Что такое углеводы? Химический состав углеводов, глюкозы, фруктозы, сахарозы

Углеводы – это неотъемлемая составляющая полноценного питания человека. Богатая ими пища не только обеспечивает организм энергией, но и играет значимую роль во многих жизненно важных внутренних процессах. Зачастую, люди, стремящиеся избавиться от лишнего веса, принимают ошибочное решение об исключении углеводной еды из своего рациона питания. Они не догадываются о том, какой вред они причиняют такими действиями организму.

Увлечение такими диетами стало причиной заболеваний печени и поджелудочной железы у многих людей. Кроме того, полностью удаляя из меню углеводные продукты, можно настолько нарушить обмен веществ в организме, что возвращать утраченный баланс придётся под наблюдением врача, в течение длительного времени.

Как же быть с расхожим мнением о том, что углеводы в продуктах питания – это прямой путь к набору лишнего веса? На самом деле всё не так уж и сложно! Любой грамотный диетолог расскажет о том, что следует различать между собой полезные и необходимые для здоровья углеводы и вредные, представляющие собой калории-пустышки и не несущие ничего положительного для организма.

Простые углеводы (моносахариды) относятся как раз к последним.
Углеводы средней сложности (дисахариды) и сложные (полисахариды) содержатся в полезной для здоровья пище.

«Быстрые» и «медленные» углеводы

Для удобства принято определять степень «полезности» того или иного углеводосодержащего продукта по уровню гликемического индекса. Чем ниже его показатель, тем предпочтительнее данная пища для тех людей, которые заботятся о своём здоровье и следят за внешностью. Чем выше гликемический индекс, тем больше простых углеводов содержится в продукте. Следовательно, именно такую еду лучше употреблять как можно реже или вообще от неё отказаться.

Продукты, в состав которых входят , медленно расщепляются при переваривании, поддерживая стабильный уровень сахара в крови, не допуская резких его перепадов. Они обеспечивают организм необходимым количеством энергии на протяжении достаточно долгого времени.

Простые углеводы усваиваются практически моментально, так же быстро повышается уровень сахара в крови. Не имея возможности молниеносно потратить огромное количество энергии, организм преобразует глюкозу в жир, и накопление лишнего веса начинает стремительно набирать обороты.

Богатая углеводами пища

Какие продукты относятся к углеводам? Если начать перечислять их все, то этот перечень получится очень длинным. Обобщив его, можно легко запомнить, что углеводы присутствуют в большом количестве в сладостях, в выпечке из муки, в кашах и картофеле, в ягодах и фруктах. В молокопродуктах они содержатся в виде лактозы (молочного сахара). Но следует помнить, что варианты животного происхождения содержат ещё и холестерин, а их качество вызывает сомнения. По этой причине приверженцы здорового образа жизни и питания предпочитают составлять своё меню из растительной пищи.

Хочется отметить, что почти вся еда содержит углеводы. Продукты отличаются лишь количеством этих веществ и прочих компонентов в своём составе, а также гликемическим индексом. Даже в листике салата присутствуют углеводы!

Чтобы всегда иметь чёткое представление о том, что именно лежит в тарелке, многие составляют таблицу из тех продуктов, которые они привыкли употреблять. При этом отмечается количество углеводов, приходящееся на 100 г, например, любимого зернового хлеба или полезной гречневой каши, натурального мёда или свежих ягод. Пользуясь такой таблицей, можно с лёгкостью контролировать количество поступающих в организм веществ, учитывая следующее:

чтобы снизить вес, придётся ограничиться 60 г углеводной пищи в день;
когда вес в норме, то 200 г продуктов с содержанием углеводов позволят оставаться в идеальной форме, если не злоупотреблять при этом жирной пищей;
поедая продукты с углеводами в количестве, превышающем 300 г в сутки, можно наблюдать постепенную прибавку в весе.

Важно: тарелка богатой сложными углеводами овсяной каши способна подарить чувство насыщения на несколько часов вперёд, снабжая организм энергией.

В то же время, сдобная сахарная плюшка из белой муки притупит голод максимум на полчаса, но благодаря высокому гликемическому индексу (простые углеводы) очень быстро и уютно устроится на талии или бёдрах в виде жировых отложений.

Список продуктов

Минимальное количество углеводов (от 2 до 10 г на 100 г) содержится в продуктах питания, таких как:

лук репчатый, лук зелёный, лук порей, красный салатный лук;
морковь, тыква, кабачки, сельдерей – корень и стебли;
капуста белокочанная, цветная, брюссельская и брокколи;
огурцы, томаты, репа и редька;
листья салата любых сортов и любая другая зелень;
лимоны, грейпфруты, апельсины и мандарины;
кислые яблоки, груши, сливы, персики, абрикосы и нектарины;
арбузы и дыни;
кислые ягоды;
грибы;
натуральные овощные соки.

Умеренное количество углеводов (от 10 до 20 г на 100 г) присутствует в следующих продуктах питания:

свёкла, картофель;
сладкие яблоки и виноград;
сладкие ягоды;
инжир;
натуральные (а не из коробок и пакетов) фруктовые и ягодные соки без добавления сахара.

цельнозерновой несладкий хлеб;
халва, горький шоколад;
горох сушёный и свежий , кукуруза;
фасоль красная, розовая, белая и все бобовые.

