Въглехидрати - всичко важно за едно от основните макро хранителни вещества

Какво ще научиш?

Ще научиш какви видове въглехидрати има, как се метаболизират в тялото и какви са основните им функции.

Ще разбереш още защо гликемичният индекс, като метод за определяне на физиологичния отговор на организма към въглехидратите, има своите ограничения, както и какви негативи за тялото може да доведе хранене, богато на преработени захари.

Какво представляват въглехидратите

Въглехидратите са голяма група органични вещества, които имат важни биологични функции в организма.

Те принадлежат към трите основни макро хранителни вещества, които набавяме чрез храната си (белтъчини, въглехидрати, мазнини).

Чрез храната си ги набавяме предимно под формата на захари, нишесте и диетични фибри, а крайните продукти, до които се достига след храносмилането им, са глюкоза, фруктоза и галактоза.

Молекулярна структура на въглехидратите

Въглехидратите са съставени от молекули въглерод, водород и кислород. 

Името на въглехидратите е възникнало на база представата, че са хидрати на въглерода поради общата им формула CnH2mOm, при която съотношението между водород към кислород е 2:1.

Важно е да отбележим, че има и други съединения, съответстващи на формулата като качество и количество, но поради различие в свойствата, не спадат към групата на въглехидратите. Това например е оцетната киселина с формула C2H4O2.

Има и други изключения, които пък не отговарят на общата формула на въглехидратите, но по свойства се отнасят към този клас – дезоксирибозата с формула C5H10O4.

Молекулната формула на глюкозата е C6H12O6 

Видове въглехидрати

В зависимост от химическата си структура, въглехидратите се разделят на три основни класа захариди (от лат. saccharum,  захар):

• Захари;
• Олигозахариди;
• Полизахариди.

Тези класове се разделят на подкласове, които пък съответно се делят на различни индивидуални съставни части.

Монозахаридите са най-простата форма на въглехидратите. Съдържат една (mono) захарна група. 

Дизахаридите се формират от два свързани монозахарида и подобно на тях са разтворими във вода. 

Полиолите са органични съединения, които съдържат множество хидроксилни групи.

Олигозахаридите са къси вериги монозахариди, свързани заедно под формата на дизахариди, тризахариди и т.н. 

Полизахаридите пък от своя страна са дълги и сложни вериги от свързани помежду си повече от 10 монозахариди, които сформират полимер.

Основните въглехидрати, които приемаме чрез храната са:

• Нишесте (хляб и тестени изделия);
• Лактоза (млечна захар – мляко и някои млечни продукти);
• Захароза (обикновена захар);
• Глюкоза, фруктоза (плодове)
• Фибри (разтворими и неразтворими).

Диетични фибри

„Яж фибри!“

Вероятно си чувал тази реплика и това не е случайно, тъй като фибрите играят важна роля в храненето.

Затова ще отделим малко повече внимание върху тях.

Фибрите, наричани още влакнини или баластни вещества, се съдържат в непреработени въглехидратно преобладаващи храни – зеленчуци, плодове, пълнозърнести изделия, варива.

Те биват два вида:

• Разтворими фибри: овесени ядки, сушени боб и грах, ядки, ечемик, ленено семе, банани, ябълки, домати, моркови;
• Неразтворими фибри: намират се основно в структурите, които изграждат стените на растителните клетки – зелен боб, цвекло, зеленолистни зеленчуци, кореноплодни, цели зърна, семена, ядки.

Ползите от фибрите са в няколко направления:

• Увеличават ситостта;
• Понижават холестерола;
• Намаляват риска от рак на дебелото черво;
• Храна за полезните бактерии.

Препоръките за минимален прием на фибри е 25 г/дневно, а оптималният – 35 г за жени и 48 г за мъже.

Интересен факт, свързан с темата за фибрите и здравето на чревната флора, е ролята на устойчивото нишесте в хранителния режим.

