Федеральне агентство з освіти
Контрольна робота
з дисципліни "Фізіологічні та санітарно-гігієнічні основи харчування"
тема: "Біологічна роль вуглеводів"
Зміст
Введення
1. Вуглеводи та їх значення у харчуванні
2. Види вуглеводів
Висновок
Список використаної літератури
Введення
Гігієна харчування - наука про закономірності й принципи організації раціонального (оптимального) харчування здорової і хворої людини. У її рамках розробляють наукові основи та практичні заходи щодо оптимізації харчування різних груп населення та санітарної охорони харчових ресурсів, сировини і продуктів на всіх етапах їх виробництва і обігу.
Фундаментальні аспекти гігієни харчування пов'язані з вивченням фізіологічних процесів, біохімічних механізмів перетравлення, засвоєння їжі і клітинної метаболізації нутрієнтів та інших компонентів харчових продуктів, а також нутріогеномікі, тобто основ аліментарної регуляції експресії генів.
Гігієна харчування, з одного боку, визначає норми фізіологічних потреб в харчових речовинах і енергії, розробляє вимоги до якості харчової продукції та рекомендації щодо вживання різних груп харчових продуктів залежно від вікових, соціальних, географічних та екологічних чинників, режиму та умов харчування, а з іншого боку, регламентує заходи щодо санітарно-епідеміологічної (гігієнічної) експертизи якості і безпеки харчових продуктів і контактують з ними матеріалів і з контролю відповідності харчових об'єктів на етапі їх будівництва та під час експлуатації.
Гігієна харчування як наука розвивається з використанням загальної методології наукових досліджень в галузі фізіології, біохімії, токсикології, мікробіології, епідеміології, внутрішніх хвороб, а також власних унікальних підходів та методик, які включають в себе оцінку стану харчування, параметрів харчового статусу та аліментарної адаптації, показників харчової і біологічної цінності продуктів.
Сучасний період розвитку гігієни харчування пов'язаний з реалізацією наступних науково-практичних напрямків:
розробка основ державної політики в області здорового харчування населення Росії;
фундаментальні дослідження фізіолого-біохімічних основ живлення;
постійний моніторинг стану харчування населення Росії;
організація профілактики аліментарно-залежних захворювань;
дослідження з проблеми безпеки харчових продуктів;
розробка науково-методичних підходів до оцінки нетрадиційних і нових харчових джерел;
розробка та удосконалення наукових основ і практики дитячого, дієтичного та профілактичного харчування;
наукове обгрунтування та практичне здійснення системи аліментарної адаптації в сучасних екологічних умовах;
широке впровадження освітніх та просвітницьких програм і проектів як у системі професійної освіти і навчання, так і в суспільстві в цілому.
В даний час гігієна харчування втретє за останні 100 років набуває потужний суспільний характер, забезпечуючи вироблення державних підходів у галузі харчування населення.
Харчування є одним з найважливіших факторів, що визначають здоров'я населення. Правильне харчування забезпечує нормальний ріст та розвиток дітей, сприяє профілактиці захворювань, продовженню життя людей, підвищення працездатності і створює умови для адекватної адаптації їх до навколишнього середовища.
Разом з тим в останнє десятиліття стан здоров'я населення характеризується негативними тенденціями. Тривалість життя населення в Росії значно менше, ніж у більшості розвинених країн. Збільшення частоти серцево-судинних, онкологічних та інших хронічних неінфекційних захворювань у певній мірі пов'язано з харчуванням. У більшості населення Росії виявлені порушення повноцінного харчування, обумовлені як недостатнім споживанням харчових речовин, в першу чергу вітамінів, макро - і мікроелементів (кальцію, йоду, заліза, фтору, цинку та інших), повноцінних білків, так і їх нераціональним співвідношенням.
Одним з важливих елементів є вуглеводи. Вони служать основним джерелом енергії. Понад 56% енергії організм отримує за рахунок вуглеводів, іншу частину - за рахунок білків і жирів.
Світ вуглеводів представляється нам дуже неоднозначним. Іноді вуглеводи звинувачують в тому, що саме вони є причиною зайвої ваги. А іноді, навпаки, говорять, що вуглеводи - це ідеальне джерело енергії для організму.
