第五章 碳水化合物

第五章 碳水化合物

一、碳水化合物的定义

碳水化合物又称糖类，由碳、氢、氧三种元素组成。其中氢与氧的比例通常为2:1，与水的组成相同。

糖类定义：多羟基的醛或酮，及其他们的化合物和衍生物

二、碳水化合物(carbohydrate)分类

1. 根据聚合度（DP）划分

单糖(monosaccharide);双糖(disaccharide);寡糖(oligosaccharide);多糖(polysaccharide)

2. 按生理学或营养学划分

（1）可利用碳水化合物（可溶性碳水化合物）

指能被机体吸收分解吸收、提供能量的糖类物质，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（结构性碳水化合物）

指不能被机体吸收利用供给能量的物质，包括有特殊功能的膳食纤维和一般性的粗纤维。

三、糖类个论

1. 葡萄糖

葡萄糖是碳水化合物的基本单位之一，是最简单的六碳糖；

天然的葡萄糖是蜂蜜的主要成分之一，也存在水果之中。各种双糖、寡糖与多糖分子中都含有或多或少的葡萄糖分子。淀粉完全由葡萄糖所构成；

葡萄糖是血液中最主要的糖类，是机体不可缺少的提供能量的分子，是脑细胞、神经细胞、红血球细胞发挥生理功能的最主要的能量分子；

食品加工技术可以利用玉米淀粉分解制造葡萄糖，具有温和的甜味；

市面上可见葡萄糖粉产品，还可以添加在一些特殊营养配方，静脉注射营养液中，作为营养补充品。

2. 果糖

果糖是碳水化合物的基本单位之一，是最简单的六碳糖之一；

天然的果糖是蜂蜜的主要成分之一，含量高于葡萄糖，是蜂蜜甜味的主要来源，也存在水果之中；

食品加工技术可利用玉米淀粉制造果糖糖浆，这是以果糖为主、混合有葡萄糖及其他一些双糖的混和物，加工上作为甜味料，广泛添加在饮料，甜点，糖果、果酱之中。

3. 半乳糖

植物性食物中几乎没有单独存在的半乳糖，主要与葡萄糖结合形成乳糖，这是母乳、牛乳等各种乳汁中最主要的糖类成份。

4. 蔗糖

由葡萄糖和果糖结合而成，这是人类使用历史最悠久的天然甜味剂；

蜂蜜、枫糖、蔬菜、水果的甜味都由它而来；

食品科技可以利用甘蔗或甜菜制蔗糖；

精制的砂糖就是纯的蔗糖。砂糖产品很多种，结晶大小，精制程度，形态差异等各有不同。糖蜜是砂糖纯化后的副产品，红糖则是裹有糖蜜的蔗糖。

5. 乳糖

由葡萄糖和半乳糖结合而成，是乳汁中主要的糖类，存在各种乳汁与乳制品中。母乳得乳糖浓度比牛乳高，因此甜味比较强。

6. 麦芽糖

由两分子葡萄糖结合而成；

天然食物中含量很少，主要是淀粉的消化或分解的产物。唾液与小肠中的消化酶可以把淀粉分解成麦芽糖，当细细咀嚼米饭时可以感受到甜味；

小麦芽中含有的酶可以分解淀粉，啤酒酿造的过程也会产生麦芽糖。食品工业利用酶或化学方法可以从淀粉制造而得，常应用于加工食品。

7. 寡糖类

由3-10 个单糖结合而成，存在植物或微生物中；

虽然含量不高，但是种类很多，例如：水苏糖与棉籽糖为大豆寡糖、果寡糖与乳寡糖等。棉籽糖为三糖，由葡萄糖、果糖和半乳糖结合而成。水苏糖为四糖，含有三分子半乳糖和一分子果糖；

寡糖分子内的化学键不能被人体的消化酶所分解，所以不易消化，但是在大肠中可被微生物发酵，分解产生气体和小分代谢产物。大量摄食易造成胀气，放屁，肠道不适等症状。这是大量食用豆类、花生、蚕豆等会容易放屁的原因。