Устойчивото нишесте не се разгражда в стомаха или в тънките черва, а се придвижва до дебелото черво, където бактериите се прикрепят към него и го използват за храна, или го ферментират, от което следват някои ползи за организма:

• Подобряване на инсулиновата чувствителност – устойчивата скорбяла може да подобри инсулиновата чувствителност и да намали нивата на глюкоза в отговор на храненията(1);
• По-добро засищане – устойчивото нишесте се превръща в късоверижни мастни киселини от бактериите в червата, а те от своя страна задействат освобождаването на хормони, намаляващи желанието за храна (лептин, пептид YY, глюкагон-подобен пептид);
• Противовъзпалителни роли – консумацията на устойчиво нишесте позволява произвеждане на бутират, действащ като мощен противовъзпалителен агент за клетките на дебелото черво.

Препоръките за количеството устойчиво нишесте са 6-12 г/дневно, до 20 г/дневно. Количества повече от 40 г биха могли да причинят храносмилателни проблеми.

Фибрите и какво е важно да знаем за тях 

Биологични функции на въглехидратите

Въпреки че въглехидратите са сравнително малко застъпени като количество в човешкия организъм, те имат важни роли, от които можем да отличим няколко.

Източник на енергия

Въглехидратите, а по-конкретно глюкозата, са предпочитаният източник на енергия, но не във всички ситуации.

Зависи от органа и от това, дали е подложен на натоварване. За пример можем да дадем мускулите, които използват предимно мастни киселини в покой, а при висока интензивност - предимно глюкоза.

Един грам въглехидрати отделя около 4 ккал.

Въглехидратите имат и резервна енергетична функция чрез гликогена, а основните места, където се складира той са мускулите и черният дроб.

Гликогенът представлява гигантска молекула, в която са свързани десетки хиляди глюкозни молекули. Във всеки един момент при нужда гликогенът може да отдели необходимите количества глюкоза.

Причината за свързването на глюкозните молекули в гликоген е, че вътре в клетките не може да се поддържат големи количества на глюкоза, защото високата ѝ концентрация ще предизвика осмотично засмукване на големи количества вода, които от своя страна ще раздуят клетката и ще я разрушат.

Въглехидратите имат важна роля в храненето защото са най-бързо действащият източник от хранителните вещества за енергиен трансфер, а в същото време запасите им в тялото са ограничени.

Това не означава, че човек трябва да спазва високовъглехидратен режим, защото глюкоза може да се синтезира и от невъглехидратни източници (глюконеогенеза).

Пет са основните метаболитни пътища, по които въглехидратите могат да участват при регенерацията на аденозин трифосфат (АТФ):

• Гликогенеза: синтез на гликоген от глюкоза;
• Гликогенолиза: синтез на глюкоза от гликоген;
• Гликолиза: от глюкоза до пируват;
• Цикъл на Кребс и електронна транспортна верига: от Ацетил-КоА до АТФ, въглероден диоксид и вода;
• Глюконеогенеза: синтез на глюкоза от невъглехидратни източници.

Научи повече за АТФ и гликолизата 

Градивна функция

Въглехидратите участват в изграждането на повечето клетки и клетъчни органели.

Рибозата и дезоксирибозата са структурни елементи на нуклеиновите киселини и участват в състава на хромозомите и рибозомите.

Основното междуклетъчно вещество, което изгражда костната и хрущялната тъкан са различни видове хондроитин (хондроитинсулфати), които са едни от най-важните съставки на съединителната тъкан (сухожилията и ставите). В това число е и хиалуроновата киселина, изграждаща стъкловидното тяло на окото.

Защитни функции

Някои вещества, спадащи към групата на въглехидратите, участват във важни защитни функции дори на клетъчно ниво.

Така например, някои олигозахариди са вградени в клетъчните мембрани и служат като химични опознавателни знаци – клетките в един организъм се опознават помежду си или разкриват проникнали отвън чужди клетки – на бактерии, инфекции и т.н.

Гликозамингликаните участват в състава на различни видове защитна слуз, отделяна от лигавицата в органи като уста, хранопровод, черва, стомах и др. Слузта ги предпазва от механични, химични и термични увреждания.

Тези вещества се намират и в състава на ставните течности, играещи роля на смазочен материал (лубрикант) за повърхността на ставите.

Процеси на смилане и усвояване на въглехидратите

Смилането на въглехидратите от своя страна представлява ензимна хидролиза на гликозидните им връзки, като целта е да се разградят сложните форми като олиго- и полизахариди до монозахаридите глюкоза, фруктоза и галактоза.

Именно монозахаридите преминават през чревната стена в кръвта – процес, който се нарича резорбция / всмукване на хранителни вещества.

