Углеводы и их значение в питании

Углеводы являются основными энергонесущими макронутри-ентами в питании человека, обеспечивая 50...70 % общей энерге­тической Ценности рациона. Они способны при метаболизации образовывать макроэргические соединения, причем как в аэроб­ных, так и анаэробных условиях. В результате метаболизации 1 г углеводов ор_гани3м получает энергию, эквивалентную 4 ккал. Об­мен углевод_ов тесно связан с обменом жиров и белков, что обес­печивает их взаимные превращения. При умеренном недостатке углеводов в питании депонированные жиры, а при глубоком де­фиците (менее 50 r/сут) и аминокислоты (как свободные, так и из состава Мышечных белков) вовлекаются в процесс глюконео-генеза, приводящий к получению необходимой организму энер­гии. В обратной ситуации происходит активация липонеогенеза и из лишних углеводов синтезируются жирные кислоты, отклады­вающиеся в депо.

Наряду с основной энергетической функцией углеводы уча­ствуют в пластическом обмене. Глюкоза и ее метаболиты (сиало-вые кислоты, аминосахара) являются составными частями гли-копротеидов_{5 к} которым относятся большинство белковых соеди­нений крови (трансферрин, иммуноглобулины), ряд гормонов, ферментов, факторов свертывания крови. Гликопротеиды, а так­же гликолиггиды участвуют вместе с белками и липидами в струк­турной и Функциональной организации биомембран и играют при этом ведущу_ю роль в процессах клеточной рецепции гормонов и других биоло_гически активных соединений и в межклеточном вза­имодействии, имеющем существенное значение для нормального клеточного роста, дифференцировки и иммунитета. Углеводы пищи также являются предшественниками гликогена и триглицеридов; они служат источником углеродного основания заменимых ами­нокислот, участвуют в построении коферментов, нуклеиновых кислот, аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и других биоло­гически важных соединений. Углеводы оказывают антикетогенное действие, стимулируя окисление ацетилкоэнзима А, образующе­гося при окислении жирных кислот.

Углеводы — это полиатомные альдегиде- и кетоспирты. Они образуются в растениях при фотосинтезе и поступают в организм главным образом с растительными продуктами. Однако все боль­шее значение в питании приобретают добавленные углеводы, ко­торые чаще всего представлены сахарозой (или смесями других Сахаров), получаемой промышленным способом и вводимой за­тем в пищевые рецептуры.

Все углеводы делятся по степени полимеризации на простые и сложные. К простым относятся так называемые сахара — моноса­хариды: гексозы (глюкоза, фруктоза, галактоза), пентозы (ксило­за, рибоза, дезоксирибоза) и дисахариды (лактоза, мальтоза, га­лактоза, сахароза).

Сложными углеводами являются олигосахариды, состоящие из нескольких (3...9) остатков моносахаридов (рафиноза, стахиоза, лактулоза, олигофруктоза) и полисахариды. Полисахариды пред­ставляют собой высокомолекулярные полимерные соединения, образованные из большого числа мономеров, в качестве которых выступают остатки моносахаридов. Полисахариды делятся на крах­мальные и некрахмальные, которые в свою очередь могут быть растворимыми и нерастворимыми.

Моно- и дисахариды.Они обладают сладким вкусом и поэтому называются сахарами. Степень сладости различных Сахаров неоди­накова. Если сладость сахарозы принять за 100 %, то сладость дру­гих Сахаров составит, %:

Фруктозы......................................................... 173

Глюкозы........................................................ 81

Мальтозы и галактозы.................................... 32

Рафинозы....................................................... 23

Лактозы......................................................... 16

Полисахариды сладким вкусом не обладают.

Природными источниками простых углеводов являются фрук­ты, ягоды, овощи, плоды, в некоторых из которых содержание Сахаров достигает 4... 17 % (табл. 2.11).

