Значение углеводов в жизни человека

При соединении двух молекул глюкозы образуется мальтоза – солодовый сахар. Ее содержат мед, солод, пиво, патока и хлебобулочные и кондитерские изделия, изготовленные с добавлением патоки.

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.

2.2 Полисахариды

 

Все полисахариды, представленные в пище человека, за редкими исключениями, являются полимерами глюкозы. Основным средством депонирования (накопления) углеводов в растениях является полисахарид – крахмал. У животных в этом качестве выступает гликоген.

Крахмал – основной из перевариваемых полисахаридов. На его долю приходится до 80% потребляемых с пищей углеводов. 
Источником крахмала служат растительные продукты, в основном злаковые: крупы, мука, хлеб, а также картофель. Содержание его в плодах и овощах колеблется от 1 до 25%. Наиболее богаты крахмалом картофель (12 – 25%), незрелые бананы (до 18%), орехи (10 – 24%), зеленый горошек (5%). Во всех других плодах и овощах крахмал практически отсутствует. Лишь в незрелых плодах его содержание значительно. Так, в яблоках зимних сортов в момент съема находится до 2% крахмала. Но уже после двухмесячного хранения его содержание снижается до 0,5%, а в дальнейшем он практически совсем исчезает.

Клетчатка – это основное вещество клеточных оболочек растительных продуктов. Она содержится в кожице плодов, семенных гнездах семечковых плодов и в стенках клеток. В одних овощах клетчатка содержится в виде колец (свекла), в других - в сердцевине (морковь). 

В плодах и овощах клетчатка (целлюлоза) и полуклетчатка (гемицеллюлоза) содержатся в количестве около 2% сырой массы. Хотя в пищевом отношении такие вещества считаются балластными, тем не менее им принадлежит важная роль, поскольку они способствуют продвижению пищевых масс по кишечнику. Вместе с тем как высшие, так и низшие растения обладают ферментами, способными расщеплять клетчатку и полуклетчатку до сахаров. В связи с этим одна из причин увеличения содержания сахаров в овощах при хранении может быть связана с расщеплением клетчатки и полуклетчатки.

Основное отличие полисахаридов состоит с том, что при переваривании крахмала в желудочно–кишечном тракте происходит ферментативное расщепление и образование моносахаридов, главным из которых является глюкоза. Расщепление крахмала начинается в полости рта при участии слюны, которая частично расщепляет молекулярные связи, образуя менее крупные, чем крахмал молекулы – декстрины. А затем процесс переваривания происходит постепенно на протяжении всего ЖКТ. 
Молекула гликогена содержит до 1 млн. остатков глюкозы, следовательно, на синтез расходуется значительное количество энергии. Необходимость превращения глюкозы в гликоген связана с тем, что накопление значительного количества глюкозы в клетке привело бы к повышению осмотического давления, так как глюкоза хорошо растворимое вещество. Напротив, гликоген содержится в клетке в виде гранул, и мало растворим. Распад гликогена – гликогенолиз – происходит в период между приемами пищи. Гликоген – удобная форма накопления углеводов, имеющая активно разветвленную структуру, что позволяет быстро и эффективно расщеплять гликоген на глюкозу и оперативно использовать как источник энергии.

Гликоген – главная форма запаса углеводов у животных. Гликоген запасается, главным образом, в печени (до 6% от массы печени) и в мышцах, где его содержание редко превышает 1%. Запасы углеводов в организме нормального взрослого человека (массой 70 кг) после приема пищи составляют около 327 г: гликоген печени 4,0% = 72 г (масса печени 1800 г);  
мышечный гликоген 0,7% = 245 г (масса мышц 35 кг);  
внеклеточная глюкоза 0,1% = 10 г (общий объем внеклеточной жидкости 10 л).

Функция мышечного гликогена состоит в том, что он является легкодоступным источником глюкозы, используемой в энергетических процессах в самой мышце. Гликоген печени используется для поддержания физиологических концентраций глюкозы в крови, прежде всего в промежутках между приемами пищи. Через 12–18 ч после приема пищи запас гликогена в печени почти полностью истощается. Содержание мышечного гликогена заметно снижается только после продолжительной и напряженной физической работы.

Пищевые волокна – это комплекс углеводов: клетчатки (целлюлозы), гемицеллюлозы (полуклетчатки), пектинов, камедей (гумми), слизи, а также не являющегося углеводом лигнина. Таким образом, пищевые волокна – это большая группа веществ различной химической природы, источником которых служат растительные продукты. Некоторые авторы причисляют к пищевым волокнам аминосахара грибов и ракообразных, например хитин и хитозан. Пектины - это группа высокомолекулярных соединений, построенных по типу полисахаридов, в основном содержащихся в плодах и овощах. Незрелые плоды и ягоды содержат протопектин, но в процессе их созревания под воздействием фермента протопектиназы и органических кислот протопектин постепенно превращается в пектин, который придает мягкость созревшим ягодам. И хотя в пищеварительном тракте пектины почти не перевариваются, они благоприятно влияют на жизнедеятельность полезных микроорганизмов, обитающих в кишечнике, и в то же время способствуют удалению вредных бактерий.

Пищевые волокна хоть и называются балластными веществами, но играют очень важную роль в организме человека. 

Из вышеперечисленного можно подчеркнуть то, что основные питательные вещества в овощах и плодах представлены углеводами. Их содержание зависит от вида и сорта растений, почвы, климата и других особенностей.

Из моносахаридов для организма человека важнейшую роль играет глюкоза.  Полисахариды важны тем, что при их расщеплении (крахмал) образуются моносахариды, главным из которых является глюкоза, а клетчатка, полуклетчатка и пищевые волокна помогают при пищеварении и продвижении пищевых масс по кишечнику.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 3. Содержание углеводов в свежих и переработанных плодоовощных товарах

 

Из углеводов плодов и овощей особое значение имеют сахара, крахмал, клетчатка, гемицеллюлозы и пектиновые вещества.

Основными углеводами плодов и овощей являются: из моносахаридов – глюкоза, фруктоза, арабиноза, ксилоза; из полисахаридов первого порядка (олигосахариды) – сахароза, трегалоза (в грибах); из полисахаридов второго порядка (полиозы), молекулы которых построены из большого числа остатков молекул моносахаридов, - крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, инулин. По составу близки к углеводам пектиновые вещества, находящиеся во всех плодах и овощах.

Отдельные виды плодов и овощей заметно различаются по содержанию и составу углеводов. Очень велики различия между сортами в пределах одного и того же вида. Нередко сортовые различия превышают даже видовые. Например, среднее содержание сахаров в отдельных сортах лука колеблется от 7,4 до 16,0 %.

Сахара представлены в основном глюкозой, фруктозой и сахарозой. Содержание сахаров в отдельных видах овощей и плодов колеблется в значительных пределах. Так, в огурцах их находится в среднем 2,5 %, в томатах – 3,5%, в луке – 5 – 14%, в вишнях 7 – 14%, в винограде – 14 – 25%.

Различные виды плодов и овощей отличаются и составом углеводов. В семечковых (яблоки, груши, айва и др.) преобладает фруктоза, меньше содержание глюкозы и еще меньше – сахарозы; в абрикосах и сливах основными сахарами являются глюкоза и сахароза, а ягоды характеризуются одинаковым содержанием глюкозы и фруктозы и малым содержанием сахарозы. Глюкоза преобладает в моркови, дынях, фруктоза – в арбузах.

В плодах и овощах часто встречаются близкие к группе гексоз шестиатомные спирты – сорбит и манит, имеющие одинаковую эмпирическую формулу  , но отличающиеся расположением группы OH у второго углеродного атома. При осторожном окислении сорбит и манит превращаются в гексозы. Сорбит при окислении может образовывать глюкозу, фруктозу или сорбозу, а манит – маннозу и фруктозу. Сорбит содержится в зрелых ягодах рябины (до7%), а также в сливах, персиках, абрикосах, вишне, яблоках, грушах и других плодах. Манит в значительном количестве находится в грибах (до 11% сухого вещества), а также в ананасах, сливах, моркови, луке, сельдерее.

Крахмал накапливается в некоторых видах плодов и овощей как резервное вещество. Много крахмала в картофеле (14–25%), зеленом горошке (5–6%), сахарной кукурузе (8%). Незрелые яблоки зимних сортов содержат 4–5% крахмала, а в период съемной зрелости – 1,5–2%. По мере созревания количество крахмала в плодах уменьшается за счет его гидролиза, и к моменту потребительской зрелости плодов он превращается в сахар.

Клетчатка (целлюлоза) и полуклетчатка (гемицеллюлоза) составляют основную массу клеточных стенок. Содержание их значительно колеблется в хрене, укропе, шиповнике, орехах, малине, смородине, облепихе (2,5–5%), меньше – в огурцах, кабачках, патиссонах, салате, зеленом луке, вишнях, яблоках, сливах (0,5–0,8%).

Инулин содержится в чесноке (15–20%), топинамбуре (13–20%) и артишоках (1,9%), заменяя в них крахмал. При гидролизе инулина образуется фруктоза.

