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Auf dieser Seite lernen wir die chemische Struktur verschiedener Arten von Kohlenhydraten kennen und erfahren, wo wir sie in Lebensmitteln finden.

Erstens bestehen alle Kohlenhydrate aus den gleichen chemischen Elementen:

• Kohlenstoff (das ist der „Carbo“ – Teil)

• Wasserstoff und Sauerstoff, in etwa einem Zwei-zu-Eins-Verhältnis, genau wie in H2O (das ist der „- Hydrat“ – Teil)

Aus diesem Grund können Sie Kohlenhydrate sehen, die in unserer Klasse als „CHO“ abgekürzt werden.,

Kohlenhydrate können in zwei Haupttypen unterteilt werden: einfach und komplex. Einfache Kohlenhydrate bestehen aus nur einer oder zwei Zuckereinheiten, während komplexe Kohlenhydrate aus vielen Zuckereinheiten bestehen. Wir werden uns die einzelnen nacheinander ansehen. Diese Abbildung gibt Ihnen einen überblick über die Arten von Kohlenhydraten, die wir behandeln werden.

Abb. 2.1. Kohlenhydrate können in zwei Haupttypen unterteilt werden: einfach (einschließlich Monosaccharide und Disaccharide) und komplex.,

Einfache Kohlenhydrate

Einfache Kohlenhydrate werden manchmal als „Zucker“ oder „einfacher Zucker“ bezeichnet.“Es gibt 2 Arten von einfachen Kohlenhydraten: Monosaccharide und Disaccharide.

Monosaccharide enthalten nur eine Zuckereinheit, also sind sie die kleinsten Kohlenhydrate. (Das Präfix „mono“ bedeutet „eins.“) Die geringe Größe von Monosacchariden gibt ihnen eine besondere Rolle bei der Verdauung und im Stoffwechsel. Nahrungskohlenhydrate müssen zu Monosacchariden abgebaut werden, bevor sie im Magen-Darm-Trakt resorbiert werden können, und sie zirkulieren auch in Monosaccharidform im Blut.,

Es gibt 3 Monosaccharide:

1. Glucose

2. Fructose

3. Galaktose

Beachten Sie, dass alle drei haben die gleiche Chemische Formel (C6H12O6); die Atome sind nur arrangiert ein bisschen anders.

1-Glucose

Hier ist die chemische Struktur von Glucose:

In dieser Klasse verwenden wir manchmal ein einfacheres grünes Sechseck, um Glucose darzustellen:

Sie sind bereits mit Glucose vertraut, da es das Hauptprodukt der Photosynthese ist., Pflanzen stellen Glukose her, um die Energie der Sonne in einer Form zu speichern, die sie für Wachstum und Fortpflanzung verwenden kann.

Glukose ist beim Menschen einer der wichtigsten Nährstoffe für den Körper. Es ist besonders wichtig für das Gehirn und das Nervensystem, die nicht sehr gut in der Verwendung anderer Kraftstoffquellen sind. Muskeln hingegen können Fett als Energiequelle nutzen. (In der Praxis verwenden Ihre Muskeln normalerweise eine Kombination aus Fett und Glukose für Energie, über die wir später mehr erfahren werden.,)

Nahrungsquellen für Glukose: Glukose kommt in Obst und Gemüse sowie in Honig, Maissirup und Maissirup mit hohem Fructosegehalt vor. (Alle Pflanzen stellen Glukose her, aber ein Großteil der Glukose wird zur Herstellung von Stärke, Ballaststoffen und anderen Nährstoffen verwendet. Die hier aufgeführten Lebensmittel haben Glukose in ihrer Monosaccharidform.,)

2-Fructose

Hier ist die chemische Struktur von Fructose:

In dieser Klasse verwenden wir manchmal ein einfacheres lila Fünfeck, um Fructose darzustellen:

Fructose ist etwas Besonderes, da es das süßeste Kohlenhydrat ist. Pflanzen machen viel Fructose, um Insekten und Tiere anzulocken, die Pflanzen helfen, sich zu vermehren. Zum Beispiel stellen Pflanzen Nektar her, der reich an Fruktose und sehr süß ist, um Insekten anzulocken, die ihn bestäuben. Pflanzen geben auch Fructose in Früchte, um es schmackhafter zu machen., Tiere fressen die Früchte, wandern weg und kacken später die Samen aus der Frucht und säen so die Samen der nächsten Generation. Tier eine Mahlzeit, und die pflanze bekommt zu reproduzieren: win-win!