Глюкоза (альдегидоспирт) является основным структурным мо­номером всех важнейших полисахаридов — крахмала, гликогена, целлюлозы. Она поступает с питанием изолированно в составе ягод, фруктов, плодов и овощей, а также в качестве компонента наиболее распространенных дисахаридов: сахарозы, мальтозы, лактозы. Глю­коза быстро и практически в полном объеме усваивается в желудоч­но-кишечном тракте, поступает в кровь и разносится ко всем орга­нам и тканям для окисления, сопряженного с образованием энер­гии. Уровень глюкозы в крови наряду с уровнем ряда аминокислот является сигналом для соответствующих структур головного мозга, моделирующих аппетит и пищевое поведение человека. Избыток глю­козы быстро превращается в депонирующиеся триглицериды.

Таблица 2.11

Содержание природных Сахаров в пищевых продуктах на 100 г, г (в порядке убывания)

Фруктоза в отличие от глюкозы является кетоспиртом и обла­дает другой динамикой распределения и метаболизации в орга­низме. Она почти в два раза медленнее всасывается в кишечнике и в большей степени задерживается в печени. Фруктоза переходит в глюкозу в клеточных обменных процессах, но увеличение кон­центрации глюкозы в крови происходит при этом плавно и посте­пенно, с меньшим напряжением инсулярного аппарата. В то же время фруктоза по более короткому метаболическому пути по срав-

нению с глюкозой вовлекается в процессы липонеогенеза и спо­собствует отложению жира в депо. Этим объясняются ряд новых фактов, полученных при изучении положительной динамики массы тела у лиц, регулярно употребляющих продукты, обогащенные пищевыми компонентами, содержащими фруктозу (мальтодекст-риновые кукурузные сиропы). Чрезмерное поступление фруктозы приводит к увеличению концентрации в крови С-пептида, харак­теризующего степень инсулинрезистентности при развитии сахар­ного диабета второго типа. Фруктоза содержится в пищевых про­дуктах как в свободном виде в меде и фруктах, так и в виде фрук-тозного полисахарида инулина в составе топинамбура (земляной груши), цикория и артишоков.

Галактоза поступает в организм в составе молочного сахара (лактозы). В свободном виде она может находиться в некоторых ферментированных молочных продуктах, таких как йогурты. Га­лактоза превращается в печени в глюкозу.

Основным промышленно производимым дисахаридом являет­ся сахароза, или столовый сахар. Сырьем для его производства слу­жат сахарная свекла (14...25% сахара) и сахарный тростник (10... 15% сахара). Натуральными источниками сахарозы в пита­нии являются дыни, арбузы, некоторые овощи, ягоды и фрукты. Сахароза легко усваивается и быстро распадается на глюкозу и фруктозу, которые затем вовлекаются в присущие им обменные

процессы.

Именно использование сахарозы в качестве существенного ком­понента многих продуктов (кондитерских изделий, конфет, дже­мов, десертов, мороженого, прохладительных напитков) приве­ло в настоящее время к увеличению доли моно- и дисахаридов в общем объеме поступающих углеводов в развитых странах до 50 % и выше (при рекомендуемых 20 %). В результате на фоне снижа­ющихся энергозатрат увеличивается алиментарная нагрузка на ин-сулярный аппарат, повышается уровень инсулина в крови, ин­тенсифицируется отложение жира в депо, нарушается липидный профиль крови. Все это способствует увеличению риска развития сахарного диабета, ожирения, атеросклероза и многочисленных заболеваний, базирующихся на перечисленных патологических

состояниях.

Лактоза является основным углеводом молока и молочных продуктов (состоит из молекул галактозы и глюкозы) и имеет большое значение в качестве источника углеводов для питания детей. У взрослых его доля в углеводном составе рациона значи­тельно снижается за счет широкого использования других источ­ников. К тому же у взрослых, а иногда и детей снижена актив­ность фермента лактазы, расщепляющего молочный сахар. Послед­ствиями непереносимости цельного молока и продуктов, содер­жащих его, являются диспептические расстройства. Использова-

ние в питании кисло-мол очных продуктов (кефира, йогурта, сме­таны), а также творога и сыра, как правило, не вызывают подоб­ной клинической картины. Непереносимость молока отмечается у 30...35 % взрослого населения Европы, в то время как у жителей Африки — более чем у 75 %.

Мальтоза, или солодовый сахар, в свободном виде встречается в меде, солоде, пиве, патоке и продуктах, изготавливаемых с до­бавлением патоки (кондитерские и хлебобулочные изделия). В орга­низме мальтоза представляет собой промежуточный продукт и обра­зуется в результате расщепления в желудочно-кишечном тракте полисахаридов. Затем онадиссимилируетдо двух молекул глюкозы. В некоторых фруктах (яблоках, грушах, персиках) и ряде ово­щей встречается спиртовая форма Сахаров — сорбит, являющий­ся восстановленной формой глюкозы. Он способен поддерживать уровень глюкозы в крови, не вызывая чувства голода и не напря­гая инсулярный аппарат. Сорбит и другие многоатомные спирты, такие как ксилит, маннит или их смеси, обладая сладким вкусом (30...40 % сладости глюкозы), используются для производства ши­рокого ассортимента пищевых продуктов, в первую очередь для питания больных сахарным диабетом, а также жевательной ре­зинки. К недостаткам многоатомных спиртов относится их влия­ние на кишечник, выражающееся в послабляющем эффекте и повышенном газообразовании.

Олигосахариды.Олигосахариды, к которым относятся рафино-за, стахиоза, вербаскоза, в основном содержатся в бобовых и про­дуктах их технологической переработки, например в соевой муке, а также в незначительных количествах во многих овощах. Фрукто-олигосахариды встречаются в зерновых (пшенице, ржи), овощах (луке, чесноке, артишоках, спарже, ревене, цикории), а также в бананах и меде. К группе олигосахаридов также относятся мальто-декстрины, являющиеся основными компонентами промышлен-но производимых из полисахаридного сырья сиропов, паток. Од­ним из представителей олигосахаридов является лактулоза, обра­зующаяся из лактозы в процессе тепловой обработки молока, на­пример при выработке топленого и стерилизованного молока.

Олигосахариды практически не расщепляются в тонком ки­шечнике человека из-за отсутствия соответствующих ферментов. По этой причине они обладают свойствами пищевых волокон. Некоторые Олигосахариды играют существенную роль в жизнедея­тельности нормальной микрофлоры толстого кишечника, что позволяет отнести их к пребиотикам — веществам, частично фер­ментирующимся некоторыми кишечными микроорганизмами и обеспечивающим поддержание нормального микробиоценоза ки­шечника.

Полисахариды.Основным усваиваемым полисахаридом явля­ется крахмал — пищевая основа зерновых, бобовых и картофеля. 56

Он представляет из себя сложный полимер (в качестве мономера, к котором находится глюкоза), состоящий из двух фракций: ами­лозы -- линейного полимера (200...2000 мономеров) и амило-пектина — разветвленного полимера (10000... 1 000000 мономе­ров). Именно соотношение этих двух фракций в различных сырь­евых источниках крахмала и определяет его различные физико-химические и технологические характеристики, в частности рас­творимость в воде при разной температуре.

Для облегчения усвоения крахмала организмом продукт, со­держащий его, должен быть подвергнут тепловой обработке. При этом образуется крахмальный клейстер в явной форме, например кисель, или скрытом виде в составе пищевой композиции: каше, хлебе, макаронах, блюд из бобовых. Крахмальные полисахариды, поступившие с пищей в организм, подвергаются последователь­ной, начиная с ротовой полости, ферментации до мальтодекст-ринов, мальтозы и глюкозы с последующим практически пол­ным усвоением. Крахмал диссимилируется организмом достаточ­но длительный период и в отличие от моно- и дисахаридов не обеспечивает столь быстрое и выраженное повышение уровня глю­козы в крови. Однако основные пищевые источники крахмальных полисахаридов (хлеб, крупы, макароны, бобовые, картофель) поставляют в организм значительные количества аминокислот, витаминов и минеральных веществ и минимум жира. В то же время сахар не только не содержит незаменимых нутриентов, но и тре­бует для своей метаболизации в организме затрат дефицитных витаминов и других микронутриентов. Большинство сладких кон­дитерских изделий одновременно являются и источниками скры­того жира (торты, пирожные, вафли, печенье сдобное, шоко­лад).