Самый высокий уровень углеводов (от 65 г на 100 г продукта) наблюдается в такой пище, как:

карамель, молочный шоколад, конфеты и прочие сладости;
сахарный песок, рафинад, леденцы;
печенье, торты, пирожные, сладкие пирожки и прочая сдобная выпечка, сладкие сухари;
сухофрукты – чернослив, курага, изюм, финики;
натуральный мёд;
варенья, джемы, повидла, конфитюры;
макаронные изделия;
греча, рис, перловка, пшено, овёс и прочие крупы.

Как видно из этого списка, к категории продуктов с высоким содержанием углеводов относятся не только вредные сладости, которые не принесут ничего, кроме прибавки в весе, но и очень полезные для здоровья сушёные фрукты и мёд и совершенно необходимые в здоровом рационе каши.

Каждый человек сам решает, какую пищу приготовить и съесть на завтрак, обед или ужин, ведь от этого будет зависеть не только его внешность, но и, в первую очередь, состояние организма, правильная работа всех его органов и систем, а, следовательно, и самочувствие, настроение и работоспособность. Относиться к себе надо внимательно, и первый шаг к этому – тщательный выбор блюд.

Сбалансированный рацион

почти две трети блюд должны быть богаты углеводами с низким гликемическим индексом;
чуть меньше трети – белковая пища;
оставшаяся самая маленькая часть – это жиры, без которых организм обходиться не в состоянии.

Ещё один очень важный совет для составления оптимального рациона: пища с высоким содержанием углеводов принесёт наибольшую пользу, если окажется на тарелке в первой половине дня. К примеру, употребив на завтрак пшённую кашу с сухофруктами, можно не беспокоиться о фигуре и не вспоминать о еде до обеда.

В обед же прекрасно подойдёт гороховый или фасолевый суп с цельнозерновым хлебом и свежими овощами. Можно даже побаловать себя травяным чаем или отваром шиповника вприкуску с сухофруктами или десертной ложечкой мёда. А вот ужин может состоять из запечённых грибов с капелькой растительного масла и зелёного салата, поскольку белок, съеденный вечером, послужит материалом для строения и восстановления тканей организма.

Вредные привычки

Говоря о еде, нельзя не упомянуть и о .

Алкоголь — это калории в жидком виде. Он не только не приносит чувства насыщения, но и, наоборот, – приводит к перееданию. Кроме того, алкоголь замедляет обмен веществ, поэтому пища, попавшая в организм вместе с алкоголем, хуже усваивается и, в основном, накапливается жировой тканью.

Курение. У большинства курящих людей есть проблемы с весом. Одна из причин — это никотиновый голод, который воспринимается человеческим мозгом как обычный голод.
Когда курящий человек долгое время не может покурить, он начинает заедать никотиновый голод сладостями, соленым или перченым – всем, что может вызвать яркие вкусовые ощущения. В результате человек потребляет массу бесполезных углеводов, жиров и вредных веществ. Избежать этого легко – достаточно бросить курить, и предпочтения в еде изменятся сами собой. Перестанет «тянуть» на сладкое, соленое, копченое, захочется есть больше здоровой пищи, овощей и фруктов. Звучит невероятно, но это так! Если вы задумались о том, чтобы бросить курить – узнайте, как это сделать быстро и легко .

Фастфуд и сладости. Что касается «опасных» углеводов, в частности, всевозможных сладостей, в составе которых присутствует ещё и жир (пирожные, конфеты с кремовой начинкой и т. д.), то от употребления таких продуктов лучше отказаться полностью. Они не только совершенно бесполезны, но и действительно вредоносны.

Если говорить о том, где в большом количестве присутствуют «неправильные» углеводы, то список продуктов, подлежащих безоговорочному исключению, можно увенчать сладкими газированными напитками и фастфудом.

Это абсолютно «мёртвая» еда, насыщенная сахарами, жирами и консервантами настолько, что даже здоровому организму непросто справиться с последствиями подобной трапезы. Кроме того, углеводная пища вызывает зависимость. Очень многие, привыкнув к ней, с большим трудом избавляются от тяги к данным блюдам. Выбирайте лучшее! Выбирайте полезное!

Углеводы являются основным источником энергии нашего организма. Спим мы или нет, работаем мы или отдыхаем, болеем или здоровы — наш организм продолжает функционировать.

Львиная доля энергии, необходимой для его работы, поступает к нам из углеводов (50-60%). Энергообмен мозга почти исключительно осуществляется глюкозой (виноградный сахар). Причем именно углеводы способствуют наиболее полному окислению жиров в процессе пищеварения.

Усвоившиеся углеводы поддерживают постоянный уровень глюкозы в крови. Глюкоза откладывается в виде гликогена (животный крахмал) в клетках печени и мышц.

Гликоген (животный крахмал) — основной запасной углевод, содержащийся в клетках организма человека. Этот резервный запас углеводов расходуется организмом по мере необходимости. Гликоген обеспечивает нормальную работу печени, а глюкоза, вырабатывающаяся при его расщеплении, поступает в кровь и расходуется тканями организма.

