Значение углеводов в организме. Значение углеводов в питании человека

Термин «углеводы» происходит от «углерод + вода». Действительно, общая формула любого из этих органических соединений выглядит так: С n (Н 2 О) m .

Основная функция углеводов в питании, наряду с жирами, обеспечение организма энергией. Общая суточная потребность организма в углеводах составляет около 400 г (55-65% пищи). При этом каждый грамм углеводов дает около 4 ккал энергии.

Сбалансированное питание подразумевает следующие соотношения – на 400 г углеводов ежедневно необходимо поступление с пищей до 100 г жиров и 100 г белков (4:1:1).

В быту мы часто встречаемся с углеводами. Во-первых, они содержатся в хлебе, муке, крупах, картофеле, фруктах и ягодах. Во-вторых, углеводы применяются в кулинарии и в чистом виде: для приготовления киселей используется крахмал, а сахар – для сладких блюд.

Углеводы подразделяются на две группы:

• простые сахара , состоящие из одного или двух мономеров. К ним относятся глюкоза (виноградный сахар), фруктоза (плодовый сахар), галактоза (молочный сахар), сахароза (тростниковый или свекольный сахар), лактоза (молочный сахар), мальтоза (пиво). Перед тем как попасть в кишечник они не претерпевают серьезных пищеварительный изменений;
• сложные сахара , состоящие из нескольких мономеров. Они родственны крахмалу и требуют более сложной переработки в пищеварительном тракте. Они присутствуют в злаковых (пшеница, кукуруза, рис, рожь, овес, ячмень), клубневых (картофель), корнеплодах (морковь, брюква), бобовых (горох, нут, сухая фасоль, чечевица, соя).

Гипергликемия и гиперинсулинизм

Все углеводы, попадая в организм, трансформируются в глюкозу, которая в последующем через кровь разносится по всему организму. Утром натощак нормальное содержание глюкозы в крови составляет 3,3-5,5 ммоль/л. Примерно через 20 минут после потребления углеводов происходит повышение содержания глюкозы до максимума, называемое «гликемическим пиком». Поджелудочная железа начинает вырабатывать гормон инсулин, с помощью которого глюкоза поставляется в мышечные ткани или откладывается в качестве резерва в печени (гликоген).

Если поджелудочная железа работает нормально, то количество выделенного инсулина пропорционально количеству глюкозы в крови. Однако с возрастом эти пропорции могут нарушаться. И в результате могут возникнуть две проблемы, связанные с неудовлетворительным усвоением глюкозы: гипергликемия (увеличение содержания глюкозы в крови) и гиперинсулинизм (чрезмерная выработка инсулина).

В зависимости от формы гипергликемии уровень глюкозы может быть до 9 ммоль/л натощак. Это чаще встречается после семидесяти лет. Сама по себе гипогликемия не представляет серьезной опасности для здоровья. Однако гиперинсулинизм, вызываемый им, опасен, потому что он вызывает реактивную гипогликемию и как результат – недомогание, усталость, увеличение веса.

Необходимо также помнить, что при высокотемпературной обработке пищи белки и углеводы, содержащиеся в ней, вступают между собой в химическую реакцию, называемую «реакцией Маярда». В результате этой реакции образуются продукты, замедляющие процесс обновления клеток тканей, артерий, хрусталика глаза и ускоряющие процесс старения организма. Причем реакция Маярда имеет место и в нашем организме. В нормальных условиях скорость протекания этой реакции настолько мала, что продукты реакции успевают удаляться, а при резком повышении сахара в крови при диабете скорость реакции значительно увеличивается и, накопившиеся продукты реакции, могут вызвать вышеназванные нарушения. Вот почему важно держать под контролем гипогликемию.

В кулинарии продукты реакции Маярда визуально представляют собой «аппетитные» хрустящие корочки на различных жаренных и запеченных продуктах: корочка на свежевыпеченном хлебе, корочка на гусе, приготовленном в духовке и т.п. Причем эти хрустящие корочки особенно быстро образуются в сухом воздухе. При определенной влажности они не образуются. Например, при приготовлении мяса в фольге или микроволновке она не образуется за счет влажности воздуха.

