Какие углеводы содержатся в организме человека гликоген крахмал сахароза

Привет друзья!
Сегодня мы обсудим различные виды сахара, фокусируясь больше на нерафинированных, с пониженным гликемическим индексом, необработанных источниках. Так как многие виды сахара еще могут быть обработаны, есть смысл ограничивать их и использовать эти ингредиенты умеренно. Мы также обсудим кандидоз, как предупредить чрезмерный рост Кандиды, также поговорим об альтернативах сахара, таких как стевиа и как включить такие ингредиенты в рецепты.
Углеводы образуются при фотосинтезе в растениях и являются основным источником энергии в овощах, фруктах, злаках и бобовых.
Углеводы – один из основных источников энергии для организма. Представлены в продуктах питания в виде сахаров и крахмала. В организме превращаются в глюкозу, которую клетки используют для питания. Также используются для образования в мышцах и печени гликогена, который служит своеобразным хранилищем углеводов для последующего их использования по мере необходимости.
Углеводы классифицируются по своей структуре на два основных типа: простые (моносахариды и дисахариды)и сложные (полисахариды и олигосахариды).
Основной функцией как простых, так и сложных углеводов является обеспечение правильного обмена веществ. В результате такого обмена выделяется энергия, используемая организмом для жизнедеятельности.
Простые Углеводы (Сахара)
Простые углеводы содержат 1-6 единиц сахара, соединенных вместе (фруктоза, сахароза, глюкоза), и включают в себя все семейство фруктов и овощей, а также сахара, такие как мед, финики или агава.
Моносахариды
Являются основной единицей или же строительным блоком углеводов, состоящим из одного сахара.
Примеры: глюкоза, фруктоза, манноза, рибоза, декстроза, ксилоза и фруктоза.
Дисахариды
Состоят из двух сахаров, соединенных вместе. Они образуются при объединении двух моносахаридов.
Примеры: сахароза, лактоза, мальтоза, трегалоза.
Сложные углеводы
Сложные углеводы содержат более шести единиц сахара, соединенных вместе, и содержатся в крахмалистых овощах, зернах и бобовых. Они занимают больше времени, для того чтобы их усвоить и обеспечивают чувство сытости на длительный срок. Уровень глюкозы в крови растет постепенно.
Большая часть углеводов, поступающих в организм, должна относиться к группе сложных углеводов. Простые углеводы незаменимы тогда, когда нужно быстро восстановить силы, например, после активной физической или умственной нагрузки. В других случаях резкие колебания уровня глюкозы в крови вредны для работы сердца, мышц, способствуют накоплению жировых запасов.
Полисахариды
Состоят из многих сахаров (обычно большое количество моносахаридов и дисахаридов), соединенных или в длинные цепи или в цепи по типу «ветки». Полисахариды имеют много преимуществ для здоровья. Основная их функция — энергетическая. При нехватке углеводов в рационе человек может почувствовать: слабость, головокружение, у него падает уровень сахара в крови, ухудшается самочувствие. Сложные углеводы метаболизируются медленнее, в результате уровень глюкозы в кровотоке повышается постепенно и равномерно. Они лучше насыщают организм энергией, участвуют в работе иммунной системы. Полисахариды состоят из десятков, сотен или тысяч моносахаридов.
Клетчатка (целлюлоза) и крахмал — это полисахариды.
Крахмалы
Крахмал по структуре сильно отличается от простых углеводов, так как выстроен из длинных линий молекул глюкозы.
Организм медленно расщепляет этот углевод на отдельные единицы сахара, что обеспечивает человека стабильным источником энергии.
Обеспечивают более постоянный уровень сахара в крови, чем простые сахара.
Примеры: картофель, рис, бобовые, корнеплоды и цельные зерна, такие как овес и киноа.
Пищевые волокна
Отдельная группа сложных углеводов – пищевые волокна: клетчатка, пектины, гемицеллюлоза.
Пищевые волокна обладают крайне полезными свойствами – клетчатка легко проходит через тонкий кишечник и доходит до толстой кишки. Благодаря этому организм более успешно и быстро очищается, а здоровье желудочно — кишечного тракта улучшается. Пищевые волокна, которые способствуют здоровому пищеварению и выведению отходов, содержатся в овощах, зерновых и бобовых культурах.
Пищевые волокна замедляют всасывание глюкозы, влияя на гликемический индекс продукта.
Клетчатка (целлюлоза) — из этих полисахаридов состоит «опора» клеточных стенок растений. Наиболее распространенный вид пищевых волокон. Клетчатка не переваривается пищеварительными ферментами организма человека, но перерабатывается полезной микрофлорой кишечника.