Химический состав углеводов

Если вспомнить курс химии, то можно дать определение углеводам: это органические соединения углерода, водорода и кислорода. Делятся они на полисахариды, дисахариды и моносахариды. Дисахариды и моносахариды имеют сладкий вкус и растворяются в воде.

Моносахаридами являются:

фруктоза;
глюкоза — виноградный сахар (или декстроза);
галактоза;
манноза.

Две молекулы моносахаридов образуют дисахариды:

лактоза — соединение глюкозы и галактозы, содержится в молоке и молочных продуктах;
сахароза — соединение фруктозы и глюкозы, содержится в свекле или сахарном тростнике;
мальтоза — солодовый сахар, вырабатывается в проросшем зерне.

Полисахариды, в отличие от моносахаридов и дисахаридов, не растворяется в воде. Это:

крахмал, состоящий из сложных цепочек молекул глюкозы, содержится в крупах, хлебе, макаронах, картофеле, бобовых;
гликоген, откладывающийся в живых клетках печени и мышц животных;
клетчатка или целлюлоза, усиливающая желчеотделение и секреторную деятельность кишечных желез, стимулирует выведение холестерина из организма, активизирует двигательную активность кишок и способствует быстрому опорожнению желудка. При расщеплении клетки кишечными бактериями вырабатываются вещества, нейтрализующие гнилостные процессы, неизбежно возникающие при употреблении белков. Содержится в капусте, хлебе из муки грубого помола, свекле, редиске, пшеничной и овсяной крупе, редьке, бобовых, отрубях;
пектиновые вещества, выполняющие в организме защитную функцию. Благодаря их желеобразной консистенции, они обволакивают стенки кишечника и препятствуют их механическому и химическому повреждению, а также связывают гнилостную микрофлору и вредные химические соединения, попавшие в кишечник (соли различных металлов, свинец, мышьяк) и выводят все это из организма. Содержатся в свекле, яблоках, крыжовнике;
инулин, образованный из цепочек молекул фруктозы. Используется как заменитель сахара при диабете.

Для чего нужны углеводы нашему организму

Если человек получает достаточное количество углеводов с пищей, он чувствует себя бодрым и энергичным. Помимо того, что все углеводы — это главный источник энергии для организма, они используются для синтеза нуклеиновых кислот, липидов (холестерина) и других важных органических соединений.
Особенно необходимы углеводы детям. В детском возрасте питание ребенка должно содержать достаточное количество углеводов, чтобы у малыша была энергия для активных игр.

Необходимо учитывать, что в организме процессы обмена углеводов, жиров и белков взаимосвязаны, и могут преобразовываться в определенных границах.

При недостаточном потреблении углеводов с пищей организм использует свои энергетические резервы: жиры, а затем и белки. Если в пище мало клетчатки, затрудняется выведение отходов пищеварения, возникают запоры, что приводит к самоотравлению организма. При резко выраженном дефиците углеводов усиливается расход белка, затрудняется жировой обмен, появляются кетоновые тела — недоокисленные продукты жирового обмена (ведь углеводы способствуют полному окислению жиров), может развиться ацидоз.

При избыточном потреблении углеводов, особенно легкоусвояемых моносахаридов и дисахаридов, неиспользованные запасы энергии превращаются в жир. Увеличивается синтез холестерина, из-за перенапряжения выходит из строя механизм выработки гормона инсулина, нарушается обмен веществ. Нарушается работа сердечно-сосудистой системы. Развиваются ожирение, диабет, атеросклероз и другие заболевания.

Азотосодержащие небелковые вещества

В мышечной ткани наряду с белковыми веществами присутствуют и нерастворимые в воде небелковые азотистые вещества. Это в основном продукты распада белка, образующиеся как в процессах обмена веществ в живом организме, так и в процессах посмертных изменений, главным образом при автолизе и гниении.

В эти продукты хорошо растворяются в воде, в связи с чем носят название экстрактивных веществ. Они в большей степени, чем белки подвержены действию микроорганизмов, поэтому от их содержания зависит стойкость сырья при хранении.

К экстрактивным веществам относятся аммиак, свободные аминокислоты, производные гуанидина, пурина, имидазола, а также аминокислоты, амиды кислот и азотистые основания.

Экстрактивные вещества участвуют в образовании вкуса продукта, вступая в реакции с другими продуктами распада углеводов и жиров, поэтому в процессе обработки стремятся, по возможности их сохранить, за исключением карбамида, который перед обработкой экстрагируют из тканей.

Углеводы - широко распространенные в природе органические вещества. Они составляют значительную часть тканей растительного происхождения (80- 90% сухого вещества) и содержатся в тканях животного происхождения (не более 2%).

Зеленые растения обладают способностью синтезировать углеводы из углекислоты и воды при поглощении световой энергии, создавая высокомолекулярные вещества с большим содержанием химической энергии. Таким образом, растения накапливают огромные запасы органической материи на земле.

Углеводы преобладают в пище человека. Они являются основным источником необходимой организму энергии (при окислении в организме 1 г углеводов выделяется 3,75 ккал тепла). Кроме того, углеводы участвуют в построении липоидов, сложных белков-ферментов и т.п.

Источником углеводов служат главным образом продукты растительного происхождения - хлеб, крупа, картофель, овощи, фрукты, ягоды.

