Тема 7: Биологическое значение углеводов
Углеводы– обширная группа природных органических соединений, содержащая карбонильную группу (С=О) и несколько гидроксильных групп (С-О-R). Формально являются соединением углерода и воды.
Различают простые (моно - , ди - , олиго - , полисахариды) и сложные углеводы. Углеводы составляют около 80% сухой массы растений и 2-3% массы животных.
Моносахариды – твёрдые нейтральные соединения, легко растворимые в воде. Хуже растворяются в спиртах и совершенно не растворяются в эфирах. При нагревании выше температуры плавления моносахариды буреют (карамелизуются). Глюкоза частично распадается при температуре 115 градусов с образованием оксиметилфурфурола и продуктов ангидридизации.
Моносахариды – глюкоза, фруктоза, галактоза и др. Обычно сладкие на вкус. Глюкоза и фруктоза обычно сразу усваивается и всасывается в кровь, организм почти не затрагивает энергии. Во время болезни рекомендуют употреблять мёд, фрукты. Моносахара содержатся во фруктах, ягодах, мёде. Глюкоза главный поставщик энергии для мозга.
Олигосахариды образуются в зависимости от числа молекул простых сахаров при полном гидролизе молекулы полисахарида:
Дисахариды – дают две молекулы моносахарида (сахароза, мальтоза, лактоза и др.).
Трисахариды – дают три молекулы моносахарида.
Тетрасахариды – дают четыре молекулы моносахарида.
Олигосахариды расщепляются до моносахаридов обычно под действием высокой температуры.
Сахароза содержится в варенье, кондитерских изделиях, мороженом, сладких напитках. Лактоза в молочных продуктах. Важным её свойством является способность нормализовать деятельность полезной микрофлоры кишечника, уменьшает процесс гниения в кишечнике. Мальтоза в чистом виде содержится в мёде, в пиве.
Полисахариды. Совсем не растворимы в воде и обычных растворителях, образуют коллоидные растворы. Под действием минеральных кислот они подвергаются гидролизу, расщепляются до моносахаридов.
Среди полисахаридов наибольшее значение имеют крахмал, целлюлоза (клетчатка), гемицеллюлоза, пектиновые вещества.
Крахмал практически не растворим в холодной воде, но при нагревании происходит набухание зёрен и образование вязкого коллоидного раствора. При остывании которого образуется студнеобразная масса. Важным свойством является окрашиваться в синий цвет под действием раствора йода в йодистом калии. Крахмал входит в состав всех круп, муки, картофеля, макаронных изделий бобовых, капусты, моркови и т.д. Попадая в организм, крахмал расщепляется с образованием дисахаридов, а потом – моносахаридов.
Пищевые волокна (клетчатка) представляют из себя длинную цепь из остатков глюкозы, имеющих β-1,4 – глюкозитные связи. Клетчатка содержится в сырых овощах – капусте, моркови. Репе, редисе, баклажанах, салате. Попадая в кишечник, клетчатка набухает и приобретает способность впитывать избыток холестерина и другие вещества, которые должны удаляться из организма. Клетчатка увеличивается и вызывает чувство насыщения и не способствует перееданию.
Пектиновые вещества – высокомолекулярные соединения углеводной природы. В растениях они присутствуют в виде пектина и нерастворимого протопектина, который переходит в растворимый пектин при нагревании. Пектиновые вещества присутствуют в растениях, особенно в плодах. Способствуют поддержанию в тканях растений необходимого давления, обеспечивая вертикальное положение стеблей, их прочность, повышают засухоустойчивость и др.
Углеводы преимущественно используются в качестве энергетического материала для органов и тканей. При работе мышечных тканей, при недостатке кислорода (анаэробные условия), в первую очередь, сгорают углеводы с высвобождением энергии и дают возможность мышцам функционировать. Нервная ткань для обеспечения энергией потребляет в основном углеводы (только аэробные условия). При недостатке кислорода несколько минут приведёт к необратимым последствиям. До 20% вдыхаемого кислорода расходуется на окисление углеводов мышечной и нервной ткани.
