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第五章碳水化合物本章学习目的与要求碳水化和物的生理功能作用碳水化和物的分类碳水化合物的适宜摄入量及食物来源碳水化合物的功能食品中重要的碳水化合物食品加工对碳水化合物的影响碳水化合物的摄取与食物来源思考题主要内容碳水化合物概述1.碳水化合物的定义碳水化合物是自然界最丰富的有机物,构成我们大部分食物,是人类能量的最经济和最重要的来源,由碳水化合物提供的能量占总能量的40%~80%.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.元素组成主要为碳、氢、氧.1927年国际化学名词重审委员会建议用“糖类(glucide)”代替“碳水化合物(carbohydrates)”.这类营养素在常规分析中包括无氮浸出物和粗纤维.碳水化合物是动物的主要能量来源.FAO/WHO1998按照碳水化合物的聚合度(DP)将其分为3类,每一类的亚组又可按生理学或营养学的理解,分为可消化利用与不可消化利用碳水化合物.如根据碳水化合物的所有性质均来源于它的小肠消化和结肠发酵的两大特性,将“可利用与不可利用”表示为“血糖生成和非血糖生成”的碳水化合物则更科学些.2.碳水化合物的分类碳水化合物是自然界存在很广泛的一类物质,是绿色植物通过光合作用合成的一类多羟基醛或多羟基酮的有机化合物,种类多,分布广成份复杂.从化学的角度可以将碳水化合物分为;糖类,寡糖和多糖类.营养学上根据碳水化合物是否提供能量可将它们分为两大类,即可利用和不可利用的碳水化合物.1)可利用碳水化合物能被机体吸收,提供能量的糖类,包括单糖,双糖,多糖中的淀粉,糖原,糊精等.2)不可利用碳水化合物不能被机体吸收利用供给能量,如膳食纤维.第一节碳水化合物的功能一、供能及节约蛋白质二、构成体质三、维持神经系统的功能与解毒四、有益肠道功能五、食品加工中重要原、辅材料六、抗生酮作用一、供能及节约蛋白质膳食中可利用碳水化合物是人类最经济、最主要和最有效的能量来源,碳水化合物在体内消化后,主要以葡萄糖的形式吸收,人体所有组织细胞都含有直接利用葡萄糖产热的酶类,葡萄糖最终的代谢产物为二氧化碳和水,每克葡萄糖可产热16.6KJ(4kcal).糖类与机体的某些营养素尤其是蛋白质和脂肪的正常代谢关系密切.摄入充足的糖类,可以节省体内蛋白质或其他代谢物的消耗,使氮在体内的储备增加,即节约保护蛋白质的作用.二、构成体质糖是构成机体的重要物质,并参加细胞的多种活动.糖和脂肪形成的糖脂是细胞膜和神经组织的重要成分,糖与蛋白质结合形成的糖蛋白的抗体、酶、激素、核酸的组成部分,具有重要的生理功能.三、维持神经系统的功能与解毒碳水化合物对维持神经系统的功能具有重要作用，尽管大多数细胞可由脂肪和蛋白质代替糖作为能源.但是，脑、神经和肺组织却需要葡萄糖作为能源.葡萄糖是一切系统特别是神经系统最主要的能量来源,大脑活动靠糖的有氧氧化供热,血糖的2/3被大脑消耗.肌肉和肝脏中的糖原是碳水化合物贮能的形式,满足机体肌肉活动、红细胞、脑和神经组织的能量需要.肝糖原充足可增强肝脏对某些有害物质如细菌毒素的解毒作用,糖原不足时机体对酒精、砷等有害物质的解毒的作用减弱,葡萄糖醛酸直接参与肝脏解毒.四、有益肠道功能非淀粉多糖类，如纤维素、果胶、抗性淀粉和功能性低聚糖等，不能在小肠消化吸收，但可刺激肠道蠕动，诱导结肠正常菌群生长，有助于肠道健康.五、食品加工中重要原、辅材料碳水化合物是食品加工中重要原辅材料之一，并且对食品的感官性状具有重要作用.焙烤食品主要是由富含碳水化合物的谷类原料制成硬糖主要是由糖（蔗糖）制成.低聚异麦芽糖、低聚果糖等则具有特殊功能作用，是功能食品的重要成分.六、抗生酮作用脂肪在体内的正常代谢需碳水化合物参与,其代谢产物乙酰基需与葡萄糖的代谢产物草酰乙酸结合进入三羧酸循环,才能彻底氧化.糖类不足,脂肪氧化不完全而产生过量的酮体(丙酮、乙酰、乙酸等),产生酮血症,足量的糖类具有抗生酮作用.