Большая часть углеводсодержащих продуктов, входящих в рацион современного человека, представляют собой сложные углеводы, преимущественно состоящие из крахмала. Такого рода продукты можно разделить на четыре семейства:

Для того чтобы крахмал, входящий в состав этих продуктов, был поглощен стенками кишечника и поступил в кровь, он предварительно должен  быть преобразован в глюкозу. Расщепление осуществляется благодаря пищеварительным ферментам, в частности, амилазе. Переваривание крахмалов начинается в ротовой полости с пережевывания и смачивания слюной и продолжается в тонкой кишке после их прохождения через желудок.
 
Величина гипергликемии свидетельствует об уровне всасывания глюкозы и, следовательно, о степени усвояемости крахмала.

Подробнее о переваривании и всасывании пищи

Гликемические индексы отражают величину повышения гликемии после переваривания определенного продукта. Многочисленные наблюдения показали, что при одинаковом количестве чистого углевода в разных продуктах, уровень гипергликемии после их употребления может существенно различаться. Большая или меньшая степень всасывания углеводсодержащей пищи связана с тем, что определённая часть крахмала не поддаётся расщеплению.

На степень всасываемости крахмалов, выраженную в гликемических индексах, влияет ряд факторов.

Подробнее о том, что обозначают гликемические индексы

Структура крахмала:

Зерно крахмала состоит из молекулярных соединений двух типов: амилозы и амилопектина. Они могут сопровождаться небольшим количеством неуглеводных компонентов: липидами, протеинами, пищевыми волокнами, а также микроэлементами (витаминами, минеральными солями...).
Физико-химическая природа крахмалсодержащих продуктов и их влияние на организм человека определяются в основном количественным соотношением между амилозой и амилопектином, присутствующими в этих продуктах.  
 
Соотношение амилоза/амилопектин может существенно меняться как от одного семейства к другому, так и от одной разновидности к другой внутри одного семейства.
Крахмал зерновых культур может содержать от 15% до 28% амилозы. Но в некоторых разновидностях кукурузы амилоза присутствует менее, чем на 1% (например, восковидная кукуруза, экстракт которой используется в пищевой промышленности в качестве загустителя).
Другие виды кукурузы, напротив, содержат от 55 до 80% амилозы, но их очень редко выращивают, так как чем выше содержание амилозы, тем ниже урожайность культуры.

Крахмалы клубневых (картофель, например) содержат 17 - 22% амилозы, тогда как в крахмалах бобовых (чечевица, фасоль, нут…) её гораздо больше - от 33 до 66%.

Изменения гликемического индекса

Гликемический индекс крахмалсодержащего продукта зависит от следующих параметров:

• Соотношение амилоза/амилопектин

При нагревании с водой структура крахмала изменяется. Зерна крахмала, впитывая воду, постепенно набухают, и часть амилопектина переходит в раствор. По мере дальнейшего нагревания в раствор переходит и часть амилозы.
 
Результатом является более или менее значительная вязкость взвеси. Этот феномен называется желатинированием крахмала.
 
Чем меньше количество амилозы в продукте, тем более интенсивно желатинирование, и наоборот. Было доказано, что чем более желатинируется крахмал (вследствие низкого содержания амилозы), тем легче он гидролизуется под действием амилаз (пищеварительных ферментов, расщепляющих крахмал в организме человека), тем большая его часть преобразуется в глюкозу, и тем значительнее повышается гликемия.

Другими словами, чем меньше амилозы в крахмалсодержащем продукте, тем выше его гликемический индекс. И наоборот, чем больше амилозы содержит продукт, тем меньше степень желатинирования, тем меньше глюкозы образуется при расщеплении и тем ниже гликемический индекс.
 
Так, у картофеля, содержащего малое количество амилозы, гликемический индекс высокий, а у чечевицы – низкий из-за значительного количества амилозы, входящей в её состав.

Довольно интересен пример кукурузы. Восковидная кукуруза (Waxy), практически лишенная амилозы, широко культивируется именно из-за высокой вязкости её крахмала. Он обычно используется в качестве загустителя различных фруктовых желе, а также для придания желаемой консистенции консервам и замороженным продуктам. На упаковках в разделе «состав» он так и называется: «кукурузный крахмал».
Входя в состав многих индустриальных блюд, кукурузный крахмал, имеющий очень высокий гликемический индекс (близкий к 100) существенно повышает гликемию человека.
 
