Sacharidy, známé také jako cukry, jsou nezbytnou součástí všech živých organismů a tvoří největší podíl organické hmoty na Zemi. Pro lidský organismus představují klíčový zdroj energie pro buňky a hrají důležitou roli v mnoha biologických procesech.
Úvod do sacharidů
Sacharidy (též cukry, nesprávně označované i jako uhlovodany a karbohydráty - nejsou technicky hydráty uhlíku) (latinsky saccharum, řecky sákcharon, cukr) jsou základní složkou všech živých organizmů a současně nejrozsáhlejší skupinou organických látek, tvoří největší podíl organické hmoty na Zemi. Živočišné tkáně a jejich buňky obsahují méně sacharidů než bílkovin a lipidů (např. tělo člověka obsahuje asi 2 % sacharidů v sušině), rostliny obsahují 85 až 90% sacharidů v sušině. Poznání struktury a vlastností fyziologicky významných sacharidů je nutné k pochopení jejich úlohy v organizmu člověka, kde jsou cukry nejvýznamnějším energetickým zdrojem buněk. Denní příjem sacharidů je u člověka 300 - 500g, organizmus je získává převážně ve formě polysacharidů (60% tvoří škrob), disacharidů (30% tvoří sacharóza), zbytek tvoří ostatní disacharidy a monosacharidy. Člověk umí sacharidy syntetizovat (s výjimkou vitaminu C) zejména z aminokyselin. Sacharidy se dělí do několika podskupin podle počtu cukerných jednotek, které tvoří jejich molekulu.
Sacharidy se dostávají do těla v potravě a jsou využívány pro biosyntézu dalších necukerných sloučenin. Většina tkání živého organizmu má aspoň minimální spotřebu glukózy, přičemž zvláště důležitý je dostatečný přísun glukózy v mozku a v erytrocytech. Glukóza je zdrojem acetylCoA, jako substrátu pro citrátový cyklus, pro některé tkáně - př. nemůže být syntetizovaná z mastných kyselin vzhledem k nevratnosti pyruvátdehydrogenázové reakce.
Stanovení koncentrace glukózy v krvi, tj. glykémie, je běžné vyšetření v klinicko-biochemické laboratoři. Fyziologická hodnota glykémie je 3,6-6,1 mmol/l. Hyperglykémie (zvýšená hladina glukózy v krvi) se může objevit u diabetes mellitus, akutního zánětu, otravy CO atd.
Klasifikace sacharidů podle počtu cukerných jednotek
Sacharidy se rozlišují na několik podskupin podle počtu cukerných jednotek:
Čtěte také: Sacharidy v jídle
- Monosacharidy: Nejjednodušší cukry, které obsahují jednu cukernou jednotku.
- Oligosacharidy: Obsahují 2-10 monosacharidových jednotek.
- Polysacharidy: Tvořené velkým počtem monosacharidových jednotek.
Monosacharidy: Základní stavební kameny
Monosacharidy, známé také jako jednoduché cukry, jsou nejmenší jednotky, ze kterých se skládají složitější sacharidy. Monosacharidy - představují nejjednodušší cukry, které jsou aldehydovými nebo ketonovými deriváty polyhydroxyalkoholů s nevětveným řetězcem. Obsahují nejméně 3 atomy uhlíku a maximálně 9 atomů uhlíku. Mezi nejdůležitější monosacharidy patří:
Glukóza: Základní a nejrychlejší zdroj energie v těle. Je tak důležitá, že je pro mozkové buňky a červené krvinky dokonce jediným možným zdrojem energie. Glukóza (hroznový cukr) - Glukóza je základní monosacharid využívaný jako zdroj energie. Zároveň to je právě tato forma cukru, která nám všem cirkuluje v krvi.
Fruktóza: Snad nejčastější jednoduchý cukr najdeme v ovoci, sladkostech, nealkoholických nápojích, v pečivu nebo v kupovaných a předpřipravených omáčkách. Průmyslově nezpracovaná fruktóza v ovoci je pro tělo mnohem lepší než ta v práškových nebo konzervovaných omáčkách. Fruktóza (ovocný cukr) - Jak napovídá její název, nachází se přirozeně v ovoci, ale například i v kořenové zelenině a v medu. V jejích přirozených zdrojích se vždy nachází v kombinaci s jinými monosacharidy, jako je např.
Galaktóza: Tento monosacharid je strukturou podobný glukóze, ale má méně sladkou chuť. Je součástí mléčného cukru laktózy. Galaktóza - Tento monosacharid je strukturou podobný glukóze, ale má méně sladkou chuť. Je součástí mléčného cukru laktózy.
