Węglowodany – czym są i gdzie występują? Podział na cukry proste i złożone

Węglowodany to szeroka grupa związków organicznych, których głównym zadaniem jest dostarczanie organizmowi energii do działania. Jak możemy podzielić węglowodany? Które powinny być obecne w naszej diecie, a które powinniśmy ograniczać? Które produkty są bogate w cukry proste, a które w złożone? Dowiedz się wszystkiego o węglowodanach!

Czym są węglowodany?

Węglowodany to podstawowe składniki odżywcze i energetyczne, obejmujące grupę związków organicznych składających się z węgla, wodoru i tlenu. Pełnią ważną rolę w organizmie i wpływają na jego poprawne funkcjonowanie. Zarówno nadmiar, jak i niedobór węglowodanów jest niewskazany i może skutkować określonymi konsekwencjami, w tym rozwojem chorób o charakterze dietozależnym [1].

Podział węglowodanów

Ze względu na budowę węglowodany można podzielić na proste i złożone, a bardziej szczegółowo na:

• jednocukry – monosacharydy,
• kilkucukry – oligosacharydy,
• wielocukry – polisacharydy.

Biorąc pod uwagę podatność na działanie enzymów trawiennych w przewodzie pokarmowym i ich wpływ na stężenie glukozy we krwi, węglowodany można podzielić również na:

• przyswajalne – podlegają trawieniu i wchłanianiu w jelicie cienkim – stamtąd łatwo przechodzą do krwiobiegu i podnoszą stężenie glukozy we krwi, przykładami takich węglowodanów są: skrobia, jedno- i dwucukry;
• nieprzyswajalne – wchodzą w skład błonnika pokarmowego i są odporne na hydrolizę w jelicie cienkim, dopiero w jelicie grubym ulegają częściowej fermentacji dzięki znajdującym się w nim bakteriom; ten rodzaj węglowodanów nie podnosi stężenia glukozy we krwi; przykłady: pektyny, celuloza, hemicelulozy.

Węglowodany proste

Do cukrów prostych należą monosacharydy, które należą do grupy węglowodanów przyswajalnych. Zawierają od 3 do 6 atomów węgla w cząsteczce. Najczęściej spotykanymi cukrami są tak zwane heksozy (z 6 atomami węgla) – glukoza, fruktoza i galaktoza.

Glukoza

Występuje w stanie wolnym w owocach, sokach owocowych i miodzie. Ze względu na to, że występuje w dużych ilościach w winogronach, nazywana jest cukrem gronowym. Glukoza jest krystaliczna, dobrze rozpuszcza się w wodzie, jest słodka, lecz mniej od sacharozy. To podstawowy związek energetyczny dla większości organizmów i jest składowana w postaci dwóch polimerów – skrobi u roślin i glikogenu u zwierząt.

Fruktoza

Nie występuje w stanie wolnym tak często jak glukoza – jest obecna w owocach, sokach owocowych i w miodzie. Charakteryzuje się słodkim smakiem – nieco słodszym od sacharozy i znacznie słodszym od glukozy. Jest wykorzystywana w przemyśle do produkcji syropów słodzących (syrop glukozowo-fruktozowy). Najczęściej wchodzi w skład oligosacharydów (np. sacharozy) i polisacharydów (np. inuliny).

Czytaj także: Syrop glukozowo-fruktozowy: co to jest i dlaczego jest szkodliwy?

Galaktoza

Występuje głównie jako składnik oligo- i polisacharydów, jak również w połączeniu z białkami (glikoproteiny) i z tłuszczami (glikolipidy).

Węglowodany złożone

Wśród węglowodanów złożonych wyróżniamy oligosacharydy (kilkucukry) i polisacharydy (wielocukry).

Oligosacharydy

Zbudowane są z 2-10 cząsteczek cukrów prostych. Te, które mają dwie cząsteczki monosacharydów, nazywa się disacharydami.

Sacharoza

Pozyskiwana jest z buraka cukrowego lub trzciny cukrowej. Naturalnie występuje również w miodzie, owocach i niektórych warzywach. Bardzo dobrze się rozpuszcza, a jej wysokie stężenie hamuje rozwój bakterii, więc zapobiega psuciu się żywności (np. przetworów owocowych). Pod wpływem enzymów sacharoza ulega rozkładowi do glukozy i fruktozy. Sacharoza stanowi podstawę porównywania słodyczy innych cukrów.

