विज्ञान: अन्नाचे मुख्य घटक (कर्बोदके, प्रथिने, स्निग्ध पदार्थ)
अन्न आणि सजीवांना अन्नाची गरज
अन्न (Food) म्हणजे काय?
अन्न म्हणजे असा कोणताही पदार्थ (घन, द्रव) जो सजीव शरीराला ऊर्जा, वाढीसाठी पोषक तत्वे, आणि चयापचय क्रिया (Metabolic activities) टिकवून ठेवण्यासाठी आधार देतो. हे शरीराचे पोषण करते आणि जीवन प्रक्रिया सुरळीत ठेवते.
सजीवांना अन्नाची गरज (Need of Food):
१. ऊर्जा मिळवण्यासाठी (To get Energy):
आपल्या सर्व ऐच्छिक (चालणे, बोलणे, काम करणे) आणि अनैच्छिक (श्वसन, रक्ताभिसरण, पचन) क्रिया करण्यासाठी ऊर्जेची आवश्यकता असते. ही ऊर्जा अन्नातील घटकांच्या (मुख्यतः कर्बोदके आणि स्निग्ध पदार्थ) ऑक्सिडेशन (ज्वलन) मधून मिळते.
२. शरीराची वाढ आणि विकास (Growth and Development):
लहान मुलांच्या वाढीसाठी, शरीराच्या विविध अवयवांच्या विकासासाठी नवीन पेशी आणि ऊती (Tissues) तयार करणे आवश्यक असते. यासाठी लागणारे मुख्य घटक (उदा. प्रथिने) अन्नातून मिळतात.
३. शरीराची झीज भरून काढण्यासाठी (Repair and Maintenance):
रोजच्या कामांमध्ये शरीरातील पेशींची झीज होत असते, तसेच काही दुखापत झाल्यास ऊती दुरुस्त करणे गरजेचे असते. हे काम प्रथिनांद्वारे केले जाते, जी अन्नातून मिळतात.
४. रोगांपासून संरक्षण (Protection from Diseases):
अन्नातील जीवनसत्त्वे (Vitamins) आणि खनिजे (Minerals) हे घटक आपली प्रतिकारशक्ती (Immunity) वाढवतात आणि शरीराला विविध रोगांशी लढण्यासाठी सक्षम बनवतात.
५. शरीराच्या क्रियांचे नियमन (Regulation of Body Processes):
पाणी, जीवनसत्त्वे आणि खनिजे हे शरीराचे तापमान नियंत्रित ठेवणे, चयापचय क्रियांचे नियमन करणे आणि शरीरातील रासायनिक प्रक्रिया सुरळीत ठेवण्यास मदत करतात.
१. कर्बोदके (Carbohydrates)
कर्बोदके म्हणजे कार्बन (C), हायड्रोजन (H) आणि ऑक्सिजन (O) पासून बनलेली सेंद्रिय संयुगे (Organic Compounds) आहेत. यामध्ये हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनचे प्रमाण साधारणतः पाण्याप्रमाणे (२:१) असते. ही 'शर्करा' (Sugars) म्हणूनही ओळखली जातात. कर्बोदके हा शरीरासाठी ऊर्जेचा मुख्य आणि सर्वात स्वस्त स्रोत आहे.
कर्बोदकांचे कार्य (Functions of Carbohydrates):
ऊर्जेचा मुख्य स्रोत: शरीराला दैनंदिन कार्यासाठी लागणारी मुख्य ऊर्जा कर्बोदकांपासून मिळते. १ ग्रॅम कर्बोदकांपासून सुमारे ४ किलो कॅलरी (kcal) ऊर्जा मिळते.
जलद ऊर्जेचा पुरवठा: यांचे पचन तुलनेने जलद होते. पचनानंतर रक्तातील ग्लुकोज (Blood Glucose) मध्ये रूपांतर होते, जी पेशींना त्वरित ऊर्जा पुरवते.
