Поняття і сутність вуглеводів

Роль вуглеводів в житті людини.

4.1. Досліди з вуглеводами

4.2. Застосування вуглеводів в різних областях діяльності.

Вуглеводи, як показують наукові факти, стали відомі людині досить давно. У XII столітті його стали обробляти на Сицилії, а тільки в XVI столітті він був завезений на Кубу і багато інших островів Карибського моря. А незабаром цукор став відомий і Європі. Потім на основі цього був виведений виноградний цукор - фруктоза, плодовий цукор - фруктоза, молочний цукор - лактоза. А пізніше всі ці речовини стали називатися - вуглеводи.

Джерелами вуглеводів в харчуванні служать головним чином продукти рослинного походження - хліб, крупи, картопля, овочі, фрукти, ягоди. З продуктів тваринного походження вуглеводи міститися в молоці (молочний цукор).

Якщо вуглеводи надходять з їжею в достатній кількості, вони відкладаються головним чином в печінці і м'язах у вигляді особливого тваринного крохмалю - глікогену. При надмірному ж харчуванні вуглеводи переходять в організмі в жир.

В ході даної науково-практичної роботи ми повинні чітко уявляти, що ж таке вуглеводи, яку роль вони відіграють в організмі і життя людини.

Тому в якості об'єкта дослідження ми вибрали клас хімічних сполук - вуглеводи.

Значимість нашої теми без сумніву велика, доводячи це, як гіпотезу ми беремо той факт, що вуглеводи згубно діють на організм; або все ж вуглеводи - невід'ємний копанет їжі, і недолік його в організмі може привести до серйозних наслідків.

Основна мета нашої роботи полягає в тому, щоб з'ясувати, хто ж правий ті люди, які всіляко уникають вживання вуглеводів або навпаки, ті, що сміливо, вживають їх, а також систематизація, накопичення і закріплення знань про застосування вуглеводів в медицині.

З усього вищесказаного випливають завдання даного дослідження:

Усвідомити чітке призначення вуглеводів.

Розглянути класифікацію вуглеводів

Як діють вуглеводи на організм людини.

Провести практичну частину, для більш поглибленого вивчення питання.

Підвести підсумок даної науково-дослідної роботи.

1.1 Поняття і сутність вуглеводів.

Вуглеводи як есенціальні компоненти харчового раціону не тільки визначають основний енергетичний гомеостат організму, але необхідні також для біосинтезу багатьох вуглецевмісних полімерів. Протягом життя людина в середньому споживає близько 14 тонн вуглеводів, і тому числі понад 2,5 тонн простих вуглеводів. Вуглеводи є основною складовою частиною харчового раціону людини, так як їх споживають приблизно в 4 рази більше, ніж білків і жирів. При звичайному змішаному харчуванні за рахунок вуглеводів забезпечується близько 60% добової енергоцінності, тоді як за рахунок білків і жирів разом узятих - тільки 40%. Вуглеводи в організмі використовуються переважно як джерело енергії для м'язової роботи. Чим інтенсивніше фізичне навантаження, тим більше потрібно вуглеводів. При малорухливому способі життя, навпаки, потреба у вуглеводах зменшується.

Близько 52-66% вуглеводів споживається із зерновими продуктами, 14-26% - з цукром і сахаропродуктамі, близько 8-10- з клубне- і коренеплодами, 5-7% з овочами, фруктами.

Вуглеводи - досить сильний подразник зовнішньої секреції підшлункової залози, в тому числі найбільш активний стимулятор синтезу інсуліну, якому належить важлива роль в регуляції вуглеводного обміну, у підтримці оптимального для організму гомеостазу глюкози. Аліментарна багаторічна перевантаження легкозасвоюваними вуглеводами спочатку викликає гіперплазію β-клітин, потім може привести до ослаблення інсулярного апарату унаслідок перенапруження і створення передумов для розвитку цукрового діабету.

Вуглеводи служать основним джерелом енергії. Понад 56% енергії організм отримує за рахунок вуглеводів, решту - за рахунок білків і жирів.

