Значение углеводов. Роль углеводов в организме человека
Углеводы составляют основную часть пищевого рациона и обеспечивают 50-60% его энергоценности. При окислении 1 г усвояемых углеводов в организме выделяется 4 ккал.
Углеводов выполняют следующие физиологические функции:
энергетическая - при всех видах физического труда отмечается повышенная потребность в углеводах. Углеводы - основной источник энергии для центральной нервной системы.
пластическая - они входят в состав структур многих клеток и тканей, участвуют в синтезе нуклеиновых кислот. Глюкоза постоянно содержится в крови, гликоген - в печени и мышцах, галактоза входит в состав липидов мозга, лактоза - в состав женского молока и т.д. Углеводы в комплексе с белками и липидами образуют некоторые ферменты, гормоны, слизистые секреты желез, иммуноглобулины и другие биологически важные соединения.
Особое значение имеют клетчатка, пектины, гемицеллюлоза , которые почти не перевариваются в кишечнике и являются незначительными источниками энергии. Вместе с тем они являются основной составной частью пищевых волокон и крайне необходимы организму для нормальной работы пищеварительного тракта.
В организме углеводы могут образовываться из белков и жиров. Депонируются они ограниченно и запасы их у человека невелики. Содержатся углеводы, главным образом, в растительных продуктах.
В пищевых продуктах углеводы представлены в виде простых и сложных углеводов.
К простым углеводам относятся моносахариды (гексозы - глюкоза, фруктоза, галактоза; пентозы – ксилоза, рибоза, арабиноза), дисахариды (лактоза, сахароза, мальтоза), к сложным - полисахариды (крахмал, гликоген, клетчатка, пектины).
Простые углеводы обладают хорошей растворимостью, легко усваиваются и используются для образования гликогена.
Усвояемые углеводы являются основными поставщиками энергии для организма. Они имеют выраженный сладкий вкус. Относительная сладость их различна. В связи с тенденцией снижения калорийности пищи для регуляции массы тела, а также для больных сахарным диабетом в настоящее время используются пищевые добавки подсластители. В таблице 4 представлена сладость углеводов и заменителей сахара (за 100% принимается сахароза).
Таблица 4
Относительная сладость углеводов и заменителей сахара
Примечание. За исключением полисахаридов и сахароспирта маннита все вещества хорошо растворяются в воде.
Моносахариды
Глюкоза - является наиболее распространенным моносахаридом, образуется в организме в результате расщепления дисахаридов и крахмала пищи. Она всасывается в кровь через 5-10 мин. после поступления в желудок.
Глюкоза - главный поставщик энергии для нейронов головного мозга, мышечных клеток (в т.ч. сердечной мышцы) и эритроцитов, которые сильнее всего страдают от недостатка глюкозы. За сутки у человека головной мозг потребляет около 100 г глюкозы, поперечно-полосатые мышцы – 35 г, эритроциты – 30 г. Остальные ткани могут в условиях голодания использовать свободные жирные кислоты или кетоновые тела.
В сыворотке крови человека поддерживается постоянный уровень глюкозы (гликемия), натощак составляющий 3,3-5,5 ммоль/л, что обеспечивается постоянно протекающими процессами: гликогенолиз (расщепление гликогена с поступлением глюкозы в кровь) и глюконеогенез (синтез глюкозы из неуглеводных компонентов). Эти процессы регулируются гормонами поджелудочной железы (инсулин и глюкагон ) и коры надпочечников (глюкокортикоиды ).
Гипогликемия – пониженное содержание глюкозы в сыворотке крови.
Гипергликемия – повышенное содержание глюкозы в сыворотке крови.
Данные состояния могут развиваться как при различных метаболических заболеваниях, так и у здорового человека (реактивная гипергликемия наблюдается после приема пищи, гипогликемия – при голоде). Гипергликемия вследствие дефекта секреции или действия инсулина характерна для сахарного диабета.
Гипогликемия у здорового человека приводит к активации пищевого поведения, т.е. глюкоза участвует в регуляции аппетита, что необходимо учитывать при разработке диет, направленных на снижение веса.
В практике диетологии в конце ХХ века появилось понятие гликемический индекс (ГИ) , применяемый для определения способности углеводсодержащих продуктов и блюд повышать уровень глюкозы в крови. За точку отсчета берут ГИ глюкозы равный 100. Чем выше ГИ продуктов и блюд, тем быстрее после их употребления повышается уровень гликемии. При низких значениях ГИ продуктов и блюд глюкоза в кровь поступает медленно и равномерно. На величину ГИ влияет не только вид углеводов, но и количество пищи, содержание и соотношение в ней других компонентов – жиров, пищевых волокон. Сведения о ГИ разных продуктов приведены в таблице 5.
Таблица 5
Гликемический индекс некоторых пищевых продуктов
Таблица 6
Больше всего глюкозы содержится в меде - около 35%, много в винограде - 7,8%, в вишне, черешне, крыжовнике - арбузе, малине, черной смородине - около 4,5-5,5%, в грушах и яблоках – около 2% (табл.6).
Фруктоза из всех известных натуральных сахаров обладает наибольшей сладостью, для достижения вкусового эффекта ее требуется почти в 2 раза меньше, чем глюкозы и сахарозы. Фруктоза медленнее глюкозы усваивается в кишечнике.
Большая ее часть утилизируется тканями без инсулина, в то время как другая, меньшая, превращается в глюкозу, поэтому при сахарном диабете необходимо ограничивать поступление большого количества фруктозы. Следует отметить, что продукты с высоким содержанием фруктозы могут способствовать более быстрому набору веса, чем глюкозосодержащие. Содержание фруктозы в пищевых продуктах представлено в табл.6.
Галактоза - моносахарид животного происхождения, входит в состав лактозы. Участвует в образовании гликолипидов (цереброзидов), протеогликанов. Последние входят в состав межклеточного вещества соединительной ткани.