碳水化合物分类双糖单糖寡糖多糖第二节食品中重要的碳水化合物膳食中碳水化合物的分类（FAO/WHO）分类（DP）亚组组成糖（1-2）单糖葡萄糖、果糖、半乳糖双糖蔗糖、乳糖、糖醇山梨醇、甘露糖醇寡糖（3-9）异麦芽低聚糖多种低聚异麦芽糖混合物其他寡糖棉子糖、水苏糖、多糖（≥10）淀粉支链淀粉、直链淀粉非淀粉多糖纤维素、果胶一、糖1.单糖(monosacchride)•食品中的单糖主要是葡萄糖和果糖。半乳糖很少单独存在，是乳糖的组成成分。其它还有少量的糖、脱氧核糖、阿拉伯糖和木糖。•凡不能被水解为更小分子的糖（核糖、葡萄糖）（1）葡萄糖(glucose)来源：淀粉、蔗糖、乳糖等的水解；是机体吸收、利用最好的单糖。作用：作为燃料及制备一些重要化合物；（如核糖核酸、脱氧核糖核酸中的核糖、黏多糖、糖蛋白、脂类和非必需氨基酸等）脑细胞的唯一能量来源（2）果糖(fructose)•蜂蜜和许多水果中含有果糖。机体中的果糖主要由肠道的二糖酶将蔗糖分解为葡萄糖和果糖而来。•果糖的甜度很高，是糖类中最甜的物质（蔗糖100，葡萄糖74，果糖173）。•高果糖浆广泛应用于食品加工中。特点：代谢不受胰岛素控制；通常是糖类中最甜的物质，食品工业中重要的甜味物质。不良反应：大量食用而出现恶心、上腹部疼痛，以及不同血管区的血管扩张现象。大量给予果糖还可引起肝脏中三酰甘油酯合成增多，导致高三酰甘油酯血症血清胆固醇水平有不同程度的升高。2.双糖(oligosacchride)•双糖由二分子单糖缩合而成，凡能被水解成少数（2-10个）单糖分子的糖。•天然存在的双糖主要有蔗糖、乳糖和麦芽糖。•麦芽糖主要来自淀粉水解。•食品中还有少量异构蔗糖（异麦芽酮糖）和异构乳糖。•异构蔗糖在食品中作为甜味剂应用，异构乳糖由乳糖异构而来，作为食品添加剂使用（1）蔗糖来源：植物的根、茎、叶、花、果实和种子内，由1分子葡萄糖和1分子果糖构成。作用：食品工业中重要的含能甜味物质；对人类营养具有重要意义。与糖尿病、龋齿、动脉硬化等有关动物实验表明，大量食用低分子糖有害，应该以高分子糖类为主满足人体对糖类的需要。蔗糖易于发酵，并可产生溶解牙齿珐琅质和矿物质的物质，在牙齿上形成黏着力很强的不溶性葡萄糖，同时产生作用于牙齿的酸，引起龋齿。（2）异构蔗糖（异麦芽酮糖）来源：蜂蜜、蔗汁中微量存在；特点：食品工业中重要的含能甜味物质；耐酸性强、甜味约为蔗糖的42%，不致龋。•异构蔗糖性质与蔗糖相似，但耐酸性强。20%的蔗糖溶液在pH2.0的条件下，经100°C加热60min，可全部水解为葡萄糖和果糖，而异构蔗糖尚未酸解。•有还原性。•甜味品质极似蔗糖，味感纯正，甜度约为蔗糖42%。（3）麦芽糖来源：淀粉水解，由2分子的葡萄糖构成。一般植物含量很少，发芽的种子（麦芽）由于酶的作用分解淀粉生成。特点：食品工业中重要的糖质原料，温和的甜味剂，甜度约为蔗糖的l／2。（4）乳糖•由1分子葡萄糖和1分子半乳糖构成，是哺乳动物乳汁的主要成分。•含量根据动物种类不同而异，人乳7%，牛乳5%。•肠道中将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖的乳糖酶活性随年龄急剧下降，某些个体可降至0，因此成年人大量食用乳糖，不易消化，食物中乳糖含量高于15%时可导致渗透性腹泻。来源：哺乳动物的乳汁；特点：牛乳中的还原性二糖；发酵过程中转化为乳酸；在乳糖酶作用下水解；乳糖不耐症。功能：★是婴儿主要食用的碳水化合物。★构成乳糖的D—半乳糖除作为乳糖的构成成分外，还参与构成许多重要的糖脂(如脑苷脂、神经节苷酯)和精蛋白，细胞膜中也有含半乳糖的多糖，故在营养上仍有一定意义。（5）异构乳糖组成：1分子半乳糖和1分子果糖组成来源：乳糖异构；原乳中没有异构乳糖，经过不同加工处理的乳制品中可生成一定量的异构乳糖。（淡炼乳、超高温杀菌乳）特点：无天然存在，由乳糖异构而来；不能被消化吸收，通便作用；促进肠道有益菌的增殖、抑制腐败菌的生长；促进肠道中双歧杆菌自行合成多种B族维生素。甜度约为蔗糖的一半（约50）。