Сахариды

Медленные против быстрых: гликемический индекс

Многие диетологи не любят использовать прилагательные «вредные» и «полезные» применительно к видам пищи. Они отмечают, что нет вредных или полезных продуктов, а есть плохо или хорошо подобранные диеты. Обычно углеводные соединения, способствующие быстрому повышению сахара, считаются быстрыми (то есть вредными). На другом конце находятся медленные углеводы (полезные), их употребление не приводит к быстрому увеличению уровня сахара, так как они постепенно перевариваются и всасываются.

Гликемический индекс был разработан в качестве показателя скорости, с которой эти соединения преобразуются в глюкозу. Индекс колеблется в диапазоне от 0 до 100. Чем выше гликемический индекс, тем быстрее продукты перевариваются и повышают уровень сахара

Обеспечение плавного повышения уровня сахара важно для минимизации скачков уровня инсулина, так как они могут привести к избыточному развитию чувства голода, препятствовать борьбе с ожирением. В случае хронически высоких уровней инсулина в крови, наблюдающихся при регулярном употреблении быстрых углеводных соединений, может развиться инсулинорезистентность и диабет

Хотя гликемический индекс полезен для планирования рациона, он не идеален. Например, некоторые виды мороженого, а также макаронных изделий могут иметь низкие значения гликемического индекса (около 30), но при этом и те, и другие содержат много калорий при минимуме полезных веществ. Ряд продуктов с высоким гликемическим индексом (например, арбузы) характеризуется высоким ГИ, однако редко они приводят к существенному повышению уровня сахара, то есть обладают малой гликемической нагрузкой. При комбинировании быстрых углеводных соединений с жирами, происходит замедление их переваривания, а риск повышения уровня сахара снижается.

При всей кажущейся сложности, ситуация не столь запутанная. Если вы употребляете цельные, натуральные и непереработанные углеводы, то обычно вы можете считать их полезными. Исключением могут быть некоторые особо сладкие виды натуральных продуктов (мед, сладкие ягоды и фрукты в большом количестве и т. д.). Если же продукты были приготовлены в заводских условиях и являются технологически обработанным видом пищи, то зачастую они содержат быстрые углеводы. Примерами могут быть сладкие напитки, изделия из белой муки и продукты, содержащие высокофруктозный кукурузный сироп, сладости.

Биологическая роль

В живых организмах углеводы выполняют следующие функции:

1. Структурная и опорная функции. Углеводы участвуют в построении различных опорных структур. Так, целлюлоза является основным структурным компонентом клеточных стенок растений, хитин выполняет аналогичную функцию у грибов, а также обеспечивает жёсткость экзоскелета членистоногих.
2. Защитная роль у растений. У некоторых растений есть защитные образования (шипы, колючки и др.), состоящие из клеточных стенок мёртвых клеток.
3. Пластическая функция. Углеводы входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК).
4. Энергетическая функция. Углеводы служат источником энергии: при окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды.
5. Запасающая функция. Углеводы выступают в качестве запасных питательных веществ: гликоген у животных, крахмал и инулин — у растений.
6. Осмотическая функция. Углеводы участвуют в регуляции осмотического давления в организме. Так, в крови содержится 100—110 мг/л глюкозы, от концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови.
7. Рецепторная функция. Олигосахариды входят в состав воспринимающей части многих клеточных рецепторов или молекул-лигандов.

Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) С12Н22О11

Молекула сахарозы состоит из остатков α-глюкозы и β-фруктозы, соединенных друг с другом:

В молекуле сахарозы гликозидный атом углерода глюкозы связан из-за образования кислородного мостика с фруктозой, поэтому сахароза не образует открытую (альдегидную) форму.

Сахароза подвергается гидролизу подкисленной водой. При этом образуются глюкоза и фруктоза:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

                                                                                                       глюкоза   фруктоза

В каких продуктах содержатся углеводы

Таблица углеводов даст возможность понять, какое количество вещества содержат продукты, которые человек употребляет в пищу.

Продукты, богатые углеводами

Молочные

Орехи, семечки

Фрукты, овощи

Хитин

Хитин (в переводе с греческого «хитин» обозначает «одежда») представляет собой вещество, входящее в состав наружного скелета как членистоногих, так и насекомых.

Интересный факт! Хитин является одним из самых распространенных в природе полисахаридов: так, ежегодно на планете Земля в живых организмах формируется и разлагается порядка 10 гигатонн этого вещества.