1. Вуглеводи та їх значення у харчуванні
Вперше термін "вуглеводи" був запропонований професором Дерптського (нині Тартуського) університету К.Г. Шмідтом в 1844 р. У той час припускали, що всі вуглеводи мають загальну формулу Cm (H 2 O) n, тобто вуглевод + вода. Звідси назва "вуглеводи". Надалі виявилося, що ряд з'єднань, за своїми властивостями відносяться до класу вуглеводів, містять водень і кисень у дещо іншій пропорції, ніж зазначено в загальній формулі.
У 1927 р. Міжнародна комісія по реформі хімічної номенклатури запропонувала термін "вуглеводи" замінити терміном "гліціди", однак стара назва "вуглеводи" вкоренилося і є загальновизнаним.
Вуглеводи утворюються в рослинах при фотосинтезі і надходять в організм головним чином з рослинними продуктами. Проте все більше значення в харчуванні набувають додані вуглеводи, які найчастіше представлені сахарозою (або сумішами інших цукрів), одержуваної промисловим способом і вводиться потім у харчові рецептури.
Величина потреби у вуглеводах для людини визначається його провідною роллю в забезпеченні організму енергією і нежелательностью синтезу глюкози з жирів (а тим більше з білків) і знаходиться в прямій залежності від енерговитрат. Середня потреба у вуглеводах для тих, хто не зайнятий важкою фізичною працею, 400 - 500 р. на добу.
Здатність вуглеводів бути високоефективним джерелом енергії лежить в основі їх зберігати білок дії. При надходженні з їжею достатньої кількості вуглеводів амінокислоти лише в незначній мірі використовуються в організмі як енергетичний матеріал. Хоча вуглеводи не належать до числа незамінних факторів харчування і можуть утворюватися в організмі з амінокислот і гліцерину, мінімальну кількість вуглеводів добового раціону повинно бути нижче 50 - 60 г.
Подальше зниження кількості вуглеводів веде до різких порушень метаболічних процесів. Надмірне споживання вуглеводів веде до ожиріння. При надходженні з їжею значних кількостей цукрів вони не можуть повністю відкладатися у вигляді глікогену, і їх надлишок перетворюється на тригліцериди, сприяючи посиленому розвитку жирової тканини. Підвищений вміст у крові інсуліну сприяє прискоренню цього процесу, оскільки інсулін надає потужний стимулюючу дію на жироотложение.
При побудові харчових раціонів надзвичайно важливо не лише задовольнити потреби людини в необхідній кількості вуглеводів, але і підібрати оптимальні співвідношення якісно різних типів вуглеводів. Найбільш важливо враховувати співвідношення в раціоні легкозасвоюваних вуглеводів (цукрів) і повільно всмоктуються (крохмаль, глікоген).
На відміну від цукрів крохмаль і глікоген повільно розщеплюються в кишечнику. Вміст цукру в крові при цьому наростає поступово. У зв'язку з цим доцільно задовольняти потреби у вуглеводах в основному за рахунок повільно всмоктуються вуглеводів. На їх частку має припадати 80 - 90% від загальної кількості споживаного мих вуглеводів. Обмеження легкозасвоюваних вуглеводів набуває особливого значення для тих, хто страждає на атеросклероз, серцево-судинними захворюваннями, цукровим діабетом, ожирінням.
Вуглеводи є основними енергонесущімі елементами в харчуванні людини, забезпечуючи 50-70% загальної енергетичної цінності раціону.
Поряд з основною енергетичної функцією вуглеводи беруть участь у пластичному обміні. Вуглеводи надають антикетогенну дію, стимулюючи окислення ацетілкоензіма А, що утворюється при окисленні жирних кислот. Основним джерелом вуглеводів у харчуванні людини є рослинна їжа, і тільки лактоза і глікоген містяться в продуктах тваринного походження.