Пентозы в природе представлены главным образом в качестве структурных компонентов сложных некрахмальных полисахаридов (гемицеллюлоза, пектины), нуклеиновых кислот и других природных полимеров.
Дисахариды
Лактоза (молочный сахар) содержится в молочных продуктах. При гидролизе лактоза расщепляется на глюкозу и галактозу. Она нормализует состояние кишечной микрофлоры, ограничивает процессы брожения и гниения в кишечнике, улучшает всасывание кальция. Поступление лактозы способствует развитию молочнокислых бактерий, которые подавляют гнилостную микрофлору. При врожденном или приобретенном недостатке фермента лактазы в кишечнике нарушается ее гидролиз, что ведет к непереносимости молока с явлениями вздутия живота, болями и др. В таких случаях следует заменять цельное молоко на кисломолочные продукты, в которых содержание лактозы значительно меньше (в результате сквашивания ее до молочной кислоты).
Сахароза -один из самых распространенных углеводов,расщепляется в кишечнике на глюкозу и фруктозу. Основными поставщиками сахарозы служат сахар, кондитерские изделия, варенье, мороженое, сладкие напитки, а также некоторые овощи и фрукты (табл.6).
Длительное время сахар неоправданно считался вредным продуктом (сахар – «белая смерть»), повышающим риск возникновения сердечно-сосудистых, онкологических, аллергических заболеваний, сахарного диабета, ожирения, кариеса зубов, желчнокаменной болезни и др.
Согласно докладу экспертов ВОЗ «Диета, питание и профилактика хронических заболеваний» (2002), с позиций доказательной медицины пищевые сахара отнесены только к факторам риска развития кариеса зубов, но не сердечно-сосудистых и других массовых заболеваний.
Однако следует признать, что сахар как продукт питания имеет низкую пищевую ценность, т.к. содержит только сахарозу (99,8%). Сахар и богатые им продукты имеют высокие вкусовые качества и являются источниками легкоусвояемой энергии, но количество их в рационе должно определяться потребностями здорового или больного человека. Избыточное потребление сахара за счет других продуктов, являющихся источниками эссенциальных нутриетов и биологически активных веществ, снижает пищевую ценность рациона, хотя сам по себе сахар не опасен для здоровья человека.
Мальтоза (солодовый сахар) - промежуточный продукт расщепления крахмала амилазой в тонкой кишке и ферментами проросшего зерна (солода). Образующаяся мальтоза распадается до глюкозы. В свободном виде мальтоза содержится в меде, экстракте из солода (патоке мальтозной), пиве.
Полисахариды
К полисахаридам относятся крахмал, гликоген и некрахмальные полисахариды.
Крахмал составляет около 75-85% всех углеводов в питании. Больше всего крахмала содержится в крупах и макаронах (55-70%), бобовых (40-45%), хлебе (30-50%), картофеле (15%).
Крахмал состоит из двух фракций - амилозы и амилопектина, которые гидролизуются в пищеварительном тракте через ряд промежуточных продуктов (декстрины ) до мальтозы , а мальтоза расщепляется до глюкозы . Крахмалы имеют разную структуру и физико-химические свойства, изменяющиеся под влиянием воды, температуры и времени. В результате гидротермического воздействия изменяются специфические свойства и перевариваемость крахмала. Некоторые его фракции устойчивы к амилазному гидролизу и расщепляются только в толстом кишечнике (устойчивый крахмал). Например, крахмал морщинистого гороха сохраняется даже после разваривания, почти 40 % крахмала сырого картофеля, в отличие от вареного, не подвергается гидролизу в тонкой кишке.
При диетотерапии заболеваний, требующих щажения желудочно-кишечного тракта, принимают во внимание, что легче и быстрее переваривается крахмал из риса и манной крупы, чем из пшена, гречневой, перловой и ячневой круп, а из вареного картофеля и хлеба – легче по сравнению с горохом и фасолью. Крахмал в натуральном виде (кисели) усваивается очень быстро. Затрудняет усвоение крахмала пища из поджаренных круп.
Продукты, богатых крахмалом, предпочтительнее в качестве источника углеводов, чем сахар, т.к. с ними поступают витамины группы В, минеральные вещества, пищевые волокна.
Гликоген - углевод животных тканей. В организме гликоген используется для питания работающих мышц, органов и систем в качестве энергетического материала. Всего в организме содержится около 500 г гликогена. Больше его в печени - до 10%, в мышечной ткани - 0,3-1%. Эти запасы способны обеспечить организм глюкозой и энергией только в первые 1-2 дня голодания. Обеднение печени гликогеном способствует ее жировой инфильтрации .
Пищевыми источниками гликогена служат печень и мясо животных, птиц, рыба, обеспечивающие потребление 8-12 г гликогена в сутки.
Пищевые волокна – комплекс углеводов: клетчатка (целлюлоза), гемицеллюлоза, пектины, камеди (гумми), слизи, а также не являющийся углеводом лигнин.
Источником пищевых волокон служат растительные продукты. Стенки растительных клеток состоят в основном из волокнистого полисахарида целлюлозы, межклеточное вещество из гемицеллюлозы, пектина и его производных. Различают растворимые в воде пищевые волокна (пектины, камеди, слизь) и нерастворимые (целлюлоза, лигнин, часть гемицеллюлозы).
Пищевых волокон много в отрубях, в черном хлебе, крупах с оболочками, бобовых, орехах. Меньше их содержится в большинстве овощей, фруктов и ягод, и особенно в хлебе из муки тонкого помола, макаронах, в очищенных от оболочек крупах (рис, манная крупа). Очищенные от кожуры фрукты содержат меньше волокон, чем неочищенные.
