Углеводы — что это?

Углеводы – это органические соединения, которые широко распространены в природе как в животном, так и в растительном мире. Они действуют как резервный и поддерживающий материал в организме. Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода.

Сахара

Вещества, известные как «сахара» и «сахариды», характеризуются сладким вкусом. Они легко растворяются в воде. Такие углеводы содержат несколько гидроксильных групп и по крайней мере одну карбонильную группу (альдегид или кетон). Они синтезируются в основном растениями из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза, в котором исходным материалом является вода, поступающая через корневую систему из почвы, и углекислый газ (CO 2), присутствующий в воздухе. 

Животные могут синтезировать некоторые углеводы из жиров и белков, но большинство животных углеводов имеют растительное происхождение. Углеводы – один из основных источников энергии (сжигание 1 г дает человеку около 4 ккал).

Углеводы, содержащиеся в пище человека, делятся на простые и сложные сахара.

Простые сахара

Простые сахара (моносахариды) включают: глюкозу (виноградный сахар), фруктозу (фруктовый сахар) и галактозу – она входит в состав дисахаридов, например, лактозы.

Глюкозу называют виноградным сахаром и тростниковым сахаром. Обычно такой сахар содержится в растительных продуктах, фруктовых соках – наиболее распространенный источник – виноградный сок. Содержание глюкозы во фруктах и ​​овощах увеличивается при созревании и снижается при длительном хранении. 

Глюкоза также содержится в картофеле и меде, она входит в состав сахарозы (сахароза, среди прочего, подслащивает напитки), крахмала и целлюлозы. Важной особенностью глюкозы является ферментация под действием дрожжей, используемых для производства вин и более крепких спиртов.

Фруктоза также присутствует во фруктах и ​​меде, который является сахаром намного более сладким, чем другие углеводы. Поэтому сиропы фруктозы, сделанные из кукурузного сиропа, в настоящее время широко используются в пищевой промышленности, в производстве напитков, десертов и т. д. 

Наблюдаемое в настоящее время увеличение потребления фруктозы, из-за ее использования в производстве сладких продуктов, рассматривается как причина увеличения массы тела у детей и взрослых. 

Метаболический эффект фруктозы значительно отличается от метаболического эффекта глюкозы, что означает, что она не увеличивает выработку инсулина – гормона поджелудочной железы, и лептина – гормона сытости, секретируемого в основном жировой тканью. С другой стороны, фруктоза увеличивает синтез триглицеридов в печени, что способствует гипертриглицеридемии (повышенная концентрация триглицеридов в сыворотке крови).

Помимо моносахаридов, пища также содержит дисахариды, которые состоят из двух простых молекул сахара (сахарозы, лактозы и мальтозы).

Сахароза, обычно называемая «сахаром», представляет собой свекольный или тростниковый сахар, состоящий из молекул фруктозы и глюкозы.

Лактоза (молочный сахар) состоит из галактозы и глюкозы и, как следует из названия, в большем количестве присутствует в молоке. Мальтоза – это сахар, состоящий из двух молекул глюкозы, в большом количестве он присутствует в солоде – «солодовый сахар» (в проросших зернах, особенно в ячмене, богатых ферментами, гидролизующими крахмал). Его используют для производства детского питания, диетических добавок и конфет, а также при пивоварении, дистилляции и выпечке.

Сложные сахара

Сложные сахара, то есть полисахариды, включают: крахмал, содержащийся в качестве резервного вещества в картофеле и зерновых продуктах, в корнеплодах и фруктах, и гликоген – резервный материал в тканях животных.

Крахмал – это трудноусвояемый сахар, поэтому продукты, содержащие этот полисахарид, перед употреблением следует подвергать термической обработке – варке, запеканию, жарке, которая расщепляет крахмал на более простые сахара (декстрины), растворимые в воде и легче усваиваемые.

Гликоген содержится в основном в мышцах и печени животных. В организме он может быть синтезирован из простых сахаров, органических кислот и частей аминокислот, не содержащих азот, и хранится в печени, мышцах, почках, сердечной мышце, мозге и тромбоцитах. В организме человека примерно 350–450 г гликогена.

Полисахариды также включают пищевые волокна, в том числе целлюлозу, лигнин, гемицеллюлозы, пектины и другие соединения. Эти вещества не перевариваются в пищеварительном тракте человека, а это означает, что они не усваиваются и, следовательно, не превращаются в питательные вещества и энергию. Их особенность в том, что они раздражают стенки кишечника и стимулируют его перистальтические движения, что ускоряет выведение каловых масс. Это предотвращает запоры, дивертикулез кишечника и воспаления в кишечнике, геморрой и рак толстой кишки. 

Пища, богатая пищевыми волокнами, имеет большой объем, поэтому она обладает сытным эффектом – усиливает чувство сытости, например, после употребления большого количества фруктов и овощей или темного хлеба. 

Пищевые волокна снижают концентрацию глюкозы и холестерина в сыворотке крови, поэтому рекомендуется употреблять их в количестве 20–40 г/сут, запивая большим количеством воды – 1,5–2,0 л в сутки. Вода необходима для набухания волокон в кишечнике. 

