Картинка углеводы: D1 81 d0 bb d0 be d0 b6 d0 bd d1 8b d0 b5 d1 83 d0 b3 d0 bb d0 b5 d0 b2 d0 be d0 b4 d1 8b картинки, стоковые фото D1 81 d0 bb d0 be d0 b6 d0 bd d1 8b d0 b5 d1 83 d0 b3 d0 bb d0 b5 d0 b2 d0 be d0 b4 d1 8b

Это важно! Способность углеводов быть высокоэффективным источником энергии лежит в основе их сберегающего белок действия. При поступлении с пищей достаточного количества углеводов аминокислоты лишь в незначительной степени используются в организме как энергетический материал. Хотя углеводы не принадлежат к числу незаменимых факторов питания и могут образовываться в организме из аминокислот и глицерина, минимальное количество углеводов суточного рациона не должно быть ниже 50 — 60г., чтобы избежать кетоза, кислого состояния крови, которое может развиться, если для образования энергии используются преимущественно запасы жира. Дальнейшее снижение количества углеводов ведет к резким нарушениям метаболических процессов.

Если употреблять слишком много углеводов, больше, чем организм может преобразоваться в глюкозу или гликоген, то в результате, это ведет к ожирению. Когда телу нужно больше энергии, то жир преобразуется обратно в глюкозу, и вес тела снижается. При построении пищевых рационов чрезвычайно важно не только удовлетворить потребности человека в необходимом количестве углеводов, но и подобрать оптимальные соотношения качественно различных типов углеводов. Наиболее важно учитывать соотношение в рационе легкоусвояемых углеводов (сахаров) и медленно всасывающихся (крахмал, гликоген). При поступлении с пищей значительных количеств сахаров они не могут полностью откладываться в виде гликогена, и их избыток превращается в триглицериды, способствуя усиленному развитию жировой ткани.

Повышенное содержание в крови инсулина способствует ускорению этого процесса, поскольку инсулин оказывает мощное стимулирующее действие на жироотложение. В отличие от сахаров крахмал и гликоген медленно расщепляются в кишечнике. Содержание сахара в крови при этом нарастает постепенно. В связи с этим целесообразно удовлетворять потребности в углеводах в основном за счет медленно всасывающихся углеводов. На их долю должно приходиться 80 — 90% от общего количества потребляемых углеводов. Ограничение легкоусвояемых углеводов приобретает особое значение для тех, кто страдает атеросклерозом, сердечно-сосудистыми заболеваниями, сахарным диабетом, ожирением.

Важнейшие источники углеводов Главными источниками углеводов из пищи являются: хлеб, картофель, макароны, крупы, сладости. Чистым углеводом является сахар. Мёд, в зависимости от своего происхождения, содержит 70-80 % сахара. Для обозначения количества углеводов в пище используется специальная хлебная единица. К углеводной группе, кроме того, примыкают и плохо перевариваемые человеческим организмом клетчатка и пектины. Где содержатся полезные углеводы: фрукты, ягоды, сухофрукты, овощи, проросшие зерна, мед, молоко. Где содержатся вредные углеводы: сахар, кондитерские изделия, мучные изделия (за исключением хлеба из отрубей).

Углеводы как органические молекулы

Углеводы – это органические молекулы, которые содержат углерод, водород и кислород в мольном соотношении 1:2:1. Элементы в них объединяются в карбонильную и карбоксильную группы. Их общая формула (CH₂O) n.

Так как первые изученные углеводы содержали водорода и кислорода столько же, сколько и в молекуле воды, они и получили своё название (углерод + вода). Вместе с тем есть молекулы, у которых соотношение указанных в формуле химических элементов иное, а некоторые, кроме того, содержат атомы азота, фосфора или серы, но подробная классификация углеводов рассматривается ниже. Источником углеводов является растения, там они синтезируются в процессе фотосинтеза.

Так как углеводы содержат много углеводородных связей (C-H), высвобождающих энергию при окислении, они хорошо подходят для хранения энергии. Эти вещества входят в состав всех живых организмов. В клетках животных их содержание не превышает 10 % сухой массы, в клетках растений их значительно больше – до 90 %.

Классификация углеводов

Углеводы существуют в нескольких формах: моносахаридов, олигосахаридов (в том числе дисахаридов) и полисахаридов.

Углеводы моносахариды

Самые простые углеводы – моносахариды (греч. μόνος «единственный», лат. saccharum «сахар»), или простые сахара. Могут включать от 3 атомов углерода, но те, что играют роль в запасе энергии, содержат 6 атомов углерода:  C₆H₁₂O₆ или (CH₂O)₆.

Структура моносахаридов.

Свойства моносахаридов:

• бесцветность;
• твёрдость кристаллической решётки;
• хорошая растворимость в воде;
• способность к кристаллизации;
• сладкий вкус,
• представление в форме α и β-изомеров.

По количеству атомов углерода в составе молекул, моносахариды делятся на несколько групп:

• триозы (C₃),
• тетрозы (C₄),
• пентозы (C₅),
• гексозы (C₆),
• гептозы (C₇).

Важнейшими из них являются пентозы и гексозы.

Из тетроз важной является эритроза – один из промежуточных продуктов фотосинтеза растений.

Широко распространены в живом мире пентозы (пятиуглеродные сахара). Эта группа углеводов включает такие важные вещества как рибоза (C₅H₁₀O₄) и дезоксирибоза (C₅H₁₀O₅) – сахара, входящие в состав нуклеотидов – мономеров нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Дезоксирибоза отличается от рибозы тем, что при втором атоме углерода имеет атом водорода, а не гидроксильную группу.

Из гексоз наиболее распространены глюкоза, фруктоза и галактоза. Это стериоизомеры с общей формулой C₆H₁₂O₆.

Глюкоза – виноградный сахар, в свободном состоянии встречается как в растениях, так и в организмах животных. В зависимости от ориентации карбонильной группы (C = O) при замкнутом кольце, глюкоза может существовать в двух различных формах: альфа (α) и бета (β). У α-глюкозы гидроксильная группа расположена под плоскостью кольца при первом атоме углерода, а у β-глюкозы над плоскостью. Глюкоза — это:

• важнейший источник энергии для всех видов работ в клетке;
• мономер многих олиго- и полисахаридов;
• необходимый компонент крови. Снижение её концентрации ведёт к нарушению работы нервных и мышечных клеток, что может сопровождаться судорогами и обмороком. Уровень содержания глюкозы в крови регулируется нервно-гуморальной системой;
• составная часть почти всех тканей и органов, там она регулирует осмотическое давление;
• помощник печени в выполнении барьерной роли против токсинов.

Фруктоза тоже очень распространена в природе. Отличается от глюкозы положением карбонильного углерода (C = O). Служит мономером олигосахаридов. Большая её часть находится в плодах, поэтому её ещё называют фруктовым сахаром. Много фруктозы в сахарной свёкле и мёде.

Путь её распада в организме короче, что имеет большое значение в питании больных сахарным диабетом, когда глюкоза слабо усваивается клетками.

Мёд, несмотря на многочисленные советы употреблять его вместо сахара, не является идеальным источником углеводов. Он содержит сахар в чистом виде.

Мёд образуется при ферментативном гидролизе цветочного нектара в пищеварительном тракте пчелы и содержит примерно равные количества свободных глюкозы, фруктозы и дисахарид сахарозу.

Сахар, приносящий пользу, находится в молодых овощах, ягодах, фруктах. Вредный для питания сахар – булочки, торты, пирожные, печенья, сладкие газировки, мороженое. В день в идеале можно съедать 50 г сладкого во время обеда или на полдник в качестве десерта.

Галактоза — пространственный изомер глюкозы, отличающийся только расположением гидроксильной группы и водорода около четвёртого атома углерода. Содержится в животных, растениях и некоторых микроорганизмах. Она входит в состав лактозы — молочного сахара, а также в состав некоторых полисахаридов, например лактулозы. В печени и в других органах галактоза превращается в глюкозу.

Различия в структуре этих изомеров влияют на их функции. Их можно различить уже на вкус: фруктоза, например, намного слаще глюкозы. От строения их кольца или цепи зависит и способность быть частью какого-либо полимера.

Углеводы олигосахариды

Олигосахариды (от греч. ὀλίγος — немногий) — углеводы, образующиеся в результате реакции конденсации между несколькими (от двух до 10) молекулами моносахаридов. В зависимости от числа молекул моносахаридов, различают: дисахариды, трисахариды, тетрасахариды и т. д. Наиболее распространены среди них дисахариды. Свойства олигосахаридов:

• растворяются в воде;
• мало растворяются в низших спиртах;
• почти не растворяются в других обычных растворителях;
• белые или бесцветные;
• кристаллизуются, но не все, некоторые существуют в форме некристаллических сиропов;
• их сладкий вкус уменьшается по мере увеличения числа остатков моносахаридов.

Связь, образующаяся между двумя моносахаридами, называется гликозидной (тип ковалентной связи, реакция конденсации).

Образование гликозидных связей

Углеводы дисахариды

В растениях и многих других организмах моносахариды трансформируется в дисахариды — транспортную форму, предназначенную для удобства перемещения внутри организма. В таком виде она труднее расщепляется и может быть доставлена в нужные места.

Дисахариды, образуется путём связывания двух моносахаридов (др. греч. δuο — два и σaκχαρον — сахар) гликозидной связью. Ферменты, способные разорвать эту связь присутствуют, как правило, только в тканях, которые используют глюкозу. Транспортные формы различаются в зависимости от того из каких моносахаридов состоят данные дисахариды. Кроме глюкозы они могут включать фруктозу и галактозу.

При соединении остатка глюкозы с её структурным изомером фруктозой образуется дисахарид сахароза (тростниковый, или свекловичный сахар). Сахароза — самая распространённая форма транспортных углеводов, которая хранится в клетках растений (в семенах, ягодах, корнях, клубнях, плодах). Играет важную роль в питании животных и человека. В растениях сахароза служит растворимым резервным углеводом, а также транспортной формой продуктов фотосинтеза, которая легко переносится по растению.

Это привычный нам бытовой сахар, который в промышленности вырабатывают из сахарного тростника (стебли содержат 10-18%) или сахарной свёклы (корнеплоды — до 20%).

Уборка сахарного тростника
Автор: Siebrand

Связывание глюкозы со стериоизомером галактозой приводит к появлению дисахарида лактозы, или молочного сахара. Она есть в молоке всех млекопитающих (2-8,5%), при её помощи звери и человек обеспечивают энергией своё потомство. Взрослые значительно уменьшают потребление молока, так как в их организме нет фермента, нужного для расщепления лактозы. Лактоза используется в микробиологической промышленности для приготовления питательной среды.

Мальтоза, или солодовый сахар — дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы. Концентрируется в прорастающих семенах злаков, в томатах и нектаре некоторых растений. Это основной структурный элемент крахмала и гликогена. Мальтоза гидролизируется на две молекулы глюкозы под действием фермента мальтазы.

Углеводы полисахариды

Полисахариды — это углеводы, образующиеся в результате реакции поликонденсации множества (нескольких десятков и более) молекул моносахаридов. Полисахариды (от греч. полис — много) могут включать остатки одинаковых или разных моносахаридов.

Свойства полисахаридов:

• не растворяются или плохо растворяются в воде;
• не образуют ясно оформленных кристаллов;
• не имеют сладкого вкуса.

Многие микроорганизмы легко разлагают до глюкозы крахмал, но большинство из них не способны переварить целлюлозу или другие полисахариды, такие как хитин. Эти углеводы могут усваиваться только некоторыми бактериями и протистами. Жвачные животные и термиты, к примеру, используют микроорганизмы для переваривания целлюлозы.

Даже при том, что эти сложные углеводы не очень легко усваиваемы, они важны для питания. Их называют пищевыми волокнами, так как они улучшают пищеварение и способствуют лучшей перистальтике кишечника. Основная функция пищевых волокон — способствовать всасыванию других питательных веществ.

Полисахариды различаются между собой составом мономеров, длиной и степенью разветвленности цепей. Они могут иметь линейную неразветвленную (целлюлоза, хитин), разветвленную (гликоген) и смешанную структуру (крахмал представляет собой смесь полисахаридов — примерно на 80 % (по массе) он состоит из разветвленного амилопектина и на 20 % из линейного полисахарида амилозы).

В функциональном отношении различают полисахариды резервного, структурного и защитного назначения. Типичные резервные полисахариды — крахмал и гликоген. К структурным полисахаридам относят целлюлозу (клетчатку). Защитную функцию у животных обеспечивают гепарин и гиалуроновая кислота.

Крахмал и гликоген

Крахмал и гликоген запасают метаболическую энергию.

Крахмал (C₆H₁₀O₅)n — полимер, мономером которого является α-глюкоза. Состоит из смеси других полисахаридов — амилозы и амилопектина. Амилоза имеет вид длинной цепочки, связанной в спираль, именно такая конфигурация обеспечивает синюю окраску растворимого крахмала при добавлении йода. Амилопектин — древовидно разветвлённая цепь, он в присутствии йода окрашиваются в коричневый цвет. Крахмал — основной резервный углевод растений, являющийся одним из продуктов фотосинтеза. Накапливается в хлоропластах листьев, семенах, клубнях, корневищах, луковицах, откладывается в клетках в виде крахмальных зёрен в специальных органеллых — амилопластах. Содержание крахмала:

• в зерновках риса — до 86%;
• пшеницы — до 75%;
• в клубнях картофеля — до 25%.

Крахмал — основной углевод пищи человека, его расщепляет фермент амилаза. Крахмальные зёрна практически не растворяются в воде, но амилоза набухает при её нагревании, тогда как амилопектин не изменяется даже при очень длительном кипячении.

Гликоген (C₆H₁₀O₅)n — полисахарид, состоящий из 30 000 остатков α-глюкозы. Его цепочки ветвятся сильнее, чем у крахмала. По типу ветвления он похож на компонент крахмала амилопектин, поэтому его часто называют животным крахмалом. Он не даёт синего окрашивания при контакте с йодом. Гликоген — это запасной углевод животных. Накапливается в печени (до 20%) и в мышцах (4%), в небольшом количестве он найден в почках, клетках мозга и лейкоцитах крови. Чаще всего используется как источник глюкозы для восполнения её запасов в крови. Есть гликоген и в клетках грибов, в том числе и дрожжей. В отличие от крахмала гликоген растворим при комнатной температуре.

Целлюлоза

Целлюлоза — полимер, в котором мономер глюкоза соединяется между собой по типу β. Это основной структурный полисахарид клеточной стенки растений, в нём аккумулируется около 50% всего углерода биосферы. Содержание целлюлозы в древесине — до 50%, в волокнах семян хлопчатника — до 98%.

