УГЛЕВОДЫ И ПОНЯТИЕ ГЛИКЕМИЧЕСКОГО ИНДЕКСА

Углеводы составляют один из главных классов природных веществ в животных и растительных организмах. Их общебиологическое значение состоит прежде всего в том, что все органические вещества в конечном счете берут начало от углеводов, образующихся в процессе фотосинтеза. Согласно современным научным представлениям, в биосфере углеводов больше, чем всех других органических соединений вместе взятых. Углеводы составляют основную часть рациона человека — 400-500 г в сутки. В процессе катаболизма углеводов освобождается основная часть энергии для жизнедеятельности. Углеводы, накапливаемые в печени и в мышцах, имеют значение ограниченного энергетического резерва.

Около половины суточной энергетической ценности пищевого рациона обеспечивается углеводами. Такие сложные углеводы (полисахариды), как гликопротеиды, гликолипиды и кислые мукополисахариды, имеют также структурные функции.

Углеводы выполняют в организме и ряд специализированных функций. Так, гетерополисахариды крови определяют специфичность групп крови, а гепарин, содержащийся во внеклеточном веществе некоторых тканей (печени, легких, артериальных стенок), предотвращает свертывание крови в сосудах.

Углеводы подразделяют на три основных класса: моносахариды, олигосахариды, полисахариды. Среди моносахаридов наиболее важными в питании являются глюкоза и фруктоза; среди олигосахаридов — сахароза; среди полисахаридов — крахмал и гликоген.

Глюкоза — наиболее распространенный моносахарид, в значительном количестве содержащийся в различных плодах и ягодах. Из остатков глюкозы построены полисахариды — гликоген и крахмал. Она содержится также в составе молекулы сахарозы и других дисахаридов. Глюкоза используется в организме в качестве важнейшего поставщика энергии для питания мозга, скелетных мышц, сердца и других тканей. В растительных продуктах глюкозе часто сопутствует фруктоза. Она медленнее всасывается в кишечнике, а исчезает из крови быстрее глюкозы.

Важным углеводным продуктом питания является сахароза, содержание которой в сахаре-песке достигает 99,75%. Главную же роль в снабжении организма углеводами играет крахмал, источниками которого служат крупы, картофель, хлебобулочные изделия и т. д. В виде крахмала в организм поступает основное количество усвояемых углеводов.

В конечном итоге почти все углеводы пищи превращаются в глюкозу и в таком виде поступают из кишечника в кровь. Однако скорость превращения и появления в крови глюкозы из разных продуктов — разная. Механизм этих биологических процессов отражен в понятии «гликемический индекс» (ГИ), которое отражает скорость превращения углеводов пищи (крахмала, гликогена, сахарозы, лактозы, фруктозы и т. д.) в глюкозу крови. В табл. 2-5 приведена информация о ГИ для групп продуктов. Правильно используя эту информацию, можно эффективно контролировать углеводный обмен в организме.

Известно, что уровень глюкозы (сахара) в крови регулируется в пределах нормы (80-120 мг на 100 мл крови) с помощью гормонов: инсулина, который снижает этот уровень до нормы, и глюкагона, повышающего его до нормы. Увеличение уровня глюкозы в крови после приема пищи повышает, следовательно, и содержание инсулина в крови.

Инсулин — анаболический гормон; он воздействует на мембраны клеток разных органов так, что увеличивается проницаемость этих мембран и поток глюкозы внутрь клеток резко возрастает. Это нормальный механизм питания клеток. В случаях избыточного веса (ожирения) такой процесс можно контролировать, используя продукты с низким или средним ГИ, и наоборот, при интенсивных тренировках — с высоким ГИ.

Потребность организма в углеводах зависит от уровня энергозатрат. По мере увеличения интенсивности, тяжести физического труда потребность в углеводах увеличивается. У спортсменов потребность в углеводах выше, чем у людей, занятых легким, средней тяжести и даже тяжелым физическим трудом. При больших по интенсивности и объему тренировочных и соревновательных нагрузках потребность в углеводах у спортсменов может возрастать до 800 г в сутки и более.

