УГЛЕВОДЫ: СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ. ОБМЕН УГЛЕВОДОВ
Углеводы или сахариды - одна из основных групп органических соединений организма. Они представляют собой первичные продукты фотосинтеза и исходные продукты биосинтеза других веществ в растениях ( органические кислоты, аминокислоты), а также содержатся в клетках всех других живых организмов. В животной клетке содержание углеводов колеблется в пределах 1-2%, в растительной оно может достигать в некоторых случаях 85-90% массы сухого вещества.
Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода, причем у большинства углеводов водород и кислород содержатся в том же соотношении, что и в воде ( отсюда их название - углеводы). Таковы, например, глюкоза С6Н12О6 или сахароза С12Н22О11. В состав производных углеводов могут входить и другие элементы. Все углеводы делятся на простые (моносахариды) и сложные (полисахариды).
Среди моносахаридов по числу углеродных атомов различают триозы (3С), тетрозы (4С), пентозы (5С), гексозы (6С) и гептозы (7С). Моносахариды с пятью и более атомами углерода, растворяясь в воде, могут приобретать кольцевую структуру. В природе наиболее часто встречаются пентозы ( рибоза, дезоксирибоза, рибулоза) и гексозы ( глюкоза, фруктоза, галактоза). Рибоза и дезоксирибоза играют важную роль в качестве составных частей нуклеиновых кислот и АТФ. Глюкоза в клетке служит универсальным источником энергии. С превращением моносахаридов связаны не только обеспечение клетки энергией, но и биосинтез многих других органических веществ, а также обезвреживание и выведение из организма ядовитых веществ, проникающих извне или образующихся в процессе обмена веществ, например, при распаде белков.
Ди - и полисахариды образуются путем соединения двух и более моносахаридов, таких, как глюкоза галактоза маноза, арабиноза или ксилоза. Так, соединяясь между собой с выделением молекулы воды, две молекулы моносахаридов образуют молекулу дисахарида. Типичными представителями этой группы веществ являются сахароза ( тростниковый сахар), мальтаза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар). Дисахариды по своим свойствам близки к моносахаридам. Например, и те, и другие хорошо растворимы в воде и имеют сладкий вкус. К числу полисахаридов принадлежит крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин, каллоза и др.
Основная роль углеводов связана с их энергетической функцией. При их ферментативном расщеплении и окислении выделяется энергия, которая используется клеткой. Полисахариды играют главным образом роль запасных продуктов и легко мобилизуемых источников энергии ( например, крахмал и гликоген), а также используются в качестве строительного материала ( целлюлоза, хитин). Полисахариды удобны в качестве запасных веществ по ряду причин: будучи нерастворимы в воде, они не оказывают на клетку ни осмотического, ни химического влияния, что весьма важно при длительном хранении их в живой клетке: твердое, обезвоженное состояние полисахаридов увеличивает полезную массу продуктов запаса за счет экономии их объема. При этом существенно уменьшается вероятность потребления этих продуктов болезнетворными бактериями и другими микроорганизмами, которые, как известно, не могут заглатывать пищу, а всасывают вещества всей поверхностью тела. И наконец, при необходимости запасные полисахариды легко могут быть превращены в простые сахара путем гидролиза.
ОБМЕН УГЛЕВОДОВ
Углеводы, как уже говорилось выше, играют очень важную роль в организме, являясь основным источником энергии. Углеводы поступают к нам в организм в виде сложных полисахаридов - крахмала, дисахаридов и моносахаридов. Основное количество углеводов поступает в виде крахмала. Расщепившись до глюкозы, углеводы всасываются и через ряд промежуточных реакций распадаются на углекислый газ и воду. Эти превращения углеводов и окончательное окисление сопровождаются освобождением энергии, которая и используется организмом.
Расщепление сложных углеводов - крахмала и солодового сахара, начинается уже в полости рта, где под влиянием птиалина и мальтазы крахмал расщепляется до глюкозы. В тонких кишках все углеводы расщепляются до моносахаридов.