मेंदूचे कार्य: मेंदूला कार्यासाठी प्रामुख्याने ग्लुकोजचीच गरज असते. त्यामुळे रक्तातील ग्लुकोजची पातळी योग्य राखणे महत्त्वाचे असते.
प्रथिनांची बचत (Protein Sparing): जेव्हा शरीराला कर्बोदकांपासून पुरेशी ऊर्जा मिळते, तेव्हा शरीर ऊर्जेसाठी प्रथिनांचा वापर करत नाही. त्यामुळे प्रथिने त्यांच्या मुख्य कामासाठी (शरीरबांधणी) उपलब्ध राहतात.
साठवण: गरजेपेक्षा जास्त झालेले ग्लुकोज 'ग्लायकोजेन' (Glycogen) च्या स्वरूपात यकृत (Liver) आणि स्नायूंमध्ये (Muscles) साठवले जाते. ही साठवलेली ऊर्जा उपवासाच्या वेळी किंवा व्यायामाच्या वेळी वापरली जाते.
पचनास मदत: काही कर्बोदके (उदा. तंतुमय पदार्थ - फायबर, सेल्युलोज) पचन होत नसली तरी, ती पचनमार्गाच्या आरोग्यासाठी आणि बद्धकोष्ठता टाळण्यासाठी अत्यंत आवश्यक असतात.
कर्बोदकांचे प्रकार (Types of Carbohydrates):
त्यांच्या रासायनिक रचनेनुसार तीन मुख्य प्रकार पडतात:
मोनोसॅकॅराइड्स (Monosaccharides - एकशर्करा):
ही सर्वात सोपी शर्करा आहे. उदा: ग्लुकोज (द्राक्षे, रक्तातील साखर), फ्रुक्टोज (फळांमधील साखर), गॅलॅक्टोज (दुधातील साखरेचा घटक).
डायसॅकॅराइड्स (Disaccharides - द्विशर्करा):
जेव्हा मोनोसॅकॅराइड्सचे दोन रेणू एकत्र येतात. उदा: सुक्रोज (साधी साखर - ऊस, बीट), लॅक्टोज (दुधातील साखर), माल्टोज (धान्यांमध्ये आढळणारी).
पॉलिसॅकॅराइड्स (Polysaccharides - बहुशर्करा):
अनेक ग्लुकोज रेणूंच्या लांब साखळीने बनलेली जटिल कर्बोदके. उदा: स्टार्च (Starch - धान्य, बटाटे), ग्लायकोजेन (प्राण्यांच्या शरीरातील साठवलेली ऊर्जा), सेल्युलोज ( वनस्पतींच्या पेशीभित्तिका, पालेभाज्या - तंतुमय पदार्थ).
कर्बोदकांचे स्रोत (Sources of Carbohydrates):
धान्ये: गहू, तांदूळ, ज्वारी, बाजरी, मका, नाचणी.
कडधान्ये: हरभरा, वाटाणा, मूग (यात प्रथिनेही असतात).
फळे: केळी, आंबा, द्राक्षे, सफरचंद.
कंदमुळे: बटाटा, रताळे, बीट.
इतर: साखर, गूळ, मध.
स्टार्चची चाचणी (Iodine Test for Starch):
अन्नपदार्थात स्टार्च आहे की नाही हे तपासण्यासाठी आयोडीन चाचणी वापरतात. ही TET/CTET परीक्षेसाठी एक महत्त्वाची संकल्पना आहे.
कृती: जो अन्नपदार्थ तपासायचा आहे (उदा. बटाट्याचा तुकडा, भाताचे शीत) त्याची थोडी पेस्ट किंवा तुकडा घ्या. त्यावर आयोडीनच्या सौम्य द्रावणाचे (Iodine Solution) काही थेंब टाका.
निरीक्षण: जर अन्नपदार्थात स्टार्च असेल, तर आयोडीनच्या थेंबांचा रंग पिवळा/तपकिरी पासून बदलून गडद निळा-काळा (Blue-Black) होतो.
