Углеводы составляют значительную часть рациона питания человека. Пища растительного происхождения в первую очередь содержит углеводы.
Все углеводы делятся на простые (монозы) и сложные (олигосахариды, полисахариды). Простыми углеводами называют углеводы, не способные гидролизоваться с образованием более простых соединений.
Основными представителями моносахаров (моноз) являются глюкоза и фруктоза, которые играют важную роль в пищевой технологии и являются важными компонентами продуктов питания и исходным материалом (субстратом) при брожении.
В природе широко распространены также арабиноза, рибоза, ксилоза, главным образом в качестве структурных компонентов сложных полисахаридов (пентозанов, гемицеллюлоз, пектиновых веществ), а также нуклеиновых кислот и других природных полимеров.
Молекулы полисахаридов построены из различного числа остатков моноз. Наиболее широко распространены дисахариды мальтоза, сахароза и лактоза (молочный сахар).
Высокомолекулярные полисахариды состоят из большого числа остатков моноз (до 6 — 10 тыс.). Они делятся на гомополисахариды, построенные из остатков моносахаридов одного вида (крахмал, гликоген, клетчатка), и гетерополисахариды, состоящие из остатков различных моносахаридов.
С точки зрения пищевой ценности углеводы делятся на усвояемые и неусвояемые. К усвояемым относятся все моно- и дисахариды, крахмал, гликоген, к неусвояемым — клетчатка, гемицеллюлозы, пектиновые вещества, лигнин. Эти полисахариды входят в состав клеточных стенок растений, называются пищевыми волокнами и не усваиваются нашим организмом, так как ферменты желудочно-кишечного тракта человека не расщепляют их.
Физиологическая роль отдельных углеводов заключается в следующем.
- Глюкоза. Является сахаром, в виде которого углеводы циркулируют в крови, а также питательным веществом для мозга.
- Фруктоза. Имеет особый путь превращения в печени в гликоген. Для этого не требуется инсулин, поэтому фруктоза может потребляться людьми, страдающими сахарным диабетом.
- Лактоза. Подавляет нежелательную микрофлору желудочно-кишечного тракта. Лактоза способствует развитию молочнокислых бактерий, которые подавляют рост патогенных микроорганизмов.
- Мальтоза. Сахар для страдающих болезнями желудочно-кишечного тракта, так как не сбраживается в кишечнике.
- Сахароза. Очень легко усваивается. Не имеет специфических положительных функций. Несет только энергетические функции.
Ощущение сладкого, воспринимаемое рецепторами языка, тонизирует центральную нервную систему. Наиболее сладким сахаром является фруктоза.
Таблица. Относительная сладость некоторых сахаров, %
Сахара | Сладость,% |
Сахароза | 100 |
Фруктоза | 173 |
Глюкоза | 74 |
Галактоза | 32,1 |
Мальтоза | 32,5 |
Лактоза | 16 |
Инвертный сахар | 130 |
Крахмал — полисахарид, являющийся смесью полимеров двух типов, отличающихся пространственным строением — амилозы и амилопектина. Является резервным полисахаридом растений (зерно, картофель). Крахмал в отличие от сахарозы не приводит к быстрому увеличению сахара в крови и является основным источником глюкозы.
В ходе гидролиза постепенно идет деполимеризация крахмала с образованием декстринов, затем мальтозы, а при полном гидролизе — глюкозы.
Крахмальные зерна при обычной температуре не растворяются в воде, при повышении температуры набухают, образуя вязкий коллоидный раствор. Этот процесс называется клейстеризацией крахмала.
Гликоген (животный крахмал) — основной запасный углевод, биополимер, состоящий из остатков глюкозы, является компонентом всех тканей животных и человека. Он служит важным источником энергии и резервом углеводов в организме. Кроме того, гликоген участвует в регуляции водного баланса клеток. Значительная часть гликогена связана в клетках с белками.