Угле воды всасываются преимущественно в виде глюкозы и только отчасти в виде других моносахаридов ( галактозы, фруктозы). Их всасывание начинается уже в верхних отделах кишечника. В нижних отделах тонких кишок в пищевой кашице углеводов почти не содержится. Углеводы через ворсинки слизистой оболочки, к которым подходят капилляры, всасываются в кровь, и с кровью, оттекающей от тонкого кишечника, попадают в воротную вену. Кровь воротной вены проходит через печень. Если концентрация сахара в крови человека равна 0,1%, то углеводы проходят печень и поступают в общий кровоток.
Количество сахара в крови все время поддерживается на определенном уровне. В плазме содержание сахара составляет в среднем 0,1%. В сохранении постоянного уровня сахара в крови большую роль играет печень. При обильном поступлении сахара в организм его излишек откладывается в печени и вновь поступает в кровь, когда содержание сахара в крови падает. В печени углеводы содержатся в виде гликогена.
При употреблении в пищу крахмала уровень сахара в крови заметным изменениям не подвергается, так как расщепление крахмала в пищеварительном тракте длятся продолжительное время и образовавшиеся при этом моносахариды всасываются медленно. При поступлении значительного количества (150-200г) обычного сахара или глюкозы уровень сахара в крови резко повышается.
Такое повышение сахара в крови называется пищевой или алиментарной гипергликемией. Избыток сахара выводится почками, и в моче появляется глюкоза.
Выведение сахара почками начинается в том случае, когда уровень сахара в крови составляет 0,15-0,18%. Такая алиментарная гипергликемия наступает обычно после употребления большого количества сахара и вскоре проходит, не вызывая каких-либо нарушений в деятельности организма.
Однако при нарушении внутрисекреторной деятельности поджелудочной железы наступает заболевание, известное под названием сахарной болезни или сахарного диабета. При этом заболевании уровень сахара в крови повышается, печень теряет способность заметно удерживать сахар, и начинается усиленное выделение сахара с мочой.
Гликоген откладывается не только в печени. Значительное его количество содержатся также в мышцах, где он потребляется в цепи химических реакций, протекающих в мышцах при сокращении.
При физической работе потребление углеводов усиливается, и их количество в крови увеличивается. Повышенная потребность в глюкозе удовлетворяется как расщеплением гликогена печени на глюкозу и поступлением последней в кровь, так и гликогеном, содержащимся в мышцах.
Значение глюкозы для организма не исчерпывается ее ролью как источника энергии. Этот моносахарид входит в состав протоплазмы клеток и, следовательно, необходим при образовании новых клеток, особенно в период роста. Большое значение имеет глюкоза в деятельности центральной нервной системы. Достаточно, чтобы концентрация сахара в крови понизилась до 0,04%, как начинаются судороги, теряется сознание и т.д.; иначе говоря, при понижении сахара в крови в первую очередь нарушается деятельность центральной нервной системы. Достаточно такому больному ввести в кровь глюкозу или дать поесть обычного сахара, как все нарушения исчезают. Более резкое и длительное понижение уровня сахара в крови - глипогликемия, может повлечь за собой резкие нарушения деятельности организма и привести к смерти.
При небольшом поступлении углеводов с пищей они образуются из белков и жиров. Таким образом, полностью лишить организм углеводов не удается, так как они образуются и из других пищевых веществ.
