柳鵬-碳水化合物

營(yíng)養(yǎng)學(xué)基礎(chǔ)—糖類北京大學(xué)人民醫(yī)院臨床營(yíng)養(yǎng)科柳鵬副主任營(yíng)養(yǎng)師一、概述碳水化合物又稱為糖類，是由碳、氫、氧三種元素組成的一類化合物七大營(yíng)養(yǎng)素之一三大產(chǎn)熱（宏量）營(yíng)養(yǎng)素之一提供機(jī)體能量的最主要來(lái)源食物粗卡價(jià)：食物經(jīng)過(guò)完全燃燒氧化后所放出的熱能稱為食物的粗卡價(jià)。這種完全氧化以后釋放出來(lái)的能量是在機(jī)體外用彈式熱量計(jì)測(cè)定出來(lái)的。

碳水化合物在體外完全氧化后生成CO2和H2O。1克碳水化合物燃燒后釋放出的熱量約4.1千卡（約17KJ）。食物生理卡價(jià)：食物在體內(nèi)經(jīng)過(guò)氧化后所放出的熱能稱為食物生理卡價(jià)。這不包括消化吸收的損失。因此食物在機(jī)體內(nèi)被利用的熱能較在體外測(cè)定的數(shù)值低。碳水化合物消化吸收率約為98％，同時(shí)在正常情況下，在體內(nèi)能被完全氧化。

碳水化合物生理卡價(jià)：4.198％=4.0千卡／克脂肪生理卡價(jià)：9.4595％=9.0千卡／克蛋白質(zhì)生理卡價(jià)：（5.65-1.3）92％=4.0千卡／克

二、碳水化合物的分類按化學(xué)結(jié)構(gòu)不同可分為單糖、雙糖、寡糖和多糖四類單糖（monosaccharide）：由3～7個(gè)碳原子構(gòu)成，按碳原子數(shù)目分為丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖，其中以己糖為主。食物中的單糖主要有葡萄糖、果糖、半乳糖和甘露糖等。單糖葡萄糖（glucose）：一種具有還原性的醛糖，是人類空腹時(shí)唯一游離存在的六碳糖，在人血漿中的濃度約為5mmol/L。葡萄糖是構(gòu)成食物中各種糖類的最基本單位。葡萄糖可分為右旋（D）和左旋（L）兩種，人體只能代謝右旋葡萄糖。葡萄糖果糖（frucose）：是一種酮糖，以游離形式存在于水果和蜂蜜中，果糖在肝臟內(nèi)代謝可轉(zhuǎn)變成葡萄糖被人體利用。人工合成的玉米糖漿中果糖含量很高，可達(dá)到90%，是飲料、冷凍食品、糖果蜜餞生產(chǎn)的重要原料。果糖在人體內(nèi)經(jīng)過(guò)代謝后可轉(zhuǎn)變?yōu)樘窃?、葡萄糖及脂肪。果糖半乳糖（galactose）：是乳糖的組成成分，很少以單糖的形式存在于食物中，在體內(nèi)需轉(zhuǎn)化為葡萄糖被利用，母乳中的半乳糖是在體內(nèi)合成的。常以D-半乳糖苷的形式存在于大腦和神經(jīng)組織中，也是某些糖蛋白的重要成分。腸道內(nèi)吸收最快的單糖是半乳糖。半乳糖甘露糖（mannose）：六碳糖，是多種多糖和樹(shù)膠的組成成分。甘露糖在人體內(nèi)不能很好的代謝。所以，口服后甘露糖進(jìn)入糖類代謝過(guò)程并不明顯。甘露糖己糖衍生物：

