что такое углеводы и зачем они нужны организму
Роспотребнадзор (стенд)
Роспотребнадзор (стенд)
Углеводы в рационе. Кому, зачем и сколько?
Углеводы в рационе. Кому, зачем и сколько?
Углеводы снабжают организм энергией.
10 декабря в мировой истории – день вручения Нобелевских премий. Многие лауреаты получали престижную награду за исследования, внесшие весомый вклад в развитие нутрициологии и пищевой промышленности. Например, в 1937 году одна из премий досталась ученому Уолтеру Норману Хоуорсу за исследования углеводов. Поэтому сегодня мы решили поговорить об этом макроэлементе.
Углеводы – ключевой источник энергии в человеческом теле, всего на 1 их грамм приходится 4 калории энергии. При расщеплении углеводов в организме образуется глюкоза, она чрезвычайно важна для сохранения тканевого белка, жирового обмена и питания центральной нервной системы.
Главное, для чего нужны углеводы в организме человека — это снабжение тела энергией для поддержания всех его функций и полноценной жизнедеятельности.
Различают следующие виды углеводов — простые и сложные. Простые дают нам быструю, но недолговечную энергию, и легко влияют на формирование лишних жировых отложений – поэтому злоупотреблять ими точно не стоит. К таким углеводам относятся, например, сахар и выпечка из рафинированной муки. А вот сложные углеводы расщепляются в крови постепенно, давая длительное и равномерное чувство сытости. Это крупы, овощи, клетчатка.
Нормы потребления углеводов – 50-55% от общей калорийности суточного рациона. Чем активнее и подвижнее образ жизни, тем важнее получать углеводы в необходимом количестве. При недостаточном их поступлении организм начинает использовать для восполнения энергии жиры и белок, а это может спровоцировать сбои в обмене веществ. Кроме того, симптомами нехватки углеводов могут быть слабость и головокружение, головная боль и тошнота, сонливость, сильное чувство голода.
Источники углеводов
Главными источниками углеводов из пищи являются хлеб, картофель, овощи, фрукты, макароны, крупы, сладости. Источниками простых углеводов являются сахар и мед.
Предлагаем вашему вниманию подробную инфографику об углеводах.
Для чего нужны углеводы и почему их не стоит исключать из рациона
В статье мы расскажем:
Мир постоянно меняется — и вместе с ним появляются новые тенденции и в питании. Сейчас на пике популярности находятся низкоуглеводные диеты — число их приверженцев растет в геометрической прогрессии. Блогеры с уверенностью заверяют об их пользе на широкие аудитории — такая себе волшебная палочка здоровья в руках каждого человека. Но есть ли подводные камни и, в сущности, так ли нам действительно не нужен этот вид органических соединений?
Что такое углеводы
Углеводы — это органические соединения, содержащие в своем составе углерод, азот и кислород. Невзирая на всю простоту структуры, они задействованы в огромном количестве процессов в нашем организме — это жизненно необходимые вещества, функции которых не ограничиваются одним лишь получением энергии.
Их отсутствие, ровно как и резкое и значительное снижение, негативным образом сказываются на всем организме, неминуемо нарушая внутренний покой и равновесие — сохранение гомеостаза вновь оказывается под угрозой. Так чем же заслужили такую популярность низкоуглеводные диеты и что они из себя представляют? Давайте разбираться!
Виды углеводов
Гораздо правильнее было бы выделить, исходя из структуры этих органических соединений, следующие две группы: простые («быстрые») и сложные («долгие»). И разница между ними столь же велика, как между нахождением интеграла и простым линейным уравнением. Впрочем, переключим взгляд с математики вновь на биохимию.
Простые углеводы можно сравнить с одним кирпичиком, сложные — с целой стеной. Первые — моносахариды — это блоки, на которых строится каркас всего здания, а в нашем случае — длинные, разветвленные цепи полисахаридов. Сложные углеводы — это ожерелья, простые — отдельные бусины в их составе.