8. 淀粉

由葡萄糖高度聚合成，是种子、根、茎等植物组织中储存的多糖。目的是供种子发芽与植物成长繁殖之用。作为人类的食物，是饮食中最主要的糖类来源；

淀粉包括直链淀粉与支链淀粉两大类，两者的含量影响食物的质地和口感。支链淀粉比例越高黏性越强。以稻米为例，在来米中含直链淀粉25%，支链淀粉75%；蓬来米中含直链淀粉20%，支链淀粉80%；糯米则100%为支链淀粉。

9. 糖原

葡萄糖高度聚合成，类似植物支链淀粉，是动物性多糖，主要存在肝脏与肌肉，含量不高；

机体葡萄糖供应不足时，糖原可以迅速分解成葡萄糖以供机体。糖原负责补充血糖，以维持稳定的浓度；肌糖原增加肌肉爆发力和耐力，延长运动的时间；

动物屠宰时，糖原耗竭，只有肝、肾、心等内脏含有少量糖原，在饮食中并不重要；

肝糖原有重要的解毒生理功能。

四、碳水化合物生理功能

1. 提供和贮存能量；

2. 参与机体组成或构成重要的生命物质；

3. 维持脂肪的正常代谢；

4. 节约蛋白质；

5. 抗酮体作用；

6. 参与肝脏的解毒功能，保护肝脏；

7. 增强肠道功能。

五、碳水化合物的消化与吸收

1. 消化

淀粉的消化开始于口腔，受α-淀粉酶作用,其消化主要部位是在小肠。α-淀粉酶、α-糊精酶将淀粉几乎全部消化成各种单糖。人体不含β-1，4糖苷键水解酶，故不能消化纤维

素。纤维素是由β-葡萄糖和β-1，4糖苷键组成。人体也不能消化琼脂、果胶以及其他植物胶、海藻等多糖物质。

2. 吸 收

单糖如葡萄糖、半乳糖和果糖在小肠几乎全部被吸收。葡萄糖、半乳糖主动转运进入体内，果糖和甘露糖以被动转运方式被吸收。被吸收的单糖（主要是葡萄糖）经肝脏进入血液，为血糖的糖元之一。