山梨醇：葡萄糖氫化而成甘露醇：甘露糖氫化而成衛(wèi)矛醇：半乳糖氫化而成肌醇：存在于天然食物中，與磷酸結(jié)合形成植酸其它單糖（戊糖）及衍生物：

核糖：體內(nèi)可合成脫氧核糖：體內(nèi)可合成阿拉伯糖：存在于水果和根、莖類蔬菜中木糖：存在于水果和根、莖類蔬菜中

木糖醇：若無(wú)特別說(shuō)明，人們很難將木糖醇與蔗糖分辨；常溫下甜度與蔗糖相當(dāng)，低溫下甜度達(dá)到蔗糖的1.2倍。每克木糖醇僅含有2.4卡路里熱量。雙糖（disaccharide）：是由兩分子單糖縮合而成。食物中常見(jiàn)的雙糖有麥芽糖、蔗糖和乳糖等。雙糖麥芽糖（maltose）：由兩分子葡萄糖結(jié)合而成。具有還原性，多來(lái)源于淀粉降解。雖然甜味不大，但能增加食品的色澤和香味。麥芽糖蔗糖（sucrose）：由1分子葡萄糖和1分子果糖結(jié)合而成，無(wú)還原性，主要存在于甘蔗、甜菜和蜂蜜中。以蔗糖為主要成分的食糖根據(jù)純度由高到低分為：冰糖、白砂糖、棉白糖和紅糖（也稱赤砂糖或黑糖）蔗糖乳糖（lactose）：由葡萄糖和半乳糖結(jié)合而成，具有還原性，主要存在于奶類及奶制品中。牛奶中有4.5%左右的乳糖；母乳7%左右。乳糖是兒童生長(zhǎng)發(fā)育的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一，對(duì)青少年智力發(fā)育十分重要，特別是新生嬰兒絕對(duì)不可缺少的。促進(jìn)鈣的吸收。乳糖寡糖（oligosaccharide）：是由3～10分子單糖構(gòu)成的一類小分子多糖。食物中常見(jiàn)的寡糖有棉子糖和水蘇糖，均不能被人體消化吸收，在腸道中可被腸道細(xì)菌代謝。寡糖可以被腸道益生菌（如雙歧桿菌）利用，促進(jìn)益生菌的生長(zhǎng)，起到保健作用。寡糖棉子糖（raffinose）：由1分子葡萄糖、1分子半乳糖和1分子果糖結(jié)合而成，從甜菜中或棉籽中提取。也稱棉籽糖，棉子低聚糖。棉子糖在小腸中既不被降解也不被吸收，到大腸中才被雙歧桿菌及嗜酸乳桿菌利用。棉子糖促進(jìn)雙歧桿菌增殖，是雙歧桿菌的增殖因子。棉子糖可以調(diào)節(jié)腸道內(nèi)細(xì)菌平衡，恢復(fù)腸壁原狀并形成保護(hù)層，保護(hù)腸道健康。棉子糖水蘇糖（stachyose）：由1分子葡萄糖、1分子果糖和2分子半乳糖結(jié)合而成，主要存在于豆類及豆制品中。水蘇糖類似于某些水溶性膳食纖維，可直接食用。水蘇糖在人體的胃、小腸等器官內(nèi)不被破壞，能直接到達(dá)腸道有益菌群所在的大腸部位，顯著促進(jìn)雙歧桿菌增殖。水蘇糖可促進(jìn)某些B族維生素的合成，促進(jìn)胃腸道對(duì)鈣、鎂等元素的吸收。水蘇糖食用糖、糖漿、糖醇的相對(duì)甜度名稱相對(duì)甜度名稱相對(duì)甜度蔗糖100玉米糖漿100～150葡萄糖70山梨醇60～70果糖115～170麥芽糖醇90乳糖20木糖醇90麥芽糖40甘露醇70葡萄糖漿30～60乳糖醇35多糖（polysaccharide）：是由10分子以上單糖構(gòu)成的大分子糖?？梢苑殖蓛煞N：可被人體利用的多糖（如糖原、淀粉和糊精）、不能被人體利用的多糖（如膳食纖維）。多糖淀粉（starch）：由許多葡萄糖聚合而成的植物多糖，主要存在于植物細(xì)胞中，尤其是根、莖和種子細(xì)胞中（如薯類、豆類和谷類），需加熱在水中糊化才能被機(jī)體利用。