Классификация углеводов. Источники углеводов в питании.

УГЛЕВОДЫ
Состав и основные функции. Углеводы составляют основную часть пищевого рациона и обеспечивают 50–60 % его энергетической ценности. Содержатся углеводы, главным образом, в растительных продуктах.
В организме человека углеводы могут синтезироваться из аминокислот
и жиров, поэтому они не относятся к незаменимым факторам питания. Однако углеводы нельзя полностью исключать из рациона. Минимум потребления
углеводов соответствует примерно 150 г/сут. Дальнейшее снижение количества
углеводов приводит к повышенному использованию для энергетических целей
жиров и белков, ограничению пластических функций этих веществ и накоплению токсичных метаболитов жирового и белкового обмена.
С другой стороны, избыточное потребление углеводов может повысить липогенез и привести к ожирению. Депонируются углеводы в организме ограниченно и запасы их у человека невелики.
Большое значение для организма имеет состав углеводов, в соответствии
с которым они подразделяются на простые и сложные.
Основные функции простых и сложных углеводов:
энергетическая — при окислении 1 г усвояемых углеводов в организме
выделяется 4 ккал;
пластическая — входят в состав структур многих клеток и тканей, участвуют в синтезе нуклеиновых кислот (в сыворотке крови поддерживается постоянный уровень глюкозы, гликоген есть в печени и мышцах, галактоза входит
в состав липидов мозга, лактоза содержится в женском молоке и т. д.);
регуляторная — участвуют в регуляции кислотно-щелочного равновесия
в организме, препятствуют накоплению кетоновых тел при окислении жиров;
защитная — гиалуроновая кислота препятствует проникновению бактерий через клеточную стенку; глюкуроновая кислота печени соединяется с токсическими веществами, образуя нетоксичные сложные эфиры, растворимые в воде,
которые выводятся с мочой; пектины связывают токсины и радионуклиды и выводят из организма.
Кроме того, углеводы придают сладкий вкус и тонизируют ЦНС, обладают
биологической активностью — в комплексе с белками и липидами образуют некоторые ферменты, гормоны, слизистые секреты желез и др. Пищевые волокна
являются физиологическими стимуляторами двигательной функции ЖКТ.
Простые углеводы подразделяются на моносахариды (глюкоза, фруктоза,
галактоза) и дисахариды (лактоза, сахароза, мальтоза).
Простые углеводы обладают хорошей растворимостью, легко усваиваются и используются для образования запасного углевода — гликогена. Они очень
быстро всасываются и быстро сгорают, освобождая энергию. Это свойство ис-
• • • •
108
пользуется спортсменами для поддержания высокой, но кратковременной работоспособности.
Простые сахара имеют выраженный сладкий вкус, степень которого различна. В табл. 4.3 представлена сладость углеводов и заменителей сахара (за
100 % принимается сахароза).
Глюкоза является моносахаридом, который поступает с пищевыми продуктами и образуется в организме в результате расщепления других углеводов.
Она быстро всасывается в кровь (через 5–10 мин после поступления в желудок)
и легко превращается в жиры, особенно при избыточном ее поступлении.
Глюкоза участвует в образовании гликогена, она главный поставщик энергии для нейронов головного мозга, мышечных клеток (в том числе сердечной
мышцы) и эритроцитов, которые сильнее всего страдают от недостатка глюкозы.
За сутки головной мозг человека потребляет около 100 г глюкозы, поперечно-полосатые мышцы — 35 г, эритроциты — 30 г. Остальные ткани могут в условиях
голодания использовать свободные жирные кислоты или кетоновые тела.
В сыворотке крови человека поддерживается постоянный уровень глюкозы (гликемия), натощак составляющий 3,3–5,5 ммоль/л. Это обеспечивается
постоянно протекающими процессами гликогенолиза (расщепление гликогена
с по ступлением глюкозы в кровь) и глюконеогенеза (синтез глюкозы из неуглеводных компонентов). Расщепление и синтез глюкозы регулируют гормоны
поджелудочной железы инсулин и глюкагон, а также коры надпочечников —
глюкокорти коиды.
Пониженное или повышенное содержание глюкозы в сыворотке крови может наблюдаться как при различных метаболических заболеваниях, так и у здорового человека (гипогликемия — при голоде, реактивная гипергликемия —
после приема пищи). Гипогликемия у здорового человека приводит к активации
Таблица 4.3.
