(1) Hiilihydraatti. Tausta. Kemiallinen luokittelu. Kuitu.

Lähde NNR2004. Carbohydrate ss173-198. ISBN 92- 893- 1062- 6

(1) Tausta ( S. 173)
Kemiallinen luokittelu ( S. 173- 174)

(2)
Hiilihydraattien fysiologia ja aineenvaihdunta (S. 178- )
Glykemisyys ( S. 178- 183)
(3)
Hiilihydraattien vaikutus plasman lipideihin (S. 183)
Hiilihydraattien imeytymishäiriö (S. 184)
Ravinnon kuitu (S. 184-)
Ravintokuidun fysiologiset vaikutukset ( S. 185-187)
Laxatio, veren rasvat, veren sokeri, fermentaatio, liukoiset ja liukenemattomat kuidut
Ravintokuitu ja krooniset taudit (S. 187- 188)
Colon syöpä, sepeltauti, obesitas, muut
Raffinoidut sokerit ( S. 188-)

(4)
Hammasmätä ja sokeri ( S. 188- 189)
Makeuttajat (S.189-190)
Hiilihydraatit ja obesitas ( S. 190- 191)
Hiilihydraatit ja fyysinen suorituskyky ( S. 191- 192)

(5)
Tarve ja saantisuositukset ( S. 192- 194)
Lähteet ja saanti

(1)

• Tausta
  

Hiilihydraatit vastaavat ihmisen ravintoenergiasta 40-80E%. Hiilihydraatit ovat koko ihmiskunnan tärkein yksittäinen energialähde. Hiilihydraatit ovat kemialliselta rakenteeltaan erilaisia, heterogeenisia. Niissä on polyhydroksialdehydejä, ketoneja, alkoholeja ja happoja johdannaisineen ja polymeereineen.

Ravintoaineanalyyttisesti esim. merkattaessa elintarvikkeitten sisältöä hiilihydraatit ilmoitetaan sinä jäännöksenä (”difference”), mikä on laskettavissa, kun muitten ravintokomponenttien osuudet on ensin mainittu:

vesipitoisuus, proteiinipitoisuus, rasva-aineet, mineraalit , hiilihydraatit

Tällaisessä epäspesifisessä menetelmässä sisällytetään hiilihydraatteihin kaikenlaista fysiologisista ominaisuuksista tai ravintoarvoista piittaamatta, kuten myös osa ei-hiilihydraattipitoistakin materiaalia: orgaanisia happoja, ligniiniä ja polyfenoleja.

• Kemiallinen luokittelu

Hiilihydraattien kemiallinen luokittelu perustuu lähinnä molekyylikokoihin ja monomeerirakenteisiin.

SOKEREITA on kolme pääryhmää pienimmän yksikkönsä lukumäärän mukaan:

(1)Monosakkaridit ja disakkaridit ( mono-= yksi; di- on kaksi)
(2) Oligosakkaridit ( 3- 9 monomeeria sisältäviä) ( oligo-= muutamia) .
(3) Polysakkaridit ( 10 tai vielä useampia monomeereja sisältäviä) (Poly-= monta)

(1)
Tärkeimmät monosakkaridit ihmisen ravinnossa oavt glukoosi (glc) , galaktoosi (gal) ja fruktoosi (fru).
Tärkeimmät disakkaridit ihmisen ravinnosa ovat sukroosi (glc fru), laktoosi (glc gal), maltoosi ( glc ) ja trehaloosi (glc)
(2)
Tärkeistä oligosakkarideista mainitaan malto-oligosakkaridit (MOS) kuten maltodextriinit (glc) ja muut oligosakkaridit kuten alfa-galaktosidit ( gal, glc)(GOS) ja frukto-oligosakkaridit ( fru, glc) (FOS .

(3)
Tärkeitä polysakkarideja (PS) on kaksi luokkaa: tärkkelykset ja epätärkkelykset (NSP, non starch polysaccharides) ).
Tärkkelyksiin kuuluvat amyloosi, amylopektiini ja modifioitu tärkkelys. Epätarkkelyspolysakkaridia (NSP) on seuraavat pääluokat: selluloosa, hemiselluloosa, pektiinit, hydrokolloidit kuten kumiaineet, lima-aineet, beeta-glukaani.