Клетчатка поступает в организм человека с растительными продуктами. В процессе пищеварения она механически раздражает стенки кишечника, возбуждает перистальтику (двигательную функцию кишечника) и тем самым способствует продвижению пищи по желудочно-кишечному тракту. В кишечнике человека нет ферментов, расщепляющих клетчатку. Она расщепляется ферментами микрофлоры толстого кишечника. В связи с этим клетчатка мало усваивается (до 30-40%) и не имеет значение как источник энергии. Клетчатки много в бобовых, овсяной, гречневой и ячневой крупах, хлебе из муки грубого помола, большинстве ягод и овощей (0,9-1,5%).
Чем нежнее клетчатка, тем легче она расщепляется. Нежная клетчатка содержится в картофеле, кабачках, тыкве, многих фруктах и ягодах. Варка и измельчение уменьшает действие клетчатки.
Клетчатка не только создает благоприятные условия для продвижения пищи, она нормализует кишечную микрофлору, способствует выделению из организма холестерина, снижает аппетит, создает чувство насыщения.
При дефиците клетчатки снижается продвижение пищи по кишечнику, каловые массы накапливаются в толстой кишке, что приводит к запору. Он характеризуется накоплением и всасыванием различных токсичных аминов, в том числе обладающих канцерогенной активностью.
Недостаток клетчатки в питании является одним из многих факторов риска развития синдрома раздраженной толстой кишки, рака толстой кишки, желчнокаменной болезни, метаболического синдрома, сахарного диабета, атеросклероза, варикозного расширения и тромбоза вен нижних конечностей и др.
В настоящее время в пищевых рационах жителей экономически развитых стран преобладают продукты, в значительной мере лишенные пищевых волокон. Эти продукты называются рафинированными . К ним относятся: сахар, изделия из белой муки, манная крупа, рис, макароны, кондитерские изделия и т.д. Рафинированные продукты ослабляют двигательную деятельность кишечника, ухудшают биосинтез витаминов и т.д. Следует ограничивать рафинированные углеводы в питании лиц пожилого возраста, умственного труда и людей, ведущих малоподвижный образ жизни.
Однако избыточное потребление клетчатки также оказывает неблагоприятное влияние на организм - ведет к брожению в толстом кишечнике, усиленному газообразованию с явлениями метеоризма (вздутие живота), ухудшению усвоения белков, жиров, витаминов и минеральных солей (кальция, магния, цинка, железа и др.) и ряда водорастворимых витаминов. У людей, страдающих гастритом, язвенной болезнью и другими заболеваниями желудочно-кишечного тракта, грубая клетчатка может вызвать обострение болезни.
Пектины представляют собой сложный комплекс коллоидных полисахаридов. Пектиновые вещества включают пектин и протопектин. Протопектины это нерастворимые в воде соединения пектинов с целлюлозой и гемицеллюлозой, содержащиеся в незрелых плодах и овощах. При созревании и тепловой обработке эти комплексы разрушаются, протопектины переходят в пектины (продукты размягчаются). Пектин относится к растворимым веществам.
Расщепление пектинов происходит под действием микроорганизмов толстого кишечника (до 95%).
Особенностью пектинов является их свойство преобразовываться в водном растворе в присутствии органических кислот и сахара в желе, что используется для приготовления мармелада, джема, пастилы и др.
Пектины в желудочно-кишечном тракте способны связывать тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий и др.), радионуклиды и выводить их из организма. Они могут впитывать в себя вредные вещества в кишечнике и снижать степень интоксикации. Пектины способствуют уничтожению гнилостной микрофлоры кишечника и заживлению слизистой оболочки. С этим связана эффективность лечения больных желудочно-кишечными заболеваниями растительными диетами, например, морковной и яблочной.
Промышленностью выпускается сухой яблочный и свекловичный порошок, содержащий 16-25% пектина. Им обогащают фруктовые соки и пюре, кисели, мармелад, плодово-овощные консервы и т.д. Его добавляют после набухания в воде в конце приготовления первых и третьих блюд – супы, борщи, кисели, желе, муссы и т.д.
Пектин в относительно больших количествах содержится в овощах (0,4-0,6%), фруктах (от 0,4% в вишне до 1% в яблоках, но особенно много в яблочной кожице - 1,5%) и в ягодах (от 0,6% в винограде до 1,1% в черной смородине).
Потребность и нормирование углеводов в питании
По нормам питания России для здоровых взрослых людей требуется около 5 г/сут усвояемых углеводов на кг массы тела. При высокой физической активности (тяжелый физический труд, активные занятия спортом) потребность в углеводах возрастает до 8 г/сут/кг.
За счет углеводов должно обеспечиваться примерно 58% суточной энергии.
В последних отечественных рекомендациях по питанию (2001) потребление усвояемых углеводов для среднего взрослого человека составляет 365 г/сут, потребность в сахаре - 65 г/сут (18% от количества усвояемых углеводов), пищевых волокон – 30 г/сут (из них 13-15 г клетчатки).
В материалах ВОЗ (2002) ориентировочная норма потребления углеводов определена в 50-75% суточной энергоценности рационов, в т.ч. за счет свободных сахаров менее 10% (табл.1). Таким образом, в современной нутрициологии наметилась тенденция увеличения потребления углеводов за счет зерновых продуктов, бобовых, картофеля и овощей. Это положение объясняется отсутствием достоверных связей между большим потреблением крахмалов и сахарозы и массовыми алиментарными заболеваниями, а также тем, что углеводные рационы способствуют снижению потребления избыточного жира и энергии.
Увеличивают количество углеводов в лечебном питании, в диетах при повышенной функции щитовидной железы (тиреотоксикоз), при туберкулезе и т.д. В некоторых диетах важно увеличение не содержания углеводов выше физиологических норм, а их доли в суточной энергоценности рационов питания (почечная недостаточность).
Про углеводы часто вспоминают с содроганием, считая, что они являются причиной лишнего веса и различных заболеваний. Если не злоупотреблять ими, ничего подобного не случится. Наоборот, роль углеводов в организме человека заключается в том, чтобы обеспечить его необходимой подзарядкой. Человек, не получающий их в достаточном количестве, выглядит болезненно и устало.