Jelikož monosacharidy jsou jednotlivé korálky, tedy samostatné molekuly, nemohou být ve střevě rozložené na menší části. Díky tomu, že je nic „nezdržuje“, přechází rychle trávicím traktem a rychle se i vstřebávají do krve. Jsou tak skvělým bleskovým zdrojem energie. Kvůli jejich rychlé vstřebatelnosti by měl být jejich příjem ve stravě omezený. Denní příjem jednoduchých cukrů, mezi které patří i monosacharidy, by neměl tvořit více jak 10 % celkového příjmu energie.
Čtěte také: Průvodce sacharidy pro energii
Cyklizací monosachridů se vytváří nové centrum asymetrie na uhlíku C1. Výsledné dva diastereoizomery se označují jako anomery a hemiacetálový nebo hemiketálový uhlík jako anomerný. V anomeru je skupina -OH na anomerním uhlíku v opačné poloze (pod rovinou) vzhledem k sacharidovému kruhu než skupina CH2OH chirálního centra, určující konfiguraci D nebo L- (u hexóz na C5). Druhý anomer je označovaný jako β-forma. Každý z obou anomerů D-glukózy, podobně jako u každé dvojice diastereoizomerů, má odlišné fyzikální a chemické vlastnosti.
Oligosacharidy: Krátké řetězce cukrů
Oligosacharidy obsahují v molekule 2-10 monosacharidových jednotek kovalentně vázaných O-glykosidovou vazbou. Jsou důležitou součástí složitých lipidů a proteinů, kde jako glykolipidy, resp. Oligosacharidy jsou jako provázky s 2 až 9 korálky. Mají tedy minimálně jeden korálek navíc v porovnání s monosacharidy. Nejznámější z nich jsou disacharidy, které mají pouze dva korálky. Oligosacharidy se nacházejí například v luštěninách, jako je hrách a fazole, ale také v cukrové řepě a cukrové třtině.
Mezi nejznámější disacharidy patří:
Sacharóza: Klasický bílý nebo hnědý cukr. Světová zdravotnická organizace nedoporučuje denní příjem sacharózy vyšší jak 10 procent z celkového energetického příjmu. Sacharóza (řepný a třtinový cukr) - Pod tímto názvem se skrývá běžný cukr, který používáme na slazení. Získává se z cukrové řepy neb cukrové třtiny. Zároveň se přirozeně nachází v ovoci a malé množství v některých druzích zeleniny.
Laktóza: Známá jako mléčný cukr. Laktóza (mléčný cukr) - Jedná se o cukr, který se nachází přirozeně v mléku a mléčných výrobcích.
Čtěte také: Energie a zasycení s pomalými sacharidy
Maltóza: Tento disacharid je složený ze dvou molekul glukózy. Vzniká například rozštěpením škrobu. Maltóza (sladový cukr) - Tento disacharid je složený ze dvou molekul glukózy. Vzniká například rozštěpením škrobu.
Disacharidy jsou složené ze dvou korálků, proto se už na rozdíl od monosacharidů musí ve střevě rozštěpit (štěpí je trávicí enzymy). Jelikož však stačí od sebe oddělit pouze dva korálky, je to velmi rychlý proces. Proto jsou disacharidy známé jako jednoduché cukry. Pro disacharidy platí stejná doporučení jako pro monosacharidy.
Další oligosacharidy mají 3 až 9 jednotek. Ty, které jsou z pohledu výživy nejvýznamnější, většinou nedokážeme strávit, a proto přechází do tlustého střeva téměř nezměněné. Tam slouží jako prebiotika, tedy potrava pro prospěšné střevní bakterie. Luštěniny, ale i například košťálová zelenina, jsou také typické obsahem oligosacharidů rafinózy, stachyózy a verbaskózy.
Polysacharidy: Složité cukry s mnoha funkcemi
Polysacharidy (glykany) - jsou tvořené velkým počtem kovalentně vázaných monosacharidových jednotek, dosahují molekulové hmotnosti až několik milionů dalton (Da). Jsou i základní složkou buněčných stěn rostlin a bakterií (např. celulóza, chitin), kde plní podpůrnou funkci. Dokážete si představit stovky až tisíce korálků pohromadě? Takové množství molekul monosacharidů mohou mít polysacharidy (nazývané i komplexní sacharidy). Mezi polysacharidy se zařazují všechny sacharidy s množstvím 10 a více základních jednotek.
