Что такое углеводы?

Продукты богатые углеводами:

Указано ориентировочное количество в 100 г продукта

60,4 г
65 г

 
Овсяные хлопья «Геркулес»
61,8 г
 
Пшеничная мука
61,5 г
 

 Итак, Глюкоза С6Н12О6 – моносахарид, не гидролизующийся с образованием более

 простых углеводов.

Как видно из структурной формулы, глюкоза является одновременно многоатомным

 спиртом и альдегидом, то есть альдегидоспиртом. В водных растворах глюкоза

 может принимать циклическую форму.

Физические свойства

Глюкоза – бесцветное кристаллическое вещество со сладким вкусом, хорошо

 растворимое в воде. По сравнению со свекловичным сахаром менее сладкая.

1) она встречается почти во всех органах растения: в плодах, корнях, листьях, цветах;

2) особенно много глюкозы в соке винограда и спелых фруктах, ягодах;

3) глюкоза есть в животных организмах;

4) в крови человека ее содержится примерно 0,1 %.

Особенности строения глюкозы:

1. Состав глюкозы выражается формулой: С6Н12O6, она принадлежит к 

многоатомным спиртам.

2. Если раствор этого вещества прилить к свежеосажденному гидроксиду меди (II), 

образуется ярко-синий раствор, как в случае глицерина.

Опыт подтверждает принадлежность глюкозы к многоатомным спиртам.

3. Существует сложный эфир глюкозы, в молекуле которого пять остатков уксусной

 кислоты. 

Из этого следует, что в молекуле углевода пять 

гидроксильных групп.

Этот факт объясняет, почему глюкоза хорошо 

растворяется в воде и имеет сладкий вкус.

Если раствор глюкозы нагреть с аммиачным раствором оксида серебра (I), то

 получится характерное «серебряное зеркало».

Шестой атом кислорода в молекуле вещества входит в состав альдегидной группы.

4. Чтобы составить полное представление о строении глюкозы, надо знать, как 

построен скелет молекулы. Поскольку все шесть атомов кислорода входят в состав

 функциональных групп, следовательно, атомы углерода, образующие скелет, 

соединены друг с другом непосредственно.

5. Цепь атомов углерода прямая, а не разветвленная.

6. Альдегидная группа может находиться только в конце неразветвленной углеродной

 цепи, и гидроксильные группы могут быть устойчивы, находясь лишь у разных 

 атомов углерода.

Химические свойства

Глюкоза обладает химическими свойствами, характерными для спиртов и альдегидов. Кроме того, она обладает и некоторыми специфическими свойствами.

1. Глюкоза – многоатомный спирт.

Глюкоза с Cu(OH)2 даёт раствор синего цвета (глюконат меди)

2. Глюкоза – альдегид.

а) Реагирует с аммиачным раствором оксидом серебра с образованием серебряного зеркала:

СН2ОН-(СНОН)4-СНО+Ag2O → СН2ОН-(СНОН)4-СОOH + 2Ag

                                                          глюконовая кислота

б) С гидроксидом меди даёт красный осадок Cu2O

СН2ОН-(СНОН)4-СНО + 2Cu(OH)2  → СН2ОН-(СНОН)4-СОOH + Cu2O↓ + 2H2O

                                                                    глюконовая кислота

в) Восстанавливается водородом с образованием шестиатомного спирта (сорбита)

СН2ОН-(СНОН)4-СНО + H2 → СН2ОН-(СНОН)4-СH2OH

3. Брожение

а) Спиртовое брожение (для получения спиртных напитков)

                     этиловый спирт

б) Молочнокислое брожение (скисание молока, квашение овощей)

C6H12O6  → 2CH3 –CHOH–COOH

                      молочная кислота

Применение, значение

Глюкоза образуется в растениях в процессе фотосинтеза. Животные получают её с

 пищей. Глюкоза – главный источник энергии в живых организмах. Глюкоза является

 ценным питательным продуктом. Применяется в кондитерском деле, в медицине как

  укрепляющее средство, для получения спирта, витамина С и др.



Фруктоза

Фруктоза – это не только наиболее распространенный, а и самый вкусный углевод, содержащийся во всех сладких фруктах и овощах, а также в меде.

