Содержание
Углеводы: виды, польза и содержание в продуктах питания
Полезные советы
Темп современной жизни, в которой, к сожалению, не хватает времени ни на полноценный отдых, ни на рациональное питание, дает о себе знать сбоями в работе организма.
Но приходит время, когда в "гонке вооружений" мы все-таки обращаем внимание на постоянную усталость, апатию, плохое настроение. И это лишь верхушка айсберга.
Проходит еще немного времени и нас начинают беспокоить неприятные ощущения в области кишечника и желудка. Но и это еще не все: в зеркале вместо подтянутой и стройной красавицы мы видим уставшую женщину, которая медленно, но уверенно начинает набирать лишний вес.
А причина таких "удивительных превращений" часто кроется в неправильном питании, а именно в дефиците углеводов. О том, как этот дефицит восполнить, и какими именно углеводами, и поговорим далее.
Углеводы
Углеводы – это основные поставщики энергии в организм: именно они обеспечивают организм 50 – 60 процентами энергии. Особенно нуждается в углеводах наш мозг.
Немаловажно и то, что углеводы – это составная часть молекул некоторых аминокислот, участвующих в образовании ферментов и нуклеиновых кислот.
Углеводы делятся на две группы:
- сложные (или комплексные) – полисахариды, содержащиеся в натуральных продуктах;
- простые (их еще называют легкоусвояемыми) – моносахариды и дисахариды, а также изолированные углеводы, присутствующие в молоке, некоторых фруктах и продуктах, которые подверглись химической обработке (кроме того, углеводы этой группы содержатся в рафинированном сахаре, а также сладостях).
Надо сказать, что организму человека в целом и мозгу в частности по большей части полезны именно комплексные углеводы, поступающие с белковой пищей. Такие углеводы обладают длинными молекулярными цепочками, поэтому для их усвоения необходимо продолжительное время. В итоге углеводы не поступают в кровь в большом количестве, тем самым исключая сильное выделение инсулина, что приводит к снижению концентрации сахара в крови.
Существует три вида углеводов:
- моносахариды;
- дисахариды;
- полисахариды.
Моносахариды
Основными моносахаридами являются глюкоза и фруктоза, состоящие из одной молекулы, благодаря чему эти углеводы быстро расщепляются, моментально поступая в кровь.
Клетки мозга "подпитываются" энергией благодаря глюкозе: так, суточная норма глюкозы, необходимой для мозга, равна 150 г, что составляет одну четвертую всего объема данного углевода, получаемого в день с пищей.
Особенность простых углеводов в том, что они, быстро перерабатываясь, не трансформируются в жиры, тогда как сложные углеводы (при условии чрезмерного их употребления) могут откладываться в организме в виде жира.
Моносахариды присутствуют в большом количестве во многих фруктах и овощах, а также в меде.
Данные углеводы, к которым относятся сахароза, лактоза и мальтоза, нельзя назвать сложными, так как в состав их входят остатки двух моносахаридов. Для переваривания дисахаридов требуется более длительное время по сравнению с моносахаридами.
Интересный факт! Доказано, что дети и подростки реагируют на увеличенное употребление углеводов, входящих в состав рафинированных (или очищенных) продуктов, так называемым сверхактивным (или гиперактивным) поведением. В случае последовательного исключения из рациона таких продуктов, к которым относятся сахар, белая мука, макаронные изделия и белый рис, поведенческие расстройства существенно уменьшатся. При этом важно увеличить потребление свежих овощей и фруктов, бобовых, орехов, сыра.
Дисахариды присутствуют в молочных продуктах, макаронах и изделиях, содержащих рафинированный сахар.
Полисахариды
Молекулы полисахаридов включают десятки, сотни, а иногда и тысячи моносахаридов.
Полисахариды (а именно крахмал, клетчатка, целлюлоза, пектин, инулин, хитин и гликоген) наиболее важны для организма человека по двум причинам:
- они долго перевариваются и усваиваются (в отличие от простых углеводов);
- содержат множество полезных веществ, среди которых витамины, минералы и белки.
Много полисахаридов присутствует в волокнах растений, вследствие чего один прием пищи, основой которой являются сырые либо вареные овощи, может практически в полном объеме удовлетворить суточную норму организма в веществах, являющихся источниками энергии. Благодаря полисахаридам, во-первых, поддерживается необходимый уровень сахара, во-вторых, мозг обеспечивается необходимой ему подпиткой, что проявляется усилением концентрации внимания, улучшением памяти и повышением умственной активности.
Полисахариды содержатся в овощах, фруктах, зерновых культурах, мясе, а также печени животных.
Польза углеводов
- Стимулирование перистальтики желудочно-кишечного тракта.
- Поглощение и выведение токсических веществ и холестерина.
- Обеспечение оптимальных условий для функционирования нормальной микрофлоры кишечника.
- Укрепление иммунитета.
- Нормализация обмена веществ.
- Обеспечение полноценной работы печени.
- Обеспечение постоянного поступления сахара в кровь.
- Предупреждение развития опухолей в желудке и кишечнике.
- Восполнение витаминов и минералов.
- Обеспечение энергией мозга, а также центральной нервной системы.
- Способствование выработке эндорфинов, которые называют "гормонами радости".
- Облегчение проявления предменструального синдрома.
Суточная потребность углеводов
Потребность в углеводах напрямую зависит от интенсивности умственных и физических нагрузок, составляя в среднем 300 – 500 г в день, из которых минимум 20 процентов должны составлять легкоусвояемые углеводы.
Пожилые люди должны включать в свой ежедневный рацион не более 300 г углеводов, при этом количество легкоусвояемых должно варьироваться в пределах 15 – 20 процентов.
При ожирении и иных заболеваниях необходимо ограничить количество углеводов, причем делать это надо постепенно, что позволит организму без особых проблем приспособиться к измененному обмену веществ. Рекомендуется начинать ограничение с 200 – 250 г в день на протяжении недели, после чего объем поступающих с пищей углеводов доводится до 100 г в сутки.
Важно! Резкое снижение употребления углеводов на протяжении длительного времени (как и недостаток их в питании) приводит к развитию следующих нарушений:
- понижению сахара в крови;
- существенному снижению умственной и физической активности;
- слабости;
- снижению массы тела;
- нарушению обменных процессов;
- постоянной сонливости;
- головокружению;
- головным болям;
- запорам;
- развитию рака толстой кишки;
- тремору рук;
- чувству голода.
Перечисленные явления проходят после употребления сахара либо иной сладкой пищи, но прием таких продуктов должен быть дозированным, что предохранит организм от набора лишних килограмм.
Важно! Вреден для организма и избыток углеводов (особенно легкоусвояемых) в рационе, способствующий повышению сахара, вследствие чего часть углеводов не используется, идя на образование жира, что провоцирует развитие атеросклероза, сердечно-сосудистых болезней, метеоризма, сахарного диабета, ожирения, а также кариеса.
В каких продуктах содержатся углеводы?
Из приведенного ниже списка углеводов каждый сможет составить вполне разнообразный рацион (с учетом того, что это далеко не полный список продуктов, в состав которых входят углеводы).
Углеводы содержатся в нижеприведенных продуктах:
- злаковых;
- яблоках;
- бобовых;
- бананах;
- капусте разных сортов;
- цельнозерновых крупах;
- кабачках;
- моркови;
- сельдерее;
- кукурузе;
- огурцах;
- сухофруктах;
- баклажанах;
- хлебе из муки грубого помола;
- салатных листьях;
- обезжиренном йогурте;
- кукурузе;
- макаронных изделиях из твердой пшеницы;
- луке;
- апельсинах;
- картофеле;
- сливе;
- шпинате;
- клубнике;
- помидорах.
Лишь сбалансированное питание обеспечит организм энергией и здоровьем. Но для этого необходимо правильно организовать свой рацион. И первым шагом к здоровому питанию станет завтрак, состоящий из сложных углеводов. Так, порция цельнозерновой каши (без заправок, мяса и рыбы) обеспечит организм энергией минимум на три часа.
В свою очередь, при употреблении простых углеводов (речь идет о сладкой сдобе, различных рафинированных продуктах, сладком кофе и чае) мы испытываем мгновенное чувство насыщения, но при этом в организме происходит резкий подъем сахара в крови, сменяемый быстрым спадом, за которым снова появляется чувство голода. Почему так происходит? Дело в том, что поджелудочная железа очень сильно перегружается, поскольку ей приходится выделять большое количество инсулина, чтобы переработать рафинированные сахара. Результат такой перегрузки – понижение уровня сахара (иногда ниже нормы) и появление чувства голода.
Во избежание перечисленных нарушений рассмотрим каждый углевод в отдельности, определив его пользу и роль в обеспечении организма энергией.
Глюкоза
Глюкоза по праву считается самым важным простым углеводом, являющимся тем "кирпичиком", который участвует в построении большинства пищевых дисахаридов и полисахаридов. Этот углевод способствует тому, что жиры в организме "сгорают" в полном объеме.
Важно! Для попадания глюкозы внутрь клеток необходим инсулин, при отсутствии которого, во-первых, повышается уровень сахара в крови, во-вторых, клетки начинают испытывать сильнейший дефицит энергии.
Глюкоза – это топливо, за счет которого поддерживаются все без исключения процессы в организме. Благодаря этому углеводу обеспечивается полноценная работа организма при сильных физических, эмоциональных, а также умственных нагрузках. Поэтому крайне важно поддерживать в норме ее постоянный уровень.
Норма глюкозы в крови варьируется в пределах 3,3 – 5,5 ммоль/л (в зависимости от возраста).
Польза глюкозы:
- обеспечение организма энергией;
- нейтрализация токсических веществ;
- устранение симптомов интоксикации;
- способствование излечению болезней печени, ЖКТ, сердечно-сосудистой, а также нервной систем.
Недостаток или избыток глюкозы могут привести к развитию таких нарушений и заболеваний:
- изменению кислотно-щелочного баланса;
- нарушению углеводно-жирового и белкового обменов;
- понижению либо повышению артериального давления;
- сахарному диабету;
- слабости;
- ухудшению настроения.
В каких продуктах содержится глюкоза?
Из всего разнообразия углеводосодержащих продуктов наибольшее количество глюкозы присутствует в винограде (по этой причине глюкозу часто называют "виноградным сахаром").
Кроме того, глюкоза содержится в таких продуктах:
- вишня;
- арбуз;
- черешня;
- дыня;
- малина;
- земляника;
- слива;
- морковь;
- банан;
- тыква;
- инжир;
- белокочанная капуста;
- картофель;
- курага;
- зерновые и злаковые;
- изюм;
- груши;
- яблоки.
Также глюкоза содержится в меде, но исключительно вместе с фруктозой.
Фруктоза
Фруктоза – это не только наиболее распространенный, а и самый вкусный углевод, содержащийся во всех сладких фруктах и овощах, а также в меде.
Основное преимущество фруктозы, калорийность которой равна 400 ккал на 100 г, состоит в том, что этот углевод практически в два раза слаще сахара.
Важно! В отличие от глюкозы для попадания в кровь, а затем и в клетки тканей фруктозе не нужен инсулин: так, фруктоза выводится из крови за достаточно небольшой временной промежуток времени, поэтому сахар повышается намного меньше, чем после потребления глюкозы. Таким образом, фруктозу могут употреблять без вреда для здоровья диабетики в качестве источника углеводов.
Польза фруктозы:
- нормализация уровня сахара в крови;
- укрепление иммунитета;
- снижение риска появления кариеса, а также диатеза;
- препятствование накоплению углеводов;
- притупление чувства голода;
- ускорение восстановления после интенсивных физических и умственных нагрузок;
- снижение калорийности пищи.
Вред фруктозы
Чрезмерное употребление фруктозы может спровоцировать развитие диабета, ожирения и жировой дистрофии печени. Почему? Этот простой углевод в наименьшей степени (по сравнению с другими углеводами) стимулирует выработку инсулина, что со временем может спровоцировать невосприимчивость к этому гормону, который является своеобразным индикатором, сигнализирующим о сытости. В том случае, если инсулин не будет выделяться, организм не сможет оценить достаточное количество энергии, а, следовательно, продолжит набирать ее, но уже в виде жировых отложений.
В каких продуктах содержится фруктоза?
Важно придерживаться среднесуточной дозы потребления фруктозы, составляющей для взрослого человека не больше 50 г.
