2.3. کربوهیدرات‌ها و لیپیدها

کمم

مفاهیم

  • منوساکاریدها با واکنش­‌های تراکمی به یکدیگر متصل می‌­شوند و دی­‌ساکاریدها و پلیمرهای پلی­‌ساکاریدی را می‌سازند.
  • اسیدهای چرب می‌­توانند بصورت مدل­‌های اشباع شده، اشباع نشده تکی[1] و یا غیر اشباع[2] باشند.
  • اسیدهای چرب غیراشباع می­‌توانند به شکل ایزومرهای سیس یا ترانس باشند.
  • تری‌گلیسیریدها از تراکم از سه اسید چرب و یک گلیسرول ساخته می­‌شوند.

ماهیت علم

  • صحت­‌سنجی ادعاها: ادعاها در خصوص سلامتی لیپیدها باید بررسی شوند.

کاربرد علم

  • ساختار و عملکرد سلولز و نشاسته در گیاهان و گلیکوژن در انسان.
  • ارائه شواهد علمی برای اثبات خطرات مصرف چربی­‌های ترنس و چربی­‌های اشباع شده برای سلامتی.
  • لیپیدها برای ذخیره دراز مدت انرژی در بدن انسان نسبت به کربوهیدرات­‌ها مناسب­تر هستند.
  • سنجش شواهد و روش‌­های استفاده شده برای تبیین ادعاها در خصوص سلامتی مصرف لیپیدها.

مهارت آموزی

  • استفاده از نرم‌­افزارهای تصویرسازی مولکولی برای مقایسه ساختار سلولز، نشاسته و گلیکوژن.
  • تعیین شاخص توده بدن[3] (BMI) با استفاده از محاسبات و یا استفاده از دستورنگار(نموگرام)[4].

کربوهیدرات­‌ها

منوساکاریدها با واکنش­‌های تراکمی به یکدیگر متصل می­‌شوند و دی­‌ساکاریدها و پلیمرهای پلی­‌ساکاریدی را می‌سازند.

گلوکز، فروکتوز و ریبوز همگی مثال­‌هایی از مونوساکاریدها هستند. ساختار مولکول‌­های گلوکز و ریبوز در بخش 2.1 نشان داده شده است. مونوساکاریدها می­‌توانند برای ساختن مولکول­‌های بزرگتر به یکدیگر متصل شوند.

  • مونوساکاریدها واحدهای تک قندی هستند.
  • دی­‌ساکاریدها از دو مونوساکارید متصل شده به یکدیگر تشکیل شده‌­اند. برای مثال، مالتوز از اتصال دو مولکول گلوکز به یکدیگر ساخته شده است. ساکروز از اتصال یک گلوکز و یک فروکتوز ساخته می­‌شود.
  • پلی­‌ساکاریدها از تعداد زیادی مونوساکارید که به یکد­یگر متصل شده‌­اند، ساخته می­‌شوند. برای مثال گلیکوژن، سلولز و نشاسته هر سه پلی­‌ساکارید هستند. همگی از اتصال مولکول­‌های گلوکز به یکدیگر ساخته می­‌شوند.

تفاوت بین این سه ساختار در ادامه توضیح داده خواهد شد.

گکخم

مونوساکاریدها از طریق واکنشی به نام واکنش تراکمی با یکدیگر ترکیب می­‌شوند ( شکل شماره 1). طی این فرآیند یک مولکول OH از یکی از مولکول­‌ها و یک اتم H از مولکول دیگر جدا شده و در کنار یکدیگر تبدیل به H2O می‌شود. بنابراین طی یک واکنش تراکمی، زیرواحدها به یکدگیر می­‌پیوندند و آب ساخته می­‌شود.

اتصال مونوساکاریدها به یکدیگر برای ساخت دی­‌ساکاریدها و پلی­‌ساکاریدها، فرآیندی آنابولیک است و به انرژی نیاز دارد. منبع انرژی مورد نیاز تولید مونوساکاریدها ATP است که از این انرژی حین انجام واکنش تراکمی استفاده می­‌شود.

نظریه علم

اگر دو الگوی متفاوت، توصیف‌های متفاوتی برای یک پدیده داشته باشند، چگونه می‌­توان توصیف صحیح­تر را انتخاب کرد؟

توماس کوهن(Thomas Kuhn) در کتابی با نام ساختار انقلاب­‌های علمی، از کلمه “الگو” (پارادایم) برای توصیف چهارچوبی که از آن برای ترجمه اطلاعات در یک مطالعه علمی در زمان خاصی به کار گرفته می­‌شود، استفاده کرده است. این الگو بر نوع سوالاتی که باید در مورد یک مطلب پرسیده شوند، تأثیرگذار است.

علم تغذیه در حقیقت الگویی تقلیل­گرایانه دارد که به دنبال تمرکز روی حضور مواد مغذی خاصی ا­ست که در صورت حضور آن­ها در یک ماده غذایی، آن را سالم معرفی کند. بصورتیکه حتی غذاهای فوق­العاده فرآوری شده هم اگر درجه­ای از مواد مغذی سالم را داشته باشند، در تبلیغات به عنوان غذای سالم معرفی می­شوند. کلماتی مانند کربوهیدرات، ویتامین و چربی­های غیر اشباع در عمل وارد گفتار روزانه ما شده است. برخی معتقدند این اتفاق، موجب اضطراب مصرف کنندگان در خصوص مصرف مواد غذایی سالم می­شود که با منافع تجاری صنایع غذایی در یک راستا قرار می­دهد.

