هضم و جذب انواع کربوهیدرات‌ها و فیبر در بدن انسان

در این مقاله به چگونگی هضم و جذب کربوهیدرات در بدن می پردازیم.

انسان‌ها توانایی بالایی برای هضم جذب نشاسته دارند اما در مورد بیشتر فیبرها فاقد این توانایی هستند که به خاطر ویژگی فضائی آنزیم‌هاست.

کربوهیدرات‌های رژیم غذایی

بیشتر کربوهیدرات‌های رژیم غذایی به شکل مواد نشاسته‌ای، دی ساکاریدها و مونوساکاریدها مصرف می‌شوند.

مواد نشاسته‌ای یا پلی ساکاریدها معمولاً بیشترین بخش کربوهیدرات‌ها را تشکیل می‌دهند. مواد نشاسته‌ای، مولکول‌های بزرگی هستند که از مولکول‌های قند با زنجیر صاف یا شاخه‌دار، که بیشتر از طریق اتصالات ۴-۱ آلفا و ۱-۶آلفا به یکدیگر متصل شده‌اند، ساخته می‌شوند.

بیشترین بخش مواد نشاسته‌ای رژیم غذایی شامل آمیلوپکتین ها (پلی‌ساکاریدهای شاخه‌دار) و آمیلوز (پلیمرهای نوع زنجیره صاف) می‌باشد.

فیبر رژیمی نیز به‌طور عمده از زنجیره‌ها و شاخه‌های مولکول‌های قند ساخته‌شده است. اما در این مورد هیدروژن‌ها، بجای اینکه در موقعیت آلفا قرار گیرند در موقعیت بتا اکسیژن اتصال یافته‌اند.

اولین مرحله هضم کربوهیدرات‌ها در دهان و معده

در دهان، آنزیم آمیلاز بزاقی (پتیالین) که در pH خنثی یا نسبتاً قلیایی فعالیت می‌کند، عمل هضم را با هیدرولیز مقادیر اندکی از مولکول‌های نشاسته به اجزاء کوچک‌تر شروع می‌کند.

آمیلاز پس از تماس با اسیدهیدروکلریک غیرفعال می‌شود. اگر کربوهیدرات‌های قابل‌هضم مدت کافی در معده باقی بمانند، هیدرولیز اسیدی مقادیر زیادی از آن‌ها را به مونوساکاریدها تبدیل می‌کند.

ولی معمولاً معده قبل از اینکه هضم خاصی روی آن‌ها صورت گیرد محتویاتش را تخلیه می‌کند. بااین‌وجود بخش عمده هضم کربوهیدرات‌ها در قسمت ابتدایی روده باریک رخ می‌دهد.

دومین و مهمترین مرحله هضم کربوهیدرات‌ها در روده

آمیلاز پانکراس مولکول‌های بزرگ نشاسته را در محل پیونده‌ای ۴-۱ آلفا شکسته و به مالتوز، مالتوتریوز و دکسترین های «محدود – آلفا» حاصل از شاخه‌های آمیلوپکتین تبدیل می‌کند.

آنزیم‌های حاشیه مسواکی سلول‌های روده‌ای، دی ساکاریدها و الیگوساکاریدها را شکسته و به مونوساکاریدها تبدیل می‌کنند. برای مثال، مالتاز در سلول‌های مخاطی، دی‌ساکارید مالتوز را به ۲ مولکول گلوکز می‌شکند.

غشای بیرونی این سلول‌ها همچنین حاوی آنزیم‌های سوکراز، لاکتاز و ایزو مالتاز می‌باشد که به ترتیب روی ساکارز، لاکتوز و ایزومالتوز اثر می‌گذارند.

جذب گلوکز، گالاکتوز و فروکتوز در روده

منوساکاریدهای حاصل (گلوکز، گالاکتوز و فروکتوز) از سلول‌های مخاطی عبور کرده و از طریق مویرگ‌های پرزها وارد جریان خون می‌شود و از طریق ورید پورت به کبد حمل می‌شوند.

گلوکز و گالاکتوز در غلظت‌های کم توسط انتقال فعال، عمدتاً توسط یک ناقل وابسته به سدیم، مبادله کننده گلوکز (گالاکتوز) (SGLT1) جذب می‌شود.

در غلظت‌های بالای روده‌ای گلوکز، GLUT2 عمدتاً گلوکز را توسط انتقال تسهیل شده به درون سلول‌های روده‌ای انتقال می‌دهد.

فروکتوز آهسته‌تر جذب می‌شود و توسط GLUT5 با انتقال تسهیل شده از روده منتقل می‌شود. GLUT2 برای انتقال گلوکز و فروکتوز از عرض غشای سلول‌های روده‌ای به درون خون استفاده می‌شود.

