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第一类营养素碳水化合物一、碳水化合物的概述碳水化合物(Carbohydrates)是多羟基的醛、酮或其简单衍生物以及能水解产生上述产物的化合物的总称。是由碳、氢和氧三种元素组成，它是为人体提供热能的三种主要的营养素中最廉价的营养素。碳水化合物是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源。它不仅是营养物质，而且有些还具有特殊的生理活性。例如：肝脏中的肝素有抗凝血作用；血型中的糖与免疫活性有关。此外，核酸的组成成分中也含有碳水化合物——核糖和脱氧核糖。因此，碳水化合物对医学来说，具有更重要的意义。二、碳水化合物的分类：碳水化合物一般的化学表达式为C6H12O6。碳水化合物分单糖、二糖、低聚糖、多糖四类。糖的结合物有糖脂、糖蛋白、蛋白多糖三类。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子糖、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、亲水胶质物三、碳水化合物的消化吸收1、碳水化合物的消化由于食物在口腔停留时间短暂，以致口腔唾液淀粉酶对碳水化合物的消化作用不大。胃液不含任何能水解碳水化合物的酶，其所含的胃酸对碳水化合物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。碳水化合物的消化主要在小肠中进行。小肠内消化分为肠腔消化和小肠黏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。肠腔中的主要水解酶来自胰液的α一淀粉酶，称胰淀粉酶(amylopsin)，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。淀粉在口腔及肠腔中消化后的上述各种中间产物，可以在小肠黏膜上皮细胞表面进一步彻底消化，最后消化成大量的葡萄糖及少量的果糖及半乳糖。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。发酵也是消化的一种方式。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。2、碳水化合物的吸收糖吸收的主要部位是在小肠的空肠。单糖首先进入肠黏膜上皮细胞，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，在肠黏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。四、碳水化合物的生理功能1、供给能量：每克葡萄糖产热16千焦(4千卡)，人体摄入的碳水化合物在体内经消化变成葡萄糖或其它单糖参加机体代谢。每个人膳食中碳水化合物的比例没有规定具体数量，我国营养专家认为碳水化合物产热量占总热量的60%—65%为宜。平时摄入的碳水化合物主要是多糖，在米、面等主食中含量较高，摄入碳水化合物的同时，能获得蛋白质、脂类、维生素、矿物质、膳食纤维等其它营养物质。而摄人单糖或双糖如蔗糖，除能补充热量外，不能补充其它营养素。2、构成细胞和组织：每个细胞都有碳水化合物，其含量为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、细胞浆以及细胞间质中。3、节省蛋白质：食物中碳水化合物不足，机体不得不动用蛋白质来满足机体活动所需的能量，这将影响机体用蛋白质进行合成新的蛋白质和组织更新。因此，完全不吃主食，只吃肉类是不适宜的，因肉类中含碳水化合物很少，这样机体组织将用蛋白质产热，对机体没有好处。所以减肥人群或糖尿病患者最少摄入的碳水化合物不要低于150克主食。4、维持脑细胞的正常功能：葡萄糖是维持大脑正常功能的必需营养素，当血糖浓度下降时，脑组织可因缺乏能源而使脑细胞功能受损，造成功能障碍，并出现头晕、心悸、出冷汗、甚至昏迷。