Таблица 2. Продукты, содержащие углеводы с высоким гликемическим показателем

Таблица 3. Углеводсодержащие продукты со средним гликемическим содержанием

Таблица 4. Углеводсодержащие продукты с низким гликемическим индексом

Таблица 5. Углеводсодержащие продукты с неопределенным гликемическим индексом

ПИЩЕВЫЕ ВОЛОКНА

Пищевые волокна — это часть растительного материала пищи. К ним относят сложные растительные углеводы: целлюлозу, гемицеллюлозу, пектин и лигнин. Пищевые волокна не перевариваются в желудочно-кишечном тракте. Часть их впоследствии по мере транзита в кишечнике подвергается расщеплению, главным образом бактериями толстой кишки.

Пищевые волокна обладают рядом свойств, позволяющих им активно влиять на обмен веществ. Они могут:

· связывать воду, что приводит к их набуханию;

· абсорбировать токсичные вещества и выводить их из организма;

· связывать желчные кислоты, адсорбировать стерины и снижать уровень холестерина;

· усиливать раздражающее действие пищи, что приводит к стимулированию перистальтики кишечника и более быстрому транзиту пищи;

· нормализовать полезную микрофлору кишечника, что приводит к расщеплению части пищевых волокон.

По количеству пищевых волокон на первом месте стоят ржаные и пшеничные отруби, затем овощи и ржаной хлеб, земляника, малина, рябина, авокадо, киви.

Пища, содержащая много волокон, в желудке разбухает. За счет связывания воды увеличивается ее объем и наполнение желудка. При этом ощущение сытости сохраняется дольше. Можно отметить, что пищевые волокна моркови связывают в 30 раз больше воды, чем их собственный вес.

Существуют определенные различия в способности связывать воду у пищевых волокон разного происхождения. Так, пищевые волокна овощей обладают наибольшей способностью к набуханию, а волокна злаков удерживают воду в значительно меньших количествах.

Пища, богатая волокнами, вызывает механические раздражения в кишечнике, что способствует усилению перистальтики, и движение пищи ускоряется. Кроме того, пищевые волокна увеличивают объем и массу кала.

Таким образом, пищевые волокна — не балластные вещества, они активно участвуют в метаболических процессах желудочно-кишечного тракта и необходимы для нормальной жизнедеятельности организма человека. Однако надо помнить, что пищевые волокна, если они в избытке, связывают и удаляют из организма не только шлаки, но и часть полезных компонентов пищи.

Суточная потребность в пищевых волокнах для взрослого человека составляет 25-30 г. Эта потребность может быть удовлетворена прежде всего за счет включения в рацион хлеба, овощей и фруктов. При увеличении потребления пищевых волокон следует иметь в виду, что такая пища требует приема больших количеств жидкости. При нехватке жидкости может возникнуть состояние, называемое несварением желудка.

В продаже имеется разнообразный ассортимент пищевых волокон в чистом виде: микрокристаллическая целлюлоза, пектины, глюкоманнаны и т. п. Важно понимать, что их использование в качестве пищевых добавок приводит к потреблению дополнительного количества воды.

ВИТАМИНЫ

Витамины — это группа низкомолекулярных незаменимых факторов пищи, которые обладают выраженной биологической активностью, содержатся в пище в незначительных количествах и не могут синтезироваться в организме человека. Роль витаминов заключается в обеспечении ряда каталитических реакций, в процессе которых многие из них участвуют в образовании составных частей ферментов (коферментов). Число известных витаминов, имеющих непосредственное значение для питания и здоровья, достигает двадцати. Все они имеют большое значение в регуляции обмена веществ и физиологических функций. Рассмотрим некоторые из витаминов в таких аспектах, как распространение, биологическая роль и признаки их недостаточности в пище.

Витамины разделяют на две группы: жирорастворимые и водорастворимые.

Витамины A, D, E и К являются жирорастворимыми витаминами. Витамин А (ретинол) содержится в таких продуктах животного происхождения, как печень животных и рыб, сливочное масло, яичный желток, в продуктах растительного происхождения, особенно в различных видах овощей (наиболее известна в этом плане морковь). В плодах и фруктах также содержится провитамин А (каротин).

Витамин А необходим для процесса роста, обеспечения нормального зрения. Он способствует росту и регенерации кожных покровов и слизистых оболочек. При отсутствии этого витамина происходит пересыхание и ороговение тканей, вследствие чего часто развиваются инфекции. Поражение роговой оболочки и соединительной ткани глаз может привести к полной потере зрения.