Laktoza

Zbudowana jest z glukozy i galaktozy. Cukier ten występuje w mleku wszystkich ssaków. W przewodzie pokarmowym enzym laktaza powoduje hydrolizę laktozy. Brak tego enzymu stanowi przeciwwskazanie do spożywania produktów mlecznych.

Polisacharydy

To wielocząsteczkowe polimery zbudowane z cukrów prostych lub ich pochodnych, połączonych wiązaniami glikozydowymi. Polisacharydy skrobiowe to cukry ważne z żywieniowego punktu widzenia. Wśród tej grupy na uwagę zasługują skrobia, glikogen i inulina. Natomiast polisacharydy nieskrobiowe stanowią główną część błonnika pokarmowego.

Skrobia

Jest najważniejszym wielocukrem zapasowym u roślin, które magazynują ją w owocach, nasionach, korzeniach, bulwach, kłączach. Źródłem skrobi w diecie są głównie zboża, nasiona strączkowe, ziemniaki, maniok jadalny, bataty, warzywa dyniowe.

Glikogen

Występuje jako polisacharyd zapasowy w wątrobie i mięśniach poprzecznie prążkowanych u ludzi i zwierząt.

Inulina

Zbudowana jest z cząsteczek fruktozy, połączonych ze sobą wiązaniami glikozydowymi. Występuje w podziemnych częściach roślin – w bulwach, kłączach, dolnych częściach łodyg. Rośliny wytwarzające inulinę to: cykoria, karczoch, mniszek lekarski, topinambur, czosnek pospolity, oman. Inulina jest prebiotykiem – stymuluje wzrost korzystnej mikroflory przewodu pokarmowego.

Błonnik pokarmowy

Błonnik pokarmowy to związki pochodzenia roślinnego o strukturze polisacharydów i nie tylko. Błonnik, zwany też włóknem pokarmowym, nie jest trawiony przez enzymy w układzie pokarmowym ludzi i zwierząt. Mimo to wpływa na regulację funkcjonowania układu pokarmowego oraz na rozwój mikroflory jelitowej. Błonnik możemy podzielić na rozpuszczalny i nierozpuszczalny.

• Błonnik nierozpuszczalny (np. celuloza, lignina) nie ulega rozkładowi przez florę jelitową, ale wpływa na perystaltykę i ograniczenie wartości energetycznej pożywienia. Niedobór błonnika nierozpuszczalnego prowadzi do problemów z zaparciami.
• Błonnik rozpuszczalny (pektyny, gumy, β-glukany) może być rozkładany w jelicie np. do kwasów. W odróżnieniu od nierozpuszczalnego błonnika – ma pewną wartość energetyczną – 2 kcal / 1 g.

Czytaj więcej: Błonnik pokarmowy: co to jest? Właściwości i źródła w produktach

Funkcja i rola węglowodanów w diecie

Na podstawie podziału węglowodanów już można zauważyć, że ich wpływ na organizm będzie zależał od tego, z jakim konkretnie cukrem mamy do czynienia. Głównym zadaniem węglowodanów jest dostarczenie organizmowi energii. Ponad połowa uzyskanej energii wydziela się w postaci ciepła.

Jakie funkcje spełniają węglowodany w organizmie?

• Źródłem energii jest glukoza – jej część jest przechowywana w wątrobie i mięśniach w postaci glikogenu. Glikogen zmagazynowany w wątrobie potrzebny jest do utrzymania prawidłowego stężenia glukozy we krwi między posiłkami.
• Glukoza jest substratem energetycznym wykorzystywanym przez tkankę mięśniową, wątrobę, serce, nerki, jelita.
• Węglowodany w połączeniu z białkami i lipidami są wykorzystywane do budowy struktur komórkowych
• Wpływają na poziom glukozy i insuliny we krwi.
• Węglowodany nieprzyswajalne poprawiają funkcjonowanie jelit – zapobiegają zaparciom, wpływają na skład mikroflory jelitowej.
• Błonnik pokarmowy nie jest materiałem energetycznym, ale ma duże znaczenie w profilaktyce zdrowotnej – reguluje procesy zachodzące w przewodzie pokarmowym, stymuluje ruchy perystaltyczne jelit, ułatwia usuwanie niestrawionych resztek pokarmu, wpływa na skład mikroflory jelitowej.

