Основные биологические функции углеводов: Ошибка 403 — доступ запрещён

Глава I. Углеводы

Глава I. УГЛЕВОДЫ

§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ

Еще в древние времена человечество познакомилось с углеводами и научилось использовать их в своей повседневной жизни. Хлопок, лен, древесина, крахмал, мед, тростниковый сахар – это всего лишь некоторые из углеводов, сыгравшие важную роль в развитие цивилизации. Углеводы относятся к числу наиболее распространенных в природе органических соединений. Они являются неотъемлемыми компонентами клеток любых организмов, в том числе бактерий, растений и животных.  В растениях на долю углеводов приходится 80 – 90 % сухой массы, у животных – около 2 % массы тела. Их синтез из углекислого газа и воды осуществляется зелеными растениями с использованием энергии солнечного света (фотосинтез). Суммарное стехиометрическое уравнение этого процесса имеет вид:

Затем глюкоза и другие простейшие углеводы превращаются в более сложные углеводы, например, крахмал и целлюлозу. Растения используют эти углеводы для высвобождения энергии в процессе дыхания. Этот процесс в сущности обратен процессу фотосинтеза:

Интересно знать! Зеленые растения и бактерии в процессе фотосинтеза ежегодно поглощают из атмосферы приблизительно 200 млрд. т углекислого газа. При этом происходит высвобождение в атмосферу около 130 млрд. т кислорода и синтезируется 50 млрд. т органических соединений углерода, в основном углеводов.

Животные не способны из углекислого газа и воды синтезировать углеводы. Потребляя углеводы с пищей, животные расходуют накопленную в них энергию для поддержания процессов жизнедеятельности. Высоким содержанием углеводов характеризуются такие виды нашей пищи, как хлебобулочные изделия, картофель, крупы и др.

Название «углеводы» является историческим.  Первые представители этих веществ описывались суммарной формулой С_mH_2nO_n или C_m(H₂O)_n. Другое название углеводов – сахара – объясняется сладким вкусом простейших углеводов. По своей химической структуре углеводы – сложная и многообразная группа соединений. Среди них встречаются как достаточно простые соединения с молекулярной массой около 200, так и гигантские полимеры, молекулярная масса которых достигает нескольких миллионов. Наряду с атомами углерода, водорода и кислорода в состав углеводов могут входить атомы фосфора, азота, серы и, реже, других элементов.

Классификация углеводов

Все известные углеводы можно подразделить на две большие группы – простые углеводы и сложные углеводы. Отдельную группу составляют углеводсодержащие смешанные полимеры, например, гликопротеины – комплекс с молекулой белка, гликолипиды – комплекс с липидом, и др.

Простые углеводы (моносахариды, или монозы) являются полигидроксикарбонильными соединениями, не способными при гидролизе образовывать более простые углеводные молекулы. Если моносахариды содержат альдегидную группу, то они относятся к классу альдоз (альдегидоспиртов), если кетонную – к классу кетоз (кетоспиртов). В зависимости от числа углеродных атомов в молекуле моносахаридов различают триозы (С₃), тетрозы (С₄), пентозы (С₅), гексозы (С₆) и т.д.: 

Наиболее часто в природе встречаются пентозы и гексозы.

Сложные углеводы (полисахариды, или полиозы)  представляют собой полимеры, построенные из остатков моносахаридов. Они при гидролизе образуют простые углеводы. В зависимости от степени полимеризации их подразделяют на низкомолекулярные (олигосахариды, степень полимеризации которых, как правило, меньше 10) и высокомолекулярные. Олигосахариды – сахароподобные углеводы, растворимые в воде и сладкие на вкус. Их по способности восстанавливать ионы металлов (Cu²⁺, Ag⁺) делят на восстанавливающие и невосстанавливающие. Полисахариды в зависимости от состава можно также разделить на две группы: гомополисахариды и гетерополисахариды. Гомополисахариды построены из моносахаридных остатков одного типа, а гетерополисахариды – из остатков разных моносахаридов.

Сказанное с примерами наиболее распространенных представителей каждой группы углеводов можно представить в виде следующей схемы:

Функции углеводов

Биологические функции полисахаридов весьма разнообразны.

Энергетическая и запасающая функция

В углеводах заключено основное количество калорий, потребляемых человеком с пищей. Основным углеводом, поступающим  с пищей, является крахмал. Он содержится  в хлебобулочных изделиях, картофеле, в составе круп. В рационе человека присутствуют также гликоген (в печени и мясе), сахароза (в качестве добавок к различным блюдам), фруктоза (во фруктах и меде), лактоза (в молоке). Полисахариды, прежде чем усвоиться организмом, должны быть гидролизованы с помощью пищеварительных ферментов до моносахаридов. Только в таком виде они всасываются в кровь. С током крови моносахариды поступают к органам и тканям, где используются для синтеза своих собственных углеводов или других веществ, либо подвергаются  расщеплению с целью извлечения из них энергии.