Углеводы подразделяют на три основных класса:

1) моносахариды, или простые сахара, представляющие собой основные структурные единицы - мономеры;

2) олигосахариды, содержащие относительно небольшое количество моносахаридных единиц;

3) полисахариды - высокомолекулярные вещества, состоящие из сотен и тысяч моносахаридов.

Представителями наиболее распространенных моносахаридов являются глюкоза, фруктоза, галактоза; олигосахаридов - дисахарид сахароза (свекловичный или тростниковый сахар), лактоза (молочный сахар) и трисахарид - рафиноза. К полисахаридам относятся крахмал, клетчатка, гликоген, пектиновые вещества и др.

Моносахариды сладки на вкус и растворимы в воде. Сладость сахаров различна. Если сладость сахарозы принять за 100, то сладость фруктозы составит 173, инвертного сахара 130, глюкозы 74, галактозы 32, рафинозы 23, лактозы 16. Полисахариды труднорастворимы или нерастворимы в холодной воде и не обладают сладким вкусом.

Глюкоза, фруктоза и сахароза . Эти сахара легко усваиваются организмом. Первые два содержатся в свободном виде в плодах и овощах.

Сахароза под действием ферментов и кислот распадается на равные количества глюкозы и фруктозы. Смесь вращает плоскость поляризации не вправо, как сахароза, а влево. Поэтому такое преобразование носит название инверсии, а полученная смесь - инвертного сахара.

Сахароза в растворе может гидролизоваться, образуя инвертный сахар:

С 12 Н 22 О 11 + Н 2 О → С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6

Сахароза Глюкоза Фруктоза (инвертный сахар)

Инверсия сахарозы протекает в живых растительных клетках под действием фермента инвертазы. В растениях наблюдается и обратный процесс - синтез сахарозы и) инвертного сахара.

Инвертный сахар образуется при варке киселей, компотов, запекании яблок с сахаром и т.д., он содержится в меде, а также в карамели и других кондитерских изделиях. Продукты, содержащие инвертный сахар, обладают высокой гигроскопичностью, т. е. способностью поглощать воду из воздуха и быстро отсыревать.

При значительном нагревании происходит карамелизация (неполный распад) сахаров. Продукты карамелизации носят название “кулера”. На первых стадиях распада сахаров образуются вещества, которые обусловливают приятный вкус (например, вкус обжаренных овощей). Однако при более высоких температурах богатые сахаром продукты темнеют и приобретают горький вкус.

Карамелизация сахарозы происходит следующим путем:

С 12 Н 22 О 11 - Н 2 О → С 6 Н 10 О 5 + С 6 Н 10 О 5

Сахароза Глюкозан Левулезан

С 6 Н 10 О 5 + С 6 Н 10 О 5 → С 12 Н 20 О 10

Глюкозан Левулезан Изосахарозан

2С 12 Н 20 О 10 - 2Н 2 О → С 24 Н 36 О 18

Изосахарозан Карамелан

С 12 Н 20 О 10 + С 24 Н 36 О 18 - 3Н 2 О → С 36 Н 50 О 25

Изосахарозан Карамелан Карамелен

При более высокой температуре нагревания среди продуктов распада сахарозы появляется карамелин - С 24 Н 26 О 13 .

Потемнение и ухудшение аромата продуктов, содержащих сахара, нередко вызывается происходящим при нагревании взаимодействием сахаров и аминокислот с образованием меланоидинов.

Интенсивную меланоидиновую реакцию дают сахара, имеющие свободную карбонильную группу (ксилоза, фруктоза, глюкоза, мальтоза). Из аминокислот наиболее сильно реагируют глицин и другие растворимые аминокислоты (аланин, аспарагин). Менее активно действуют слаборастворимые аминокислоты (цистин, тирозин). Меланоидиновая реакция идет наиболее энергично при молярном соотношении между аминокислотами и сахарами 1:2.

Сахар реагирует с аминокислотой по следующей схеме:

Меланоидиновая реакция сопровождается образованием ряда промежуточных соединений: альдегидов, циклических группировок фурфурольного, а затем и пиррольного характера. В частности, может образоваться ядовитый оксиметилфурфурол

Меланоидиновые реакции активируются при повышенных температурах, особенно в случае многократного подогрева. Меланоидины могут образоваться не сразу после подогрева, а в процессе хранения консервов.

Гликоген. Из сложных углеводов животного происхождения наибольшее значение имеет гликоген. Он откладывается в основном в печени (в пределах 2-10%) и служит запасным питательным веществом. Из гликогена постепенно освобождается и поступает в кровь глюкоза, которая служит источником углеводов для всех тканей.

Углеводами называют вещества с общей формулой C n (H 2 O) m , где n и m могут иметь разные значения. Название «углеводы» отражает тот факт, что водород и кислород присутствуют в молекулах этих веществ в том же соотношении, что и в молекуле воды. Кроме углерода, водорода и кислорода, производные углеводов могут содержать и другие элементы, например азот.

Углеводы - одна из основных групп органических веществ клеток. Они представляют собой первичные продукты фотосинтеза и исходные продукты биосинтеза других органических веществ в растениях (органические кислоты, спирты, аминокислоты и др.), а также содержатся в клетках всех других организмов. В животной клетке содержание углеводов находится в пределах 1-2 %, в растительных оно может достигать в некоторых случаях 85-90 % массы сухого вещества.

