thumb|230px|Viljatuotteissa on runsaasti hiilihydraatteja.
Hiilihydraatit eli sakkaridit ovat orgaanisia yhdisteitä, jotka koostuvat yleensä hiilestä, vedystä ja hapesta. Hiilihydraattien empiirinen kaava on . Sana hiilihydraatti tulee suoraan sen rakennekaavasta, hiilen hydraatti.
Hiilihydraatit jaetaan sokereihin, tärkkelykseen, glykogeeniin ja ravintokuituihin. Sokereita eli mono- ja disakkarideja kutsutaan yksinkertaisiksi hiilihydraateiksi. Tärkkelys ja ravintokuitu taas ovat polysakkarideja eli monimutkaisia hiilihydraatteja. Polysakkaridit ovat useista yhteen liittyneistä glukoosimolekyyleistä muodostuvia polymeereja.
Sokerit ja tärkkelys kuuluvat ihmisen perus- eli energiaravintoaineisiin. Sokerit tuottavat 3,87 kilokaloria energiaa per gramma ja tärkkelys 3,57–4,12 kilokaloria per gramma.
Glukoosi varastoidaan kasveissa tärkkelyksenä ja eläimissä glykogeenina, joita kutsutaan sen vuoksi varastopolysakkarideiksi. Tärkkelys ja glykogeeni muodostuvat toisiinsa liittyneistä glukoosimolekyyleistä ja niillä on sama kemiallinen kaava (C6H10O5)n.
Ravintokuidut jaetaan ei-liukoisiin selluloosaan, hemiselluloosaan ja ligniiniin sekä liukoisiin ravintokuituihin. Jälkimmäisiin kuuluvat βetaglukaani, kasvikumit, pektiini, inuliini ja oligosakkaridit. Selluloosa ja hemiselluloosa toimivat kasvien rakennusaineina.
Suurin osa eri väestöjen noudattamista ruokavalioista perustuu etenkin hiilihydraateista saatavaan energian hyödyntämiseen. Etenkin kasveista valmistetuissa prosessoiduissa elintarvikkeissa, kuten sokeri, makeiset, leivonnaiset, hillot, hedelmämehut, virvoitusjuomat, leivät, pastat ja aamiaismurot, esiintyy suuria hiilihydraattipitoisuuksia.
Fruktoosi ja glukoosi ovat ravinnon yleisimmät monosakkaridit, joita esiintyy etenkin hunajassa sekä pienenä määrinä myös hedelmissä, marjoissa ja vihanneksissa.
Sakkaroosi eli pöytäsokeri, maidon laktoosi ja oluen maltoosi ovat elintarvikkeiden yleisimmät disakkaridit. Tärkkelys ja selluloosa ovat elintarvikkeiden yleisimmät polysakkaridit.
Eläinperäiset ruoka-aineet eivät sisällä välttämättä lainkaan hiilihydraattia. Useimmat maitotuotteet sisältävät kuitenkin hiukan hiilihydraattia.
Hiilihydraattien luokittelu thumb|100px|D-fruktoosin rakennekaava. Se on 6-hiilinen, ja C=O-ryhmä on ketjun sisällä muodostaen ketoryhmän. Se on siis ketoheksoosi. Kemiassa hiilihydraatit ryhmitellään sokeriyksiköiden lukumäärän mukaan yksinkertaisiin sokereihin eli monosakkarideihin, yhdistettyihin sokereihin eli disakkarideihin, oligosakkarideihin ja polysakkarideihin sekä koostumuksen mukaan heterosakkarideihin. Monosakkarideissa on 3–7 CH2O-perusyksikköä ja ne jaetaan aldooseihin ja ketooseihin C=O-ryhmän sijoittumisen mukaan. Yksinkertaisin monosakkaridi on glyseraldehydi, jossa on kolme hiiltä, ja tavallisimpia ovat glukoosi, fruktoosi ja riboosi. Monosakkaridit nimetään hiiliatomien määrän mukaan, esimerkiksi 6-hiiliset ovat heksooseja ja 5-hiiliset pentooseja. Pyranooseissa on 6-atominen rengas ja furanooseissa 5-atominen. Glyseraldehydi kuuluu triooseihin.