5、抗酮体的生成：当人体缺乏糖类时，可分解脂类供能，同时产生酮体。酮体可导致高酮酸血症。6、解毒：糖类代谢可产生葡萄糖醛酸，葡萄糖醛酸与体内毒素（如：药物、胆红素）结合进而解毒7、加强肠道功能：与膳食纤维有关。如：防治便秘，预防结肠和直肠癌，防治痔疮等。碳水化合物中的糖蛋白和蛋白多糖有润滑作用。另外它可控制细脑膜的通透性。并且是一些合成生物大分子物质的前体，如嘌呤、嘧啶、胆固醇等。五、碳水化合物的膳食参考摄人量人体对碳水化合物的需要量，常以占总供能量的百分比来表示。中国营养学会根据目前我国膳食碳水化合物的实际摄人量和FAO/WHO的建议，建议膳食碳水化合物的参考摄人量为占总能量摄入量的55%～65%(AI)。对碳水化合物的来源也作出要求，即应包括复合碳水化合物淀粉、不消化的抗性淀粉、非淀粉多糖和低聚糖等碳水化合物；限制纯能量食物如糖的摄人量，以保障人体能量和营养素的需要及改善胃肠道环境和预防龋齿的需要。六、碳水化合物的食物来源一般说来，对碳水化合物没有特定的饮食要求。主要是应该从碳水化合物中获得合理比例的热量摄入。另外，每天应至少摄入50～100克可消化的碳水化合物以预防碳水化合物缺乏症。碳水化合物的主要食物来源有：糖类、谷物（如水稻、小麦、玉米、大麦、燕麦、高粱等）、水果（如甘蔗、甜瓜、西瓜、香蕉、葡萄等）、干果类、干豆类、根茎蔬菜类（如胡萝卜、番薯等）等。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%，薯类含量为15%～29%，豆类为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。七、碳水化合物缺乏与过量对人体健康的影响1、碳水化合物缺乏对人体健康的影响碳水化合物摄入不足，脂肪则会因氧化不全而产生过量的酮体，影响体内的酸碱平衡。缺乏碳水化合物还将导致全身无力、疲乏，血糖含量降低，从而产生头晕、心悸、脑功能障碍等严重后果。严重者还会导致低血糖昏迷。2、碳水化合物过量对人体健康的影响膳食中碳水化合物比例过高，必然会引起蛋白质和脂肪的摄入减少，也能对机体造成不良后果。当膳食中碳水化合物过多时，就会转化成脂肪贮存于体内，使人过于肥胖而导致各类疾病如高血脂、糖尿病等。八、食物血糖生成指数“食物血糖生成指数”是指含50g碳水化合物的食物与相当量的葡萄糖在一定时间（一般为2个小时）内，体内血糖反应水平的百分比值。可反映出食物与葡萄糖相比升高血糖的速度和能力。通常把葡萄糖的血糖生成指数定为100。食物中的碳水化合物进入人体后经过消化分解成为单糖，而后进入血液循环，进而影响血糖水平。由于食物进入胃肠道后消化速度不同，吸收程度不一致，葡萄糖进入血液速度有快有慢，数量有多有少，因此即使含等量碳水化合物的食物，对人体血糖水平影响也不同。专家提出用“食物血糖生成指数”(GI)的概念来衡量某种食物或膳食组成对血糖浓度影响的程度。一般而言，食物血糖生成指数大于70为高GI食物，小于55为低GI食物，55～70为中GI食物。豆类、乳类、蔬菜是低GI食物，而馒头、米饭是高GI食物。谷类、薯类、水果常因品种和加工方式不同，特别是其中的膳食纤维的含量发生变化，而引起其GI的变化最初食物血糖生成指数适用于糖尿病患者选择富含碳水化合物类食物的参考依据，现也广泛用于肥胖者和代谢综合征患者的膳食管理以及健康人群的营养教育中。第二类营养素脂类一、脂类的概述脂类是脂肪和类脂的总称，是一大类具有重要生物学作用的化合物。其共同特点是溶于有机溶剂而不溶于水。正常人体内，按体重计算，脂类为14%～19%；肥胖者达30%以上。二、脂类的组成和分类1、脂肪这里所说的脂肪即中性脂肪，由一分子甘油和三分子脂肪酸组成，故称三酰甘油或甘油三酯，约占脂类的95%。脂肪大部分分布在皮下、大网膜、肠系膜以及肾周围等脂肪组织中，常以大块脂肪组织形式存在，这些部位通常称脂库。人体脂肪含量常受营养状况和体力活动等因素的影响而有较大变动。多吃碳水化合物和脂肪其含量增加，饥饿则减少。