Bromatologie, Igienă și Nutriție: Hidrații de Carbon și Aplicații în Cosmetica Medicală

Clasificarea și Functiile Nutrienților

• Definiția nutrienților: Substanțe esențiale pentru sănătatea organismului care nu pot fi sintetizate deloc sau sunt sintetizate în cantități insuficiente pentru a asigura nevoile fiziologice.
• Cele 6 clase de nutrienți:     * Carbohidrați.     * Lipide.     * Proteine.     * Vitamine.     * Minerale.     * Apa.
• Categorii funcționale:     * Furnizarea energiei: Hidrați de carbon (HC), lipide, proteine.     * Creștere, dezvoltare și menținere: Proteine, lipide, unele vitamine, minerale, apa.     * Reglarea proceselor fiziologice: Proteine, unele lipide, vitamine, minerale, apa.
• Componente suplimentare: Compuși bioactivi nenutritivi și fibre.
• Nutrientul esențial:     * Îndeplinește funcții biologice specifice.     * Lipsa din dietă duce la un declin al funcțiilor biologice (celule sanguine, nervoase).     * Reintroducerea la timp în dietă (înainte de daune permanente) readuce funcția la normal.
• Macronutrienți vs. Micronutrienți:     * Macronutrienți: HC, proteine, lipide, apă (necesari în cantități mari).     * Micronutrienți: Vitamine, minerale (necesari în cantități mici).

Hidrații de Carbon (HC): Introducere și Clasificare

• Terminologie: Provine din grecescul glykis (dulce) - glucide.
• Caracteristici generale:     * Cei mai abundenți componenți ai alimentelor după apă.     * Reprezintă principala sursă de energie în alimentația umană.     * Sunt sintetizați de plante prin fotosinteză:       $6CO_2 + 6H_2O + \text{lumina solară} \xrightarrow{\text{clorofilă}} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$
• Compoziție chimică: Compuși organici care conțin $C$, $H$, $O$, unde $H$ și $O$ sunt în proporție de $2:1$ (ca în apă). Formula de bază: $C_x(H_2O)_y$.
• Definiție chimică: Compuși polihidroxicarbonilici (polihidroxialdehide sau polihidroxicetone).
• Clasificare după structură:     * Monozaharide (MZ): $3-7$ atomi de $C$.     * Dizaharide (DZ): $2$ unități MZ.     * Oligozaharide (OZ): $3-9$ unități MZ.     * Polizaharide (PZ): Peste $9$ unități MZ.

Monozaharidele Alimentare (Ozele)

• Clasificare după numărul de atomi de C: Trioze ($C_3$), tetroze ($C_4$), pentoze ($C_5$), hexoze ($C_6$), heptoze ($C_7$).
• După grupare funcțională:     * Aldoze: Grupă carbonil la $C_1$ (aldehidă).     * Cetoze: Grupă carbonil la alt atom (de obicei $C_2$) (cetonă).
• Principalele Hexoze ($C_6H_{12}O_6$):     * Glucoza (Dextroza): Se găsește în fructe (struguri), miere; este combustibilul SNC; nivelul sanguin este numit glicemie.     * Fructoza (Levuloza): Cel mai dulce HC; abundentă în fructe și miere ($40\%$); nu declanșează secreția de insulină la ingestia acută.     * Galactoza: Rar liberă, parte din lactoză; transformată în glucoză în ficat.
• Pentozele ($C_5$):     * Riboza și Dezoxiriboza: Componente ale ARN și ADN.     * Arabinoza: Îndulcitor și inhibitor al zaharazei.
• Efecte Metabolice (Fructoza):     * Aportul cronic favorizează lipogeneza de novo (creșterea trigliceridelor hepatice), adipozitatea viscerală, insulinorezistența și producția de acid uric.     * Corelată cu obezitatea și steatoza hepatică nonalcoolică.
• Galactozemia: Boală genetică severă (deficit de galactază) care afectează ochii, ficatul și creierul; necesită regim fără lactoză.

