Углеводный обмен

Углеводы являются основной частью пищевого рациона, и не случайно в организм их поступает в два раза больше, чем белков и жиров. За счет углеводов обеспечивается около половины суточной энергетической ценности пищевого рациона. Потребление углеводов составляет 400— 500 граммов в сутки. Удовлетворение потребности в углеводах осуществляется за счет растительных источников. В растительных продуктах (зерновые и др.) углеводы составляют не менее 75% сухого вещества.
      Усвояемость углеводов достаточно высока: в зависимости от пищевого продукта и характера входящих в его состав углеводов она колеблется от 85 до 98%. Так, коэффициент усвояемости углеводов хлебных и крупяных продуктов составляет 94—96%, овощей — 85, картофеля — 95, фруктов и ягод — 90, кондитерских изделий — 95, сахара — 99, молока и молочных продуктов — 98%. Правильная кулинарная обработка, измельчение и тщательная тепловая обработка повышают усвояемость углеводов.
      Значение животных продуктов как источника углеводов невелико. Основным углеводом животного происхождения является гликоген, обладающий свойствами крахмала, который содержится в животных тканях в небольшом количестве. Другой углевод — лактоза (молочный сахар) — содержится в молоке до 5 граммов на 100 граммов продукта. При систематическом потреблении молока она может служить источником углеводов, особенно в детском и пожилом возрасте. Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода, причем последние два элемента в большинстве из них находятся в таком же соотношении, как в молекуле воды. Например, химическая формула глюкозы С6(Н2O)6, сахарозы С2(Н2О)11, крахмала [С6(Н2О)5]п , где п означает, что указанных атомных групп в одной молекуле крахмала содержится большое количество.
      Усвоение принимаемых нами с пищей углеводов начинается в полости рта, где под воздействием фермента птиалина происходит неполное расщепление углеводов. Основное же их расщепление производится в тонком кишечнике, куда из поджелудочной железы выделяется фермент диастаза, доводящий их распад до дисахаридов и моносахаридов. Имеющиеся в кишечном соке ферменты мальтаза, лактаза и сахараза заканчивают расщепление дисахаридов. Проникнувшие через кишечную стенку в кровь различные моносахариды по воротной вене заносятся в печень, где в ее клетках переходят предварительно в глюкозу, которая является в дальнейшем отправным элементом всех превращений углеводов. Последние используются в основном как энергетический материал, причем непосредственным источником энергии служит глюкоза при ее окислении. Однако в нормальных условиях часть глюкозы превращается в гликоген и жир, которые являются как бы резервами глюкозы в организме. Распределение глюкозы по органам и тканям происходит в соответствии с их потребностями в энергетическом или пластическом материале. Окисление глюкозы любого происхождения (пищевой, образовавшейся из гликогена и др.) во всех органах и тканях начинается с активации ее молекулы.
       Активация глюкозы происходит путем предварительного ее фосфорилирования, то есть присоединения к ней фосфорной кислоты, обладающей большой макроэргической связью (способностью повышать энергетическую ценность глюкозы). В клетках и тканях содержатся ферменты гексокиназы, относящиеся к группе фосфофераз, которые способствуют реакции переноса остатков фосфорной кислоты на гексозы (глюкозу, фруктозу, галактозу). Источником фосфорной кислоты является АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). В каждой ангидридной связи сосредоточено большое количество энергии (в физиологических условиях оно равно 8000—10000 килокалорий на грамм-молекулу), освобождающейся при разрыве связи. При фосфорилировании глюкозы от АТФ отрывается последний остаток фосфорной кислоты. В результате образуется фосфорилированная глюкоза и АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). Фосфорилированная глюкоза приобретает более высокий энергетический потенциал, становится активной и доступной воздействию ферментов для дальнейших превращений. Окисление фосфорилированной глюкозы может происходить как в аэробных (в присутствии кислорода), так и в анаэробных (без кислорода) условиях. Однако и в последнем случае на конечном этапе еще не полностью окисленные продукты, образующиеся при анаэробном распаде углеводов (молочная кислота), подвергаются уже аэробному окислению до СО2 и Н2О. Поэтому в самом процессе аэробного окисления глюкозы принято различать два этапа — анаэробный и аэробный.
        Анаэробное окисление глюкозы иначе называется гликолитическим, так как само анаэробное окисление глюкозы именуется гликолизом; если же оно начинается с распада гликогена, то называется гликогенолизом. Заканчивается анаэробный этап окисления глюкозы образованием молочной кислоты, которая в аэробных условиях переходит в пировиноградную кислоту и сгорает до СО2 и H2О. В процессе анаэробного окисления глюкозы образуются молекулы АТФ, в которых и аккумулируется энергия, выделяемая при окислении. Следует, однако, подчеркнуть, что с энергетической точки зрения гликолиз малоэффективен, так как из всей потенциальной энергии глюкозы 1/20 часть становится доступной для использования клеткой, а остальное количество энергии остается в молекулах молочной кислоты. Но физиологическое значение гликолиза все же велико особенно в тех случаях, когда в тканях организма имеется недостаток кислорода.
         В зависимости от сложности строения, растворимости, быстроты усвоения и использования для гликогенообразования углеводы пищевых продуктов подразделяются на: простые углеводы (сахара): моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза) и дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза); сложные углеводы, или полисахариды: крахмал, гликоген, пектиновые вещества, клетчатка. Относящиеся к простым углеводам моносахариды и дисахариды имеют несложную химическую структуру, обусловливающую легкую их расщепляемость. Все они свободно растворяются в воде и быстро усваиваются. Коэффициент всасывания (количество сахара в граммах, всасываемого в течение одного часа на 100 граммов тела) для глюкозы равен 0,178, а фруктозы — 0,077. Таким образом, глюкоза всасывается примерно в два раза быстрее, чем фруктоза. Простые углеводы обладают выраженным сладким вкусом и относятся к сахарам.      
         Сладость сахаров различная. Если принять сладость дисахарида сахарозы (свекловичный или тростниковый сахар) за 100, то сладость Сахаров будет выражаться следующими величинами (по Бистер-Вуду и Валину): сахарозы — 100, фруктозы — 173, инвертного сахара — 130, глюкозы — 74, ксилозы —40, мальтозы — 32,5, рамнозы — 32,5, галактозы — 32,1, рафинозы — 22,6, лактозы — 16. Таким образом, наибольшей сладостью отличается фруктоза, наименьшей лактоза. Такой наиболее распространенный моносахарид, как глюкоза, содержится во многих плодах и ягодах, а также образуется в организме в результате расщепления дисахаридов и крахмала пищи.
         Глюкоза наиболее быстро и легко используется в организме для образования гликогена, она участвует в питании тканей мозга, работающих мышц, в том числе миокарда, в поддержании необходимого уровня сахара в крови и создании запасов гликогена печени. Глюкоза служит эффективным средством поддержания питания послеоперационных, ослабленных и других тяжелобольных. Во всех случаях большого физического напряжения она может использоваться как источник энергии. Фруктоза обладает теми же свойствами, что и глюкоза, и может рассматриваться как ценный, легкоусвояемый сахар. Однако она медленнее усваивается в кишечнике и, поступая в кровь, быстро покидает кровяное русло. Фруктоза в значительном количестве (до 70—80%) задерживается в печени и не вызывает перенасыщения крови сахаром. В печени фруктоза более легко превращается в гликоген, чем глюкоза. Другим свойством фруктозы является сравнительно невысокая стойкрсть, в результате чего она начинает частично изменяться уже при продолжительном кипячении. Фруктоза усваивается лучше сахарозы и отличается большей сладостью. Высокая сладость фруктозы позволяет использовать меньшие ее количества для достижения необходимого уровня сладости продуктов и таким образом снизить общее потребление Сахаров, что имеет значение при построении пищевых рационов с ограниченной калорийностью.         
         Установлено, что при избыточном потреблении сахара усиливается превращение в жир всех пищевых веществ (крахмала, жира, а частично и белка). Таким образом, количество поступающего в организм сахара может служить в известной степени фактором, регулирующим жировой обмен. Обильное потребление сахара приводит к нарушению обмена холестерина и к повышению его уровня в сыворотке крови. Избыток сахара отрицательно сказывается на функции кишечной микрофлоры. При этом повышается удельный вес гнилостных микроорганизмов, усиливается интенсивность гнилостных процессов в кишечнике, развивается метеоризм. Установлено, что в наименьшей степени все указанные недостатки проявляются при потреблении фруктозы. Основными источниками фруктозы являются фрукты и ягоды. 
        Третий моносахарид — галактоза — в свободном виде в пищевых продуктах не встречается. Галактоза вырабатывается при расщеплении основного углерода молока — лактозы. Глюкоза и фруктоза широко представлены в меде: содержание глюкозы достигает в нем 36,2%, фруктозы — 37,1%. В арбузах весь сахар представлен фруктозой, количество которой составляет 8%.
        Из дисахаридов в питании человека основную роль играет сахароза. При гидролизе сахароза распадается на глюкозу и фруктозу. Источниками сахарозы в питании человека являются главным образом тростниковый и свекловичный сахар. Содержание сахарозы в сахарной свекле составляет 14—25%, в сахарном тростнике — 10—15%. Содержание сахарозы в сахаре-песке составляют 99,75%, а в сахаре-рафинаде — 99,9%. Натуральными источниками сахарозы в питании являются бахчевые, некоторые овощи и фрукты.
