По химическому строению делятся на простые сахара и полисахариды. К группе простых сахаров относят моносахариды (например, глюкоза, фруктоза, ксилоза, арабиноза), дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза), трисахариды (рафиноза), тетрасахариды (стахиоза). К полисахаридам – гемицеллюлозы, крахмал, инулин, гликоген, целлюлозу, пектиновые вещества, камеди, декстраны и декстрины.

В зависимости от участия в обмене веществ углеводы условно можно разделить на усвояемые и неусвояемые. К неусвояемым углеводам относится группа «грубых» пищевых волокон (целлюлоза, гемицеллюлозы, лигнин), «мягких» пищевых волокон (пектиновые вещества, камеди, декстраны), а также фитиновая кислота и лигнин – ароматический полимер неуглеводной природы. Усвояемые углеводы дают организму 50-60 % от общего числа калорий, несмотря на сравнительно небольшой энергетический коэффициент: 4,0 ккал/г. Суточная потребность взрослого человека в усвояемых углеводах составляет 365-400 г, в том числе 50-100 г простых сахаров. Оптимальное содержание пищевых волокон в суточном рационе – 20-25 г, в том числе клетчатки и пектина – 10-15 г.

Глюкоза

Усваивается наиболее эффективно и быстро, при наличии соответствующих ферментных систем. Содержание глюкозы в организме зависит от количества углеводов в рационе, в частности, самой глюкозы, сахарозы и крахмала. Нормальный уровень глюкозы в крови составляет 80-100 мг/100 мл и регулируется гормоном поджелудочной железы – инсулином.

При недостатке глюкозы ее запасы могут компенсироваться за счет расщепления сахарозы, крахмала, других полисахаридов. Накопление глюкозы в крови до 200–400 мг/100 мл приводит к перенапряжению гормональной системы, инсулин начинает вырабатываться в недостаточном количестве, в моче появляется сахар, что свидетельствует о возникновении заболевания – сахарного диабета. В этой ситуации следует ограничить (или исключить) потребление углеводов, вызывающих увеличение содержания сахара в крови, в рационе необходимо использовать заменители сахара и подсластители.

Фруктоза

В гигиеническом отношении наиболее благоприятный углевод: не является фактором увеличения концентрации сахара в крови, не вызывает кариес зубов в отличие от глюкозы и сахарозы. Наибольшее количество фруктозы содержится в меде (около 37 %), ягодах и фруктах (4-7 %).

Лактоза (молочный сахар)

Основным источником является коровье молоко (около 5 %). В женском грудном молоке содержится около 8 %. В организме расщепляется под воздействием фермента β-галактозидазы. У некоторых людей этот фермент может быть недостаточно активен или отсутствовать, что приводит к непереносимости молока. Таким людям рекомендуют кисломолочные продукты, в которых лактоза частично потребляется кефирными дрожжами. Кроме того, молочнокислые бактерии и дрожжи обладают способностью подавлять деятельность кишечной микрофлоры, развивающейся в условиях большого количества лактозы и приводящей к обильному газообразованию (вспучиванию живота).

(Имеются примеры непереносимости бобовых культур и черного хлеба, содержащих большое количество рафинозы и стахиозы, причина – отсутствие или низкая активность ферментов, метаболизирующих эти углеводы. В этих случаях, как и в случае с лактозой молока, наблюдается обильное газообразование в желудке.)

Крахмал

Занимает в рационе 80 % от общего количества потребляемых углеводов. В организме гидролизуется до мальтозы, участвующей в дальнейших обменных процессах. Основными источниками являются картофель, злаковые культуры.

Гликоген

Наиболее распространенный полисахарид. Содержание гликогена в печени составляет в среднем 5 %, в мышечной ткани – 0,7 %.

Пищевые волокна

Представляют собой необходимые для организма углеводные компоненты пищи, которые не гидролизуются пищеварительными ферментами человека и не абсорбируются в тонком кишечнике.

Термины «пищевые волокна» («dietary fiber») впервые ввел в химию и технологию пищи Хипслей (Hipsley) в 1953 г. при изучении компонентов стенок растительных клеток и их использовании в лечебно-профилактических диетах.

В группу пищевых волокон входит большое число природных и синтетических энтеросорбентов. В основу классификации пищевых волокон могут быть положены различные факторы: вид сырья, строение полимеров, количество и соотношение в исходном сырье и пищевых волокнах сопутствующих веществ, способность растворяться в воде, водосвязывающая способность, ионообменные свойства и сорбционная активность.