Polysakkaridit voidaan jakaa homopolysakkarideihin, jotka koostuvat samanlaisista sakkaridiyksiköistä, ja heteropolysakkarideihin, joissa on erilaisia sakkaridiyksiköitä. Tärkeimpiä polysakkarideja ovat tärkkelys ja selluloosa.
Hiilihydraatit elimistössä pienoiskuva|Jodilla värjätyt vehnätärkkelysrakeet mikroskooppikuvassa. Hiilihydraatit ovat elimistömme pääasiallinen ravinnonlähde, mutta ne eivät kuitenkaan ole ihmiselle välttämättömiä ravintoaineita. Hiilihydraattien runsaan saannin on havaittu lisäävän elimistön tiamiinin tarvetta.
Jotkin yksinkertaiset hiilihydraatit kuten fruktoosi nostavat verensokeria hitaasti, kun taas jotkin monimutkaisemmat hiilihydraatit, kuten perunan ja viljatuotteiden sisältämä tärkkelys, nostavat verensokeria nopeasti eli ovat nopean glykeemisen indeksin ruoka-aineita. Hiilihydraattien metabolia riippuu monesta eri tekijästä; mitä ravintoaineita on syöty hiilihydraattien kanssa, miten ruoka on valmistettu, yksilöllisistä eroista aineenvaihdunnassa ja hiilihydraattien kemiallisesta koostumuksesta. Aineenvaihdunnan yksilölliset erot aiheuttavat sen, että yksilöillä on hyvin erilainen kyky sietää hiilihydraattien aiheuttamaa glykeemistä kuormaa kehittämättä metabolisen oireyhtymän, kakkostyypin diabeteksen ja lihomisen riskiä lisäävää insuliiniresistenssiä.
Polysakkaridit kuten resistentti tärkkelys kasvattavat myös ulosteen määrää ja tekevät siitä vesipitoista. Tämä johtuu siitä, että ulosteeseen kertyy eläviä ja kuolleita bakteereita. Ulosteen paino lisääntyy lähes kahdella grammalla jokaista nautittua grammaa kohden, jolloin ulosteen määrä lisääntyy noin 40 prosenttia. Hiilihydraatteja tarvitaan elimistössä kasvuun, lihastyöhön, lämmön ylläpitämiseen, aineenvaihduntaan sekä hermoston ja elinten toimintaan.
Tärkein elimistön sokeri on glukoosi, joka on aivojen yksinomainen energianlähde. Glukoosia voidaan varastoida elimistössä glykogeeniksi joko maksa- tai lihassoluihin. Maksasolujen glykogeenista pilkkoutuu tarvittaessa glukoosia elimistön ravintoaineeksi, mutta lihassolut käyttävät varastoimansa glykogeenin omiin energiatarpeisiinsa, eikä sitä siis vapaudu verenkiertoon. Glukoosia voidaan valmistaa maksassa ja jonkin verran munuaisissa maitohaposta, aminohapoista sekä rasvojen glyseroliosasta. Eläinsolu ei voi valmistaa glukoosia rasvahapoista, vaan niistä muodostuu ketoaineita, joita aivot ja sydänlihas voivat käyttää ravinnokseen.