الگویی دیگر برای تعیین سلامتی غذا توسط مایکل پولان(Michael Pollan) در کتاب “در دفاع از غذا” مطرح شده است. این الگو بیان می­‌کند کیفیت غذا  باید برمبنای سنت­‌های فرهنگی تعیین شود؛ پس نگاه کلی­‌نگرانه‌تری نسبت به غذا دارد. او در بخشی از کتابش می‌گوید:

از مفهوم تازگی محض و زرق و برق رژیم غذایی غربی با حدود 17 هزار محصول غذایی جدید در هر سال و  قدرت بازاریابی بالا – 32 میلیارد دلار در هر سال – استفاده می­‌شود تا آن محصولات به ما فروخته شوند،  این­‎‌ها مدل‌­­های سنتی را از بین می‌­برند و ما را در جایی قرار داده‌اند که به علم و روزنامه­‌نگاری و حکومت­‌ها وابسته هستیم تا آن­‌ها به ما بگویند چه چیزی بخوریم و چه چیز نخوریم.

مایکل پولان، در دفاع از غذا: بیانه یک خورنده

تصویرسازی مولکول­‌های کربوهیدرات

استفاده از نرم‌­افزارهای تصویرسازی مولکولی برای مقایسه ساختار سلولز، نشاسته و گلیکوژن.

پراستفاده‌­ترین نرم‌­افزار تصویر­سازی مولکولی JMOL است که می­‌توان آن را رایگان دانلود کرد. وبسایت­‌های متعددی وجود دارند که از JMOL استفاده می­‌کنند. در زمان استفاده از نرم‌­افزار JMOL شما می‌توانید تغییرات زیر را روی تصویری از مولکول که روی نمایشگر می­‌بینید، اعمال کنید :

  • استفاده از اسکرول موس برای بزرگتر یا کوچکتر کردن تصویر.
  • کلیک چپ و حرکت دادن موس برای چرخاندن تصویر.
  • کلیک راست و نمایش لیستی از عملکردهایی که به شما اجازه می­‌دهد مدل مولکول را تغییر دهید، اتم­‌ها را علامت­‌گذاری کنید، رنگ پس زمینه را تغییر دهید و یا مولکول را به صورت پیوسته بچرخانید.

برای بهبود مهارت­‌هایتان در تصویرسازی مولکولی تمرین کنید و سپس به این سوالات پاسخ دهید تا سطح مهارت خود را بسنجید و اطلاعات بیشتری در خصوص ساختار پلی­‌ساکاریدها بیاموزید.

پلی­‌ساکاریدها

ساختار و عملکرد سلولز و نشاسته در گیاهان و گلیکوژن در انسان.

نشاسته، گلیکوژن و سلولز همگی از اتصال مولکول­‌های گلوکز به یکدیگر ساخته شده­‌اند. با این وجود از نظر ساختار و عملکرد با یکدیگر بسیار متفاوت هستند. این تفاوت به دلیل انواع مختلف گلوکز بکار رفته در این ساختارها و همچنین انواع مختلف پیوندهای بین مولکولی گلوکز در هر کدام از سه ساختار اشاره شده به وجود آمده است.

گلوکز، 5 گروه مولکولی -OH دارد که از هر کدام می‌توان در واکنش­‌های تراکمی استفاده کرد ولی در واقعیت تنها سه گروه  از این مولکول­‌ها برای برقراری پیوند و ساخت پلی­‌ساکاریدها استفاده می­‌شوند. متداول­ترین پیوند بین گروه -OH روی کربن شماره 1 (در سمت راست شکل مولکولی گلوکز) و گروه -OH روی کربن شماره 4 (در سمت چپ شکل مولکولی گلوکز) به وجود می­‌آید. از گروه -OH موجود بر کربن شماره 6 (در بالای شکل مولکولی گلوکوز) برای  ساخت انشعاب در برخی از پلی­‌ساکاریدها استفاده می­‌شود.

گروه -OH روی کربن شماره یک گلوکز می‌­تواند به سمت بالا یا پایین باشد. در آلفا گلوکز گروه OH به سمت پایین و در بتا گلوکز به سمت بالا است. این تفاوت جزئی تأثیرات بزرگی روی پلی­‌ساکارید ساخته شده می‌گذارد.

سلولز پلی­‌ساکاریدی­ست که از اتصال مولکول­‌های بتا گلوکز به یکدیگر ایجاد می­‌شود. واکنش­‌های تراکمی باعث برقراری پیوند هیدروژنی بین اتم کربن شماره 1  و اتم کربن شماره 4 بتا گلوکز بعدی می­‌گردد. گروه­‌های -OH روی کربن­‌های شماره 1 و 4  به سمت­‌های مختلفی جهت‌گیری می­‌کنند( یکی بالا یکی پایین). به منظور کنار هم قرار گرفتن گروه­‌های OH واکنش تراکمی انجام می‌شود و هر بتا گلوکزی که  به زنجیره اضافه می‌شود باید 180 درجه نسبت به آخرین گلوکز اضافه شده به زنجیره بچرخد. زیرواحدهای گلوکزی زنجیره پشت سر هم به سمت بالا یا پایین جهت­‌گیری می­‌کنند. در نتیجه این شکل­‌گیری، مولکول­ سلولز به جای خمیده بودن، صاف و مستقیم خواهد بود.