Освобождающаяся в результате расщепления глюкозы энергия накапливается в виде АТФ. Различают два процесса распада глюкозы: анаэробный (в отсутствие кислорода) и аэробный (в присутствии кислорода). В результате анаэробного процесса образуется молочная кислота

,

которая при тяжелых физических нагрузках накапливается в мышцах и вызывает боль.

В результате же аэробного процесса глюкоза окисляется до оксида углерода (IV) и воды:

В результате аэробного распада глюкозы освобождается значительно больше энергии, чем в результате анаэробного. В целом при окислении 1 г углеводов выделяется 16,9 кДж энергии.

Глюкоза может подвергаться спиртовому брожению. Этот процесс осуществляется дрожжами в анаэробных условиях: 

Спиртовое брожение широко используется в промышленности для производства вин и этилового спирта.

Человек научился использовать не только спиртовое брожение, но и нашел применение молочнокислому брожению, например, для получения молочнокислых продуктов и квашения овощей.

В организме человека и животных нет ферментов, способных гидролизовать целлюлозу, тем не менее целлюлоза является основным компонентом пищи для многих животных, в частности, для жвачных. В желудке этих животных в больших количествах содержатся бактерии и простейшие, продуцирующие фермент целлюлазу, катализирующий гидролиз целлюлозы до глюкозы. Последняя может подвергаться дальнейшим превращениям, в результате которых образуются масляная, уксусная, пропионовая кислоты, способные всасываться в кровь жвачных.

Углеводы выполняют и запасную функцию. Так, крахмал, сахароза, глюкоза у растений и гликоген у животных являются энергетическим резервом их клеток.

Структурная, опорная и защитная функции

Целлюлоза у растений и хитин у беспозвоночных и в грибах выполняют опорную и защитную функции. Полисахариды образуют капсулу у микроорганизмов, укрепляя тем самым  мембрану. Липополисахариды бактерий и гликопротеины поверхности животных клеток обеспечивают избирательность межклеточного взаимодействия и иммунологических реакций организма. Рибоза служит строительным материалом для РНК, а дезоксирибоза – для ДНК.

Защитную функцию выполняет гепарин. Этот углевод, являясь ингибитором свертывания крови, предотвращает образование тромбов. Он содержится в крови и соединительной ткани млекопитающих. Клеточные стенки бактерий, образованные полисахаридами, скреплены короткими аминокислотными цепочками, защищают  бактериальные клетки от неблагоприятных воздействий. Углеводы участвуют у ракообразных и насекомых в построение наружного скелета, выполняющего защитную функцию.

Регуляторная функция

Клетчатка усиливает перистальтику кишечника, улучшая этим пищеварение.

Интересна возможность использования углеводов в качестве источника жидкого топлива – этанола. С давних пор использовали древесину для обогрева жилищ и приготовления пищи. В современном обществе этот вид топлива вытесняется другими видами – нефтью и углем, более дешевыми и удобными в использовании. Однако растительное сырье, несмотря на некоторые неудобства в использовании, в отличие от нефти и угля является возобновляемым источником энергии. Но его применение в двигателях внутреннего сгорания затруднено. Для этих целей предпочтительнее использовать жидкое топливо или газ. Из низкосортной древесины, соломы или другого растительного сырья, содержащих целлюлозу или крахмал, можно получить жидкое топливо – этиловый спирт. Для этого необходимо вначале гидролизовать целлюлозу или крахмал и получить глюкозу:

,

а затем полученную глюкозу подвергнуть спиртовому брожению и получить этиловый спирт. После очистки его можно использовать в виде топлива в двигателях внутреннего сгорания. Надо отметить, что в Бразилии с этой целью ежегодно из сахарного тростника, сорго и маниока получают миллиарды литров спирта и используют его в двигателях внутреннего сгорания.

Углеводы | Tervisliku toitumise informatsioon

Углеводы являются главным источником энергии в организме. Энергия, получаемая с содержащимися в пище углеводами, в основном вырабатывается из крахмала и сахаров, а также (в меньшей степени) из пищевых волокон и сахарных спиртов.

Основными источниками углеводов являются зерновые и картофель. Фрукты, фруктовый сок, ягоды и молоко также содержат сахара (моно- и дисахариды). Сладости, сладкие напитки, фруктовые сиропы, подслащенные кондитерские изделия и молочные продукты со вкусовыми добавками – основные источники добавленных сахаров. Добавленными сахарами называются сахара, добавляемые в продукты в процессе их обработки или приготовления. 