Выделяют три группы углеводов:

моносахариды или простые сахара;
олигосахариды - соединения, состоящие из 2-10 последовательно соединенных молекул простых сахаров (например, дисахариды, трисахариды и т. д.).
полисахариды состоят более чем из 10 молекул простых сахаров или их производных (крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин).

Моносахариды (простые сахара)

В зависимости от длины углеродного скелета (количества атомов углерода) моносахариды разделяют на триозы (C 3), тетрозы (C 4), пентозы (C 5), гексозы (C 6), гептозы (C 7).

Молекулы моносахаридов являются либо альдегидоспиртами (альдозами), либо кетоспиртами (кетозами). Химические, свойства этих веществ определяются прежде всего альдегидными или кетонными группировками, входящими в состав их молекул.

Моносахариды хорошо растворяются в воде, сладкие на вкус.

При растворении в воде моносахариды, начиная с пентоз, приобретают кольцевую форму.

Циклические структуры пентоз и гексоз - обычные их формы: в любой данный момент лишь небольшая часть молекул существует в виде «открытой цепи». В состав олиго- и полисахаридов также входят циклические формы моносахаридов.

Кроме сахаров, у которых все атомы углерода связаны с атомами кислорода, есть частично восстановленные сахара, важнейшим из которых является дезоксирибоза.

Олигосахариды

При гидролизе олигосахариды образуют несколько молекул простых сахаров. В олигосахаридах молекулы простых сахаров соединены так называемыми гликозидными связями , соединяющими атом углерода одной молекулы через кислород с атомом углерода другой молекулы.

К наиболее важным олигосахаридам относятся мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар) и сахароза (тростниковый или свекловичный сахар). Эти сахара называют также дисахаридами. По своим свойствам дисахариды блоки к моносахаридам. Они хорошо растворяются в воде и имеют сладкий вкус.

Полисахариды

Это высокомолекулярные (до 10 000 000 Да) полимерные биомолекулы, состоящие из большого числа мономеров - простых сахаров и их производных.

Полисахариды могут состоять из моносахаридов одного или разных типов. В первом случае они называются гомополисахариды (крахмал, целлюлоза, хитин и др.), во втором - гетерополисахариды (гепарин). Все полисахариды не растворимы в воде и не имеют сладкого вкуса. Некоторые из них способны набухать и ослизняться.

Наиболее важными полисахаридами являются следующие.

Целлюлоза - линейный полисахарид, состоящий из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных между собой водородными связями. Каждая цепь образована остатками β-D-глюкозы. Такая структура препятствует проникновению воды, очень прочна на разрыв, что обеспечивает устойчивость оболочек клеток растений, в составе которых 26-40 % целлюлозы.

Целлюлоза служит пищей для многих животных, бактерий и грибов. Однако большинство животных, в том числе и человек, не могут усваивать целлюлозу, поскольку в их желудочно-кишечном тракте отсутствует фермент целлюлаза, расщепляющий целлюлозу до глюкозы. В то же время целлюлозные волокна играют важную роль в питании, поскольку они придают пище объемность и грубую консистенцию, стимулируют перистальтику кишечника.

Крахмал и гликоген . Эти полисахариды являются основными формами запасания глюкозы у растений (крахмал), животных, человека и грибов (гликоген). При их гидролизе в организмах образуется глюкоза, необходимая для процессов жизнедеятельности.

Хитин образован молекулами β-глюкозы, в которой спиртовая группа при втором атоме углерода замещена азотсодержащей группой NHCOCH 3 . Его длинные параллельные цепи так же, как и цепи целлюлозы, собраны в пучки.

Хитин - основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.

Функции углеводов

Энергетическая . Глюкоза является основным источником энергии, высвобождаемой в клетках живых организмов в ходе клеточного дыхания (1 г углеводов при окислении высвобождает 17,6 кДж энергии).

Структурная . Целлюлоза входит в состав клеточных оболочек растений; хитин является структурным компонентом покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.

Некоторые олигосахариды входят в состав цитоплазматической мембраны клетки (в виде гликопротеидов и гликолипидов) и образуют гликокаликс.

Метаболическая . Пентозы участвуют в синтезе нуклеотидов (рибоза входит в состав нуклеотидов РНК, дезоксирибоза - в состав нуклеотидов ДНК), некоторых коферментов (например, НАД, НАДФ, кофермента А, ФАД), АМФ; принимают участие в фотосинтезе (рибулозодифосфат является акцептором СO 2 в темновой фазе фотосинтеза).

Пентозы и гексозы участвуют в синтезе полисахаридов; в этой роли особенно важна глюкоза.

Органические соединения, которые являются основным источником энергии, называются углеводами. Чаще всего сахара встречаются в пище растительного происхождения. Дефицит углеводов может вызвать нарушение работы печени, а их избыток вызывает повышение уровня инсулина. Поговорим о сахарах подробнее.

Что такое углеводы?

