Углеводы

Углеводы являются одним из трёх макронутриентов и представляют собой органические соединения сахаридов. Это наиболее доступный источник энергии, необходимый для всех видов жизнедеятельности: функционирования нервной системы, пищеварения, обеспечения двигательной активности и многого другого.

В статье разберём, какие бывают углеводы и в каких продуктах содержатся, а ещё ответим на главные вопросы об употреблении углеводов в пищу.

Зачем организму углеводы

В процессе усвоения углеводы преобразуются в глюкозу, определенный уровень которой в крови необходим для работы организма.

Избыток глюкозы преобразуется в гликоген, который запасается в печени и мышцах и служит источником энергии между приемами пищи, во сне и при физической нагрузке.

Важно отметить, что организм не очень эффективно хранит энергию в такой форме, и запасов гликогена хватает не больше, чем на 4−6 часов деятельности, после чего организм начинает использовать альтернативные источники энергии.

Углеводы обеспечивают поступление «топлива» для центральной нервной системы и энергии для работы мышц. Они предотвращают использование белка в качестве источника энергии и делают возможным жировой метаболизм.

Кроме того, углеводы имеют важное значение для функции мозга. Они влияют на настроение, память, скорость мышления и другие параметры. Значения рекомендуемой нормы углеводов основаны на их количестве, необходимом именно для функционирования мозга.

Вместе с углеводами, входящими в состав продуктов, в организм поступают витамины, минералы (железо, хром, магний, фосфор и т. д.) и антиоксиданты.

Классификация углеводов

По химическому составу углеводы делят на две основные группы: простые и сложные сахара. С точки зрения усвояемости человеческим организмом, углеводы бывают усвояемыми и неусвояемыми.

Простые углеводы

Простые углеводы (простые сахариды) — конечный продукт, который не нуждается в дополнительном расщеплении, усваивается организмом практически полностью.

Виды простых углеводов:

• Глюкоза (виноградный сахар, декстроза). Встречается в соке многих фруктов и ягод, мёде, в некоторых овощах (тыква, морковь, белокочанная капуста). Глюкоза в два раза менее сладкая, чем сахароза.
• Фруктоза (фруктовый сахар). Сахар, содержащийся в мёде и фруктах (особенно много в винограде). Фруктоза является одним из самых сладких углеводов. Этот моносахарид добавляют в огромное количество переработанных продуктов и полуфабрикатов.
• Галактоза. Содержится в молоке. В качестве подсластителя галактозу применяют редко, так как в ней на две третьих меньше сладости, чем в обычном сахаре.
• Сахароза. Наиболее распространенный дисахарид, обычный пищевой сахар. Сахароза производится из сахарного тростника и сахарной свеклы.
• Мальтоза (солодовый сахар). Содержится в больших количествах в проросших зёрнах (солоде) ячменя, ржи и других зерновых; обнаружен также в томатах, в пыльце и нектаре ряда растений.
• Лактоза (молочный сахар).

Сложные углеводы

Сложные углеводы (полисахариды) — это сложные соединения большого количества моносахаридов. Для нас важно разделить их на две группы:

1. Усвояемые полисахариды, которые расщепляются ферментами организма. Сюда относятся крахмал и гликоген.

Крахмал есть во всех продуктах растительного происхождения, но его количество варьируется. Наибольшее количество крахмала содержится в изделиях из пшеничной муки (макароны, хлеб), крупах, картофеле и бобовых.

2. Неусвояемые полисахариды, которые также обобщенно называют клетчаткой (пищевые волокна), не перерабатываются организмом. Основным источником таких полисахаридов являются продукты растительного происхождения.

Множество исследований доказало, что высокий уровень клетчатки в рационе способствует длительному чувству сытости, снижению веса, понижению уровня холестерина в крови, снижению риска диабета и росту полезной микрофлоры кишечника.

Пищевые волокна

Пищевые волокна бывают двух видов — нерастворимые и растворимые.

1. Нерастворимые пищевые волокна.