Непереносимость молочного сахара (лактозы)

Не секрет, что у определенной части людей существует непереносимость молочного сахара, содержащегося в молоке и молочных продуктах. Это связано с тем, что молочный сахар в организме расщепляется на глюкозу и галактозу при помощи фермента лактазы. И в таком уже виде усваивается организмом.

Однако с возрастом нарастает дефицит лактазы, ведущий к непереносимости лактозы. Следствием этого может служить жидкий стул (диарея) или вздутие живота, которые возникают через некоторое время после употребления молока. Не следует забывать, что накопившаяся в организме плохо переваренная лактоза может вызвать катаракту глаз! Поэтому, если вы чувствуете непереносимость лактозы, то исключите из своего рациона молоко, творог, сливочные сырки, любые блюда на основе молока.

Конечно, для нейтрализации действия лактозы можно принимать таблетки лактазы или добавлять этот фермент в молочный продукт за несколько часов до его употребления. Однако лучше предпочесть те молочные продукты, в которых под действием ферментов практически уничтожена лактоза. Это сыры и йогурты.

Осторожно: сахар!

Питательная ценность обычного сахара равна нулю. Поэтому лучше предпочтение отдать фруктам, которые обладают не только энергетической ценностью, но и содержат витамины и минеральные соли.

Что такое гликемический индекс (ГИ) и как его учитывать при выборе продуктов питания?

По этому индексу можно судить о влиянии продуктов питания после их употребления на уровень сахара в крови. Чем выше гликемический индекс у продукта питания, тем быстрее он расщепляется в организме и быстрее поднимается уровень сахара в крови.

В качестве точки отсчета принята глюкоза, у которой ГИ=100. Данные о гликемическом индексе углеводов сведены в таблицы. ГИ продукта зависит от вида углеводов, количества клетчатки, белков и жиров, содержащихся в продукте, а также способа его термической обработки. К сожалению, на упаковках отечественных продуктов не указывается гликемический индекс продукта.

Естественно, для большинства людей предпочтительнее продукты с низким гликемическим индексом, так как при их употреблении происходит постепенный подъем и спад сахара в крови. Это особенно важно для диабетиков. Такой эффект так же полезен и здоровым людям, желающим похудеть.

Преимущества продуктов с низким ГИ заключается в том, что они:

• не приводят к значительному гиперинсулинизму;
• в меньшей степени вызывают гипергликемию;
• ограничивают появление вредных веществ в результате реакции Маярда;
• содержат больше растительных белков и клетчатки;
• содержат витамины, минеральные соли и микроэлементы.

Таблица гликемических индексов продуктов питания

Известно, что основное количество углеводов, поступающих в наш организм в составе блюд, преимущественно содержится в продуктах питания растительного происхождения. Наибольшее количество углеводов обнаружено в различных сортах хлеба (в среднем от 40 до 50 грамм в 100 граммах продукта), в крупах (примерно 65-70 грамм), макаронных изделиях (70-75 грамм). Очень большое количество углеводов содержится в кондитерских изделиях. Достаточно сказать, что сахар, являющийся обязательным компонентом для изготовления конфет, пирожных, тортов, шоколада и прочих сладостей, представляет собой практически чистый 100%-ный углевод.

Доля углеводов в питании человека считается оптимальной в количестве 56% от всей калорийности суточного рациона. Учитывая, что 1 грамм углеводов даёт при расщеплении в организме 4 килокалории, а меню для взрослой женщины должно обеспечивать 2600 - 3000 килокалорий в сутки, то, соответственно, за счёт углеводов должно поставляться примерно 1500-1700 килокалорий. Данная энергетическая ценность соответствует 375 -425 граммам углеводов.

Однако спланировать общее количество данных компонентов пищи в меню и учесть их калорийность ещё недостаточно для обеспечения полноценного питания. Дело в том, что около 80% от всех углеводов должны быть представлены компонентами, которые медленно перевариваются в желудочно-кишечном тракте. В качестве примера таких веществ можно назвать крахмал, высокое содержание которого отмечено в хлебе и мучных изделиях, крупах, картофеле. Остальная часть потребности организма в углеводах должна удовлетворяться за счёт моносахаридов и дисахаридов. К наиболее важным моносахаридам можно отнести глюкозу и фруктозу - их много в различных овощах и фруктах, имеющих сладковатый привкус. Из дисахаридов нам наиболее известна и доступна сахароза, или, как мы называем это вещество в обычной жизни - сахар, получаемый из свеклы или сахарного тростника.