Гемицеллюлоза — группа полисахаридов, которые вместе с клетчаткой обеспечивают «жесткость» стенок растительных клеток. К этой группе относится агар-агар – растительный заменитель желатина.
Пектины — они вместе с клетчаткой и гемицеллюлозой образуют каркас клеточных стенок, но содержатся и в клеточном соке, поскольку могут находиться в двух формах — растворимой и нерастворимой.
Пектин, как вещество, был выделен 200 лет назад из фруктового сока французским химиком Анри Браконно. Первые фабрики по массовому производству пектина были построены в 30-х годах ХХ века.
Пектин называется природным «санитаром» нашего организма, поскольку данное вещество обладает способностью выводить из тканей яды и вредные вещества: пестициды, ионы тяжелых металлов, радиоактивные элементы. Пектин существенно улучшает микрофлору кишечника, оказывает умеренное обволакивающее и противовоспалительное действие на слизистую желудка при язвенных поражениях, формирует благоприятные условия для микробиоценоза – процесса размножения полезных для организма микробов.
Самые распространенные источники пектина –
это яблоки, груши, бананы, финики,
персики, сливы, черника, инжир, цитрусовые
(особенно много его в корках цитрусовых).
Содержание пектина в продуктах:
- Цитрусовые корки — 30%
- Яблоки — 1,5%
- Морковь — 1,4%
- Апельсины — 1-3,5%
- Абрикосы — 1%
- Вишни — 0,4%.
Олигосахариды
Состоят из нескольких моносахаридов в виде цепочки. Они важны в образовании жирных кислот и некоторых минералов.
Олигосахариды фактически не усваиваются в пищеварительном тракте, а именно в тонком кишечнике. Для человеческого организма они играют важную роль, формируя здоровую микрофлору кишечника, увеличивается активность бифидо- и лактобактерий .
Олигосахариды в большом количестве содержатся во многих растениях, овощах и фруктах, которые мы употребляем в своем ежедневном рационе – зелени, мёде, яблоках, бананах, капусте, репчатом луке, чесноке и других видах растительных культур, в различных крупах, фасоле, сое, бобах и кукурузе.
ПРОСТЫЕ ФОРМЫ САХАРА
Что касается сахара, не все подсластители изготавливаются одинаково. Важно понимать как эти сахара рафинируются и обрабатываются.
Сегодня мы потребляем больше сахара, чем раньше. Всемирная организация здравоохранения рекомендует ограничить потребление дополнительных сахаров не более чем 10% от общего количества калорий в день. Получается, что 50 граммам сахара соответствуют 4 столовым ложкам сахара-песка для человека, потребляющего 2000 калорий в день.
Моносахариды
Глюкоза
Один из самых распространённых источников энергии в живых организмах на планете.
Также известна как декстроза или «виноградный сахар «. Встречается в соке многих фруктов и ягод, в том числе и винограда, от чего и произошло название этого вида сахара.
Глюкоза — основной продукт фотосинтеза.
В организме человека глюкоза является основным и наиболее универсальным источником энергии для обеспечения метаболических процессов.
Глюкоза на 20% менее сладкая, чем столовый сахар.
Глюкоза переносится повсеместно кровью и это основной сахар, используемый организмом для энергии. Организм удерживает глюкозу крови в заданном диапазоне благодаря инсулину, который вырабатывает поджелудочная железа. Глюкоза нужна организму человека, чтобы осуществлять нормальные физиологические процессы. Но если не хватает инсулина, она не может попасть в нужные клетки. Поэтому сахар будет накапливаться в крови, а это является опасным для жизни.
Для нормального функционирования всех систем необходимо поддерживать допустимое количество глюкозы во всем организме.
Большинство всех углеводов содержат глюкозу, либо одну (крахмал и гликоген), либо вместе с другим моносахаридом (сахароза и лактоза).
Фруктоза
Или фруктовый сахар, встречается в природе во фруктах, некоторых корнеплодах, сахарном тростнике, меде, и является самым сладким сахаром. Это один из компонентов сахарозы или столового сахара. Фруктоза для своего усвоения не требует инсулина и достаточно медленно всасывается в кишечнике.
Фруктоза в 3 раза слаще, чем привычный сахар-песок, что является ее плюсом, т.к. общее потребление углеводов сокращается.
Биологические функции, которые выполняет фруктоза, аналогичны тем, которые выполняют углеводы. Она используется организмом преимущественно в качестве источника энергии. Всасываясь, фруктоза синтезируется либо в жиры, либо в глюкозу.
