營養(yǎng)學(xué)第三碳水化合物

1、碳 水 化 合 物一、碳水化合物的概念 碳水化合物是由碳、氫、氧三種元素組成，每兩個氫原子結(jié)合一個氧原子，該比例與水相同，故名碳水化合物。 低分子量的碳水化合物有甜味，故碳水化合物又稱為糖類。碳水化合物碳水化合物( (carbohydrates)carbohydrates)是人類最廉價的能量來源是人類最廉價的能量來源, ,又是人類生存的最基本物質(zhì)和最重要的食物能源。又是人類生存的最基本物質(zhì)和最重要的食物能源。 碳水化合物又稱糖類，糖類，是世界上大多數(shù)國家膳食中能量的主要來源。 我國以淀粉類食物為主食，人體總能量的6070來自食物中的糖類,碳水化合物是人類碳水化合物是人類能量能量最最主要主要、最

2、經(jīng)濟、最經(jīng)濟的來源的來源 人體的大腦和紅細胞必須依靠血糖血糖供給能量，因此維持神經(jīng)系統(tǒng)和紅細胞的正常功能也需要糖。 近10年來，隨著營養(yǎng)學(xué)研究的深入，人們對碳水化合物生理功能的認識已從僅“提供能量”擴展到調(diào)節(jié)血糖、降低血脂、改善腸道菌群等更多的方面。 二、碳水化合物分類二、碳水化合物分類 單糖單糖(monosaccharide) 雙糖雙糖(disaccharide) 寡糖寡糖(oligosaccharide) 多糖（多糖（polysaccharide）單糖單糖 不能再水解的糖不能再水解的糖 葡萄糖葡萄糖( (glucose)glucose) 果糖果糖( (fructose)fructose)

3、半乳糖半乳糖( (galactosegalactose)乳糖的水解產(chǎn)物乳糖的水解產(chǎn)物雙糖雙糖: :兩個分子單糖縮合而成的糖。（每分子能水兩個分子單糖縮合而成的糖。（每分子能水解成兩分子單糖的碳水化合物）解成兩分子單糖的碳水化合物）食物中主要的雙糖有三種：食物中主要的雙糖有三種： 蔗糖蔗糖( (sucrose) sucrose) 葡萄糖 果糖 乳糖乳糖(1(1actose) actose) 葡萄糖 半乳糖 麥芽糖麥芽糖( (maltose) maltose) 葡萄糖 葡萄糖 淀粉的基本單位淀粉的基本單位寡糖寡糖: :是指由是指由3 38 8個單糖構(gòu)成的一類小分子多個單糖構(gòu)成的一類小分子多糖。糖。

4、 棉子糖棉子糖( (raffinose)raffinose) 葡萄糖-果糖-半乳糖 水蘇糖水蘇糖( (stachyose) stachyose) 葡萄糖-果糖-半乳糖-半乳糖 “益生源益生源” 多糖多糖: :由數(shù)量眾多的同種單糖或異種單糖組成由數(shù)量眾多的同種單糖或異種單糖組成。按能否被人體利用分為兩類：1.1.可利用糖：淀粉、糊精和糖原可利用糖：淀粉、糊精和糖原（1 1）淀粉：食物中絕大部分碳水化合物以淀粉形）淀粉：食物中絕大部分碳水化合物以淀粉形式存在，其基本構(gòu)成單位為式存在，其基本構(gòu)成單位為麥芽糖麥芽糖，在體內(nèi)最終，在體內(nèi)最終水解為水解為葡萄糖葡萄糖。 按照葡萄糖分子結(jié)合方式的不同，分為直

5、鏈淀粉和支鏈淀粉。 直鏈淀粉：可以溶解在熱水中，遇碘產(chǎn)生藍色 反應(yīng)。一般天然食物中直鏈淀粉含量為總淀粉量的19%-35%。 支鏈淀粉：難溶于水，遇碘產(chǎn)生棕色反應(yīng)。食物中支鏈淀粉含量較高，一般占65%81%（2）糊精：淀粉水解產(chǎn)物（3）糖原：存在于動物體內(nèi)，實際上是動物淀粉?？稍诿傅淖饔孟路纸鉃槠咸烟?。食物中含有的大量纖維素，因人體內(nèi)無食物中含有的大量纖維素，因人體內(nèi)無 - -糖苷酶糖苷酶而不能對其分解利用，但卻具有刺而不能對其分解利用，但卻具有刺激腸蠕動等作用，也是維持健康所必需。激腸蠕動等作用，也是維持健康所必需。2.不可利用多糖不能被機體消化吸收，又稱非淀粉多糖。包括纖維素、半纖維素、果膠