淀粉根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分成直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉（占天然淀粉的20-35%）遇碘變藍(lán)，不產(chǎn)生胰島素抗性，成膜性和強(qiáng)度很好。支鏈淀粉（65-80%）遇碘產(chǎn)生棕色反應(yīng)，呈紫色或紫紅色。支鏈淀粉加熱糊化后，分子中的鏈較為松散，因此具有較高的粘度易使食物糊化和粘稠。當(dāng)?shù)矸酆鋮s時(shí)，支鏈淀粉分子中的分支結(jié)構(gòu)又減弱了分子鏈重新結(jié)合的緊密程度，表現(xiàn)出較好的抗老化能力。淀粉糊精（dextrins）：是淀粉的次級(jí)水解產(chǎn)物，由5個(gè)以上的葡萄糖分子構(gòu)成，甜度低于葡萄糖，且易于被人體吸收利用。糊精是用來(lái)衡量原料蒸煮工藝的技術(shù)用語(yǔ)。淀粉在受到加熱、酸或淀粉酶作用下發(fā)生分解和水解時(shí)，將大分子的淀粉首先轉(zhuǎn)化成為小分子的中間物質(zhì)，這時(shí)的中間小分子物質(zhì)，就是糊精。主要用作粘合劑。糊精糖原（glycogen）：由一種含有許多（3000～60000）個(gè)葡萄糖分子和支鏈的動(dòng)物多糖，又稱為動(dòng)物淀粉。主要由肝臟和肌肉合成和貯存，肝糖原可維持正常的血糖水平，肌糖原則可為肌肉提供能量，尤其是在劇烈和持久運(yùn)動(dòng)時(shí)。糖原溶于水，在相應(yīng)酶的作用下能快速分解為葡萄糖，食物中的糖原含量很少。糖原膳食纖維（dietaryfiber）：是存在于植物體內(nèi)的不能被人體消化吸收的成分。分成兩類：可溶性纖維（如果膠、樹(shù)膠和粘膠）和不可溶性纖維（如纖維素、半纖維素和木質(zhì)素）。非淀粉多糖抗性淀粉：在小腸內(nèi)不能被吸收的淀粉及其分解產(chǎn)物。變性淀粉：直鏈和支鏈淀粉經(jīng)過(guò)烹煮或糊化處理而變性。膳食纖維可溶性纖維既可以溶于水，又可以吸水膨脹，并能被大腸中的微生物酵解，常存在于植物細(xì)胞液和細(xì)胞間質(zhì)中。果膠（pectin）：屬可溶性纖維，是果膠酸被甲酯化到一定程度的半乳糖醛酸多聚體，在食品加工中被用作增稠劑（如果凍、冰淇淋中），通常存在于水果和蔬菜中，果膠分解后產(chǎn)生甲醇和果膠酸。樹(shù)膠（gum）和粘膠（mucilage）：屬可溶性纖維，由不同單糖及其衍生物組成，常見(jiàn)的有阿拉伯膠、瓜拉膠等，常用作食品穩(wěn)定劑，也可作為口香糖的膠基?？扇苄岳w維纖維素（cellulose）：一般稱為粗纖維，是植物纖維的主要成分，直鏈淀粉。具有吸水性且不溶于水，故可以增加食物體積，不能被淀粉酶分解，也不能被大腸微生物利用。半纖維素（hemicellulose）：是谷類纖維的主要成分，與纖維素共同存在，包括戊聚糖（可溶）、木糖、阿拉伯糖和半乳糖、葡萄糖醛酸等。木質(zhì)素（lignin）：是植物木化過(guò)程中形成的，由苯丙烷單體聚合而成，不是碳水化合物，不能被消化吸收，食物中含量很少，主要存在于蔬菜的木質(zhì)化部分以及種子中。不溶性纖維三、碳水化合物的消化、吸收、利用口腔——食物消化的開(kāi)始唾液：其中的淀粉酶能將少量的淀粉麥芽糖

