Полісахариди: що це таке, функції та особливості

Чашка теплого супу з локшиною, хрусткий хліб, соковите яблуко — усі ці продукти об’єднує один важливий компонент, без якого наш організм не зміг би нормально функціонувати. Щодня ми споживаємо полісахариди, навіть не замислюючись, наскільки вони важливі для нашого здоров’я та енергії. Ці складні молекули забезпечують нас не лише паливом для повсякденної активності, але й виконують безліч інших функцій, про які ми часто не знаємо.

Полісахариди — ключові елементи нашого раціону, які впливають на травлення, імунітет та загальне самопочуття. Розглянемо детальніше, що вони собою представляють, як впливають на організм та які продукти варто включити до свого раціону для збалансованого харчування.

Що таке полісахариди

Визначення та коротка характеристика

Полісахариди — це складні вуглеводи, молекули яких складаються з багатьох з’єднаних між собою моносахаридів. На відміну від простих цукрів, полісахариди мають складну структуру, завдяки чому організм засвоює їх повільніше. Це дозволяє підтримувати стабільний рівень глюкози в крові та забезпечує тривале відчуття ситості.

Коли ви їсте крохмалисту картоплю або цільнозерновий хліб, ваш організм отримує саме полісахариди — природні джерела енергії, які поступово розщеплюються в процесі травлення. Ці складні вуглеводи становлять значну частину раціону більшості людей і є основним джерелом енергії для людського організму.

Хімічна структура полісахаридів

Структура полісахаридів визначає їхні властивості та функції. Ці молекули формуються шляхом з’єднання багатьох простих цукрів (моносахаридів) за допомогою глікозидних зв’язків. Залежно від типу цих зв’язків та просторової орієнтації молекул, склад полісахаридів може значно відрізнятись.

Уявіть полісахарид як довгий ланцюжок пов’язаних між собою ланок, де кожна ланка — це молекула простого цукру. Ці ланцюжки можуть бути лінійними або розгалуженими, що безпосередньо впливає на фізичні та хімічні властивості конкретного полісахариду. Саме тому крохмаль, целюлоза і глікоген, хоч і складаються з однакових глюкозних одиниць, мають абсолютно різні властивості.  

Основні типи полісахаридів

Гомополісахариди

Гомополісахариди складаються з однакових мономерів — повторюваних одиниць одного типу моносахариду. Найпоширеніші види полісахаридів цього типу включають крохмаль, глікоген і целюлозу, які всі побудовані з глюкозних одиниць, але відрізняються типом зв’язків між ними.

Ця особливість структури визначає їхні функції: крохмаль і глікоген служать резервними поживними речовинами, тоді як целюлоза забезпечує структурну підтримку в рослинних клітинах. Цікаво, що людський організм здатен розщеплювати крохмаль і глікоген, але не целюлозу.

Гетерополісахариди

Гетерополісахариди відрізняються від гомополісахаридів тим, що містять два або більше різних типів моносахаридів у своїй структурі. Цей вид полісахаридів часто має складнішу будову та виконує специфічні функції в живих організмах.

Серед найвідоміших гетерополісахаридів — пектини (знаходяться в клітинних стінках рослин), гіалуронова кислота (компонент сполучної тканини) та гепарин (природний антикоагулянт). Структура полісахаридів цього типу зазвичай більш розгалужена, що надає їм унікальних біологічних властивостей.

Приклади природних полісахаридів

Природа насичена різноманітними полісахаридами, які виконують важливі функції в рослинному та тваринному світі. Серед найпоширеніших прикладів полісахаридів:

Крохмаль — головний резервний полісахарид рослин, міститься в зернових, бобових, картоплі. Глікоген — тваринний аналог крохмалю, відомий як “тваринний крохмаль”, зберігається в печінці та м’язах. Целюлоза — найпоширеніший структурний полісахарид рослин, надає жорсткості клітинним стінкам.

Природні джерела полісахаридів надзвичайно різноманітні: від водоростей (агар-агар та альгінати) до грибів (хітин) та рослинних смол (камеді). Ця різноманітність забезпечує широкий спектр їхнього застосування в харчовій промисловості, медицині та біотехнологіях.

Функції полісахаридів в організмі людини

Джерело енергії

Однією з головних функцій полісахаридів в організмі є забезпечення енергією. Коли ми споживаємо продукти з крохмалем, наш організм поступово розщеплює ці складні молекули до простих цукрів, які потім використовуються клітинами для отримання енергії.