Abb. 2.2. Fruktose in der Natur: Eine Biene sammelt süßen Nektar von einer Blume, verbreitet dabei Pollen von Blume zu Blume und hilft Pflanzen, sich zu vermehren. Bienen verwenden Nektar, um Honig herzustellen, den Menschen als Süßstoff ernten. (Honig enthält eine Mischung aus Saccharose, Fructose und Glukose)., Eine Kiwi wird teilweise durch Fruktose gesüßt. Tiere genießen die süßen Früchte und kacken später die Samen aus und säen sie für eine neue Generation von Kiwibäumen.,

Nahrungsquellen für Fructose: Obst, Gemüse, Honig, Maissirup mit hohem Fructosegehalt

3 – Galactose

Hier ist die chemische Struktur von Galactose:

In dieser Klasse verwenden wir manchmal ein blaues Sechseck, um Galaktose darzustellen:

Nahrungsquellen für Galaktose: Galaktose kommt in Milch (und Milchprodukten aus Milch) vor, ist jedoch fast immer mit Glukose verbunden, um ein Disaccharid zu bilden (mehr dazu in einer Minute). Wir finden es selten in unserer Nahrungsmittelversorgung in Monosaccharidform.,

Die zweite Art von einfachen Kohlenhydraten sind Disaccharide. Sie enthalten zwei miteinander verbundene Zuckereinheiten.

Es gibt 3 Disaccharide:

1. Maltose (Glukose + Glukose)

2. Saccharose (glucose + fructose)

3. Laktose (Glukose + Galaktose)

1 – Maltose

Maltose besteht aus zwei glucose-Moleküle miteinander verbunden. Es kommt natürlich in keiner nennenswerten Menge in Lebensmitteln vor, mit einer Ausnahme: gekeimte Körner., Körner enthalten viel Stärke, die aus langen Ketten von Glukose besteht (mehr dazu in einer Minute), und wenn der Samen eines Getreides zu sprießen beginnt, beginnt er, diese Stärke abzubauen, wodurch Maltose entsteht. Wenn Brot aus diesen gekeimten Körnern hergestellt wird, hat dieses Brot etwas Maltose. Gekeimtes Kornbrot ist normalerweise etwas schwerer und süßer als Brot aus normalem Mehl.

Maltose spielt auch eine Rolle bei der Herstellung von Bier und Schnaps, da bei diesem Prozess Körner oder andere Kohlenhydratquellen fermentiert werden., Maltose wird während des Abbaus dieser Kohlenhydrate gebildet, aber es bleibt sehr wenig übrig, sobald der Fermentationsprozess abgeschlossen ist.

Sie können die Süße von Maltose schmecken, wenn Sie etwa eine Minute lang ein stärkehaltiges Essen im Mund halten. Versuchen Sie dies mit einem einfachen Essen wie einem Soda-Cracker. Stärke ist nicht süß, aber wenn die Stärke im Cracker mit der Wirkung von Speichelamylase zusammenbricht, bildet sich Maltose, und Sie werden die Süße schmecken!

2-Saccharose

Saccharose besteht aus einem Glucosemolekül, das an ein Fructosemolekül gebunden ist., Es wird von Pflanzen aus dem gleichen Grund wie Fructose hergestellt-um Tiere anzulocken, es zu essen und dadurch die Samen zu verbreiten.