Залежно від складності будови, розчинності, швидкості засвоєння вуглеводи харчових продуктів підрозділяються на прості вуглеводи: моносахариди (глюкоза, фруктоза, галактоза), дисахариди (сахароза, лактоза) і складні вуглеводи, або полісахариди (крохмаль, глікоген, клітковина).

Прості вуглеводи легко розчиняються у воді і швидко засвоюються. Вони мають виражений солодкий смак і відносяться до цукру.

1.2 Класифікація вуглеводів.

ВУГЛЕВОДИ - це велика група природних органічних сполук, хімічна структура яких часто відповідає загальній формулі Cm (H2 O) n.

1.3 Хімічні та біологічні особливості вуглеводів. Функції. Вуглеводи - компонент їжі.

Енергетична - головний вид клітинного палива, основне джерело енергії для організму. Вуглеводи служать основним джерелом енергії для організму, забезпечуючи його на 60%. Для діяльності мозку - єдиним постачальником енергії є глюкоза. При повному розпаді 1 г вуглеводів виділяється 4,1 ккал.

Пластична - входять до складу оболонок клітин і субклітинних утворень, містяться у всіх органах і тканинах.

Функція запасу поживних речовин. Вуглеводи мають здатність накопичуватися в організмі у вигляді крохмалю у рослин і глікогену (печінка, м'язи) у тварин.

Захисна функція - в'язкі секрети, які виділяються різними залозами оберігають стінки порожнистих органів від механічних пошкоджень і проникнення патогенних бактерій.

Регуляторна функція - такий вуглевод як клітковина бере участь в перистальтике кишечника.

Специфічна функція - проведення нервових імпульсів, утворення антитіл.

Вуглеводи - компонент їжі.

Вуглеводи, одна з основних і найважливіших груп харчових речовин. Основне їх значення в харчуванні людини - енергетичне забезпечення організму: вони забезпечують більше половини добової калорійності харчового раціону. За своєю енергетичної цінності вуглеводи рівноцінні білкам (1 г вуглеводів при згоранні в організмі звільняє 4 ккал) Вони використовуються в якості енергетичного матеріалу для будь-якої діяльності людини, пов'язаної з фізичною роботою, тому при всіх видах фізичної праці відзначається підвищена потреба в них. Частка вуглеводів при змішаному харчуванні людини в середньому в 4 рази перевищує частку білків і жирів, тому харчування має виражену вуглеводну орієнтацію.

Обмін вуглеводів пов'язаний з обміном жирів. Якщо енерговитрати високі і не компенсуються вуглеводами їжі, в організмі починається утворення цукру з жиру. У той же час обмежена здатність вуглеводів запасатися в організмі спричиняє відносно легке перетворення їх надлишкової кількості в жир, який накопичується в жирових депо. У сучасних умовах у зв'язку з повсюдним скороченням обсягу м'язової роботи знизилися енерговитрати, відповідно знизилася і середня потреба у вуглеводах. Найбільш низьку потребу у вуглеводах відчувають люди розумової праці, які ведуть малорухливий спосіб життя.

Норма споживання вуглеводів, що вважалася раніше цілком нормальною, сьогодні стає надмірною, що, природно, призводить до підвищеного жирообразования, тобто до надлишкової маси тіла. Дуже важливою обставиною є і те, що обмін вуглеводів тісно пов'язаний з обміном білка: достатнє надходження вуглеводів з їжею і їх легка засвоюваність забезпечують мінімальне витрачання білка, а мале надходження вуглеводів в організм призводить до його посиленого витраті і можливого розвитку білково-енергетичної недостатності.

