Υδατάνθρακες και Διατροφή

Οι υδατάνθρακες αποτελούν από τα πιο βασικά συστατικά των τροφίμων και έχουν πολύ σημαντικό ρόλο στη διατροφή. Παρόλη την κατάταξή τους κάτω από την ίδια ονομασία λόγω της βασικής μονάδας της χημικής τους δομής διαχωρίζονται σε πολλές επιμέρους κατηγορίες ανάλογα με τον τρόπο που μεταβολίζονται στον οργανισμό και της περιλαμβάνουν ουσίες με διαφορετική δομή και μέγεθος. Ενημερωθείτε στο παρακάτω άρθρο για τη βασική τους δομή, πώς διαχωρίζονται και πώς μεταβολίζονται στον οργανισμό για να συνεισφέρουν στην ενέργεια που χρειάζεται.
Είναι ουσίες που αποτελούνται από άτομα άνθρακα, υδρογόνου και οξυγόνου. Ο γενικός τους χημικός τύπος είναι (CH2O)n. Οι περισσότεροι υδατάνθρακες έχουν μια αναλογία 1:2:1 από άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο, αντίστοιχα.
Είναι ένα από τα τρία μακροθρεπτικά συστατικά που παρέχουν στον οργανισμό ενέργεια (τα άλλα δυο είναι οι πρωτεΐνες και τα λιπαρά).
Θεωρούνται ιδανική πηγή ενέργειας για το σώμα, επειδή μπορούν να μετατραπούν εύκολα σε γλυκόζη, τη μορφή του σακχάρου, που μεταφέρει τις πρωτεΐνες και τα λιπαρά στο σώμα για να μπορεί να τα χρησιμοποιήσει. Η παροχή ενέργειας στον οργανισμό, γίνεται μετά από την διαδικασία της πέψης, της απορρόφησης και της γλυκόλυσης.
Οι συστάσεις πρόσληψης Υδατανθράκων είναι : 55 με 60% του συνόλου των ημερησίων θερμίδων (περίπου 275 με 300 γραμμάρια για μια δίαιτα 2.000 θερμίδων). Η πλειοψηφία των θερμίδων από υδατάνθρακες πρέπει να προέρχεται από σύνθετους και όχι από απλούς υδατάνθρακες. Από τη συνολική θερμιδική πρόσληψη, περίπου το 45 με 50 %των θερμίδων πρέπει να προέρχεται από σύνθετους υδατάνθρακες, και το 10 % ή λιγότερο από απλούς

Οι απλοί υδατάνθρακες
Οι απλοί υδατάνθρακες, ή απλά σάκχαρα, είναι : μονοσακχαρίτες ή δισακχαρίτες. Αποτελούνται δηλαδή από ένα ή δυο μόρια σακχάρων.
– Οι πιο γνωστοί μονοσακχαρίτες (υδατάνθρακες που αποτελείται από μεμονωμένες μονάδες σακχάρων) είναι η γλυκόζη, η φρουκτόζη και γαλακτόζη.
– Στους πιο γνωστούς δισακχαρίτες ανήκουν η μαλτόζη (2 μόρια γλυκόζης) , η σακχαρόζη ( γλυκόζη & φρουκτόζη) και η λακτόζη (γλυκόζη & γαλακτόζη)
•    Η γλυκόζη είναι ο πιο κοινός τύπος σακχάρου και αποτελεί την κύρια μορφή σακχάρου, που αποθηκεύεται στο σώμα για παροχή ενέργειας Συχνά αναφέρεται ως σάκχαρο του αίματος ή σαν δεξτρόζη και έχει ιδιαίτερη σημασία για άτομα που έχουν διαβήτη ή υπογλυκαιμία.
•    Φρουκτόζη, είναι ο κύριος τύπος σακχάρου που βρίσκεται στα φρούτα. Επίσης, βρίσκεται στο σιρόπι καλαμποκιού, στο μέλι και διάφορα σε αναψυκτικά.
•    Η Γαλακτόζη βρίσκεται σε φυσικά προϊόντα σπανιότερα από τη γλυκόζη ή την φρουκτόζη. Συνδυάζεται όμως, συχνά με τη γλυκόζη για να διαμορφώσει τον δισακχαρίτη λακτόζη, που συχνά αναφέρεται ως το σάκχαρο το γάλακτος.
Τόσο η φρουκτόζη, όσο και η γαλακτόζη μεταβολίζονται σε γλυκόζη για να χρησιμοποιηθούν από το σώμα μας.