       Молочный сахар — лактоза содержится только в молоке. Гидролиз лактозы происходит в кишечнике, причем протекает он медленно, в связи с чем процессы брожения в кишечнике ограничиваются и нормализуется жизнедеятельность полезной кишечной микрофлоры. Поступление в организм лактозы способствует развитию молочнокислых бактерий, подавляющих в кишечнике развитие гнилостных микроорганизмов. Содержание лактозы в молоке составляет 4—6%.
       Сложные углеводы, или полисахариды, характеризуются сложностью строения молекулы и плохой растворимостью в воде. К ним отнесены крахмал, гликоген, пектиновые вещества и клетчатка. Основное пищевое значение из полисахаридов имеет крахмал. Высоким содержанием крахмала в значительной степени обусловливается пищевая ценность зерновых продуктов.
       В пищевых рационах человека на долю крахмала приходится около 80% общего количества потребляемых углеводов. В крахмале находятся две фракции полисахаридов — амилоза и амилопектин. Превращение крахмала в организме в основном направлено на удовлетворение потребности в сахаре. Крахмал превращается в глюкозу последовательно, через ряд промежуточных образований. Гликоген содержится в значительном количестве в печени (до 20% в пересчете на сырую массу). В организме гликоген используется для питания работающих мышц, органов и систем в качестве энергетического материала. Восстановление гликогена происходит путем ресинтеза гликогена за счет глюкозы крови.    
       Пектиновые вещества по своей химической структуре могут быть отнесены к гемицеллюлозам или глкжополисахаридам. Различают два основных вида пектиновых веществ — протопектин и пектин. Протопектины отличаются своей нерастворимостью в воде. Они содержатся в стенках клеток плодов. Протопектин представляет собой соединение пектина с целлюлозой, в связи с чем при расщеплении на составные части протопектин может служить источником пектина. Пектины относятся к растворимым веществам, усваивающимся в организме. Основным свойством пектиновых веществ, определившим их использование в пищевой промышленности, является способность преобразовываться в водном растворе в присутствии кислоты и сахара в желеобразную коллоидную массу. Современными исследованиями ученых показано несомненное значение пектиновых веществ в питании здорового человека, а также возможность использовать их с терапевтической целью при некоторых заболеваниях, преимущественно желудочно-кишечного тракта. Пектин получают из отходов яблок, арбузов, а также из подсолнечника.
          Целлюлоза (клетчатка) по химической структуре весьма близка к полисахаридам. В кишечнике человека железистый аппарат не продуцирует ферментов, расщепляющих целлюлозу, и таким образом не в состоянии переваривать ее. Однако некоторые кишечные бактерии вырабатывают ферменты, которые расщепляют целлюлозу. Высоким содержанием клетчатки характеризуются зерновые продукты. Однако помимо общего количества клетчатки важное значение имеет ее качество. Менее грубая, нежная клетчатка хорошо расщепляется в кишечнике и лучше усваивается. Такими свойствами обладает клетчатка картофеля и овощей. Известна роль клетчатки в стимулировании перестальтики кишечника. Она способствует выведению из организма холестерина. Объясняется это тем, что клетчатка адсорбирует стерины и препятствует обратному их всасыванию. Клетчатка играет важную роль в нормализации полезной кишечной микрофлоры. Пищевые ежедневные рационы должны содержать достаточные количества (в среднем 25 граммов) целлюлозы и других неперевариваемых полисахаридов, то есть балластных веществ. Особое значение имеет обогащение рационов балластными веществами в пожилом возрасте и у людей с наклонностью к запорам. В то же время при воспалительных заболеваниях кишечника и ускорении кишечной перистальтики необходимо ограничить поступление с пищей клеточных оболочек, содержащих целлюлозу. Эта мера направлена на устранение механического раздражения поврежденной слизистой оболочки клеточными оболочками, а также на предотвращение процессов брожения, которым в условиях дисбактериоза подвержены целлюлоза и другие компоненты клеточных оболочек в толстой кишке. Наряду с участием в регуляции перистальтики кишечника балластные вещества оказывают нормализующее влияние на моторную функцию желчевыводящих путей, стимулируя процессы выведения желчи и препятствуя развитию застойных явлений в желчном пузыре. В связи с этим больные с поражением печени и желчных путей вне периода обострения должны получать с пищей повышенные количества клеточных оболочек.
