Физиолого-гигиеническое значение и нормирование углеводов в рационах питания

 

Углеводы, как незаменимые компоненты пищевого рациона определяют энергетическое постоянство (гомеостаз) организма. Кроме того, углеводы необходимы также для биосинтеза многих углеводсодержащих полимеров. На протяжении жизни человек потребляет около 14 тонн углеводов, в том числе более 2,5 тонн простых углеводов. Углеводы являются основной составной частью пищевого рациона человека, так как их потребление примерн6о в 4 раза больше, чем белков и жиров. При обычном смешанном питании за счёт углеводов обеспечивается около 64 % суточной энергоценности, тогда как за счёт жиров и белков, вместе взятых, только 36 %. Следовательно, основная роль углеводов в питании энергетическая. При усвоении 1 г углеводов в организме выделяется 4 ккал (16,7 кДж) энергии. Однако углеводы также необходимы организму человека как составная, структурная часть клеток, т.е. являются пластическим материалом.

Значительное влияние оказывают углеводы на обеспечение нормальной работы мышц, мышц сердца и печени, т.е. выполняют регуляторную функцию в организме. Например, углеводы противодействуют накоплению кетоновых тел при окислении жиров, способствуют поддержанию постоянства состава крови.

Углеводы могут оказывать тонизирующее действие (например, ощущение хеморецепторами сладкого тонизирует центральную нервную систему). Отдельные углеводы в организме человека выполняют специализированные функции (например, гепарин предотвращает свёртывание крови в сосудах).

Велика и защитная роль углеводов. В частности, глюкуроновая кислота вступает в соединение с некоторыми токсичными веществами, образуя при этом нетоксичные растворы, которые в виде эфира выводятся из организма с мочой.

По пищевой ценности углеводы подразделяются на усвояемые и неусвояемые.

Усвояемыеуглеводы перевариваются, всасываются и метаболизируются в организме. К ним относится: глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза, мальтоза, крахмал, декстрины и гликоген.

Неусвояемые углеводы не расщепляются ферментами пищеварительного тракта, но могут быть ферментированы микрофлорой кишечника с образованием короткоцепочных жирных кислот и лактата.

В зависимости от сложности строения, растворимости, быстроты усвоения углеводы подразделяются на:

· простые углеводы (сахара) - моносахариды: глюкоза, фруктоза, галактоза; дисахариды: сахароза, лактоза, мальтоза;

· сложные углеводы - полисахариды: крахмал, гликоген, пектиновые вещества клетчатка.

Простые углеводы легко растворяются в воде, быстро усваиваются в организме. В природе встречается более 200 различных моносахаридов, однако, только некоторые из них имеют важное значение в питании человека: альдозы - глюкоза, галактоза, манноза и ксилоза; а из кетоз - фруктоза.

Из дисахаридов в питании человека основное значение имеет сахароза. При гидролизе сахароза распадается на 2 молекулы моносахаридов - глюкозу и фруктозу. По свойствам сахароза близка к моносахаридам. Другой важный дисахарид - лактоза (молочный сахар) присутствует только в молоке и молочных продуктах.

Гидролиз лактозы в кишечнике протекает замедленно, в связи с этим ограничиваются процессы брожения в кишечнике, и нормализуется жизнедеятельность полезной кишечной микрофлоры. Поступление лактозы способствует развитию молочнокислых бактерий, подавляющих в кишечнике развитие гнилостных микроорганизмов. Источником лактозы являются молоко и молочные продукты, содержание лактозы в молоке составляет 4-6 %.

Среди полисахаридов наибольшее значение в питании человека занимает крахмал растительных продуктов. Крахмал состоит из двух фракций - амилозы и амилопектина, которые в желудочно-кишечном тракте человека под действие ферментов (амилазы и др.) гидролизуются через ряд промежуточных продуктов (декстрины) до глюкозы, которая усваивается в организме.

В животных продуктах содержится небольшое количество другого усвояемого полисахарида – гликогена (в печени 2-10 %, в мышечной ткани 0,3-1,0 %).

Клетчатка растительных продуктов состоит из пищевых волокон и других недоступных углеводов. Под термином «пищевые волокна» понимают остаток растительных продуктов, обладающих устойчивостью к действию пищеварительных ферментов. Пищевые волокна – не единое химическое вещество, а смесь различных полисахаридов и лигнина в сочетании с веществами оболочек растительных клеток. Пищевые волокна состоят как из структурных полисахаридов растительных клеток (целлюлоза, гемицеллюлоза и пектиновые вещества, лигнин), так и неструктурных полисахаридов в натуральном виде и продуктах питания (камеди, слизи) и используемых в качестве пищевых добавок.