Фруктоза содержится в следующих продуктах:
- кукурузном сиропе и его субпродуктах;
- яблоках;
- винограде;
- финиках;
- арбузах;
- грушах;
- изюме;
- сушеном инжире;
- чернике;
- дыне;
- хурме;
- помидорах;
- сладком красном перце;
- сладком луке;
- огурцах;
- кабачках;
- белокочанной капусте;
- меде;
- соках.
Сахароза (сахар)
Сахароза представляет собой всем известный белый сахар, который называют "пустым углеводом" , поскольку в нем не присутствуют такие питательные вещества как витамины и минералы.
Сегодня не утихают дискуссии относительно пользы и вреда этого дисахарида. Попробуем разобраться в этом вопросе.
Польза сахара
- Обеспечение нормальной работы мозга.
- Повышение работоспособности.
- Поднятие настроения, что немаловажно при современной жизни, полной стрессов.
- Обеспечение организма энергией (сахар достаточно быстро расщепляется в ЖКТ на глюкозу и фруктозу, которые всасываются в кровь).
В свою очередь, дефицит сахара в организме может вызвать раздражение, стать причиной головокружений и сильных головных болей.
Вред сахара
- Нарушение обмена веществ, что приводит к развитию ожирения и сахарного диабета.
- Разрушение зубной эмали.
- Вытеснение из крови витаминов группы В, что может спровоцировать склероз, инфаркт и сосудистые заболевания.
- Нарушение работы опорно-двигательной системы.
- Ломкость волос и ногтей.
- Появление угревой и аллергической сыпей.
Кроме того, чрезмерная любовь к сладостям у детей часто перерастает в неврозы и становится причиной гиперактивности.
Что же делать? Полностью отказаться от сахара? Но ведь и польза этого углевода неоспорима. Выход есть – и это умеренность в употреблении этого продукта.
В ходе исследований была определена оптимальная суточная норма сахара, которая для взрослого человека составила 50 – 60 г, что соответствует 10 чайным ложкам.
НО! Под "нормой" понимается как сахар в чистом виде, так и сахар, содержащийся в овощах, фруктах, соках, кондитерских изделиях и иных продуктах, в состав которых входит этот углевод. Таким образом, к потреблению сахара следует походить ответственно и осторожно.
Важно! Существует альтернатива белому сахару – и это коричневый сахар, не проходящий после выделения из сырья никакой дополнительной очистки (такой сахар еще называют нерафинированным). Калорийность коричневого сахара ниже, тогда как биологическая ценность выше. Однако не стоит забывать, что все же разница между рафинированным и нерафинированным сахаром не очень велика, поэтому употребление обоих видов должно быть умеренным.
В каких продуктах содержится сахароза?
Природные источники сахарозы в чистом виде – это сахарная свекла и сахарный тростник.
Кроме того, сахароза присутствует в сладких фруктах, плодах, а также ягодах и овощах.
Лактоза
Лактоза, именуемая "молочным сахаром", представляет собой дисахарид, расщепляющийся посредством фермента лактазы в кишечнике до глюкозы, а также галактозы, которые и усваиваются организмом. Содержится этот углевод в молоке и молочных продуктах.
Польза лактозы:
- обеспечение организма энергией;
- облегчение всасывания кальция;
- нормализация микрофлоры кишечника благодаря развитию полезных лактобактерий;
- стимулирование процессов нервной регуляции;
- предупреждение развития сердечно-сосудистых заболеваний.
Вред лактозы
Вред данный углевод может причинить в том случае, когда в организме человека отсутствует (либо присутствует в недостаточном количестве) фермент лактаза, способствующий усвояемости лактозы. Дефицит лактазы провоцирует непереносимость молока и способствует возникновению расстройств работы кишечника.
Важно! При непереносимости лактозы рекомендовано употреблять кисломолочные продукты, в которых большая часть этого углевода сбраживается до молочной кислоты, которая хорошо усваивается организмом.
Интересный факт! Чистая лактоза применяется при производстве различных пищевых продуктов, БАДов и лекарственных средств, направленных на предупреждение и лечение дисбактериоза.
В каких продуктах содержится лактоза?
Как говорилось выше, наиболее обогащены лактозой молоко и молочные продукты, в которых содержится до 8 процентов этого углевода на 100 мл продукта.
Кроме того, лактоза присутствует в таких любимых всеми продуктах:
- хлеб;
- продукты для диабетиков;
- кондитерские изделия;
- сухое молоко;
- сыворотка и соответствующие субпродукты;
- сгущенное молоко;
- маргарин;
- мороженое;
- сливки для кофе (и сухие, и жидкие);
- соусы и заправки к салатам (кетчуп, горчица, майонез);
- какао-порошок;
- усилители вкуса.
Лактоза не содержится в перечисленных ниже продуктах:
- кофе;
- рыба;
- чай;
- соя и ее субпродукты;
- фрукты;
- овощи;
- яйца;
- орехи;
- растительные масла;
- бобовые и зерновые культуры;
- мясо.
Мальтоза
"Солодовый сахар" — именно так зачастую называют природный дисахарид мальтозу.
Солодовый сахар – это продукт естественного брожения солода, содержащегося в пророщенных, высушенных и перемолотых злаковых культурах (речь идет о ржи, рисе, овсе, пшенице и маисе).
Такой сахар отличается менее приторным и сладким вкусом (в отличие от тростникового и свекловичного), благодаря чему применяется в пищевой промышленности при изготовлении:
- детского питания;
- мюслей;
- пива;
- кондитерских изделий;
- диетических продуктов (например, печенья и хлебцов);
- мороженого.
Кроме того, именно мальтоза используется при производстве патоки, являющейся неотъемлемой составляющей пива.
Мальтоза – это не только отличный источник энергии, а и вещество, помогающее организму получать витамины группы B, клетчатку, аминокислоты, макро- и микроэлементы.
Вред этот дисахарид может принести при условии чрезмерного его потребления.
В каких продуктах содержится мальтоза?
В больших количествах мальтоза присутствует в проросших зернах.
Кроме того, небольшое содержание данного углевода обнаружено в помидорах, апельсинах, дрожжах, меде, плесневых грибах, а также в пыльце, семенах и нектаре некоторых растений.
Крахмал
Крахмал относится к классу сложных углеводов, обладающих высокой энергетической ценностью, а также легкой усвояемостью. Этот полисахарид, проходя по желудочно-кишечному тракту, трансформируется в глюкозу, которая усваивается максимум за 4 часа. Именно на долю крахмала приходится порядка 80 процентов употребляемых с пищей углеводов.
Но! Для максимального усвоения этого углевода его не рекомендуется потреблять одновременно с белковыми продуктами, для переваривания которых требуется щелочная кислота (она же необходима и для усвоения крахмала, что провоцирует оседание в клетках жира). Чтобы усвоение крахмалистых овощей проходило в оптимальном режиме, а организм получал необходимое количество витаминов и микроэлементов, потребление крахмала следует совмещать с приемом жиров, содержащихся в растительном масле, сливках и сметане.
Польза крахмала:
- снижение содержания холестерина в сыворотке крови, а также в печени, что предупреждает развитие склероза;
- выведение излишка воды из организма;
- снятие воспалительных процессов, что особенно актуально для людей с язвами;
- нормализация пищеварения;
- нормализация обмена веществ;
- замедление всасывания сахара, что способствует снижению его уровня после приема пищи;
- уменьшение кожных раздражений.
Вред крахмала
Крахмалы бывают природными (содержатся в натуральных продуктах) и рафинированными (получены в условиях промышленного производства). Вредным является именно рафинированный крахмал, повышающий в процессе пищеварения инулин и способствующий развитию атеросклероза, патологии глазного яблока, нарушению обмена веществ и гормонального баланса.
Поэтому по возможности следует исключить из рациона продукты, в состав которых входит порошковый крахмал (одним из таких продуктов является хлеб из муки высшего сорта).
Важно! Потребление в чрезмерных количествах природного крахмала может привести к появлению метеоризма, вздутия живота и желудочных колик.
В каких продуктах содержится крахмал?
В большом количестве крахмал содержится в зерновых и бобовых культурах, крупах, макаронных изделиях, манго, бананах, корнеплодах, а также клубнях.
Крахмал присутствует и в нижеприведенных продуктах:
- кабачке;
- моркови;
- муке ржаной, рисовой, кукурузной и пшеничной;
- свекле;
- картофеле;
- овсяных и кукурузных хлопьях;
- сое и ее субпродуктах;
- хлебе;
- хрене;
- имбире;
- чесноке;
- тыкве;
- артишоках;
- кольраби;
- цикорие;
- грибах;
- сладком перце;
- корне петрушки и сельдерея;
- редисе.
Важно! Для сохранения питательных и полезных свойств крахмала рекомендуется готовить крахмалистые продукты на пару либо употреблять их в свежем виде.
Важно! Термически обработанные продукты, содержащие крахмал, усваиваются тяжелее сырых.
Интересный факт! Чтобы проверить, содержит ли овощ или фрукт крахмал, можно провести простой тест, заключающийся в том, что на срез овоща или фрукта капается капелька йода. Если по прошествии нескольких минут капля посинеет, значит, тестируемый продукт содержит крахмал.
Клетчатка
Клетчатка, относящаяся к классу полисахаридов, представляет собой волокна, которые составляют основу растений (сюда входят фрукты и овощи, ягоды и корнеплоды).
Важно! Клетчатка практически не всасывается в кишечник, но при этом принимает активное участие в нормализации работы ЖКТ.
Польза клетчатки:
- формирование каловых масс;
- улучшение двигательной функции кишечника;
- предупреждение образования запоров;
- способствование выведению холестерина;
- улучшение выделения желчи;
- притупление чувства голода;
- впитывание и выведение шлаков и токсинов;
- способствование перевариванию углеводов;
- профилактика сердечно-сосудистых болезней и рака толстой кишки;
- препятствование образованию камней в желчном;
- поддержание нормальной микрофлоры кишечника;
- способствование уменьшению жировых прослоек.
Важно! Клетчатка препятствует быстрому всасыванию моносахарида глюкозы в тонком кишечнике, тем самым защищая организм от резкого перепада содержания сахара в крови.
В каких продуктах содержится клетчатка?
Необходимая суточная норма потребления чистой клетчатки (то есть без учета массы продукта, из которого этот углевод получается) составляет не меньше 25 г.
В большом количестве клетчатка содержится во внешних покровах зерна, семян и бобов, а также в кожуре овощей и фруктов (особенно в цитрусовых).
Кроме того, этот полисахарид содержится в приведенных ниже продуктах:
- отрубях;
- крупах;
- орехах;
- семечках;
- ягодах;
- хлебобулочных изделиях из муки грубого помола;
- сухофруктах;
- зелени;
- моркови;
- капусте разных сортов;
- зеленых яблоках;
- картофеле;
- морских водорослях.
Важно! Жиры, сахар, молочные продукты, сыры, мясо и рыба не содержат клетчатку.
Целлюлоза
Целлюлоза – это основной строительный материал, применяемый в растительном мире: так, мягкая верхняя часть растений преимущественно содержит целлюлозу, в состав которой входят такие элементы, как углерод, кислород, водород.
Целлюлоза является видом клетчатки.
Важно! Целлюлоза не переваривается организмом человеком, но при этом крайне полезна для него в качестве "грубого корма".
Польза целлюлозы
Целлюлоза прекрасно поглощает воду, тем самым облегчая работу толстой кишки, что помогает эффективно бороться с такими нарушениями и заболеваниями:
- запор;
- дивертикулез (формирование выпячиваний стенки кишечника мешковидной формы);
- спазматический колит;
- геморрой;
- рак толстой кишки;
- варикозное расширение вен.
В каких продуктах содержится целлюлоза?
Обогащены целлюлозой такие продукты:
- яблоки;
- свекла;
- бразильские орехи;
- капуста;
- морковь;
- сельдерей;
- зеленые бобы;
- груша;
- горох;
- недробленые крупы;
- отруби;
- перец;
- листья салата.
Пектин
С греческого языка название этого углевода, являющегося одним из видов клетчатки, переводится как "свернувшийся" или "застывший". Пектин являет собой склеивающее вещество исключительно растительного происхождения.
Поступая в организм, пектин выполняет двойную функцию: во-первых, выводит вредный холестерин, токсины и канцерогены; во-вторых, обеспечивает ткани глюкозой, что понижает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета и рака.
Польза пектина:
- стабилизация обмена веществ;
- улучшение периферического кровообращения;
- нормализация перистальтики кишечника;
- устранение проявлений хронических интоксикаций;
- обогащение организма органическими кислотами, витаминами и минеральными веществами;
- замедление всасывания сахара после потребления пищи, что крайне полезно для людей, страдающих сахарным диабетом.
