Глава 9

ВУГЛЕВОДИ ТА ЇХ ЗНАЧЕННЯ У ХАРЧУВАННІ

У 1871 p. І.М.Сєченов писав, що їжа і у стані спокою, і у стані роботи тіла повинна являти собою суміш білкових речовин з жирами, крохмалей або цукром, і в обох цих випадках за білками залишається переважно пластичне значення, а за іншими речовинами — робоче.

Фізіолого-гігієнічне значення вуглеводів:

1) служать для організму швидко мобілізуючими джерелами енергії;.

2) зменшують ацидоз унаслідок окислення до кінцевих продуктів —^і-оксиду вуглецю (IV) і води;

3) впливають на повноту утилізації жирів;

4) забезпечують детоксикаційну функцію печінки;

5) беруть участь у пластичних процесах (синтезі нуклеїнових кислот, амінокислот, мукополісахаридів тощо);

6) виконують в організмі важливі фізіологічні функції (гепарин, гіа-луронова кислота, гетерополісахариди крові тощо).

Оскільки вуглеводи ліпше за інші харчові речовини підлягають пере­творенням із звільненням відповідної кількості енергії, вони особливо важливі у харчуванні як джерела енергії у разі інтенсивної фізичної пра­ці. Під час великого м'язового напруження у тренованих людей до 50% енергетичних витрат покривається за рахунок вуглеводів, а у нетренова-них — майже виключно за рахунок вуглеводів. Важливу роль відіграють вуглеводи у діяльності центральної нервової системи, оскільки вони є основним джерелом енергії для нервової тканини. Тканина головного

мозку споживає глюкози у середньому у 2 рази більше, ніж м'язи, і в З рази більше, ніж нирки. Про важливу роль вуглеводів у діяльності мозку свідчить і той факт, що запаси глікогену у мозковій тканині порівняно стабільні, вони витрачаються лише у надзвичайних випадках.

Нормальна діяльність підшлункової залози і надниркових залоз та­кож деякою мірою залежить від вуглеводів їжі. Глюкоза є природним фізіологічним збудником острівкового апарату підшлункової залози, у той час як на секрецію наднирковими залозами адреналіну (антагоніста інсуліну) справляє гальмівний вплив.

Глюкоза є специфічним подразником хеморецепторів кровоносних" судин. Імпульси, що виникають у разі різних рівнів цукру у крові, спри­чиняють відповідні реакції у різних органах — головному мозку, острів» ковій тканині підшлункової залози, нирках тощо.

Такі вуглеводи, як клітковина і пектинові речовини, сприятливо впливають на діяльність травного каналу. Вони значною мірою визнача­ють об'єм їжі, що споживається, і створюють почуття насичення, поси* люють рухову функцію кишок, стимулюють виділення травних соків, беруть участь в оформленні калових мас, надаючи їм певної структури (консистенцію і об'єм), збільшують швидкість їх просування по кишках, відіграють важливу роль у нормалізації діяльності корисної мікрофлори кишок. Доведена здатність клітковини виводити із організму холестерин, що ураховують під час складання раціонів харчування для осіб старшого віку з метою профілактики атеросклерозу.

З недостачею клітковини у їжі пов'язують збільшення у деяких краї­нах світу випадків захворювань на рак товстої кишки. Їжа, бідна на кліт­ковину, повільно проходить травним каналом. Унаслідок затримки кало­вих мас у товстій кишці відбувається накопичення і всмоктування різних амінів, у тому числі таких, що мають канцерогенну активність. Особливе значення у харчуванні людей із захворюваннями травної системи мають пектинові речовини плодів і овочів. Останні, набухаючи у воді, утворю­ють ніжну масу, яка не подразнює слизової оболонки кишок, але підтри­мує тонус їх стінки.