Много пищевых волокон содержится в отрубях и зерновых продуктах, полученных из цельного зерна, бобовых, капусте, салате, перце и сухофруктах.

Переваривание углеводов

Переваривание углеводов, особенно крахмала, начинается в полости рта под воздействием фермента, содержащегося в слюне – α-амилазы слюны. Процесс идет только при щелочном pH, оптимум pH 6,0–7,0). Здесь крахмал гидролизуется до мальтозы, мальтотриозы и декстринов. 

Попадая в желудок, пища приобретает кислую среду, в которой амилаза слюны инактивируется. В желудке происходит только частичный гидролиз дисахаридов сахарозы и мальтозы. Дальнейшее переваривание углеводов происходит в тонком кишечнике. 

В двенадцатиперстной кишке пищеварение происходит при участии α-амилазы поджелудочной железы – углеводы гидролизуются до декстринов и дисахаридов. Кишечный сок содержит ферменты: глюкоамилазу и гликозидазы, а также лактазу, сахаразу и мальтазу, которые переваривают углеводы в простые сахара. 

Около 50% глюкозы уже всасывается в двенадцатиперстной кишке, а остальная часть из тощей кишки попадает в кровь в воротной вене. Поглощенные простые сахара попадают в печень через кровоток. Там большая часть гексоз превращается в глюкозу – часть попадает в кровоток, часть окисляется в печени, а часть превращается в гликоген, сохраняясь в качестве резервного материала.

Роль углеводов в организме человека

Углеводы играют в организме человека множество важных функций:

• Являются основным источником энергии для тела (сжигание 1 г дает 4 ккал). Глюкоза является единственным источником энергии для мозга, нервного ядра и эритроцитов и используется в качестве энергетического субстрата мышечной тканью, печенью, сердцем, почками и кишечником. Углеводы обеспечивают около 50-60% энергии в повседневной пище и придают пище органолептические свойства.
• Необходимы для окисления жирных кислот до СО2 и воды (в случае недостаточного количества усвояемых углеводов – <100 г / сут – происходит неполное сжигание жирных кислот и образование кетоновых тел, подкисляющих организм).
• Их можно использовать для синтеза глюкогенных аминокислот (аланина, глутаминовой кислоты, аспарагиновой кислоты, серина, глицина, гистидина, пролина).
• В сочетании с белками и липидами (гликопротеинами, гликолипидами) используются для построения клеточных структур.

Углеводы представляют собой небольшой запасной материал в организме – это гликоген в количестве 350-450 г, которого может хватить примерно на 12 часов. Он сохраняется в печени, мышцах и почках. При недостаточном поступлении углеводов в рацион происходит гликогенолиз – гликоген активируется из печени).

Когда в пище недостаточно углеводов, в процессе глюконеогенеза организм синтезирует глюкозу из белков (глюкогенных аминокислот) и частично из жира (из глицерина и глицеридов).

Пищевые волокна, как компонент, который не усваивается организмом, не увеличивает энергетическую ценность пищи, а обеспечивает ее надлежащий объем, благодаря чему наполняется желудок, уменьшается чувство голода. 

Раздражая кишечник, пищевые волокна стимулируют его перистальтические движения, что, в свою очередь, ускоряет выведение фекалий и предотвращает запоры. Благодаря способности снижать концентрацию холестерина и глюкозы в сыворотке крови, пищевые волокна используются при диетическом лечении атеросклероза, диабета и ожирения.

Источники содержания углеводов в пище

Растительные продукты являются источником углеводов, которые служат нам пищей. Содержание углеводов в продуктах разное. Фактически наиболее важная группа продуктов, содержащих большее количество углеводов, – злаки, семена бобовых, корнеплоды и клубнеплоды.

В нашем питании больше всего углеводов поступает из зерновых продуктов. С одной стороны это происходит, из-за высокого содержания крахмала, наиболее важного полисахарида в рационе, а с другой стороны, из-за большого потребления продуктов этой группы в течение дня. Зерновые продукты должны быть частью 4-5 приемов пищи. 

Картофель, который раньше был вторым по величине источником потребляемых углеводов, теперь уступил место рису, макаронам, крупам или хлебу, но также и рафинированному сахару (сладости, сладкие напитки, кондитерские изделия).

Самым обильным источником углеводов являются продукты, полученные из натуральных растительных продуктов, таких как рафинированный сахар, картофельная мука и продукты из них. Например, искусственный мед, конфеты, картофельный сироп, а также пчелиный мед и сухофрукты. Эти продукты содержат 80–100% углеводов.

• Зерновые продукты (мука, крупа, макароны, хлеб, сухие завтраки), а также сладости, кондитерские изделия и некоторые фруктовые консервы (джемы, варенье, сиропы) богаты углеводами, в которых содержится 50-80% крахмала. 
• Картофель, корнеплоды и напитки содержат около 10-25% углеводов. 
• В молоке и молочных напитках содержание лактозы находится на уровне 4–4,5%. 

