51
CHƯƠNG V. CARBOHYDRATE
I Mở đầu
Carbohydrate tên gọi chung của nhóm phân tử hữu cơ và chúng cung cấp khoảng 48%
nhu cầu năng lượng của khẩu phần. Carbohydrate được phân nhóm tùy thuộc vào số
lượng của nguyên tử carbon trong phân tử, như triose (3 đơn vị carbon), pentose (5 đơn vị
carbon), hexose (6 đơn vị carbon). Về mặt dinh dưỡng loại carbohydrate có tầm quan
trọng là hexose và trong đó D-glucose là loại quan trọng nhất. Lượng carbohydrate cung
cấp đầy đủ sẽ làm giảm phân hủy protid đến mức tối thiểu. Trong cơ thể chuyển hoá của
các carbohydrate có liên quan chặt chẽ với chuyển hoá lipid và protid.
Các thức ăn thực vật là nguồn carbohydrate của khẩu phần. Các thực phẩm động vật có
glycogen và lactose. Glycogen có một ít trong gan, cơ và các tổ chức khác và có đặc tính
của tinh bột. Lactose có trong sữa trên 5%.
Các carbohydrate quan trọng nhất trong thực phẩm được trình bày ở Bảng 5.1
Bảng 5.1 Các carbohydrate
Monosaccharides Glucose, Fructose
Disaccharides Sucrose, Lactose
Oligosaccharides Raffinose, Stachyose, Fructo-oligosaccharides
Polysaccharides Cellulose, Hemicelluloses, Pectins, β-Glucans, Fructans, Gums,
Mucilages, Algal polysaccharides
Sugar alcohols Sorbitol, Mannitol, Xylitol, Lactitol, Maltitol
II Vai trò sinh lý của carbohydrate
2.1 Cung cấp năng lượng
Là vai trò sinh lý chủ yếu của carbohydrate. Carbohydrate có trong cơ bắp là nguồn năng
lượng hữu hiệu nhất của hoạt động cơ. Carbohydrate được oxy hoá trong cơ thể cả theo
con đường hiếu khí và kỵ khí.
Carbohydrate và các đồng phân lập thể của chúng tham gia vào thành phần tổ chức của cơ
thể, có chức phận và tính đặc hiệu cao. Trong dinh dưỡng người vai trò chính của
carbohydrate là sinh năng lượng. Hơn 1/2 năng lượng của khẩu phần ăn là do
carbohydrate cung cấp, 1 g carbohydrate đốt cháy trong cơ thể cho 4 Kcal.
Hoạt động của tim cũng chủ yếu dựa vào năng lượng của phosphoric acid, glucose và
glycogen oxy hoá. Hệ thần kinh ngoài glucose ra, không thể sử dụng được năng lượng do
52
các chất dinh dưỡng khác cung cấp. Glucose trong máu là năng lượng duy nhất của hệ
thần kinh, khi lượng đường huyết thấp sẽ xuất hiện hôn mê, ngất, thậm chí tử vong..
2.2 Thành phần cấu tạo nên các tổ chức thần kinh
Ngoài vai trò sinh năng lượng ở mức độ nhất định, carbohydrate còn có vai trò tạo hình.
Mặc dù cơ thể luôn phân hủy carbohydrate để cung cấp năng lượng, mức carbohydrate
trong cơ thể vẫn ổn định nếu ăn vào đầy đủ. Tất cả các tổ chức và tế bào thần kinh đều có
chứa carbohydrate. Desoxyribonucleic acid (DNA) là cơ sở vật chất của di truyền sinh
học có chứa đường ribose là loại pentose.
2.3 Bảo vệ gan, giải độc
Khi glycogen gan được dự trữ đã tương đối đầy đủ, gan sẽ có khả năng giải độc tương đối
mạnh đối với chứng độc huyết do một vài loại hoá chất độc (như carbon tetra-chloride,
cồn, thạch tín) và do bị nhiễm các loại vi sinh vật gây bệnh gây nên. Vì thế đảm bảo việc
cung cấp đường, duy trì trong gan đủ lượng glycogen với mức độ nào đó sẽ bảo vệ gan
tránh được những tổn hại của các tác động có hại; đồng thời sẽ duy trì được chức năng
giải độc bình thường của gan.
2.4 Chống tạo thể cetone
Lipid oxy hoá trong cơ thể sẽ dựa vào năng lượng do carbohydrate cung cấp. Khi
carbohydrate cung cấp không đủ, cơ thể do bị bệnh (như bệnh tiểu đường) không thể tận
dụng được nguồn carbohydrate, nguồn năng lượng phần lớn cần thiết do lipid cung cấp,
và khi lipid oxy hoá không hoàn toàn thì sẽ sinh thể cetone, đây là chất mang tính acid,
nếu tích đọng trong cơ thể nhiều sẽ dẫn đến ngộ độc acid. Vì vậy có thể xem carbohydrate
có tác dụng chống tạo thể cetone và phòng ngừa ngộ độc acid.