Витамины группы D (кальциферолы) содержатся в рыбных продуктах, в меньшей мере — в молочных продуктах. Под воздействием солнечного света организм может сам синтезировать этот витамин из определенных предшественников — провитаминов. Недостаточность витамина D вызывает нарушение обмена кальция и фосфора, что сопровождается размягчением, деформацией костей и другими симптомами рахита.

Витамин Е (токоферол) содержится в значительных количествах в растительных маслах, зародышах семян злаков (ячменя, овса, ржи и пшеницы), а также в зеленых овощах. Известно, что витамин Е может предотвращать окисление некоторых веществ (антиоксидантное действие). У животных недостаточность этого витамина проявляется преимущественно в нарушениях функций мышц и половых желез.

Витамин К (филлохинон) содержится в овощах (шпинат, зеленый горошек и др.), рыбе, мясе. Недостаточность этого витамина у человека может возникать при нарушении резорбции (всасывания) в желудочно-кишечном тракте (например, при болезнях печени и желчного пузыря) или прекращении его синтеза бактериями кишечника. Отсутствие витамина К проявляется преимущественно в возникновении кровотечений, так как этот витамин участвует в образовании важного для свертывания крови вещества — протромбина.

Из группы водорастворимых витаминов рассмотрим витамины группы В, витамин С и биофлавоноиды (витамин Р).

Витамин B1 (тиамин) содержится, прежде всего, в зародышах и оболочках семян зерновых культур, в дрожжах, орехах, бобовых, а также в некоторых продуктах животного происхождения — сердце, печени, почках. Богатым источником этого витамина является черный хлеб. В качестве составной части некоторых ферментов тиамин имеет важное значение в обмене углеводов, например, на этапе декарбоксилирования пировиноградной кислоты. Он также принимает участие в превращении аминокислот, вовлекается в белковый и жировой обмен. Поэтому с увеличением поступления в организм углеводов потребность в этом витамине возрастает. То же происходит и при увеличении интенсивности энергетического обмена. Недостаточность этого витамина вызывает тяжелые нарушения нервной системы (полиневрит).

Витамин В2 (рибофлавин) содержится в значительных количествах в печени, почках, дрожжах, молочных продуктах. Биологическая роль этого витамина обусловлена тем, что он входит в состав ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции, а также ферментов обмена аминокислот и окисления жирных кислот. Поэтому при В2-авитаминозе ослабляются процессы тканевого дыхания, что вызывает задержку роста, усиленный распад тканевых белков, снижение числа лейкоцитов в крови, нарушения функции органов пищеварения. Возрастание в рационе количества углеводов и жиров ведет к повышению потребности в рибофлавине.

Витамин В6 (пиридоксин) поступает в организм в составе таких продуктов, как пшеничная мука, бобовые, дрожжи, печень, почки и некоторых других, а также вырабатывается микробами кишечника. Входя в состав ферментов-трансаминаз, катализирующих переаминирование аминокислот, пиридоксин играет важную роль в белковом обмене. Большое значение витамин В6 имеет также в обмене жиров (липотропный эффект), в кроветворении, в регуляции кислотности и желудочной секреции. Проявлениями недостаточности витамина В6 у животных являются задержка роста, судороги и т. д. Потребность человека в витамине В6 возрастает с увеличением количества белков в составе пищи, а также при физических нагрузках.

К витаминам группы В относят и никотиновую кислоту (витамин РР). Человек получает никотиновую кислоту в хлебе, в различных крупах, печени, мясе, рыбе. Механизм биологического действия витамина РР связан с его участием в функционировании большого количества ферментов, катализирующих процессы тканевого дыхания путем переноса водорода. Недостаточность никотиновой кислоты вызывает пеллагру — заболевание, проявляющееся в сочетании дерматита, нарушения функции кишечника и патологии психики.

Витамин В12 (цианокобаламин) поступает в организм человека в составе продуктов животного происхождения (печень, почки, рыба). Биологическая роль цианокобаламина состоит в антианемическом действии, а также в его участии в синтезе аминокислот и нуклеиновых кислот. При нарушении усвоения витамина В12 развивается анемия, что связано с угнетением образования красных кровяных телец.

