5. přednáška Téma přednášky: Význam, charakteristika a metabolismus sacharidů
Cíl přednášky: V páté přednášce budou studenti podrobně informováni o fyzikálních a chemických vlastnostech jednotlivých typů sacharidů. Budou seznámeni s jejich strukturou, syntézou a hydrolýzou. Pozornost bude rovněž věnována významu a potřebě sacharidů v racionální výživě člověka.
Sacharidy
Cukry, sacharidy, glycidy, uhlovodany představují ve výživě lidí komplex látek, které jsou pro organismus nejvýznamnějším zdrojem energie. V organismu se mohou částečně syntetizovat z aminokyselin a glycerolu. Příjem sacharidů je ale nutný z důvodu zabránění odbourávání tkáňových proteinů a rychlé oxidaci tuků spojené se vznikem ketoacidosy. Při velkém nedostatku sacharidů dochází k úbytku svalové hmoty, překyselení organismu a negativnímu ovlivnění psychiky. K prevenci ketoacidosy a ztrát bílkovin svalů postačuje příjem 50 – 100 g sacharidů za den. Horní hranice se pohybuje okolo 500 g. Většina lidí má příjem sacharidů mezi 100 – 300 g denně. Sacharidy představují 60 - 85% hmotnosti sušiny původních rostlinných potravin. V živočišných organismech jejich výskyt nepřevyšuje 2 % hmotnosti sušiny. Nulové nebo minimální množství sacharidů je přítomno v mase, uzeninách, sýrech, vejcích a ve většině druzích zeleniny. O něco více sacharidů mají ořechy, mléko, tvarohy, jogurty a ovoce. Pečivo, obiloviny, brambory a rýže jsou již poměrně koncentrované zdroje sacharidů (až 80 g sacharidů ve 100 g potraviny).
Sacharidy slouží
především jako zdroj energie pro živé organizmy. V
živočišných
organismech mohou být zdrojem pro tvorbu složitějších metabolitů (například aminokyselin), přebytek je přeměňován a ukládán ve formě tuků v těle. Zatímco jednoduché látky se v trávicím traktu
vstřebávají přímo, složité komplexy je nutné enzymaticky
rozštěpit na
jednodušší látky, které organizmus pak dokáže využít. Některé jednodušší sacharidy bývají využívány symbiotickou mikroflórou trávicího traktu (tlusté střevo) a metabolizovány na organické kyseliny. Sacharidy dělíme na jednoduché cukry (monosacharidy), disacharidy, trisachridy, polysacharidy a další složky. Hlavní podíl z přijímaných využitelných sacharidů by měly tvořit polysacharidy a to především škrob. Odbourávají se v trávicím ústrojí pomaleji, takže vstřebávání glukózy, vzniklé jejich hydrolýzou, je také pozvolné a nezatěžuje tolik organismus. Současně se s polysacharidy obvykle získávají další výživově cenné látky, např. vláknina a vitamíny. Jestliže naproti tomu je třeba rychle dodat tělu energii, je vhodnější podat glukózu nebo sacharózu. Člověk skladuje mírné rezervy sacharidů v játrech a ve svalech ve formě polysacharidu glykogenu, který se skládá z glukózových jednotek, ale tvoří molekulu více rozvětvenou než škrob. Při sníženém obsahu glukózy v krvi se glykogen částečně odbourává, aby se glykémie udržovala konstantní.
Využití sacharidů pro svalovou činnost Výzkumy v oblasti sportovní medicíny ukazují, že pro krátkodobé zatížení trvající maximálně 15 sekund jsou využívány zásoby makroergních fosfátů. Při delším časových úsecích pak organismus využívá energii ze sacharidů a tuků. Sacharidy jsou velmi důležité pro činnost svalů. Kromě rychle zpracovatelné energie spolu přináší i část potřebného kyslíku. Proto sacharidy hrají velmi důležitou roli při vysoce intenzivním zatížení dosahující až maximální spotřeby kyslíku. Svaly získávají energii jak ze sacharidů, tak i z tuků. Svalové tkáni je v podstatě lhostejné, v jaké podobě je jí energie dodávána, důležité je to, zda je zásobování optimální. Velmi jemné regulační systémy zabezpečují optimální využívání sacharidů a tuků v závislosti na intenzitě a objemu zatížení organismu. Získávání energie ze sacharidů je
rychlejší a není k tomu zapotřebí takové množství kyslíku, jak je tomu při získávání energie z tuků. Na druhou stranu je zásoba sacharidů v těle omezená a sacharidy mají nižší energetickou hodnotu než tuky. Záleží tedy na každé situaci, jaký konkrétní podíl bude organismus při energetickém krytí zátěže využívat. Při vysoce intenzivním zatížení blížícím se až maximální spotřebě kyslíku, potřebuje organismus rychlou dodávku energie. Protože se organismus pohybuje těsně na hranici maximální spotřeby kyslíku, potřebuje navíc ještě potraviny, které sebou přinesou ještě další kyslík. To nahrává více sacharidům. Při lehkém až středním zatížení organismus nepotřebuje tolik rychlé energie a navíc má dostatek kyslíku. Proto mu postačují zdroje přinášející pouze energii, kterou organismus pomalu odbourává. Tyto podmínky splňují spíše tuky. Organismus tedy podle zatížení zvažuje, nakolik je možné využívat jako nevyčerpatelné a laciné energetické zdroje tuky a šetří tak pohotové omezené zdroje sacharidů. To se mu daří tím lépe. Čím lépe je prostřednictvím vhodného tréninku připraven metabolismus tuků. Snaha organismu by tedy měla být vedena k tomu, využívat co nejméně sacharidů, aby se jejich rezerva nevyčerpala předčasně. Oba energetické zdroje (tuky a sacharidy) nejsou využívány samostatně, ale v závislosti na druhu zatížení je vždy nastavena určitá rovnováha mezi oběma systémy. Tak se může stát, že téměř většina potřebná energie, pokud je tělo v klidu, bude brána z tukových zásob. Jen některé orgány a tkáně, jako je CNS, červené krvinky, dřeň nadledvinek, jsou výhradně závislé na glukóze. Tak je možné v klidu docílit u vytrvalostně trénovaných jedinců toho, že při energetickém krytí využívají 90 % tuků a pouze 10 % sacharidů. Při nízké až střední intenzitě začíná organismus využívat i glukózu, takže se dostává zhruba do rovnovážného stavu, kde se z 50 % využívá sacharidů a z 50 % tuk. Při ještě vyšší intenzitě se stále více zapojují sacharidy, takže při velmi intenzivní sportovní aktivitě využívají sportovci téměř jen sacharidy. Podíl sacharidů tak může na celkovém získávání energie dosáhnout až 90 %. Proto pouze při vysoce intenzivních zatíženích přinášejí sacharidy dvě podstatné výhody. Maximální možný energetický potenciál za jednotku času a především menší množství kyslíku potřebné pro energetické procesy (zhruba o 10 % méně než u tuků). Tyto výhody však u rekreačních sportů nehrají žádnou roli. Přesto potřebují i rekreační sportovci dostatečnou zásobu jaterního a svalového glykogenu, aby nedošlo k poklesu glykémie. Sportovci, kteří v důsledku zatížení, či postění se před výkonem jsou schopni podávat výkony jen asi na 50 % svojí pracovní kapacity.
Sacharidy dělíme dle jejich funkce ve výživě člověka do několika kategorií: 1. Sacharidy využitelné a) polysacharidy – škrob (brambory, obiloviny) -
glykogen (játra, svalová tkáň)
-
dextriny (vznikají hydrolýzou škrobů a obsahují rovněž maltosové jednotky)
b) oligosacharidy – sacharóza (řepný a třtinový cukr) -
maltóza (hydrolýza škrobu)
-
laktóza (mléčný cukr)
c) monosacharidy – glukóza a fruktóza (ovoce, med) - ribóza (syntéza v organismu z glukózy), nukleotidy -
galaktóza – rozštěpením laktózy
2. Sacharidy špatně využitelné a) polysacharidy – inulin (topinambury, čekanka, artyčoky) – vhodné prebiotikum b) oligosacharidy – rafinóza, stachyóza, galaktoinositol (luštěniny – netráví se v tenkém střevě, ale částečně jsou tráveny mikrofllorou tlustého střeva – řadí se mezi flatulenční faktory) - oligofruktóza (topinambury, čekanka) – vhodné prebiotikum c) monosacharidy – xylóza, arabinóza (vyskytují se velmi málo)
3. Sacharidy nevyužitelné a) polysacharidy – celulóza, hemicelulózy, pentosany, lignin (obilniny, zelenina, luštěniny, brambory) -
pektiny (ovoce, částečně i zelenina)
-
rezistentní škrob (pekařské výrobky, extrudované výrobky, luštěniny)
-
chitin (houby)
Využitelné sacharidy tvoří jeden z hlavních energetických zdrojů po stránce celkového energetického příjmu (CEP) 55 - 60% což je denně 270 - 350 i více gramů.