Основна функція вуглеводів - забезпечення енергією всіх процесів в організмі. Клітини здатні отримувати з вуглеводів енергію, що при їхньому окислюванні, тобто "Згоранні", так і в анаеробних умовах (без доступу кисню). У результаті метаболізації 1 г вуглеводів організм отримує енергію, еквівалентну 4 ккал. Обмін вуглеводів тісно пов'язаний з обміном жирів і білків, що забезпечує їх взаємні перетворення. При помірному нестачі вуглеводів в харчуванні депоновані жири, а при глибокому дефіциті (менше 50 г на добу) і амінокислоти (як вільні, так і зі складу м'язових білків) втягуються в процес глюконеогенезу, що приводить до отримання необхідної організму енергії. Біль у м'язах після важкої роботи - результат дії на клітини молочної кислоти, яка утворюється при анаеробному розпаді вуглеводів, коли для забезпечення роботи м'язових клітин не вистачає кисню, що надходить з кров'ю.
Часто різке обмеження вуглеводів в дієті веде до значних порушень обміну речовин. Особливо страждає при цьому білковий обмін. Білки при дефіциті вуглеводів використовуються не за призначенням: вони стають джерелом енергії та учасниками деяких важливих хімічних реакцій. Це призводить до підвищеного утворення азотистих речовин і, як наслідок, до підвищеного навантаження на нирки, порушень сольового обміну та іншим, шкідливим для здоров'я, наслідків.
При дефіциті вуглеводів в їжі організм використовує для синтезу енергії не тільки білки, а й жири. При посиленому розпаді жирів можуть виникнути порушення обмінних процесів, пов'язані з прискореним утворенням кетонів (до цього класу речовин відноситься відомий всім ацетон) і накопиченням їх в організмі. Надмірне утворення кетонів при посиленому окислюванні жирів і частково білків може призвести до "закислению" внутрішнього середовища організму і отруєння тканин мозку аж до розвитку ацидотический коми з втратою свідомості. При достатньому надходженні вуглеводів з їжею білки використовуються, головним чином, для пластичного обміну, а не для виробництва енергії. Таким чином, вуглеводи необхідні для раціонального використання білків. Вони також здатні стимулювати окислення проміжних продуктів обміну жирних кислот.
Цим, однак, не вичерпується роль вуглеводів. Вони є складовою частиною молекул деяких амінокислот, беруть участь у побудові ферментів, освіті нуклеїнових кислот, є попередниками утворення жирів, імуноглобулінів, що грають важливу роль в системі імунітету, і глікопротеїдів - комплексів вуглеводів і білків, які є найважливішими компонентами клітинних оболонок. Гіалуронова кислота і інші мукополісахариди утворюють захисну прошарок між усіма клітинами, з яких складається організм.
Інтерес до вуглеводів стримувався надзвичайною складністю їхньої структури. На відміну від мономерів нуклеїнових кислот (нуклеотидів) і білків (амінокислот), які здатні зв'язуватися між собою тільки одним визначеним шляхом, моносахаридних одиниці в олігосахариди і полісахариди можуть з'єднуватися між собою декількома шляхами по безлічі різних положень.
З другої половини XX ст. відбувається стрімкий розвиток хімії і біохімії вуглеводів, обумовлене їх важливим біологічним значенням.
Вуглеводи поряд з білками і ліпідами є найважливішими хімічними сполуками, що входять до складу живих організмів. У людини і тварин вуглеводи виконують важливі функції: енергетичну (головний вид клітинного палива), структурну (обов'язковий компонент більшості внутрішньоклітинних структур) і захисну (участь вуглеводних компонентів імуноглобулінів у підтримці імунітету).
Вуглеводи (рибоза, дезоксирибоза) використовуються для синтезу нуклеїнових кислот, вони є складовими компонентами нуклеотидних ко-ферментів, що відіграють винятково важливу роль у метаболізмі живих істот. Останнім часом все більшу увагу до себе привертають змішані біополімери, що містять вуглеводи: глікопептиди і Глік-протеїни, гліколіпіди і ліпополісахариди, гліколіпопротеіни і т.д. Ці речовини виконують в організмі складні і важливі функції.
Отже, виділю б іологіческое значення вуглеводів:
Вуглеводи виконують пластичну функцію, тобто беруть участь у побудові кісток, клітин, ферментів. Вони складають 2-3% від ваги.