Пектиновые вещества являются важным компонентом углеводного комплекса плодов и овощей. К ним относятся следующие соединения: пектины, пектовая кислота и протопектин. Протопектин обусловливает твердость незрелых плодов. Он содержится в наружном слое клеточных стенок и склеивает прилегающие друг к другу клетки. Под действием фермента протопектиназы протопектин переходит в растворимый пектин и консистенция ткани размягчается. Содержание пектиновых веществ составляет: в яблоках 0,3–1,8%, в абрикосах – 0,5–1,2%, в клюкве – 0,2–1,3%, в черной смородине – 1–2,3%, груши – 0,2–1,0%, сливы – 0,2–1,5%, крыжовник – 0,3–1,4%.

Важным свойством пектиновых веществ является их способность в присутствии сахара и кислот образовывать студни, что используется при производстве кондитерских изделий (варенья, джемов, желе, мармелада, пастилы).

 

 

 

 

 

Содержание глюкозы, фруктозы и сахарозы в 100 г съедобной части овощей, фруктов и ягод:

 
Таблица №2

Пищевые продукты	Глюкоза, г	Фруктоза, г	Сахароза, г
Капуста белокочанная  Картофель   Морковь  Огурцы  Свекла   Томаты  Арбуз  Тыква  Абрикосы  Вишня  Груша  Персики  Слива  Черешня  Яблоки  Апельсины  Мандарины  Виноград  Клубника  Клюква  Крыжовник  Малина  Смородина черная	2,6  0,6  2,5  1,3  0,3  1,6  2,4  2,6  2,2  5,5  1,8   2,0  3,0  5,5  2,0  2,4  2,0  7,8  2,7  2,5  4,4  3,9  1,5	1,6  0,1  1,0  1,1  0,1  1,2  4,3  0,9  0,8  4,5  5,2  1,5  1,7  4,5  5,5  2,2  1,6  7,7  2,4  1,1  4,1  3,9  4,2	0,4  0,6  3,5  0,1  8,6  0,7  2,0  0,5  6,0  0,3  2,0  6,0  4,8  0,6  1,5  3,5  4,5  0,5  1,1  0,2  0,6  0,5  1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 4. Изменение углеводов в процессе хранения и переработки плодоовощных товаров

 

Содержание сахаров в плодах и овощах непрерывно уменьшается при хранении, поскольку они являются основным субстратом для дыхания, и высвобождающаяся в результате их биологического окисления энергия используется для поддержания структуры клеток и ряда биохимических процессов, связанных с потреблением энергии. Однако старение плодов и овощей при хранении наступает задолго до истощения содержащихся в них запасов сахаров.

Конечно, очень важно предупредить расходование сахаров в плодах и овощах при хранении, но успех хранения не определяется только их расходованием. Причины разной устойчивости плодов и овощей при хранении более сложны.

Рис. 1

 

Рис. 1. Изменение содержания Сахаров при длительном хранении яблок в обычной атмосфере (средние данные автора по пяти сортам):

а — общего сахара; б —глюкозы и фруктозы; в – сахарозы.

Существенны изменения в содержании углеводов и других пластических веществ, расходуемых клетками в процессе их жизнедеятельности, особенно в период послеуборочного дозревания. Содержание крахмала – основного запасного вещества – у большинства плодов и овощей (томатов, моркови и др.) уменьшается в результате его ферментативного осахаривания. Общее содержание сахара при этом возрастает (в период дозревания), но, достигнув определенного максимума, уровень его начинает снижаться. Количество сахарозы, протопектина, гемицеллюлоз, органических кислот, как правило, снижается, количество растворимого пектина увеличивается. В результате перехода части протопектина в пектин уменьшается твердость плодов.

Однако скорость превращения углеводов, а также характер их изменений зависят от видов и сортовых особенностей плодов и овощей, условий хранения, степени зрелости и других факторов. Так, в яблоках зимних сортов при длительном хранении (Рис.1.) в период дозревания (октябрь – декабрь) количество инвертного сахара возрастает, а содержание сахарозы мало изменяется. Увеличение общего сахара в яблоках происходит не только вследствие осахаривания крахмала (1,5 – 2% в момент съема зимних сортов), но и за счет гидролиза гемицеллюлоз, пектиновых веществ. 

Обратная - картина превращения сахара в крахмал наблюдается при хранении сахарной кукурузы, овощного (зеленого) гороха и овощной фасоли.

Рис. 2

 

Рис. 2 Изменение   содержания   кислот  в яблоках  здоровых  и  с  механическими  повреждениями  при хранении    (средние данные автора по пяти сортам).