Понятия «углевод» и «сахар» – не одно и то же. Сахар – это условное обиходное понятие, используемое в основном в отношении сахарозы (т.н. столовый сахар), а также других водорастворимых простых углеводов со сладким вкусом (моно- и дисахариды, такие как глюкоза, фруктоза, лактоза, мальтоза).

• Углеводы должны покрывать 50–60% суточной потребности в пищевой энергии.
• Энергия, получаемая с добавленным сахаром, не должна превышать 10% суточной пищевой энергии.

Человеку с суточной потребностью в энергии 2000 ккал за день следует употреблять: от 0,5 x 2000 ккал / 4 ккал = 250 г до 0,6 x 2000 / 4 ккал = 300 г углеводов.  При суточной потребности в энергии 2500 ккал рекомендуемое дневное количество углеводов 313–375 г, при 3000 ккал – 375–450 г.

Наш организм, а в особенности мозг, нуждается в постоянном снабжении глюкозой, обеспечивающей эффективность и результативность его работы. При длительном недостатке углеводов организм начинает синтезировать глюкозу из собственных белков, из-за чего заметно снижается его защитная способность в отношении факторов внешней среды.

С точки зрения пищевой ценности углеводы делятся на две больших группы:

Углеводы выполняют в организме множество функций:

• являются главным источником энергии в организме: 1 грамм углеводов = 4 ккал,
• входят в состав клеток и тканей,
• определяют группу крови,
• входят в состав многих гормонов,
• выполняют защитную функцию в составе антител,
• играют роль запасного вещества в организме: аккумулирующийся в печени и мышцах гликоген – временный запас глюкозы, которой организм при необходимости может легко воспользоваться,
• пищевые волокна необходимы для исправной работы пищеварительной системы.

Основные углеводы и их лучшие источники:

Моно- и дисахариды*, то есть простые углеводы, то есть сахара
Глюкоза, или виноградный сахар	мед, фрукты, ягоды, соки
Фруктоза, или фруктовый сахар	фрукты, ягоды, соки, мед
Лактоза, или молочный сахар	молоко и молочные продукты
Мальтоза, или солодовый сахар	зерновые продукты
Сахароза, или столовый сахар	сахарный тростник, сахарная свекла, столовый сахар, сахаросодержащие продукты, фрукты, ягоды
Олигосахариды
Мальтодекстрин	вырабатывается из крахмала, используется преимущественно как БАД. Содержится также в пиве и хлебе
Рафиноза	бобовые
Полисахариды
Крахмал	картофель, зерновые продукты, рис, макаронные изделия
Пищевые волокна (целлюлоза, пектин)	зерновые, фрукты

* дисахариды по структуре относятся к олигосахаридам

Пищевые волокна

Пищевые волокна содержатся только в растениях, например, целлюлоза и пектин встречаются в основном в цельнозерновых продуктах, фруктах и овощах, а также бобовых.

Обитающие в кишечнике микроорганизмы способны частично расщеплять пищевые волокна, которые являются пищей для микробов пищеварительного тракта, в свою очередь важных для защитных сил организма человека.

Пищевые волокна:

• ​увеличивают объем пищевой кашицы, вызывая тем самым ощущение сытости,
• ускоряют продвижение пищевой массы по тонкому кишечнику,
• способствуют предотвращению запоров и могут предотвращать некоторые формы рака, заболевания сердечно-сосудистой системы и диабет II типа,
• облегчают вывод из организма холестерина,
• замедляют всасывание глюкозы, предотвращая слишком резкое возрастание уровня сахара в крови,
• помогают поддерживать нормальную массу тела.

Пищевые волокна в организме не всасываются, но, благодаря частичному разложению в кишечнике под действием микрофлоры пищеварительного тракта, образуют жирные кислоты с короткой молекулярной цепью и дают около 2 ккал/г энергии.

Пищевые волокна можно подразделить на водорастворимые и нерастворимые. Поскольку они выполняют разные функции, следует ежедневно употреблять продукты, содержащие пищевые волокна обоих видов:

• Овес, рожь, фрукты, ягоды, овощи и бобовые (горох, чечевицу, фасоль) – хорошие источники водорастворимых пищевых волокон.
• Цельнозерновые продукты (ржаной хлеб, цельнозерновой пшеничный хлеб, сепик, крупы, цельнозерновые хлопья, цельнозерновой рис) – хорошие источники не растворимых в воде пищевых волокон.

Взрослый человек должен получать от 25 до 35 г пищевых волокон в день в зависимости от суточной потребности в энергии (ок. 13 г пищевых волокон на 1000 ккал). 