Вред или польза фруктозы зависят от количества её потребления. Поэтому всегда рассчитывайте калории, чтобы организм получал все необходимое в нужных пропорциях.
Галактоза
В основном не встречается в свободном виде.
Содержится в молоке, сахарной свекле, камеди, в составе сложных углеводов в разных фруктах и овощах, таких как томаты, картофель, сельдерей, свекла, киви, вишни. Кроме того, человеческий организм способен самостоятельно синтезировать это вещество, которое является составной гликолипидов (в том числе, молекул, которые образуют А, В и АВ группы крови) и гликопротеинов (важны для клеточных мембран). Найдена в клетках головного мозга, нервных тканях.
В галактоза на две третьих меньше сладости, чем в обычном сахаре, поэтому в качестве подсластителя галактозу применяют крайне редко, хоть и принадлежит это вещество к сахарам.
В пищевой промышленности этот простой углевод применяют для создания пищевой добавки камеди.
Дисахариды
Сахароза
Сахароза, известная также как белый сахар, производится из сахарной свеклы, сахарного тростника, мелассы (черная патока) и кленового сиропа.
Столовый сахар состоит приблизительно из 50% фруктозы, 50% глюкозы.
Белый рафинированный сахар, как правило, продается в виде сахарного песка (который был высушен, чтобы предотвратить комкование), сахарной пудры или кондитерского сахара.
Процесс рафинирования и измельчения сахарозы в сахар включает отбеливание под воздействием диоксида серы или фосфорной кислоты и дальнейшую очистку с использованием активированного угля.
Мальтоза
«Maltum» в переводе с латинского означает «солод») – природный дисахарид, образован двумя остатками глюкозы, соединенными между собой.
Другое название мальтозы– «солодовый сахар». Термин присвоен французским химиком Николом Теодором де Соссюром в начале XIX столетия.
В «свободном виде» встречается в томатах, плесневых грибах, дрожжах, проросших зернах ячменя, апельсинах, меде.
Мальтозу получают в результате брожения солода, в качестве которого используют следующие злаковые культуры: пшеницу, маис, рожь, рис или овес.
В состав патоки входит солодовый сахар, добытый из плесневых грибов.
Мальтоза менее сладка, чем глюкоза, фруктоза или сахароза.
Мальтоза – легкоусвояемый дисахарид, который вырабатывается человеческим организмом из крахмала, гликогена.
Лактоза
Название происходит от латинского слова lactis, которое в переводе означает «молоко». Лактоза получила такое название вследствие того, что содержится в молоке и молочных продуктах, поэтому ее еще называют «молочный сахар». Такое название ей дал шведский химик – первооткрыватель огромного количества органических и неорганических веществ Карл Вильгельм Шееле в 1780 году. Он же внес ее в ряд углеводов под названием «лактоза». Впервые же выделил лактозу приблизительно на 160 лет раньше итальянский исследователь Фабрицио Бартолетти.
Молекула лактозы образуется путем сочетания молекулы галактозы с молекулой глюкозы.
Лактоза при попадании в организм человека под действием пищеварительного фермента лактазы распадается на глюкозу и галактозу, которые всасываются в кровь и используются организмом для различных нужд.
При недостатке в организме фермента лактазы развивается непереносимость лактозы. В этом случае она становится опасной для организма, страдающего так называемой лактазной недостаточностью (гиполактазией, мальабсорбцией лактозы). Это проявляется в нарушениях пищеварения различной степени тяжести, таких, как понос, метеоризм, колики и другие симптомы, которые появляются спустя 30 – 40 минут после употребления цельного молока.
Лактоза необходима для синтеза различных веществ, усиливает процесс наработки витамина С и витаминов группы В. Попадая в кишечник, лактоза способствует всасыванию и максимально полному усвоению кальция. Основное свойство лактозы заключается в том, что она является субстратом для размножения и развития бифидобактерий и лактобацилл, которые составляют основу нормальной микрофлоры кишечника. Таким образом, лактоза необходима для профилактики и лечения различных дисбактериозов.
УГЛЕВОДЫ
Углеводы входят в состав клеток и тканей
всех растительных и животных организмов и по массе составляют основную часть
органического вещества на Земле. На долю углеводов приходится около 80% сухого
вещества растений и около 20% животных. Растения синтезируют углеводы из
неорганических соединений — углекислого газа и воды (СО2 и Н2О)
в процессе фотосинтеза:
6СО2
+ 6Н2О свет, хлорофилл→ C6H12O6 + 6O2
Углеводы имеют общую формулу Cn(H2O)m,
откуда и возникло название этих природных соединений. Углеводы делятся на:
моносахариды (важнейшие представители – глюкоза и фруктоза); дисахариды (сахароза); полисахариды (важнейшие представители –
крахмал и целлюлоза).
