Классификация углеводов и нахождение их в природе

      К неусвояемым углеводам относятся  пищевые волокна, или балластные вещества: целлюлоза, гемицеллюлоза, пектины. Человек непосредственно не усваивает  пищевые волокна, поскольку его  организм не вырабатывает ферментов. Необходимых  для их расщепления. Частичное расщепление этих веществ происходит под действием ферментов,  которые выделяются микроорганизмами  в кишечнике. Балластные вещества влияют на перистальтику кишечника, создавая необходимые условия для продвижения пищи по желудочно-кишечному тракту. Они способствуют выведению из организма холестерина, препятствуют всасыванию ядовитых веществ. Недостаток балластных веществ вызывает ожирение, развитие желчнокаме6нное болезни, сердечно-сосудистых заболеваний. С их недостатком также связывают рост заболеваний раком толстой кишки. К этому следует добавить, что балластные вещества создают чувство насыщения, снижают аппетит. Пищевой рацион должен содержать 25гр. в сутки балластных веществ. В то же время повышенное содержание клетчатки в рационе приводит к снижению усвоения у многих компонентов пищи, особенно минеральных веществ, и может вызвать нарушение деятельности желудочно-кишечного тракта. Основными источниками балластных веществ в питании являются хлеб грубого помола. Картофель, капуста и морковь.

      Овощные блюда и гарниры отличаются в первую очередь высоким содержанием углеводов и служит важнейшим источником крахмала.

      Крахмал наряду с сахарозой служит поставщиком  углеводов – одного из важнейших  компонентов пищи. Под действием  ферментов крахмал гидролизуется до глюкозы, которая окисляется до углекислого газа и виды с выделением энергии, необходимого для функционирования живого организма. Наибольшее количество крахмала содержится в хлебе ( мука высшего сорта, сдоба, сухари сливочные). Так например, в 100гр. хлеба из муки высшего сорта углеводов содержится 48,1 гр., а в 100гр. шоколада молочного 52,4гр.

      Гликоген (С₆Н₁₀О₅)_n играет в животном организме такую же роль запасного питания , как и крахмал в растительном. Он отлагается главным образом в печени (10%) и содержится также в мускулах. Глюкоза является ценным питательным продуктом. В организме она подвергается сложным биохимическим превращениям в результате которых образуется диоксид углерода и вода. При этом выделяется энергия согласно итоговому уравнению: 

      С₆Н₁₂О₆ + 6О₂   →  6Н₂О + 6СО₂ + 2800 кДж 
 

      Этот  процесс протекает ступенчато. И  поэтому энергия выделяется медленно.

      Глюкоза также участвует во втором этапе  энергетического  обмена животной клетки (расщепление глюкозы). Суммарное  уравнение выглядит так: 

      С₆Н₁₂О₆ + 2Н₃РО₄  + 2АДФ → 2С₃Н₆О₃ + 2АТФ + 2Н₂О 

      Так как глюкоза легко усваивается  организмом. Ее используют в  медицине в качестве укрепляющего лечебного  средства при явлениях слабости, шоке, она входит в состав кровозаменяющих  и противошоковых жидкостей. Широко  применяют глюкозу в кондитерском деле (изготовлении мармелада, карамели, пряников и т.д.), в текстильной промышленности в качестве восстановителя, в качестве исходного продукта при производстве аскорбиновых и гликоновых  кислот. Для синтеза ряда производных сахаров и т.д.

      Большое значение имеет процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое  брожение глюкозы, так же как и  при силосовании кормов. Если подвергаемая  силосованию масса недостаточно уплотнена, то под влиянием проникшего воздуха происходит маслянокислое брожение и корм становится непригоден к применению.

      На  практике также используется спиртовое  брожение глюкозы, например при производстве пива.

      Скелетным мышцам глюкоза нужна лишь для «запуска», а основную работу они выполняют за счет энергии жировых кислот. В то же время нервные клетки, в том числе и клетки головного мозга. Работают только на глюкозе. Их потребности составляют немалую часть общего энергетического баланса организма: 20 – 30% всей вырабатываемой энергии и больше половины используемой организмом глюкозы.

      Мы  получаем глюкозу  с пищей –  за завтраком. Обедом и ужином -  не постепенно, а периодически;  нервным  же клеткам энергия необходима каждую секунду. При этом они выполняют столь тонкую, сложную и ответственную работу. Что обременяет  из каким бы то ни было запасами эволюция сочла нецелесообразным и не снабдила никакими резервными хранилищами топлива.