Рекомендуемое суточное количество пищевых волокон для ребенка старше одного года составляет 8–13 г на 1000 ккал потребленной энергии. Рекомендуемое суточное количество для ребенка можно приблизительно подсчитать по формуле «возраст + 7». Чрезмерное употребление пищевых волокон не рекомендуется, поскольку возникает опасность, что какое-либо необходимое организму минеральное вещество окажется связанным в труднорастворимом соединении, и организм не сможет его усвоить.

Рекомендации по увеличению потребления продуктов, богатых крахмалом и пищевыми волокнами:

• Выбирая основное блюдо, предпочтите цельнозерновые макаронные изделия или рис и поменьше соуса.
• В случае сосисок с отварным картофелем возьмите больше картофеля и меньше сосисок.
• Добавляйте фасоль и горох в рагу, овощные запеканки или тушеные блюда. Этим вы повысите содержание в блюде пищевых волокон. Действуя таким образом, можно употреблять меньше мяса, блюда становятся экономнее, также сокращается количество употребляемых насыщенных жирных кислот.
• Предпочтите цельнозерновой ржаной и пшеничный хлеб.
• Выберите цельнозерновой рис: он содержит большое количество пищевых волокон.
• Употребляйте на завтрак цельнозерновые хлопья или подмешивайте их в свои любимые хлопья.
• Каша – отлично согревающий зимний завтрак, цельнозерновые овсяные хлопья со свежими фруктами, ягодами и йогуртом – освежающий летний завтрак.
• Съедайте 3–5 ломтиков цельнозернового ржаного хлеба в день.
• Съедайте за день по меньшей мере 500 г фруктов и овощей.

Сахар

Большинство людей норовят употреблять слишком много сахара, поскольку едят много сладостей, пирожных, выпечки и других богатых сахаром продуктов, пьют прохладительные и соковые напитки. Сахаров, содержащихся в необработанных продуктах, например, во фруктах и молоке, опасаться не стоит. Прежде всего следует сокращать употребление пищи, содержащей добавленный сахар.

Сахар добавляют во многие продукты, но больше всего его содержат:

• прохладительные и соковые напитки: например, 500 мл лимонада могут содержать до 50 г, то есть 10-15 чайных ложек сахара,
• сладости, конфеты, печенье,
• варенье,
• ​пирожные, торты, булочки, пудинги,
• мороженое.

Основными недостатками многих богатых сахаром продуктов является, с одной стороны, относительно высокое содержание энергии, а с другой – как правило, довольно низкое содержание витаминов и минеральных веществ. Кроме того, многие насыщенные сахаром продукты содержат и много жира – например, шоколад, печенье, булочки, пирожные и мороженое.

Богатыми сахаром продуктами и напитками можно повредить зубы, если не уделять достаточного внимания гигиене полости рта. Зубы следует тщательно чистить не менее 2 раз в день, а между приемами пищи очищать, например, с помощью жевательной резинки. Если сахара, содержащиеся во фруктах, не так уж сильно вредят зубам, то в составе соков их структура уже расщеплена, и потому они настолько же вредны для зубов, как и любая другая богатая сахаром пища, особенно если употреблять их часто. Выпивать стакан фруктового сока в день все же рекомендуется (причем желательно вместе с пищей), поскольку он обогащает наш стол витаминами, минералами и фитохимикатами.

Употреблять меньше сахара – задача решаемая!

Функции углеводов в организме – питание человека [УСТАРЕЛО]

Глава 4. Углеводы

В организме человека углеводы выполняют пять основных функций. Они производят энергию, хранят энергию, строят макромолекулы, экономят белок и помогают в метаболизме липидов.

Производство энергии

Основная роль углеводов заключается в снабжении энергией всех клеток организма. Многие клетки предпочитают глюкозу в качестве источника энергии по сравнению с другими соединениями, такими как жирные кислоты. Некоторые клетки, такие как эритроциты, способны производить клеточную энергию только из глюкозы. Мозг также очень чувствителен к низким уровням глюкозы в крови, потому что он использует только глюкозу для производства энергии и функций (если только не находится в условиях экстремального голодания). Около 70 процентов глюкозы, поступающей в организм в результате пищеварения, перераспределяется (печенью) обратно в кровь для использования другими тканями. Клетки, которым требуется энергия, удаляют глюкозу из крови с помощью транспортного белка в своих мембранах. Энергия глюкозы исходит от химических связей между атомами углерода. Энергия солнечного света требовалась для образования этих высокоэнергетических связей в процессе фотосинтеза. Клетки в нашем организме разрывают эти связи и захватывают энергию для осуществления клеточного дыхания. Клеточное дыхание — это в основном контролируемое сжигание глюкозы по сравнению с неконтролируемым сжиганием. Клетка использует множество химических реакций на нескольких ферментативных стадиях, чтобы замедлить высвобождение энергии (без взрыва) и более эффективно улавливать энергию, удерживаемую химическими связями в глюкозе.

Первая стадия распада глюкозы называется гликолизом. Гликолиз, или расщепление глюкозы, представляет собой сложную серию из десяти стадий ферментативной реакции. Второй этап распада глюкозы происходит в органеллах фабрики энергии, называемых митохондриями. Один атом углерода и два атома кислорода удаляются, что дает больше энергии. Энергия этих углеродных связей переносится в другую область митохондрий, делая клеточную энергию доступной в форме, которую клетки могут использовать.

Рисунок 4.10 Клеточное дыхание

Клеточное дыхание — это процесс, посредством которого энергия захватывается из глюкозы.

Аккумулятор энергии

Если в организме уже достаточно энергии для поддержания своих функций, избыток глюкозы откладывается в виде гликогена (большая часть которого хранится в мышцах и печени). Молекула гликогена может содержать более пятидесяти тысяч отдельных единиц глюкозы и сильно разветвлена, что позволяет глюкозе быстро распространяться, когда она необходима для производства клеточной энергии.

Количество гликогена в организме в любой момент времени эквивалентно примерно 4000 килокалориям: 3000 в мышечной ткани и 1000 в печени. Длительное использование мышц (например, упражнения в течение более нескольких часов) может истощить энергетический запас гликогена. Помните, что это называется «ударом в стену» или «стуком» и характеризуется усталостью и снижением физической работоспособности. Наступает ослабление мышц, потому что для преобразования химической энергии жирных кислот и белков в полезную энергию требуется больше времени, чем для преобразования глюкозы. После длительных упражнений гликоген уходит, и мышцы должны больше полагаться на липиды и белки в качестве источника энергии. Спортсмены могут немного увеличить свой запас гликогена, снизив интенсивность тренировок и увеличив потребление углеводов до 60-70 процентов от общего количества калорий за три-пять дней до соревнования. Людям, которые не занимаются тяжелыми тренировками и решили пробежать 5-километровый забег ради удовольствия, не нужно съедать большую тарелку макарон перед забегом, поскольку без длительных интенсивных тренировок не произойдет адаптации увеличенного мышечного гликогена.

Печень, как и мышцы, может запасать энергию глюкозы в виде гликогена, но, в отличие от мышечной ткани, она жертвует своей запасенной энергией глюкозы другим тканям организма, когда уровень глюкозы в крови низкий. Приблизительно четверть общего содержания гликогена в организме находится в печени (что эквивалентно примерно четырехчасовому запасу глюкозы), но это сильно зависит от уровня активности. Печень использует этот запас гликогена, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне между приемами пищи. Когда запасы гликогена в печени истощаются, глюкоза вырабатывается из аминокислот, полученных при разрушении белков, для поддержания метаболического гомеостаза.

Создание макромолекул

Хотя большая часть поглощаемой глюкозы используется для производства энергии, некоторое количество глюкозы превращается в рибозу и дезоксирибозу, которые являются важными строительными блоками важных макромолекул, таких как РНК, ДНК и АТФ. Глюкоза дополнительно используется для образования молекулы НАДФН, которая важна для защиты от окислительного стресса и используется во многих других химических реакциях в организме. Если вся энергия, запасы гликогена и строительные потребности организма удовлетворены, избыток глюкозы может быть использован для образования жира. Вот почему диета со слишком высоким содержанием углеводов и калорий может привести к увеличению веса — тема, которая будет обсуждаться в ближайшее время.

Рисунок 4.11 Химическая структура дезоксирибозы

Молекула сахара дезоксирибоза используется для построения основы ДНК. Изображение предоставлено rozeta / CC BY-SA 3.0

Рисунок 4.12 Двухцепочечная ДНК

Изображение от Forluvoft / Public Domain

В ситуации, когда глюкозы недостаточно для удовлетворения потребностей организма, глюкоза синтезируется из аминокислот. Поскольку запасной молекулы аминокислот нет, этот процесс требует разрушения белков, в первую очередь из мышечной ткани. Присутствие достаточного количества глюкозы в основном избавляет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.