निष्कर्ष: निळा-काळा रंग येणे हे त्या पदार्थात स्टार्च (पॉलिसॅकॅराइड) असल्याचे दर्शवते.
२. प्रथिने (Proteins)
प्रथिने ही 'अमिनो ऍसिड' (Amino Acids) नावाच्या लहान घटकांच्या लांब साखळ्यांनी बनलेली अत्यंत जटिल सेंद्रिय संयुगे आहेत. प्रथिनांमध्ये कार्बन, हायड्रोजन, ऑक्सिजन व्यतिरिक्त 'नायट्रोजन' (N) हा एक अत्यंत महत्त्वाचा घटक असतो (काहींमध्ये सल्फर देखील असते). शरीराच्या वाढीसाठी आणि झीज भरून काढण्यासाठी प्रथिनांची मुख्य गरज असते, म्हणून त्यांना 'शरीरबांधणी अन्न' (Bodybuilding Food) म्हणतात.
प्रथिनांचे कार्य (Functions of Proteins):
शरीराची वाढ व झीज भरणे: नवीन पेशी, ऊती आणि अवयव तयार करण्यासाठी; तसेच जुन्या किंवा खराब झालेल्या पेशींची दुरुस्ती करण्यासाठी प्रथिनांचा वापर होतो.
विकरे (Enzymes): शरीरातील सर्व रासायनिक क्रिया (उदा. पचन) घडवून आणणारी विकरे ही मूलतः प्रथिनेच असतात.
संप्रेरके (Hormones): अनेक महत्त्वाची संप्रेरके (उदा. इन्सुलिन) प्रथिनांपासून बनलेली असतात, जी शरीराच्या विविध क्रियांचे नियमन करतात.
प्रतिकारशक्ती (Immunity): रोगांशी लढणाऱ्या 'अँटिबॉडीज' (Antibodies) या प्रथिनांपासून बनलेल्या असतात.
ऑक्सिजन वहन: रक्तातील 'हिमोग्लोबिन' (Hemoglobin) हे एक प्रथिन आहे, जे फुफ्फुसांकडून ऑक्सिजन घेऊन शरीराच्या सर्व पेशींपर्यंत पोहोचवते.
स्नायूंची हालचाल: स्नायूंमधील 'ऍक्टिन' (Actin) आणि 'मायोसिन' (Myosin) ही प्रथिने आकुंचन-प्रसरणासाठी जबाबदार असतात.
ऊर्जेचा स्रोत (दुय्यम): जेव्हा शरीरात कर्बोदके आणि स्निग्ध पदार्थांची कमतरता असते, तेव्हाच शरीर ऊर्जेसाठी प्रथिनांचा वापर करते. (१ ग्रॅम प्रथिनांपासून ४ किलो कॅलरी ऊर्जा मिळते).
प्रथिनांचे स्रोत (Sources of Proteins):
प्राणिजन्य (High-Quality): दूध, अंडी (पांढरा बलक), मांस, मासे, चीज, पनीर.
वनस्पतीजन्य: कडधान्ये (सोयाबीन-सर्वात जास्त, हरभरा, मूग, मसूर, वाटाणा), डाळी, शेंगदाणे, बदाम.
प्रथिनांच्या अभावाचे परिणाम (Protein Deficiency):
विशेषतः लहान मुलांमध्ये प्रथिनांच्या कमतरतेमुळे गंभीर परिणाम होतात:
क्वाशिओरकोर (Kwashiorkor): प्रामुख्याने प्रथिनांच्या कमतरतेमुळे होतो (ऊर्जा पुरेशी असू शकते). यात मुलांची वाढ खुंटते, पोटाचा भाग फुगतो (Edema-सूज), त्वचा आणि केसांवर परिणाम होतो.
मॅरास्मस (Marasmus): प्रथिने आणि ऊर्जा (कॅलरी) या दोन्हींच्या तीव्र कमतरतेमुळे होतो. यात मूल अत्यंत हडकुळे होते, स्नायूंचा क्षय होतो आणि त्वचा सुरकुतलेली दिसते.
