Carboidratos

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Carboidratos – aplicação na Nutrição Humana
UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE NUTRIÇÃO PROFª ARIANA AP. C. SOUZA
Aula adaptada dos slides cedidos pela Prof. Cristiane Oliveira
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Principal fonte de energia de animais e plantas. 
 Os carboidratos são formados nos vegetais, através da fotossíntese
A fixação do CO2 e da H2O em presença da luz solar e da clorofila, faz com que os carboidratos sejam armazenados em algumas partes das planta, como a raiz, as sementes, o fruto, o caule ou a folha, compondo sua estrutura.
Solúvel em água
Carboidratos
Plantas: Fotossíntese
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CHO – função na Nutrição 
Humana
► Composto químico orgânico mais importante em abundância como fonte de energia para ser humano
► Energia primária para maioria das células – energia química mais prontamente disponível - fornece 4kcal/g de CHO
	 Seres humanos: cerca de 50-60% das calorias diárias
► Matéria prima para síntese de outras molécula
Se a ingestão de CHO é insuficiente, o corpo usa lipídios (glicerol) e proteínas (lactato e aa) para produzir a energia.
Fontes alimentares: cereais, leguminosas, frutas, vegetais, leite e mel.
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CHO – função na Nutrição 
Humana
Ação poupadora de energia: a presença de carboidratos suficientes para satisfazer a demanda energética impede que as proteínas sejam desviadas para essa proposta, permitindo que a maior proporção de proteína seja usada para função básica de construção de tecido. 
Coração: o glicogênio é uma importante fonte emergencial de energia contrátil.
Sistema Nervoso Central: O cérebro não armazena glicose e dessa maneira depende minuto a minuto de um suprimento de glicose sangüínea. Uma interrupção prolongada glicêmica pode causar danos irreversíveis ao cérebro.
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Carboidratos
Função em alimentos
► Capacidade de ligação c/ água
► Textura: viscosidade / espessante
► Capacidade de formação de géis 
► Adoçante
► Estabilizam emulsões, dispersões e espumas
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Classificação dos Carboidratos da
alimentação
Segundo o Grau de Polimerização (número de unidades de monossacarídeo)
Monossacarídeo (1)
Dissacarídeo (2)
Oligossacarídeo (3-10) e 
Polissacarídeo (>10)
Segundo a resposta Glicêmica
Simples X Complexo (conceito antigo)
Baixo IG X Alto IG
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Principais Carboidratos da
alimentação
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* GP= grau de polimerização (formação de cadeias) 
Adaptado de Cozzolino, 2007
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Monossacarídeos 
Acúcares simples, que não necessitam ser quebrados para serem absorvidos pelo organismo
 Glicose (dextrose): é a forma de açúcar que circula no sangue e se oxida para fornecer energia;
No metabolismo humano, todos os demais açúcares se transformam em glicose;
É também encontrada no milho, na uva e em outras frutas e vegetais;
 Frutose: é o açúcar das frutas, faz parte da sacarose;
 Galactose: faz parte da lactose, açúcar do leite;
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Hexoses de maior importância na
 Nutrição Humana
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, sendo muito 
solúvel
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CHO - Dissacarídeos 
Sacarose = glicose + frutose
Maltose = glicose + glicose
Lactose = glicose + galactose
 
São hidrolisados em monossacarídeos pelas enzimas digestivas, antes de serem absorvidos
Dissacaridases; Sacarase, Maltase e Lactase
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CHO - Dissacarídeos 
SACAROSE:
 Frutas, beterraba, cana-de-açúcar, açúcar (100% sacarose)
 Pode dar origem ao açúcar invertido
C12H22O11 (sacarose) + H2O (água) = C6H12O6 (glicose) + C6H12O6 (frutose).
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CHO- dissacarídeos
 Açúcar “derivado” → não existe livre na natureza.
 Produto da digestão de amido 
 Não é prontamente fermentada pelas bactérias do cólon → não levando a diarréia → útil, em combinação com dextrina, nas fórmulas infantis.
MALTOSE:
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CHO- dissacarídeos
 Açúcar no leite (leite de vaca= 4-6%; Leite humano= 5-8%).
 Menos solúvel que os outros dissacarídeos.
 É menos doce que a sacarose.