По мере повышения уровня глюкозы в крови использование липидов в качестве источника энергии подавляется. Таким образом, глюкоза дополнительно оказывает «жиросберегающий» эффект. Это связано с тем, что увеличение уровня глюкозы в крови стимулирует высвобождение гормона инсулина, который заставляет клетки использовать глюкозу (вместо липидов) для производства энергии. Адекватный уровень глюкозы в крови также предотвращает развитие кетоза. Кетоз – метаболическое состояние, возникающее в результате повышения уровня кетоновых тел в крови. Кетоновые тела являются альтернативным источником энергии, который клетки могут использовать при недостаточном поступлении глюкозы, например, во время голодания. Кетоновые тела имеют кислую среду, и их высокое содержание в крови может привести к тому, что она станет слишком кислой. Это редко встречается у здоровых взрослых, но может возникать у алкоголиков, людей, страдающих от недоедания, и у людей с диабетом 1 типа. Минимальное количество углеводов в рационе, необходимое для подавления кетоза у взрослых, составляет 50 граммов в день.

Углеводы имеют решающее значение для поддержания самой основной функции жизни — производства энергии. Без энергии не осуществляется ни один из других жизненных процессов. Хотя наши тела могут синтезировать глюкозу, это происходит за счет разрушения белка. Однако, как и в случае со всеми питательными веществами, углеводы следует потреблять в умеренных количествах, поскольку их слишком много или слишком мало в рационе может привести к проблемам со здоровьем.

Функции углеводов в организме

Последнее обновление: 14 января 2020 г.

Содержание

В этой части нашего обзора углеводов мы объясняем различные типы и основные функции углеводов, включая сахара. Для обзора того, как потребление углеводов связано со здоровьем, обратитесь к статье «Полезны или вредны углеводы для вас?».

1. Введение

Наряду с жиром и белком углеводы являются одним из трех макронутриентов в нашем рационе, и их основная функция заключается в обеспечении организма энергией. Они встречаются во многих различных формах, таких как сахара и пищевые волокна, а также во многих различных продуктах, таких как цельнозерновые продукты, фрукты и овощи. В этой статье мы исследуем разнообразие углеводов, которые встречаются в нашем рационе, и их функции.

2. Что такое углеводы?

По своей сути углеводы состоят из строительных блоков сахаров и могут быть классифицированы в зависимости от того, сколько единиц сахара объединено в их молекуле. Глюкоза, фруктоза и галактоза являются примерами моносахаридов, также известных как моносахариды. Двухзвенные сахара называются дисахаридами, среди которых наиболее широко известны сахароза (столовый сахар) и лактоза (молочный сахар). Моносахариды и дисахариды обычно называют простыми углеводами. Молекулы с длинной цепью, такие как крахмалы и пищевые волокна, известны как сложные углеводы. На самом деле, однако, есть более явные различия. В таблице 1 представлен обзор основных типов углеводов в нашем рационе.

Таблица 1. Примеры углеводов на основе различных классификаций.

CLASS	EXAMPLES
Monosaccharides	Glucose, fructose, galactose
Disaccharides	Sucrose, lactose, maltose
Олигосахариды	Фруктоолигосахариды, мальтоолигосахариды
Polyols	Isomalt, maltitol, sorbitol, xylitol, erythritol
Starch polysaccharides	Amylose, amylopectin, maltodextrins
Non-starch polysaccharides (dietary клетчатка)	Целлюлоза, пектины, гемицеллюлозы, камеди, инулин

Углеводы также известны под следующими названиями, которые обычно относятся к определенным группам углеводов ¹ :

• Сахар
• Простые и сложные углеводы
• Устойчивый крахмал
• Диета
• . , но также в зависимости от их роли или источника в нашем рационе. Даже ведущие органы общественного здравоохранения не имеют согласованных общих определений для различных групп углеводов ² .

  3. Виды углеводов

  3.1. Моносахариды, дисахариды и полиолы

  Простые углеводы, содержащие одну или две единицы сахара, также известны как сахара. Примеры:

  • Глюкоза и фруктоза: моносахариды, которые можно найти во фруктах, овощах, меде, а также в таких пищевых продуктах, как глюкозно-фруктозные сиропы. сахарная свекла, сахарный тростник и фрукты
  • Лактоза, дисахарид, состоящий из глюкозы и галактозы, является основным углеводом молока и молочных продуктов
  • Мальтоза представляет собой дисахарид глюкозы, содержащийся в солоде и сиропах, полученных из крахмала , повара и потребители и называются «добавленным сахаром». Они также могут встречаться в виде «свободных сахаров», которые естественным образом содержатся в меде и фруктовых соках.

    Полиолы, или так называемые сахарные спирты, также являются сладкими и могут использоваться в пищевых продуктах аналогично сахарам, но имеют более низкую калорийность по сравнению с обычным столовым сахаром (см. ниже). Они встречаются в природе, но большинство полиолов, которые мы используем, получают путем трансформации сахаров. Сорбит является наиболее часто используемым полиолом в продуктах питания и напитках, а ксилит часто используется в жевательных резинках и мятных конфетах. Изомальт представляет собой полиол, получаемый из сахарозы, часто используемый в кондитерских изделиях. Полиолы могут оказывать слабительное действие при употреблении в больших количествах.

