Karbonhidratların biyolojik rolü ve önemi. Disakkaritlerin kısa tanımı. Karbonhidratların fiziksel ve kimyasal özellikleri.

giriiş
2. Karbonhidratların sınıflandırılması
3. Mono ve disakkaritlerin organizasyonunun yapısal ve işlevsel özellikleri: yapı; doğada olmak; fiş; bireysel temsilcilerin özellikleri
4. Biyopolimerlerin biyolojik rolü- polisakkaritler
5. Kimyasal karbonhidratların özellikleri
Çözüm
Kaynakça

giriiş

Organik bileşikler, canlı bir organizmanın hücre kütlesinin ortalama %20-30'unu oluşturur. Bunlar şunları içerir: biyolojik polimerler: proteinler, nükleik asitler, karbonhidratların yanı sıra yağlar ve bir dizi küçük hormon molekülü, pigmentler, ATP, vb. Farklı hücre türleri, eşit olmayan miktarda organik bileşik içerir. Bitki hücrelerinde kompleks karbonhidratlar-polisakkaritler baskınken, hayvanlarda daha fazla protein ve yağ vardır. Bununla birlikte, herhangi bir hücre tipindeki organik madde gruplarının her biri benzer işlevleri yerine getirir: enerji sağlar, bir yapı malzemesidir.

1. Karbonhidratlar hakkında kısa bilgi

karbonhidratlar- bir veya daha fazla basit şeker molekülünden oluşan organik bileşikler. molar karbonhidrat kütlesi 100 ile 1.000.000 Da arasında değişir (Dalton kütlesi, yaklaşık olarak bir hidrojen atomunun kütlesine eşittir). Genel formülleri genellikle C n (H 2 O) n (burada n en az üçtür) şeklinde yazılır. Bu terim ilk kez 1844'te yerli bilim adamı K. Schmid (1822-1894) tarafından tanıtıldı.

"Karbonhidratlar" adı, bu bileşik grubunun bilinen ilk temsilcilerinin analizi temelinde ortaya çıktı. Bu maddelerin karbon, hidrojen ve oksijenden oluştuğu ve içlerindeki hidrojen ve oksijen atomlarının sayısının oranının sudaki ile aynı olduğu ortaya çıktı: iki hidrojen atomu - bir oksijen atomu. Bu nedenle, karbon ve suyun bir kombinasyonu olarak kabul edildiler. Gelecekte, bu koşulu karşılamayan birçok karbonhidrat bilinir hale geldi, ancak "karbonhidratlar" adı hala genel kabul görüyor. Bir hayvan hücresinde karbonhidrat miktarı %2-5'i geçmeyen miktarda bulunur. Bitki hücreleri, bazı durumlarda içeriklerinin kuru kütlenin% 90'ına ulaştığı (örneğin, patates yumrularında, tohumlarda) karbonhidratlar açısından en zengin olanlardır.

2. Karbonhidratların sınıflandırılması

Üç vardır karbonhidrat grupları: monosakkaritler veya basit şekerler (glikoz, fruktoz); oligosakkaritler - art arda bağlanmış 2-10 basit şeker molekülünden (sükroz, maltoz) oluşan bileşikler; 10'dan fazla şeker molekülü (nişasta, selüloz) içeren polisakkaritler.

3. Mono ve disakkaritlerin organizasyonunun yapısal ve işlevsel özellikleri: yapı; doğada olmak; fiş. bireysel temsilcilerin özellikleri

Monosakkaritler, polihidrik alkollerin keton veya aldehit türevleridir. Bileşimlerini oluşturan karbon, hidrojen ve oksijen atomları 1:2:1 oranındadır. Basit şekerler için genel formül (CH20)n'dir. Karbon iskeletinin uzunluğuna (karbon atomlarının sayısına) bağlı olarak, bunlar ayrılır: trioz-C3, tetroz-C4, pentoz-C5, heksoz-C6, vb. Ayrıca şekerler ayrılır. :

Bir aldehit grubu içeren aldozlar C=O'dur. Bunlar arasında || H glikoz:

H H H H H
CH2OH - C - C - C - C - C
| | | | \\
OH OH OH OH OH OH

Bir keton grubu içeren ketoz - C-. Onlara göre, örneğin || fruktozu ifade eder.

Çözeltilerde pentozlarla başlayan tüm şekerler siklik bir forma sahiptir; doğrusal formda sadece triozlar ve tetrozlar mevcuttur. Siklik form oluşturulduğunda, aldehit grubunun oksijen atomu, zincirin sondan bir önceki karbon atomuna kovalent olarak bağlanır, bu da hemiasetallerin (aldozlarda) ve hemiketallerin (ketozlarda) oluşumuyla sonuçlanır.

Monosakkaritlerin özellikleri, bireysel temsilciler

Tetrozlardan eritroz, metabolik süreçlerde en önemlisidir. Bu şeker, fotosentezin ara ürünlerinden biridir. Pentozlar, doğal koşullarda, pentozanlar olarak adlandırılan karmaşık polisakkaritler ve ayrıca bitkisel sakızlar gibi daha karmaşık maddelerin moleküllerinin bileşenleri olarak bulunur. Önemli miktarda (% 10-15) pentozlar odun ve samanda bulunur. Doğada, arabinoz ağırlıklı olarak bulunur. Elde edildiği yer kiraz tutkalı, pancar ve arap sakızında bulunur. Riboz ve deoksiriboz hayvanlarda yaygın olarak bulunur ve bitki örtüsü, bunlar nükleik asit monomerleri RNA ve DNA'nın parçası olan şekerlerdir. Riboz, arabinozun epimerizasyonu ile elde edilir.