مولکول­‌های سلولز زنجیره‌­ای بدون انشعاب از بتا گلوکز هستند. بدون انشعاب بودن این ساختار اجازه می­‌دهد دسته­‌ای از مولکول­‌های سلولز که با پیوندهای هیدروژنی به یکدیگر وصل هستند، تشکیل شود. به این دسته­‌ها، میکروفیبریل­‌های سلولزی می­‌گویند.

کک

میکروفیبریل­‌های سلولزی مقاومت کششی بسیار بالایی دارند و به همین دلیل در پایه دیواره­ سلولی گیاهان به کار گرفته می‌­شود. مقاومت کششی سلولز از ترکیدن سلول­‌های گیاهی در زمان افزایش فشار درون سلولی به واسطه جذب آب و اسمز جلوگیری می­‌کند.

نشاسته از اتصال مولکول­‌های آلفا گلوکز به یکدیگر ساخته می‌­شود. مانند سلولز، در نشاسته نیز اتصالات به وسیله واکنش‌­های تراکمی بین گروه­‌های -OH کربن­ شماره 1 و کربن شماره 4 دو مولکول گلوکز کنار هم ایجاد می­‌شود. در برخی موارد این گروه‌­های -OH هر دو به سمت پایین جهت­‌گیری کرده­‌اند و در نتیجه تمامی گلوکزهای درون مولکول نشاسته در یک جهت می­‌توانند جهت­‌گیری کنند. این جهت­‌گیری یکسان باعث می­‌شود مولکول نشاسته به جای ساختار مستقیم و صاف، ساختاری خمیده داشته باشد. دو نوع نشاسته وجود دارد. در آمیلوز زنجیره مولکول­‌های آلفا گلوکز بدون شاخه است و یک هلیکس ممتد تشکیل می­‌دهد. در آمیلوپکتین زنجیره شاخه‌دار است و مولکول شکل کروی به خود می­‌گیرد.

نشاسته فقط در سلول­‌های گیاهی تولید می­‌شود. مولکول­‌های هر دو نوع نشاسته، آب‌دوست هستند ولی آنقدر طویل هستند که در آب حل نمی‌شوند. نشاسته برای ذخیره مقدار زیادی از گلوکز در سلول بسیار مفید است؛ زیرا محلول گلوکزی بسیار غلیظ ممکن است منجر به ورود مقادیر زیادی آب به سلول طی اسمز و ترکیدن سلول شود. ذخیره گلوکز به شکل نشاسته از این مشکل جلوگیری می­‌کند. همچنین از نشاسته برای ذخیره گلوکز و به طبع آن، انرژی در دانه­‌ها و اندام­‌های ذخیره‌­ای مانند سلول­‌های سیب زمینی نیز استفاده می­‌شود. نشاسته همچنین به عنوان منبع موقتی برای ذخیره گلوکز در سلول­‌های برگ در زمانی که سرعت تولید گلوکز طی فتوسنتز از سرعت ارسال آن به سایر اندام­‌های گیاهی بیشتر است، به کار گرفته می­‌شود.

گلیکوژن به فرم شاخه‌دار نشاسته بسیار شبیه است ولی شاخه‌های بیشتری دارد که این مساله گلیکوژن را متراکم‌­تر می­‌کند. گلیکوژن در جانوران و برخی از قارچ‌­ها تولید می­‌شود. در انسان نیز گلیکوژن پس از تولید در کبد و برخی از ماهیچه­‌های انسانی ذخیره می­‌شود. گلیکوژن در جانوران نقشی مشابه با نقش نشاسته در گیاهان را دارد؛ منبع انرژی به وسیله ذخیره‌­سازی گلوکز در سلول­‌ها، زمانی­ که ذخیره­‌سازی گلوکز به صورت محلول منجر به مشکلات اسمزی شود.

اضافه یا حذف کردن یک مولکول گلوکز از گلیکوژن و نشاسته بسیار آسان­تر است. اضافه یا حذف کردن واحد قندی می­‌تواند در هر دو انتهای یک مولکول بدون ایجاد شاخه یا در تمامی انتهاهای یک مولکول شاخه­‌دار صورت بگیرد. مولکول­‌های نشاسته و گلیکوژن اندازه ثابتی ندارند و تعداد مولکول­‌های گلوکز سازنده آن­‌ها می­‌تواند افزایش یا کاهش پیدا کند.

مم

کک

لیپیدها

تری‌گلیسیریدها از تراکم سه اسید چرب و یک گلیسرول ساخته می­‌شوند.

لیپیدها ترکیبات کربنی بسیار متنوعی‌اند که همگی در آب نامحلول هستند. تری­‎‌گلیسیریدها یکی از اصلی­‌ترین گروه‌­های لیپیدی هستند. برای مثال چربی بافت ادیپوز در انسان­‌ها یا روغن دانه­‌های آفتاب­گردان تری­‌گلیسیرید هستند. چربی­‌ها در دمای بدن (37 درجه سانتی گراد) مایع ولی در دمای اتاق (20 درجه سانتی گراد) جامد هستند درحالی­که روغن­‌ها چه در دمای بدن و چه در دمای اتاق ممکن است به به حالت مایع وجود داشته­ باشند.