Что собой представляют углеводы для человека?
Углеводами принято называть соединения, образованные атомами углерода, кислорода и водорода. К ним относят крахмалосодержащие и сахаристые вещества. Каждый из них выполняет свою функцию. Ведь в их молекулах присутствуют разные элементы. Принято также классифицировать углеводы как:
- простые, к которым относятся моносахариды и дисахариды;
- сложные, в составе которых присутствуют полисахариды.
В первую группу входят:
- глюкоза;
- фруктоза;
- галактоза;
- лактоза;
- сахароза;
- мальтоза.
Их сладкий вкус в продуктах невозможно не заметить. Они стремительно растворяются в воде. Человеку эти вещества способны быстро дать энергию, т. к. усваиваются легко.
Во второй группе находятся крахмал, клетчатка, гликоген и пектин.
Функция в организме людей
Поступая в организм человека в основном из растительной пищи, углеводы не только позволяют высвободить из неё энергию. Их значение огромно! Существуют и другие немаловажные функции, которые выполняют углеводы организме человека:
- Очистка желудочно-кишечного тракта. Не все вещества, входящие в продукты питания, полезны для организма человека. Благодаря клетчатке и другим углеводам, происходит самоочищение. В противном случае наступала бы интоксикация индивида.
- Глюкоза позволяет питать ткани головного мозга, сердечной мышцы, участвует в образовании ключевого для работы печени компонента – гликогена.
- Повышение иммунитета и защита организма. Гепарин предотвращает чрезмерную свёртываемость крови, а полисахариды способны наполнить кишечник необходимыми активными веществами для борьбы с инфекциями.
- Строительство тела человека. Без углеводов невозможно появление некоторых видов клеток в организме. Синтез нуклеиновых кислот и клеточной мембраны является ярким примером.
- Регуляция обменных процессов. Углеводы способны ускорять или замедлять окисление.
- Помощь в расщеплении и усвоении белков и жиров, поступающих с пищей. Отметим, что учитывают сочетаемость различных видов углеводов с белками и жирами, чтобы их расщеплять было проще.
Чтобы углеводы помогали, а не вредили организму человека, необходимо употреблять их в ограниченном количестве.
Заболевания, вызванные переизбытком углеводов
Основная проблема, которую может получить человек при злоупотреблении углеводами, – нарушение обмена веществ. Он запускает уже другие нежелательные последствия, в частности:
- уменьшение скорости расщепления питательных веществ;
- нарушение гормонального фона;
- повышение уровня отложения жиров за счёт перехода углеводов в жировые молекулы;
- развитие или прогрессирование сахарного диабета, т. к. истощаются клетки поджелудочной железы, вырабатывающей инсулин.
Повышение уровня глюкозы в составе крови запускает ряд негативных изменений. В частности, увеличивается вероятность склеивания тромбоцитов, что приводит к образованию тромбов. Сами сосуды становятся хрупкими, что обостряет проблемы с сердцем и повышает риск инсульта или инфаркта.
В ротовой полости глюкоза и фруктоза в сочетании с кислотами способны создавать среду для развития патогенной микрофлоры. В итоге разрушается эмаль зубов, развивается кариес, а цвет становится непривлекательным.
Сколько нужно употреблять углеводов?
Для того чтобы сбалансировать собственное питание, рекомендуется придерживаться следующих норм потребления углеводов:
- детям до одного года необходимо давать по 13 г углеводов на 1 кг веса;
- для взрослого человека до 30 лет, не испытывающего сильных физических нагрузок, нужно 300–350 г в сутки этих веществ;
- после 30 лет норма снижается на 50 г;
- для женщин все нормы должны быть на 30–50 г меньше;
- для занимающихся спортом и ведущих активный образ жизни людей допускается превышение нормы на 40–50 г в сутки.
Пищевых волокон или клетчатки должно быть не менее 20 г, чтобы самоочищение кишечника работало хорошо.
Следует помнить, что существует вероятность аллергической реакции на . Поэтому нужно перед включением их в рацион малыша исключить возможность индивидуальной непереносимости. Делать это лучше в утренние часы.
Богатые углеводами продукты не следует употреблять в вечернее время, когда замедляются обменные процессы в организме. К тому же энергия, которую они позволят выделить, останется невостребованной. Это не касается людей, работающих в ночное время или по сменам. Для них нужно составлять индивидуальный режим питания.
Полезно знать, что для некоторых сладких продуктов имеет значение не только объём сахаров в 100 г продукта, но и количество влаги. Вода легко выводится из организма, оставляя в работе моносахариды. Если её в продукте много, то может оказаться, что глюкозы и других сахаров человек получает больше, чем нужно.
Одно яблоко, съеденное в течение дня, которое якобы способно обеспечить нужным количеством клетчатки, не поможет организму. Необходимо до 5 несладких фруктов, чтобы достичь нормального уровня суточного потребления.
Нельзя выбирать только крахмалосодержащие углеводы или моносахара. Для того чтобы обеспечить организм всем необходимым, баланс между ними должен быть примерно 1:1,5 в пользу первых (каш, хлеба и т. д.).
Если не запивать водой или жидкостью продукты, в которых много подобных элементов, то риск их превращения в жиры в случае превышения нормы потребления снижается. Поэтому пить лучше через час после еды.
Свежевыжатые соки стоит употреблять в разбавленном виде, чтобы не давать нагрузку на внутренние системы и одновременно уменьшить калорийность продукта.
Вывод прост: если к употреблению углеводов подойти грамотно, их употребление принесёт организму только пользу!
Все знают о том, что жизненно важными для человеческого организма являются соединения, известные как белки, жиры и углеводы. И если с первыми двумя типами веществ многие, хоть в общих чертах, но знакомы, то углеводы остаются некой загадкой. Между тем, их роль для здоровья огромна. Узнаем, в чем она проявляется.