Основное преимущество фруктозы, калорийность которой равна 400 ккал на 100 г, состоит в том, что этот углевод практически в два раза слаще сахара.

Важно! В отличие от глюкозы для попадания в кровь, а затем и в клетки тканей фруктозе не нужен инсулин: так, фруктоза выводится из крови за достаточно небольшой временной промежуток времени, поэтому сахар повышается намного меньше, чем после потребления глюкозы. Таким образом, фруктозу могут употреблять без вреда для здоровья диабетики в качестве источника углеводов

Польза фруктозы:

• нормализация уровня сахара в крови;
• укрепление иммунитета;
• снижение риска появления кариеса, а также диатеза;
• препятствование накоплению углеводов;
• притупление чувства голода;
• ускорение восстановления после интенсивных физических и умственных нагрузок;
• снижение калорийности пищи.

Вред фруктозы

Чрезмерное употребление фруктозы может спровоцировать развитие диабета, ожирения и жировой дистрофии печени. Почему? Этот простой углевод в наименьшей степени (по сравнению с другими углеводами) стимулирует выработку инсулина, что со временем может спровоцировать невосприимчивость к этому гормону, который является своеобразным индикатором, сигнализирующим о сытости. В том случае, если инсулин не будет выделяться, организм не сможет оценить достаточное количество энергии, а, следовательно, продолжит набирать ее, но уже в виде жировых отложений.

В каких продуктах содержится фруктоза?

Важно придерживаться среднесуточной дозы потребления фруктозы, составляющей для взрослого человека не больше 50 г. Фруктоза содержится в следующих продуктах:

Фруктоза содержится в следующих продуктах:

• кукурузном сиропе и его субпродуктах;
• яблоках;
• винограде;
• финиках;
• арбузах;
• грушах;
• изюме;
• сушеном инжире;
• чернике;
• дыне;
• хурме;
• помидорах;
• сладком красном перце;
• сладком луке;
• огурцах;
• кабачках;
• белокочанной капусте;
• меде;
• соках.

Что такое углеводы

Углеводами называют вещества органического происхождения. Они состоят из карбонильных и гидроксильных групп. Углеродные гидраты дали название классу углеводных соединений. Большая часть органических веществ нашей планеты в массовом соотношении состоит из углеводных соединений.

Состав углеводов

Строение углеводов неоднородно. Углеводные соединения состоят из углерода, водорода, кислорода. Общая формула углеводов выглядит так: Cn(H2O)m. Кислород с углеродом образуют карбонильные группы, кислород с водородом – гидроксильные. Одна молекула содержит водород и кислород в соотношении два к одному.

Отдельные элементы, из которых состоят углеводы, называются сахаридами. Гидролизная способность на низкомолекулярные вещества у углеводных соединений разная. Поэтому они делятся на простые и сложные по составу, а по усвояемости бывают быстрыми и медленными углеводами.

Свойства углеводов

1. Твердые прозрачные кристаллы белого цвета, большинство из них имеет сладкий вкус.
2. Имеют низкую температуру плавления, кипения.
3. Способность углеводных соединений растворяться в воде зависит от массы, строения. Вещества с меньшей массой и простой структурой растворяются в воде лучше, чем углеводные соединения с большой массой и разветвленной структурой.
4. Чем проще углеводное соединение, тем оно слаще.
5. Моносахариды способны сбраживаться под воздействием микроорганизмов: дрожжей, молочных бактерий и других веществ.
6. Углеводные соединения обладают гидрофильностью, то есть способностью к связыванию воды. Отсюда их высокая гигроскопичность, которая лежит в основе негативных изменений качества пищи.
7. Охлаждение полисахаридов расщепляет их на моносахариды.
8. Помогают синтезировать нуклеиновые кислоты.
9. Повышают уровень глюкозы в крови.
10. Помогают организму утилизировать жир.
11. Входят в состав клеток, тканей, межклеточных жидкостей.
12. Негативно влияют на эмаль зубов, провоцируют появление кариеса.

Виды углеводов

Классификация углеводов зависит от их способности к разложению в водной среде и образованию новых веществ – к гидролизу. Углеводы бывают:

1. Простыми – называются моносахаридами.
2. Сложными:

• дисахаридные соединения,
• олигосахаридные соединения,
• полисахаридные соединения.