Важно! Во всех организмах, которые вырабатывают и используют хитин, он присутствует не в чистом виде, а лишь в комплексе с иными полисахаридами. Польза хитина:

Польза хитина:

• защита от радиоактивного излучения;
• подавление роста раковых клеток посредством нейтрализации действия канцерогенов и радионуклидов;
• профилактика инфарктов и инсультов путем усиления эффекта препаратов, способствующих разжижению крови;
• укрепление иммунитета;
• снижение уровня холестерина в крови, что предупреждает развитие атеросклероза и ожирения;
• улучшение пищеварения;
• стимулирование роста полезных бифидобактерий, что способствует нормализации работы ЖКТ;
• устранение воспалительных процессов;
• ускорение процессов регенерации тканей;
• понижение артериального давления;
• снижение содержания сахара в крови.

В каких продуктах содержится хитин?

Хитин в чистом виде содержится в наружном скелете крабов, креветок и омаров.

Кроме того, это вещество присутствует в определенных видах водорослей, в грибах (наиболее популярны среди наших соотечественников опята и вешенки), дрожжах. Кстати, крылышки бабочек и божьих коровок также содержат хитин.

Но и это еще не все: так, в странах Азии недостаток хитина восполняют путем поедания саранчи, сверчков, жуков и их личинок, червей, кузнечиков, гусениц и тараканов.

Олигосахариды

Это сложные углеводы, состоящие из 2-10 молекул моносахаридов. Самые простые сложные углеводы — это дисахариды. Они состоят из двух одинаковых или разных молекул моносахаридов. 

В природе не так много дисахаридов, которые существуют сами по себе. Наиболее распространенные дисахариды: мальтоза (4 – O-α-D-глюкопиранозил-D-глюкоза), целлобиоза (D-глюкозил-β- (1 → 4) -D-глюкоза), лактоза (β-D-галактопиранозил- (1-4) α-D-глюкопираноза), сахароза (β-D-фруктофуранозил- (2 → 1) -α-D-глюкопиранозид), трегалоза (α-D-глюкопиранозил- (1 → 1) -α-D-глюкопиранозид). 

В природе гораздо чаще встречаются фрагменты дисахаридов, входящих в состав многих гликозидов растительного и бактериального происхождения. 

Норма углеводов в день для организма

Необходимость в углеводах зависит от интенсивности интеллектуальных и физических нагрузок. В среднем норма углеводов в день для организма составляет 300-500 г. Около 20 % может приходиться на углеводы, которые легко усваиваются.

Пожилым людям стоит употреблять максимум 300 г углеводов в сутки. При этом количество простых элементов не должно быть больше 15-20 %.

При наличии лишнего веса и других патологиях количество углеводов стоит ограничивать. При этом делать это следует постепенно. Благодаря этому организм сможет адаптироваться к изменению обменных процессов. Ограничение стоит начинать с 200-250 г в сутки. Через неделю объем углеводов допустимо сократить до 100 г.

Если резко уменьшать количество углеводов в течение долгого периода времени, есть риск развития разных нарушений.

К ним относят следующее:

• снижение уровня сахара в крови;
• общая слабость;
• сильное снижение интеллектуальной и физической активности;
• потеря веса;
• нарушение метаболизма;
• повышенная сонливость;
• головокружения;
• головные боли;
• тремор рук;
• ощущение голода;
• рак толстого кишечника;
• запоры.

Неприятные симптомы удается устранить после употребления сахара или других сладких продуктов. Однако, есть их следует дозированно. Это поможет избежать увеличения массы тела.

Для организма также вреден и избыток углеводов, особенно простых. Он приводит к повышению уровня сахара в крови. Как следствие, часть веществ не используется и приводит к скоплению жировых отложений. Это провоцирует сахарный диабет, кариес, атеросклероз. Также есть риск метеоризма, ожирения, болезней сердца и сосудов.

Польза и суточная потребность

Метаболизм сахарозы сопровождается выделением аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), которая является главным «поставщиком» энергии в организм. Она поддерживает форменные элементы крови в норме, жизнедеятельность нервных клеток и мышечных волокон. Кроме того, невостребованная часть сахарида используется организмом для построения гликогена, жира и белково – углеродных структур. Интересно, что планомерное расщепление запасённого полисахарида обеспечивает стабильную концентрацию глюкозы в крови.