Вуглеводи харчових продуктів залежно від хімічної структури, швидкості засвоєння і використання поділяються на прості (моносахариди і дисахариди) і складні (полісахариди). Прості вуглеводи при надходженні в організм швидко надходять в кров і при необхідності окислюються з виділенням енергії. Складні цукру використовуються повільніше. Крім того, вуглеводи можна розділити на рафіновані і нерафіновані (захищені). Рафіновані вуглеводи - це цукру, звільнені від супутніх домішок в процесі очищення. Продукти на основі рафінованих вуглеводів дуже легко засвоюються в організмі, що в більшій мірі сприяє формуванню надмірної ваги, порушення холестеринового і жирового обміну. Джерела рафінованих вуглеводів - буряковий і тростинний цукор, всі види кондитерських виробів, виробів з вищих сортів пшеничного борошна, концентрати, суміші та вироби з зернових. До джерел захищених вуглеводів відносяться рослинні продукти, в яких вуглеводи представлені переважно крохмалем із супутньою клітковиною (не менше 0,4%), що захищає крохмаль від швидкого впливу травних ферментів і створює тим самим умови для їх повільного перетравлення і меншого використання для жирообразования. Джерела захищених вуглеводів - хлібні вироби з борошна, приготовленої з цільного зерна, крохмаль картоплі, більшість овочів, фруктів і ягід. Добове споживання вуглеводів становить приблизно 350-500 м

1.4 Роль вуглеводів в житті людини

Глюкоза найбільш швидко і легко використовується в організмі для утворення глікогену, для живлення тканин мозку, працюючих м'язів (в тому числі і серцевого м'яза), для підтримки необхідного рівня цукру в крові і створення запасів глікогену печінки. У всіх випадках при великому фізичному напрузі глюкоза може використовуватися як джерело енергії.

Фруктоза має ті ж властивості, що і глюкоза, і може розглядатися як цінний, легкозасвоюваний цукор. Фруктоза в значній кількості (до 70 - 80%) затримується в печінці і не викликає перенасичення крові цукром. У печінці фруктоза більш легко перетворюється в глікоген в порівнянні з глюкозою. Фруктоза засвоюється краще сахарози і відрізняється більшою солодкістю. Висока солодкість фруктози дозволяє використовувати менші її кількості для досягнення необхідного рівня солодощі продуктів і таким чином знизити загальне споживання цукрів, що має значення при побудові харчових раціонів обмеженою калорійності.

Складні вуглеводи, або полісахариди, характеризуються ускладненим будовою молекули і поганий розчинність в воді. До складних вуглеводів належать крохмаль, глікоген, пектинові речовини і клітковина.

Глікоген в організмі використовується як енергетичний матеріал для харчування працюючих м'язів, органів і систем. Відновлення глікогену відбувається шляхом його його ресинтезу за рахунок глюкози.

Пектини відносяться до розчинним речовин, засвоюються в організмі. Сучасними дослідженнями показано безсумнівне значення пектинових речовин в харчуванні здорової людини, а також можливість використовувати їх з терапевтичною метою при деяких захворюваннях переважно шлунково-кишкового тракту.

Потреба у вуглеводах визначається величиною енергетичних витрат. Середня потреба у вуглеводах для тих, хто не зайнятий важкою фізичною працею, 400 - 500 г на добу.

2.1. Досліди з вуглеводами

Ми налили в пробірку приблизно 1 мл води і кинули кілька крупинок цукрового піску (сахарози). Тепер додали 2-3 краплі спиртового розчину резорцину або тимолу. Нахилили пробірку і обережно налили по стінці 1-2 мл концентрованої сірчаної кислоти.

Закріпили пробірку у вертикальному положенні. Важка кислота опустилася на дно, а на кордоні її з водою з'явилося яскраве красиву каблучку - червоне.

Ми взяли суміш клейстеру з кислотою, поставили кип'ятити в каструлі, потроху доливаючи воду в міру її випаровування. Час від часу брали ложкою проби рідини і, злегка охолодивши, капнули на них розведеним йодним розчином. Крохмаль дає синє забарвлення, а ось декстрини - червоно-буре. Що стосується мальтози і глюкози, то вони зовсім не забарвлюються. У міру гідролізу колір проб буде змінюватися.