Витамин С (аскорбиновая кислота) содержится преимущественно в свежих овощах и фруктах. Богатыми источниками этого витамина являются плоды шиповника, черной смородины, цитрусовые, укроп, сладкий стручковый перец, петрушка, шпинат, томаты, капуста. Измельчение и длительное хранение, варка и консервирование этих продуктов могут значительно снизить содержание в них витамина С.

Механизм действия аскорбиновой кислоты связан с ее способностью отдавать и присоединять атом водорода, то есть с участием в окислительно-восстановительных процессах. Она необходима для нормального белкового обмена, для образования соединительной ткани, в том числе в стенках кровеносных сосудов, для синтеза стероидных гормонов надпочечников, играющих важную роль в адаптации организма при стрессовых ситуациях, и т. д.

С-витаминная недостаточность вызывает тяжелое заболевание (цингу), которое характеризуется кровоизлияниями (вследствие повышенной ломкости и проницаемости стенок сосудов), снижением физической работоспособности, ослаблением функции сердечно-сосудистой системы и т. п.

Потребность в аскорбиновой кислоте при напряженной мышечной деятельности значительно возрастает. Для повышения физической работоспособности необходимо усиленное снабжение организма этим витамином. Однако длительное его потребление в количествах, значительно превышающих нормальную потребность, может привести к привыканию организма к повышенным дозам. В этом случае при возвращении к обычным, нормальным количествам витамина С в питании могут возникать явления его недостаточности.

Установлено много общего (синергизм и параллелизм) в действии витаминов С и Р. Витамин Р относят к биофлавоноидам, общее количество которых достигает ста пятидесяти. Витамин Р содержится в растительных продуктах. Он обладает капилляроукрепляющим действием и способностью снижать проницаемость стенок сосудов. Механизм действия витамина Р связан с активацией окислительных процессов. Недостаточность витамина Р в питании вызывает ломкость капилляров, геморрагию. Витамин Р усиливает восстановление дегидроаскорбиновой кислоты в аскорбиновую.

Потребность в питательных веществах характеризуется значительной вариабельностью. Например, потребность в кальции или железе может быть у одного человека в два или три раза больше, чем у другого. Еще менее точно определены индивидуальные потребности человека в витаминах. Поэтому количественные показатели потребности в незаменимых веществах следует рассматривать как ориентировочные для планирования диеты здоровых людей.

В последнее время представления о роли витаминов в организме обогатились новыми данными. Считается, что витамины способны улучшать внутреннюю среду, повышать функциональные возможности основных систем, устойчивость организма к неблагоприятным факторам. Следовательно, витамины рассматриваются современной наукой о питании как важное средство общей первичной профилактики болезней, повышения работоспособности, замедления процессов старения.

Известны разные степени необеспеченности организма витаминами: авитаминозы — полное истощение запасов витаминов; гиповитаминозы — резкое снижение обеспеченности тем или иным витамином. Однако опасны также и гипервитаминозы — избыток витаминов в организме. Такие ситуации у занимающихся спортом принципиально не должны возникать, поскольку они будут исключены при соблюдении рекомендуемых рационов питания. Но есть так называемая субнормальная обеспеченность, которая связана с дефицитом витаминов и проявляется она в нарушении обменных процессов в органах и тканях, но без явных клинических признаков. В нашем контексте это означает — без видимых изменений в состоянии кожи, волос и других внешних проявлений. Но вся беда в том, что субнормальная обеспеченность легко переходит в необеспеченность организма витаминами со всеми признаками неблагополучия организма, если такая ситуация регулярно повторяется по разным причинам.

Попробуем разобраться в возможных причинах истощения запасов витаминов в организме.

Прежде всего, они связаны с качеством продуктов и приготовленных из них блюд: несоблюдение условий хранения по времени и температуре, нерациональная кулинарная обработка, например длительная и многократная варка мелко нарезанных овощей с целью разрушения и избавления от нитратов и нитритов. Присутствие антивитаминных факторов в продуктах питания (капуста, петрушка, тыква, картофель, лук зеленый, яблоки содержат ряд ферментов, разрушающих витамин С, особенно при мелкой резке). В салате из нарезанного лука с томатами при невысокой кислотности легко разрушается под действием хлорофилла витамин С, и поэтому рационально в этот салат добавлять столовый уксус.

Витамин А разрушается при освещении ультрафиолетовыми лучами, под влиянием кислорода воздуха или при сильном и длительном нагревании. Так что наличие витаминов в овощном рагу, приготовленном в дачных условиях, проблематично. Надо принимать во внимание некоторую разницу в содержании витаминов, рассчитанном по справочным материалам для усредненного сорта каких либо овощей или фруктов, и реальным их содержанием в конкретном продукте. Отклонение может быть как в ту, так и в другую сторону.

Другая группа причин связана с нашим здоровьем, и прежде всего, с функцией желудочно-кишечного тракта. При многих распространенных хронических болезнях нарушается всасывание или усвоение витаминов и минералов. То есть витаминов в съеденной пище было много или достаточно, но в кровь и в органы их поступило мало. Возможны и врожденные дефекты в обмене витаминов, о которых трудно догадаться даже специалисту.

Известно также, что ряд витаминов: В12, В6, витамин Н (биотин) нам доставляет полезная микрофлора кишечника, поэтому сильные кишечные расстройства, неправильный прием антибиотиков и других лекарств приводят к созданию определенного дефицита этих витаминов в организме больного.

Нельзя не отметить, что существуют причины, по которым потребность в витаминах неожиданно увеличивается по сравнению с привычным состоянием. Чаще всего это происходит при инфекционных заболеваниях и стрессе.

Возможно кто-то в таких случаях и принимает регулярно витамины, но чаще всего сразу же забывает об этом, как только чуть поправится. Резкая смена климато-географической зоны также всегда сопровождается возрастанием потребности в витаминах (особенно С, Р, В1). Такие физиологические состояния женщин, как беременность и лактация, требуют осторожной, но обязательной дополнительной витаминизации.

В условиях экологического неблагополучия повреждающие факторы внешней среды требуют естественных способов защиты организма. Главным из них является прием витаминов-антиоксидантов: С, А и B-каротина, Е.

Потребность в витаминах всегда возрастает при систематических физических нагрузках (тренировках). На каждую дополнительную тысячу килокалорий потребность в витаминах возрастает на 33%. Причем в случае, если тренировки длительные и проводятся в аэробном режиме, то заметно растет потребность в витаминах С, В1. При интенсивной тренировке, связанной с накоплением мышечной массы, организму требуется больше витамина В6.

В табл. 6 приводятся обобщенные данные об основных витаминах. Интересно отметить такой факт, что наша зависимость от витаминов увеличивается, когда в рационе присутствует неполноценный белок. Это случается при вегетарианской диете, а также при неверной трактовке правил питания в разные по энергозатратам периоды спортивной подготовки. Надо обязательно соблюдать нормы потребления белка даже в дни тренировок. Очень важно употреблять мясо и рыбу со сложными овощными гарнирами во время и после регулярных потерь крови для естественного восстановления уровня железа и меди в организме женщины. В таком сочетании микроэлементы, белок и витамин С лучше усваиваются.

Таблица 6. Характеристики основных витаминов и наличие их в пищевых продуктах

Приведенный перечень причин возникновения истинных дефицитов витаминов далеко не полон, но дает возможность понять сложность природной зависимости нашего организма от окружающей среды, образа жизни, от качества и количества пищи. И если вернуться к внешним признакам витаминного неблагополучия, то надо напомнить, что сухость кожи, например, тесно связана с недостаточным потреблением и усвоением витаминов С, В2, В6, А; плохое состояние волос и ногтей — свидетельство дефицита витаминов А и С; бледность губ обусловлена нехваткой витаминов С и В2; образование угрей — витамина А.

Как известно, обязательными компонентами рациона спортсмена являются овощи, зелень, коренья, фрукты и ягоды в необходимом количестве и ассортименте.

Минимально необходимое количество овощей — 400 г восьми наименований: капуста, свекла, морковь, репа (редька, редис), томаты, огурец, лук, чеснок, а также пряновкусовая зелень — укроп, петрушка, сельдерей и т. д. Фруктов, ягод требуется 300 г: яблоки, цитрусовые, смородина. Этот необходимый минимум может быть увеличен при условии, что на каждый прием пищи придется понемногу. Приемов пищи должно быть не меньше четырех, что позволит съедать объемную растительную пищу малыми порциями для лучшей усвояемости.

Понятно, что дополнительный прием поливитаминов и минералов возможен и необходим не только в известные сроки осенью, зимой и ранней весной, а в любое время года — при наличии вышеупомянутых факторов.