6、等。單糖、雙糖、寡糖和糊精都溶于水，淀粉不溶于水，與水加熱后可吸水膨脹，變成糊狀。名稱名稱 單體成分單體成分 存在的食物及其含量存在的食物及其含量 單糖單糖 葡萄糖葡萄糖 許多食物的主要成分許多食物的主要成分 半乳糖半乳糖 少量，主要存在于發(fā)酵的奶制品中少量，主要存在于發(fā)酵的奶制品中 果糖果糖 大量存在水果、蜂蜜中大量存在水果、蜂蜜中雙糖雙糖 麥芽糖麥芽糖 少量，主要存在于葡萄糖糖漿中少量，主要存在于葡萄糖糖漿中 蔗糖蔗糖 大量存在大量存在 乳糖乳糖 僅存于奶制品中僅存于奶制品中 三糖三糖 棉子糖棉子糖 少量，存在于豆類、多種蔬菜中少量，存在于豆類、多種蔬菜中 麥芽寡糖麥芽寡糖 少量，葡萄糖糖

7、漿少量，葡萄糖糖漿四糖四糖 麥芽糖醇麥芽糖醇 少量，葡萄糖糖漿少量，葡萄糖糖漿 水蘇糖水蘇糖 少量，存在于豆類、多種蔬菜中少量，存在于豆類、多種蔬菜中五碳糖五碳糖 毛蕊花糖毛蕊花糖 微量微量 膳食中的主要碳水化合物存在方式膳食中的主要碳水化合物存在方式三、碳水化合物的三、碳水化合物的生理功能生理功能（一）（一）體內(nèi)碳水化合物的功能體內(nèi)碳水化合物的功能（二）（二）食物碳水化合物的功能食物碳水化合物的功能1 1、 貯存和提供能量貯存和提供能量 是人類獲取能量的最經(jīng)濟和最主要的來源，所有的碳水化合物在體內(nèi)消化后，主要以葡萄糖的形式被吸收，每克葡萄糖可以產(chǎn)生16.7kJ(4kcal)的能量。 人體內(nèi)作

8、為能源的碳水化合物主要是糖原和葡萄糖，糖原是糖的儲存形式，在肝臟和肌肉中含量最多，而葡萄糖是碳水化合物的運輸形式。由于人體內(nèi)儲存的糖原很少，其儲備的能量僅供半天消耗，所以人們每天必須按餐進食足夠量的碳水化合物，才能保證人體能量的需要。 2 2、機體的構(gòu)成成分、機體的構(gòu)成成分 碳水化合物與脂類形成的糖脂是組成細胞膜與神經(jīng)組織的重要成分；糖類與蛋白質(zhì)結(jié)合生成的糖蛋白是構(gòu)成軟骨、骨骼和眼球的角膜、玻璃體的組成成分，并具有多種復(fù)雜的生理功能；糖類與蛋白質(zhì)結(jié)合成糖蛋白還可構(gòu)成抗體、某些酶和激素等具有重要生物活性的物質(zhì)。 人體的大腦和紅細胞必須依靠血糖供給能量，因此維持神經(jīng)系統(tǒng)和紅細胞的正常功能也需要糖。

9、糖和磷酸、堿基組成的核糖核酸和脫氧核糖核酸是構(gòu)成細胞質(zhì)和細胞核的重要成分。 3 3、節(jié)約蛋白質(zhì)作用、節(jié)約蛋白質(zhì)作用 (sparing protein action) 當(dāng)攝入足夠的碳水化合物時，可以防止體內(nèi)和膳食中的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，這就是所謂的節(jié)約蛋白質(zhì)作用 4 4、抗生酮作用、抗生酮作用( (antiketogenesisantiketogenesis) ) 當(dāng)飲食中碳水化合物不足時，總能量的供給相應(yīng)減少。為保證人體所需的能量供給，體內(nèi)脂肪中儲存的甘油三酯被動員并加速分解為脂肪酸，以供給能量。在這一代謝過程中，可產(chǎn)生過多的酮體（乙酰乙酸、丙酮和 -羥基丁酸），酮體不能及時被氧化而在體內(nèi)聚集