Разграждането на въглехидратите започва още с попадането им в устата ни, като първата стъпка от храносмилателния тракт.

Ако трябва да сме още по-точни, процесът започва дори и преди това – чрез зрението и обонянието и сигналите, които се изпращат до мозъка. Храносмилателният тракт се подготвя за разграждането на храната и започва слюноотделяне. Това е така наречената цефалична фаза на храносмилането.

Разграждане в устата

В устата, благодарение на съдържащия се в слюнката ензим – амилаза, започва разграждането на въглехидратите.

Амилазата разкъсва на случаен принцип гликозидните връзки във вътрешността на молекулата на нишестето. Така то се разгражда до полизахариди и малко количество глюкоза и малтоза.

Степента, с която се разграждат въглехидратите в устата  е до 20%.

Този процент зависи от продължителността на престоя на храната в устата. Колкото по-малко дъвчем и колкото по-бързо глътнем храната, толкова повече намалява действието на амилазата. 

Ако си направите експеримент  и решите да задържите в устата за по-дълго време залък хляб, ще усетите сладкия вкус на глюкозата и малтозата.

Стомах и дванадесетопръстник

В стомаха се прекратява смилането на нишестето поради ниската стойност на pH – между 1 и 2 (за сравнение, pH на амилазата в слюнката е 7), и силно киселият стомашен сок, чийто пепсин атакува и разгражда самата амилаза. 

Разграждането на нишестето завършва в дванадесетопръстника, където се излива сокът от задстомашната жлеза, съдържащ амилаза със същото действие както това в слюнката.

Полизахаридите в нишестето се разграждат до малтоза, изомалтоза и глюкоза.

Тънки черва

В тънките черва започва хидролизата на дизахаридите.

Чревните епителни клетки съдържат вградени ензимни молекули по повърхността си – малтаза, изомалтаза, лактаза и захараза.

Ензимите алтаза и изомалтаза разграждат до глюкоза съответо малтозата и изомалтозата.

Лактозата и захарозата се хидролизират съответно от ензими лактаза и захараза, като разграждането на лактозата води до глюкоза и галактоза, а на захарозата – до глюкоза и фруктоза.

Всички тези крайни продукти от разграждането на въглехидратите (хексозите глюкоза, фруктоза и галактоза, както и няколко пентози) могат да преминат в тялото чрез мукозните клетки на червата и попадането им в кръвообращението, което ги пренася до черния дроб, а от там и до други органи.

Резорбция на монозахаридите

Преминането на крайните продукти от смилането на въглехидратите в кръвта се осъществява чрез различни механизми.

• Дифузия – чрез нея пентозите преминават през мембраните на чревните клетки, като процесът е бавен;
• Транслоказите оказват помощ за пренасянето на фруктозата и тя се появява бързо в кръвта;
• Активен е транспортът, който пренася глюкозата и галактозата – отново чрез транслокази, разграждащи АТФ – това е най-бързият пренос, но е свързан и с разход на енергия.

Черен дроб 

Черният дроб взема от монозахаридите необходимото му количество за енергиен трансфер и запаси на гликоген, а останалото изпраща под формата на глюкоза, за да се използва от тялото.

Въпреки че от храната получаваме галактоза и фруктоза, те отсъстват от общата циркулация, защото и двата монозахарида се превръщат в глюкоза от черния дроб, с едно уточнение, че при висок прием на фруктоза, част от нея може да се превърне в триглицериди.

Любопитен факт е, че фруктозата е предпочитаният източник на енергия за черния дроб, за да може той да възстанови запасите от гликоген.

Кръвен поток

Обичайно около 20 г глюкоза циркулира на всеки час и тялото ни се старае да поддържа тези нива стабилни, а ако паднат надолу – да използва нова глюкоза, за да възстанови нивата в кръвта и за енергия.

Останалото количество глюкоза, ако има такова, отива към черния дроб и мускулите:

• Черният дроб може да съхранява 80-100 г гликоген;
• Мускулните клетки могат да съхраняват между 300 и 600 г гликоген, в зависимост от количеството мускулна маса, което има индивидът.

Гликемичен индекс, гликемичен товар, инсулинов индекс

Без съмнение, редовно съпътстващи темата за въглехидратите са термините гликемичен индекс и, малко по-познатият, но по-реалистичен – гликемичен товар.