Ksiloz, saman, kepek, odun ve ayçiçeği kabuklarında bulunan polisakkarit ksilosanın hidrolizi ile oluşturulur. Çeşitli ksiloz fermantasyon türlerinin ürünleri laktik, asetik, sitrik, süksinik ve diğer asitlerdir. Ksiloz insan vücudu tarafından zayıf bir şekilde emilir. Ksiloz içeren hidrolizatlar, bazı maya türlerinin yetiştirilmesinde kullanılır, çiftlik hayvanlarının beslenmesinde protein kaynağı olarak kullanılırlar. Ksiloz indirgendiğinde ksilitol alkol elde edilir, şeker hastalarında şeker ikamesi olarak kullanılır. Ksilitol, nem dengeleyici ve plastikleştirici olarak yaygın şekilde kullanılır (kağıt endüstrisinde, parfümeride, selofan üretiminde). Bir dizi yüzey aktif madde, vernik, yapıştırıcı üretiminde ana bileşenlerden biridir.

Heksozlardan en yaygın olanları glikoz, fruktoz, galaktozdur, genel formülleri C6H12O6'dır.

Glikoz (üzüm şekeri, dekstroz) üzüm ve diğer tatlı meyvelerin suyunda, hayvanlarda ve insanlarda az miktarda bulunur. Glikoz, en önemli disakkaritlerin - kamış ve üzüm şekerlerinin bir parçasıdır. Yüksek moleküler ağırlıklı polisakkaritler, yani nişasta, glikojen (hayvan nişastası) ve lif, tamamen birbirine bağlı glikoz moleküllerinin kalıntılarından yapılır. Farklı yollar. Glikoz, hücreler için birincil enerji kaynağıdır.

İnsan kanı% 0.1-0.12 glikoz içerir, göstergedeki bir azalma, bazen kasılmalar veya bayılma ile birlikte sinir ve kas hücrelerinin hayati aktivitesinin ihlaline neden olur. Kandaki glikoz seviyesi, karmaşık bir çalışma mekanizması tarafından düzenlenir. gergin sistem ve endokrin bezleri. Masif ciddi endokrin hastalıklardan biri olan diabetes mellitus, pankreasın adacık bölgelerinin hipofonksiyonu ile ilişkilidir. Buna, kas ve yağ hücrelerinin zarının glikoz için geçirgenliğinde önemli bir azalma eşlik eder, bu da kandaki ve idrardaki glikoz içeriğinde bir artışa yol açar.

Tıbbi amaçlar için glikoz, sulu veya su-alkol çözeltilerinden saflaştırma - yeniden kristalleştirme - teknik glikoz ile elde edilir. Glikoz, tekstil üretiminde ve diğer bazı endüstrilerde indirgeyici madde olarak kullanılır. Tıpta saf glikoz, bir dizi hastalık için kana enjeksiyon için solüsyonlar ve tabletler şeklinde kullanılır. Ondan C vitamini elde edilir.

Galaktoz, glikoz ile birlikte bazı glikozitlerin ve polisakkaritlerin bir parçasıdır. Galaktoz moleküllerinin kalıntıları, en karmaşık biyopolimerlerin - gangliozitler veya glikosfingolipidlerin bir parçasıdır. İnsan ve hayvanların sinir düğümlerinde (ganglia) bulunurlar ve ayrıca beyin dokusunda, dalakta eritrositlerde bulunurlar. Galaktoz esas olarak süt şekerinin hidrolizi ile elde edilir.

Fruktoz (meyve şekeri) meyvelerde serbest halde balda bulunur. Hidroliz yoluyla elde edilebildiği kamış şekeri gibi birçok kompleks şekere dahildir. Bazı bitkilerde bulunan, kompleks yapılı, yüksek moleküllü bir polisakkarit inülin oluşturur. Fruktoz da inülinden elde edilir. Fruktoz, değerli bir gıda şekeridir; sükrozdan 1,5 kat, glikozdan 3 kat daha tatlıdır. Vücut tarafından iyi emilir. Fruktoz indirgendiğinde sorbitol ve mannitol oluşur. Sorbitol, şeker hastalarının beslenmesinde şeker yerine kullanılır; ayrıca askorbik asit (C vitamini) üretiminde kullanılır. Oksitlendiğinde, fruktoz tartarik ve oksalik asit verir.

Disakkaritler tipik şeker benzeri polisakkaritlerdir. Bunlar, suda yüksek oranda çözünür katılar veya kristalleşmeyen şuruplardır. Hem amorf hem de kristalli disakkaritler genellikle bir sıcaklık aralığında erir ve genellikle ayrışır. Disakkaritler, genellikle heksoz olmak üzere iki monosakkarit arasındaki bir yoğunlaşma reaksiyonuyla oluşturulur. İki monosakkarit arasındaki bağa glikosidik bağ denir. Genellikle komşu monosakkarit birimlerinin (1,4-glikosidik bağ) birinci ve dördüncü karbon atomları arasında oluşturulur. Bu işlem sayısız kez tekrarlanarak dev polisakkarit moleküllerinin oluşmasıyla sonuçlanabilir. Monosakkarit birimleri birbirine bağlandıktan sonra artıklar olarak adlandırılırlar. Böylece, maltoz iki glikoz kalıntısından oluşur.

En yaygın disakkaritler maltoz (glikoz + glikoz), laktoz (glikoz + galaktoz) ve sükrozdur (glikoz + fruktoz).

Disakkaritlerin bireysel temsilcileri

Maltoz (malt şekeri) C12H22O11 formülüne sahiptir. İsim, maltoz elde etme yöntemiyle bağlantılı olarak ortaya çıktı: nişastadan malta (Latin maltum - malt) maruz kaldığında elde edilir. Hidrolizin bir sonucu olarak, maltoz iki glikoz molekülüne ayrılır:

C 12 H 22 O 11 + H 2O \u003d 2C 6 H 12 O 6

Malt şekeri, nişastanın hidrolizinde bir ara üründür, bitki ve hayvan organizmalarında yaygın olarak bulunur. Malt şekeri, şeker kamışından çok daha az tatlıdır (aynı konsantrasyonlarda 0,6 kat).