Относительная сладость углеводов и заменителей сахара, % от сладости сахарозы

109
пищевого поведения. Это свойство глюкозы (участие в регуляции аппетита)
необходимо учитывать при разработке диет, направленных на снижение веса.
Гипергликемия вследствие дефекта секреции или действия инсулина является
симптомом сахарного диабета.
Значительное повышение концентрации в крови глюкозы может ускорить
процессы гликации, т. е. образования в стенках кровеносных сосудов прочных
соединений углеводов с белками. В результате этого изменяются биофизические
свойства сосудов — снижается их растяжимость, увеличивается сопротивление
кровотоку и повышается артериальное давление.
В практике диетологии существует понятие гликемический индекс (ГИ),
применяемый для определения способности углеводсодержащих продуктов повышать уровень глюкозы в крови. За точку отсчета берут гликемический индекс
глюкозы, равный 100. Сведения о гликемическом индексе отдельных продуктов
приведены в табл. 4.4.
Чем выше ГИ продуктов и блюд, тем быстрее после их употребления повышается концентрация глюкозы в крови. При низких значениях ГИ продуктов
и блюд глюкоза в кровь поступает медленно и равномерно. На величину ГИ влияет не только вид углеводов, но и количество пищи, содержание и соотношение
в ней других компонентов — жиров, пищевых волокон.
В ряде стран гликемические индексы указывают на упаковках продуктов,
содержащих углеводы.
Основные источники глюкозы — фрукты, ягоды и некоторые овощи. Рекордсменом по содержанию глюкозы является пчелиный мед — около 37 %.
Таблица 4.4.
Гликемический индекс пищевых продуктов

110
Фруктоза обладает теми же свойствами, что и глюкоза, но она медленнее
усваивается в кишечнике и, поступая в кровь, быстро ее покидает, не вызывая
перенасыщения сахаром. Это свойство позволяет использовать фруктозу в рационе больных сахарным диабетом. Однако, принимая во внимание, что большая
часть фруктозы утилизируется тканями без инсулина, а другая — превращается
в глюкозу, необходимо ограничивать поступление большого количества фруктозы при сахарном диабете.
Фруктоза значительно быстрее, чем глюкоза, превращается в гликоген
и характеризуется лучшей переносимостью по сравнению с другими сахарами.
Фруктоза почти в 2 раза слаще сахарозы и в 3 раза слаще глюкозы (см. табл. 4.3).
Высокая сладость фруктозы позволяет использовать меньшее ее количество для
достижения сладкого вкуса, что имеет большое значение для пищевых рационов
ограниченной калорийности.
Имеются данные, что продукты с высоким содержанием фруктозы могут
способствовать более быстрому набору веса, чем продукты, содержащие глюкозу.
Больше всего фруктозы, также как и глюкозы, содержится в меде — около
37 %, много в винограде — 7,8 %, а также в вишне, черешне, крыжовнике, черной смородине, малине, арбузе — 3,9–5,5 %.
Галактоза — моносахарид животного происхождения, входит в состав лактозы. Участвует в образовании гликолипидов мозга и протеогликанов, входящих
в состав межклеточного вещества соединительной ткани.
Лактоза (молочный сахар) — углевод животного происхождения, содержится в молоке и молочных продуктах. При гидролизе лактоза расщепляется на
глюкозу и галактозу. Гидролиз протекает медленно, ограничивая процесс брожения, что имеет большое значение в питании детей грудного возраста.
Поступление лактозы в организм способствует развитию молочнокислых
бактерий, подавляющих гнилостную микрофлору. Лактоза в наименьшей степени используется для жирообразования и при избытке не повышает содержание
холестерина в крови. Поступление лактозы улучшает всасывание кальция.
Однако при врожденном или приобретенном недостатке фермента лактазы в кишечнике нарушается гидролиз лактозы. Непереносимость молока проявляется желудочно-кишечным дискомфортом (метеоризм, боли в животе и др.).
В таких случаях необходимо заменять цельное молоко на кисломолочные продукты, в которых количество лактозы снижено в результате сквашивания ее молочнокислыми бактериями до молочной кислоты.
Содержание лактозы (г/100 г): молоко коровье — 4,8; кобылье — 5,8; сливки 10%-й жирности — 4,0; сметана 20%-й жирности — 3,2; кефир, простокваша,
ацидофилин, сыворотка молочная — 3,5–4,1; йогурт — 3; творог — 1,2–2,8; масло сливочное — 0,9. В женском грудном молоке содержится около 8 % лактозы.
Сахароза — один из самых распространенных углеводов, который расщепляется в кишечнике на глюкозу и фруктозу. Источником сахарозы служит са
111
харная свекла (14–18 %) и сахарный тростник (10–15 %). Сахар и богатые им
продукты имеют высокие вкусовые качества и являются источниками легкоусвояемой энергии.
В сахарном песке содержится 99,75 % сахарозы, в сахаре-рафинаде —
99,9 %. Поскольку сахар содержит практически одну сахарозу, он как продукт
питания имеет низкую пищевую ценность и является поставщиком «пустых»
калорий. Энергетическая ценность сахара достаточно высока: для сахара-песка — 399 ккал/100 г, для сахара-рафинада — 400 ккал/100 г.
Сахароза способна превращаться в жир, поэтому избыточное поступление
этого углевода с пищей может нарушить жировой и холестериновый обмен в организме человека. Повышенное потребление сахарозы отрицательно влияет на
состояние и функцию кишечной микрофлоры, повышая удельный вес гнилостной флоры и усиливая интенсивность процессов гниения. Пищевые сахара отнесены к безусловным факторам риска развития кариеса зубов.
Основными поставщиками сахарозы кроме сахара служат кондитерские изделия, варенье, мороженое, сладкие напитки, некоторые овощи и фрукты.
Мальтоза (солодовый сахар) — промежуточный продукт расщепления
крахмала амилазой в тонкой кишке и ферментами проросшего зерна (солода).
Образующаяся мальтоза распадается до глюкозы. В свободном виде мальтоза содержится в меде, экстракте из солода (мальтозной патоке) и пиве.
Сложные углеводы подразделяют на полисахариды (крахмал, гликоген)
и пищевые волокна (клетчатка, пектины).
На долю крахмала приходится около 75–85 % всех потребляемых человеком углеводов. Крахмал состоит из двух фракций — амилозы и амилопектина,
которые гидролизуются в пищеварительном тракте через ряд промежуточных
продуктов (декстрины) до мальтозы, а мальтоза расщепляется до глюкозы. Крахмал является основным источником систематического пополнения организма
глюкозой.
Гидротермическое воздействие изменяет специфические свойства и перевариваемость крахмала. Некоторые фракции крахмала устойчивы к амилазному
гидролизу и расщепляются только в толстом кишечнике («устойчивый крахмал»
гороха, сырого картофеля и др.).
Для диетического питания важно, что легче и быстрее переваривается
крахмал из риса и манной крупы, чем из пшена, гречневой и перловой круп, а из
вареного картофеля и хлеба — легче, чем из гороха и фасоли. Очень быстро усваивается крахмал в составе киселей.
Продукты, богатые крахмалом, предпочтительнее в качестве источника
углеводов, чем сахар, так как вместе с ними поступают витамины группы В,
минеральные вещества, пищевые волокна. Больше всего крахмала содержится
в крупах и макаронах (55–70 %), бобовых (40–45 %), хлебе (30–50 %), картофеле
(15 %).
112
Гликоген — полисахарид, полимер глюкозы, подобный крахмалу, является
резервным углеводом животных тканей. Избыток углеводов, поступающих с пищей, превращается в гликоген, образуя депо углеводов. Гликоген используется
в качестве энергетического материала для питания работающих мышц, органов
и систем.
В организме содержится около 500 г гликогена. Больше всего его в печени — около 10 % от массы печени (150–200 г) и в мышечной ткани — 0,3–1 %.
Эти запасы способны обеспечить организм глюкозой и энергией только в первые
1–2 дня голодания. В связи с истощением резервов углеводов усиливаются процессы окисления жирных кислот. Обеднение печени гликогеном ведет к возникновению ее жировой инфильтрации, а затем — к жировой дистрофии.
Пищевыми источниками гликогена служат печень, мясо и рыба, с которыми
поступает около 8–12 г гликогена в сутки.
Пищевые волокна — большая группа веществ различной химической природы, к которым относятся клетчатка (целлюлоза), гемицеллюлоза, пектины, камеди (гумми), а также не являющийся углеводом лигнин.
