67

บทท 4 คารโบไฮเดรต

คารโบไฮเดรต (carbohydrate) เปนสารอนทรยทมมากทสดในธรรมชาต ค าวาคารโบ

มาจากภาษาละตน หมายถง คารบอนและ ไฮเดรต เปนภาษากรก หมายถง น า สารกลมนพชสรางขนมาจากระบวนการทางเคมทส าคญยงคอ การสงเคราะหดวยแสง (photosynthesis) พบไดในพชและเปนททราบกนดวาเปนแหลงของแปงและน าตาล รวมทงกากใย (crude fiber- CF) คารโบไฮเดรตเปนแหลงของพลงงานทมราคาถกและหาไดงาย ในทวปเอเชยมการบรโภคขาวเปนอาหารมอหลก ถาความตองการพลงงาน 2,400 กโลแคลอรตอวนควรเปนพลงงานจากคารโบไฮเดรตประมาณรอยละ 55-65 ดงนนควรรบประทานคารโบไฮเดรตประมาณวนละ 300 -400 กรม หรอ 2-3 กรมตอน าหนกตว 1 กโลกรมจงพอเพยงกบปรมาณพลงงานทรางกายตองการ

4.1 แหลงทมาของคารโบไฮเดรต สงมชวตทมความสามารถในการสงเคราะหสารอาหารตางๆขนมาไดเอง (autotroph) จากกระบวนการสงเคราะหดวยแสง (photosynthesis) กลาวคอมสมบตในการดงเอาพลงงานแสงอาทตยหรอจากแหลงพลงงานแสงอนๆมาเปลยนเปนพลงงานเคมและสะสมไวในโครงสรางของสารอาหารพวกคารโบไฮเดรตและเปลยนตอไปเปน ลปดและโปรต นตอไป ดงน น กระบวนการสงเคราะหดวยแสงจงเปนกระบวนการเรมแรกของสงมชวตทไดมาซงสารอาหารทน าไปใชหรอถายทอดตอไปยงสงมชวตอนๆในโลกของสงมชวตนนเอง การสรางคารโบไฮเดรตโดยกระบวนการสงเคราะหดวยแสงท าใหเกดกาซออกซเจนทพชและสตวน ามาใชในการเผาผลาญอาหารเปนพลงงานเพอใชในการด ารงชวต นอกจากนการเผาผลาญอาหารเปนพลงงานท าใหเกดกาซคารบอนไดออกไซดและน า สารเคมทงสองน เปนวตถดบทเซลลสงเคราะหดวยแสงใชในการผลตคารโบไฮเดรตซงพชและสตวน ามาใชเปนพลงงาน วฎจกรของคารบอนไดออกไซดและออกซเจน เปนวฏจกรพนฐานทใหสงมชวตด ารงชพอยไดในโลก ปรมาณคารบอนไดออกไซดทหมนเวยนอยในวฏจกรน ประมาณกนวาทงโลกมถงพนลานตนตอวน (ภาพท 4.1) กระบวนการทท าใหวฏจกรของคารบอนไดออกไซดและออกซเจนด าเนนอยไดกคอการสงเคราะหดวยแสง ซงเปลยนพลงงานแสงเปนพลงงานเคม สงมชวตน าพลงงานเคมนมาใช และในทสดกลายเปนพลงงานความรอนกลบสบรรยากาศในปหนงๆ กระบวนการสงเคราะหแสง

68

ใชพลงงานแสงอาทตยประมาณ 1x1019 กโลแคลอร ในการสงเคราะหสารอนทรยของชวมวลจากคารบอนไดออกไซดในบรรยากาศ สวนของเซลลทเกยวของกบการสงเคราะหแสงโดยตรงกคอคอโรพลาสต (chloroplast) ซงเปนเมดสเขยวเลก ๆ ลกษณะกลมรคลายลกรกบ ขนาดประมาณ 1–10 ไมโครเมตร ในคอโรพลาสต มสารเคมสเขยวทเรยกวา คอโรฟลล (chlorophyll) ท าหนาทดดพลงงานแสง นอกจากคอโรฟลล ในคอโรพลาสตมรงควตถหรอเมดสอนอก ไดแก แคโรทนอยด (carotenoid) ซงมหลายชนด สวนใหญสเหลองหรอสม บางชนดอาจเปนสแดง รงควตถเหลานดดพลงงานแสงไดบาง แคโรทนอยดนนมความส าคญทางโภชนาการเพราะสตวน ามาเปลยนเปนวตามนเอได คอโรฟลลในคอโรพลาสตนมอยกตอเมอเซลลมโอกาสไปรบแสง หากไมถกแสงกสลายตว จ านวนคอโรพลาสตมมากในเซลลทมการสงเคราะหดวยแสงมาก เชน เซลลสงเคราะหดวยแสงในใบพชอาจมจ านวนคอโรพลาสตกวา 70 เมดตอเซลล (ภาพท 4.2) ปฏกรยาเคมในกระบวนการสงเคราะหดวยแสงซบซอนมาก โดยสรปอาจแบงเปนสองตอน ตอนแรกตองอาศยแสงกลาวคอ คอโรฟลลดดพลงงานแสงไวแลวเปลยนเปนพลงงานเคมอะตอมของไฮโดรเจนถกแยกจากน า เกดออกซเจนซงเปนผลตผลพลอยไดของการสงเคราะหดวยแสง ปฏกรยาเคมในตอนทสองไมจ าเปนตองอาศยแสง เปนการน าเอาพลงงานเคมทเกบไวมาใชในการสงเคราะหคารโบไฮเดรตจากคารบอนไดออกไซด เมอรวมปฏกรยาทงสองตอน กระบวนการสงเคราะหแสงอาจแสดงเปนสมการอยางยอไดดงน คอ 6CO2 + 12H2O + พลงงานแสง C6H12O6 + 6H2O + 6O2

