Лекция. Углеводы


1 Роль углеводов в организме

2 Рекомендуемые средние нормы углеводов в суточном рационе

1. Углеводам в питании принадлежит исключительно важная роль. Для человека они являются основным источником энергии (притом легко утилизируемой), необходимой для жизнедеятельности всех клеток тканей и органов, особенно мозга, сердца, мышц. При окислении 1 г углеводов в организме образуется 16,7 кДж (4 ккал).

Источниками углеводов в питании служат растения, в них углеводы составляют 80—90 % сухой массы. Процесс образования этих веществ происходит благодаря ассимиляции хлорофиллом СО2 воздуха при действии энергии солнечных лучей (фотосинтез). Образующийся при этом кислород выделяется в атмосферу, а из углерода синтезируется ряд органических веществ, в том числе крахмал, который запасается в корнях, плодах и других частях растений. Высвобождение кислорода в процессе фотосинтеза — единственный источник его образования в атмосфере.

Роль углеводов в организме человека не ограничивается их значением как источника энергии. Эта группа веществ и их производные входят в состав разнообразных тканей и жидкостей, т. е. являются пластическими мате риалами. Так, соединительная ткань содержит мукополисахариды, в состав которых входят углеводы и их производные.

Регуляторная функция углеводов разнообразна. Они противодействуют накоплению кетоновых тел при окислении жиров. Так, при нарушении обмена углеводов, например при сахарном диабете, развивается ацидоз.

Ощущение сладкого, воспринимаемое рецепторами языка, тонизирует центральную нервную систему.

Некоторые углеводы и их производные обладают биологической активностью, выполняя в организме специализированные функции. Например, гепарин предотвращает свертывание крови в сосудах, гиалуроновая кислота препятствует проникновению бактерий через клеточную оболочку и др.

Велико значение углеводов и их производных в защит ных реакциях организма, особенно протекающих в печени. Так, глюкуроновая кислота соединяется с некоторыми токсическими веществами, образуя нетоксические сложные эфиры, которые благодаря растворимости в воде удаляются из организма с мочой. Существенно важным является отсутствие токсических свойств промежуточных продуктов обмена углеводов.

Для физиологического действия углеводов имеет значение их качество и количество. В состав пищевых продуктов входят три (4) группы углеводов: моносахариды (глюкоза, фруктоза), олигосахариды (дисахариды, трисахариды), полисахариды (крахмал, гликоген, клетчатка, пектиновые вещества), мукополисахариды, основу которых составляют аминосахара и галактуроновая кислота.

Дисахариды имеют несложную структуру, что обусловливает их легкое расщепление ферментами пищеварительного тракта. Все они растворяются в воде и быстро усваиваются.

Крахмал — сложный углевод. Он непосредственно не усваивается в кишечнике и предварительно подвергается действию α-амилазы. Образующаяся при этом мальтоза затем расщепляется до глюкозы, которая всасывается стенками тонкого кишечника и поступает в кровь. Этот процесс происходит постепенно и потому потребление крахмала не вызывает быстрого увеличения содержания глюкозы в крови, особенно потому, что в растительных продуктах он защищен клетчаткой от непосредственного действия пищеварительных ферментов. Быстрый подъем уровня глюкозы в крови вызывают моно- и дисахариды, особенно сахароза. На ворсинках тонкого кишечника из нее и других дисахаридов высвобождаются остатки глюкозы, которые быстро поступают в кровь и при избыточном потреблении углеводов приводят к резкому подъему уровня глюкозы в крови. В щелочном содержимом кишечника фруктоза частично переходит в глюкозу. При потреблении фруктозы уровень глюкозы в крови увеличивается менее резко. В печени фруктоза и галактоза превращаются в основном в гликоген, однако часть этих моносахаридов поступает в кровь.

Важное значение имеет фруктоза для больных сахарным диабетом, так как ее обмен в организме происходит с участием ферментов, активность которых не зависит от наличия инсулина. Преимущество потребления источников фруктозы по сравнению с глюкозой связано также с различной степенью сладости этих углеводов. Если принять сладость сахарозы (свекловичный или тростниковый сахар) за 100, то этот показатель для фруктозы равен 173, инвертного сахара — 130, глюкозы — 74, ксилозы — 40, мальтозы — 32,5, галактозы — 32,1, лактозы — 16. Высокая сладость фруктозы позволяет использовать меньшие количества ее для придания вкуса продуктам и напиткам, что имеет особо важное значение для пищевых рационов ограниченной калорийности. В арбузе, дыне, яблоке, груше, черной смородине фруктоза преобладает над глюкозой. Источниками сахарозы являются свекла, мед, фрукты, ягоды, свекловичный и тростниковый сахар.

Моносахарид галактоза в свободном виде в пищевых продуктах не встречается. Она является продуктом расщепления молочного сахара. Дисахарид лактоза содержится только в молоке и молочных продуктах. Гидролиз лактозы в кишечнике протекает замедленно, в связи с чем ограничиваются процессы брожения и нормализуется деятельность кишечной микрофлоры. Кроме того, поступление лактозы в пищеварительный тракт способствует развитию молочно-кислых бактерий, являющихся антагонистами гнилостных микроорганизмов.

Источниками крахмала являются зерновые, бобовые, крупы, картофель. На долю крахмала приходится около 80 % потребляемых углеводов.

Гликоген — «животный крахмал» — содержится в различном количестве в органах и тканях животных. Он используется ими как энергетический материал. С пищей гликоген практически не поступает, так как разрушается в процессе созревания мяса убойных животных.

Целлюлоза (клетчатка) содержится в растениях. Она образует оболочки клеток и является опорным веществом. Целлюлоза не используется в организме человека в качестве источника глюкозы, так как не переваривается ферментами кишечника. Однако некоторые бактерии продуцируют фермент — целлюлазу, катализирующую гидролиз клетчатки. Под действием этого фермента целлюлоза расщепляется с образованием растворимых соединений, которые частично всасываются. Чем нежнее клетчатка (менее инкрустирована минеральными веществами), тем лучше она расщепляется. Такая клетчатка содержится в картофеле и других овощах. Важна роль клетчатки в качестве стимулятора перистальтики кишечника. Она и другие балластные вещества в кишечнике адсорбируют стерины, в том числе холестерин, препятствуют обратному их всасыванию, способствуют выведению из организма. Клетчатка играет роль в нормализации состава микрофлоры кишечника, в уменьшении гнилостных процессов, препятствует всасыванию ядовитых веществ.

Пектиновые вещества — полисахариды растительного происхождения, в их состав входят остатки галактуроновой кислоты. Они составляют основу фруктовых гелей. Различают два вида пектиновых веществ: пектины и протопектины. Пектины растворимы в воде, образуют коллоидные растворы. Протопектины нерастворимы в воде, так как в своем составе помимо пектинов они содержат клетчатку. Под влиянием фермента протопектиназы протопектин переходит в растворимые соединения и целлюлозу.

К производным углеводов относятся сорбит и ксилит, содержащиеся в небольших количествах в тканях человека. Эти вещества имеют сладкий вкус и применяются в качестве заменителей сахара. Сладость сорбита почти вдвое ниже, чем сахара. При добавлении в чай этого заменителя ощущается некоторый посторонний привкус.

Ксилит (примерно такой же сладкий, как сахар) обладает холодящими свойствами, напиткам и изделиям не придает постороннего вкуса. Сорбит получают в процессе производства аскорбиновой кислоты из глюкозы; ксилит — из початков кукурузы, хлопковой шелухи. Калорийность сорбита составляет 14,80 кДж/г (3,53 ккал/г), ксилита — 15,35 кДж/г (3,67 ккал/г), т. е. близка к энергетической ценности углеводов. В организме ксилит и сорбит расщепляются до СО2 и Н2О, не вызывают повышения уровня глюкозы в крови, поэтому их используют в рационах больных сахарным диабетом.

2. Потребность в углеводах определяется величиной энергетических затрат человека. Чем интенсивнее физическая нагрузка, тем большее количество углеводов необходимо организму.

Средняя потребность в углеводах равна 400—500 г/сут, в том числе крахмала 350—400 г, моно- и дисахаридов 50—100 г (их следует распределять на 3—4 приема по 20—25 г за один раз), пищевых балластных веществ (целлюлоза и пектиновые вещества) — 25 г. Неумеренное потребление сахара способствует кариесу зубов, нарушению нормального соотношения между возбудительными и тормозными процессами в нервной системе детей, что проявляется в их неуравновешенном поведении. Излишек сахара поддерживает воспалительные процессы. Это нередко происходит при чрезмерном потреблении конфет, тогда в желудке развивается так называемая разжижающая секреция в ответ на большую концентрацию сахара. Потребление значительных количеств сахара способствует аллергизации организма, изменяет нормальные реакции, например, на холод: вместо расширения сосудов, обеспечивающего согревание кожи, происходит их сужение, вследствие чего наступает охлаждение со всеми вытекающими последствиями.

Рекомендованная норма углеводов должна быть уменьшена при ряде заболеваний, особенно при сахарном диабете, ожирении, аллергиях, воспалительных процессах. В современных условиях нормы углеводов для лиц, не занимающихся физическим трудом, должны быть значительно снижены, особенно в пожилом и старческом возрасте. При этом особенно важно ограничить потребление рафинированных так называемых «незащищенных» углеводов, которые подвергнуты различной степени очистки и максимально освобождены от составных частей продукта, в частности от целлюлозы, витаминов, минеральных соединений. Такие углеводы более доступны действию пищеварительных ферментов, чем содержащиеся в продуктах не очищенных от балластных веществ. Источниками рафинированных углеводов — «пустых» калорий — являются: сахар, все виды кондитерских изделий, изделия из муки высших сортов.

В питании людей пожилого возраста и физически ненагруженных групп населения большая доля углеводов должна быть обеспечена «защищенными» углеводами. Они содержатся в растительных продуктах и представлены в основном крахмалом, которому сопутствует клетчатка в количестве не менее 0,1 %.

Соотношение между содержанием в рационе белков, жиров и углеводов зависит от возраста, состояния здоровья, характера выполняемой работы. Так, для людей, занятых работой, не требующей значительных физических усилий, оптимальным является соотношение 1:1:4. Для людей, занятых физическим трудом, доля углеводов в рационе возрастает и сбалансированность белков, жиров и углеводов выражается формулой 1:1:5.

При больших физических нагрузках (например, у спортсменов) нормы углеводов еще более повышены. Для лиц, занятых умственным трудом, наиболее рационально соотношение белков, жиров и углеводов 1: 0,8: 3.

В виде гликогена углеводы накапливаются в печени и мышцах. Однако углеводные депо характеризуются относительно небольшой емкостью и для удовлетворения потребностей организма эти нутриенты должны бесперебойно поступать с пищей. При больших физических нагрузках расход энергии не покрывается углеводами пищи и их запасами в организме; энергия образуется в результате окисления жира, мобилизующегося из жировых депо организма.

Существенным фактором, влияющим на обмен углеводов в организме, являются витамины, особенно группы В. Так, при недостатке витамина B1, входящего в состав ключевых ферментов, которые катализируют окисление углеводов в тканях, в последних накапливается молочная кислота, нарушается метаболизм жиров и белков.

В пищевых рационах жителей экономически развитых стран превалируют рафинированные продукты, в значительной мере лишенные пищевых волокон (изделия из белой муки, манной крупы, риса, макаронов, сахара). В результате ослабляется двигательная активность толстого кишечника. Застой шлаков приводит к развитию геморроя, изменению состава микрофлоры кишечника, ухудшению биосинтеза ряда витаминов (частично используемых организмом), увеличению образования токсических продуктов, в том числе канцерогенных, повышению их всасывания в кровь. Недостаток пищевых волокон в рационах способствует не только нарушениям функций толстого кишечника, но и преждевременному старению, развитию ожирения, сахарного диабета, заболеваний сердечно-сосудистой системы, холецистита и рака кишечника.

Избыток пищевых волокон также оказывает неблагоприятное действие на организм, так как при этом нарушаются процессы всасывания в кишечнике. Потребление большой дозы сахара за один раз или за сутки вызывает повышенное выделение инсулина, следовательно, способствует усилению деятельности поджелудочной железы, что может привести к ее истощению и развитию диабета. Избыток углеводов переходит в жир (под влиянием инсулина), причем содержащий насыщенные жирные кислоты.

Использование нормированных количеств сладких изделий, содержащих наряду с сахаром витамины и минеральные вещества, обусловливает утилизацию углеводов и предупреждает их превращение в жиры.

Реальными путями снижения.потребления «пустых калорий» являются следующие: использование для подслащивания напитков «вприкуску» варенья, повидла, ягод, протертых с сахаром, фруктово-ягодного мармелада, восточных сладостей, пастилы, сухофруктов (курага, изюм); выпечка мелкоштучных сладких хлебобулочных и кондитерских изделий; отпуск тортов на вес малыми порциями; реализация фруктово-ягодных соков, содержащих большое количество легкоусвояемых углеводов (виноградный, персиковый, сливовый, черешневый и др.), по 100 г в посуде соответствующей емкости с соломинками (для предупреждения образования зубного камня); использование в качестве третьих блюд кислородных пен из фруктово-ягодных соков, настоев трав; увеличение производства и расширение ассортимента кондитерских изделий, в которых сахар заменен ксилитом или сорбитом.

Для изготовления кондитерских изделий следует преимущественно использовать белковые, фруктово-ягодные начинки и кремы.



Реклама