Rozdělení sacharidů - podle fyzikálních a chemických vlastností:
┌─ ┌─┐ │ │S│ │ │a│ │ │c│ │ │h│ │ │a│ ├─ │r├───┤ │i│ │ │d│ ├─ │y│ │ └─┘ │ │ └─
┌─── ├─── ┌── pentózy ──────┼─── │ └─── monosacharidy ─┤ ┌─── │ ├─── └── hexózy ───────┼─── └─── ┌─── ┌── redukující ───┼─── disacharidy ───┤ └─── └── neredukující ─┬─── └─── trisacharidy ──────────────────────── ┌── pentózany ────┬─── │ └─── │ ┌─── polysacharidy ─┼── hexózany ─────┼─── │ └─── └── jiné ─────────┬─── └───
L-arabinóza D-xylóza D-ribóza L-xylóza D-glukóza D-manóza D-galaktóza D-fruktóza maltóza laktóza celobióza sacharóza trehalóza rafinóza arabany xylany škrob inulin celulóza pektiny aj.
Balastní polysacharidy – potravní vláknina Co to je potravní vláknina Pod pojmem potravní vláknina rozumíme komplex nestravitelných polysacharidů, které také označujeme, jako balastní polysacharidy. Rozdělení potravní vlákniny
Vlákninu
dělíme
zhruba
na
nerozpustnou
část
představovanou
celulózou,
hemicelulózami, ligninem, kutinem, rezistentním škrobem a chitinem a na rozpustnou část, která zahrnuje především pektiny a inulin. Významnou stavební složkou celulózy je celobióza. Celobióza je především součástí listové zeleniny. Charakteristika jednotlivých balastních polysacharidů
Hemicelulózy tvoří přechodnou složku mezi zásobními polysacharidy a celulózou. Příkladem jsou arabany, xylany, manany, které se vyskytují v obalových vrstvách zrnin (3-15 %). Obecně hemicelulózy představují složité heteropolymery, které kolísají ve svém složení. Při jejich hydrolýze vznikají vedle neutrálních monosacharidů i kyseliny uronové, galakturonová, glukuronová a další.
Celulóza tvoří základní součásti buněčných stěn. Představuje nejrozšířenější polysacharid v rostlinách. Trávicí enzymy vyšších živočichů neobsahují enzymy celulázu a celobiázu, takže k jejímu využití může
dojít pouze v symbióze s mikroorganizmy, které tyto enzymy
vytvářejí. Přežvýkavci mají aktivní mikroflóru v předžaludcích, ostatní zvířata a člověk v slepém střevě a tlustém střevě. Glukózová jádra jsou navzájem spojena β - 1,4 vazbami a tak dávají vznik velkým molekulám celulózy (250-2300 molekul beta D- glukózy). Stářím se do struktury vláken
ukládají inkrustující látky (lignin, suberin, kutin),
které jsou téměř
nestravitelné a tak snižují stravitelnost rostlinných potravin (dřevnaté kedlubny a pod.).
Lichenin je polysacharid podobný celulóze, který se vyskytuje především v lišejnících.
Chitin je stavební polysacharid, který je obsažen především v buněčných stěnách hub a dále tvoří také vnější kostru hmyzu.
Inulin v čekance, topinamburech, pektiny v ovoci a řepě a β - glukany v ovesném či ječném zrnu, v kvasinkách a v některých druzích hub jsou představiteli tzv. rozpustné vlákniny, fermentované v tlustém střevu. Karboxylové skupiny pektinu váží těžké kovy a brání jejich vstřebávání. Rozpustná vláknina ovlivňuje hladinu glykémie a cholesterolu v krvi, zvětšuje svůj objem a v žaludku vytváří viskózní roztok, který zpomaluje jeho vyprázdnění a prodlužuje se pocit nasycení. Pektiny vážou ve střevě cholesterol a žlučové kyseliny a umožňuje jejich vylučování. Pektiny jsou polysacharidy amorfního tvaru. Uvádí se jejich příznivá vlastnost v ochraně stěn trávicího traktu před hromaděním
hnilobných
mikroorganizmů a tím vzniku vředových onemocnění. V poslední době se věnuje pozornost mananoligosacharidům, které váží volné radikály a dokáží pevně poutat některé toxické látky a transportovat přes trávicí trakt do stolice. Vyskytují se v obalových vrstvách kvasinek. Rezistentní škrob Rezistentní škroby, které řadíme do potravní vlákniny, se v podstatě chovají, jako by chtěly zabránit trávení. Putují skrz trávicí systém v téměř neporušené podobě a stimulují odbourávání tuku především v oblasti břicha a boků a zároveň povzbuzují játra ke spalování tuků. Význam rezistentního škrobu spočívá v tom, že po příchodu do tlustého střeva je zde působením mikroorganizmů fermentován (neboli zkvašován) na látky zvané těkavé mastné kyseliny, z nichž je v daném případě nejdůležitější kyselina máselná. Kyselina máselná představuje důležitý zdroj energie pro buňky vystýlající vnitřek stěny tlustého střeva, ale hlavně má schopnost zabraňovat přeměně těchto buněk na buňky rakovinné. Existuje tedy možnost, že rezistentní škrob by mohl snižovat riziko rakoviny tlustého střeva, což by mělo obrovský význam, protože tento typ nádoru je v hospodářsky vyspělých zemích jeden z nejčastějších.
Rezistentní škrob se nachází například ve starém okoralém chlebu, v syrových bramborách a nezralých banánech. Takovéto potraviny nemají pochopitelně z výživového hlediska velký význam. Kromě toho se však rezistentní škrob vyskytuje ve značné míře v neporušených zrnech a semenech, luštěninách a technologicky zpracovaných škrobnatých potravinách, jako jsou například špagety ze semolinové pšenice. Využití rezistentního škrobu naráží na stejné úskalí jako využití konjugované linolové kyseliny. Problém spočívá v tom, jak zajistit organizmu příjem v takové výši, která by umožňovala dosažení požadovaného účinku. Současný denní příjem rezistentního škrobu na jednoho obyvatele střední Evropy činí zhruba pouhých pět gramů, ochranný účinek by se ale pravděpodobně mohl projevit až při příjmu mnohonásobné vyšším. Částečné řešení přináší zvýšení konzumace potravin obsahujících přirozené rezistentní škrob, obohacování potravin o tuto složku a konečně větší konzumace potravin s vysokým obsahem „obyčejného" škrobu. Běžně zkonzumujeme okolo 4,8 g rezistentních škrobů denně, pokud tedy zvýšíme jejich konzumaci na 15 g denně, nastartujeme tak organismus a výrazně urychlíme hubnutí. Zvýšení obsahu rezistentního škrobu v potravině lze dosáhnout fyzikálním zpracováním. Například tepelnou úpravou a následným ochlazováním dochází ke strukturálním změnám ve škrobovém zrnu, které mají za následek vznik rezistentního škrobu a změnu nutričních vlastností škrobu. Tato retrogradace nastává například při průmyslové výrobě těstovin nebo chleba. Top potraviny s vysokým obsahem rezistentních škrobů
Banány – nezralé banány jsou vůbec nejbohatším zdrojem rezistentních škrobů. Zároveň obsahují i vlákninu, jež potlačuje chuť a aminokyselinu tryptofan, která zvyšuje hladinu serotoninu a tedy pomáhá zlepšit náladu. Fazole - téměř polovina škrobu, jež fazole obsahují, je rezistentní. Navíc jsou i bohatým zdrojem vlákniny. Pro hubnutí tedy téměř dokonalé. Brambory - také obsahují rezistentní škroby a vlákninu Polenta neboli také vařená kukuřičná mouka obsahuje kromě rezistentních škrobů a vlákniny i větší množství bílkovin.