Laktoz (süt şekeri). Bu disakaritin adı, sütten (Latince laktum - süt) hazırlanmasıyla bağlantılı olarak ortaya çıktı. Hidroliz üzerine laktoz, glikoz ve galaktoza ayrılır:

Laktoz sütten elde edilir: inek sütünde% 4-5,5, kadın sütünde -% 5,5-8,4 içerir. Laktoz, higroskopisite yokluğunda diğer şekerlerden farklıdır: nemli hale gelmez. Süt şekeri, farmasötik bir müstahzar ve bebekler için gıda olarak kullanılır. Laktoz sükrozdan 4 veya 5 kat daha az tatlıdır.

Sükroz (kamışı veya pancar şekeri). Adı, şeker pancarından veya şeker kamışından üretilmesiyle bağlantılı olarak ortaya çıktı. Şeker kamışı MÖ yüzyıllardır bilinmektedir. Sadece 18. yüzyılın ortalarında. bu disakkarit şeker pancarında ve ancak 19. yüzyılın başında keşfedildi. üretim ortamında elde edilmiştir. Sükroz, bitkiler aleminde çok yaygındır. Yapraklar ve tohumlar her zaman az miktarda sükroz içerir. Ayrıca meyvelerde (kayısı, şeftali, armut, ananas) bulunur. Akçaağaç ve palmiye sularında, mısırda çok var. Bu en ünlü ve yaygın olarak kullanılan şekerdir. Hidrolize edildiğinde, ondan glikoz ve fruktoz oluşur:

C 12 H 22 O 11 + H 2 O \u003d C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6

Şeker kamışının ters çevrilmesinden kaynaklanan (çözeltinin sağdan sola dönüşünün hidroliz sürecindeki değişiklikten dolayı) eşit miktarda glikoz ve fruktoz karışımına invert şeker (dönüşün tersi) denir. Doğal invert şeker, esas olarak glikoz ve fruktozdan oluşan baldır.

Sükroz büyük miktarlarda elde edilir. Şeker pancarı% 16-20 sükroz, şeker kamışı -% 14-26 içerir. Yıkanan pancarlar ezilir ve yaklaşık 80 derece sıcaklıktaki su ile aparatlarda sükroz tekrar tekrar ekstrakte edilir. Sükroza ek olarak çok sayıda çeşitli safsızlıklar içeren elde edilen sıvı kireçle muamele edilir. Kireç, proteinler ve diğer bazı maddelerin yanı sıra kalsiyum tuzları şeklinde bir dizi organik asit çökeltir. Kirecin bir kısmı aynı zamanda içinde çözünen kamış şekeri ile oluşur. soğuk su karbondioksit ile muamele edilerek yok edilen kalsiyum şekerleri.

Kalsiyum karbonat çökeltisi süzülerek ayrılır, daha fazla saflaştırmadan sonra süzüntü, lapa gibi bir kütle elde edilene kadar vakumda buharlaştırılır. Ayrılan sükroz kristalleri santrifüjler kullanılarak ayrılır. Sarımsı bir renge sahip, kahverengi ana likörlü, kristalleşmeyen bir şurup (pancar pekmezi veya pekmezi) olan ham toz şeker bu şekilde elde edilir. Şeker temizlenir (rafine edilir) ve bitmiş ürün elde edilir.

4. Biyopolimerlerin biyolojik rolü - polisakkaritler

Polisakkaritler, çok sayıda monomer - şekerden oluşan yüksek moleküler ağırlıklı (1.000.000 Da'ya kadar) polimerik bileşiklerdir, genel formülleri C x (H20) y'dir. Polisakkaritlerin en yaygın monomeri glikoz, mannoz, galaktoz ve diğer şekerler bulunur. Polisakkaritler ikiye ayrılır:
- aynı tip monosakkarit moleküllerinden oluşan homopolisakaritler (örneğin, nişasta ve selüloz sadece glikozdan oluşur);
- monomer olarak birkaç farklı şeker (heparin) içerebilen heteropolisakkaritler.

Polisakaritte sadece 1,4= glikosidik bağlar varsa, lineer, dallanmamış bir polimer (selüloz) elde ederiz; hem 1,4= hem de 1,6= bağları mevcutsa, polimer dallı olacaktır (glikojen). En önemli polisakkaritler arasında şunlar bulunur: selüloz, nişasta, glikojen, kitin.

Selüloz veya lif (Latince cellula - cell'den), bitki hücrelerinin hücre duvarının ana bileşenidir. 1,4= bağı ile bağlanmış glikozdan oluşan lineer bir polisakarittir. Lif, ahşabın %50 ila %70'ini oluşturur. Pamuk neredeyse saf elyaftır. Keten ve kenevir lifleri esas olarak liften oluşur. En saf lif örnekleri, rafine pamuk yünü ve filtre kağıdıdır.

Nişasta, glikozdan oluşan, bitki kökenli dallı bir polisakkarittir. Polisakaritte, glikoz kalıntıları 1,4= ve 1,6= glikozidik bağlarla bağlanır. Bitkiler parçalandıklarında yaşamları için gerekli olan glikozu alırlar. Nişasta, yeşil yapraklarda fotosentez sırasında taneler halinde oluşur. Bu taneler, iyotlu kireç reaksiyonu kullanılarak mikroskop altında tespit edilmesi özellikle kolaydır: nişasta taneleri maviye veya mavi-siyaha döner.