Молекулы целлюлозы не ветвятся, а собираются в очень прочные волокна из параллельно уложенных цепочек, связанных в пучки водородными соединениями. Они нерастворимы в воде, внешне похожи на часть крахмала — амилозу, с одним отличием — цепи целлюлозы, соединённые по β типу в большинстве живых организмах не расщепляются, так как у них отсутствует нужный для этого фермент целлюлаза. Из-за того, что целлюлоза не может быть разорвана в пищеварительном тракте животных, она может работать как биологический структурный материал. Но некоторым жвачным, например, коровам, переваривать целлюлозу помогают симбиотические микроорганизмы.

Целлюлоза является пищей не только для коров, но и для грибов, микроорганизмов, некоторых протист и животных (термиты). Микроорганизмы, способные расщеплять целлюлозу, входят также в состав микрофлоры толстого кишечника человека.

Хитин

Хитин (фр. chitine, от др.-греч. χιτών: хитон — одежда, кожа, оболочка) — структурный полисахарид, найденный в кутикуле членистоногих и ряда других беспозвоночных (червей, кишечнополостных), клеточных оболочках некоторых грибов и протист. Кроме углерода, водорода и кислорода в его молекулах содержится азот (C₈H₁₃NO₅)_n, этим он отличается от целлюлозы. Состоит из остатков N-ацетилглюкозамина, связанных между собой β-гликозидными связями. Усваивать хитин способны немногие организмы, например некоторые бактерии. Но многие существа продуцируют фермент хитиназу, вероятно в качестве защиты от плесени.

Функции углеводов

В живых организмах углеводы выполняют различные функции, основные из них — энергетическая, запасающая и структурная.

• Энергетическая функция состоит в том, что углеводы под влиянием ферментов легко расщепляются и окисляются с выделением энергии. При полном окислении 1 г углеводов высвобождается 17,6 кДж энергии. Конечные продукты окисления углеводов — углекислый газ и вода.

Важнейшая роль углеводов в энергетическом обмене живых организмов связана с их способностью расщепляться как при наличии кислорода, так и без него. Это имеет большое значение для анаэробов.

• Запасающая функция. Полисахариды являются запасными питательными веществами, играя роль «хранилищ» энергии. Резервным углеводом растений является крахмал, животных и грибов — гликоген, бактерий — муреин (пептидогликан). При необходимости эти полисахариды расщепляются до глюкозы, которая служит основным источником энергии для большинства живых организмов.
• Структурная функция. Углеводы используются в качестве строительного материала. Оболочки клеток растений на 20-40 % состоят из целлюлозы, которая обладает высокой прочностью. Поэтому они надежно защищают внутриклеточное содержимое и поддерживают форму клеток. Хитин является важным структурным компонентом наружного скелета членистоногих, кольчатых червей, клеточных оболочек грибов и некоторых протист.

Биологические функции углеводов

• Олиго- и полисахариды входят в состав цитоплазматической мембраны клеток животных, образуя надмембранный комплекс — гликокаликс. Углеводные компоненты цитоплазматической мембраны выполняют рецепторную функцию: воспринимают сигналы из окружающей среды и передают их в клетку.
• Метаболическая функция углеводов состоит в том, что в клетках живых организмов моносахариды являются основой для синтеза многих органических веществ — олиго- и полисахаридов, нуклеотидов, некоторых спиртов. Ряд веществ, образующихся в ходе расщепления молекул моносахаридов, используется клетками для синтеза аминокислот, жирных кислот и др.
• Защитная. Они входят в состав слизей, предохраняющих кишечник, бронхи от механических повреждений, в состав репарина — вещества, предотвращающего свёртывание крови у человека.
• Осмотическая. Углеводы участвуют в регуляции осмотического давления в организме.

Вам будет интересно

Tарелка Здорового Питания (Russian) | The Nutrition Source

Тарелка Здорового Питания, созданная экспертами по питанию Гарвардской школы общественного здравоохранения,  это руководство для здорового, сбалансированного питания – на тарелке или в вашей коробке для ланча.   Прикрепите копию на холодильник для ежедневного напоминания о здоровом, сбалансированном питании.

• Овощи и фрукты должны состАвлять основную часть Вашего приёма пищи – ½ тарелки.

Обеспечьте разнообразие цвета и вида Вашей пищи и помните, что картофель не считается овощем по Тарелке Здорового Питания из-за негативного воздействия на уровень сахара в крови.

• Отдайте предпочтение цельнозерновым – ¼ тарелки.

Цельные и неочищенные  зерновые –цельная пшеница, ячмень, зерна пшеницы,  киноа, овсянка, гречка,  неочищенный рис и продукты, изготовленные из них,  например, макароны из цельной пшеницы, – меньше влияют на уровень сахара в  крови и инсулин, чем белый хлеб, белый рис и другие очищенные зерна.

• Сила белка – ¼ тарелки.

Рыба, курица, фасоль, орехи  являются здоровыми и  разнообразными источниками белка. Их можно добавить в салат и они хорошо сочетаются с овощами. Ограничьте потребление красного мяса и избегайте его потребления в переработанном виде, таком как бекон и сосиски.

• Полезные растительные масла – в умеренном количестве.

Выбирайте полезные растительные масла, такие как оливковое, рапсовое, кукурузное, подсолнечное, арахисовое и другие. Избегайте частично гидрогенизированные масла, которые содержат вредные транс-жиры. Помните, что пониженная жирность не всегда означает  “полезное.”

• Пейте воду, кофе или чай.

Откажитесь от сладких напитков, ограничьте потребление молока и молочных продуктов до одной или двух порций в день, ограничьте потребление сока до маленького стакана в день.

• Будьте активны.

Красный человечек, который бежит  вдоль Тарелки Здорового Питания, – это напоминание, что активность также важна для контроля веса.

Основное послание Тарелки Здорового Питания – отдайте предпочтение качеству питания.

• Вид углеводов в вашем питании важнее, чем количество, потому что некоторые источники углеводов – такие, как овощи (кроме картофеля), фрукты, цельнозерновые, бобовые – полезнее, чем другие.
• Тарелка Здорового Питания также советует избегать употребление сладких напитков, основной источник калорий – обычно с низкой пищевой ценностью.
• Тарелка Здорового Питания поощряет употребление полезных растительных масел и не устанавливает лимит на ежедневный расход калорий от полезных источников жира.

Тарелки здорового питания условия использования

Мы даем разрешение использовать изображение Тарелки здоровоBго питания в соответствии со следующими сроками и условиями:

• Вы обязаны включить ссылку: “Авторское право © 2011 Гарвардский университет. Для дополнительной информации о Тарелке здорового питания обратитесь в Источник Питания кафедры Питания Гарвардской школы общественного здравоохранения, http://www.thenutritionsource.org и  Harvard Health Publications, health.harvard.edu.”
• Ваше использование Тарелки здорового питания должно быть только в некомерческих целях.
• Ваше использование Тарелки здорового питания должно соответсвовать всем применимым законам.
• Вы не должны модифицировать изображение или текст.
• Гарвард может аннулировать это разрешение в любое время по собственному усмотрению. В случае, если разрешение аннулировано, Вы обязаны снять изображение со всех сайтов и общественных мест в течении не более пяти дней.
• Гарвард категорически запрещает любую индикацию – явную или подразумеваемую – которая предполагает или может привести к мысли, что Гарвард, кафедра Питания Гарвардской школы общественного здравоохранения или сайт Источник Питания поддерживают какие либо продукты, сервисы, физические лица, группы или организации. Следовательно, Вы не имеете права использовать названия  “Гарвард”, “кафедра Питания  Гарвардской школы общественного здравоохранения” , “Источник Питания”  или какие-либо Гарвардские товарные знаки, связанные с Тарелкой здорового питания, без предварительного одобрения в письменной форме за исключением конкретной ссылки, указанной выше, в целях воспроизведения.
• Вы не имеете право использовать Тарелку здорового питания в какой-либо форме, которая может навредить репутации Гарварда.
• Гарвард отказывается от любых гарантий (прямых или подразумеваемых), связанных с Тарелкой здорового питания, в том числе, каких-либо подразумеваемых гарантий товарности, пригодности для определенных целей и ненарушения прав. Вы ограждаете и освобождаете Гарвардский университет и его руководящий совет, сотрудников, преподовательский состав, студентов, работников и представителей от каких либо претензий, убытков, потерь, обязательств, расходов, исходящих из или связанных с Вашим использованием Тарелки здорового питания.

Translation assistance provided by Alen Agaronov and Katsiaryna Bykov

Terms of Use

The contents of this website are for educational purposes and are not intended to offer personal medical advice. You should seek the advice of your physician or other qualified health provider with any questions you may have regarding a medical condition. Never disregard professional medical advice or delay in seeking it because of something you have read on this website. The Nutrition Source does not recommend or endorse any products.

Введение в биологию (VI) — caenogenesis — LiveJournal

Тема VI
УГЛЕВОДЫ

Для начала вспомним, что такое углеводы. Мы уже знаем, что углеводом называется альдегид или кетон, являющийся одновременно многоатомным спиртом, то есть, иными словами, альдегидоспирт или кетоноспирт с несколькими гидроксильными группами. Тут перед нами типичные представители углеводов — глюкоза и рибоза. Функциональные группы — гидроксильные и альдегидная — обведены пунктиром. А вот буква “D” перед названиями — это указание на стереоизомерию, которую тут нужно постоянно иметь в виду.

Стереоизомерия у углеводов, прямо скажем, такая, что сам черт сломит ногу. Например, глюкоза имеет 4 асимметрических атома углерода и — как легко посчитать — 16 стереоизомеров (а не 2, как у аминокислот). Внимание: обозначение изомера как D- или L- основано на ориентации групп у “предпоследнего” атома углерода (в данном случае 5-го, считая от альдегидной группы). Большинство биологически активных углеводов существуют в D-форме, то есть формально являются правовращающими (на самом деле с направлением вращения плоскости поляризации света там все сложно, но нас сейчас интересует не это, а само строение молекул). Подобно аминокислотам и фосфолипидам, биологически активные углеводы тоже подчиняются принципу хиральной чистоты.
В физиологических условиях углеводы обычно принимают не линейную форму, а более энергетически выгодную циклическую. Можно сказать, что изомеризация глюкозы в циклическую форму включает три события:
● Разрыв двойной связи в альдегидной группе.
● Переход водорода от гидроксильной группы 5-го атома C на освободившуюся валентность кислорода бывшей альдегидной группы.
● Замыкание друг на друга двух валентностей, оставшихся свободными на 1-м атоме C и на кислороде бывшего гидроксила при 5-м атоме C.

Вот схема, упрощенно изображающая весь этот процесс. Атомы углерода, кроме 1-го и 6-го, не подписаны, поскольку и так понятно, где они находятся. Первая красная стрелка обозначает разрыв двойной связи, вторая — замыкание друг на друга освободившихся валентностей. После изомеризации гидроксильная группа исчезает при 5-м атоме углерода, зато появляется при 1-м. Но это все равно глюкоза.

Вот она, циклическая форма глюкозы. Слева и справа — одна и та же молекула, по-разному нарисованная; номера атомов углерода позволяют в этом убедиться. На правой картинке шестичленное кольцо как бы наклонено, формула передает перспективу. Обратим внимание на расположение разных гидроксилов над или под плоскостью кольца (выводить его ниоткуда не надо, если потребуется, можно просто запомнить).

Структура линейной формы однозначно определяет ориентацию всех гидроксилов, кроме вновь образующегося при циклизации 1-го. Он может оказаться под кольцом (α-глюкоза), а может и над кольцом (β-глюкоза). Это еще один тип изомерии, свойственный только циклической форме углевода. Кое-где в биохимии он имеет большое значение.

Глюкоза — важнейший источник энергии. На картинке предельно упрощенно показаны два основных способа распада глюкозы — гликолиз (до двух молекул молочной кислоты) и дыхание (до шести молекул углекислого газа и шести молекул воды). Дыхание требует присутствия кислорода, гликолиз нет. Зато энергии дыхание дает намного больше.

Относительно простые углеводы (не являющиеся полимерами) принято называть сахарами. Тут перед нами три шестиуглеродных сахара — глюкоза, фруктоза и галактоза. Все они являются изомерами, причем если глюкоза и фруктоза различаются по набору групп, то глюкоза и галактоза — исключительно стереоизомеры: набор и порядок расположения функциональных групп там совершенно одинаков, отличие только в хиральности. Тем не менее это разные вещества, совсем по-разному участвующие в физиологических процессах.

Фруктоза — шестиуглеродный сахар, изомер глюкозы, отличающийся от нее тем, что вместо альдегидной группы — кетогруппа, встроенная в углеродную цепочку. Фруктоза замыкается в циклическую форму по такому же принципу, как и глюкоза, но кольцо при этом получается не шестичленным, а пятичленным — из-за того, что в его образовании участвует не 1-й (как у глюкозы), а 2-й углерод.

А это два важных пятиуглеродных сахара — рибоза (уже нам давно знакомая) и отличающаяся от нее на один атом кислорода 2-дезоксирибоза. Как видим, у дезоксирибозы отсутствует одна из гидроксильных групп, вместо нее — просто атом водорода. Полные названия этих сахаров — D-рибоза и 2-D-дезоксирибоза, но приставки часто опускаются, когда и так понятно, о чем идет речь.

Циклические рибоза и дезоксирибоза. Они изомеризуются в цикл точно так же, как глюкоза, а пятиугольник (вместо шестиугольника) получается потому, что здесь на один углерод меньше. Атомы углерода в циклических формах рибозы и дезоксирибозы (и только в них) по некоторым историческим причинам принято обозначать не просто цифрами, а цифрами со штрихами. Это стоит запомнить, чтобы в дальнейшем не путаться.

Молекула, состоящая из двух соединенных ковалентной связью углеводных остатков, называется дисахаридом. Например, два остатка глюкозы образуют мальтозу. Простой сахар, не состоящий из нескольких углеводных остатков, называется моносахаридом. Мы пока что упоминали пять моносахаридов: глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза и галактоза. Стоит заодно отметить, что в состав изображенных здесь дисахаридов входит α-глюкоза (гидроксил при 1-м атоме углерода смотрит «вниз», под кольцо).
Реакция образования дисахарида происходит между гидроксильными группами двух сахаров, от одной из них отщепляется H-, от другой OH-, в результате образуется вода (H-O-H), а между остатками сахаров остается мостик вида -О-. На картинке мы это и видим. Такая связь называется гликозидной; в каком-то смысле это аналог пептидной связи, которая может соединить аминокислоты в дипептид или в более длинные пептиды.
На картинке представлены два дисахарида — мальтоза (глюкоза + глюкоза) и сахароза (глюкоза + фруктоза). Мальтоза — питательный углевод, которого много в растительной пище. Что касается сахарозы, то это обычный столовый сахар. Из дисахаридов еще стоит хотя бы упомянуть лактозу (глюкоза + галактоза), которая иначе называется молочным сахаром.