Digerida mais lentamente que os outros dissacarídeos – Possui ligação β 
Queijo → pouca ou nenhuma lactose → convertida em ácido lático e outros ácidos.
A lactose permanece no soro do leite
LACTOSE:
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Intolerância a lactose
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Síndrome caracterizada pela incapacidade primária ou secundária de hidrolisar 
a lactose em monossacarídeos (glicose + galactose)
Lactose não é hidrolisada, ficando no lúmem intestinal e é fermentada pela microbiota
 Osmolaridade no lúmem
Diarréia aquosa, dor abdominal, flatulência,
Vômitos, déficit de crescimento (crianças)
A intolerância pode ser:
 Primária: defeito intrínseco da enzima.
- Secundária: devido a dano na mucosa intestinal  deficiência da enzima 
Diagnóstico: anamnese alimentar dirigida, exame físico e testes que avaliem a digestão e absorção de CHO
Tratamento: retirada de lactose da dieta ou ingestão oral de lactase ou substituição do leite por fórmulas industrializadas isentas em lactose ou a base de soja.
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Oligossacarídeos
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Características do carboidratos
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Polissacarídeos
 Amido, dextrina e glicogênio
 Menos solúveis
 Amido e dextrina → digeríveis
 Celulose, hemicelulose, pectinas, gomas e mucilagens → não digeríveis (ligações glicosídicas do tipo β)
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Polissacarídeos - Glicogênio
 Maior forma de armazenamento de CHO em animais (1 a 2% do total de energia armazenado  Fígado e músculo esquelético
 Longas cadeias ramificadas de glicose (α1-4)
 Ramificações cada 4-8 resíduos de glicose (α1-6)
 Maior índice de ramificação em relação ao amido
 Mobilização fácil
 Não é encontrado nos alimentos: as pequenas quantidades são convertidas em ácido láctico quando o animal morre
► 300 a 400 gramas no músculo
► 80 a 90 gramas no fígado
► 20 gramas no sangue (glicose)
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Polissacarídeos - Amido
 Forma de armazenamento de energia em vegetais
 Principal CHO da dieta: grãos de cereais, leguminosas, hortaliças, raízes e tubérculos.
 Composto por unidades de glicose - homopolissacarídeo
 Agrupado em grânulos (endosperma, encapsulado por uma coberturade celulose)
 Insolúvel em água fria
 O cozimento leva à formação de gel e melhora a digestibilidade.
Composto de duas subunidades: amilose (cadeia linear α 1→4) e amilopectina (cadeia ramificada α 1→4 e α 1→6)
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Polissacarídeos - Amido
Amilose (cadeia linear α 1→4):
Em solução assume a forma longa e flexível de uma espiral
Em amidos, cerca de 20 a 25% é amilose
A viscosidade da solução de amilose é > que a da amilopectina
Cadeia reta, não ramificada, de 250 a 300 unidades unidas por ligações α 1→4 
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Polissacarídeos - Amido
Conteúdo de amilose em amidos de diferentes fontes alimentares
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Polissacarídeos - Amido
Amilopectina (cadeia ramificada α 1→4 e 1→6)
Contém ~1400 unidades de glicose
É menos hidrossolúvel que a amilose
Algumas variedades geneticamente modificadas de cereais contém só amilopectina (milho ceroso...)
A proporção de ligações α 1, 6 e α 1, 4 é de ~1:20 (a cada 20 ligações α 1, 4 há uma α 1, 6)
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Hidrólise do amido por 
enzimas específicas
No alimento ou no sistema digestivo humano ou ainda em indústria de alimento, o amido (amilose + amilopectina) pode ser hidrolisado por enzimas apropriadas, resultando em oligossacarídeos entre outros subprodutos
DEXTRINA:
- Produto intermediário da hidrólise do amido
- ↓ tamanho ou PM → ↑ a solubilidade e poder adoçante
- Fonte: xarope de milho e em ↓ teor na farinha de trigo, arroz e amendoim
A aplicação longa de calor seco (assado), transforma o amido em dextrina.
O paladar da crosta formada nos pães, torradas e cereais deve-se a dextrina.
