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碳水化合物徐臻荣18999423511（2013.4.25.KH.白夜班）碳水化合物是自然界中大量存在的一大类物质,是食物中的主要成分之一。由碳、氢、氧三种元素组成；每两个氢原子配有一个氧原子，这个比例和水相同，故名碳水化合物。低分子量的碳水化合物有甜味，所以碳水化合物又称糖类。一些糖的衍生物如糖醛酸、氨基糖、以及由它们组成的膳食纤维，有一定的重要性,糖和脂质或蛋白质的结合物糖脂、糖蛋白、蛋白多糖，有广泛的生理功用，日益受到重视。一.碳水化合物的分类碳水化合物分糖(单、双糖)、低聚糖、多糖三类。糖的结合物有糖脂、糖蛋白、蛋白多糖三类。表1-5-1碳水化合物分类分类(糖分子DP)亚组组成糖(1-2)单糖葡萄糖、半乳糖、果糖双糖蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖糖醇山梨醇、甘露糖醇寡糖(3-9)异麦芽低聚寡糖麦芽糊精其他寡糖棉籽糖、水苏糖、低聚果糖多糖(≥10)淀粉直链淀粉、支链淀粉、变性淀粉非淀粉多糖纤维素、半纤维素、果胶、亲水胶质物(hydrocoUoids)注：引自FAO／WH019981.单糖:不能水解成更简单糖的碳水化合物叫单糖。食物中的单糖主要为葡萄糖、果糖、半乳糖(都属于六碳糖)。2.双糖:每分子能水解成两分子单糖的碳水化合物称双糖。营养上有意义的双糖有蔗糖、麦芽糖、乳糖三种。表1-5-2食用糖及糖醇的相对甜度名称相对甜度名称相对甜度乳糖0.2果糖1.2-1.8麦芽糖0.4山梨醇0.6葡萄糖0.7甘露醇0.7蔗糖1.0木糖醇0.93.糖醇糖醇是单糖、双糖的重要衍生物，常见有山梨醇、甘露醇、木糖醇、麦芽糖醇等。4.低聚糖:低聚糖又称寡糖,由3—9个单糖分子通过糖苷键连接而成。目前已知的几种重要寡糖有棉籽糖、水苏糖、异麦芽低聚糖、低聚果糖、低聚甘露糖、大豆低聚糖等。其甜度通常只有蔗糖的30％-60％。5.多糖:多糖是由≥10个单糖分子脱水缩合并借糖苷键彼此连接而成的高分子聚合物。多糖在性质上与单糖和低聚糖不同,多糖一般不溶于水，无甜味，不形成结晶，无还原性。多糖在酶或酸的作用下，水解成单糖残基不等的片段，最后成为单糖。根据营养学上新的分类法，多糖可分为淀粉和非淀粉多糖。二.碳水化合物的生理功能1.储存和提供能量每克葡萄糖产热4kcal(？KJ)。维持健康的总能量？%由碳水化合物提供？碳水化合物是以什么形式储存能量？2.构成细胞及重要生命物质每个细胞都有碳水化合物，其含量约为2-10％，主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在。分布在细胞膜、细胞器膜、细胞浆，以及细胞间基质中。碳水化合物是机体的重要构成成分之一,如结缔组织中的粘蛋白、神经组织中的糖脂、细胞膜表面具有传递信息功能的糖蛋白等,都是一些寡糖复合物。DNA、RNA中都含有核糖,在遗传中起着重要的作用。3.节约蛋白质作用食物中如碳水化合物不足，机体不得不分解蛋白质取得能量。因为能量需要量的迫切超过其他营养素。如要最大限度地把氨基酸用于蛋白质合成，在摄取必需氨基酸的同时，一定要有足够的碳水化合物供应。4.抗生酮作用食物中碳水化合物充足可保证脂肪的充分氧化;不足，机体就要动用体内储存的脂肪来供给能量,但机体对脂肪酸的氧化能力有一定限度,动用脂肪过多，其分解代谢的中间产物-酮体,不能完全氧化，过多的酮体可引起酮血症。膳食中充足的碳水化合物可保证这种情况不会发生。5.解毒作用经糖醛酸途径生成的葡萄糖醛酸，是体内一种重要的结合解毒剂，在肝脏中能与许多有害物质如细菌毒素、酒精、砷等结合，以消除或减轻这些物质的毒性或生物活性，从而起到解毒作用。可降血糖和血中胆固醇;吸收肠道中毒物和致癌物质,预防结肠癌的发生。6.增强肠道功能非淀粉多糖类如纤维素和果胶、抗性淀粉、功能性低聚糖等抗消化的碳水化合物，虽不能在小肠消化吸收，但刺激肠道蠕动，增加了结肠内的发酵，发酵产生的短链脂肪酸和肠道菌群增殖，有助于正常消化和增加排便量。