Моносахаридами называются простейшие углеводные соединения, состоящие из одной единицы и не способные образовывать еще более простые вещества. Синтез их производится зелеными растениями. Они легко соединяются с водой.

Самым популярным моносахаридом является глюкоза (C6H12O6). Большой процент глюкозы в винограде, виноградном соке, меде. Фруктоза, глюкозный изомер, тоже принадлежит к моносахаридам. При необходимости, чтобы получить хорошую порцию глюкозы нужно питаться яблоками, цитрусовыми, персиками, арбузами, сухофруктами, соками, компотами, вареньем, медом.

Это быстрые углеводы, имеющие повышенный индекс гликемии, стремительно повышающие уровень сахара в крови. Моносахариды способны дать скорую, но непродолжительную энергию.

Дисахаридами называются сложные вещества органического происхождения, двумолекулярные, расщепляющиеся в момент гидролизного процесса. Это различные сахара. Один из распространенных дисахаридов: мальтоза или солодовый сахар (C12H22O11), являющийся составным пивным, квасным элементом. Дисахаридом сахарозой – пищевым сахаром – наполнены сахара, изделия из муки, соки, компоты, варенье. Дисахаридом лактозой – молочным сахаром – молочные продукты.

Олигосахаридами называются углеводные соединения со сложной структурой, синтезированные более чем из двух (до 10) моносахаридных остатков. Самым часто встречаемым природным олигосахаридом является рафиноза (C18H32O16). Рафинозу формируют глюкозные, фруктозные и галактозные элементы. Она содержится в бобах, белокочанной и брюссельской капусте, брокколи, цельных злаках.

Полисахаридами называются сложноструктурные высокомолекулярные углеводные соединения, в структуре молекул которых от десяти до ста и нескольких тысяч моносахаридных единиц. Хорошо известный полисахарид – крахмал, (C₆H₁0O5)n. Крахмала много в мучных изделиях, крупах, картофеле. Самый полезный полисахарид клетчатка содержится в грече, перловке, овсянке, отрубях пшеницы и ржи, хлебе из грубо молотой муки, фруктах, овощах. Полисахарид гликоген, накапливающийся в печени, мышцах, является для человека энергетическим ресурсом.

Сложные углеводы характеризуются пониженным индексом гликемии, за счет этого повышение глюкозы в крови происходит постепенно. Полезные углеводы способны дать длительный энергетический запас.

Список продуктов с углеводами

Определенная доля углеводов содержится практически во всех продуктах питания — за исключением еды животного происхождения (прежде всего, мяса и рыбы). В натуральных растительных продуктах встречаются преимущественно комплексные углеводы, тогда как пища с быстрыми углеводами чаще всего изготавливается промышленным образом (начиная от хлеба, заканчивая сладостями).

При этом вред конкретного продукта с углеводами определяется вовсе не калорийностью, а гликемическим индексом. Чем выше ГИ, тем быстрее повышается уровень сахара в крови — и тем быстрее наступает «фальшивое» чувство голода, провоцируя человека снова и снова искать подпитку в сладком. В конечном итоге, это нарушает метаболизм (развивается сахарный диабет) и приводит к росту жировых запасов.

Список вредных углеводов:

• сахар во всех вариациях (включая мёд)
• сладкие напитки (соки, морсы, газировки)
• хлеб и прочая выпечка из белой муки
• кукурузные хлопья и сладкие сухие завтраки
• сладкие каши быстрого приготовления
• варенье, джемы, мармелады
• торты и большинство десертов
• печенье, вафли
• белый рис

Комплексные углеводы

Чем сложнее структура углевода, тем больше времени и усилий необходимо организму для его переваривания. Энергия продуктов питания с комплексными углеводами распределяется постепенно, обеспечивая долговременное насыщение без всплесков инсулина в крови — в отличии от энергии быстрых углеводов, избытки которой отправляются в жировые депо (прежде всего, на животе и на боках).

Говоря простыми словами, чем больше в составе продукта питания клетчатки (растительных волокон), тем ниже его гликемический индекс и тем сложнее организму его переваривать. Помимо прочего, наличие в рационе клетчатки и других правильных углеводов помогает работе пищеварения (волокна буквально двигают пищу по пищеводу), так и поддерживает в норме уровень холестерина.