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Classificação nutricional do amido (1982 e 1996)
 Amido rapidamente digerivél (ARD) -
Digestão rápida e completa
 Amido Lentamente digerível (ALD) -
Digestão lenta porém completa
 Amido Resistente (AR):
1) Fisicamente inacessível
2) Grânulos de amido resistente
3) Amido Retrogradado
Pode ser encontrado na banana verde; Batata crua; Sementes e grãos, como cevada e milho 
AR: incorporado
às fibras por não ser digerido, chega ao ID intacto
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Banana verde- rica em amido resistente
A banana verde na forma cozida é apropriada ao preparo de subprodutos como a biomassa e a farinha de banana verde, que são utilizadas para a confecção de bolos, biscoitos e outras massas, substituindo a farinha de trigo. Pode ser adicionada também em sucos de frutas e vitaminas. 
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Efeito do amido resistente no 
peso das fezes
Fonte: Elia &Cummings., Eu J Clin Nutr 2007; 61: S40-S74
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Banana verde- rica em amido resistente
Como fazer a biomassa de banana-verde?
1. Lave as bananas verdes com casca, uma a uma, utilizando esponja com água e sabão e enxágüe bem; 2. Em uma panela de pressão com água fervente, cozinhe as bananas verdes com casca, cobertas com água por 20 minutos; 3. Desligue o fogo após os primeiros 8 minutos, e deixe que a pressão continue cozinhando as bananas; 4. Espere o vapor escapar naturalmente. Não force o processo abrindo a panela debaixo da torneira, por exemplo; 5. Ao término do cozimento, mantenha as bananas na água quente da panela; 6. Vá aos poucos tirando a casca da polpa, que deve ser passada imediatamente no processador. É importante que a polpa esteja bem quente, para não esfarinhar; 7. Coloque a quantidade desejada da polpa cozida quentíssima no processador; 2. Processe até obter uma pasta bem espessa; 3. Se não for utilizar imediatamente, guarde a polpa em saco plástico. Essa polpa pode ser guardada por 3 a 4 meses no congelador, mas necessitará de um reprocessamento. 
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Polissacarídeos – Celulose,
 hemicelulose e pectina
Celulose: 
Polímero de cadeia reta, constituído por glicose,
Moldura celular das plantas,
Substância fibrosa resistente e insolúvel na água,
Ser Humano: não tem enzimas para hidrolisar a celulose → não é digerida → não é absorvida → intestino grosso → fezes 
Contribui para o bolo fecal, não oferece valor nutritivo.
 Frutas secas, cereais de grão integral, folhas de vegetais, leguminosas, castanhas e nozes.
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Polissacarídeos – Celulose,
 hemicelulose e pectina
Hemicelulose: 
Compreende uma mistura complexa de polissacarídeos que podem ser extraídos da parede celular das plantas.
Capacidade de reter água, aumentam o volume fecal e estimulam o peristaltismo.
Pectinas: 
Comuns a quase todas as células vegetais e estão presentes também em camadas intercelulares.
Frutas cítricas desidratadas contêm cerca de 30% de pectina, maçã 15% e cebola 11 a 12%.
Alta capacidade de formar géis → usada para fazer geléias de frutas e gelatinas.
Efeito de redução nos níveis de colesterol.
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Álcoois de açúcares 
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Não são carboidratos → derivados deles por meio de hidrogenação e são encontrados em diversos vegetais.
Sorbitol:
Produzido comercialmente pela hidrogenação da glicose, sendo encontrado também em frutas e hortaliças.
Absorção lenta pelo organismo
Mesmo valor calórico da glicose
Metade do poder adoçante
Em altas doses, pode ser laxativo.
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Álcoois de açúcares 
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Álcoois de açúcares 
Manitol:
Produzido comercialmente pela hidrogenação da manose e encontrado naturalmente em abacaxi, azeitona, cogumelo, aspargo e cenoura.
Adicionado como agente desidratante.
Pouco absorvido.
Metade do valor energético da glicose.
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Álcoois de açúcares 
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Álcoois de açúcares 
Xilitol: 
Encontrado nas plantas.
Derivado da xilose extraída da hemicelulose.
Mesmo poder adoçante e valor energético da sacarose.
Tolerável por diabéticos → transformação lenta e parcial em glicose
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Álcoois de açúcares 
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Álcoois de açúcares 
Inositol: 
 Encontrado especialmente na casca dos grãos de cereais.