Любопытный факт: в Австралии на одном из хлебопекарных предприятий для снижения гликемического индекса хлеба в тесто был добавлен крахмал кукурузы с высоким содержанием амилозы (более 80%). Получившийся хлеб очень полюбился покупателям, особенно детям, которые, как правило, отказываются от хлеба из муки грубого помола.

• Тип механической и термической обработки, которой подвергается продукт питания

Нагревание в водной среде повышает гликемический индекс продукта. Например, морковь в сыром виде имеет ГИ 20, а после варки её гликемический индекс поднимается до 50 из-за желатинирования содержащегося в ней крахмала.
 
Некоторые виды промышленной обработки максимизируют желатинирование продуктов. Это относиться, например, к изготовлению различных хлопьев (картофельное пюре быстрого приготовления, кукурузные хлопья для завтрака…) и связующих веществ, таких как модифицированные крахмалы и декстрины.
 
В результате подобных операций гликемический индекс продуктов значительно повышается (85 для кукурузных хлопьев, 95 для пюре из картофельных хлопьев, 100 для модифицированных крахмалов).
По такому же принципу, при изготовлении попкорна разрыв кукурузного зерна (или рисового зерна для получения воздушного риса) приводит к 15-20-процентному повышению гликемического индекса исходного продукта.

«Пастификация» снижает гликемический индекс
Однако существует и такая обработка продуктов, которая замедляет гидратацию крахмала. Это процесс «пастификации» твёрдых сортов пшеницы. Экструзия (вытягивание) теста через фильеру (формующий элемент в матрице) приводит к нагреванию, результатом которого является образование защитной плёнки, впоследствии замедляющей желатинирование крахмалов во время варки.
Это относится к спагетти и некоторым видам лапши, полученным путём «пастификации», то есть экструзии под высоким давлением, но не касается ни пельменей, ни теста для лазаньи, ни свежей лапши, приготовленной вручную, несмотря на то, что все эти продукты также делаются из муки твёрдых сортов пшеницы.

Итак, из одной и той же муки можно получить продукты с разными гликемическими индексами (пельмени/вареники - 70, спагетти - 40).
 
Но это ещё не всё. Способ приготовления этих продуктов в домашних условиях непосредственно перед их употреблением в пищу также влияет на их гликемический индекс.
 
Немного недоваренные, слегка похрустывающие на зубах спагетти (после 5-6 мин. варки) будут иметь самый низкий возможный для них гликемический индекс. Это так называемые спагетти аль денте (al dente), что в буквальном переводе с итальянского значит «на зуб». Продолжительная варка (15-20 мин.) ускорит желатинирование крахмала, из-за чего гликемический индекс спагетти неизбежно повысится.

• Ретроградация – процесс обратный желатинированию

Пройдя термическую обработку (варку, жарку…), приводящую к его желатинированию, крахмал при остывании подвергается новым изменениям.
 
Находящиеся в желеобразном состоянии макромолекулы амилозы и амилопектина вновь постепенно перестраиваются. Так происходит ретроградация крахмала – то есть возвращение (более или менее значительное) к предшествующей желатинированию молекулярной структуре. Ретроградация прогрессирует с течением времени и по мере понижения температуры.
 
Длительное хранение крахмалсодержащих продуктов (готовые блюда в вакууме) при низкой температуре (5°С) благоприятствует ретроградации. Высушивание некоторых продуктов имеет тот же эффект. Например, чем больше черствеет хлеб, тем больше влаги он теряет и тем большей ретроградации подвергается входящий в него крахмал. То же самое произойдет, если подсушить хлеб в духовке или тостере.

Ретроградация, хотя и не ведёт к полной обратимости желатинирования, всё-таки позволяет существенно снизить гликемический индекс. Так спагетти (даже из белой муки), приготовленные аль денте и употребляемые в охлажденном виде в салате, будут иметь гликемический индекс 35.

Сделанный из той же белой муки хлеб, в зависимости от того, свежий он (и ещё тёплый), чёрствый или подсушенный в тостере, будет иметь разный гликемический индекс.

Следуя этой логике, можно считать, что замораживание свежего хлеба и его последующее размораживание при комнатной температуре ощутимо снижают его исходный гликемический индекс.

Интересно, что охлаждённая зелёная чечевица (и тем более после 24 часов в холодильнике) имеет ещё более низкий гликемический индекс, чем только что сваренная (ГИ между 10 и 15). Это связано с тем, что чем больше амилозы содержится в исходном крахмале, тем эффективнее проходит процесс ретроградации.
 

