Weglowodany Myszkowska-Ryciak.pdf

1 Węglowodany Dr inŜ. Joanna Myszkowska-Ryciak Zakład Dietetyki, Katedra Dietetyki Wydział Nauk o śywieniu Człowieka i Konsumpcji, SGGW 2 Plan prezentacji (1 część) charakterystyka chemiczna węglowodanów źródła węglowodanów w Ŝywieniu rola i przemiany węglowodanów w organizmie spoŜycie węglowodanów a zdrowie zapotrzebowanie organizmu na węglowodany

3 Skład ciała Kobieta woda 59% białko 9% tłuszcze 25% węglowodany 1% skł.min. i wit. 6% MęŜczyzna białko 16% tłuszcze 14% skł.min. i wit. 7% woda 62% węglowodany 1% 4 Podział węglowodanów z punktu widzenia Ŝywienia włókno pokarmowe = błonnik pokarmowy węglowodany nieprzyswajalne węglowodany przyswajalne węglowodany

5 Węglowodany = sacharydy lub cukry związki organiczne składające się z C, H, O stosunek H/O jest taki sam jak w H2O cukry proste oraz ich polimery (oligosacharydy i polisacharydy), które mogą składać się: z jednego cukru prostego (homoglikany) z róŜnych cukrów prostych (heteroglikany) w strukturach komórkowych w połączeniu z białkami (glikoproteiny) z lipidami (glikolipidy) 6 Cukry proste (monosacharydy) rzadko występują w naturze w postaci wolnej klasyfikacja oparta na lp. atomów C w cząsteczce (np. triozy – 3 atomy C) mają swoje miejsce w metabolizmie W; szczególna rola pentoz i heksoz pentozy np. ryboza – składnik m.in. DNA, RNA, ATP i wit. B2 4 heksozy (fruktoza, galaktoza, glukoza i mannoza) tylko fruktoza i glukoza występują w formie wolnej galaktoza - składnik laktozy, rafinozy i polisacharydu galaktanu mannoza – składnik polisacharydu mannanu

7 8 Oligosacharydy 2-10 cukrów prostych w większości powstają w wyniku częściowego rozpadu polisacharydów dwucukry (disacharydy) są związkami składającymi się z dwóch cukrów prostych, połączonych wiązaniem glikozydowym najbardziej istotne w Ŝywieniu ludzi spośród dwucukrów są laktoza - cukier mleczny sacharoza (cukier trzcinowy/buraczany/cukier) maltoza

9 laktoza C12H22O11 sacharoza C12H22O11 10 Oligosacharydy – trójcukry i czterocukry maltotrioza, maltotetroza produkty pośrednie w hydrolizie skrobi melezytoza, rafinoza, stachioza występują w roślinach nie są trawione przez układ enzymatyczny człowieka występują w strączkowych przyczyna wzdęć jako skutek wykorzystywania przez mikroflorę jelitową powstawania gazów

11 Polisacharydy wielkocząsteczkowe polimery cukrów prostych spełniają rolę strukturalną lub są formą zmagazynowania energii naleŜą tu pentozany i heksozany celuloza, glikogen i skrobia - główne polimery zbudowane z glukozy niestrawnym polimerem fruktozy jest inulina 12 Skrobia najczęściej spoŜywany polisacharyd polimer glukozy (amyloza + amylopektyna) w stanie surowym jest trudno strawna podatność na działanie enzymów trawiennych zwiększa się w wyniku pęcznienia, które zachodzi w wyŜszej temperaturze w środowisku wodnym

13 Glikogen występuje w świecie zwierzęcym analog skrobi podobnej do amylopektyny, ale o większym rozgałęzieniu i krótszych łańcuchach bocznych glikogen w wątrobie (ok.100g) regulacja: insulina, glukagon = regulacja poziomu glukozy we krwi glikogen w mięśniach (ok.150g) = paliwo energetyczne organizmu 14 Polisacharydy mieszane składają się z róŜnych cukrów prostych pełnią rolę strukturalną lub ochronną niektóre wykorzystywane są w produkcji Ŝywności, np. substancje zagęszczające, stabilizatory i in. Agar-agar (agar) E 412 - substancja zagęszczająca (zamiast Ŝelatyny) stosowana przy produkcji słodyczy (galaretki, ptasie mleczko, dŜemy) oraz napojów mlecznych, lodów, konserw mięsnych Pektyny E 440 - substancja zagęszczająca, przetwory owocowe