Рекомендации по потреблению углеводов - Рэй Курцвейл; Терри Гроссман - Transcend
Рэй Курцвейл; Терри Гроссман - Transcend: девять шагов на пути к вечной жизни 2015 Глава 11 Питание
Углеводы
На протяжении практически всей эволюции у человечества не было рафинированных углеводов, таких как продукты из рафинированной муки и белый сахар, а сложные углеводы и крахмал, такие как картофель, злаки и зерно, составляли относительно небольшую часть ежедневного рациона наших предков. Наши тела продолжают работать так, как они работали десятки тысяч лет назад, поэтому диета с небольшим содержанием углеводов и высоким содержанием белков и жиров определенных видов наиболее полезна для здоровья. Но с тех пор как люди впервые научились жать и молоть зерно, рафинированные углеводы стали «гвоздем» нашего рациона. Хлеб, макароны, шлифованный рис, печенье, торты, конфеты, безалкогольные напитки – типичный рацион наших современников настолько перегружен углеводами, в частности рафинированными сахаром и крахмалом, что это буквально убивает нас. Фактически главная причина ожирения, диабета II типа и метаболического синдрома – чрезмерное потребление таких разновидностей углеводов.
Большинство основных углеводов представляет собой простые сахара (моносахариды), такие как фруктоза, содержащаяся во фруктах, и глюкоза – сахар в крови, основной поставщик энергии в клетки. Простые сахара объединяются в дисахариды («двойные сахара»), такие как столовый сахар (сахароза), и полисахариды («множество сахаров»), такие как амилоза (крахмал) и целлюлоза (неперевариваемый строительный материал растительного мира).
Чем быстрее происходит переваривание и всасывание углеводов, тем быстрее глюкоза из него попадает в кровоток. Продукты, содержащие рафинированные углеводы, перевариваются и всасываются быстро, что приводит к моментальному повышению уровня сахара в крови, когда бы вы их ни ели. Именно поэтому диета, богатая рафинированными сахарами и крахмалами, очень вредна. Простые моносахариды, такие как глюкоза, могут целиком всасываться слизистой оболочкой тонкой кишки и оттуда немедленно поступать в кровоток. Дисахариды, такие как сахароза (столовый сахар) и лактоза (в молочных продуктах), не могут всасываться целиком, но ферменты (сахараза и лактаза соответственно) легко расщепляют их на простые сахара, которые быстро всасываются. Даже амилоза, основной углевод, содержащийся в зерновых и крахмалистых овощах, таких как картофель, легко расщепляется на простые сахара ферментом амилазой (в составе слюны) и панкреатическим соком и быстро всасывается в кровоток.
Рекомендации по потреблению углеводов
В основе наших рекомендаций по углеводам – текущее состояние вашего здоровья. Большинству мы рекомендуем питаться так, чтобы углеводы составляли 33–40 % от общей калорийности рациона. Нередко это может означать серьезное сокращение количества потребляемых углеводов, поскольку для многих на их долю приходится 60 % ежедневно получаемых калорий. Мы также рекомендуем включить в рацион разнообразные углеводы с низким гликемическим индексом.
Кое-кому понадобится на некоторое время еще сильнее ограничить потребление углеводов – это поможет снизить вес и дать отдых клеткам поджелудочной железы, а другим клеткам организма позволит отдохнуть от неослабевающего потока огромного количества инсулина. Таким людям для восстановления баланса потребуется несколько месяцев (а иногда год или больше) соблюдать диету, которую мы называем низкоуглеводной корректирующей диетой. Когда вес тела станет оптимальным и придут в норму артериальное давление и уровни сахара и инсулина в крови, эти люди смогут перейти на умеренно углеводную диету. Возможно, некоторым пациентам с диабетом II типа и большими проблемами с весом придется придерживаться низкоуглеводной корректирующей диеты постоянно. Чтобы определить свой оптимальный уровень потребления углеводов, сначала решите, с какой диеты лучше начинать: с низкоуглеводной корректирующей или умеренно углеводной, – а затем следуйте соответствующим рекомендациям.
Людям с заболеваниями, которые вызваны или усугубляются диетой с высокой гликемической нагрузкой, а также тем, чья жизнь может зависеть от преодоления пагубного пристрастия к углеводам, необходимо соблюдать низкоуглеводную корректирующую диету. К ним относятся следующие.