Основная роль углеводов в нашем питании заключается в поставке энергии для всевозможных физиологических реакций в организме. Недостаточное содержание данных веществ в питании приводит к увеличенному энергетическому расходованию белковых молекул, а это, в свою очередь, негативно сказывается на восстановительных процессах, протекающих в мышцах после выполнения физических упражнений. Поэтому при активных тренировках в фитнес-клубах количество углеводов в рационе можно немного увеличить. Однако вместе с тем следует помнить, что при избыточном поступлении в организм углеводы могут выполнять и негативную роль. Излишек данных веществ способен превращаться в жиры и откладываться в виде жировой ткани, формируя избыточный вес тела. Особенно легко способствует ожирению такой углевод как сахар, чрезмерное поступление которого при питании ведёт к повышению уровня холестерина в крови, а также способствует развитию кариеса зубов. Отрицательную роль сладких продуктов питания, содержащих сахар, можно уменьшить за счёт их замены блюдами, приготовленными на основе других углеводов, составляющих основу сладковатого вкуса мёда, фруктов и ягод.

Ещё один из углеводов, наличию которого в продуктах питания сейчас уделяется большое внимание вследствие установления его важной биологической роли в организме, это клетчатка. При поступлении с пищей она стимулирует функционирование кишечника, способствует жизнедеятельности полезной для человека микрофлоры, выводит из организма холестерин и различные вредные вещества. Недостаточное поступление клетчатки с продуктами питания может привести к повышению в крови уровня холестерина, развитию сахарного диабета, желчнокаменной болезни, аппендицита, запоров, геморроя. Поэтому роль данного углевода в питании ни в коем случае нельзя недооценивать. Количество клетчатки в суточном рационе должно составлять примерно 20-25 грамм. Большое количество этого углевода содержится в горохе, фасоли, муке грубого помола, крупах, различных овощах и фруктах.

Итак, роль углеводов в деле формирования рационального питания при ведении здорового образа жизни очень высока. Грамотное составление рациона с учётом необходимого количества данных компонентов питания обеспечит хорошее самочувствие и будет способствовать профилактике ряда заболеваний.

Углеводы составляют основную часть пищевого рациона и обеспечивают 50-60% его энергоценности. При окислении 1 г усвояемых углеводов в организме выделяется 4 ккал.

Углеводов выполняют следующие физиологические функции:

энергетическая - при всех видах физического труда отмечается повышенная потребность в углеводах. Углеводы - основной источник энергии для центральной нервной системы.

пластическая - они входят в состав структур многих клеток и тканей, участвуют в синтезе нуклеиновых кислот. Глюкоза постоянно содержится в крови, гликоген - в печени и мышцах, галактоза входит в состав липидов мозга, лактоза - в состав женского молока и т.д. Углеводы в комплексе с белками и липидами образуют некоторые ферменты, гормоны, слизистые секреты желез, иммуноглобулины и другие биологически важные соединения.

Особое значение имеют клетчатка, пектины, гемицеллюлоза , которые почти не перевариваются в кишечнике и являются незначительными источниками энергии. Вместе с тем они являются основной составной частью пищевых волокон и крайне необходимы организму для нормальной работы пищеварительного тракта.

В организме углеводы могут образовываться из белков и жиров. Депонируются они ограниченно и запасы их у человека невелики. Содержатся углеводы, главным образом, в растительных продуктах.

В пищевых продуктах углеводы представлены в виде простых и сложных углеводов.

К простым углеводам относятся моносахариды (гексозы - глюкоза, фруктоза, галактоза; пентозы – ксилоза, рибоза, арабиноза), дисахариды (лактоза, сахароза, мальтоза), к сложным - полисахариды (крахмал, гликоген, клетчатка, пектины).

Простые углеводы обладают хорошей растворимостью, легко усваиваются и используются для образования гликогена.

Усвояемые углеводы являются основными поставщиками энергии для организма. Они имеют выраженный сладкий вкус. Относительная сладость их различна. В связи с тенденцией снижения калорийности пищи для регуляции массы тела, а также для больных сахарным диабетом в настоящее время используются пищевые добавки подсластители. В таблице 4 представлена сладость углеводов и заменителей сахара (за 100% принимается сахароза).