      Чтобы обеспе5чить бесперебойную работу нервных  клеток, вся система регуляции энергетического обмена устроено так, что в крови, откуда они черпают глюкозу, ее всегда для них не хватает. Итак, глюкоза в крови необходима. Впрочем, организм не меньше озабочен и тем , чтобы содержание глюкозы в крови возрастало не слишком сильно, не слишком надолго. Поэтому  как только возникает гипергликемия, немедленно принимаются самые экстренные меры для ее ликвидации. Не случайно, исследуя именно этот процесс, знаменитый физиолог К.Бернар выдвинул идею о стремлении организма к постоянству своей внутренней среды (столетие спустя другой знаменитый физиолог – У.Кэннон – назвал это гомеостазом).видимо, при всей  своей необходимости глюкоза в больших  количествах для организма не желательна. Глюкоза содержится в ягодах, плодах, в небольшом количестве  (0,1%) -  в крови  человека и животных. Она имеет сладкий вкус. Хорошо у4сваивается организмом человека, не претерпевая никаких изменений в процессе пищеварения.

      Сорбит  – естественный сахарозаменитель, который хочется назвать великолепным. Им богаты многие ягоды, но больше всего сорбита в рябине. Сорбит представляет собой твердый многоатомный спирт с приятным сладким вкусом. В этом и заключается его главное преимущество – он вообще не является углеводом, поэтому может использоваться в диабетическом питании без всякой опаски.

        Последние исследования показывают, что сорбит помогает организму  снижать расход витаминов В_1, В₆ и биотина и способствует росту полезной микрофлоры кишечника, синтезирующей эти витамины. А поскольку этот сладкий спирт еще и гидроскопичен, то есть способен притягивать влагу из воздуха, еда на  его основе долго не черствеет.

        Не так давно сорбит»пошел  на повышение»: комитет экспертов по пищевым добавкам ФАО/ВОЗ вывел его из разряда добавок и присвоил ему статус пищевого продукта. Это означает, что применение сорбита всячески приветствуется и поощряется.

      Ксилит. В группу многоатомных сладких спиртов входит и ксилит. Энергетическая ценность и сладость ксилита почти те же, что у обычного сахара, но в отличии от него ксилит улучшает состояние зубов. Кроме того, ксилит повышает секрецию желудочного сока и обладает желчегонным действием. Этот заменитель сахара быстро всасывается и проникает в ткани – и при этом не влияет на уровень сахара в крови. Тем, кто использует ксилит в пищу, нужно знать, что в больших дозах (больше 50г в сутки) это вещество превращается в слабительное.

      Сахарин. Хотя сегодня существует множество новых заменителей сахара, сахарин не сдает своих позиций. Это синтетическое вещество входит в состав большинства таблетированных заменителей (Сукразит, Милфорд Зус, Сладис, Сладкий сахар). Сахарин «всего – навсего» в 500 раз слаще сахарозы. Подумать только – крохотная баночка с таблетками сахарина заменяет 6-12кг сахарного песка!

      Известно, что сахарин абсолютно не усваивается  организмом и выводится полностью из него, в том же самом виде. И все же исследования на предмет безопасности этого синтетического вещества продолжаются. Пока лишь доподлинно известно, что ежедневное потребление сахарина в пределах 0,25 мг на 1 кг массы тела никак не сказывается на здоровье.

      Кулинарная  обработка, особенно тепловая вызывает в продуктах глубокий физико-химические изменения. Эти изменения влияют на усвояемость и пищевую ценность продуктов. Изменяется цвет продукта, образуются новые вкусовые и ароматические вещества, поэтому необходимо знать  режимы технологической обработке продуктов, так например, дисахариды (сахар) гидролизуется под действием как кислот, так и ферментов.

      Кислотный гидролиз имеет место при приготовлении  компотов, киселей, запеканий яблок, приготовлении помадок.

      Сахароза  в водных растворах под влиянием кислот присоединяет молекулу воды и  расщепляется на равные количества глюкозы  и фруктозы (инверсия сахарозы). Образующийся инвертный сахар хорошо усваивается  организмом. Если сладость сахарозы применять за 100%, то для глюкозы этот показатель составит 74%, а для фруктозы 173%. Поэтому следствием инверсии является некоторое повышение сладости сиропа и готовых изделий. Степень инверсии сахарозы зависит от вида кислоты, ее концентрации, продолжительности нагрева. Органические кислоты по инвертной способности можно расположить в следующем порядке: щавелевая, лимонная, яблочная и уксусная.

      В кулинарной практике, как правило, используют уксусную и лимонную кислоты. Первая слабее щавелевой кислоты в 50, вторая в 11 раз.

      Ферментативному гидролизу подвергаются сахароза и  мальтоза при брожении и в начальный  период выпечки дрожжевого теста. Сахароза под воздействием фермента сахарозы расщепляется на глюкозу и фруктозу, а мальтоза под действием фермента мальтозы – до двух молекул глюкозы. Оба фермента содержаться в дрожжах. Сахароза добавляется в тесто в соответствии с его рецептурой, мальтоза образуется в процессе гидролиза из крахмала. Накапливающиеся моносахариды участвуют в разрыхлении дрожжевого теста. Глубокому распаду подвергаются сахара при брожении дрожжевого теста. Под действием ферментов дрожжей сахара превращаются в спирт и углекислый газ, последний разрыхляет тесто. Кроме того, под действием молочно-кислых бактерий, сахара в тесте превращаются в молочную кислоту, которая задерживает развитие гнилостных процессов и способствует набуханию белков клейковины.

      Глубокий  распад сахаров при нагревании их выше температуры плавления с  образованием темноокрашенных продуктов  направляется карамелизацией. Температура плавления фруктозы 98-102С, глюкозы 145-149С, сахарозы 160-185С. Происходящие при этом процессы сложный и еще недостаточно изучены.

      В кулинарной практике чаще всего приходится иметь дело с карамелизацией сахарозы. При нагревании ее в ходе технологического процесса в слабокислой или нейтральной среде происходит частичная инверсия с образованием глюкозы и фруктозы, которые претерпевают дальнейшие превращения. Например, от молекулы глюкозы может отличаться одна или две молекулы воды (делитротация), а образовавшиеся продукты (ангидриды) соединяются друг с другом или с молекулой сахарозы. Последующие тепловые воздействия могут привести к выделению третьей молекулы воды с образованием оксиметилфурфола, которая при дальнейшем нагревании может распадаться с образованием  муравьиной и левуминовой кислот или образовывать окрашенные соединения. Окрашенные соединения представляют смесь веществ различной степени полимеризации: карамельные (вещество светло-соломенного цвета, растворяющиеся в холодной воде), карамелона (вещество ярко-коричневого цвета с рубиновым оттенком, растворяющийся в холодной и кипящей воде), карамелина (вещество темно-коричневого цвета, растворяющиеся только в кипящей воде) и другие,  превращающиеся в некристаллизующуюся массу (жженку). Жжеку используют в качестве пищевого красителя.

      Карамелизация сахаров происходит при подпекании лука и моркови для бульонов, при  запекании яблок, рои приготовлении  многих кондитерских изделий и  сладких  блюд.

      Меланоидинообразовании  – взаимодействие восстанавливающих сахаров с аминокислотами, пептидами и белками, приводящие к образованию темно-окрашенных продуктов – меланогидинов.

      Реакция меланогидинообразования обуславливает  образование аппетитной корочки  на жаренных, запеченных блюдах из мяса, рыбы, выпеченных изделиях из теста; побочные продукты этой реакции участвуют в образовании вкуса и аромата  готовых блюд. Отрицательная роль этой реакции в том, что она вызывает потемнение фритюрного жира ,фруктовых пюре. Снимает биологическую ценность белков.

      Широкое использование крахмала в кулинарной практике обусловлено комплексом характерных  для него свойств: набухание и  клейстеризаций гидролизом.

      Клейстеризация  – это разрушение структуры крахмального зерна , сопровождаемые набуханием .процесс  происходит при  температуре 50-80С.  

      Зная, что углеводы являются основой жизни  и занимают исключительно важное место в питании. Я провела  исследование меню нашей столовой с  целью определить потребление углеводов  нашими участниками. Так в феврале 12 числа меню было следующее: 

      Меню  на 12 февраля 2007г. 

      Завтрак:

      Каша  манная – 150,3 гр углеводов

      Хлеб 50 гр – 21,2 гр углеводов

      Чай 200 гр – 14,97 гр углеводов 

      Обед:

      Макароны  отварные 350 гр  – 244 гр углеводов

      Колбаса жаренная 75 гр – 1,4 гр углеводов

      Чай 200 гр – 14,97 гр углеводов

      Хлеб 100 гр – 42,4 гр углеводов 

      Ужин:

      Рис отварной с маслом сливочным  - 252,6 гр углеводов

      Сосиски молочные – 1,6 гр углеводов

      Кофе  черный – 14,97 гр углеводов

      Хлеб 50 гр – 21,2 гр углеводов

      Зная  химический состав и энергетическую ценность пищевых продуктов, я провела расчеты: завтрак – каша манная, кроме самой манной крупы углеводы содержаться и в молоке, на котором варится каша и сахаре. И так по каждому блюду я получила следующие результаты, что за завтраком учащиеся углеводов получают – 186,5 гр, в обед – 302,8 гр, а на ужин – 290,4 гр. В сумме ученик в день питаясь в столовой в среднем получают 530,3 гр углеводов. Такие расчеты велись в течении трех месяцев: сентябрь, ноябрь, февраль. Употребление углеводов в эти месяца соответствуют норме, а общая потребность составляет 400-500 гр в сутки.