III Carbohydrate tinh chế và carbohydrate bảo vệ
3.1 Carbohydrate tinh chế
Carbohydrate tinh chế chỉ những thực phẩm giàu carbohydrate đã thông qua nhiều mức
chế biến làm sạch, đã mất tối đa các chất kèm theo carbohydrate trong thực phẩm. Mức
tinh chế càng cao, lượng mất các thành phần cấu tạo càng lớn, chất xơ bị loại trừ càng
nhiều, hàm lượng carbohydrate càng tăng và thực phẩm trở nên dễ tiêu hơn. Carbohydrate
tinh chế là nguyên nhân chính trong vấn đề gây béo phì, rối loạn chuyển hóa mỡ và
cholesterol ở người nhiều tuổi, người già ít lao động chân tay.
Thuộc loại carbohydrate tinh chế cao có:
- Các loại đồ ngọt, trong đó lượng đường quá 70% năng lượng hoặc tuy có hàm
lượng đường thấp (40 - 50%) nhưng mỡ cao (30% và hơn).
- Bột ngũ cốc tỉ lệ xay xát cao, hàm lượng cellulose ở mức 0,3% hoặc thấp hơn
cũng thuộc loại carbohydrate tinh chế vì chúng dễ tạo mỡ để tích chứa trong cơ thể.
Người nhiều tuổi, người già, người ít vận động thể lực nên hạn chế lượng carbohydrate
tinh chế dưới 1/3 tống số carbohydrate khấu phần.
3.2 Carbohydrate bảo vệ
Gồm những carbohydrate thực vật chủ yếu ở dạng tinh bột với hàm lượng cellulose cao
hơn 0,4%. Carbohydrate loại này thường được bảo vệ bởi cellulose trước men tiêu hoá vì
vậy chậm tiêu, đồng hoá chậm và rất ít được sử dụng để tạo mỡ. Thay thế carbohydrate
tinh chế bằng carbohydrate bảo vệ mà không làm thay đổi các thành phần khác trong khẩu
phần làm tăng cảm giác no bụng.
IV Các carbohydrate đơn giản
Thuộc loại này gồm có mono và disaccharide. Chúng có đặc tính chung là dễ hoà tan
trong nước, đồng hoá và sử dụng nhanh để tạo glycogen. Các carbohydrate đơn giản đều
có vị ngọt, khi vào cơ thể xuất hiện tương đối nhanh trong máu.
4.1 Monosaccharide
Các monosaccharide thường gặp là fructose và glucose. Về thành phần hoá học chúng la
những hexose nghĩa là trong phân tử có 6 nguyên tử carbon, ứng với 12 nguyên tử H và 6
nguyên tử O (C6H12O6).
a. Glucose
Cấu trúc của phân tử glucose thể hiện ở Hình 5.1. Glucose có khả năng đồng hoá nhanh
và được sử dụng nhanh nhất trong cơ thể để tạo thành glycogen. Chất này cần thiết cho
dinh dưỡng các cơ đang hoạt động, kể cả cơ tim để duy trì mức đường huyết và tạo thành
dự trữ glycogen ở gan. Glucose là nguồn cung cấp năng lượng chính cho hệ thống thần
kinh trung ương. Phần lớn carbohydrate đưa vào cơ thể được chuyển thành glucose để
cung cấp năng lượng cho các tổ chức. Glucose được xem là thức ăn tốt nhất cho người
sau khi mổ, ốm yếu hoặc bị bệnh nặng.
Hình 5.1 Glucose
Hình 5.2 Fructose
Trong tự nhiên glucose có nhiều trong các loại quả. Hàm lượng của chúng trong một số
loại quả như sau: chuối 4,7%, táo 2,5 – 5,5%, mận 1,4 – 4,1%.
b. Fructose
53
Cấu trúc phân tử của fructose thể hiện ở Hình 5.2. Fructose được coi là loại carbohydrate
thích hợp nhất cho người lao động trí óc đứng tuổi và người già. Đây cũng là loại
carbohydrate tốt cho các bệnh nhân xơ vữa động mạch, các trường hợp rối loạn chuyển
hoá lipid và cholesterol. Fructose ảnh hưởng tốt đến hoạt động của các vi khuẩn có ích
trong ruột, đặc biệt tới chức phận của chúng. Độ ngọt cao của fructose cho phép sử dụng
với lượng nhỏ để đủ đạt mức độ cần thiết. Ngoài ra còn hạn chế được hàm lượng đường
sử dụng.
Do số lượng của chúng bằng với số lượng của glucose từ sự thủy phân đường mía nên
fructose hoạt động như glucose trong việc sản sinh ra glycogen. Glucose và fructose
chuyển hoá hoá học dưới tác dụng của dung dịch kiềm và một cách sinh hoá học bởi
enzyme trong quá trình chuyển hoá qua lại các chất dẫn xuất phosphate, glucose-6-
phosphate thành fructose-6-phosphate.