К ним относятся целлюлоза (клетчатка) и лигнин. Клетчатка является наиболее распространенным видом пищевых волокон. Источники нерастворимых пищевых волокон — отруби, злаки и зерно, сырые овощи (капуста, морковь, редька), кожура яблок, помидоров, винограда, бобовые и некоторые орехи и семена.

2. Растворимые пищевые волокна.

Это пектин, гемицеллюлоза, камедь и др. Растворимые пищевые волокна находятся в бобовых (горох, соя, фасоль), злаках (овес, ячмень, рожь), в овощах (брокколи, морковь), ягодах и фруктах (особенно в вишне, сливе и яблоках), а также в цитрусовых и их кожуре.

Источники углеводов

Углеводы содержатся в большинстве продуктов. Оптимальные источники рассмотренных типов углеводов и их объёмы с точки зрения формирования полноценного рациона представлены на схеме.

Особенности усвоения углеводов

Усвоение (переваривание) — это совокупность механических и биохимических процессов, благодаря которым поглощаемая человеком пища преобразуется в вещества, необходимые для функционирования организма.

Процесс переваривания обычно начинается уже во рту, после чего пережеванная пища попадает в желудок, где подвергается различным биохимическим обработкам (в основном на данном этапе обрабатывается белок).

Продолжается процесс в тонком кишечнике, где под воздействием различных пищевых ферментов происходит превращение углеводов в глюкозу, расщепление липидов на жирные кислоты и моноглицериды, а белков — на аминокислоты. Все эти вещества, всасываясь через стенки кишечника, попадают в кровь и разносятся по всему организму.

Важно понимать, что не вся съеденная пища полностью усваивается. Усвояемость продуктов зависит как от их качественного состава, способа приготовления, так и от индивидуальных особенностей организма.

Усвоение глюкозы

Расщепление углеводов осуществляется под действием пищеварительных ферментов, в особенности, амилаз слюнной и поджелудочной желез. В процессе усвоения углеводы подвергаются гидролизу — превращаются в усваиваемую организмом глюкозу — единственный вид углеводов, который человеческий организм может использовать как источник энергии.

Молекулы глюкозы всасываются в кишечнике или в печени. Глюкоза с током крови разносится к тканям, где происходит химический процесс высвобождения энергии из неё.

В ответ на возрастание уровня глюкозы в крови поджелудочная железа выделяет инсулин (при этом на выделение инсулина влияют и другие факторы). Инсулин выступает в качестве регулятора содержания глюкозы, он понижает уровень глюкозы в крови, а также доставляет её и помогает ей проникнуть к мышечным и жировым клеткам.

Усвоение различных типов углеводов происходит по-разному, так как они имеют различную химическую структуру. Для визуализации этой разницы и принципов переваривания основные этапы для простых и сложных углеводов представлены в инфографике ниже.

Сложные углеводы (в особенности пищевые волокна) предохраняют организм от повышенного содержания глюкозы в крови и усиленного синтеза инсулина, стимулирующего синтез жиров.

Что касается простых углеводов, их частое употребление может истощить поджелудочную железу, нарушить углеводный обмен и привести к возникновению сахарного диабета 2-го типа. Также повышенный уровень инсулина может стимулировать синтез жиров, которые затем откладываются в так называемые жировые депо.

Гликемический индекс

Учёными была развита теория о том, что уровень глюкозы в крови является важным показателем состояния здоровья человека. Отсюда изначально появилось понятие гликемический индекс.

Гликемический индекс (ГИ) был введён в 1981 году доктором Дэвидом Дженкинсом из Торонто при попытке определить максимально приемлемую диету для больных диабетом. С тех пор принципы питания, подразумеваемые теорией гликемического индекса, стали предметом споров среди учёных.

Как считают гликемический индекс

Гликемический индекс представляет собой число, которое указывает на степень повышения уровня глюкозы в крови (уровня гликемии) в результате употребления того или иного продукта питания.

