Моносахариды, или простые углеводы, содержат одну молекулу углеводов, не расщепляются при гидролизе. В зависимости от числа углеродных атомов в молекулах моносахариды делятся на триозы, тетрозы, пентозы и гексозы. Для человека наибольшее значение имеют две последние группы, к которым относятся рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза.

Глюкоза является структурной единицей, из которой построены все важнейшие полисахариды, такие как клетчатка, крахмал, гликоген (запасной углевод человеческого организма) и дисахариды — сахароза, лактоза и мальтоза. Глюкоза очень быстро всасывается в желудочно-кишечном тракте и поступает в кровь, из которой ее получают все ткани и органы, где она окисляется. При ее окислении образуется большое количество энергии в виде АТФ. При избыточном поступлении глюкозы в организм она с легкостью превращается в гликоген. Содержание глюкозы в крови благодаря сложным регуляторным процессам колеблется в пределах 0,08 — 0,12%. Гликоген по мере снижения сахара в крови расщепляется до глюкозы и снова поступает в кровь. Таким образом поддерживается постоянный уровень сахара в крови.

Фруктоза по своим свойствам очень похожа на глюкозу: входит в состав сахарозы, участвует в построении гемицеллюлоз, также является быстроутилизируемым продуктом. Фруктоза еще в большей степени склонна к превращению в триглицериды. Часть фруктозы превращается в печени в глюкозу. Фруктоза более медленно всасывается в желудочно-кишечном тракте и поэтому лучше переносится больными сахарным диабетом.

Галактоза входит в состав лактозы и гемицеллюлоз. В организме человека в печени большая часть галактозы превращается в глюкозу.

Пентозы являются необходимыми компонентами ряда биологически важных соединений, таких как нуклеиновые кислоты, коферменты, АТФ. В свободном виде пентозы в пищевых продуктах не встречаются и поступают в организм в составе нуклеопротеидов.

Олигосахариды представляют собой сложные соединения, построенные из нескольких (2—10) остатков моносахаридов. Они подразделяются на дисахариды, трисахариды и т.д. Наиболее важны для человека следующие дисахариды: сахароза, лактоза и мальтоза.

Сахароза по своим биологическим превращениям в организме идентична глюкозе.

Лактоза, или молочный сахар, является основным углеводом молока и молочных продуктов. В желудочно-кишечном тракте расщепляется под действием ферментов до глюкозы и галактозы.

Мальтоза, или солодовый сахар, является промежуточным продуктом расщепления крахмала и гликогена в желудочно-кишечном тракте. В дальнейшем из нее образуются два остатка глюкозы.

Полисахариды — высокомолекулярные соединения-полимеры, мономерами которых являются остатки моносахаридов. Полисахариды делятся на перевариваемые и неперевариваемые. К перевариваемым относятся крахмал и гликоген, к неперевариваемым — клетчатка, гемицеллюлоза и пектиновые вещества, которые очень важны для нормального процесса пищеварения.

Гемицеллюлозы представляют собой весьма обширный и разнообразный класс растительных углеводов. В их состав входят разнообразные пентозы и гексозы.

Клетчатка является самым распространенным в природе соединением. На ее долю приходится 50% углерода всех органических соединений биосферы. Клетчатка является полимером глюкозы, входит в состав клеточных оболочек и выполняет опорную функцию. Значение вводимой клетчатки заключается в том, что она является стимулятором кишечной перистальтики, усиливает секрецию кишечных желез и придает пище объем, что важно с точки зрения ощущения сытости. Значение клетчатки для перистальтики кишечника приходится учитывать в борьбе с атонией кишечника, особенно при хронических запорах.

Пектины — вещества, способные в присутствии органических кислот и сахара образовывать желе. Это свойство широко используется в кондитерской промышленности. Пектины образуют составную часть клеточного скелета и защитного вещества свежей питательной ткани фруктов и зеленых частей растений.

Протопектины представляют собой особые нерастворимые комплексы пектина с клетчаткой, гемицеллюлозой, ионами металлов. При созревании фруктов и овощей, а также при их тепловой обработке эти комплексы разрушаются с освобождением из протопектина свободного пектина, с чем связано происходящее при этом размягчение фруктов.

Крахмал и гликоген являются полимерами глюкозы. Крахмал — важнейший запасной углевод растений, гликоген — резервный углевод животных тканей. Общее содержание гликогена в организме — 500 г, причем 30% находится в печени, 70% — в скелетных мышцах. Если углеводы не поступают с пищей в течение 16 ч, то эти резервы оказываются полностью исчерпанными.

Потребность организма взрослого человека в углеводах составляет 500 г в сутки, при тяжелом физическом труде этот показатель может быть увеличен до 800 г в сутки. В рационе здорового человека углеводы должны составлять около 60% суточного калоража пищи. Источниками углеводов в питании человека служат в основном продукты растительного происхождения: сахар, хлеб, крупы, овощи, фрукты, ягоды. Углеводы являются основным источником покрытия энергетических расходов. Это первенство обусловлено свойственным им быстрым распадом и окислением с образованием большого количества энергии, а также способностью к их быстрой мобилизации из органов-депо. При резком снижении сахара в крови (гипогликемической коме) до 0,04% наблюдаются резкая мышечная слабость, головокружение, чувство страха, побледнение, потливость, угнетение сознания. Если не будут приняты срочные меры, направленные на повышение уровня сахара в крови, может наступить смерть.

Ценность углеводов заключается и в том, что вещества, входящие в них, значительно улучшают вкус пищи, дают возможность построить разнообразные диеты. Углеводы, в особенности фрукты и овощи, являются основными носителями витамина С. Очень важно помнить о том, что избыток углеводов с легкостью переходит в жиры. Это необходимо учитывать при составлении диет, если нужно достижение увеличения либо снижения веса.

Углеводы в кишечнике вызывают бродильные процессы, чем создаются оптимальные условия для развития определенной бактериальной флоры, что, в свою очередь, противодействует развитию гнилостных процессов, возникающих под влиянием гнилостных микробов, что имеет значение при лечении поносов. Наоборот, при наличии бродильной диспепсии необходимо резко ограничить количество вводимых углеводов за счет увеличения содержания в рационе белков.

Быстрота всасывания в организме концентрированных углеводов и использования организмом их потенциальной энергии делает углеводы особенно показанными тогда, когда человеку нужно в течение короткого времени выполнить очень интенсивную и напряженную работу (студентам во время сессии, роженицам, лицам, занимающимся тяжелым физическим трудом).

При построении рационов чрезвычайно важно не только удовлетворить потребность человека в абсолютных количествах углеводов, но и подобрать оптимальные соотношения продуктов, содержащих легкоусвояемые и медленно всасывающиеся в кишечнике углеводы. Потребление с пищей больших количеств легкоусвояемых углеводов вызывает гипергликемию, которая способствует раздражению инсулярного аппарата поджелудочной железы и усиленному выбросу гормона в кровь. Такое систематическое раздражение приводит к истощению инсулярного аппарата и может вызвать развитие сахарного диабета. Поступающие с пищей избыточные количества углеводов не могут полностью превращаться в гликоген и частично превращаются в триглицериды, способствуя усиленному развитию жировой ткани, являясь ведущей причиной развития алиментарно-обменной формы ожирения. Следует иметь в виду, что потребление продуктов, богатых крахмалом, а также овощей и фруктов имеет несомненное преимущество перед высокорафинированными продуктами (такими как сахар, конфеты), так как с первой группой продуктов человек получает не только углеводы, но и витамины, минеральные вещества, растительные волокна и микроэлементы.