Пищевые продукты, насыщенные углеводами
Глюкоза C6H12O6– наиболее
важный из всех моносахаридов, так как она является структурной
единицей большинства пищевых ди- и полисахаридов. В процессе обмена веществ они
расщепляются на отдельные молекулы моносахаридов, которые в ходе многостадийных
химических реакций превращаются в другие вещества и в конечном итоге окисляются
до углекислого газа и воды – используются как «топливо» для клеток. Глюкоза –
необходимый компонент обмена углеводов. При снижении ее уровня в крови
или высокой концентрации и невозможности использования, как это происходит при
диабете, наступает сонливость, может наступить потеря сознания (гипогликемическая
кома). Она содержится в плодах и ягодах и необходима для снабжения энергией и
образования в печени гликогена (запасной углевод человека и животных).
Особенно её много в виноградном соке,
поэтому глюкозу иногда называют виноградным сахаром. Мёд в основном состоит из
смеси глюкозы с фруктозой.
Глюкоза является ценным питательным
продуктом. В организме она подвергается сложным биохимическим превращениям, в
результате которых образуется диоксид углерода и вода, при этом выделяется
энергия согласно итоговому уравнению:
C6H12O6
+ 6O2→ 6H2O
+ 6CO2 + 2800 кДж
Так как глюкоза легко усваивается
организмом, её используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства
при явлениях сердечной слабости, шоке, она входит в состав кровозаменяющих и
противошоковых жидкостей. Широко применяют глюкозу в кондитерском деле
(изготовление мармелада, карамели, пряников и т. д.), в текстильной
промышленности в качестве восстановителя, в качестве исходного продукта при
производстве аскорбиновой кислоты, для синтеза ряда производных сахаров и т.д. Большое
значение имеют процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты,
огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, так же как и при
силосовании кормов. Если подвергаемая силосованию масса недостаточно уплотнена,
то под влиянием проникшего воздуха происходит маслянокислое брожение и корм
становится непригоден к применению. На практике используется также спиртовое
брожение глюкозы, например при производстве пива.
Применение глюкозы
Фруктоза C6H12O6является одним
из самых распространенных углеводов фруктов, содержится в мёде. В
отличие от глюкозы она может без участия инсулина проникать из крови в клетки
тканей. По этой причине фруктоза рекомендуется в качестве наиболее безопасного
источника углеводов для больных диабетом.
Сахароза С12Н22О11, образован
молекулами глюкозы и фруктозы. Содержание сахарозы в сахаре 99,5%. Сахар
часто называют «носителем пустых калорий», так как сахар – это чистый углевод
и не содержит других питательных веществ, таких, как, например, витамины,
минеральные соли. Сахароза содержится в сахарном тростнике и сахарной свекле, а
также в сладостях.
Сбор сахарного тростника. Фреска во дворце Кортеса в Куэрнаваке.
Крахмал и целлюлоза
Крахмал(С6Н10О5)n — природный полимер, он накапливается в виде
зерен, главным образом в клетках семян, луковиц, клубней, а также в листьях и
стеблях. Крахмал — белый порошок, нерастворимый в холодной воде. В горячей воде
он набухает и образует клейстер.
Крахмал чаще всего получают из картофеля. Для этого картофель измельчают,
промывают водой и перекачивают в большие сосуды, где происходит отстаивание.
Полученный крахмал еще раз промывают водой, отстаивают и сушат в струе теплого
воздуха.
Крахмал — основная часть важнейших
продуктов питания: муки (75 — 80%), картофеля (25%), саго и др. Энергетическая
ценность около 16,8 кДж/г. Он является ценным питательным продуктом. Чтобы
облегчить его усвоение, содержащие крахмал продукты подвергают действию высокой
температуры, то есть картофель варят, хлеб пекут. В этих условиях происходит
частичный гидролиз крахмала и образуются декстрины, растворимые в воде.
Декстрины в пищеварительном тракте подвергаются дальнейшему гидролизу до
глюкозы, которая усваивается организмом. Избыток глюкозы превращается в
гликоген (животный крахмал). Состав гликогена такой же, как у крахмала, — (C6H10O5)n,
но его молекулы более разветвленные. Особенно много гликогена содержится в
печени (до 10%). В организме гликоген является резервным веществом, которое
превращается в глюкозу по мере ее расходования в клетках.