ออกซเจนทเกดขน 6 โมเลกลไดจากออกซเจนทอยในน า และมการสรางน าจากออกซเจนของคารบอนไดออกไซด คารโบไฮเดรตทสรางขนนกคอกลโคสซงเปนน าตาลอยางงายชนดหนง แตกอนทเปนกลโคสมสารประกอบคารบอนทมคารบอน 3 อะตอมเกดขน ทเซลลอาจน าไปสงเคราะหเปนสารเคมอนเชน กรดอะมโนทใชในการสรางโปรตน นอกจากนนมการสรางน าตาลฟลคโตสดวย กลโคสทเกดขนพชน าไปสรางเปนคารโบไฮเดรตประเภทโครงสรางทโมเลกลซบซอนเชนเซลลโลสหรอน าไปสรางเปนคารโบไฮเดรตประเภทแปงเกบไวเปนพลงงานส ารอง เหนไดวานอกจากคารโบไฮเดรตตางๆจากการสงเคราะหแสง พชยงไดสารอนทรยอนๆ เชน โปรตน ลปดและวตามน ดวย (ภาพท 4.3)

คอโรฟลล

(กลโคส)

69

ภาพท 4.1 การสงเคราะหดวยแสง การหายใจ การคายน าและการสงเคราะหน าตาลในพช

ทมา (Threehugger, 2011)

70

ภาพท 4.2 โครงสรางของเซลลพชและคอโรพลาสต ทมา (Threehugger, 2011)

71

ภาพท 4.3 คารโบไฮเดรตรทพบในเซลลพชและเซลลสตวเปนโพลแซคคารไรด ทมา (Threehugger, 2011)

72

4.2 ประเภทของคารโบไฮเดรต คารโบไฮเดรตเปนสารประกอบอนทรยกลมใหญในอาหาร โดยทวไปประกอบดวยธาตหลกสามธาต คอ คารบอน (C) ไฮโดรเจน (H) และออกซเจน (O) มสตรทวไปอยางงายคอ Cn(H2O)x ซง n เทากบ 3 หรอมากกวา และ x เทากบ n ในกรณของโมโนแซคคารไรด แตนอยกวา n ในกรณของโอลโกแซคคารไรดและโพลแซคคารไรด โดยทอตราสวนระหวางธาตไฮโดรเจนและออกซเจนในคารโบไฮเดรตสวนใหญประมาณ 2 : 1 เชนเดยวกบน าจงไดชอวาเปนไฮเดรตของคารบอน แตความจรงคารโบไฮเดรตไมใชไฮเดรตทแทจรงของคารบอน นอกจากนนคารโบไฮเดรตบางชนดสดสวนของ H : O ไมเทากบ 2 : 1 คารโบไฮเดรตแบงออกไดเปน 3 ประเภท ไดแก

4.2.1 โมโนแซคคารไรด (monosaccharide) โมโนแซคคารไรด หรอน าตาลชนเดยวเปนโมเลกลน าตาลพนฐาน โมโนแซค-

คารไรดในอาหารทส าคญมเพยงสองกลม คอกลมเพนโตส เปนน าตาลทมคารบอน 5 อะตอม (C5H10O5) และกลมเฮกโซส (C6H12O6) เปนน าตาลทมคารบอน 6 อะตอม

4.2.1.1 น าตาลเพนโทส (pentose) ปกตไมพบตามล าพงในธรรมชาต แตพบในถว ผลไมและรากพชบาง

ชนดมน าตาลอะราบโนส (arabinose) และไซโลส (xylise) อยบาง เซลลในรางกายสงเคราะหน าตาลเพนโทสไดโดยเฉพาะน าตาลไรโบส (ribose) ซงเปนสวนประกอบของสารเคมทส าคญหลายอยาง เชน กรดไรโบนวคลอก (ribonucleic acid – RNA) ทเกยวของกบปฏกร ยาทางชวเคม อะดโนซน ไตรฟอสเฟต (adenosine triphosphate-ATP) มหนาทขนสงพลงงานในรางกาย และไรโบเฟลวน (riboflavin) ซ งเปนวตามนทเปนสวนประกอบของโคเอนไซม (coenzyme) ทส าคญหลายชนด สวนน าตาลไรโบสทมออกซเจนนอยกวาปกต ชอวา 2-ดออกซ-ด -ไ ร โบ ส (2 -deoxy-D-ribose) เ ป น ส ว น ป ร ะก อบ ข อ งก รด ด อ อ กซ ไ รโบ น ว ค ล อ ก (deoxyribonucleic acid-DNA) ซงมบทบาทส าคญในดานพนธกรรมของสงมชวต

4.2.1.2 น าตาลเฮกโซส (hexose) น าตาลเฮกโซสจดเปนน าตาลทมความส าคญในทางโภชนาการ ไดแก

น าตาล กลโคส ฟรกโตส และกาแลคโตส สตรโครงสรางของน าตาลทงสามชนดแสดงในภาพท 4.4

73

ภาพท 4.4 โครงสรางของน าตาลเฮกโซสทส าคญทางโภชนาการ

ทมา (Threehugger, 2011)

1. กลโคส (glucose) บางครงเรยกวาเดกซโทรส (dextrose) หรอน าตาลองน (grape

sugar) พบเปนน าตาลอสระในน าผง ออย องน พชผกและผลไมตางๆทม ปรมาณไมมากนกเพราะกลโคสทผลตขนโดยการสงเคราะหดวยแสงในพชถกขนยายจากใบไปแปรรปเปนคารโบไฮเดรตเชนแปงในหวหรอเมลด เปนเซลลโลสในโครงสรางของกงกานและล าตน กลโคสบรสทธเปนผลกสขาว ละลายน าไดด มรสหวานนอยกวาน าตาลทราย กลโคสเปนน าตาลพนฐานทส าคญทสดในทางโภชนาการเพราะเปนสวนประกอบของน าตาลไดแซคคารไรดแทบทกชนด และเปนโมเลกลน าตาลทเปนหนวยยอยของแปง ไกลโคเจนและเซลลโลสดวย เปนแหลงพลงงานทส าคญทสดเพราะสลายใหพลงงานไดอยางรวดเรว นอกจากนแพทยยงใหกลโคสแกผปวยทออนเพลย 2. ฟรกโตส (fructose)

บางครงเรยกวาเลวโลส (levulose) หรอน าตาลผลไม (fruit sugar) เปนน าตาลเฮกโซสทถกสรางขนกอนแปรรปเปนกลโคส ฟรกโตสอสระพบในพช ผลไมสก บางครงจงเรยกฟรกโตสวาเปนน าตาลผลไม นอกจากนพบในน าผง ฟรกโตสเปนน าตาลธรรมชาตทมผลกสขาวละลายน าไดดมาก มรสหวานจดทสด (ตารางท 3.1) ในธรรมชาตสวนใหญฟรกโตสรวมกบน าตาลกลโคสเปนซโครส 3. กาแลคโตส (galactose)