Термин «пищевые волокна» (англ. dietary fiber) впервые ввел Хипслей
(Hipsley) в 1953 г. при изучении компонентов растительных клеток и их использовании в лечебно-профилактических диетах.
Источником пищевых волокон служат растительные продукты. Стенки растительных клеток состоят в основном из волокнистого полисахарида целлюлозы, межклеточное вещество — из гемицеллюлозы, пектина и его производных.
По растворимости в воде пищевые волокна делят на растворимые (пектины,
камеди, слизь) и нерастворимые (целлюлоза, лигнин, часть гемицеллюлозы).
По виду сырья различают пищевые волокна из низших растений (водоросли, грибы), из высших растений (злаки, овощи, фрукты, ягоды) и пищевые
волокна из нетрадиционных для пищевой промышленности источников сырья
(травы, древесина и др.).
Исходя из количества и соотношения в исходном сырье сопутствующих веществ (крахмалы, липиды, белки, минеральные и дубильные вещества) выделяют:
пищевые волокна, содержание которых в исходном сырье не превышает
30 % (побочные продукты переработки сырья, фруктовые выжимки, очистки,
вытерки, травы, некоторые овощи и др.);
полуконцентраты пищевых волокон, включающие 30–60 % собственно
волокон (отруби и др.);
концентраты пищевых волокон, содержащие 60–90 % волокон (пищевые
волокна томатных вытяжек, виноградной лозы, пшеничных отрубей);
изоляты пищевых волокон, содержащие более 90 % собственно волокон
(целлюлоза, лигнин и другие высокоочищенные растительные продукты).
Клетчатка поступает в организм человека с растительными продуктами.
В процессе пищеварения она механически раздражает стенки кишечника, воз-
• • • •
113
буждает секреторную и двигательную функции кишечника и тем самым способствует лучшему перевариванию и продвижению пищи по ЖКТ. В кишечнике
человека нет ферментов, расщепляющих клетчатку. Она расщепляется микрофлорой толстого кишечника. Максимальное усвоение клетчатки не превышает
30–50 %, поэтому она не может служить источником энергии.
Употребление клетчатки вызывает чувство насыщения, уменьшает аппетит,
нормализует кишечную микрофлору, способствует выделению из организма холестерина, ксенобиотиков и радионуклидов.
Много клетчатки в сушеных овощах и фруктах (1,6–6,1 %), плодах и фруктах (0,5–1,3 %), овощах (0,7–2,8 %), гречневой крупе (2 %). Очищенные от кожуры фрукты содержат меньше волокон, чем неочищенные.
Чем нежнее клетчатка, тем легче она расщепляется. Нежная клетчатка содержится в картофеле, кабачках, тыкве, многих фруктах и ягодах. Варка и измельчение уменьшают физиологическое действие клетчатки.
Дефицит клетчатки ухудшает продвижение пищи по кишечнику и становится причиной запора. Поэтому в организме накапливаются и всасываются различные токсичные амины, в том числе обладающие канцерогенной активностью.
Недостаток клетчатки в питании — один из многих факторов риска развития синдрома раздраженной толстой кишки, рака толстой кишки, желчнокаменной болезни, метаболического синдрома, сахарного диабета, атеросклероза,
варикозного расширения и тромбоза вен нижних конечностей.
В настоящее время в пищевых рационах жителей экономически развитых
стран преобладают продукты, в значительной мере лишенные пищевых волокон.
Эти продукты называются рафинированными. К ним относятся: сахар, изделия
из белой муки, манная крупа, рис, макароны, кондитерские изделия и т. д.
Рафинированные продукты ослабляют двигательную деятельность кишечника, повышают калорийность пищи, способствуют развитию ожирения, сахарного диабета, ухудшают биосинтез витаминов и т. д. Поэтому следует ограничивать рафинированные углеводы в питании лиц пожилого возраста, умственного
труда и людей, ведущих малоподвижный образ жизни.
Избыточное потребление клетчатки также неблагоприятно влияет на организм — ведет к брожению в толстом кишечнике, усиленному газообразованию
с явлениями метеоризма, ухудшает усвоение белков, жиров, витаминов и минеральных солей (кальция, магния, цинка, железа и др.), а также ряда водорастворимых витаминов. У людей, страдающих гастритом, язвенной болезнью и другими заболеваниями ЖКТ, грубая клетчатка может вызвать обострение болезни.