На відміну від простих вуглеводів, які швидко підвищують рівень цукру в крові, полісахариди забезпечують тривале та стабільне постачання енергії. Саме тому спортсмени часто споживають макарони або рис перед змаганнями — це дозволяє їм довше підтримувати високий рівень активності.

Підтримка структури клітин

Полісахариди відіграють важливу роль у формуванні структури клітинних стінок рослин. Целюлоза надає рослинам міцності та захисту, роблячи їх стійкими до механічних пошкоджень та впливу навколишнього середовища.

У людському організмі структурні полісахариди є компонентами сполучної тканини, допомагаючи підтримувати цілісність клітин та тканин. Наприклад, глікозаміноглікани формують основу хрящів і забезпечують їхню пружність та еластичність.

Біологічна активність і роль у захисті

Функціональні властивості полісахаридів включають також імуномодулюючу дію. Деякі полісахариди, особливо ті, що містяться в грибах, водоростях та деяких рослинах, здатні стимулювати імунну систему та підвищувати опірність організму до інфекцій.

Крім того, певні полісахариди мають протизапальні властивості та можуть допомагати в боротьбі з вільними радикалами, захищаючи клітини від окисного стресу. Ця здатність робить їх цінними компонентами для підтримки здоров’я та профілактики різних захворювань.

Де містяться полісахариди: продукти харчування

Полісахариди в рослинних продуктах

Рослинна їжа є основним джерелом полісахаридів у нашому раціоні. Особливо багаті на ці складні вуглеводи зернові культури, бобові та коренеплоди. Цільнозернові продукти, такі як коричневий рис, цільнозерновий хліб та вівсянка, містять значну кількість крохмалю та харчових волокон.

Фрукти та овочі також є важливим джерелом полісахаридів, хоча їхній вміст варіюється залежно від виду. Наприклад, зелені банани містять резистентний крохмаль, який діє як пребіотик, стимулюючи ріст корисних бактерій у кишечнику. Яблука, цитрусові та ягоди багаті на пектин, який покращує травлення та знижує рівень холестерину.

Полісахариди в тваринних продуктах

Хоча тваринні продукти не такі багаті на харчові полісахариди, як рослинні, вони також містять деякі важливі типи цих сполук. Глікоген — основний полісахарид, який можна знайти в м’ясі, особливо в печінці та інших субпродуктах.

Морепродукти, особливо молюски та ракоподібні, містять хітин — структурний полісахарид, який формує їхні зовнішні оболонки. Хоча людський організм не може повністю перетравити хітин, він діє як харчове волокно та може мати позитивний вплив на здоров’я кишечника.

Споживання в щоденному раціоні

Для забезпечення організму необхідною кількістю полісахаридів важливо включати до раціону різноманітні джерела цих речовин. Згідно з рекомендаціями дієтологів, вуглеводи повинні складати 45-65% від загальної добової норми споживання калорій, причому перевагу слід віддавати складним вуглеводам, а не простим цукрам.

Збалансоване харчування має включати цільнозернові продукти, бобові, фрукти та овочі, які є багатими джерелами полісахаридів та забезпечують організм необхідною енергією та поживними речовинами.

• Коричневий рис та інші цільнозернові крупи — забезпечують тривале відчуття ситості
• Бобові (квасоля, горох, сочевиця) — містять крохмаль та розчинні волокна
• Картопля та батат — багаті на крохмаль та резистентний крохмаль
• Цільнозерновий хліб — джерело складних вуглеводів та клітковини
• Висівки — концентроване джерело харчових волокон
• Яблука та цитрусові — багаті на пектин
• Гриби — містять бета-глюкани з імуномодулюючими властивостями
• Морські водорості — джерело альгінатів та карагінану
• Насіння чіа та льону — містять слизові полісахариди
• Вівсянка — містить бета-глюкани, що знижують холестерин
• Банани — джерело резистентного крохмалю
• Топінамбур — багатий на інулін, пребіотичний полісахарид

Користь полісахаридів для здоров’я

Поліпшення травлення

Харчові волокна і полісахариди відіграють ключову роль у підтримці здорового травлення. Нерозчинні волокна, які містяться в цільнозернових продуктах та овочах, збільшують об’єм кишкового вмісту та прискорюють його проходження через травний тракт, запобігаючи закрепам.

Розчинні волокна, як-от пектини та бета-глюкани, утворюють гелеподібну масу в кишечнику, яка сповільнює всмоктування поживних речовин та підтримує відчуття ситості. Крім того, вони служать поживним середовищем для корисних бактерій кишечника, що сприяє формуванню здорової мікрофлори.