当机体能量消耗较多而食物供应不足时，体内脂肪就大量动员，经血循环运输到各组织，被氧化消耗。因其含量很不恒定，故有“可变脂”或“动脂”之称。2、脂肪酸脂肪酸是构成甘油三酯的基本单位。常见的分类如下：（1)按脂肪酸碳链长度分类分为长链脂肪酸（含14碳以上）、中链脂肪酸7（含8～12碳）和短链脂肪酸(含2～6碳)。（2)按脂肪酸饱和程度分类为饱和脂肪酸（SFA），其碳链中不含双键；单不饱和脂肪酸(MUFA)，其碳链中只含一个不饱和双键；多不饱和脂肪酸（PUEA），其碳链中含两个或多个双键。（3)按脂肪酸空间结构分类分为顺式脂肪酸，其联结到双键两端碳原子上的两个氢原子都在链的同侧；反式脂肪酸，其联结到双键两端碳原子上的两个氢原子在链的不同侧。天然食物中的油脂，其脂肪酸结构多为顺式脂肪酸。人造黄油是植物油经氢化处理后而制成的，在此过程中，植物油的双键与氧结合变成饱和键，并使其形态由液态变为固态，同时其结构也由顺式变为反式。研究表明，反式脂肪酸可以使血清低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)升高，而使高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)降低，因此有增加心血管疾病的危险性，所以目前不主张多食用人造黄油。（4)按不饱和脂肪酸第一个双键的位置分类。脂肪酸分子上的碳原子用阿拉伯数字编号定位通常有两种系统。△编号系统从羧基碳原子算起；n或ω编号系统则从离羧基最远的甲基端碳原子算起。分为n-3系、n-6系、n-7系、n-9系，或ω-3、ω-6、ω-7、ω-9系列脂肪酸。不饱和脂肪酸甲基端的碳原子称为n碳（或ω碳），如果第一个不饱和键所在n碳原子的序号是3，则为n-3或ω-3系脂肪酸，依次类推。示例：CH3–CH2-CH2–CH2–CH2–CH2-CH2-CH2-CH2-COOH△编号系统10987654321n或ω编号系统12345678910各种脂肪酸的结构不同，功能也不一样，对它们的一些特殊功能的研究，也是营养学上的重要研究与开发的领域。一般来说，人体细胞中不饱和脂肪酸的含量至少是饱和脂肪酸的2倍，但各种组织中两者的组成有很大差异，并在一定程度上与膳食中脂肪的种类有关。3、类脂类脂主要有磷脂、糖脂、类固醇等。（1)磷脂磷脂是含有磷酸根、脂肪酸、甘油和氮的化合物。体内除甘油三酯外，磷脂是最多的脂类，主要形式有甘油磷脂、卵磷脂、神经鞘磷脂等。甘油磷脂存在于各种组织、血浆，并有少量储于体脂库中。它是构成细胞膜的物质并与机体的脂肪运输有关。卵磷脂又称为磷脂酰胆碱，存在于蛋黄和血浆中。神经鞘磷脂存在于神经鞘。（2)糖脂糖脂是含有碳水化合物、脂肪酸和氨基乙醇的化合物。糖脂包括脑苷脂类和神经苷脂。糖脂也是构成细胞膜所必需的。（3)类固醇及固醇类固醇是含有环戊烷多氢菲的化合物。类固醇中含有自由羟基者视为高分子醇，称为固醇。常见的固醇有动物组织中的胆固醇和植物组织中的谷固醇。类脂在体内的含量较恒定，即使肥胖患者其含量也不增多；反之，在饥饿状态也不减少，故有“固定脂”或“不动脂”之称。三、脂类的消化吸收1、脂肪的消化吸收食物进入口腔后脂肪的消化就已开始，唾液腺分泌的脂肪酶可水解部分食物脂肪，但这种消化能力很弱。婴儿口腔中的脂肪酶则可有效地分解奶中短链和中链脂肪酸。脂肪的消化在胃内也有限，主要消化场所是小肠。来自胆囊中的胆汁首先将脂肪乳化，胰腺和小肠分泌的脂肪酶将甘油三酯水解生成游离脂肪酸和甘油单酯。脂肪水解后的小分子，如甘油、短链和中链脂肪酸很容易被小肠细胞吸收直接进入血液。甘油单酯和长链脂肪酸被吸收后先在小肠细胞中重新合成甘油三酯，并和磷脂、胆固醇以及蛋白质形成乳糜微粒，由淋巴系统进入血液循环。血中的乳糜微粒是一种颗粒最大、密度最低的脂蛋白，是食物脂肪的主要运输形式，随血液流遍全身以满足机体对脂肪和能量的需要，最终被肝脏吸收。食物脂肪的吸收率一般在80%以上，最高的如菜子油可达99%。2、类脂的消化吸收磷脂的消化吸收与甘油三酯相似。胆固醇则可直接被吸收，如果食物中的胆固醇和其他脂类呈结合状态，则先被水解成游离的