Таблица 4

Относительная сладость углеводов и заменителей сахара

Примечание. За исключением полисахаридов и сахароспирта маннита все вещества хорошо растворяются в воде.

Моносахариды

Глюкоза - является наиболее распространенным моносахаридом, образуется в организме в результате расщепления дисахаридов и крахмала пищи. Она всасывается в кровь через 5-10 мин. после поступления в желудок.

Глюкоза - главный поставщик энергии для нейронов головного мозга, мышечных клеток (в т.ч. сердечной мышцы) и эритроцитов, которые сильнее всего страдают от недостатка глюкозы. За сутки у человека головной мозг 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, что обеспечивается постоянно протекающими процессами: гликогенолиз (расщепление гликогена с поступлением глюкозы в кровь) и глюконеогенез (синтез глюкозы из неуглеводных компонентов). Эти процессы регулируются гормонами поджелудочной железы (инсулин и глюкагон ) и коры надпочечников (глюкокортикоиды ).

Гипогликемия – пониженное содержание глюкозы в сыворотке крови.

Гипергликемия – повышенное содержание глюкозы в сыворотке крови.

Данные состояния могут развиваться как при различных метаболических заболеваниях, так и у здорового человека (реактивная гипергликемия наблюдается после приема пищи, гипогликемия – при голоде). Гипергликемия вследствие дефекта секреции или действия инсулина характерна для сахарного диабета.

Гипогликемия у здорового человека приводит к активации пищевого поведения, т.е. глюкоза участвует в регуляции аппетита, что необходимо учитывать при разработке диет, направленных на снижение веса.

В практике диетологии в конце ХХ века появилось понятие гликемический индекс (ГИ) , применяемый для определения способности углеводсодержащих продуктов и блюд повышать уровень глюкозы в крови. За точку отсчета берут ГИ глюкозы равный 100. Чем выше ГИ продуктов и блюд, тем быстрее после их употребления повышается уровень гликемии. 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. Сведения о ГИ разных продуктов приведены в таблице 5.

Таблица 5

Гликемический индекс некоторых пищевых продуктов

Таблица 6

Больше всего глюкозы содержится в меде - около 35%, много в винограде - 7,8%, в вишне, черешне, крыжовнике - арбузе, малине, черной смородине - около 4,5-5,5%, в грушах и яблоках – около 2% (табл.6).

Фруктоза из всех известных натуральных сахаров обладает наибольшей сладостью, для достижения вкусового эффекта ее требуется почти в 2 раза меньше, чем глюкозы и сахарозы. Фруктоза медленнее глюкозы усваивается в кишечнике.

Большая ее часть утилизируется тканями без инсулина, в то время как другая, меньшая, превращается в глюкозу, поэтому при сахарном диабете необходимо ограничивать поступление большого количества фруктозы. Следует отметить, что продукты с высоким содержанием фруктозы могут способствовать более быстрому набору веса, чем глюкозосодержащие. Содержание фруктозы в пищевых продуктах представлено в табл.6.

Галактоза - моносахарид животного происхождения, входит в состав лактозы. Участвует в образовании гликолипидов (цереброзидов), протеогликанов. Последние входят в состав межклеточного вещества соединительной ткани.

Пентозы в природе представлены главным образом в качестве структурных компонентов сложных некрахмальных полисахаридов (гемицеллюлоза, пектины), нуклеиновых кислот и других природных полимеров.

Дисахариды

Лактоза (молочный сахар) содержится в молочных продуктах. При гидролизе лактоза расщепляется на глюкозу и галактозу. Она нормализует состояние кишечной микрофлоры, ограничивает процессы брожения и гниения в кишечнике, улучшает всасывание кальция. Поступление лактозы способствует развитию молочнокислых бактерий, которые подавляют гнилостную микрофлору. При врожденном или приобретенном недостатке фермента лактазы в кишечнике нарушается ее гидролиз, что ведет к непереносимости молока с явлениями вздутия живота, болями и др. В таких случаях следует заменять цельное молоко на кисломолочные продукты, в которых содержание лактозы значительно меньше (в результате сквашивания ее до молочной кислоты).

Сахароза -один из самых распространенных углеводов,расщепляется в кишечнике на глюкозу и фруктозу. Основными поставщиками сахарозы служат сахар, кондитерские изделия, варенье, мороженое, сладкие напитки, а также некоторые овощи и фрукты (табл.6).

