Все про углеводы: виды, значение, источники и функции углеводов в организме человека

Доступно и подробно о том, что такое углеводы, их виды, гликемический индекс, пищеварение, клетчатку, глюкозу и взаимосвязь между накоплением жира в организме и физической активностью.

Углеводы – это 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 питание ЦНС.

Основное, 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; для того чтобы более глубоко разобраться в этом вопросе необходимо взглянуть на него с научной точки зрения.

Типы углеводов

Рассмотрим какие бывают углеводы, на какие группы делятся и как их классифицируют.

Простые:

Моносахариды: к которым относятся Глюкоза (известная также как декстроза), Фруктоза (также известная как левулёза, или фруктовый сахар) и Галактоза.

Дисахариды: к которым относятся Сахароза, Лактоза и Мальтоза.

Простые углеводы или сахара могут вызывать резкое повышение уровня сахара в крови, тем самым стимулируя избыточную выработку инсулина, что в свою очередь провоцирует резкое снижение сахара в крови. Глюкоза и мальтоза являются обладателями самых высоких гликемических индексов (см. далее).

Сложные:

Олигосахариды: (частично усваиваемые полисахариды) включают Мальтодекстрины, Фруктоолигосахариды, Рафинозу, Стахиозу и Вербаскозу. Эти частично усваиваемые полисахариды в основном содержатся в бобовых и, хотя они могут вызывать газы и вздутие живота, их считают здоровыми углеводами. Они менее сладкие чем моно- или дисахариды. Рафиноза, стахиоза и фруктоолигосахариды в небольших количествах встречаются в определенных зернобобовых, зерновых и овощах.

Полисахариды: (легко перевариваемые и неперевариваемые полисахариды). К легко перевариваемым полисахаридам относят Амилозу, Амилопектин и Полимеры глюкозы. Эти сложные углеводы должны быть основным источником углеводной энергии. Полимеры глюкозы получают из крахмала и зачастую используют в спортивных напитках и энергетических гелях для легкоатлетов.

Неперевариваемые полисахариды: эти сложные углеводы обеспечивают организм пищевыми волокнами, необходимыми для здорового функционирования желудочно-кишечного тракта и устойчивости к заболеваниям.

Прочие сложные углеводы: включают Маннитол, Сорбитол, Ксилит, Гликоген, Рибозу. Маннитол, сорбитол и ксилит (сахарные спирты) являются питательными подсластителями, не вызывающими образование кариеса, благодаря их свойствам влагоудержания и стабилизации их часто используют в продовольственных товарах; однако они медленно перевариваются и, при потреблении в больших количествах, вызывают желудочно-кишечное расстройство. Основной формой накопления углеводов в организме животных является гликоген; рибоза в свою очередь является частью генетического кода.

Переваривание и усвоение углеводов

Для того чтобы организм получил глюкозу из еды, пищеварительной системе необходимо сначала превратить крахмал и дисахариды, содержащиеся в пище, в моносахариды, которые смогут быть поглощены через клетки выстилающие тонкий кишечник. Крахмалу принадлежит самая крупная из перевариваемых молекул углеводов и именно ей требуется самое глубокое расщепление. Дисахаридам, к примеру, необходимо разделиться всего один раз, для того чтобы организм их усвоил.

Клетчатка, крахмал, моносахариды и дисахариды поступают в кишечник. (Некоторые крахмалы, прежде чем попадут в тонкий кишечник, частично расщепляются ферментами выделяемыми слюнными железами). Ферменты поджелудочной железы превращают крахмал в дисахариды. Ферменты на поверхности клеток стенки кишечника расщепляют дисахариды на моносахариды, которые попадают в капилляр откуда в последствии через воротную вену доставляются в печень. Та в свою очередь превращает галактозу и фруктозу в глюкозу.

Накопление глюкозы в виде гликогена

Метаболизм углеводов в организме происходит следующим образом. После того как мы что-то съели уровень глюкозы в крови повышается и первой на это реагирует поджелудочная железа. Она высвобождает гормон инсулин, который сигнализирует тканям организма поглощать избыточную глюкозу. Часть этой глюкозы используется клетками мышц и печени для построения полисахарида гликоген.