Після кип'ятіння рідину треба трохи охолодили і поступово додавали в неї при перемішуванні близько 10 г порошку крейди. щоб повністю нейтралізувати сірчану кислоту. Суміш при цьому вспенивающем, тому що під час реакції кислоти з крейдою виділяється вуглекислий газ. Після припинення спінювання, ми поставили отриману жовтувату рідину на слабкий вогонь, щоб вона упарити приблизно на дві третини, потім ще гарячої профільтрували її через кілька шарів марлі, після чого упарити рідина ще раз, але тепер більш акуратно, вже не на відкритому вогні, а на водяній бані. У нас вийшла густа солодка патока. основу якої становить глюкоза. Приблизно так само патоку отримують у великих кількостях на крохмалепатокових заводах.

Ми вимолити свіжий огірок, натерли його на тертці і вичавили сік.

Приготували в пробірці гідроксид міді Сu (ОН) 2. Для цього додали 2-3 краплі розчину мідного купоросу до 0,5-1 мл розчину їдкого натру. До отриманого осадку додали рівний обсяг огіркового соку і струснули пробірку. Осад розчинився, вийшов синій розчин. Така реакція характерна для багатоатомних спиртів. т. е. для спиртів, які містять кілька гідроксильних груп.

Тепер нагріли до кипіння пробірку з отриманим синім розчином. Він спочатку пожовк, потім став помаранчевим, а після охолодження випав червоний осад оксиду міді Cu2 O. Ця реакція характерна для іншого класу органічних сполук - для альдегідів. Значить, в огірковому соку є речовина, що представляє собою альдегід і спирт одночасно. Ця речовина і є глюкоза, яка за будовою є Альдегідоспирти. Завдяки ній у огірка солодкуватий смак.

2.2. Застосування вуглеводів в різних областях

Вуглеводи застосовують в різних областях діяльності, наприклад:

Глюкоза, аскорбінова кислота, серцеві глікозиди, углеводсодержащие антибіотики, гепарин широко застосовуються в медицині

Вуглеводи лежать в основі процесів бродіння.

Вуглеводи використовують при обробці деревини, виготовлення паперу та тканин з рослинного волокна.

Складають велику (часто основну) частину харчового раціону людини

Широко використовуються в харчовій і кондитерській промисловості (крохмаль, сахароза, пектинові речовини, агар)

Перетворення при спиртовому бродінні лежать в основі процесів отримання етилового спирту, пивоваріння, хлібопечення, гліцерин, молочну, лимонну, глюконовую кислоти

Здатність вуглеводів бути високоефективним джерелом енергії лежить в основі їх зберігаючою білок дії. При надходженні з їжею достатньої кількості вуглеводів амінокислоти лише в незначній мірі використовуються в організмі як енергетичний матеріал. Хоча вуглеводи не належать до числа незамінних факторів харчування і можуть утворюватися в організмі з амінокислот і гліцерину, мінімальна кількість вуглеводів добового раціону не повинно бути нижче 50 - 60 м Подальше зниження кількості вуглеводів веде до різких порушень метаболічних процесів.

Надмірне споживання вуглеводів веде до ожиріння.

При надходженні з їжею значних кількостей цукрів вони не можуть повністю відкладатися у вигляді глікогену, і їх надлишок перетворюється в тригліцериди, сприяючи посиленому розвитку жирової тканини.

Проробивши цю роботу, ми вивчили вуглеводи, а також усвідомили:

Поняття і сутність вуглеводів

Хімічні та біологічні особливості вуглеводів. Функції. Вуглеводи - компонент їжі.

Роль вуглеводів в житті людини

Виконали досліди з вуглеводами

Дізналися, в яких областях діяльності застосовують вуглеводи.

Безумовно, людина не може прожити без вуглеводів, але необхідно не перебільшувати їх споживання, щоб уникнути серйозні наслідки.

Вуглеводи - важливий компонент їжі.

Книга: «Загальна хімія»

Довідник з хімії

Енциклопедія Кирила і Мефодія

Велика Радянська Енциклопедія