(Ihmisen epätärkkelys selluloosa voi kyllä olla esim termiiteille ihan oikea tärkkelys, niillä on entsyymejä syödä sellulosan rypälesokereita)

Tärkkelys, polysakkaridi, on glukoosin(rypälesokerin) homopolymeeri ja esiintyy kahdessa muodossa, amyloosina, joka on haarantumattomia glukoosiketjuja ja amylopektiininä, joka on erittäin haaroittunutta tärkkelystä.

Epätärkkelyspolysakkaridit (NSP) sisältävät myös sokeriketjuja, mutta ihmisen entsyymeille saavuttamattomissa muodoissa kuten selluloosassa jne. Rakenneseikoista johtuen NSP voi olla hyvinkin erilaista fysikokemiallisilta vaikutuksiltaan, mikä taas on avainseikka niiden fysiologisille vaikutuksille. Selluloosa on veteen liukenematonta, kuten hyvin tiedetään, mutta pektiinit ja hydrokolloidit kuten guargum ja limat voivat muodostaa hyvin visköösejä, tankeita vesiliuoksia.

Selluloosa on glukoosimonomeereistä. Hemiselluloossa koostuu vaihtelevista monomeereistä. Pektiinit sisältävät uronihappoja

• Hiilihydraattien jaottelu niiden ravintoarvon mukaan
  

Ravinnon kannalta on pääluokituksena hiilihydraattien sulatettavuus ihmisen ruoansulatusjärjestelmässä.

• Sulatettavissa olevat hiilihydraatit ( ”digestible”) imeytyvät ohutsuolesta. Ne tuovat kehon solujen kyttöön hiilihydraattia.

• Sulamatta (" non- digestible") suoliston läpi paksusuoleen asti kulkeutuvat hiilihydraatit. Ne muodostavat matkallaan elatusainetta suoliston bakteerifloralle.
  

Saatavilla, hyödyllinen (available); saavuttamattomissa, hyödytön ( unavailable):

Tällaisen perusjaon käytännöllinen tärkeys havaittiin jo 1920 luvulla (McCance, Widdowson). Ryhmille annettiin nimet: saatavilla ( hyödynnettävissä) olevat ( available) hiilihydraatit ja päinvastoin turhilta vaikuttavat, joita ei ole hyödynnettävissä kehon hiilihydraatteina ( unavailable).

• KUITU ( dietary fibre)
  

Luotiin myös termi ravintokuitu ( dietary fiber) ja sitä alettiin enemmän ja vähemmän pitää samana asiana kuin saavuttamattomissa olevaa osaa ravinnon hiilihydraateista.

• GLYKEMINEN, verensokeriksi muuttuva:
  

FAO/WHO Expert Consultation on Carbohydrates in Human Nutrition- asiantuntijaryhmä on suositellut otettavaksi käyttöön käsitteen verensokeriksi muuttuvista hiilihydraateista, ”glykemisoituvista hiilihydraateista” ( ”glycaemic carbohydrate”). Nämä antavat aineenvaihduntaan asti hiilihydraatteja.

• Mitkä hiilihydraatit muuttuvat verensokeriksi eli ovat glykemisiä hiilihydraatteja? (Sivu 173)
  

Verensokeriksi muuttuvat seuraavat hiilihydraattien pääryhmät:
Monosakkaridit (glukoosi ja fruktoosi)
Disakkaridit ( sakkaroosi ja laktoosi)
Malto-oligosakkaridit
Tärkkelys ( amyloosi ja amylopektiini polysakkaridit)

Rypälesokerin glukoosin ja hedelmäsokerin fruktoosin päälähteet ovat hedelmät, marjat, mehut ja muutamat vihannekset.
Vapaata galaktoosia esiintyy harvoissa elintarvikkeissa (viikunassa, tomaatissa, kahvissa ym). Fermentoiduissa ja hydrolysoiduissa maitotuotteissa esiintyy kyllä galaktoosia.
Sakkaroosin eli sukroosin (ruokosokerin, sokerijuurikassokerin) lähteitä ovat luonnostaan hedelmät, marjat ja juissit. Tavallisin lähde kotitalouksissa on kuitenkin "kaupan sokeri", ruokiin lisätty tavallinen sokeri, hiilihappopitoiset virkistysjuomat ja makeiset.
Hydrolysoidut tärkkelykset ja runsasfruktoosinen siirappi, jossa puolet glukoosista on isomeroitunut fruktoosiksi ovat syrjäyttämässä tavallista valkoista sokeria makeis- ja virvoitusjuomateollisuudessa.
Maitosokeria laktoosia esiintyy miltei pelkästään maidossa ja maitotuotteissa. Ihmisen maidolla on korkea laktoosipitoisuus 7 g / 100 g, mikä muodostaa pääenergialähteen rintamaidossa. Lehmänmaidon laktoosipitoisuus on 5 g /100 g.
Malto-oligosakkarideja muodostuu pääasiassa osittain hydrolysoituneesta tärkkelyksestä.
Tärkkelyksen päälähde on leipä ja muut viljatuotteet, perunat ja muut juurimukulakasvit.