Пектины представляют собой сложный комплекс коллоидных полисахаридов. Протопектины — нерастворимые в воде соединения пектинов с целлюлозой
и гемицеллюлозой, содержащиеся в незрелых плодах и овощах. При созревании и тепловой обработке эти комплексы разрушаются, протопектины переходят
в пектины (растворимые вещества) и продукты размягчаются.
114
В организме человека расщепление пектинов происходит под действием
микроорганизмов толстого кишечника.
В водном растворе пектины (в присутствии органических кислот и сахара)
способны преобразовываться в желе, это свойство используется для приготовления мармелада, джема, пастилы и др.
Пектины образуют гель на поверхности слизистой оболочки желудка и кишечника, благодаря чему оказывают обволакивающее и защитное действие, предохраняя слизистую оболочку от повреждающего действия агрессивных факторов пищи.
В желудочно-кишечном тракте пектины связывают тяжелые металлы, радионуклиды и выводят их из организма, в кишечнике — впитывают вредные
вещества и снижают степень интоксикации.
Пектин широко используется в лечебно-профилактическом питании лиц,
работающих со свинцом и другими токсическими веществами. Пектины в большей степени, чем другие пищевые волокна (кроме камедей), способствуют выведению из организма холестерина.
Имеются данные о роли пектиновых веществ в подавлении развития гнилостных микроорганизмов, благоприятном влиянии на иммунную систему кишечника, защитном действии в отношении язвы желудка и рака толстого кишечника.
Перечисленные достоинства пектинов предопределили их широкое использование в пищевой промышленности для обогащения продуктов питания,
в качестве БАД и препаратов в профилактической и лечебной медицине.
Промышленностью выпускается сухой яблочный и свекловичный порошок, содержащий 16–25 % пектина. Им обогащают фруктовые соки и пюре, кисели, мармелад, плодово-овощные консервы; добавляют после набухания в воде
в конце приготовления первых и третьих блюд — в супы, борщи, кисели, желе,
муссы и т. д.
Пектин в относительно больших количествах содержится в овощах (0,4–
0,6 %), фруктах (от 0,4 % в вишне до 1 % в яблоках, но особенно много в яблочной
кожице — 1,5 %) и ягодах (от 0,6 % в винограде до 1,1 % в черной смородине).
Гемицеллюлоза — полисахарид клеточной оболочки, состоящий из разветвленных полимеров глюкозы и гексозы. Она способна удерживать воду и связывать катионы. Содержится преимущественно в зерновых продуктах, в овощах
и фруктах ее немного.
Потребность и нормирование углеводов в питании. Для здоровых взрослых людей требуется усвояемых углеводов около 5 г/сут. на кг массы тела. При
большой физической нагрузке (тяжелый физический труд, занятия спортом) потребность в углеводах возрастает до 8 г/сут. на кг массы тела. За счет углеводов
должно обеспечиваться примерно 58 % суточной энергии.
В соответствии с последними отечественными рекомендациями по питанию, среднесуточная физиологическая потребность в усвояемых углеводах для
115
здорового взрослого человека составляет 365 г/сут., в том числе потребность
в сахаре (сахарозе) — 65 г/сут. (18 % от количества усвояемых углеводов), в пищевых волоках — 30 г/сут. (из них 13–15 г клетчатки).
Всемирной организацией здравоохранения (2002 г.) средняя норма потребления углеводов определена в 50–75 % суточной энергетической ценности рационов,
за счет свободных сахаров должно посутпать не более 10 % суточной энергии.
В лечебном питании ограничивают потребление сахаров, главным образом
сахара и сахаросодержащих продуктов, в диетах при нарушениях липидного обмена с повышенным содержанием липопротеинов очень низкой плотности. Резко уменьшают эти продукты при сахарном диабете, ожирении, метаболическом
синдроме и ряде других заболеваний.
Увеличивают общее количество углеводов при повышенной функции щитовидной железы (тиреотоксикоз), туберкулезе и ряде других заболеваний. Содержание пищевых волокон, в частности клетчатки, должно быть высоким в диетах при ожирении, сахарном диабете, атеросклерозе, запорах, желчнокаменной
болезни, хронических холециститах.