Поступая в организм, большинство углеводов расщепляется ферментами до самого простого компонента - глюкозы. Клеткам мозга требуется стабильный приток энергетического топлива в виде глюкозы даже во время сна. Вследствие этого, в крови поддерживается постоянная концентрация глюкозы примерно 3,5 г/моль. При интенсивной работе запасы углеводов быстро истощаются. Поэтому организм делает запасы глюкозы в печени и в мышцах, перерабатывая ее в гликоген. Но при отсутствии больших энергозатрат избыток глюкозы в том числе перерабатывается и в триглицериды (жир), откладываясь также про запас в подкожной жировой прослойке (жирные кислоты также могут быть использованы как энергетическое топливо).
Кроме того, углеводы выполняют структурную функцию в живых организмах: они часто встречаются в связанном виде с липидами и белками, входящими в состав клеточных мембран.
Углеводы в пище
Основным источником углеводов в питании являются растительные продукты. Различные углеводные продукты перевариваются с разной скоростью.
С химической точки зрения углеводы разделяют на простые по структуре сахара: моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза) и дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза) и их высокомолекулярные аналоги - олигосахариды (8-10 моносахаридных звеньев) и полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза, пектин). Более сложные вещества под действием ферментов расщепляются в пищеварительном тракте человека до более простых и затем всасываются в слизистой кишечника.
Чистая глюкоза, являясь наиболее распространенным моносахаридом, начинает поступать в кровь уже через несколько минут после проглатывания. Другие моносахариды, такие как фруктоза и галактоза, также свободно проходят через стенки кишечника. При этом, в отличие от глюкозы, фруктоза не вызывает перенасыщение крови сахаром, она быстро покидает кровяное русло и задерживается в печени, где легко превращается в гликоген.
Фруктоза содержится во фруктах. Также, как правило, все фрукты содержат пищевые волокна - клетчатку (целлюлозу), которая не переваривается ферментами в желудочно-кишечном тракте, но является пищей для микрофлоры в кишечнике. Пищевые волокна являются сложными улеводами (например, некрахмальные полисахариды, такие, как пектин; резистентный крахмал), но на глюкозу они не расщепляются и замедляют усваиваемость фруктозы. Они чрезвычайно полезны для работы кишечника, т.к. нормализуют его микрофлору и стимулируют перистальтику.
Обычный рафинированный сахар состоит из сахарозы - соединенных молекул глюкозы и фруктозы, поэтому расщепляется медленнее, чем глюкоза в чистом виде. Так же как и дисахарид лактоза - углевод, содержащийся в молоке. Полисахарид крахмал, содержащийся в картофеле (также углевод), переваривается очень быстро. А крахмал, содержащийся в зернах пшеницы и других злаковых медленнее за счет того, что крахмальные частицы находятся в комплексе с белками.
Углеводный обмен
В ответ на поступление глюкозы в кровь после приема пищи, поджелудочная железа стимулирует синтез гормона инсулина. Этот гормон отвечает также и за накопление гликогена в печени и мышцах. Нарушение механизма выработки гормона инсулина поджелудочной железой - причина в основном наследственного заболевания диабета 1-го типа.
Открытие инсулина в 1921 году позволило лечить диабет уколами этого гормона. Такое заболевание как диабет 2-го типа стал известен позже. При нем поджелудочная железа исправно вырабатывает инсулин, но нарушена способность клеток печени реагировать на присутствие инсулина синтезом гликогена. На поверхности клеточных оболочек уменьшено число рецепторов инсулина, что приводит к синдрому “резистентности к инсулину.” Диабет 2-го типа сопровождается постоянным повышенным содержанием глюкозы в крови и имеет множество следствий: ожирение, засахаривание крови, склероз сосудов почек и конечностей.
Это заболевание чрезвычайно распространено в экономически развитых странах и связано с образом жизни и диетологическими привычками. Одна из особенностей нарушения углеводного обмена, предшествующего развитию сахарного диабета 2-го типа - это полная бессимптомность. В этом состоит риск неумеренного употребления углеводов.
Гликемический индекс
Чтобы разобраться в том, какие именно продукты повышают количество глюкозы в крови, нужно познакомиться с таким понятием как гликемический индекс (ГИ), который является показателем влияния разных продуктов питания на уровень сахара в крови. ГИ определяет способность углеводов повышать уровень сахара в крови после приема пищи по сравнению с выбранным эталоном - глюкозой, ГИ которой был принят 100. В ходе проведения экспериментов брались продукты с такой же массой углевода, как и в эталонной глюкозе и замерялись скорость усвоения углеводов и величина повышения сахара в крови.
Низкий ГИ означает, что при употреблении продукта, сахар в крови будет подниматься медленно и в целом не поднимется больше 5,5 ммоль/литр. Высокий ГИ предполагает, что будут быстро достигнуты высокие пики уровня глюкозы в крови. Поэтому продукты с низким ГИ часто называют “медленными углеводами” или “сложными”, а с высоким ГИ (больше 70), наоборот, “быстрыми” или “простыми.”
Другими словами, простые углеводы дают очень быстрый приток энергии, но и “прогорают” весьма быстро. Уровень глюкозы понижается, и вслед за этим человек вновь чувствует себя голодным. Такой вид быстрой энергии незаменим для спортсменов и людей, занимающихся физическим трудом. Исторически сложилось, что простые углеводы традиционно употребляются в пищу почти во всех регионах - это хлеб, картофель, рис. Это может быть связано с большим количеством людей, занятых в сельском хозяйстве. За последнее столетие экономика стран претерпела большие изменения. В развитых странах люди преимущественно занимаются умственным трудом и ведут малоподвижный образ жизни. Но привычки к определенной еде, сохранившиеся в национальных кухнях, остались. К этому можно добавить развитие сетей фаст-фуда, ключевыми особенностями которых является преобладание простых углеводов и транс-жиров. Это иллюстрирует неосознанное отношение большинства людей к пище, что может отразиться на здоровье.
ГИ зависит не только от вида углевода в составе продукта (моносахарид, дисахарид, полисахарид), но также и от количества в продукте пищевых волокон, крахмала, степени созревания, способа термической обработки. Так, например, фрукты, содержащие фруктозу, усваиваются медленно и имеют низкий ГИ за счет содержания в них клетчатки, которая не переваривается в пищеварительном тракте. Чем более зрелый плод, тем больше в нем углеводов. Ну а пшеничные зерна, из которых производится привычная нам пшеничная мука высшего сорта, проходит несколько стадий обработки. Твердая оболочка зерна (источник пищевых волокон) отделяется, в результате чего мука превращается в быстроусваиваемый углевод. Или пример изменения ГИ из-за термической обработкой: свежая морковь имеет ГИ равный 16, а вареная уже 49.
Важная особенность шкалы гликемических индексов: ГИ определенного продукта учитывает, как углевод в этом продукте влияет на гликемию, но не учитывает количество этого углевода. Для лучшего понимания влияния пищи на уровень сахара в крови был введен еще один термин - гликемическая нагрузка. Это относительная величина, которая учитывает количество углевода в порции продукта и равна ГИ*(массу порции)/100. Например, у арбуза гликемический индекс 72, но в порции равной 120 г содержится всего 6 г углевода и гликемическая нагрузка порции равна всего 4.
Подробная шкала гликемических индексов доступна по ссылке.
Выводы
Современным людям, ведущим малоподвижный образ жизни, стоит задуматься об уменьшении содержания в пище простых легкоусваяемых углеводов. Их бездумное употребление может привести как минимум к ожирению. А может и стать причиной развития многих других заболеваний, связанных с углеводным обменом и сердечно-сосудистой системой.
Рекомендуется ограничить употребление рафинированного сахара и всех продуктов, в состав которых он входит - а лучше и вовсе обойтись без них. А это и газированные сладкие напитки, и конфеты, и многие консервированные изделия. Следует сократить потребление мучных продуктов - макарон, выпечки, кондитерских изделий. Быстрые углеводы - это также все белые крупы, например, рис и манка, овсянка быстрого приготовления, и такие фрукты, как виноград и бананы. Употреблять стоит преимущественно долгоусваиваемые углеводы: гречку, бурый рис, макароны грубого помола, овсянку долгого приготовления, ржаной хлеб. Добавление в блюда отрубей также увеличит время всасывания углеводов. Хорошей заменой сладостям могут стать фрукты, которые имеют низкий ГИ и помимо этого содержат множество витаминов и минеральных веществ. Волокнистые овощи (репа, кабачки, сельдерей и другие), зелень содержат много клетчатки, они улучшают пищеварение и углеводный обмен. И стоит отметить, что мясо, дичь, рыба, авокадо, зелень салата, сыр, яйца практически не содержат углеводов и не вызывают значительного повышения сахара в крови.
Ссылки:
1. Kaye Foster-Powell, Susanna HA Holt, and Janette C Brand-Miller. International table of glycemic index and glycemic load values. 2002.
2. Черникова, Н. А. Практические аспекты рационального питания при сахарном диабете. Русский медицинский журнал. 2009.
3. Медведев Ж. Питание и долголетие.
4. Ryan Lewis. Glycemic Index and Glycemic Load – Do you know the difference?