Węglowodany a indeks glikemiczny

Węglowodany zostały podzielone na trzy grupy w oparciu o tempo i wysokość wzrostu glikemii poposiłkowej, czyli stężenia glukozy we krwi po pożyciu posiłku. Dzieli się produkty na trzy grupy:

• produkty o niskim indeksie glikemicznym – IG ≤ 55,
• produkty o średnim indeksie glikemicznym – między 56 a 69,
• produkty o wysokim indeksie glikemicznym – IG ≥

Dodatkowym wskaźnikiem jest ładunek glikemiczny, który niesie informację o jakości i ilości węglowodanów. Jest to wartość wyrażona przez iloczyn indeksu glikemicznego i ilości węglowodanów w porcji produktu wyrażonej w gramach i podzielonej przez 100. I tak wyróżniamy produkty o:

• niskim ładunku glikemicznym – 0-10,
• średnim ładunku glikemicznym – 11-19,
• wysokim ładunku glikemicznym – 20+.

Dlaczego warto sięgać po produkty z niskim indeksem glikemicznym? Spożywanie żywności o niskim indeksie glikemicznym wiąże się ze zmniejszeniem poposiłkowego wzrostu stężenia glukozy we krwi.

Czytaj więcej: Indeks glikemiczny, a dieta. Produkty o wysokim i niskim IG

Przykładowe produkty o niskim IG:

• jabłka – 38
• pumpernikiel pełnoziarnisty – 46
• kasza gryczana – 54
• ryż brązowy – 50
• ryż basmati – 50
• soczewica gotowana – 28
• ciecierzyca gotowana – 35

Przykładowe produkty o średnim IG:

• buraki – 64
• ananasy – 59
• kasza jaglana – 64
• kasza kuskus – 65
• ryż biały długoziarnisty – 62

Przykładowe produkty o wysokim IG:

• arbuzy – 72
• bataty – 88
• bób – 79
• chleb pszenny – 70
• bagietka – 95
• mąka pszenna – 70

Źródła węglowodanów w diecie

Patrząc na piramidę zdrowego żywienia, łatwo odnajdziemy odpowiedź na pytanie, jakiego rodzaju produkty powinny być źródłem węglowodanów w naszej diecie. Podstawą są warzywa i owoce, co oznacza, że tych produktów powinno być najwięcej. Następnie równie ważnym źródłem są produkty zbożowe, mleko i przetwory mleczne oraz nasiona roślin strączkowych. Warto zaznaczyć, że spożywanie produktów w odpowiednich proporcjach i codzienna aktywność fizyczna są drogą do dobrego samopoczucia i zdrowia.

W czym znajdziemy węglowodany złożone?

Węglowodany złożone  są korzystniejsze w naszej diecie ze względu na to, że są rozkładane na glukozę wolniej, a uczucie sytości po ich spożyciu utrzymuje się dłużej.

Źródłem węglowodanów złożonych są na przykład:

• produkty pełnoziarniste – otręby, brązowy ryż, kasza gryczana, kasza jaglana, makaron razowy, pieczywo żytnie, pieczywo razowe, płatki owsiane, mąka razowa;
• rośliny strączkowe – groch, fasola, soczewica, bób, ciecierzyca, soja;
• warzywa – brokuły, kapusta, pomidory, ogórki;
• owoce – truskawki, jabłka, banany, borówki.

W czym znajdziemy węglowodany proste?

Węglowodany proste spożywane w nadmiarze mogą negatywnie wpłynąć na nasze zdrowie. Dzieje się tak, ponieważ żywność zawierająca monosacharydy jest uboga w błonnik. Po spożyciu wzrasta gwałtownie poziom cukru we krwi. Glukoza natychmiast dostaje się do krwiobiegu, więc organizm zaczyna produkować duże ilości insuliny, by zmniejszyć jej poziom.

Węglowodany proste znajdują się między innymi w:

• słodzonych napojach,
• słodyczach i wyrobach cukierniczych (ciastach, ciastkach, cukierkach czekoladzie),
• cukrze rafinowanym,
• słodzonych płatkach śniadaniowych,
• pieczywie z mąki oczyszczonej,
• żywności wysoko przetworzonej – daniach typu fast food, daniach instant.