Для сохранения здоровья диетологи рекомендуют ограничить прием сладости до следующих безопасных норм в день:

• для младенцев от 1 до 3 лет – 10 – 15 грамм;
• для детей до 6 лет – 15 – 25 грамм;
• для взрослых 30 – 40 грамм в сутки.

Помните, под «нормой» понимается не только сахароза в чистом виде, но и «скрытый» сахар, содержащийся в напитках, овощах, ягодах, фруктах, кондитерских изделиях, выпечке. Поэтому, детям до полутора лет лучше исключить продукт из рациона питания.

Энергетическая ценность 5 грамм сахарозы (1 чайной ложки) составляет 20 килокалорий.

Признаки нехватки соединения в организме:

• депрессивное состояние;
• апатия;
• раздражительность;
• головокружение;
• мигрень;
• быстрая утомляемость;
• снижение когнитивных функций;
• выпадение волос;
• нервное истощение.

Потребность в дисахариде возрастает при:

• интенсивной мозговой деятельности (за счёт расходования энергии на поддержание прохождения импульса по нервному волокну аксон – дендрит);
• токсической нагрузке на организм (сахароза выполняет барьерную функцию, защищая клетки печени парными глюкуроновыми и серными кислотами).

Помните, повышать суточную норму сахарозы важно предельно осторожно, поскольку избыток вещества в организме чреват функциональными расстройствами поджелудочной железы, патологиями сердечно – сосудистых органов, появлением кариеса

Химические свойства глюкозы

Водный раствор глюкозы

В водном растворе глюкозы существует динамическое равновесие между двумя  циклическими формами —   α и β   и  линейной  формой:

Реакции на карбонильную группу — CH=O

Глюкоза проявляет свойства, характерные для альдегидов.

Реакция «серебряного зеркала»

Реакция с гидроксидом меди (II) при нагревании. При взаимодействии глюкозы с гидроксидом меди (II) выпадает красно-кирпичный осадок оксида меди (I):

Окисление бромной водой. При окислении глюкозы бромной водой образуется глюконовая кислота:

Также глюкозу можно окислить хлором, бертолетовой солью, азотной кислотой.

Каталитическое гидрирование. При взаимодействии глюкозы с водородом происходит восстановление карбонильной группы до спиртового гидроксила, образуется шестиатомный спирт – сорбит:

Брожение глюкозы. Брожение — это биохимический процесс, основанный на окислительно-восстановительных превращениях органических соединений в анаэробных условиях.

Спиртовое брожение. При спиртовом брожении глюкозы образуются спирт и углекислый газ:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

          Молочнокислое брожение. При молочнокислом брожении глюкозы образуется молочная кислота:

          Маслянокислое брожение. При маслянокислом брожении глюкозы образуется масляная кислота (внезапно):

Образование эфиров глюкозы (характерно для циклической формы глюкозы).

Глюкоза способна образовывать простые и сложные эфиры.

Наиболее легко происходит замещение полуацетального (гликозидного) гидроксила.

Например, α-D-глюкоза взаимодействует с метанолом.

При этом образуется монометиловый эфир глюкозы (α-O-метил-D-глюкозид):

В более жестких условиях  (например, с CH₃-I)  возможно алкилирование и по другим оставшимся гидроксильным группам.

Моносахариды способны образовывать сложные эфиры как с минеральными, так и с карбоновыми кислотами.

Фруктоза

Фруктоза – это не только наиболее распространенный, а и самый вкусный углевод, содержащийся во всех сладких фруктах и овощах, а также в меде.

Основное преимущество фруктозы, калорийность которой равна 400 ккал на 100 г, состоит в том, что этот углевод практически в два раза слаще сахара.

Важно! В отличие от глюкозы для попадания в кровь, а затем и в клетки тканей фруктозе не нужен инсулин: так, фруктоза выводится из крови за достаточно небольшой временной промежуток времени, поэтому сахар повышается намного меньше, чем после потребления глюкозы. Таким образом, фруктозу могут употреблять без вреда для здоровья диабетики в качестве источника углеводов

Польза фруктозы:

• нормализация уровня сахара в крови;
• укрепление иммунитета;
• снижение риска появления кариеса, а также диатеза;
• препятствование накоплению углеводов;
• притупление чувства голода;
• ускорение восстановления после интенсивных физических и умственных нагрузок;
• снижение калорийности пищи.