Питательные вещества кешью помогают бороться с раком и диабетом

Питательные вещества кешью помогают бороться с раком и диабетом

Чем полезны орехи кешью? Они вкусные, многофункциональные и очень полезные. Эти орехи способны укреплять сердце, способствовать работе мозга, улучшать пищеварение и помогать лучшему усвоению питательных веществ. Кешью даже способствует снижению веса.

В последнее время потребление орехов кешью в западных странах увеличилось, возможно, это связано с их растущей популярностью, как здорового продукта. Что касается полезных свойств, ученые считают, что все орехи полезны, так как они являются источником полезных жиров, клетчатки и микроэлементов, которые помогают предотвратить развитие многих заболеваний.

Кешью прекрасно подойдут как для десертов, так и для горячих блюд, поэтому их можно легко включить в различные блюда вместе с миндалем и фундуком. А благодаря большому количеству продуктов с содержанием кешью (ореховое масло или молоко), Вы легко можете насладиться не только вкусом орехов, но и их питательными свойствами.

Питательные свойства

На самом деле, кешью — это семена, а не орехи. Они имеют легкий кремовый цвет, форму полумесяца и растут на дереве под названием Anacardium occidentale, которое дает горьковатые плоды, яблоко кешью.

Кешью очень полезны благодаря содержанию в них большого количества питательных веществ. В них много ненасыщенных жирных кислот и таких соединений, как растительный белок, пищевая клетчатка, минералы (медь, цинк, магний) и антиоксиданты в форме фитостеролов и фенольных соединений. Зерна кешью содержат около 21% белка, 46% жира и 25% углеводов (часть из которых неудобоваримая клетчатка), что делает их сытным белковым перекусом.

Что очень важно, кешью содержат полезные жиры. Это, в основном, ненасыщенные жиры в виде мононенасыщенных жирных кислот (МНЖК, которые содержат олеиновую кислоту), а также небольшое количество полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК преимущественно в форме линолевой кислоты). Приблизительно 62% жиров в кешью — мононенасыщенные, 18% — полиненасыщенные, остальные — смесь насыщенных жиров.

Многие исследования говорят о том, что благодаря благотворному влиянию МНЖК и ПНЖК на метаболизм и функции организма кешью (и орехи в целом) способны сокращать риск развития ишемической болезни сердца, рака, диабета и ожирения.

Одна порция (около 30 г) сырых кешью содержит приблизительно:

• 155 калорий
• 9,2 г углеводов
• 5,1 г белка
• 12,3 г жира
• 0,9 г клетчатки
• 0,6 мг меди (31% от РСН)
• 0,5 мг марганца (23% от РСН)
• 81,8 мг магния (20% от РСН)
• 166 мг фосфора (17% от РСН)
• 9,5 мкг витамина К (12% от РСН)
• 1,6 мг цинка (11% от РСН)
• 1,9 мг железа (10% от РСН)
• 0,1 мг тиамина (8% от РСН)
• 5,6 мкг селена (8% от РСН)
• 0,1 мг витамина В6 (6% от РСН)
• 185 мг калия (5% от РСН)

Кешью также содержит небольшое количество витамина Е, никотиновой, фолиевой, пантотеновой кислот и кальция.

Польза для здоровья

1. Борется с болезнями сердца

Обзор 2017 года, опубликованный в журнале «Nutrients», утверждает, что «хотя орехи являются высококалорийным продуктом, ряд исследований говорит о положительном влиянии этого продукта, благодаря наличию жирных кислот, растительного белка, клетчатки, витаминов, минералов, каротиноидов и фитостеролов, обладающих возможным антиоксидантным действием».

Регулярное потребление орехов и бобов может справиться с такими проблемами, как высокий холестерин, повышенное давление и лишний вес. Полагают, что кешью борется с оксидативным стрессом, воспалением, а также улучшает работу кровеносной системы, укрепляя здоровье сердца.

Кешью помогает снизить уровень ЛПНП холестерина («плохого» холестерина) и нормализовать ЛПВП холестерин («хороший»). Орехи имеют в своем составе особые фитостерольные соединения, которые играют важную роль в формировании клеточной мембраны. Они стабилизируют клетки и влияют на усвояемость холестерина. Таким образом, они способствуют снижению его уровня и предотвращению формирования бляшек на стенках сосудов. Кешью, возможно, могут снижать уровень триглицеридов и снимать воспаление, что может защитить Вас от болезней сердца, сердечных приступов и инсультов.

2. Предотвращает возникновение желчнокаменной болезни

Ученые обнаружили, что еженедельное употребление орехов, в том числе и кешью, помогает снизить риск развития желчнокаменной болезни. Камни в желчном пузыре вызваны затвердевшим холестерином, присутствующим в большом количестве в желчи, которая циркулирует по пищеварительному тракту.

Здоровая печень не выделяет так много холестерина, чтобы формировать камни. Однако, если она воспалена, холестерин может соединяться с другими веществами, например кальцием, внутри желчного пузыря.

3. Помогает сбросить лишний вес

Исследования показали, что орехи не вызывают набор веса. На самом деле, они способствуют похудению или поддержанию желаемого веса.

В орехах много жира (кешью приблизительно на 46% состоит из жира), но они очень питательны и содержат много важных минералов и жирных кислот, способствующих похудению. Кешью дает чувство сытости, спасая от переедания и вредных перекусов. Жиры делают пищу более сытной, способствуя поглощению жирорастворимых витаминов, таких как витамин А и D.

Кешью также источник растительных белков (орех приблизительно на 25% состоит из аминокислот), часть из которых — полезная аминокислота L-аргинин. L-аргинин — предшественник оксида азота который, как известно, улучшает сосудистую реактивность и кровообращение. Комбинация жира и белка в кешью делает их сытным продуктом, оберегающим от переедания.

4. Помогает укреплять кости

Благодаря присутствию кальция, магния и калия кешью в сочетании с небольшим количеством соли улучшает здоровье костей.  Орехи защищают кости от деминерализации. Этому также способствует наличие в орехах витамина К.

Одна порция кешью содержит более 12% суточной нормы витамина К, который, вступая в связь с другими важными минералами (кальцием, например), обогащает кости полезными веществами и поддерживает их плотность. Это поможет защитить Вас от переломов и остеопороза.

Пищевая ценность кешью

5. Может предотвратить развитие рака толстой кишки, предстательной железы и печени

Регулярное потребление орехов, в том числе и кешью, связано со снижением риска возникновения некоторых видов рака, среди которых рак желудочно-кишечного тракта и печени. Обзор 2016 года показал, что «повышенное потребление орехов способствует снижению риска сердечно-сосудистых заболеваний, онкологии и смерти от многих причин».

Орехи — это богатый источник витаминов-антиоксидантов (например, токоферолы и некоторые фенольные соединения, которые, в основном, содержатся в скорлупе орехов). Они необходимы для защиты организма от вредоносных свободных радикалов, которые вызывают оксидативный стресс, повреждение ДНК, мутацию клеток и формирование раковых опухолей.

6. Поддерживает работу мозга

Мозг состоит в основном из жира, и его работа зависит от полезных жирных кислот. Орехи — природный источник жира. Они поддерживают когнитивную функцию, здоровое старение и оберегают от перепадов настроения.

Некоторые компоненты кешью (а именно полезные жиры в сочетании с цинком, железом и медью) способны поддерживать работу мозга, регулируя работу нейромедиаторов, синаптическую передачу и текучесть мембран. Недостаток МНЖК и ПНЖК может быть связан с риском развития таких психических расстройств, как синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), тревога, депрессия, дислексия и слабоумие.

7. Снижает риск диабета

В кешью много МНЖК, замедляющих скорость, с которой кровь поступает в кровоток. Антидиабетические свойства кешью частично обусловлены активным ингредиентом под названием гидроэтаноловый экстракт в форме анакардовой кислоты, которая стимулирует транспортировку и контроль глюкозы.

Гидроэтаноловый экстракт в деревьях кешью (Anacardium occidentale) и анакардовая кислота увеличивает потребление глюкозы.

Анализ 2014 года показал, что кешью способствуют гликемическому контролю у людей с диабетом второго типа. Орехи также помогают снизить уровень воспаления. Исследования говорят о том, что большое количество орехов в рационе снижает частоту появления биомаркеров воспаления, которые могут способствовать резистентности к инсулину и формированию диабета. Кроме того, кешью может предотвратить и лечить такие осложнения, связанные с диабетом, как артериальная гипертензия, ожирение и риск сердечно-сосудистых заболеваний.

8. Помогает предотвратить головные боли

Кешью поддерживает здоровье мозга и улучшает кровообращение, снижая кровяное давление, что также помогает бороться с головной болью.

Кроме того, кешью предотвращает резкие изменения уровня сахара в крови и гипогликемию, что, как известно, может вызвать мигрень.

9. Улучшает состояние кожи

Насыщенные аминокислоты в кешью положительно сказываются на коже. Полезные источники жира способствуют увлажнению кожи и защите от раздражения, шелушения и преждевременного старения.

В кешью также много меди. Она способствует производству пигмента меланина в коже и волосах, формированию коллагена и соединительной ткани, которая поддерживает эластичность кожи и защищает от первых признаков старения.

Использование в традиционной медицине;

Кешью не одно столетие используются в традиционной медицине для лечения различных недомоганий, в том числе болезней сердца и диабета. Орех родом с берегов Бразилии, но он популярен во всем мире, особенно в азиатской кухне.

В Аюрведе орехи являются важной составляющей вегетарианского рациона, так как они содержат клетчатку, белок, жир, минералы и витамины. В кето диете потребление орехов ограничено. Некоторые специалисты утверждают, что все орехи следует есть в умеренном количестве, лучше всего после замачивания, для улучшения пищеварения. Рекомендуется также ореховое молоко и масло, в частности, для «умиротворения Ваты», другими словами для обогащения теплой энергией. Кроме того, орехи часто используются для приготовления питательных масел, которые в традиционной медицине используются, чтобы сохранить кожу здоровой и увлажненной.

В отличие от других орехов кешью содержат внушительное количество крахмала. По этой причине они часто используются в качестве загустителя в «молоке» и сливочных соусах, крем-супах, карри корма и десерта каджу барфи. Кешью часто можно встретить в блюдах тайской, филиппинской, китайской и южно-африканской кухнях.

Кешью и другие орехи

• Среди других видов орехов в кешью содержится наибольшее количество меди, железа и цинка. В нем также немного больше углеводов.
• По сравнению с кешью в миндале больше белка, клетчатки, кальция, витамина Е, рибофлавина и никотиновой кислоты. В нем также много мононенасыщенных жиров, однако меньше полиненасыщенных, в том числе омега-3, чем в грецких орехах. Эти орехи богаты кальцием, а кешью и миндаль еще и не такие калорийные.
• Сравнивая кешью и грецкие орехи, стоит отметить, что в последних больше альфа-линоленовой кислоты (ALA), полезной для сердца, и типа омега-3 жирной кислоты, присутствующей в растениях.
• Орех макадамия — один из видов орехов с наибольшим содержанием жира и калорий, даже больше, чем в кешью. Несмотря на это он считается полезным продуктом, так как в нем содержится большое количество мононенасыщенных жиров, как и в оливковом масле. А масло макадамии или кешью является отличной альтернативой арахисовому.
• В бразильском орехе много селена (больше суточной нормы) и достаточное количество мононенасыщенных и полиненасыщенных жиров.
• Пекан — высококалорийный орех с большим количеством (в основном, мононенасыщенных) жиров. В нем присутствует олеиновая кислота и фенольные антиоксиданты. По сравнению с другими орехами в пекане и макадамии меньше всего белка и больше жира (но это полезный жир).
• В фисташках, как и в кешью, относительно немного калорий. В них приблизительно одинаковое количество белка и жира, но в фисташках довольно много витамина В6 и калия.
• Арахис — это богатый источник белка и клетчатки, при этом в нем не так много калорий. Однако этот орех является известным аллергеном, поэтому перед употреблением убедитесь, что Вы не чувствительны к этому продукту.

Таким образом, полезнее всего употреблять в пищу разные виды орехов. Благодаря содержанию полезных жиров, антиоксидантов и минералов они могут улучшить состояние кожи, волос, ногтей, а также укрепить работу мозга и сердца.

Как выбрать и хранить

В день рекомендуется употреблять около 30 г орехов, это приблизительно четверт стакана.

Отдайте предпочтение сырым кешью или кешью «сухой» обжарки. Как правило, в магазинах продаются орехи без скорлупы, так как она считается токсичной и может содержать бактерии.

Откажитесь от орехов, обжаренных в масле, покрытых сахаром или другими искусственными добавками. Покупая орехи в упаковке (особенно ореховый микс), тщательно изучите состав, в нем не должно быть сахара, консервантов, гидрогенизированного растительного масла и химических веществ.

Кешью считают более стабильным по сравнению с другими орехами, так как в нем содержится более высокая концентрация олеиновой кислоты. Храните их в плотно закрытом контейнере в прохладном месте. Некоторые даже предпочитают хранить орехи, ореховое масло и муку в холодильнике, чтобы сохранить максимальное количество питательных веществ.

Из кешью делают следующие продукты:

• «Масло» из кешью — отличная альтернатива арахисовому маслу. Его получают путем замачивания и измельчения кешью, единственным дополнительным ингредиентом этого продукта должна быть соль.
• Мука получается из высушенных молотых орехов кешью. Ее можно использовать в тех же рецептах, что и миндальную муку. Попробуйте сочетать ее с кокосовой или любой другой мукой без глютена для приготовления кексов, блинов и других десертов.
• Молоко из кешью прекрасно заменит миндальное, кокосовое или молоко животного происхождения. Оно немного жирнее миндального молока, в нем нет сахара и лактозы.
• Кешью — это отличный перекус. Добавьте его в смесь из орехов и сухофруктов, и Вы получите не только вкусный, но и сытный перекус.

Рецепты

Существует множество способов добавить кешью в свой рацион: сырым в качестве перекуса, в гранолу или овсяную кашу на завтрак, в салат или горячее блюдо, масло можно намазать на цельнозерновой хлеб, а ореховая мука подойдет для выпечки.

Попробуйте приготовить из кешью следующие блюда:

• Домашнее ореховое молоко, которое прекрасно подойдет для гранолы или смузи.
• Домашнее масло из кешью можно добавить в тесто или намазать на тост.
• Курица с кешью под абрикосовым соусом не содержит глютена, богата белком и полезными жирами.
• Тыквенный суп с кешью содержит большое количество полезных жиров, витаминов А и С.
• Лодочки с курицей и кешью получаются очень ароматным. В них много белка и полезных жиров.

Замочите кешью на ночь в обычной воде, чтобы увеличить содержание питательных элементов и сократить количество вредных веществ, которые могут мешать  усвоению минералов. Максимально питательными считаются, конечно, пророщенные орехи кешью.