Мышцы запасают 2/3 от общего объема гликогена в организме и используют его для обеспечения своего собственного питания во время нагрузок. Оставшуюся 1/3 накапливает печень и более щедра в его распределении; при истощении запаса энергии она делится гликогеном в виде глюкозы в крови с мозгом и остальными органами.

Когда концентрация глюкозы в крови падает и клетки нуждаются в энергии, кровоток наводняется гормонами поджелудочной железы, глюкагонами. Тысячи ферментов в клетках печени высвобождают глюкозу в кровь для питания остальных клеток тела. У другого гормона, адреналина, схожее действие, это часть защитного механизма организма во время опасности (реакция «бей или беги»).

Хотя глюкоза может превращаться в жир, жировые отложения никогда не смогут трансформироваться обратно в глюкозу и обеспечить нормальное питание мозга. Это одна из причин почему голодание или низкоуглеводные диеты могут быть опасны.

При серьезном углеводном дефиците у организма возникает сразу две проблемы. Прежде всего, из-за недостатка глюкозы он вынужден получать ее из белков, тем самым отвлекая их от таких жизненно важной работы как поддержание иммунной защиты. Функции белков в организме настолько незаменимы, что, только ради того, чтобы избежать их использования для получения энергии уже стоит поддерживать уровень углеводов; это называют «сберегающим белок» действием углеводов.

Также, без достаточного количества углеводов, организм не может нормально распоряжаться своими жировыми запасами. (Фрагменты жиров должны соединяться с углеводами прежде чем смогут быть использованы для производства энергии). Минимальное количество углеводов необходимое для полноценной защиты белка и предотвращения кетоза для человека среднего телосложения составляет порядка 100 г/день. И лучше, если это будут легко усваиваемые углеводы в количестве в 3-4 раза превышающем этот минимум.

Роль гликогена в физической активности

Гликоген запасается вместе с водой в соотношении 1 г углеводов к 3 г воды. Во время выполнения физических упражнений он расщепляется до глюкозы, которая вместе с жиром обеспечивает мышцы энергией.

Во время кратковременной высокоинтенсивной нагрузки (анаэробной) при спринте или поднятии весов, резко возникает потребность в огромном количестве энергии. В этих случаях гликоген выступает основным топливом для организма поскольку только он может расщепляться достаточно быстро, жир расходуется в небольших количествах.

Во время более длительных низкоинтенсивных упражнений (аэробных), например, езды на велосипеде, плавания или бега на длинные дистанции, гликоген также выступает в роли главного энергоресурса, но по мере того как иссякает его запас, расходуется больше жира. Жир недостаточно быстро расщепляется для того, чтобы непрерывно удовлетворять высокие затраты энергии и поэтому способность организма выдерживать длительные нагрузки связана с его запасами гликогена. Признаком его истощения в работающих мышцах является усталость.

Высокий уровень гликогена в начале упражнения способен избавить от быстрого утомления. Таким образом, количество употребляемых в пищу углеводов определяет количество накопленного гликогена, что в свою очередь существенно влияет на нашу производительность. Когда мы съедаем что-то вроде фруктов, каш или хлеба, глюкоза быстро попадает в кровоток, готовая незамедлительно обеспечивать энергией, нуждающиеся в ней, мозг, мышцы или другие ткани организма.

Низкоуглеводная диета менее эффективна с точки зрения пополнения запасов гликогена в теле. Особенно остро его утечка заметна при отсутствии перерыва между тренировками. Это может вызывать ощущение вялости и потерю интереса к занятиям. В таком случае, необходимо взять перерыв в несколько дней, чтобы организм смог восполнить свои ресурсы.

Запасы гликогена обновляются за счет потребления большого количества углеводной пищи. Хорошим источником углеводов являются:

Отдавая предпочтение цельным вариантам этих продуктов, вы также увеличиваете в своем рационе количество пищевых волокон (клетчатки). После тренировки необходимо пополнять запасы гликогена, в противном случае провести на максимуме следующую тренировку будет просто невозможно. На это может потребоваться до 48 часов, а в случае соблюдения низкоуглеводной диеты еще больше. Поэтому рекомендуется чередовать тяжелые и более легкие тренировки, чтобы запасы мышечного гликогена могли правильно восстанавливаться.

