10. Hiilihydraatit
1. Virittäytyminen – millaisia aineita ovat hiilihydraatit?
Kirjoittakaa ajatuksenne kommenttikenttään.
2. Hiilihydraatit ovat sokereita
Hiilihydraatit rakentuvat hiilestä, vedystä ja hapesta. Hiiliatomien muodostama ketju voi olla suora, mutta yleisimmin se on rengas. Renkaat voivat ketjuuntua ja ketjut haarautua. Tunnusomaista hiilihydraateille on se, että hiiliketjuun on liittynyt monta hydroksyyliryhmää (-OH).
Hiilihydraatit jaetaan kemiallisen rakenteen perusteella yksinkertaisiin sokereihin eli monosakkarideihin, yhdistettyihin sokereihin eli disakkarideihin ja pitkäketjuisiin hiilihydraatteihin eli polysakkarideihin.
Kuvassa oikealla on monosakkaridi (glukoosi) ja alapuolella polysakkaridi (selluloosa).
Hiilihydraatit ravintona
Hiilihydraatit ovat elimistön pääasiallinen energianlähde. Suurin osa ruokavalion hiilihydraateista on peräisin kasvikunnan tuotteista: viljavalmisteista, kasviksista, marjoista ja hedelmistä. Elimistössä hiilihydraatteja on sokerina veressä, solukalvoilla sekä hiilihydraattivarastona, glykogeenina, maksassa ja lihaksissa. Ruoansulatuksessa hiilihydraatti hajoaa ensin suussa syljen amylaasientsyymin ansiosta. Hajoaminen jatkuu mahalaukussa, kunnes mahahapon happamuus estää amylaasin toiminnan.
3. Yksinkertaiset sokerit
Yksinkertaiset sokerit eli monosakkaridit koostuvat nimensä mukaisesti yhdestä sokerimolekyylistä. Yksinkertaisia sokereita ovat esimerkiksi glukoosi eli rypälesokeri ja fruktoosi eli hedelmäsokeri.
Orgaanisten yhdisteiden rakennekaavat voidaan piirtää myös niin,että hiiliatomin kemiallinen merkki C jätetään merkitsemättä. Tällaista rakennekaavaa sanotaan viivakaavaksi. Viivakaavassa hiiliatomin paikka on viivan päässä, viivojen risteyskohdassa ja kulmakodassa.
Osoitusreaktioilla voidaan tunnistaa liuoksessa olevia aineita. Osoitusreaktio nimiensä mukaisesti osoittaa jonkin aineen läsnäolon liuoksessa esimerkiksi saostumalla.
4. Yhdistetyt sokerit
Yhdistetyt sokerit eli disakkaridit rakentuvat kahdesta yksinkertaisesta sokerista. Esimerkiksi tavallinen ruoissa ja juomissa käytetty taloussokeri, sakkaroosi, on glukoosin ja fruktoosin muodostama disakkaridi.
Myös laktoosi eli maitosokeri ja maltoosi eli mallassokeri ovat disakkarideja. Elimistössä maitosokeri pilkkoontuu pienemmiksi sokereiksi laktaasientsyymin ansiosta. Joiltakin ihmisiltä puuttuu entsyymi, mistä seuraa laktoosi-intorelanssi. Lievissä tapauksissa sitä voidaan hoitaa laktaasientsyymitableteilla. Myös ruokavaliolla voi vaikuttaa. Esimerkiksi jotkin täyskypsytetyt juustot, viilit ja jugurtit sisältävät luonnostaan vähän maitosokeria.
Rikkihappo voi reagoida orgaanisten yhdisteiden kanssa siten, että yhdisteestä poistuu vettä. Esimerkiksi tomusokerin ja väkevän rikkihapon reaktiossa tuoteena muodostuu hiiltä ja vettä. Reaktiossa vapautuu paljon lämpöä. Lämpö kuumentaa veden ja se haihtuu. Reaktioastiaan jää vain mustaa hiiltä. Sen rakenne on harvempi kuin tomusokerin, joten muodostuva hiili pursuaa astian ulkopuolelle.
5. Pitkäketjuiset hiilihydraatit
Pitkäketjuiset hiilihydraatit eli polysakkaridit ovat erittäin suuria molekyylejä, jotka koostuvat sadoista, tuhansista tai jopa kymmenistä tuhansista yhteen liittyneistä monosakkarideista. Ne liittyvät toisiinsa kovalenttisilla sidoksilla.