История и факты

Кешью родом из Бразилии, где его обнаружили португальцы и привезли его в районы Индии в 1560-1565 годах. Из Индии кешью попали в юго-восточную Азию и постепенно распространились по Африке и Северной Америке.

Деревья кешью широко распространены в тропических регионах, особенно в Индии, Нигерии, Вьетнаме, Кот-д’Ивуаре и Индонезии. Свое современное название кешью получил от португальского слова, которая означает фрукт дерева кешью, «caju». Оно переводится как «орех, который сам себя производит».

Кешью считается косточковым плодом, произрастающим на яблоке кешью. Сперва появляется орех, а затем из него вырастает яблоко. Сам плод острый на вкус, и у него тонкая кожа, поэтому он плохо поддается транспортировке и редко употребляются в пищу. Однако в таких странах, как Бразилия и некоторых регионах Африки, яблоки кешью считают целебным лакомством, они используются в качестве средства для борьбы с бактериями.

Риски и побочные эффекты

У некоторых людей кешью и другие виды орехов могут вызвать аллергическую реакцию, которая может быть даже опасна для жизни. Однако для большинства людей, нечувствительных к этому продукту, кешью абсолютно безопасен. Если у Вас наблюдается аллергия на какой-либо орех, избегайте потребление продуктов с содержанием орехов, так как аллергия на один вид этого продукта может означать чувствительность и ко всем остальным.

Людям, страдающим камнями в почках, также следует воздержаться от кешью, так как они содержат оксалаты, растворимые в кишечнике и желудке, которые могут усугубить проблему.

Финальные выводы

• Кешью, на самом деле, являются семенами. Они появляются на дереве Anacardium occidentale, которое дает горькие плоды — яблоки кешью.
• Кешью — это богатый источник таким полезных веществ, как медь, магний, фосфор, цинк и многих других. Они также содержат полезные жиры, белок, полистиролы и небольшое количество крахмала и клетчатки.
• Вещества, входящие в состав кешью, помогают бороться с болезнями сердца, предотвращают желчнокаменную болезнь, способствуют потере веса, укреплению костей, снижению риска развития некоторых видов рака, поддерживают когнитивную функцию, справляются с головной болью и улучшают состояние кожи.
• В продаже можно увидеть как сырые, так и жареные кешью. Благодаря содержанию крахмала кешью часто выступает в роли загустителя в супах, соусах и других блюдах.

Позаботьтесь о себе и близких,

покупайте только полезные продукты!

47 Примеры углеводов

Вы, наверное, слышали, как люди говорят об углеводах или углеводах, будь то по телевизору или в вашей повседневной жизни. Но что такое углеводы? Каковы примеры углеводов и почему так много людей пытаются ограничить их в своем рационе?

Здесь мы объясним, как работают углеводы, и дадим вам множество примеров сложных углеводов в дополнение к примерам простых углеводов.

Что такое углеводы и как они работают?

Углеводы (или сокращенно углеводы) — это молекулярные соединения, состоящие из атомов углерода, водорода и кислорода.Их также называют сахаридами — химическая группа, которая включает сахара, крахмалы и целлюлозу.

Сахариды можно разделить на три категории:

• Моносахариды — это самые маленькие и простые углеводы, часто называемые отдельными сахарами. В эту группу входят глюкоза, фруктоза и галактоза.

• Дисахариды — это несколько более крупные углеводы, которые образуются при взаимодействии двух моносахаридов или двух сахаров.Они чаще встречаются в природе. В эту группу входят лактоза, мальтоза и сахароза.

• Полисахариды — самые большие углеводы, образующиеся в результате цепочки реакций моносахаридов. В эту группу входят крахмал, гликоген и целлюлоза.

С точки зрения диеты, углеводов — это крахмалы, волокна и сахар, содержащиеся в различных продуктах питания, — в зернах, овощах, фруктах и ​​молочных продуктах. Употребление углеводов дает нам энергию в виде калорий.Когда вы едите продукты с углеводами, ваше тело превращает эти углеводы в сахар, называемый глюкозой, тем самым повышая уровень сахара в крови и давая вам больше энергии.

Углеводы являются одним из трех макроэлементов, означает, что они являются одним из трех типов пищевых продуктов, которые люди должны есть в больших количествах, чтобы поддерживать здоровую диету и накапливать энергию (два других макроэлемента — это белок и жиры).

Обычно углеводы измеряются в граммах. Вы можете проверить этикетку любого упакованного продукта, чтобы узнать, сколько в нем углеводов. Национальный институт здоровья утверждает, что средний взрослый должен потреблять около 135 граммов углеводов в день; однако важно отметить, что «у каждого человека должна быть своя собственная углеводная цель».

В науке о продуктах питания углеводы делятся на две основные категории: простые и сложные. Вот основное различие между этими двумя категориями, как объясняется в статье в Live Science :

«Разница между двумя формами заключается в химической структуре и скорости всасывания и переваривания сахара.Вообще говоря, простые углеводы перевариваются и усваиваются быстрее и легче, чем сложные углеводы ».

Простые углеводы — это моносахариды и дисахариды (от одного до двух сахаров), и включают продукты с естественным содержанием сахара, такие как фрукты. Как было сказано выше, простые углеводы обычно перевариваются быстрее, что дает вам кратковременный и немедленный всплеск энергии, но заставляет вас снова почувствовать голод раньше.

Сложные углеводы, с другой стороны, представляют собой полисахариды (три или более сахара) и включают крахмалистые продукты, такие как злаки и хлеб.В отличие от простых углеводов, сложные углеводы перевариваются медленнее, давая вам долгую энергию и заставляя вас дольше чувствовать сытость.

Думаете о низкоуглеводной диете? Читайте дальше, чтобы узнать, что это влечет за собой.

Почему некоторые люди предпочитают ограничивать потребление углеводов?

Хотя углеводы являются неотъемлемой частью любой здоровой диеты, многие люди предпочитают ограничивать их, чтобы похудеть. Эти люди будут часто сосредотачиваться на ограничении рафинированного сахара в выпечке и других сладостях, а также на крахмалистых рафинированных продуктах, таких как белый рис и белый хлеб.

«Хорошие» углеводы обычно включают любые встречающиеся в природе сахара во фруктах и ​​овощах, а также цельнозерновые продукты, богатые клетчаткой. Однако, как отмечают некоторые эксперты, дело не в том, что углеводы вредны сами по себе, а в том, как часто вы едите углеводы и какие типы углеводов. Другие смотрят на углеводы не с точки зрения дихотомии «хорошо» и «плохо», а с точки зрения «целые» и «рафинированные», причем целое является более здоровым вариантом.

Тем не менее, преобладает мнение, что простые углеводы вредны, а сложные углеводы полезны. Это связано с тем, что простые углеводы перевариваются быстрее и не дают вам такой продолжительной энергии, как сложные углеводы.

Многие люди следуют низкоуглеводной диете, в которой они сосредотачиваются на том, чтобы есть меньше (иногда почти не) углеводов и потреблять больше белков и жиров. Кетогенная диета, например, является популярной диетой с низким содержанием углеводов и высоким содержанием жиров, которая, как говорят, снижает уровень сахара в крови и помогает снизить вес.

В конечном счете, независимо от того, насколько полезны (или нездоровы) углеводы, все согласны с тем, что углеводов являются важной частью здорового, сбалансированного питания.

Примеры углеводов: сахара, крахмалы и волокна

Как уже упоминалось, группа углеводов состоит из сахаров, крахмалов и волокон. Но какие продукты относятся к какой из этих трех категорий? Другими словами, какие продукты считаются крахмалистыми? Какие продукты содержат много клетчатки? А в каких продуктах много сахара?

Вот несколько примеров углеводов из категорий сахара, крахмала и клетчатки:

Сахар

• Природные сахара во фруктах, овощах и молоке / молочных продуктах
• Рафинированный сахар в сладких продуктах, таких как выпечка, сиропы, печенье и безалкогольные напитки

Крахмал

• Картофель
• Сушеные бобы, например чечевица и фасоль
• Кукуруза
• Горох
• Зерновые, такие как рис, овес и пшеница

Волокно

• Цельнозерновые продукты, такие как хлеб, крупы и макаронные изделия
• Некоторые фрукты и овощи, особенно с кожурой, которые можно есть, например, яблоки и кукуруза
• Орехи, такие как арахис, грецкие орехи и миндаль
• Семена

47 Примеры углеводов: простые и сложные

Как мы знаем, углеводы можно разделить на две категории: простые и сложные. Ниже мы даем вам примеров простых углеводов, а также примеров сложных углеводов.

Примеры простых углеводов

• Сахар-сырец
• Сахар коричневый
• Кукурузный сироп / кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы
• Фрукты (натуральный сахар)
• Овощи (натуральный сахар)
• Молоко и молочные продукты (натуральные сахара)
• Мед
• Сахар рафинированный, содержащий:
  • Конфеты
  • Сода и прочие сладкие напитки
  • Сироп
  • Выпечка и прочие мучные изделия / сладости
  • Файлы cookie
  • Сухие завтраки
• Концентрат фруктового сока

Примеры сложных углеводов

• Яблоки
• Бананы
• Фасоль (почка, гарбанзо, черная, белая, пинто и др.))
• Ягоды
• Брокколи
• Гречка
• Морковь
• Нут
• Крекеры
• Фарро
• Зерна
• Листовая зелень
• Бобовые
• Чечевица
• Овес
• Пастернак
• Макаронные изделия, включая макаронные изделия из цельнозерновой муки
• Арахис
• Груши
• Попкорн
• Картофель
• Киноа
• Рис (белый и коричневый)
• Семена
• Крахмалистые овощи, такие как следующие:
• Мускатная тыква
• Кукуруза
• Горох
• Картофель
• Тыква
• Кабачок
• Сладкий картофель
• Хлеб (белый, цельнозерновой и др. )
• Цельнозерновая крупа

Обзор

: что такое углеводы?

Углеводы, или углеводы, составляют большую часть здорового сбалансированного питания и состоят из продуктов, содержащих сахар, клетчатку и / или крахмал.

Большинство людей делят углеводы на две категории: простые и сложные. Простые углеводы перевариваются быстрее и дают вам быстрый прилив энергии, но не заставляют вас долго чувствовать сытость, тогда как сложные углеводы перевариваются медленнее, давая вам более длительную энергию.

Общее практическое правило здорового питания гласит, что вы должны стараться ограничить ежедневное потребление простых углеводов и есть более сложные углеводы.

Многие называют простые углеводы «плохими», а сложные углеводы — «хорошими». Однако, как отметили эксперты, этот весьма дихотомический взгляд на углеводы не так точен, , поскольку некоторые сложные углеводы содержат рафинированный сахар (например, белый рис и белый хлеб) и обычно считаются нездоровыми, в то время как другие продукты с естественным содержанием простых сахар (например, фрукты и овощи) считается полезным вариантом.

В конце концов, есть все в умеренных количествах — включая простые и сложные углеводы — это один из лучших способов убедиться, что вы хорошо заботитесь о своем теле!

Что дальше?

Люди потребляют углеводы для получения энергии, тогда как растения используют фотосинтез для получения питательных веществ. Узнайте больше об уравнении фотосинтеза и о том, как оно работает.

Знаете ли вы, что когда вы едите пищу, она превращается в энергию — это означает, что масса съеденной вами пищи на самом деле не исчезла? Прочтите наше руководство, чтобы узнать все, что нужно знать о законе сохранения массы.

Вы знаете, как работают углеводы, но как насчет человеческого мозга? Ознакомьтесь с нашим экспертным руководством, чтобы узнать о различных частях и функциях мозга.

Оценка углеводов на основе компьютерного зрения для пациентов с диабетом 1 типа с помощью смартфонов

J Diabetes Sci Technol. 2015 Май; 9 (3): 507–515.

, PhD, ¹ , MSc, ^{1, 2} , PhD, ¹ , MSc, ¹ , PhD, ³ , MD, ⁴ и, PhD ^{1, 4}

Мариос Антимопулос

¹ Исследовательская группа диабетических технологий, Центр исследований биомедицинской инженерии ARTORG, Бернский университет, Берн, Швейцария , Бернский университет, Берн, Швейцария

² Высшая школа клеточных и биомедицинских наук, Бернский университет, Берн, Швейцария

Сергей Шевчик

¹ Исследовательская группа диабетических технологий, Центр исследований биомедицинской инженерии ARTORG, Университет of Bern, Берн, Швейцария

Botwey H.Ransford

¹ Группа исследований диабета, Центр исследований биомедицинской инженерии ARTORG, Бернский университет, Берн, Швейцария

Дэвид Дюк

³ Diabetes Care, Roche Diagnostics Operations Inc, Индианаполис, Индиана, США

Питер Diem

⁴ Отделение эндокринологии, диабета и клинического питания, Бернская университетская больница «Инзельшпиталь», Берн, Швейцария

Ставрула Моджакаку

¹ Исследовательская группа диабетических технологий, Центр исследований биомедицинской инженерии ARTORG, Бернский университет Берн, Швейцария

⁴ Отделение эндокринологии, диабета и клинического питания, Бернская университетская больница «Inselspital», Берн, Швейцария

¹ Исследовательская группа диабетических технологий, Центр исследований биомедицинской инженерии ARTORG, Бернский университет, Берн, Швейцария

² Высшая школа сотовой связи a nd Biomedical Sciences, Бернский университет, Берн, Швейцария

³ Diabetes Care, Roche Diagnostics Operations Inc, Индианаполис, IN, США

⁴ Отделение эндокринологии, диабета и клинического питания, Больница Бернского университета «Inselspital,» Берн, Швейцария

Ставрула Моджиакаку, доктор философии, Исследовательская группа диабетических технологий, Центр исследований биомедицинской инженерии ARTORG, Бернский университет, Муртенштрассе 50, CH-3010 Берн, Швейцария. Электронная почта: [email protected] Авторские права © 2015 Diabetes Technology Society Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

Справочная информация: Лица с диабетом 1 типа (T1D) должны подсчитывать количество углеводов (CHO) в своей еде, чтобы оценить дозу прандиального инсулина, необходимую для компенсации влияния еды на уровень глюкозы в крови. Подсчет CHO очень сложен, но также имеет решающее значение, поскольку ошибка в 20 граммов может существенно ухудшить постпрандиальный контроль. Метод: Система GoCARB — это приложение для смартфонов, разработанное для поддержки пациентов с СД1 с подсчетом СНО для неупакованных продуктов. В типичном сценарии пользователь помещает справочную карточку рядом с блюдом и получает 2 изображения с помощью своего смартфона. По этим изображениям тарелка обнаруживается, и различные продукты на ней автоматически сегментируются и распознаются, а их трехмерная форма восстанавливается. Наконец, рассчитываются объемы пищевых продуктов и оценивается содержание СНО путем объединения предыдущих результатов и использования базы данных о питании Министерства сельского хозяйства США. Результатов: Для оценки предложенной системы был использован набор из 24 мультифункциональных блюд. Для каждой чашки были сделаны 3 пары изображений, и для каждой пары система применялась 4 раза. Средняя абсолютная процентная ошибка при оценке СНО составила 10 ± 12%, что привело к средней абсолютной ошибке 6 ± 8 граммов СНО для чашек нормального размера. Заключение: Лабораторные эксперименты продемонстрировали осуществимость системы прототипа GoCARB, поскольку ошибка была ниже первоначальной цели в 20 граммов.Однако перед запуском системы, способной удовлетворить межкультурные и внутрикультурные пищевые привычки, необходимы дальнейшие улучшения и оценка.