 Inositol + grupos fosfato = Ácido fítico (reduz a absorção de Ca, Zn e Fe)
Dulcitol: 
 Obtido da galactose
Glicerol: 
 Ocorre na natureza → importante componente dos lipídios.
Etanol: 
 Produzido pela fermentação da glicose, por enzimas em leveduras.
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Digestão e absorção dos carboidratos
Fermentação
Digestão e Absorção 
Distribuição e Armazenamento
Liberação de enzimas
Inicio da digestão
Inatividade da enzima
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Digestão dos carboidratos
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Digestão dos carboidratos
Enzimas dissacaridases
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Digestão do amido
Amilase salivar: inicia a quebra do carboidrato em dextrinas e maltoses.
 
Amilase pancreática: continua o processo do desdobramento do amido. 
As secreções intestinais contêm três enzimas distintas, as dissacaridases: sacarase, lactase e maltase, que atuam sobre os dissacarídeos para render os monossacarídeos glicose, frutose e galactose para absorção. 
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Absorção dos carboidratos
Glicose
Galactose
Frutose
Absorção ativa
SGLT1 (transportador) liga-se glicose ou galactose e ao Na+
↓
Glicose ou galactose são liberados da célula pelo GLUT2 (transportador)
Difusão facilitada
Frutose GLUT5 (transportador) não dependente de Na+
↓
São liberados da célula pelo GLUT2 (transportador)
SGLT 1 (sodium glicose transporter 1)
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Fatores que interferem na digestão e absorção dos carboidratos
Motilidade intestinal
Atividade enzimática 
Integridade da mucosa
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Transportadores de glicose (GLUT) em 
diferentes tecidos
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► A glicose do sangue é mantida em condições de jejum em concentração constante: 70 a 100mg/100dL.
► Após a refeição a taxa de glicose aumenta (<200mg/dL) voltando ao normal à medida em que a glicose é utilizada e armazenada como glicogênio, mediante a secreção de insulina pelas células β das ilhotas de Langerhans do pâncreas
► No jejum o glicogênio hepático é continuamente convertido em glicose (glicogenólise), a qual é lançada no sangue – ação estimulada pelo glucagon produzido pelas células α das ilhotas de Langerhans do pâncreas e hormônios do TGI
Controle da glicemia
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Controle da glicemia
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Fatores que influenciam os níveis
de glicose no sangue
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Carboidratos glicêmicos
► A taxa de captação dos monossacarídeos no intestino é determinada pela taxa de hidrólise dos dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.
► Os CHO absorvidos no intestino delgado são denominados CARBOIDRATOS GLICÊMICOS
	Fatores do consumidor
Grau de trituração na boca
Velocidade do esvaziamento gástrico
Tempo de transito no ID
	Fatores alimentares
Tamanho da partícula
Relação amilose/amilopectina do amido
Teor de lipídeo nos alimentos
Presença/ausência de inibidores enzimáticos
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Índice glicêmico (Jenkins et al., 1981):
O IG representa a resposta da glicose sanguínea causada pela ingestão de uma porção de 50g de um alimento fonte de carboidrato, em relação a um alimento-controle, que normalmente é o pão branco ou a glicose. 
 Aumento da área na curva glicêmica do alimento teste
IG = _____________________________________________ X 100
 Aumento da área na curva glicêmica do alimento padrão 
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Índice glicêmico (Jenkins et al., 1981):
Alto IG (batata, pão branco,etc.)
● são rapidamente digeridos e absorvidos e provocam flutuações acentuadas nos níveis de glicose sérica
Baixo IG (cajú, morangos,etc.)
● apresentam digestão e absorção lentas e produzem aumentos graduais nos níveis séricos de glicose.
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Moraes et al., 2009
O amido em presença de água + aquecimento gelatinização, facilitando a ação da amilase. Por outro lado, durante o resfriamento do alimento ocorre a retrogradação, que consiste na recristalização das moléculas, impedindo a ação da amilase
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Há uma lista de alimentos fontes de carboidratos, classificados de 0 a 100, segundo o aumento que provocam nos níveis séricos de glicose
● http://www.mendosa.com/gilists.htm
● Foster-Powell K, Holt SH, Brand-Miller JC. International table of glycemic index and glycemic load values: 2002. Am J Clin Nutr. Jul 2002;76(1):5-56
Índice glicêmico
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Carga Glicêmica
Carga Glicêmica (CG)
 Conceito introduzido em 1997
 Carga Glicêmica quantifica o impacto de uma porção típica do alimento sobre a glicose sérica 
 A CG quantifica
o efeito total de uma determinada quantidade de carboidrato sobre a glicose plasmática, representando o produto do IG de um alimento pelo seu conteúdo de carboidrato disponível.