Кроме того, этот углевод обладает обволакивающими, вяжущими, противовоспалительными и обезболивающими свойствами, благодаря чему показан людям с нарушением работы ЖКТ и язвенными болезнями.
Вред пектина
При чрезмерном употреблении пектина возможно возникновение таких реакций:
- понижение всасывания таких полезных минеральных веществ как железо, кальций, магний и цинк;
- брожение в толстой кишке, сопровождающееся метеоризм и понижением усвояемости белков и жиров.
Важно! С натуральными продуктами пектин поступает в организм в небольших дозах, не способных привести к передозировке, тогда как нанести вред здоровью этот полисахарид может при неумеренном потреблении БАДов.
В каких продуктах содержится пектин?
Ежедневная норма употребления пектина в чистом виде составляет порядка 20 – 30 г. Если рацион обогащен фруктами, овощами и зеленью, то нет необходимости получать пектин из синтетических добавок.
Перечень продуктов, содержащих пектин:
- яблоки;
- цитрусовые;
- морковь;
- капуста цветная и белокочанная;
- сушеный горох;
- зеленые бобы;
- картофель;
- зелень;
- земляника;
- клубника;
- корнеплоды.
Инулин
Инулин относится к классу натуральных природных полисахаридов. Действие его подобно действию пребиотика, то есть вещества, которое, почти не адсорбируясь в кишечнике, активизирует метаболизм и рост полезной микрофлоры.
Важно! Инсулин на 95 процентов состоит из фруктозы, одна из функций которой заключается в связывании глюкозы и выведении ее из организма, благодаря чему снижается концентрация сахара в крови.
Польза инулина:
- выведение токсинов;
- нормализация работы ЖКТ;
- улучшение усваивания как витаминов, так и минералов;
- укрепление иммунитета;
- снижение риска развития онкозаболеваний;
- устранение запоров;
- улучшение усваивания инсулина;
- препятствование образованию сгустков крови;
- нормализация кровяного давления;
- способствование выведению желчи.
Важно! Инулин легко усваивается человеческим организмом, вследствие чего применяется при сахарном диабете в медицине в качестве заменителя крахмала и сахара.
В каких продуктах содержится инулин?
Лидером по содержанию инулина по праву признан топинамбур, съедобные клубни которого по своим вкусовым качествам напоминают привычный всем вкус картофеля. Так, в клубне топинамбура содержится порядка 15 – 20 процентов инулина.
Кроме того, инулин содержится в таких продуктах:
- чеснок;
- цикорий;
- банан;
- одуванчик;
- эхинацея;
- лук;
- ячмень;
- рожь;
- лопух;
- девясил;
- агава.
Интересный факт! Сегодня инулин активно используется при производстве многих продуктов питания, а также напитков: мороженого, сыров, мясных изделий, мюслей, соусов, соков, продуктов детского питания, хлебобулочных, макаронных и кондитерских изделий.
Хитин
Хитин (в переводе с греческого "хитин" обозначает "одежда") представляет собой вещество, входящее в состав наружного скелета как членистоногих, так и насекомых.
Интересный факт! Хитин является одним из самых распространенных в природе полисахаридов: так, ежегодно на планете Земля в живых организмах формируется и разлагается порядка 10 гигатонн этого вещества.
Важно! Во всех организмах, которые вырабатывают и используют хитин, он присутствует не в чистом виде, а лишь в комплексе с иными полисахаридами.
Польза хитина:
- защита от радиоактивного излучения;
- подавление роста раковых клеток посредством нейтрализации действия канцерогенов и радионуклидов;
- профилактика инфарктов и инсультов путем усиления эффекта препаратов, способствующих разжижению крови;
- укрепление иммунитета;
- снижение уровня холестерина в крови, что предупреждает развитие атеросклероза и ожирения;
- улучшение пищеварения;
- стимулирование роста полезных бифидобактерий, что способствует нормализации работы ЖКТ;
- устранение воспалительных процессов;
- ускорение процессов регенерации тканей;
- понижение артериального давления;
- снижение содержания сахара в крови.
В каких продуктах содержится хитин?
Хитин в чистом виде содержится в наружном скелете крабов, креветок и омаров.
Кроме того, это вещество присутствует в определенных видах водорослей, в грибах (наиболее популярны среди наших соотечественников опята и вешенки), дрожжах. Кстати, крылышки бабочек и божьих коровок также содержат хитин.
Но и это еще не все: так, в странах Азии недостаток хитина восполняют путем поедания саранчи, сверчков, жуков и их личинок, червей, кузнечиков, гусениц и тараканов.
Гликоген
Гликоген (этот углевод называют также "животным крахмалом") – это основная форма хранения глюкозы, причем такого рода "законсервированная энергия" в короткий временной промежуток может восполнить дефицит глюкозы.
О чем идет речь? Углеводы, поступающие в организм с продуктами питания, при прохождении пищеварительного тракта расщепляются до глюкозы и фруктозы, которые обеспечивают системы и органы человека энергией. Но часть этих моносахаридов поступает в печень, откладываясь в ней в виде гликогена.
Важно! Именно гликогену, "законсервированному" в печени, отведена важная роль, заключающаяся в поддержании концентрации глюкозы в крови на одном и том же уровне.
Важно! Гликоген, сконцентрированный в печени, практически полностью истощается спустя 10 – 17 часов после употребления пищи, тогда как содержание мышечного гликогена существенно уменьшается лишь после длительных и интенсивных физических нагрузках.
О снижении концентрации гликогена сигнализирует появление ощущения усталости. В итоге организм начинает получать энергию из жира либо из мышц, что крайне нежелательно для тех, кто целенаправленно наращивает мышечную массу.
Израсходованный гликоген необходимо пополнить в течение одного- двух часов, что поможет избежать дисбаланса между жирами, углеводами, белками.
В каких продуктах содержится гликоген?
Гликоген отсутствует в продуктах в своем чистом виде, однако для его восполнения достаточно съесть углеводсодержащие продукты.
Тема №26 «Углеводы: моносахариды, дисахариды, полисахариды»
Углеводы
— органические вещества, молекулы которых состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, причем водород и кислород находятся в них, как правило, в таком же соотношении, как и в молекуле воды (2 : 1).
Общая формула углеводов — Сn(Н2О)m
, т. е. они как бы состоят из углерода и воды, отсюда и название класса, которое имеет исторические корни. Оно появилось на основе анализа первых известных углеводов. В дальнейшем было установлено, что имеются углеводы, в молекулах которых не соблюдается указанное соотношение (2 : 1), например дезоксирибоза — С5Н10О4. Известны также органические соединения, состав которых соответствует приведенной общей формуле, но которые не принадлежат к классу углеводов. К ним относятся, например, формальдегид СН2О и уксусная кислота СН3СООН.
Однако название «углеводы» укоренилось и в настоящее время является общепризнанным для этих веществ.
Углеводы по их способности гидролизоваться можно разделить на три основные группы: моно-, ди- и полисахариды.
Моносахариды
— углеводы, которые не гидролизуются (не разлагаются водой). В свою очередь, в зависимости от числа атомов углерода, моносахариды подразделяются на триозы (молекулы которых содержат три углеродных атома), тетрозы (четыре углеродных атома), пентозы (пять), гексозы (шесть) и т. д.
В природе моносахариды представлены преимущественно пентозами
К пентозам
относятся, например, рибоза — С5Н10О5 и дезоксирибоза (рибоза, у которой «отняли» атом кислорода) — С5Н10О4. Они входят в состав РНК и ДНК и определяют первую часть названий нуклеиновых кислот.
К гексозам
, имеющим общую молекулярную формулу С6Н12О6, относятся, например, глюкоза, фруктоза, галактоза.
Формула глюкозы
Дисахариды
— углеводы, которые гидролизуются с образованием двух молекул моносахаридов, например гексоз. Общую формулу подавляющего большинства дисахаридов вывести несложно: нужно «сложить» две формулы гексоз и «вычесть» из получившейся формулы молекулу воды — С12Н22О11. Соответственно можно записать и общее уравнение гидролиза:
К дисахаридам относятся:
1. Сахароза
(обычный пищевой сахар), которая при гидролизе образует одну молекулу глюкозы и молекулу фруктозы. Она содержится в большом количестве в сахарной свекле, сахарном тростнике (отсюда и названия — свекловичный или тростниковый сахар), клене (канадские первопроходцы добывали кленовый сахар), сахарной пальме, кукурузе и т. д.
2. Мальтоза
(солодовый сахар), которая гидролизуется с образованием двух молекул глюкозы. Мальтозу можно получить при гидролизе крахмала под действием ферментов, содержащихся в солоде, — пророщенных, высушенных и размолотых зернах ячменя.
(молочный сахар), которая гидролизуется с образованием молекул глюкозы и галактозы. Она содержится в молоке млекопитающих (до 4-6 %), обладает невысокой сладостью и используется как наполнитель в драже и аптечных таблетках.
Сладкий вкус разных моно- и дисахаридов различен. Так, самый сладкий моносахарид — фруктоза — в 1,5 раза слаще глюкозы, которую принимают за эталон. Сахароза (дисахарид), в свою очередь, в 2 раза слаще глюкозы и в 4-5 раз — лактозы, которая почти безвкусна.
Полисахариды
— крахмал, гликоген, декстрины, целлюлоза и т. д. — углеводы, которые гидролизуются с образованием множества молекул моносахаридов, чаще всего глюкозы.
Чтобы вывести формулу полисахаридов, нужно от молекулы глюкозы «отнять» молекулу воды и записать выражение с индексом n: (С6Н10О5)n, ведь именно за счет отщепления молекул воды в природе образуются ди- и полисахариды.
Роль углеводов в природе и их значение для жизни человека чрезвычайно велики. Образуясь в клетках растений в результате фотосинтеза, они выступают источником энергии для клеток животных. В первую очередь это относится к глюкозе.
Многие углеводы (крахмал, гликоген, сахароза) выполняют запасающую функцию, роль резерва питательных веществ
Кислоты РНК и ДНК, в состав которых входят некоторые углеводы (пентозы-рибозы и дезоксирибоза), выполняют функции передачи наследственной информации.
— строительный материал растительных клеток — играет роль каркаса для оболочек этих клеток. Другой полисахарид — хитин — выполняет аналогичную роль в клетках некоторых животных: образует наружный скелет членистоногих (ракообразных), насекомых, паукообразных.
Углеводы служат в конечном итоге источником нашего питания: мы потребляем зерно, содержащее крахмал, или скармливаем его животным, в организме которых крахмал превращается в белки и жиры. Самая гигиеничная одежда изготовлена из целлюлозы или продуктов на ее основе: хлопка и льна, вискозного волокна, ацетатного шелка. Деревянные дома и мебель построены из той же целлюлозы, образующей древесину.
В основе производства фото- и кинопленки — все та же целлюлоза. Книги, газеты, письма, денежные банкноты — все это продукция целлюлозно-бумажной промышленности. Значит, углеводы обеспечивают нас всем необходимым для жизни: пищей, одеждой, кровом.
Кроме того, углеводы участвуют в построении сложных белков, ферментов, гормонов. Углеводами являются и такие жизненно необходимые вещества, как гепарин (он играет важнейшую роль — предотвращает свертывание крови), агар-агар (его получают из морских водорослей и применяют в микробиологической и кондитерской промышленности — вспомните знаменитый торт «Птичье молоко»).
Необходимо подчеркнуть, что единственным видом энергии на Земле (помимо ядерной, разумеется) является энергия Солнца, а единственным способом ее аккумулирования для обеспечения жизнедеятельности всех живых организмов является процесс фотосинтеза
, протекающий в клетках живых растений и приводящий к синтезу углеводов из воды и углекислого газа. Именно при этом превращении образуется кислород, без которого жизнь на нашей планете была бы невозможна:
Полисахариды – строение, свойства и биологические функции
Полисахариды – это соединения, которые гидролизуются с образованием большого количества молекул моносахаридов.
Могут образоваться и олигосахариды. Если при гидролизе образуются молекулы одинаковых моносахаридов – это гомополисахариды. Если разные – это гетерополисахариды.
К природным полимерам относят:
- крахмал;
- гликоген;
- целлюлозу;
- хитин.
Низкомолекулярными веществами, идущими для получения природных высокомолекулярных соединений, являются моносахариды – гексозы. Их называют мономерами.
Формула полимеров (С6Н10О5)n
. Макромолекулы их могут иметь линейное или разветвленное строение.