Ключевые слова: диабет 1 типа, подсчет углеводов, компьютерное зрение, смартфон

Лица с диабетом 1 типа (T1D) используют прандиальные дозы инсулина, чтобы сбалансировать эффекты еды. ¹ Содержание углеводов (СНО) в пище является ключевым фактором при определении оптимальной дозы и поддержании нормального уровня глюкозы в крови.Согласно клиническим исследованиям на инсулинозависимых детях и подростках, ошибка в ± 10 граммов при подсчете СНО не влияет на постпрандиальную гликемию, ² , однако ошибка ± 20 граммов существенно ухудшает постпрандиальный контроль. ³ Диабетики должны посещать курсы по подсчету СНО на основе эмпирических правил; однако, согласно исследованиям, даже хорошо обученные пациенты сталкиваются с трудностями. ^4-6 В Brazeau et al, ⁴ средняя ошибка подсчета CHO у 50 взрослых пациентов с СД1 составила 15.4 ± 7,8 грамма, в то время как в Bishop et al. ⁵ только 11 из 48 подростков с СД1 оценивали суточную СНО с ошибкой менее 10 граммов. В исследовании с участием детей с СД1 и их опекунов оценки CHO были неточными как минимум на ± 15 граммов для 27% приемов пищи. ⁶

Глобальное распространение диабета — вместе с доказанной неспособностью диабетиков точно оценить свое питание — вызвали острую потребность в автоматизированных инструментах и ​​услугах, которые будут поддерживать пациентов с СД1 с подсчетом СНО. В последнее время повсеместное распространение смартфонов с расширенными возможностями, наряду с последними достижениями в области компьютерного зрения, позволило разработать приложения для анализа изображений для автоматической оценки приема пищи. ⁷ Входные данные такой системы состоят из нескольких изображений или короткого видео предстоящего обеда, снятого на смартфон пользователя. Затем данные обрабатываются — локально или на удаленном сервере — для автоматической оценки соответствующего профиля питания путем распознавания типов и количества присутствующих продуктов.

Первой попыткой распознавания продуктов питания стала система DiaWear. ⁸ Эта система предназначена для предоставления информации о калориях пациентам с диабетом и учитывает 4 продукта быстрого питания. Используется одна фотография еды с разделением разных предметов, фон светлее, чем еда, и эталонный объект помещается рядом с едой. Содержание питательных веществ оценивается напрямую с помощью справочных таблиц для конкретных продуктов питания без попытки оценить объем. В Chen et al., ⁹ захватывается панорамное видео блюда и сопоставляется с блюдом из базы данных для оценки калорийности при условии, что блюда имеют фиксированный размер.Набор данных изображений питтсбургского фаст-фуда ^10,11 содержал 7 классов продуктов фаст-фуда и был создан для тестирования алгоритмов распознавания еды; еще раз порция еды не рассматривалась. Чжу и др. Предложили систему оценки питания в рамках проекта ТАДА. ¹² Система использует 1 изображение еды и учитывает 19 классов еды. Объем пищевых продуктов оценивается путем подгонки сферических или призматических трехмерных моделей к обнаруженным пищевым зонам, а информация о питании берется из общедоступных баз данных.Однако использование одного изображения для оценки объема пищи неизбежно зависит от слабых предположений о ее трехмерной форме.

Наличие нескольких изображений продуктов питания позволило использовать более совершенные методы анализа изображений, особенно для оценки объема. Kong et al. ¹³ предложили DietCam, приложение для профилактики ожирения, которое требует 3 изображения или видео еды для оценки калорийности еды. С этой целью каждый пищевой продукт сегментируется и распознается после сопоставления с базой данных изображений, а объем оценивается путем разреженного восстановления его трехмерной формы и подбора соответствующей модели.Однако критические характеристики системы, такие как рассматриваемые классы пищевых продуктов, не указаны, в то время как предлагаемый метод сопоставления обычно используется для обнаружения известных объектов, а не классов объектов. Puri et al., ^{, 14,} , предложили программу распознавания речи и визуального распознавания голоса при приеме пищи, систему, которая требует на входе последовательность изображений, 3 из которых используются для выполнения плотной стерео реконструкции и оценки громкости. Сегментация и распознавание продуктов питания основаны на классификации локальных участков изображения, и, хотя поддерживается 26 типов продуктов питания, система просит пользователя перечислить существующие типы продуктов с помощью речи, чтобы повысить точность классификации. В Pouladzadeh et al., ¹⁵ была предложена система измерения калорийности. Эта система учитывает 30 классов продуктов питания и требует 2 изображения с большим пальцем пользователя в качестве справочного объекта. Одно изображение делается сверху, чтобы оценить площадь еды, другое — сбоку, чтобы оценить высоту, а затем два значения умножаются для получения объема. Однако захват блюда сбоку, очевидно, вызывает окклюзию, в то время как принятие постоянной высоты для всех пищевых продуктов приведет к большим ошибкам, как и любое неправильное смещение большого пальца.

Хотя за последнее десятилетие было предложено несколько систем для оценки питания на мобильных устройствах, они основаны на сильных предположениях, которые часто не верны в реальной жизни или требуют слишком большого количества действий со стороны пользователя. В текущем исследовании мы представляем систему GoCARB, приложение для смартфонов, специально разработанное для оценки CHO для людей с T1D, с использованием двух изображений еды с разных углов обзора со справочной картой, размещенной рядом с блюдом. Система полностью автоматическая, со встроенными инструментами управления для получения изображений, при этом нет никаких предположений о форме продуктов питания.Прототип разработан для работы с

. Рассматривается 9 широких классов пищевых продуктов, которые были определены в сотрудничестве с отделением эндокринологии, диабетологии и клинического питания Университетской больницы Берна, Inselspital (Inselspital). Классы были определены таким образом, чтобы они соответствовали как визуально, так и по плотности CHO: макаронные изделия, картофель, мясо, панировочные продукты, рис, зеленый салат, картофельное пюре, морковь и красная фасоль.

В оставшейся части этой статьи кратко представлена ​​схема системы, за которой следуют результаты технической оценки и, наконец, некоторые заключительные замечания.

Краткое описание системы

Система GoCARB — это приложение для смартфонов, разработанное для поддержки пациентов с СД1 с подсчетом СНО, обеспечивая автоматическую, точную и близкую к реальному времени оценку СНО для неупакованных пищевых продуктов. В типичном сценарии пользователь помещает эталонный объект размером с кредитную карту рядом с едой и получает 2 изображения с помощью своего смартфона. Первое изображение получено над тарелкой на расстоянии 30-40 см, а второе — под углом 20-30 градусов от вертикальной оси, пересекающей центр тарелки.Графический интерфейс пользователя помогает пользователю выбрать оптимальные углы для получения изображения на основе встроенных датчиков смартфона (акселерометра и датчика силы тяжести). Затем изображения передаются на выделенный сервер через Wi-Fi или мобильную сеть, где активируется ряд модулей компьютерного зрения. В частности, тарелка обнаруживается, и различные пищевые продукты на тарелке автоматически сегментируются и распознаются, а их трехмерная форма восстанавливается. Затем на основе формы, результатов сегментации и справочной карты оценивается объем каждого элемента.Содержание СНО рассчитывается путем комбинирования типа пищи с ее объемом и с использованием базы данных о питании Министерства сельского хозяйства США. Наконец, результаты передаются обратно на смартфон и отображаются пользователю. Концептуальная схема разработанной системы представлена ​​в. Основные модули системы описаны в следующих параграфах.

Концептуальная схема GoCARB.

Визуальная база данных

Для проектирования, разработки и тестирования системы были созданы 2 набора визуальных данных, включая широкий спектр неупакованных европейских продуктов питания произвольной трехмерной формы:

• Набор веб-данных: 3800 изображения еды, загруженные из Интернета.Изображения характеризуются высоким визуальным разнообразием из-за различных условий съемки (фон, условия освещения, угол, произвольная подача и т. Д.), И они были использованы для экспериментов с модулем распознавания еды.

• Набор данных Inselspital: 1620 изображений из 248 блюд из нескольких блюд были получены в контролируемых условиях со справочной картой рядом с блюдом. Блюда готовились в ресторанах Inselspital. Для каждого приема пищи продукты были идентифицированы и локализованы вручную, а их фактический объем и граммы CHO были рассчитаны с использованием датчика глубины и базы данных USDA.Этот набор данных использовался для проектирования, разработки и оценки всех модулей системы.

Примеры созданных наборов данных изображений еды представлены в.

Наборы визуальных данных, используемые для обучения и тестирования модулей GoCARB: (a) база данных Inselspital, (b) веб-база данных.

Обнаружение тарелок

Обнаружение тарелок — это первый и наиболее важный модуль в предлагаемой системе: большинство оставшихся модулей анализа изображений полагаются на точную локализацию области тарелки для точного и эффективного обнаружения и оценки продуктов.Для этого мы используем детектор эллипса, который покрывает все полезные типы перспективных искажений для эллиптической пластины. ¹⁶ Сначала масштабируется исходное изображение (), чтобы ускорить выполнение, а затем с помощью детектора границ Кэнни () создается карта краев. ¹⁷ Детектор требует определенных пороговых значений, которые определяются адаптивно в соответствии со средней величиной градиента изображения, поэтому пластина может быть точно обнаружена даже на изображениях с низкой контрастностью. Полученные кромки утончаются и сглаживаются до того, как будут устранены стыки и точки высокой кривизны.Из оставшихся сегментов края сохраняются только те, которые превышают пороговое значение (). Наконец, каждый сегмент используется в качестве точки данных в парадигме консенсуса инкрементной случайной выборки (RANSAC), ¹⁸ , которая соответствует соответствующей модели эллипса данным ().

Пример метода обнаружения пластин: (а) Исходное изображение. (b) Карта контуров Canny. (c) Карта краев после удаления стыков, точек высокой кривизны и небольших сегментов краев. (d) Обнаруженный эллипс.

Сегментация продуктов питания

Сегментация локализует и сегментирует различные продукты питания, которые затем классифицируются модулем распознавания. ¹⁶ Пищевые продукты не обязательно должны быть физически разделены, но они не могут перекрывать друг друга, в противном случае оценки объема будут смещены в сторону верхней позиции. Первоначально изображения обрезаются вокруг ранее обнаруженного эллипса () и конвертируются в цветовое пространство CIELAB. CIELAB — это перцептивно однородное цветовое пространство, поэтому евклидово расстояние между двумя цветами в пространстве эквивалентно визуальной разнице, наблюдаемой людьми. Затем применяется пирамидальная фильтрация со средним сдвигом ¹⁹ , которая сглаживает мелкозернистую текстуру, сохраняя при этом доминирующие цветные края ().Таким образом, пиксели одного и того же пищевого продукта, как правило, имеют цвета, похожие друг на друга и отличающиеся от остальных сегментов. Алгоритм наращивания области объединяет пиксели схожего цвета в сегменты и производит начальную сегментацию (). Предлагаемый алгоритм роста области выбирает начальные числа случайным образом из непосещенных пикселей и расширяет их во всех направлениях, где цветовое расстояние соседнего пикселя меньше порогового значения. Наконец, каждая область с областью ниже порогового значения объединяется с ближайшим соседом по цвету ().Чтобы удалить любые сегменты, которые принадлежат фону или пластине, мы снова используем обнаруженный эллипс. Сегмент считается фоном, если более 10% его площади находится за пределами обнаруженной пластины. Кроме того, если сегмент граничит с фоном более чем на 10% длины контура, он помечается как область пластины и отбрасывается. Метод достиг точности 88,5% при тестировании на наборе данных вручную аннотированных изображений продуктов питания. ¹⁶

Пример метода сегментации пищевых продуктов: (a) Исходное изображение обрезано на основе обнаруженной пластины.(б) Результат фильтрации среднего сдвига. (c) Первоначальный результат сегментации после выращивания области. (d) Окончательный результат сегментации после объединения регионов.

Распознавание продуктов питания

Модуль распознавания состоит из 2 этапов: описание и классификация. ¹⁶ Мы используем наборы функций цвета и текстуры для описания продуктов, которые основаны на гистограммах, поэтому их можно легко вычислить независимо от формы сегмента и нормализовать по его размеру. Для цветовых характеристик используется гистограмма 1024 наиболее распространенных пищевых красителей.С этой целью применяется иерархическая версия алгоритма ^20, k-средних для кластеризации цветового пространства, созданного обучающим набором изображений продуктов питания. Таким образом, центры сгенерированных кластеров представляют собой рассматриваемые доминирующие цвета. Для повышения эффективности при вычислении признаков выбирается иерархическое k-среднее, а не исходное k-среднее. Что касается свойств текстуры, используются 256 значений гистограммы локального двоичного шаблона (LBP) ²¹ . После объединения характеристик цвета и текстуры создается вектор размером 1280 и передается в машину нелинейных опорных векторов (SVM), ²² с ядром радиальной базовой функции (RBF), которое присваивает сегменту 1 из 9 предопределенных классов пищевых продуктов.Предложенный метод показал общую точность в диапазоне 87-90% для различных наборов данных и классов пищевых продуктов. ^16,23 Обучение и оценка SVM проводились в рамках 10-кратной схемы перекрестной проверки, чтобы избежать систематических ошибок и переобучения.

Реконструкция 3D-модели и оценка объема

Чтобы оценить объем пищи, ее трехмерная форма сначала восстанавливается с использованием пассивного стереозрения. Вход системы состоит из пары изображений с разных углов обзора, включая эталонную карту.Основные этапы: оценка относительной позы, извлечение масштаба, плотная реконструкция и оценка объема. ²⁴ Чтобы извлечь относительную позу камеры, обнаруживаются ускоренные устойчивые элементы (SURF) ²⁵ и сопоставляются между двумя изображениями (). Затем к подобранным парам применяется подгонка модели RANSAC ¹⁸ для извлечения позы кандидата. Эта поза впоследствии оптимизируется путем итеративной минимизации соответствующей ошибки в отношении действительных совпадений признаков, а также совпадающих границ пластин; Полученная модель позы раскладывается на операции перемещения и вращения между двумя изображениями (). Извлечение относительной позы упрощается за счет дополнительных функций, обеспечиваемых сильной текстурой эталонной карты, которая также служит для извлечения масштаба сцены на следующем этапе, поскольку реальные размеры карты известны. После извлечения относительной позы и масштаба фактическая реконструкция выполняется путем точного совпадения точек между двумя изображениями. С этой целью пары изображений преобразуются таким образом, чтобы точечные соответствия лежали в одной строке, с помощью процесса, называемого полярным выпрямлением (). ²⁶ Таким образом, сопоставление точек выполняется эффективно, и, учитывая позу и масштаб, непроецирование соответствий дает масштабированное трехмерное облако точек, которое определяет поверхность еды (). Поверхность пластины затем определяется как плоскость эталонной карты (плоскость стола), поднятая на смещение, представляющее толщину основания пластины. Наконец, объем каждого пищевого продукта рассчитывается путем разделения поверхности в соответствии с ее проекцией на карту сегментации и интегрирования пространства между каждой подповерхностью и поверхностью тарелки. Метод оценки объема был технически оценен с получением средней абсолютной процентной ошибки 9,4%. ²⁷

Извлечение позы камеры: (a) Соответствие ключевых точек изображения. (b) Модель позы, выраженная как трехмерное вращение и перемещение.