    Если вы хотите узнать больше о сахаре в целом, прочитайте нашу статью «Сахар: ответы на распространенные вопросы», статью «Ответы на распространенные вопросы о подсластителях» или узнайте о возможностях и трудностях замены сахара в хлебобулочных изделиях и пищевых продуктах, подвергшихся технологической обработке. («Сахар с точки зрения пищевой технологии»).

    3.2. Олигосахариды

    Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определяет олигосахариды как углеводы с 3-9 единицами сахара, хотя другие определения допускают несколько более длинные цепи. Наиболее известны олигофруктаны (или, говоря научным языком, фруктоолигосахариды), состоящие из до 9единицы фруктозы и естественным образом встречаются в овощах с низкой сладостью, таких как артишоки и лук. Рафиноза и стахиоза — еще два примера олигосахаридов, содержащихся в некоторых бобовых, злаках, овощах и меде. Большинство олигосахаридов не расщепляются на моносахариды пищеварительными ферментами человека, а вместо этого используются кишечной микробиотой (дополнительную информацию см. в нашем материале о пищевых волокнах).

    3.3. Полисахариды

    Десять или более, а иногда даже до нескольких тысяч единиц сахара необходимы для образования полисахаридов, которые обычно различают двух типов:

    • Крахмал, который является основным запасом энергии в корнеплодах, таких как лук, морковь, картофель и цельные зерна. Он имеет цепочки глюкозы разной длины, более или менее разветвленные, и встречается в гранулах, размер и форма которых различаются в зависимости от растения, которое их содержит. Соответствующий полисахарид у животных называется гликогеном. Некоторые крахмалы могут быть переварены только микробиотой кишечника, а не механизмами нашего собственного организма: они известны как устойчивые крахмалы.
    • Некрахмальные полисахариды, входящие в группу пищевых волокон (хотя некоторые олигосахариды, такие как инулин, также считаются пищевыми волокнами). Примерами являются целлюлоза, гемицеллюлозы, пектины и камеди. Основными источниками этих полисахаридов являются овощи и фрукты, а также цельнозерновые продукты. Отличительной чертой некрахмальных полисахаридов и фактически всех пищевых волокон является то, что люди не могут их переваривать; следовательно, их среднее содержание энергии ниже по сравнению с большинством других углеводов. Однако некоторые типы клетчатки могут метаболизироваться кишечными бактериями, образуя соединения, полезные для нашего организма, такие как жирные кислоты с короткой цепью. Узнайте больше о пищевых волокнах и их важности для нашего здоровья в нашей статье о «цельных зернах» и «пищевых волокнах».

    С этого момента мы будем ссылаться на «сахара», когда говорим о моно- и дисахаридах, и «клетчатку», когда говорим о некрахмальных полисахаридах.

    4. Функции углеводов в нашем организме

    Углеводы являются неотъемлемой частью нашего рациона. Самое главное, они обеспечивают энергией наиболее очевидные функции нашего тела, такие как движение или мышление, а также «фоновые» функции, которые большую часть времени мы даже не замечаем ¹ . Во время пищеварения углеводы, состоящие из более чем одного сахара, расщепляются пищеварительными ферментами на моносахариды, а затем непосредственно всасываются, вызывая гликемический ответ (см. ниже). Организм использует глюкозу непосредственно в качестве источника энергии в мышцах, мозге и других клетках. Некоторые углеводы не могут быть расщеплены, и они либо ферментируются нашими кишечными бактериями, либо проходят через кишечник без изменений. Интересно, что углеводы также играют важную роль в структуре и функционировании наших клеток, тканей и органов.

    4.1. Углеводы как источник энергии и их хранение

    Углеводы, расщепленные в основном до глюкозы, являются предпочтительным источником энергии для нашего организма, поскольку клетки нашего мозга, мышц и всех других тканей непосредственно используют моносахариды для своих энергетических потребностей. В зависимости от вида грамм углеводов дает различное количество энергии:

    • Крахмалы и сахара являются основными углеводами, обеспечивающими энергию, и содержат 4 килокалории (17 кДж) на грамм
    • Полиолы дают 2,4 килокалории (10 кДж) (эритрит вообще не переваривается и, таким образом, дает 0 калорий) доставляются в нужные клетки. Некоторые гормоны, в том числе инсулин и глюкагон, также являются частью пищеварительной системы. Они поддерживают уровень сахара в крови, удаляя или добавляя глюкозу в кровоток по мере необходимости.