یک واحد تری­‌گلیسیرید از ترکیب سه اسید چرب و یک گلیسرول ساخته می­‌شود( شکل شماره 6). هرکدام از اسیدهای چرب با واکنش تراکمی به گلیسرول وصل می‌­شوند در نتیجه طی تولید تری­‌گلیسرید سه مولکول آب ساخته می­‌شود. پیوند بین هر اسید چرب و گلیسرول از نوع پیوند استری است. این نوع پیوند زمانی تشکیل می‌­شود که یک اسید چرب با گروه -OH الکلی واکنش دهد. در این مورد، واکنش بین گروه کربوکسیل (-COOH) روی اسید چرب و گروه -OH روی گلیسرول پیوند استری را می­‌سازد.

از تری­‌گلیسریدها برای ذخیره انرژی استفاده می­‌شود. این انرژی می­‌تواند طی تنفس سلولی آزاد شود. از آن­جایی که تری‌­گلیسریدها نمی‌توانند گرما را به خوبی منتقل کنند، در نتیجه از آن­‌ها به عنوان عایق گرمایی نیز استفاده می­‌شود، برای مثال چربی پستانداران قطبی از مقادیر زیادی تری‌­گلیسیرید تشکیل شده است.کک

 ذخیره انرژی

لیپیدها برای ذخیره دراز مدت انرژی در بدن انسان نسبت به کربوهیدرات­‌ها مناسب­تر هستند.

لیپیدها و کربوهیدرات­‌ها هر دو در بدن انسان برای ذخیره­‌سازی انرژی مورد استفاده قرار می­‌گیرند، ولی معمولاً از لیپید­ها برای ذخیره‌­سازی طولانی مدت انرژی استفاده می­‌شود. چربی­‌ها در حقیقت لیپیدهای ذخیره کننده انرژی هستند که در گروه­‌های سلولی خاصی به نام ادیپوسیت و در بافت ادیپوز ذخیره می‌­شوند. بافت ادیپوز زیر پوست و در اطراف برخی از اندام­‌ها مانند کلیه­ قرار دارد.

دلایل متعددی برای استفاده از لیپیدها به جای کربوهیدرات­‌ها به منظور ذخیره‌­سازی دراز مدت انرژی وجود دارد :

  • مقدار انرژی آزاد شده طی تنفس سلولی به ازای هر گرم لیپید، حدود دو برابر انرژی آزاد شده از هر گرم کربوهیدرات است. در نتیجه به ازای مقادیر انرژی یکسان، مقدار توده بدنی افزوده شده به انسان در کربوهیدرات دو برابر لیپید است. در حقیقت لیپید به غیر از تولید انرژی یکسان به ازای جرم کمتر مزایای دیگری نیز دارد. چربی­‌ها قطرات خالصی در سلول تولید می‌­کنند که به آب احتیاجی ندارند در حالی­که ذخیره هر گرم گلیکوژن با مصرف حدود دو گرم آب همراه است؛ پس در عمل لیپیدها در تولید انرژی شش برابر مقرون‌ به ­صرفه­تر از کربوهیدرات­‌ها به ازای هر گرم توده بدنی هستند. این نکته بسیار مهم است چرا که منابع ذخیره­ انرژی همواره همراه انسان هستند. حتی این مساله برای جانورانی مانند پرندگان و خفاش­‌ها که پرواز می­‌کنند از اهمیت بیشتری برخوردار است.
  • برخی از لیپیدهای ذخیره شده نقش­‌های دیگری نیز دارند که کربوهیدرات­‌ها از پس این نقش­‌ها برنمی­‌آیند. از آن­جایی که لیپیدها رسانایی بسیار پایینی برای گرما دارند، به عنوان عایق­‌های گرمایی نیز مورد استفاده قرار می­‌گیرند. به همین دلیل است که بیشتر محتوای لیپیدی بدن انسان در بافت ادیپوز و به صورت زیر جلدی ذخیره می­‌شود. از آنجایی که چربی در دمای بدن مایع است، به عنوان ضدضربه نیز به کار می‌رود. به همین دلیل است که در اطراف برخی از اندام­‌ها مانند کلیه‌­ها، بافت ادیپوز وجود دارد.

گلیکوژن کربوهیدراتی ا­ست که در کبد و برخی از ماهیچه­‌ها برای ذخیره‎‌­سازی انرژی استفاده می­‌شود. اگرچه لیپیدها برای ذخیره‌­سازی طولانی مدت انرژی ایده‌­آل هستند ولی گلیکوژن‌­ها برای ذخیره­‌سازی کوتاه مدت انرژی مناسب­تر هستند. چون گلیکوژن به سرعت به گلوکز شکسته می‌شود و سپس به آسانی از طریق گردش خون به هرجایی که نیاز باشد منتقل می‌شود بنابراین برای ذخیره سازی کوتاه مدت انرزی مناسب­تر است. چربی بافت­‌های ادیپوز نمی‌­تواند سریع جابه ­جا شود. گلوکز می­‌تواند هم در تنفس هوازی و هم در تنفس بی­‌هوازی سلولی مورد استفاده قرار بگیرد؛ درحالی­که چربی‌­ها و اسیدهای چرب فقط در تنفس سلولی هوازی به کار می­‌آیند. کبد تا حداکثر 150 گرم و برخی از ماهیچه­‌ها تا حدود 2% از جرم خود را می‌­توانند گلیکوژن ذخیره کنند.