• Все, пытающиеся похудеть. Исключение продуктов с высокой гликемической нагрузкой – залог успеха в достижении и поддержании оптимального веса (дополнительные рекомендации по снижению веса представлены в главе 13).
• Обладатели метаболического синдрома. Этот диагноз имеет почти треть взрослого населения США, а причиной тому – резистентность к инсулину, которая развивается, если рацион богат продуктами с высокой гликемической нагрузкой.
• Пациенты с диабетом II типа. Нелеченый метаболический синдром часто перерастает в это приводящее к инвалидности заболевание, которым страдают почти 9 % населения США – из них почти четверть не знают о том, что больны.
• Все, имеющие повышенный риск развития сердечных заболеваний. Диета с высокой гликемической нагрузкой ведет к значительному повышению уровней холестерина и других липидов (жиров), увеличивая ваш риск развития сердечных заболеваний.
• Люди, страдающие пристрастием к углеводам. То, что хочется есть сладости и другие углеводы с высоким гликемическим индексом, естественно. Из этих продуктов можно немедленно получать энергию, они легко превращаются в жир, поэтому для наших пещерных предков они были мощным средством в борьбе за выживание. Гены, унаследованные от предков, делают все, чтобы мы не упускали возможности съесть сладкое, когда бы она ни представилась. Пещерным прародителям такой шанс предоставлялся нечасто, мы же можем полакомиться сладким в любое время дня и ночи. Тем не менее мы обнаружили, что отказаться от пристрастия к пище с высоким содержанием сахара очень легко. Простое исключение таких продуктов из своего рациона – а это одна из составляющих низкоуглеводной корректирующей диеты – всего за несколько дней приведет к ослаблению тяги к сладкому.
Чтобы приступить к устранению повреждений, вызванных углеводами с высокой гликемической нагрузкой, следуйте рекомендациям нашей низкоуглеводной корректирующей диеты.
• Ограничьте долю углеводов в рационе. На них должно приходиться не более 20 % всех калорий (см. табл. 11.2).
• Исключите из рациона все продукты с высокой гликемической нагрузкой, включая все, что содержит сахар или рафинированный крахмал (хлеб, выпечку, макаронные изделия, конфеты, безалкогольные напитки и т. д.), а также овощи с высоким содержанием крахмала (картофель, кукурузу и т. д.). В продаже появилось много новых низкоуглеводных видов хлеба, десертов и макаронных изделий. Таким образом, сейчас намного легче найти продукты питания, которые вам понравятся, и в то же время избежать высокой гликемической нагрузки, а также потребления рафинированного сахара и крахмала.
• Избегайте злаков и фруктовых соков.
• Ешьте фрукты с низкой гликемической нагрузкой (дыни, ягоды) в очень малых количествах.
• Ешьте умеренное количество бобовых (гороха, фасоли, чечевицы, арахиса и т. д.) и орехов (грецких, кешью, миндаля и т. д.).
• Ешьте неограниченное количество растущих на земле овощей с низким содержанием крахмала, например белокочанную, цветную, брюссельскую, листовую, кудрявую и пекинскую капусту, брокколи, листья горчицы, мангольд, шпинат, латук, перцы всех цветов, капусту пак-чой, стручковый горох, сельдерей, цукини, огурцы и т. д., в сыром виде или после минимальной термической обработки.
• Поговорите со своим врачом о назначении блокатора крахмала (лекарственного препарата или БАДа, который предназначен для деактивации амилазы – фермента, расщепляющего крахмал). Мы рекомендуем прием блокаторов крахмала в качестве дополнения к сокращению потребления углеводов, а не в качестве его заменителя. (Имейте в виду, что подобные средства имеют неприятные негативные последствия. – Прим. ред.)