Длительное время сахар неоправданно считался вредным продуктом (сахар – «белая смерть»), повышающим риск возникновения сердечно-сосудистых, онкологических, аллергических заболеваний, сахарного диабета, ожирения, кариеса зубов, желчнокаменной болезни и др.

Согласно докладу экспертов ВОЗ «Диета, питание и профилактика хронических заболеваний» (2002), с позиций доказательной медицины пищевые сахара отнесены только к факторам риска развития кариеса зубов, но не сердечно-сосудистых и других массовых заболеваний.

Однако следует признать, что сахар как продукт питания имеет низкую пищевую ценность, т.к. содержит только сахарозу (99,8%). Сахар и богатые им продукты имеют высокие вкусовые качества и являются источниками легкоусвояемой энергии, но количество их в рационе должно определяться потребностями здорового или больного человека. Избыточное потребление сахара за счет других продуктов, являющихся источниками эссенциальных нутриетов и биологически активных веществ, снижает пищевую ценность рациона, хотя сам по себе сахар не опасен для здоровья человека.

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 (патоке мальтозной), пиве.

Полисахариды

К полисахаридам относятся крахмал, гликоген и некрахмальные полисахариды.

Крахмал составляет около 75-85% всех углеводов в питании. Больше всего крахмала содержится в крупах и макаронах (55-70%), бобовых (40-45%), хлебе (30-50%), картофеле (15%).

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 . Крахмалы имеют разную структуру и физико-химические свойства, изменяющиеся под влиянием воды, температуры и времени. В результате гидротермического воздействия изменяются специфические свойства и перевариваемость крахмала. Некоторые его фракции устойчивы к амилазному гидролизу и расщепляются только в толстом кишечнике (устойчивый крахмал). Например, крахмал морщинистого гороха сохраняется даже после разваривания, почти 40 % крахмала сырого картофеля, в отличие от вареного, не подвергается гидролизу в тонкой кишке.

При диетотерапии заболеваний, требующих щажения желудочно-кишечного тракта, принимают во внимание, что легче и быстрее переваривается крахмал из риса и манной крупы, чем из пшена, гречневой, перловой и ячневой круп, а из вареного картофеля и хлеба – легче по сравнению с горохом и фасолью. Крахмал в натуральном виде (кисели) усваивается очень быстро. Затрудняет усвоение крахмала пища из поджаренных круп.

Продукты, богатых крахмалом, предпочтительнее в качестве источника углеводов, чем сахар, т.к. с ними поступают витамины группы В, минеральные вещества, пищевые волокна.

Гликоген - углевод животных тканей. В организме гликоген используется для питания работающих мышц, органов и систем в качестве энергетического материала. Всего в организме содержится около 500 г гликогена. Больше его в печени - до 10%, в мышечной ткани - 0,3-1%. Эти запасы способны обеспечить организм глюкозой и энергией только в первые 1-2 дня голодания. Обеднение печени гликогеном способствует ее жировой инфильтрации .

Пищевыми источниками гликогена служат печень и мясо животных, птиц, рыба, обеспечивающие потребление 8-12 г гликогена в сутки.

Пищевые волокна – комплекс углеводов: клетчатка (целлюлоза), гемицеллюлоза, пектины, камеди (гумми), слизи, а также не являющийся углеводом лигнин.

Источником пищевых волокон служат растительные продукты. Стенки растительных клеток состоят в основном из волокнистого полисахарида целлюлозы, межклеточное вещество из гемицеллюлозы, пектина и его производных. Различают растворимые в воде пищевые волокна (пектины, камеди, слизь) и нерастворимые (целлюлоза, лигнин, часть гемицеллюлозы).

Пищевых волокон много в отрубях, в черном хлебе, крупах с оболочками, бобовых, орехах. Меньше их содержится в большинстве овощей, фруктов и ягод, и особенно в хлебе из муки тонкого помола, макаронах, в очищенных от оболочек крупах (рис, манная крупа). Очищенные от кожуры фрукты содержат меньше волокон, чем неочищенные.