Съществува и трети термин, по-специфичен, наречен инсулинов индекс.

Нека ги разгледаме отблизо.

Гликемичен индекс

Гликемичният индекс (ГИ, GI) определя до каква степен ще се повиши съдържанието на захар в кръвта след консумацията на определена храна или с други думи – измерва колко бързо дадена храна повишава кръвната захар.

Гликемичният индекс на глюкозата се приема за 100, а стойностите на гликемичния индекс на останалите храни се определят в зависимост от този на глюкозата.

Храни с висок гликемичен индекс, които могат да повишат кръвната захар бързо и полученият пик съответства на концентрациите на инсулин в кръвта:

• Захар;
• Захарни изделия;
• Бял хляб;
• Картофи.

Храни с нисък гликемичен индекс, препоръчвани за поддържане на стабилни нива на кръвната захар:

• Бобови;
• Ядки;
• Пълнозърнести изделия;
• Зеленчуци.

Ограничения на гликемичния индекс

Гликемичният индекс е интересен метод за определяне на физиологичния отговор към въглехидратите, но има две основни ограничения:

• Гликемичният индекс по принцип се определя при консумация на дадена храна самостоятелно, на празен стомах. ГИ на дадена храна се променя, когато тя е консумирана с други храни – например, въпреки че картофите са с по-висок ГИ, когато се консумират със зеленчуци и източник на протеин, общият ГИ на даденото хранене може да бъде значително по-ниско;
• Някои други фактори, като например обработката на храната, времето на консумация спрямо денонощието и физическата активност също влияят върху гликемичния индекс на храната.

Още по темата

Поради горните ограничения, някои специалисти препоръчват използването на друг индекс – гликемичен товар, но преди да преминем към него, ето още материали свързани с ГИ:

• Гликемичен индекс 
• Митове в бодибилдинга: гликемичният индекс (част I) 
• Митове в бодибилдинга: гликемичният индекс (част II) 

Гликемичен товар

Гликемичният товар (гликемичен лоудинг, ГЛ) се смята за по-реалистичен метод, тъй като гликемичният товар на дадена храна се определя спрямо нейния гликемичен индекс и количеството въглехидрати, които са консумирани, т.е. порцията.

Гликемичният товар се изчислява с линейна зависимост:

(грамове въглехидрати) Х (гликемичен индекс на храната)  ÷ 100

Гликемичният индекс и гликемичният товар не са винаги пропорционални – например динята има висок ГИ, но съдържа много вода и малко въглехидрати, което определя ниския ѝ ГЛ.

Инсулинов индекс

Гликемичният индекс и гликемичният товар, въпреки че имат ползи по отношение на глюкозата, нейното общо количество и определянето как ще влияе на физиологичния отговор на тялото, не са добри показатели за инсулиновия отговор към дадена храна.

За тази цел се ползва инсулиновият индекс (ИИ) – категоризира храните спрямо инсулиновата реакция, която предизвикват в организма след консумация.

Този индекс измерва директно отговора на инсулина в кръвта спрямо дадена храна.

• Инсулинов индекс 

Въглехидратите в храненето 

Въглехидратите са неизменна част от живота, а вероятно всеки знае, че мозъкът и централната нервна система предпочитат да използват глюкозата като източник на енергия. 

Минимални препоръки за количество глюкоза

Смята се, че около 50 г глюкоза е минималното количество, необходимо на ежедневна база и то може да се набави чрез процеса на глюконеогенеза.

Разбира се, тази препоръка може да варира, защото влияят и индивидуални фактори, като: 

• вид и ниво на физическата активност;
• размер и композиция на тялото;
• останалата част от храненето;
• специфичните цели на конкретния човек.

Когато количеството въглехидрати, приемано с храната, е ниско, тялото си набавя енергия чрез производството на кетони.

Кетоните са група от 3 молекули – ацетоацетат, три-бета-хидроксибутират и ацетон, а на тях може да се гледа като на алтернативно гориво.

Научи повече за състоянието кетоза

Вид на консумираните въглехидрати

Тъй като вече е ясно, че храната не е само гориво, а информация и много повече, видът на консумираните въглехидрати влияе върху начина, по който ще реагира организма.

