Въглехидратите са голяма група органични вещества, изпълняващи важни биологични функции в живите организми. Към тях спадат глюкозата, фруктозата, захарозата, нишестето, целулозата и др. Изграждането на всички органични вещества на клетката има за основа хлорофилния фотосинтез на въглехидратите в зелените части на растенията:

Този процес доказва качествения състав на въглехидратите. Те са изградени от въглерод, водород и кислород. Въглехидратите са основна част от храната на живите организми. 80% от сухото вещество на растенията и 20% от това на животните се пада на въглехидратите. Наименованието на въглехидратите е възникнало въз основа на представата, че те са разглеждани като хидрати на въглерода. По систематичната номенклатура въглехидратите се наричат глуциди.

Човешкият организъм се нуждае от въглехидрати, за да може жизненоважните и изграждащи тъканите белтъци да не бъдат изразходвани за енергия, тъй като са необходими за възстановяване. Въглехидратите са неотменим елемент на всички храни и главен доставчик на енергия за организма. По време на храносмилането скорбялата и захарите, които са най-важните видове въглехидрати, се разпадат в глюкоза. Тя осигурява основната енергия, необходима на мозъка и централната нервна система. Енергетичният еквивалент на 1 грам въглехидрати се равнява на 16,76 килоджаула (4 килокалории).

Ако поемате твърде много въглехидрати с храната, повече, отколкото биха се превърнали в глюкоза или гликоген (складиращ се в черния дроб и мускулите), резултатът ще бъде затлъстяване. Когато организмът се нуждае от повече гориво, мазнините се трансформират обратно в глюкоза и е налице отслабване.

Не трябва обаче да се намалява прекалено много количеството на въглехидратите. Те са еднакво важни за доброто здраве, както и останалите нутриенти (белтъчини, мазнини и др.) Въпреки, че липсва общоприето изискване, необходими са минимум 50 г дневно, за да се избегне кетоза - киселинно състояние на кръвта, което настъпва, когато собствената мазнина на организма се използва предимно за енергия. Различните видове въглехидрати могат свободно да се комбинират помежду си.

Видове въглехидрати

Въглехидратите могат да се разделят на три групи: монозахариди, олигозахариди (съдържащи от 2 до 10 монозахаридни остатъка) и полизахариди. Докато монозахаридите не могат да се хидролизират, то олигозахаридите и полизахаридите се хидролизират до по-прости захари и в крайния случай до монозахариди. Монозахаридите в зависимост от функционалната природа на карбонилната група се разделят на алдози и кетози. Класификацията на въглехидратите е удобно да се представи със схемата:
Монозахаридите и олигозахаридите са нискомолекулни, а полизахаридите са високомолекулни вещества.

Монозахариди

Монозахаридите са безцветни кристални и неутрални вещества, които трудно кристализират, особено ако са онечистени с примеси. Те са лесно разтворими във вода, малко в алкохол и почти не са разтворими в неполярни разтворители (бензин, етер, хлороформ и др.). При загряване се стопяват, карамелизират и овъгляват, като се отделят водни пари. Повечето от монозахаридите имат сладък вкус, свързан с натрупването на хидроксилни групи в молекулата им.

Глюкоза - състав и строеж

Химически чистата глюкоза е безцветно кристално вещество със сладък вкус, разтворимо във вода. В търговията, поради наличието на примеси, тя се среща като гъста сироповидна течност. Ако се нагрее глюкоза, тя се стапя и пожълтява, след което карамелизира и най-накрая се овъглява с отделяне на водни пари. Това показва, че глюкозата съдържа въглерод, водород и кислород.

Състав и строеж на фруктозата

По физичните си отнасяния фруктозата прилича на глюкозата. Тя има по-сладък вкус от глюкозата и за разлика от нея се разтваря в алкохол. Фруктозата има същия качествен и количествен състав и молекулна маса като глюкозата.

Нишесте

Нишестето е първият видим продукт на фотосинтезата, извършваща се в зелените части на растенията. Образуваните нишестени зърна се разграждат под действието на ензими до разтворими захари. Чрез растителните сокове последните се транспортират до корените, семената и др., където ензимно се ресинтезира специфично за растението нишесте. Това нишесте служи като резервна храна. Особено богати на нишесте са оризът (85%), пшеницата (75%), царевицата (72%) картофите (25%). От тях нишестето се добива технически чрез механичното му отмиване с вода.

Нишестето е бял хигроскопичен прах, без вкус, малко разтворим във вода. Рентгенографският анализ показва, че то има микрокристален строеж. В гореща вода набъбва, след което дава колоиден разтвор, който при охлаждане се превръща в нишестен клей. При нагряване нишестето се овъглява без да се стапя.

Качествено нишестето може да се докаже с алкохолен разтвор на йод, с който то дава характерно синьо-виолетово оцветяване.

Нишестето е основна въглехидратна храна на живите организми. То се усвоява след предварителната му хидролиза под действието на ензима амилаза. Получената глюкоза е храна за всички клетки. Излишната глюкоза се складира в черния дроб под формата на гликоген.

Целулоза

Целулозата е най-разпространеното органично съединение в природата. Тя изгражда стените на растителните клетки, т.е. скелетната част на растенията. Най-чиста природна целулоза е памукът, който съдържа целулоза до 98%. Тя е главна съставна част на лена и конопа. Дървесината съдържа до 50% целулоза. Ежегодно растенията синтезират около 1011 тона целулоза. Целулозата е бяло влакнесто вещество без вкус. Рентгенографският анализ показва, че тя има кристална структура. Дългите нишковидни целулозни макромолекули са ориентирани по дължината на влакната. Тази структура се нарича влакнеста или фазерна. Отделните макромолекули са свързани чрез водородни връзки в снопчета (нишки).