Hnědá rýže - člověk ji tráví mnohem pomaleji než bílou rýži. Podle jedné studie lidé, již jedí hnědou rýži, mají až o 24 procent nižší hladinu glykémie (hladina cukru v krvi), než ti, co upřednostňují bílou variantu. Ječmen je bohatý na rezistentní škroby a zároveň i na rozpustnou či nerozpustnou vlákninu, která snižuje chuť k jídlu a podporuje trávení.
ß – glukany jsou obsaženy v ovesném a ječném zrnu, v kvasinkách a v některých druzích hub, např. v hlívě ústřičné. Glukan je poly-ß-1,3-D-glukopyróza s vysokou molekulovou hmotností. Rozvětvený polymer ß-1,3-D-glukanu je přírodní polysacharid, který se nachází v buněčných stěnách kvasinek a hub. Třídimenzionální struktura této molekuly je helix. Tato molekula je ve vodě málo rozpustná až téměř nerozpustná. Molekula ß - 1,3-D-glukan je rezistentní vůči kyselému prostředí, nehydrolyzuje se. Po perorální aplikaci přípravku s touto účinnou látkou dochází k postupnému průchodu glukanu přes žaludek beze změny až do střeva. Ve střevě je dostatek specifického enzymu ß - 1,3-Dglukanázy, který může glukan štěpit. Pomocí receptorů makrofágů v intestinální stěně je ß 1,3-D-glukan vychytáván. Díky receptorové interakci dojde k okamžité aktivaci makrofágů, která se zpětně přenáší do lokálních lymfatických uzlin (Payerovy pláty) a stejně jako při přirozené prezentaci antigenu se uvolňují cytokiny, které následně indikují celkovou aktivaci imunitního systému. Tento mechanismus se označuje jako fagocytární transport. Podle mechanismu účinku lze očekávat rychlý nástup účinku již po 2 hodinách od perorálního podání. Současné poznatky ukazují, že přírodní ß - glukan nejvíce působí na evolučně nejstarší buňky imunitní kaskády organismu – makrofágy. Po užití ß - glukanu jsou makrofágy stimulovány směrem nahoru či dolů při regulaci imunitního systému a již záleží pouze na současném stavu imunitního systému. Po vstupu beta glukanu do makrofágu dochází k jeho aktivaci, která spočívá v zahájení morfologických změn a co je nejdůležitější v produkci různých druhů tzv. cytokininů (informačních proteinů imunitního systému) a ty fungují jako vnitřní regulátory imunitního systému. ß – glukan podporuje vlastní imunitu organismu, regeneraci buněk a čištění organismu. Je dále vhodný:
pro celkové posílení vlastní imunity organismu a zvýšení jeho odolnosti
pro podporu regenerace jaterních buněk
pro kardiaky - snižují hladinu cholesterolu v krvi, upravují krevní tlak
pro astmatiky a alergiky - čistí organismus
pro zlepšení funkce prostaty a odstraňování impotence
pro diabetiky - příznivě ovlivňují hladinu cukru v krvi, obnovují funkčnost buněk slinivky
při chřipkových epidemiích, zánětech a alergiích
pro zlepšení metabolismu a peristaltiky střev (zvláště při potížích s pravidelným vyprazdňováním)
pro potlačení tvorby hemoroidů
pro celkové osvěžení a vzpružení organismu (řidiči, sportovci, podnikatelé)
Zdroje potravní vlákniny Významným zdrojem vlákniny jsou brambory a luštěniny, příjem luštěnin je ale ve stravě nízký. Dalším dobrým zdrojem vlákniny jsou obiloviny (vysokovymílaná nebo celozrnná mouka – hlavně celulóza, hemicelulózy a pentosany, u pekařských výrobků rovněž rezistentní škrob, v ovesném zrnu jsou přítomny β – glukany. Vhodným zdrojem vlákniny pro lidský organismus je ovoce (především pektiny a částečně celulóza) a zelenina (hlavně celulóza). Stavební polysacharid chitin je na bázi aminocukrů a je obsažen v buněčné stěně hub a pokožce členovců. Význam potravní vlákniny ve výživě člověka Uvedený komplex balastních nevyužitelných polysacharidů zvětšuje objem stravy, ale nedodává lidskému organismu téměř žádnou energii (určitého energetického zisku se dosahuje využitím bakteriálních degradačních produktů – hlavně mastných kyselin s krátkým řetězcem – octová, propionová, případně máselná). Dříve se považovaly za zcela neužitečné a byly tendence jejich obsah ve stravě snižovat, což vedlo k tomu, že stejný objem potravy měl potom více energie. Pro těžce pracující má tento faktor výhodu, protože žádoucí obsah energie ve stravě je vysoký, ale objem stravy je limitován kapacitou žaludku. Při sedavém způsobu zaměstnání s malým tělesným pohybem se dosti nepodněcuje střevní peristaltika, takže takové osoby trpí zácpami. Strava s větším obsahem balastních polysacharidů podněcuje střevní peristaltiku k větší intensitě a tím se náchylnost k zácpě snižuje.
Strava s vysokým obsahem balastních polysacharidů způsobuje rychlejší průchod tráveniny střevem, takže se nestačí všechny živiny vstřebat. Důsledkem je nižší využitelnost energie ze stravy, což je konečně ve vyspělých zemích s velkým příjmem energie ve stravě a nízkým výdejem energie výhodou. Vláknina rovněž snižuje resorpci tuků a cholesterolu a současně zvyšuje vylučování žlučových kyselin, které jsou degradačními produkty cholesterolu. Toto se považuje za hlavní příčinu příznivého působení vlákniny na výskyt a rozvoj kardiovaskulárních chorob. Vláknina je významným živinovým substrátem pro pozitivní střevní mikroflóru, vlákninu v tom o případě chápeme jako prebiotikum. Zároveň se ovšem snižuje vstřebatelnost některých žádoucích živin, např. vitamínů a minerálních látek. Zvláště nepříznivé je to u deficitních minerálních látek, zejména vápníku a železa. Jejich snížená vstřebatelnost je také způsobena jejich silnou vazbou na některé funkční skupiny vlákniny, např. sulfátové nebo karboxylové skupiny. Vláknina také váže větší množství vody, takže využitelnost vody je pak nižší a při větším příjmu vlákniny se proto musí také přijímat více tekutin. Bylo pozorováno, že u osob se sedavým zaměstnáním nerozpustná vláknina v dietě snižuje výskyt karcinomu tlustého střeva, rakoviny prsu aj. Mechanismus působení vlákniny není ještě zcela objasněn. Pravděpodobně je zde souvislost se zvýšenou střevní peristaltikou a tím sníženou expozici některých xenobiotik. Pektiny v ovoci a inulin v čekance, topinamburech
jsou představiteli tzv. rozpustné
vlákniny, fermentované v tlustém střevu. Karboxylové skupiny pektinu váží těžké kovy a brání jejich vstřebávání. Rozpustná vláknina ovlivňuje hladinu glykémie a cholesterolu v krvi, zvětšuje svůj objem a v žaludku vytváří viskózní roztok, který zpomaluje jeho vyprázdnění a prodlužuje se pocit nasycení. Vlákninové koncentráty V poslední době jsou na trhu koncentráty vlákniny, kterými je možno obohacovat i ty pokrmy, které mají jinak obsahy vlákniny poměrně nízký. Tyto koncentráty vlákniny se vyrábějí ze zbytků jablk po odlisování šťávy nebo z řepných řízků. Nevýhodou vlákninových koncentrátů je, že snižují vstřebatelnost některých minerálních látek a vitamínů a přitom jich obsahují jen minimální množství. Proto někteří výrobci tyto koncentráty obohacují také vitamíny a minerálními složkami. Přesto je vhodnější přijímat vlákninu z přírodních potravin.