Отсюда вытекает и следующая закономерность: чтобы произошло всасывание эпителиальными клетками кишечника «долгих» углеводов, их громоздкие молекулы должны быть расщеплены до составных единиц — то есть до простых сахаров. Иными словами, шелковая нить украшения разрезается специфическими ферментами, и уже каждая бусинка по отдельности (за счет энергозависимого транспорта) будет доставлена внутрь энтероцита.
Таким образом, и сам процесс расщепления будет отличаться: скажем, поступи вместе с продуктами питания глюкоза (типичный представитель простых сахаров) пищеварительным сокам нет смысла ее расщеплять — «единицы» меньше попросту не существует. То есть клеткам необходимо всего лишь ее абсорбировать. Когда же вместе с едой в наш организм поступает, например, крахмал, работа куда более громоздкая — а значит, и длится дольше.
Роль слюны с амилазой и мальтазой, что содержатся наравне с другими компонентами в этом биологическом секрете, не столь велика — особенно учитывая, как мало мы уделяем внимания качественному пережевыванию пищи. Впрочем, уже попадая в тонкий кишечник и подвергаясь там действию различных ферментов (как правило, основная роль достается именно поджелудочной) большие, с боковыми разветвлениями цепи будут медленно, но уверенно «разрезаны». Отсюда и название — «долгие».
Разница в переваривании и всасывании между этими двумя видами углеводов будет влиять и на выработку инсулина. Это гормон белковой природы, основная задача которого — обеспечить гомеостаз глюкозы. То есть ее значения, будучи строго регламентированы законодательным кодексом, должны неизменно поддерживаться в заданных пределах. Больше — диабет, меньше — гипогликемия.
Инсулин стремится вернуть повысившиеся после прима пищи (постпрандиальные) показатели концентрации данного моносахарида — осуществляет это он путем увеличения плотности переносчиков на поверхности клеток. Дело в том, что глюкоза, уже будучи моносахаридом (то есть единичным кирпичиком) все равно не может самостоятельно пройти сквозь билипидный шар мембраны — для этого ей нужен транспортер.
Примечательно, что на секрецию инсулина будут влиять оба видов углеводов: мы уже сказали, что в процессе полостного и пристеночного пищеварения сложные структуры полисахаридов будут расщеплены до мономеров, одним из которых и является глюкоза. Вот только отличие будет в самом графике выделения данного гормона: при попадании простых сахаров в организм происходит мгновенное повышение их концентрации в крови, сопровождающееся лавинообразной секрецией инсулина. При этом и снижение будет далеко неравномерным. Представьте себе холм с крутым подъемом и почти перпендикулярным спуском-обрывом — примерно это же и отмечается в человеческом организме.
Простые углеводы представлены моно- и дисахаридами. Первые имеют в составе один структурный кирпичик, вторые — два.
К моносахаридам относятся:
Галактоза или молочный сахар — является составной частью лактозы, В организме человека путем ряда последовательных превращений метаболизируется до глюкозы. Содержится в молоке.
Глюкоза или виноградный сахар — содержится в фруктах, кондитерских изделиях, меде. Является конечным продуктом расщепления в организме сложных углеводов, легко подвергается брожению. Представляет собой любимое лакомство бактерий и другой патогенной микрофлоры.
Фруктоза или плодовый сахар — один из наиболее распространенных моносахаридов, который активно применяется в промышленном производстве — и это неудивительно, учитывая, что она в 2,5 раза слаще сахарозы и в 3 — глюкозы. Она не вызывает секреции инсулина —и в этом кроется еще одно коварство фруктозы: этот простой сахар обходит все пути и механизмы насыщения.
Сахарозой (тростниковым, свекловичным сахаром), молекула которой состоит из глюкозы и фруктозы. Она содержится в меде, финиках, винограде, инжире, хурме, черносливе, изюме.
Чрезмерное ее потребление ассоциировано с развитием сахарного диабета 2-ого типа, ожирения, сердечно-сосудистым патологиям.