Общите съвети за контрол на нивата на кръвната захар и инсулиновите концентрации, са въглехидратите с нисък гликемичен индекс да са преобладаващи – зеленчуци, бобови, цели зърна.

Съответно тези, които са с висок гликемичен индекс – преработени въглехидрати, бял ориз, бяло брашно (паста, хляб), зърнени, захар и добавена захар, следва да заемат малка част от менюто.

Ако хранителния режим преобладава от такива храни, е възможно да се наблюдава повишаване на кръвната захар, на нивата на тригилицеридите и “лошия” холестерол (LDL), както и при някои случаи да се стигне до инсулинова резистентност.

Видове хранителни режими чрез манипулиране на въглехидратите

Има няколко основни типа хранителни режими, при които се използва метод на манипулиране на количествата въглехидрати:

• Нисковъглехидратни диети - начин на хранене, ограничаващ въглехидратите в храната до минимално количество, което има за цел да поддържа по-ниски нива на инсулина;
• Високовъглехидратни диети – начин на хранене, при който основният енергиен източник идващ от храната са въглехидратите – съотношението между двата основни източника на енергия е 20-30% мазнини към 70-80% въглехидрати;
• Въглехидратна ротация – има различни варианти за прилагането на този метод в храненето, но основният принцип се основава на промяна на количеството въглехидрати, които се консумират всеки ден, като някои от разновидностите налагат и промяна на количествата и на белтъчините и мазнините;
• Зареждащ ден и мръсен ден – това е ден, в които се консумира по-голямо количество въглехидрати, като обикновено се прави в съчетание с нисковъглехидратен тип режим – няколко нисковъглехидратни дни, последвани от зареждащ или мръсен ден.

В света на храненето въглехидратите често са спрягани за „дявола“, от когото се пълнее. Затова и са толкова популярни нисковъглехидратните диети що се отнася до сваляне на тегло.

Всъщност въглехидратите не са най-големият ни враг и може да напълнеем еднакво както от тях, така и от мазнините.

Още по темата:

• От кое пълнеем най-много – въглехидрати, протеин или мазнини? 
• Отслабване и въглехидратна ротация 
• Оформяне чрез въглехидратна ротация 
• Покачване на тегло чрез въглехидратна ротация 

Кои храни са „въглехидратни“

Преди да дадем пример с някои от по-често използваните „въглехидратни“ храни, екипът на BB-Team би искал да направи важно уточнение: неточно е храните да бъдат определяни по този начин, защото в състава си имат и други вещества.

 „Въглехидратни“ храни са тези с преобладаващо съдържание на въглехидрати, но в състава им обичайно има и други хранителни вещества – белтъчини и/или мазнини.

Зърнени култури

Чуеш ли думата „въглехидрати“, безспорно сред челните места ще се наредят зърнените култури: 

• Елда 
• Овесени ядки 
• Ечемик 
• Киноа 
• Лимец 
• Ориз 
• Царевица 
• Пшеница и др.

Плодове

Плодовете са източник на плодовата захар – фруктоза. Съдържанието на въглехидрати, захари и фибри в тях варира, според вида плод. 

• Ананас 
• Банани 
• Грозде 
• Диня 
• Киви 
• Круши 
• Пъпеш 
• Ябълки и др.

Тук влизат и всички сушени плодове, които по начало имат високо съдържание на захари. Трябва да се има предвид, че и в много от продаваните в магазинната мрежа сушени плодове има допълнително добавена захар.

Млечни продукти

С известно количество въглехидрати са и някои  млечни продукти https://www.bb-team.org/hrani/group/mlechni-i-yaychni-produkti, като например:

• Кисело мляко 
• Прясно мляко 
• Сирене и др.

Други

Към въглехидратно преобладаващите храни спадат и печените продукти,  тестените изделия, захарните изделия и снаксовете, а техният списък е безкраен. Тук са гофрети, палачинки, бисквити, хляб, кекс, кроасан, макарони, спагети, юфка, пуканки, чипс, сладолед, вафли и т.н.

Въпреки че в повечето ядки преобладавт мазнините, в някои от тях също има осезаемо количество въглехидрати.

Обърнете внимание и на някои напитки.

Съдържанието на въглехидрати в повечето зеленчуци е ниско и е предимно от фибри, но все пак е редно да отбележим и тях в списъка.