            Пектиновые вещества способны адсорбировать различные соединения, в том числе экзогенные и эндогенные токсины, тяжелые металлы. Это свойство пектинов широко используется в лечебном и профилактическом питании (проведение разгрузочных яблочных дней у больных с колитами; назначение мармелада, обогащенного пектином, для профилактики свинцовых интоксикаций). Потребность человека в углеводах определяется величиной его энергетических затрат. Чем интенсивнее физическая нагрузка, чем больше объем мышечной работы, тем выше потребность организма в углеводах. Средняя потребность в углеводах для людей, не занятых тяжелым физическим трудом, определена в количестве 400—500 граммов в сутки, в том числе крахмала 350—400, моносахаридов и дисахаридов 50—100, органических кислот — 2 грамма, пищевых волокон (клетчатка и пектин) — 25 граммов.
          Способность углеводов быть высокоэффективным источником энергии лежит в основе их «сберегающего белок» действия. Так, при поступлении с пищей достаточного количества углеводов аминокислоты лишь в незначительной степени используются в организме как энергетический материал и утилизируются в основном для различных пластических нужд. Углеводы рациона оказывают также антитоксическое действие, стимулируя окисление ацетилкоэнзима А, образующегося при окислении жирных кислот..
          Наряду с осуществлением энергетической функции углеводы пищи являются предшественниками гликогена и триглицеридов, служат источником углеродного скелета заменимых аминокислот, участвуют в построении коферментов, нуклеиновых кислот, гликопротеидов, иммуноглобулинов, АТФ и других биологически важных соединений. Хотя углеводы не принадлежат к числу незаменимых факторов питания и могут образовываться в организме из аминокислот и глицерина, минимальное количество углеводов суточного рациона не должно быть ниже 50—60 граммов. Дальнейшее снижение количества принимаемых с пищей углеводов ведет к резким нарушениям метаболических процессов, характеризующимся усиленным окислением липидов организма (что сопряжено с ускоренным кетогенезом и накоплением в организме кетоновых тел), выраженной интенсификацией процессов образования глюкозы из белка и усиленным расщеплением тканевых (в первую очередь мышечных) белков, которые используются в качестве энергетического материала и предшественников глюкозы. Вместе с тем избыточное потребление углеводов ведет к усилению липогенеза (образования жира) и развитию ожирения. При построении пищевых рационов чрезвычайно важно не только удовлетворить потребности человека в абсолютных количествах углеводов, но и подобрать оптимальные соотношения качественно различных их типов. Наиболее важно учитывать соотношение в рационе легкоусвояемых углеводов (сахаррв) и медленно всасывающихся (крахмал, гликоген). Быстрое поступление моносахаридов и дисахаридов (после гидролиза под влиянием кишечных дисахаридаз до составляющих их моносахаридов) из кишечника в общий кровоток ведет к ускоренному и значительному нарастанию уровня сахара в крови и развитию гипергликемии. Гипергликемия, вызванная потреблением с пищей значительного количества легкоусвояемых углеводов, может привести к истощению инсулярного аппарата поджелудочной железы и способствовать развитию сахарного диабета. Необходимо учитывать, что при поступлении с пищей значительных количеств Сахаров они не могут полностью откладываться в виде гликогена и их избыток превращается в триглицериды, способствуя усиленному развитию жировой ткани. Повышенное содержание в крови инсулина способствует ускорению этого процесса, поскольку инсулин оказывает мощное стимулирующее действие на липогенез. Избыточное потребление легкоусвояемых углеводов является одной из ведущих причин развития алиментарно-обменной формы ожирения.
         Теперь, очевидно, есть смысл особо остановиться на значении в питании медленно всасывающихся углеводов.
         В отличие от сахаров крахмал и гликоген медленно расщепляются в кишечнике под влиянием панкреатической амилазы вначале до декстринов, а затем до мальтозы, после гидролиза которой освобождающаяся глюкоза постепенно поступает в кровь. Содержание сахара в крови при этом нарастает постепенно, причём степень гипергликемии не достигает столь высокого уровня, как при потреблении сахаров.
         В связи с этим целесообразно удовлетворять потребности в углеводах в основном за счёт медленно всасывающихся углеводов. На их долю должно приходиться 80-90% от общего количества потребляемых углеводов.
         Ограничение легкоусвояемых углеводов приобретает особое значение у страдающих атеросклерозом, сердечно-сосудистыми заболеваниями, сахарным диабетом, ожирением и другими заболеваниями.

Фильм о зависимости современного человека от сахара, виды сахара, борьба с этой зависимостью

• Белки
• Жиры
• Углеводы
• Минеральные вещества
• Витамины
• Питание и масса тела
• Как расчитать и составить для себя рацион питания
• Номограммы для определения количества питательных веществ и ингредиентов
• Главная страница сайта

Далее о минеральных веществах ----- >