Плотная реконструкция: (a) Пара исправленных изображений (соответствия между изображениями лежат в параллельных горизонтальных линиях). (b) Масштабированное трехмерное облако точек отображается как поверхность.

Оценка углеводов

Для заключительного этапа оценки СНО была создана таблица с соотношением СНО к объемной плотности для каждого класса продуктов питания на основе Базы данных по пищевым продуктам и питательным веществам для диетических исследований Министерства сельского хозяйства США. ²⁸ Поскольку рассматриваемые классы пищевых продуктов шире, чем элементы базы данных USDA, были идентифицированы все соответствующие записи для каждого класса, и соответствующие плотности CHO были усреднены для получения плотности CHO для класса.

Экспериментальная установка и результаты

Для оценки точности и осуществимости интегрированной системы был использован набор посуды, предоставленный ресторанами Inselspital. Набор состоит из 24 блюд нормального размера, которые удовлетворяют допущениям системы, а именно, они подаются на круглых тарелках, продукты не пересекаются, и каждое из них относится к одной из заранее определенных категорий продуктов.Блюда содержат широкий спектр продуктов разных цветов, текстур и форм, и они были запечатлены авторами в контролируемых условиях освещения с помощью приложения GoCARB. Для каждого блюда использовались 3 разные пары изображений, и для каждой пары система выполнялась 4 раза (12 оценок на блюдо или 288 в целом). В качестве смартфона использовался Samsung GT-I9505 Galaxy S4 под управлением Android 4.2.2 Jelly Bean. Чтобы получить достоверную информацию, на изображениях вручную были указаны типы продуктов и их местонахождение, а трехмерные формы были получены путем сканирования посуды с помощью имеющегося в продаже датчика глубины Xtion PRO LIVE от Asus. Вместе с составленной таблицей питания эти данные дали реальное содержание СНО в каждом из пищевых продуктов.

Результаты

представляет результаты оценки 24 блюд с точки зрения содержания СНО. Каждая строка соответствует отдельному блюду; столбцы предоставляют реальное и оценочное содержание CHO, за которым следуют абсолютная ошибка и относительная абсолютная ошибка. Результаты представлены как среднее значение и стандартное отклонение 12 различных оценок. Цель этой схемы оценки состояла в том, чтобы проверить повторяемость результатов системы для различных углов обзора и согласованность модулей, включающих случайные процессы (например, RANSAC).В последней строке таблицы приведены средние ошибки для всех блюд. Кроме того, представлены гистограммы ошибок и относительных ошибок.

Таблица 1.

Результаты представленной системы для оценки CHO.

9069

Распределение ошибки системы при подсчете CHO: (a) Гистограмма ошибок. (б) Гистограмма относительных ошибок.

Согласно данным, общая средняя абсолютная ошибка системы при подсчете CHO составляет 6 граммов, что значительно ниже первоначального целевого значения системы в 20 граммов. Стандартное отклонение абсолютной ошибки составляет 8 граммов, что, если прибавить к среднему значению, все еще не превышает критического порогового значения 20. То же самое относится ко всем отдельным блюдам, что свидетельствует об удовлетворительной стабильности системы. Учитывая реальный размер подаваемых блюд, средняя абсолютная процентная ошибка была рассчитана в среднем 10% со стандартным отклонением 13%.обеспечивает дополнительное понимание результатов CHO, представляя весь спектр положительных и отрицательных ошибок. Ошибки сосредоточены около нуля и выглядят довольно симметрично. В 95,5% случаев ошибка находится в диапазоне от -20 граммов до 20 граммов, в то время как 92% относительных ошибок находятся в диапазоне от -25% до 25%. Есть также несколько редких случаев больших ошибок (например, –50%, + 80%), которые, вероятно, связаны с плохим качеством изображения (например, размытием движения), что приводит к ложному совпадению функций между изображениями ().Эти вопросы будут дополнительно изучены перед переходом к следующему этапу оценки GoCARB, в котором будут участвовать люди с СД1.

Пример плохого качества изображения. Изображение, принадлежащее тарелке 23, страдает размытием движения, которое вызывает ложное совпадение характеристик и, следовательно, большие ошибки в оценке объема.

Выводы

В этой статье мы представили первый прототип GoCARB: систему на базе смартфона, специально разработанную для поддержки пациентов с СД1 с подсчетом СНО.В качестве входных данных приложение использует 2 изображения с разными углами обзора тарелки с размещенной рядом справочной картой. Оптимальные углы для получения изображения указываются в графическом интерфейсе пользователя с помощью встроенных датчиков смартфона. Изображения передаются на сервер, где их обрабатывают серией этапов компьютерного зрения: тарелка обнаруживается, а различные продукты питания сегментируются и распознаются, а их объем оценивается после восстановления ее трехмерной формы. Окончательное содержание СНО оценивается на основе типа и объема каждого продукта питания и базы данных Министерства сельского хозяйства США.Прототип был протестирован на 24 блюдах, взятых из ресторанов Inselspital. Средняя относительная ошибка в оценке CHO составила 10 ± 12%, что привело к средней абсолютной ошибке 6 ± 8 граммов CHO для чашек нормального размера. Ошибка была ниже начального целевого значения в 20 граммов, приемлемого порога для поддержания нормального уровня глюкозы в крови после приема пищи, что демонстрирует осуществимость предложенной системы. На основании результатов доклинического исследования, ²⁹ система оптимизирована для пилотного клинического исследования, которое будет проведено в течение следующих месяцев и включает пациентов с СД1, проходящих помповую терапию с сенсорным усилением.Объем исследования будет заключаться в изучении того, улучшается ли профиль глюкозы после приема пищи с использованием прототипа GoCARB для оценки CHO. Наконец, исследуется оптимальный способ расширения рассматриваемых в системе классов пищевых продуктов для решения вопросов, связанных с межкультурными и внутрикультурными различиями в привычках питания.

Сноски

Сокращения: СНО, углевод; LBP, локальный двоичный образец; RANSAC, консенсус случайной выборки, машина опорных векторов; RBF, радиальная базисная функция; SURF, усиленные надежные функции; СД1, сахарный диабет 1 типа.

Заявление о конфликте интересов: Автор (ы) заявили об отсутствии потенциальных конфликтов интересов в отношении исследования, авторства и / или публикации этой статьи.

Финансирование: Автор (ы) раскрыл получение следующей финансовой поддержки для исследования, авторства и / или публикации этой статьи: Эта работа частично финансировалась Бернской университетской больницей «Inselspital» и Европейским союзом. Седьмая рамочная программа (FP7-PEOPLE-2011-IAPP) в рамках грантового соглашения 286408 (www.gocarb.eu).

Список литературы

2.
Смарт CE, Росс К., Эдж Дж. А., Коллинз К. Э., Коливас К., Кинг Б. Р..
Дети и подростки, получающие интенсивную инсулинотерапию, поддерживают постпрандиальный гликемический контроль без точного подсчета углеводов. Diabet Med. 2009; 26 (3): 279-285. [PubMed] [Google Scholar] 3.
Smart CE, King BR, McElduff P, Collins CE.
У детей, получающих интенсивную инсулинотерапию, изменение количества углеводов на 20 г значительно влияет на постпрандиальную гликемию. Diabet Med. 2012; 29 (7): e21-e24.[PubMed] [Google Scholar] 4.
Brazeau AS, Mircescu H, Desjardins K и др.
Точность подсчета углеводов и вариабельность уровня глюкозы в крови у взрослых с диабетом 1 типа. Диабет Res Clin Pract. 2013; 99: 19-23. [PubMed] [Google Scholar] 5.
Епископ Ф.К., Маас Д.М., Шпигель Г. и др.
Исследование подсчета углеводов у подростков с диабетом 1 типа (CCAT). Спектр диабета. 2009; 22 (1): 56-62. [Google Scholar] 6.
Smart CE, Росс К., Эдж Дж. А., Кинг Б. Р., Макэлдафф П., Коллинз К. Э.
Могут ли дети с диабетом 1 типа и их опекуны оценить содержание углеводов в еде и закусках?
Diabet Med.2009; 27: 348-353. [PubMed] [Google Scholar] 7.
Sharp DB, Оллман-Фаринелли М.
Возможность и пригодность мобильных телефонов для оценки диетического питания. Питание. 2014; 30 (11-12): 1257-1266. [PubMed] [Google Scholar] 8.
Шрофф Г., Смаилагич А., Севиорек Д.П.
Носимое контекстно-зависимое распознавание еды для мониторинга калорий. В: 12-й Международный симпозиум IEEE по носимым компьютерам
IEEE; 2008: 119-120. [Google Scholar] 9.
Чен Н, Ли Й., Рабб М., Шац Б.
К оценке питания с помощью видеокамер мобильного телефона.В: Материалы ежегодного симпозиума AMIA
AMIA; 2010: 106-110. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 10.
Чен М., Дхингра К., Ву В., Ян Л., Суктанкар Р., Ян Дж.
PFID: набор данных изображений фаст-фуда Питтсбурга. В: 16-я Международная конференция IEEE по обработке изображений
IEEE; 2009: 289-292. [Google Scholar] 11.
Ву В, Ян Дж.
Распознавание фаст-фуда из видео о приеме пищи для оценки калорийности. В: Международная конференция IEEE по мультимедиа и выставкам
IEEE; 2009: 1210-1213. [Google Scholar] 12.
Чжу Ф., Бош М., Ву И. и др.Использование мобильных устройств для оценки и оценки питания. IEEE J Selected Topics Signal Processing. 2010; 4 (4): 756-766. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 13.
Конг Ф., Тан Дж.
DietCam: автоматическая диетическая оценка с помощью мобильных телефонов с камерой. Повсеместная мобильная вычислительная техника. 2012; 8: 147-163. [Google Scholar] 14.
Пури М., Чжу З., Ю К., Дивакаран А., Сони Х.
Распознавание и оценка объема приема пищи с помощью мобильного устройства. В: Практикум по применению компьютерного зрения.
2009: 1-8. [Google Scholar] 15.Поладзаде П., Ширмохаммади С., Ариси Т.
Интеллектуальная система измерения потребления пищи на основе SVM. В: Вычислительный интеллект и виртуальные среды для измерительных систем и приложений. IEEE; 2013: 87-92. [Google Scholar] 16.
Антхимопулос М., Дехаис Дж., Дием П., Моджакаку С.
Сегментация и распознавание изображений нескольких блюд для подсчета углеводов. В: 13-я Международная конференция IEEE по биоинформатике и биоинженерии IEEE; 2013. [Google Scholar] 17.
Кэнни Дж. Вычислительный подход к обнаружению краев.IEEE Trans Pattern Analysis Machine Intel. 1986; 8: 679-698. [PubMed] [Google Scholar] 18.
Фишлер М, Боллес Р.
Консенсус случайной выборки: парадигма для подгонки модели с приложениями для анализа изображений и автоматизированной картографии. Сообщество ACM. 1981; 24: 381-395. [Google Scholar] 19.
Команичиу Д., Меер П., Средний сдвиг: надежный подход к анализу пространства признаков. IEEE Trans Pattern Analysis Machine Intelligence. 2002; 24 (5): 603-619. [Google Scholar] 20.
Ллойд С.
Квантование методом наименьших квадратов в PCM. Теория информации IEEE Trans.1982; 28 (2): 129-137. [Google Scholar] 21.
Ояла Т., Пиетикайнен М., Харвуд Д.
Сравнительное исследование показателей текстуры с классификацией, основанной на распределении признаков. Распознавание образов. 1996; 29 (1): 51-59. [Google Scholar] 22.
Вапник В.
Природа статистической теории обучения. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Спрингер; 1995. [Google Scholar] 23.
Дехаис Дж., Антхимопулос М., Шевчик М. и др.
Прототип системы оценки содержания углеводов на основе методов компьютерного зрения. Документ представлен на: Передовые технологии и методы лечения диабета; 2014; Вена, Австрия.[Google Scholar] 24.
Дехаис Дж., Шевчик С., Дием П., Моджакаку С.
Расчет объема пищи для приложений оценки самостоятельного питания. Документ представлен на: 13-й Международной конференции IEEE по биоинформатике и биоинженерии; Ноябрь 2013; Ханья, Греция. [Google Scholar] 25.
Bay H, Ess A, Tuytelaars T, van Gool L.
SURF: улучшенные надежные функции. Comput Vision Image Understanding. 2008; 110 (3): 346-359. [Google Scholar] 26.
Поллефейс М., Кох Р., Ван Гул Л.
Простой и эффективный метод исправления общего движения.В: IEEE Int. Конф. Компьютерное зрение, Керкира, Греция
IEEE; 1999: 496-501. [Google Scholar] 27.
Дехаис Дж., Антхимопулос М., Шевчик С. и др.
Система оценки углеводов на базе смартфона с использованием методов компьютерного зрения: технико-экономическое обоснование. Документ представлен на: 14-м ежегодном совещании по диабетическим технологиям; 6-8 ноября 2014 г .; Bethesda, MD. [Google Scholar] 28.
Национальная база данных по питательным веществам Министерства сельского хозяйства США для стандартной справки.
Декабрь
7, 2011. Доступно по адресу: http://ndb.nal.usda.gov/. По состоянию на 17 ноября 2014 г.29.
Mougiakakou S, Loher H, Anthimopoulos M и др.
Доклиническая оценка системы смартфона на основе компьютерного зрения для подсчета углеводов. Доклад представлен на 8-й Международной конференции по передовым технологиям и лечению диабета; 2015; Париж, Франция. [Google Scholar]

5.2: Углеводные структуры — Chemistry LibreTexts

Результаты обучения

• Опишите структуру и функцию углеводов.
• Укажите функциональные группы углеводов.
• Дайте общее название молекуле углевода (например, альдотетроза, кетопентоза и т. Д.)
• Обозначьте углеводы как D- или L-энантиомеры.
• Нарисуйте зеркальное отображение молекулы углевода.
• Различают моносахариды, дисахариды и полисахариды.
• Опишите строение сложных углеводов.
• Узнайте, как углеводы определяют группу крови.