• RAVINTOKUIDUSTA
  

Ravintokuidun päätyypit ovat

(1) Epätärkkelyspitoiset polysakkaridit (NSP) : selluloosa, hemiselluloosat, pektiinit, hydrokolloidit ym.
(2) Resistentit oligosakkaridit, frukto-oligosakkaridit (FOS), galakto-oligosakkaridit (GOS), ja muut resistentit oligosakkaridit.
(39 Resistentti tärkkelys,( RS)
Fysikaalisesti suljetusti pakkautuneet tärkkelysjyväset; Raakatärkkelyksen jotkut jyväistyypit ; Retrogradinen amyloosi; Kemiallisesti modifioidut tärkkelykset
(4) Puuaine ligniini ja muut pienet polysakkarideihin liittyneet ravintokuidut

KUIDUN MÄÄRITELMÄ
Alunalkujaan ravintokuitu määriteltiin ihmisessä sulamattomana kulkeviksi kasvisolujen seinämäaineksiksi. Kun havaittiin ravintoon lisättyjen polysakkaridien, varsinkin hydrokolloidien, omaavaan samanlaisia vaikutuksia kuin kasvisoluseinämienkin, määriteltiin uudestaan ravintokuitu käsittämään myös sellaiset polysakkaridit ja ligniinin, puuaineksen, mitkä eivät sula ohutsuolessa.

KAKSI NÄKÖKANTAA RAVINTOKUIDUSTA

Kuitukäsitteen määrittely ja rajaaminen on kovin väitelty asia fysiologisista näkökohdista ja teknisten metodien taholta. Keskusteluissa on ollut kaksi eri näkökantaa.

(A) Dietääriseen kuituun tulisi laskea kuuluvaksi kaikki sulamattomat hiilihydraatit (NDC), koska ravinnon sulavuus ohutsuolessa on avainasemassa oleva seikka. Sen takia dietääriseen kuituun pitäisi laskea myös puuaines ligniini ja muut ravintokuidun polysakkarideihin liittyvät pienemmät sulamattomat osatekijät, sillä ne saattavat vaikuttaa niiden fysiologisiin ominaisuuksiin.

(B) Pidättäydytään alkuperäiseen kuidun määritelmään keskiönä kasvisoluseinämien tärkeys: ravintokuitukäsite pitäisi rajoittaa kasvisoluseinämäperäisiin epätärkkelys-polysakkarideihin ( NSP).

• MAKRONUTRIENTTIEN SAANTISUOSITUKSET. KUITULAJIT
  

Vuonna 2002 FNB ( Food and Nutrition Board) antoi ravinnon saantisuositusten viitearvot energiasta, hiilihydrateista, kuidusta, rasvasta, proteiinista ja aminohapoista, siis makronutrienteista. ( Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrates, Fiber, Fat, Protein, Amino Acids Macronutrients).
Näissä viitearvoissa kuitu käsitetään kahdenlaatuisena ;
(1) ravintokuituna ( Dietary Fibre) mikä käsitti sulamattomia hiilihydraatteja NDC ja kasvissa sisällä olevan intaktin ligniinin sekä
(2) toiminnallisena kuituna ( Functional Fibre) , mikä käsitti erillisiä ihmisessä suotuisasti vaikuttavia sulamattomia hiilihydraatteja,

Kokonaiskuitu ( Total Fibre) on näiden kahden kuitulajin summa.

Tämän kuitujakoa puoltaa epidemiologiset havainnot luonnostaan hyvin ravintokuitupitoisten ruokien suotuisista vaikutuksista.

Luonnostaan hyvin ravintokuitupitoista ovat kokojyväviljat, hedelmät ja vihannekset ja tällaisten elintarvikkeiden merkitsijänä voidaan pitää niiden ravintokuitua.

Tästä pitäisi johdonmukaisesti seurata dokumentaation tarvetta lisätyn funktionaalisen kuidun suotuisista vaikutuksista. Kuitenkin raportissa tyydyttiin selittämään, ettei oleteta uuden määritelmän mitenkään merkittävästi törmäilevän kuidun nykyisiin saantisuosituksiin, mutta annettu uusi tieto näistä kuitutyypeistä
(ravintokuidusta ja toiminnallisesta kuidusta) auttaa kuitulähteen hahmottamisessa ja tuottanee lisää terveydellistä hyötyä.

Oli sitten kuidun määritelmä sitä tai tätä, niin kuidun (NSP) pääkomponentit ovat kasvisoluseinämien selluloosaa, hemiselluloosaa, pektiinejä.

Hydrokolloidit, mitä ne ovat? Hydrokolloideja voi olla luonnostaan soluseinämien osina tai varastokomponentteina, mutta niitä voidaan myös lisätä elintarvikkeisiin ( lisäaineina) tavoiteltaessa jotain teknologisia ja tai ravinnollisia hyötyjä. ( Katso: E-koodi)

Ruoan resistentit oligosakkaridit ja resistentti tärkkelys (RS) ovat alkaneet myös kiinnostaa fysiologisten ja ravitsemuksellisten vaikutuksiensa takia.

Tiedemiehet ja säätäjät pyrkivät yhä enemmän pitämään ravintokuitu-käsitettä synonyyminä ”sulamattomille hiilihydraateille” (NDC, non digestable carbohydrates) ottamalla huomioon näiden mainittujen ravintokomponenttien osittain samanlaiset fysiologiset ja ravitsemukselliset vaikutukset.

• Keskimääräinen länsimainen ravintokuidun saanti ( average intage)

Keskimääräinen länsimainen kuidun käytto on noin 20 grammaa kuitua päivässä. Viljat ovat Pohjoismaissa ravintokuidun päälähde. Täysjyvätuotteet sisältävätkin 3-4 kertaa enemmän kuitua kuin pelkästä valkeasta jauhosta tehdyt elintarvikkeet. Hedelmistä ja vihanneksista taas saadaan Etelä-Euroopassa suurin osa kuidusta.

Selluloosa on veteen liukenematonta ja esiintyy yhdessä hemiselluloosan kanssa viljoissa. Jyvien lignifioituneet (kiiltävät) ulkokerrokset ovat täysjyväviljan hallitseva kuitulähde ja sellainen kuitu on kaikkein kestävintä paksunsuolen mikrofloran suorittamaa fermentaatiotakin kohtaan. Kaura ja ohra sisältävät runsain määrin visköösiä polysakkaridia, beetaglukaania. Pektiinillä, hedelmien ja vihannesten pääasiallisella kuitutyypillä on samankaltaisia ominaisuuksia.

• Sokerialkoholit eli polyolit
  

Sorbitoli, xylitoli, mannitoli jne sokerialkoholit ( polyolit) luetteloidaan usein sokereihin. Eri sokerialkoholien imeytyminen ohutsuolesta riippuu niitten rakenteesta ja määrästä. Täten polyoleja voidaan välillä lukea NDC-joukkoon.

• Laktoosi, maitosokeri
  

Rintamaitoa saavilla vauvoilla voi joutua laktoosia paksuunsuoleen asti äidinmaidon korkeasta laktoosipitoisuudesta johtuen ja muilla lapsilla ja aikuisilla johtuen laktaasi-entsyymin aktiviteetin laskemisesta. (Aikuisten laktoosinkäyttö USA:ssa on ollut tasolla 25 g vuorokaudessa.)

• Fruktoosi, hedelmäsokeri
  

Fruktoosin rajoittunutta imeytymistä näyttää esiintyvän aika yleisesti, erityisesti käytettäessä pelkkää fruktoosia ilman glukoosiseuraa (Esim. valkoisessa sokerissa on glc & fru). Tällöin fruktoosi voi olla syy hiilihydraattien ripulia aiheuttavaan malabsorptioon, imeytymishäiriöön. On kuitenkin niin että luonnostaan fruktoosipitoiset ravinteet hedelmät ja marjat sisältävät yleensä sekä glukoosia että muitakin sokereita.