Полимеры линейного строения в воде не растворяются. Для полисахаридов характерна реакция гидролиза.
Полисахариды выполняют важные функции в живых клетках. Крахмал и гликоген выполняют резервную функцию. Целлюлоза и хитин – опорную и защитную.
Фруктоолигосахариды – углеводы, имеющие в своём составе чередующиеся молекулы глюкозы и фруктозы. Они стимулируют образование полезной микрофлоры в кишечнике.
Моносахариды. Глюкоза
Глюкоза и фруктоза
— твердые бесцветные кристаллические вещества. Глюкоза содержится в соке винограда (отсюда название «виноградный сахар») вместе с фруктозой, которая содержится в некоторых фруктах и плодах (отсюда название «фруктовый сахар»), составляет значительную часть меда. В крови человека и животных постоянно содержится около 0,1 % глюкозы (80-120 мг в 100 мл крови). Большая ее часть (около 70 %) подвергается в тканях медленному окислению с выделением энергии и образованием конечных продуктов — углекислого газа и воды (процесс гликолиза):
Энергия, выделяемая при гликолизе, в значительной степени обеспечивает энергетические потребности живых организмов.
Превышение содержания глюкозы в крови уровня 180 мг в 100 мл крови свидетельствует о нарушении углеводного обмена и развитии опасного заболевания — сахарного диабета.
Углеводы, моносахариды, полисахариды, мальтоза, глюкоза, фруктоза
Углеводы
Углеводы – это обширная группа органических соединений, которые играют большую роль в жизнедеятельности организма. Распространены углеводы главным образом в растительном мире. Организму человека требуется 400-500 г углеводов в сутки (в том числе не менее 80 г сахаров). Они являются важным источником энергии.
Усвояемость углеводов, содержащихся в фруктах, составляет 90 %; в молоке и молочных продуктах – 98; в столовом сахаре – 99 %. Примерами углеводов могут служить глюкоза (С6Н2О6), или виноградный сахар, названный так из-за его большого содержания в винограде; тростниковый или свекловичный сахар (С6Н22011); крахмал и целлюлоза (СбН10О5).
Эти вещества состоят из углерода, водорода и кислорода. Причем соотношение двух последних элементов такое же, как в воде, т. е. на два атома водорода приходится один атом кислорода. Таким образом, углеводы как бы построены из углерода и воды, отсюда и произошло их название. Углеводы делятся на моносахариды (например, глюкоза) и полисахариды.
Полисахариды в свою очередь разделяются на низкомолекулярные, или олигосахариды (представителем их является свекловичный сахар), и высокомолекулярные, например крах – мал и целлюлоза. Молекулы полисахаридов построены из остатков молекул моносахаридов и при гидролизе расщепляются на более простые углеводы.
Моносахариды
Из моносахаридов наибольшее значение для организма человека – имеют глюкоза, фруктоза, галактоза и др. Все они кристаллические вещества, растворимые в воде. Глюкоза в свободном состоянии распространена в плодах многих растений. В связанном состоянии она находится в растениях в виде полисахаридов (сахарозы, мальтозы, крахмала, декстрина, целлюлозы и др.). В промышленности глюкозу получают из крахмала.
Безводная глюкоза плавится при температуре 146 С , она хорошо растворима в воде Глюкоза примерно в 2 раза менее сладкая, чем сахароза. При действии на глюкозу сильных окислителей образуется сахарная кислота. При восстановлении она переходит в шестиатомный спирт – сорбит.
Внимание!Сорбит обнаружен в ягодах рябины, соке вишен, слив, яблок, груш и других плодов, плавится при температуре 110-111 С, обладает сладким вкусом Применяется в кондитерской промышленности для изготовления диетических кондитерских изделий. Фруктоза ( плодовый сахар) содержится вместе с глюкозой во многих сладких плодах.
Смесь равных количеств фруктозы и глюкозы составляет преобладающую часть (80 %) меда. Фруктоза значительно слаще сахарозы, входит в состав тростникового сахара и инулина (полисахарида). В кондитерской промышленности фруктоза мало применяется в чистом виде, но она является компонентом почти всех кондитерских изделий, так как входит в состав инвертного сиропа.
Галактоза – часть молочного сахара (лактозы), из которого ее – получают гидролизом. Галактоза в чистом виде – кристаллическое вещество сладкого вкуса, плавится при температуре 165 ° С , хорошо растворима в воде. Входит в кондитерские изделия как составная часть молочного сахара. Характерным свойством моносахаридов является их способность сбраживаться под влиянием дрожжей до этилового спирта (и диоксида углерода сО2).
Полисахариды
Это группа углеводов, молекулы которых, присоединяя воду, расщепляются до моносахаридов. Низкомолекулярные полисахариды большей частью хорошо кристаллизуются, растворимы в воде, обладают сладким вкусом. Простейшими из них являются дисахариды.
К дисахаридам относятся свекловичный сахар (сахароза), солодовый сахар (мальтоза), – молочный сахар (лактоза) и др. Сахароза широко распространена в растительном мире. В соке сахарной свеклы и сахарного тростника ее содержание достигает 25% . Из этих растений сахарозу получают в виде сахара.
Мальтоза в свободном виде не встречается, она содержится в солоде – продукте, получаемом из проросших и смолотых зерен хлебных злаков. При гидролизе мальтоза распадается на две молекулы глюкозы. В промышленности мальтозу получают осахариванием крахмала ферментами и кислотой. Температура плавления мальтозы 108 °С. Мальтоза входит в состав многих кондитерских изделий как составная часть патоки.
Лактоза (молочный сахар) находится в молоке (4-5 %). Молочно – кислые бактерии сбраживают этот сахар в молочную кислоту. Являясь составной частью молока, лактоза входит во все кондитерские изделия, содержащие молоко. При нагревании растворов лактозы она разлагается и повышает цветность раствора.
Низкомолекулярные полисахариды обладают различной степенью сладости. Степень сладости определяют органолептическим путем. Если принять степень сладости сахарозы за 100 единиц, то сладость других сахаров может быть выражена следующими величинами: фруктозы – 173, глюкозы – 74, мальтозы и галактозы – 32, лактозы – 16.
Следовательно, наиболее сладким сахаром из перечисленных является фруктоза, а наименее – лактоза. Высокомолекулярные полисахариды широко распространены в растительных организмах. Одни из них, такие как крахмал, инулин, гликоген, являются запасными питательными веществами, другие, к примеру целлюлоза, образуют остов растений.
К полисахаридам относятся и пектиновые вещества. Общим признаком всех полисахаридов является то, что они представляют собой высокомолекулярные соединения. Крахмал накапливается в виде запасного вещества в семенах, клубнях, луковицах, а иногда в стеблях и листьях растений. Он состоит из амилопектина и амилозы. Амилопектин дает клейстер, амилоза образует коллоидный раствор.
Присоединяя воду, крахмал постепенно расщепляется до более простых углеводов. Вначале он превращается в растворимый крахмал (растворяется в горячей воде без образования клейстера), затем расщепляется на декстрины – твердые вещества, растворимые вводе.
Важно!Декстрины являются полисахаридами, но менее сложного строения, чем крахмал. При гидролизе декстринов получается мальтоза, которая, как было сказано выше, расщепляется на две молекулы глюкозы. Таким образом, конечным продуктом гидролиза крахмала является глюкоза.
В кондитерской промышленности крахмал не только входит в состав кондитерских изделий, но и широко применяется как вспомогательный материал для изготовления форм при отливке корпусов конфет. Гликоген содержится в печени и различных тканях животных и человека в виде запасного вещества, поэтому его называют иногда животным крахмалом.
Инулин содержится в клубнях ряда растений. Он легко растворяется в воде, образуя коллоидные растворы. При кислотном или ферментативном гидролизе инулин полностью превращается во фруктозу. Целлюлоза, или клетчатка, является главной составной частью оболочек растительных клеток.
Пектиновые вещества в большом количестве содержатся в плодах некоторых растений (крыжовнике, землянике, яблоках). Пектиновые вещества являются кальциевыми и магниевыми солями полигалактуроновой кислоты; они подразделяются на протопектин и пектин.
Протопектин откладывается преимущественно в стенках клеток и в процессе созревания плодов и овощей превращается в растворимый пектин, чем и объясняется размягчение тканей. Благодаря присутствию пектиновых веществ сахарные фруктовые сиропы, нагретые до кипения и затем охлажденные, способны образовывать желеобразные массы. Это свойство пектиновых веществ используют в производстве мармелада, желе, пастилы.
Углеводы: виды, польза и содержание в продуктах питания
Темп современной жизни, в которой, к сожалению, не хватает времени ни на полноценный отдых, ни на рациональное питание, дает о себе знать сбоями в работе организма. Но приходит время, когда в “гонке вооружений” мы все-таки обращаем внимание на постоянную усталость, апатию, плохое настроение. И это лишь верхушка айсберга.
Проходит еще немного времени и нас начинают беспокоить неприятные ощущения в области кишечника и желудка. Но и это еще не все: в зеркале вместо подтянутой и стройной красавицы мы видим уставшую женщину, которая медленно, но уверенно начинает набирать лишний вес.
А причина таких “удивительных превращений” часто кроется в неправильном питании, а именно в дефиците углеводов. О том, как этот дефицит восполнить, и какими именно углеводами, и поговорим далее.
Что нужно знать об углеводах
Углеводы – это основные поставщики энергии в организм: именно они обеспечивают организм 50 – 60 процентами энергии. Особенно нуждается в углеводах наш мозг. Немаловажно и то, что углеводы – это составная часть молекул некоторых аминокислот, участвующих в образовании ферментов и нуклеиновых кислот.
Углеводы делятся на две группы:
- сложные (или комплексные) – полисахариды, содержащиеся в натуральных продуктах;
- простые (их еще называют легкоусвояемыми) – моносахариды и дисахариды, а также изолированные углеводы, присутствующие в молоке, некоторых фруктах и продуктах, которые подверглись химической обработке (кроме того, углеводы этой группы содержатся в рафинированном сахаре, а также сладостях).
Надо сказать, что организму человека в целом и мозгу в частности по большей части полезны именно комплексные углеводы, поступающие с белковой пищей. Такие углеводы обладают длинными молекулярными цепочками, поэтому для их усвоения необходимо продолжительное время. В итоге углеводы не поступают в кровь в большом количестве, тем самым исключая сильное выделение инсулина, что приводит к снижению концентрации сахара в крови.
Существует три вида углеводов:
- моносахариды;
- дисахариды;
- полисахариды.
Основными моносахаридами являются глюкоза и фруктоза, состоящие из одной молекулы, благодаря чему эти углеводы быстро расщепляются, моментально поступая в кровь. Клетки мозга “подпитываются” энергией благодаря глюкозе: так, суточная норма глюкозы, необходимой для мозга, равна 150 г, что составляет одну четвертую всего объема данного углевода, получаемого в день с пищей.
Особенность простых углеводов в том, что они, быстро перерабатываясь, не трансформируются в жиры, тогда как сложные углеводы (при условии чрезмерного их употребления) могут откладываться в организме в виде жира. Моносахариды присутствуют в большом количестве во многих фруктах и овощах, а также в меде.
Данные углеводы, к которым относятся сахароза, лактоза и мальтоза, нельзя назвать сложными, так как в состав их входят остатки двух моносахаридов. Для переваривания дисахаридов требуется более длительное время по сравнению с моносахаридами.
Совет!Интересный факт! Доказано, что дети и подростки реагируют на увеличенное употребление углеводов, входящих в состав рафинированных (или очищенных) продуктов, так называемым сверхактивным (или гиперактивным) поведением. В случае последовательного исключения из рациона таких продуктов, к которым относятся сахар, белая мука, макаронные изделия и белый рис, поведенческие расстройства существенно уменьшатся.
При этом важно увеличить потребление свежих овощей и фруктов, бобовых, орехов, сыра. Дисахариды присутствуют в молочных продуктах, макаронах и изделиях, содержащих рафинированный сахар. Молекулы полисахаридов включают десятки, сотни, а иногда и тысячи моносахаридов.
Полисахариды (а именно крахмал, клетчатка, целлюлоза, пектин, инулин, хитин и гликоген) наиболее важны для организма человека по двум причинам:
- они долго перевариваются и усваиваются (в отличие от простых углеводов);
- содержат множество полезных веществ, среди которых витамины, минералы и белки.
Много полисахаридов присутствует в волокнах растений, вследствие чего один прием пищи, основой которой являются сырые либо вареные овощи, может практически в полном объеме удовлетворить суточную норму организма в веществах, являющихся источниками энергии.