Лактоза или молочный сахар — образована одной молекулой лактозы и одной — галактозы. Частота ее непереносимости значительно увеличилась в популяции — и это, как неудивительно даже при том факте, что подобный диагноз был признан официальным только 50 лет назад. Патология ассоциирована со снижением активности лактазы и проявляется следующим комплексом симптомов:
Примечательно, что в норме этот процесс генетически запрограммирован: ведь взрослый человек не нуждается в употреблении грудного молока — вот и снижается функция данного фермента.
Мальтоза или солодовый сахар — промежуточный продукт гидролиза крахмала. Содержится в пшенице, ржи, солодовых экстрактах, проросших зернах.
Итак, к сложным углеводам относятся:
Крахмал — запасается в виде зерен в клетках растений: в их семенах, плодах, а также клубнях. Образуется в процессе фотосинтеза и представляет собой огромные, длинные цепи, в которых составным кирпичиком выступает именно глюкоза. Переваривание этого полисахарида начинается уже в ротовой полости — под воздействием специфических ферментов слюны. Содержится в злаковых растениях (в частности, в пшенице и рисе), также в картофеле, тыкве и горохе.
Гликоген — еще один полисахарид, состоящий из повторяющихся молекул глюкозы и также выполняющий резервную функцию — но уже в животном организме. У человека его депо сконцентрировано в печени — примерно 200-220 грамм этого сложного углевода занимает пространство ее кладовой, предусмотрительно созданной на случай «черного» дня.
Гликоген сконцентрирован и в скелетных мышцах — но те, будучи тканью жадной и тяжело работающей, используют его в сугубо собственных целях: для получения энергии, обеспечивающей механизмы сокращения.
Целлюлоза — главный компонент клеточной стенки высших растений и водорослей. Не подвергается расщеплению в пищеварительном тракте: у человека отсутствуют необходимые для этого ферменты. В отличии от homo sapiens, коровы (будучи представителем жвачных) эту проблему ощущают не так остро — вернее они ее совсем не ощущают: все благодаря специфическим бактериям, населяющим ее кишечник, и способствующим перевариванию и усвоению этого углевода.
Хочется остановиться отдельно на клетчатке и ее полезных свойствах:
Пищевые волокна подвергаются бактериальной ферментации в желудочно-кишечном тракте. Некоторые из них могут выступать в качестве пребиотиков и, вызывая определенные изменения, как в составе микрофлоры, так и в ее активности, приносят пользу человеческому организму.
Интересно, что выраженные сдвиги в бактериальном разнообразии отмечаются спустя всего 24 часа после употребления богатой волокнами пищи.
Кроме того, исследования отмечают: низкое потребление пищевых волокон ассоциировано со значительным увеличением риска сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета 2-ого типа и даже рака толстой кишки.
Употребление клетчатки рекомендовано и пациентам, страдающим от синдрома раздраженного кишечника — одного из наиболее распространенных заболеваний в гастроэнтерологии. Псиллиум, например, будучи представителем длинноцепочечных, умеренно ферментированных и растворимых пищевых волокон, практически не приводит к газообразованию и характерной для него симптоматике, стимулирует перистальтику, и тем самым способствует нормализации ежедневного стула.
Пищевые волокна увеличивают связывание желчных кислот и канцерогенов, оказывая, тем самым, в некотором роде детоксикационный эффект. Кроме того, они ингибируют абсорбцию эстрогена в кишечнике — увеличивается его количество, выделяемое с калом. А большинство гормонозависимых опухолей связаны именно с повышенной концентрацией данного гормона. В частности, учитывая, что в условиях современного мира, в окружении и постоянном поступлении в организм различных ксенобиотиков, механизмы обезвреживания токсинов, нейромедиаторов, лекарств и гормонов весьма ограничены.
Для чего нужны углеводы в организме человека
Функции углеводов различны и весьма обширны. Давайте рассмотрим некоторые из них:
Энергетическая — это основное сырье на фабрике по производству энергии. Механизм сжигания глюкозы в печах клеток отточен веками до совершенства.
Структурная — являются компонентами мембраны, участвуют в производстве липидов и заменимых аминокислот, гликозаминогликанов, гиалуроновой кислоты.
Образование глюкуроновой кислоты — одного из ключевых фигур второй фазы детоксикации в печени, осуществляющей связывание токсичного непрямого билирубина.