Węglowodany a zdrowie

Nieprawidłowości w spożywaniu węglowodanów zazwyczaj dotyczą nadmiernej konsumpcji cukrów prostych zawartych w słodzonych napojach, wyrobach cukierniczych czy przetworzonej żywności typu junk food. Odbywa się to zazwyczaj kosztem produktów roślinnych bogatych w cukry złożone i błonnik.

Węglowodany a dieta

Powtarzamy wielokrotnie, że kluczem do dobrego samopoczucia jest zbilansowana dieta i aktywność fizyczna. Zbilansowana dieta polega na równowadze, w której ani nie wykluczamy danego składnika, ani nie czynimy z niego podstawy swojego żywienia. Nie zaleca się zatem wyłączania cukrów z diety, jednak powinniśmy ograniczać spożywanie węglowodanów prostych.

Niektórzy decydują się na diety niskowęglowodanowe (np. dietę Atkinsa) czy diety ketogeniczne celem redukcji masy ciała. Z medycznego punktu widzenia diety te stosuje się w wyjątkowych sytuacjach – np. u chorych na epilepsję, którzy nie reagowali na leczenie farmakologiczne, są również koniecznością przy niektórych wrodzonych wadach metabolizmu.

Węglowodany a cukrzyca

Nadmiar cukrów prostych w diecie może prowadzić do rozwoju cukrzycy typu 2. Węglowodany proste sprawiają, że następuje gwałtowny wzrost poziomu glukozy we krwi – wówczas uwalniana jest insulina.

Insulina pomaga utrzymać prawidłowy poziom glukozy we krwi. Kiedy poziom glukozy wzrasta zbyt gwałtownie i często, komórki mogą przestać reagować na insulinę, więc organizm zaczyna wytwarzać jej coraz więcej – takie zjawisko nazywamy insulinoopornością – co w konsekwencji może się przerodzić w cukrzycę typu 2.

Szybki wzrost glukozy powodują węglowodany o wysokim indeksie glikemicznym i produkty zawierające cukry proste.

Węglowodany a choroby serca

Częste spożywanie cukrów prostych prowadzi do podnoszenia poziomu glukozy i stężenia insuliny we krwi, co może zwiększać apetyt, a następnie prowadzić do rozwoju nadwagi i otyłości. Otyłość uważa się za jeden z głównych czynników ryzyka wystąpienia chorób serca, nadciśnienia czy zespołu metabolicznego.

Zapotrzebowanie na węglowodany

Minimalną ilość spożywanych węglowodanów określają przede wszystkim potrzeby energetyczne komórek mózgu. W związku z tym, że glukoza jest podstawowym paliwem wszelkich procesów zachodzących w mózgu, jej obecność w diecie jest niezbędna. Aby określić rekomendowane spożycie węglowodanów, należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

• wiek,
• stan fizjologiczny,
• poziom aktywności fizycznej.

Inne normy będą obejmowały niemowlęta, inne osoby dorosłe, ale też różne jest zapotrzebowanie kobiet w ciąży, karmiących piersią czy sportowców.

Autorzy polskich norm żywienia podają, że spożycie węglowodanów powinno wynosić między 45% a 65% całkowitej kaloryczności diety.

W przypadku niemowląt i noworodków mówimy o AI (adequate intake) – wystarczającym spożyciu. Norma ta wyraża taką ilość składnika, która jest wystarczająca, by pokryć zapotrzebowanie zdrowych i dobrze odżywionych osób z danej grupy.

U niemowląt do 6. miesiąca życia wystarczające spożycie węglowodanów to nie mniej niż 60 g. Według WHO mleko matki jest najlepszym pokarmem dla niemowląt przez co najmniej 6 miesięcy życia. Głównym węglowodanem jest w nim laktoza. Średnio niemowlę wypija 780 ml mleka na dobę, co przekłada się na ok. 60 g węglowodanów. Mleko modyfikowane ma zbliżone wartości odżywcze do mleka kobiecego, więc ono również pokrywa odpowiednie zapotrzebowanie na węglowodany.

W przypadku niemowląt między 7. a 12. miesiącem życia dzienne zapotrzebowanie określa się na poziomie nie mniejszym niż 95 g. To czas stopniowego rozszerzania diety, więc poza pokarmem matki lub mlekiem modyfikowanym źródłem węglowodanów powinny być warzywa, owoce, produkty zbożowe – wprowadzane zgodnie z zaleceniami dotyczącymi rozszerzania diety.