چرا محلول‌های خوراکی هیدراتاسیون اغلب حاوی قند و نمک علاوه بر آب می‌باشند؟

حامل فعال SGLT، در توانایی روده باریک در جذب روزانه ۷ لیتر مایع نقش کلیدی دارد و بنابراین دلیلی بر این است که چرا محلول‌های هیدراتاسیون در مقایسه با آب یا نوشیدنی‌های قندی در درمان دهیدراتاسیون بهتر است.

SGLT1 علاوه بر انتقال سدیم و گلوکز به‌عنوان پمپ مولکول آب عمل می‌کند. به ازای هر مولکول گلوکز جذب‌شده توسط SGLT1، دو مولکول سدیم و ۲۱۰ مولکول آب جذب می‌شوند.

بنابراین این مسیر روش اصلی جذب آب در روده باریک است که سبب تسهیل جذب آب، سدیم و گلوکز در مقادیر مناسب می‌شود. این امر توضیحی بر این نکته است که چرا محلول‌های خوراکی هیدراتاسیون اغلب حاوی قند و نمک علاوه بر آب می‌باشند.

انتقال وابسته به سدیم مونوساکاریدها دلیل استفاده از مایعات قندی- نمکی برای جبران مایع ازدست‌رفته در شیرخواران مبتلابه اسهال و ورزشکارانی که مایع بسیار زیادی ازدست‌داده‌اند می‌باشد.

سرنوشت گلوکز، فروکتوز و گالاکتوز در بدن بعد از جذب از روده

گلوکز از کبد به بافتها منتقل می‌شود، ولی مقداری از آن در کبد و عضلات به‌صورت گلیکوژن ذخیره می‌شود. قسمت عمده فروکتوز و همچنین گالاکتوز به کبد منتقل می‌شوند و در آنجا به گلوکز تبدیل می‌شوند.

عوارض گوارشی مقادیر زیاد قند

به هنگام مصرف مقادیر زیاد لاکتوز (به‌ویژه در افراد با کمبود لاکتاز)، فروکتوز، استاکیوز، رافینوز و قندهای الکلی (مانند سوربیتول، مانیتول یا گزیلیتول) مقادیر قابل‌توجهی از این قندها جذب نشده و به کولون منتقل می‌شوند که ممکن است باعث افزایش گاز و شلی مدفوع شوند.

فروکتوز در بسیاری از میوه‌ها به‌طور طبیعی وجود دارد اما تنها زمانی ایجاد علائم می‌کند که به‌عنوان تنها منبع مونوساکارید مصرف شود یا زمانی که غذا حاوی مقدار زیادی فروکتوز در مقایسه با گلوکز باشد (مثل آب سیب).

هضم فیبرها

انسان بعضی از شکل‌های کربوهیدرات‌ها مثل سلولز، همی سلولز، پکتین، صمغ و سایر انواع فیبر را نمی‌تواند هضم کند زیرا آمیلاز بزاقی و آمیلاز پانکراسی توانایی شکستن پیوندهایی را که قندهای تشکیل‌دهنده این کربوهیدرات‌ها را به هم متصل می‌کنند، ندارند.

این کربوهیدرات‌ها نسبتا بدون تغییر به داخل کولون وارد می‌شوند و در آنجا به‌طور نسبی توسط باکتری‌های کولون تخمیر می‌شوند. برخلاف انسان‌ها، گاوها و سایر نشخوارکنندگان می‌توانند از غذائی پر فیبر تغذیه کنند زیرا هضم باکتریایی این کربوهیدرات‌ها در سیرابی آن‌ها صورت می‌گیرد.

هضم نشاسته‌های مقاوم به هضم

مواد نشاسته‌ای مقاوم به هضم شامل غذاهای گیاهی ازجمله غذاهای تهیه‌شده از حبوبات و غلات کامل، دارای پروتئین و فیبر بالا هستند. یکی از انواع فیبرهای غذایی لیگنین است که از واحدهای سیکلوپنتان ساخته‌شده و به‌سادگی قابل‌حل شدن یا تخمیر نیست.

نشاسته و قندهای مقاوم نیز به‌خوبی در انسان هضم یا جذب نمی‌شوند، بنابراین مصرف آن‌ها ممکن است منجر به حضور مقدار قابل‌توجهی از این کربوهیدرات‌ها در کولون شود.

مواد نشاسته‌ای مقاوم و بعضی از انواع فیبرهای رژیم غذایی به SCFA و گازها تخمیر می‌شوند.