15 Pochodne cukrów prostych z grupami alkoholowymi uŜywane jako zamienniki sacharozy podobna siła słodzenia do glukozy w mniejszym stopniu wytwarzania kwasu przez bakterie próchnicotwórcze w j. ustnej sorbitol (E 420) i ksylitol (E 967) dodawane do: deserów (lody, galaretki), wyrobów cukierniczych, lodów, gum do Ŝucia bez cukru itp. 16 Węglowodany vs względna siła słodzenia Laktoza 16 Ksyloza 40 Ksylitol 40 Sorbitol 70 Glukoza 70 Sacharoza 100 Fruktoza 115-170 środki słodzące naturalne lub sztuczne są charakteryzowane przez porównywanie ich siły słodzącej do słodkości sacharozy

17 Włókno pokarmowe (dietary fiber) – Ŝywność pochodzenia roślinnego, która nie jest rozkładana przez enzymy trawienne w p.p. człowieka Trowell 1972 18 Błonnik pokarmowy - podział ROZPUSZCZALNY NIEROZPUSZCZALNY • pektyny • gumy • kleje roślinne • niektóre hemicelulozy • celulozy • ligniny • niektóre hemicelulozy • skrobia oporna

19 ↓ opróŜnianie Ŝołądka ↑ czas pasaŜu jelitowego ↓ glikemię poposiłkową ↓ stęŜenie cholesterolu w surowicy krwi moŜe utrudniać/zaburzać absorpcję niektórych składników mineralnych wiąŜe wodę (zdolność formowania Ŝelu w p.p.) Źródła: owies, jęczmień, niektóre warzywa i owoce Błonnik pokarmowy rozpuszczalny 20 Fizjologiczny efekt powstawania Ŝelu w przewodzie pokarmowym Opóźnianie opróŜniania Ŝołądka Zredukowane mieszanie treści pp z enzymami trawiennymi Ograniczona aktywność enzymów (binds with enzymes) ObniŜona absorpcja składników odŜywczych (binds with nutrient)

21 Fizjologiczny efekt powstawania Ŝelu w przewodzie pokarmowym utrudnia absorpcję tłuszczu zwiększa wydalanie soli kwasów Ŝółciowych z kałem w ten sposób mniej soli kwasów Ŝółciowych wraca do wątroby ObniŜa koncentrację cholesterolu w surowicy Zaburza równowagę mineralną 22 Błonnik rozpuszczalny cont… Fermentacja Jelito cienkie i grube posiada bogatą mikroflorę zdolną do rozkładu (fermentacji) błonnika rozpuszczalnego Produkty fermentacji krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (masłowy, propionowy), wodór, CO2, metan

23 Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe funkcje: Zwiększają absorpcję wody i sodu w jelicie Proliferacja komórek błony śluzowej Źródło energii dla komórek jelit Zakwaszanie środowiska wewnętrznego jelit zwiększona absorpcja wapnia 24 ↑ opróŜnianie Ŝołądka ↑ czas pasaŜu jelitowego ↑ objętość mas kałowych niewielki wpływ na glikemię poposiłkową Źródła: całe ziarno pszenicy, otręby, warzywa, owoce, orzechy Błonnik pokarmowy nierozpuszczalny

25 Przykładowe porcje wybranych grup produktów Warzywa i owoce: 1 średniej wielkości owoc (jabłko, gruszka, pomarańcza) 2-3 ziemniaki średniej wielkości 1 filiŜanka surowych, krojonych warzyw ½ filiŜanki warzyw gotowanych 125 ml (1/2 szklanki) soku 100g sałatki warzywnej lub owocowej Produkty zboŜowe: 1 bułka typu kajzerka 1 kromka chleba 6 łyŜek gotowanej kaszy, ryŜu lub makaronu 3/4 szklanki płatków zboŜowych 26 Mięso i ryby: 100 g mięsa, drobiu, ryby gotowanej 4 cienkie plasterki kiełbasy, szynki, polędwicy Inne: ½ gotowanej fasoli 1 jajko 1 łyŜka oleju, margaryny lub masła Produkty mleczne: 1 szklanka mleka 1 opakowanie kefiru lub jogurtu – 150 g 2 plasterki (50g) Ŝółtego sera 50 g twarogu

