1.1. HidraHidraţii de carbonţii de carbon

Nutrienţii

HHidraţii de carbonidraţii de carbon (HC)(HC)

≡ glucide - cuvânt grecesc glykis - în limba rămână = dulce

după apă – cei mai abundenţi componenţi ai alimentelor

compuşii organici cei mai răspândiţi din natură

HC - compuşi organici - conţin doar C, H, O

Denumire: H şi O - proporţie ca în molecula apei (2:1) formula de

bază: Cx(H2O)y hidraţi de carbon (carbohidraţi) de fapt - polihidroxialdehide sau polihidroxicetone,

derivati

Plantele elaborează şi depozitează HC ca principală sursă de energie fotosinteza:CO2(aer) + H2O(sol) + lumina solară, clorofilă

în alimentaţia umană - nutrienţi energetici

în organism - unii derivaţi indeplinesc rol structural sau funcţional: proteoglicani, glucoproteine, glicolipide

HHidraţii de carbonidraţii de carbon (HC)(HC)

Compoziţie chimică, structurCompoziţie chimică, structurăă, clasificare, clasificare

În produsele alimentare 2 tipuri principale de HC:

Zaharuri simple monozaharide (MZ) – 3-8 atomi de C

Hexoze: glucoza, galactoza (o gr. aldehidica la C1), fructoza (– gr. cetonica C2)

Pentozele: riboza, ribuloza, xiloza, arabinoza dizaharide (DZ), oligozaharide simple (OZ)

Polizaharide (PZ)

Clasificarea HCClasificarea HC

Glucoza (dextroza)

cel mai distribuit MZ în natură: fructe, zarzavaturi, porumb dulce, miere

În formă polimerizată - în structura: DZ alături de fructoză,

galactoză PZ: amidon şi celuloză

obţinută industrial -hidroliza amidonului - îndulcitor

Fructoza (levuloza sau zahărul din fructe)

cel mai dulce HC

Abundentă în: fructe (1-7% fructoză) miere (40% fructoză)

Elaborată din amidon: sirop de fructoza din

porumb edulcorant - pt. iaurturi

indulcite, băuturi carbogazoase etc

Imbunatateste arome

1. Zaharuri simple1. Zaharuri simpleMonozaharide (MZ)Monozaharide (MZ)

Galactoza

extrem de rar în stare liberă în natură

galactoza + glucoza = lactoza

Pentoze Riboza, dezoxiriboza

parte din ac. nucleic (ARN) şi dezoxiribonucleic (ADN)

1. Zaharuri simple1. Zaharuri simpleMonozaharideMonozaharide

1. Zaharuri simple 1. Zaharuri simple DizaharideDizaharide

Zaharoza, sucroza glucoză + fructoză

dizaharid nereducător, obţinut din: trestia / sfecla de zahăr

cantităţi mici - în: fructe, rădăcini (morcov), miere

ingredient - gamă largă de alimente, datorită proprietăţilor: gust dulce, solubilitate in apa rezistenţă la hidroliză, formare de geluri, control asupra activităţii apei, conservarea alimentelor

zahărul de masă comun - se utilizează în cofetărie, patiserie, îndulcitor pt. băuturi răcoritoare etc.

O O

O

OH

HO

H

CH2OH

OH

HOH2C

OH

HO

CH2OH

HH

Lactozaglucoză + galactoză

dizaharid reducător

specifică laptelui: produsă exclusiv de glanda mamară

mai puţin solubilă decât alte dizaharide

gust de dulce redus (1/6 din gustul de dulce al zaharozei) gustul de dulce creşte prin hidroliză în forma hidrolizată se foloseşte ca edulcorant natural

In organismul uman – hidrolizată de lactaza intestinală

1. Zaharuri simple 1. Zaharuri simple DizaharideDizaharide

Lactuloza

derivat artificial al lactozei: -galactozil-fructoza

Obţinere: lactoză tratament termic alcalin izomerizează molecula de glucoză în fructoză

dizaharid reducător, putere edulcorantă superioară lactozei nu se absoarbe în intestinul subţire, utilizat clinic ca laxativ

digestia la nivelul colonului randament energetic scăzut

Formule de lapte praf pt. sugari - rol prebiotic = rol nutritiv pt. Lactobacillus bifidus

O

OO

OH

OH

HO

CH2OH

OH

OH

OH

CH2OH

OO

O

HOCH2OH

OH

OH

OH

CH2OHHO

CH2OH

Lactoza Lactuloza

1. Zaharuri simple 1. Zaharuri simple DizaharideDizaharide

Maltoza 2 molecule de glucoză

Se mai numeşte: zahăr de malţ

în formă liberă în natură doar în seminţe de orz germinat şi unele fructe

Prezentă în alimente elaborate cu sirop obţinut industrial prin hidroliza incompletă a amidonului

