1.4 Роль углеводов в жизни человека
Углеводы служат основным источником энергии. Свыше 56% энергии организм получает за счет углеводов, остальную часть - за счет белков и жиров.
Глюкоза наиболее быстро и легко используется в организме для образования гликогена, для питания тканей мозга, работающих мышц (в том числе и сердечной мышцы), для поддержания необходимого уровня сахара в крови и создания запасов гликогена печени. Во всех случаях при большом физическом напряжении глюкоза может использоваться как источник энергии.
Фруктоза обладает теми же свойствами, что и глюкоза, и может рассматриваться как ценный, легкоусвояемый сахар. Фруктоза в значительном количестве (до 70 - 80%) задерживается в печени и не вызывает перенасыщение крови сахаром. В печени фруктоза более легко превращается в гликоген по сравнению с глюкозой. Фруктоза усваивается лучше сахарозы и отличается большей сладостью. Высокая сладость фруктозы позволяет использовать меньшие ее количества для достижения необходимого уровня сладости продуктов и таким образом снизить общее потребление сахаров, что имеет значение при построении пищевых рационов ограниченной калорийности.
Избыток сахарозы оказывает влияние на жировой обмен, усиливая жирообразование. Установлено, что при избыточном поступлении сахара усиливается превращение в жир всех пищевых веществ (крахмала, жира, пищи, частично и белка). Таким образом, количество поступающего сахара может служить в известной степени фактором, регулирующим жировой обмен. Обильное потребление сахара приводит к нарушению обмена холестерина и повышению его уровня в сыворотке крови. Избыток сахара отрицательно сказывается на функции кишечной микрофлоры. При этом повышается удельный вес гнилостных микроорганизмов, усиливается интенсивность гнилостных процессов в кишечнике, развивается метеоризм. Установлено, что в наименьшей степени эти недостатки проявляются при потреблении фруктозы. Основными источниками фруктозы являются фрукты и ягоды. Глюкоза и фруктоза широко представлены в меде: содержание глюкозы достигает 36.2%, фруктозы - 37.1%. В арбузах весь сахар представлен фруктозой, количество которой составляет 8%. Третий моносахарид - галактоза - в свободном виде в пищевых продуктах не встречается. Галактоза является продуктом расщепления основного углевода молока - лактозы.
Из дисахаридов в питании человека основное значение имеет сахароза, которая при гидролизе распадается на глюкозу и фруктозу. Источниками сахарозы в питании человека являются, главным образом, тростниковый и свекловичный сахар. Содержание сахарозы в сахаре-песке составляет 99.75%. Натуральными источниками сахарозы являются бахчевые, некоторые овощи и фрукты.
Содержание углеводов на 100 г. продуктов
| Овощи и фрукты | |||||
| капуста белокочанная | картофель | свекла | яблоки | виноград | |
| Глюкоза | 2.6 | 0.6 | 0.3 | 2.0 | 7.8 |
| Фруктоза | 1.6 | 0.1 | 0.1 | 5.5 | 7.7 |
| Сахароза | 0.4 | 0.6 | 8.6 | 1.5 | 0.5 |
| Гемицеллюлоза | 0.1 | 0.3 | 0.7 | 0.4 | 0.6 |
| Клетчатка | 1.0 | 1.0 | 0.9 | 0.6 | - |
| Крахмал | 0.1 | 16.0 | 0.1 | 0.8 | 0.6 |
| Пектин | 0.6 | 0.4 | 1.1 | 1.0 | 0.6 |
Сложные углеводы, или полисахариды, характеризуются усложненным строением молекулы и плохой растворимостью в воде. К сложным углеводам относятся крахмал, гликоген, пектиновые вещества и клетчатка.
Крахмал имеет основное пищевое значение. Высоким его содержанием в значительной степени обуславливается пищевая ценность зерновых продуктов. В пищевых рационах человека на долю крахмала приходится около 80% общего количества потребляемых углеводов. Превращение крахмала в организме в основном направлено на удовлетворение потребности в сахаре.
Гликоген в организме используется в качестве энергетического материала для питания работающих мышц, органов и систем. Восстановление гликогена происходит путем его его ресинтеза за счет глюкозы.
Пектины относятся к растворимым веществам, усваивающимися в организме. Современными исследованиями показано несомненное значение пектиновых веществ в питании здорового человека, а также возможность использовать их с терапевтической целью при некоторых заболеваниях преимущественно желудочно-кишечного тракта.
Клетчатка по химической структуре весьма близка к полисахаридам. Высоким содержанием клетчатки характеризуются зерновые продукты. Однако помимо общего количества клетчатки, важное значение имеет ее качество. Менее грубая, нежная клетчатка хорошо расщепляется в кишечнике и лучше усваивается. Такими свойствами обладает клетчатка картофеля и овощей. Клетчатка способствует выведению из организма холестерина.
Потребность в углеводах определяется величиной энергетических затрат. Средняя потребность в углеводах для тех, кто не занят тяжелым физическим трудом, 400 - 500 г. в сутки.
Глава II
2.1. Опыты с углеводами
Опыт №1
Мы налили в пробирку примерно 1 мл воды и бросили несколько крупинок сахарного песка (сахарозы). Теперь добавили 2-3 капли спиртового раствора резорцина или тимола. Наклонили пробирку и осторожно налили по стенке 1-2 мл концентрированной серной кислоты.
Закрепили пробирку в вертикальном положении. Тяжелая кислота опустилась на дно, а на границе ее с водой появилось яркое красивое кольцо – красное.
Опыт №2
Мы взяли смесь клейстера с кислотой, поставили кипятиться в кастрюле, понемногу доливая воду по мере ее испарения. Время от времени брали ложкой пробы жидкости и, слегка охладив, капнули на них разбавленным йодным раствором. Крахмал дает синее окрашивание, а вот декстрины - красно-бурое. Что касается мальтозы и глюкозы, то они вовсе не окрашиваются. По мере гидролиза цвет проб будет меняться.
После кипячения жидкость надо немного охладили и постепенно добавляли в нее при перемешивании около 10 г порошка мела, чтобы полностью нейтрализовать серную кислоту. Смесь при этом вспенивалась, потому что во время реакции кислоты с мелом выделяется углекислый газ. После прекращения вспенивания, мы поставили полученную желтоватую жидкость на слабый огонь, чтобы она упарилась примерно на две трети, затем еще горячей профильтровали ее через несколько слоев марли, после чего упарили жидкость еще раз, но теперь более аккуратно, уже не на открытом огне, а на водяной бане. У нас получилась густая сладкая патока, основу которой составляет глюкоза. Примерно так же патоку получают в больших количествах на крахмалопаточных заводах.
Опыт №3
Мы вымоли свежий огурец, натерли его на терке и выжали сок.
Приготовили в пробирке гидроксид меди Сu(ОН)2. Для этого добавили 2-3 капли раствора медного купороса к 0,5-1 мл раствора едкого натра. К полученному осадку прибавили равный объем огуречного сока и встряхнули пробирку. Осадок растворился, получился синий раствор. Такая реакция характерна для многоатомных спиртов, т. е. для спиртов, которые содержат несколько гидроксильных групп.
Теперь нагрели до кипения пробирку с полученным синим раствором. Он сначала пожелтел, затем стал оранжевым, а после охлаждения выпал красный осадок оксида меди Cu2O. Эта реакция характерна для другого класса органических соединений - для альдегидов. Значит, в огуречном соке есть вещество, представляющее собой альдегид и спирт одновременно. Это вещество и есть глюкоза, которая по строению представляет собой альдегидоспирт. Благодаря ней у огурца сладковатый вкус.
2.2. Применение углеводов в различных областях
деятельности.
Углеводы применяют в различных областях деятельности, например:
· Глюкоза, аскорбиновая кислота, сердечные гликозиды, углеводсодержащие антибиотики, гепарин широко применяются в медицине
· Углеводы лежат в основе процессов брожения.
· Углеводы используют при обработке древесины, изготовления бумаги и тканей из растительного волокна.
· Составляют большую (часто основную) часть пищевого рациона человека
· Широко используются в пищевой и кондитерской промышленности (крахмал, сахароза, пектиновые вещества, агар)
· Превращения при спиртовом брожении лежат в основе процессов получения этилового спирта, пивоварения, хлебопечения, глицерин, молочную, лимонную, глюконовую кислоты