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 понос⁵. 

     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.⁶

     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 человека⁷.

     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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     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 арбузах⁸.

     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, сельдерее⁹.

     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)¹⁰.

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

     Таблица №2

Примечание: литературный источник [Метлицкий Л.В. Биохимия плодов и овощей.- М., 1972. C. 132]  

     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 сложны¹¹.

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