กาแลคโตสเปนน าตาลอสระทไมพบในธรรมชาตปกตรวมกบน าตาลกลโคสเปนไดแซคคารไรด ทช อแลคโทสในนม พบในรปกาแลคโตซามน (galactosamine) ในสารหมเลอด (blood group substance) นอกจากนพบในเนอเยอประสาท ผงผด กาแลคโทสเปนสวนประกอบของยาง วนและเมอกในตนไม กาแลคโทสละลายน าไดแตไมดเทากบกลโคสและมความหวานนอยกวา

74

ตารางท 3.1 ความหวานของน าตาลชนดตางๆเมอเทยบกบน าตาลซโครส ชนดของน าตาล ความหวาน (%)

1. ซโครส 100 2. ฟรกโตส 115 3. กลโคส 69 4. ไซโลส 67 5. น าตาลอนเวรต 65 6. กาแลคโตส 63 7. ซอรบทอล (น าตาลเทยม) 54 8. มอลโตส 46 9. แลคโตส 39

ทมา (ประสงค หล าสะอาด, 2541, หนา 127) 4.2.2 โอลโกแซคคารไรด (oligosaccharide)

น าตาลหลายชน ประกอบดวยโมเลกลของโมโนแซคคารไรด 2 ถง 10 โมเลกล ตอกนดวยพนธะไกลโคซดคบอนด (glycosidic bond) ในการรวมตวนเกดน าข น 1 โมเลกลจากปฏกรยาดไฮเดรชน (dehydration) 4.2.2.1 ไดแซคคารไรด (disaccharide)

โอลโกแซคคารไรดสวนใหญเปนไดแซคคาไรด หรอน าตาลสองชนซงประกอบดวยโมโนแซคคารไรด 2 โมเลกล พบมากในธรรมชาต น าตาลชนดนเปนน าตาลทม ความส าคญทางโภชนาการ เพราะเปนน าตาลสวนใหญทบรโภคโดยเฉพาะน าตาลซโครสหรอน าตาลทราย

1. ซโครส (sucrose) น าตาลนมช อเรยกอกชอวาน าตาลทรายหรอน าตาลออย (cane

sugar) โมเลกลประกอบดวยกลโคสและฟรกโตส ซโครสเปนผลกใสบรสทธ ละลายน าไดด มรสหวาน ออย มะพราวและตาลเปนพชเขตรอนทใชในการผลตน าตาล อตสาหกรรมอาหารมการใชเอนไซม (invertase) ยอยซโครสใหไดสวนผสมของน าตาลกลโคสและฟรกโตสเรยกวา น าตาลอนเวรท (invert sugar) รสหวานแหลมกวาน าตาลทรายธรรมดา น าผงเปนน าตาลอนเวรททเกดจากผงเกบน าหวานไปจากดอกไม ถามรสหวานจดอาจมฟรกโตสสงถงรอยละ 50 กลโคสประมาณรอยละ 40 และเหลอซโครสเพยงรอยละ 1-5 เทานน นอกจากนมความหอมของดอกไม 2. มอลโตส (maltose)

น าตาลนมช อเรยกอกชอวาน าตาลมอลต (malt sugar) โมเลกลประกอบไปดวยกลโคส 2 โมเลกล เปนน าตาลทเกดจากการยอยแปงและไกลโคเจน มอลโตส

75

สละลายน าไดดแตรสไมคอยหวาน พบในเมลดพชทก าลงงอก เชน ตนถว ตนขาวมอลตและจากการยอยแปงดวยเอนไซมแอลฟา-อะไมเลส (α-amylase) 3. แลคโตส (galactose)

น าตาลในน านมของคนและสตว (milk sugar) พบรอยละ 4-7 ประกอบไปดวยกลโคสและกาแลคโตสอยางละ 1 โมเลกล น าตาลแลคโตสมผลกเปนผงละเอยดคลายทราย ไมคอยละลายน า ไมคอยมรสหวานเมอเทยบกบซโครส ถาหมกแลคโตสกบเชอแบคทเรย lactobacillus spp. จะไดกรดแลคตก (lactic acid) และแอลกอฮอล

4. ทรฮาโลส (trehalose) น าตาลชนดนประกอบไปดวยกลโคส 2 โมเลกลเปนน าตาลท

พบในสาหรายทะเล เหด ราและแบคทเรย บางครงเรยกวาน าตาลในเหด

ภาพท 4.5 โครงสรางของโอลไกแซคคารไรดทส าคญทางโภชนาการ

ทมา (Threehugger, 2011)

76

4.2.2.2 ไตรแซคคารไรด (trisaccharide) โอลโกแซคคารไรดทประกอบดวยโมโนแซคคารไรด 3 โมเลกล

เรยกวา แรฟฟโนส (raffinose) ซงประกอบดวยฟรกโทส กลโคสและกาแลคโทส อยางละ 1 โมเลกล พบมากในถวลนเตา ถวเหลอง ถวเขยว ถวลสง เมลดฝาย กากน าตาลออย หวบท (beet root) 4.2.2.3 เททราแซคคารไรด (tetrasaccharide)

น าตาลทมคารบอน 5 อะตอม ประกอบดวยโมโนแซคคารไรด 4 โมเลกลทพบในพชหลายชนด คอ สตาคโอส (stachyose) ประกอบดวยกาแลคโทส 2โมเลกล กลโคสและฟรกโทสอยางละ 1 โมเลกล โครงสรางของสตาคโอสคลายแรฟฟโนสแตมกาแลคโทสเพมอก 1 โมเลกล พบมากในถวเขยว ถวเหลอง ถวลสง ถวลนเตา

4.2.3 โพลแซคคารไรด (polysaccharide) โพลแซคคารไรด เรยกวา complex sugar หรอ multiple sugar หรอ glycans