Значение ГИ измеряется по шкале от 1 до 100. ГИ для всех исследованных продуктов питания определены относительно реакции организма на съеденную чистую глюкозу (100 — характеризует влияние глюкозы). Если ГИ белого хлеба равен 70, это означает, что содержащийся в нём углевод на 70% гидролизуется и пройдет через стенки кишечника в форме глюкозы.

Высокий гликемический индекс продукта означает, что в результате его переваривания подъём уровня глюкозы в крови будет значительным. Низкий гликемический индекс продукта указывает на то, что его усвоение организмом изменит гликемию незначительно.

Таким образом, при равном калораже употребляемых продуктов, количество полученной при расщеплении углеводов и поступающей в кровь глюкозы может значительно варьироваться.

Продукты и гликемический индекс

Профессор питания Университета Сиднея Доктор Дженни Брэнд-Миллер и другие учёные предполагают, что все углеводосодержащие продукты можно разделить на три группы:

1. С низким ГИ (ГИ ≤55): большинство фруктов и овощей, бобовые, минимально обработанное зерно, паста, нежирные молочные продукты, орехи.

2. Со средним ГИ (ГИ = 56−69): белый и сладкий картофель, кукуруза, белый рис, кускус, манная и другие каши из очень переработанной пшеницы.

3. С высоким ГИ (ГИ ≥70): белый хлеб, рисовые лепешки, сладкая выпечка, готовые сухие завтраки.

За последние три десятилетия исследователи измерили гликемический индекс нескольких тысяч продуктов. В России на упаковках продуктов сложно найти упоминание о ГИ, но в европейских странах и США его часто указывают.

Гликемический индекс не является постоянной величиной. Его значение зависит от ряда параметров: происхождение, сорт и разновидность продукта (для злаковых, фруктов), степень созревания (для фруктов), термическая и гидротермическая обработка, вид переработки продукта (дробление, измельчение до муки), а также индивидуальные особенности организма каждого человека и другие факторы.

Гликемический индекс определенных продуктов может также зависеть от того, с чем эти продукты употребляются. Оливковое масло или что-то кислое, например, уксус или лимонный сок, могут замедлить превращение крахмала в сахар и таким образом снизить гликемический индекс.

«Некоторые продукты (например, морковь, арбуз) имеют высокий ГИ, но их стандартная порция содержит так мало углеводов, что влияние на уровень сахара в крови незначительно. Другие (например, сладкая газировка) имеют умеренный ГИ, поскольку содержат достаточное количество фруктозы, которая имеет относительно незначительное влияние на уровень сахара в крови. Но они при этом могут содержать большое количество глюкозы, которая повышает уровень сахара», — предупреждает доктор Франк Ху, профессор питания и эпидемиологии в Гарвардской школе общественного здравоохранения.

Гликемическая нагрузка

Помимо ГИ для регуляции уровня глюкозы в крови диетологами было предложено также учитывать и гликемическую нагрузку продуктов (ГН).

Гликемическая нагрузка (ГН) принимает в расчет и ГИ продукта, и количество углеводов в нём. Нередко у продуктов с высоким ГИ будет маленькая ГН. Формула подсчета ГН:

Пример:

• Кабачки готовые (ГИ=75). ГН = 75*4,9/100 = 3,68.
• Бублик пшеничный (ГИ=72). ГН = 72*58,5/100=42,12.

Шкала уровней ГН:

• ГН≤10 — минимальный уровень;
• ГН = 11−19 — умеренный уровень;
• ГН ≥20 — повышенный.

В последние годы в научной среде появилось мнение о необходимости пересмотра оценки ГИ. Исследования показывают, что ГИ и ГН не являются достаточно надежными критериями для выбора углеводосодержащих продуктов, так как не позволяют с высокой точностью оптимизировать уровень глюкозы при составлении рациона.

Эти показатели не учитывают индивидуальные особенности организма и условия формирования рациона (процесс и условия приготовления продуктов, перечень всех продуктов и т. д.).