Ολιγοσακχαρίτες
Είναι οι υδατάνθρακες που αποτελούνται από δύο έως δέκα μονοσακχαρίτες. Εκείνοι που αποτελούνται από δύο σάκχαρα αναφέρονται ως δισακχαρίτες, ή διπλά σάκχαρα. Περιέχουν δύο μονοσακχαρίτες ενωμένους είτε με άλφα είτε με βήτα δεσμό. Όταν υπάρχει δεσμός – άλφα, τα σάκχαρα είναι εύπεπτα από το ανθρώπινο σώμα, ενώ τα βήτα-ομόλογα μεταβολίζονται πιο δύσκολα από τον οργανισμό.
Υπάρχουν τρεις ιδιαίτερα σημαντικοί δισακχαρίτες: η σακχαρόζη, η μαλτόζη και η λακτόζη.
•    Η Σακχαρόζη σχηματίζεται όταν η γλυκόζη και η φρουκτόζη συνδέονται μεταξύ τους με ένα δεσμό άλφα. Βρίσκεται στη ζάχαρη από ζαχαροκάλαμο ή ζαχαρότευτλα και εξευγενίζεται για να παράγει τη γνωστή μας επιτραπέζια κρυσταλλική ζάχαρη.
•    Η Μαλτόζη, (λέγεται και σάκχαρο της η βύνης), αποτελείται από δύο μονάδες γλυκόζης που συνδέονται με δεσμό άλφα. Παράγεται από τη χημική διάσπαση του αμύλου, που γίνεται κατά κατά τη βλάστηση των σπόρων και την παραγωγή αλκοόλης.
•    Η Λακτόζη είναι συνδυασμός γλυκόζης και γαλακτόζης. Επειδή περιέχει βήτα δεσμό, είναι δύσκολο -για ορισμένα άτομα – να αφομοιωθεί σε μεγάλες ποσότητες. Η αποτελεσματική πέψη της απαιτεί επαρκείς ποσότητες του ενζύμου λακτάση.