Нарушение углеводного обмена связывают с нарушением функций ряда желез внутренней секреции. Диабет связан с недостаточностью функций поджелудочной железы, образованием гормона инсулина. Инсулин регулирует обмен углеводов. При недостатке инсулина увеличивается содержание сахара в крови. Возникает чувство жажды, увеличивается осмотическое давление. Увеличивается выделение мочи, а с ней глюкозы.
Углеводы выполняют следующие функции в организме человека:
- Энергетическая - образуется энергия для жизнедеятельности при расщеплении глюкозы (которая образуется из полисахаридов).
- Строительная - вместе с белками и жирами углеводы входят в состав клеточных мембран, поэтому необходимы для каждой клетки организма.
- Опорная - мукополисахариды придают прочность костям, хрящам, сухожилиям и коже.
- Питательная - простые углеводы (моносахариды) необходимы для синтеза более сложных углеводов, а также синтеза жирных кислот и аминокислот и др.
- Транспортная - участвуют в переносе различных продуктов обмена веществ.
- Регуляционная - поддерживают водный баланс.
Энергетическая ценность 1 г. углеводов составляет 4 ккал. Суточная норма потребления углеводов 450 – 500 г.: моносахаридов – 100 г., олигосахаридов – 50 г., полисахаридов – 350 г.
Контрольные вопросы:
1. Дайте характеристику углеводам. Назовите основных представителей моно-, ди-, полисахаридов.
2. Укажите функции углеводов.
3. Назовите продукты питания богатые простыми и сложными углеводами.
Тема 8: Витамины
Витамины – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для нормального обмена веществ и жизнедеятельности.
Их относят к незаменимым факторам питания. Они способствуют усвоению всех пищевых веществ, влияют на рост, восстановление клеток и тканей. В качестве коферментов, участвуют в различных ферментативных реакциях. Человек получает витамины, как правило, только с пищей. Источником витаминов служат обычно растения. Небольшая часть витаминов синтезируется микрофлорой кишечника.
Употребление пищи без витаминов приводит к заболеванию – авитаминоз, с небольшим количеством витаминов - гиповитаминоз.
Классифицируют витамины по растворимости: на жирорастворимые и водорастворимые.
К жирорастворимым витаминам относят 4 витамина: витамин А (ретинол), витамин D (кальциферол), витамин Е (токоферол), витамин К, а также каротиноиды, часть из которых является провитамином А. Но холестерин также можно отнести к провитамину D.
К водорастворимым витаминам относят 9 витаминов: витамин B1 (тиамин), витамин В2 (рибофлавин), витамин В5 (пантотеновая кислота), витамин РР (ниацин, никотиновая кислота), витамин В6, (пиридоксин), витамин В9 (витамин Вс, фолиевая кислота), витамин В12 (кобаламин) и витамин С (аскорбиновая кислота), витамин Н (биотин)
В отличие от других незаменимых пищевых веществ (аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, углеводов), витамины не являются пластическим материалом или источником энергии. Их основные функции сводятся к участию в работе биокатализаторов (в качестве коферментов), участию в регуляции (в качестве гормоноподобных соединений), подавлению образования свободных радикалов.
Каждый витамин выполняет присущую только ему специфическую функцию и не может быть заменен другим веществом. Если в организме не хватает какого-либо витамина, всегда возникают сбои или более серьезные нарушения в обмене веществ, что приводит к заболеваниям, причина которых обусловлена витаминной недостаточностью.
Организму требуется очень незначительное количество этих биологически активных веществ - от нескольких десятков миллиграмм до нескольких микрограмм в день (исключение составляет витамин С, которого необходимо на порядок больше). Причем, необходимы одновременно все витамины. В идеале наше питание должно быть разнообразно и насыщено различными витаминами. Но не существует "идеально" сбалансированной пищи, в которой присутствовали бы все группы витаминов в необходимом количестве. Дефицит витаминов в питании, в той или иной степени - это объективная реальность питания современного человека, которая проявляется независимо от качества и количества потребляемой пищи. В таблице 4 приведён рейтинг суточной потребности в витаминах в некоторых странах.