Підвищення імунітету

Вплив полісахаридів на імунітет значний і різноманітний. Дослідження показують, що деякі полісахариди, особливо ті, що містяться в грибах (наприклад, бета-глюкани), здатні активувати макрофаги та інші імунні клітини, підвищуючи здатність організму боротися з інфекціями.

Крім того, полісахариди можуть стимулювати вироблення цитокінів — сигнальних молекул імунної системи, що координують імунну відповідь. Регулярне споживання продуктів, багатих на такі полісахариди, може допомогти підтримувати імунну систему в тонусі та підвищувати опірність організму до різних захворювань.

Зниження ризику захворювань

Користь полісахаридів поширюється і на профілактику хронічних захворювань. Дієта, багата на розчинні волокна, допомагає знижувати рівень холестерину в крові, зменшуючи ризик серцево-судинних захворювань. Дослідження показують, що регулярне споживання цільнозернових продуктів пов’язане з нижчим ризиком розвитку цукрового діабету 2 типу.

Ферментація харчових волокон у товстому кишечнику призводить до утворення коротколанцюгових жирних кислот, які мають протизапальну дію та можуть допомагати запобігати запальним захворюванням кишечника та навіть знижувати ризик колоректального раку.

Шкода та можливі ризики надлишку полісахаридів

Порушення обміну речовин

Хоча полісахариди є важливою частиною здорового харчування, їх надмірне споживання може призвести до метаболічних порушень. Зокрема, надлишок легкозасвоюваних полісахаридів, таких як рафінований крохмаль, може спричинити тривале підвищення рівня інсуліну в крові, що з часом може призвести до інсулінорезистентності.

В окремих випадках, особливо в людей із порушеннями вуглеводного обміну, надмірне споживання полісахаридів може погіршити контроль рівня глюкози в крові та ускладнити перебіг метаболічних захворювань.

Збільшення маси тіла

Надлишок вуглеводів, у тому числі й полісахаридів, може перетворюватися в організмі на жири та відкладатися в жирових депо. Це особливо актуально для рафінованих вуглеводів, які швидко підвищують рівень цукру та інсуліну в крові, стимулюючи накопичення жиру.

Якщо ви споживаєте більше полісахаридів, ніж витрачаєте енергії, це може призвести до поступового збільшення маси тіла та розвитку ожиріння, яке, у свою чергу, є фактором ризику для багатьох хронічних захворювань.

Підвищення рівня цукру в крові

Хоча полісахариди засвоюються повільніше, ніж прості цукри, деякі їх види можуть значно підвищувати рівень глюкози в крові. Це особливо важливо враховувати людям із цукровим діабетом або предіабетом, які повинні контролювати споживання вуглеводів.

Для таких пацієнтів важливо віддавати перевагу полісахаридам із низьким глікемічним індексом та обмежувати вживання продуктів із високим вмістом крохмалю, таких як білий хліб, білий рис та картопля.

Полісахариди в медицині та фармації

Використання у виробництві ліків

Застосування полісахаридів у фармації надзвичайно різноманітне. Ці природні сполуки широко використовуються як допоміжні речовини при виготовленні ліків. Наприклад, крохмаль та його похідні служать наповнювачами для таблеток, целюлоза та її похідні використовуються для створення оболонок капсул та таблеток із контрольованим вивільненням активних речовин.

Полісахариди також застосовуються як стабілізатори та загусники в рідких лікарських формах, таких як суспензії та емульсії. Їхня здатність змінювати в’язкість розчинів та утворювати гелі робить їх незамінними компонентами багатьох фармацевтичних препаратів, включаючи мазі, креми та гелі для зовнішнього застосування.

Біоактивні полісахариди у фармакології

Біологічна активність полісахаридів привертає все більше уваги дослідників у галузі фармакології. Деякі полісахариди, виділені з рослин та грибів, виявляють виражені протипухлинні, противірусні та імуномодулюючі властивості, що робить їх перспективними кандидатами для розробки нових лікарських засобів.

Наприклад, полісахариди з гриба рейші або лентинан із шиїтаке використовуються як імуностимулятори для підтримки лікування онкологічних захворювань. Хітозан, отриманий із хітину ракоподібних, застосовується для загоєння ран і як носій для адресної доставки ліків. Такі полісахариди, як гепарин та низькомолекулярні гепарини, є важливими антикоагулянтами, що використовуються для профілактики та лікування тромбозів.