Например, в зависимости от вида сырья различают пищевые волокна из низших растений (водоросли, грибы) и пищевые волокна из высших растений (злаки, травы, древесные породы). При этом могут быть выделены традиционные (злаки, овощи, фрукты, ягоды) и нетрадиционные для пищевой промышленности источники сырья (травы, водоросли, древесина и др.).

По строению полимеров пищевые волокна разделяют на:

• гомогенные (однородные), в состав которых входят однородные высокомолекулярные вещества (целлюлоза, пектины, маннаны, арабиноза, лигнин, альгиновая кислота);
• гетерогенные (неоднородные), состоящие из биополимеров нескольких
• видов (холоцеллюлоза, целлюлозо-лигнины, гемицеллюлозо-целлюлозо-лигнин, белково-полисахаридные комплексы, белково-полисахаридо-лигнинные комплексы и др.).

В зависимости от количества и соотношения в исходном сырье и пищевых волокнах сопутствующих веществ (крахмалы, липиды, белки, минеральные и дубильные вещества) различают:

• пищевые волокна, содержание которых в исходном сырье не превышает
• 30 % (побочные продукты переработки сырья, фруктовые выжимки, очистки, вытерки, травы, некоторые овощи и др.);
• полуконцентраты пищевых волокон, включающие 30-60 % собственно
• волокон (отруби зерна и др.);
• концентраты пищевых волокон, содержащие 60-90 % волокон (пищевые
• волокна томатных выжимок, виноградной лозы, пшеничных отрубей);
• изоляты пищевых волокон – более 90 % собственно пищевых волокон,
• к ним относят лигнин, целлюлозу, другие высокоочищенные растительные продукты.

По способности растворяться в воде пищевые волокна делят на:

• водорастворимые (пектины, альгиновая кислота, камеди, слизи, арабиноксиланы);
• малорастворимые и нерастворимые (целлюлоза, лигнин, целлюлозо-лигниновые комплексы, ряд гемицеллюлоз).

По способности удерживать воду пищевые волокна подразделяют на:

• сильноводосвязывающие, способные связывать 8 г воды на 1 г волокон
• (пищевые волокна жома сахарной свеклы, виноградной лозы, клевера, галеги);
• средневодосвязывающие – 2-8 г на 1 г (пшеничные отруби, пищевые
• волокна люцерны, виноградных выжимок);
• слабоводосвязывающие – до 2 г на 1 г (пищевые волокна жмыха виноградных семян, целлюлоза жмыха виноградных семян).

Основываясь на ионообменных свойствах и сорбционной активности, пищевые волокна классифицируют на катиониты, аниониты и амфолиты, которые бывают сильные – более 3 мэкв, средние – 1-3 мэкв и слабые – до 1 мэкв сорбата на 1 г пищевых волокон.

Катиониты: сильные – пищевые волокна рисовой лузги, клевера, люцерны; средние – пищевые волокна сои, оболочек гречихи; слабые – пищевые волокна жома сахарной свеклы, целлюлозы жмыха виноградных семян.

Аниониты: сильные – пищевые волокна клевера, люцерны, виноградной лозы, столовой свеклы; средние – пищевые волокна оболочек гороха, гречихи, рисовой лузги, виноградных выжимок; слабые – целлюлоза, целлюлозо-лигнин жмыха виноградных семян.

Амфолиты: сильные – пищевые волокна виноградных выжимок, люцерны; средние – пищевые волокна сахарной свеклы; слабые – пищевые волокна оболочек гороха.

Благодаря своим свойствам пищевые волокна играют важную роль в физиологии пищеварения.

Ниже приводится краткая характеристика наиболее распространенных видов пищевых волокон, возможность их использования в пищевой промышленности и медицине в качестве пищевых добавок, биологически активных добавок к пище и лекарственных препаратов.

Клетчатка – основной компонент «грубых» пищевых волокон, является обязательным фактором процесса пищеварения: нормализует деятельность полезной микрофлоры кишечника, облегчает продвижение пищи по желудочно-кишечному тракту, тем самым препятствуя задержке каловых масс в толстой кишке. Последнее имеет важное значение в профилактике рака толстой кишки, поскольку в ней могут накапливаться и всасываться в кровь различные канцерогенные амины, другие вредные для организма конечные продукты обмена веществ.

Клетчатка активно связывает и выводит из организма холестерин, создает чувство насыщенности. Установлено, что дефицит клетчатки в рационе способствует ожирению, развитию желчно-каменной болезни, сердечно-сосудистых заболеваний и др. Вместе с тем избыток клетчатки снижает усвояемость пищевых веществ на 5-15 %, связывает некоторые витамины и минеральные вещества, провоцирует понос, т. е. неблагоприятно действует на организм.