Các loại quả là nguồn fructose chính. Nguồn fructose tự nhiên quan trọng là mật ong,
trong đó lượng fructose lên tới 37,1%. Hàm lượng fructose trong một số loại quả như sau:
chuối 8,6%, táo 6,5 – 11,8%, mận 0,9 – 2,7%, mơ 0,1 - 3%, nho 7,2%.
4.2 Disaccharide
Saccharose (đường mía hay củ cải đường) và lactose (đường sữa) là các disaccharide
chính có vai trò quan trọng trong dinh dưỡng người. Tính chất của chúng là dễ tan trong
nước, dễ đồng hoá và sử dụng để tạo glycogen. Các disaccharide rất gần với
monosaccharide.
a. Saccharose
Hình 5.3 Saccharose
Hình 5.4 Lactose
Saccharose (Hình 5.3) là dạng disaccharide của glucose và fructose. Saccharose dưới
dạng đường mía hay củ cải đường được sử dụng nhiều nhất trong dinh dưỡng người. Tuy
nhiên cần giới hạn lượng đường sử dụng đối với người lớn tuổi lao động trí óc, những
người có khuynh hướng béo... do các lý do sau:
* Mức sử dụng đường cao thường không tách rời với sự tăng năng lượng chung
của khẩu phần, đây là việc không tốt đối với người không lao động chân tay.
* Khi thừa, saccharose dễ dàng biến thành mỡ
* Nhiều nghiên cứu còn cho thấy ở người đứng tuổi và già, thừa saccharose có tác
dụng tăng cholesterol trong máu, trong khi đó tinh bột không có tính chất này.
Nguồn saccharose chủ yếu trong dinh dưỡng người là đường mía (10 - 15%) và đường củ
cải (14 - 18%). Ngoài ra saccharose còn hiện diện trong một số loại thực phẩm khác như
sau: chuối 13,7%, mơ 2,8 - 10%, mận 4,0 – 9,3%, dưa hấu 5%, cà rôt 6,4%, táo 1,5 –
5,3%.
54
b. Lactose (đường sữa)
Lactose là một disaccharide gồm 2 monosaccharide để tạo thành carbohydrate (cấu trúc
phân tử được cho ở Hình 5.4) trong sữa các loài động vật có vú. Lactose kém ngọt và
kém hoà tan hơn sucrose, hoà tan khoảng một phần trong 6 phần nước. Khi hydro hoá
bằng nhiệt với acid hoặc bởi enzyme như lactose của nước quả ở đường ruột, mỗi phân tử
lactose cho một phân tử glucose và một phân tử galactose. Do đó lactose ăn vào được hấp
thu. Enzyme thủy phân lactose là lactase. Lactase thường mất trong các cơ thể thanh thiếu
niên và làm cho các cơ thể này không chịu được sữa. Quá trình thủy phân lactose ở đường
ruột xảy ra chậm, điều đó có mặt tốt và không tốt.
* Mặt tốt của việc thủy phân chậm lactose là nhờ đó có thể hạn chế được các quá
trình lên men ở ruột và bình thường hoá các hoạt động của vi khuẩn đường ruột có ích. Sự
có mặt của lactose kích thích phát triển của vi sinh vật làm chua sữa, ức chế các vi khuẩn
gây thối. Saccharose không có tính chất của lactose nên không có tác dụng nào đối với vi
khuẩn ruột.
* Mặt không tốt của việc thủy phân chậm lactose là hạn chế sử dụng nó để tạo
glycogen nhanh, do mặt này mà khi lao động nặng dùng glucose hay saccharose tốt hơn.
Lactose rất ít sử dụng trong cơ thể để tạo mỡ và cũng không có tác dụng làm tăng
cholesterol trong máu. Nguồn lactose là sữa và các chế phẩm của sữa.
c. Maltose (đường mạch nha)
Hình 5.5 Maltose
Maltose do hai phân tử glucose ngưng kết hợp
thành (Hình 5.5). Trong mầm của các loại ngũ
cốc mới nảy mầm có hàm lượng tương đối
nhiều, đặc biệt là trong mạch nha có hàm
lượng cao nhất. Thức ăn có chứa tinh bột trong
miệng dưới tác dụng của amylase trong nước
bọt, một phần sẽ được phân giải thành đường
maltose.
4.3 Độ ngọt của các loại đường
Độ ngọt của các loại đường khác nhau. Nếu lấy độ ngọt của saccharose (mía hay củ cải
đường) là 100, thì độ ngọt của các loại đường được sắp xếp như sau:
Saccharose 100 Maltose 32,5
Fructose 173 Ramnose 32,5
Đường nghịch chuyển 130 Galactose 32,1
Glucose 74 Lactose 16,0
Từ số liệu cho thấy ngọt nhất là đường fructose, ít ngọt nhất là đường lactose. Đáng chú ý
các loại đường từ lactose phân giải ra, glucose và galactose lại ngọt hơn nhiều (74 và 32)
so với lactose (16).
55