六、血糖浓度的调节

血糖在24h 内稍有变动，正常空腹血糖浓度为80-120mg%，血糖浓度由血糖来源和去路两个方面的动态平衡决定：

1）肝脏：是体内调节血糖最主要的器官，通过肝细胞中的酶；

2）肌肉：肌肉等组织对血糖的摄取和利用也对血糖浓度发生一定影响；

3）激素调节：胰岛素有降低血糖的功能；肾上腺素、胰高血糖素等则可升高血糖浓度。两类激素相互联系、相互制约，共同维持血糖浓度的相对恒定。

七、参考摄入量（DRIs）

1. 每天至少摄入50～100 g碳水化合物；

2. 按其可提供能量的百分比计，推荐全日摄入量不少于55～65％；

3. 建议限制纯热能食物，如植物油、动物脂肪的摄入量，多食用谷类为主的多糖食物，包括：谷物类、根茎类、豆类、蔬菜类、水果类；

4. 简单糖类的摄取需要节制：推荐全日摄入量不高于6～10％。

八、食物来源

1. 淀粉类多糖，主要存在于植物性食品中，如米面、杂粮、根茎、果实、蜂蜜等；

2. 蔬菜、水果中含有一定的单糖、双糖，以及纤维素、果胶类。

九、糖的摄入与疾病的关系

1. 龋齿

摄甜味过高的单糖（果糖）、双糖（蔗糖、麦芽糖）易导致龋齿；

齿缝中食物残渣被口腔细菌利用产生酸而侵蚀牙齿的珐琅质，因此蛀牙的危险因子包括口腔微生物与可被利用的生酸糖类，还有口腔的卫生习惯；

含糖类高的食物会促进蛀牙，蛀牙发生率与糖之摄取量有正相关性，也与糖类的发酵与生酸能力有关，不能发酵或生酸的糖类可以降低蛀牙的危险。

2. 乳糖不耐症

成年人的小肠缺少乳糖酶而无法消化乳糖，在食用含乳糖的乳品时，乳糖在肠道中导致腹泻，胀气等不适之感觉；

东方人在婴儿期可食用乳品，但成年后则不消化乳糖；

避免或减轻不适症状之方法为选用低乳糖乳品或发酵乳，其中所含的乳糖已经被酶分解；

勿空腹饮用乳品，减少每次的饮用量，或与其它食物共食，延长食物在胃中停留之时间。

3. 糖与心血管疾病关系（不确定）

4. 糖（淀粉多糖）与肥胖和糖尿病

5. “荔枝病”：可能是果糖引起

十、膳食纤维（dietary fiber）

1. 定义

膳食纤维也称非淀粉多糖，是指能抵挡人体小肠消化、吸收，而在人体大肠能部分或全部发酵，不能为人体提供能量的可食用的碳水化合物及其相类似物质的总和，主要包括半纤维素、果胶、树胶、及海藻酸盐等

果胶：多存在于果蔬等软组织中的不可消化的多糖；

树胶：亦称植物胶，包括植物分泌胶如阿拉伯胶、种子胶如瓜尔豆胶和角豆胶等；

海藻胶：海藻类的海藻胶如琼脂和红藻胶，及来自微生物的黄原胶等。

2. 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

纤维素所有植物（小麦等）增加粪便体积

半纤维素小麦、大米、黑麦、蔬菜促进胃肠蠕动

木质素所有植物正在研究中

可溶性纤维

果胶、树胶、粘胶柑桔类、燕麦类、豆类延缓胃排空时间、减缓葡萄糖

吸收、降低血胆固醇

3. 膳食纤维的保健功能

（1）膳食纤维增加粪便，具有保水作用，增加粪便柔软性，促进肠道蠕动，防止便秘；

（2）促进肠道蠕动，减少接产结肠癌的发病率；

（3）降低血液中的胆固醇的含量，减少冠心病的发病率，预防胆结石形成。

4. 膳食纤维的参考摄入量

每天20-35克膳食纤维就可以使排便顺畅，降低大肠癌的危险，并且预防便秘、痔疮、憩室炎等；

增加摄取量之同时，必须配合饮用大量水分，若水分不足，粪便会干硬，反而增加便秘的困扰；

摄取量加高并没有额外的益处，提高膳食纤维摄取量时，若方法不当也会造成不适症状；摄取量突然大增，会增加肠道气体而引发胀气；

膳食纤维如果超过建议量，也会干扰蛋白质和矿物质等营养素的吸收。因此，消化吸收功能弱的儿童与老人要注意，以免蛋白和能量摄取不足；

十一、功能性低聚糖

1. 定义

是由2～10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低聚合度的糖类，分功能性低聚糖和普通低聚糖两大类。

2. 功能性低聚糖

功能性低聚糖，人体胃肠道内没有水解它们（除异麦芽酮糖外）的酶系统，因而它们不被消化吸收而直接进入大肠内，优先为双歧杆菌所利用，是双歧杆菌的增殖因子。

3. 功能性低聚糖种类

包括水苏糖、棉子糖、异麦芽酮糖、乳酮糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、低聚异麦芽酮糖、低聚龙胆糖、大豆低聚糖、低聚壳聚糖等。

这些低聚糖均带有不同程度的甜味（除低聚龙胆糖外），一般甜度相当于蔗糖的30%～60%，可以做为食品的调味料。

4. 功能性低聚糖的生产

自然界一般不存在低聚糖，主要通过现代工艺生产——“酶解提取工艺” ，生产功能性低聚糖

5. 功能性低聚糖生理功能

（1）预防龋齿；

（2）整肠功能（改善肠道功能）、预防疾病；

a. 抑制外源致病菌和肠内固有腐败菌；

b. 减少有毒发酵产物及有毒菌产生；

c. 刺激肠道蠕动，防止便秘；

d. 降低血清胆固醇水平，防止心脑血管疾病；

e. 减轻肝脏分解毒素的负担，保护肝功能。

（3）生成并改善营养素的吸收；

a. 合成少量维生素；

b. 转化为乳糖。

（4）热值低，不引起血糖升高；

（5）增强机体免疫力，防止癌变发生。