Технологічне застосування полісахаридів

Харчова промисловість

У харчовій промисловості полісахариди є незамінними компонентами багатьох продуктів. Крохмаль та його модифікації використовуються як загусники та стабілізатори в соусах, супах, десертах та кондитерських виробах. Пектини незамінні для виготовлення джемів, желе та мармеладу, надаючи їм потрібної консистенції.

Альгінати, карагінани та агар, отримані з морських водоростей, широко застосовуються для виробництва морозива, йогуртів та інших молочних продуктів. Целюлоза та її похідні додаються до багатьох низькокалорійних продуктів для збільшення об’єму та створення відчуття ситості.

Косметологія

У косметології полісахариди цінуються за їхню здатність зволожувати шкіру, утворювати захисну плівку на її поверхні та покращувати текстуру косметичних засобів. Гіалуронова кислота є, мабуть, найвідомішим полісахаридом у косметології — вона інтенсивно зволожує шкіру та допомагає підтримувати її еластичність.

Хітозан використовується в шампунях та кондиціонерах для волосся, надаючи їм об’єму та блиску. Альгінати та пектини застосовуються в масках для обличчя та інших засобах для догляду за шкірою завдяки їхнім заспокійливим та зволожувальним властивостям.

Біотехнології

У галузі біотехнологій полісахариди використовуються як носії для іммобілізації ферментів та клітин, матриці для вирощування тканин та компоненти середовищ для культивування мікроорганізмів. Агароза та целюлоза є основними компонентами гелів для електрофорезу — методу, що широко застосовується в молекулярній біології для розділення ДНК, РНК та білків.

Хітозан та інші біорозкладні полісахариди все частіше використовуються для створення біоматеріалів у тканинній інженерії та регенеративній медицині. Їхня біосумісність та здатність до біодеградації роблять їх ідеальними кандидатами для таких застосувань.

Популярні полісахариди: особливості та приклади

Крохмаль

Крохмаль — один із найпоширеніших полісахаридів, який складається з амілози та амілопектину. Корисні властивості крохмалю включають забезпечення організму тривалою енергією та підтримку відчуття ситості. Основними джерелами крохмалю є зернові (пшениця, рис, кукурудза), бобові та коренеплоди (особливо картопля).

Цікаво, що структура та властивості крохмалю можуть значно змінюватися залежно від його походження та обробки. Наприклад, резистентний крохмаль, який утворюється при охолодженні вареної картоплі або рису, діє подібно до харчових волокон і має пребіотичні властивості.

Глікоген

Глікоген іноді називають “тваринним крохмалем” через його подібну функцію — зберігання енергії. Роль глікогену в організмі надзвичайно важлива: він служить швидкодоступним джерелом глюкози для забезпечення енергетичних потреб, особливо під час інтенсивних фізичних навантажень.

У людському організмі глікоген зберігається переважно в печінці та м’язах. Печінковий глікоген підтримує нормальний рівень глюкози в крові між прийомами їжі, тоді як м’язовий глікоген використовується безпосередньо м’язовими клітинами для забезпечення енергією під час фізичної активності.

Целюлоза

Целюлоза — найпоширеніший структурний полісахарид у природі, головний компонент клітинних стінок рослин. Хоча людський організм не може перетравлювати целюлозу, вона відіграє важливу роль у здоровому харчуванні як джерело нерозчинних харчових волокон.

Споживання продуктів, багатих на целюлозу (листові овочі, цільні зерна, горіхи), допомагає підтримувати нормальну перистальтику кишечника, запобігає закрепам та сприяє виведенню токсинів з організму. Крім того, целюлоза створює відчуття ситості, що може допомогти в контролі маси тіла.

Хітин і хітозан

Хітин — структурний полісахарид, який є основним компонентом екзоскелету ракоподібних, комах та клітинних стінок грибів. Хітозан, отриманий шляхом хімічної модифікації хітину, набув широкого застосування в медицині, косметології та харчовій промисловості.

Обидва ці полісахариди мають унікальні властивості: вони біосумісні, біорозкладні та виявляють антимікробну активність. Хітозан здатен зв’язувати жири в травному тракті, що зменшує їхнє всмоктування та може сприяти зниженню рівня холестерину. Він також використовується в препаратах для лікування ожиріння та як ранозагоювальний засіб.