شاخص توده بدنی

تعیین شاخص توده بدن (BMI) با استفاده از محاسبات و یا استفاده از نوموگرام.

شاخص توده بدنی یا BMI، توسط آماردان بلژیکی آدولف کوئتلت[1] ابداع شد. برای محاسبه این شاخص، به اندازه­‌گیری وزن فرد برحسب کیلوگرم و قد فرد برحسب متر نیاز است.

BMI توسط فرمول زیر محاسبه می­‌شود:

واحد اندازه‌­گیری BMI ، Kg m-2  است.

همچنین BMI را می­‌توان با استفاده از جدول نوموگرام نیز بررسی کرد. خط مستقیمی بین قد در شاخص سمت چپ و وزن در شاخص سمت راست، شاخص BMI را در وسط قطع می­‌کند. در پرسش صفحه 81 یک نوموگرام رسم شده است. از BMI برای بررسی وزن مناسب افراد می­‌شود. در جدول شماره 1 می­‌توانید طریقه این کار را مشاهده کنید:

شاخص توده­‌ی بدن وضعیت
زیر  5/18 کمبود وزن
18 – 9/24 وزن طبیعی
9/29- 25 اضافه‌­وزن
30یا بیشتر چاق

جدول شماره 1

در برخی از نقاط جهان، تأمین و توزیع غذا ناکافی­ست و به همین دلیل افراد دچار سوء تغذیه و فقدان وزن طبیعی می‌شوند. در سایر نقاط جهان بی‌اشتهایی زاهدانه عامل کم وزنی است. این مساله یک مقوله روانشناختی­ است که افراد در آن به صورت داوطلبانه غذا مصرف نمی‌کنند و بدین ترتیب دچار کاهش وزن می‌­شوند.

چاقی یکی از مشکلات رو به رشد در برخی از کشورها است. مصرف بیش از حد غذا و عدم تحرک کافی منجر به تجمع چربی در بافت­‌های ادیپوز می­‌شود. با استفاده از کولیس‌های چربی‌سنج ( شکل شماره 7 ) می­‌توان میزان چربی بدن را اندازه‌­گیری کرد.

چاقی ریسک ابتلا به بیماری­‌هایی قلبی و دیابت نوع دو را افزایش می­‌دهد. امید به زندگی را به شکل چشم‌گیری کاهش می­‌دهد و هزینه‌های کلی درمان را در کشورهای درگیر با بحران چاقی، افزایش می­دهد.

نغا

مم

اسیدهای چرب

اسیدهای چرب می­توانند اشباع شده، تک اشباع نشده و یا غیر اشباع باشند.

ساختار پایه اسیدهای چرب در بخش 2.1 توضیح داده شده است. اسیدهای چرب زنجیره‌­ای از اتم­‌های کربن و هیدروژن هستند که با پیوند کووالانسی یگانه به هم متصل شده‌­اند. به همین دلیل به آن­‌ها زنجیره هیدروکربنی گفته می‌شود. در یک انتهای زنجیره، بخش اسیدی مولکول حضور دارد. این بخش در حقیقت گروه کربوکسیل است که به صورت -COOH نمایش داده می­‌شود.

طول زنجیره­‌های هیدروکربنی متنوع است؛ ولی اکثر اسیدهای چرب در ارگانیسم­‌های زنده بین 14 تا 20 اتم کربن دارند. تنوع دیگری که می‌تواند بین زنجیره‌­های هیدروکربنی وجود داشته باشد، نوع پیوند میان اتم‌­های کربن است. در برخی از اسیدهای چرب، اتم­‌های کربن با پیوند یگانه به یکدیگر متصل شده­‌اند، اما در برخی دیگر از اسیدهای چرب، بیش از یک پیوند وجود دارد و اتم­‌های کربن از طریق پیوند‌های دوگانه به هم متصل شده‌­اند.

اگر یک اتم کربن با پیوندهای یگانه به اتم­‌های کربن کناری­ خود متصل شود، می‌­تواند به دو اتم هیدروژن نیز متصل شود. اگر یک اتم کربن با یک پیوند دوگانه به یکی از اتم­‌های کربن کناری­اش متصل شود، تنها می‌­تواند به یک اتم هیدروژن متصل شود. در نتیجه زنجیره هیدروکربنی‌ای که تمام کربن­‌هایش با پیوند یگانه به هم وصل شده‌­اند، حداکثر میزان هیدروژن ممکن را دارد؛ به همین دلیل به چنین زنجیره­‌ای، اسید چرب اشباع می­‌گویند. اسیدهای چربی که دو یا بیشتر پیوند دوگانه دارند، اشباع نشده هستند؛ زیرا مقدار کمتری هیدروژن نسبت به حداکثر هیدروژن ممکن را دارند. اگر زنجیره فقط یک پیوند دوگانه داشته باشد، تک اشباع نشده و اگر بیش از یک پیوند دوگانه داشته باشد، چند اشباع نشده(غیر اشباع) نامیده می‌­شود.

شکل شماره 8، یک اسید چرب اشباع، یک اسید چرب تک پیوند اشباع نشده و یک اسید چرب چند اشباع نشده را نشان می­‌دهد. در زیست‌شناسی IB نیازی به حفظ کردن اسامی اسیدهای چرب نیست.

منن

اسیدهای چرب اشباع نشده

اسیدهای چرب غیراشباع می‌­توانند به شکل ایزومرهای سیس یا ترانس باشند.