В то же время было доказано, что добавление липидов к крахмалу, подвергающемуся желатинированию, замедляет последующую ретроградацию.

Заметим, что при нагревании крахмал, ранее подвергшийся ретроградации, частично теряет свою способность к последующему желатинированию. Часть такого крахмала (примерно 10%) приобретает тепловую устойчивость. Так что разогревание углеводсодержащего продукта после его хранения в холодильнике также снижает его гликемический индекс.

Необходимо также сказать, что крахмал в своей природной форме (сырой и необработанный) встречается не только в сырых продуктах. Иногда он может сохранять свою первозданную структуру даже при термической обработке. Это происходит из-за отсутствия достаточного для желатинирования количества влаги. Например, присутствующий в хлебной корочке и песочном печенье крахмал частично сохраняет зернистость своей структуры даже после выпечки, и это снижает его гликемический индекс относительно желатинированного крахмала (например, в хлебном мякише).

Так, при тушении или варке на пару доступ влаги к продукту ограничен, что объясняет меньшую степень желатинирования входящих в него крахмалов, в сравнении с варкой в воде.

• Присутствие в продукте протеинов и пищевых волокон

Естественно присутствующие в некоторых углеводсодержащих продуктах (например, в злаковых) протеины могут уменьшать гидролиз (расщепление) крахмалов и вследствие этого снижать гликемический индекс продукта.

Хорошим примером этого феномена служат макароны. Присутствующая в них клейковина (глютен) замедляет действие пищеварительных ферментов, что в свою очередь ограничивает всасывание глюкозы.

Рафинирование современных злаков уменьшает и без того низкое содержание в них клейковины, что существенно повышает гликемию человека, употребляющего их в пищу.

С другой стороны, присутствие в крахмалсодержащем продукте пищевых волокон может ограничивать действие на него пищеварительных ферментов (амилаз) и таким образом уменьшать всасывание глюкозы. Особенно эффективна в этом смысле растворимая клетчатка, встречающаяся, например, в бобовых и овсе. Пищевые волокна являются прямым или косвенным барьером всасыванию глюкозы и благодаря этому снижают гликемический индекс данного крахмала.

Подробнее о переваривании и всасывании пищи

• Степень зрелости и длительность хранения

Гликемический индекс крахмалсодержащих фруктов повышается по мере их созревания. Эти изменения более или менее значительны в зависимости от фрукта. Например, ГИ банана повышается гораздо больше, чем ГИ яблока. Зелёный банан имеет низкий гликемический индекс (приблизительно 40), но по мере созревания содержащийся в нём крахмал становится всё менее устойчивым, поэтому гликемический индекс зрелого банана вырастает до 65. Тот же феномен наблюдается при термической обработке банана каким бы то ни было способом.
 
Для полноты картины, добавим, что длительность хранения некоторых продуктов влияет на их гликемический индекс по причине естественной трансформации входящих в них крахмалов. Так ГИ картофеля, хранимого в течение нескольких месяцев, выше, чем ГИ свежего картофеля.

• Размер частиц крахмала
  
  При измельчении крахмалсодержащего продукта, чем меньше становятся частицы крахмала, тем проще он будет расщепляться впоследствии, что говорит о повышении его гликемического индекса.
  
  Это в частности относится к злакам, превращаемым в муку.
  
  Так рисовая мука имеет более высокий ГИ, нежели рис, из которого она делается.
  
  В прошлом зёрна пшеницы размельчались между каменными мельничными жерновами, так что частицы муки получались достаточно крупными. Просеивание было нетщательным, что давало муку довольно грубого помола коричневато-серого цвета (пеклеванную). Так называемый тогда «белый» хлеб имел ГИ между 60 и 65, что в принципе ещё допустимо. Одним из редких хлебов, соответствующих сегодня этим стандартам, является знаменитый хлеб Пуалан (фр. Poilâne). Он полезен ещё и тем, что делается исключительно из натуральной хлебной закваски, что способствует снижению гликемического индекса хлеба.
  
  Хлеб для простолюдинов  раньше делался из непросеянной муки грубого помола, которая сохраняла все составляющие пшеничного зерна, поэтому этот хлеб назывался «цельнозерновым». Частицы муки были довольно крупными, в ней сохранялись все пищевые волокна и протеины, и кроме того хлеб делался на закваске – поэтому его гликемический индекс был низким (между 35 и 40). Цельнозерновой хлеб Монтиньяка, который можно приобрести в частности в сети булочных «Премьер Муассон» («Première Moisson») в Квебеке, соответствует именно этому стандарту хлеба.
  