Вуглеводи є основним енергетичним матеріалом. При окисленні 1 грама вуглеводів виділяються 4,1 ккал енергії і 0,4 г води.
У крові міститься 100-110 мг глюкози. Від концентрації глюкози залежить осмотичний тиск крові.
Пентози (рибоза і дезоксирибоза) беруть участь у побудові АТФ.
Вуглеводи виконують захисну роль в рослинах.
2. Види вуглеводів
Розрізняють дві основні групи вуглеводів: прості і складні. До простих вуглеводів відносяться глюкоза, фруктоза, галактоза, сахароза, лактоза та мальтоза. До складних - крохмаль, глікоген, клітковина і пектинові речовини.
Вуглеводи поділяються на моносахариди (прості), олігосахариди і полісахариди (складні).
1. Моносахариди
глюкоза
фруктоза
галактоза
маноза
2. Олігосахариди
Дисахариди
сахароза (звичайний цукор, тростинний чи буряковий)
мальтоза
изомальтоза
лактоза
лактулоза
3.Полісахаріди
декстран
глікоген
крохмаль
галактоманнани
Моносахариди (прості вуглеводи) є найбільш простими представниками вуглеводів і при гідролізі не розщеплюються до більш простих сполук. Прості вуглеводи легко розчиняються у воді і швидко засвоюються. Вони володіють вираженим смаком і відносяться до цукру.
Залежно від числа вуглецевих атомів у молекулах моносахариди поділяються на тріози, тетрози, пентози і гексози. Для людини найбільш важливі гексози (глюкоза, фруктоза, галактоза тощо) і пентози (рибоза, дезоксирибоза та ін.)
При з'єднанні двох молекул моносахаридів утворюються дисахариди.
Найбільш важливою з усіх моносахаридів є глюкоза, так як вона є структурною одиницею (цеглинкою) для побудови більшості харчових ді - і полісахаридів. Транспорт глюкози в клітини регулюється в багатьох тканинах гормоном підшлункової залози - інсуліном.
У людини надлишки глюкози в першу чергу перетворюються саме в глікоген - єдиний резервний вуглевод тваринних тканин. В організмі людини загальний вміст глікогену становить близько 500 г - це добовий запас вуглеводів, використовуваний при їх глибокому дефіциті в харчуванні. Тривалий дефіцит глікогену в печінці веде до дисфункції гепатоцитів та її жировій інфільтрації.
Олігосахариди - більш складні сполуки, побудовані з декількох (від 2 до 10) залишків моносахаридів. Вони діляться на дисахариди, трісахаріди і т.д. Найбільш важливі для людини дисахариди - сахароза, мальтоза і лактоза. Олігосахариди, до яких відносяться рафіноза, стахиоза, вербаскоза, в основному містяться в бобових і продуктах їх технологічної переробки, наприклад в соєвому борошні, а також у незначних кількостях у багатьох овочах. Фрукто-олігосахариди зустрічаються в зернових (пшениці, жита), овочах (цибулі, часнику, артишоку, спаржі, ревені, цикорії), а також в бананах і меді.
До групи олігосахаридів також відносяться Мальта-декстрини, що є основними компонентами промислово вироблених з полісахаридного сировини сиропів, патоки. Одним з представників олігосахаридів є лактулоза, яка утворюється з лактози в процесі теплової обробки молока, наприклад при виробленні топленого і стерилізованого молока.
Олігосахариди практично не розщеплюються в тонкому кишечнику людини через відсутність відповідних ферментів. З цієї причини вони мають властивості харчових волокон. Деякі олігосахариди грають істотну роль у життєдіяльності нормальної мікрофлори товстого кишечника, що дозволяє віднести їх до пребіотиків - речовин, частково ферментують деякими кишковими мікроорганізмами і забезпечує підтримку нормального мікробіоценозу кишечника.
Полісахариди - високомолекулярні з'єднання-полімери, утворені з великої кількості мономерів, у якості яких виступають залишки моносахаридів. Полісахариди діляться на перетравлювані і неперетравлювані в шлунково-кишковому тракті людини. У першу підгрупу входять крохмаль і глікоген, в другу - різноманітні сполуки, з яких найбільш важливі для людини целюлоза (клітковина), геміцсллюлоза і пектинові речовини.
