3.2: Пильний погляд на вуглеводи

Навички для розвитку

Опишіть деякі відмінні риси вуглеводів.
Опишіть різницю між вуглеводами, що швидко вивільняються та повільно вивільняються.
Що саме являють собою вуглеводи і скільки видів існує?

Вуглеводи - ідеальна поживна речовина для задоволення харчових потреб вашого організму. Вони живлять ваш мозок і нервову систему, забезпечують енергією всі ваші клітини (і в межах належних калорій) і допомагають підтримувати ваше тіло в тонусі і стрункістю. Зокрема, засвоювані вуглеводи забезпечують велику кількість продуктів, вітамінів та мінеральних речовин, тоді як неперетравлювані вуглеводи забезпечують велику кількість клітковини та масу інших корисних речовин для здоров’я.

Рослини синтезують вуглевод, що швидко вивільняється, глюкозу, з вуглекислого газу в повітрі та воді, а також використовуючи сонячну енергію. Нагадаємо, що рослини перетворюють енергію сонячного світла на хімічну енергію в молекулі - глюкозу. Рослини використовують глюкозу для отримання інших більших вуглеводів, що повільніше вивільняються. Коли ми їмо рослини, ми збираємо енергію глюкози для підтримки життєвих процесів.

Малюнок 3.2.1: Схема класифікації вуглеводів. Вуглеводи розбиваються на підгрупи “швидко вивільняються” та “повільно вивільняються” вуглеводи. Ці підгрупи додатково класифікуються на моно-, ді- та полісахариди.

Вуглеводи - це група органічних сполук, що містить співвідношення одного атома вуглецю до двох атомів водню до одного атома кисню. В основному це гідратовані вуглеці. Слово "вуглець" означає вуглець, а "гідрат" означає воду. Глюкоза (також звана декстроза), найпоширеніший вуглевод в організмі людини, має шість атомів вуглецю, дванадцять атомів водню і шість атомів кисню. Хімічна формула глюкози записується як \ (C_6H_O_6 \). Синонімом терміну вуглевод є грецьке слово «сахарид», що означає цукор. Найпростішою одиницею вуглеводів є моносахарид. Вуглеводи в основному класифікуються на дві підгрупи: "швидко вивільняються" і "повільно вивільняються". Вуглеводи, що швидко вивільняються, додатково групуються в моносахариди та дисахариди. Вуглеводи з повільним вивільненням - це довгі ланцюги моносахаридів. (Малюнок 3.2.1).

Швидко вивільняються вуглеводи

Вуглеводи, що швидко вивільняються, також відомі більш просто як "цукри". Вуглеводи, що швидко вивільняються, групуються як моносахариди або дисахариди. До моносахаридів належать глюкоза, фруктоза та галактоза, а до дисахаридів - лактоза, мальтоза та сахароза.

Моносахариди

Для всіх організмів, від бактерій до рослин і тварин, глюкоза є найкращим джерелом палива. Мозок повністю залежить від глюкози як джерела енергії (за винятком екстремальних умов голодування). Моносахаридна галактоза відрізняється від глюкози лише тим, що гідроксильна (−OH) група звертається в іншому напрямку на вуглецю номер чотири (рис. 3.2.2). Ця невелика структурна зміна призводить до того, що галактоза є менш стабільною, ніж глюкоза. В результаті печінка швидко перетворює її в глюкозу. Найбільш поглинена галактоза використовується для виробництва енергії в клітинах після її перетворення в глюкозу. (Галактоза - це один з двох простих цукрів, які зв’язані між собою, щоб утворити цукор, що міститься в молоці. Пізніше він звільняється під час процесу травлення.)

Фруктоза також має ту саму хімічну формулу, що і глюкоза, але відрізняється своєю хімічною структурою, оскільки кільцева структура містить лише п’ять вуглеводнів, а не шість (рис. 4.2.2). Фруктоза, на відміну від глюкози, не є джерелом енергії для інших клітин організму. В основному фрукти, що містяться у фруктах, меді та цукровому очереті, є одним із найпоширеніших моносахаридів у природі. Він також міститься в безалкогольних напоях, крупах та інших продуктах, підсолоджених кукурудзяним сиропом з високим вмістом фруктози.

Малюнок 3.2.2: Структури трьох найпоширеніших моносахаридів: глюкози, галактози та фруктози. Червоні кола вказують на структурні відмінності між цими трьома.

Менш поширеними моносахаридами є пентози, які містять лише п’ять вуглеводнів, а не шість. Пентози багаті на нуклеїнові кислоти РНК і ДНК, а також як компоненти клітковини.

Нарешті, є цукрові спирти, які є промислово синтезованими похідними моносахаридів. Деякі приклади цукрових спиртів - сорбіт, ксиліт та гліцерин. (Ксиліт за солодкістю схожий на столовий цукор.) Цукрові спирти часто використовують замість столового цукру для підсолоджування продуктів, оскільки вони не повністю перетравлюються і засвоюються, а отже, менш калорійні. Бактерії в роті протистоять їм, отже, цукрові спирти не викликають карієсу. Цікаво, що відчуття "прохолоди", яке виникає, коли жувальна гумка, що містить цукрові спирти, походить від їх розчинення в роті, хімічної реакції, яка вимагає нагрівання зсередини рота.

Дисахариди

Дисахариди складаються з пар двох моносахаридів, зв'язаних між собою. До дисахаридів належать сахароза, лактоза та мальтоза. Всі дисахариди містять принаймні одну молекулу глюкози.