३. स्निग्ध पदार्थ (Fats / Lipids)
स्निग्ध पदार्थ (ज्यांना सामान्यतः 'चरबी' म्हटले जाते) हे देखील कार्बन, हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन पासून बनलेले असतात, परंतु यात ऑक्सिजनचे प्रमाण कर्बोदकांच्या तुलनेत खूप कमी असते. ते 'फॅटी ऍसिड' (Fatty Acids) आणि 'ग्लिसरॉल' (Glycerol) यांच्या संयुगाने बनतात. स्निग्ध पदार्थ पाण्यात अविद्राव्य ( न विरघळणारे) असतात.
स्निग्ध पदार्थांचे कार्य (Functions of Fats):
ऊर्जेचा साठा (Energy Reserve): हा स्निग्ध पदार्थांचा मुख्य उपयोग आहे. १ ग्रॅम स्निग्ध पदार्थांपासून सर्वाधिक, सुमारे ९ किलो कॅलरी (kcal) ऊर्जा मिळते. शरीर अतिरिक्त कर्बोदकांचे रूपांतर चरबीमध्ये करून ते 'ऍडिपोज ऊती' (Adipose tissue) मध्ये साठवून ठेवते, जे आपत्कालीन परिस्थितीत ऊर्जा स्रोत म्हणून वापरले जाते.
शरीराचे तापमान राखणे: त्वचेखालील चरबीचा थर शरीरासाठी 'उष्णता रोधक' (Insulator) म्हणून काम करतो आणि शरीराची उष्णता बाहेर जाण्यापासून रोखतो.
नाजूक अवयवांचे संरक्षण: हृदय, मूत्रपिंड अशा नाजूक अवयवांभोवती चरबीचे आवरण असते, जे त्यांना धक्क्यांपासून (Shock absorber) वाचवते.
जीवनसत्त्वांचे शोषण: जीवनसत्त्वे अ (A), ड (D), ई (E) आणि के (K) ही 'मेदात विरघळणारी' (Fat-soluble) जीवनसत्त्वे आहेत. त्यांच्या शोषणासाठी अन्नात स्निग्ध पदार्थांची उपस्थिती आवश्यक असते.
संप्रेरकांचे उत्पादन: काही महत्त्वाची स्टिरॉइड संप्रेरके (Steroid hormones) स्निग्ध पदार्थांपासून (कोलेस्टेरॉल) बनतात.
अन्नाची चव: स्निग्ध पदार्थ अन्नाला चव आणि पोत (Texture) देतात.
स्निग्ध पदार्थांचे प्रकार (Types of Fats):
सॅच्युरेटेड फॅट्स (Saturated Fats - संतृप्त):
हे सामान्य तापमानाला घन (Solid) असतात. (उदा. तूप, लोणी, डालडा, नारळाचे तेल, प्राण्यांची चरबी). यांचे जास्त सेवन आरोग्यासाठी (विशेषतः हृदयासाठी) हानिकारक मानले जाते.
अनसॅच्युरेटेड फॅट्स (Unsaturated Fats - असंतृप्त):
हे सामान्य तापमानाला द्रव (Liquid) असतात. (उदा. सूर्यफूल, शेंगदाणा, सोयाबीन, मोहरी, ऑलिव्ह ऑईल). हे तुलनेने आरोग्यासाठी चांगले मानले जातात. (यामध्ये MUFA आणि PUFA असे प्रकार पडतात).
स्निग्ध पदार्थांचे स्रोत (Sources of Fats):
प्राणिजन्य: तूप, लोणी, चीज, दूध, अंडी (पिवळा बलक), मांस.
वनस्पतीजन्य: सर्व प्रकारची खाद्यतेले (शेंगदाणा, सोयाबीन, सूर्यफूल इ.), तेलबिया (शेंगदाणे, तीळ), बदाम, अक्रोड.