Polysacharidy se nacházejí především v potravinách rostlinného původu, jako jsou (celozrnné) obiloviny, zelenina, ovoce, luštěniny a brambory. Hladina glukózy v krvi po příjmu těchto potravin stoupá pomaleji, protože se musí sacharidové řetězce během trávení v tenkém střevě nejdříve rozštěpit na jednotlivé monosacharidy, které se teprve vstřebají přes enterocyty do portální žíly. Pocit nasycení trvá výrazně déle, než je tomu po příjmu jednoduchých sacharidů.
Mezi nejdůležitější polysacharidy patří:
Škrob: Je hlavní zdroj energie pro lidské tělo, který se v tenkém střevě zpracuje během dvou hodin. V porovnání s jednoduchými cukry nevystřelí hladinu cukru v těle rychle, zato nekolísá, a proto je pro nás tou lepší volbou. Škrob je hlavním polysacharidem rostlin. Obsahují ho například obiloviny, brambory, luštěniny apod.
Glykogen: Představuje zásobní formu sacharidů pro živočichy a člověka. Když se hladina krevní glukózy sníží, z glykogenu se uvolní glukóza do krve. Glykogen máme uložený ve svalech a játrech. Sacharidy, které přijmeme formou stravy, se v trávicím traktu rozštěpí a vstřebají do krve.
Vláknina: Hraje u cukrovky důležitou roli, protože způsobuje zpomalení vyprázdňování žaludku a tím zpomaluje trávení a vstřebávání potravin. Doporučená dávka pro diabetiky je 40 g denně. Patří sem například celulóza, hemiceulóza, pektiny apod. Tyto polysacharidy však nedokážeme strávit a vstřebat, protože náš trávicí trakt na to není dostatečně vybavený. I navzdory tomu má však vláknina mnoho zdravotních benefitů. Mezi ty nejzákladnější patří pozitivní vliv na trávení a zdraví trávicího traktu.
Polysacharidy by měly tvořit většinu denního příjmu sacharidů.
Z hlediska výživy dělíme polysacharidy na stravitelné (škrob, glykogen) a nestravitelné (vláknina).
Funkce vlákniny v lidském těle
I když vlákninu řadíme mezi nestravitelné polysacharidy, je pro lidské zdraví velmi prospěšná. Stimuluje střevní činnost, zlepšuje střevní pasáž, zvyšuje viskozitu střevního obsahu, snižuje zpětné vstřebávání žlučových kyselin a tím se podílí na snižování hladiny krevního cholesterolu, zpomaluje vstřebávání glukózy, zvyšuje objem stolice, změkčuje stolici, působí jako prebiotikum, omezuje vstřebávání toxických látek, navozuje pocit nasycení. Proto hraje důležitou roli i v prevenci funkčních poruch organismu a některých onemocnění, jako jsou zejména obezita, cukrovka (diabetes mellitus), vysoká hladina cholesterolu v krvi (hypercholesterolemie), ateroskleróza nebo rakovina tlustého střeva.
Ideální je potřebu vlákniny pokrýt konzumací celozrnných výrobků a luštěnin, dále pak zeleniny, brambor a ovoce. Dle výživových doporučení by se mělo denně přijímat 25 g vlákniny a 400 g ovoce či zeleniny.
Sacharidy v potravě
Sacharidy se nachází zejména v rostlinných potravinách jako jsou obiloviny, luštěniny, zelenina či ovoce. Sacharidy (1. Lipidy • Lipidy (1. Bílkoviny v potravě • Bílkoviny (1.
Podle české legislativy se sacharidem rozumí jakýkoliv sacharid, který je metabolizován člověkem, (tj. který lidský organizmus dokáže využít jako zdroj energie nebo stavební či jinak prospěšnou látku (u sacharidů jde téměř výlučně o zdroj energie), včetně polyolů (alkoholické cukry např. sorbitol, xylitol, mannitol).
Sacharidy dodávají buňkám energii a pokrývají cca 50 - 55 % vašeho denního energetického příjmu. Zbytek pak obstarají tuky a bílkoviny. Organismus využije sacharidy jako okamžitý zdroj energie nebo si je uchová do zásob v játrech a svalech. Pokud jich přijmeme více, přemění je na tuk.
Rafinované vs. nerafinované sacharidy
Pravděpodobně jste se už střetli s pojmem rafinovaný cukr, ale říkají vám něco rafinované sacharidy? Jedná se všeobecně o sacharidové potraviny, které jsou typicky vysoce průmyslově zpracované. V průběhu procesu výroby z nich byla odstraněna vláknina a zároveň jim chybí mnohé minerální látky, vitaminy a jiné bioaktivní látky. Rafinovaný cukr je klasický cukr, který používáme na slazení. Je získáván z cukrové řepy nebo cukrové třtiny a postupným procesem výroby je z něj odstraněno menší množství minerálních látek, vitaminů a jiných bioaktivních látek. jiné produkty z bílé mouky, např.