Звичайно разом з вуглеводами в організм надходять органічні кислоти. В основному вони містяться в овочах, фруктах і ягодах, де представлені, як правило, яблучною і лимонною кислотами (у сумі від 0,3 до 1%). У вино­граді міститься винна кислота (0,4%), у молочних продуктах основними є молочна (до 1% у кефірі) і лимонна. Органічні кислоти позитивно впливають на діяльність травної системи, зменшують процеси гниття. Органічні кислоти є джерелом енергії: яблучна кислота дає 10 кДж/г (2,4 ккал/г), лимонна — 10,5 кДж/г (2,5 ккал/г), молочна — 15,1 кДж/г (3,6 ккал/г). Винна кислота організмом не засвоюється. Щавлева кислота деяких овочів інтенсивно зв'язує кальцій, спричиняючи гальмування йо­го засвоєння. Фітинова кислота, що міститься у значних кількостях у злакових, бобових і горіхах, зв'язує не тільки кальцій, а й різні метали (залізо, цинк тощо). • . ^}-'

Доведено, що вуглеводи, з одного боку, в організмі людини здатні утворюватися з жирів і білків. З другого — з вуглеводів їжі у певних умовах відбувається біосинтез як жирів, так і білків. У здоровому органі­змі за умови звичайного змішаного харчування до 30% вуглеводів, що надходять з раціоном, здатні переходити в жири, а у разі переважно вуг­леводної дієти цей показник може бути значно вищим.

Слід також мати на увазі, що повноцінний за вуглеводами раціон справляє зберігаючий вплив на витрачання організмом жирів і білків.

Взаємозв'язок проміжного обміну вуглеводів і жирів найяскравіше проявляється у разі цукрового діабету: зниження здатності використання організмом вуглеводів і порушення їх проміжного обміну неминуче веде до розладу жирового обміну.

Недостатнє надходження вуглеводів з їжею може спричинити в орга­нізмі здорової людини зсуви у жировому обміні. У цьому разі у крові накопичуються продукти неповного згоряння жирів — кетонові і ацето­нові тіла, які починають виділятися з сечею (кетонурія). Давно доведено, що для повного згоряння жирів необхідна присутність у їжі певної кіль­кості вуглеводів. Тому не випадкова фраза: «Жири згоряють у полум'ї вуглеводів». Для короткочасного (10—20 днів) підтримання ліпідного обміну на нормальному рівні необхідно, щоб у їжі на 4 масові частини жирів припадала мінімум 1 масова частина вуглеводів. Цей принцип був покладений в основу розробки мінімальних пайків, що використовують­ся в особливих ситуаціях.

Є дані про тісний зв'язок вуглеводного обміну з обміном ліпідів, у;

тому числі холестерину: при порушеному холестериновому обміні над­мірне уведення вуглеводів з їжею посилює цей патологічний процес. Ві­домо, що проміжні продукти обміну вуглеводів є джерелами біосинтезу холестерину.

Останнім часом висловлюються переконливі припущення про те, що проміжні продукти розпаду глюкози, вступаючи у цикл трикарбонових кислот Кребса, можуть служити не тільки початковими речовинами для біосинтезу жирів і ліпідів, але й для біосинтезу амінокислот, нуклеїнових кислот та інших біологічно активних речовин. Це підтверджує і те, що вуглеводи їжі впливають також на білковий обмін. Ще Ф.Ф. Ерисман в одній із своїх робіт звертав увагу на те, що прийом достатньої кількості вуглеводів одночасно з м'ясною їжею справляє на неї зберігаючий вплив. У цьому разі засвоєння білків м'яса відбувається значно повніше. Така дія вуглеводів відносно білків виражена більше, ніж у жирів. ,

Вуглеводи тісно пов'язані з водним обміном. Надлишок вуглеводів у харчуванні зумовлює затримку води у тканинах, спричинюючи їх пасто-зність. Такий стан спостерігається у маленьких дітей, котрі вживають багато мучних і круп'яних страв і солодощів. Старші діти у разі надмір­ного вживання вуглеводів марніють, стають блідими, погано розвиваю­ться; таких дітей називають «цукрові хлопчики». Однак з позиції сучас­ної нутриціології, виникнення цього патологічного стану зумовлене не

надлишком вуглеводів у їжі, а, скоріше, недостатнім надходженням в організм білків та інших поживних речовин, особливо вітамінів.

