Węglowodany

podstawowe źródło energii dla organizmu

Czym są węglowodany?

Zrzut ekranu 2020-10-31 o 6.30.24 PM 3 2
Zrzut ekranu 2020-10-31 o 6.30.24 PM 2.p
Zrzut ekranu 2020-10-31 o 6.30.24 PM 3.p
  • Węglowodany (inaczej sacharydy, cukry) stanowią podstawowy składnik pokarmowy obejmujący grupę związków organicznych, zbudowanych z atomów: węgla, wodoru i tlenu
     

  • Sacharydy występują jako pojedyncze cząsteczki - cukry proste oraz ich polimery, czyli dłuższe łańcuchy zbudowane z cukrów prostych połączonych wiązaniem glikozydowym: oligosacharydy i polisacharydy

  • Ta szeroka grupa związków różni się między sobą budową chemiczną, właściwościami fizykochemicznymi, a także podatnością na procesy trawienia i wchłaniania w przewodzie pokarmowym oraz intensywnością podnoszenia poziomu glukozy we krwi

Definicja węglowodanów

Budowa węglowodanów

Podział i właściwości węglowodanów

Terminologia

Funkcje węglowodanów

Zrzut ekranu 2020-10-31 o 6.52.44 PM.png
Zrzut ekranu 2020-10-31 o 6.52.44 PM 2.p
Zrzut ekranu 2020-10-31 o 6.52.44 PM 3.p
  • Pod względem funkcji węglowodany dzielone są na przyswajalne (trawione i wchłaniane w przewodzie pokarmowym) oraz nieprzyswajalne (nie ulegające trawieniu i wchłanianiu, czyli błonnik pokarmowy)

  • Węglowodany przyswajalne są jednym z głównych źródeł energii dla organizmu. Po strawieniu i wchłonięciu, cukry ulegają utlenieniu do dwutlenku węgla i wody z wydzieleniem energii, wykorzystywanej przez ustrój - szczególnie układów nerwowego, sercowo-naczyniowego, mięśniowego oraz wątroby. Poza dostarczaniem energii, węglowodany przyswajalne są niezbędne do utrzymywania odpowiedniej temperatury ciała, właściwej pracy narządów wewnętrznych, magazynowania energii w postaci glikogenu, wpływają na mechanizmu głodu i sytości, biorą udział w budowie struktur komórkowych, spalaniu kwasów tłuszczowych, stanowią substrat do syntezy aminokwasów

  • Węglowodany nieprzyswajalne, z kolei, zależnie od frakcji, wpływają m.in. na motorykę przewodu pokarmowego, objętość treści pokarmowej i związaną z tym częstość wypróżnień, zwalniają wchłanianie glukozy i trójglicerydów, odżywiają bakterie jelitowe, stymulują syntezę prozdrowotnych średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych, wiążą toksyczne substancje, zmniejszają wartość odżywczą diety

Funkcje węglowodanów

Trawienie i wchłanianie węglodanów

Trawienie i wchłanianie węglowodanów

Projekt_bez_tytułu.jpg
  • Proces trawienia węglowodanów, a zwłaszcza skrobi, ma swój początek w jamie ustnej pod wpływem obecnego w ślinie enzymu α-amylazy. Enzym ten rozkłada wewnętrzne wiązania α-1,4-glikozydowe łańcucha cukrowego. Łańcuch skrobi ulega hydrolizie do cząstek maltozy, maltotriozy oraz dekstryn. Istotne jest, aby pokarm został właściwie rozdrobniony w jamie ustnej, co umożliwi enzymom lepsze trawienie węglowodanów

  • Cząsteczki węglowodanów szybko przemieszczają się do żołądka, jednak nie są tam trawione – kwaśne środowisko unieczynnia funkcję α -amylazy ślinowej

  • Dalsze trawienie ma miejsce w początkowym odcinku jelita cienkiego – dwunastnicy. Proces ten zachodzi przy udziale wydzielanej przez trzustkę α-amylazy, hydrolizującej węglowodany do dekstryn oraz dwucukrów. W soku jelitowym w jelicie cienkim obecne są następujące enzymy: glukoamylaza (działa na dekstryny oraz oligosacharydy), amylo-1,6-glukozydaza (rozrywa wiązania dekstryn, skrobi), oligo-1,6-glukozydaza (odczepia z oligosacharydów boczne łańcuchy glukozowe)

  • Disacharydy są rozkładane na monosachardydy podczas trawienia kontaktowego przez tzw. disacharydazy – enzymy wytwarzane przez błony komórek jelita cienkiego. Do disacharydaz zaliczane są: laktaza – rozkłada laktozę na cząsteczki glukozy i galaktozy, sacharaza – hydrolizuje sacharozę (cukier buraczany) do glukozy oraz fruktozy, maltaza – rozdziela maltozę na dwie cząsteczki glukozy