Doporučená denní dávka vlákniny Denní příjem vlákniny by měl dosahovat 20 až 30 g, u nás je příjem podstatně menší (odhaduje se na 10 až 15 g). Příjem vyšší než 60 g je neúčelný, naopak může způsobit sníženou resorpci živin a případně i průjem. V rozvojových zemích je příjem vlákniny až 80 100 g. Obsah vlákniny v potravinách Potravina
Vláknina (g/100g)
Pšeničné otruby
45
Sója
18
Fazole
15
Bílý chléb
3
Celozrnné pečivo
8 – 10
Pšeničná mouka hrubá
4
Ovesné vločky
7
Brambory
2
Natural rýže
4
Bílá rýže
1
Hrášek
5
Fazolky, kapusta, brokolice, zelí, mrkev
3
Květák
2
Rajčata
1,5
Okurky
1
Rybíz
6
Maliny
5
Banány
3
Pomeranče
2
Jablka
2
Využitelné sacharidy
Monosacharidy Jsou ve vodě snadno rozpustné, sladké chuti a lehce vstřebatelné. Slouží především ke krytí energetických potřeb. Pentózy (ribóza) a jejich fosforečné estery se vyskytují v DNA a RNA a hrají důležitou úlohu v jejich syntéze. Jinak se vyskytují v semenech rostlin, zejména v obalových vrstvách. Jejich potravinářský význam je omezený. Hexózy se na využívání energie podílejí rozdílně. Manóza a
galaktóza nemají větší
význam ve výživě lidí. Galaktóza je součástí mléčného cukru - laktózy. Fruktóza je součástí řepného cukru - sacharózy a je rovněž obsažena v ovoci. Hlavní význam ve výživě člověka má glukóza. Glukóza Glukóza podléhá totální oxidaci za vzniku oxidu uhličitého a vody a významného množství energie
pro lidský organizmus. Významně se podílí na stavbě
molekul
polysacharidů, ze kterých bývá glykolýzou za pomoci enzymů uvolňována a dále využívána glukóza. Lidský organismus využívá pro bezprostřední krytí svých energetických potřeb glukózu. Glukóza je nezbytná pro udržení glykémie a je zdrojem pro tvorbu glykogenu a tvorbu jiných cukrů, např. ribóza a galaktóza a dále mastných kyselin a těkavých mastných kyselin. Část glukózy se může přes glyceraldehyd přeměňovat na glycerol. Některé buňky lidského těla vyžadují jako jediný zdroj energie pouze glukózu – erytrocyty, CNS, dřeň nadledvinek. Ostatní buňky využívají energii jak z glukózy, tak i z mastných kyselin. Zastoupení glukózy v krvi je v přímé vazbě na její zdroje. Koncentrace glukózy v krvi (glykémie) je přesným ukazatelem intenzity metabolismu sacharidů a je velmi důležitým ukazatelem při hodnocení metabolického stavu člověka. Při nedostatku krevní glukózy dochází k hypoglykémii, nebo při nadbytku k hyperglykémii, kdy dočasně překročí obsah
glukózy normální hodnoty. Na regulaci glykémie se účastní zejména hormony produkované v Langerhansových ostrůvcích v pankreatu – insulin a glukagon. Fyziologický obsah glukózy v krvi se pohybuje mezi 4,0 – 5,0 mmol/l (0,7 - 1,0 g/l). Jestliže tento obsah glukózy stoupne na rozmezí mezi 5 až 6 mmol/l mluvíme o lehké hyperglykémii, v rozmezí 6 až 7 mmol/l se jedná o zvýšenou hyperglykémii a nad 7,0 mmol/l (1,5 g/l), mluvíme o vysoké hyperglykémii (cukrovce). Nastává po příjmu většího množství glukózy (ale i škrobu a jiných sacharidů) v potravě nebo při některých poruchách metabolismu glukózy. Nejvýznamnější metabolickou poruchou glukózy je cukrovka – Diabetes mellitus Diabetes mellitus se u dospělých po 40. roce věku vyskytuje převážně jako diabetes II. typu. Pankreas produkuje dostatek hormonu inzulínu (na rozdíl od I. typu, kdy organismus nemá inzulín k dispozici – autoimunitní destrukce Langerhansových ostrůvků), organismus však pro něj nemá řádně fungující receptory, takže je v podobné situaci jako kdyby inzulín neměl. Organismus se snaží sníženou citlivost receptorů na inzulín kompenzovat jeho zvýšenou produkcí. Výsledkem snížené citlivosti receptorů je vysoká glykémie, kterou je nutno nějakým způsobem snížit. Vzhledem k tomu, že většina diabetiků má nadváhu, je nejzdravějším a nejlevnějším řešením úprava stravy, která vede ke snížení hmotnosti. Úbytek tukových rezerv způsobí, že receptory na inzulín se aktivují a začnou být opět citlivé na přítomnost inzulínu, tím automaticky klesá glykémie. Při dlouhodobě zvýšené aktivitě buněk Langerhansových ostrůvků, které zodpovídají za produkci inzulínu může dojít k jejich vyčerpání a k sekundárnímu selhání. Pouhá úprava hmotnosti pak již ke zlepšení zdravotního stavu nestačí. Pokud dieta nestačí, je nutno přidat léky (antidiabetika), pacient by však měl být vždy edukován co do složení jídelníčku. Diabetik musí omezit ve stravě všechny sacharidy, nejen sladké. Množství pečiva a příloh diabetolog reguluje podle glykémie a hmotnosti pacienta. Při rozvinuté a neléčené cukrovce, kdy se dlouhodobě projevuje nedostatek inzulínu a glykémie roste, je organismus nucen anaerobně metabolizovat glukózu, přičemž vznikají ketosloučeniny. Dochází k rozkladu červených krvinek, mutace bílých krvinek. Ketolátky se vylučují do moče, která páchne po acetonu – ketonurie, postupně je vylučována do moče i glukóza – glukosurie.
Jestliže naopak obsah glukózy v krvi klesne pod 4,0 mmol/l (0,7, g/l), mluvíme o hypoglykémii. Nastává při náhlém vyšším výdeji energie, při některých metabolických poruchách, při nadprodukci inzulínu nebo nedostatečné produkci glukagonu, nebo při špatném dávkování inzulínu. Hypoglykémie se projevuje třesem, pocením, bušením srdce, hladem. Jestliže glykémie klesne pod 2,5 mmol/l (0,4 g/l), nastává hypoglykemický šok. Živočišný organismus má ve formě glykogenu zásoby na udržení normální hladiny krevního cukru zhruba na 1 den. Ovšem při hladovění jsou využívány jako zdroje energie i jiné živiny, např. tuky, ale i bílkoviny a prostřednictvím meziproduktu látkové přeměny i jiné látky např. kyselina mléčná, glycerol atd.
Potraviny pro diabetiky Některé potraviny, zejména takové, které jsou slazené aspartamem (nápoje, nízkotučné ovocné jogurty) se v diabetické dietě dobře uplatní. Často se však můžeme setkat s tzv. sladkostmi pro diabetiky, které se pyšní tím, že jsou bez cukru. Avšak slazeny jsou fruktózou nebo jiným sladidlem, které má energetickou hodnotu téměř stejnou jako řepný cukr. Vzhledem k tomu, že tyto sladkosti jsou velmi bohaté na tuk (až 35 % hmotnosti výrobku), jsou pro diabetiky nevhodné. Pro diabetiky je většinou nutná redukce hmotnosti. Řada průmyslových výrobků pro diabetiky se vyznačuje tím, že má vysoký obsah bílkovin (zatěžuje játra a ledviny), vysoký obsah tuku (atherosklerosa), obvykle nižší obsah vlákniny a vyšší obsah energie než u stejných typů běžných výrobků.
Náhrada cukru sladidly - strukturou příbuzné glukóze např. fruktóza nebo alkoholová sladidla sorbitol, xylitol, mannitol (vyráběná hydrogenací cukrů). Tato alkoholová sladidla nemají nic společného s alkoholem, jak jej běžně známe, pouze ho svou chemickou strukturou vzdáleně připomínají. Mají přibližně stejnou sladivost jako sacharóza – množství potřebné k oslazení pokrmu nebo nápoje se pohybuje v gramech a je nutno je počítat k příjmu energie. Na rozdíl od jiných umělých sladidel tyto látky nejsou tak docela bez kalorií, v průměru jich však obsahují přibližně poloviční množství než běžný cukr. I přesto mohou být vhodná pro diabetiky a také snižují riziko vzniku zubního kazu. Co se týče potenciálních zdravotních rizik, alkoholová sladidla jsou považována za vcelku bezpečnou skupinu látek. Nicméně jejich
nižší kalorickou hodnotu způsobuje fakt, že nemohou být dokonale vstřebány v našem střevě, a protože větší množství těchto nevstřebaných látek vyvolává průjem, vystavujeme se při nadměrné konzumaci umělých alkoholových sladidel riziku nepříjemných střevních potíží. Tak je to ostatně napsáno na většině žvýkaček („při nadměrné konzumaci může mít projímací účinky“), které umělá alkoholová sladidla běžně obsahují.