基于异构乳糖的保健作用，目前用人工方法将乳糖异构化，生产大量异构乳糖。异构乳糖的主要功能作用：1）促进肠道有益菌群的增殖。2）促进肠道中双歧杆菌自行合成维生素族。3）不被消化、吸收，有整肠、通便作用。3.糖醇(1)山梨糖醇（又称葡萄糖醇）来源：广泛存在于植物中，海藻和果实类如苹果、梨、葡萄等中多有存在；工业上由葡萄糖氢化制得。特点：甜度为蔗糖一半；代谢时可转化成果糖而不变成葡萄糖，不受胰岛素控制，因而适用于糖尿病等患者的甜味剂。具有吸湿性，可做糕点等的保湿剂。（2）木糖醇来源：广泛存在于蔬菜、水果中；工业上用玉米芯和甘蔗渣等制得。特点：甜度与蔗糖相等；供能与蔗糖相同；代谢不受胰岛素调节；不被口腔细菌发酵，对牙齿无害，可作为止龋或抑龋作用的甜味剂。（3）麦芽糖醇来源：麦芽糖氢化制得。特点：甜度与蔗糖接近，为蔗糖的75-95％；非能源物质；不升高血糖；不增加胆固醇和中性脂肪的含量。是心血管疾病、糖尿病等患者作为疗效食品用的理想甜昧剂；防龋齿。（4）乳糖醇来源：由乳糖催化加氢制得。特点：★甜度为蔗糖的30～40%；★在肠道内几乎不被消化、吸收、能值很低；★不致龋齿。•上述糖醇类物质在食品工业中多作为甜味剂应用，有功能性甜味剂之称。•安全性高，每日容许摄入量（ADI）均无需规定。•有通便作用•也称寡糖，根据1988年FAO/WHO的意见，是由3~9个糖单位组成。•在食品中存在含量很少，仅有半乳糖基蔗糖和低聚果糖比较受关注，如棉籽糖、水苏糖等，在豌豆、菜豆、扁豆中的含量占干重的5%~8%。•在小肠中不被胃肠道中的酶所消化，但入结肠后可被结肠菌群发酵并产气，有胀气因子之称。二、低聚糖低聚果糖在某些谷物（小麦、燕麦）、蔬菜（芦笋、洋葱）和水果中（香蕉）中存在，但含量很低。此外，还有低聚异麦芽糖、低聚木糖等。由于不能被人体消化酶分解、吸收、利用，故又称为抗性低聚糖。低聚糖的功能作用：由于在结肠可被细菌发酵，可以促进有益菌--双歧杆菌等增殖，抑制有害菌群生长。降低肠道pH，降低蛋白质腐败产物。促进结肠蠕动，有利排便。具有特殊功能的低聚糖功能性食品低热、低脂、低胆固醇、低盐、高纤维素低聚糖（寡糖）和短肽（寡肽）具有特殊保健功能的低聚糖低聚果糖、乳果聚糖、低聚异麦芽糖、低聚木糖、低聚氨基葡萄糖1.大豆低聚糖OOHOHOHCH2OHOOOHOHCH2OHOCH2OHCH2OHOHOHO棉子糖OOHOHOHCH2OHOOOHOHCH2OHOOOOHOHCH2OHOCH2OHCH2OHOHOHO水苏糖•大豆低聚糖通常是指从大豆中提取的可溶性低聚糖的总称。•主要成分为棉子糖和水苏糖，同时还含有一定量的蔗糖和其他成分。2.低聚异麦芽糖定义：•又称分枝低聚糖，是指由2～5个葡萄糖单位构成，且至少有一个糖苷键是α（1-6）糖苷键结合的一类低聚糖。主要成份：异麦芽糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖、异麦芽五糖。生理活性：不致龋齿；促进双歧杆菌的增殖；抑制肠道有害菌的生长、降低腐败产物；提高机体免疫力。3.低聚果糖分子式为G-F-Fn，n=1～3glucose,fructoseG-F(蔗)G(葡)+G-F(蔗)+G-F-F(蔗果三糖)+G-F-F-F(蔗果四糖)+G-F-F-F-F(蔗果五糖)果糖转移酶2β-2,121低聚果糖的生理活性增殖双歧杆菌难水解，是一种低热量糖水溶性食物纤维抑制腐败菌，维护肠道健康防止龋齿低聚果糖存在于天然植物中香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱作为新型的食品甜味剂或功能性食品配料产酶微生物米曲霉、黑曲霉4.低聚乳果糖（1）定义：•低聚乳果糖是将蔗糖分解产生的果糖基转移到乳糖还原性末端C1的羟基上，生成半乳糖基蔗糖而成。•它是由半乳糖、葡萄糖和果糖3个单糖相连接所构成的三糖，通常以乳糖和蔗糖(1∶1)为原料，在β-呋喃果糖苷酶催化作用下制成。OOHOHOHCH2OHOOHOHCH2OHOOCH2OHCH2