Відомо, що надмірне споживання вуглеводів підвищує потребу організ­му у вітаміні б]. Недостача цього вітаміну в їжі призводить до накопичення у тканинах продуктів неповного згоряння вуглеводів — піровиноградної кислоти. Доведено, що для нормального перебігу вуглеводного обміну в їжі має бути достатньою кількість вітамінів Вг, Вб, С тощо.

Вуглеводний обмін тісно пов'язаний з ферментними системами організ­му. Так, наприклад, спадкове захворювання новонароджених дітей галакто-земія характеризується накопиченням у крові дитини великої кількості мо-носахариду галактози (складової частини лактози молока). Причиною захворювання є відсутність у тканинах організму новонародженого фермен­тів, які метаболізують галактозу. Лікування галактоземії полягає у заміні молочного цукру глюкозою, яку добре засвоює організм дитини.

Від особливостей вуглеводного харчування багато у чому залежить імунобіологічна реактивність організму. У разі надмірного споживання вуглеводів можуть виникати сенсибілізація організму до різних алергенів інфекційної і неінфекційної природи. У разі надмірного вуглеводного харчування чутливість шкірних покривів до неспецифічних запальних агентів значно підвищується.

У цьому аспекті можна розглядати і дезінтоксикаційну здатність вуг­леводів. Відомо, наприклад, що глюкуронова кислота, що утворюється із глюкози, знешкоджує сполуки типу фенолів та інших циклічних спиртів. Отруйні продукти (сульфаніламіди тощо) нейтралізуються завдяки зв'я­зуванню їх з активним ацетатом, який утворюється у разі окислення вуг­леводів тощо.

Поряд з біологічним, вуглеводи мають і велике харчове значення, перш за все — їх здатність задовольняти потребу організму у відчутті солодкого. Цю думку яскраво виразив в одній із своїх робіт І.П. Павлов. Він писав, що їжа, почата із задоволенням унаслідок потреби в їжі, по­винна і закінчитися ним же, незважаючи на задоволення потреби, при­чому об'єктом цієї насолоди є речовина, що майже не потребує травної роботи, але, так би мовити, така, що пестить смаковий апарат, — цукор. Використання солодощів у харчуванні дозволяє значно урізноманітнити їжу за смаковими властивостями.

Таким чином, вуглеводам у харчуванні людини належить своя особ­лива роль. Надмірне або недостатнє надходження їх з їжею може позна­читися на різних боках життєдіяльності організму. | ?v ;s »yf,''»i я;:

ГІГІЄНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ОКРЕМИХ ВИДІВ * ВУГЛЕВОДІВ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ ' ' '

Найбільше поширені у харчуванні людини такі вуглеводи: крохмаль, клітковина (грубі харчові волокна), пектинові речовини (м'які харчові

волокна), глюкоза, фруктоза, сахароза і лактоза. Крохмаль, клітковина і пектинові речовини за своєю будовою належать до складних вуглеводів (полісахаридів), а глюкоза, фруктоза, сахароза і лактоза — до простих (моно- і дисахаридів). Усі моно- і дисахариди, а із полісахаридів крох­маль засвоюються організмом на 95—100%, однак швидкість їх засвоєн­ня різна. Моносахариди, з яких найпоширеніші у природі глюкоза і фру­ктоза, всмоктуються через слизову оболонку кишок через 5—10 хв, у цьому разі глюкоза надходить у кров швидше за фруктозу внаслідок то­го, що у слизовій оболонці тонких кишок є спеціальна «транспортна» 'i система глюкози.

Із дисахаридів у харчових продуктах частіше зустрічаються сахароза (буряковий цукор) і лактоза (молочний цукор). Дисахарид мальтоза (со­лодовий цукор) у природних харчових продуктах знаходиться у невели­ких кількостях. Під час деяких технологічних процесів (приготування солоду шляхом пророщування ячменю у пивоварній промисловості, бро­діння тіста під час випічки хліба тощо) кількість мальтози у продуктах підвищується. У тваринному організмі мальтоза є проміжним продуктом розпаду глікогену. Під час прийому їжі, що містить крохмаль, мальтоза утворюється уже у ротовій порожнині під впливом ферменту амілази (діастази) слини.

Дисахариди, як і моносахариди, добре розчиняються у воді і швидко засвоюються. Трохи гірше розчиняється у воді лактоза.

Лактоза (молочний цукор) міститься у молоці усіх ссавців: у жіночо­му молоці її 6—7%, у коров'ячому і козячому — до 4—5%. Під час роз­щеплення лактози утворюється по одній молекулі галактози і глюкози. У загальному балансі вуглеводного харчування різних груп населення лак­тоза не має великого значення. Однак у харчуванні дітей грудного віку вона відіграє важливу роль: з одного боку, як джерело енергії і пластич­ного матеріалу, з іншого — як речовина, що створює у кишках дитини певне середовище, що перешкоджає розмноженню у них гнилісної мік­рофлори.

Для фізіолого-гігієнічної характеристики різних класів вуглеводів має значення їх солодкість і глікемічний індекс. Солодкість різних вуг­леводів відносно сахарози за Бістер—Вуду (шкала солодкості) представ­лена нижче.

Сахароза . 100 , . Мальтоза 32,5 Фруктоза г173 • Рамноза „ 32,5 , ' Глюкоза 74 Галактоза^ 32,5 Ксилоза 40 Рафіноза 22,6 Лактоза 16

Чим вищий показник солодкості вуглевода, тим менше його потрібно для забезпечення достатньої солодкості готової страви, що використовують під час виготовлення продуктів і напоїв зниженої енергетичної цінності.

Глікемічний індекс — це відношення концентрації глюкози у крові людини після споживання 100 г досліджуваного продукту до концентра­ції глюкози після споживання еталонного продукту (100 г білого хліба), виражене у відсотках. Глікемічні індекси різних вуглеводів і продуктів представлені у табл. 10. За величиною глікемічного індексу можна про­гнозувати глікемічну реакцію на певний продукт (вуглевод). Чим більше згладжена глікемічна реакція, тим менше навантаження на інсулярний апарат підшлункової залози, що має неабияке значення у профілактиці і дієтотерапії цукрового діабету.

Таблиця 10. Глікемічні індекси вуглеводів і харчових продуктів

Продукти	Індекс,0/»	Вуглеводи	Індекс.Уо
Хліб білий (еталон)	100	Фруктоза	ЗО
Хліб житній	58	Глюкоза	138
Крупи		Мед	126
гречана	74	Сахароза	86
пшоно	103	Мальтоза	152
овес	85
Картопля	116
Яблуко	53
Виноград	62		^ '

Полісахарид крохмаль повільно перетравлюється і усмоктується. Ві­домо, що крохмаль, маючи складну структуру, не розчиняється у воді і у багатьох харчових продуктах (злакові, бобові тощо) знаходиться усере­дині щільних рослинних оболонок. Крохмаль, що міститься у продуктах, які не мають оболонок із клітковини, засвоюється краще і швидше (кро­хмаль картоплі, овочів, хліба тощо). Крохмаль із окремих страв засвоює­ться з різною швидкістю. Наприклад, із манної і рисової каш крохмаль засвоюється легше і швидше, ніж із гречаної, ячмінної і перлової.

Мають значення і кулінарні прийоми, що використовуються під час приготування їжі. Так, крохмаль із картопляного пюре і вареної картоплі перетравлюється швидше, ніж із смаженої у фритюрі. Засвоєння крохма­лю із хліба залежить від помелу борошна.

Полісахарид тваринного походження глікоген у харчуванні людини практичного значення не має, оскільки міститься у печінці і м'язах у не­великих кількостях і майже повністю розщеплюється у тушах забійних тварин.

З інших полісахаридів у харчуванні людини важливе значення мають клітковина (целюлоза) і пектинові речовини. Клітковина бере участь у побудові стінок рослинних клітин, а пектинові речовини зв'язують ці стінки між собою.

Залозистий апарат травного каналу людини не продукує ферменти, що розщеплюють клітковину і пектинові речовини. Лише у товстій киш-

ці і дистальних відділах тонких під впливом мікрофлори до 30% клітко­вини і пектинових речовин можуть частково розщеплюватися з утворен­ням розчинних сполук, які можуть усмоктуватися у кров. Найгрубіша клітковина міститься у зернових, ріпі, буряку, брукві. У фруктах і ягодах клітковина більш пухка і містить багато пектинових речовин, однак їх вміст коливається у широких межах і залежить від виду і сорту рослини, розміру, ступеня зрілості і умов зберігання плодів.

Пектинові речовини у продуктах харчування зустрічаються в основ­ному у вигляді пектину і протопектину. Пектин входить до складу кль;

тинного соку рослин і характеризується доброю розчинністю, а протопе­ктин нерозчинна, досить щільна речовина (сполука пектину з целюлозою), його особливо багато у недозрілих плодах, тому вони твер­діші. У процесі дозрівання протопектин розщеплюється з утворенням пектину і плоди стають м'якшими. Протопектин розпадається під час термічної обробки рослинних продуктів, тому варені овочі і фрукти м'які та ніжні. Слід відзначити, що швидкість перетворення протопектину у розчинний пектин під час термічної обробки залежить і від реакції сере­довища.

Кисле середовище уповільнює цей процес. Ось чому картопля у щах із квашеної капусти вариться довше, ніж у щах із свіжої капусти. Затри­мують процес перетворення протопектину у пектин також кухонна сіль і висока жорсткість води.

У харчовому раціоні сучасної людини мають переважати вуглеводи, які справляють менше навантаження на інсулярний апарат підшлункової зало­зи. Цією властивістю володіють полісахариди, а також вуглеводи, що мають високі показники солодкості і низькі значення глікемічного індексу.

ПОТРЕБА 1 НОРМУВАННЯ ВУГЛЕВОДІВ

Потреба організму у вуглеводах залежить від інтенсивності викону­ваної фізичної і розумової роботи. Норми вуглеводів у харчуванні вста­новлюють за енергетичними витратами з урахуванням потреби організму у білках і жирах.

Для визначення за даними газообміну величини енергетичних витрат організму, що покриваються вуглеводами, необхідно встановити кіль­кість окислених білків, а також сумарну величину поглинутого тканина­ми кисню і виділеного оксиду вуглецю. Кількість окислених білків ви­значають за загальним азотом сечі (а у разі значного потовиділення — і поту), помноженим на коефіцієнт 6,25 (коефіцієнт перерахунку азоту у білок). Сумарну кількість поглинутого кисню і оксиду вуглецю, що ви­дихається, встановлюють звичайним методом визначення газообміну. Знаючи, що для окислення 1 г білка потрібно 966,3 мл кисню, можна ви­рахувати кількість кисню, що потрібна на окислення усіх витрачених організмом білків. Також вираховується кількість оксиду вуглецю, що

утворився під час окислення білків в організмі (під час окислення 1 г білка утворюється 733,9 мл оксиду вуглецю). Різниця між сумарними кількостями поглинутого кисню і виділеного оксиду вуглецю і цими са­мими показниками, що приходяться на білки, падає на жири і вуглеводи. Ураховуючи, що дихальний коефіцієнт під час окислення в організмі жирів дорівнює 0,707, а під час окислення вуглеводів — 1, можна за від­повідними рівняннями і таблицями встановити кількість кисню, витра­ченого окремо на окислення вуглеводів і жирів. Користуючись цим спо­собом, установлюють орієнтовні норми вуглеводів у раціоні.

Вперше норму вуглеводів у харчуванні запропонував К. Фойт. Він вважав, що кількість вуглеводів у їжі не повинна перевищувати 500 г, оскільки у разі вищого вмісту вони можуть обтяжливе діяти на органи травлення. Пізніше приблизно таку саму норму вуглеводів (456 г) запро­понував М. Рубнер.

Деталізовані норми вуглеводів у харчуванні дорослого працездатного населення наведені у табл. 4 (глава 6). Середня потреба у вуглеводах для осіб, не зайнятих важкою фізичною працею, складає 365—400 г за добу, у тому числі крохмалю 300—315 г, моно- і дисахаридів 50—100 г, орга­нічних кислот (лимонна, молочна тощо) 2 г, харчових волокон (грубих і м'яких) 20—25 г, у тому числі безпосередньо клітковини і пектину по 10—15 г. Нормують потребу у вуглеводах відповідно до енергетичної цінності добового харчового раціону: на кожні 4184 кДж (1000 ккал) пе­редбачається 137 г вуглеводів.

Хоч вуглеводи не належать до незамінних чинників харчового раціо­ну, зниження їх споживання до 50—60 г за добу може спричинити пору­шення метаболічних процесів: посилення окислення ендогенних ліпідів, що пов'язане з накопиченням кетонових тіл, збільшення розщеплення м'язових білків, що витрачаються на глюконеогенез; зниження детокси-каційної функції печінки.

Необхідно враховувати, що використання у харчовому раціоні рафі­нованих моно- і дисахаридів веде до: надходження «пустих» калорій, які не збагачують раціон вітамінами, мінеральними елементами та іншими біологічно активними речовинами; гіперхолестеринемії; розвитку карієсу внаслідок зменшення рН слини.

ДЖЕРЕЛА ВУГЛЕВОДІВ У ХАРЧУВАННІ. ЗБАЛАНСОВАНІСТЬ ВУГЛЕВОДІВ

Основними джерелами вуглеводів у харчуванні є рослинні продукти. Як уже відзначалося, найпоширенішими вуглеводами у харчуванні лю­дини є крохмаль, глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза, клітковина і пек­тинові речовини. Найбагатші на крохмаль злакові і бобові. У зернах пшениці міститься до 54% крохмалю. У деяких крупах (рис, перлова і манна) міститься 65—70% крохмалю. Приблизно стільки ж крохмалю у

макаронних виробах. У бобових (горох, квасоля, сочевиця) міститься 40—44% крохмалю. Хорошим постачальником крохмалю є картопля — 75% сухої речовини складає крохмаль. З готових продуктів багаті на крохмаль хліб і хлібобулочні вироби, каші, страви з макаронних виробів і картоплі. Клітковина, пектинові речовини та інші харчові волокна над­ходять до організму з хлібом грубого помелу, овочами і фруктами.

Велика кількість дисахаридів (сахароза) міститься у цукрових буря­ках (до 20%) і цукровій тростині (до 25%). Порівняно багато сахарози і у деяких овочах (наприклад, у столових буряках —' 9%, у моркві — 7%).

Основними джерелами моносахаридів (глюкози і фруктози) у харчу­ванні є мед, фрукти і ягоди. На глюкозу особливо багатий виноград (міс­тить до 15% від сирої маси), а на фруктозу — мед.

У сучасному харчуванні, крім вимог обмеження вуглеводів, необхід­но передбачити достатній рівень харчових волокон, особливо за рахунок цінних пектинових речовин овочів і плодів. Щоденне включення в раці­он харчування фруктів дозволяє в основному вирішити завдання збалан­сованості окремих цукрів, особливо сахарози і фруктози, що має значен­ня у профілактиці атеросклерозу.

ЛІТЕРАТУРА

Петровский К..С. Углеводм // Гигиена питання. Т.2 / Под рсд. К.С. Петровского. —

М.: Медицина, 1971. — С. 72—VI. Усов А.И. Углеводьі / БСЗ. — М.: Совстская знциклопеди», 1977. — Т.26. —

С.1326—1330. Смоляр В.И. Рациональное питание. —К.: Наук.думка, 1991.—366с.