Благодаря полисахаридам, во-первых, поддерживается необходимый уровень сахара, во-вторых, мозг обеспечивается необходимой ему подпиткой, что проявляется усилением концентрации внимания, улучшением памяти и повышением умственной активности. Полисахариды содержатся в овощах, фруктах, зерновых культурах, мясе, а также печени животных.
Польза углеводов:
- Стимулирование перистальтики желудочно-кишечного тракта.
- Поглощение и выведение токсических веществ и холестерина.
- Обеспечение оптимальных условий для функционирования нормальной микрофлоры кишечника.
- Укрепление иммунитета.
- Нормализация обмена веществ.
- Обеспечение полноценной работы печени.
- Обеспечение постоянного поступления сахара в кровь.
- Предупреждение развития опухолей в желудке и кишечнике.
- Восполнение витаминов и минералов.
- Обеспечение энергией мозга, а также центральной нервной системы.
- Способствование выработке эндорфинов, которые называют “гормонами радости”.
- Облегчение проявления предменструального синдрома.
Суточная потребность углеводов
Потребность в углеводах напрямую зависит от интенсивности умственных и физических нагрузок, составляя в среднем 300 – 500 г в день, из которых минимум 20 процентов должны составлять легкоусвояемые углеводы. Пожилые люди должны включать в свой ежедневный рацион не более 300 г углеводов, при этом количество легкоусвояемых должно варьироваться в пределах 15 – 20 процентов.
При ожирении и иных заболеваниях необходимо ограничить количество углеводов, причем делать это надо постепенно, что позволит организму без особых проблем приспособиться к измененному обмену веществ. Рекомендуется начинать ограничение с 200 – 250 г в день на протяжении недели, после чего объем поступающих с пищей углеводов доводится до 100 г в сутки.
Резкое снижение употребления углеводов на протяжении длительного времени (как и недостаток их в питании) приводит к развитию следующих нарушений:
- понижению сахара в крови;
- существенному снижению умственной и физической активности;
- слабости;
- снижению массы тела;
- нарушению обменных процессов;
- постоянной сонливости;
- головокружению;
- головным болям;
- запорам;
- развитию рака толстой кишки;
- тремору рук;
- чувству голода.
Перечисленные явления проходят после употребления сахара либо иной сладкой пищи, но прием таких продуктов должен быть дозированным, что предохранит организм от набора лишних килограмм. Вреден для организма и избыток углеводов (особенно легкоусвояемых) в рационе, способствующий повышению сахара, вследствие чего часть углеводов не используется, идя на образование жира, что провоцирует развитие атеросклероза, сердечно-сосудистых болезней, метеоризма, сахарного диабета, ожирения, а также кариеса.
В каких продуктах содержатся углеводы?
Из приведенного ниже списка углеводов каждый сможет составить вполне разнообразный рацион (с учетом того, что это далеко не полный список продуктов, в состав которых входят углеводы). Углеводы содержатся в нижеприведенных продуктах:
- злаковых;
- яблоках;
- бобовых;
- бананах;
- капусте разных сортов;
- цельнозерновых крупах;
- кабачках;
- моркови;
- сельдерее;
- кукурузе;
- огурцах;
- сухофруктах;
- баклажанах;
- хлебе из муки грубого помола;
- салатных листьях;
- обезжиренном йогурте;
- кукурузе;
- макаронных изделиях из твердой пшеницы;
- луке;
- апельсинах;
- картофеле;
- сливе;
- шпинате;
- клубнике;
- помидорах.
Лишь сбалансированное питание обеспечит организм энергией и здоровьем. Но для этого необходимо правильно организовать свой рацион. И первым шагом к здоровому питанию станет завтрак, состоящий из сложных углеводов. Так, порция цельнозерновой каши (без заправок, мяса и рыбы) обеспечит организм энергией минимум на три часа.
В свою очередь, при употреблении простых углеводов (речь идет о сладкой сдобе, различных рафинированных продуктах, сладком кофе и чае) мы испытываем мгновенное чувство насыщения, но при этом в организме происходит резкий подъем сахара в крови, сменяемый быстрым спадом, за которым снова появляется чувство голода.
Почему так происходит? Дело в том, что поджелудочная железа очень сильно перегружается, поскольку ей приходится выделять большое количество инсулина, чтобы переработать рафинированные сахара. Результат такой перегрузки – понижение уровня сахара (иногда ниже нормы) и появление чувства голода.
Во избежание перечисленных нарушений рассмотрим каждый углевод в отдельности, определив его пользу и роль в обеспечении организма энергией.
Строение молекулы глюкозы
О строении молекулы глюкозы можно судить на основании опытных данных. Она реагирует с карбоновыми кислотами, образуя сложные эфиры, содержащие от 1 до 5 остатков кислоты. Если раствор глюкозы прилить к свежеполученному гидроксиду меди (II), то осадок растворяется и образуется ярко-синий раствор соединения меди, т. е. происходит качественная реакция на многоатомные спирты. Следовательно, глюкоза является многоатомным спиртом. Если же подогреть полученный раствор, то вновь выпадет осадок, но уже красноватого цвета, т. е. произойдет качественная реакция на альдегиды. Аналогично, если раствор глюкозы нагреть с аммиачным раствором оксида серебра, то произойдет реакция «серебряного зеркала». Следовательно, глюкоза является одновременно многоатомным спиртом и альдегидом — алъдегидоспиртом. Попробуем вывести структурную формулу глюкозы. Всего атомов углерода в молекуле C6H12O6 шесть. Один атом входит в состав альдегидной группы
Остальные пять атомов связываются с пятью гидроксигруппами.
И наконец, атомы водорода в молекуле распределим с учетом того, что углерод четырехвалентен:
Однако установлено, что в растворе глюкозы помимо линейных (альдегидных) молекул существуют молекулы циклического строения, из которых состоит кристаллическая глюкоза. Превращение молекул линейной формы в циклическую можно объяснить, если вспомнить, что атомы углерода могут свободно вращаться вокруг σ-связей, расположенных под углом 109° 28′. При этом альдегидная группа (1-й атом углерода) может приблизиться к гидроксильной группе пятого атома углерода. В первой под влиянием гидрокси- группы разрывается π-связь: к атому кислорода присоединяется атом водорода, и «потерявший» этот атом кислород гидроксигруппы замыкает цикл:
В результате такой перегруппировки атомов образуется циклическая молекула. Циклическая формула показывает не только порядок связи атомов, но и их пространственное расположение. В результате взаимодействия первого и пятого атомов углерода появляется новая гидроксигруппа у первого атома, которая может занять в пространстве два положения: над и под плоскостью цикла, а потому возможны две циклические формы глюкозы:
а) α-форма глюкозы
— гидроксильные группы при первом и втором атомах углерода расположены по одну сторону кольца молекулы;
б) β-форма глюкозы
— гидроксильные группы находятся по разные стороны кольца молекулы:
В водном растворе глюкозы в динамическом равновесии находятся три ее изомерные формы — циклическая α-форма, линейная (альдегидная) форма и циклическая β-форма:
В установившемся динамическом равновесии преобладает β-форма (около 63 %), так как она энергетически предпочтительнее — у нее OH-группы у первого и второго углеродных атомов по разные стороны цикла. У α-формы (около 37 %) OH-группы у тех же углеродных атомов расположены по одну сторону плоскости, поэтому она энергетически менее устойчива, чем β-форма. Доля же линейной формы в равновесии очень мала (всего около 0,0026 %).
Динамическое равновесие можно сместить. Например, при действии на глюкозу аммиачного раствора оксида серебра количество ее линейной (альдегидной) формы, которой в растворе очень мало, пополняется все время за счет циклических форм, и глюкоза полностью подвергается окислению до глюконовой кислоты.
Изомером альдегидоспирта глюкозы является кетоноспирт — фруктоза
Моносахариды – свойства и способы получения
Это большая группа самых простых углеводов. Моносахариды содержат в своём составе несколько гидроксогрупп, альдегидную или кетоногруппу. Одно и то же вещество может находиться в альдегидной или в структурной циклической форме. Свойства этой группы углеводов будут определяться наличием функциональных групп.
При наличии нескольких гидроксогрупп, вещества проявляют свойства многоатомных спиртов. Это взаимодействие с кислотами, с образованием сложных эфиров. Реакция с основанием меди (II).
При наличии свободной альдегидной группы, проявляют свойства альдегидов. Это реакции с аммиачным раствором оксида серебра, основанием меди (II).
Проявляют и специфические свойства, характерные данной группе веществ.
Среди моносахаридов находится рибоза. Вместе с дезоксирибозой она образует группу пентоз. Эти важнейшие углеводы участвуют в передаче наследственной информации. Глюкоза – это важнейший углевод, который создают растения из воды и углекислого газа. Из глюкозы в конечном итоге образуются другие углеводы.
Химические свойства глюкозы
Химические свойства глюкозы, как и любого другого органического вещества, определяются ее строением. Глюкоза обладает двойственной функцией, являясь и альдегидом
, и
многоатомным спиртом
, поэтому для нее характерны свойства и многоатомных спиртов, и альдегидов.
Реакции глюкозы как многоатомного спирта.
Глюкоза дает качественную реакцию многоатомных спиртов (вспомните глицерин) со свежеполученным гидроксидом меди (II), образуя ярко-синий раствор соединения меди (II).
Глюкоза, подобно спиртам, может образовывать сложные эфиры.
Реакции глюкозы как альдегида
1. Окисление альдегидной группы
. Глюкоза как альдегид способна окисляться в соответствующую (глюконовую) кислоту и давать качественные реакции альдегидов.
Реакция «серебряного зеркала»:
Реакция со свежеполученным Cu(OH)2
Восстановление альдегидной группы
. Глюкоза может восстанавливаться в соответствующий спирт (сорбит):
Реакции брожения
Эти реакции протекают под действием особых биологических катализаторов белковой природы — ферментов.
1. Спиртовое брожение:
издавна применяемое человеком для получения этилового спирта и алкогольных напитков.
2. Молочнокислое брожение:
которое составляет основу жизнедеятельности молочнокислых бактерий и происходит при скисании молока, квашении капусты и огурцов, силосовании зеленых кормов.
Химические свойства глюкозы — конспект
Как подобрать полисахариды в вашу диету и польза Алоэ вера
Большинству людей не удается удовлетворить все свои потребности в питании только за счет диеты. Здесь важны осознанная еда и добавки.
Но когда дело доходит до добавок, вы должны понимать, что вам на самом деле нужно, и просто как его найти. По этой причине мы настоятельно рекомендуем проверить все ингредиенты, прежде чем принимать что-либо.
И, так как рынок наводнен компаниями, которые срезают углы просто для того, чтобы заработать деньги, это также отличная идея, чтобы немного узнать о производителе.
Если вы хотите улучшить свою диету, продукты из алоэ вера и сам алоэ вера, являются отличным источником полисахаридов.
Польза алоэ вера: содержит один ключевой полисахарид, называемый ацеманнан, который действительно отличает его от других растений с точки зрения пищевой ценности. Ацеманнан содержит больше, чем просто энергетические свойства.
Этот конкретный полисахарид укрепляет иммунную систему, улучшает здоровье зубов и может даже использоваться для поддержки заживления ран.
Как будто этого недостаточно, алоэ вера полна других важных витаминов, минералов и питательных веществ — настолько, что это действительно считается супер-пищей.
Польза алоэ вера: настолько богато важными питательными веществами, в том числе уникальными для вида, такими как ацеманнан, оно поддерживает общее состояние здоровья несколькими способами.
Конечно, добавить алоэ вера в свой рацион не так просто, как оторвать лист и откусить кусочек.
Полисахариды. Крахмал и целлюлоза.
— белый аморфный порошок, не растворяется в холодной воде. В горячей воде он разбухает и образует коллоидный раствор — крахмальный клейстер.
Крахмал содержится в цитоплазме растительных клеток в виде зерен запасного питательного вещества. В картофельных клубнях содержится около 20 % крахмала, в пшеничных и кукурузных зернах — около 70 %, а в рисовых — почти 80 %.
(от лат. cellula — клетка), выделенная из природных материалов (например, вата или фильтровальная бумага), представляет собой твердое волокнистое вещество, нерастворимое в воде.
Оба полисахарида имеют растительное происхождение, однако играют в клетке растений разную роль: целлюлоза — строительную, конструкционную функцию, а крахмал — запасающую. Поэтому целлюлоза является обязательным элементом клеточной оболочки растений. Волокна хлопка содержат до 95 % целлюлозы, волокна льна и конопли — до 80 %, а в древесине ее содержится около 50 %.