• Orgaaniset hapot

Orgaanisia happ4n laskuista

(Ps. Onneksi verensokeri on helppo mitata ateriansa syöneeltä henkilöltä!)

RAVINTOKUIDUN ANALYYSI

• Orgaaniset hapot kuten maitohappo, sitruunahappo ja omenahappo ( malic acid) hedelmissä ja marjoissa voivat antaa oman osansa hiilihydraattien joukkoon, kun laskuissa käytetään jäännösmenetelmää (”by difference”).
  

• Ruoan hiilihydraattien ravitsemuksellinen luokittelu ei voi perustua ainoastaan kemialliseen luokitteluun, vaikka kemiallista luokittelua tarvitaankin perustana eri hiilihydraattien analyyseille.

FAO/WHO konsultataatiosta (1) saatiin suositukset termille ”glycaemic carbohydrates”, glykemisoituvat hiilihydraatit ja seuraava painotus:
Kun käytetään termiä dietäärinen kuitu, ”dietary fibre”, pitäisi aina laadullisesti eritellä ne hiilihydraatit ja muut ainekset, joita aiotaan käsitteeseen sisällyttää. Ravintokuitu on ravitsemuksellinen käsite, eikä mikään tarkka kuvaus ravinnon osatekijöistä.

Toinen tärkeä käytännöllinen näkökohta varsinkin ravintotaulukoiden tai etikettien käytössä on hiilihydraattiluokkien määritelmien hyvä toisensa täydentävyys ettei mitään osatekijää tule lasketuksi kahdesti tai jätettyä kokonaan laskematta.

Glykemisoituvien hiilihydraattien ja ravintokuidun summa olisi täten ideaalisesti sama kuin kokonaishiilihydraatti (”total carbohydrate”).

KOKONAISHIILIHYDRAATTI= verensokeriksi muuttuva hiilihydraatti + kuitu

Nykymetodeilla tapahtuu jonkin verran ristikkäinmenoa ja joitain komponentteja menetään laskuista

(Ps. Onneksi verensokeri on helppo mitata ateriansa syöneeltä henkilöltä!)

• RAVINTOKUIDUN ANALYYSI

Ravintokuitu ( dietary fibre) analysoidaan tavallisesti käyttämällä entsymaattista gravimetristä menetelmää tai entsymaattista kemiallista menetelmää ottaa huomioon epätärkkelyspolysakkaridit (NSP-kuidun), analyyttisesti resistentti tärkkelys (RS) ja ligniini.

Saadaan matalia arvioituja arvoja mitattaessa vain NSP jättäen huomiotta täysvjyväviljan prosessoinnissa syntynyt resistentti tärkkelys (RS) ja/ tai ligniini.

Mikään nykyinen kuidunmittausmenetelmä ei mittaa resistenttejä oligosakkarideja, joten ne on mitattava erikseen ja lisättävä kuidun kokonaisarvioon.

Jos ravintokuidun määritysmetodi sisällyttää resistentin tärkkelyksen (RS), rekisteröityy (vain) menetelmän entsyymeille resitentti RS fraktio.

Sellainen ”analyyttisesti resistentti tärkkelys” on lähinnä retrogradista amyloosia; hienosäädöllä analyyttiset metodit pystyisivät vastaamaan paremmin fysiologisesti resistenttiin tärkkelykseen.

Epidemiologisissa ja mekanistisissa interventiotutkimuksissa ravintokuitu ( ”dietary fibre”) tarkoittaa sulamattomia kasviaineksia mitattuna AOAC:n hyväksymällä yleisellä analyyttisellä metodilla; (AOAC, Association of Official Analytical Chemists)
Siis näissä tutkimuksissa ravintokuitukäsitteeseen sisällytetään NSP ( non-starch polysaccharides) pääasiallisena komponenttina sekä ligniini ja analyyttisesti resistentti tärkkelys (RS). Mutta muu sulamaton hiilihydraatti, NDC ( Non Digestible Carbohydrate), kuten resistentit oligosakkaridilajit ( MOS, FOS, GOS) ja inuliini eivät sisälly tähän ja tavallisesti ne muodostavatkin pohjoismaisessa ravinnossa vain pienen osan NDC:stä.

Jatkuu (2)