Углеводы

Углеводы широко распространены в природе, главным образом, в растительном мире. Синтезируются углеводы в зеленых частях растений. Наряду с белками и жирами, они являются необходимой составной частью пищи человека и животных, причем по количеству преобладают над всеми другими компонентами.

В семенах злаков углеводы составляют до 80 %, а в рисе до 90 %. Большое количество содержится их в хлебе, крупах и картофеле в виде крахмала, в виде сахаров - в сахаре, в кондитерских изделиях, сладких плодах и ягодах.

Многие отрасли пищевой промышленности связаны с биохимической переработкой углеводов (брожение теста, получение вина, пива, спирта, дрожжей, пищевых кислот, ацетона и т.д.). В крахмало-паточной промышленности из растений добывается крахмал и превращается в патоку, декстрины, глюкозу, мальтозу. Свеклосахарная промышленность добывает из клубней сахарной свеклы и сахарного тростника ценнейший пищевой продукт - сахарозу.

Углеводы - это вещества, состоящие из углерода, кислорода и водорода с общей формулой Cm(H20)n. Они делятся на две группы: моносахариды и полисахариды, которые в свою очередь делятся на полисахариды первого порядка (сахароза, мальтоза, лактоза и др.) и полисахариды второго порядка - высокомолекулярные углеводы (крахмал, клетчатка и др.).

Все моносахариды - кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде и оптически активные (вращают плоскость поляризации). В пищевом отношении моносахариды - наиболее легко усвояемые углеводы; без участия ферментов они в неизмененном состоянии всасываются через стенки кишечника в кровь.

Наиболее важное значение из моносахаридов в пищевом отношении имеют глюкоза и фруктоза. Глюкоза широко распространена в растительном мире; она находится в семенах, плодах, листьях и корнях растений в свободном состоянии или в составе полисахаридов. Много ее в соке винограда (до 10 %). Особенно много связанной глюкозы находится в растениях в виде крахмала и клетчатки. Много в пчелином меде - около половины сухих веществ. В промышленности глюкозу получают путем кислотного гидролиза крахмала. Глюкоза сбраживается дрожжами, негигроскопична. Сладость ее составляет 70 % от сладости сахарозы.

Фруктоза (левулеза, плодовый сахар) в природе распространена как в свободном, так и в связанном состоянии. Вместе с глюкозой она находится во многих плодах и ягодах. В равном с глюкозой количестве находится в виноградном соке и пчелином меде. В связанном состоянии находится в сахарозе.

Наибольшее пищевое значение из полисахаридов первого порядка имеют три дисахарида: сахароза, мальтоза и лактоза. Все они являются кристаллическими веществами, хорошо растворимы в воде, сладкие. Наибольшую сладость имеет сахароза, затем мальтоза и лактоза. Все три сахара оптически активны и обладают общим для полисахаридов свойством подвергаться гидролитическому распаду (кислотному или ферментативному) с образованием двух моноз. Сахароза - наиболее распространенный в растительном мире сахар. Ее много в сахарной свекле, тростнике, в плодах дыни, арбуза. В промышленности сахароза получается из сахарной свеклы и сахарного тростника.

Мальтоза при гидролизе распадается на две молекулы глюкозы. В свободном состоянии мальтоза в природе встречается главным образом в семенах злаковых, особенно при их прорастании. В основном мальтоза получается в результате ферментного гидролиза крахмала. Сбраживается дрожжами в присутствии глюкозы.

Лактоза (молочный сахар) - сахар, дающий при гидролизе галактозу и глюкозу. Она содержится в молоке всех млекопитающих, например, в коровьем молоке ее от 4 % до 5 %. Сбраживается лактоза лишь теми видами дрожжей, которые вырабатывают фермент лактазу.

Полисахариды второго порядка - это высокомолекулярные соединения. В растительном мире они играют роль запасного питательного вещества или же являются основой опорных тканей организма. Полисахариды под действием кислот или соответствующих ферментов расщепляются на свои первичные строительные структуры.

Крахмал - наиболее важный по своей пищевой ценности полисахарид. Он содержится во всех растениях, исполняя роль запасного питательного вещества. Например, в зернах разных злаков крахмала содержится от 55 % до 80 %, в картофеле - 75 %. Зерно крахмала состоит из двух компонентов - амилозы и амилопектина, одинаковых по химическому составу, но разных по структуре. Формула и того, и другого - (C6Hio05)n, но у амилозы п = 200 - 1000, а у амилопектина доходит до 200 000.

В холодной воде зерна крахмала не растворяются. Но при нагревании воды начинается процесс его клейстеризации, причем для разных крахмалов температура клейстеризации различна (например, для пшеничного она равна 55 -60 °C).