Существующие виды полисахаридов
Понять, что такое полисахариды, какие функции они выполняют в жизни, можно на примере простых и доступных многим веществ.
Крахмал
Его состав: около двадцати процентов амилозы и восьмидесяти процентов амилопектина.
Является продуктом жизнедеятельности растительных организмов. Локализуется в зернах злаков, корнях/клубнях или семенах.
Это порошкообразное белое вещество, на ощупь мягкое, при растирании между пальцами характерное поскрипывание. Под микроскопом видна зернообразная структура, выпадает в осадок в холодной воде, при нагревании воды и равномерном помешивании зерна набухают, затем образуют киселеобразную массу.
Особенность вещества – способность хорошо гидролизоваться при подогревании в растворе H2SO4. Что приводит к образованию α-D-глюкозы.
Растительные источники: картошка (до двадцати процентов), зерна пшеницы.
Молекулы амилозы спиралеобразные, в одном витке шесть фрагментов моносахарида. Амилопектин имеет ответвления в структуре молекулы.
Чтобы химически определить крахмал, в аналитике используют его реакцию с йодом. Появляется сине-фиолетовый цвет раствора или аналогичного цвета пятно на поверхности порошка.
Картофельный крахмал – пищевой продукт. Его используют в кулинарии, на кондитерских фабриках, в производстве колбас. Это промышленный источник глюкозы, сырье для бумкомбинатов, текстильного производства, медпрепаратов.
Гликоген
Животный аналог крахмала. Похож по разветвленной структуре на амилопектин, имеет больше (до 12) звеньев в цепочках. Масса одной молекулы гликогена достигает ста млн у.е. Биохимики называют его «резервным углеводом». Локализуется в клетке живого организма, образуя своеобразное энергетическое депо.
При анализе из клеток тканей его извлекают горячим NaOH, осаждают спиртовым раствором. Затем гидролизуют в растворе разбавленной кислотой (серной). Методом титрования определяют процентное содержание в растворе глюкозы.
Клетчатка (растительная целлюлоза)
Ее отличает прочность. Не случайно она основной компонент «скелета» растений. Промышленный источник клетчатки (от 50 до 70 процентов) – древесина, кукуруза, сено.
В молекуле природного полимера содержится D-глюкопираноза, соединенная посредством гликозидных связей. Молекулы линейные, вес одной до двух млн у.е.
Высокопрочность обеспечивается наличием водородных связей в цепочках, которые объединяются в пучок. Так формируется волокнистость. Вещество инертно, не растворимо в нейтральных средах, не поддается воздействию ферментов пищеварительного тракта. Для большинства животных необходимо в качестве балластного кормового компонента. Жвачные (коровы), кони используют целлюлозу как питательный компонент.
Растворима в смеси растворов гидроксида меди и нашатыря; в хлористом цинке и некоторых концентрированных кислотах.
Способна к гидролизу и реакции образования сложных эфиров (пироксилина – бездымного пороха). При обработке азотной кислотой получается сырье для получения целлулоида, некоторых видов пороха и топлива для ракет (твердого).
В основном древесную целлюлозу используют в производстве бумаги.
Гепарин
Гепарин внешне напоминает аморфное вещество порошкового типа белого окраса. Гепарин является антикоагулянтом кислым гликозаминогликаном, содержащим серу. Структура молекул гепарина позволяет ему быть хорошо растворимым в воде веществом, устойчивым к нагреваниям. Выполняет функцию регулятора свертываемости крови, стабилизации уровня холестерина и давления.
В медицине гепарин применяется:
- в качестве профилактического и терапевтического препарата для людей, склонных к тромбоэмболии;
- при проведении операций на сердце и сосудах;
- в лабораториях при сборе анализов крови;
- при переливании крови в качестве натриевой соли.
Пектины
Клейкие вещества, использование которых практикуется в кулинарии как кондитерская добавка. Иначе их называют желирующие.
Содержатся во фруктах, растительном сырье.
Чаще всего используют порошок пектина, реже – жидкую форму. Имеет промышленное обозначение E440.
Получают из растительного (чаще свекольного или фруктового) жмыха. Отличная консервирующая добавка, увеличивает срок хранения консервов.
Есть пектин с низким уровнем этерификации (менее 50 процентов) и высоким(более 50 процентов).
Человек получает пектиновые соединения с продуктами растительного происхождения. Больше пектина в овощах и фруктах вырабатывается в засушливый жаркий период. Он выполняет функцию очищения всех систем организма, сохраняя бактериальный баланс, омолаживает, приводит к норме метаболизм, улучшает гемодинамику.
Это вяжущее вещество, обволакивает слизистую пищеварительного тракта, улучшает деятельность полезной микрофлоры.
Считается, что применение пектиновых препаратов способствует оздоровлению человека. Норма потребления – около пятнадцати граммов в сутки. Обладает эффектом сжигания жира в организме. Замечено, что при поглощении около 25 гр этого полисахарида, извлеченного из цельных яблок, человек теряет приблизительно 0,3 кг жира в сутки.
В поварской практике его используют как загуститель. Это качественная природная желирующая добавка.
Пектиновое вещество, в том числе, косметологический компонент – гелеобразующая основа для кремообразных препаратов. Разглаживает морщины, хорошая тонизирующая добавка повышает впитываемость ингредиентов в кожу, обладает отбеливающим эффектом, защита от ультрафиолета.
Хитин
Хитин – это компонент, без которого не продержится скелет ракообразных и насекомых. Также его можно найти в клетках пивных дрожжей и различных грибов. Хитин способен в несколько раз увеличить запах продукта и вкус готового блюда, внешне его преобразовать и улучшить. В кулинарии также используется как консервант, входит в состав пищевых добавок.
Хитин используется в медицине благодаря многообразию терапевтических свойств, таких как:
- предотвращение распространения опухолевых клеток;
- защитная функция клеток и тканей от радиации;
- укрепление и повышение защитных сил организма;
- профилактическая мера инсультов, инфарктов;
- увеличение количества бифидобактерий;
- запуск процессов обновления тканей;
- усиление действия препаратов, используемых для снижения свертываемости и разжижения крови.
Строение крахмала и целлюлозы
Состав этих полисахаридов можно выразить общей формулой (C6H10O5)n
. Число повторяющихся звеньев в макромолекуле крахмала может колебаться от нескольких сотен до нескольких тысяч. Целлюлоза же отличается значительно большим числом звеньев и, следовательно, молекулярной массой, которая достигает нескольких миллионов.
Различаются углеводы не только молекулярной массой, но и структурой. Для крахмала характерны два вида структур макромолекул: линейная и разветвленная. Линейную структуру имеют более мелкие макромолекулы той части крахмала, которую называют амилозой, а разветвленную структуру имеют молекулы другой составной части крахмала — амилопектина.
В крахмале на долю амилозы приходится 10— 20 %, а на долю амилопектина — 80-90 %. Амилоза крахмала растворяется в горячей воде, а амилопектин только набухает.
Структурные звенья крахмала и целлюлозы построены по-разному. Если звено крахмала включает остатки α-глюкозы
, то целлюлоза — остатки
β-глюкозы
, ориентированные в природные волокна:
Виды углеводов
Выделяют три основных вида углеводов:
- Простые (быстрые) углеводы или сахара: моно- и дисахариды
- Сложные (медленные) углеводы: олиго- и полисахариды
- Неусваиваемые, или волокнистые, углеводы определяются как пищевая клетчатка.
Сахара
Различают два вида сахаров:
- моносахариды – моносахариды содержат одну сахарную группу, как, например, глюкоза, фруктоза или галактоза.
- дисахариды – дисахариды образованы остатками двух моносахаридов и представлены, в частности, сахарозой (обычный столовый сахар) и лактозой.
Сложные углеводы
Полисахариды представляют собой углеводы, содержащие три и более молекул простых углеводов. К данному виду углеводов относятся, в частности, декстрины, крахмалы, гликогены и целлюлозы. Источниками полисахаридов являются крупы, бобовые, картофель и другие овощи.
Химические свойства полисахаридов
1. Образование глюкозы.
Крахмал и целлюлоза подвергаются гидролизу с образованием глюкозы в присутствии минеральных кислот, например серной:
В пищеварительном тракте животных крахмал подвергается сложному ступенчатому гидролизу:
Организм человека не приспособлен к перевариванию целлюлозы, так как не имеет ферментов, необходимых для разрыва связей между остатками β-глюкозы в макромолекуле целлюлозы.
Лишь у термитов и жвачных животных (например, коров) в пищеварительной системе живут микроорганизмы, вырабатывающие необходимые для этого ферменты.
2. Образование сложных эфиров
. Крахмал может образовывать эфиры за счет гидроксигрупп, однако эти эфиры не нашли практического применения.
Каждое звено целлюлозы содержит три свободных спиртовых гидроксигруппы. Поэтому общую формулу целлюлозы можно записать таким образом:
За счет этих спиртовых гидроксигрупп целлюлоза и может образовывать сложные эфиры, которые широко применяются.
При обработке целлюлозы смесью азотной и серной кислот получают в зависимости от условий моно-, ди- и тринитроцеллюлозу:
Химические свойства полисахаридов — конспект
Применение полисахаридов в медицине, химической отрасли, пищевой промышленности
В середине ХХ века полисахариды стали широко производить для пищевой промышленности и производства лекарств. Однако сейчас их активно применяют и в других промышленных сферах:
- на химических заводах;
- на текстильных фабриках при производстве ткани;
- в металлургии;
- при нефтедобыче и переработке нефти и газа;
- в др. сферах.
Здравоохранение и фармация
Эти природные соединения имеют важные свойства:
- повышение стойкости организма к инфекционным заболеваниям;
- выраженная противоопухолевая активность.
С их помощью заживление ран происходит быстрее, как и восстановление тканей. Кроме того, уменьшается вредное побочное действие лекарств.
Часто в мед. практике их применяют как диагностические препараты (некоторые условно-патогенные дрожжи) при выявлении кандидозов и сальмонеллезов.
Декстраны, производимые некоторыми видами бактерий, являются плазмо-заменителями. Сульфат декстрана заменяет гепарин как антикоагулянт.
Особо перспективны разрабатываемые на настоящий момент препараты, содержащие хитин. В том числе как наполнители и основы при производстве различных форм препаратов.
В последнее время производятся ферментативные препараты пролонгированного действия с содержанием декстранов, имеющие пониженную аллергичность.
Гликаны – активный компонент в высококачественных зубных пастах.
Пищевая промышленность
Полученные из бактерий полисахариды направляют на производство защитных пленок. Они предотвращают высыхание продуктов, попадание на них грязи, стабилизируют мороженую массу, соки, салатные заправки, сиропы.
Ксантин широко применяется в производстве кисломолочных продуктов. Широко применяется в производстве кисломолочных продуктов. Для повышения качества хлебобулочных изделий на производстве добавляют экзополисахариды, что увеличивает объем хлеба, понижает зачерствение.
Промышленность и инновационные направления
Выше уже упоминалось, что полисахариды применяются на предприятиях, где ведется синтез ядерного топлива.
Гликаны, содержащиеся в клетках некоторых видов бактерий, имеют вязкость высокого уровня. Это свойство используют в технологиях производства клеящих соединений. Например, гетерополисахарид Corynebacterium equi var. mucilaginosus, имеет очень высокую степень вязкости. Поэтому составом на его основе можно заменить дорогостоящие склеивающие средства, не теряя в качестве.
Заменители агара лежат в основе синтеза составов для фотопленок.
На заводах переработки нефти и газа, а также при их добыче распространено применение стабилизаторов и жидкостей для промывки механизмов в процессе бурения скважин. Важной составной частью этих смесей являются гликаны.
Научные исследования по изучениям свойств полисахаридов и их производных приоритетны: они расширяют горизонты инновационного развития в активно развивающейся микробиологической отрасли промышленности.
Применение углеводов
Смесь моно- и динитроцеллюлозы называют коллоксилином
. Раствор коллоксилина в смеси спирта и диэтилового эфира — коллодий — применяют в медицине для заклеивания небольших ран и для приклеивания повязок к коже.
При высыхании раствора коллоксилина и камфары в спирте получается целлулоид
— одна из пластмасс, которая впервые стала широко использоваться в повседневной жизни человека (из нее делают фото- и кинопленку, а также различные предметы широкого потребления). Растворы коллоксилина в органических растворителях применяются в качестве нитролаков. А при добавлении к ним красителей получаются прочные и эстетичные нитрокраски, широко используемые в быту и технике.