Pilkkoutuminen
Ravinnon sisältämät imeytyvät hiilihydraatit pilkkoutuvat suolistossa verenkiertoon kulkeutuviksi glukoosi-, galaktoosi- ja fruktoosimolekyyleiksi, joita kutsutaan monosakkarideiksi eli yksinkertaisiksi sokereiksiRavintoaineet. 15.10.2015. Antti Aro. https://www.terveyskirjasto.fi/terveyskirjasto/tk.koti?p_artikkeli=skr00001 koska ne muodostuvat vain yhdestä sokerimolekyylistä.Hiilihydraatit. Peda-net. https://peda.net/kannus/jvk/oppiaineet2/kemia/kemia32/oppikirja/III/15
Hiilihydraatteja pilkkovia entsyymejä on elimistössä useita. Suussa tärkkelyksen hydrolyysin aloittaa syljen amylaasi, jota on vain suurten sylkirauhasten erittämässä seroosissa syljessä. Tärkkelyksen pilkkominen maltoosiksi jatkuu pohjukaissuolessa, jossa on haiman erittämää amylaasia. Myös ohutsuolen seinämästä erittyy hiilihydraatteja pilkkovia entsyymejä, jotka ovat disakkaridaaseja. Maltoosia pilkkoo maltaasi kahdeksi glukoosimolekyyliksi. Laktoosia pilkkoo laktaasi glukoosiksi ja galaktoosiksi. Sakkaraasi puolestaan pilkkoo sakkaroosia glukoosiksi ja fruktoosiksi. Glukoosi, galaktoosi ja fruktoosi siirtyvät ohutsuolen seinämän läpi verenkiertoon.
Glykogeenin pilkkoutumisen saa maksassa aikaan glukagoni ja lihaksessa adrenaliini. Hydrolyysin sijaan glykogeeni pilkkoutuu fosforolyyttisesti, eli glukoosiyksiköiden väliin sitoutuu vesimolekyylin sijasta fosforihappo. Näin saadaan glukoosi-1-fosfaattia, joka voidaan syöttää glykolyysiin.
Ihminen pystyy käyttämään hyväkseen tärkkelystä ja sokereita, muttei selluloosaa, sillä ihmiseltä puuttuvat sen hajotukseen tarvittavat entsyymit.
Tarve Hiilihydraatit eivät ole ihmiselle täysin välttämättömiä ravintoaineita, koska ihmisen elimistö kykenee muodostamaan tarvitsemansa glukoosin ravinnosta saadusta proteiinista ja/tai rasvasta. Tätä kutsutaan glukoneogeneesiksi.
Suomen valtion ravitsemusneuvottelukunnan suositusten mukaan päivittäisen ravinnon energiasta 45–60 energiaprosenttia pitäisi olla peräisin hiilihydraateista. Alkoholijuomien sisältämiä hiilihydraatteja ei kuitenkaan oteta laskelmassa huomioon. Ravinnon vapaiden sokerien määrä ei saisi ylittää 10:tä prosenttia energiasta. Vapaaksi sokeriksi ravitsemusneuvottelukunta laskee seuraavat: sakkaroosi, fruktoosi, glukoosi, hunaja, siirapit, tärkkelysperäiset makeuttajat (glukoosisiirappi, glukoosi-fruktoosisiirapit) sekä sokeritiivisteet, muut niiden kaltaiset sokerivalmisteet sekä hedelmä- ja marjamehut ja mehutiivisteet, joita käytetään sellaisenaan tai lisätään elintarvikkeisiin niiden valmistuksen yhteydessä kotona tai elintarviketeollisuudessa. Sellaisenaan syötyjen ja sellaisenaan ruoanvalmistuksessa käytettävien kasvisten, marjojen ja hedelmien sisältämät sokerit eivät kuulu vapaan sokerin määritelmään.
Suomalaisten ravitsemussuositusten mukaan hiilihydraatit tulisi saada pääosin kuitupitoisista ruoka-aineista. Kuitupitoisella ravinnolla tai ravinnon kuitulisillä on todettu olevan laihtumista ja painonhallintaa tukevaa vaikutusta. Muita terveysvaikutuksia koskevat tutkimustulokset ovat ristiriitaisiaFiber Intake and Incidence of Colorectal Cancer among 76,947 Women and 47,279 Men Dietary fibre for the prevention of colorectal adenomas and carcinomas eivätkä pelkästään positiivisia.Calcium and fibre supplementation in prevention of colorectal adenoma recurrence: a randomised intervention trial. European Cancer Prevention Organisation Study Group: Bonithon-Kopp C, Kronborg O, Giacosa A, Räth U, Faivre J. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11073017
Kuitua on etenkin kaakaossa, pavuissa, pähkinöissä, täysjyväviljoissa, marjoissa, vihanneksissa ja hedelmissä.