Σύνθετοι Υδατάνθρακες
Οι σύνθετοι υδατάνθρακες ή πολυσακχαρίτες, αποτελούνται από απλές μονάδες σακχάρων, συνδεδεμένων σε μεγάλες αλυσίδες, που ονομάζονται πολυμερή. Τρεις πολυσακχαρίτες έχουν ιδιαίτερη σημασία για την ανθρώπινη διατροφή: το άμυλο, το γλυκογόνο, και οι φυτικές ίνες
Το άμυλο και το γλυκογόνο είναι εύπεπτες μορφές σύνθετων υδατανθράκων που αποτελούνται από μονάδες γλυκόζης που συνδέονται με δεσμούς άλφα. Το άμυλο περιέχεται στους σπόρους, στη μορφή με την οποία τα φυτά αποθηκεύουν ενέργεια. Υπάρχουν δύο τύποι: η αμυλόζη και η αμυλοπηκτίνη. Το άμυλο αποτελεί τον κύριο τύπο του εύπεπτου σύνθετου υδατάνθρακα. Ο ανθρώπινος οργανισμός χρησιμοποιεί ένα ένζυμο για να σπάσει τους δεσμούς που συνδέουν τις μονάδες γλυκόζης, με αποτέλεσμα την απελευθέρωση της γλυκόζης που μπορεί να απορροφηθεί και να μπει στην κυκλοφορία του αίματος. Έτσι το σώμα μπορεί να διανείμει την γλυκόζη σε περιοχές που χρειάζονται ενέργεια, ή μπορεί να την αποθηκεύσει με τη μορφή του γλυκογόνου. Το γλυκογόνο είναι ο πολυσακχαρίτης που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση της ενέργειας από τον ανθρωπινό οργανισμό (και γενικότερα από τα ζώα).
Όπως και το άμυλο, έτσι και το γλυκογόνο αποτελείται από αλυσίδες γλυκόζης που συνδέονται με δεσμούς άλφα. Πρόκειται όμως, για αλυσίδες με πολύ περισσότερες διακλαδώσεις από ό τι στο άμυλο. Αυτή η μεγάλη διακλάδωση στη δομή του, επιτρέπει την γρήγορη διάσπασή του από τα ένζυμα του σώματος. Οι κύριες περιοχές αποθήκευσης γλυκογόνου στο ανθρώπινο σώμα είναι το συκώτι και οι μύες.
Ένας άλλος τύπος σύνθετων υδατανθράκων είναι οι φυτικές ίνες. Σε γενικές γραμμές, οι διαιτητικές ίνες θεωρούνται πολυσακχαρίτες που δεν έχουν αφομοιωθεί στο σημείο εισόδου στο παχύ έντερο. Οι φυτικές ίνες περιέχουν σάκχαρα που συνδέονται με δεσμούς που δεν μπορούν να διασπασθούν από τα ένζυμα του ανθρώπινου οργανισμού, και ως εκ τούτου χαρακτηρίζονται ως μη απορροφήσιμοι. Εξαιτίας αυτού, οι περισσότερες φυτικές ίνες δεν παρέχουν ενέργεια στον οργανισμό.
Οι φυτικές ίνες προέρχονται από φυτικές πηγές, και περιέχουν πολυσακχαρίτες, όπως η κυτταρίνη, ημικυτταρίνη, πηκτίνη, τα κόμμεα, και οι λιγνίνες
 Τα ζυμαρικά και τα ψωμιά ολικής αλέσεως περιέχουν σύνθετους υδατάνθρακες, που είναι μακριές αλυσίδες μορίων γλυκόζης.
Οι μη απορροφήσιμες ίνες κυτταρίνης, ημικυτταρίνης και λιγνίνης αποτελούν το δομικό μέρος των φυτών και έχουν ταξινομηθεί ως αδιάλυτες φυτικές ίνες, διότι συνήθως δεν διαλύονται στο νερό.
•    Η κυτταρίνη είναι ένα πολυμερές μη αμυλούχο που αποτελείται, από μια ευθεία αλυσίδα μορίων γλυκόζης που συνδέονται με βήτα δεσμούς. Βρίσκεται στο αλεύρι ολικής αλέσεως, στο πίτουρο και στα λαχανικά.
•    Η ημικυτταρίνη είναι ένα πολυμερές που ανήκει στους μη αμυλούχος υδατάνθρακες . Αποτελείται από γλυκόζη, γαλακτόζη, ξυλόζη, και άλλους μονοσακχαρίτες. Βρίσκεται στα πίτουρα και στα δημητριακά ολικής αλέσεως.
•    Η Λιγνίνη δεν θεωρείται σάκχαρο. Είναι ένα πολυμερές που περιέχει αλκοόλες και οξέα. Πρόκειται για ξυλώδεις φυτικές ίνες που βρίσκονται σε πίτουρο σιταριού και σε σπόρους των φρούτων και λαχανικών.

Διαλυτές φυτικές ίνες
Οι πηκτίνες, και τα κόμμεα χαρακτηρίζονται ως διαλυτές ίνες, επειδή διαλύονται ή διογκώνονται στο νερό. Δεν μπορούν να διασπαστούν από τα ανθρώπινα ένζυμα, αλλά, αντίθετα, μπορούν να μεταβολιστούν (ή να υποστούν ζύμωση), από τα βακτήρια που υπάρχουν στο παχύ έντερο.
Η πηκτίνη ανήκει στις φυτικές ίνες και αποτελείται από γαλακτουρονικό οξύ και άλλους μονοσακχαρίτες. Επειδή απορροφά νερό και σχηματίζει ένα τζελ, συχνά χρησιμοποιείται σε μαρμελάδες και ζελέ. Πηγές πηκτίνης είναι τα εσπεριδοειδή, τα μήλα, οι φράουλες, και τα καρότα.
– Τα κόμμεα έχουν παρόμοια δομή. Είναι φυτικές ίνες που περιέχουν γαλακτόζη, γλυκουρονικό οξύ, και άλλους μονοσακχαρίτες. Πηγές κόμμεων είναι η βρώμη, τα όσπρια, το γκουάρ, και το κριθάρι.