Nişasta tanelerinin birikmesi ile fotosentezin yoğunluğu yargılanabilir. Yapraklardaki nişasta, monosakkaritlere veya oligosakkaritlere parçalanır ve patates yumruları veya tahıl taneleri gibi diğer bitki kısımlarına aktarılır. Burada yine taneler halinde bir nişasta birikimi vardır. Aşağıdaki ürünlerde en yüksek nişasta içeriği:

Pirinç (tahıl) - %62-82;
- mısır (tahıl) - %65-75;
- buğday (tahıl) - %57-75;
- patatesler (yumrular) - %12-24.

Tekstil endüstrisinde boya kalınlaştırıcıları yapmak için nişasta kullanılır. Kibrit, kağıt, matbaa sanayinde, ciltçilikte kullanılır. Tıpta ve farmakolojide nişasta, tozlar, macunlar (kalın merhemler) hazırlamak için kullanılır ve ayrıca tablet üretiminde de gereklidir. Nişastanın asit hidrolizine tabi tutulmasıyla, glikoz, saf bir kristal preparasyon formunda veya melas formunda, kristalleşmeyen renkli bir şurup olarak elde edilebilir.

Özel işleme tabi tutulan veya özelliklerini iyileştiren katkı maddeleri içeren modifiye nişastaların üretimi kurulmuştur. Modifiye nişastalar çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Glikojen, glikozdan oluşan, nişastadan daha dallı, hayvansal kökenli bir polisakkarittir. Hayvan organizmalarında bir yedek polisakkarit olarak son derece önemli bir rol oynar: başta kas çalışması olmak üzere tüm yaşam süreçlerine, içinde yoğunlaşan enerjiyi serbest bırakan glikojenin parçalanması eşlik eder. Vücut dokularında, bir dizi karmaşık dönüşümün sonucu olarak glikojenden laktik asit oluşturulabilir.

Glikojen tüm hayvan dokularında bulunur. Özellikle karaciğerde (%20'ye kadar) ve kaslarda (%4'e kadar) bol miktarda bulunur. Ayrıca bazı alt bitkilerde, mayalarda ve mantarlarda bulunur ve hayvan dokularının %5-10 trikloroasetik asit ile işlenmesi ve ardından ekstrakte edilen glikojenin alkol ile çökeltilmesiyle izole edilebilir. İyot ile glikojen çözeltileri, glikojenin kaynağına, hayvanın türüne ve diğer koşullara bağlı olarak şarap kırmızısı ila kırmızımsı kahverengi bir renk verir. İyot rengi kaynama ile kaybolur ve soğuma ile tekrar ortaya çıkar.

Yapısı ve işlevi bakımından kitin selüloza çok yakındır - aynı zamanda yapısal bir polisakkarittir. Kitin, lifli yapısı nedeniyle hücre duvarlarında destekleyici bir rol oynadığı bazı mantarlarda ve ayrıca bazı hayvan gruplarında (özellikle eklembacaklılarda) dış iskeletlerinin önemli bir bileşeni olarak bulunur. Kitinin yapısı selüloza benzer; uzun paralel zincirleri de demet halindedir.

5. Karbonhidratların kimyasal özellikleri

Tüm monosakkaritler ve maltoz ve laktoz dahil bazı disakkaritler, indirgeyici (geri kazandırıcı) şekerler grubuna aittir. Sükroz indirgeyici olmayan bir şekerdir. Aldozlarda şekerlerin indirgeme yeteneği aldehit grubunun aktivitesine, ketozlarda ise hem keto grubunun hem de birincil alkol gruplarının aktivitesine bağlıdır. İndirgen olmayan şekerlerde bu gruplar herhangi bir reaksiyona giremezler çünkü burada glikozidik bağ oluşumuna katılırlar. İndirgeyici şekerlere yönelik iki yaygın reaksiyon, Benedict reaksiyonu ve Fehling reaksiyonu, bu şekerlerin iki değerlikli bakır iyonunu tek değerlikli olana indirgeme yeteneğine dayanır. Her iki reaksiyon da, çözünmez bakır (1) oksite (Cu20) indirgenen bakır (2) sülfatın (CuS04) alkalin bir çözeltisini kullanır. İyonik denklem: Cu 2+ + e = Cu + mavi bir çözelti, kiremit kırmızısı bir çökelti verir. Tüm polisakkaritler indirgeyici değildir.

Çözüm

Ana karbonhidratların rolü enerji fonksiyonları ile ilişkilidir. Enzimatik bölünme ve oksidasyon sırasında, hücre tarafından kullanılan enerji açığa çıkar. Polisakkaritler, temel olarak yedek ürünler ve kolayca harekete geçirilen enerji kaynakları (örneğin, nişasta ve glikojen) rolünü oynar ve aynı zamanda yapı malzemeleri (selüloz ve kitin) olarak da kullanılır.

Polisakkaritler, birkaç nedenden dolayı yedek maddeler olarak uygundur: suda çözünmezler, hücre üzerinde ozmotik veya kimyasal bir etkiye sahip değildirler; bu, canlı bir hücrede uzun süreli depolama için çok önemlidir: katı, susuz durum Polisakkaritler, tasarruflarından dolayı yedek ürünlerin faydalı kütlesini arttırır. Aynı zamanda, bu ürünlerin, bildiğiniz gibi yiyecekleri yutamayan ancak besinleri vücudun tüm yüzeyinden emen patojen bakteri, mantar ve diğer mikroorganizmalar tarafından tüketilme olasılığı önemli ölçüde azalır. Gerekirse, depolama polisakkaritleri hidroliz yoluyla kolayca basit şekerlere dönüştürülebilir. Ek olarak, lipitler ve proteinler ile birleşerek, karbonhidratlar glikolipidler ve glikoproteinler-iki oluşturur.