در اسیدهای چرب اشباع نشده، اتم­‌های هیدروژن معمولاً در همان سمتی قرار دارند که دو اتم کربن درگیر در پیوند دوگانه قرار می­‌گیرند. به این اسیدهای چرب، اسیدهای چرب سیس[1] گفته می‌شود. مدل دیگری هم وجود دارد که اتم­‌های هیدروژن در سمت مقابل دو اتم کربن در پیوند دوگانه قرار می­‌گیرند که به آن‌ها، اسیدهای چرب ترانس[2] می‌­گویند. این دو کانفورماسیون در شکل شماره 9 نشان داده شده­‌اند.

در اسیدهای چرب سیس، زنجیره هیدروکربنی در محل پیوند دوگانه دچار خمیدگی می­‌شود و باعث می‌شود تری­‌گلیسریدهای حاوی اسیدهای چرب اشباع نشده سیس نسبت به تری­‌گلیسریدهای دارای اسیدهای چرب اشباع، تراکم­ کمتری داشته باشند و بدین ترتیب نقطه ذوب این تری‌گلیسیریدها پایین­تر خواهد بود. تری­‌گلیسریدهای دارای اسیدهای چرب سیس، مانند روغن‌ها، در دمای اتاق مایع خواهند بود.

اسیدهای چرب ترانس در زنجیره هیدروکربنی خود و در محل پیوند دوگانه خمیدگی ندارند؛ در نتیجه نقطه ذوب بالاتری دارند و در دمای اتاق جامد هستند. اسیدهای چرب ترانس به طور مصنوعی به وسیله هیدروژن‌دهی[3](هیدروژنیزاسیون) روغن­ ماهی یا روغن­‌های گیاهی تولید می­‌شوند. از اسیدهای چرب ترانس برای ساخت چربی­‌های جامد به منظور تولید کره گیاهی یا سایر محصولات غذایی استفاده می­‌شود.

مم.

نمم

خطرات مصرف چربی­‌ها برای سلامت انسان

ارائه شواهد علمی برای اثبات خطرات مصرف چربی­‌های ترنس و چربی­‌های اشباع شده برای سلامتی.

ادعاهای بسیار زیادی در خصوص اثرات مختلف مصرف چربی روی سلامت انسان وجود دارد. نگرانی اصلی مربوط به بیماری­‌های قلبی عروقی[1] (CHD) است. در این بیماری‌ها، بخشی از عروق خونی توسط ذرات چربی مسدود می­‌شوند و در ادامه با تشکیل لخته خونی حمله قلبی رخ می­‌دهد.

در بسیاری از مطالعات پژوهشی، میان میزان مصرف چربی­‌های اشباع شده و نرخ CHD، همبستگی مثبت یافت شده است. با این وجود، کشف همبستگی اثبات نمی­‌کند که چربی­‌های اشباع‌شده عامل بیماری هستند. مساله دیگری که همراه با مصرف زیاد چربی­‌های اشباع رخ می­‌دهد، مانند وجود مقادیر کم فیبر در رژیم غذایی، می‌تواند عامل اصلی CHD باشد.

وضعیت این بیماری در بعضی از جمعیت­‌ها، با همبستگی مطرح شده همخوانی ندارد. برای مثال جمعیت ماسائی‌ها[2] در کنیا[3] رژیم غذایی بسیار غنی از گوشت، چربی، خون و شیر دارند. در نتیجه میزان چربی­ اشباع بسیار بالایی دریافت می­‌کنند ولی همچنان میزان وقوع CHD در میان آن­‌ها نادر است. شکل شماره 11 اعضای قبیله­ کنیایی دیگری را نشان می­‌دهد که همین روند در آن­‌ها نیز وجود دارد.

یس

رژیم­‌های غذایی غنی از روغن زیتون، محتوی اسیدهای چرب سیس تک اشباع نشده، به صورت سنتی در کشورهای اطراف مدیترانه مصرف می‌­شود. در میان جمعیت این کشورها به طور کلی نرخ بروز CHD کمتر است و عنوان می‌­شود عامل این مساله مصرف اسیدهای چرب سیس تک اشباع نشده است. با این وجود شاید فاکتورهای ژنتیکی این افراد یا سایر عوامل مانند مصرف گوجه در تقریباً تمام غذاهایشان بتواند نرخ پایین ابتلا به CHD را توضیح دهد.

همچنین برخی مطالعات نشان داده ­است که همبستگی مثبتی میان مقدار مصرف چربی ترانس و نرخ ابتلای به CHD وجود دارد. سایر فاکتورهای خطرزا نیز برای بررسی ارتباط آن­‌ها با ابتلای به CHD بررسی شده­‌اند اما هیچ­کدام نتوانسته‌­اند به اندازه مصرف چربی ترانس این همبستگی را نشان دهند. به احتمال فراوان مصرف چربی­‌های ترانس منجر به CHD می‌­شود. در بیمارانی که در اثر CHD  از دنیا رفته­‌اند، مشاهده شده است که مقدار فراوانی از چربی‌های ترانس در عروق خونی­ آن‌ها رسوب کرده و این امر می‌­تواند دلیل محکمی بر اثبات ارتباط بین مصرف چربی‌­های ترانس و ابتلای به CHD باشد.