Вред фруктозы

Чрезмерное употребление фруктозы может спровоцировать развитие диабета, ожирения и жировой дистрофии печени. Почему? Этот простой углевод в наименьшей степени (по сравнению с другими углеводами) стимулирует выработку инсулина, что со временем может спровоцировать невосприимчивость к этому гормону, который является своеобразным индикатором, сигнализирующим о сытости. В том случае, если инсулин не будет выделяться, организм не сможет оценить достаточное количество энергии, а, следовательно, продолжит набирать ее, но уже в виде жировых отложений.

В каких продуктах содержится фруктоза?

Важно придерживаться среднесуточной дозы потребления фруктозы, составляющей для взрослого человека не больше 50 г. Фруктоза содержится в следующих продуктах:

Фруктоза содержится в следующих продуктах:

• кукурузном сиропе и его субпродуктах;
• яблоках;
• винограде;
• финиках;
• арбузах;
• грушах;
• изюме;
• сушеном инжире;
• чернике;
• дыне;
• хурме;
• помидорах;
• сладком красном перце;
• сладком луке;
• огурцах;
• кабачках;
• белокочанной капусте;
• меде;
• соках.

Так могут ли углеводы превращаться в жир, вместо того чтобы становиться гликогеном?

Исследования, проведенные швейцарским Лозаннским университетом, показывают, что все-таки могут, но при определенных условиях и в очень небольших количествах.

Согласно полученным данным, для запуска этого процесса необходимо соблюсти два условия:

• жира в рационе не должно быть более 10%
• доля углеводов должна быть весьма значительной — цифра, которая бы с избытком перекрывала ежедневные энергетические нужды человека.

Также в исследованиях упоминается, что энергетическая эффективность этого процесса очень низкая: чтобы превратить углеводы в жир, организму нужно потратить большое количество калорий. Иными словами, много жира из углеводов не получится!

Получение глюкозы

В присутствии кислот крахмал гидролизуется:

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

Реакция была впервые изучена А.М. Бутлеровым. Синтез проходит в присутствии гидроксида кальция:

6CH₂=O_n  →  C₆H₁₂O₆

Фотосинтез

В растениях углеводы образуются в результате реакции фотосинтеза из CO₂ и Н₂О:

 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Фруктоза

Она содержит шесть атомов углерода, одну кетоновую группу и пять гидроксогрупп.

Фруктоза – кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, более сладкое, чем глюкоза.

В свободном виде содержится в мёде и фруктах.

Химические свойства фруктозы связаны с наличием кетонной и пяти гидроксильных групп.

При гидрировании фруктозы также получается сорбит.

Получение сахарозы

Для извлечения данного углевода в промышленных масштабах применяют физические и механические методы воздействия.

Рассмотрим, как делается свекловичная сахароза (белый сахар)

1. Очищенную сахарную свёклу измельчают в механических свёклорезках.
2. Нарезанное сырьё помещают в аппараты – диффузоры, а затем пропускают через них горячую воду. В результате этого из свёклы вымывается 90 – 95 % сахарозы.
3. Полученный раствор обрабатывают известковым молоком (для осаждения примесей). В процессе реакции гидроксида кальция с органическими кислотами, содержащимися в растворе, образуются малорастворимые кальциевые соли, а при взаимодействии с сахарозой – растворимый сахарат кальция.
4. Для осаждения гидроксида кальция, через «сладкий» раствор пропускают углекислый газ.
5. После этого его фильтруют, а затем упаривают в вакуумах – аппаратах. Выделенный сахар – сырец имеет жёлтый оттенок, поскольку в нём присутствуют красящие вещества.
6. Для очистки от примесей, сахарозу вновь растворяют в воде, а затем раствор пропускают через активированный уголь.
7. «Чистую» смесь повторно упаривают в вакуумных аппаратах. В результате получается рафинированный (белый) сахар.
8. Полученный продукт подвергают кристаллизации путём центрифугирования или раскалывания компактных «сахарных голов» на небольшие куски.

Бурый раствор (меласса), который остаётся после извлечения сахарозы, применяют для получения лимонной кислоты.

Что такое углеводы?

Углеводы – это такие же органические вещества как жиры или белки, содержащиеся в нашей повседневной пище. Их еще называют сахарами, но это уже более научный термин. Хотя для проведения аллегории, можно сказать, что сахар, который вы добавляете в свой чай или кофе и есть яркий представитель углеводов. Также, в природе есть и другие сахара, такие как например фруктоза или лактоза. Первые, в основном содержаться во фруктах, а вторые – в молоке. Однако все они подходят под определение углеводов.