Kaynakça

1. Green N., Stout W., Taylor D. Biology: 3 cilt T. 1: Per. İngilizceden. // Ed. R. Sofa. M.: Mir, 1990, 368 s.
2. Nechaev A.P. Organik Kimya: Gıda teknik okulları öğrencileri için bir ders kitabı. M.: Daha yüksek. okul, 1988, 319 s.
3. Pavlov I. Yu., Vakhnenko D.V., Moskvichev D.V. Biyoloji. Üniversitelere girmek için ödenek-öğretmen. Rostov-on-Don, Phoenix yayınevi, 1999, 576 s.
4. Lemeza N. A., Kamlyuk A. V., Lisov N. D. Sınavda biyoloji soruları ve cevapları. Moskova: Rolf, 1997, 464 s.
5. Mamontov S. G. Biyolojinin temelleri: Kendi kendine eğitim kursu. Moskova: Eğitim, 1992, 416 s.
6. Üniversitelere başvuranlar için biyoloji. Ed. V. N. Yarygin. M.: Daha yüksek. okul, 1995, 478 s.
7. Kemp P., Arms K. Biyolojiye giriş. Başına. İngilizceden. M.: Mir, 1998, 671 s.

soyut artı

Federal Eğitim Ajansı

"Beslenmenin fizyolojik ve sıhhi-hijyenik temelleri" disiplininde

"Karbonhidratların biyolojik rolü"

giriiş

2. Karbonhidrat türleri

Çözüm

Kaynakça

Besin Hijyeni - sağlıklı ve hasta bir kişi için rasyonel (optimal) beslenmeyi organize etme yasalarının ve ilkelerinin bilimi. Bu çerçevede, çeşitli nüfus gruplarının beslenmesini ve gıda kaynaklarının, ham maddelerin ve ürünlerin üretim ve dolaşımlarının her aşamasında sıhhi korunmasını optimize etmek için bilimsel temeller ve pratik önlemler geliştirilmektedir.

Gıda hijyeninin temel yönleri, fizyolojik süreçler, biyokimyasal sindirim mekanizmaları, gıdanın özümsenmesi ve besinlerin ve diğer bileşenlerin hücresel metabolizmasının incelenmesi ile ilişkilidir. Gıda Ürünleri yanı sıra nutriogenomik, yani gen ekspresyonunun beslenme düzenlemesinin temeli.

Beslenme hijyeni, bir yandan besin ve enerji için fizyolojik ihtiyaçların normlarını belirler, gıda ürünlerinin kalitesi için gereklilikleri geliştirir ve yaşa, sosyal, coğrafi ve çevresel faktörlere, diyete ve beslenmeye bağlı olarak çeşitli gıda gruplarının kullanımına yönelik öneriler geliştirir. diğer yandan, gıda ürünlerinin ve bunlarla temas halinde olan malzemelerin kalite ve güvenliğinin sıhhi-epidemiyolojik (hijyenik) muayenesi ve gıda tesislerinin yapım aşamasında uygunluğunun izlenmesi için önlemleri düzenler ve operasyon sırasında.

Bir bilim olarak beslenme hijyeni, fizyoloji, biyokimya, toksikoloji, mikrobiyoloji, epidemiyoloji, dahili hastalıklar alanındaki bilimsel araştırmaların genel metodolojisinin yanı sıra beslenme durumunun, beslenme durumunun değerlendirilmesi dahil olmak üzere kendine özgü yaklaşım ve yöntemleri kullanarak gelişmektedir. parametreler ve besin adaptasyonu, ürünlerin besinsel ve biyolojik değerlerinin göstergeleri.

Gıda hijyeninin modern gelişim dönemi, aşağıdaki bilimsel ve pratik alanların uygulanmasıyla ilişkilidir:

temellerin geliştirilmesi kamu politikası bölgede sağlıklı beslenme Rusya'nın nüfusu;

temel araştırma beslenmenin fizyolojik ve biyokimyasal temelleri;

Rusya nüfusunun beslenme durumunun sürekli izlenmesi;

gıda güvenliği araştırması;

geleneksel olmayan ve yeni gıda kaynaklarının değerlendirilmesine yönelik bilimsel ve metodolojik yaklaşımların geliştirilmesi;

bilimsel temellerin geliştirilmesi ve iyileştirilmesi ve çocuk, diyet ve önleyici beslenme uygulamalarının;

modern çevre koşullarında beslenme adaptasyon sisteminin bilimsel gerekçesi ve pratik uygulaması;

eğitim ve öğretim programlarının ve projelerinin hem sistemde geniş tanıtımı mesleki Eğitim ve eğitim ve bir bütün olarak toplumda.

Şu anda, son 100 yılda üçüncü kez, gıda hijyeni güçlü bir sosyal karakter kazanıyor ve nüfusun beslenmesi alanında devlet yaklaşımlarının gelişmesini sağlıyor.

Beslenme, toplum sağlığını belirleyen en önemli faktörlerden biridir. Doğru beslenmeçocukların normal büyüme ve gelişmelerini sağlar, hastalıkların önlenmesine katkıda bulunur, insanların ömrünü uzatır, verimi arttırır ve çevreye yeterli uyum sağlamaları için koşullar yaratır.

Bununla birlikte, son on yılda, nüfusun sağlık durumu olumsuz eğilimlerle karakterizedir. Rusya'daki nüfusun yaşam beklentisi, çoğu gelişmiş ülkeden çok daha azdır. Kardiyovasküler, onkolojik ve diğer kronik bulaşıcı olmayan hastalıkların sıklığındaki artış, bir ölçüde beslenme ile ilişkilidir. Rusya nüfusunun çoğunluğu, başta vitaminler, makro ve mikro elementler (kalsiyum, iyot, demir, flor, çinko vb.), Yüksek dereceli proteinler olmak üzere besinlerin yetersiz alımından ve bunların irrasyonel oranlarından kaynaklanan yetersiz beslenme bozukluklarına sahiptir.

vücut için.