بررسی مخاطرات غذاها برای سلامتی

صحت‌­سنجی ادعاها: ادعاها در خصوص سلامتی لیپیدها باید بررسی شوند.

بسیاری از ادعاها در خصوص سلامتی غذاها، ساختگی هستند. در برخی موارد ادعا می­‌شود فلان غذا ارزش فراوانی برای سلامتی دارد و در بعضی دیگر ادعا می­‌شود که آن غذا برای سلامتی مضر است. اشتباه بودن بسیاری از ادعاها زمانی که به صورت علمی آزمایش می‌شوند، مشخص می­‌شود.

بررسی برخی ادعاها در خصوص اثرات یک رژیم غذایی خاص روی سلامتی با انجام آزمایشاتی روی جانوران آزمایشگاهی انجام ­شدنی است. جانوران مشابه ژنتیکی و گروه‌­هایی از آن­‌ها با جنسیت، سن و وضعیت سلامتی یکسان را می‌­توان به راحتی در آزمایشگاه تولید کرد و تحت آزمایش قرار داد. متغیرهایی به غیر از رژیم غذایی مانند دما یا میزان تحرک را می‌­توان کنترل کرد تا روی نتایج آزمایش تأثیری نگذارند. می‌توان رژیم غذایی‌ای را طراحی کرد که فقط از نظر یک فاکتور غذایی بین رژیم‌های مختلف متفاوت باشد و بتوانیم اثر آن فاکتور را روی سلامتی جانور بررسی کنیم.

نتایج آزمایش‌های جانوری عموماً قابل توجه هستند ولی نمی­‌توانند با قطعیت بگویند که فلان فاکتور غذایی روی سلامت انسان­‌ها اثر گذار است یا نه. بسیار دشوار است که بخواهیم چنین آزمایشات کنترل شده‌­ای را روی انسان­‌ها نیز انجام دهیم. شاید بتوان گروه­‌هایی با جنسیت، سن و وضعیت سلامتی یکسان پیدا کرد ولی به جز دو قلوهای یکسان نمی‌­توانیم گروهی متشکل از افراد یک دست از نظر ژنتیکی بیابیم. همچنین بسیار دشوار خواهد بود که بخواهیم فاکتورهایی مانند میزان تحرک را در انسان­ کنترل کنیم. از طرفی افراد بسیار کمی وجود دارند که راضی شوند برای مدتی یک رژیم غذایی بسیار خاص و مشخص را مصرف کنند.

در نتیجه محققان علوم تغذیه باید مسیر دیگری را در پیش بگیرند. شواهد مرتبط با اثرات یک رژیم غذایی خاص روی سلامتی را می­‌توان با استفاده از مطالعات اپیدیمیولوژیکی به دست آورد. این مطالعات شامل بررسی گروه بزرگی از افراد است که میزان مصرف مواد غذایی و وضعیت سلامتی آن‌­ها طی سال­‌های متمادی اندازه‌گیری می‌شود. سپس می­توان از فرآیندهای آماری برای کشف ارتباط بین وجود فاکتورهای خاص در رژیم غذایی افراد و افزایش نرخ ابتلا به یک بیماری خاص استفاده کرد. این آنالیزها باید اثر سایر فاکتورها روی بروز بیماری را حذف کنند.

م

ماهیت پرسش علمی: استفاده از داوطلبین در آزمایشها

در خلال جنگ جهانی دوم آزمایشات متعددی در انگلستان و آمریکا روی نظامیان داوطلب انجام شد. داوطلبین آماده بودند سلامتی خود را برای کمک به توسعه دانش پزشکی به خطر بیاندازند. در انگلستان آزمایشی روی ویتامین C  انجام می‌شد که حدود 20 نفر در آن شرکت کردند. به مدت شش هفته به همگی رژیم غذایی حاوی 70 میلی گرم ویتامین C داده شد. سپس در هشت ماه بعدی، به سه داوطلب همان 70 میلی‌گرم ویتامین C و به هفت نفر 10 میلی­‌گرم ویتامین داده شد. 10 نفر باقی مانده نیز ویتامینی دریافت نکردند. این ده نفر درگیر کمبود ویتامین C شدند. در این افراد مداخلاتی انجام شد که اثر رژیم غذایی بررسی شود، بریدگی­‌های سه سانتی متری روی ران آن­‌ها به همراه زخم­‌هایی که با پنج بخیه بسته شدند، تشکیل شد. این زخم‌­ها ترمیم نمی‌­شدند. همچنین پیاز مو و لثه این افراد نیز شروع به خون‌ریزی کرد. برخی از داوطلبین درگیر مشکلات جدی­تر قلبی شدند. وضعیت گروه‌­هایی که 10 یا 70 میلی­‌گرم ویتامین C دریافت کرده بودند، تقریباً مناسب بود و درگیر علایم مرتبط با کمبود ویتامین C نشدند.

آزمایشاتی درباره میزان نیاز به ویتامین C روی خوکچه هندی نیز انجام شد. این خوکچه­‌ها برای چنین آزمایشی بسیار مناسب بودند، زیرا مانند انسان­ در آن‌ها نیز آسکوربیک اسید تولید نمی‌شود. طی مدت زمان آزمایش، خوکچه­‌ها مقدار متقاوتی ویتامین C دریافت می‌کردند و میزان غلظت این ماده در پلاسمای خون و ادرار آن‌ها به طور مرتب اندازه‌­گیری می‌شد. سپس خوکچه­‌ها کشته شدند و کلاژن موجود در استخوان و پوست­ آن‌ها مورد بررسی قرار گرفت. در کلاژن خوکچه­‌هایی که مقدار کمی ویتامین C دریافت کرده بودند، به مراتب اتصالات کمتری میان رشته­‌های پروتئینی وجود داشت و در نتیجه مقاومت کمتری داشتند.