Omezovat bychom měli právě rafinované sacharidy, kterým chybí už zmiňované živiny. Určitě však neplatí, že bychom je museli ze stravy vyřadit úplně. Základ by tak měly tvořit nerafinované sacharidy. Tyto „zdravé sacharidy“ mají zachovaný přirozený obsah vitaminů, minerálních látek, antioxidantů a jiných bioaktivních látek a zvyšují tak kvalitu našeho jídelníčku.
Jak tělo zpracovává sacharidy
Předtím než se „korálky“ ze sacharidové potraviny využijí jako zdroj energie nebo se uloží do zásoby, musí projít celým trávicím traktem. Jako příklad použijeme rýži. Rýže obsahuje zejména škrob, což je polysacharid složený z tisíců „korálků“. Jeho štěpení, tedy stříhání provázku a oddělování korálků, začíná už v ústní dutině. Sacharidy tam začíná rozkládat enzym slinná amyláza. Za tu krátkou dobu, kterou rýže stráví v ústech, toho tento enzym nestihne mnoho, ale zvládne částečně rozštěpit některé polysacharidy na oligosacharidy (tedy provázky se 3-10 korálky). Rýže v už částečně strávené formě pokračuje do žaludku, kterým projde prakticky v nezměněné podobě. Nejdůležitější část trávení se odehrává až v tenkém střevě. Trávení sacharidů se na tomto místě chopí pankreatická amyláza (enzym produkovaný pankreatem, tedy slinivkou břišní). „Rozstřihne“ spojení mezi „korálky“ a tak postupně rozkládá polysacharidy na oligosacharidy. V práci dále pokračují enzymy uložené na střevní sliznici, které je rozštěpí až na ty nejmenší částečky, tedy monosacharidy. Ty se mohou následně vstřebat do krevního oběhu. Výsledkem štěpení škrobu je velké množství monosacharidu glukózy. Když je glukóza absorbovaná, stoupá hladina cukru v krvi (glykémie). Cukr je z krve v případě potřeby přesouván do buněk, kde je zpracovaný na energii ve formě ATP. Část glukózy se uloží ve formě glykogenu v játrech a ve svalech. Nadbytečné množství energie ze sacharidů může být přeměněné na tukové zásoby.
Glykemický index
Jednou z charakteristik sacharidových potravin je jejich hodnota glykemického indexu. Ta nám napovídá, jak rychle se určitá potravina vstřebá ze střeva do krve. Hodnoty glykemického indexu se pohybují od 1 do 100. Čím je glykemický index potraviny vyšší, tím se glykémie po snězení dané potraviny zvyšuje rychleji. Všeobecně platí, že čím má sacharid kratší řetězec (méně korálků), tím rychleji se štěpí a vstřebává do krve. Jelikož však mluvíme o glykemickém indexu potravin, není to tak jednoduché. Potraviny totiž obsahují směs různých sacharidů, směs různých živin a jsou různými způsoby zpracovávané. Uvedeme si příklad. Jablko je sladké, obsahuje rychle vstřebatelné jednoduché cukry (monosacharidy a disacharidy). Možná bychom očekávali, že bude mít vysoký glykemický index. Ve skutečnosti je hodnota GI poměrně nízká, cca 36. Důvodem je zejména obsah vlákniny, která vstřebávání cukrů zpomaluje. Naopak bílý chléb, který obsahuje polysacharidy, má hodnotu GI cca 75, což je poměrně vysoké číslo. Je to proto, že neobsahuje vlákninu, která by nástup cukru v krvi zpomalila.
Metabolismus sacharidů a jeho poruchy
Glykogen představuje zásobní formu sacharidů pro živočichy a člověka. Když se hladina krevní glukózy sníží, z glykogenu se uvolní glukóza do krve. Důležitou úlohu v metabolismu glykogenu hrají enzymami metabolizmu glukózy, syntézy glykogenu a rozkladu glykogenu. Tyto procesy jsou regulované alostericky efektory, jako je ATP, AMP, Glc-6-P a glukóza. Důležitá je i hormonální regulace těchto enzymů, které se podílí na tomto metabolizmu.
Při geneticky podmíněných defektech enzymů metabolizmu glykogenu se může glykogen nadměrně ukládat v tkáních (v játrech, srdci a ve svalech), čím se narušuje jejich funkce. Taková onemocnění se nazývají glykogenózy.