•某些不消化的碳水化合物在结肠发酵时，刺激肠道某些益生菌增殖，如乳酸杆菌、双歧杆菌的生长。•益生菌能提高人体肠道功能•不消化的碳水化合物常被称为”益生元”，如低聚果糖、菊糖、非淀粉多糖、抗性淀粉等。表1-5-3膳食纤维的种类、食物来源和主要功能种类主要食物来源主要功能不溶性纤维木质素所有植物正在研究之中纤维素所有植物(如小麦制品)增加粪便体积半纤维素小麦、黑麦、大米、蔬菜促进胃肠蠕动可溶性纤维果胶、树胶粘胶、少数半纤维素柑橘类、燕麦制品和豆类延缓胃排空时间、减缓葡萄糖吸收、降低血胆固醇三.碳水化合物的消化(一)口腔内消化碳水化合物的消化自口腔开始。口腔分泌的唾液中含有α-淀粉酶，唾液中还含此酶的激动剂氯离子，而且还具有此酶最合适pH6-7的环境。α-淀粉酶能催化直链淀粉、支链淀粉及糖原分子中α-1,4-糖苷键的水解，但不能水解这些分子中分支点上的α-1,6-糖苷键及紧邻的两个α-1,4-糖苷键。水解后的产物可有葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、麦芽寡糖以及糊精等的混合物。(二)胃内消化当口腔内的碳水化合物食物被唾液所含的粘蛋白粘合成团，并被吞咽而进入胃后，pH下降至1-2时，不再适合唾液淀粉酶的作用。胃液不含任何能水解碳水化合物的酶，其所含的胃酸虽然很强，但对碳水化合物也只可能有微少或极局限的水解，故碳水化合物在胃中几乎完全没有什么消化。(三)肠内消化碳水化合物的消化主要是在小肠中进行消化。小肠内消化分肠腔消化和小肠粘膜上皮细胞表面上的消化。极少部分非淀粉多糖可在结肠内通过发酵消化。1.肠腔内消化肠腔中的主要水解酶是来自胰液的胰淀粉酶，最适pH为6.3-7.2。胰淀粉酶对末端α-1,4-糖苷键和邻近α-1,6-糖苷键的α-1,4-糖苷键不起作用，但可随意水解淀粉分子内部的其他α-1,4-糖苷键。消化结果可使淀粉变成麦芽糖、麦芽三糖(约占65％)、异麦芽糖、α-临界糊精及少量葡萄糖等。α-临界糊精是由4-9个葡萄糖基构成。2.小肠粘膜上皮细胞表面上的消化淀粉在口腔及肠腔中消化后的上述各种中间产物，可以在小肠粘膜上皮细胞表面进一步彻底消化。小肠粘膜上皮细胞刷状缘上含有丰富的α-糊精酶、糖淀粉酶、麦芽糖酶、异麦芽糖酶、蔗糖酶及乳糖酶，它们彼此分工协作。最后把食物中可消化的多糖及寡糖完全消化成大量的葡萄糖及少量的果糖及半乳糖。生成的这些单糖分子均可被小肠粘膜上皮细胞吸收。3.结肠内消化小肠内不被消化的碳水化合物到达结肠后，被结肠菌群分解，产生氢气、甲烷气、二氧化碳和短链脂肪酸等，这一系列过程称为发酵。发酵所产生的气体经体循环转运经呼气和直肠排出体外，其他产物如短链脂肪酸被肠壁吸收并被机体代谢。碳水化合物在结肠发酵时，促进了肠道一些特定菌群的生长繁殖，如双歧杆菌、乳酸杆菌等。四.碳水化合物的吸收经过消化变成单糖后被细胞吸收。吸收的主要部位是在小肠的空肠。单糖首先进入肠粘膜上皮细胞，再进入小肠壁的毛细血管，并汇合于门静脉而进入肝脏，最后进入大循环，运送到全身各个器官。在吸收过程中也可能有少量单糖经淋巴系统而进入大循环。单糖的吸收过程不单是被动扩散吸收，而是一种耗能的主动吸收。目前普遍认为，在肠粘膜上皮细胞刷状缘上有一特异的运糖载体蛋白，不同的载体蛋白对各种单糖的结合能力不同，有的单糖甚至完全不能与之结合，故各种单糖的相对吸收速率也就各异。五.糖原的合成与分解消化吸收的葡萄糖或体内其他物质转变而来的葡萄糖进入肝脏和肌肉后，可分别合成肝糖原和肌糖原，此种过程称为糖原的合成作用。肝糖原可在肝脏分解为葡萄糖，此种过程称为糖原的分解作用。糖原的合成和分解作用在维持血糖相对恒定方面具有重要作用。例如当机体处于暂时饥饿时，血糖趋于低下，这时肝糖原分解加速，及时使血糖升高恢复正常；反之，当机体饱餐后，消化吸收的葡萄糖大量进入血循环，血糖趋于升高，这时糖原合成作用加强,使血糖水平下降而恢复正常。六.糖异生由非碳水化合物转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。非碳水化合物主要是乳酸、丙酮酸、甘油、丙酸盐及生糖氨基酸。