Резервная — в печени хранятся небольшие запасы гликогена: на случай неблагоприятных воздействий вроде голодания (дабы не задействовать аминокислоты путем включения процессов катаболизма мышечного белка).
Входят в состав рецепторов клеток, осуществляя, таким образом, сигнальную функцию.
Регулируют один из важнейших параметров гомеостаза: осмотическое давление. Малейшее его колебание в сторону от нормы приводит к сбою в работе ферментативных систем и влечет ряд неблагоприятных и опасных для жизни последствий.
Участвуют в образовании нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), а также входят в состав универсального источника энергии — АТФ.
Недостаток и избыток углеводов в организме
При избыточном и частом поступлении углеводов в организм происходит неустанная секреция инсулина: концентрация глюкозы в крови повышается, и он стремится все вернуть к изначальному равновесию. Такая постоянная циркуляция белкового гормона приводит к потере клеточными рецепторами чувствительности к нему: он им попросту надоедает уже со своими заученными на память механизмами действия. Развивается инсулинорезистентность.
Итак, глюкоза вынуждена оставаться в крови: без помощи, которую не в силах реализовать в подобной ситуации инсулин, в клетку она попасть не может. И тут происходит самое интересное: любое голодание приравнивается на клеточном уровне к смерти. Нет энергии — нет жизни. Несмотря на всё своё упрямство, клетки умирать не хотят, и поэтому они находят выход: раз они решили не пропускать глюкозу через таможенную границу в виде плазматической мембраны, они синтезируют ее сами, внутри себя! Активируется фабрика глюконеогенеза.
Итак, как уже ранее было сказано, одна из основных причин инсулинорезистентности (наравне с гиподинамией) — дробное питание. Важно понимать, что это не просто прямая дорога к сахарному диабету 2-го типа — это болезнь образа жизни.
Основными симптомами инсулинорезистентности являются:
Объем талии более 80 см для женщин и более 90 см для мужчин.
Это один из самых простых, но при этом информативных показателей, отражающих наличие или отсутствие НЖБП — неалкогольной жировой болезни печени.
Почернение кожи в местах локтевых сгибов, в области подмышечных впадин, паха и складок шеи — так называемый acanthosis nigricans.
Ановуляция, избыточный рост волос по мужскому типу, алопеция, акне, жирная кожа и другие проявления синдрома поликистозных яичников, наблюдающиеся при повышении уровня андрогенов. Дело в том, что инсулин стимулирует цитохромы печени, ответственные за образование ключевых ферментов в синтезе этих гормонов.
Повышенное артериальное давление: инсулин задерживает натрий, который хвостом тянет за собой воду — происходит увеличение объёма циркулирующей крови.
Появление сосудистых ангиом (красных точек) и папиллом.
Снижению текучести желчи — вследствие повышенного образования холестерина.
При этом при недостатке углеводов часто развивается гипогликемия, сопровождающаяся:
чувством голода и слабости;
Нормы потребления углеводов
Нормы потребления углеводов достаточно индивидуальны и во многом зависят от пола, возраста и физических нагрузок. Ниже приведены средние значения:
Суть углеводного обмена
При повышении концентрации глюкозы в крови (что в естественных условиях наблюдается после еды) поджелудочная железа начинает активно секретировать инсулин. Задача последнего — не только отправить глюкозу в клетку, но и задействовать процессы ее утилизации. А то она — дама капризная: захочет — и обратно выйти сможет (клеткам неудобно запасать этот углевод: приходится подключать дальнейшие механизмы для ее превращения в более «усидчивую» форму).
Вариантов таких несколько:
Гликолиз — один из ключевых моментов на пути получения энергии. Происходит, в отличие от других процессов катаболизма, в цитоплазме. При отсутствии кислорода (то есть в анаэробных условиях) он заканчивается образованием молочной кислоты — лактата. Это, собственно говоря, и наблюдается в мышцах при их активной работе. Однако, учитывая, что любое смещение рН грозит организму серьезными последствиями,накопления кислых продуктов, разумеется, — идея не самая разумная, представляющая собой прямую дорогу к развитию ацидоза. Поэтому лактат из мышц отправляется в печень — и там, проходя через стадию пирувата, он вновь превращается в глюкозу, что, попадая в кровь, возвращается обратно в скелетные мышцы — это так называемый цикл кори.