Описание и общая характеристика
Углеводы - это органические соединения, в состав которых входят молекулы углерода, кислорода и водорода. Синтезируются при участии углекислого газа и воды, взаимодействие которых усиливает солнечный свет.
Химики знают, что за этим названием стоит большая масса веществ, многие из которых существенно различаются по «содержанию» (карбонильной группе) и гидроксильным связям.
Если отойти от терминологии, то окажется, что углеводы выступают неизменным элементом клеток и тканей всего живого на Земле. Биологи подсчитали, что основная доля биовещества приходится именно на них.
В организме человека углеводы регулируют обмен белков и жиров, в связке с ними образуют жизненно важные гормоны и ферменты. Более того, такие соединения принимают участие в формировании структур ДНК, РНК и АТФ, накапливают запас энергии, подпитывают мозг, сердечно-сосудистую систему и другие органы.
Чтобы яснее понимать роль этих соединений, обратим внимание на их классификацию.
Виды и основные функции
Углеводы состоят из отдельных сахаридов, которым отведена роль своеобразных «кирпичиков». Их количество и стало тем признаком, который позволил отнести соединения данной группы к разным видам.
Важно! Некоторые вещества вроде фруктозы усваиваются практически без участия инсулина - в малых дозах они разрешены при сахарном диабете.
Основными линиями являются ди- и полисахариды, а также олигосахаридные вещества.
Две молекулы соединены гликозидной связкой, а при реакции с водой они распадаются на две моносахаридные части каждая. Некоторые разновидности имеют восстанавливающие свойства (к примеру, продукты деления мальтозы).
Именно эта группа выступает главным источником углеводов в нашем организме. К ней причислены:
- лактоза, она же молочный сахар. При дефиците расщепляющей лактазы наблюдается непереносимость молока и продуктов из него;
- мальтоза солодовой природы, принимающая участие в обмене ферментами и накоплении энергии, необходимой при больших физических нагрузках;
- сахароза, которая при расщеплении делится на ценную фруктозу и глюкозу. Таким образом нормализуется содержание сахара в крови. Может откладываться как запасное питательное вещество.
В сумме эти вещества обеспечивают нормальную работу всех основных органов и систем. Имеются в данном ряду и другие соединения - целлобиоза и нигероза, рутиноза и трегалоза, но их концентрация куда меньше.
Они образуются путем соединения разного числа сахаридов: от 2 до 10. Строго говоря, сюда же относятся и дисахариды, но все же олиго-вещества выделены в отдельный класс.
Дело в том, что часто они являются продуктом синтеза разнотипных молекул, что и обусловило их строение, а заодно и функции.
Знаете ли вы? Порядка 80% сухой массы всех растений приходится именно на углеводы.
Наиболее распостраненными являются такие вещества, как:
- генцианоза;
- мелицитоза;
- мальтотриоза;
- эрлоза (все насчитывают по три базовые молекулы);
- тетрасахариды представлены стахиозой и акарбозой;
- более насыщенный состав у маннеопентозы (5 молекул) и маннеогексозы (6).
Их молекулы могут состоять из десятков, сотен, а то и тысяч моносахаридов. Названия таких структур на слуху у всех. Это:
- клетчатка, нормализующая работу желудка и кишечных путей. Она же улучшает обмен веществ, тем самым снижая риск сердечно-сосудистых заболеваний и гипертонии;
- пектины, «собранные» из остатков галактуроновой кислоты. Желудок их не усваивает, но все-таки польза весьма ощутима - выводится лишний холестерин и канцерогены. Эти свойства используются для профилактики серьезных нарушений кровообращения и даже раковых образований;
- крахмал, длинная углеродная цепочка которого позволяет человеку подолгу сохранять подвижность и энергичность;
- из крахмала получают мальтодекстрин. Он входит в состав спортивных добавок, помогает нарастить массу и улучшить работу ЖКТ (при контакте с пищевыми ферментами смесь, попавшая в желудок, усваивается легче).
Важно! Больше всего пектинов содержится в свежих фруктах.
Конечно, это не все полисахариды, а всего лишь самые важные. Но из прочей массы выделяется еще одно вещество такой же природы, а именно гликоген. Он уникален тем, что встречается только в организме. Откладываясь в мышцах и печени, создает мощный энергорезерв. Помогает при острой нехватке глюкозы, которой сопровождаются пиковые нагрузки.
Какие полезны?
Диетологи и химики отмечают, что наиболее полезными будут поли- и олигосахариды, включающие 3 и более сахарных единиц. Их еще называют сложными углеводами.
Ценность таких веществ состоит в том, что они дольше усваиваются: на это уходит 3,5-6 часов, в течение которых человек ощущает сытость. К тому же продукты, богатые сложными соединениями, поставляют в организм множество витаминов, минералов и волокон.
«Чистые» же единичные сахара, наоборот, считаются вредными. На то есть причина - в силу простой структуры им не нужно расщепляться и перевариваться, вместо этого моносахариды сразу же начинают истощать запас других питательных веществ, нужных для их метаболизма.
Исходя из этого, диетологи советуют составлять рацион так, чтобы 85% дневной потребности в углеводах покрывалось полисахаридами.
Продукты - источники углеводов
После ознакомления с основными типами данных веществ возникает вопрос - в каких продуктах содержатся те или иные соединения.
Здесь нужно иметь в виду еще один нюанс. Он состоит в том, что скорость расщепления углеводов, попавших в организм, определяется конкретным показателем - гликемическим индексом. Эта цифра отличается в зависимости от вида пищи.
Знаете ли вы? Как отдельная наука со всеми атрибутами химия выделилась во многом стараниями Антуана Лавуазье, который в 1777 году выдвинул кислородную теорию горения. На то время это было сродни научной революции.