Poruchy metabolizmu sacharidů mohou mít různé projevy:
Diabetes mellitus: Způsobený nedostatočným přesunem glukózy z krve do buněk (1. nízká nebo žádná sekrece inzulínu pankreatem, 2. inzulínu, ale porucha inzulínových receptorů). Projevuje se hyperglykémií a glykosurii (při překročení koncentrace glukózy v krvi nad 10 mmol/l - špatná resorpce glukózy v proximálním tubulu nestačí). Následkem je nedostatočný přísun glukózy do buněk s následným náhradním využíváním tuků jako hlavního zdroje energie.
Vrozené poruchy metabolismu fruktózy: Mohou mít různou medicínsku závažnost. Například chybění fruktokinázy - esenciální fruktosurie, při které se po požití fruktózy objeví její zvýšené vylučovaní v moči. Jiné poruchy, jako chybění fruktózo-1-fosfátaldolázy - vrozená intolerance fruktózy, spojená s hromaděním Fru-1-P, mohou mít vážné důsledky na centrální nervový systém a může končit smrtí.
Galaktozémie: Jsou enzymové defekty s autozomálně recesivní dedičností. Například chybění galaktokinázy způsobuje vážné poškození zraku - kataraktu.
Intolerance disacharidů: Aktivita narušených enzymů může kolísat. při nedostatku enzymu, který štěpí některý disacharid. dochází k jeho hromadění v trávicím traktu a u postiženého se objevuje diskomfort (nadýmání, bolesti) a u dětí neprospívání.
Glykogenózy: Jsou dědičné metabolické poruchy, které se dědí autozómálně recesivně. a jsou buď jaterní a generalizované. Postupným objevováním se počet glykogenóz zvyšuje.
Neenzymová glykace proteinů
Glukóza reaguje s NH2 skupinami bílkovin za vzniku Schiffovy báze. Tímto způsobem je např. glykovaných < 6 % hemoglobínu. je reverzibilní a % glykace je přímo úměrné hladinám glykémie přibližně za poslední měsíc. Důsledky neenzymové glykace proteinů jsou např.
Doporučený příjem sacharidů
Podle doporučení EFSA (Evropský úřad pro bezpečnost potravin) by měly sacharidy tvořit 45-60 % našeho celkového denního energetického příjmu. V jídelníčku by měly převažovat komplexní sacharidy (polysacharidy). Jednoduché cukry by neměly tvořit více než 10 % celkového příjmu energie, což je 50 g při referenčním příjmu. Co se týká vlákniny, té bychom měli do sebe denně dostat minimálně 25 g. EFSA doporučuje právě 25 g, zatímco doporučení pro obyvatele USA (Dietary Guidelines for America) udávají 25-35 g vlákniny.
Dle WHO by měly sacharidy tvořit 55-75 % celkového energetického příjmu. Z toho množství by měla být cukrů maximálně desetina. Vláknina by měla být přijímána v množství alespoň 25 g za den ve formě přirozeně se vyskytující vlákniny v konzumovaných potravinách. Hlavním zdrojem sacharidů v potravě by dle WHO měly být celozrnné potraviny, ovoce, zelenina a luštěniny. Maximální denní příjem sacharidů by měl představovat 400-500 g, z toho cukrů (monosacharidů, disacharidů) 40-50 g za den.
Podle Německé společnosti pro výživu (DGE) [2] je doporučený příjem vlákniny u dospělých nejméně 30 gramů denně. Dle WHO je doporučený denní příjem vlákniny 25 g, a to zejména jako ovoce, zeleninu, luštěniny.
Akrylamid a glycidamid: Nebezpečí při tepelné úpravě
Jsou-li sacharidy vystaveny vysoké teplotě při smažení, pečení a fritování, mohou z nich vznikat karcinogenní produkty. Jedním z nich je toxický akrylamid. Množství akrylamidu je závislé na teplotě a době tepelného opracování. V těle se přeměňuje (mimo jiné) na glycidamid - látku, která je genotoxická (poškozuje DNA) a karcinogenní (může způsobovat rakovinu). Proto se doporučuje udržovat příjem akrylamidu na co nejnižší úrovni. Od dubna 2018 mají provozovatelé potravinářských podniků podle nařízení EU povinnost přijmout závazná opatření ke snížení obsahu akrylamidu ve svých výrobcích [3].
Pro minimalizaci příjmu akrylamidu při domácím stravování se doporučuje:
- Používat nižší teploty při pečení.
- Vyhýbat se smažení do příliš hnědé barvy.
- Nepřekračovat 175 °C při fritování.
- Skladovat brambory v chladu a suchu.