Основное физиологическое значение целлюлозы заключается в ёё способности связывать воду (до 0,4 г воды на 1 г клетчатки). Гемицеллюлоза тоже способна удерживать воду, но она также способна связывать катионы.

Лигнинами названы безуглеводные вещества клеточной оболочки, состоящие из полимеров ароматических спиртов. Они придают структурную жёсткость оболочке растительных клеток и являются ингибитором (угнетающие действие) переваривания её оболочки бактериями. Лигниты обволакивают целлюлозу и способны замедлять расщепление углевода клеточной оболочки. Поэтому наиболее насыщенные лигнином продукты, например отруби, плохо перевариваются в кишечнике и способствуют лучшей перистальтике кишечника. Лигнин способен связывать соли желчной кислоты и других органических веществ, а также замедлять или нарушать абсорбцию пищевых веществ в толстом кишечнике.

Пектины представляют собой сложный состав коллоидных структурированных полисахаридов, состоящих из полимеров галактуроновой кислоты, имеющих пентозные и гексозные боковые ответвления. Они могут образовывать гели, удерживать воду в соединительной ткани, а также связывать катионы и органические вещества, например желчные кислоты.

Основными источниками пищевых волокон являются зерновые продукты, фрукты, орехи и овощи.

К производным углеводов также относятся ксилит и сорбит, которые в небольших количествах содержатся в тканях человека. Ксилит и сорбит обладают сладким вкусом, не повышают уровень сахара в крови (в организме расщепляются на СО₂ и Н₂О) и используются как пищевые добавки в качестве заменителя сахара для больных сахарным диабетом.

Так как основная функция углеводов в организме энергетическая, то и потребность человека в них зависит прежде всего от уровня энергетических затрат организма и от группы интенсивности труда. Чем интенсивнее физическая нагрузка, тем выше потребность организма человека в углеводах.

Средняя суточная потребность в углеводах составляет примерно 400-500 г, в том числе крахмала: 350-400 г, моно- и дисахаридов 50-100 г, пищевых волокон – 25 г.

Особенно строго следует нормировать потребление сахара, так как его избыточное потребление негативно отражается на функциональном состоянии организма: способствует кариесу зубов, нарушается нормальное соотношение между процессами возбуждения и торможения в нервной системе детей. Излишек сахара поддерживает протекание воспалительных процессов в организме, вызывает неадекватную реакцию организма на холод (вместо расширения сосудов для лучшего согревания кожи, происходит их сужение).

Поэтому рекомендованная норма потребления сахара должна быть уменьшена при воспалительных заболеваниях, сахарном диабете, ожирении, аллергиях.

Для лиц, не занимающихся физическим трудом, а также пожилого и старческого возраста следует ограничить потребление углеводов, особенно рафинированных (не содержащих пищевых волокон). Этим контингентам следует включать в рационы нерафинированные продукты, прежде всего, растительные, содержащие в основном крахмал, которому соответствует клетчатка в количестве не менее 0,1 %.

Соотношение количества белков, жиров и углеводов в рационе зависит от возраста, состояние здоровья и характера выполняемой работы. Для людей, занимающихся работой, не требующих физических усилий 1:1:5,8; при очень больших физических нагрузках доля углеводов может быть и больше 6; для лиц умственного труда наиболее рационально соотношение 1: 0,8: 3.

При нормирование углеводов необходимо учитывать роль витаминов в углеводном обмене, особенно витаминов группы В. Так например, при недостатке в рационе питания витамина В₁, входящего в состав ключевых ферментов катализирующих окисление углеводов в тканях, в тканях может накапливаться молочная кислота и при этом нарушается метаболизм жиров и белков.

Следует отметить, что как повышенное, так и пониженное содержание пищевых волокон в рационе питания неблагоприятно отражается на функции пищеварения.

Недостаток пищевых волокон способствует нарушению функции толстого кишечника, а также преждевременному старению, развитию ожирения, сахарного диабета, заболеванию сердечно-сосудистой системы, холецистита и рака кишечника.

Избыток пищевых волокон способствует более интенсивной перистальтике кишечника и при этом нарушается процессы всасывания.