1. Karbonhidratlar ve beslenmedeki önemi

"Karbonhidratlar" terimi ilk kez 1844'te Dorpat (şimdiki Tartu) Üniversitesi profesörü K. G. Schmidt tarafından önerildi. O zamanlar, tüm karbonhidratların genel formülü Cm (H2O) n, yani karbonhidrat + su olduğu varsayıldı. . Dolayısıyla "karbonhidratlar" adı. Daha sonra, özelliklerine göre karbonhidrat sınıfına ait bir dizi bileşiğin, genel formülde belirtilenden biraz farklı bir oranda hidrojen ve oksijen içerdiği ortaya çıktı.

"karbonhidratları" "glisitler" terimiyle değiştirin, ancak eski "karbonhidratlar" adı kök saldı ve genel olarak kabul edildi.

Karbonhidratlar bitkilerde fotosentez sırasında oluşur ve vücuda esas olarak bitkisel ürünlerle girer. Bununla birlikte, çoğunlukla endüstriyel olarak elde edilen ve daha sonra gıda formülasyonlarına dahil edilen sükroz (veya diğer şekerlerin karışımları) ile temsil edilen ilave karbonhidratlar, beslenmede giderek daha fazla önem kazanmaktadır.

Bir kişi için karbonhidrat ihtiyacının büyüklüğü, vücuda enerji sağlamadaki lider rolleri ve yağlardan (ve hatta proteinlerden) glikoz sentezinin istenmeyenliği ile belirlenir ve doğrudan enerji tüketimine bağlıdır. Ağır işlerle uğraşmayanlar için ortalama karbonhidrat ihtiyacı fiziksel emek, günde 400 - 500 gr.

derece vücutta enerji maddesi olarak kullanılır. Karbonhidratlar temel beslenme faktörleri olmamasına ve vücutta amino asitler ve gliserolden oluşabilmelerine rağmen, minimum miktar günlük diyetin karbonhidratları 50-60 g'dan az olmamalıdır.

Karbonhidrat miktarında daha fazla azalma, metabolik süreçlerde keskin rahatsızlıklara yol açar. Aşırı karbonhidrat tüketimi obeziteye yol açar. Yiyeceklerle önemli miktarda şeker alındığında, tamamen glikojen formunda depolanamazlar ve fazlalıkları trigliseritlere dönüşerek yağ dokusunun gelişimine katkıda bulunur. İnsülin yağ birikimi üzerinde güçlü bir uyarıcı etkiye sahip olduğundan, kandaki yüksek insülin seviyeleri bu süreci hızlandırmaya yardımcı olur.

Diyette kolayca sindirilebilen karbonhidratların (şekerler) ve yavaş emilenlerin (nişasta, glikojen) oranını hesaba katmak en önemlisidir.

esas olarak yavaş emilen karbonhidratlardan kaynaklanmaktadır. Tüketilen toplam karbonhidrat miktarının %80-90'ını oluşturmalıdırlar. Kolayca sindirilebilen karbonhidratların kısıtlanması, özellikle damar sertliği, kardiyovasküler hastalıklar, diyabet ve obeziteden muzdarip olanlar için önemlidir.

Karbonhidratlar, diyetin toplam enerji değerinin %50-70'ini sağlayan, insan beslenmesindeki ana enerji taşıyan unsurlardır.

Ana enerji işlevi ile birlikte, karbonhidratlar plastik metabolizmaya dahil olur. Karbonhidratlar, yağ asitlerinin oksidasyonu sırasında oluşan asetil koenzim A'nın oksidasyonunu uyararak anti-ketojenik etkiye sahiptir. İnsan beslenmesindeki ana karbonhidrat kaynağı bitkisel besinlerdir ve hayvansal ürünlerde sadece laktoz ve glikojen bulunur.

Karbonhidratların ana işlevi, vücuttaki tüm işlemler için enerji sağlamaktır. Hücreler, hem oksidasyonları, yani "yanma" sırasında hem de anaerobik koşullar altında (oksijensiz) karbonhidratlardan enerji elde edebilirler. 1 gr karbonhidratın metabolizması sonucunda vücut 4 kcal'e eşdeğer enerji alır. Karbonhidratların metabolizması, karşılıklı dönüşümlerini sağlayan yağların ve proteinlerin metabolizması ile yakından ilgilidir. Diyette orta derecede karbonhidrat eksikliği, birikmiş yağlar ve derin bir eksiklik (günde 50 g'dan az) ve amino asitler (hem serbest hem de kas proteinlerinin bileşiminden) ile glukoneogenez sürecine dahil olur. vücut için gerekli enerjinin elde edilmesi. Zor işten sonra kas ağrısı, kas hücrelerinin çalışmasını sağlamak için kandan yeterli oksijen olmadığında karbonhidratların anaerobik parçalanması sırasında oluşan laktik asit hücreleri üzerindeki etkinin sonucudur.

Genellikle diyette keskin bir karbonhidrat kısıtlaması, önemli metabolik bozukluklara yol açar. Bu durumda özellikle protein metabolizması etkilenir. Karbonhidrat eksikliği olan proteinler başka amaçlar için kullanılır: enerji kaynağı olurlar ve bazı önemli kimyasal reaksiyonlara katılırlar. Bu, azotlu maddelerin oluşumunun artmasına ve sonuç olarak böbrekler üzerinde artan yüke, tuz metabolizması bozukluklarına ve sağlığa zararlı diğer sonuçlara yol açar.

Yiyeceklerdeki karbonhidrat eksikliği ile vücut, enerji sentezi için sadece proteinleri değil aynı zamanda yağları da kullanır. Artan yağ parçalanması ile ihlaller meydana gelebilir metabolik süreçler hızlandırılmış keton oluşumu (bu madde sınıfı iyi bilinen asetonu içerir) ve bunların vücutta birikmesi ile ilişkilidir. Yağların ve kısmen proteinlerin artan oksidasyonu ile aşırı keton oluşumu, vücudun iç ortamının "asitlenmesine" ve bilinç kaybıyla birlikte asidotik koma gelişimine kadar beyin dokularının zehirlenmesine yol açabilir. Yiyeceklerden yeterli miktarda karbonhidrat alındığında, proteinler enerji üretimi için değil, esas olarak plastik metabolizma için kullanılır. Bu nedenle, karbonhidratlar yaşam için gereklidir. rasyonel kullanım proteinler. Ayrıca yağ asidi metabolizmasının ara ürünlerinin oksidasyonunu uyarabilirler.

bağışıklık sisteminde önemli bir rol oynayan yağların, immünoglobülinlerin ve hücre zarlarının en önemli bileşenleri olan karbonhidrat ve protein kompleksleri olan glikoproteinlerin oluşumu. Hyaluronik asitler ve diğer mukopolisakkaritler, vücudu oluşturan tüm hücreler arasında koruyucu bir tabaka oluşturur.

Karbonhidratlara olan ilgi, yapılarının aşırı karmaşıklığı nedeniyle geride kaldı. Yalnızca belirli bir şekilde birbirine bağlanabilen nükleik asitlerin (nükleotitler) ve proteinlerin (amino asitler) monomerlerinden farklı olarak, oligosakkaritler ve polisakkaritlerdeki monosakkarit birimleri, birçok farklı pozisyonda birkaç şekilde birbirine bağlanabilir.

XX yüzyılın ikinci yarısından beri. önemli biyolojik önemlerinden dolayı karbonhidratların kimyası ve biyokimyasında hızlı bir gelişme vardır.

Karbonhidratlar, proteinler ve lipidlerle birlikte canlı organizmaları oluşturan en önemli kimyasal bileşiklerdir. İnsanlarda ve hayvanlarda, karbonhidratlar Önemli özellikler: enerji (ana hücresel yakıt türü), yapısal (çoğu hücre içi yapının zorunlu bileşeni) ve koruyucu (immünoglobulinlerin karbonhidrat bileşenlerinin bağışıklığın korunmasına katılımı).

Nükleik asitlerin sentezinde kullanılan karbonhidratlar (riboz, deoksiriboz), canlı metabolizmasında son derece önemli rol oynayan nükleotit koenzimlerin bileşenleridir. Son zamanlarda, karbonhidrat içeren karışık biyopolimerler giderek daha fazla dikkat çekmektedir: glikopeptidler ve glikoproteinler, glikolipidler ve lipopolisakaritler, glikolipoproteinler, vb. Bu maddeler vücutta karmaşık ve önemli işlevler yerine getirir.

Yani, vurgulayacağım B karbonhidratların biyolojik önemi:

Karbonhidratlar plastik bir işlev görürler, yani kemiklerin, hücrelerin, enzimlerin yapımında yer alırlar. Ağırlıkça %2-3 oranında bulunurlar.

Karbonhidratlar ana enerji maddesidir. 1 gram karbonhidrat oksitlendiğinde 4,1 kcal enerji ve 0,4 g su açığa çıkar.

Pentozlar (riboz ve deoksiriboz) ATP'nin yapımında yer alır.

Karbonhidratlar bitkilerde koruyucu rol oynar.

2. Karbonhidrat türleri

İki ana karbonhidrat grubu vardır: basit ve karmaşık. Basit karbonhidratlar arasında glikoz, fruktoz, galaktoz, sükroz, laktoz ve maltoz bulunur. Karmaşık - nişasta, glikojen, lif ve pektin.

Karbonhidratlar monosakkaritlere (basit), oligosakkaritlere ve polisakkaritlere (kompleks) ayrılır.

1. Monosakkaritler

fruktoz

galaktoz

mannoz

2. Oligosakkaritler

disakkaritler

sükroz (normal şeker, kamış veya pancar)

izomaltoz

dekstran

· nişasta

galaktomannanlar

monosakkaritler(basit karbonhidratlar) karbonhidratların en basit temsilcileridir ve hidroliz sırasında daha basit bileşiklere ayrılmazlar. Basit karbonhidratlar suda kolayca çözünür ve hızla sindirilir. Belirgin bir tatlı tada sahiptirler ve şekerler olarak sınıflandırılırlar.

deoksiriboz, vb.).

Tüm monosakkaritlerin en önemlisi glikozdur, çünkü gıda di- ve polisakkaritlerin çoğunu oluşturmak için yapısal bir birimdir (tuğla). Glikozun hücrelere taşınması birçok dokuda pankreas hormonu insülin tarafından düzenlenir.

İnsanlarda, fazla glikoz öncelikle hayvan dokularındaki tek yedek karbonhidrat olan glikojene dönüştürülür. İnsan vücudunda, toplam glikojen içeriği yaklaşık 500 g'dır - bu, beslenmede derinden yetersiz olduklarında kullanılan günlük karbonhidrat kaynağıdır. Karaciğerde uzun süreli glikojen eksikliği, hepatositlerin işlev bozukluğuna ve yağ infiltrasyonuna yol açar.

Oligosakkaritler- birkaç (2 ila 10) monosakkarit kalıntısından oluşan daha karmaşık bileşikler. Disakkaritler, trisakkaritler vb. olarak ayrılırlar. İnsanlar için en önemli disakkaritler sakaroz, maltoz ve laktozdur. Rafinoz, stakioz, verbaskozu içeren oligosakkaritler esas olarak baklagillerde ve soya unu gibi teknolojik olarak işlenen ürünlerde ve ayrıca birçok sebzede küçük miktarlarda bulunur. Frukto-oligosakkaritler tahıllarda (buğday, çavdar), sebzelerde (soğan, sarımsak, enginar, kuşkonmaz, ravent, hindiba) ve ayrıca muzda ve balda bulunur.