糖异生的主要场所是肝脏。糖异生具有重要生理意义。七.膳食参考摄入量中国营养学会推荐我国居民的碳水化合物的膳食参考摄入量占总能量的55％一65％,目前许多营养学家认为，其中精制糖不多于10％。摄入多糖(主要是淀粉)的同时，能获得蛋白质、脂类、维生素、矿物质、膳食纤维;摄入单糖、双糖(主要是蔗糖)时，不能取得除糖以外的其他营养素。而且摄入蔗糖过多能引起龋齿、心血管疾病和糖尿病。对健康人，每天每公斤体重摄入蔗糖2g，短期内不会增加血糖、甘油三酯和脂肪酸。心脏病和糖尿病患者，蔗糖所提供的能量占总能量的5％以下无害。膳食纤维的供给量标准尚未制定。成人每日摄入15-20g为宜。八.碳水化合物的来源(一)食物来源膳食中淀粉的来源主要是粮谷类和薯类食物；粮谷类一般含碳水化合物60％-80％，薯类中含量为15％-29％，豆类中为40％-60％。单糖和双糖的来源主要是蔗糖、糖果、甜食、糕点、甜味水果、含糖饮料和蜂蜜等。所有蔬菜都有糖和纤维素;水果中有葡萄糖和蔗糖、膳食纤维;动物性食物中只有奶类食品能提供一定数量的碳水化合物-乳糖。表1-5-4常见食物碳水化合物含量食物名称含量食物名称含量食物名称含量食物名称含量粉条83.6木耳35.7葡萄9.9番茄3.5粳米(标二)77.7鲜枣28.6酸奶9.3牛乳3.4籼米(标一)77.3甘薯23.1西瓜7.9芹菜3.3挂面(标准粉)74.4香蕉20.8杏7.8带鱼3.1小米73.5黄豆18.6梨7.3白菜3.1小麦粉(标粉)71.5柿17.1花生仁5.5鲜贝2.5莜麦面67.8马铃薯16.5南瓜4.5猪肉2.4玉米66.7苹果12.3萝卜4.0黄瓜2.4方便面60.9辣椒11.0鲫鱼3.8冬瓜1.9小豆55.7桃10.9豆腐3.8鸡蛋1.5绿豆55.6橙10.5茄子3.6鸡肉1.3九.血糖指数(GI)GI:指按空腹状态下进食50g被试食物后血糖反应曲线下的面积与等量参考食物(葡萄糖或白面包)对比进行计算所得值，被试食物反应曲线下面积除以参考食物曲线下面积再乘以100％。GI70为高GI食物;GI55-70为中GI食物;GI55为低GI食物。血糖指数越低，血糖升高越趋缓和，葡萄糖在人体内扩散的速度越缓慢，反之亦然。血糖生成指数在10至20左右的食物有：稻谷类食物中的大麦粒、豆类中的大豆罐头和五香蚕豆、根茎类食物中的土豆粉条、牛奶食品中的低脂奶粉和低脂酸乳酪、水果类中的樱桃、其他类中的花生等近十种食物。血糖生成指数在80以上的食品则有混合膳食中的牛肉面，谷类中的大米饭、糯米饭、精小麦面馒头，糖类中的麦芽糖等食物。按照以下方式进餐，指数就会降低：如“米饭+猪肉”的食谱血糖指数可达73.3，而改成“米饭+猪肉+芹菜’的食谱后，血糖指数可以下降到57.1，可见多食膳食纤维对人们维持正常的血糖水平和饮食健康有积极的意义。每餐都要吃高纤维食品(为了吃饱)，再配以水果，蔬菜和谷物食品以及淀粉类食品。比如：沙拉和连皮煮的土豆；烩菜配米饭；下午茶时水果配饼干。因为纤维能够降低指数：全麦面包的血糖指数只有77，而长棍面包的指数则高达95。用某些方法烹饪的食物,比如，土豆作成泥后的血糖指数非常高，而连皮煮后指数则适中。(三)烹调与应用(1)粗杂粮中的维生素、矿物质和膳食纤维的含量高于精细粮食。(2)粮食与豆类食物搭配食用可以提高膳食蛋白质的营养价值。(3)霉变的粮食不可食用。(4)烹调中，淀粉在干热情况下会部分分解而产生糊精，糊精比淀粉容易消化。如烤馒头片比馒头容易消化。烹调中淀粉与水一起受热，产生糊化反应，使淀粉体积增大，变得粘稠。这一反应有利于多种维生素的保护。(5)单糖和双糖在加热过程中会发生糖的焦化反应，颜色逐渐变化，最终的产物是有害物质棘黑色素。所以在炒糖食时，要掌握好火候。十.乳糖酶缺乏和乳糖不耐受症人类的乳糖酶缺乏和乳糖不耐受症普遍存在。(一)乳糖酶缺乏分类乳糖酶缺乏可分为三类：1.先天性乳糖酶缺乏者（是机体常染色体显性遗传疾病，此类型极为少见），连母乳也不能吃，吃后出现呕吐、腹胀、水样腹泻等。2.原发性乳糖酶缺乏又称成人乳糖酶缺乏，由于乳糖酶活性随着年龄的增长而降低所引起，并无其