10、，導(dǎo)致酮血癥和酮尿癥。只有當(dāng)膳食中碳水化合物供應(yīng)充足時，機體就不會過多動用脂肪，也不至于會產(chǎn)生過量的酮體，那么，也就不會發(fā)生酸中毒癥狀。所以，碳水化合物有抗生酮的作用。 5、保護肝臟的作用、保護肝臟的作用 碳水化合物除了供給能量還具有保護肝臟和解毒的作用。實驗表明，肝臟中的糖原儲備充足時對四氯化碳、乙醇、砷等化學(xué)物質(zhì)有較強的解毒能力。另外，肝糖原儲存含量充足者對各種細菌引起的毒血癥也有較強的解毒作用。因此，攝入足量的碳水化合物，可使肝臟合成足夠量的糖原，對肝臟起到保護作用，對有害物質(zhì)起到較強的解毒作用，有利于身體的健康。6. 某些寡糖的保健作用某些寡糖的保健作用 近幾年來，人們對于寡糖的研究和

11、應(yīng)用具有特別的興趣，已合成了一些寡糖產(chǎn)品，如甘露寡糖(MOS，酵母細胞壁的衍生物)、果寡糖（FOS，由蔗糖通過轉(zhuǎn)果糖酶反應(yīng)合成）等。研究表明，上述寡糖進入人體內(nèi)后，胃腸道中的致病菌就會與之結(jié)合，從而不能在腸壁表面定植，這樣它們就會隨食糜一道排出體外，從而保護了人免遭這些致病菌的侵害。 某些寡糖不能被動物分泌的酶消化。在胃腸道內(nèi)，寡糖可以選擇性地作為某些細菌生長的底物。果寡糖能夠作為乳酸桿菌和雙歧桿菌生長的底物，但沙門氏菌、大腸埃希氏菌和其它革蘭氏陰性菌發(fā)酵FOS的效率很低，因而它們的生長將會受到抑制。由于合成寡糖具有上述調(diào)整胃腸道微生物區(qū)系平衡的效應(yīng)，現(xiàn)已將其稱為化學(xué)益生素(Chemical

12、probiotics)。（二）食物碳水化合物的功能（二）食物碳水化合物的功能1、主要的能量營養(yǎng)素2、改變食物的色、香、味、型 3、提供膳食纖維 增強腸道功能、有利糞便排出 控制體重和減肥 可降低血糖和血膽固醇 預(yù)防結(jié)腸癌的作用四、糖的消化與吸收四、糖的消化與吸收（一）糖的消化（一）糖的消化人類食物中的糖主要有植物淀粉、動物糖原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉為主。消化部位：消化部位： 主要在小腸，少量在口腔淀粉 麥芽糖+麥芽三糖 （40%） （25%）-臨界糊精+異麥芽糖 （30%） （5%）葡萄糖 唾液中的-淀粉酶 -葡萄糖苷酶 -臨界糊精酶 消化過程消化過程 腸粘膜上皮細胞刷狀

13、緣 胃 口腔 腸腔 胰液中的-淀粉酶 （二）糖的吸收（二）糖的吸收1. 1. 吸收部位吸收部位 小腸上段小腸上段2. 2. 吸收形式吸收形式 單糖單糖 葡萄糖 酵解途徑 丙酮酸 有氧 無氧 H2O及CO2 乳酸 糖異生途徑 乳酸、氨基酸、甘油 糖原 肝糖原分解 糖原合成 磷酸戊糖途徑 核糖 + NADPH+H+淀粉 消化與吸收 ATP 五、碳水化合物的質(zhì)量評價五、碳水化合物的質(zhì)量評價 1碳水化合物種類多樣化碳水化合物種類多樣化 碳水化合物的來源應(yīng)有多種，包括淀粉、抗性淀粉、非淀粉多糖和低聚糖等，還應(yīng)限制純能量食物，如糖、酒精等的來源，選擇攝入營養(yǎng)素能量密度比值高的食物，以保障人體能量充足和營養(yǎng)