В условиях наличия кислорода, образовавшийся в гликолизе пируват (пировиноградная кислота) посредством воздействия целого комплекса ферментов трансформируется в универсальный жетон в игровом автомате цикла Кребса — ацетил-КоА.
Синтез гликогена — при поступлении избытка глюкозы, часть будет запасаться в печени. Однако, квадратные метры ее кладовой весьма ограничены — и все, что не вписывается, отправится на образование жиров.
Примечательно, что при повышенной концентрации глюкозы в крови, наблюдаемой при сахарном диабете, одним из механизмов повреждения почек является именно синтез гликогена: происходит его инфильтрация в эпителиальные канальцы данного паренхиматозного органа.
Пентозофосфатный путь — обеспечивает организм пентозами, необходимыми для образования ДНК и РНК, а также НАДФН2, что представляет собой одну из коферментных форм витамина В3 (никотиновой кислоты) и задействован в синтезе холестерина (а, следовательно, гормонов надпочечников и половых желез, а также витамина Д) и устойчивости эритроцитов к гемолизу.
Первопричины нарушений углеводного обмена:
Избыточное поступление глюкозы и других простых углеводов — происходит постоянная стимуляция синтеза и секреции инсулина.
Малоподвижный образ жизни, низкая физическая активность.
Дробное питание и перекусы.
Воздействие стрессовых факторов: кортизол стимулирует ранее упомянутый процесс глюконеогенеза (под его воздействием образуются три фермента, катализирующие необратимые реакции).
Нарушение гигиены сна: как известно, мелатонин — главный антагонист кортизола, обладающий, к тому же, выраженной антиоксидантной способностью. Снижение его секреции негативно отображается на общей устойчивости организма к раздражающим факторам и неизменно ведет к ожирению.
Кроме того, с циклом «сон-бодрствование» связаны и соматотропин (гормон роста, известный своим жиросжигающим эффектом), а также лептин и грелин, отвечающие за насыщение и голод соответственно.
Принцип низкоуглеводной диеты
Существует достаточно много низкоуглеводных диет, каждая из которых по-своему уникальна и обладает целым спектром положительных эффектов. В этой статье мы расскажем об одном из самых популярных, обладающим более низкой степенью риска, чем другие, рационе. Знакомьтесь: LCHF (low carb, high fat) — герой сегодняшнего выпуска.
Всё «волшебство» низкоуглеводного питания можно выразить следующими тезисами:
значительно подавляет чувство голода — за счет высокого содержания жиров (для сравнения: 1 грамм углеводов обеспечивает нас 4 килокалориями, а 1 г жира — более, чем 9!);
к периодическому голоданию приходят естественным образом;
легко придерживаться 2х или 3х-разового режима питания и исключить все перекусы;
рецепторы «отвыкают» от сахарной зависимости, сладкое перестает воздействовать на систему вознаграждения;
закрепляем результат (нет голода — нет откатов, срывов и последующего набора веса).
LCHF оказывает и положительные эффекты на регуляцию нарушенного углеводного обмена: в частности, отмечается значительное снижение уровня гликированного гемоглобина (важного показателя, отражающего среднюю концентрацию глюкозы за несколько месяцев). Кроме того, у придерживающихся ее пациентов была и значительная потеря веса. У них также повышался уровень «хорошего» холестерина (в составе ЛПВП — липопротеидов высокой плотности), тем самым улучшались и кардиометаболические параметры.
Примерный рацион данной диеты включает:
Молочные продукты с высоким содержанием жира: сметану, жирные сливки и йогурт, сливочный сыр.
Различные масла: оливковое, сливочное, кокосовое.
Рыбу и морепродукты.
Орехи с низким содержанием углеводов.