Saccharose kommt natürlich in Obst und Gemüse vor. (Die meisten Früchte und Gemüse enthalten eine Mischung aus Glukose, Fruktose und Saccharose.) Aber der Mensch hat auch herausgefunden, wie man die Saccharose in Pflanzen (normalerweise Zuckerrohr oder Zuckerrüben) konzentriert, um raffinierten Tafelzucker herzustellen. Wir finden Saccharose auch in Ahornsirup und Honig.

Die in Süßkartoffeln enthaltene Saccharose ist chemisch identisch mit der in Tafelzucker enthaltenen Saccharose., Ebenso ist die Fructose, die in einer Feige gefunden wird, chemisch identisch mit der Fructose, die in Maissirup mit hohem Fructosegehalt gefunden wird. Wie wir später mehr besprechen werden, ist das Paket, in dem der Zucker enthalten ist, anders. Wenn Sie eine Süßkartoffel oder eine Feige essen, erhalten Sie auch viel Ballaststoffe, Vitamine und Mineralien in dieser Packung, während Zucker und Maissirup mit hohem Fructosegehalt nur Zucker liefern, sonst nichts. Es ist keine schlechte Sache, Zucker zu essen. Schließlich ist es ein lebenswichtiger Brennstoff für unser Gehirn und Nervensystem. Aber wenn wir auf das Paket achten, in dem es enthalten ist, können wir insgesamt gute Entscheidungen für die Gesundheit treffen.,

3-Lactose

Lactose besteht aus einem Glucosemolekül, das an ein Galaktosemolekül gebunden ist. Es wird manchmal „Milchzucker“ genannt, wie es in Milchprodukten wie Milch, Joghurt und Käse gefunden wird. Dies sind die einzigen tierischen Lebensmittel, die erhebliche Mengen an Kohlenhydraten enthalten. Die meisten unserer Kohlenhydrate stammen aus pflanzlichen Lebensmitteln.

Komplexe Kohlenhydrate

Komplexe Kohlenhydrate werden auch Polysaccharide genannt, da sie viele Zucker enthalten. (Das Präfix „poly -“ bedeutet “ viele.,“) Es gibt 3 Hauptpolysaccharide:

1. Stärke

2. Glykogen

3. Faser

Alle drei Polysaccharide bestehen aus vielen miteinander verbundenen Glukosemolekülen, unterscheiden sich jedoch in ihrer Struktur und der Art der Bindungen.

1 – Stärke

Stärke besteht aus langen Ketten von Glukose. Wenn diese Ketten gerade sind, werden sie Amylose genannt; Wenn sie verzweigt sind, werden sie Amylopektin genannt.

Hier ist ein Amylosesegment, das 3 Glucoseeinheiten enthält.,

Die nächste Abbildung zeigt ein Amylopektinsegment mit 4 Glucoseeinheiten. Die chemische Struktur wird anders dargestellt, aber können Sie den Ort erkennen, an dem sie sich verzweigt?

Mit unserem grünen Sechseck zur Darstellung von Glukose können Sie Stärke so darstellen:

Der Mensch hat Verdauungsenzyme, um beide Arten von Stärke abzubauen, was wir auf der nächsten Seite besprechen werden.

Stärke ist die Speicherform von Kohlenhydraten in Pflanzen., Pflanzen machen Stärke, um Glukose zu speichern. Zum Beispiel ist Stärke in Samen, um dem Sämling Energie zum Keimen zu geben, und wir essen diese Samen in Form von Getreide, Hülsenfrüchten (Sojabohnen, Linsen, Pinto und Kidneybohnen, zum Beispiel), Nüssen und Samen. Stärke wird auch in Wurzeln und Knollen gespeichert, um gespeicherte Energie für das Wachstum und die Fortpflanzung der Pflanze bereitzustellen, und wir essen diese in Form von Kartoffeln, Süßkartoffeln, Karotten, Rüben und Rüben.

Wenn wir pflanzliche Lebensmittel mit Stärke essen, können wir sie in Glukose zerlegen, um die Zellen unseres Körpers mit Brennstoff zu versorgen., Darüber hinaus kommt Stärke aus pflanzlichen Vollwertkost mit anderen wertvollen Nährstoffen verpackt. Wir finden auch raffinierte Stärke – wie Maisstärke-als Zutat in vielen verarbeiteten Lebensmitteln, da sie als gutes Verdickungsmittel dient.