Se foloseşte: în industria berii – e fermentabila sub actiunea drojdiilor în panificaţie la elaborarea alimentelor pentru copii – este uşor digerabilă

1. Zaharuri 1. Zaharuri simple simple

DizaharideDizaharide

1. Zaharuri simple1. Zaharuri simpleOligozaharideleOligozaharidele

3-9 structuri MZ, solubilein apa

trizaharide: maltotrioza rafinoza - în struguri, prune şi solatrioza - în tomate

Alte OZ: Stachioza (4 x glucoza) Verbascoza (5 x glucoza) – leguminoase

Fructo-oligozaharide Galacto-oligozaharide 20 MZ

Inuline – polimeri liniari ai fructozei (2,1) – grad de polimerizare (< 60)

Polihidroxi-Polihidroxi-alcoolialcooli (PHA)(PHA)

Alimente vegetale (fructe, alte părţi) - conţin polialcooli

forme alcoolice ale unor mono şi dizaharide industrial prin hidrogenarea zaharurilor conservă o parte din proprietatea de dulce a zaharului original

Se absorb mai lent în tubul digestiv inhibă creşterea rapidă a glicemiei utilizare: alimente pt.

persoane ce nu tolerează ingestii crescute de HC

consumati în cantităţi crescute scaune moi / diaree

prezintă o acţiune cariopreventivă microorganismele din placa dentară nu îi pot fermenta se folosesc frecvent la obţinerea gumelor de mestecat

1. Sorbitol se găseşte în fructe; industrial: prin hidrogenarea glucozei putere edulcorantă şi energetică cu a glucozei alimente pt. diabetici nu necesită insulina pt. metabolizare

2. Manitol (se obtine din manoza) în fructe (măsline), legume (morcov, cartof dulce) se digeră parţial - valoarea calorică = ½ faţă de glucoză

3. Xilitol (se obtine din xiloza) se absoarbe cu o viteză de 5x < decât glucoza prezent în: fructe, legume, cereale, ciuperci

CH2-OH

OH

CH2-OH

CH2-OH

HO

OH

CH2-OH

HOOH HO

CH2-OH

CH2-OH

OHHO

OH

OH

D-sorbitol D-manitol xilitol

Polihidroxi-Polihidroxi-alcoolialcooli (PHA)(PHA)

Polihidroxi-alcooliPolihidroxi-alcooli (PHA)(PHA)

4. Dulcitol – produs izomer cu sorbitolul

5. Lactitol – provine din Lactoza-medical: ca laxativ

PHA 1-5 au structuri liniare

Inozitol

= polialcool ciclic - prezent în:

• semintele de cereale – complet fosforilat ca si component al acidului fitic

• toate tipurile de membrane biologice – ca si component al unor lipide complexe numite fosfo-inozitide

galactozil-glucitol

1. Zaharuri derivate1. Zaharuri derivate

pe langa C, H, O contin si alti atomi: N, S, P

grupari –OH din structura unei oze – inlocuite cu:

gr. amino (NH2) aminozaharuri – ex. glucozamina, galactozamina, manozamina, acid sialic

Polizaharide Polizaharide alimentarealimentare

HC complecşi – conţin numeroase molecule de monozaharide

Polizaharidele se împart în două grupe mari:

polizaharide de rezervă – d.p.d.v. nutritiv: polizaharide utilizabile energetic /digerabile: - cei mai numerosi – produsi de policondensare ai glucozei = glicani: amidon, dextrine, glicogen

polizaharide structurale = d.p.d.v. nutritiv: polizaharide neutilizabile energetic / practic nedigerabile: glicani (celuloză), alte polizaharide (hemiceluloză, pectine, gume, mucilagii) - fibre alimentare

Polizaharide de rezervăPolizaharide de rezervă

Amidonul HC de rezervă al plantelor superioare cel mai abundent HC din alimentaţie prezent în seminţe de cereale, leguminoase, tuberculi se obţine pornind de la cereale şi cartofi în dietă - nutrient energetic

În plante - granule cu zone concentrice

Format din molecule de glucoză - 2 polimeri diferiţi: amiloza şi amilopectina

componenţi cu proprietăţi fizice şi chimice diferite

AmilozaAmiloza

polimer liniar format din molecule de glucoză legate alfa-1:4 şi reprezintă 25 – 33 % din amidonul total

datorită structurii lineare tendinţă accentuată: de a forma geluri la cald şi de a precipita la răcire