- syntetická sladidla (sacharin, aspartam, acesulfam), strukturou nepodobné cukrům, sladivost o 2 – 3 řády vyšší než u sacharózy – příjem energie lze zanedbat. Syntetická sladidla se používají od roku 1879. Žádné z nich však nemá úplně ideální vlastnosti, tak jako řepný cukr. Některá jsou silně sladivá, ale mají pachutě (sacharin), u jiných je relativně malá bezpečná dávka a musí se kombinovat s jinými sladidly (cyklamát). Jiná sladidla nejsou tepelně stabilní a nehodí se tedy například na pečení (sladidla na bázi aspartamu). Pro všechna sladidla je stanovena hodnota ADI (maximální denní přípustná dávka). Sladidlo s největším denním limitem a tedy nejbezpečnější, je aspartam, protože je složen ze dvou aminokyselin, které se vyskytují i v běžné stravě. Prodává se pod obchodními názvy Irbis, Vitar sweet.
Sacharin - na rozdíl od předchozí skupiny umělých sladidel je úplně bez kalorií a zároveň je mnohem (200 až 700krát) sladší než běžný cukr. Sacharin byl objeven již před více než sto lety úplně náhodou, když chemici pracovali s deriváty kamenouhelného dehtu. Dnes se s ním můžeme běžně setkat v pečivu, žvýkačkách, marmeládách nebo třeba salátových dresincích. V sedmdesátých letech minulého století vzniklo okolo sacharinu velké pozdvižení, protože studie na laboratorních potkanech ukázala, že jeho příjem ve větším množství vyvolává vznik zhoubných nádorů. Od té doby byla provedena řada dalších studií a dnes je zřejmé, že závěry ze studie na potkanech (kteří navíc dostávali sacharinu skutečně obří dávky) se na člověka tak docela nevztahují. Pro denní příjem sacharinu, stejně jako pro většinu dalších umělých sladidel, existuje doporučený limit, který by neměl přesáhnout 5 mg na kilogram tělesné váhy.
Aspartam – dnes velmi oblíbené sladidlo bylo objeveno v šedesátých letech minulého století rovněž náhodou při výzkumu nových léků ve farmaceutickém průmyslu. I když aspartam obsahuje nějaké kalorie, pro oslazení průmyslově vyráběných potravin je ho zapotřebí tak malé množství, že jeho skutečný vliv na naši štíhlou linii je naprosto zanedbatelný. Chuť aspartamu je asi 200krát sladší než chuť běžného cukru. Aspartam je dipeptid, který je složen ze dvou aminokyselin kys. asparagové a fenylalaninu jako metylester, které se běžně vyskytují v bílkovinách v přírodě. Třetí složkou je metanol. Je metabolizován jako bílkovina. Je to bílý krystalický prášek, málo termostabilní, a proto se doporučují jeho kombinace s acesulfanem K. Protože je teplotně nestálý, nemůže být používán na pečení (těsto se „nenafoukne“ jako při pečení se sacharózou). Aspartam se totiž při teplotách nad 196 °C rozpadne na výchozí složky, a tím ztratí svou sladkou chuť. Tyto látky můžou být i toxické - oddělí se methanolová složka, ovšem ta zcela vytěká. Nicméně z tohoto důvodu se aspartam sype na moučníky až po upečení. Při dlouhém skladování se aspartam postupně rozkládá, a ztrácí svou sladivost. Kupříkladu cola uchovávaná při teplotě 40 °C obsahuje po 8–10 týdnech jen 40 % původního množství aspartamu. Při teplotě 30 °C je třeba k dosažení stejného efektu doby asi 20 týdnů. Aspartam také zvýrazňuje různé příchuti. Při teplotě 30°C se lehce rozkládá. Stejně jako další umělá sladidla ani aspartam se zcela nevyhnul podezření, že negativně ovlivňuje lidské zdraví. Nejrůznější zdroje mu připisují například spojitost se vznikem rakoviny, s vypadáváním vlasů, depresí, demencí a poruchami chování. A i když pečlivě provedená zkoumání nic z toho nepotvrdila, i u aspartamu bychom měli dodržovat doporučený denní limit, který je zhruba desetkrát vyšší než u sacharinu. Kromě toho si musí na obsah aspartamu v potravinách dávat pozor lidé s fenylketonurií, vzácným metabolickým onemocněním, pro které může být tato látka škodlivá i v malém množství.
Cyklamát – toto umělé sladidlo má snad nejhorší pověst ze všech a například ve Spojených státech nebo v Norsku je jeho použití úplně zakázáno. Může za to především fakt, že podle některých studií může mít cyklamát karcinogenní účinky (vyvolává vznik rakoviny) nebo přinejmenším podporuje karcinogenitu jiných látek. Použití cyklamátu je však povoleno v Evropské unii, a tedy i u nás a toto vysoce kontroverzní umělé sladidlo běžně obsahuje řada výrobků.
Sukralóza – poměrně nové sladidlo se vyrábí ze skutečného cukru, avšak na rozdíl od něj neobsahuje žádné kalorie a je přibližně 600krát sladší. Protože sukralóza je termostabilní a nemění se při vyšších teplotách, může být použita také při pečení, což z ní dělá jedno z nejpopulárnějších sladidel současnosti. I když je možné ji z cukru vyrobit, výsledný produkt naprosto není cukr a ve skutečnosti byla sukralóza opět objevena náhodou při pokusech vyrobit nové druhy insekticidů (přípravků proti hmyzu). Doporučený denní limit pro sukralózu je stejný jako u sacharinu (doporučený denní limit by neměl přesáhnout 5 mg na kilogram tělesné váhy), a přestože se často uvádí, že je blízce podobná cukru, není tomu tak.
Stévie sladká (Stevia rebaudiana, nazývána také stévie cukrová, sladká tráva, medové lístky) je bíle kvetoucí světlomilná tropická rostlina z čeledi hvězdicovitých. Původní oblast výskytu jsou tropické a subtropické oblasti Jižní a Severní Ameriky. Cení se jí kvůli jejím léčivým účinkům a hlavně kvůli vysoké sladivosti. Stévie se používá především jako náhražka cukru, ale ve vyšší koncentraci může mít poněkud lékořicovou příchuť. Rod Stévie obsahuje okolo 150 druhů bylin a keřů. Stevie jako sladidlo je na rozdíl od cukru téměř nekalorická, nepřispívá k tvorbě zubního kazu a je vhodná i pro diabetiky. V listopadu 2011 byla stevie v Evropské unii pod označením E960 schválena pro použití v potravinách. Očekává se, že toto rozhodnutí bude mít výrazný dopad na trh s cukrem a sladidly. Dorůstá výšky 50 až 100cm. Její drobné sytě zelené listy jsou vstřícné, kopinaté. Jemné úbory bílých květů vytvářejí koncové okolíky. Už na první pohled se jedná o zajímavou rostlinu. Stévie byla původně jednoletou rostlinou, ale různými šlechtitelskými postupy se zařadila mezi víceleté. Je propracována technologie pěstování v jednoletém i ve víceletém cyklu a technologie vegetativního množení pomocí zelených řízků, řízků kořenů, odnoží a dalších vegetativních částí rostlin včetně metody in vitro.
V roce 1931 izolovali francouzští chemici glykosidy, které dávají rostlině sladkou chuť. Izolované složky byly pojmenovány podle rostlin: steviocid a rebaudiosid a jsou 250300krát sladší než sacharóza. Látka je stálá i za tepla, nemění se jeho pH a nekvasí. Stovka má 40% podíl na japonském trhu s umělými sladidly. Zde se také používá v nealko nápojích např. Coca Cola. Nyní se používá stévia ve východní Asii (Čína, Thajsko, Korea, Tajwan, Malajsie) ve státech Jižní Ameriky a v Izraeli. Čína je největším producentem steviósy na světě. Dříve byla stévia velmi rozšířená i v USA. V USA je legální tuto rostlinu prodávat v jakékoli formě, pokud není označena jako potravinový doplněk. Ta samá pravidla platí pro Austrálii, Nový Zéland, Kanadu a dříve platila i pro Evropskou unii. V Japonsku je stevie prodávána i jako sladidlo. Komplex sladivých látek obsažený téměř v celé rostlině mimo kořenů, zejména v listech je tvořen několika diterpenickými glykosidy nazývanými souhrnně stéviosid. Kromě samotného steviosidu jsou v rostlině obsaženy ještě tyto: rebaudiosid A, jenž je sladší než steviosid 1,3 – 1,5x, rebaudiosid C, D, E, dulkosid B a steviolbiosid. Steviosid se v mnoha zemích na světě používá ke slazení potravin, nápojů, v cukrářství, konzervárenském průmyslu, při výrobě zubních past a žvýkaček. Po schválení použití v Evropské unii již lze sladidlo v tabletách na bázi stevie koupit běžně v lékárnách i obchodech s potravinami. Také je možné koupit stevii v sušené formě v obchodech se zdravou výživou nebo bylinkářstvích. Rostlina se dá koupit v jarních měsících také jako venkovní rostlina ve velkých květinářstvích. V obchodech s květinami je známá pod názvem sladká tráva nebo stevie. Rostlina není vhodná na pěstování doma, protože pak její listy neobsahují dostatečné množství steviósy. Doporučuje se ji zasadit do mírného stínu.
