kompleks. Ketika banyak gula masuk ke dalam tubuh, mereka tidak dapat sepenuhnya disintesis menjadi glikogen dan berubah menjadi trigliserida, yang berkontribusi pada pembentukan jaringan lemak. Ketika insulin meningkat dalam darah, proses ini akan dipercepat.
Karbohidrat kompleks, tidak seperti yang sederhana, terurai perlahan, sehingga kandungannya dalam darah meningkat secara bertahap. Dalam hal ini, disarankan agar bagian karbohidrat utama dalam bahan makanan terdiri dari zat yang dapat dicerna dengan tepat. Bagian mereka harus dari 80 hingga 90 persen. Kurangnya karbohidrat kompleks terutama terlihat pada mereka yang menderita diabetes, obesitas, aterosklerosis, dan penyakit pada sistem kardiovaskular.
Seperti yang sudah Anda pahami, sebagian besar karbohidrat digunakan dalam nutrisi dan obat-obatan. Tetapi cakupan karbohidrat tidak berakhir di situ. Di mana lagi mereka digunakan?
Glukosa
Karbohidrat ini diserap dengan baik oleh tubuh dan dapat digunakan sebagai bagian dari beberapa obat. Selain itu, glukosa banyak digunakan dalam industri gula-gula. Dengan bantuannya, selai jeruk, karamel, roti jahe, dan produk lainnya dibuat. Dalam industri tekstil, ia memainkan peran sebagai agen pereduksi. Dan dalam produksi asam glikonik dan askorbat, glukosa adalah produk awalnya. Dengan bantuannya, mereka juga melakukan sintesis beberapa gula industri.
Fermentasi glukosa sangat penting. Itu terjadi saat mengasinkan kol, mentimun, susu dan produk lainnya, serta saat mengasinkan pakan ternak. Fermentasi alkohol glukosa digunakan dalam produksi bir.
Tepung
Tepung adalah nutrisi yang berharga. Untuk memudahkan tubuh mencerna, produk-produk tersebut mengalami perlakuan panas. Di bawah kondisi suhu tinggi, hidrolisis parsial pati terjadi, serta pembentukan dekstrin yang larut dalam air. Dekstrin, sekali di saluran pencernaan, dihidrolisis menjadi glukosa, yang diserap dengan baik oleh tubuh. Jika kita berbicara tentang penggunaan karbohidrat dalam industri, pati tidak bisa diabaikan. Produk utama yang diperoleh darinya adalah glukosa dan molase. Ini semakin memperluas area di mana penggunaan karbohidrat terjadi. Jelaskan secara singkat proses memperoleh glukosa dan molase dari pati sebagai berikut.
pati dipanaskan dalam campuran dengan asam sulfat encer. Kelebihan asam dinetralkan dengan kapur. Endapan kalsium sulfat, yang terbentuk selamanetralisasi, disaring. Kemudian larutan diuapkan dan glukosa diisolasi darinya. Jika Anda tidak mengakhiri proses hidrolisis, Anda mendapatkan campuran glukosa dengan dekstrin, yang disebut molase. Ini digunakan dalam industri gula-gula. Selain itu, dekstrin yang berasal dari pati telah digunakan secara luas sebagai perekat dan pengental cat. Pati membuktikan betapa bervariasinya penggunaan karbohidrat. Namun, proses kimiawinya sama sekali tidak rumit.
Sebelumnya, kanji digunakan, yang memungkinkan Anda menghirup kehidupan kedua ke dalam kain dan memperpanjang masa pakainya. Pati dan produk turunannya juga telah digunakan dalam industri tekstil, farmasi dan pengecoran.
Pulp
Manfaat praktis karbohidrat selalu tidak kalah pentingnya dengan peran biologisnya. Penggunaan karbohidrat dapat ditemukan di berbagai bidang aktivitas manusia. Selulosa (serat) telah digunakan oleh manusia sejak zaman dahulu. Pada awalnya, orang mulai menggunakan kayu sebagai bahan bakar dan bahan bangunan. Kemudian mereka belajar membuat benang dari kapas, rami dan tanaman berserat lainnya. Belakangan, muncul teknologi yang memungkinkan untuk mendapatkan kertas dari kayu. Kertas, pada intinya, adalah lapisan tipis serat selulosa yang ditekan dan direkatkan. Hasilnya adalah permukaan yang tahan lama dan halus yang tidak akan berdarah.
Awalnya hanya bahan baku nabati (kapas dan batang padi) yang digunakan untuk membuat kertas. Serat diekstraksi darinya murni secara mekanis. Tetapi sebagaiperkembangan masyarakat, sumber yang tercantum tidak cukup untuk menutupi kebutuhan kertas. Sebagian besar masuk ke surat kabar. Mengingat bahwa kualitas kertas tidak memainkan peran khusus di sini, mereka mulai menambahkan hingga 50 persen kayu giling ke dalamnya. Belakangan, muncul teknologi yang memungkinkan untuk menghilangkan zat kayu yang menyertainya seperti resin, lignin, dan sebagainya. Ini adalah betapa bervariasinya penggunaan karbohidrat secara praktis.
Sampai saat ini, metode yang paling umum untuk mengisolasi selulosa adalah sulfit. Ini digunakan di berbagai area di mana karbohidrat digunakan. Kimia dari proses ini cukup sederhana. Menurut metode ini, kayu dihancurkan dan direbus dalam campuran dengan kalsium hidrosulfat. Selulosa yang sudah bebas dari segala macam kotoran kemudian dipisahkan pada filter. Alkali yang dihasilkan mengandung monosakarida, sehingga digunakan sebagai bahan baku untuk produksi alkohol. Dan selulosa juga digunakan dalam pembuatan serat viscose, asetat dan tembaga-amonia.
Kadang-kadang karbohidrat dikacaukan dengan karbohidrat. Terlepas dari kenyataan bahwa kedua kelas zat ini dinamai secara konsonan, mereka tidak ada hubungannya satu sama lain. Penggunaan hidrokarbon jenuh dalam kehidupan sehari-hari dan di tempat kerja adalah cerita yang sama sekali berbeda.
Kesimpulan
Hari ini Anda telah memperdalam pengetahuan Anda tentang zat-zat seperti karbohidrat. Sifat, penggunaan karbohidrat, dan manfaatnya bagi manusia menegaskan bahwa zat ini adalah komponen biologis terpenting di planet kita. Merekasecara harfiah di mana-mana dan dalam segala hal. Tapi ini bukan hal utama, tetapi fakta bahwa tanpa karbohidrat hidup kita tidak mungkin. Penggunaan karbohidrat dalam kehidupan terlalu luas.