Клетчатка поступает в организм человека с растительными продуктами. В процессе пищеварения она механически раздражает стенки кишечника, возбуждает перистальтику (двигательную функцию кишечника) и тем самым способствует продвижению пищи по желудочно-кишечному тракту. В кишечнике человека нет ферментов, расщепляющих клетчатку. Она расщепляется ферментами микрофлоры толстого кишечника. В связи с этим клетчатка мало усваивается (до 30-40%) и не имеет значение как источник энергии. Клетчатки много в бобовых, овсяной, гречневой и ячневой крупах, хлебе из муки грубого помола, большинстве ягод и овощей (0,9-1,5%).

Чем нежнее клетчатка, тем легче она расщепляется. Нежная клетчатка содержится в картофеле, кабачках, тыкве, многих фруктах и ягодах. Варка и измельчение уменьшает действие клетчатки.

Клетчатка не только создает благоприятные условия для продвижения пищи, она нормализует кишечную микрофлору, способствует выделению из организма холестерина, снижает аппетит, создает чувство насыщения.

При дефиците клетчатки снижается продвижение пищи по кишечнику, каловые массы накапливаются в толстой кишке, что приводит к запору. Он характеризуется накоплением и всасыванием различных токсичных аминов, в том числе обладающих канцерогенной активностью.

Недостаток клетчатки в питании является одним 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 и др.

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, ухудшают биосинтез витаминов и т.д. Следует ограничивать рафинированные углеводы в питании лиц пожилого возраста, умственного труда и людей, ведущих малоподвижный образ жизни.

Однако избыточное потребление клетчатки также оказывает неблагоприятное влияние на организм - ведет к брожению в толстом кишечнике, усиленному газообразованию с явлениями метеоризма (вздутие живота), ухудшению усвоения белков, жиров, витаминов и минеральных солей (кальция, магния, цинка, железа и др.) и ряда водорастворимых витаминов. У людей, страдающих гастритом, язвенной болезнью и другими заболеваниями желудочно-кишечного тракта, грубая клетчатка может вызвать обострение болезни.

Пектины представляют собой сложный комплекс коллоидных полисахаридов. Пектиновые вещества включают пектин и протопектин. Протопектины это 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 (продукты размягчаются). Пектин относится к растворимым веществам.

Расщепление пектинов происходит под действием микроорганизмов толстого кишечника (до 95%).

Особенностью пектинов является их свойство преобразовываться в водном растворе в присутствии органических кислот и сахара в желе, что используется для приготовления мармелада, джема, пастилы и др.

Пектины в желудочно-кишечном тракте способны связывать тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий и др.), радионуклиды и выводить их из организма. Они могут впитывать в себя вредные вещества в кишечнике и снижать степень интоксикации. Пектины способствуют уничтожению гнилостной микрофлоры кишечника и заживлению слизистой оболочки. С этим связана эффективность лечения больных желудочно-кишечными заболеваниями растительными диетами, например, морковной и яблочной.

Промышленностью выпускается сухой яблочный и свекловичный порошок, содержащий 16-25% пектина. Им обогащают фруктовые соки и пюре, кисели, мармелад, плодово-овощные консервы и т.д. Его добавляют после набухания в воде в конце приготовления первых и третьих блюд – 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 в ягодах (от 0,6% в винограде до 1,1% в черной смородине).

Потребность и нормирование углеводов в питании

По нормам питания России для здоровых взрослых людей требуется около 5 г/сут усвояемых углеводов на кг массы тела. При высокой физической активности (тяжелый физический труд, активные занятия спортом) потребность в углеводах возрастает до 8 г/сут/кг.

За счет углеводов должно обеспечиваться примерно 58% суточной энергии.

В последних отечественных рекомендациях по питанию (2001) потребление усвояемых углеводов для среднего взрослого человека составляет 365 г/сут, потребность в сахаре - 65 г/сут (18% от количества усвояемых углеводов), пищевых волокон – 30 г/сут (из них 13-15 г клетчатки).

В материалах ВОЗ (2002) ориентировочная норма потребления углеводов определена в 50-75% суточной энергоценности рационов, в т.ч. за счет свободных сахаров менее 10% (табл.1). Таким образом, в современной нутрициологии наметилась тенденция увеличения потребления углеводов за счет зерновых продуктов, бобовых, картофеля и овощей. Это положение объясняется отсутствием достоверных связей между большим потреблением крахмалов и сахарозы и массовыми алиментарными заболеваниями, а также тем, что углеводные рационы способствуют снижению потребления избыточного жира и энергии.