Таблица 11.2
Низкоуглеводная корректирующая диета: сохранение калорийности рациона и рекомендованное потребление углеводов
В табл. 11.2 представлены нормы потребления калорий и углеводов, рекомендованные при соблюдении низкоуглеводной корректирующей диеты. Чтобы определить нормы для себя, определите ваш уровень активности (малоподвижный, умеренно или очень активный), а также реальный вес. Соответствующее число в колонке «Калорийность рациона» представляет собой максимальное количество калорий, которое вы можете потреблять ежедневно, и при этом ваш вес не изменится. (Если хотите снизить вес, рекомендуем выбрать норму потребления калорий, соответствующую желаемому весу.)
Умеренно углеводная диета подходит для всех, кто не соблюдает низкоуглеводную корректирующую диету, а также для тех, кто ранее придерживался низкоуглеводной корректирующей диеты и уже восстановил баланс в организме, а также разобрался со своим весом, давлением и уровнем сахара в крови. Возможно, обладателям диабета II типа или больших проблем с весом постоянно придется соблюдать низкоуглеводную корректирующую диету. Помимо этого, всем соблюдающим эту диету временно, а затем перешедшим на умеренно углеводную следует держаться нижних значений в диапазоне потребления углеводов (то есть на долю углеводов должно приходиться 33 % калорийности рациона).
Наши рекомендации для соблюдающих умеренно углеводную диету.
• Существенно ограничьте потребление продуктов с высокой гликемической нагрузкой, включая все, содержащие сахар или рафинированный крахмал (хлеб, выпечка, макаронные изделия, конфеты, безалкогольные напитки и т. д.), а также потребление овощей с высоким содержанием крахмала (картофель, рис, кукуруза и т. д.). В последнее время в продаже появилось много новых низкоуглеводных видов хлеба, десертов и макаронных изделий, что позволит с легкостью найти любимые продукты питания и в то же время избежать высокой гликемической нагрузки, а также рафинированного сахара и крахмала.
• В умеренных порциях ешьте цельные злаки.
• Позволяйте себе немного фруктов с низкой гликемической нагрузкой.
• Включайте в рацион умеренное количество бобовых (гороха, фасоли, чечевицы, арахиса и т. д.) и орехов (грецких, кешью, миндаля и т. д.).
• Ешьте много растущих на земле овощей с низким содержанием крахмала (см. примеры выше).
• Рассмотрите возможность приема блокатора крахмала (под контролем врача! – Прим. ред.).
Таблица 11.3
Умеренно углеводная диета, поддерживающая калорийность рациона, и рекомендованное потребление углеводов
Несколько слов о подсластителях
Сахар вам вреден!
Кажется, нужно добавить еще несколько слов, хотя на эту тему можно говорить бесконечно. По нашему мнению, сахар настолько вреден, что мы называем его «белой смертью». Существуют ошеломляющие клинические доказательства того, что потребление углеводов с высокой гликемической нагрузкой связано с повышенным риском развития диабета II типа, сердечно-сосудистых заболеваний, рака, ожирения, метаболического синдрома, а также с более высоким риском образования КПИГ. И без сомнения, рафинированный сахар во всем многообразии его форм (тростниковый и свекловичный сахар, кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы и т. д.) возглавляет список опаснейших углеводов с высокой гликемической нагрузкой.
В начале ХХ века каждый американец потреблял в среднем 2,27 кг сахара в год. Сегодня на каждого американца, будь то мужчина, женщина или ребенок, приходится более 68 кг сахара в год. Большая его часть поступает в организм с безалкогольными напитками – в среднем 200 л на человека в год. Конечно, эти усредненные показатели охватывают множество людей, которые совсем не потребляют рафинированные сахара или потребляют мало, но за ними также скрываются и многие другие, поглощающие рафинированные сахара в огромных количествах. И вся эта газировка превращает их кровь в «розовые сливки». А еще есть множество переполненных этим продуктом полуфабрикатов: от явно перегруженных сахаром сухих завтраков, тортов, печенья и конфет до не столь явно перегруженных замороженных полуфабрикатов для приготовления в микроволновой печи – от них «розовых сливок» в крови становится еще больше. В последние годы растет число случаев ожирения, в том числе среди детей, и это вызывает тревогу. Рост этого показателя напрямую связан с избытком сахара в рационе.