      Если не используется напрямую, организм превращает глюкозу в гликоген, полисахарид, подобный крахмалу, который хранится в печени и мышцах в качестве легкодоступного источника энергии. Когда это необходимо, например, между приемами пищи, ночью, во время всплесков физической активности или во время коротких периодов голодания, наш организм снова превращает гликоген в глюкозу, чтобы поддерживать постоянный уровень сахара в крови.

      Мозг и эритроциты особенно зависят от глюкозы как источника энергии и могут использовать другие формы энергии из жиров в экстремальных условиях, например, в очень длительных периодах голодания. Именно по этой причине уровень глюкозы в крови должен постоянно поддерживаться на оптимальном уровне. Приблизительно 130 г глюкозы необходимо в день, чтобы покрыть энергетические потребности только мозга взрослого человека.

      4.2. Гликемический ответ и гликемический индекс

      Когда мы едим пищу, содержащую углеводы, уровень глюкозы в крови повышается, а затем снижается. Этот процесс известен как гликемический ответ. Он отражает скорость переваривания и всасывания глюкозы, а также влияние инсулина на нормализацию уровня глюкозы в крови. На скорость и продолжительность гликемического ответа влияет ряд факторов:

      • Сама пища:
        • Тип сахара (сахаров), образующих углеводы; например фруктоза имеет более низкий гликемический ответ, чем глюкоза, а сахароза имеет более низкий гликемический ответ, чем мальтоза
        • Структура молекулы; например крахмал с большим количеством разветвлений легче расщепляется ферментами и, следовательно, легче усваивается, чем другие
        • Используемые методы приготовления и обработки
        • Количество других питательных веществ в пище, таких как жир, белок и клетчатка
      • (Метаболические) обстоятельства у каждого человека:
        • Степень жевания (механическое разрушение)
        • Скорость опорожнения желудка
        • Время прохождения через тонкий кишечник (на которое частично влияет пища)
        • Сам обмен веществ
        • Время приема пищи в течение дня

      Влияние различных пищевых продуктов (а также методов обработки пищевых продуктов) на гликемический ответ классифицируется относительно стандарта, обычно белого хлеба или глюкозы , в течение двух часов после еды. Это измерение называется гликемическим индексом (ГИ). ГИ 70 означает, что пища или напиток вызывают 70% реакции глюкозы в крови, которая наблюдалась бы при таком же количестве углеводов из чистой глюкозы или белого хлеба; тем не менее, в большинстве случаев углеводы употребляются в виде смеси, а также вместе с белками и жирами, которые влияют на гликемический индекс.

      Продукты с высоким ГИ вызывают большую реакцию глюкозы в крови, чем продукты с низким ГИ. В то же время продукты с низким ГИ перевариваются и усваиваются медленнее, чем продукты с высоким ГИ. В научном сообществе ведется много дискуссий, но в настоящее время недостаточно доказательств того, что диета, основанная на продуктах с низким ГИ, связана со сниженным риском развития метаболических заболеваний, таких как ожирение и диабет 2 типа.

      ГЛИКЕМИЧЕСКИЙ ИНДЕКС НЕКОТОРЫХ ОБЫЧНЫХ ПРОДУКТОВ (с использованием глюкозы в качестве стандарта)
      Foods with a very low GI (≤ 40)	Raw apple Lentils Soybeans Kidney beans Cow’s milk Carrots (boiled) Barley
      Foods with a low GI (41-55)	Лапша и макароны Яблочный сок Сырые апельсины/апельсиновый сок Финики Сырой банан Йогурт (фрукты) Цельнозерновой хлеб Клубничный джем Сладкая кукуруза 0005
      Foods с промежуточным GI (56-70)	коричневый рис . 4.3. Функция кишечника и пищевые волокна Хотя наш тонкий кишечник не способен переваривать пищевые волокна, клетчатка помогает обеспечить хорошую работу кишечника за счет увеличения физического объема кишечника и, таким образом, стимуляции кишечного транзита. Как только неперевариваемые углеводы попадают в толстую кишку, некоторые типы клетчатки, такие как камеди, пектины и олигосахариды, расщепляются кишечной микрофлорой. Это увеличивает общую массу кишечника и благотворно влияет на состав микрофлоры кишечника. Это также приводит к образованию бактериальных отходов, таких как жирные кислоты с короткой цепью, которые высвобождаются в толстой кишке и благотворно влияют на наше здоровье (дополнительную информацию см. в наших статьях о пищевых волокнах). 5. Резюме Углеводы являются одним из трех макронутриентов в нашем рационе и поэтому необходимы для правильного функционирования организма. Они бывают разных форм, от сахара до крахмала и пищевых волокон, и присутствуют во многих продуктах, которые мы едим. Share : Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт