Роль углеводов в организме

О значимости белков и витаминов в организме человека известно каждому, чего не скажешь об углеводах. Часто на вопрос «Какова роль углеводов в организме?» люди затрудняются с ответом, так как полагают, что эти органические вещества, содержащиеся преимущественно в хлебной продукции, лишь откладываются в теле в виде жира. Это, конечно же, заблуждение. Роль углеводов в питании человека настолько велика, что её сложно переоценить.

Тем временем углеводы являются важнейшим компонентом правильного питания: 1г углеводов дает 4 ккал энергии.

Углеводы делятся на 2 большие группы:

• Моносахариды, или простые углеводы, - в своем составе имеют только 1 молекулу (глюкоза, фруктоза или галактоза).
• Дисахариды, или сложные сахара , в их структуру входят 2 молекулы (например, глюкоза + галактоза).

Основная роль углеводов в питании человека - обеспечение организма энергией. Все клетки и ткани нашего организма питаются именно молекулами углеводов, в том числе и жизненно важные органы - головной мозг, сердце.

Хотя белок и является основной структурной единицей наших клеток, углеводы необходимы для построения этих самых клеток.

Углеводы участвуют в регуляции жирового обмена.

Основные пищевые источники углеводов в питании и суточная потребность в углеводах

Говоря о продуктах, богах углеводами, первое, что приходит в голову, - все сладости. Это действительно так, все сладости содержат простые углеводы, а сахар - и вовсе чистый простой углевод.

Основными источниками углеводов являются зерновые продукты - хлеб, . Также пищевые источники углеводов - это овощи и фрукты. Источниками сложных углеводов в питании служат орехи. Зная, какие продукты богаты углеводами, легко составить оптимальный рацион.

Суточная потребность в углеводах для человека достигает 50% от всей суточной калорийности рациона и приблизительно составляет 300-500 г для здорового мужчины и 250-450 г - для женщины. Конечно, нужно помнить, что этот показатель для всех очень индивидуальный. Если вы стремитесь снизить вес, то вполне можете ограничить количество углеводов до 125 г в сутки, эта цифра признана безопасной.

Важно!

На долю простых углеводов должно приходиться не более 10% от всего суточного рациона.

К чему приводит недостаток и избыток углеводов в организме

Недостаток углеводов в организме приводит к снижению физической и умственной работоспособности, иногда развивается депрессия. Резкое ограничение углеводов приводит к кетозу, при этом токсические соединения могут повреждать головной мозг и быть опасными для жизни человека.

При избытке углеводов часть их идет в гликоген печени, который служит «хранилищем» энергии. При необходимости эти запасы расходуются. Но «хранилище» не безразмерно. Если углеводов изо дня в день поступает сверх нормы, избыток откладывается в виде жира на теле, особенно это грозит тем, кто злоупотребляет простыми углеводами.

Пищевые волокна - это углеводы. Их роль в питании

Пищевые волокна – это тоже углеводы, точнее, их особый вид. По структуре они относятся к сложным углеводам, но практически не способны перевариваться в нашем организме и не дают энергии. Тем не менее, они очень важны для нашего здоровья.

Говоря о пищевых волокнах и их роли в питании, в первую очередь стоит отметить их значение для нормального функционирования желудочно-кишечного тракта. Клетчатка увеличивает моторику кишечника, способствует быстрой и более регулярной эвакуации стула.

Пищевые волокна способствуют выведению шлаков из организма, выводят холестерин, токсины и канцерогенные вещества (вещества, способствующие развитию опухолей), тем самым профилактируя заболевания сердечнососудистой системы, некоторые формы рака, сахарный диабет 2-го типа.

Пищевые волокна увеличивают чувство насыщения. То есть, съев меньшее количество пищи, чувство сытости вы почувствуете быстрее. Это свойство особенно важно для тех, кто стремится похудеть.

Также способствуют синтезу в кишечнике (являясь пищей для полезной микрофлоры кишечника, которая их и синтезирует).

Как вы понимаете, проблем с употреблением углеводов у классических вегетарианцев не возникает. Основной источник сложных углеводов - зерновые, продукты разрешены и используются в питании регулярно. Вся , хлеб и сдоба, также не запрещены и могут быть в рационе. Овощи и фрукты тоже являются важной частью рациона вегетарианцев и должны присутствовать в питании ежедневно.

Сложнее дела обстоят с сыроедами, из рациона которых исключены хлеб и все мучные изделия, они практически не употребляют крупы. Источником углеводов становятся овощи, фрукты, сухофрукты и орехи.

Конечно, овощи и фрукты обеспечат организм не только углеводами, но и пищевыми волокнами. Но, чтобы получить достаточное количество углеводов, объемы овощей и фруктов должны быть значительными.

Так, например:

Тарелка овощного салата содержит около 10 г углеводов. Зная потребность, легко можно представить, сколько таких тарелок нужно съесть. В 100-150 г фруктов может содержаться от 20 до 40-45 г углеводов. Этого также недостаточно для удовлетворения потребностей нашего организма.

Еще одним источником углеводов являются орехи. Но помните, что вместе с орехами вы получите еще и жиры. Так, 100 г миндаля будут содержать 13 г углеводов и 53 г жиров, а кешью - 22 г углеводов и 48 г жиров.

Исключить или резко уменьшить количество углеводов, конечно, можно, но при условии, что вы абсолютно здоровы и только на какое-то непродолжительное время. При длительном ограничении углеводов вы, к сожалению, неизбежно заметите негативные последствия для организма.

Еще больше по теме

Несмотря на высокие полезные свойства, маньчжурский орех редко используется в пищевых целях сразу после сбора: это связано с большими трудностями...

Для правильного питания больных, у которых диагностирована язвенная болезнь, разработано несколько диет. В стадии обострения назначается...

В последние годы много говорят об оздоровлении через пищу. Но насколько верны всевозможные концепции полезного питания для здоровья? Действительно...

Система антиракового питания была разработана для того, чтобы минимизировать риск развития опухолевых новообразований в организме. В первую...

Углеводы – это важнейший компонент клеток органов и тканей, основной источник обеспечения их энергией. Наиболее важны они для людей, занимающихся спортом. Мир углеводов разнообразен и неоднозначен. Многие «обвиняют» их в быстром наборе веса, другие, наоборот, употребляют их в пищу для похудения. Кто же прав?

Что такое углеводы?

Углеводы – это сложные химические соединения, состоящие из углерода, кислорода и водорода. Первые открытые наукой углеводы описывали формулой: C x (H 2 O) y , как будто атомы углерода скреплены с несколькими атомами воды (отсюда и название). Сейчас доказано, что в молекуле углеводов атомы углерода соединены по отдельности с водородом, гидроксильной (ОН) и карбоксильной (С=O) группами. Однако прежнее название прочно прижилось.

Классификация углеводов

В зависимости от количества атомов углерода, входящих в состав молекулы выделяют следующие группы углеводов:

• Моносахариды или простые сахара. Их называют также «быстрыми» углеводами или «легкоусвояемыми».К ним относятся глюкоза, рабиноза, галактоза, фруктоза.
• Дисахариды или сложные сахара (сахароза, мальтоза, лактоза) при расщеплении распадаются на две молекулы моносахаридов.
• Полисахариды – крахмал, клетчатка, пектины, гликоген (животный крахмал). Это «медленные» углеводы – они расщепляются в течение нескольких часов.

Значение углеводов для организма

Значение углеводов сложно переоценить, они выполняют следующие функции:

• Энергетическую, которая осуществляется в процессе метаболизма. В результате окисления 1 г углеводов выделяется около 4 ккал энергии.
• Гидроосмотическую – поддерживают осмотическое давление крови, обеспечивают ткани упругостью.
• Структурную. Углеводы участвуют в построении клетки, из них почти полностью состоят клетки суставов. Вместе с белками образуют ряд ферментов, секретов, гормонов.
• Заняты в синтезе ДНК, АТФ, РНК.
• Клетчатка и пектин способствуют функционированию кишечника.

Метаболизм углеводов

Метаболизм (обмен) углеводов в человеческом организме – сложный многостадийный процесс:

• Расщепление сложных сахаров и полисахаридов на простые сахара, которые быстро всасываются в кровь.
• Распад гликогена до глюкозы.
• Аэробный распад глюкозы до пирувата, с его последующим аэробным окислением.
• Анаэробное окисление глюкозы.
• Взаимопревращения моносахаридов.
• Образование из неуглеводных продуктов углеводов.

Углеводы и инсулин

В цепочке углеводных превращений особое место занимает простой сахар – глюкоза. Нормальный обмен глюкозы в организме происходит с помощью специального гормона поджелудочной железы – инсулина. Он регулирует уровень сахара в крови человека за счёт уменьшения распада гликогена в печени и ускорения его синтеза в мышцах. Инсулин помогает глюкозе проникнуть внутрь клетки.

Нехватка инсулина нарушает углеводный обмен организма, приводит к развитию заболевания под названием сахарный диабет.

Нормы углеводов для взрослого человека

Потребность организма в углеводах напрямую зависит от степени его физической активности и составляет 250–600 г. Людям, регулярно нагружающим свой организм тренировками, нужно употреблять в сутки 500–600 г углеводов и придерживаться следующих рекомендаций:

• Нельзя злоупотреблять легкоусвояемыми углеводами, чтобы не провоцировать ожирение. Однако до и после тренировки разумное количество простых сахаров позволит быстро восстановить силы.
• Следует обязательно употреблять полисахариды для нормальной работы кишечника;
• Большую часть поступающих в организм углеводов должны составлять сложные сахара. Расщепляясь по сложной длительной схеме, они надолго обеспечат организм энергией.

Продукты, богатые углеводами

Правильное употребление углеводов предполагает сбалансированное употребление «быстрых» и «медленных» углеводов. Для удобства составления индивидуального меню и характеристики продуктов с «углеводной точки зрения» был введён показатель – гликемический индекс, его часто обозначают аббревиатурой ГИ. Он показывает, как быстро изменится уровень глюкозы в крови после определённого продукта.

Чем выше количественное значение этого уровня, тем больше вырабатывается инсулина, который помимо обмена глюкозы в организме выполняет функцию накопления жировых запасов. Чем чаще и сильнее происходят колебания глюкозы в крови, тем меньше шансов у организма запасти углеводы в мышцах.

Медленные, сложные углеводы характеризуются низким и средним ГИ, быстрые (простые) углеводы – высоким.

Низкий ГИ у капусты, бобовых, яблок, абрикосов, слив, грейпфрутов, персиков, яблок.

Средний ГИ имеют овсяная крупа и печенье из неё, ананасы, зелёный горошек, рис, пшено, макароны, гречка.

Продукты с высоким гликемическим индексом: сладости, виноград, бананы, мёд, сухофрукты, картофель, морковь, белый хлеб.

Углеводы в бодибилдинге

Для наращивания мышечной массы следует придерживаться следующих советов:

• Употреблять необходимую для спортсменов суточную норму углеводов.
• При составлении меню на день важно подбирать продукты исходя из их показателя ГИ. Продукты, имеющие низкий и/или средний ГИ нужно употреблять исходя из расчёта 2,5 г углеводов на 1 кг веса человека. Продукты с высоким ГИ должны поступать с пищей в количестве не более 2 г углеводов на 1 кг веса.
• Идеальное время для того, чтобы съесть продукт с высоким уровнем ГИ – в течение 3 часов после тренировки.
• Организм активно запасает углеводы в виде внутримышечного гликогена утром, не позднее, чем через 6 часов после того, как человек проснулся.

Углеводы и похудение

У многих углеводы ассоциируются исключительно со сладостями, а, следовательно, и с лишним весом. Однако существует несложный способ направить углеводы на похудение. Речь не идёт о так называемых углеводных диетах, все же ограничение в белке и полезных жирах может негативно сказаться на здоровье организма. Поэтому такие кардинальные диеты возможны только после индивидуальной консультации с врачом.

Самостоятельно можно и нужно корректировать свой рацион. Однако делать это нужно правильно и прежде всего следует отказаться от быстрых углеводов. Занимающимся спортом разрешается съедать немного продуктов с высоким ГИ (их суточная дозировка не должна превышать 1 г на килограмм веса). Продукты с низким и/или средним гликемическим индексом нужно употреблять из расчёта: 2 г углеводов на 1 кг веса.

Нельзя отказывать себе в какой-то группе продуктов. Углеводы обязательно должны поступать из круп, овощей, фруктов, хлеба.

Углеводы должны быть важнейшей частью рациона любого человека, особенно если он занимается физическими нагрузками. Ведь они – основной источник энергии! Планируйте свой рацион правильно. Будьте энергичны и красивы!

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.

Углеводы играют исключительно важную роль в питании человека. Мозг и нервная система для нормального функционирования требуют только сахар. Другие ткани (например, печень) при отсутствии сахара могут перерабатывать жиры, мозг такой адаптивностью не обладает. Отсутствие достаточного количества сахара в организме может отрицательно сказаться на работе печени и сердца. Белок и жиры так же не будут выполнять своих функций (восстановление тканей и производство энергии) если в организме не будет достаточного количества продуктов расщепления сахара.

Функции углеводов можно разделить на три группы

Энергетическая функция.

При окислении 1 г. углеводов выделяется 4 ккал энергии, которая используется в различных процессах метаболизма.

Атомы углерода углеводов используются организмом не только для биосинтеза самих углеводов, но и белков, нуклеиновых кислот, липидов.

Структурная функция. Углеводы являются важными компонентами стенок бактериальных и растительных клеток, а также оболочек животных клеток.

Защитная функция. С помощью углеводов организм освобождается от вредных веществ. Углеводные остатки входят в состав соединений, ответственных за иммунитет.

Другие (специальные) функции:

предохраняют кровь от свертывания (гепарин), а у некоторых рыб от замерзания;

являются антибиотиками и различными биологически активными веществами. Например, витамин С относится к углеводам. Гликозиды являются стимуляторами сердечной деятельности.

Основным источником углеводов в питании являются растительные продукты. Углеводы по усвояемости делятся на две группы: усвояемые организмом человека (глюкоза, фруктоза, галактоза, сахароза, декстрины, крахмал) и неусвояемые – пищевые волокна или баластные вещества (клетчатка, гемицеллюлоза, пектиновые вещества). Усвояемые углеводы дают организму 50 – 60 % от общего числа калорий. Суточная потребность взрослого человека в усвояемых углеводах составляет 365 – 400 г, в том числе 50–100 г простых сахаров. Оптимальное содержание пищевых волокон в суточном рационе 20 – 25 г, в т. ч. клетчатки и пектина 10 – 15 г.

Рассмотрим физиологическое значение отдельных углеводов.

Глюкоза. В процессе пищеварения углеводы пищи в конечном итоге превращаются в глюкозу, которая поступает в кровь и служит источником энергии для всех органов и тканей. С помощью гормона поджелудочной железы – инсулина – глюкоза превращается в гликоген. Нормальный уровень глюкозы в крови составляет 80-100 мг на 100мл. Систематическое избыточное потребление легкоусвояемых углеводов может способствовать возникновению сахарного диабета, ожирения и атеросклероза.

Фруктоза. Превращение фруктозы в организме протекает несколько иначе, чем глюкозы. Поэтому фруктоза не вызывает увеличение сахара в крови, что важно для больных сахарным диабетом.

Лактоза способствует развитию в желудочно-кишечном тракте молочнокислых бактерий, антагонистов гнилостной микрофлоры. Некоторые люди страдают непереносимостью молока из-за отсутствия фермента лактазы, расщепляющего лактозу.

Крахмал. Занимает в рационе 80% от общего количества потребляемых углеводов. Подвергается перевариванию только после термической обработки. Крахмал усваивается медленнее других углеводов, поэтому потребление не приводит к быстрому увеличению содержания глюкозы в крови.

Пищевые волокна не усваиваются организмом человека, но выполняют положительную роль.

Клетчатка - основной компонент “ грубых” пищевых волокон является обязательным фактором процесса пищеварения: нормализует деятельность полезной микрофлоры кишечника, препятствует всасыванию вредных веществ, способствует выведению из организма холестерина. Клетчатка способствует нормальному продвижению пищи по желудочно-кишечному тракту. Вместе с тем избыток клетчатки провоцирует диарею, снижает усвояемость некоторых витаминов и минеральных веществ.

Пектин выводит из организма многие токсичные вещества: тяжёлые металлы, радионуклеиды, продукты метаболизма гнилостных бактерий.

Превращение углеводов при переработке.

Во время хранения пищевого сырья и его переработке углеводы подвергаются различным и сложным превращениям. Направленность этих процессов зависит от состава углеводного комплекса, условий (влажность, температура, Н среды), наличия ферментов и присутствия других компонентов.

Наиболее распространёнными и важными в пищевой технологии являются процессы:

Меланоидинообразования и карамелизации;

Кислотного и ферментативного гидролиза полисахаридов;

Брожения моносахаридов

Меланоидинообразование – окислительно-восстановительный процесс, который представляет собой совокупность последовательно и параллельно идущих реакций. Этот процесс одновременно получил название реакции Майара, по имени учёного, который в 1912г впервые его описал.

При реакции меланоидинообразования происходит взаимодействие восстанавливающих сахаров с аминокислотами, пептидами и белками, приводящее к образованию тёмно-окрашенных продуктов-меланоидинов. Механизм этой реакции сложен, в результате её образуется большое число промежуточных продуктов, которые на следующих этапах взаимодействуют между собой и с исходными веществами.

В результатате этой реакции в продуктах снижается содержание редуцирующих сахаров и азота аминных групп. Наиболее реакционно способными являются аминокислоты: лизин, глицин, метионин, аланин, валин; наиболее активно из сахаров реагируют ксилоза, арабиноза, глюкоза, галактоза и фруктоза.

Более интенсивно меланоидинообразование протекает в нейтральной и щелочной средах, легче проходит в концентрированных растворах .В результате реакции Майара может связываться до 25% белков, витаминов, аминокислот и многих биологически активных соединений, тем самым снижается пищевая ценность продуктов

Положительным моментом реакции меланообразования является появление привлекательной окраски (золотисто-коричневой, тёмно-коричневой и др.) и своеобразного аромата пищевых продуктов.

Карамелизация сахаров. Нагревание моно- и дисахаров при температуре 100 ° С и выше приводит к изменению химического состава и цвета продуктов. Глубина этих процессов зависит от состава сахаров, их концентрации, степени и продолжительности теплового воздействия Н среды, присутствия примесей.

В общем упрощенном виде схему превращений сахаров при нагревании можно представить следующим образом:

Дисахара Монозы Ангидриды моноз

Оксиметил фурфурол

Окрашенные и гуминовые муравьиная и левулиновая

вещества кислоты

Гидролиз полисахаридов и олигосахаров.

Во многих пищевых производствах имеет место гидролиз олиго- и полисахаридов. Он важен не только для процессов получения пищевых продуктов, но также и для процессов их хранения.

Реакции гидролиза могут приводить к нежелательным изменениям цвета и к неспособности полисахаридов образовывать гели.

Ферментативный гидролиз крахмала присутствует во многих пищевых технологиях и обеспечивает качество готового продукта – в хлебопечении (процесс тестоприготовления и выпечки хлеба), в производстве пива (получение пивного сусла), спирта(подготовка сырья для брожения), в производстве различных сахаристых продуктов (глюкозы, патоки, сахарных сиропов).

В общем виде, схема гидролиза крахмала может быть представлена следующим образом:

(С 6 Н 10 О 5)n (С 6 Н 10 О 5)х С 12 Н 22 О 11

крахмал катализатор декстрины мальтоза

Гидролиз пектинов имеет место при созревании плодов. Под действием пектолитических ферментов нерастворимые протопектины превращаются в растворимые пектины. При этом резко снижается вязкость растительных тканей и уменьшается молекулярная масса пектинов. Таким образом, мякоть плодов размягчается.

Гидролиз сахарозы получил название инверсии, а смесь, образующихся в равных количествах глюкозы и фруктозы, – инвертным сахаром.

С 12 Н 22 О 11 + Н 2 О C 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6

Сахароза глюкоза фруктоза

Инвертные сиропы используются при приготовлении безалкогольных напитков. Инверсия сахарозы имеет место при производстве виноградных вин. Процессы инверсии предупреждают очерствение конфет и улучшают аромат хлеба.

При гидролизе лактозы образуются глюкоза и галактоза

С 12 Н 22 О 11 C 6 Н 12 О 6 + C 6 Н 12 О 6

Лактоза глюкоза галактоза

Под действием фермента - галактозидазы с этого процесса начинаются все виды брожения молочного сахара.

Брожение моносахаридов

В пищевых технологиях наибольшее значение имеют два основных типа брожения: спиртовое и молочнокислое.

Спиртовое брожение происходит под действием ферментов дрожжей. Суммарное уравнение имеет следующий вид:

C 6 Н 12 О 6 С 2 Н 5 ОН + 2СО 2