แตเปนคารโบไฮเดรตทไมใชน าตาล ประกอบดวยโมโนแซคคารไรดเกน 10 โมเลกล โพลแซคคารไรดทมน าหนกโมเลกลสงมกไมละลายน าเยน ไมมรสหวาน ถาโพลแซคคารไรดประกอบดวยโมโนแซคคารไรด เพยงชนดเดยว ไมมสารเคมอนปน เรยกวา โฮโมโพลแซคคารไรด (homopolysaccharide) เชน แปงประกอบดวยกลโคสอยางเดยว สวนเฮทเทอโรโพลแซคคารไรด (heteropolysaccharide) ประกอบดวยโมโนแซคคารไรดหลายชนด โพลแซคคารไรดบางชนดเปนอาหารส ารองของพชเชน แปง บางชนดเปนโครงสรางของพชเชน เซลลโลส โพลแซคคารไรดเปนคารโบไฮเดรตทมความส าคญทางโภชนาการมากเพราะเปนแหลงอาหารพลงงานทส าคญ

4.2.3.1 แปง (starch) แปงสวนใหญเปนอาหารสะสมอยในเมลดธญพช (storage substances)

เชนขาว เผอก มน ผลไมดบ เชน กลวยดบ มะมวงดบ เมอผลไมเรมสกเปลยนแปงใหเปนน าตาล พบในธญพชทยงออนมรสหวาน เชนขาวโพด แปงไมละลายในน าเยน แตในน ารอนเมดแปงดดน า พองตวและแตกตวกลายเปนแปงเปยกคลายน าตาล แปงยอยงายและมคณคาพลงงานเทากบน าตาล โมเลกลของแปงประกอบดวยโพลแซคคารไรดสองชนด อะไมโลส (amylase) ซงละลายในน ารอน เมดแปงดดน าและพองตวออกคลายกาว อะไมโลสประกอบดวยกลโคสประมาณ 250-300 โมเลกล จนถง 3,000 โมเลกล และอะไมโลเพคตน (amylopectin) ซงละลายน ารอนไมไดมากเหมอนอะไมโลสเพราะโมเลกลใหญกวามากประกอบดวยกลโคสเปนพนโมเลกล (ภาพท 4.6)

77

ภาพท 4.6 โครงสรางของโพลแซคคารไรดทส าคญทางโภชนาการ ทมา (Threehugger, 2011)

4.2.3.2 ไกลโคเจน (glycogen)

ไกลโคเจนเปนคารโบไฮเดรตทสตวเกบไวเปนอาหารส ารองในตบ ในกลามเน อ ไกลโคเจนเปนแหลงอาหารพลงงาน สตวทม ไกลโคเจนมากเชน หอยตางๆ โดยเฉพาะหอยนางรมสด การทเนอสตว ตบสตวและหอยมความหวานเปนเพราะไกลโคเจนในอาหารเมอถกความรอนขณะหงตมหรอถกเอนไซมอะไมเลสยอยเกดมอลโทสและกลโคสซงมความหวาน ไกลโคเจนละลายในน าไดบางซงแตกตางจากแปง ไกลโคเจนประกอบดวยกลโคสประมาณ 10,000-30,000 โมเลกล (ภาพท 4.7)

78

ภาพท 4.7 โครงสรางของไกลโคเจน ทมา (Threehugger, 2011)

4.2.3.3 เดกซทรน (dextrin) เดกซทรนเกดขนเมอแปงถกยอยโดยเอนไซมหรอกรดหรอถกความรอน

แหงเชน ปงหรอคว โมเลกลของแปงถกทอนใหเลกลง เมอแปงถกยอยดวยเอนไซมหรอกรด แปงเรมสลายตวและในขนสดทายไดน าเชอมทมกลโคสเปนสวนใหญแตมมอลโทส และเดกซ -ทรนปนอยบาง ในเมลดพชทก าลงงอกพบเดกซทรนมาก เดกซทรนละลายน าไดด รสหวานเลกน อย ยอยงายกวาแป ง ใชเลยงทารกและผ ปวยไดดโดย เฉพาะเดกซ โทรมอลโทส (dextromaltose) 4.2.3.4 เซลลโลส (cellulose)

เซลลโลสเปนโพลแซคคารไรดทมมากทสดในพชและเปนสารอนทรยทม มากทสดในโลก แหลงของเซลลโลสไดแก เยอไม ปยฝาย เซลลโลสสวนใหญอยทผนงเซลลท าหนาทเปนโครงสรางของพช ท าใหผนงเซลลแขงคงรป โดยเรยงกนอยเปนมดๆ (fibril) สตวกนหญาตองอาศยเอนไซมของจลนทรยทอยในกระเพาะในล าไสใหญหรอในไสตงชวยยอยเซลลโลส ในคนถอวาเซลลโลสเปนสงทยอยไมไดหรอเปนใยอาหาร ไมมคณคาทางพลงงาน เซลลโลสไมละลายน าแตดดซมน าไดด โมเลกลประกอบดวยกลโคสประมาณ 3,000 โมเลกล

79

เซลลโลสสวนใหญอยในผนงเซลลท าหนาทโครงสรางของพช โดยพชทแกมเฮมเซลลโลส เพคตนมาผนกเสนใยเซลลโลสและเมอปรมาณลกนนเพมขนกท าใหแขงเปนเนอไม ในทางโภชนาการ สวนทยอยไมไดในอาหารจากพชทรวมเอาลกนน เซลลโลส เฮมเซลลโลส และเพคตนไวดวยกนจดวาเปน เสนใยอาหาร (food fiber) พชประเภทผก ถวและผลไมจดเปนแหลงทใหเสนใยอาหารเพราะมเซลลโลสอยในปรมาณสงจงควรรบประทานประจ าทกวน วนละประมาณ 20-36 กรมเพอระบบขบถายเปนไปอยางสม าเสมอเพราะเสนใยอาหารหรอกากชวยกระตนการเคลอนไหวของล าไสใหญ เสนใยอาหารบางชนดดดซบน าไดมากท าใหอจจาระออนนม ขบถายไดงายขน เสนใยอาหารชวยใหการขบถายดข น ชวยดดซมสารพษในล าไสใหญและไมกอใหเกดมะเรงทล าไสใหญ (ภาพท 4.8)

ภาพท 4.8 โครงสรางของเซลลโลส ทมา (Threehugger, 2011)

4.2.3.5 ฟรกแทน (fructan) โพลแซคคารไรดของฟรกโทสทม ลกษณะคลายแปงแตขนาดของ

โมเลกลไมใหญ ในธรรมชาตพบเปนอาหารส ารองของพชบางชนด ฟรกแทนทมมากคออนนลน (innulin) พบมากในหอม กระเทยม หนอไมฝรง แกนตะวนเมอหงตมฟรกแทนแตกตวเปนฟรก-โตสท าใหมรสหวาน