27 Szybka metoda obliczania zawartości błonnika pokarmowego w diecie / na porcję liczba porcji warzyw i owoców 1,5 g błonnika X liczba porcji produktów zboŜowych rafinowanych 1,0 g błonnika X liczba porcji produktów zboŜowych z całego ziarna 2,5 g błonnika X + + = Zalecenia dziennego spoŜycia błonnika pokarmowego w diecie ok. 30 g/d

29 PODAś BŁONNIKA POKARMOWEGO wg ADA min. - 20 g/dobę lub 10-13 g/1000 kcal cukrzyca typu 2 - 40 g/dobę otyłość / cukrzyca typu 2 – 25 g/1000 kcal nowotwory dietozaleŜne – 35-40 g/dobę hipercholesterolemia > 50 g/dobę 30 CHOROBY METABOLICZNE - Cukrzyca wpływ na glikemię poprzez wpływ na : szybkość opróŜniania Ŝołądka hydrolizę składników odŜywczych ↓ wchłanianie ⇒ ↓ stęŜenie glukozy we krwi ⇒ ↓ wydzielania insuliny

31 KaŜdy gram dodanego do diety błonnika rozpuszczalnego z produktów owsianych moŜe obniŜyć LDL cholesterol średnio o 2.2 mg/dl. Krauss et al., Circulation, 102:2296-2311, 2000. 32 Źródła błonnika produkty zboŜowe mąka z niskiego przemiału, pieczywo razowe, Ŝytnie, mieszane, chrupkie grube kasze, niełuskany ryŜ płatki zboŜowe – pszenne, owsiane, kukurydziane otręby – pszenne, owsiane

33 Źródła błonnika Warzywa wszystkie, ale najwięcej warzywa surowe spoŜywane ze skórką strączkowe (gumy) kapustne korzeniowe 34 Źródła błonnika owoce wszystkie, najwięcej owoce surowe, spoŜywane ze skórką i drobnymi pestkami jeŜyny, maliny, porzeczki, truskawki, agrest śliwki, Ŝurawiny, jabłka, gruszki, banany, morele suszone owoce – śliwki, figi, morele, orzechy

35 Zawartość błonnika rozpuszczalnego w wodzie ↓ w miarę dojrzewania warzyw, a ↑się zawartość frakcji nierozpuszczalnych Zawartość błonnika rozpuszczalnego w wodzie (pektyny) ↑ się w miarę dojrzewania owoców, ↓ się ilość frakcji nierozpuszczalnych 36 PRODUKTY SPOśYWCZE ZAWARTOŚĆ WĘGLOWODANÓW (100 G PRODUKTU RYNKOWEGO) energia węglowodany ogółem (g) błonnik pokarmowy (g)kcal PRZETWORY ZBOśOWE Chleb mieszany, pszenno-Ŝytni 203 43,7 2,7 Chleb pszenny razowy, "Graham" 198 40,0 5,0 Makaron dwujajeczny 364 72,0 5,3 Mąka pszenna typ 500 347 74,9 2,6 Ryz 349 78,9 2,4 WARZYWA Buraki 34 7,1 1,6 Cebula 33 6,1 1,5 Kapusta biała 32 6,2 2,1 Marchew 25 5,4 1,5 Ogórek 11 2,1 0,4 Pomidor 28 5,0 1,2 Ziemniaki 59 13,5 0,8 OWOCE Gruszka 47 10,9 1,6 Jabłko 42 8,8 1,3 Pomarańcza 37 8,1 1,4 Porzeczki czarne 81 16,9 7,7 NASIONA ROŚLIN STRĄCZKOWYCH Fasola biała, ziarno suche 346 61,6 15,7

37 Wzbogacanie racji pokarmowej w błonnik 4-5 III etap dodać: 1/2 filiŜanki gotowanej fasoli / innych strączkowych Suma 35-36 Suma 31 2 8 II etap dodać: 1 filiŜankę surowych warzyw 1/3 filiŜanki otrąb zboŜowych Suma 21 Błonnik (g) 6 4 3 8 I etap 3 porcje owoców 1 filiŜanka gotowanych warzyw 1 porcja warzyw skrobiowych 4 porcje chleba z całego ziarna lub innych zboŜowych 38 NIEBEZPIECZEŃSTWA Zbyt duŜe spoŜycie włókna pokarmowego ⇒ wzdęcia, biegunki, podraŜnienia jelit aŜ do ich skrętu NaleŜy stopniowo zwiększać ilość włókna pok. w diecie, aby przewód pokarmowy mógł się zaadaptować Stosowanie preparatów błonnika ⇒ zbyt duŜe spoŜycie Zwiększenie spoŜycia błonnika wymaga zwiększenia podaŜy płynów, szczególnie przy stosowaniu preparatów. Przy stosowaniu preparatów rozpuszczalnych frakcji błonnika nie wolno pić alkoholu ⇒ Ŝel czopujący przewód pokarmowy

