Сложные углеводы

Сложные углеводы, или полисахариды, характеризуются сложностью строения своей молекулы и плохой растворимостью в воде. К сложным углеводам относятся крахмал, гликоген, пектиновые вещества и клетчатка.

Крахмал

Крахмал имеет основное пищевое значение. Высоким содержанием крахмала в значительной степени обусловливается пищевая ценность зерновых продуктов, бобовых и картофеля. В пищевых рационах человека на долю крахмала приходится около 80% общего количества потребляемых углеводов. Крахмал по химическому строению состоит из большого числа молекул моносахаридов. Сложность строения молекул полисахаридов является причиной их нерастворимости. Крахмал обладает свойством только коллоидальной растворимости. Ни в одном из обычных растворителей крахмал не растворяется. Изучение коллоидальных растворов крахмала показало, что раствор его состоит не из отдельных молекул крахмала, а из первичных частиц — мицелл, включающих большое число молекул.

В крахмале находятся две фракции полисахаридов — амилоза и амилопектин, резко отличающиеся по своим свойствам. Амилозы в крахмале 15-25%. Она растворяется в горячей воде (80°), образуя прозрачный коллоидный раствор. Амилопектин составляет 75- 85% крахмального зерна. Он не растворяется в горячей воде, а подвергается только набуханию. Таким образом, при воздействии на крахмал горячей воды образуется раствор амилозы, который сгущен набухшим амилопектином. Полученная густая, вязкая масса носит название клейстера.

Превращение крахмала в организме в основном направлено на удовлетворение потребности в сахаре.

Крахмал превращается в глюкозу последовательно, через ряд промежуточных образований. Под влиянием ферментов (амилаза, диастаза) и кислот крахмал подвергается гидролизу с образованием декстринов (сначала крахмал переходит в амилодекстрин, далее в эритродекстрин, ахродекстрин, мальтодекстрин).

По мере этих превращений повышается степень растворимости в воде декстринов. Так, образующийся вначале амилодекстрин растворяется только в горячей воде, следующий — эритродекстрин — растворяется уже и в холодной воде. Ахродекстрин и мальтодекстрин легко растворяются в любых условиях. По мере образования декстринов они теряют йодную реакцию, свойственную крахмалу, и если амилодекстрин дает еще синее окрашивание, то ахродекстрин и мальтодекстрин не дают йодной реакции. Конечным превращением декстринов является образование мальтозы, представляющей собой солодовый сахар, обладающий всеми свойствами дисахаридов, в том числе хорошей растворимостью в воде. Полученная мальтоза под влиянием ферментов превращается в глюкозу, которая используется для нужд организма.

Гликоген

Гликоген содержится в значительном количестве в печени (до 20% на сырой вес). В организме гликоген используется для питания работающих мышц, органов и систем в качестве энергетического материала. Восстановление гликогена происходит путем ресинтеза гликогена за счет глюкозы крови.

Нормальное содержание гликогена в крови 80-120 мг%, в мышцах — 0,3-0,9 %, в сердечной мышце — 0,5 %, в мозге — 0,15-0,20 %.

Пектиновые вещества

Пектиновые вещества по своей химической структуре могут быть отнесены к гемицеллюлозам — коллоидным полисахаридам, или глюкополисахаридам.

По своей химической структуре пектиновые вещества характеризуются наличием длинных цепей, состоящих из ангидридов галактуроновых кислот, соединенных глюкозидными, легко гидролизующимися связями. Гидролиз пектиновых веществ легко осуществляется под влиянием химических агентов (кислот, щелочей), а также при нагревании.

Пектиновые вещества легко разлагаются и ферментами, которые присутствуют в бактериях, грибах и тканях высших растений.

Различают два основных вида пектиновых веществ — протопектин и пектин.

Протопектины

Протопектины относятся к нерастворимым в воде нативным пектинам растений. Они содержатся в клеточных стенках плодов, образуя межклеточную прослойку в их тканях и являясь связывающим и скрепляющим материалом между отдельными клетками, инкрустируя клеточные стенки и утолщая их. Протопектины представляют собой плотное, нерастворимое вещество. Химическое строение протопектинов изучено недостаточно. Предполагается, что в их химической структуре имеет место связь высокомолекулярной галактуроновой кислоты с рядом веществ, отличных от веществ, которыми связана галактуроновая кислота в пектинах. Протопектин представляет собой соединение пектина с целлюлозой, в связи с чем при расщеплении на свои составные части протопектин может служить источником пектина.

Пектины

Пектины относятся к растворимым веществам, усваивающимся в организме. По своему химическому составу это высокомолекулярные поли — галактуроновые кислоты, у которых водородные атомы в карбоксильных группах в различной степени замещены метальными группами и ионами металлов. Пектин может быть представлен как метиловый эфир пектиновой кислоты. Под влиянием фермента пектиназы пектин подвергается гидролизу до простейших своих компонентов — сахара и тетрагалактуро новой кислоты. Под действием этого фермента от пектина отщепляется метоксильная группа (ОСН₃). При этом образуются пектиновая кислота и метиловый спирт, чем и объясняется присутствие последнего в перезрелых и испорченных плодах и ягодах, а также в плодовых и виноградных винах.

Таким образом, пектин представляет собой полигалактуроновую кислоту, содержащую метоксигруппы. Содержание метилового спирта в пектинах, полученных из плодов и овощей, следующее (в %):

Основным свойством пектиновых веществ, определившим их использование в пищевой промышленности, является способность образовывать в водном растворе в присутствии кислоты и сахара желеобразную, коллоидную массу. Установлено, что чем выше содержание в пектине метилового спирта, тем лучше его желирующие свойства. Пектины таких овощей, как свекла и томаты, непригодны в пищевой промышленности из-за отсутствия желирующих свойств, связанных с недостаточным содержанием в пектинах этих овощей метоксигрупп (OCH₃).

Современные исследования устанавливают несомненное значение пектиновых веществ в питании здорового человека, а также возможность использования их с терапевтической целью при некоторых заболеваниях, преимущественно желудочно-кишечного тракта.

Имеются данные о высокой эффективности пектина в условиях свинцовой профессиональной вредности. На производствах, где есть опасность отравления свинцом, введение в лечебно-профилактический рацион пектина может оказать эффективное профилактическое действие.

Исследования, проведенные А. Д. Беззубовым, позволяют считать, что применение пектина в лечебно-профилактическом питании может быть значительно расширено не только в производствах со свинцовой вредностью, но и в производствах с другими видами профессиональной вредности.

Известен терапевтический эффект, оказываемый пектиновыми веществами при лечении ожогов и инфицированных ран.

Лечебное действие пектиновых веществ, особенно проявляющееся при лечении желудочно-кишечных заболеваний, не нашло достаточно обоснованного научного объяснения.

Сырьем для получения пектинов служат многие растительные продукты. Пектин получают из отходов яблок, арбузов, а также из подсолнечника.

Целлюлоза (клетчатка)

Целлюлоза по своей химической структуре весьма близка к полисахаридам.

В кишечнике человека железистый аппарат не продуцирует ферментов, расщепляющих целлюлозу, и таким образом не в состоянии переваривать ее. Однако некоторые кишечные бактерии продуцируют ферменты, расщепляющие целлюлозу.

Под действием фермента целлюлозы, выделяемой бактериями, клетчатка расщепляется с образованием растворимых соединений, которые частично всасываются. Чем нежнее клетчатка, тем полнее она расщепляется.

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 клетчатка овощей, которая отличается нежностью и легким переходом в растворимые соединения.

Известна роль клетчатки в стимулировании перистальтики кишечника. Клетчатка способствует выведению из организма холестерина. Объясняется это тем, что клетчатка растительной пищи адсорбирует стерины и препятствует обратному их всасыванию. Клетчатка играет важную роль в нормализации полезной кишечной микрофлоры.