  • آیا از لحاظ اخلاقی پزشکان و دانشمندان مجاز هستند روی داوطلبین آزمایشاتی انجام دهند که می‌دانند این آزمایش‌ها ممکن است سلامت داوطلبین را در معرض خطر قرار دهد؟
  • در برخی از موارد افراد برای حضور در یک آزمایش، مبلغی را به عنوان دسمتزد دریافت می­‌کنند. آیا این کار نسبت به استفاده از داوطلبین (بدون پرداخت دستمزد) اخلاقی­تر است؟
  • آیا استفاده از جانوران برای انجام آزمایشات بهتر است؟ مسائل اخلاقی استفاده از جانوران مانند انجام آزمایش روی انسان­‌ها است؟
  • آیا برای انجام یک آزمایش کشتن یک جانور قابل قبول است؟

تحلیل داده­‌های مرتبط با خطرات مصرف چربی­‌ها برای سلامتی

سنجش شواهد و روش­‌های استفاده شده برای تبیین ادعاها در خصوص سلامتی مصرف چربی­‌ها.

ارزیابی معرفی شده در بخش  IB  به معنای بررسی پیامدها و محدودیت­‌ها است. شواهد مرتبط با  ادعاهای مطرح شده در خصوص سلامتی یا عدم سلامتی، از تحقیقات علمی به دست می­‌آیند. بنابراین باید دو سوال در خصوص این تحقیقات پرسیده شود :

  • پیامدها: آیا نتایج یک تحقیق، ادعای مطرح شده را کاملاً بصورت کامل یا فقط بخشی از آن را تأیید می­‌کند یا اصلاً آن را تأیید نمی­‌کند؟
  • محدودیت­‌ها: آیا روش‌­های به کار رفته در تحقیق دقیق بوده­‌اند یا اینکه عدم قطعیت به واسطه ضعف در انتخاب روش­‌های به کار گرفته شده در نتایج وجود دارد؟

استفاده از تحلیل نتایج (نتایج آزمایش یا نتایج یک پیمایش) می­‌توان به سوالات پاسخ داد. تحلیل نتایج اگر  به روش ارائه آن­‌ها بصورت نمودار  یا سایر روش­‌های تصویری باشند، راحت­تر است .

  • آیا بین میزان مصرف لیپید و نرخ ابتلا به بیماری­‌ها یا بهبود وضع سلامتی همبستگی وجود دارد؟ این همبستگی می‌­تواند مثبت یا منفی باشد.
  • تفاوت میان میانگین نرخ ابتلا به بیماری­‌ها و سطح مصرف لیپید چقدر است؟ تفاوت­‌های کوچک احتمالاً چندان قابل توجه نیستند.
  • گسستگی داده­‌ها به چه میزان است؟ میزان پراکندگی داده‌­ها را می­‌توان از روی نقاط روی نمودار نقطه­‌ای یا اندازه ستون خطا در یک نمودار ستونی متوجه شد. هرچه داده­‌ها گسترده‌­تر باشند، احتمال اینکه تفاوت میان میانگین­‌ها قابل توجه باشد، کمتر است.
  • آیا انجام تست­‌های آماری می­‌تواند تفاوت چشمگیر یا بی‌معنی میان میانگین­‌ها را مشخص کند؟

با بررسی روش­‌های به کار گرفته شده می­‌توان به پرسش دوم پاسخ داد. نکات مطرح شده در ادامه مطالب در خصوص یک نظرسنجی است و قدری با سوالاتی که باید در خصوص یک آزمایش کنترل شده پرسیده شود، متفاوت‌­اند.

  • اندازه نمونه انتخاب شده چقدر است؟ در نظرسنجی نیاز است هزاران نفر مورد بررسی قرار بگیرند تا بتوان به نتایج به دست آمده اتکا کرد.
  • یکپارچگی نمونه انتخاب شده از نظر جنسیت، سن، وضعیت سلامتی و سبک زندگی چگونه است؟ هرچه نمونه یک­‌دست­تر باشد تأثیر سایر فاکتورها روی نتایج کمتر است.
  • در مواردی که نمونه یکپارچه نباشد، آیا نتایج به منظور حذف اثر سایر فاکتورها مناسب سازی می­‌شود؟
  • آیا اندازه­‌گیری میزان چربی مصرف شده و نرخ ابتلای به بیماری­‌ها به دقت انجام شده است؟ برخی اوقات افراد حاضر در یک نظرسنجی میزان مصرف خود را به شکل دقیقی گزارش نمی­‌کنند یا بیماری­‌ها، اشتباه تشخیص داده می­‌شوند.

 

[1] coronary heart disease

[2] Maasai

[3] Kenya

[1] cis-fatty acids

[2] trans-fatty acids

[3] hydrogenation

 

[1] Adolphe Quetelet

[1] monounsaturated

[2] polyunsaturated

[3] body mass index

[4] nomogram

اشتراک گذاری:

دیدگاهتان را بنویسید