咀嚼：充分的咀嚼便于吞咽，便于淀粉的消化，同時(shí)反射性引起胃腸、胰、肝和膽囊的活動(dòng)，為食物的進(jìn)一步消化做準(zhǔn)備。胃——初步消化胃的作用：（1）暫時(shí)儲(chǔ)存食物：成年人胃的容量為1~2L，全部排空食物需要4~5h。（2）消化：初步水解蛋白質(zhì)為多肽及少量氨基酸。（3）吸收：僅有乙醇和少量水分以及某些藥物（如阿司匹林）可在胃內(nèi)被吸收。小腸——消化、吸收的主要場(chǎng)所

各種主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在小腸的吸收部位消化淀粉主要在小腸消化吸收，腸淀粉酶將之水解為糊精、麥芽寡糖和麥芽糖，再經(jīng)糊精酶分解為葡萄糖。蔗糖和乳糖則經(jīng)蔗糖酶和乳糖酶水解為葡萄糖、果糖和半乳糖。乳糖不耐受有先天性乳糖酶缺乏的人群不能消化吸收乳糖，引起腹瀉、腹脹及腸道功能紊亂，稱為乳糖不耐受（lactoseintolerance）。在兒童乳糖不耐受可能與蛔蟲(chóng)感染有關(guān)，某些藥物也可以引起乳糖不耐受。由于隨著年齡的增加，乳糖酶水平逐漸下降，所以乳糖不耐受在人群中比較普遍，有70%的人患有不同程度的乳糖不耐受。水解后的單糖在小腸上部吸收，吸收速度因種類而異，吸收過(guò)程為主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程（果糖除外，果糖以被動(dòng)擴(kuò)散的形式被吸收，吸收率很低）葡萄糖半乳糖果糖甘露醇木酮糖阿拉伯糖1061104319159吸收吸收后的單糖可直接被組織利用，也可以糖原的形式儲(chǔ)存于肝臟及肌肉組織，或轉(zhuǎn)化為脂肪儲(chǔ)存利用四、碳水化合物的功能貯存能量：糖原是肌肉和肝臟中碳水化合物的貯存形式，肝糖原占體內(nèi)糖原的1/3，可為機(jī)體尤其是紅細(xì)胞、腦和神經(jīng)組織提供能量。提供能量1、貯存和提供能量糖蛋白是體內(nèi)激素、酶、抗體等的組成部分。糖脂是細(xì)胞膜和神經(jīng)組織的成分。核糖和脫氧核糖是核酸的重要組分。2、構(gòu)成細(xì)胞和組織攝入充足的碳水化合物可以預(yù)防體內(nèi)或膳食中蛋白質(zhì)進(jìn)入糖異生旁路。3、節(jié)約蛋白質(zhì)作用脂肪在體內(nèi)的徹底分解過(guò)程需要葡萄糖的協(xié)同作用，如果碳水化合物攝入不足，則可導(dǎo)致脂肪酸不能被徹底氧化而產(chǎn)生酮體，酮體過(guò)多可以酮血癥，引起酸堿平衡失調(diào)。4、抗生酮作用5、傳遞信息6、潤(rùn)滑作用7、保護(hù)蛋白質(zhì)不被蛋白酶消化8、控制細(xì)胞膜的通透性9、解毒作用10、合成生物大分子的前體11、調(diào)節(jié)血糖的作用增強(qiáng)腸道功能、有利于糞便排出（不可溶）

多數(shù)纖維素具有促進(jìn)腸蠕動(dòng)和吸水膨脹的特性，可使腸道平滑肌保持健康和張力，還可使糞便軟化控制體重和減肥（均可）

膳食纖維不能被人體吸收，但可以減緩食物由胃進(jìn)入腸道的速度和吸水作用，增加飽腹感，從而減少能量攝入可降低血糖水平（可溶）

膳食纖維可以減少小腸對(duì)糖的吸收食物中膳食纖維的生理意義可降低血膽固醇水平（可溶）

膳食纖維可以結(jié)合膽酸，減少膽酸和中性固醇的肝腸循環(huán)；還可以減少體內(nèi)胰島素的釋放，另外可溶性纖維在大腸內(nèi)被腸道細(xì)菌代謝產(chǎn)生的一些短鏈脂肪酸（如乙酸、丁酸等）均可以減弱肝臟中內(nèi)源性膽固醇的合成可調(diào)節(jié)腸道菌群，促進(jìn)益生菌的生長(zhǎng)（均可）具有預(yù)防腸癌發(fā)生的作用（均可）

增加了糞便量，縮短糞便在大腸內(nèi)存留時(shí)間；粘著膽酸或其它致癌物；細(xì)菌使膳食纖維分解產(chǎn)生短鏈脂肪酸，降低PH值，抑制致癌物的產(chǎn)生；改變了大腸中的菌相。具有陽(yáng)離子交換作用