O O O OH

HO

H OH

OH H

H H

O OH

H

H

OH

H

CH2OH

H

O

H H

CH2OH

OH

H

H

OH

H

O

H

OH

H

H

OH

OH

HH

CH2OHCH2OH

amiloza

AmilopectinaAmilopectina

molecule de glucoză legate alfa-1:4 + numeroase ramificaţii, probabil la întâmplare, legate alfa-1:6

component major al amidonului din porumb, orez (2/3-3/4)

O O

O

CH2

O O

H

O

CH2OH

H

OH

H

H

OH

H

O

H H

CH2OH

OH H

H OH

H

H

O

CH2OH

H

OH H

H OH

H

O

HH

OH H

H OH

H

O

H

CH2OH

H

OH

H

H

OH

H

O

amilopectina

• structură ramificată nu formeaza reţele moleculare proprii gelurilor, dar dă soluţii foarte vâscoase

Amidonul Amidonul

In unele alimente – leguminoase, cartofi, cereale, fructe (banane) proportii diferite de amidon rezistent ajunge intact in colon.

Fermentat de microflora din colon acizi grasi cu lant scurt: acid butiric etc utilizat preferential de celulele mucoasei colice, in special ca sursa energetica

Glicogenul Glicogenul

polizaharid de rezervă al mamiferelor

Se depozitează în ficat şi în ţesutul muscular

Configuraţie chimică asemănătoare amidonului

Alimente bogate în glicogen: stridiile, midiile, ficatul

Valoarea sa nutritivă reală este practic nulă: prezent în cantităţi mici în alimente, se pierde uşor prin prelucrare culinara si în timpul depozitării

DIGESTIA ŞI ABSORBŢIA HCDIGESTIA ŞI ABSORBŢIA HC

HC - se absorb numai sub formă de monozaharide Oligo, polizaharidele hidrolizate la elementele componente –

care se absorb la nivel intestinal

Digestia amidonului începe în cavitatea bucală amilaza salivară continuată de amilaza pancreatică cele 2 enzime

scindează amidonul dextrine, apoi la maltoză

Dizaharidele: zaharoza, maltoza, lactoza scindate de enzime specifice (zaharaza, maltaza, lactaza)

monozaharide absorbabile: glucoză + cantitati mai mici de fructoză, galactoză

Glucoza absorbită activ, cu consum de energie metabolică, fie folosind transportori GLUT (glucose-transport) fie prin mecanism de co-transport sodiu-glucoza (transportor de membrană SGLT = sodium-glucose-transporter)

Galactoza - viteză de absorbţie ~ identică cu glucoza

Fructoza - se absoarbe mai încet: prin difuzie facilitată (de un gradient de concentraţie)

Alte monozaharide: manoza, xiloza, arabinoza - trec în procente mici bariera digestivă

DIGESTIA ŞI DIGESTIA ŞI

ABSORBŢIA HCABSORBŢIA HC

In ficat toate zaharurile se transformă în glucoză – singurul zahar circulant în condiţii fiziologice

Organismul poate sintetiza toţi derivaţii glucidici pornind de la glucoză (inclusiv riboza din nucleotide şi acizi nucleici)

fructoza şi galactoza nu sunt zaharuri esenţiale

Când dieta e săracă în glucoză organismul o poate sintetiza pornind de la alte zaharuri sau de la aminoacizi, însă o astfel de dietă poate produce tulburări metabolice

HHidraţii de carbonidraţii de carbon (HC)(HC)

ROLUL BIOLOGICROLUL BIOLOGIC AL HC AL HC

1. Rol energetic

1 g HC oxidaţi în organism ~ 4 kcal ard complet CO2+ H2O

HC absorbiţi la nivelul intestinului: 1. oxidaţi imediat eliberare de energie ţesuturilor

2. depozitaţi convertiţi în glicogen hepatic sau muscular (rezervă de energie rapid mobilizabilă)

3. HC în exces sinteza de lipide - tezaurizarea energiei

Glucoza - forma de energie utilizată de creier şi hematii – foarte sensibile la scăderea glicemiei

2. Efect de economisire (cruţare) a altor macronutrienţi

Un metabolism glucidic corect indispensabil pt. metabolism lipidic şi proteic normal:

Efect anticetogenic - HC împiedică mobilizarea excesivă a lipidelor - fenomen care ar conduce la cetoză

aport insuficient de HC ca sursă de energie sunt oxidate lipidele de depozit (cantităţi f. mari oxidare incompleta) acumulare de corpi cetonici cetoacidoză; final: dezechilibru sodic şi deshidratare