Увеличивают количество углеводов в лечебном питании, в диетах при повышенной функции щитовидной железы (тиреотоксикоз), при туберкулезе и т.д. В некоторых диетах важно увеличение не содержания углеводов выше физиологических норм, а их доли в суточной энергоценности рационов питания (почечная недостаточность).

Роль углеводов. В организме углеводы (У) составляют 1% веса тела и 50% из них находятся в печени и мышцах, а гликоген - во всех клетках организма. В зависимости от строения, растворимости, быстроты усвоения и использования для образования гликогена У разделяют на простые и сложные. К простым У относят моносахариды: глюкоза и фруктоза, и дисахариды: сахароза – тростниковый сахар, лактоза – молочный сахар. К сложным У относятся полисахариды: крахмал, гликоген, клетчатка и пектиновые вещества.
Основными важными функциями У являются:
1) У - основные поставщики энергии на основе легкоусвояемой пищи. При сгорании они выделяют, как и Б, 4 ккал (16,7 кДж). За счет У обеспечивается 55% энергетической ценности суточного рациона;
2) с помощью У в крови и лимфе поддерживается оперативный запас энергии в виде определенной концентрации глюкозы, необходимой для ежесекундного питания клеток, особенно нервных;
3) с помощью У в организме поддерживается стратегический запас энергии в виде гликогена (в основном, печени и мышцах) необходимого для питания мышц, являющихся основными отопительными батареями организма, особенно в ночное время; избыток гликогена превращается в жир;
4) У регулируют обмен Ж и Б, которые экономятся при достаточном поступлении с пищей и хорошей усвояемости У и расходуются организмом при недостатке У. Таким образом У оберегают Б от нерационального их использования не по назначению;
5) пектиновые вещества и клетчатка, плохо перевариваемые, но приносят пользу организму: а) создают чувство объемной сытости; б) улучшают секрецию пищеварительных желез и перевариваемость пищи; в) жестко протирая стенки тонкого кишечника, тонизируют его деятельность и рефлекторно – сердца; в) разлагаясь под действием микрофлоры в толстом кишечнике, создают определенную «здоровую» микрофлору в нем, являющуюся барьером для патогенной микрофлоры, одним из продуцентов иммунной системы и источником вит. К.
Потребность в У составляет 300-600 г в сутки. Утилизируют У поджелудочная железа и мышцы. Если мышцы не работают (не развиты, гиподинамия), то одна поджелудочная железа не справляется, что приводит к развитию сахарного диабета. При нормировании У необходимо учитывать соотношении в них растворимых легкоусвояемых У (сахаров) по отношению к общему количеству У. Для взрослого населения количество сахаров должно составлять 20-25%. Для пожилых и лиц умственного труда количество сахаров не должно превышать 15% (профилактика избыточного веса).
Источники У. Основным углеводным источником энергии в нашем климате является крахмал – картофель, малоценный в содержании важных веществ продукт (в Африке – бананы). В соответствии с рекомендациями Пирамиды питания в рациональном питании основными источниками У должны быть зерновые культуры – черный хлеб, гречка, овсянка, перловка, просо, Употребляя их, человек умеренного климатического пояса должен обеспечивать более половины энергетических ресурсов. Источники пектиновых веществ – яблоки, сливы, цитрусовые, морковь, тыква. Клетчатку содержат овощи, салаты, зелень, черный хлеб, макароны, крупы. Глюкоза и фруктоза входят в состав меда, ягод и фруктов, откуда они из сока легко всасываются. Лактоза поступает из молока и творога.
40.Основы рационального питания (физиологические нормы питания, сбалансированное питание и режим питания). Рациональное питание - это питание здорового человека в соответствии с его возрастом, полом, физиологией и профессией, это составная часть здорового образа жизни. Рациональность питания состоит в достаточном приеме с пищей всех ее составных веществ, в сбалансированном виде и во-время, т.е. по режиму. Оно направленно на поддержание здоровья и профилактику элементарных (сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных и др) и алиментарных (связанных с питанием) заболеваний.
Диетическое (лечебное) питание - это питание больного человека, при котором применяются с лечебной или профилактической целью специально составленные пищевые рационы или режимы питания больных. Диетология – раздел медицины, занимающийся изучением и обоснованием характера и норм питания при различных заболеваниях.
Лечебно-профилактическое питание - это питание людей определенных профессий или жителей неблагоприятных по экологии регионов. Оно направлено на уменьшение вредных воздействий производственного или экологического фактора и профилактику профессиональных или региональных заболеваний.
Под физиологическими нормами питания подразумевается достаточное, т.е. в соответствии с полом, возрастом и энергетическими затратами, поступление всех составных частей пищи, число которых составляет около 50 элементов – Б,Ж,У, витамины, микро- и макроэлементы, вода. При разработке физиологических норм в РФ указанные факторы изучались с учетом географических зон проживания, в результате чего Институтом питания РАМН составлены «Физиологические нормы питания различных групп населения РФ» (1991 г). В зависимости от возраста, пола и трудовой деятельности все население по нормам питания поделено на 16 групп: 3 – грудного и 4 – дошкольного возраста, 2 – подростки, 5 – трудоспособное население и 2 – пенсионеры. Для пенсионеров рекомендуется – 1600 ккал, для девочек-подростков и мужчин – 2200 ккал, для юношей и активных женщин – 2800 ккал.
Сбалансированное питание – это поступление с пищей всех пищевых веществ в определенном количественном и качественном соотношении между собой, необходимом для лучшего их усвоения. Основные рекомендации сбалансированного питания:
1)между Б:Ж:У должно выдерживаться соотношение: для лиц, занятых умственным трудом – 1:1,1:4,1; при тяжелом физическом труде – 1:1,3:5 (в лечебном питании – при ожирении 1:0,7:1,5; при хронической почечной недостаточности - 1:2:10);