14、素的需要。低聚糖在腸道有利于有益菌的增殖，它們不僅能抑制某些致病菌的生長，而且還能合成B族維生素和維生素K，所以，又是人體維生素的一個重要來源?？梢员３秩梭w腸道內(nèi)有益細菌比較恒定。對人體健康具有保健作用。人類主食是人體血糖高低的主導(dǎo)人類主食是人體血糖高低的主導(dǎo)相同的食物，由于加工工藝不同，有不一樣的血相同的食物，由于加工工藝不同，有不一樣的血糖應(yīng)答。糖應(yīng)答。 2根據(jù)血糖指數(shù)值選擇適合自己的食物根據(jù)血糖指數(shù)值選擇適合自己的食物 血糖生成指數(shù)血糖生成指數(shù)(glycemic index) 1981年，加拿大多倫多大學(xué)營養(yǎng)系教授年，加拿大多倫多大學(xué)營養(yǎng)系教授David Jenkins博博士首先提出。士

15、首先提出?？崭?fàn)顟B(tài)下進食含空腹?fàn)顟B(tài)下進食含50g碳水化物的被測食物與進食碳水化物的被測食物與進食50g葡萄糖后，血糖反應(yīng)曲線下的面積的比，以葡萄糖葡萄糖后，血糖反應(yīng)曲線下的面積的比，以葡萄糖的的GI為為100。GI越低，血糖升高趨勢越緩，葡萄糖在人體內(nèi)擴越低，血糖升高趨勢越緩，葡萄糖在人體內(nèi)擴散的速度越緩慢。散的速度越緩慢。 GI70 為高為高GI食物食物 GI 5570 為中為中GI食物食物 GI55 為低為低GI食物食物 現(xiàn)在以血糖指數(shù)值來衡定許多不同的碳水化合物。一般將葡萄糖的血糖指數(shù)值規(guī)定為100。除麥芽糖由兩個葡萄糖分子組成的二糖，其血糖指數(shù)高于100外。其他所有食物的血糖指數(shù)均低于

16、100。研究表明低血糖指數(shù)值的膳食可以增加型糖尿病患者對胰島素的敏感性，從而降低血漿膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇。這些研究結(jié)果可以說明，在判斷碳水化合物對血脂和冠心病的影響時，不能只看膳食中碳水化合物的總量，其種類同樣是非常重要的。 部分食物的血糖指數(shù)部分食物的血糖指數(shù)(G1)(葡萄糖為葡萄糖為100)食 物GI食 物GI食 物GI食 物GI精白大米糙米小米蕎麥白面包7255715470黑面包黃豆 豆腐干四季豆牛奶6518242727綠豆馬鈴薯蘋果柑香蕉2783364353梨西瓜乳糖果糖蜂密3672462373一般來說，粗糧的血糖指數(shù)低于細糧，糙米低于精米，豆類低于谷類，淀粉顆粒大的指數(shù)較低，加

17、工時間越長，指數(shù)越高，混合餐較純糖類的指數(shù)低。 一般來說，應(yīng)優(yōu)先選擇低GI的食物，但有些低GI的食物不一定優(yōu)先選擇，因它的含脂肪量高。相反，有些高GI的食物也能夠選用，因為它含有能量低而營養(yǎng)素豐富。血糖生成指數(shù)的應(yīng)用血糖生成指數(shù)的應(yīng)用六、碳水化合物的來源六、碳水化合物的來源主要是糧谷類和薯類食物。糧谷類一般含碳水化合物60%80%，薯類一般含15%-29%，豆類40%-60%。單糖、雙糖主要來源于蔗糖、糖果、甜食、糕點、甜味水果、含糖飲料和蜂蜜。碳水化合物的供給碳水化合物的供給 總能量包括碳水化物的攝入不能過多。 中國營養(yǎng)學(xué)會推薦我國居民的碳水化物的膳食供給量占總能量的55%65%較為適宜，其