Кроме того, рекомендуется выпивать не менее шести-восьми стаканов воды в день.
Уменьшение потребления углеводов приводит к снижению уровня глюкозы (и, соответственно, инсулина), что активирует механизмы липолиза — то есть распада жира и утилизации его компонентов в качестве источника энергии.
Разрешенные и запрещенные продукты
При нарушении углеводного обмена и сопровождающим его неизменным спутником ожирении необходимо исключить:
Хлебобулочные изделия и макароны.
Различные подсластители, включая мед и финики.
Конфеты, зефир, пастилу, мармелад, зефир, шоколад.
Чипсы, сухарики и другой пищевой мусор.
Полуфабрикаты, включая пельмени и пиццу.
Свежевыжатые соки (сахар в чистом виде и ноль клетчатки).
Готовые соусы: кетчуп, майонез, горчицу и другие.
Низкожировые или обезжиренные продукты.
Готовые смеси для завтраков и быстрозавариваемые каши.
Рацион в обязательном порядке должен включать:
Источники белка: добавьте мясо, птицу, рыбу и субпродукты.
Важно учитывать, что даже при адекватном поступлении должного количества протеина, сопутствующие патологии со стороны желудочно-кишечного тракта будут ухудшать и тормозить его всасывание.
В частности, негативно сказывается на процессе усвоения низкая кислотность желудочного сока, симптомами которой являются:
Источники углеводов — делайте упор именно на сложные:
сезонные овощи: салатные, листовые, оливки, спаржа, зеленый лук, петрушка/укроп, артишоки, капуста, баклажан, помидоры, цукини, стручковая фасоль, перцы;
несладкие фрукты и ягоды;
бобовые (замоченные на ночь);
клубневые (батат, морковь, лук, свекла, топинамбур, корень сельдерея, картофель);
необработанный (непастеризованный) мёд.
Источники полезных жиров:
Топлёное масло ГХИ и сливочное.
Оливки, маслины и качественное оливковое масло.
Жирные сорта рыбы и мяса.
Продукты, с которыми нужно быть осторожными
Источники омега-6-полиненасыщенных жирных кислот, обладающих провоспалительным действием:
гидрогенизированные или частично гидрогенизированные масла;
любые масла, выжатые из семян (рапсовое, соевое, кукурузное, льняное, кунжутное, виноградное, подсолнечное), если они были сделаны на фабрике. Если они были выжаты без высоких температур и вы знаете, кто и как их сделал, такие масла можно в ограниченном количестве.
Молочные продукты — стимулируют секрецию инсулина и инсулиноподобного фактора роста-1, чем могут еще сильнее усугубить и без того нарушенный углеводный обмен.
Сахарозаменители: важно не просто заменить рафинированные сахара на более здоровую альтернативу — необходимо полностью избавиться от подобного рода зависимости. Кроме того, многочисленные исследования показывают: популярные ныне сироп агавы и кленовый сироп не хуже фруктозы провоцируют ожирение печени.
Относительно безопасными являются:
Мифы про углеводы в рационе человека
Углеводы нельзя есть вечером.
Это суждение применимо по отношению к быстрым сахарам — действительно, их потребление весьма желательно перенести на первую половину дня. В качестве ужина отдавайте предпочтение сложным углеводам: например, отлично подойдут овощи-гриль.
От углеводов толстеют — отчасти это правда, но все зависит от количества и вида съеденных углеводов. Невозможно поставить на одну чашу весов источники клетчатки и, скажем, шоколадные конфеты.
Мозгу нужна глюкоза — на самом деле, хотя нервная ткань и предпочитает использовать в качестве источника энергии этот моносахарид, он не является единственным сырьем для ее клеточных печей. В частности, при ограничении поступления в организм углеводов, происходит синтез печенью кетоновых тел, которые мозг и начинает утилизировать.
При похудении углеводы необходимо полностью ограничить — еще одно ошибочное, опасное, но весьма распространенное мнение. Ограничить — да, но никак не убрать полностью. Так, скажем, красные кровяные тельца способны утилизировать только глюкозу — у них попросту отсутствуют печки-митохондрии.