Мозг — чудесный орган.И он тоже голодный. Основное топливо для мозга — это углевод глюкоза. Средний мозг взрослого человека составляет около \ (2 \% \) веса нашего тела, но использует \ (25 \% \) глюкозы в теле. Более того, определенные области мозга используют глюкозу с разной скоростью. Если вы усиленно концентрируетесь (например, проходите тест), определенным частям мозга требуется много дополнительной глюкозы, в то время как другие части мозга используют только свое нормальное количество. Что-то думать о.

В детстве вам, возможно, говорили, что сахар вреден для вас.Что ж, это не совсем так. По сути, углеводы состоят из сахара, от одной молекулы сахара до тысяч молекул сахара, соединенных вместе. Почему? Одна из причин — запасать энергию. Но это не значит, что вы должны есть ложкой.

Углеводы

Углеводы — это органические соединения, содержащие только углерод \ (\ left (\ ce {C} \ right) \), водород \ (\ left (\ ce {H} \ right) \) и кислород \ (\ left (\ ce {O} \ right) \). Они содержат цепочку атомов углерода, альдегида или кетона и гидроксильных групп.Каждый атом углерода связан с одним атомом кислорода. Существуют тысячи различных углеводов, но все они состоят из одной или нескольких более мелких единиц, называемых моносахаридами.

Моносахариды

Общая формула для моносахарида — \ (\ left (\ ce {CH_2O} _n \ right) \), где \ (n \) может быть любым числом больше двух. Например, если \ (n \) равно 6, формулу можно записать как \ (\ ce {C_6H_ {12} O_6} \). Это формула моносахарида глюкозы. Другой моносахарид, фруктоза, имеет ту же химическую формулу, что и глюкоза, но атомы расположены по-другому.Углеводы имеют много изомеров из-за расположения групп \ (\ ce {-OH} \) в их структурах. Сравните молекулы глюкозы и фруктозы на рисунке ниже. Можете ли вы определить их различия? Единственное отличие состоит в расположении некоторых атомов. Эти различия влияют на свойства двух моносахаридов.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Структуры глюкозы и фруктозы.

Моносахариды можно классифицировать по количеству содержащихся в них атомов углерода: диоза (2), триоза (3), тетроза (4), пентоза (5), гексоза (6), гептоза (7) и так далее.Их также можно классифицировать в зависимости от того, содержат ли они альдегид (альдозу) или кетон (кетозу). Мы также можем объединить эти два обозначения для обозначения классов углеводов. Например, альдогексоза представляет собой углевод (обозначенный окончанием -оза ) с шестью атомами углерода ( гекс, ) и альдегидной группой ( альдо ). Кетопентоза — это углевод с кетоном и 5 атомами углерода. И глюкоза, и фруктоза являются гексозами, потому что они содержат шесть атомов углерода, но глюкоза — это альдогексоза, а фруктоза (также известная как «фруктовый сахар») — кетогексоза.Другие распространенные моносахариды включают галактозу (часть лактозы), ксилозу («древесный сахар»), рибозу (в РНК) и дезоксирибозу (в ДНК).

Проекции Фишера

Есть несколько способов нарисовать структуру молекул углеводов. Проекция Фишера (прямая цепь) создает впечатление, что молекула плоская, но это трехмерная молекула. Хотя нас не интересует трехмерная ориентация, знайте, что расположение в проекции Фишера действительно предоставляет информацию об ориентации атомов вокруг каждого атома углерода.

Эти выступы упрощают рисование молекул, но сохраняют важную информацию о расположении атомов в структуре. На рисунке ниже показаны прогнозы Фишера для энантиомеров (несовместимые зеркальные изображения) эфедрина и псевдоэфедрина. Хотя может показаться, что молекулы одинаковы, это не так, потому что проекция Фишера явно не показывает трехмерную геометрию молекулы.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): проекции Фишера для эфедрина и псевдоэфедрина.

Проекции Фишера предоставляют простой способ отличить множество существующих похожих молекул углеводов. Например, существует шестнадцать альдогексозов (см. Рисунок ниже). Обратите внимание на различные паттерны связей \ (\ ce {-OH} \) в левой и правой частях проекции Фишера для каждого из них. Изменение ориентации одной или нескольких групп \ (\ ce {-OH} \) изменяет идентичность молекулы.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): четыре из шестнадцати альдогексозов.

Каждая молекула углевода также имеет энантиомер, и эти два обозначены как D- и L-версии соединения.Обозначение основано на ориентации группы \ (\ ce {-OH} \) на хиральном углероде, наиболее удаленном от альдегида или кетона. Структуры D-глюкозы и L-глюкозы показаны на рисунке ниже. Ориентация всех групп \ (\ ce {-OH} \) обратная, но только расположение у углерода, указанного стрелкой, определяет, является ли сахар D-сахаром с \ (\ ce {-OH} \) группа справа или L-сахар с группой \ (\ ce {-OH} \) слева.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): D-глюкоза и L-глюкоза являются зеркальным отображением друг друга.

Хаворт Структуры

Подобно проекциям Фишера, структуры Хаворта предоставляют информацию о трехмерной структуре молекулы, не показывая ее явно на чертеже. Углеводы присутствуют в организме как в цепной, так и в кольцевой формах, причем последняя встречается чаще. Проекции Хаворта предоставляют простой способ отобразить кольцевые структуры и могут или не могут отображать атомы водорода, присоединенные к каждому углероду. Помните, что каждый углерод имеет четыре связи, поэтому подразумеваются водороды, когда структура не показывает все четыре связи.Когда образуется циклический моносахарид, могут образовываться две версии, которые называются \ (\ alpha \) (alpha \) и \ (\ beta \) (beta) (см. Рисунок ниже). Стрелка на рисунке указывает на аномерный углерод , который является местом, где образуется кольцо и где ориентация группы \ (\ ce {-OH} \) может измениться. Ориентация других групп \ (\ ce {-OH} \) фиксирована, поскольку они определяются ориентацией групп \ (\ ce {-OH} \) в конкретном моносахариде (сравните с ориентацией группы \ (\ ce {-OH} \) группы в левой и правой частях проекций Фишера).Каждый моносахарид может существовать в форме \ (\ alpha \) или \ (\ beta \), и эти две формы будут взаимно преобразовываться, когда кольцо открывается и закрывается. Форма \ (\ alpha \) возникает, когда группа \ (\ ce {-OH} \) на аномерном углероде направлена ​​вниз, а версия \ (\ beta \) существует, когда \ (\ ce {-OH} \ ) группа на аномерном углероде направлена ​​вверх.

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Циклические формы углеводов могут преобразовываться между альфа- и бета-формами.

В результате такой разной ориентации мы можем иметь четыре формы каждого моносахарида.Например, глюкоза может существовать как \ (\ alpha \) — D-глюкоза, \ (\ alpha \) — L-глюкоза, \ (\ beta \) — D-глюкоза или \ (\ beta \) — L- глюкоза. Хотя формы \ (\ alpha \) и \ (\ beta \) могут взаимно преобразовываться, этого нельзя сказать о версиях D и L. Встречающиеся в природе моносахариды находятся в версии D, называемой «D-сахара». Расположение внутри формы D или L фиксировано, и они не могут преобразовываться друг в друга.

Дисахариды

Если два моносахарида соединяются вместе, они образуют углевод, называемый дисахаридом .Два моносахарида будут связываться друг с другом в результате реакции дегидратации, в которой теряется молекула воды. Реакция дегидратации — это реакция конденсации , химическая реакция, в которой две молекулы объединяются в одну единственную молекулу, теряя при этом небольшую молекулу. В реакции дегидратации этой небольшой молекулой является вода. Связь между двумя моносахаридами известна как гликозидная связь .

Примером дисахарида является сахароза (столовый сахар), который состоит из моносахаридов глюкозы и фруктозы (см. Рисунок ниже).Другие распространенные дисахариды включают лактозу («молочный сахар») и мальтозу. Моносахариды и дисахариды также называют простыми сахарами . Они являются основным источником энергии для живых клеток.

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): молекула сахарозы. Эта молекула сахарозы представляет собой дисахарид. Он состоит из двух моносахаридов: глюкозы слева и фруктозы справа.

Есть молоко?

Молоко — один из основных продуктов питания, необходимых для полноценного питания, особенно для растущих детей.Он содержит витамины и минералы, необходимые для здорового развития. К сожалению, молоко и другие молочные продукты также содержат лактозу — углевод, который может вызвать у некоторых людей тяжелые заболевания. Непереносимость лактозы — это состояние, при котором лактоза, содержащаяся в молоке, не может хорошо усваиваться в тонком кишечнике. Затем непереваренная лактоза попадает в толстую кишку, где бактерии атакуют ее, образуя большое количество газа. Симптомы непереносимости лактозы включают вздутие живота, судороги, тошноту и рвоту. Людям с признаками непереносимости лактозы рекомендуется избегать продуктов, содержащих лактозу.Поскольку молочные продукты могут содержать множество жизненно важных питательных веществ, можно принимать таблетки, которые обеспечивают необходимое пищеварение в тонком кишечнике. Также доступно молоко без лактозы.

Олигосахариды

Олигосахарид представляет собой сахаридный полимер, содержащий небольшое количество (обычно от двух до десяти) моносахаридов. Олигосахариды могут выполнять множество функций; например, они обычно обнаруживаются на плазматической мембране клеток животных, где они могут играть роль в распознавании клеток.Как правило, они обнаруживаются прикрепленными к совместимым боковым цепям аминокислот в белках или липидах.

Олигосахариды часто встречаются в составе гликопротеинов или гликолипидов . Они часто используются в качестве химических маркеров снаружи клеток, часто для распознавания клеток. Олигосахариды также несут ответственность за определение группы крови.

Группа крови

Углеводы, прикрепленные к эритроцитам, также определяют группу крови (см. Рисунок ниже).Из четырех групп крови группа O имеет наименьшее количество сахаридов, связанных с ней, а группа AB — больше всего. В результате кровь типа O считается универсальным донором, потому что в ней нет сахаридов, которые будут выглядеть чужеродными при переливании в кровь другого типа. Обратное неверно. Например, если кровь типа A дается пациенту с кровью типа O, она будет отвергнута организмом, потому что в организм вводятся неизвестные виды. Клетки крови типа А содержат N-ацетилгалактозамин, которого нет в крови типа О.Человек с кровью типа O подвергнется отторжению после получения крови типа A. Фактор Резуса (Rh) в крови также влияет на донорские и акцепторные свойства, но не зависит от углеводов. Фактор резус определяется наличием (Rh +) или отсутствием (Rh-) определенного белка на поверхности эритроцитов.

Рисунок \ (\ PageIndex {7} \): Группы крови ABO.

Полисахариды

Полисахариды представляют собой длинные углеводные молекулы из повторяющихся мономерных единиц, соединенных гликозидными связями.Полисахарид может содержать от нескольких моносахаридов до нескольких тысяч моносахаридов. Полисахариды также называют сложными углеводами . Полисахариды имеют общую формулу \ (\ ce {C_x (H_2O) _y} \), где \ (x \) обычно является большим числом от 200 до 2500.

Крахмал — один из наиболее распространенных полисахаридов. Крахмал состоит из смеси амилозы \ (\ left (15 \ right. \) — \ (\ left. 20 \% \ right) \) и амилопектина \ (\ left (80 \ right.\) — \ (\ влево. 85 \% \ вправо) \). Амилоза состоит из линейной цепи из нескольких сотен молекул глюкозы, а амилопектин — это разветвленные молекулы, состоящие из нескольких тысяч единиц глюкозы. Крахмал может перевариваться реакциями гидролиза , катализируемыми ферментами, называемыми амилазами , которые могут разрывать гликозидные связи. У людей и других животных есть амилазы, поэтому они могут переваривать крахмал. Картофель, рис, пшеница и кукуруза являются основными источниками крахмала в рационе человека. Образование крахмала — это способ хранения глюкозы в растениях. Гликоген иногда называют животным крахмалом . Гликоген используется для длительного хранения энергии в клетках животных. Гликоген вырабатывается в основном печенью и мышцами.

Мы еще на месте?

По мере того, как становится теплее, бегуны выходят. Не только случайные бегуны, но и действительно серьезные, которым действительно нравится пробегать все 26,2 мили марафона. Перед этими гонками (и многими более короткими) вы много слышите о углеводной загрузке. Эта практика предполагает употребление в пищу большого количества крахмала за несколько дней до забега.Крахмал превращается в глюкозу, которая обычно используется для получения биохимической энергии. Избыточная глюкоза хранится в виде гликогена в печени и мышечной ткани для использования при необходимости. Если доступно много гликогена, у мышц будет больше биохимической энергии, которую они могут использовать в долгосрочной перспективе. Остальные из нас будут просто сидеть в ресторане на тротуаре, есть наши спагетти и наслаждаться тем, как другие люди усердно работают.

Основные функции полисахаридов заключаются в хранении энергии и формировании структурных тканей.Примеры нескольких других полисахаридов и их роли перечислены в таблице ниже. Эти сложные углеводы играют важную роль в живых организмах.

Авторы и авторство

• Фонд CK-12 Шэрон Бьюик, Ричард Парсонс, Тереза ​​Форсайт, Шонна Робинсон и Жан Дюпон.

• Эллисон Султ, Ph.D. (Кафедра химии, Университет Кентукки)

Детям нужны углеводы

noblige / iStock / Getty Images Plus / Getty Images

В последние годы несколько модных диет рекомендовали сокращение или даже исключение углеводов из нашего повседневного рациона. Но хороши ли эти «низкоуглеводные» диеты для детей? Хотя сокращение определенных типов углеводов, например, с добавлением сахара, полезно, удаление всех углеводов — нет.

Лучший выбор углеводов

Углеводы, которые являются предпочтительным топливом для активного мозга и роста мышц, содержатся в различных продуктах питания. Молоко и йогурт, груши и ягоды, картофель и бобы, рис и крупы — все они содержат углеводы. Как и сладкие напитки, такие как газированные напитки, пирожные, печенье и конфеты.

Лучшие углеводы содержат множество питательных веществ, которые помогают подпитывать растущий организм и укрепляют здоровье: витамины, минералы и пищевые волокна.Примеры богатых питательными веществами углеводов включают цельнозерновые, овощи, фрукты, чечевицу, горох и бобы.

Нежирное и обезжиренное молоко и йогурт — еще один богатый питательными веществами углевод, который обеспечивает кальций, калий и обогащен витамином D.

Еду и напитки с добавленным сахаром лучше хранить в качестве случайного угощения, поскольку они не обеспечивают питания, кроме быстрого источника энергии. Эти «случайные угощения» включают газированные и другие подслащенные напитки, конфеты, торты и печенье.