Несмотря на исчерпывающие доказательства того, что подобная национальная зависимость от сахара серьезно вредит здоровью, органы здравоохранения и большинство врачей в США пока не бьют тревогу. Такое положение дел отчасти обусловлено могуществом сахарной промышленности. Как в прошлом поступала и табачная индустрия, она препятствует усилиям правительственных организаций здравоохранения по выпуску любых официальных предупреждений об опасности потребления сахара. Такая ситуация сохраняется и на международном уровне. Так, только в 2003 году ВОЗ начала директивно рекомендовать ограничивать количество калорий, потребляемых с очищенными сахарами, до 10 % от общей калорийности рациона, но это все равно слишком много. Однако, чтобы взять на себя ответственность за собственную жизнь и полностью отказаться от сахара или потреблять его в гораздо меньшем количестве, официальное предупреждение не требуется.
Вы можете возразить, что очень любите сладкое. Может быть, стоит подумать о заменителях сахара? По нашему опыту, лучше всего научить свои вкусовые рецепторы получать удовольствие от еды без регулярной стимуляции сладким, но если это невозможно, прислушайтесь к нашим рекомендациям.
• Сахарин. Он ассоциируется с развитием рака мочевого пузыря у лабораторных животных. И несмотря на недавние усилия производителей по изъятию соответствующих предупреждений с этикеток, мы считаем, что эти доказательства достаточно убедительны, чтобы отказаться от сахарина.
• Аспартам («Нутрасвит» (Nutrasweet) и «Иквал» (Equal)). Несколько исследований выявили, что его применение вызывает целый ряд нарушений здоровья. По данным одного из этих исследований, опубликованным в журнале Pharmacology and Toxicology в 1991 году, прием аспартама провоцирует серьезный дисбаланс аминокислот и нейромедиаторов в мозге, включая снижение уровня серотонина.
• Ацесульфам калия («Сунетт» (Sunett) и аналоги). Исследования обнаружили связь между его употреблением и возможным повреждением генов, а также стимуляцией выработки инсулина.
• Сукралоза («Спленда» (Splenda)). Этот продукт пока не связали с рисками для здоровья. Сукралоза – модифицированная форма сахара, которая, проходя по желудочно-кишечному тракту, не всасывается в кровь, а значит, представляет собой лучшую альтернативу сахарину, аспартаму и ацесульфаму калия. Но мы советуем использовать это вещество с осторожностью, пока оно не будет лучше исследовано.
• Стевия – единственный заменитель сахара, в котором нет калорий и который мы рекомендуем использовать, но в малых количествах. Из южноамериканского кустарника с одноименным названием выделяют гликозиды, и этот экстракт слаще столового сахара более чем в 100 раз. В Южной Америке ее используют в кулинарии и медицине уже по меньшей мере 1500 лет. Сегодня она широко распространена в Японии. В США, Канаде и странах Европы стевия позиционируется не в качестве подсластителя, а в качестве БАДа. FDA не признает стевию «в целом безопасной»: эксперименты на животных показали, что большие дозы этого вещества могут приводить к сокращению образования сперматозоидов и стать, таким образом, причиной бесплодия у грызунов. Исследования на людях не продемонстрировали связи умеренного потребления стевии с какими-либо неблагоприятными эффектами. Фактически многочисленные исследования продемонстрировали важные свойства стевии, полезные для здоровья, включая способность снижать артериальное давление и уровень сахара в крови, увеличивать энергичность и умственную активность, ослаблять тягу к табаку и алкоголю и оказывать антибактериальное воздействие на слизистую ротовой полости. На наш взгляд, лучше всего привыкнуть к продуктам и напиткам без подсластителей, но и стевию можно потреблять в малых или умеренных количествах.