Таблица 4 - Рейтинг суточной потребности в витаминах
| Витамин | Ед. измерения | Россия, 2005 г | RDA, США, 2001 | ILSI, Европа, 1990 | |
| 1 ГРУППА | |||||
| Витамин С | мг | 75-90 | |||
| 2 ГРУППА | |||||
| Ниацин (Витамин B3) | мг | 20,0 | 14,0-16,0 | 20,0 | |
| Токоферол (Витамин Е) | мг | 15,0 | 15,0 | 12,0 | |
| Пантотенол (Витамин В5) | мг | 5,0 | 4,0-7,0 | - | |
| Каротиноиды | мг | 15,0 | 5,6 | 2,0* | |
| 3 ГРУППА | |||||
| Пиридоксин (Витамин В6) | мг | 2,0 | 1,3 | 2,1 | |
| Рибофлавин (Витамин В2) | мг | 2,0 | 1,1-1,3 | 1,8 | |
| Тиамин (Витамин В1) | мг | 1,7 | 1,1-1,2 | 1,5 | |
| Ретинол (Витамин А) | мг | 1,0 | 0,7-0,9 | 1,0 | |
| 4 ГРУППА | |||||
| Фолиевая кислота | мкг | ||||
| Биотин (Витамин Н) | мкг | 30-100 | - | ||
| Витамин К | мкг | 45-80 | - | ||
| 5 ГРУППА | |||||
| Витамин D | мкг | 5,0 | 5,0 | 8,0 | |
| Витамин B12 | мкг | 3,0 | 2,4 | 3,0 |
Витамин А,полезные свойства:
- предотвращает нарушение в сумерках;
- обеспечивает целостность поверхностных клеток, которые формируют кожу, слизистые оболочки ротовой полости, кишечника, дыхательных и половых путей;
- способствует росту и укреплению здоровья кожи, волос, дёсен;
- эффективен при лечении аллергии;
- повышает внимание и ускоряет скорость реакции.
Витамина А содержится в печени, особенно морских животных и рыб, сливочном масле, яичном желтке, сливках, рыбьем жире.
Дефицит цинка может привести к нарушению превращения витамина А в активную форму, а также к замедлению поступления витамина к тканям. Эти два вещества взаимозависимы: витамин А способствует усвоению цинка, а цинк, в свою очередь, способствует усвоению витамина А.
Витамин D, полезные свойства:
- Способствует усвоению кальция, сохранению структуры костей;
- Способствует усвоению витамина А;
-Ускоряет выведение из организма свинца и некоторых других тяжелых металлов;
- Нормализует свертывание крови;
- Улучшает усвоение магния;
Витамин D содержится в рыбьем жире, сардине, лососе, тунце, молочных продуктах. Витамин D ускоряет поглощение кальция в кишечнике. Кальций и железо конкурируют за всасываемость в организме человека. Поэтому прием больших количеств витамина D может способствовать возникновению дефицита железа в организме.
Витамин Е, полезные свойства:
- Являясь одним из самых мощных природных антиоксидантов, витамин Е удаляет свободные радикалы, главных разрушителей организма;
-Сохраняет иммунную систему, смягчает отрицательное влияние радиоактивных веществ;
-Предотвращает развитие серьезной болезни глаз — катаракты.
-Необходим для профилактики атеросклероза и, как следствие, сердечных заболеваний;
-Препятствует окислению жиров и оказывает омолаживающее действие, замедляя старение клеток, вызванное окислением.
-Снижает утомляемость. Ускоряет заживление ожогов.
-Эффективен при лечении мышечной дистрофии.
Витамин содержится в растительных маслах, печени животных, яйцах, злаковых, бобовых, брюссельской капусте, брокколи, ягодах шиповника, облепихе, зеленых листьях овощей, черешне, рябине, семенах яблок и груш. Также его достаточно много в семенах подсолнечника, арахисе, миндале.
Селен и токоферол взаимодействуют тесно, дополнительный прием одного из них требует адекватного дополнительного приема другого.
Витамин К, полезные свойства:
- образует протромбин — химическое соединение, которое синтезируется печенью и способствует свертыванию крови.
- Предотвращает внутренние кровотечения и кровоизлияния.
- Ускоряет заживление ран.
- Усиливает сокращения мышц.
- Обеспечивает организм энергией.
- Нужен для кальцификации костей.
Витамина К содержится: зеленые листья, овощи, тыква, помидоры, зеленый горошек , яичный желток, рыбий жир, печень животных, соевое масло. Синтезируется в организме.