Πέψη και απορρόφηση
Οι υδατάνθρακες πρέπει να αφομοιώνονται και απορροφώνται, ώστε να μετατραπούν σε ενέργεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τον οργανισμό. Η ετοιμασία του φαγητού συχνά βοηθάει στη διαδικασία της πέψης. Όταν το άμυλο θερμαίνεται, διογκώνεται και είναι πιο εύκολο για τον οργανισμό να το μεταβολίσει. Στο στόμα, το ένζυμο αμυλάση που περιέχεται στο σάλιο, αναμιγνύεται με τα τρόφιμα και τα διασπά κάποια άμυλα σε μικρότερες μονάδες. Ωστόσο, όταν οι υδατάνθρακες φτάσουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου, η αμυλάση αδρανοποιείται. Μετά την διέλευση των υδατανθράκων από το στομάχι στο λεπτό έντερο, τα βασικές πεπτικά ένζυμα εκκρίνονται από το πάγκρεας και από το λεπτό έντερο, όπου και πραγματοποιείται κυρίως η πέψη και η απορρόφηση. Η Παγκρεατική αμυλάση διασπά το άμυλο σε μικρούς δισακχαρίτες και πολυσακχαρίτες , και τα ένζυμα από τα κύτταρα του μικρού εντερικού τοιχώματος διασπούν τους υπόλοιπο δισακχαρίτες στους μονοσακχαρίτες από τους οποίους αποτελούνται.. Οι φυτικές ίνες δεν αφομοιώνονται από το λεπτό έντερο. Αντ’ αυτού, περνούν στο παχύ έντερο αμετάβλητες.
Τα σάκχαρα, όπως η γαλακτόζη, γλυκόζη, φρουκτόζη ,βρίσκονται φυσικά σε τρόφιμα ή παράγονται από την διάσπαση των πολυσακχαριτών, οπότε απορροφούνται από εντερικά κύτταρα. Μετά την απορρόφηση, μεταφέρονται στο ήπαρ, όπου η γαλακτόζη και η φρουκτόζη μετατρέπονται σε γλυκόζη και απελευθερώνονται στην κυκλοφορία του αίματος. Η γλυκόζη μπορεί να αποστέλλεται άμεσα σε όργανα που χρειάζονται ενέργεια, μπορεί να μετατραπεί σε γλυκογόνο (σε μια διαδικασία αποκαλούμενη γλυκογένεση) για την αποθεματοποίηση της, στο ήπαρ ή τους μύες, ή μπορεί να μετατραπεί και να αποθηκευτεί ως λίπος.

Γλυκόλυση
Οι δεσμοί των μορίων σε διάφορα προϊόντα διατροφής δεν αποφέρουν υψηλά ποσά ενέργειας, όταν διασπώνται. Ως εκ τούτου, η ενέργεια που περιέχεται στα τρόφιμα απελευθερώνεται μέσα στα κύτταρα και αποθηκεύονται σε μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP), μια σύνθετη ουσία, υψηλής ενέργειας που δημιουργείται από κυτταρικά συστήματα ενεργειακής παραγωγής. Οι υδατάνθρακες μεταβολίζονται και χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μορίων ATP μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται γλυκόλυση.

Βιβλιογραφία

1. Bounds, Laura E.; Agnor, Dottiedee; Darnell, Gayden S.; and Shea, Kirstin Brekken (2003). Health and Fitness: A Guide to a Healthy Lifestyle, 2nd edition. Dubuque, IA: Kendall/Hunt.
2. Duyff, Roberta Larson (2002). American Dietetic Association: Complete Food and Nutrition Guide, 2nd edition. Hoboken, NJ: John Wiley.
3. Mahan, L. Kathleen, and Escott-Stump, Sylvia (2000). Krause’s Food, Nutrition, and Diet Therapy, 10th edition. Philadelphia: W. B. Saunders.
4. Robbins, Gwen; Powers, Debbie; and Burgess, Sharon (2002). A Wellness Way of Life, 5th edition. New York: McGraw-Hill.
5. Sizer, Frances, and Whitney, Eleanor (1997). Nutrition: Concepts and Controversies, 7th edition. Belmont, CA: Wadsworth Publishing.
6. Wardlaw, Gordon M., and Kessel, Margaret (2002). Perspectives in Nutrition, 5th edition. New York: McGraw-Hill.
7. Wilmore, Jack H., and Costill, David L. (1999). Physiology of Sport and Exercise, 2nd edition. Champaign, IL: Human Kinetics.
8. American Diabetes Association., http://www.diabetes.org
9. American Dietetic Association.. http://www.eatright.org
10. http://www.feinberg.northwestern.edu/nutrition