W przypadku pozostałych grup mówimy o tzw. RDA (recommended dietary allowances), czyli o zalecanym spożyciu. Wskazywana jest taka ilość składnika, jakiej powinniśmy dostarczyć organizmowi, jeśli chcemy pokryć zapotrzebowanie w 100%.

Po ukończeniu 1. roku życia do końca życia (bez względu na płeć) dzienne spożycie węglowodanów nie powinno być mniejsze niż 130 g. Warto jednak wspomnieć, że do 3. roku życia kształtują się wzorce i postawy żywieniowe, dlatego powinniśmy zwrócić szczególną uwagę, by dostarczane węglowodany nie pochodziły ze słodzonych napojów, słodyczy, wysoko przetworzonej żywności i innych produktów, które zawierają cukry dodane.

W diecie zarówno niemowląt, jak i starszych dzieci i dorosłych powinny dominować węglowodany złożone, dostarczane wraz z warzywami, owocami, nasionami roślin strączkowych, produktami pełnoziarnistymi, mlekiem i przetworami mlecznymi.

Wyjątkiem od tej reguły są normy dla kobiet w ciąży (nie mniej niż 175 g) oraz kobiet karmiących piersią (nie mniej niż 210 g). W okresie ciąży wzrost zapotrzebowania na węglowodany wiąże się z koniecznością zapewnienia warunków optymalnego rozwoju płodu oraz samym przebiegiem ciąży. W przypadku mam karmiących większe zapotrzebowanie na węglowodany związane jest z produkcją laktozy – głównego składnika mleka kobiecego.

Oczywiście styl życia i aktywność fizyczna również mogą sprawić, że zapotrzebowanie na węglowodany będzie się zmieniało. Wówczas najlepiej skonsultować się z dietetykiem, aby w pełni zoptymalizować dietę pod kątem uprawianych sportów i intensywności aktywności.

Normy spożycia węglowodanów w gramach na dobę:

Czytaj więcej: Dzienne zapotrzebowanie kaloryczne: jak obliczyć ile kalorii jeść?

Niedobór vs. nadmiar węglowodanów

Węglowodany w diecie są niezbędne, aby zachować zdrowie i aby organizm mógł poprawnie funkcjonować. Przyjmuje się, że spożywanie od 50 do 100 g węglowodanów dziennie chroni przed wystąpieniem ketozy, która może doprowadzić do kwasicy ketonowej.

Również długotrwały nadmiar węglowodanów może być niebezpieczny – wzrasta ilość tkanki tłuszczowej, rozwija się nadwaga lub otyłość, co przekłada się na rozwój wielu innych chorób. Kluczem jak zawsze jest zbilansowana dieta, dostarczająca w odpowiednich proporcjach węglowodany, tłuszcze i białka, z których organizm może czerpać energię niezbędną do funkcjonowania.

Czym grozi niedobór węglowodanów w diecie? Jego skutki to:

• hipoglikemia – spadek stężenia glukozy we krwi,
• zaburzenia metaboliczne,
• zaburzenie równowagi kwasowo-zasadowej,
• przewlekłe zmęczenie i senność,
• zaburzenia koncentracji,
• zaparcia,
• uchyłkowatość jelit,
• dysbioza jelitowa,
• hiperlipidemia,
• choroby układu sercowo-naczyniowego,
• wzrost ryzyka kamicy żółciowej, chorób wątroby i nerek, osteoporozy.

Czym grozi nadmiar węglowodanów w diecie?

Jego skutki to:

• wzrost ilości tkanki tłuszczowej w organizmie,
• nadwaga i otyłość,
• insulinooporność,
• cukrzyca typu 2,
• miażdżyca,
• hiperlipidemia,
• niealkoholowe stłuszczenie wątroby,
• próchnica.

Podsumowując – węglowodany są składnikiem naszej diety niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania organizmu. To jedno z głównych źródeł energii dla niezaburzonego funkcjonowania organów wewnętrznych. Zarówno nadmiar, jak i niedobór węglowodanów jest szkodliwy. Nasza dieta powinna uwzględniać przede wszystkim węglowodany złożone. Gdy wybierasz produkty o niskim indeksie glikemicznym, dbasz o to, by wzrost poziomu cukru we krwi nie wzrastał gwałtownie, a to przekłada się na profilaktykę chorób metabolicznych.

[1] Gertwig H., Przysławski J., Bromatologia. Zarys nauki o żywności i żywieniu, Warszawa 2015