Sütün ısıl işlemi sırasında, örneğin fırınlanmış ve sterilize edilmiş süt üretiminde laktozdan oluşan laktuloz.

Oligosakkaritler pratik olarak bölünmezler. ince bağırsak Uygun enzimlerin eksikliği nedeniyle insan. Bu nedenle diyet lifi özelliklerine sahiptirler. Bazı oligosakkaritler, kalın bağırsağın normal mikroflorasının yaşamında önemli bir rol oynar ve bu onların prebiyotikler - bazı bağırsak mikroorganizmaları tarafından kısmen fermente edilen ve normal bağırsak mikrobiyosenozunun korunmasını sağlayan maddeler - olarak sınıflandırılmalarına izin verir.

Monosakkarit kalıntıları olan çok sayıda monomerden oluşan yüksek moleküler polimer bileşikleri. Polisakkaritler sindirilebilir ve sindirilemez olarak ikiye ayrılır. gastrointestinal sistem kişi. Birinci alt grup nişasta ve glikojen içerir, ikincisi - selüloz (lif), hemisilüloz ve pektin maddeleri insanlar için en önemli olan çeşitli bileşikler.

Oligo - ve polisakkaritler, "kompleks karbonhidratlar" terimi ile birleştirilir. Mono - ve disakaritler tatlı bir tada sahiptir ve bu nedenle bunlara "şeker" de denir. Polisakkaritlerin tatlı bir tadı yoktur. Sükrozun tatlılığı farklıdır. Sükroz çözeltisinin tatlılığı %100 alınırsa, diğer şekerlerin eşmolar çözeltilerinin tatlılığı şu şekilde olacaktır: fruktoz - %173, glikoz - %81, maltoz ve galaktoz - %32 ve laktoz - %16.

Ana sindirilebilir polisakkarit, tahılların, baklagillerin ve patateslerin besin temeli olan nişastadır. Yiyeceklerle birlikte tüketilen karbonhidratların %80'ini oluşturur. İki fraksiyondan oluşan karmaşık bir polimerdir: amiloz - doğrusal bir polimer ve amilopektin - dallanmış bir polimer. Çeşitli fizikokimyasal ve teknolojik özelliklerini, özellikle farklı sıcaklıklarda suda çözünürlüğünü belirleyen, çeşitli ham nişasta kaynaklarındaki bu iki fraksiyonun oranıdır. Nişasta kaynağı bitkisel ürünlerdir, özellikle tahıllardır: tahıllar, un, ekmek ve patates.

Nişastanın vücut tarafından emilimini kolaylaştırmak için onu içeren ürün ısıl işleme tabi tutulmalıdır. Bu durumda, bir nişasta ezmesi, örneğin jöle gibi açık bir biçimde veya bir gıda bileşiminin parçası olarak gizli bir biçimde oluşturulur: yulaf lapası, ekmek, makarna, baklagil yemekleri. Vücuda gıda ile giren nişasta polisakkaritleri, baştan başlayarak sıralı olarak tabi tutulur. ağız boşluğu, maltodekstrinlere, maltoz ve glikoza fermantasyon, ardından neredeyse tamamen asimilasyon.

glikojen. Besin değeri küçüktür - diyetle birlikte karaciğer, et ve balık bileşiminde 10-15 g'dan fazla glikojen yoktur. Et olgunlaştıkça glikojen laktik aside dönüştürülür.

Bazı kompleks karbonhidratlar (lif, selüloz vb.) insan vücudunda hiç sindirilmez. Bununla birlikte, bu, beslenmenin gerekli bir bileşenidir: bağırsak hareketliliğini uyarırlar, dışkı kütleleri oluştururlar, böylece toksinlerin atılmasına ve vücudun temizlenmesine yardımcı olurlar. Ek olarak, lif, insanlar tarafından sindirilmemesine rağmen, faydalı bağırsak mikroflorası için bir beslenme kaynağı görevi görür.

İnsan beslenmesinde karbonhidratların önemi oldukça fazladır. Toplam kalori alımının %50-70'ini sağlayan en önemli enerji kaynağı olarak hizmet ederler.

Karbonhidratların oldukça verimli bir enerji kaynağı olma yetenekleri, "protein koruyucu" etkilerinin temelini oluşturur. Karbonhidratlar temel beslenme faktörleri arasında yer almamasına ve vücutta amino asitler ve gliserolden oluşabilmesine rağmen, günlük diyette minimum karbonhidrat miktarı 50-60 gr'ın altına düşmemelidir.

Bir dizi hastalık, bozulmuş karbonhidrat metabolizması ile yakından ilişkilidir: diabetes mellitus, galaktozemi, bozulmuş glikojen depo sistemi, süt intoleransı, vb. Karbonhidratların insan ve hayvan vücudunda daha az miktarda bulunduğuna dikkat edilmelidir (en fazla 2 kuru kütle gövdesinin %'si) proteinler ve lipidlerden; bitki organizmalarında, selüloz nedeniyle, karbonhidratlar kuru kütlenin %80'ini oluşturur, bu nedenle, genel olarak, biyosferde diğer tüm organik bileşiklerin toplamından daha fazla karbonhidrat vardır.

2. Beslenme konusunda popüler. Ed. A. I. Stolmakova, I. O. Martynyuk, Kiev, "Sağlık", 1990

3. Korolev A. A. Gıda hijyeni - 2. baskı. Revize ve ek - M.: "Akademi", 2007