Углеводы также содержатся в фруктах, которые в основном состоят из фруктозы и глюкозы (в незначительном количестве сахарозы, особенно в финиках). Содержание сахара в овощах может составлять 4–12%. Помимо растворимых сахаров и крахмалов, овощи содержат значительное количество пищевых волокон.

Потребность человеческого организма в углеводах

По общепринятым данным, потребность организма в углеводах должна составлять 45–75% от общей потребности человека в энергии. Минимальное количество углеводов, необходимое человеческому организму, определяется потребностью клеток мозга в глюкозе, поэтому в случае детей, подростков и взрослых минимальное потребление усвояемых углеводов установлено на уровне 130 г/день. 

Предполагалось, что потребление беременными женщинами углеводов (удовлетворяющих потребности мозга и развивающегося плода) должно составлять 175 г/сут, а кормящим женщинам, с учетом дополнительно потребности вскармливаемого новорожденного, необходимо – 210 г/сут. В профилактике питания рекомендуется потреблять более сложные углеводы, до 70% от общей энергии (за счет энергии, получаемой из жиров), ограничивая при этом потребление простых сахаров (моно- и дисахаридов).

Согласно этим рекомендациям, вы должны потреблять меньше сахара и сладостей, чтобы количество энергии, поставляемой сахарозой в рацион, не превышало 10% от суточной потребности в энергии. Сахароза не содержит никаких необходимых питательных веществ, кроме энергии, но увеличивает синтез липопротеинов ЛПОНП в печени, которые являются источником атерогенных фракций холестерина. ЛПНП. 

Фруктоза, содержащаяся в сахаре, как подсластитель, который в настоящее время добавляется во многие безалкогольные напитки, десерты, кондитерские изделия, сладости и сухие завтраки, увеличивает синтез триглицеридов в печени, что способствует возникновению гипертриглицеридемии и дальнейшим метаболическим последствиям (ожирение, метаболический синдром, диабет 2 типа) и атеросклероз. 

Однако рекомендуется увеличить потребление пищевых волокон, которое должно составлять 20–40 г/сут. Эта рекомендация является результатом профилактических мероприятий, направленных на предотвращение заболеваний желудочно-кишечного тракта и так называемых метаболические заболевания цивилизации – ожирение, атеросклероз, сахарный диабет 2 типа, рак толстой кишки, груди и простаты.

Следует помнить, что все, что потребляется в избытке, может быть вредным. Точно так же повышенное потребление пищевых волокон ограничивает усвоение минералов, а чрезмерное потребление может вызвать диарею. Умеренное увеличение количества пищевых волокон, постулируемое диетологами, может быть легко достигнуто за счет увеличения потребления бобовых (фасоль, соевые бобы), овощей и фруктов (предпочтительно сырых), а также продуктов из темного зерна (мука грубого помола), например темного цельнозернового хлеба, темной лапши, темного риса.

Важность углеводов для здоровья человека

Содержание углеводов в пище и их вид оказывают значительное влияние на здоровье человека. В случае дефицита углеводов в пище глюкоза синтезируется из белков и частично из жиров, тогда как человек должен получать энергию в основном из углеводов и жиров, чтобы предотвратить сжигание белков в энергетических целях. Потребляемый белок должен служить в первую очередь для обновления тканевого белка, а не для энергетических потребностей организма.

Недостаток – не только отсутствие в пище углеводов, но и их избыток. В настоящее время мы все чаще узнаем из научных исследований, что тенденция в потреблении углеводов меняется, а именно: фиксируется недостаточное поступление сложных углеводов в рацион (низкое потребление пищевых волокон во всех возрастных группах), а также увеличивается потребление сахарозы и простых сахаров (в конфетах, консервах). фрукты, подслащенные фруктозой напитки и соки). 

Частое употребление продуктов с высокой степенью переработки, богатых рафинированным сахаром и жирами (сладости, выпечка), увеличивает энергетическую ценность диеты. Если мы не можем тратить эту энергию (низкая физическая активность на работе и дома), глюкоза превращается в жир, который накапливается в качестве резервного материала в жировой ткани. Это простой путь к избыточному весу, ожирению и диабету типа 2. 

В случае неадекватной гигиены полости рта высокое потребление простых сахаров может привести к кариесу, а у детей – к расстройствам пищевого поведения. Следовательно, потребление чистого сахара должно быть сведено к минимуму (это источник так называемых пустых калорий, что означает, что мы получаем энергию только из потребляемого сахара, но в нем нет питательных веществ). Простой сахар можно легко получить в натуральных продуктах, например, во фруктах и ​​овощах, и в молоке, а кроме того из этих же продуктов мы получаем ценные витамины и минералы. 

Не все углеводы, потребляемые в больших количествах, вредны для нашего организма. Большая доля растительных продуктов в рационе питания, особенно зеленых и желтых овощей и цитрусовых, коррелирует с низкой заболеваемостью и смертностью от раковых заболеваний толстой кишки, пищевода и желудка. Это связано с уменьшением потребления насыщенных жиров и большим потреблением пищевых волокон, витаминов и минералов.