Это органические соединения, которые содержат карбонильную группу и несколько гидроксильных. Они входят в состав тканей организмов, а также являются важным компонентом клеток. Выделяют моно -, олиго - и полисахариды, а также более сложные углеводы, такие как гликолипиды, гликозиды и другие. Углеводы являются продуктом фотосинтеза, а также основным исходным веществом биосинтеза других соединений в растениях. Благодаря большому разнообразию соединений данный класс способен играть многоплановые роли в живых организмах. Подвергаясь окислению, углеводы обеспечивают энергией все клетки. Они участвуют в становлении иммунитета, а также входят в состав многих клеточных структур.

Виды сахаров

Органические соединения делятся на две группы - простые и сложные. Углеводы первого типа - моносахариды, которые содержат карбонильную группу и представляют собой производные многоатомных спиртов. Ко второй группе принадлежат олигосахариды и полисахариды. Первые состоят их остатков моносахаридов (от двух до десяти), которые соединены гликозидной связью. Вторые могут содержать в своем составе и сотни и даже тысячи мономеров. Таблица углеводов, которые чаще всего встречаются, выглядит следующим образом:

Глюкоза.
Фруктоза.
Галактоза.
Сахароза.
Лактоза.
Мальтоза.
Раффиноза.
Крахмал.
Целлюлоза.
Хитин.
Мурамин.
Гликоген.

Список углеводов обширен. Остановимся на некоторых из них подробнее.

Простая группа углеводов

В зависимости от места, которое занимает карбонильная группа в молекуле, различают два вида моносахаридов - альдозы и кетозы. У первых функциональной группой является альдегидная, у вторых - кетонная. В зависимости от числа углеродных атомов, входящих в молекулу, складывается название моносахарида. Например, альдогексозы, альдотетрозы, кетотриозы и так далее. Эти вещества чаще всего не имеют цвета, плохо растворимы в спирте, но хорошо в воде. Простые углеводы в продуктах - твердые, не гидролизуются при переваривании. Некоторые из представителей обладают сладким вкусом.

Представители группы

Что относится к углеводам простого строения? Во-первых, это глюкоза, или альдогексоза. Она существует в двух формах - линейной и циклической. Наиболее точно описывает химические свойства глюкозы - это вторая форма. Альдогексоза содержит шесть атомов углерода. Вещество не имеет цвета, но зато сладкое на вкус. Отлично растворяется в воде. Встретить глюкозу можно практически везде. Она существует в органах растений и животных организмах, а также во фруктах. В природе альдогексоза образуется в процессе фотосинтеза.

Во-вторых, это галактоза. Вещество отличается от глюкозы расположением в пространстве гидроксильной и водородной групп у четвертого атома углерода в молекуле. Обладает сладким вкусом. Она встречается в животных и растительных организмах, а также в некоторых микроорганизмах.

И третий представитель простых углеводов - фруктоза. Вещество является самым сладким сахаром, полученным в природе. Она присутствует в овощах, фруктах, ягодах, меде. Легко усваивается организмом, быстро выводится из крови, что обуславливает ее применение больными сахарным диабетом. Фруктоза содержит мало калорий и не вызывает кариес.

Продукты, богатые простыми сахарами

90 г - кукурузный сироп.
50 г - сахара-рафинад.
40,5 г - мед.
24 г - инжир.
13 г - курага.
4 г - персики.

Суточное употребление данного вещества не должно превышать 50 г. Что касается глюкозы, то в этом случае соотношение будет немного другое:

99,9 г - сахар-рафинад.
80,3 г - мед.
69,2 г - финики.
66,9 г - перловая крупа.
61,8 г - овсяные хлопья.
60,4 г - гречка.

Чтобы рассчитать суточное употребление вещества, необходимо вес умножить на 2,6. Простые сахара обеспечивают энергией человеческий организм и помогают справляться с разными токсинами. Но нельзя забывать, что при любом употреблении должна быть мера, иначе серьезные последствия не заставят долго ждать.

Олигосахариды

Наиболее часто встречающимся видом в данной группе являются дисахариды. Что такое углеводы, содержащие несколько остатков моносахаридов? Они представляют собой гликозиды, содержащие мономеры. Моносахариды связаны между собой гликозидной связью, которая образуется в результате соединения гидроксильных групп. Исходя из строения дисахариды делятся на два виды: восстанавливающие и не восстанавливающие. К первому относится мальтоза и лактоза, а ко второму сахароза. Восстанавливающий тип обладает хорошей растворимостью и имеет сладкий вкус. Олигосахариды могут содержать более двух мономеров. Если моносахариды одинаковые, то такой углевод относится к группе гомополисахаридов, а если разные, то к гетерополисахаридов. Примером последнего типа является трисахарид раффиноза, которая содержит остатки глюкозы, фруктозы и галактозы.

Лактоза, мальтоза и сахароза

Последнее вещество хорошо растворяется, имеет сладкий вкус. Сахарный тростник и свекла являются источником получения дисахарида. В организме при гидролизе сахароза распадается на глюкозу и фруктозу. Дисахарид в больших количествах содержится в сахаре-рафинаде (99,9 г на 100 г продукта), в черносливе (67,4 г), в винограде (61,5 г) и в других продуктах. При избыточном поступлении этого вещества увеличивается способность превращаться в жир практически всех пищевых веществ. Также повышается уровень холестерина в крови. Большое количество сахарозы негативно влияет на кишечную флору.