При кипячении с разбавленными кислотами крахмал превращается в глюкозу; при ферментном гидролизе солодовой амилазой - в основном в мальтозу и частично в глюкозу. Гидролиз крахмала протекает ступенчато через образование декстринов, представляющих собой обрывки цепей крахмальных молекул. Крахмал очень гигроскопичен. В обычных условиях, хотя он и сухой на ощупь, он удерживает до 20 % влаги.

Крахмал в пищевой промышленности - основное сырье для производства глюкозы и патоки, применяемой в кондитерской промышленности в качестве антикристаллизатора.

В растительных продуктах наряду с углеводами, обеспечивающими организм энергией, содержатся так называемые непищевые углеводы - целлюлоза, или клетчатка, и пектиновые вещества. Практического значения как источник энергии в пищевом рационе клетчатка не имеет, поскольку усваивается только на 25 %, но клетчатка способствует нормальной функции кишечника.

Серый пшеничный хлеб, ржаной хлеб, овощи, в которых содержится клетчатка, нужно повседневно включать в рацион. Очень полезны сырые овощи и фрукты.

Целлюлоза - это полисахарид, составляющий основную массу органического вещества всех растений, основу их опорных структур. Особенно много целлюлозы в волокнах хлопчатника (свыше 90 %). Чистая клетчатка - белая гигроскопичная масса волокнистого строения без вкуса и запаха. В воде она не набухает, устойчива к действию разбавленных кислот и щелочей. При полном кислотном гидролизе клетчатка, как и крахмал, превращается в глюкозу. Примесь клетчатки к белкам заметно снижает их усвояемость, так как клетчатка адсорбирует аминокислоты и сокращает длительность прохождения белка по желудочно-кишечному тракту.

Пектиновые вещества не усваиваются организмом, но играют важную роль в физиологии питания и в пищевой технологии. Они образуют комплексные соединения с тяжелыми металлами, выводят их из организма. В кислой среде в присутствии сахара и кислоты пектиновые вещества образуют плодово-ягодные студни. На этом их свойстве основано производство джема, повидла, мармелада, пастилы.

В растительном сырье пектиновые вещества встречаются в виде нерастворимого в воде протопектина или растворимого пектина. Процесс перехода протопектина в растворимый пектин происходит при созревании плодов и ягод, при тепловой обработке растительного сырья, при осветлении плодово-ягодных соков. Наибольшее количество пектиновых веществ содержится в яблоках, айве, абрикосах, сливе (до 1,5 %).

Поступая в организм человека, все сложные углеводы подвергаются гидролитическому распаду, превращаясь в глюкозу. Моносахариды также превращаются в глюкозу. Глюкоза через стенки кишечника непосредственно всасывается в кровь. Нормальное содержание глюкозы в крови около 0,1 %. Количество это регулируется печенью: если сахара поступает много, то он накапливается в печени в виде запасного вещества животного крахмала (гликогена), который при недостаточном поступлении сахаров в организм превращается в глюкозу.

Свыше половины энергии, необходимой для нормальной жизнедеятельности, организм человека получает с углеводами. Если организм получает достаточное количество углеводов, то именно они, а не другие пищевые вещества (жиры и белки) являются источниками энергии. При их избыточном поступлении они превращаются в жир и откладываются в виде запасов в тканях. При недостатке углеводов удовлетворение энергетических потребностей организма будет осуществляться за счет жиров и белков.

Углеводы имеют исключительно важное значение для деятельности мышц, нервной системы, сердца, печени и других органов. Они играют роль в процессах обмена веществ, так как необходимы для нормального усвоения организмом жиров. Но избыточное поступление сахара в сочетании с общим высококалорийным питанием может привести к ожирению, раннему развитию атеросклероза и снижению работоспособности. Кроме названных отрицательных последствий, избыточное поступление сахара может привести к возникновению гипергликемии (повышенное содержание сахара в крови), которая отрицательно сказывается на функции поджелудочной железы.

Средняя суточная потребность взрослого человека в углеводах 500 г (от 430 до 630 г). Но, несмотря на такое большое потребление, в организме человека содержание углеводов не превышает 2 %.

В нормальном пищевом рационе углеводов должно быть приблизительно в 4 раза больше, чем белков. Потребность в углеводах определяется величиной энергетических затрат. Чем интенсивнее физическая нагрузка, чем больше объем мышечной работы, тем выше потребность в углеводах. Пожилым людям, а также лицам, занимающимся умственным трудом и имеющим избыточный вес, рекомендуется, чтобы количество ежедневно поступающего в организм сахара не превышало 15 % от общего суточного количества углеводов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >