Углеводы растительного происхождения

Клетчатка-полисахарид, называемый целлюлозой и входящий в состав оболочек клеток растительных тканей. Клетчатка в воде не растворяется,  организмом человека почти не усваивается. Она относится к группе балластных веществ, но необходима для регулирования двигательной функции кишечника. Много клетчатки (до 2%) в овощах, плодах, крупах, мучных изделиях низших сортов. В последнее время в лабораторных условиях производят гидролиз клейчатки с помощью кислот до получения простых сахаров, что в будущем найдет промышленное применение.

Гликоген – животный крахмал, содержащийся в основном в печени и мышцах. В организме человека гликоген участвует в образовании энергии, расщепляясь до глюкозы. Гликоген пищевых продуктов не является энергетическим источником, так как его содержится в них  очень мало (0,5%). Гликоген растворим в воде, окрашивается йодом в буро-красный цвет, клейстера не образует.

Инулин содержится в земляной груше, цикории. При гидролизе превращается во фруктозу, растворяется в горячей воде, образуя коллоидный раствор.

Гемицеллюлозы – группа высокомолекулярных полисахаридов. Образующих вместе с клетчаткой клеточные стенки растительных тканей.

Эти полисахариды присутствуют главным образом в периферийных оболоченных частях зерна, соломе, кукурузных початков и подсолнечной лузге. Содержание их зависит от вида сырья: в кукурузных початках 40%, в зерне пшеницы и ржи 10% гемицеллюлоз. Их молекулы имеют линейное строение и состоят из остатков моноз (пентозы и гексозы), на которые и распадаются при гидролизе. Гемицеллюлозы широко применяют также для получения разнообразных технических, медицинских и пищевых продуктов.

Пектиновые вещества являются производными углеводов и входят в состав овощей и плодов. К ним относят протопектин, пектин, пектиновую и пектовую кислоты. Протопектин входит в состав межклеточных пластин, соединяющих клетку между собой. Его много в незрелых плодах и овощах, при созревании которых протопектин под действием ферментов переходит в пектин, что приводит к размягчению плодов и овощей. Пектин растворим в воде, находится в клеточном соке плодов и овощей. При кипячении с сахаром (65%) и кислотами (1%) он способен образовывать желе. Это свойство пектина используют в производстве мармелада, желе, джема, варенья, пастилы и др. Пектиновыми веществами богаты яблоки, абрикосы, сливы, алыча, черная смородина. В среднем в них содержится 0,01-2% пектиновых веществ.

Глава 2.

История открытия углеводов.

В 1747 году в Берлине произошло событие, на которое никто не обратил внимания. Немецкий алхимик Маргграф, проводя опыты со свеклой, получил из нее сахар. Открытие было столь ошеломляющим, что даже сам автор и его ученик поверить в происходящее не решались. В Европе в то время шли бесконечные войны, и об этом удивительном химическом опыте со свеклой вскоре забыли. Забыли на целых 50 лет, пока ученик Маргграфа однажды не решился построить маленький кустарный заводик, где стали ежедневно изготовлять светло-коричневые куски сахара. Но сахару опять не повезло. Во-первых, заводик оказался нерентабельным, а, во-вторых началась эпоха наполеоновских войн. И только в первой четверти 19 века сахар из свеклы стал производиться в разных странах. До этого сахар вырабатывали только лишь из тростника. Из него делали порошок, имевший лекарственное значение. Считалось, что сахар обладает чудодейственными свойствами – восстанавливает силы. Снимает боль. Благодаря этим качествам он пользовался большим спросом далеко за пределами Индии. По морям, океанам, берегам Египта и Европы спешили караваны судов, груженные сладкими сочными стеблями. Там купцы скупали их и везли дальше на север. Сладкий «индийский гость» вместе с другими восточными яствами был редкостью в заснеженных российских краях. Поэтому даже царские вельможи потребляли его чрезвычайно экономно. Древние ученые во многих странах упорно искали сахар в составе винограда, арбуза, кленового сока, солода. Столетиями бились они над разрешением сахарной проблемы. И только в середине 18 века в Германии было обнаружено, что он содержится в свекле. Первый сахарный завод в России начал работать в селе Алябьево Тульской губернии в 1802 году. Делали сахар из свеклы, выращиваемой в этих местах в небольшом количестве. Отечественное же рафинадное производство возникло во второй половине 18 века – за полтора столетия до того, как начало развиваться производство сахара из свеклы. Когда в начале 19 века Франция оказалась в блокаде и лишилась привозного сахара. Министры Наполеона забили тревогу. Начались лихорадочные поиски нового сырья для получения сахара. Вот тогда-то и вспомнили о тульском опыте, о русском сахаре. С этой поры и началось триумфальное шествие сахарной свеклы по странам Европы.

Самым древнем видом сахара был тростниковый. Древняя Бенгалия (Индия) – первое место на земле, откуда сахар начал свое шествие по континентам. Первыми европейцами, познакомившимися с сахарным тростником, были полководцы Александра Македонского. Они сообщали, что нашли мед, который можно приготовлять без участия пчел. В дальнейшем, во время первого крестового похода, европейцы обнаружили огромные плантации тростника в Сирии. Местные жители варили из него сахар в глиняных горшочках.

Сахар-песок бывает двух видов – обычный и рафинированный. Само название «рафинированный» говорит о том, что этот продукт высокой очистки, Он не содержит никаких посторонних примесей. Поэтому раствор его в воде совершенно прозрачен. Рафинированный сахар прессованный вырабатывается нескольких видов: кусковой, быстрорастворимый, дорожный и др.

Целая эпоха отделяет нас от жизни, описанной в одном дореволюционном издании. Там, например, приводилась такая статистика: 115 фунтов сахара потребляли жители населенного пункта, где 70 семей и 520 душ населения: 2/10 фунта в год на человека – количество почти невесомое, допустимое лишь в том случае, если чай, например, пить не «внакладку» и даже не «вприкуску», а «вприглядку»…

Вреден ли сахар? В последние годы по этому вопросу ведется множество дискуссий. А человечество между тем  по прежнему ест торты и конфеты, лакомится мороженым, с наслаждением пьет сладкий чай. Возможно, неумеренные дозы сладкого (как, впрочем, и все в неумеренном количестве) – и в самом деле вредны. Однако без углеводов, имеющихся в сахаре, людям не обойтись. Итак, сахар мы потребляем в основном в виде рафинада, характеризующего повышенной чистотой. Никакой другой пищевой продукт не имеет такой степени химической чистоты, как сахар. Белизну в некоторых странах считают даже основном критерием качества при определении сортности сахара. Поэтому на заводах большое внимание уделяют очистке его от различных примесей. После Великой Отечественной войны основным сортом сахара  был литой рафинад. Объяснить сокращении его выпуска можно тем, что раньше было довольно широко распространено чаепитие «вприкуску», для которого как раз и был наиболее пригоден литой рафинад. Однако такое применение рафинада резко сократилось, поскольку чай и кофе пьют в основном сладкими. При этом медленное растворение кускового рафинада или рафинированного песка становится нежелательным. Известно, что сахар – высокоэнергетический продукт. Распадаясь при нагревании с водой в присутствии кислот или под действием ферментов на глюкозу и фруктозу, он буквально через минуту попадает в кровь и способствует быстрому восстановлению сил. Недаром его рекомендуют скалолазам, летчикам, студентам.

Благодаря быстрой и легкой усвояемости сахаров при избыточном поступлении в организм  они откладывают «про запас»: вначале  в печени в виде гликогена, а  затем и в виде жира, приводя к тучности и ожирению. Поэтому суточное потребление сахаров для взрослого человека не должно превышать 80-100 грамм. В это количество включаются и все виды сахара, которые мы потребляем с чаем, и те, которые входят в кондитерские изделия, фрукты и другие продукты.

Глава 3.

Углеводы – источник питания.

Углеводы имеют главным образом энергетическую ценность: при  окислении 1 гр. Углеводов в организме высвобождается 4,0 – 4,2 ккал. Поэтому за их счет легче всего регулировать калорийность дневного рациона. Какие же продукты следует считать главным источником углеводов? Наиболее  богаты углеводами многие растительные продукты: хлеб. Крупы, макароны, картофель, в которых содержится большое количество крахмала. Относительная сладость углеводов в уловных единицах: инертный сахар – 130, сахароза – 100, глюкоза – 74, мальтоза – 32,5, галактозы – 32,1, лактозы – 16, фруктоза – 1,73. Отдельные углеводы выполняют свои, присущие только им функции. Например, мукополисахаридгепарин препятствует свертыванию крови. Конфеты, пироженые, торты. Варенье, мороженое и другие сладости 0- наиболее привлекательные источники углеводов, представляющие собой несомненную опасность для полнеющих людей. Относительной особенностью этих продуктов  является их высокая калорийность и низкое содержание факторов питания. Эти рафинированные лакомства, резко отличающие по составу от природных продуктов, нередко называются «носители пустых калорий». Основными углеводами пищи являются – крахмал и гликоген, распадающиеся на глюкозу. Обычный сахар (сахароза), который мы покупаем в магазинах, превращается, прежде всего, в глюкозу, и конечно, во фруктозу. Принципиальное же отличие сахара от крахмала, содержащегося в хлебе,  в крупах и т.д., состоит лишь в скорости расщепления и поступления в кровь. Для сахара эта скорость гораздо выше, в силу чего при одновременном приеме  50-1—гр. Сахара его содержание в крови может существенно повыситься. Повышенное содержание сахара в крови возбуждает секреторный аппарат поджелудочной железы и  приводит к выбросу больших больших количествах инсулина. Инсулин, в свою очередь, активирует многие синтетические процессы, способствуя и превращению сахара в жир, и при определенных  обстоятельствах -  в холестерин.

Потребление 80-100 гр. Сахара в день здоровому человеку, как правило.  Может принести только пользу. Людям же зрелого  и пожилого возраста, а также людям, ведущим малоподвижных образ жизни, потребление сахара в виде моно – и дисахаридов рекомендуется сократить до 50 гр. в день При меньшем суточном потреблении углеводов  в организме усиливаются окислительные процессы с побочным образованием нежелательных для него кетоновых тел, а также для энергетических нужд начинают расходоваться мышечные и некоторые другие белки организма, часть аминокислот, поступивших с пищей.

К неусвояемым углеводам относятся  пищевые волокна, или балластные вещества: целлюлоза, гемицеллюлоза, пектины. Человек непосредственно не усваивает  пищевые волокна, поскольку его организм не вырабатывает ферментов. Необходимых для их расщепления. Частичное расщепление этих веществ происходит под действием ферментов,  которые выделяются микроорганизмами  в кишечнике. Балластные вещества влияют на перистальтику кишечника, создавая необходимые условия для продвижения пищи по желудочно-кишечному тракту. Они способствуют выведению из организма холестерина, препятствуют всасыванию ядовитых веществ. Недостаток балластных веществ вызывает ожирение, развитие желчнокаме6нное болезни, сердечно-сосудистых заболеваний. С их недостатком также связывают рост заболеваний раком толстой кишки. К этому следует добавить, что балластные вещества создают чувство насыщения, снижают аппетит. Пищевой рацион должен содержать 25гр. в сутки балластных веществ. В то же время повышенное содержание клетчатки в рационе приводит к снижению усвоения у многих компонентов пищи, особенно минеральных веществ, и может вызвать нарушение деятельности желудочно-кишечного тракта. Основными источниками балластных веществ в питании являются хлеб грубого помола. Картофель, капуста и морковь.

Овощные блюда и гарниры отличаются в первую очередь высоким содержанием углеводов и служит важнейшим источником крахмала.

Крахмал наряду с сахарозой служит поставщиком углеводов – одного из важнейших компонентов пищи. Под действием ферментов крахмал гидролизуется до глюкозы, которая окисляется до углекислого газа и виды с выделением энергии, необходимого для функционирования живого организма. Наибольшее количество крахмала содержится в хлебе ( мука высшего сорта, сдоба, сухари сливочные). Так например, в 100гр. хлеба из муки высшего сорта углеводов содержится 48,1 гр., а в 100гр. шоколада молочного 52,4гр.

Гликоген (С6Н10О5)n играет в животном организме такую же роль запасного питания , как  и крахмал в растительном. Он отлагается главным образом в печени (10%) и содержится также в мускулах. Глюкоза является ценным питательным продуктом. В организме она подвергается сложным биохимическим превращениям в результате которых образуется диоксид углерода и вода. При  этом выделяется энергия согласно итоговому уравнению:

С6Н12О6 + 6О2   →  6Н2О + 6СО2 + 2800 кДж

Этот процесс протекает ступенчато. И поэтому энергия выделяется медленно.

Глюкоза также участвует во втором этапе энергетического  обмена животной клетки (расщепление глюкозы). Суммарное уравнение выглядит так:

С6Н12О6 + 2Н3РО4  + 2АДФ → 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О

Так как глюкоза легко усваивается организмом. Ее используют в  медицине в качестве укрепляющего лечебного средства при явлениях слабости, шоке, она входит в состав кровозаменяющих и противошоковых жидкостей. Широко  применяют глюкозу в кондитерском деле (изготовлении мармелада, карамели, пряников и т.д.), в текстильной промышленности в качестве восстановителя, в качестве исходного продукта при производстве аскорбиновых и гликоновых  кислот. Для синтеза ряда производных сахаров и т.д.

Большое значение имеет процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, так же как и при силосовании кормов. Если подвергаемая  силосованию масса недостаточно уплотнена, то под влиянием проникшего воздуха происходит маслянокислое брожение и корм становится непригоден к применению.

На практике также используется спиртовое брожение глюкозы, например при производстве пива.

Скелетным мышцам глюкоза нужна лишь для «запуска», а основную работу они выполняют за счет энергии жировых кислот. В то же время нервные клетки, в том числе и клетки головного мозга. Работают только на глюкозе. Их потребности составляют немалую часть общего энергетического баланса организма: 20 – 30% всей вырабатываемой энергии и больше половины используемой организмом глюкозы.

Мы получаем глюкозу  с пищей – за завтраком. Обедом и ужином -  не постепенно, а периодически;  нервным  же клеткам энергия необходима каждую секунду. При этом они выполняют столь тонкую, сложную и ответственную работу. Что обременяет  из каким бы то ни было запасами эволюция сочла нецелесообразным и не снабдила никакими резервными хранилищами топлива.

Чтобы обеспе5чить бесперебойную работу нервных клеток, вся система регуляции энергетического обмена устроено так, что  в крови, откуда они черпают глюкозу, ее всегда для них не хватает. Итак, глюкоза в крови необходима. Впрочем, организм не меньше озабочен и тем , чтобы содержание глюкозы в крови возрастало не слишком сильно, не слишком надолго. Поэтому  как только возникает гипергликемия, немедленно принимаются самые экстренные меры для ее ликвидации. Не случайно, исследуя именно этот процесс, знаменитый физиолог К.Бернар выдвинул идею о стремлении организма к постоянству своей внутренней среды (столетие спустя другой знаменитый физиолог – У.Кэннон – назвал это гомеостазом).видимо, при всей  своей необходимости глюкоза в больших  количествах для организма не желательна. Глюкоза содержится в ягодах, плодах, в небольшом количестве  (0,1%) -  в крови  человека и животных. Она имеет сладкий вкус. Хорошо у4сваивается организмом человека, не претерпевая никаких изменений в процессе пищеварения.

Сорбит – естественный сахарозаменитель, который хочется назвать великолепным. Им богаты многие ягоды, но больше всего сорбита в рябине. Сорбит представляет собой твердый многоатомный спирт с приятным сладким вкусом. В этом и заключается его главное преимущество – он вообще не является углеводом, поэтому может использоваться в диабетическом питании без всякой опаски.

Последние исследования показывают, что сорбит помогает организму снижать расход витаминов В1, В6 и биотина и способствует росту полезной микрофлоры кишечника, синтезирующей эти витамины. А поскольку этот сладкий спирт еще и гидроскопичен, то есть способен притягивать влагу из воздуха, еда на  его основе долго не черствеет.

Не так давно сорбит»пошел на повышение»: комитет экспертов по пищевым добавкам ФАО/ВОЗ вывел его из разряда добавок и присвоил ему статус пищевого продукта. Это означает, что применение сорбита всячески приветствуется и поощряется.

Ксилит. В группу многоатомных сладких спиртов входит и ксилит. Энергетическая ценность и сладость ксилита почти те же, что у обычного сахара, но в отличии от него ксилит улучшает состояние зубов. Кроме того, ксилит повышает секрецию желудочного сока и обладает желчегонным действием. Этот заменитель сахара быстро всасывается и проникает в ткани – и при этом не влияет на уровень сахара в крови. Тем, кто использует ксилит в пищу, нужно знать, что в больших дозах (больше 50г в сутки) это вещество превращается в слабительное.

Сахарин. Хотя сегодня существует множество новых заменителей сахара, сахарин не сдает своих позиций. Это синтетическое вещество входит в состав большинства таблетированных заменителей (Сукразит, Милфорд Зус, Сладис, Сладкий сахар). Сахарин «всего – навсего» в 500 раз слаще сахарозы. Подумать только – крохотная баночка с таблетками сахарина заменяет 6-12кг сахарного песка!