Dizaharidele și Oligozaharidele

• Zaharoza (Sucroza): Glucoză + Fructoză. Extrasă din trestie și sfeclă. Utilizată drept conservant și îndulcitor.
• Maltoza (Zahărul de malț): Glucoză + Glucoză. Rezultă din digestia amidonului; se găsește în cereale germinate și bere.
• Lactoza: Glucoză + Galactoză. Zahărul din lapte.
• Oligozaharidele ($3-9$ MZ):     * Triza-haride: Maltotrioza, rafinoza (struguri), solatrioza (tomate).     * Alte OZ: Stachioza, verbascoza (în leguminoase).     * Fructanii: Inulina și oligofructoza ($< 60$ MZ). Inulina este un polimer liniar de fructoză ($\beta 2,1$) cu o moleculă de glucoză la capăt.

Polihidroxi-alcooli (PHA) și Derivați

• Caracteristici: Forme alcoolice ale zaharurilor obținute industrial prin hidrogenare.
• Proprietăți: Absorbție lentă, nu cresc brusc glicemia (utili în diabet), cariopreventivi (nu sunt fermentați de placa dentară), efect laxativ în cantități mari.
• Exemple:     * Sorbitol: Din glucoză.     * Manitol: Din manoză (valoare calorică jumătate față de glucoză).     * Xilitol: Din xiloză.     * Lactitol: Din lactoză (folosit ca laxativ).     * Inozitol: Component al acidului fitic în cereale și al membranelor celulare.
• Zaharuri derivate: Conțin $N, S, P$ (ex: glucozamina, galactozamina, acid sialic).

Polizaharidele (HC Complecși)

• Digerabile (Utilizabile energetic):     * Amidonul: HC de rezervă al plantelor (semințe, tuberculi). Format din amiloză (polimer liniar $\alpha 1,4$, formează geluri) și amilopectină (structură ramificată $\alpha 1,4$ și $\alpha 1,6$, soluții vâscoase).     * Glicogenul: HC de rezervă la mamifere, stocat în ficat ($90\,g$) și mușchi ($150\,g$). Valoare nutritivă alimentară nulă (se pierde după sacrificare).
• Nedigerabile (Fibre alimentare): Celuloză, hemiceluloză, pectine, gume.

Rolul Biologic al Hidraților de Carbon

1. Rol energetic: $1\,g\,HC = 4\,kcal$. Glucoza este esențială pentru creier și hematii.
2. Efect de cruțare a altor macronutrienți:     * Anticetogenic: Previne oxidarea incompletă a lipidelor și formarea corpilor cetonici (cetoacidoza).     * Echilibru proteic: Previne gluconeogeneza (distrugerea proteinelor musculare pentru energie).
3. Rol plastic/funcțional: Componente ale membranelor, glicoproteinelor, imunopolizaharidelor (rezistență la infecții) și heparinei.
4. Reglarea funcțiilor gastro-intestinale: Favorizarea florei prin fermentarea lactozei; efectul fibrelor.

Necesarul Diatetic și Surse Alimentare

• Recomandări: $50-60\%$ din valoarea energetică totală.
• Pragul minim: $100-150\,g/zi$. Sub $50-100\,g/zi$ apare catabolismul proteic și cetoza.
• Indicele Glicemic (IG): Capacitatea unui aliment de a crește glicemia.
• Surse de bază:     * Zahăr pur: $99.5-100\%$.     * Miere: $82\%$.     * Cereale uscate: $68-85\%$.     * Leguminoase fierte: $15-26\%$.     * Legume frunze: $3-4\%$.

Acidul Hialuronic (AH) și Sănătatea Pielii

• Structură: Glicozaminoglican format din acid D-glucuronic și N-acetil-D-glucozamină (legături $\beta 1,3$ și $\beta 1,4$).
• Distribuție: In piele ($50\%$ din total), articulații, ochi. Un adult de $70\,kg$ are $\\approx 15\,g$ de AH.
• Proprietăți: Puternic anionic, atrage apa (hidratare); implicat în vindecarea rănilor.
• Rol în piele: Formează legături de hidrogen cu apa, reglează acvaporina-3 (AQP3), stimulează colagenul și proliferarea keratinocitelor.
• Cauzele scăderii AH (îmbătrânire):     * Scăderea activității fibroblastelor.     * Creșterea hialuronidazei.     * Stres oxidativ (UV, fumat).     * Scăderea estrogenului (post-menopauză).
• Obținere industrială:     * Tesuturi animale: Creastă de cocoș, corpul vitros bovin. Avantaj: GM mare ($\ge 100\,kDa$). Dezavantaj: risc alergic.     * Fermentație bacteriană ("Vegan"): Streptococcus equi. Sigur, fără răspuns imun, cost redus.
• Surse alimentare: Supa de oase (gătire lentă $12-24\,h$). Portocalele (naringenina scade hialuronidaza) și soia (fitoestrogenii cresc sinteza).

Glicarea și Sănătatea Pielii (Sugar Sag)

• Definiție: Proces non-enzimatic prin care zaharurile se leagă de proteine/lipide (ireversibil).
• Produși finali (AGE):     * Provocați de hiperglicemie (endogen) sau dietă (exogen).     * Cel mai cunoscut AGE fiziologic: $HbA1C$ (hemoglobina glicată).     * In piele: Carboximetil-lizina (crește în elastoza actinică).
• Mecanismul Maillard:     1. Baza Schiff (instabilă).     2. Produs Amadori (cetoamină).     3. AGE stabili (aducți sau reticulări).
• Impactul asupra dermului:     * Colagenul: Rată de reînnoire lentă ($15\,ani$), glicarea îl rigidizează, îl face rezistent la metaloproteinaze (nu poate fi reparat).     * Elastina/Fibronectina: Pierderea elasticității.     * Vimentina: Scăderea capacității contractile a fibroblastelor.
• Strategii anti-AGE:     * Limitarea glucidelor rafinate și a gătirii în mediu uscat (grătar, prăjit - bogate în AGE).     * Gătirea în mediu umed (aburi, fierbere).     * Compuși inhibitori: Scorțișoară, ceai verde (catechine), resveratrol, L-carnitină ($900\,mg/zi$).

Acneea și Metabolismul Carbohidraților

• Patogeneza acneei (4 factori): Sebum în exces, hiperproliferare Cutibacterium acnes, hiperkeratinizare, inflamație.
• Calea Insulină/IGF-1:     * Consumul de alimente cu IG/ÎnG ridicat (Dieta Vestică) produce hiperinsulinemie.     * Insulina stimulează $IGF-1$.     * $IGF-1$ scade $FoxO1$ și activează $mTORC1$.     * Rezultat: Proliferarea sebocitelor, sinteza androgenilor și lipogeneza crescută.
• Indicele Glicemic (IG) vs Încărcătura Glicemică (ÎnG):     * IG: Scăzut ($\le 55$), Mediu ($56-69$), Crescut ($\ge 70$).     * ÎnG: (Carbohidrați/porție $\times$ IG) / $100$. Redusă ($\le 10$), Ridicată ($\ge 20$).     * Exemplu: Pepenele roșu are IG mare ($72$), dar ÎnG scăzută ($6$) pe porție.
• Valorile IG/ÎnG pe alimente:     * Cartof (fiert): IG $78$, ÎnG $20$.     * Orez alb: IG $69$, ÎnG $36$.     * Linte roșie: IG $21$, ÎnG $4$.     * Zahăr: IG $59$, ÎnG $6$ ($10\,g$).     * Miere: IG $62$, ÎnG $12$ ($25\,g$).