В процессе тепловой обработки (выпечки, отваривания) и при охлаждении может образовываться так называемый резистентный (устойчивый к перевариванию) крахмал, количество которого зависит как от степени тепловой нагрузки, так от содержания в крахмале амилозы. Устойчивые к перевариванию крахмалы содер­жатся и в натуральных продуктах — их максимальное количество найдено в бобовых и картофеле. Вместе с олигосахаридами и не­крахмальными полисахаридами они составляют углеводную груп­пу пищевых волокон.

В последние годы увеличился объем используемых в пищевой промышленности так называемых модифицированных крахмалов. Они отличаются от природных форм хорошей растворимостью в воде (независимо от температуры). Это достигается их предваритель­ной производственной ферментацией с образованием в конечной композиции различных декстринов. Модифицированные крахма­лы используют в виде пищевых добавок для достижения ряда тех­нологических целей: придания продукту заданного внешнего вида

и стабильной формы, достижения необходимой вязкости и одно­родности.

Вторым перевариваемым полисахаридом является гликоген. Его пищевое значение невелико --с рационом поступает не более 10... 15 г гликогена в составе печени, мяса и рыбы. При созрева­нии мяса гликоген превращается в молочную кислоту.

У человека излишки глюкозы в первую очередь (до метаболиче­ской трансформации в жир) превращаются именно в гликоген — единственный резервный углевод животных тканей. В организме человека общее содержание гликогена составляет около 500 г ('/₃ в печени, остальное количество в мышцах) — это суточный за­пас углеводов, используемый при их глубоком дефиците в пита­нии. Длительный дефицит гликогена в печени ведет к дисфунк­ции гепатоцитов и ее жировой инфильтрации.

Величина потребности в углеводах для человека определяет­ся их ведущей ролью в обеспечении организма энергией и не­желательностью синтеза глюкозы из жиров (а тем более из бел­ков) и находится в прямой зависимости от энергозатрат. Учи­тывая возможные индивидуальные особенности обмена веществ и уровень поступления жира, оптимальный уровень углеводов в питании находится в интервале 55...65 % энергоценности рацио­на, т.е. в среднем составляет 150 г на 1000 ккал рациона. Для человека со средним уровнем энергозатрат это соответствует при­мерно 300...400 г углеводов в сутки.

Потребность человека с энергозатратами 2 800 ккал в углево­дах и их оптимальная групповая сбалансированность может быть в основном обеспечена:

1) ежедневным потреблением'.

• 360 г хлеба и хлебобулочных изделий;

• 300 г картофеля;

• 400 г овощей, зелени, бобовых;

• 200 г фруктов, ягод;

• не более 60 г сахара (чем меньше — тем лучше);

2) еженедельным потреблением:

• 175 г круп;

• 140 г макаронных изделий.

Оценку адекватности обеспечения реальной потребности в уг­леводах взрослого человека необходимо проводить с использова­нием индикаторных параметров пищевого статуса: индекса массы тела и уровня гликозилированного гемоглобина А_1с, повышение концентрации которого свидетельствует о длительном чрезмер­ном употреблении Сахаров, в том числе и у здорового человека.

С позиций оценки возможного влияния углеводного компо­нента рациона на параметры пищевого статуса, характеризующие углеводный обмен, целесообразно использовать данные о так на­зываемом гликемическом индексе (ГИ) — процентном показателе,

отражающем разницу в изменении концентрации глюкозы в сы­воротке крови в течение 2 ч после употребления какого-либо про­дукта по сравнению с аналогичным результатом после употребле­ния тест-продукта. В качестве тест-продукта обычно используют глюкозу (50 г) или пшеничный хлеб (порция, содержащая 50 г крахмала).

Гликемический индекс продуктов (табл. 2.12) зависит от мно­гих пищевых факторов:

• химической структуры и формы углеводов, входящих в со­став продукта;

Таблица 2.12

Порция, включающая в себя 50 г углеводов.