Źródła węglowodanów w Ŝywieniu 40 Zawartość węglowodanów 80-100% - cukier rafinowany, mączka ziemniaczana i ich przetwory (np. sztuczny miód, cukierki, syrop ziemniaczany) oraz miód pszczeli i suszone owoce 50-80% skrobi - produkty zboŜowe (mąka, kasze, makarony, pieczywo, płatki) 40-70% - słodycze, pieczywo cukiernie, niektóre przetwory owocowe (dŜemy, konfitury, syropy), suche nasiona strączkowych 10-25% - ziemniaki, warzywa okopowe i korzeniowe oraz owoce i napoje 4-4.5% - mleko i napoje mleczne (laktoza)

41 W całodziennej diecie przeciętnego Polaka najwięcej węglowodanów pochodzi z: 42 Rola i przemiany węglowodanów w organizmie

43 WĘGLOWODANY źródło energii ochrona białka nadawanie cech organoleptycznych synteza aminokwasów bakteriostatyczna funkcje specjalne (biologiczne) fizjologiczne glikozydy nasercowe heparyny strukturalne gliko- lipidy gliko- proteiny regulacja metabolizmu źródło wł.pok detoksykacja organizmu Funkcje węglowodanów w organizmie człowieka glikozydy roślinne anty- biotyki 44 Wielkość spoŜycia węglowodanów i jego konsekwencje w organizmie Poziom glukozy we krwi ma ścisły związek z met.B i T ↓↓↓↓ spoŜycie W ↑ glukoneogeneza (gł. Ala,Gly, Glu) w mniejszym stopniu hyd. triacyloglicerolu (ok.130g glukozy/d) niepełne spalanie T (↑ciała ketonowe  kwasica) „T spalają się w ogniu W” (Lavoisier) ↑↑↑↑ spoŜycie W ↑ utl. W i ↑ tempo odkładania glikogenu ↑ przekształcanie w triacyloglicerole (↑ odkładania w tk.tł, głównie na d.bogatoW )

45 SpoŜycie węglowodanów a zdrowie 46 model Ŝywienia Polaków zbliŜony do modelu krajów wysoko rozwiniętych ilość i rodzaj W moŜe być czynnikiem ryzyka wielu chorób cywilizacyjnych spoŜycie Ŝywności wysoko przetworzonej, bogatej w cukier rafinowany i T dodatni bilans energetyczny otyłość pierwotna, cukrzyca 2 udział w diecie produktów roślinnych ↓ zachorowalność i umieralność na nowotwory j. grubego, przełyku i Ŝołądka

47 Niskie spoŜycie błonnika pok. wpływa na zwolnienie pasaŜu jelitowego, odgrywa istotną rolę w etiologii nie nowotworowych chorób jelita grubego: uchyłki (uchyłkowatości) Ŝylaki odbytu i zaparciach kamicy Ŝółciowej ( stęŜenia TC w Ŝółci i wytrącania kamieni Ŝółciowych) 48 ograniczenie spoŜycia produktów zawierających cukier sporadyczne występowanie przypadków próchnicy zębów w krajach rozwijających się, spoŜycie cukru<10 kg/osobę/rok nietolerancja oligosacharydów (np. laktozy) - charakter pierwotny/wtórny znaczna część dorosłych ludzi na świecie nie toleruje laktozy ok. 5 g laktozy (do 100 ml mleka), moŜe być spoŜywana bez zaburzeń jelitowych Inne badania naukowe wskazują, Ŝe

49 Zapotrzebowanie organizmu na węglowodany 50 brak wystarczających teoretycznych podstaw do ustalenia ścisłych fizjologicznych norm spoŜycia węglowodanów określa się zalecane wielkości ich spoŜycia ze względów praktycznych spoŜycie 50 do 100 g/dobę przyswajalnych węglowodanów zapobiega się nadmiernemu katabolizmowi białka tkankowego znaczenie praktyczne w okresie wzrostu organizmu i rekonwalescencji (odbudowa tkanek)