Трансформация глюкозы в жир

Когда мы голодны, нам свойственно переедать. После того как удовлетворены все нужды клеток, потребность в энергии и пополнены запасы гликогена, к обработке поступающих углеводов организм начинает применять другой подход: избыточною глюкозу он расщепляет с помощью печени на небольшие фрагменты, чтобы затем объединить их в более устойчивое энергохранилище известное как ЖИР (с избыточными белками и жирами происходит то же самое).

Жиры затем высвобождаются в кровоток, который доставляет их в жировые ткани, где они и остаются на хранение. В отличие от клеток печени способных хранить запас гликогена на 4-6 часов, жировые клетки могут накапливать неограниченное количество жира. Даже несмотря на то, что излишки углеводов трансформируются в жир и накапливаются в теле, сбалансированный рацион с высоким содержание сложных углеводов помогает контролировать вес и постную мышечную ткань. Углеводная пища менее способствует полноте, чем обычная жирная еда.

Гликемический индекс

Суть системы гликемических индексов (ГИ) заключается в том, что некоторые продукты повышают уровень глюкозы в крови и концентрацию инсулина сильнее других. Ученые измеряют гликемический эффект от пищи отслеживая насколько сильно и быстро вырос уровень глюкозы в крови и через какой отрезок времени организм отреагировал и вернул его на нормальный уровень.

Большинство людей способно быстро адаптироваться, но у тех, чей углеводный обмен отклоняется от нормы могут наблюдаться экстремально высокие скачки уровня глюкозы в крови. В таких случаях лучше отдавать предпочтение еде с низким ГИ, таким как:

ГИ является результатом сочетания множества факторов и результат далеко не всегда так уж предсказуем. Например, ГИ мороженного ниже чем у картофеля; у того же картофеля ГИ меняется в зависимости от способа приготовления – у запеченного картофеля он ниже, чем у пюре; низкий гликемический индекс у сочных сладких яблок; известно, что сухие бобовые всех видов обеспечивают стабильный уровень глюкозы в крови.

Еще немаловажно, что ГИ продуктов меняется в зависимости от того есть их отдельно или в сочетании с другой едой. Смешение продуктов в еде как правило балансирует их ГИ. Большинство людей ест разнообразную пищу и поэтому им не нужно беспокоиться о ГИ при выборе продуктов.

Таблица гликемических индексов продуктов:

Качественные источники углеводов

Углеводы являются неотъемлемой частью любого рациона. Организм получает из них большую часть энергии и множество витаминов и питательных веществ. Еда, где содержатся углеводы в изобилии — это многие растительные продукты, такие как рис, макароны, бобы, картофель и многие другие зерновые и овощи.

При выборе зерновых продуктов настоятельно рекомендуем брать цельнозерновые варианты, такие как цельнозерновой хлеб, коричневый рис, цельнозерновая паста, киноа, овес, и булгур.

Источники сложных углеводов

В чем содержатся углеводы, которые медленно усваиваются:

*а также зерновые продукты – цельнозерновой пшеничный хлеб, крекеры или макароны.

Источники простых углеводов (Натуральные)

Углеводы и физическая активность

Физическая активность резко увеличивает расход энергии, и любой спортсмен, независимо от типа тренировок, должен продумывать стратегию относительно наилучшего обеспечения своих потребностей в энергии для того, чтобы достичь успеха в своей области.

Для занимающихся спортом людей крайне важно получать достаточное количество энергии для обеспечения всех потребностей тела, включая поддержание тканей в здоровом состоянии, рост и восстановление тканей и непосредственные энергетические затраты на физическую активность. Практически все опросы, проведенные среди атлетов, показали, что они потребляют недостаточно энергии для обеспечения нужд их организма.