2-Glykogen

Glykogen ist strukturell ähnlich wie Amylopektin, aber es ist die Speicherform von Kohlenhydraten bei Tieren, Menschen enthalten. Es besteht aus stark verzweigten Glukoseketten und wird in der Leber und im Skelettmuskel gespeichert., Die verzweigte Struktur von Glykogen erleichtert den schnellen Abbau, um Glukose freizusetzen, die bei kurzfristigem Bedarf als Brennstoff dient.

Leberglykogen wird zu Glukose abgebaut, die in den Blutkreislauf freigesetzt wird und von Zellen im Körper verwendet werden kann. Muskelglykogen liefert Energie nur für Muskeln, um die Aktivität zu fördern. Das kann nützlich sein, wenn Sie von einem Löwen gejagt werden oder sprinten, um Ihren Bus zu machen!

Obwohl Glykogen in der Leber und in den Muskeln von Tieren gespeichert ist, finden wir es nicht in Fleisch, da es bald nach der Schlachtung abgebaut wird., So wird Glykogen nicht in unserer Nahrung gefunden. Stattdessen müssen wir es in unserer Leber und in unseren Muskeln aus Glukose herstellen.

Hier ist eine schöne Darstellung von Glykogen.

Abb. 2.3-Glykogen wird aus langen, verzweigten Glukoseketten hergestellt, die um ein zentrales Protein ausstrahlen.

3-Faser

Faser enthält Kohlenhydrate und andere strukturelle Substanzen in Pflanzen, die für menschliche Enzyme unverdaulich sind. Faser wird von Pflanzen hergestellt, um Schutz und strukturelle Unterstützung zu bieten., Denken Sie an dicke Stängel, die einer Pflanze helfen, aufrecht zu stehen, harte Samenschalen und Fruchthaut, die schützen, was im Inneren wächst. Diese sind voller Ballaststoffe.

Abb. 2.4-Beispiele für ballaststoffreiche Lebensmittelpflanzen wie Weizen, Brokkoli und Äpfel.

In unseren Lebensmitteln finden wir Ballaststoffe in pflanzlichen Vollkornprodukten wie Vollkornprodukten, Samen, Nüssen, Obst, Gemüse und Hülsenfrüchten.

Eine der häufigsten Faserarten ist Cellulose, der Hauptbestandteil in Pflanzenzellwänden., Die chemische Struktur von Cellulose ist in der folgenden Abbildung dargestellt, mit unserer vereinfachten Darstellung daneben. Sie können sehen, dass Cellulose lange Ketten von Glukose hat, ähnlich wie Stärke, aber sie sind gestapelt, und es gibt Wasserstoffbrücken, die die Stapel verbinden.

Wenn wir Ballaststoffe essen, gelangt es intakt durch den Dünndarm, da wir keine Verdauungsenzyme haben, um es abzubauen. Dann, im Dickdarm, arbeiten unsere freundlichen Mikrobiota-die Bakterien, die in unseren Doppelpunkten leben-an der Faser., Some fiber can be fermented by those bacteria. We’ll discuss fiber more later in the unit.

Self-Check

1. Levin, R.J. Carbohydrates., In: Modern Nutrition in Health and Disease, 9th Ed., Baltimore, MD, Lippincott, Williams und Wilkins, 1999

2. UNS Abteilung von Landwirtschaft (USDA), Agricultural Research Service, Nutrient Data Laboratory. USDA Nationale Nährstoffdatenbank für Standardreferenz, Legacy. Aktuelle Version: April 2018. Internet: http://www.ars.usda.gov/nutrientdata

Bildnachweise

1. Abb. 2.1-Arten des Diagramms von Alice Callahan mit Microsoft SmartArt, CC BY-SA 4.,0

2. Chemische Strukturen von Glucose, Fructose, Galactose, Amylose, Amylopektin sind gemeinfrei, Zugriff von Wikipedia