Saanti
Hiilihydraattien osuus ravinnosta on maailman suurimpiin valtioihin kuuluvassa Intiassa lähes 75 energiaprosenttia, josta suurin osa on peräisin valkoisesta riisistä ja vehnäjauhosta. Euroopassa hiilihydraatteja nautitaan eniten Tšekissä ja Norjassa ja vähiten Kreikassa ja Espanjassa.Hiilihydraatit ja niiden terveysvaikutukset. Sivu 12. https://www.julkari.fi/bitstream/handle/10024/114506/URN_ISBN_978-952-302-114-3.pdf?sequence=1
Hiilihydraattien osuus ravinnon kokonaisenergiasta nousi Yhdysvalloissa tutkimusten mukaan vuosina 1965–2019 39 prosentista 51 prosenttiin. Yhdysvaltalaisen NPD Group -markkinatutkimusyhtiön vuonna 2003 tehdyn kyselyn osanottajat nauttivat keskimäärin 210 grammaa hiilihydraatteja vuorokaudessa. Vähiten hiilihydraatteja kuluttava 5 prosenttia tutkituista nautti keskimäärin 128 grammaa hiilihydraattia vuorokaudessa.
FinRavinto 2017 -tutkimuksessa (1 655 työikäistä aikuista) miesten hiilihydraattien saanti oli keskimäärin 219 grammaa päivässä ja naisten keskimäärin 177 grammaa päivässä. Hiilihydraattien osuus energiansaannista oli keskimäärin 41 prosenttia ja naisilla keskimäärin 43 prosenttia. Aliraportoijien poistamisen jälkeen 90 prosenttia aineiston miehistä sai hiilihydraatteja 170–328 grammaa päivässä ja naisista 138–256 grammaa päivässä.
FAO ei ole julkaissut hiilihydraatin saantiarvioita, mutta Luonnonvarakeskuksen ravintotaseisiin perustuvien FAO:n energian-, proteiinin- ja rasvansaantiestimaattien ja THL:n alkoholikulutustilastojen mukaan laskettu hiilihydraattien keskimääräinen saanti asukasta kohden on huomattavasti FinRavinto 2017 -tutkimusta suurempi. Tässä laskelmassa ei ole kuitenkaan kyetty ottamaan huomioon ravintotaseisiin sisältyviä varastotappioita ja muita hävikkejä. Laskentatavasta johtuen ravintotaseisiin perustuvat elintarvikkeiden kulutuslaskelmat eivät kerro ruoankulutuksen tarkkaa määrää. Ravintotaseiden avulla voidaan kuitenkin seurata elintarvikkeiden kulutustrendejä pitkältä ajanjaksolta, koska taseen laskentatapa ja tietolähteet pysyvät lähes samoina vuodesta toiseen.
Hiilihydraattien osuus ravinnosta laski vuosina 2002–2017. Finravinto 2002 -tutkimukseen osallistuneiden miesten energiansaannista noin 45 prosenttia tuli hiilihydraateista. Naisilla hiilihydraattien osuus oli noin puolet.Satu Männistö, Marja-Leena Ovaskainen ja Liisa Valsta, toim. FINRAVINTO 2002 -TUTKIMUS. https://www.julkari.fi/bitstream/handle/10024/78518/FR2002_MERGED.PDF?sequence=1&isAllowed=y
Leipä on suomalaisilla keskeinen hiilihydraattien lähde ja muita huomattavia lähteitä ovat leivonnaiset, hedelmät, peruna, maitotuotteet ja makeiset. Sokerin osuus suomalaisten nauttimista hiilihydraateista ylittää enimmäissuosituksen. Terveysvaikutukset
Rasvamaksa