  Подробнее о цельнозерновом хлебе Монтиньяка в Квебеке

После изобретения в 1870 году вальцовой мельницы изготовление белой муки начинается повсеместно, сначала на западе, а позже во всех странах мира. Распространение этой технической новинки, принимавшейся, конечно, за шаг вперёд, приводит к обеднению хлеба питательными веществами.

По мере дальнейшего усовершенствования мельничного оборудования, мука становится все более рафинированной. В плане питательности это выражается в следующем: в состав муки входит всё меньше пищевых волокон, протеинов и микроэлементов (витаминов, минералов, основных жирных кислот…), и всё более мелкими становятся её частицы. Этим объясняется повышение гликемического индекса тех продуктов, основой которых является такая в высшей степени рафинированная мука.

Заключение

Питательные свойства углеводов могут значительно изменяться под действием определённых факторов.
Нельзя забывать, что существует не один, но множество различных видов крахмалов.

Крахмалы отличаются по своей изначальной молекулярной структуре (соотношение амилоза/амилопектин), а также по природе и свойствам других питательных веществ (белки, пищевые волокна), входящих в их состав.
 
Физико-химические характеристики крахмалов постоянно изменяются под влиянием воды, времени (длительности хранения) и температурных перепадов.

Любая гидротермическая обработка, будь она промышленной или кулинарной, ведёт к преобразованиям внутри продукта, влияющим на его специфические свойства и удобоваримость.
 
Эти изменения воздействуют на процесс всасывания, за которым следует соответствующий гликемический, а затем и инсулиновый ответ организма.

Гликемический индекс продукта – это результат многочисленных параметров, которые необходимо учитывать в нашем повседневном выборе продуктов питания и способов их приготовления.

Пренебрегая этими научными понятиями, известными уже с конца 80-х годов ХХ столетия, традиционная диетология позволила аграрно-пищевой промышленности не только беспрепятственно вывести подозрительные разновидности растений, но и ввести в практику такие способы обработки и консервации продуктов, которые косвенно способствуют слишком большому повышению гликемии у современного человека.

Гиперинсулинизм, развивающийся в результате регулярного потребления таких продуктов, лежит в основе многочисленных сердечно-сосудистых недугов, а также участившихся заболеваний ожирением, диабетом.

Теперь очевидно, насколько неосторожным со стороны современных диетологов является утверждать, что углеводы должны составлять 50-55 процентов повседневного рациона современного человека, и при этом не уточнять, о каких именно углеводах идёт речь. Хуже того: если и делается попытка объяснить, какие продукты следует выбирать, то при этом обычно цитируется абсолютно ошибочная классификация углеводов на «быстрые» и «медленные сахара».

Подробнее о необоснованности понятий «быстрых» и «медленных сахаров»

По словам профессора Уалтера Уиллетта (Walter WILLETT) из Медицинской Школы Гарварда, эти рекомендации никогда не сопровождаются дополнительными объяснениями относительно выбора и обработки (приготовления, хранения…) содержащих углеводы продуктов с учётом их гликемического индекса.
Максимум, что может быть «официально» рекомендовано, - употреблять в пищу преимущественно сложные углеводы, что практически ничего не значит с точки зрения современных знаний о питании.
Как справедливо отмечают учёный Ф. Борне (F. Bornet) и профессор Ж. Слама (G. Slama), кроме того, что «сложные углеводы не взаимозаменяемы», как считалось ранее, нужно учитывать и то, что «некоторые крахмалы и крахмалсодержащие продукты, несмотря на сложность их структуры, вызывают гораздо более сильную гипергликемию, чем простые сахара». Например, употребление жареного картофеля (ГИ 95) провоцирует гораздо более высокую гликемию, чем употребление сахара (ГИ 70).

Мишель Монтиньяк – первый в мире нутриционист, предложивший использовать гликемические индексы продуктов питания для регулирования веса. Уже с конца 80-х годов ХХ века в своих публикациях он объяснял, как изменение привычек питания привело к значительному учащению случаев заболевания ожирением во всем мире.
Человек постепенно перешёл от пищи, вызывающей несущественное повышение гликемии, к пище, состоящей в основном из углеводов с высоким гликемическим индексом. Результат этой перемены - повсеместно наблюдаемые сегодня патологии обмена веществ, и в частности гиперинсулинизм - фактор появления лишнего веса и развития диабета.

Подробнее о Мишеле Монтиньяке и первом применении гликемических индексов