Сахароза, що містить як молекули глюкози, так і фруктози, інакше називається столовим цукром. Сахароза міститься також у багатьох фруктах та овочах, а у високих концентраціях - у цукрових буряках та цукровому очереті, які використовуються для виготовлення столового цукру. Лактоза, яку зазвичай називають молочним цукром, складається з однієї одиниці глюкози та однієї одиниці галактози. Лактоза поширена в таких молочних продуктах, як молоко, йогурт та сир. Мальтоза складається з двох молекул глюкози, пов’язаних між собою. Він є загальним продуктом розпаду рослинних крохмалів і рідко зустрічається у продуктах як дисахарид. Утворюється через проростання зерен.

Олігосахариди

Олігосахариди - це складний цукор, який має від трьох до десяти молекул моносахаридів, зачеплених ланцюгом. Прикладами є рафіноза та стахіоза, які містяться в деяких спортивних напоях і є ланцюгом молекул глюкози. Рафіноза та стахіоза перетравлюються, а отримана глюкоза поглинається. Також квасоля містить рафінозу та стахіозу.

Вуглеводи з повільним вивільненням

Вуглеводи з повільним вивільненням - це полісахариди, довгі ланцюги моносахаридів, які можуть бути розгалуженими або нерозгалуженими. Існує дві основні групи полісахаридів: крохмалі та клітковини.

Крохмалі

Молекул крохмалю (форма зберігання вуглеводів у рослинах) у великій кількості міститься в зернах, бобових та коренеплодах, таких як картопля. Амілоза, рослинний крохмаль, - це лінійний ланцюг, що містить сотні одиниць глюкози. Амілопектин, інший рослинний крохмаль, - це розгалужений ланцюг, що містить тисячі одиниць глюкози. Ці великі молекули крохмалю утворюють кристали і є молекулами, що акумулюють енергію рослин. Ці дві молекули крохмалю (амілоза та амілопектин) містяться разом у продуктах, але менша, амілоза, в більшій кількості. Вживання сирої їжі, що містить крохмаль, забезпечує дуже мало енергії, оскільки травна система важко їх розщеплює. Приготування їжі руйнує кристалічну структуру крохмалю, завдяки чому їх набагато легше розщеплюється в організмі людини. Крохмали, які залишаються цілими протягом травлення, називаються стійкими крохмалями. Бактерії в кишечнику можуть розбити деякі з них і можуть принести користь здоров’ю ШКТ. Ізольований та модифікований крохмаль широко застосовують у харчовій промисловості та під час приготування їжі як загущувачі їжі.

Малюнок 3.2.3: Структури рослинних крохмалів та глікогену

Люди та тварини зберігають енергію глюкози з крохмалів у вигляді дуже великої молекули - глікогену. Він має безліч гілок, які дозволяють йому швидко руйнуватися, коли клітинам організму потрібна енергія. Він переважно міститься в печінці та м’язовій тканині тварин.

Харчові волокна

Харчові волокна - це полісахариди, які сильно розгалужені та зшиті. Деякі харчові волокна - це пектин, камеді, целюлоза та лігнін. Люди не виробляють ферментів, здатних розщеплювати харчові волокна; проте бактерії в товстій кишці (товстій кишці) роблять. Харчові волокна дуже корисні для нашого здоров’я. Консультативний комітет з дієтичних рекомендацій стверджує, що існує достатньо наукових доказів, що дієти з високим вмістом клітковини знижують ризик ожиріння та діабету, які є основними факторами ризику серцево-судинних захворювань. Міністерство сільського господарства США. "Частина D. Розділ 5: Вуглеводи". У звіті DGAC щодо дієтичних рекомендацій для американців, 2010 р. Доступ 30 вересня 2011 р. Www.cnpp.usda.gov/Publications/DietaryGuidelines/2010/DGAC/Report/D-5-Carbohydrates.pdf.

Харчові волокна класифікуються як водорозчинні або нерозчинні. Розчинні волокна розчиняються і набрякають у воді. Класи розчинних волокон - це пектини, камеді, слиз і деякі геміцелюлози. Прикладами розчинних волокон, які ви можете побачити у списках інгредієнтів, є інулін, пектин та гуарова камедь, тоді як джерелами їжі є горох, квасоля, овес, ячмінь та жито.

Целюлоза, геміцелюлоза, псиліум та лігнін - це нерозчинні волокна, і декілька дієтичних джерел цих волокон - це цільнозернові продукти, льон, цвітна капуста та авокадо. Целюлоза - це найпоширеніша клітковина в рослинах, яка складає клітинні стінки і забезпечує структуру.

Розчинні волокна легше доступні для бактеріальних ферментів у товстому кишечнику, тому вони можуть розщеплюватися більшою мірою, ніж нерозчинні волокна, але навіть відбувається деяке розщеплення целюлози та інших нерозчинних волокон.

Останній клас клітковини - це функціональне волокно. Функціональні волокна були додані в їжу, і було показано, що вони надають людині користь для здоров’я. Функціональні волокна можуть бути витягнуті з рослин і очищені або синтетично виготовлені. Прикладом функціональної клітковини є лушпиння насіння псилію. Наукові дослідження показують, що споживання лушпиння насіння псилію знижує рівень холестерину в крові, і це твердження щодо здоров'я було схвалено FDA. Загальне споживання харчових волокон - це сума споживаних харчових волокон та функціональних волокон.

Дієтичні рекомендації щодо харчових волокон складають 25-35 г/добу для дорослих та дітей, 5 г + вік дитини/добу. Різні джерела клітковини слід вживати з акцентом на цілісні зерна, а не на рафіновані. Надмірне споживання клітковини,> 60 г/день, може спричинити закупорку кишечника, зв’язати мінерали та викликати кишкові гази або судоми.