Наибольшее количество клетчатки содержится в сушеных овощах и фруктах (1,6-6,1 %), свежих ягодах (2-5 %) и овощах (1-1,5 %).

Пектины, как и клетчатка, не усваиваются организмом человека, однако эти углеводы являются спутниками в осуществлении большинства полезных физиологических функций.

Пектиновые вещества – высокомолекулярные полисахариды, подразделяются на высокоэтерифицированные (высокометоксилированные) и низкоэтерифицированные (низкометоксилированные) пектины.

Пектин считается метоксилированным, когда карбоксильные группы его молекул этерифицированы метиловым спиртом. Степень этерификации тем выше, чем больше таких групп в полимерной цепочке пектина.

К высокоэтерифицированным относят пектины со степенью этерификации более 50 %. Их применяют в качестве студнеобразующих веществ в производстве мармелада, пастилы, желе, джемов, соков, майонеза, рыбных консервов.

Низкоэтерифицированные пектины (степень этерификации менее 50 %) используют при изготовлении студней и овощных желе.

Значительный уровень пектинов содержится в свекле, черной смородине, яблоках, сливе (около 1,0 %). Богаты пектином абрикосы, айва, груши, из овощных культур – морковь, перец, кормовые арбузы.

Как и большинство высокомолекулярных полисахаридов, пектины способны образовывать гель на поверхности слизистой желудка и кишечника. Благодаря этому пектины оказывают обволакивающее и защитное действие, предохраняя слизистые оболочки от раздражающего влияния агрессивных факторов пищи.

В толстой кишке пектины ферментируются анаэробными бактериями с образованием короткоцепочных жирных кислот. Последние наряду с пектином обеспечивают ускоренный транзит по толстой кишке, другие важные физиологические функции.

Пектиновые вещества оказывают гипохолестеринемический эффект, снижая уровень холестерина в крови.

Важным свойством пектинов является их способность связывать и выводить из организма тяжелые металлы, радионуклиды, другие ксенобиотики химического и биологического происхождения.

Имеются данные о благоприятной роли пектиновых веществ в подавлении развития гнилостных микроорганизмов. При этом, обладая бактерицидным действием на патогенную и условно-патогенную микрофлору, они не оказывают влияния на индигенную флору кишечника.

Показан регулирующий эффект пектинов на иммунную систему кишечника, их защитное действие в отношении язвы двенадцатиперстной кишки и рака толстой кишки.

Представляют интерес рекомендации по применению пектинов в программах снижения избыточной массы тела.

Рассмотренные достоинства пектинов предопределили их широкое использование в пищевой промышленности для обогащения продуктов питания или в качестве отдельных БАД и препаратов в профилактической и лечебной медицине.

К пищевым волокнам относят также целлюлозу, гемицеллюлозы, лигнин.

Целлюлоза, как и остальные пищевые волокна, входит в состав клеточных стенок растений или цитоплазмы растительных клеток. Обладает способностью поглощать влагу и набухать, связывая при этом различные минеральные, органические вещества пищи и продукты ее распада.

Гемицеллюлозы – группа полисахаридов, занимающая по распространенности и содержанию в растениях второе место после целлюлозы. Попадая в желудок, набухают, затем в тонком и толстом кишечнике расщепляются, подвергаясь воздействию кишечных бактерий.

Лигнин – так же как и пектиновые вещества, является природным биополимером. Выполняет роль инкрустирующего вещества, связывающего волокна целлюлозы и гемицеллюлоз. Обладает адсорбирующими свойствами, что позволяет удерживать на его поверхности токсины, болезнетворные бактерии, ионы металлов и выводить их из организма человека.

Список пищевых волокон как природного, так и синтетического происхождения постоянно пополняется по мере изучения их свойств и практического применения.

В заключение настоящего раздела следует отметить, что в последнее время все большее внимание исследователей привлекают так называемые минорные углеводы, которые наряду с общеизвестными веществами этой группы играют важную роль в биохимических процессах организма. В группу минорных углеводов входят: манноза, фукоза, арабиноза, ксилоза, ксилулоза, галактоза, рибоза, дезоксирибоза, рибилоза и др. Многие из этих сахаров представляют собой незаменимые факторы питания, длительный дефицит которых приводит к нарушению деятельности желудочно-кишечного тракта, развитию ожирения, нарушениям липидного обмена, иммунной системы, другим патологиям.