Углеводы по своей химической структуре можно разделить на простые (моносахариды и дисахариды) и сложные (полисахариды). Моносахариды и дисахариды состоят из замкнутых в кольцо молекул с пятью (пентозы) или шестью (гексозы) атомами углерода.
На каждый из атомов углерода в такой молекуле приходится два атома водорода и один атом кислорода. Отсюда и происходит их общее название (уголь + вода). Моносахариды различаются по своим свойствам (и названиям) в зависимости от того, сколько атомов углерода входит в молекулу, каким образом она свернута в кольцо, и от того, как при этом изгибаются углы получившегося пяти- или шестиугольника.
Моносахариды и дисахариды — их особенности
При соединении двух молекул моносахаридов образуются дисахариды; полисахариды состоят из прямых или разветвленных цепочек молекул моносахаридов различной длины.
Глюкоза — 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).
Такие вещества моносахариды, как глюкоза, содержится в овощах и фруктах. Особенно богаты глюкозой виноград — 7,8%, черешня, вишня — 5,5%, малина — 3,9%, земляника — 2,7%, слива — 2,5%, арбуз — 2,4%. Из овощей больше всего глюкозы содержится в тыкве — 2,6%, в белокочанной капусте — 2,6%, в моркови — 2,5%.
Глюкоза обладает меньшей сладостью, чем самый известный дисахарид — сахароза. Если принять сладость сахарозы за 100 единиц, то сладость глюкозы составит 74 единицы. А какие дисахариды вам еще известны?
Фруктоза является одним из самых распространенных углеводов фруктов. 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. Часть фруктозы попадает в клетки печени, которые превращают ее в более универсальное «топливо» — глюкозу, поэтому фруктоза тоже способна повышать уровень сахара в крови, хотя и в значительно меньшей степени, чем другие простые сахара. Фруктоза легче, чем глюкоза, способна превращаться в жиры. Основным преимуществом фруктозы является то, что она в 2,5 раза слаще глюкозы и в 1,7 — сахарозы. Еe применение вместо сахара позволяет снизить общее потребление углеводов. Углеводы моносахариды содержатся во многих продуктах.
Основными источниками фруктозы в пище являются виноград — 7,7%, яблоки — 5,5%, груши — 5,2%, вишня, черешня — 4,5%, арбузы — 4,3%, черная смородина — 4,2%, малина — 3,9%, земляника — 2,49%, дыни — 2,0%. В овощах содержание фруктозы невелико — от 0,1% в свекле до 1,6% в белокочанной капусте. Фруктоза содержится в меде — около 3,7%. Достоверно доказано, что фруктоза, обладающая значительно более высокой сладостью, чем сахароза, не вызывает кариеса, которому способствует потребление сахара.
Галактоза в продуктах в свободном виде не встречается. Она образует дисахарид с глюкозой — лактозу (молочный сахар) — основной углевод молока и молочных продуктов.
Лактоза расщепляется в желудочно-кишечном тракте до глюкозы и галактозы под действием фермента лактазы. Дефицит этого фермента у некоторых людей приводит к непереносимости молока. Нерасщепленная лактоза служит хорошим питательным веществом для кишечной микрофлоры. При этом возможно обильное газообразование, живот «пучит». В кисломолочных продуктах большая часть лактозы сброжена до молочной кислоты, поэтому люди с лактазной недостаточностью могут переносить кисломолочные продукты без неприятных последствий. Кроме того, молочнокислые бактерии в кисломолочных продуктах подавляют деятельность кишечной микрофлоры и снижают неблагоприятные действия лактозы.
Галактоза, образующаяся при расщеплении лактозы, превращается в печени в глюкозу. При врожденном наследственном недостатке или отсутствии фермента, превращающего галактозу в глюкозу, развивается тяжелое заболевание — галактоземия, которое ведет к умственной отсталости.
Содержание лактозы в коровьем молоке составляет 4,7%, в твороге — от 1,8 до 2,8%, в сметане — от 2,6 до 3,1%, в кефире — от 3,8 до 5,1%, в йогуртах — около 3%.