В промышленности крахмал путем гидролиза превращают в патоку и глюкозу. Для
этого его нагревают с разбавленной серной кислотой, избыток которой затем
нейтрализуют мелом.
(С6Н10О5)n + nH2O —H2SO4, t˚C→ nC6H12O6
Образовавшийся осадок сульфата кальция
отфильтровывают, раствор упаривают и выделяют глюкозу. Если гидролиз крахмала
не доводить до конца, то образуется смесь декстринов с глюкозой — патока,
которую применяют в кондитерской промышленности. Получаемые с помощью крахмала
декстрины используются в качестве клея, для загустения красок при нанесении
рисунков на ткань. Крахмал применяют для накрахмаливания белья. Под горячим
утюгом происходит частичный гидролиз крахмала и превращение его в декстрины.
Последние образуют на ткани плотную пленку, которая придает блеск ткани и
предохраняет ее от загрязнения. Крахмал и его производные применяются при
производстве бумаги, текстильных изделий, в литейном и других производствах, в
фармацевтической промышленности.
Изучение физических свойств крахмала
Обнаружение крахмала
Целлюлоза или клетчатка
(С6Н10О5)n , один из самых
распространённых природных полимеров; главная составная часть клеточных стенок
растений, обусловливающая механическую прочность и эластичность растительных
тканей. Так, содержание целлюлозы в волосках семян хлопчатника 97—98%, в
стеблях лубяных растений (лён, рами, джут) 75—90%, в древесине 40—50%, камыше,
злаках, подсолнечнике 30—40%. Обнаружена в организме некоторых низших
беспозвоночных.
Целлюлоза используется
человеком с очень древних времен. Сначала
применяли древесину как горючий и строительный материал;
затем хлопковые, льняные и другие волокна стали использовать как
текстильное сырье. Первые промышленные способы химической
переработки древесины возникли в связи с развитием
бумажной промышленности.
Бумага – это тонкий слой волокон клетчатки, спрессованных и проклеенных
для создания механической прочности,
гладкой поверхности, для предотвращения
растекания чернил. Первоначально для изготовления
бумаги употребляли растительное сырье, из которого чисто механически
можно было получить необходимые волокна, стебли риса (так
называемая рисовая бумага), хлопка, использовали
также изношенные ткани. Однако по мере
развития книгопечатания перечисленных источников сырья
стало не хватать для удовлетворения
растущей потребности бумаги.
Особенно много бумаги расходуется для
печатания газет, причем вопрос о
качестве (белизне, прочности, долговечности) для газетной бумаги
значения не имеет. Зная, что древесина примерно на 50%
состоит из клетчатки, к бумажной массе
стали добавлять размолотую древесину. Такая бумага
непрочна и быстро желтеет (особенно на свету).
Для улучшения качества древесных добавок к
бумажной массе были предложены различные способы
химической обработки древесины, позволяющие получить
из нее более или менее чистую
целлюлозу, освобожденную от сопутствующих веществ – лигнина,
смол и других. Для выделения целлюлозы было
предложено несколько способов, из которых мы рассмотрим сульфитный. По
сульфитному способу измельченную древесину ”варят “ под давлением с
гидросульфитом кальция. При этом сопутствующие вещества
растворяются, и освобожденную от примесей целлюлозу
отделяют фильтрованием. Отходы содержат способные к брожению
моносахариды, их используют как сырье для
получения этилового спирта (так называемый гидролизный спирт). Целлюлоза
используется для получения вискозного, ацетатного, медно-аммиачного волокон.
Задания для закрепления
№1.
Крахмал образуется в процессе фотосинтеза, причём сначала образуется глюкоза , а из неё крахмал:
CO2 -> C6H12O6 -> (C6H10O5)n
nC6H12O6 — > (C6H10O5)n + nH2O
Решите задачу:
Вычислите
массу крахмала, который образуется в процессе фотосинтеза? Если
известно, что в процессе фотосинтеза участвуют 10 кг воды и 20 л
углекислого газа (н.у.).
№2. При взаимодействии сахарозы с водой образуется смесь глюкозы и сахарозы.
Решите задачу:
Вычислите
массу раствора сахарозы (массовая доля сахарозы 20%), который подвергли
гидролизу (взаимодействию с водой), если при этом выделилось 7,2 г
глюкозы.
№3. Заполните таблицу
ВАЖНЕЙШИЕ УГЛЕВОДЫ | |||||
МОНОСАХАРИДЫ | ДИСАХАРИДЫ | ПОЛИСАХАРИДЫ | |||
НАЗВАНИЯ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ | |||||
ХИМИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА | |||||
НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ | |||||
ПРИМЕНЕНИЕ |