2 020-2025 Диетические рекомендации для американцев рекомендуют ограничивать добавленный сахар до не более 10% от общего количества калорий в день, начиная со 2-летнего возраста. Детям младше 2 лет следует избегать источников добавленного сахара. Факты Этикетка с указанием количества добавленного сахара на порцию.

Достижение суточной потребности в пищевых волокнах

Белый хлеб, макаронные изделия и белый рис — все источники углеводов. Однако они рафинированы и содержат мало пищевых волокон.Приготовление половины зерен из цельного зерна — это более здоровый образ жизни для вас и вашей семьи. Есть много вкусных цельнозерновых блюд, включая крекеры, хлеб, макароны, хлопья, фрике, булгур, коричневый рис и лепешки из цельнозерновой кукурузы. Другие примеры включают роти из цельной пшеницы, чапати, гречку, просо и ячмень.

Другой способ включить больше пищевых волокон в рацион ребенка — это употребление цельных фруктов вместо 100% фруктового сока и включение овощей.

Дети имеют разные потребности в пищевых волокнах в зависимости от их возраста:

• Дети от 1 до 3 лет: 19 граммов клетчатки в день
• Дети от 4 до 8 лет: 25 граммов клетчатки в день
• Женщины от 9 до 18 лет: 26 граммов клетчатки в день
• Мужчины от 9 до 13 лет: 31 грамм клетчатки в день
• Мужчины от 14 до 18 лет: 38 граммов клетчатки в день

Проверьте этикетку с информацией о пищевой ценности, чтобы узнать количество пищевых волокон на порцию.Хороший источник пищевых волокон содержит не менее 3 граммов клетчатки на порцию; отличный источник пищевых волокон содержит не менее 6 граммов на порцию.

Переход без глютена?

Безглютеновая диета не является целью для всех, но детям с глютеновой болезнью или непереносимостью глютена следует избегать всех источников глютена. Глютен — это белок, но он содержится в некоторых зерновых, таких как пшеница, рожь, ячмень и овес, которые не обрабатываются в безглютеновых установках.Продукты без глютена доступны во многих продуктовых магазинах и ресторанах, что упрощает задачу для людей, которые должны соблюдать безглютеновое питание.

Некоторые люди исключают глютен по той же причине, по которой они исключают углеводы, но если у вашего ребенка не было диагностировано такое состояние, как глютеновая болезнь или непереносимость глютена, в этом нет необходимости.

Как выглядит 50 граммов углеводов

В последнее время углеводы приобрели плохую репутацию одной из причин кризиса ожирения в Соединенных Штатах.Однако углеводы являются неотъемлемой частью сбалансированной диеты. Они являются предпочтительным источником энергии для вашего тела и жизненно важны для максимальной производительности.

Об углеводах важно помнить, что некоторые из них расщепляются быстрее и легче, чем другие. Быстро усваиваемые углеводы, такие как рафинированный сахар, называются простыми углеводами. Ваше тело может использовать эти типы углеводов практически сразу. Проблема, однако, в том, что употребление этих углеводов может быстро поднять уровень сахара в крови, а они не являются устойчивой формой энергии.А поскольку эти углеводы так легко употреблять, они также легко откладываются в виде жира.

Однако сложные углеводы, такие как овсянка, перевариваются немного дольше, не повышают уровень сахара в крови так резко и часто содержат больше клетчатки, чем их простые аналоги.

Ниже приведены примеры сложных углеводов. Если вы будете придерживаться сложных углеводов, таких как эти, вместо того, чтобы есть в основном рафинированные, такие как пончики или пирожные, ваш уровень энергии будет более стабильным в течение дня.

Если вам нравятся сладкие углеводы и вы не хотите полностью исключать их из своего рациона, попробуйте есть их (в умеренных количествах) сразу после тренировки!

Многие фитнес-планы, особенно те, которые предназначены для повышения производительности или наращивания мышечной массы, включают примерно 50 граммов углеводов на один прием пищи. Не знаете, как это выглядит? Посмотрите на эти фотографии и информацию о расщеплении макроэлементов, чтобы узнать, как определить 50 граммов углеводов!

Сладкий картофель

На 2 средних запеченных картофеля: 200 калорий, 46 г углеводов, 0.3 г жиров, 4,5 г белков

Сладкий картофель великолепен, потому что он обеспечивает длительную энергию без большого количества жира. Сладкий картофель также содержит кальций, калий, тиамин и ниацин. Они также являются одним из лучших источников витамина А.

Картофель

На 1-1 / 2 средний запеченный картофель: 241 калория, 54,9 г углеводов, 0,3 г жира, 6,5 г белка

Если вы не очень любите сладкий картофель, ешьте обычный! В картофеле немного больше калорий, углеводов, белков и жиров, чем в сладком картофеле, и он переваривается немного быстрее, но разница незначительна.Оба являются отличными источниками углеводов.

Овсянка вареная

На 1-3 / 4 чашки: 291 калория, 49,1 г углеводов, 6,2 г жира, 10,4 г белка

Овес уже давно является неотъемлемой частью питания человека. Эта выносливая пища с низким содержанием холестерина предлагает огромную дозу клетчатки, а также немного железа, кальция, рибофлавина и фолиевой кислоты.

Цельнозерновой хлеб

На 2 ломтика: 200 калорий, 44 г углеводов, 0 г жира, 6 г белка

Ломтики хлеба — это обычное дело.Люди, сидящие на диете с ограниченным бюджетом, знают, что это также довольно дешевый и удобный источник углеводов. Однако перед покупкой буханки обязательно прочтите этикетку: цельнозерновые — это не то же самое, что цельнозерновые.

Киноа

На 1-1 / 4 чашки приготовленной: 278 калорий, 49,3 г углеводов, 4,4 г жира, 10,2 г белка

Несмотря на то, что квиноа указан как источник углеводов, квиноа также является полноценным белком и может использоваться как вегетарианский источник белка. Поскольку в нем больше белка, чем в других источниках углеводов, он может быть более калорийным, поэтому, если вы обращаете внимание на калории, обязательно измеряйте, сколько вы едите!

Длиннозерный коричневый рис

На 1 приготовленную чашку: 216 калорий, 44.8 г углеводов, 1,8 г жира, 5 г белка

Коричневый рис имеет довольно хорошую репутацию в сообществе бодибилдеров, потому что в нем очень мало жира, холестерина и соли. Его легко измерить, он содержит клетчатку и множество необходимых микроэлементов, таких как селен и марганец. Соедините его с некоторыми бобовыми, и вы получите полноценный белок!

3 причины, почему вы должны есть углеводы

В наши дни так много опасений по поводу углеводов. Почти каждый день вы будете читать об одной причудливой диете или о другой, порочащей углеводы по самым странным причинам.Некоторые из самых глупых включают то, что углеводы заставляют вас набирать вес; их нельзя хорошо переваривать; они просто зло и ответственны за все плохое в мире — или, по крайней мере, временами так кажется. Как зарегистрированный диетолог-диетолог я здесь, чтобы сказать: нет, нет и НЕТ! Пожалуйста, ешьте углеводы. Вот мои основные причины, по которым углеводы необходимы для здорового и сбалансированного питания.

Углеводы в основном растительные и полны жизненно важных микроэлементов, таких как витамины и минералы.

Все, что происходит из земли, содержит углеводы.Вернитесь к своей памяти из школьной биологии. Помните фотосинтез? Вы знаете, как растения производят и хранят пищу? Углеводы — побочный продукт этого процесса. Фрукты, овощи, бобовые и цельнозерновые в разной степени содержат углеводы. Если полностью отказаться от углеводов или ограничить их до скудных количеств, потребление необходимых питательных веществ может быть нарушено. Включение разнообразных растительных продуктов в свой рацион становится все труднее, чем больше ограничиваются углеводы. Откажитесь от бананов? Вы также откажетесь от калия, витамина С и магния.Вы прощаетесь со сладким картофелем? Там есть хороший источник витаминов А и В6.

Углеводы способствуют развитию здоровых кишечных бактерий.

Углеводы с высоким содержанием клетчатки («сложные углеводы») являются маной для полезных бактерий в нашем кишечнике. Исследования показали, что ферментируемые волокна помогают поддерживать в нашем кишечнике множество полезных бактерий. Хорошие бактерии помогают поддерживать здоровье желудочно-кишечного тракта и действуют как иммунный барьер для вредных бактерий, которые могут вызвать у нас заболевания. Углеводы, которые могут помочь накормить наш микробиом, включают цельнозерновые, фрукты, бобы и овощи.Некоторые желудочно-кишечные расстройства могут вызывать нарушение переваривания определенных углеводов, но это очень индивидуально и не относится к населению в целом. Люди с таким типом проблем с пищеварением все еще могут есть углеводы, но некоторые из них могут переноситься лучше. Вы всегда должны проконсультироваться с врачом или диетологом для получения более конкретных рекомендаций.

Углеводы играют важную роль в здоровье сердца и диабете.

Растворимая клетчатка, содержащаяся в углеводах, снижает уровень холестерина липопротеинов низкой плотности (или холестерина ЛПНП).Высокий уровень холестерина ЛПНП является фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний. Растворимая клетчатка содержится в углеводных продуктах, таких как овес, бобы, фрукты и овощи. Кроме того, регулярное употребление углеводов с высоким содержанием клетчатки может помочь регулировать уровень сахара в крови и уровень энергии в течение дня. Американская диабетическая ассоциация не рекомендует использовать одну конкретную диету или полностью исключить углеводы. Что наиболее важно, так это сосредоточение внимания на том режиме питания, который нравится человеку и который является устойчивым.

Вот итог: ешьте углеводы и наслаждайтесь ими.

Уменьшение количества углеводов до крайности может пагубно сказаться на вашей способности вести здоровый и сбалансированный образ жизни. Это также может способствовать соблюдению диеты йо-йо, что может вызвать метаболические нарушения. Большую часть времени сосредотачивайтесь на углеводах, богатых клетчаткой. Если вам нравится больше обработанных напитков и продуктов с высоким содержанием углеводов, наслаждайтесь ими в умеренных количествах. Если вы чувствуете, что не контролируете углеводы, это чувство может измениться, если вы включите в свой рацион здоровое количество углеводов, таких как цельнозерновые, фрукты, овощи и бобовые.

Если вы не знаете, как включить углеводы в свой рацион, давай поговорим! Я буду счастлив назначить вам бесплатный ознакомительный звонок, чтобы узнать, чем я могу помочь вам в этой теме. Посетите страницу моих услуг, чтобы узнать больше.

Источники:

Компоненты пищи и диетические привычки: ключи к здоровому составу кишечной микробиоты

Пребиотики: определение, типы, источники, механизмы и клиническое применение

Клетчатка и пребиотики: механизмы и преимущества для здоровья

Углеводы — Справочник по продуктам питания

Жители Западной Европы, Ближнего Востока и Северной Америки думают о хлебе, когда упоминается термин «углеводы».Однако есть миллиарды людей, для которых рис, кукуруза, картофель или просо являются основным источником углеводов.

Люди всегда потребляли продукты питания, которые они могли вырастить, вырастить или поймать. Климат и рельеф дополняют картину, вводя ограничения на виды овощей и фруктов. Как правило, люди предпочитают потреблять то, что ближе всего к ним и легче всего достать. Только столетие назад быстрая транспортировка позволила привозить свежие продукты и мясо из далеких источников.Сегодня многие богатые страны импортируют значительные количества продуктов питания из стран, находящихся на другом конце света. На ум приходят США, Канада, Великобритания, Франция, Германия, страны Скандинавии.

Развивающиеся страны не имеют достаточных резервов конвертируемой валюты для импорта роскошных продуктов питания. В случае крайней необходимости основные продукты питания будут импортированы или приняты пожертвования.

Пшеничный хлеб (пресный или квасный) был и остается основным источником углеводов для жителей Средиземноморья.Даже картофель считается овощем. С другой стороны, северные европейцы считают картофель основным источником углеводов и добавляют в него ржаной или темный хлеб. Скандинавы славятся своим тонким дважды запеченным наколенником.

Большинство жителей Южной Азии считают рис своим основным углеводом и выращивают его в больших количествах. Существуют сотни видов риса, но в основном все можно разделить на две категории: длиннозернистые и короткозернистые. Длиннозерный рис отделяется после приготовления, а короткозернистый имеет тенденцию слипаться.Китайцы и японцы предпочитают короткозернистый рис из-за того, что его можно легко есть палочками для еды, а также для суши.

Итальянцы используют короткозернистый высококрахмалистый рис (Арборио, Виалоне-Нано, Карнароли) для своих ризотто.

Рис басмати из Индии или Пакистана, длиннозерный, нежный и ароматный. Правильно приготовленный басмати считается лучшим ценителями еды. Дхерадуни (деревня в северных пристройках), по общему мнению, производит лучшее. Патна в Индии также известна своим длиннозерным рисом.

Рису нужно много воды, но американские исследователи разработали сорт, который можно выращивать в сухих условиях, и Техас, наряду с другими штатами (Вирджиния, Западная Вирджиния), производит значительные количества. Техас известен рисом Тексмати, взлетом на Басмати.

Люди Ближнего Востока предпочитают пшеничный хлеб и рис. Армяне известны своим лавашем — пшеничным, водно-соленым тестом, очень тонко раскатанным и запеченным на горячей поверхности. Лаваш хранится долго, его нужно только сбрызнуть водой и повторно термализовать.

Французские пекари веками возводили хлебопечение в изящное искусство. Французский багет известен во всем мире, но это одна из многих форм и текстур хлеба.

Парижане, как известно, преодолевают большие расстояния, чтобы опекать своего любимого пекаря, чтобы купить им хлеб насущный или круассаны.

Немецкие пекари преуспевают в производстве ржаного хлеба и известны своим хлебом «воллкорн» (неотмолотые ядра все еще видны в хлебе).

Когда европейцы ступили на американскую землю, коренное население ело кукурузу и кукурузную муку.Тем не менее, сегодня для аборигенов юго-запада США, Мексики крахмал Центральной Америки означает кукурузу.

Южная Америка — другая картина. Картофель возник в Перу. Ацтеки знали и собирали тысячи видов для посевного материала и поддерживали банки, чтобы быть уверенным, что если вид станет жертвой разрушительного воздействия природы, у них будет резервная копия.

Для них углевод означал картофель. И сегодня на фермерских рынках Южной Америки можно легко найти до 60 различных видов картофеля. В Северной Америке выбор гораздо более ограничен по коммерческим причинам.Сегодня большинство стран Южной Америки населено потомками европейских иммигрантов, которые предпочитают хлеб картофелю.

Карибские и гайанцы любят роти и другие виды лепешек, в зависимости от их происхождения. Потомки восточно-индийских наемных рабочих, таких как роти и рис, аборигены Гайаны предпочитают маниоку, эддо, дашин и тания.