Поэтому учеными были введены новые понятия — инсулиновый индекс и инсулиновая нагрузка, которые также не являются универсальными, но позволяют получить более полную картину влияния продукта на организм человека. Мы обязательно посвятим этим понятиям одну из будущих статей.

Вопросы употребления углеводов в пищу

1. Сколько углеводов необходимо употреблять?

Потребность в углеводах, так же как и в белке, зависит от возраста, пола, физической активности, климатических особенностей региона и характера трудовой деятельности.

Энергетическая ценность углеводов составляет 4 ккал на 1 грамм. Большинство организаций здравоохранения во всем мире придерживаются мнения, что люди должны получать от 45 до 65% своих энергетических потребностей из углеводов.

Большая часть этих калорий должна поступать из сложных углеводов с высоким содержанием клетчатки и необработанных продуктов, и только 10% — из свободных сахаров (добавленного сахара)*. Снижение доли свободных сахаров до уровня менее 5% от суммарной калорийности рациона даёт дополнительные положительные эффекты для здоровья.

*Термин «свободные сахарá» относится ко всем моносахаридам и дисахаридам, добавляемым в пищу в дополнение к сахарам, которые присутствуют от природы в фруктах, молоке, мёде, сиропах и фруктовых соках. Термин «добавленный сахар» характеризует ту же группу сахаров, что и свободные сахара, но является менее точным.

Дефицит углеводов в рационе может привести к ряду проблем:

• нарушение обменных процессов в организме;
• недостаток энергии;
• нарушение работы центральной нервной системы (головокружение, умственная и физическая слабость и т. д.);
• гипогликемия (низкий уровень сахара в крови);
• использование белка в качестве топлива организмом (последствия — высокая нагрузка на почки, атрофия мышц и т. д.);
• жировое перерождение печени в результате истощения гликогена в печени;
• проблемы с пищеварением, запоры (в результате недостатка клетчатки).

Рекомендуемое количество различных источников углеводов в порциях отображено в инфографике «Углеводы: основной источник энергии».

Если вы не больны диабетом и выбираете натуральные продукты питания, следите за сбалансированностью рациона, как таковой необходимости скрупулезного подсчёта потребляемых углеводов нет.

2. В зерновых и бобовых содержится одинаковое количество углеводов. Почему в качестве углевода мы всё же употребляем крупы?

Это деление условно. В бобовых содержится больше неусваиваемой клетчатки и часть углеводов представлена в виде резистентного крахмала, который в ЖКТ работает похожим с пищевыми волокнами образом. Получается, что в сравнении с крупами, количество усваиваемых углеводов в бобовых намного меньше (примерно в 2 раза).

3. Почему лучше съесть яблоко, чем выпить яблочный сок?

Натуральные продукты, в отличии от соков, содержат клетчатку. Более того, желательно есть фрукты и овощи с кожурой не только потому, что кожура — это клетчатка, но и потому, что большая часть витаминов прилегает непосредственно к ней.

Однако при этом нужно быть уверенными в том, что кожура не была подвергнута обработке для сохранности плода.

4. Как ввести в рацион цельное зерно?

Попробуйте есть на завтрак кашу, например, овсяную (но не быстрого приготовления) или зерновые мюсли/хлопья, у которых в списке ингредиентов на первом месте стоит цельное зерно. Обратите внимание на содержание сахара — его должно быть менее 8 г на порцию, а в идеале — не содержаться вовсе.

Включите в меню хлеб, в составе которого в качестве первого ингредиента идёт цельная пшеница, рожь или какие-то другие цельные зёрна, цельнозерновая или обдирная мука.

Попробуйте крупы в виде ингредиента салата, супа, запеканки.

5. Стоит ли заменить цельнозерновой хлеб цельнозерновыми хлебцами без добавок?

Хлеб — это продукт, подвергшийся меньшему количеству ступеней обработки, чем хлебцы. Соответственно, он является более питательным продуктом. Даже если вы выбираете хлебцы, а не хлеб, помните о важности разнообразия рациона. О производстве хлебцев можно прочитать в статье «Включение с пищевыми технологами».