Tutuimpia polysakkarideja ovat tärkkelys ja selluloosa. Molemmat rakentuvat glukoosista, mutta tärkkelysmolekyylissä renkaita yhdistävä sidos on aina renkaan samalla puolella, kun taas selluloosassa se on vuoroitellen eri puolilla. Tästä seuraa se, että tärkkelys kiertyy jyväsiksi ja selluloosa muodostaa pitkiä kuituja.
Tärkkelyksen rakennekaava.
Selluloosan rakennekaava.
Tärkkelystä on paljon esimerkiksi perunassa, juurissa ja siemenissä. Elimistössä tärkkelys pilkkoutuu glukoosiksi. Tärkkelys on ihmisten tärkein energian lähde. Sitä käytetään keittiössä nesteimäisten ruokien kuten keittojen, kastikkeiden ja kiisseleiden suurustamiseen ja teollisuudessa liimojen, papereiden ja tekstiilien valmistamiseen. Tärkkelyksen voi tunnistaa jodikokeella, jodi värjää tärkkelyksen siniseksi.
Tärkkelystä on paljon myös maississa.
Selluloosa voi olla jopa kymmeniä tuhansia glukoosimolekyylejä sisältävä ketju. Se toimii luonnossa kasvien tukirakenteena ja siitä tehdään esimerkiksi paperia. Selluloosa ei sovellu ihmisten ravinnoksi, sillä ihmisten ruoansulatus ei pysty pilkkomaan selluloosaketjua glukoosiksi. Ihmisiltä puuttuu tähän vaadittava entsyymi. Kasvinsyöjäeläimet voivat hyödyntää selluloosaa ravinnokseen, koska niiden elimistössä elää mikro-organismeja, jotka tuottavat tarvittavaa entsyymiä. Pieni määrä selluloosaa on kuitenkin hyödyksi myös ihmisen ruokavaliossa kuidun lähteenä.
Kasvissyöjien ruoansulatuksessa selluloosan hajottamisen mahdollistaa niiden elimistön mikro-organismien (sieni, bakteeri, alkueläin) tuottama entsyymi.
Yhteyttämisessä kasvit valmistavat hiilihydraatteja hiilidioksidista ja vedestä.
Tärkkelys voidaan osoittaa jodiliuoksella. Jodi värjää tärkkelyksen siniseksi.
6. Tärkeä osa ravintoa
Hiilihydraatit ovat ravinnon perusta. Ravintosuositusten mukaan 50–60 % päivittäisestä energiantarpeesta tulisi saada hiilihydraateista. Suurin osa ruokavalion hiilihydraateista on peräisin kasvikunnan tuotteista: viljavalmisteista, kasviksista, marjoista ja hedelmistä.
Elimistössä hiilihydraatteja on sokerina veressä (verensokeri), solukalvoilla sekä hiilihydraattivarastona, glykogeenina, maksassa ja lihaksissa. Elimistö tarvitsee hiilihydraatteja solujen kasvuun, lihasten, elinten ja hermoston toimintaan sekä lämmön ja aineenvaihdunnan ylläpitämiseen.
Hiilihydraatti hajoavat elimistössä syljen amylaasientsyymin ansiosta. Amylaasientsyymin toiminta alkaa suussa ja jatkuu mahalaukussa kunnes se hajoaa mahahappojen vaikutuksesta. Hiilihydraattien pilkkoutuminen jatkuu ohutsuolessa, jonne erittyy uutta amylaasia haimasta. Monohydraateiksi pilkkoontuneet sokerit imeytyvät ohutsuolen seinämien läpi verenkiertoon ja sieltä maksaan.
Tiivistelmä
- Hiilihydraatit rakentuvat hiilestä, vedystä ja hapesta.
- Hiilihydraatit jaetaan kemiallisen rakenteen perusteella yksinkertaisiin sokereihin eli monosakkarideihin, yhdistettyihin sokereihin eli disakkarideihin ja pitkäketjuisiin hiilihydraatteihin eli polysakkarideihin.
- Monosakkaridit koostuvat yhdestä sokerimolekyylistä.
- Disakkaridit rakentuvat kahdesta yksinkertaisesta sokerista.
- Polysakkaridit ovat erittäin suuria molekyylejä, jotka koostuvat sadoista, tuhansista tai jopa kymmenistä tuhansista yhteenliittyneistä monosakkarideista.
- Hiilihydraatit ovat ravinnon perusta. Ravintosuositusten mukaan 50–60 % päivittäisestä energiantarpeesta tulisi saada hiilihydraateista.