Fruktóza Monosacharid obsažený v ovoci a v medu. Je rovněž součástí disacharidu sacharózy, která tvoří podstatu řepného a třtinového cukru. Fruktóza se vstřebává v tenkém střevě. Určitý podíl fruktózy se již v enterocytech mění na glukózu. Zbytek fruktózy odchází vrátnicovým krevním oběhem do jater a přeměňuje se rovněž na glukózu.
Disacharidy
Jsou tvořeny monosacharidy. Nejznámější je
sacharóza - řepný či třtinový cukr.
V současné době představuje roční spotřeba sacharózy, resp. řepného cukru v průmyslových zemích asi 40 kg na osobu a rok. Před dvěma sty lety byla spotřeba cukru na osobu pouze 0,25 kg. Hlavním důvodem vysokého konsumu sacharosy je sladká chuť, kterou potravinám dodává a která je velmi žádaná. Nevýhodou sacharózy je, že tvoří koncentrovaný zdroj energie, ale neobsahuje žádné výživově cenné složky. Je rychle využívána, takže představuje určitou zátěž pro organismus. Zvyšuje také návyk na sladkou chuť, a tak se stává pravidelně využívanou složkou potravy, přičemž hlavně děti si navykají na stále vyšší koncentrace. Sacharóza se štěpí v trávicím systému enzymem sacharázou na glukózu a fruktózu. Metabolismus glukózy je tělem regulován, kdežto fruktóza se musí prvně přeměnit na glukózu. Nemá tedy vliv na regulační mechanismy, které vyvolávají pocit hladu a může vést k nadměrnému konsumu stravy a tím i k přebytečnému příjmu energie. V neposlední řadě je sacharóza nežádoucí tím, že se mikroorganismy ústní dutiny rychle (během 20 minut) metabolizuje za vzniku organických kyselin, které mohou narušit povrch zubní skloviny. Tím se podporuje vývoj zubního kazu.
Laktóza - mléčný cukr je pravidelnou součástí mléka krav a koz v množství 4 - 5 %, v mateřském mléce 6 - 7 %. Laktóza je tvořena galaktózou a glukózou.
Poruchy metabolismu laktózy V populaci, zejména dospělé se vyskytuje poměrně často laktózová intolerance.Takto postižený organismus má nedostatek nebo sníženou aktivitu enzymu
β – galaktosidáza
(laktáza), který štěpí laktózu na glukózu a galaktózu. Tato nesnášenlivost se projevuje většinou po té, co člověk vypije sladké (nezakysané) mléko. Nastávají bolesti břicha, nadýmání, průjmy. Uvedené problémy jsou způsobeny tím, že dochází k fermentaci laktózy střevní mikroflórou tlustého střeva. Při tomto procesu vznikají ve zvýšené míře organické kyseliny, které zvyšují kyselost střevního obsahu. Rovněž vzniká větší množství střevních plynů a současně ve střevě roste osmotický tlak. Organismus toto řeší vstřebáváním vody do střeva a zvýšenou peristaltikou. Tím se obsah střeva ředí a důsledkem jsou často i velmi těžké
průjmy. Obtíže nejsou při konzumaci zakysaných mléčných výrobků (jogurty, kefíry, zákysy), proto jim lidé s tímto problémem dávají přednost. Pokud přechod na kysané mléčné výrobky nepomáhá, teprve pak je možno pomýšlet na alergii na mléčnou bílkovinu (ta je však mnohem méně častá a projeví se v mladším věku). Problém s nedostatečnou produkcí laktázy nebo s její nedostatečnou aktivitou se většinou u člověka objevuje tehdy pokud po delší dobu nekonzumoval sladké mléko. Při pravidelném podávání malého množství mléka se většinou tento stav po určité době upraví. V tomto případě mluvíme o tzv. sekundární intoleranci. U osob s vrozeným nedostatkem nebo nízkou aktivitou laktázy mluvíme o primární laktózové intoleranci a v tomto případě je stav nemněný. Tato primární intolerance je velmi nebezpečná u kojenců. Proto jsou dnes na trhu mléčné přípravky neobsahující laktózu. Může být předem hydrolyzována, odbourána fermentací nebo nahrazena sacharózou.
Maltóza vzniká tzv. zcukřením škrobu. Vzniká enzymaticky při nakličování obilí. Zcukřování enzymem amylázou se využívá ke zchutňování potravin, přípravě těsta a dále zejména v pivovarnickém a lihovarnickém průmyslu. Jedná se o disacharid tvořený dvěma glukózami.
Trisacharidy Rafinóza se vyskytuje v cukrovce a polocukrovce. Jedná se o těžce využitelný sacharid. Při zpracování řepy v cukrovarech přechází do melasy. V ostatních potravinách rostlinného původu se vyskytuje řidčeji.
Polysacharidy
Pod pojmem využitelné polysacharidy rozumíme především škrob a glykogen. Mezi těžce využitelné polysacharidy pak řadíme inulin. Polysacharidy jsou složité molekuly, které vznikají spojováním jednoduchých cukrů do dlouhých, různě větvených řetězců. Lze je považovat za nejrozšířenější organické látky na zemi. V živých buňkách plní různé funkce. Jedná se o největší molekuly, které se v živých buňkách vyskytují. Tvoří-li řetězec vzájemně pospojovaný jednoduchý cukr glukózu mluvíme o homopolysacharidech. Vyskytují-li se v řetězci vedle glukosy i jiné látky, mluvíme o heteropolysacharidech - keratansulfát, chondroitin – 4 - sulfát, chondroitin –6 - sulfát (v chrupavkách), dermatansulfát (v kůži). Mezi homopolysacharidy řadíme nejen nejdůležitější rostlinný polysacharid škrob a živočišný polysacharid glykogen, ale i ostatní balastní polysacharidy.
Škrob
Škrob tvoří základní složku výživy zvířat i lidí. Jedná se o fyzikálně i chemicky velice heterogenní přírodní surovinu. Je obsažen nejen v klasických škrobnatých plodinách, jako jsou kukuřice, brambory, obiloviny, ale i např. v luštěninách. V zrninách, jako je rýže, kukuřice, pšenice, žito, oves a ječmen tvoří až 75 % v sušině, v bramborách 15 - 25 % v původní hmotě, to je až 80 % v sušině hlíz. V listové zelenině může být zastoupeno 1 - 3 % škrobu v sušině. Škrob se v rostlinách ukládá především v semenech, v hlízách, v kořenech a v oddencích. Je zde uložen v podobě tzv. škrobových zrn, která jsou většinou eliptického nebo kulovitého tvaru, ale mohou být i tvaru hvězdicovitého nebo nepravidelného. Každé škrobové zrno má jádro, kolem něhož se ukládají apozicí nové vrstvy na staré. Jádro může být uloženo v centru zrna (obiloviny, luskoviny), ale též excentricky (brambor). Škrob je složen buďto z jednoduchých zrn (pšenice), nebo je tvořen zrny složenými (rýže, oves). Podle tvaru a velikosti škrobového zrna, vrstvení a uložení jádra lze určit druh plodiny, ze které škrob pochází. Chemicky je škrob tvořen dvěma polysacharidy amylózou (10-20 %) a amylopektinem. V nepatrném množství je zastoupena i kyselina fosforečná estericky vázaná na různé
hydroxylové skupiny. Prostorově jsou obě frakce ve škrobovém jádře odděleny. Obalová vrstva škrobového zrna je tvořena převážně amylopektinem, v centru je amylóza. Vzájemný poměr těchto dvou složek škrobu určuje jeho fyzikální vlastnosti, což je důležité pro komerční využití. Amylóza je tvořena řetězovým spojením 250 – 300 glukózových částic (150 maltóz). Vzhledem k tomu, že dvě glukózy vytváří molekulu maltózy, je maltóza základním stavebním kamenem škrobu. Takzvaným glykosidickým spojením maltózových jednotek nevzniká řetězec rovný, ale spirálový – jako šroubovitě zakroucená příčka na žebříku, přičemž vždy čtyři molekuly utvářejí dutý prostor. Při testování jódem vzniká modré zabarvení, jelikož jódové molekuly pronikají do tohoto prostoru, což se následně projevuje silnou světelnou absorpcí. Tato schopnost má mimořádný význam pro využití amylázového škrobu v chemickém průmyslu. Amylopektin, jako druhý stavební kámen přírodního škrobu, je složen asi z 1 000 glukóz. Řetězec amylopektinu je na rozdíl od amylózy mnohočetně rozvětven, čímž dochází ke vzniku klubíčkovité struktury molekul. Testování amylopektinu jódem vede ke vzniku spíše fialového až hnědého zabarvení škrobu. Tato klubíčkovitá molekulární struktura umožňuje typickou úpravu škrobu – gelovatění. Škrob je velmi lehce hydrolyzovatelný a dobře stravitelný, takže představuje pohotový zdroj energie. Amylopektin jako součást škrobu ve vodě bobtná, což se využívá k přípravě instantních polévek a pudingových prášků. Neúplnou hydrolýzou škrobu za vyšších teplot vznikají dextriny, které jsou rovněž energeticky bohaté, avšak mohou mít nahořklou chuť. Škrob je ve studené vodě nerozpustný, v horké vodě mazovatí.