	CG = %IG x total CHO porção
			100
Índice glicêmico
► Não leva em conta o tamanho de porção usualmente ingerida
Carga glicêmica
► Considera o tamanho da porção de consumo usual
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Carga Glicêmica x Índice Glicêmico 
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Carga Glicêmica x Índice Glicêmico 
Cenoura IG = 71 (alto)
Pão branco IG = 100
IG  ~ 3 xíc. (6 porções)
cenoura cozida
Cenoura CG = 4 (baixa)
Cada porção tem 4% de CHO
CG  uma porção de ½ xíc. cenoura cozida
Fonte: Foster-Powell K, Holt SH, Brand-Miller JC. International table of glycemic index and glycemic load values: 2002. Am J Clin Nutr. Jul 2002;76(1):5-56
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Carga Glicêmica x Índice Glicêmico 
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Carboidratos não glicêmicos
 CHOs que não são absorvidos no ID entram no intestino grosso onde são parcial ou completamente degradados pelas bactérias do cólon por fermentação (s/ O2)
 Nem todos os CHOs fornecem glicose para o metabolismo do organismo
 Atualmente: CHOs não disponíveis podem fornecer energia ao corpo pela fermentação bacteriana no cólon – termo CHOs não glicêmicos (FAO e OMS)
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Carboidratos não glicêmicos
 CHOs que não são absorvidos no ID entram no intestino grosso onde são parcial ou completamente degradados pelas bactérias do cólon por fermentação (s/ O2)
 Nem todos os CHOs fornecem glicose para o metabolismo do organismo
 Atualmente: CHOs não disponíveis podem fornecer energia ao corpo pela fermentação bacteriana no cólon – termo CHOs não glicêmicos (FAO e OMS)
FIBRAS
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Exercícios
Os carboidratos com maior grau de polimerização, resultantes da união de muitos monossacarídeos, são denominados polissacarídeos. 
 a) Cite dois polissacarídeos de reserva energética, sendo um de origem animal e outro de origem vegetal. 
 b) Indique onde cada um destes carboidratos podem ser encontrado. 
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Exercícios
2. (FUVEST-SP). As enzimas digestivas que agem sobre os carboidratos atuam:
 a) somente na boca b) somente no intestino c) somente no estômago d) na boca e no intestino e) no intestino e no estômago
Quais são elas? 
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Exercícios
3. Julgue, verdadeiro ou falso, se for falsa corrija.
( ) O Índice Glicêmico representa a qualidade de uma quantidade fixa de carboidrato disponível de um determinado alimento, em relação a um alimento-controle, que normalmente é o pão branco ou a glicose. 
( ) Alimentos de alto índice glicêmico apresentam digestão e absorção lentas e produzem aumentos graduais nos níveis séricos de glicose, como a batata. Digestão e absorção rápidas, produzindo aumento rápido nos níveis de glicose
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Exercícios
 ( ) A Carga Glicêmica quantifica o efeito total de uma determinada quantidade de carboidrato sobre a glicose plasmática, representando o produto do IG de um alimento pelo seu conteúdo de carboidrato disponível.
 ( ) Carboidratos fermentados no intestino grosso são chamados de carboidratos glicêmicos. 
( ) A insulina e a prática de atividade física reduzem a glicemia enquanto que o glucagon e o hipotireoidismo aumentam a glicemia.
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Exercícios
( ) Tanto a glicose quanto a galactose competem pelo mesmo sítio de absorção GLUT5, sem gasto de energia.
( ) A insulina e a prática de atividade física reduzem a glicemia enquanto que o glucagon e o hipotireoidismo aumentam a glicemia.
( ) Estaquiose é um oligossacarideo presente nas leguminosas responsável pelo desconforto gastrointestinal e flatulência.
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Nutrição e Metabolismo