Важность поступления углеводов в человеческий организм чрезвычайно велика и можно сказать больше – жизненно необходима. Так, все эти сахара, поступающие с пищей в наш организм, под воздействием пищеварительной системы, распадаются до уровня глюкозы

Глюкоза – это, так сказать, исходное состояние углеводов на молекулярном уровне. Подробнее на этом останавливаться не будем. Но важно понимать следующее, что она – энергия для нашего мозга, и если мы будем испытывать сильный недостаток глюкозы в крови, то, сами понимаете, что это мягко говоря, не очень хорошо…

Если рассмотреть разные виды углеводов под микроскопом, то можно увидеть, что их молекулярное строение сильно разнится между собой. Так, они могут состоять как из одной молекулы (простые углеводы), так и из нескольких (сложные). Представители первой категории – это моносахориды, от слова «моно» — один. Углеводы, состоящие из нескольких молекул – соответственно полисахориды, от слова «поли» — много. Все они имеют различие не только по строению, но и по усвоению нашим организмом. Так, если вы «съедите» глюкозу, то она тут же начнет всасываться в кровь, в то время как фруктозе необходимо больше времени на этот процесс. Она сначала направится в печень и только после этого поступит в кровь, предварительно «превратившись» в глюкозу. Хотя стоит заметить, что и глюкоза и фруктоза являются представителями моносахоридов, но как видите действуют разным образом.

Вообще, если подробно разбираться с тем какие углеводы бывают, чем они отличаются, как усваиваются и т.д., то можно написать про это целую книгу. Мы же поступим иначе, и классифицируем углеводы, как это и принято в повседневной жизни и в спорте особенно, на две большие группы — быстрые и медленные углеводы. Далее поговорим о каждых из них более подробно и разберем в чем отличие первых и вторых, а также когда лучше употреблять одни, а когда другие. Начнем с быстрых.

Полисахариды

Полисахариды – это сложные углеводы по составу и медленные углеводы по скорости усвояемости организмом.

Полисахарид – клетчатка (целлюлоза) — ни в желудке, ни в кишечнике не переваривается, а выступает как «метла» для очищения всего желудочно-кишечного тракта от текущих и накопившихся загрязнений. Кроме того, участвует в формировании каловых масс, способствуя нормальному выведению их. Таким образом, без участия клетчатки кишечник человека не может нормально функционировать и быть здоровым.

Полисахарид – крахмал, который в итоге преобразуется в процессе переваривания также в глюкозу. Но расщепление происходит постепенно, с помощью ферментов. Желеобразующие свойства полисахарида используются при приготовлении пищи и в пищевой отрасли (приготовление желе, мармеладов).

Диетологи об потреблении углеводов

Все эти свойства полисахаридов – неусвояемость клетчатки, относительно медленное расщепление крахмала, наличие пектиновых веществ – привлекают диетологов, которые рекомендуют до 80% углеводов потреблять именно в виде полисахаридов. А, к примеру, свежевыжатого сока из фруктов, овощей или ягод — не более 150 г в сутки, т.к. злоупотребление объемом и большая концентрация в нем глюкозы/фруктозы/сахарозы (т.е. быстрых углеводов) создает напряжение для инсулярной функции поджелудочной железы и может привести к срыву ее.

Диетологи требуют: мучные изделия – так из муки грубого помола, фрукты, ягоды – так максимум в натуральном, «сложном» для организма виде, со всеми их и грубыми и нежными волокнами. А кондитерские, легкоусвояемые продукты — оставлять как лакомства по особым случаям. Ну, и каждый человек должен сам, постоянно познавая себя, чувствовать и учитывать, какая реакция его организма на тот или иной продукт, сколько энергии он затратил, сколько предстоит затратить – это для конкретных случаев, и достижению каких жизненных целей это будет способствовать или наоборот.

Поэтому и плитка шоколада, и с упоением выпитый фреш, и другое любимое лакомство, все – на Ваше здоровье! Но прислушивайтесь к нему, Здоровью, внимательно.

Таблица – Углеводы в продуктах питания

Подробнее о глюкозе, фруктозе, сахарозе, клетчатке, целлюлозе, сахарозаменителях читайте, пожалуйста, в отдельных статьях.

Похожие записи:

Сравните цены на осаго в 21 страховой Специалисты назвали 12 главных принципов здорового питания Лечебная диета №4 Как правильно выбрать и можно ли хранить оливковое масло в холодильнике? Калорийность куриной грудки: в 100 граммах отварной без кожи Как выбрать свежие яйца в магазине и проверить качество дома