Dystrybucja węglowodanów w organizmie

Metabolizm węglowodanów

Zrzut ekranu 2020-10-31 o 9.11.43 PM.png
  • Węglowodany, które zostały rozłożone do najprostszych form, absorbowane są w głównie w jelicie cienkim do krwi żyły wrotnej, wraz z którą dostają się do wątroby – głównego narządu odpowiadającego za metabolizm węglowodanów. Większość heksoz przekształcana jest w glukozę. W normalnych warunkach glukoza z posiłku, rozprowadzana w krwioobiegu, wychwytywana jest przez:

    • wątrobę (15-20%) – synteza glikogenu i lipogeneza de novo

    • mięśnie (75%) – synteza glikogenu

    • inne tkanki (10-15%)

Kluczowe hormony biorące udział w homeostazie glukozy

Zrzut%20ekranu%202020-11-1%20o%202.06_ed
  • W homeostazie glukozy udział biorą dwa bardzo ważne hormony trzustkowe – insulina oraz glukagon, które działają przeciwstawnie

  • Insulina produkowana przez komórki β wysp trzustkowych i umożliwiająca wchłanianie glukozy do wnętrza komórek, powoduje obniżenie jej stężenia we krwi. Niski poziom cukru we krwi pobudza komórki α trzustki do produkcji glukagonu

  • Glukagon stymuluje rozpad glikogenu w wątrobie i tym samym powoduje zwiększenie stężenia glukozy we krwi. Wzrost stężenia glukozy we krwi stymuluje trzustkę do wydzielania insuliny i cykl się zamyka

Źródła węglowodanów w pożywieniu

Zrzut ekranu 2020-10-31 o 9.37.29 PM.png
Zrzut ekranu 2020-10-31 o 9.37.29 PM 3.p
Zrzut ekranu 2020-10-31 o 9.37.29 PM 5.p
Zrzut ekranu 2020-10-31 o 9.37.29 PM 7.p
Zrzut ekranu 2020-10-31 o 9.37.29 PM 4.p
Zrzut ekranu 2020-10-31 o 9.37.29 PM 8.p
Zrzut ekranu 2020-10-31 o 9.37.29 PM 2.p
Zrzut ekranu 2020-10-31 o 9.37.29 PM 6.p
  • Węglowodany w żywności pochodzą głównie z produktów roślinnych. Występują zarówno w postaci wolnej (naturalny składnik produktu), jak i w postaci przetworzonej (rafinowane, po obróbce technologicznej)

  • Ich głównym źródłem w diecie są produkty zbożowe, owoce, warzywa, ziemniaki, nasiona roślin strączkowych oraz mleko i jego przetwory

  • Do produktów, będących źródłem cukrów zaliczane są także miód, cukier rafinowany, wyroby cukiernicze oraz napoje słodzone

Źródła węglowodanów

Indeks i ładunek glikemiczny

Zrzut ekranu 2020-10-31 o 10.25.59 PM.pn
Zrzut ekranu 2020-10-31 o 10.41.47 PM 2.
Zrzut ekranu 2020-10-31 o 10.41.47 PM.pn
  • Węglowodany są grupą makroskładników, z którą nierozerwalnie wiążą się pojęcia indeksu glikemicznego oraz ładunku glikemicznego

  • Indeks glikemiczny jest wskaźnikiem, określającym procentowo szybkość wzrostu stężenia glukozy we krwi po spożyciu produktu

  • Indeks glikemiczny klasyfikuje produkty żywnościowe na podstawie ich wpływu na stężenie glukozy we krwi oraz czas, w jakim to stężenie ulega zmianie. IG określa jakość węglowodanów, a nie ich ilość! Rodzaj węglowodanów determinuje ich indeks glikemiczny - im prostsze są węglowodany, tym szybciej się wchłaniają i tym wyższy jest ich IG. Produkty o wysokim indeksie glikemicznym powodują szybki wzrost glukozy we krwi, a następnie gwałtowny jej spadek, z kolei produkty o niskim IG są trawione wolniej i analogicznie – powodują wolniejszy wzrost stężenia glukozy we krwi

  • Opieranie się w diecie głównie na produktach o niskim indeksie glikemicznym jest pomocnym zabiegiem w kontroli stężenia glukozy we krwi

  • Indeks glikemiczny jest pomocnym wskaźnikiem w szacowaniu wzrostu glikemii po posiłku, jednak nie uwzględnia on wielkości porcji. Niewielka ilość produktu o bardzo wysokim IG nieznacznie wpłynie na poziom glikemii, z kolei bardzo duża ilość produktu o niskim IG może znacznie wpłynąć na stężenie glukozy we krwi. Wielkość porcji uwzględnia natomiast inny wskaźnik - ładunek glikemiczny

Indeks i ładunek glikemiczny

Spożycie węglowodanów a zdrowie

  • Aby organizm człowieka funkcjonował prawidłowo, powinien czerpać energię ze zbilansowanej diety, dostarczającej wszystkich makro- i mikroskładników w odpowiednich proporcjach. Zaburzenie równowagi spożycia każdego ze składników odżywczych, zarówno w kierunku niedoborowym, jak i nadmiarowym, wiąże się z niekorzystnymi dla zdrowia skutkami