Углеводы в молочных продуктах

Лактоза, входящая в состав молока и молочных продуктов (кефир, творог, сыр) также относится к простым углеводам — иногда ее называют “молочный сахар”. Интересно и то, что употребление прочих углеводов одновременно с лактозой приводит к повышенной секреции инсулина в организме человека. Например, инсулиновый индекс йогурта находится в более высоких значениях, чем гликемический.

Полезные свойства моносахаридов и их влияние на организм

Полезные свойства углеводов заключаются в их питательности. Они подкармливают мозг для осуществления его деятельности, помогают осуществлять метаболические процессы.

Глюкозу, фруктозу, галактозу, маннозу, рибозу, дезоксирибозу в химии относят к натуральным формам моносахаридов. Гексозу, пентозу, тетрозу – к искусственным углеводам.

Углеводные соединения содержатся в продуктах питания, при помощи которых в основном поступают в организм человека.

Необходимость моносахаридов

Углеводы необходимы каждому человеку для поддержания жизненно важных функций организма. Люди, испытывающие повышенные физические и умственные нагрузки, активно занимающиеся спортом, нуждаются в повышенном потреблении углеводов.

Очень важно, чтобы моносахариды в достаточном количестве поступали в организм детей, когда они интенсивно растут, для получения сил и энергии. Нужны они человеку, страдающему психическими расстройствами, депрессиями, болезнями пищеварительного тракта

Недостаток веса, интоксикация, кальциевый дефицит, нехватка аскорбиновой кислоты – показания, при которых следует увеличить употребление продуктов, богатых углеводами.

Последствиями голоданий, строгих диет, несбалансированного питания часто бывает гипогликемия (дефицит сахара), что приводит к расстройствам памяти, нарушению обменных процессов, проблемам с сердцем, бессоннице, хронической усталости, депрессивным состояниям.

Причины, при которых следует уменьшить потребление углеводов: лишний вес, ожирение, пожилой возраст, гипертония, малоподвижный образ жизни, непереносимость лактозы.  Переизбыток потребления моносахаридов выразится в дистрофии печени, снижении давления, кислотно-щелочном дисбалансе организма.

Моносахариды и сахар в крови

Усвоение моносахаридов организмом происходит не сразу, для этого необходимо пройти определенные стадии.

1. Всасывание тонкой кишкой.
2. Поступление в кровь.
3. Повышение уровня сахара в крови.

Глюкоза, галактоза быстро усваиваются и попадают в кровь, поэтому резко увеличивают уровень сахара. Связано быстрое усвоение с высоким гликемическим индексом веществ. У фруктозы его показания значительно ниже, поэтому усвоение моносахарида происходит медленнее, процесс повышения сахара в крови происходит мягко, постепенно.

Применение моносахаридов необходимо человеку, в то же время оно должно быть разумным, продуманным.

История

Вероятно, глюкоза известна человеку с древних времён, поскольку она кристаллизуется из мёда. Однако в чистом виде её выделили гораздо позже: немецкий химик Андреас Маргграф получил её в 1747 году из виноградного сока. Жозеф Луи Пруст в 1801 году осадил кристаллы α-D-глюкозы из того же виноградного сока. Благодаря этим экспериментам за глюкозой закрепилось название виноградного сахара.

Использование глюкозы в качестве подсластителя связано с тем, что во время Наполеоновских войн были заблокированы поставки тростникового сахара из Вест-Индии. Ещё в 1000 году до н. э. в Китае из крахмала (ферментацией риса) получали искусственный подсластитель — дисахарид мальтозу. К концу XVIII в. в Европе было известно, что крахмал можно обработать кислотой и получить сладкое вещество. Именно это позволило К. С. Кирхгофу нагреванием картофельного крахмала с серной кислотой получить сладкое сиропообразное вещество. В результате оптимизации процесса он получил сироп, который кристаллизовался при стоянии. Кроме того, была предпринята попытка прессовать получаемую массу в твёрдый продукт и в таком виде продавать. Однако организовать производство не удалось, поскольку Наполеон потерпел поражение и поставки сахара были восстановлены.