Оліго - і полісахариди об'єднують терміном "складні вуглеводи". Моно - і дисахариди мають солодким смаком, у зв'язку з чим їх називають також "цукрами". Полісахариди солодким смаком не володіють. Солодкість сахарози різна. Якщо солодкість розчину сахарози прийняти за 100%, то солодкість еквімолярних розчинів друг їх Сахаров складе: фруктози - 173%, глюкози - 81%, мальтози і галактози - 32% і лактози - 16%.
Основним засвоюваним полисахаридом є крохмаль - харчова основа зернових, бобових та картоплі. На його частку доводиться до 80% споживаних з їжею вуглеводів. Він являє собою складний полімер, що складається з двох фракцій: амілози - лінійного полімеру і аміло-пектину - розгалуженого полімеру. Саме співвідношення цих двох фракцій в різних сировинних джерелах крохмалю і визначає його різні фізико-хімічні та технологічні характеристики, зокрема розчинність у воді при різній температурі. Джерелом крохмалю служать рослинні продукти, в основному злакові: крупи, борошно, хліб, а також картоплю.
Для полегшення засвоєння крохмалю організмом продукт, що містить його, має бути підданий тепловій обробці. При цьому утворюється крохмальний клейстер в явній формі, наприклад кисіль, чи прихованому вигляді у складі харчової композиції: каші, хлібі, макаронах, страв з бобових. Крохмальні полісахариди, які надійшли з їжею в організм, піддаються послідовною, починаючи з ротової порожнини, ферментації до мальтодекстрину, мальтози і глюкози з наступним практично повним засвоєнням.
Другим перетравлюваним полисахаридом є глікоген. Його харчове значення невелике - з раціоном надходить не більше 10-15 г глікогену в складі печінки, м'яса і риби. При дозріванні м'яса глікоген перетворюється на молочну кислоту.
Деякі складні вуглеводи (клітковина, целюлоза та ін) в організмі людини не перетравлюються зовсім. Тим не менш, це необхідний компонент харчування: вони стимулюють перистальтику кишечника, формують калові маси, сприяючи тим самим виведенню шлаків і очищенню організму. Крім того, клітковина хоч і не перетравлюється людиною, але служить джерелом харчування для корисної кишкової мікрофлори.
Висновок
Значення вуглеводів у харчуванні людини дуже велике. Вони служать найважливішим джерелом енергії, забезпечуючи до 50-70% загальної калорійності раціону.
Здатність вуглеводів бути високоефективним джерелом енергії лежить в основі їх "зберігати білок" дії. Хоча вуглеводи не належать до числа незамінних факторів харчування і можуть утворюватися в організмі з амінокислот і гліцерину, мінімальну кількість вуглеводів добового раціону повинно бути нижче 50-60 р.
З порушенням обміну вуглеводів тісно пов'язана низка захворювань: цукровий діабет, галактоземія, порушення в системі депо глікогену, нетолерантність до молока і т.д. Слід зазначити, що в організмі людини і тварини вуглеводи присутні в меншій кількості (не більше 2% від сухої маси тіла), ніж білки і ліпіди; в рослинних організмах за рахунок целюлози на частку вуглеводів доводиться до 80% від сухої маси, тому в цілому в біосфері вуглеводів більше, ніж усіх інших органічних сполук разом узятих.
Список використаної літератури
1. Довідник з дієтології / під ред. А.А. Покровського, М.А. Самсонова. - М.: Медицина, 1981
2. Популярно про харчування. Під ред. А.І. Столмаковой, І.О. Мартинюка, Київ, "Здоров'я", 1990
3. Корольов А.А. Гігієна харчування - 2-е вид. Перераб. і доп. - М.: "Академія", 2007
4. Ауреден Л. Як стати красивою. - М.: Топикал, 1995
5. Http://hudeemtut.ru
6. Ленінджер А. Основи біохімії / / М.: Світ, 1985.
Посилання (links):