18、中精制糖占總能量10%以下。 美國FDA提倡每人每天攝入纖維25g碳水化合物的烹調(diào)與應(yīng)用碳水化合物的烹調(diào)與應(yīng)用1. 粗雜糧中的維生素、無機鹽、膳食纖維高于精細糧粗雜糧中的維生素、無機鹽、膳食纖維高于精細糧2. 糧食與豆類食物混合食用可提高蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值糧食與豆類食物混合食用可提高蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值3. 霉變的糧食不可食用霉變的糧食不可食用4. 烹調(diào)中，淀粉受干熱后分解為糊精容易消化，如烤饅烹調(diào)中，淀粉受干熱后分解為糊精容易消化，如烤饅頭片；做菜勾芡可保護維生素的損失頭片；做菜勾芡可保護維生素的損失六、膳食纖維六、膳食纖維( (dietary fiber)dietary fiber) 不能被人體

19、消化吸收的多糖不能被人體消化吸收的多糖, ,又稱為非淀粉多糖又稱為非淀粉多糖 根據(jù)其水溶性不同，根據(jù)其水溶性不同，一般分為：一般分為： 可溶性纖維可溶性纖維( (soluble fiber)soluble fiber) 不溶性纖維不溶性纖維( (insoluble fiber)insoluble fiber)不溶性纖維：不溶于水，也不能被腸道微生物分解。不溶性纖維：不溶于水，也不能被腸道微生物分解。 纖維素纖維素( (cellulose) cellulose) 粗纖維粗纖維 某些半纖維素某些半纖維素( (hemicellulosehemicellulose) ) 木質(zhì)素木質(zhì)素(1(1ignin

20、)ignin)可溶性纖維：可吸水膨脹，并能被腸道微生物分解?？扇苄岳w維：可吸水膨脹，并能被腸道微生物分解。 果膠果膠( (pectin)pectin) 樹膠樹膠( (gum)gum) 粘膠粘膠( (mucilage)mucilage) 少數(shù)半纖維素少數(shù)半纖維素膳食纖維的種類、食物來源和主要功能膳食纖維的種類、食物來源和主要功能種類種類主要食物來源主要食物來源主要功能主要功能不溶性不溶性纖維纖維 木木 質(zhì)質(zhì) 素素 纖纖 維維 素素 半纖維素半纖維素 所有植物所有植物所有植物（如小麥制品）所有植物（如小麥制品）小麥、黑麥、大米、蔬菜小麥、黑麥、大米、蔬菜 正在研究之中正在研究之中增加糞便體積增加糞

21、便體積促進胃腸蠕動促進胃腸蠕動 可溶性纖維可溶性纖維 果膠、樹膠、粘果膠、樹膠、粘膠膠 少數(shù)半纖維素少數(shù)半纖維素 柑橘類、燕麥制品柑橘類、燕麥制品和豆類和豆類 延緩胃排空時間延緩胃排空時間（飽感）（飽感）、減緩葡萄糖吸收、減緩葡萄糖吸收、降低血膽降低血膽固醇固醇 譯自：Perspective in Nutrition，第三版，第82頁，1996年。 1.膳食纖維的主要特征：膳食纖維的主要特征：（1）吸水作用：）吸水作用： 可溶性膳食纖維有很強的吸水能力或結(jié)合水的能力?？扇苄陨攀忱w維有很強的吸水能力或結(jié)合水的能力。膳食纖維的吸水能力可明顯增加腸道中糞團的體積，增加膳食纖維的吸水能力可明顯增加腸道

22、中糞團的體積，增加其在腸道中轉(zhuǎn)運速度，減少其中有害物質(zhì)接觸腸壁的時間其在腸道中轉(zhuǎn)運速度，減少其中有害物質(zhì)接觸腸壁的時間。（2）粘滯作用）粘滯作用與容水量有關(guān)；可以降低小腸腔內(nèi)單糖和中性氨基酸的轉(zhuǎn)與容水量有關(guān)；可以降低小腸腔內(nèi)單糖和中性氨基酸的轉(zhuǎn)運速度運速度（3）結(jié)合膽酸作用）結(jié)合膽酸作用結(jié)合膽酸、膽固醇，酸性條件結(jié)合較多。結(jié)合膽酸、膽固醇，酸性條件結(jié)合較多。（4）陽離子交換作用）陽離子交換作用可在胃腸道內(nèi)結(jié)合無機鹽可在胃腸道內(nèi)結(jié)合無機鹽 2.膳食纖維生理作用：膳食纖維生理作用：(1)潤腸通便作用潤腸通便作用 65歲以上老年人中2030有便秘，女性高于男性。膳食中缺乏膳食纖維是便秘重要的原因。

23、食物中膳食纖維在腸道內(nèi)吸收水分而充分膨脹膨脹，并促進腸壁的有效蠕動蠕動，使腸內(nèi)容物迅速通過腸道而排出體外，客觀上起到了通便的作用。 縮短食物在腸內(nèi)的通過時間，增加糞便的體積，減少糞便的硬度。 促進消化液的分泌，吸收水分，使糞便變軟，體積增大，從而增強胃腸的蠕動而促進消化，有助于排便。(2)降低血糖作用降低血糖作用 高纖維碳水化合物消化得比較慢，結(jié)果使體內(nèi)血糖水平不會升高的太快。相比之下，低纖維碳水化合物消化得比較快，所以體內(nèi)血糖水平會迅速升高。血糖量的迅速升高導(dǎo)致體內(nèi)產(chǎn)生更多的胰島素，它是一種激素，可幫助調(diào)節(jié)體內(nèi)血糖水平。這樣長此以往，會導(dǎo)致健康問題。 (3)降低血脂和膽固醇，減少動脈粥樣硬化

24、降低血脂和膽固醇，減少動脈粥樣硬化 膳食纖維可以和膽酸結(jié)合，生成膽紅素隨糞便排出體外，故有降血脂作用。攝人膳食纖維少者，膽汁酸在糞便中排出少，血漿膽固醇升高，增加了動脈硬化和心臟病的危險。 (4)降低腸癌的發(fā)生率降低腸癌的發(fā)生率 膳食纖維攝入不足，造成便秘，使得食物在腸內(nèi)通過時間太長，腸道微生物代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì)以及分解的酵素長時間與腸黏膜接觸，結(jié)果造成有害物質(zhì)的吸收和腸黏膜細胞受到傷害，其中各種毒素的吸收是腸道腫瘤發(fā)生的最主要原因。 膳食纖維可在結(jié)腸內(nèi)酵解產(chǎn)生短鏈脂肪酸丁酸，使腸道內(nèi)酸性增加，可以調(diào)節(jié)細胞凋亡、影響由基因控制的細胞主動死亡的過程，并發(fā)揮和促進正常細胞增殖、起到抑制腫瘤細胞生長

25、的作用。此外膳食纖維經(jīng)發(fā)酵后可改變膽汁酸代謝，起到預(yù)防大腸癌的作用。（5）減少膽石癥的發(fā)生）減少膽石癥的發(fā)生 膳食纖維中的果膠和木質(zhì)素能夠與膽酸和膽固醇結(jié)合，減少膽汁酸的肝腸循環(huán)和膽固醇吸收促進腸道中膽固醇和膽汁酸隨糞便排出體外，降低血漿膽固醇濃度和膽汁中膽汁酸的飽和度，除可預(yù)防動脈硬化外，還可預(yù)防膽石癥的發(fā)生。尸檢發(fā)現(xiàn)，發(fā)達國家與發(fā)展中國家膽石病發(fā)病率有很大差別。膽石形成原因是膽固醇合成過多和膽汁酸合成過少，增加膳食中的纖維素含量，可使膽汁中膽固醇含量降低，減少膽石癥發(fā)生。 (6)對肥胖、糖尿病和高脂血癥起到預(yù)防作用對肥胖、糖尿病和高脂血癥起到預(yù)防作用 膳食纖維的攝入可增加食物的體積，使人易產(chǎn)生飽腹感，從而減少其他食物的攝入量，避免攝入過多引起能量過剩而導(dǎo)致肥胖。同時膳食纖維還具有抑制淀粉酶的作用，延緩糖類的吸收，降低空腹和餐后血糖水平；果膠等能抑制脂肪的吸收，有助于預(yù)防肥胖、糖尿病和高脂血癥。許多科學(xué)研究的報道證明，可溶性膳食纖維在降低餐后血糖、胰島素、膽固醇濃度方面比不溶性纖維要好。由于膳食纖維可以增加胃腸通過時間，且吸水后體積增加并有一定黏度，延緩了葡萄糖的吸收，有助于改善糖尿病患者的