Как и другие органические вещества, содержащие в составе молекул нитрогруппы, все виды нитроцеллюлозы огнеопасны. Особенно опасна в этом отношении тринитроцеллюлоза
— сильнейшее взрывчатое вещество. Под названием «пироксилин» она широко применяется для производства оружейных снарядов и проведения взрывных работ, а также для получения бездымного пороха.
С уксусной кислотой (в промышленности для этих целей используют более мощное этерифицирующее вещество — уксусный ангидрид) получают аналогичные (ди- и три-) сложные эфиры целлюлозы и уксусной кислоты, которые называются ацетилцеллюлозой
Ацетилцеллюлозу
используют для получения лаков и красок, она служит также сырьем для изготовления искусственного шелка. Для этого ее растворяют в ацетоне, а затем этот раствор продавливают через тонкие отверстия фильер (металлических колпачков с многочисленными отверстиями). Вытекающие струйки раствора обдувают теплым воздухом. При этом ацетон быстро испаряется, а высыхающая ацетилцеллюлоза образует тонкие блестящие нити, которые идут на изготовление пряжи.
, в отличие от целлюлозы, дает синее окрашивание при взаимодействии с йодом. Эта реакция является качественной на крахмал или йод в зависимости от того, наличие какого вещества требуется доказать.
Справочный материал для прохождения тестирования:
Таблица Менделеева Таблица растворимости
Дисахариды и полисахариды
Так же, как и моносахариды, широкое распространение в природе имеют и дисахариды – всем известная сахароза (тростниковый или свекловичный сахар), лактоза (молочный сахар), мальтоза (солодовый сахар). Сам термин «дисахарид» сообщает нам о двух остатках моносахаридов, связанных между собой в молекулах этих органических соединений, получение которых возможно путем гидролиза (разложением водой) молекулы дисахарида.
Дисахариды – углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, которые соединены друг с другом за счет взаимодействия двух гидроксильных групп. В процессе образования молекулы дисахарида происходит отщепление одной молекулы воды:
или для сахарозы:
Поэтому молекулярная формула дисахаридов С12H22O11. Образование сахарозы происходит в клетках растений под воздействием ферментов. Но химики нашли способ осуществления многих реакций, являющихся частью процессов, которые происходят в живой природе. В 1953 году французский химик Р.
Лемье впервые осуществил синтез сахарозы, названный современниками «покорением Эвереста органической химии». В промышленности сахароза получается из сока сахарного тростника (содержание 14-16%), сахарной свеклы (16-21%), а также некоторых других растений, таких как канадский клен или земляная груша.
Всем известно, что сахароза представляет из себя кристаллическое вещество, которое имеет сладкий вкус и хорошо растворимо в воде. Сок сахарного тростника содержит углевод сахароза, привычно называемый нами сахаром. Имя немецкого химика и металлурга А. Маргграфа тесно связано с производством сахара из свеклы.
Он был одним из первых исследователей, применивших в своих химических исследованиях микроскоп, при помощи которого им были обнаружены кристаллы сахара в свекольном соке в 1747 году. Лактоза – кристаллический молочный сахар, была получена из молока млекопитающих еще в XVII в. Лактоза является менее сладким дисахаридом, нежели сахароза.
Теперь ознакомимся с углеводами, имеющими более сложное строение – полисахаридами. Полисахариды – высокомолекулярные углеводы, молекулы которых состоят из множества моносахаридов. В упрощенном виде общая схема может быть представлена так:
Теперь сравним строение и свойства крахмала и целлюлозы – важнейших представителей полисахаридов. Структурное звено полимерных цепей этих полисахаридов, формула которых (С6H10O5)n, – это остатки глюкозы. Для того, чтобы записать состав структурного звена (С6H10O5), нужно отнять молекулу воды из формулы глюкозы.
Целлюлоза и крахмал имеют растительное происхождение. Они образуются из молекул глюкозы в результате поликонденсации. Уравнение реакции поликонденсации, а также обратного ей процесса гидролиза для полисахаридов условно можно записать следующим образом:
Молекулы крахмала могут иметь как линейный, так и разветвленный тип строения, молекулы целлюлозы – только линейный. При взаимодействии с йодом крахмал, в отличие от целлюлозы, дает синее окрашивание. Различные функции эти полисахариды имеют и в растительной клетке. Крахмал служит запасным питательным веществом, целлюлоза выполняет структурную, строительную функцию. Стенки растительных клеток построены из целлюлозы.
Свойства моносахаридов
В пище человека присутствуют, кроме дисахаридов, три- и тетрасахариды. Чаще всего в пище встречаются трисахарид рафиноза (глюкоза + фруктоза + галактоза) и тетрасахарид стахиоза (глюкоза + фруктоза +2 молекулы галактозы). Рафиноза и стахиоза в значительных количествах содержатся в бобовых и черном хлебе. У некоторых людей наблюдается непереносимость этих продуктов из-за отсутствия или низкого содержания ферментов, необходимых для расщепления рафинозы и стахиозы. В этих случаях, как и при непереносимости молока, может развиваться обильное газообразование, боли в области живота и даже понос.
Гранулы крахмала в клетках растений состоят из двух типов полимерных молекул: неразветвленных, закрученных в спираль цепочек — амилозы и разветвленных — амилопектина. Некоторые виды крахмала, в частности, крахмал кукурузы восковой спелости, состоят только из молекул амилопектина и не содержат амилозы.
Источником крахмала служат растительные продукты, в основном злаковые: крупы, мука, хлеб, а также картофель. Больше всего крахмала содержат крупы: от 60% в гречневой крупе (ядрице) до 70% — в рисовой. Из злаков меньше всего крахмала содержится в овсяной крупе и продуктах ее переработки: толокне, овсяных хлопьях «Геркулес» — 49%. Макаронные изделия содержат от 62% до 68% крахмала, хлеб из ржаной муки в зависимости от сорта – от 33% до 49%. Пшеничный хлеб и другие изделия из пшеничной муки — от 35% до 51% крахмала, мука — от 56% (ржаная) до 68% (пшеничная высшего сорта). Крахмала много и в бобовых продуктах — от 40% в чечевице до 44% в горохе. По этой причине сухие горох, фасоль, чечевицу, нут относят к зернобобовым. Особняком стоят соя, которая содержит только 3,5% крахмала, и соевая мука (10,0—15,5%). По причине высокого содержания крахмала в картофеле (15—18%) в диетологии его относят не к овощам, где основные углеводы представлены моно- и дисахаридами, а к крахмалистым продуктам наравне со злаковыми и зернобобовыми.
В топинамбуре и некоторых других растениях углеводы запасаются в виде полимера фруктозы — инулина. Пищевые продукты с добавкой инулина рекомендуют при диабете и особенно — для его профилактики (напомним, что фруктоза дает меньшую нагрузку на поджелудочную железу, чем другие сахара).
Гликоген — «животный крахмал» — состоит из сильно разветвленных цепочек молекул глюкозы. Он в небольших количествах содержится в животных продуктах (в печени 2—10%, в мышечной ткани — 0,3—1%).
Углеводы
Углеводы представляют собой натуральные органические вещества. В их формуле присутствуют углерод и вода. Благодаря этим элементам организм черпает энергию, которая требуется для поддержания нормальной работы. В зависимости от химической структуры углеводы бывают простыми и сложными.
Что такое углеводы
Углеводы — это основной ингредиент большинства пищевых продуктов, который служит источником энергии для человеческого организма. В зависимости от числа структурных единиц углеводы бывают простыми и сложными.
Первую категорию также называют быстрыми углеводами. Они являются легкоусвояемыми и приводят к быстрому увеличению содержания сахара в крови. Это значит, что для веществ характерен высокий гликемический индекс.
Такие элементы провоцируют нарушение метаболизма и становятся причиной увеличения массы тела. Систематическое употребление пищи, содержащей простые углеводы, не только приводит к ожирению, но и вызывает много других заболеваний.
Сложные углеводы, к которым относят крахмал и клетчатку, включают много связанных сахаридов. В их составе присутствует большое количество структурных элементов. Еда с такими углеводами считается очень полезной. В процессе переваривания она постепенно насыщает организм энергией. Это дает длительное чувство сытости.
Функции углеводов в организме
Ключевая функция углеводов в организме кроется в их трансформации в энергию. АТФ, который представляет собой универсальный источник энергии, содержит моносахарид рибозу. Формирование АТФ происходит вследствие гликолиза. Этот процесс заключается в окислении и распаде глюкозы на пировиноградную кислоту.
Гликолиз осуществляется в несколько стадий. Углеводы окисляются до воды и углекислого газа. Этот процесс сопровождается высвобождением энергии.
К основным функциям углеводов относят следующее:
- Структурная. Полисахариды представляют собой материал для опорных элементов. Целлюлоза, которая входит в структуру клеточных стенок, дает растениям жесткость. В составе грибных клеток присутствует хитин.
- Энергетическая. Углеводы представляют собой основной источник энергии. Расщепление 1 г углеводов позволяет высвободить 17,6 кДж энергии.
- Защитная. Из этих элементов состоят шипы и колючки растений.
- Запасающая. Углеводы запасаются в виде крахмала в структуре растений и гликогена у животных. При дефиците энергии эти вещества расщепляются до глюкозы.
- Осмотическая. Вещества способствуют регулированию осмотического давления.
- Рецепторная. Элементы присутствуют в составе клеточных рецепторов.
Отдельные углеводы формируют сложные структуры с белковыми элементами и липидами. В результате образуются гликопротеины и гликолипиды. Эти элементы присутствуют в составе мембран клеток.
Классификация углеводов
Углеводы имеют множество разновидностей. Это обязательно стоит учитывать при составлении пищевого рациона. Классификация углеводов делится на простые и сложные или быстрые и медленные.
К простым или быстрым углеводам относят следующие:
- Моносахариды. В эту категорию входят галактоза, фруктоза, глюкоза. Данные компоненты присутствуют в ягодах, фруктах, меде. Такие вещества быстро усваиваются и резко увеличивают содержание сахара в крови. Как следствие, в тканях образуется гликоген, который требуется для энергии. При ее избытке вещества образуют жировые отложения. Чтобы избежать негативных последствий, количество моносахаридов должно составлять не больше 25-35 % общего объема углеводов, которые были съедены в течение дня.
- Дисахариды. К ним преимущественно относят сахарозу, которую включает обычный сахар, и мальтозу. Этот компонент присутствует в солоде, патоке, меде. Также он имеется в составе молочного сахара.
К сложным или медленным углеводам относят полисахариды. Эти вещества включают большое количество моносахаридов. Они усваиваются долгое время и обладают менее сладким вкусом, чем простые углеводы.
К основным полисахаридам относят следующее:
- Крахмал и гликоген. Эти вещества присутствуют в злаках, бобовых, картофеле, кукурузе.
- Клетчатка. Элемент содержится в крупах, семечках, овощах, фруктах, отрубях.
- Целлюлоза. Компонент включают салатные листья, яблоки, груши, морковь. . Вещество присутствует в моркови, капусте, цитрусовых фруктах, клубнике.
- Инулин. Элемент содержится в цикории, луке, ячмене, чесноке.
Основное достоинство сложных углеводов заключается в медленном насыщении организма. Благодаря этому чувство голода не возникает раньше времени.
Простые углеводы
Для этих углеводов характерна простая структура. Благодаря этому они быстро усваиваются в организме. При недостатке физических нагрузок вещества повышают содержание сахара в крови. После этого он быстро падает, что провоцирует чувство голода. Неистраченные углеводы трансформируются в жировые отложения. При этом их недостаток вызывает усталость и повышенную сонливость.
Простые углеводы делятся на 2 категории – моносахариды и дисахариды.
К моносахаридам относятся:
- глюкоза — она входит в состав большинства фруктов и ягод. Также компонент присутствует в меде и зеленых фрагментах растений;
- фруктоза — это вещество присутствует в меде, ягодах, фруктах. Также оно входит в семена отдельных растений;
- галактоза — это единственный моносахарид, который имеет животное происхождение. Он входит в состав лактозы, или молочного сахара.
Наиболее значимыми для питания человека считаются дисахариды. В составе молекулы присутствует глюкоза. Вторым сахаром может быть фруктоза, галактоза или глюкоза.
Существуют такие виды дисахаридов:
- — она включает глюкозу и фруктозу. В эту категорию входит сахар из тростника или свеклы;
- мальтоза — вещество содержит 2 остатка глюкозы. Оно присутствует в солодковом сахаре; — элемент включает глюкозу и галактозу и содержится в молоке млекопитающих.