Источниками быстрых веществ являются продукты, ГИ которых превышает 69 единиц (все, что дало меньшее число, считается «медленным», то есть полезным).
Быстрых
Быстрее всего желудком усваиваются кукурузный сироп и (их индекс составляет впечатляющие 113 и 108 единиц). 100 и больше показывают пшеничный и рисовый сиропы, крахмал, глюкоза и сироп на ее основе.
Если ориентироваться на показатели других продуктов этой группы, то полученный список будет таким:
- 90 и более: рисовая мука, без участия глютена. Тут же и - запеченный, жареный, фри, быстрого приготовления, а также полученные из него крахмал и декстрин;
- 80-90: домашнее картофельное пюре, рисовый пудинг, попкорн, кукурузные хлопья и крахмал, репа, белый хлеб, морковь после термообработки;
- 70-80: выпечка в виде бубликов, пончиков и баранок, бисквит и вафли, молочный шоколад, лазанья, и и белый хлеб (багет).
Медленных
Продукты, ГИ которых составляет меньше «разделительных» 69 единиц, лучше рассматривать в обратном порядке (от меньших цифр к большим).
Здесь первенство за помидорами, белокочанной капустой, брокколи и репчатым луком, которые усваиваются дольше всех (в числовом выражении их индекс равен 10).
В интервале между 12 и 15 единицами поместились кетчуп и томатный сок, маслины и оливки, черная смородина и соя.
Важно! Овощи и фрукты, помимо всего прочего, поставляют в организм и ценные фитонутриенты. Эти активные соединения снимают воспаления, регулируют обмен веществ и на клеточном уровне замедляют старение.
Им немного уступают и абрикосы (20). Остальные продукты можно отнести к следующим категориям:
- 22-29: морская капуста, чернослив, сосиски высшего сорта;
- 30-39:10% сливки, молоко и колбаса, макароны из твердых сортов пшеницы, а также хлеб с отрубями. Возможно, неожиданностью покажется присутствие в этом ряду вина;
- 40-49: здесь представлены лишь красная фасоль (40), после которой с большим отрывом идут яйца и виноградный сок (по 48);
- 50-59: джем, сыры (фета и плавленый);
- 60-69: компоты, ржаной хлеб, отварной картофель, . Ближе всех к заветному рубежу оказалась овсяная каша, чей ГИ составил 66 единиц.
Суточная потребность и норма
Дневная потребность просчитывается с оглядкой на возраст, характер работы и вес человека. Так, офисному клерку средних лет будет достаточно 5 г углеводов на 1 кг.
Человеку, постоянно имеющему дело с нагрузками, потребуется уже 8 г на ту же массу. И чем больше усилия, тем большей будет суточная доза углевода, необходимого для нормального функционирования органов - здесь налицо прямая зависимость.
Приведем конкретные числа, которые нужно иметь в виду представителям разных половозрастных групп. Первая цифра обозначает возраст, вторая - потребность в граммах .
Знаете ли вы? В человеческом теле работает более 700 различных ферментов.
Мужчины
Умственный труд:
- 18-29: 378;
- 30-39: 365;
- 40-59: 344;
- 18-29: 412;
- 30-39: 400;
- 40-59: 380;
- 18-29: 440;
- 30-39: 426;
- 40-59: 406;
Тяжелый физический труд:
- 18-29: 518;
- 30-39: 574;
- 40-59: 546.
Женщины
Умственный труд:
- 18-29: 324;
- 30-39: 310;
- 40-59: 297;
- 18-29: 351;
- 30-39: 337;
- 40-59: 323;
- 18-29: 371;
- 30-39: 358;
- 40-59: 344;
Тяжелый физический труд:
- 18-29: 441;
- 30-39: 427;
- 40-59: 406.
Отдельно о спортсменах
Самая большая потребность в углеводах - у людей, организм которых работает на пределе возможностей (а то и за ним). Ежедневные тренировки и постоянные нагрузки ускоряют обменные процессы, и в ход идут любые органические вещества, собранные в клетках или отложенные в тканях. Особенно ярко это видно как раз по углеводам, запасы которых весьма скромны.
Важно! Утренние тренировки начинают спустя 1-3 часа после нежирного высококалорийного завтрака, который должен покрыть в среднем 65% дневной нормы углеводов.
Чтобы восполнить их дефицит, мужчинам нужно 616-686 г таких соединений. Для женщин этот показатель составляет 478-546 г. Конкретная цифра зависит от типа нагрузок (ведь расход энергии у штангиста и, к примеру, спринтера будет заметно отличаться).
Нехватка и переизбыток
Природа позаботилась о том, чтобы концентрация основных углеводов (особенно глюкозы в крови) находилась на приемлемом уровне. В организме здоровых людей имеются запасы этих веществ, расход которых при обычном распорядке дня мало зависит от приема пищи либо фаз бодрствования. Исключение составляют разве что спортсмены.
Но любые сбои в работе нервной или эндокринной системы влекут за собой перераспределение углеводов, что проявляется в их переизбытке или же острой нехватке.
Стабильный излишек глюкозы, которая становится как бы магнитом для остальных веществ, приводит к гипергликемии. Это состояние, вызванное избытком сахара в крови.
Его признаками выступают:
- общая слабость;
- постоянная жажда;
- пониженное артериальное давление;
- внезапное появление кожного зуда;
- приступы головной боли, часто в сопровождении тошноты;
- обильный выход мочи.
Знаете ли вы? Первые инсулиновые инъекции были сделаны в январе 1922 года. Об этом гормоне знали еще за 30 лет до того, но проблемой было очистить соединение до безопасного для человека состояния.
Еще одним симптомом называют неприятный запах изо рта, схожий с ацетоновым.
Подобные проявления часто наблюдаются у людей, страдающих от частичной дисфункции почек или печени, нарушений гормонального баланса, увеличения щитовидной железы.