80

4.3 หนาทของคารโบไฮเดรต คารโบไฮเดรตมาหนาทดงตอไปน 4.3.1 แหลงพลงงานหลกของรางกาย 4.3.2 ใหความอบอนแกรางกาย 4.3.3 ชวยใหรางกายน าโปรตนไปใชไดเตมท 4.3.4 เสรมการท างานและเปนองคประกอบทส าคญของตบ 4.4 เสนใยอาหาร ใยอาหารแบงออกเปน 2 ประเภท ไดแก 4.4.1 เสนใยอาหาร (soluble fiber) ใยอาหารกลมนละลายน าเปนเมอกใสๆหรอขนคลายยางพบมากในผลไมและพชตระกลถว เมลด ผกและมมากในขาวโอต (oat) ใยอาหารประเภทนชวยลดโคเลสเตอรอล ลดความอวนและควบคมเบาหวาน 4.4.2 เสนใยอาหารไมละลายน า (insoluble fiber) ในอาหารพวกนเปนกากเพราะไมละลายน า พบมากในขาวซอมมอ เสยนผก เปนตน 4.5 การยอยคารโบไฮเดรต คารโบไฮเดรตในอาหารทเรารบประทานอาจแบงเปน 3 กลมใหญ ๆ คอ น าตาล แปง และใยอาหาร อาหารเหลานตองถกยอยใหขนาดเลกลงกอนทรางกายน าไปใชได ส าหรบโมโนแซคคาไรต ซงปกตมไมมากในอาหารนน เนองจากโมเลกลเลกอยแลวรางกายดดซมไปใชไดโดยไมตองถกยอยอก สวนเสนใยอาหาร เอนไซมในรางกายคนไมสามารถยอยได แตเมอเคลอนไปถงล าไสใหญ บางสวนถกยอยโดยการหมกของแบคทเรยตางๆทอาศยอยในบรเวณนน

4.5.1 การยอยในปาก การยอยคารโบไฮเดรตเรมข นทปากเมออาหารถกเคยวใหมขนาดเลกลง และคลกเคลาดวยน าลาย ในน าลายมเอนไซมยอยแปงและไกลโคเจนใหโมเลกลเลกลงได เอนไซมน เร ยกวา อะไมเลส ซ งยอยคารโบไฮเดรตไดดในสภาวะท เปนกลางหรอดางออนๆ คารโบไฮเดรตบางสวนถกยอยเปนเดกซตรนและโอลโกแซคคาไรด ในบางกรณอาจยอยไดถงมอลโตส

81

ภาพท 4.9 แหลงของเสนใยอาหาร ทมา (Threehugger, 2011)

Insoluble Fiber Soluble Fiber

82

4.5.2 การยอยในกระเพาะ เมออาหารทเคยวละเอยดแลวเคลอนไปถงกระเพาะ อะไมเลสยงคงยอยแปงและไกลโคเจนตอไปอกระยะหนง ชวงเวลาขนอยกบปรมาณอาหารในกระเพาะ ปกตประมาณครงชวโมง เมอกรดเกลอเจอจางในกระเพาะท าใหอาหารทรบประทานเขาไปอยในสภาวะกรด การยอยคารโบไฮเดรตโดยอะไมเลสจากน าลายกยตลง กรดเกลอทกระเพาะผลตขนเพอชวยยอยอาหารโปรตนอาจยอยซโครส หรอน าตาลทรายเปนกลโคสและฟรกโตสได แตไมมากนก

4.5.3 การยอยในล าไสเลก การยอยคารโบไฮเดรตสวนใหญเกดขนทล าไสเลก เมออาหารเหลวในสภาวะกรดเคลอนไปถงล าไสเลกตอนบน อาหารเหลวนกระตนใหตอมในผนงเยอเมอกของล าไสเลกผลตฮอรโมนหลายชนดเพอกระตนใหตอมในตบออนและในล าไสเลกผลต เอนไซม ฮอรโมนทกระตนใหตบออนผลตเอนไซมเพอยอยคารโบไฮเดรต คอ ฮอรโมนซครตน (secretin) และแพนครโอไซมน (pancreozymin) สวนฮอรโมนชนดหนงทกระตนใหตอมในผนงเยอเมอกล าไสเลกผลตน ายอยกคอ ฮอรโมนเอนเตอโรครนน (enterocrinin) ในล าไสเลก เอนไซมจากตบออนทมหนาทยอยคารโบไฮเดรตกคอ อะไมเลส ซงเปนชนดเดยวกนกบอะไมเลสในน าลาย อะไมเลสนยอยคารโบไฮเดรตตอจนถงโอลโกแซคคาไรดทเปนสวนของกงกานในโมเลกลของแปงและไกลโคเจน (1:6 กลโคไซด) มอลโตไตรโอส และมอลโตส ส าหรบการยอยไดแซคคาไรดเปนโมโนแซคคาไรดนน ปจจบนพบวาเกดขนทบรเวณ เยอผวของเยอเมอกผน งล าไสเลก ในบรเวณน ม เอนไซมพวกไดแซคคารเดส (disaccharidase) คอ ซเครส(sucrase) แลคเตส(lactase) มอลเตส(maltase) ไอโซมอลเตส (isomaltase) ยอยไดแซคคาไรดเปนโมโนแซคคาไรดซงสวนใหญเปนกลโคส ฟรคโตสและกา-แลคโตส คารโบไฮเดรตในอาหารทรางกายยอยไดสวนใหญ คอ แปง น าตาล ไดแซคคาไรด และไกลโคเจนซงรางกายยอยไดดเชนกน แตปรมาณในอาหารประจ าวนปกตมนอย โอลโกแซคคาไรดทสงกวาไดแซคคาไรด เชน แรฟฟโนส สตาคโอส รางกายยอยไดนอยมากหรอไมไดเลย ส าหรบโพลแซคคาไรดประเภทฟรคตาน รางกายอาจยอยไดบางแตไมมาก สวนโพลแซคคาไรดทยอยไมได คอ เซลลโลส เฮมเซลลโลสและเพคตน คารโบไฮเดรตทยอยไมไดทงหมดนเมอรวมกบสารลกนนจากเซลลของพชซงรางกายยอยไมไดเลยแลวกคอสวนทเรยกวา เสนใยอาหาร 4.6 การดดซมและการขนสงคารโบไฮเดรต

การดดซมและการขนสงคารโบไฮเดรต อธบายไดดงน

83

4.6.1 การดดซม การดดซมคารโบไฮเดรตทยอยแลวเกดขนทล าไสเลก โดยผานเขาทางเยอเมอก

ของผนงล าไสเลกเขาสหลอดเลอดฝอยและเขาระบบไหลเวยนของเลอดด าในตบตามปกต โมโนแซคคาไรดเทานนทผานเขาไปได แตบางครงอาจมไดแซคคาไรด เชน ซโครส เขาไปได ซงรางกายน าไปใชไมไดและขบออกทางไต

น าตาลทถกดดซมเขาไปชาบางครงหากอาหารเคลอนผานล าไสเลกคอนขางเรว น าตาลเหลานกไมถกดดซม เคลอนเลยไปล าไสใหญ ซงอาจกอใหเกดอาการทองเดนได ทงนเปนเพราะรางกายตองการน าละลายน าตาลเหลานขณะทยงอยในทางเดนอาหาร ล าไสใหญจงไมดดน า สวนทละลายน าตาลเหลาน หากน าตาลทไมถกดดซมหรอน าตาลทไมถกยอยมปรมาณมาก น าทตองใชละลายเหลานกมปรมาณมาก เมอถงเวลาทตองขบถาย รางกายกถายอจจาระเหลวมากหรอบางครงอาจเปนน า

4.6.2 การขนสง โมโนแซคคาไรดทถกดดซมเขาสระบบไหลเวยนของโลหตด าในตบ เมอไปถงตบถา

ไมถกน าไปใชทนทกถกแปรรปเปนกลโคสและสงไปยงเซลลตาง ๆ ทวรางกายโดยระบบไหลเวยนของเลอด การวดระดบกลโคสในเลอดมกวดในชวงกอนอาหารเชา ซงถอวาเปนชวงเวลาทรางกายไมมการยอยคารโบไฮเดรตและไมมการดดซมคารโบไฮเดรตเขาสรางกาย ส าหรบคนโดยทวไป ระดบกลโคสในเลอดในชวงนปกตประมาณ 80–100 มลลกรมตอเลอด 100 มลลกรม ระดบกลโคสในเลอดสงกวาระดบนหากวดหลงอาหาร แตกลบสระดบปกตภายใน 2–3 ชวโมง ในกรณทไมไดรบประทานอาหารหรออดอาหาร ระดบกลโคสในเลอดลดลงต ากวาระดบปกต เหลอประมาณ 50–70 มลลกรมตอเลอด 100 มลลกรม รางกายมกลไกทคอนขางซบซอนในการควบคมระดบกลโคสในเลอดในสภาวะปกตไมใหต ากวา 60 มลลกรมหรอสงกวา 180 มลลกรมตอเลอด 100 มลลลตร 4.7 การเกดการหมกคารโบไฮเดรตในระบบทางเดนอาหาร

ในล าไสใหญตอนปลาย หลงจากการยอย การหมกของแบคทเรยและการดดซมน ากลบแลว กากอาหารอยในสภาพพรอมถกขบถายออก ในกากอาหารนอาจเปนแบคทเรยจากบรเวณล าไสใหญถงหนงในสาม ทเหลอเปนเซลลทหลดจากผนงล าไสและอาหารทยอยไมไดหรอไมถกดดซม อาหารสวนทยอยไมไดนในกรณอาหารจากพชกคอคารโบไฮเดรตทเปนเสนใยอาหาร ในกรณทรบประทานอาหารทมเสนใยอาหารมาก ปรมาณกากอาหารมมาก ใยอาหารทเปนคารโบไฮเดรตมกดดน าไดดจงท าใหปรมาตรของกากอาหารมากขน ชวยใหมการขบถายบอย กรดทเกดจากการหมกเยอใยมสวนชวยใหล าไสมการเคลอนไหวยดหดตวชวยเรงใหกากอาหารเคลอนทเรวขนนอกจากนนแกสทเกดขนเพมความดนในบรเวณล าไสใหญตอนลาง ซง

84

เมอมความดนถงระดบหนงระบบประสาทกสงการใหมการขบถายกากอาหาร คารโบไฮเดรตสวนทเปนเสนใยอาหารจงมสวนส าคญทชวยใหการขบถายเปนไปโดยปกต 4.8 การใชคารโบไฮเดรต

หลงจากการยอยและการดดซม คารโบไฮเดรตทเขาสระดบไหลเวยนของเลอดด าในตบกคอโมโนแซคคาไรดตางๆ ตามปกตสวนใหญ คอ กลโคส ฟรคโตส และกาแลคโตส น าตาลเหลานเมอไปถงตบหากไมถกน าไปใชโดยตรง เซลลในตบกแปรรปเปนน าตาลกลโคสเพอสงไปยงเนอเยอตางๆ คารโบไฮเดรตทอยในระบบไหลเวยนของเลอดเกอบทงหมดคอ กลโคส เมอกลโคสไปถงเซลล เซลลน าไปใชในลกษณะตางๆ กน แลวแตความตองการในขณะน น กลาวคอหากมความตองการพลงงาน เซลลใชกลโคสเปนพลงงานโดยตรง โดยมคารบอนไดออกไซด และน าเกดขนจากการเผาผลาญขนสดทาย (ภาพท 4.10) ส าหรบเซลลกลามเนอและเซลลตบ กลโคสทเหลอใชถกเปลยนเปนไกลโคเจนเปนพลงงานส ารองเกบไว ซงรางกายน ามาใชเปนพลงงานไดโดยสะดวก แตการเกบพลงงานส ารองในรปของไกลโคเจนเกบไดไมนานนก เพราะโมเลกลของไกลโคเจนใหญและกนเนอท ดวยเหตนรางกายจงน ากลโคสทเหลอใชมาสงเคราะหเปนไขมนเพอเกบเปนพลงงานส ารอง ไขมนเปนสารอาหารทมพลงงานสงกวาคารไบไฮเดรตประมาณ 2 เทา รางกายเกบไวในเยอไขมนไดในปรมาณทไมจ ากด ในกรณทมความจ าเปนเซลลอาจน ากลโคสมาสงเคราะหเปนกรดอะมโนทไมจ าเปน (nonessential amino acid) ไดเพอใชในการสงเคราะหโปรตนตอไป ส าหรบการใชคารโบไฮเดรตในการสงเคราะหสารเคมทจ าเปนตอกระบวนการทางสรรวทยานน ปรมาณคารโบไฮเดรตทตองการนนไมมากนก จงไมมปญหา คารโบไฮเดรตทตองการสวนใหญคอ น าตาลไรโบส ส าหรบสงเคราะห อารเอนเอ (ribonucleic acid, RNA) แล ะ เอทพ (adenosine triphosphate, ATP) ด อ อกซ ไ รโบ ส (deoxyribose) ส าห รบสงเคราะห ดเอนเอ (deoxyribonucleic acid, DNA) กาแลคโตสและกลโคส ส าหรบสงเคราะหมวโคโพลแซคคาไรดและไกลโคโปรตน ในกรณของแมทก าลงเลยงลกดวยน านมตนเองกอาจตองการกลโคสและกาแลคโตสในการผลตแลคโตส

การใชกลโคสเปนพลงงานนนอาจเกดได 3 ทาง ทางแรกเปนการใชกลโคสจากเลอดโดยตรง ทางทสองเปนการใชกลโคสทไดจากไกลโคเจนในตว ทางทสามเปนการใชพลงงานจากกรดไขมนอสระทสงเคราะหจากกลโคสเหลอใชและเกบสะสมไวในรางกาย ปรมาณกลโคสในเลอดและไกลโคเจนในตบและกลามเนอมไมมากนก ส าหรบผใหญตามปกตโดยประมาณมกลโคสในเลอดและน านอกเซลล (extracellular fluid) เพยง 15 กรม ไกลโคเจนในตบ 100 กรม และไกลโคเจนในกลามเนออก 250 กรม คารโบไฮเดรตจ านวนน ผใหญทไมไดท างาน

85

หนกใชหมดภายในครงวน เหนไดวาการใชพลงงานในรางกายนนสวนใหญเปนทางทสาม คอจากไขมนทสะสมไว ซงไขมนนรางกายสงเคราะหไดจากคารโบไฮเดรตและโปรตนทเหลอใช

ภาพท 4.10 เมแทโบลซมของกลโคส ทมา (Threehugger, 2011)

86

4.9 ความผดปกตเกยวกบการยอยและการใชคารโบไฮเดรต

กระบวนการยอยและการใชคารโบไฮเดรตคอนขางซบซอนมหลายขนตอน ตองอาศยปจจยตาง ๆ มากมาย โอกาสเกดความผดปกตหรอบกพรองจงมมาก แตในหลายกรณความบกพรองทเกดขนเปนเพราะความผดปกตทางกรรมพนธ

4.9.1 ภาวะแลคโตสไมยอย ความผดปกตทเกยวกบการยอยคารโบไฮเดรตทพบบอยกคอ ภาวะแลคโตสไมยอย (lactose intolerance) เพราะขาดเอนไซมแลคเตสทใชยอยแลคโตสเปนกลโคสและกา -แลคโตส แลคโตสทไมถกยอยนรางกายไมดดซมไปใชได เมอเคลอนไปถงบรเวณล าไสใหญแบคทเรยหมกแลคโตสเกดแกสคารบอนไดออกไซดและกรดแลคตค แกสทเกดขนท าใหเกดอาการแนนทอง ทองอด สวนแลคโตสและกรดแลคตค นอกจากเกบน าไว ไมใหล าไสใหญดดซมกลบแลว ในบางกรณทมน าตาลแลคโตสมากผนงล าไสใหญอาจตองคายน าใหเพมเตมเพอชวยละลายอจจาระทถายเปนกรด มฟองเพราะกาซและเหลวจนเปนน า ทเราเรยกวาทองเสยหรอทองเดน ภาวะแลคโตสไมยอยไมคอยพบในทารกหรอเดกทอายต ากวา 3 – 4 ขวบ เพราะโดยธรรมชาตมแลคเตสเพยงพอเพอใชในการยอยนมซงเปนอาหารหลกในชวงอายน การขาดแลคเตสในทารกเนองจากกรรมพนธจงพบนอยมาก แตพบในทารกทปวยเปนโรคขาดโปรตนและพลงงาน (protein energy malnutrition) หรอโรคทท าใหผนงล าไสอกเสบ ผลตแลคเตสไมได ประชากรในประเทศทม การดมนมเปนอาหารปกต เชน ยโรป หรอบางเขตของแอฟรกา ปรมาณการผลตแลคเตสยงคงมอยเพยงพอในผใหญพอใชยอยแลคโตสได ส าหรบคนไทยมปญหาเกยวกบการยอยแลคโตส คนไทยจงถอวานมเปนยาระบายแกทองผกภาวะแลคโตสไมยอยเหนไดชดเมอดมนมเกน 2 แกว (มแลคโตสประมาณ 20 กรม) ส าหรบคนทไมคนกบอาหารนม การดมนมเพยงครงแกว (มแลคโตสประมาณ 5 กรม) กเกดอาการได อยางไรกดหากมการดมนมทละนอยและคอย ๆ เพมปรมาณ อาการทองอดทองเดนจะหายไปหลงจาก 1 สปดาห ทงนเปนเพราะเกดการเปลยนแปลงเกยวกบชนดและปรมาณของแบคทเรยในล าไสใหญ

4.9.2 ความผดปกตเกยวกบการใชคารโบไฮเดรต การขาดฮอรโมนอนซลนทชวยควบคมระดบน าตาลในเลอดซ งท าใหเก ดโรคเบาหวาน (diabetes mellitus) การขาดอนซลนนอาจเปนเพราะตบออนผลตอนซลนนอยกวาปกต หรออาจเปนเพราะมสารตานฤทธอนซลนในเลอดมากกวาปกตกได การขาดอนซลนท าใหกลโคสเขาสเซลลไมได เซลลจงขาดกลโคสส าหรบใชในการสรางไกลโคเจนและไขมน เนองจากกลโคสไมไดเขาไปในเซลล ระดบกลโคสในเลอดจงสง (hyperglycemia) (ภาพท 4.11) มการขบถายกลโคสทางปสสาวะ ผปวยปสสาวะบอย น าหนกลดเพราะขาดน าและ

87

พลงงาน เกดสภาวะคโตซส (ketosis) และสภาวะกรดในรางกาย โรคเบาหวานในเดกอาจเกดจากสาเหตทางกรรมพนธ สวนโรคเบาหวานในผสงอายเกดจากหลายสาเหต เชน ความผดปกตในการใชอาหารเปนพลงงาน เนองจากความไมสมดลของฮอรโมนทควบคมระดบกลโคสในเลอด พบมากในกลมผสงอายทชอบรบประทานแตไมชอบออกก าลง อาจเรยกไดวาเปนโรคของประเทศทพฒนาแลวหรอโรคของผทมฐานะทางเศรษฐกจด ความผด ปกต เกย วกบ การใชค า รโบ ไฮ เด รต อ น ท พ บคอ ก าแลคโตซ เมย (galactosemia) ในทารก เนองจากขาดเอนไซมทแปรรปกาแลคโตสเปนกลโคส ท าใหกาแลค-โตสคงในเลอดทารกอาเจยนบอย น าหนกลด ในขนสดทายถาไมตายกเปนโรคปญญาออน หากพบในระยะเรมแรกอาจรกษาไดโดยระงบการใชน าตาลทมกาแลคโตส อกโรคหนงทพบกคอโรคไกลโคเจนคงในกลามเนอ (glycogen storage disease) ในกรณนผปวยขาดเอนไซมทน าไกลโคเจนมาใชเปนพลงงาน ไกลโคเจนจงคงอยในกลามเนอ

ภาพท 4.11 กลไกการท างานของอนซลนและกลคากอน ทมา (Threehugger, 2011)

88

บทสรป พช เกบพลงงานจากแสงอาทตยแลวแปรรป เปนพลงงานเคมเกบ ไวในรปของคารโบไฮเดรตสงเคราะหจากคารบอนไดออกไซดและน า คารโบไฮเดรตเปนแหลงอาหารส าคญของคน คารโบไฮเดรตประกอบดวยธาตคารบอน ไฮโดรเจนและออกซเจน คารโบไฮเดรตมหลายประเภท คารโบไฮเดรตทส าคญทางโภชนาการ คอ น าตาลและแปง รางกายนอกจากใชคารโบไฮเดรตเปนแหลงพลงงานแลวยงใชเปนสวนประกอบของสารเคมส าคญในรางกายหลายชนด แมวาคารโบไฮเดรตเปนสารอาหารทส าคญของมนษย แตในบางกรณการรบประทานคารโบไฮเดรตทไมถกตองอาจเกดปญหาทางสขภาพได ค าถามทายบท

1. จงบอกประโยชนของคารโบไฮเดรต 2. ถานกศกษาตองการลดแคลอรและควบคมน าหนกตวตองท าอยางไร 3. คนรบประทานคารโบไฮเดรต แตอวนและมไขมนมากเปนเพราะเหตใด 4. ในขณะทรางกายออนเพลยมากๆ หรอตองงดอาหารหลงการผาตด สารอาหารพวกใด

ทควรรบประทานเพอใหรางกายเปนปกตในเวลารวดเรวและเปนเพราะเหตใด 5. เพราะเหตใดในการตรวจเลอด แพทยจงสงใหผปวยงดอาหารตงแตเทยงคนเพอเจาะเลอดในตอนเชาหรองดอาหารประมาณ 6-8 ชวโมงกอนเจาะเลอด จงอธบาย 6. เพราะเหตใดน าตาล แปงและเซลลโลสจงจดเปนสารอาหารประเภทเดยวกน 7. น าตาลทราย ขณฑสกร มอลโตสและแลคโตส สารทงสชนดนมรสหวานแตสารใดทไมจดเปนคารโบไฮเดรตเพราะเหตใด 8. ผงเกลอแรทใชชงกบน าส าหรบใหผปวยทองเสยดมน นสวนใหญประกอบไปดวยคารโบไฮเดรตประเภทใด 9. มวธการอยางไรบางทจะไมใหเกดโรคอวนซงเกดจากรางกายสะสมไขมน 10. เมอมอาการวงเวยนเพราะความหวควรรบประทานอาหารประเภทใด เพราะเหตใด 11. เหตใดแพทยตองใหกลโคสทางหลอดเลอดกบคนไขหลงผาตดทตองอดอาหารทางปากจะใหน าตาลชนดอนไดแทนหรอไมเพราะเหตใด 12. การบรโภคคารโบไฮเดรตพวกแหงหรอน าตาลจากพชผก ผลไมตามธรรมชาตใหคณประโยชนตอรางกายมากกวาการรบประทานอาหารหวานๆทประกอบดวยน าตาลลวนๆนกศกษาทราบไดหรอไมวาเปนเพราะเหตใด 13. ผลการวเคราะหวนเสนตวอยางชนดหนงพบวามความชนรอยละ 12.5 แปงรอยละ 86.8 โปรตนรอยละ 0.2 นกศกษาคดวาวนเสนเปนอาหารทเหมาะสมส าหรบคนไขทเปนโรคเบาหวานหรอไมเพราะเหตใด และโรคเบาหวานปองกนไดหรอไม อยางไร

89

14. ผลไมทรบประทานเปลอกไดควรรบประทานทงเปลอกหรอปอกเปลอกออกเสยกอน เพราะเหตใด 15. พลงงานทรางกายไดรบจากการเผาผลาญอาหารนนน าไปใชประโยชนอะไรบาง เอกสารอางอง กว จตกล. (2549). คารโบไฮเดรตในเอกสารชดโภชนาการกบชวตมนษยหนวยท 1-7. พมพ

ครงท 21 (หนา 103-164). นนทบร : มหาวทยาลยสโขทยธรรมาธราช. ประสงค หล าสะอาด. 2541. คารโบไฮเดรต สารในเซลลสงมชวต. กรงเทพมหานคร :

พฒนาศกษา. Insel, P. Ross, D., McMahen, K. and Bernstein, M. 2011. Nutrition. 4th edition. Ontario,

Jones and Bartlett publishers. McGuire, M., Beerman, K. A. 2011. Nutrition sciences : from fundamentals to food.

Belmont, wadsworth Cengage learning. Whitney, E. Whitney, E. N., Rolfes, s. R. 2008. Understanding nutrition. Belmont,

Wadsworth Cengage Learning. Threehugger. 2011. Carbohydrate. Retrieved December 5, 2010, from

http://www.treehugger.com/files/2008/03/zymetis-cellulosic-ethanol.php.