Як полісахариди впливають на різні процеси в організмі

Вуглеводний обмін

Полісахариди відіграють центральну роль у вуглеводному обміні. Коли ми споживаємо продукти, багаті на крохмаль, травні ферменти поступово розщеплюють його до мальтози, а потім до глюкози, яка всмоктується в кровоносну систему та служить основним джерелом енергії для клітин.

У здоровому організмі цей процес регулюється інсуліном, який допомагає клітинам поглинати глюкозу з крові. Частина глюкози перетворюється на глікоген і зберігається в печінці та м’язах як енергетичний резерв. При потребі, наприклад, між прийомами їжі або під час фізичних навантажень, глікоген розщеплюється до глюкози, яка надходить у кров, забезпечуючи стабільний рівень цукру.

Регулювання мікробіоти кишечника

Неперетравлені полісахариди, такі як харчові волокна, досягають товстого кишечника, де служать поживним субстратом для корисних мікроорганізмів. Цей процес, відомий як ферментація, призводить до утворення коротколанцюгових жирних кислот (ацетат, пропіонат, бутират), які мають численні корисні ефекти.

Ці кислоти знижують pH кишечника, створюючи несприятливе середовище для патогенних бактерій, служать джерелом енергії для клітин кишкового епітелію та регулюють багато метаболічних процесів. Дослідження показують, що здорова мікробіота кишечника, підтримувана достатнім споживанням харчових волокон, пов’язана з нижчим ризиком багатьох хронічних захворювань, включаючи запальні захворювання кишечника, метаболічний синдром та навіть деякі психічні розлади.

Щоденна норма споживання полісахаридів

Рекомендації лікарів та дієтологів

Згідно з рекомендаціями ВООЗ та більшості дієтологів, вуглеводи повинні становити 45-65% від загальної калорійності раціону, причому перевагу слід віддавати складним вуглеводам, тобто полісахаридам. Для дорослої людини із середньою фізичною активністю це відповідає приблизно 130-300 г вуглеводів на день, залежно від загальних енергетичних потреб.

Особливу увагу варто приділяти споживанню харчових волокон — рекомендована щоденна норма становить 25-30 г. На жаль, більшість людей у розвинених країнах споживають значно менше — 15-20 г на день. Для забезпечення організму необхідною кількістю харчових волокон рекомендується щодня включати до раціону не менше 5 порцій овочів та фруктів, а також віддавати перевагу цільнозерновим продуктам.

Особливості для дітей та літніх людей

Потреби в полісахаридах та харчових волокнах відрізняються залежно від віку. Для дітей рекомендована кількість харчових волокон часто розраховується за формулою “вік + 5 г” для дітей віком 2-18 років. Тобто, для 5-річної дитини це буде 10 г, а для 15-річного підлітка — 20 г на день.

Для літніх людей загальні рекомендації щодо споживання полісахаридів залишаються такими ж, як і для дорослих, проте особливу увагу слід приділяти джерелам харчових волокон, які не викликають подразнення травного тракту. Також важливо забезпечити достатнє споживання рідини, оскільки без цього високе споживання харчових волокон може призвести до закрепів, особливо в людей похилого віку.

1. Норми споживання для дорослих:
   • Загальна кількість вуглеводів: 45-65% від добової калорійності
   • Харчові волокна: 25-30 г на день
   • Полісахариди: перевага складним вуглеводам із низьким глікемічним індексом
   • Прості цукри: не більше 10% від загальної калорійності
2. Норми споживання для дітей та літніх людей:
   • Діти 2-18 років: вік + 5 г харчових волокон на день
   • Літні люди: 20-30 г харчових волокон на день, з акцентом на м’які розчинні волокна
   • Вагітні та годуючі жінки: 28-29 г харчових волокон на день
   • Спортсмени: підвищена потреба в полісахаридах для забезпечення енергетичних витрат

Полісахариди — невід’ємна частина збалансованого харчування та основа для здорового функціонування організму. Ці складні вуглеводи забезпечують нас стабільною енергією, підтримують здоров’я травної системи та мають численні користі для загального самопочуття. Від крохмалю в зернових до клітковини в овочах — полісахариди урізноманітнюють наш раціон та сприяють довголіттю.

Для підтримки оптимального здоров’я включайте до свого раціону різноманітні джерела полісахаридів: цільнозернові продукти, бобові, овочі та фрукти. Надавайте перевагу необробленим продуктам, уникайте надмірного споживання рафінованих вуглеводів та пам’ятайте про збалансованість. Прислухаючись до цих порад, ви зможете повною мірою скористатися всіма перевагами, які надають полісахариди для вашого здоров’я та самопочуття.