Asigura echilibrul metabolismului proteic Împiedică degradarea oxidativă a proteinelor musculare in scop

energetic

necesitatea de a nu se practica diete lipsite de HC

ROLUL BIOLOGIC AL HCROLUL BIOLOGIC AL HC

3. Rolul plastic sau funcţional acidul glucuronic – participă la procese de detoxifiere imunopolizaharide - rol în rezistenţa la infecţii galacto-lipide - rol în activitatea sistemului nervos heparină - o mucopolizaharidă

4. Reglarea funcţiilor gastro - intestinale Fermentarea lactozei (lapte, derivate lactate)

favorizează dezvoltarea unei flore bacteriene favorabile Glucidele nedigerabile - efecte biologice deosebite (“fibre

alimentare”)

ROLUL BIOLOGIC AL HCROLUL BIOLOGIC AL HC

NECESARUL DE HCNECESARUL DE HC

HC - trebuie să fie ingeraţi zilnic prin dietă practic nu există o raţie dietetică recomandată. necesar minim: 100-150 g glucide/persoană/zi

Recomandări: HC să reprezinte 55 - 60% din valoarea energetică a

dietei.

Noţiunea de necesar glucidic al organismului uman este relativă: un regim lipo-proteic permite un echilibru nutriţional

mai particular, prin procesul de gluco-neogeneză când HC lipsesc din dietă, aminoacizii şi lipidele se pot

converti în glucoză pentru a hrăni creierul şi SNC

Totuşi, !! o dietă cu < de 50-100g HC/zi poate să favorizeze: un catabolism excesiv de proteine tisulare, pierderi de Na şi alţi cationi deshidratare involuntară cu instalare de acidoză (cetoză)

Diete actuale - includ alimente ce conţin HC complecşi - amidon: pâine /cereale în general, legume, cartofi, paste etc.

!! Nu mono şi dizaharide hiperglicemie brutală un răspuns insulinic brusc şi o lipidogeneză

Consum dulciuri - trebuie să fie moderat - valoarea nutritivă nu este importantă

NECESARUL DE HCNECESARUL DE HC

Efecte fiziopatologiceEfecte fiziopatologice

Studii epidemiologice şi experimentale corelează consumul de zaharuri simple cu apariţia unor stări patologice:

consum de dulciuri - cu precădere între mesele principale - favorizează apariţia cariei dentare

aport exagerat de HC incidenţa obezităţii, DZ2, bolilor cardiovasculare, hiperlipoproteinemiilor

In ingestie de HC: excesul de glucoza intra in circulatie glicemia (ex. la diabetici) sau refacerea depozitelor de glicogen la ficat si muschi.

Daca glucoza continua sa intre in circulatie se induce glicoliza cu producerea de ATP.

Productia crescuta de ATP si citrat duce la acetil-CoA care stimuleaza sinteza de acizi grasi tesuturilor adipoase

SURSE ALIMENTARE DE HCSURSE ALIMENTARE DE HC

Cea mai importantă sursăde HC din alimentaţia omului:

alimentele de origine vegetală

singura excepţie majoră: lactoza din lapte şi

derivate lactate. glicogenul - apare

în cantităţi relativ mici în carne şi ficat

Alimente bogate în zahăr (HC usor absorbabili)Carbohidraţi [%]

Dulciuri concentrate Zahăr de diferite tipuri 99,5 – 100Bomboane 70 – 95Miere 82Sirop 55 – 75Marmelade, dulceţuri, jeleuri 70Băuturi carbogazoase dulci 10 – 12

FructePrune, caise, smochine 12 – 31Banane, struguri, cireşe, mere, pere 15 – 23Fragi, ananas, portocale 8 – 14

LapteLapte smântânit 6Lapte integral 5

Alimente bogate în amidon Carbohidraţi [%]

Derivate de cereale

Amidon 86 – 88

Cereale uscate: porumb, grâu, orz, ovăz 68 – 85

Făină de porumb, grâu 70 – 80

Prăjituri simple 56

Pâine albă, integrală de grâu, de secară 48 – 52

Paste făinoase: macaroane, spagheti; orez fiert 23 – 30

Alimente bogate Alimente bogate în amidonîn amidon

HC [%]HC [%]

Legume, leguminoase

Fierte: porumb, cartofi, mazăre, fasole 15 – 26

Sfeclă, morcov, ceapă, roşii 5 – 7

Legume frunze (salată, varză, spanac, sparanghel) 3 – 4