Glykogen Glykogen se vyskytuje v lidském a v živočišných organismech, kde hraje podobnou rezervní úlohu jako škrob u rostlin. Glykogen se ukládá v játrech a ve svalech. V zásobárnách glykogenu je obvykle připraveno 300 až 400 g. Zhruba jedna třetina je v podobě jaterního glykogenu a dvě třetiny v podobě svalového glykogenu. Pomocí vhodného tréninku
se
současným dodáváním stravy bohaté na sacharidy, je možné zásoby svalového glykogenu zvýšit.
V játrech může být uchováváno okolo 100 g glykogenu. Tato hladina není vždy stejná, ale periodicky kolísá podle toho, kolik glykogenu bylo vydáno na zvýšení hladiny glykémie a kolik glukózy bylo přijato ve stravě. Po jídle, zvláště pokud bylo bohaté na sacharidy, se zásoby glykogenu zvětšují. Mezi jídly, zvláště v noci, je glykogen postupně odebírán, aby mohla být udržována stálá hladina glykémie. Ve svalech je možné u pohybově neaktivních osob v jednom kilogramu svalové hmoty uložit okolo 10 g glykogenu, což v konečném součtu může činit až 300 gramů. Díky vytrvalostnímu tréninku a na sacharidy bohaté stravě, je možné zásoby svalového glykogenu zvýšit až na 500 gramů. Svalová glykogen organismus využívá pouze jako zdroj energie pro svaly, ale ne na úpravu hladiny glykémie. Využití svalového glykogenu pro svalovou kontrakci záleží na trénovanosti organismu, době trvání a intenzitě zatížení a na zásobě svalového glykogenu. Pokud je organismus podroben nízkému až střednímu zatížení během tréninku, slouží tuk jako dostatečný zdroj energie. Takto budou šetřeny zásoby glykogenu, které tak vydrží podstatně déle, což pomáhá při výkonech delších než 4 až 5 hodin bez další dodávky potravin. Při maximální intenzitě zatížení budou využívány především zásoby glykogenu, což může vést k jejich vyčerpání již po 60 až 90 minutách. V důsledku tohoto vyčerpání dojde buď ke snížení intenzity zatížení, nebo ke krizi v důsledku hladu. Při pravidelném a správně vedeném tréninku lze docílit optimálního hospodaření organismu s glykogenem. Organismus se naučí déle využívat energii z tuků a šetřit tak zásoby glykogenu, čímž se prodlouží doba fyzického výkonu, aniž by bylo nutné dodávat sacharidy. Trénink také umožňuje navýšit zásoby glykogenu v těle. Pokud při tréninku dochází k pravidelnému úplnému vyčerpání glykogenových zásob, organismus uvede do chodu enzymy a regulační mechanismy, které jsou pro opětovné navýšení zásob glykogenu nutné. Přitom, jak je organismus nucen opakovaně doplňovat vyčerpané zásoby, se snaží o skutečný opak. V rámci regenerace se snaží vytvořit větší zásoby energie, než měl na počátku. Tento jev nazýváme superkompenzace. Pokud je vše prováděno správným způsobem, je možné zásoby glykogenu až zdvojnásobit. Celá tato procedura trvá 2 až 3 dny.
Inulin je zásobní polysacharid, který tvořen D-fruktózou a vyskytuje se v kořenech čekanky a hlavně v hlízách topinambur. Je u člověka špatně stravitelný. Využívá se jako prebiotikum.
Organické kyseliny K energetickým živinám patří organické kyseliny. Z mnoha, které mohou do metabolismu zasahovat jsou kyseliny mravenčí, octová, propionová a máselná a to proto, že některé z nich jsou produkovány střevní mikroflórou. Potravou se dostávají organické kyseliny ze zkvašeného zelí, ovoce a zeleniny. Kyseliny jsou rovněž produkovány kvasnicemi v těstě a ovlivňují kvalitu těsta. Rychlokvašené okurky bývají produkovány pro domácí rychlou spotřebu. Rovněž při kvašení vína vznikají organické kyseliny, které ovlivňují jeho chutnost. Ostatní přídavky octa v jeho různých formách slouží k ochucování potravin.
Příklad zastoupení stravitelných sacharidů ve vybraných potravinách v g ve 100 g jedlého podílu. Potravina Mouka Rýže
g
Potravina
65-78
Zelenina
79
Ovoce zahradní
g 3-15 10-20
Chléb
50-56
Džemy, marmelády
64
Bábovky, buchty
55-65
Sirupy
66
Sušenky
65-83
Kompoty
20
Cukr
99,5
Mléko
4,4
Med
78
Sýry
1-2 3-6
Cukrářské zákusky
30-50
Tvaroh
Cukrovinky
30-99
Maso všechny druhy
0
Čokoláda
50-60
Telecí maso
0,5
Brambory
18-24
Játra
4-6
Luštěniny
55-58
Salámy
0-2
Glykemický index Glykemický index (GI) vyjadřuje účinek požité potraviny na hladinu krevního cukru (glukózy) a porovnává ho s účinkem standardní potraviny (čistou glukózou). GI se nekryje ani s množstvím, ani s energetickou hodnotou potraviny. Jen krátké odbočení: glukóza je konečným produktem štěpení sacharidů přijatých potravou, je hlavním zdrojem energie při fyzické zátěži a pro mozek dokonce zdrojem jediným a výhradním, na němž je zcela závislý. Její koncentraci v krvi (fyziologické rozmezí je 4 - 5 mmol/l), tzv. glykémii, si zdravé tělo udržuje v tomto rozmezí souhrou výkonných mechanizmů (insulin snižuje hladinu krevního cukru, glukagon ji naopak zvyšuje), neboť její kolísání působí nejen potrava, nýbrž i vlivy psychické, stres, fyzická práce aj.
Každé jídlo zvýší hladinu krevního cukru, ale různé potraviny ovlivňují rozdílně výšku i délku této odezvy. Vyšší a rychlejší glykémii vyvolají potraviny, které jsou v trávicím traktu rychle rozloženy a vstřebány (rýže, bramborová kaše) - a ty mají vysoký GI. Potraviny, které jsou tráveny a vstřebávány pomaleji, resp.uvolňují pomaleji glukózu do oběhu, mají GI nízký (čočka, špagety). Návrat k normě zajišťuje hormon ze slinivky břišní - insulin. Čím je glykémie vyšší, tím se musí vyplavit víc insulinu a tím vyšší je i tendence k ukládání tuků, protože insulin uloží nevyužitý cukr jako pohotovostní rezervu do jater, nebo přemění na tuk. Čím mírnější a pozvolnější zvyšování glykémie, tím i menší vyplavení insulinu a menší tendence k ukládání tuku - a tím i déletrvající pocit sytosti. Glykemický index glukózy je 100. Hodnoty ostatních potravin se s touto hodnotou porovnávají: potraviny s hodnotou " GI <55 " jsou považovány za vhodné, potraviny s hodnotou " GI >70 " za méně vhodné. Různé varianty téže potraviny mají odlišné GI: rýže natural = 50, rýže předvařená = 90, mrkev syrová = 35, mrkev vařená = 85, brambory vařené ve slupce = 65, brambory pečené v troubě = 95, atd. Vysvětlení je však prosté: kuchyňskou úpravou či zpracováním suroviny se zvyšuje stravitelnost škrobů. Z hlediska klinické medicíny pomalé a dlouhodobé uvolňování glukózy u potravin s nízkým glykemickým indexem může přispět ke zlepšení funkce mozku, který je téměř výhradně závislý na energii z glukózy. Uvolňování glukózy z potravin s vysokým
glykemickým indexem má pozitivní vliv na duševní výkonnost jenom krátce. Potraviny s nízkým glykemickým indexem jsou schopny prodloužit sytost. Výši a délku glykemické odezvy ovlivňuje řada faktorů. Na příklad závisí na typu sacharidu v potravině (zda se jedná o sacharosu, laktosu, fruktosu, glukosu, nebo jiný sacharid), na druhu a charakteru škrobu (stravitelnost různých škrobů je odlišná). Glykemická odezva je rovněž ovlivňována postupy při zpracování suroviny a kulinární úpravou, dále množstvím dalších živin - tuků a bílkovin; významný vliv má i individuální metabolismus a denní doba, kdy je dávka sacharidické potraviny podána a trávena.
Stanovení glykemického indexu GI nelze vypočítat z množství živin, je nutno se spolehnout na experiment. Testovaným osobám je stanovena nejprve glykémie nalačno a pak podána testovaná potravina. Ta musí obsahovat 50 g sacharidů. Poté se každých 15 min v první hodině a 30 min ve druhé hodině sleduje hladina cukru v krvi. Hodnoty se vynesou do grafu a porovnají s referenční potravinou, nejčastěji je jí glukóza. Tím získáme hodnotu glykemického indexu. GI glukózy je 100.
Potraviny s nízkým faktorem GI (nižším než 55)
Potraviny se středním faktorem GI (55-70)
Zelenina kořenová, saláty, Normálně vařené houby, rajčata, lilky, paprika, těstoviny – 55 zelí, brokolice – 10
Potraviny s vysokým faktorem GI (nad 70)
bílé Meloun vodní – 75
Česnek, cibule – 10
Máslové sušenky - 55
Tykev – 75
Ořechy vlašské – 15
Bílá dlouhá rýže – 60
Chipsy – 80
Čerstvé meruňky – 20
Hrozinky – 65
Bagety – 85
Vařená sója, arašídy – 20
Pomerančový průmyslový – 65
Fruktóza – 20
Banán, medový meloun – 65
Švestky, grapefruity, třešně, Klasická zavařenina – 65 citrony, višně – 22
džus Pšeničná mouka – 85 Popcorn – 85 Corn flakes – 85
Čočka zelená
Brambory vařené ve slupce Vařená mrkev – 85 – 65
Hrách loupaný – 22
Celozrnný chléb – 65
Med – 90
Čokoláda hořká (70 % kakaa) Ravioly – 70 – 22
Předvařená rýže – 90
Avokádo, granátová jablka, Coca cola – 70 jahody, ostružiny – pod 30
Bramborová kaše – 90
Rybíz – pod 30
Předvařená neslepitelná rýže Smažené hranolky, – 70 brambory pečené v troubě – 95
Marmeláda ovocná bez cukru Kukuřice – 70 – 30
Rýžová mouka – 95
Cizrna vařená, čočka hnědá, Maizena – 70 fazole bílé, zelené – 30
Glukóza – 100
Jablko, broskev – 30
Cukr (sacharóza) – 70
Pivo – 90
Mléko polotučné – 30
Sladké (snídaňové) obilniny – Sušené fíky a datle - nad 70 70
Meruňky sušené, fíky čerstvé, hrušky, pomeranče – 35 Jogurt – 35
Mrkev syrová – 35 Hrách sušený (vařený) – 35 Amarant – 35 Fazole červené – 40 Těstoviny celozrnné, chléb žitný celozrnný – 40 Jablečný mošt, pomerančová šťáva čerstvá – 40 Hroznové víno – 40 Hrášek čerstvý – 40 Špagety vařené al dente – 45 Rýže tmavá natural – 50 Kiwi – 50 Pohanková mouka – 50
Potravinová pyramida Velice názorným způsobem výživových doporučení je tzv. výživová pyramida, vhodná pro propagaci správné výživy, která názorně ukazuje jaký poměr by měly jednotlivé typy potravin zaujímat v našem jídelníčku. Pyramida neřeší extrémy ve stravování, není tedy určena např. pro vegetariány, ale pro průměrného českého člověka. Nejedná se také o striktní doporučení dávek. To, kolik energie člověk potravou přijme, se individuálně odvíjí od jeho energetického výdeje. Platí, že příjem by neměl převyšovat výdej energie, jinak hrozí nárůst hmotnosti. Pyramida by měla být vodítkem k sestavení zdravé stravy Potravinový koš - možné nabídky ekvivalentů s přihlédnutím k věku, fyzické a psychické zátěži, tzn. nabídka toho, co bychom měli během dne, týdne, měsíce sníst. Příklad potravinové pyramidy staršího typu
1. Vrchol pyramidy je obsazen nejméně žádoucími potravinami, které neprospívají našemu zdraví a měli bychom jich konzumovat co nejméně. Do této kategorie řadíme živočišné tuky, sladkosti a alkohol. Tato skupina potravin může tvořit v jídelníčku 5 % a měli bychom jich konzumovat co nejméně. 2. Druhý stupeň výživové pyramidy zaujímá mléko a mléčné výrobky, vejce, libové maso a to zejména drůbeží maso a ryby. Uvedené potraviny by v naší stravě měly zaujímat asi 25 %. Mléko a mléčné výrobky vybíráme spíše s nižším obsahem tuku a dělíme je do 2 – 3 porcí denně, děti 4 – 5 porcí a těhotné a kojící ženy 3 – 5 porcí (1 porce = 250 ml mléka, 150 ml jogurtu, 50 g sýra. Ryby konzumujeme nejméně 1x týdně, vejce 3 – 5 ks týdně (1 porce = 1 vejce, 50 g masa). Maso a vejce můžeme podávat v 1 – 3 porcích denně. Vybíráme nízkotučné výrobky. 3. Na třetím stupni pyramidy od vrcholu je ovoce a zelenina. V jídelníčku by měla tato skupina potravin tvořit asi 35 %. Zeleninu bychom měli konzumovat syrovou ve formě salátů s olejovou zálivkou, ovoce bychom měli rozdělit alespoň do 3 – 5 porcí denně (1 porce = 1 kus ovoce, asi 100 g, 125 g kompotovaného ovoce, 100 g sušeného, nepřislazovaného ovoce, 100 g bobulovitého ovoce, 180 g ovocné šťávy). Zeleniny a ovoce bychom měli denně konzumovat minimálně 300 – 500 g. Po syrové zelenině je dále vhodná zelenina dušená a nebo před vařením připravená v mikrovlnné troubě. Z hlediska racionální výživy se doporučuje denně konzumovat l - 2 lžíce tepelně nezpracovaných rostlinných olejů. 4. Základnu pyramidy tvoří přílohy, což jsou především potraviny na bázi škrobu. Jedná se o obilniny a celozrnné výrobky, těstoviny, luštěniny, brambory, ořechy a různá semena atd. Tato skupina by měla v jídelníčku tvořit okolo 40 % a měla by být rozdělena do 6 – 11 porcí denně (1 porce = 1 plátek chleba, 1 rohlík, 1 koláček, 125 g vařených brambor, těstovin, rýže, knedlíků, 1 – 2 lžíce ořechů). Vybírejte celozrnné výrobky, rýži naturál, sóju. Novější pyramidy nabízejí výměnu třetího stupně a základny pyramidy, vede zelenina a ovoce. Pyramida zohledňuje jak obsah energie v potravinách tak jejich glykemický index. Je brán v potaz i probiotický charakter potravin, obsah esenciálních mastných kyselin, zastoupení minerálních látek a vitamínů. Nová pyramida je součástí přednášek. Potravinová pyramida - bezpečný a přiměřený příjem makro i mikroprvků.
Pyramida objemů denního příjmu Maximálně snídaně a dopolední svačina Méně oběd a odpolední svačina
45 % 35 %
Večeře nejméně
20 %