2)Б животного происхождения должны составлять 55% общего количества Б, а остальные - растительного;

3)из общего количества Ж растительные масла должны составлять до 30% (источник незаменимых жирных кислот);

4)среди У трудноусвояемые У должны составлять 75-80% (крупы, хлеб, макароны, картофель), легкоусвояемые – 15-20%, клетчатка (пектины) – 5%;

5)соотношение Са:Р:Мg должно быть 1:1,5:0,5;

6)сбалансированность основных витаминов составляется из расчета на 1000 ккал: вит. С – 25 мг, В 1 – 0,6 мг, В 2 – 0,7 мг, В 6 – 0,7 мг, РР – 6,6 мг (в леченом питании и при коррекции гиповитаминозов их количество удваивается).

Режим питания - это (1) время и (2) количество приемов пищи, (3) интервалы между ними, распределение пищевого рациона по (4) энергоценности, (5) продуктовому набору и (6) массе по приемам пищи Режим питания обеспечивает хороший аппетит, вызывая рефлекторное выделение желудочного сока. Этому способствует обстановка, сервировка стола, отсутствие отвлекающих от еды факторов (чтение, телефон). Несоблюдение режима питания отрицательно сказывается на здоровье и приводит к заболеваниям (гастриту, ожирению, похуданию, атеросклерозу и др.).
Основные принципы режима питания: а) рекомендуемая частота питания – 4-5 раз в день; б) промежутки между приемами не должны превышать у детей ясельного возраста 3-3,5 часа, дошкольников – 3,5-4 часа, подростков и взрослых - 4-5 часов, обеспечивая равномерную нагрузку на пищеварительный аппарат, максимальное воздействие ферментов на пищу и более полную ее обработку; в) исключение длительных промежутков между приемами пищи. Обильная еда, принятая 1 раз в сутки, особенно перед сном, перегружает желудочно-кишечный тракт, вызывает плохой сон, разрушает сердечно-сосудистую систему. Для восстановления деятельности пищеварительных желез требуется 8-10 час. ночного отдыха. Ужинать рекомендуется за 3 часа до сна. Распределение суточного рациона производится в зависимости от возраста, распорядка дня, особенностей трудовой деятельности. При 4-разовом питании взрослых рекомендуемая энергетическая ценность завтрака – 20-30%, обеда – 40-50%, полдника – 10-25% и ужина – 15-20%. При 3-разовом: завтрак - 30%, обед – 45-50% и ужин – 20-25%..
41.Энергозатраты при различных видах деятельности. Потребление пищи трудоспособного населения определяется напряженностью труда: 5 групп у мужчин и 4 – у женщин.

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