Постоянное повышение уровня углеводов может привести к сворачиванию выработки инсулина, что нарушает энергобаланс клеток и тканей. В результате запускаются серьезные болезни (вплоть до разнотипных гепатитов и цирроза).
Нехватка
Дефицит углеводов тоже распознается по характерным симптомам:
- На первичном этапе ощущаются слабость и сонливость. При этом заметно дрожание рук и повышенная потливость.
- Более тревожными сигналами считаются бледность кожи, участившиеся судороги, периодическое «замедление» сердца. В ряде случаев доходит до головокружения.
- Наиболее опасно состояние прострации на фоне учащенного пульса. В этот момент нужно немедленно съесть порцию продукта, богатого быстрыми веществами.
Важно! Нижний предел содержания сахара в крови составляет 1,7-2,2 ммоль/литр, тогда как опасной верхней гранью считаются 5,2-5,5 ммоль на тот же объем.
Заметив, что хоть один из этих признаков наблюдается регулярно, обратитесь к врачу - возможно, причина кроется не только в нарушении метаболизма.
Обдумывая свое меню, многие интересуются, как правильно обеспечивать организм углеводами. Чтобы они принесли максимум пользы, обратите внимание на основные моменты:
- Запас таких веществ желательно пополнять до обеда. Как раз в это время они усваиваются и перерабатываются лучше всего. При более позднем приеме пищи возрастает вероятность того, что простые сахариды напомнят о себе лишним весом.
- Включите в рацион злаки, овес, бобовые культуры, овощи, фрукты и нежирные молочные изделия. Это основа здорового питания. Их действие можно дополнить небольшим объемом картофеля, мучных изделий (только из белой муки) или фруктового сока.
- А вот от любимых конфет, мороженого или чипсов лучше отказаться. То же касается и ряда напитков (газировка, пиво, чересчур сладкие чай или кофе).
- Побольше активности - малоподвижный образ жизни ведет к переизбытку попавших в желудок и ткани веществ.
- Естественно, отказ от алкоголя. Даже в малых дозах он угнетает ценные ферменты, что тут же сказывается на работе печени и поджелудочной железы.
- Тем, кто борется с лишним весом, однозначно стоит отказаться от быстрых сахаридов в любом виде (твердом или жидком).
- Избегайте крайностей вроде резкого перехода на безуглеводную диету. Мало того, что она ведет к потере витаминов и клетчатки, так еще и замедляет переработку аминокислот. В таком режиме органы работают буквально на износ.
Знаете ли вы? Удивительно, но когда человек краснеет (к примеру, от жары или стеснения), его желудок действует так же - окрас стенки становится более насыщенным.
Теперь вы представляете, чем важны углеводы, откуда они берутся и почему важно держать их в норме. Надеемся, эти данные помогут нашим читателям в борьбе за здоровье и красоту. Бодрости и радостных моментов каждый день!
Элементарный состав углеводов: углерод, водород и кислород, но взаимоотношения между этими элементами в жирах и углеводах значительно разнятся: жир содержит углерода 6,5%, водорода 12%, кислорода 11,5%, углеводы - соответственно 44,5%, 6,2%, 49,3%.
Углеводы разделяются на три категории: моносахариды, дисахариды и полисахариды.
Биологическая роль углеводов
1. Углеводы являются хорошим энергетическим материалом.
2. Они входят в состав некоторых тканей и жидкостей организма.
3. Они противодействуют накоплению кетоновых тел при окислении жиров.
4. Придают пище ощущение сладкого вкуса, тонизируют центральную .
5. Обладают биологической активностью (гепарин предотвращают свертывание крови в сосудах, шалуроновая кислота препятствует проникновению бактерий через клеточную оболочку).
6. Играют роль в защитных реакциях (особенно в печени) - глюкуроновая кислота соединяется с токсическими веществами, образуя сложные нетоксичные эфиры, растворимые в воде, которые затем удаляются из с мочой.
К простым углеводам относятся моносахариды (глюкоза, фруктоза) и дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза).
К сложным углеводам относятся полисахариды (крахмал, гликоген, пектиновые вещества, клетчатка).
Биологическая роль моносахаридов
Глюкоза - структурная важнейшая единица. Она участвует в образовании гликогена, питании тканей мозга, работающих мышц и особенно сердечной. Глюкоза легко превращается в жиры в организме, особенно при ее избыточном поступлении с пищей.
Источники глюкозы - фрукты, ягоды и некоторые овощи. Пчелиный мед содержит 37%.
Фруктоза обладает теми же свойствами, что и глюкоза, но она медленнее усваивается в кишечнике и, поступая в кровь, быстро ее покидает.
Биологическая роль дисахаридов
Сахароза в желудочно-кишечном тракте распадается на глюкозу и фруктозу. Сахароза - наиболее распространенный сахар. Источники сахарозы - сахарная свекла (14-18%), сахарный тростник (10-15%).
Сахароза обладает способностью превращаться в жир. Избыточное поступление этого углевода в рационе вызывает нарушение жирового и холестеринового обменов, оказывает отрицательно влияние на состояние и функцию кишечной микрофлоры, повышая удельный вес гнилостной микрофлоры, усиливая интенсивности гнилостных процессов в кишечнике, ведет к развитию метеоризма.
Лактоза - углевод животного происхождения. При гидролизе расщепляется на глюкозу и галактозу. Поступление лактозы в организм способствует развитию молочно-кислых бактерий, подавляющих развитие гнилостных микроорганизмов. Источник лактозы - молоко и молочные продукты.
Биологическая роль полисахаридов
Крахмал - на его долю в рационе приходится около 80%. Крахмал в организме человека является основным источником глюкозы.
Гликоген является резервным углеводом животных тканей, образуя депо углеводов в печени. Общее содержание гликогена около 500г. Если углеводы с пищей не поступают, то запасы его исчеркиваются через 12-18 часов. Обеднение печени гликогеном ведет к возникновению жировой инфильтрации, а далее к жировой дистрофии печени.
Источники гликогена - печень, мясо, рыба.
Клетчатка (целлюлоза) - образует оболочки клеток и является опорным веществом. Она стимулирует перистальтику кишечника, играет роль адсорбента стеринов, в том числе холестерина. Она препятствует обратному их всасыванию и способствует выведению их из организма. Клетчатка играет роль в нормализации состава микрофлоры кишечника, в уменьшении гнилостных процессов, препятствует всасыванию ядовитых веществ.
Потребность углеводов в среднем 400-500 г в сутки, что составляет по отношению к белкам и жирам 1:1:4 (для детей) и 1:1.25:25,5 (для взрослых).
Неумеренное потребление сахара способствует развитию кариеса, нарушению возбудительных и тормозных процессов ЦНС, поддерживает воспалительные процессы, способствует аллергизации организма.
Ограничение углеводов при заболеваниях:
- сахарном диабете;
- ожирении;
- аллергиях, заболеваниях кожи;
- воспалительных процессах.
Наибольшим по массе компонентом питания являются углеводы. Углеводы в питании человека играют очень важную роль, так как они несут организму энергию для обслуживания всех процессов жизнедеятельности. Однако углеводы полезны только при нормированном поступлении в организм. Переизбыток углеводов ведет к ожирению и возникновению заболеваний.
Виды углеводов.
Углеводы бывают простыми (моно- и дисахариды) и сложными (полисахариды).
1. Моносахариды. Простейшие моносахариды — это фруктоза и глюкоза, которые отличаются друг от друга расположением атомов в молекуле. При соединении эти вещества образуют сахар. Сладкие на вкус простые углеводы легко растворяются в воде. Сахар — это основной поставщик энергии, поэтому его употребление нельзя ставить под запрет. Однако злоупотребление сахаром может отрицательно сказаться на здоровье. Норма потребления сахара составляет в сутки 50-100 г в зависимости от веса человека.
Глюкоза с помощью инсулина быстро усваивается и поступает в кровь. Для усвоения фруктозы инсулин не требуется, поэтому она легче переносится больными диабетом. Всасывается она медленно.
2. Дисахариды.
Являются наиболее ценными углеводами. Усваиваются дольше моносахаридов. Их виды:
сахароза состоит из глюкозы и фруктозы. Типичный образец сахарозы — тростниковый или свекловичный сахар;
мальтоза состоит из двух фрагментов глюкозы, находится в крахмале и гликогене;
лактоза, или молочный сахар, состоит из галактозы и глюкозы. Присутствует в молоке.
3. Полисахариды
, или сложные углеводы. Виды полисахаридов:
Усваиваемые полисахариды. К ним относится гликоген и крахмал Гликоген построен из остатков глюкозы. Часть глюкозы в процессе пищеварения откладывается в печени в качестве запаса и для питания мышц и нервной системы. Крахмал — это цепочки, состоящие из сотен молекул глюкозы. Крахмалы не могут растворяться в воде.
Сложные углеводы усваиваются дольше простых.
Неусваиваемые полисахариды. К неусваиваемым углеводам относится , пектиновые вещества, гемицеллюлоза, слизи, камеди и лигнин. Эти вещества необходимы для очищения кишечника, выведения токсинов и бактериальных колоний, уменьшения количества холестерина, улучшения работы пищеварительного тракта.
Хотя эти пищевые волокна очень важны для организма, их переизбыток приводит к неполному перевариванию пищи, повышенному газообразованию, болям в животе, нарушению усвоения кальция, других минеральных веществ и жирорастворимых витаминов в кишечнике.
Углеводы в продуктах питания.
Больше всего углеводов содержится в продуктах растительного происхождения. Из животных продуктов углеводы содержатся только в молоке. В нем находится лактоза, содержащая галактозу.
глюкозу и фруктозу можно получить из меда, фруктов, ягод, зеленых частей растения;
крахмал содержится в картофеле, крупах и бобовых;
гемицеллюлоза имеется в скорлупе семечек, оболочках зерен;
пищевые волокна есть во всех злаковых, фруктах и овощах.
Углеводы в питании человека: норма.
Точное количество углеводов зависит от веса человека и его физической активности. Суточная норма углеводов находится в пределах 350-500 г. Повышенные нагрузки физического или умственного плана требуют увеличенных энергозатрат. В таком случае норма углеводов может увеличиваться до 700 г.
Недостаток глюкозы. Недополучение организмом глюкозы приводит к появлению вялости, головной боли, сонливости, головокружению, чувству голода, потливости, дрожанию рук. Минимальное количество углеводов в сутки — 50-60 г. При меньшей дозе начинают развиваться нарушения обменных процессов.
Избыток глюкозы. При потреблении большого количества углеводов, которые не распадаются на глюкозу или гликоген, начинается процесс образования жира. Если это продолжается на протяжении длительного времени, то процесс может привести к ожирению, нарушению обменных процессов и другим заболеваниям.
Рациональное питание – это питание, при котором лишь чуть больше трети углеводов превращаются в жиры. При преобладании в питании легкоусвояемых углеводов в жиры переходит большее количество углеводов. Если же при этом не хватает пищевых волокон, то поджелудочная железа будет перегружена, а затем и истощена. Ведь именно она производит инсулин для усвоения глюкозы. Все это может стать причиной появления сахарного диабета.
Избыток углеводов приводит к нарушению жирового обмена, атеросклерозу, ухудшению состояния клеток кровеносных сосудов, склеиванию тромбоцитов и тромбозам.
Советует обратить внимание на количество углеводов в рационе. Лучше отдавать предпочтение сложным углеводам, которые находятся в крупах, бобовых и овощах. Кроме этого фрукты и овощи желательно употреблять в необработанном свежем виде.