膳食纖維可以在胃腸道結(jié)合K+、Na+Ca2+、Fe3+等陽(yáng)離子，如攝入過(guò)量可引起體內(nèi)陽(yáng)離子缺乏膳食纖維攝入過(guò)多，可使膳食產(chǎn)生的能量減少，一般中等攝入水平，可使能量減少5%五、碳水化合物的供給量能量充足（碳水化合物攝入充足）、蛋白質(zhì)和脂肪的攝入不足是我國(guó)農(nóng)民處于溫飽階段的基本膳食特征從1982、1992和2002年全國(guó)及部分省市調(diào)查來(lái)看，我國(guó)居民的糧食消費(fèi)量在逐年下降，蔬菜、水果消費(fèi)量明顯增加全國(guó)調(diào)查資料顯示，我國(guó)城市居民碳水化合物攝入均值占能量的58.8%，資料表明碳水化合物占總能量的80%以上和40%以下不利于健康1988年中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)建議我國(guó)健康人群碳水化合物的供給量以占總能量的60%～70%為宜2000年中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)根據(jù)目前我國(guó)膳食碳水化合物的實(shí)際攝入情況和FAO/WHO的建議推薦量對(duì)上述供給量進(jìn)行了修正，提出碳水化合物的適宜攝入量為提供總能量的55%～65%攝入的碳水化合物應(yīng)該來(lái)自不同的來(lái)源，包括復(fù)合碳水化合物、膳食纖維、非淀粉多糖、低聚糖等限制純能量食物如精制糖的攝入量成年人蔗糖攝入量以50g/d為限提倡攝入營(yíng)養(yǎng)素/能量密度高的食物，以保障人體能量和營(yíng)養(yǎng)素的需要同時(shí)要考慮改善胃腸道環(huán)境和預(yù)防齲齒的需要六、碳水化合物的食物來(lái)源谷類含碳水化合物70%～75%，薯類含碳水化合物20%～25%，根莖類蔬菜、豆類含碳水化合物50%～60%含淀粉較多的堅(jiān)果，如栗子、菱角等水果、蔬菜中除含少量單糖外，還含有纖維素、果膠食糖，主要是蔗糖，可以提供雙糖和單糖血糖生成指數(shù)血糖生成指數(shù)即血糖指數(shù)（GI），它是一個(gè)衡量各種食物對(duì)血糖可能產(chǎn)生多大影響的指標(biāo)測(cè)量方法是空腹?fàn)顟B(tài)下進(jìn)食100g被試食物后，測(cè)量幾個(gè)小時(shí)內(nèi)的血糖水平，計(jì)算血糖反應(yīng)曲線下的面積，與等量參考食物（葡萄糖或白面包）血糖曲線下面積比較所得的比值即為血糖指數(shù)血糖指數(shù)的高低與各種食物的消化、吸收和代謝情況有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，食物導(dǎo)致血糖升高越少，其血糖指數(shù)就越低；反之就越高GI（血糖生成指數(shù)）含有50克糖類的食物的餐后血糖應(yīng)答50克葡萄糖的餐后血糖應(yīng)答×100GI=

GI7５：

高GI食物

GI55～7５：

中GI食物

GI55：

低GI食物GL（血糖生成負(fù)荷）GL：食物的GI乘以攝入食物的實(shí)際糖類的量，且糖類要減掉膳食纖維的量。血糖生成負(fù)荷判斷：GL20為高

GL11～19為中

GL11為低西瓜的GI=72200克西瓜的GL＜10

（每100克西瓜含碳水化合物5.5克、西瓜GI=72，即5.5×2×0.72=8）結(jié)果表明：200克西瓜對(duì)血糖沒(méi)有明顯的影響，可以放心地進(jìn)食。一個(gè)糖尿病患者想吃200克西瓜機(jī)體的正常代謝是維持生命活動(dòng)的重要保證，任何代謝紊亂都可影響組織器官功能。當(dāng)人體的蛋白質(zhì)，脂肪，碳水化合物等物質(zhì)發(fā)生代謝紊亂,在臨床上可能會(huì)出現(xiàn)一系列的癥狀。七、糖尿病

治療糖尿病的五駕馬車教育運(yùn)動(dòng)藥物監(jiān)測(cè)飲食高血糖的營(yíng)養(yǎng)治療原則平衡膳食，限制總能量，將體重逐步控制在理想體重范圍；適量蛋白質(zhì)；限制脂肪、膽固醇；限制碳水化合物；高膳食纖維；低鈉；充足維生素；定時(shí)定量進(jìn)餐，少食多餐;適量運(yùn)動(dòng)；個(gè)性