Молочный сахар, или лактоза, содержится в молоке и его производных. Углевод расщепляется до галактозы и глюкозы благодаря специальному ферменту. Если его в организме нет, то наступает непереносимость молока. Солодовый сахар или мальтоза является промежуточным продуктом распада гликогена и крахмала. В пищевых продуктах вещество встречается в солоде, патоке, меде и проросших зернах. Состав углеводов лактозы и мальтозы представлен остатками мономеров. Только в первом случае ими являются D-галактоза и D-глюкоза, а во втором вещество представлено двумя D-глюкозами. Оба углевода являются восстанавливающимися сахарами.

Полисахариды

Что такое углеводы сложные? Они отличаются друг от друга по нескольким признакам:

1. По строению мономеров, включенных в цепь.

2. По порядку нахождения моносахаридов в цепи.

3. По типу гликозидных связей, которые соединяют мономеры.

Как и у олигосахаридов, в данной группе можно выделить гомо -, и гетерополисахариды. К первой относятся целлюлоза и крахмал, а ко второй - хитин, гликоген. Полисахариды являются важным источником энергии, который образуется в результате обмена веществ. Они участвуют в иммунных процессах, а также в сцеплении клеток в тканях.

Список сложных углеводов представлен крахмалом, целлюлозой и гликогеном, их мы рассмотрим подробнее. Одним из главных поставщиков углеводов является крахмал. Это соединения, которые включают сотни тысяч остатков глюкозы. Углевод рождается и хранится в виде зернышек в хлоропластах растений. Благодаря гидролизу крахмал переходит в водорастворимые сахара, что способствует свободному перемещению по частям растения. Попадая в человеческий организм, углевод начинает распадаться уже во рту. В наибольшем количестве крахмал содержат зерна злаков, клубни и луковицы растений. В рационе на его долю приходится около 80% всего количества употребляемых углеводов. Наибольшее количество крахмала, в расчете на 100 г продукта, содержится в рисе - 78 г. Чуть меньше в макаронах и пшене - 70 и 69 г. Сто грамм ржаного хлеба включает в себя 48 г крахмала, а в той же порции картофеля его количество достигает лишь 15 г. Суточная потребность человеческого организма в данном углеводе равна 330-450 г.

Зерновые продукты также содержат клетчатку или целлюлозу. Углевод входит в состав клеточных стенок растений. Его вклад равен 40-50 %. Человек не способен переварить целлюлозу, так нет необходимого фермента, который бы осуществлял процесс гидролиза. Но мягкий тип клетчатки, например, картофеля и овощей, способен хорошо усваиваться в пищеварительном тракте. Каково содержание данного углевода в 100 г еды? Ржаные и пшеничные отруби являются самыми богатыми клетчаткой продуктами. Их содержание достигает 44 г. Какао-порошок включает 35 г питательного углевода, а сухие грибы лишь 25. Шиповник и молотый кофе содержат 22 и 21 г. Одними из самых богатых на клетчатку фруктов являются абрикос и инжир. Содержание углевода в них достигает 18 г. В сутки человеку нужно съедать целлюлозы до 35 г. Причем наибольшая потребность в углеводе наступает в возрасте от 14 до 50 лет.

В роле энергетического материала для хорошей работы мышц и органов используется полисахарид гликоген. Пищевого значения он не имеет, так как содержание его в еде крайне низкое. Углевод иногда называют животным крахмалом из-за схожести в строении. В данной форме в животных клетках хранится глюкоза (в наибольшем количестве в печени и мышцах). В печени у взрослых людей количество углевода может достигать до 120 г. Лидером по содержанию гликогена являются сахар, мед и шоколад. Также большим содержанием углевода могут «похвастаться» финики, изюм, мармелад, сладкая соломка, бананы, арбуз, хурма и инжир. Суточная норма гликогена равна 100 г в сутки. Если человек интенсивно занимается спортом или выполняет большую работу, связанную с умственной деятельностью, количество углевода должно быть увеличено. Гликоген относится к легко усваиваемым углеводам, которые хранятся про запас, что говорит о его использовании только в случае недостатка энергии от других веществ.

К полисахаридам также относятся следующие вещества:

1. Хитин. Он входит в состав роговых оболочек членистоногих, присутствует в грибах, низших растениях и в беспозвоночных животных. Вещество играет роль опорного материала, а также выполняет механические функции.

2. Мурамин. Он присутствует в качестве опорно-механического материала клеточной стенки бактерий.

3. Декстраны. Полисахариды выступают как заменители плазмы крови. Их получают путем воздействия микроорганизмов на раствор сахарозы.

4. Пектиновые вещества. Находясь вместе с органическими кислотами, могут образовывать желе и мармелад.

Белки и углеводы. Продукты. Список

Человеческий организм нуждается в определенном количестве питательных веществ каждый день. Например, углеводов необходимо употреблять в расчете 6-8 г на 1 кг массы тела. Если человек ведет активный образ жизни, то количество будет увеличиваться. Углеводы в продуктах содержатся практически всегда. Составим список их присутствия на 100 г пищи:

Наибольшее количество (более 70 г) содержатся в сахаре, мюслях, мармеладе, крахмале и рисе.
От 31 до 70 г - в мучных и кондитерских изделиях, в макаронах, крупах, сухофруктах, фасоли и горохе.
От 16 до 30 г углеводов содержат бананы, мороженое, шиповник, картофель, томатная паста, компоты, кокос, семечки подсолнечника и орехи кешью.
От 6 до 15 г - в петрушке, укропе, свекле, моркови, крыжовник, смородина, бобах, фруктах, орехах, кукурузе, пиве, семечках тыквы, сушеных грибах и так далее.
До 5 г углеводов содержится в зеленом луке, томатах, кабачках, тыквах, капусте, огурцах, клюкве, в молочных продуктах, яйцах и так далее.

Питательного вещества не должно поступать в организм меньше 100 г в сутки. В противном случае клетка не будет получать положенную ей энергию. Головной мозг не сможет выполнять свои функции анализа и координации, следовательно, мышцы не будут получать команды, что в итоге приведет к кетозу.

Что такое углеводы, мы рассказали, но, помимо них, незаменимым веществом для жизни являются белки. Они представляют собой цепочку аминокислот, связанных пептидной связью. В зависимости от состава белки различаются по своим свойствам. Например, эти вещества исполняют роль строительного материала, так как каждая клетка организма включает их в свой состав. Некоторые виды белков являются ферментами и гормонами, а также источником энергии. Они оказывают влияние на развитие и рост организма, регулируют кислотно-щелочной и водный баланс.

Таблица углеводов в еде показала, что в мясе и в рыбе, а также в некоторых видах овощей их число минимально. А каково содержание белков в пище? Самым богатым продуктом является желатин пищевой, на 100 г в нем содержится 87,2 г вещества. Далее идет горчица (37,1 г) и соя (34,9 г). Соотношение белков и углеводов в суточном употреблении на 1 кг веса должно быть 0,8 г и 7 г. Для лучшего усвоения первого вещества необходимо принимать пищу, в которой он принимает легкую форму. Это касается белков, которые присутствуют в кисломолочных продуктах и в яйцах. Плохо сочетаются в одном приеме пищи белки и углеводы. Таблица по раздельному питанию показывает, каких вариаций лучше избегать:

Рис с рыбой.
Картофель и курица.
Макароны и мясо.
Бутерброды с сыром и ветчиной.
Рыба в панировке.
Ореховые пирожные.
Омлет с ветчиной.
Мучное с ягодами.
Дыню и арбуз нужно есть отдельно за час до основного приема пищи.

Хорошо сочетаются:

Мясо с салатом.
Рыба с овощами или на гриле.
Сыр и ветчина по отдельности.
Орехи в целом виде.
Омлет с овощами.

Правила раздельного питания основаны на знаниях законов биохимии и информации о работе ферментов и пищевых соков. Для хорошего пищеварения любой вид еды требует индивидуального набора желудочных жидкостей, определенного количества воды, щелочную или кислотную среду, а также присутствие или отсутствие энзимов. Например, кушанье, насыщенное углеводами, для лучшего переваривания требует пищеварительного сока с щелочными ферментами, которые расщепляют данные органические вещества. А вот еда, богатая белками, уже требует кислых энзимов... Соблюдая нехитрые правила соответствия продуктов, человек укрепляет свое здоровье и поддерживает постоянный вес, без помощи диет.

«Плохие» и «хорошие» углеводы

«Быстрые» (или «неправильные») вещества - соединения, которые содержат небольшое число моносахаридов. Такие углеводы способны быстро усваиваться, повышать уровень сахара в крови, а также увеличивать количество выделяемого инсулина. Последний снижает уровень сахара крови, путем превращения его в жир. Употребление углеводов после обеда для человека, который следит за своим весом, представляет наибольшую опасность. В это время организм наиболее предрасположен к увеличению жировой массы. Что именно содержит неправильные углеводы? Продукты, список которых представлен ниже:

1. Кондитерские изделия.

3. Варенье.

4. Сладкие соки и компоты.

7. Картофель.

8. Макароны.

9. Белый рис.

10. Шоколад.

В основном это продукты, не требующие долгого приготовления. После такой еды необходимо много двигаться, иначе лишний вес даст о себе знать.

«Правильные» углеводы содержат более трех простых мономеров. Они усваиваются медленно и не вызывают резкого подъема сахара. Данный вид углеводов содержит большое количество клетчатки, которая практически не переваривается. В связи с этим человек долго остается сытым, для расщепления такой пищи требуется дополнительная энергия, кроме того, происходит естественное очищение организма. Составим список сложных углеводов, а точнее, продуктов, в которых они встречаются:

Хлеб с отрубями и цельнозерновой.
Гречневая и овсяная каши.
Зеленые овощи.
Макароны из грубого помола.
Грибы.
Горох.
Красная фасоль.
Помидоры.
Молочные продукты.
Фрукты.
Горький шоколад.
Ягоды.
Чечевица.

Для подержания себя в хорошей форме нужно больше есть «хороших» углеводов в продуктах и как можно меньше «плохих». Последние лучше принимать в первую половину дня. Если нужно похудеть, то лучше исключить употребление "неправильных" углеводов, так как при их использовании человек получает пищу в большем объеме. "Правильные" питательные вещества низкокалорийные, они способны надолго оставлять ощущение сытости. Это не означает полный отказ от "плохих» углеводов, а лишь только их разумное употребление.