Можно взглянуть на это так: планируя длительную автомобильную поездку в 500 км, на заправочной станции вы заливаете топливо, которого хватит только на 80 км пути — машина попросту не доедет до места назначения; так и плохо «заправленные» спортсмены тоже будут испытывать трудности и не смогут быть достаточно конкурентоспособными. Общеизвестно что спортсменам следует потреблять достаточное количество углеводов для того, чтобы перекрывать большую часть расхода энергии при физических нагрузках, и дополнительно съедать количество углеводов необходимое для восстановления запасов гликогена в перерывах между тренировками.

В идеале, они следует преимущественно питаться сложными углеводами и потреблять простые углеводы во время и сразу после тренировки. Другие источники энергии (белки и жиры) так же должны присутствовать в рационе для того, чтобы полностью обеспечить все потребности организма в питательных веществах, но основным энергоресурсом должны быть все-таки углеводы. При занятиях спортом, без четко продуманного подхода к рациону, очень сложно получить достаточное количество энергии и углеводов. Не стоит забывать, что тренировки идут рука об руку с грамотным планированием питания.

Необходимое количество углеводов в сутки

Рекомендации по суточной норме:

1. Каждый день съедайте в сумме 5 – 9 порций овощей и фруктов.
2. Каждый день съедайте в сумме 6 – 11 порций хлеба, зерновых, крахмалов, бобовых и других сложных углеводов.
3. Ограничивайте потребление рафинированных сахаров – не более 10% от общего потребления калорий за день.

Рекомендации по суточному потреблению углеводов:

Теперь, имея некое понятие об их природе, время задать следующий вопрос: а сколько именно граммов углеводов необходимо съедать? Нам уже известно, что это количество должно составлять от 40% до 60% общего суточного потребления калорий, а в таблице ниже можно найти более точные значения этого показателя.

В таблице приведены значения, отображающие количество углеводов (в граммах) необходимое людям с умеренно активным образом жизни в зависимости от их массы тела и выбранного процентного отношения (40, 50 или 60%) углеводов к общему объему потребляемых за день калорий.

Пищевые волокна (клетчатка)

Клетчатка важна для здоровья организма и хорошего самочувствия. К ее полезным для здоровья свойствам относятся:

Клетчатка содержится в углеводной пище, особенно богаты ей неочищенные зерновые, фрукты и овощи. Выбирая продукты с высоким содержанием пищевых волокон, в расчёте на их пользу, разумно искать среди источников клетчатки пшеничные отруби — они преимущественно состоят из нерастворимых волокон и наиболее эффективны в смягчении стула, но, в то же время, овсяные отруби, с более растворимыми волокнами, эффективнее в вопросе снижении уровня холестерина в крови.

Клетчатка, содержащаяся в бобовых, геркулесе, яблоках и моркови, также способствуют снижению этого показателя. Для потребителей это означает, что несмотря на то, что какой-то конкретный продукт может быть невероятно богат одним из видов клетчатки, для того чтобы получить все преимущества пищевых волокон, необходимо разнообразно питаться каждый день.

Однако, как и в любом вопросе, здесь главное не переусердствовать, поскольку избыток клетчатки может причинить вред организму. Она выводит воду из организма и может спровоцировать обезвоживание. Из-за ускоренного прохождения еды через пищеварительную систему излишки пищевых волокон, могут ограничить его всасывание железа, поскольку большая его часть усваивается в начале кишечника.

Связующие вещества в некоторых пищевых волокнах ведут себя подобно хелатообразующим соединениям и образуют химические связи с минеральными веществами (железом, цинком, кальцием и т.д.), и затем выводят из тела. Некоторые пищевые волокна мешают организму использовать каротин и получать из него витамин А. Также слишком большое количество клетчатки в рационе может ограничить общий объем съедаемой пищи и привести к дефициту питательных веществ и энергии. В подобной ситуации особенно уязвимы люди с неполноценным питанием, пожилые люди и дети, не употребляющие в пищу продукты животного происхождения.

На каждые съеденные 1 000 ккал должно приходиться более 20 г клетчатки, а общее потребление пищевых волокон за день должно составлять не менее 30 грамм.