Процесс получения глюкозы исследовал французский химик Соссюр. Он выяснил, что крахмал подвергается гидролизу, при котором разрушаются связи между углеводными фрагментами, причём на каждый разрыв расходуется по одной молекуле воды. Также было обнаружено, что конфеты, производимые из сиропов глюкозы, не такие сладкие, как те, что получают из сахарозы. Поэтому в Германии и других странах Европы было организовано производство глюкозы.

В то время промышленная глюкоза была недостаточно чистой и получалась в виде сиропов. Её приходилось многократно кристаллизовать из воды или использовать органические растворители. Единственной твёрдой формой, которую выпускали в большом количестве, была литая глюкоза: сироп заливали в формы, где он затвердевал.

В 1923 году в США Уильям Б. Ньюкирк (англ. William B. Newkirk) запатентовал промышленный способ получения глюкозы. Этот способ отличался тщательным контролем условий кристаллизации, благодаря чему глюкоза выпадала из раствора в виде чистых, крупных кристаллов.

Крахмал

Крахмал относится к классу сложных углеводов, обладающих высокой энергетической ценностью, а также легкой усвояемостью. Этот полисахарид, проходя по желудочно-кишечному тракту, трансформируется в глюкозу, которая усваивается максимум за 4 часа. Именно на долю крахмала приходится порядка 80 процентов употребляемых с пищей углеводов.

Но! Для максимального усвоения этого углевода его не рекомендуется потреблять одновременно с белковыми продуктами, для переваривания которых требуется щелочная кислота (она же необходима и для усвоения крахмала, что провоцирует оседание в клетках жира). Чтобы усвоение крахмалистых овощей проходило в оптимальном режиме, а организм получал необходимое количество витаминов и микроэлементов, потребление крахмала следует совмещать с приемом жиров, содержащихся в растительном масле, сливках и сметане.

Польза крахмала:

• снижение содержания холестерина в сыворотке крови, а также в печени, что предупреждает развитие склероза;
• выведение излишка воды из организма;
• снятие воспалительных процессов, что особенно актуально для людей с язвами;
• нормализация пищеварения;
• нормализация обмена веществ;
• замедление всасывания сахара, что способствует снижению его уровня после приема пищи;
• уменьшение кожных раздражений.

Вред крахмала

Крахмалы бывают природными (содержатся в натуральных продуктах) и рафинированными (получены в условиях промышленного производства). Вредным является именно рафинированный крахмал, повышающий в процессе пищеварения инулин и способствующий развитию атеросклероза, патологии глазного яблока, нарушению обмена веществ и гормонального баланса.

Поэтому по возможности следует исключить из рациона продукты, в состав которых входит порошковый крахмал (одним из таких продуктов является хлеб из муки высшего сорта).

Важно! Потребление в чрезмерных количествах природного крахмала может привести к появлению метеоризма, вздутия живота и желудочных колик

В каких продуктах содержится крахмал?

В большом количестве крахмал содержится в зерновых и бобовых культурах, крупах, макаронных изделиях, манго, бананах, корнеплодах, а также клубнях.

Крахмал присутствует и в нижеприведенных продуктах:

• кабачке;
• моркови;
• муке ржаной, рисовой, кукурузной и пшеничной;
• свекле;
• картофеле;
• овсяных и кукурузных хлопьях;
• сое и ее субпродуктах;
• хлебе;
• хрене;
• имбире;
• чесноке;
• тыкве;
• артишоках;
• кольраби;
• цикорие;
• грибах;
• сладком перце;
• корне петрушки и сельдерея;
• редисе.

Важно! Для сохранения питательных и полезных свойств крахмала рекомендуется готовить крахмалистые продукты на пару либо употреблять их в свежем виде. Важно! Термически обработанные продукты, содержащие крахмал, усваиваются тяжелее сырых

Важно! Термически обработанные продукты, содержащие крахмал, усваиваются тяжелее сырых. Интересный факт! Чтобы проверить, содержит ли овощ или фрукт крахмал, можно провести простой тест, заключающийся в том, что на срез овоща или фрукта капается капелька йода

Если по прошествии нескольких минут капля посинеет, значит, тестируемый продукт содержит крахмал

Интересный факт! Чтобы проверить, содержит ли овощ или фрукт крахмал, можно провести простой тест, заключающийся в том, что на срез овоща или фрукта капается капелька йода. Если по прошествии нескольких минут капля посинеет, значит, тестируемый продукт содержит крахмал.