Дисахарид, образованный молекулами глюкозы и фруктозы, — это сахароза.
Содержание сахарозы в сахаре составляет 99,5%. То, что сахар — это «белая смерть», любители сладкого знают так же хорошо, как курильщики — то, что капля никотина убивает лошадь. К сожалению, обе эти прописные истины чаще служат поводом для шуток, чем для серьезных размышлений и практических выводов. Дисахарид сахара быстро расщепляется в желудочно-кишечном тракте, глюкоза и фруктоза всасываются в кровь и служат источником энергии и наиболее важным предшественником гликогена и жиров. Его часто называют «носителем пустых калорий», так как сахар — это чистый углевод и не содержит других питательных веществ, таких как, например, витамины, минеральные соли. Из растительных продуктов больше всего сахарозы содержится в свекле — 8,6%, персиках — 6,0%, дынях – 5,9%, сливах — 4,8%, мандаринах — 4,5%. В овощах, кроме свеклы, значительное содержание сахарозы отмечается в моркови — 3,5%. В остальных овощах содержание сахарозы колеблется от 0,4 до 0,7%. Кроме собственно сахара основными источниками сахарозы в пище являются варенье, мед, кондитерские изделия, сладкие напитки, мороженое.
Свойства моносахаридов
В пище человека присутствуют, кроме дисахаридов, три- и тетрасахариды. Чаще всего в пище встречаются трисахарид рафиноза (глюкоза + фруктоза + галактоза) и тетрасахарид стахиоза (глюкоза + фруктоза +2 молекулы галактозы). Рафиноза и стахиоза в значительных количествах содержатся в бобовых и черном хлебе. У некоторых людей наблюдается непереносимость этих продуктов из-за отсутствия или низкого содержания ферментов, необходимых для расщепления рафинозы и стахиозы. В этих случаях, как и при непереносимости молока, может развиваться обильное газообразование, боли в области живота и даже понос.
Гранулы крахмала в клетках растений состоят из двух типов полимерных молекул: неразветвленных, закрученных в спираль цепочек — амилозы и разветвленных — амилопектина. Некоторые виды крахмала, в частности, крахмал кукурузы восковой спелости, состоят только из молекул амилопектина и не содержат амилозы.
Источником крахмала служат растительные продукты, в основном злаковые: крупы, мука, хлеб, а также картофель. Больше всего крахмала содержат крупы: от 60% в гречневой крупе (ядрице) до 70% — в рисовой. Из злаков меньше всего крахмала содержится в овсяной крупе и продуктах ее переработки: толокне, овсяных хлопьях «Геркулес» — 49%. Макаронные изделия содержат от 62% до 68% крахмала, хлеб из ржаной муки в зависимости от сорта – от 33% до 49%. Пшеничный хлеб и другие изделия из пшеничной муки — от 35% до 51% крахмала, мука — от 56% (ржаная) до 68% (пшеничная высшего сорта). Крахмала много и в бобовых продуктах — от 40% в чечевице до 44% в горохе. По этой причине сухие горох, фасоль, чечевицу, нут относят к зернобобовым. Особняком стоят соя, которая содержит только 3,5% крахмала, и соевая мука (10,0—15,5%). По причине высокого содержания крахмала в картофеле (15—18%) в диетологии его относят не к овощам, где основные углеводы представлены моно- и дисахаридами, а к крахмалистым продуктам наравне со злаковыми и зернобобовыми.
В топинамбуре и некоторых других растениях углеводы запасаются в виде полимера фруктозы — инулина. Пищевые продукты с добавкой инулина рекомендуют при диабете и особенно — для его профилактики (напомним, что фруктоза дает меньшую нагрузку на поджелудочную железу, чем другие сахара).
Гликоген — «животный крахмал» — состоит из сильно разветвленных цепочек молекул глюкозы. Он в небольших количествах содержится в животных продуктах (в печени 2—10%, в мышечной ткани — 0,3—1%).
☆∘☆∘☆