Spożycie a zdrowie

Zapotrzebowanie na węglowodany

Norma na węglowodany.png
  • Odpowiednie zbilansowanie diety i prawidłowe żywienie mają na celu zapewnienie organizmowi podaży niezbędnych składników pokarmowych
    w potrzebnych ilościach i we właściwym stosunku. W praktyce polega to na realizacji ustalonych norm żywieniowych

  • Normy Żywienia 2020 wyraziły zapotrzebowanie na węglowodany w wartościach procentowych względem całkowitej energetyczności diety. Zostały one ustalone jako referencyjny zakres spożycia (RI)

Zapotrzebowanie

Źródło: Normy Żywienia 2020

Bibliografia:

  1. Brzozowski, R. (2001). Vademecum lekarza praktyka. Wydawn. Lekarskie PZWI.

  2. Ciborowska, H., Rudnicka, A., Ciborowski, A., & Wydawnictwo Lekarskie PZWL. (2019). Dietetyka: Żywienie zdrowego i chorego człowieka. Wydawnictwo Lekarskie PZWL.

  3. Cummings, J. H., & Stephen, A. M. (2007). Carbohydrate terminology and classification. European Journal of Clinical Nutrition, 61(S1), S5–S18. https://doi.org/10.1038/sj.ejcn.1602936

  4. Eliasson, A.-C. (2006). Carbohydrates in food. CRC/Taylor & Francis. http://www.crcnetbase.com/isbn/9781420015058

  5. Flis, K., & Konaszewska, W. (1997). Podstawy żywienia człowieka. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne.

  6. Gawęcki, J., & Berger, S. (2012). Żywienie człowieka t. 1. Wydawnictwo Naukowe PWN.

  7. Gertig, H., Gawęcki, J., & Wydawnictwo Naukowe PWN. (2014). Żywienie człowieka: Słownik terminologiczny. Wydawnictwo Naukowe PWN.

  8. Jarosz, M., Rychlik, E., Stoś, K., & Charzewska, J. (2020). Normy Żywienia dla populacji Polski i ich zastosowanie. Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego - Państwowego Zakładu Higieny (NIZP-PZH)

  9. Jarosz, M., Rychlik, E., Stoś, K., Wierzejska, R., Wojtasik, A., Charzewska, J., Mojska, H., Szponar, L., Sajór, I., Kłosiewicz-Latoszek, L., Chwojnowska, Z., Wajszczyk, B., Szostak, W. B., Cybulska, B., Kunachowicz, H., Wolnicka, K., Przygoda, B., Cichocka, A., & Instytut Żywności i Żywienia. (2017). Normy żywienia dla populacji Polski. Instytut Żywności i Żywienia.

  10. Jarosz, M., Sajór, I., Gugała-Mirosz, S., & Nagel, P. (2019). Czy wiesz ile, potrzebujesz węglowodanów? Instytut Żywności i Żywienia.

  11. Konturek, S., & Brzozowski, T. M. (2011). Fizjologia człowieka: Podręcznik dla studentów medycyny. Elsevier Urban & Partner.

  12. Kunachowicz, H. (2005). Tabele składu i wartości odżywczej żywności = Food composition tables. Wydawnictwo Lekarskie PZWL.

  13. Kunachowicz, H. (2008). Liczmy kalorie. Wydawnictwo Lekarskie PZWL.

  14. Kunachowicz, H., Czarnowska-Misztal, E., Turlejska, H., & Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne. (2013). Zasady żywienia człowieka. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne.

  15. Lockyer, S., & Nugent, A. P. (2017). Health effects of resistant starch. Nutrition Bulletin, 42(1), 10–41. https://doi.org/10.1111/nbu.12244

  16. Novo Nordisk Pharma. Zdrowe żywienie w cukrzycy. Novo Nordisk Pharma.

  17. Nutrition and Athletic Performance: (2016). Medicine & Science in Sports & Exercise, 48(3), 543–568. https://doi.org/10.1249/MSS.0000000000000852

  18. Samuel, V. T., & Shulman, G. I. (2016). The pathogenesis of insulin resistance: Integrating signaling pathways and substrate flux. Journal of Clinical Investigation, 126(1), 12–22. https://doi.org/10.1172/JCI77812

  19. Thomas, B., & British Dietetic Association. (2003). Manual of dietetic practice. Blackwell Science.

  20. Włodarek, D., Lange, E., Głąbska, D., Kozłowska, L., & Wydawnictwo Lekarskie PZWL. (2015). Dietoterapia. Wydawnictwo Lekarskie PZWL.

  21. Wood, I. S., & Trayhurn, P. (2003). Glucose transporters (GLUT and SGLT): Expanded families of sugar transport proteins. British Journal of Nutrition, 89(1), 3–9. https://doi.org/10.1079/BJN2002763