Список полезных продуктов, в которых присутствуют быстрые углеводы:
- картофель; ;
- кукуруза; ; ; ; ;
- белый рис;
- орехи;
- сухофрукты.
При этом есть вредные продукты, которые следует полностью исключить.
К ним относятся:
- выпечка из муки высшего сорта;
- конфеты;
- сладкие газированные напитки;
- снеки;
- спиртные напитки;
- торты, вафли, печенье.
Сложные углеводы
В основе этих продуктов лежат полисахариды – крахмал и целлюлоза. Такие вещества обеспечивают нормальное пищеварение и на долгое время насыщают человека.
К списку продуктов, которые содержат много сложных углеводов, относят следующее:
- все овощи – исключением являются картофель и тыква;
- цитрусовые фрукты;
- ягоды; и груши; ;
- пшено, перловка, гречка, овсянка;
- бобовые.
Из напитков в эту категорию входят несладкий чай и кофе. Также немного сложных углеводов присутствует в мясе и рыбе. Они имеются в яйцах, кефире, твороге.
Быстрые углеводы
Быстрые углеводы считаются простыми и включают всего 1-2 молекулы:
- 1 молекулу содержат моносахариды;
- 2 молекулы присутствует в составе дисахаридов.
Для всех быстрых углеводов характерен высокий гликемический индекс. Он превышает 70. Такие вещества отличаются сладким вкусом и прекрасно растворяются в воде.
Расщепление простых углеводов начинается еще в полости рта. Они очень быстро проникают в кровь. Уже через несколько минут после употребления существенно увеличивается уровень глюкозы. При этом он держится на высокой отметке не более 30-40 минут. Затем так же внезапно снижается.
Быстрые углеводы требуются для восстановления запаса энергии после сложных физических нагрузок или стрессов. Они способствуют выведению человека из гипогликемической комы.
Однако постоянно употреблять такие вещества не следует. Это провоцирует истощение поджелудочной железы и заставляет ее функционировать в стрессовом режиме. Именно избыток простых углеводов провоцирует развитие сахарного диабета 2 типа. При употреблении простых углеводов на ночь они трансформируются в жиры.
К продуктам с высоким гликемическим индексом относят следующее:
- сахар, мед;
- запеченный картофель, пюре;
- отварная морковь и тыква;
- бананы, дыни, арбузы, ананасы;
- кондитерские изделия; ;
- хлебобулочные изделия.
Медленные углеводы
Медленные углеводы также называются сложными. Они включают 3 и больше молекул. Потому для этих веществ характерно медленное расщепление. Обычно они всасываются в кишечнике. К сложным углеводам относят декстрин, крахмал, целлюлозу, гликоген, глюкоманнан.
Употребление медленных углеводов способствует плавному поступлению глюкозы в организм человека. При этом не наблюдается пиков или скачков. Именно сложные углеводы насыщают человека на долгое время, поддерживают стабильное настроение и делают более уравновешенным.
Гликемический индекс таких продуктов находится в пределах 0-40.
К ним стоит отнести следующее:
- макароны из твердых сортов пшеницы;
- коричневый рис, ячмень, перловка, гречка, пшено;
- бобовые;
- фрукты – персики, апельсины, вишни, яблоки, груши;
- овощи и зелень – лук, шпинат, кабачки, перец, томаты, капуста;
- грибы.
Строение углеводов
Строение углеводов включает несколько карбонильных и гидроксильных групп.
В зависимости от структуры вещества делят на 3 категории:
- моносахариды;
- олигосахариды;
- полисахариды.
Моносахариды представляют собой простейшие сахара, которые включают всего 1 молекулу. Они имеют несколько групп, которые отличаются по количеству атомов углерода в молекуле. Моносахариды, в составе которых присутствует 3 атома углерода, называют триозами. Если в составе присутствует 5 атомов, их именуют пентозами, если 6 – гексозами.
Наиболее ценными для живых организмов считаются пентозы, которые присутствуют в составе нуклеиновых кислот. Также большое значение имеют гексозы, из которых состоят полисахариды.
Олигосахариды содержат 2-10 структурных элементов.
В зависимости от количества выделяют:
- диозы;
- триозы;
- тетраозы;
- пентасахариды;
- гексасахариды.
Самыми значимыми считаются дисахариды, к которым относятся сахароза, мальтоза и лактоза, а также трисахариды. В эту категорию входят мелицитоза, рафиноза, мальтотриоза.
Олисахариды могут содержать однородные и неоднородные структуры.
В зависимости от этого выделяют следующие виды:
- гомоолигосахариды – все молекулы обладают одинаковым строением;
- гетероолигосахариды – молекулы отличаются по структуре.
Самыми сложными углеводами считаются полисахариды. Они включают множество моносахаридов – от 10 до нескольких тысяч.
К таким веществам относят следующее:
- крахмал;
- хитин;
- гликоген;
- целлюлоза.
Полисахариды имеют более жесткую структуру, чем олигосахариды и моносахариды. Они не растворяются в воде и не имеют сладкого вкуса.
Состав углеводов
Состав углеводов делят на следующие категории:
- Моносахариды – включают 1 мономерную единицу и не гидролизуются с появлением более простых углеводов. Мономеры отличаются разнообразием. Это обусловлено разницей в структуре. Обычно моносахариды живых организмов представляют собой кольцевые углеродные цепи, которые включают 5 или 6 атомов углерода. Самыми важными моносахаридами считаются рибоза и дезоксирибоза, которые присутствуют в составе нуклеиновых кислот. Также к ним относят глюкозу как источник энергии и фруктозу.
- Дисахариды – включают 2 мономерных единицы. Можно сказать, что они состоят из 2 моносахаридов. Вещества объединяются через гидроксильные группы. При этом происходит отщепление воды. Самым известным дисахаридом считается сахароза. Ее молекула включает остатки глюкозы и фруктозы. 2 остатка глюкозы входит в состав мальтозы.
- Полисахариды – включают больше 10 мономерных единиц. В эту категорию входят крахмал, хитин, целлюлоза и т.д. Крахмал и гликоген скапливаются в организмах как запасной питательный элемент. Крахмал имеет менее разветвленную структуру, чем гликоген. Целлюлоза формирует стенки клеток растений. За счет этого она реализует структурную и защитную функции. Аналогичные задачи решает хитин у грибов и животных.
Свойства углеводов
К основным свойствам углеводов стоит отнести следующее:
- Молекулярная масса. Среди углеводов можно встретить весьма простые элементы, молекулярная масса которых составляет примерно 200, и гигантские полимеры. Их молекулярная масса достигает нескольких миллионов.
- Растворимость в воде. Моносахариды легко растворяются в воде и образуют сиропы.
- Окисление.Этот процесс приводит к получению соответствующих кислот. К примеру, окисление глюкозы аммиачным раствором гидрата окиси серебра приводит к формированию глюконовой кислоты.
- Восстановление. При восстановлении сахаров удается получить многоатомные спирты. В роли восстановителя выступает водород в никеле, алюмогидрид лития и т.д.
- Алкилирование. Под этим термином понимают образование простых эфиров.
- Ацилирование. В это понятие включают образование сложных эфиров.
Переваривание углеводов
Из углеводов в человеческом организме преимущественно перевариваются полисахариды – крахмал из растительных продуктов и гликоген, который присутствует в животной пище.
Полисахариды расщепляются пищеварительными ферментами до структурных блоков – свободной D-глюкозы. Этот процесс происходит под воздействием амилазы слюны и сопровождается формированием смеси из мальтозы, глюкозы и олигосахаридов.
Переваривание углеводов продолжается и заканчивается в тонком кишечнике. На этот процесс влияет амилаза поджелудочной железы, которая попадает в двенадцатиперстную кишку.
Гидролиз дисахаридов запускают ферменты, которые присутствуют в наружном слое клеток эпителия, выстилающих тонкий кишечник. В эпителиальных клетках тонкого кишечника происходит частичная трансформация D-фруктозы, D-галактозы, D-маннозы в D-глюкозу. Смесь простых гексоз поглощается клетками эпителия и с током крови попадает в печень.
Обмен углеводов в организме
В основе обмена углеводов в организме человека, лежат ниже описанные процессы:
- Мозг не имеет запаса гликогена, потому ему постоянно требуется глюкоза. Углеводы являются единственным источником, который помогает покрывать энергетические расходы мозга. Именно мозговая ткань поглощает 70 % глюкозы, которая выделяется печенью.
- Мышечные ткани при активной работе получают из крови большое количество глюкозы. В них это вещество трансформируется в гликоген. При распаде гликогена появляется достаточное количество энергии для сокращения мышц.
- Содержание глюкозы в крови регулируют гормоны – глюкагон, соматотропин, кортизол, инсулин, адреналин. Инсулин способствует снижению содержания глюкозы в крови при ее повышении, упрощает ее попадание в клетки и обеспечивает отложение вещества в тканях в виде гликогена. При уменьшении параметров глюкозы в крови соматотропин, кортизол, адреналин и глюкагон тормозят захват глюкозы клетками. За счет этого гликоген трансформируется в глюкозу.
Продукты богатые углеводами
Ниже описаны продукты, богатые углеводами в больших количествах:
- Хлеб. Важным источником таких веществ, считается пшеничная мука. При этом стоит учитывать, что хлеб нужно употреблять в меру. В продукте из цельных зерен, помимо крахмала, присутствуют белки, минералы, витамины, жиры. Эти вещества очень полезны.
- Рис. В составе риса присутствует много углеводов и витаминов группы В. При этом диетологи советуют отдавать предпочтение нешлифованным сортам.
- Бобовые. Такие продукты отличаются высокой пищевой ценностью. Для них характерна твердая целлюлозная мембрана, поэтому важно уделить внимание правильному способу приготовления.
- Картофель.Этот продукт содержит чуть меньше углеводов – около 20 %. Оставшуюся часть занимает вода. Помимо этого, в составе имеются витамины и минералы.
- Зеленые овощи. Помимо сложных углеводов, такие продукты включают много витаминов. Особенно полезно есть овощи в свежем виде. Предпочтение нужно отдавать салату, перцу, зеленой фасоли, молодому горошку, капусте. Обязательно нужно употреблять шпинат, поскольку он содержит много железа.
Норма углеводов в день для организма
Необходимость в углеводах зависит от интенсивности интеллектуальных и физических нагрузок. В среднем норма углеводов в день для организма составляет 300-500 г. Около 20 % может приходиться на углеводы, которые легко усваиваются.
Пожилым людям стоит употреблять максимум 300 г углеводов в сутки. При этом количество простых элементов не должно быть больше 15-20 %.
При наличии лишнего веса и других патологиях количество углеводов стоит ограничивать. При этом делать это следует постепенно. Благодаря этому организм сможет адаптироваться к изменению обменных процессов. Ограничение стоит начинать с 200-250 г в сутки. Через неделю объем углеводов допустимо сократить до 100 г.
Если резко уменьшать количество углеводов в течение долгого периода времени, есть риск развития разных нарушений.
К ним относят следующее:
- снижение уровня сахара в крови;
- общая слабость;
- сильное снижение интеллектуальной и физической активности;
- потеря веса;
- нарушение метаболизма;
- повышенная сонливость;
- головокружения;
- головные боли;
- тремор рук;
- ощущение голода;
- рак толстого кишечника;
- запоры.
Неприятные симптомы удается устранить после употребления сахара или других сладких продуктов. Однако, есть их следует дозированно. Это поможет избежать увеличения массы тела.
Для организма также вреден и избыток углеводов, особенно простых. Он приводит к повышению уровня сахара в крови. Как следствие, часть веществ не используется и приводит к скоплению жировых отложений. Это провоцирует сахарный диабет, кариес, атеросклероз. Также есть риск метеоризма, ожирения, болезней сердца и сосудов.
Калорийность углеводов
Калорийность углеводов зависит от конкретного продукта. В среднем 1 г углеводов содержит 4,1 Ккал или 17 кДж.
Углеводы – важные элементы, которые обеспечивают человеческий организм энергией. При этом они делятся на 2 основные категории – простые и сложные. Чтобы избежать проблем со здоровьем, предпочтение стоит отдавать сложным углеводам.
Источник https://www.infoniac.ru/news/Uglevody-vidy-pol-za-i-soderzhanie-v-produktah-pitaniya.html
Источник https://rc-budylin.ru/eda/kakie-uglevody-nazyvayut-disaharidami.html
Источник https://dietologiya.info/komponenty/18-uglevody.html