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碳水化物是自然界存在很多的一大類物質。是食物中的主要成分之一。由碳、氫、氧三種元素組成;每兩個氫原子有一個氧原子,這個比數和水相同,故名碳水化合物,簡稱碳水化物。

1 碳水化物 -簡介

碳水化物碳水化物的物理性質
碳水化物是自然界存在很多的一大類物質。是食物中的主要成分之一。由碳、氫、氧三種元素組成;每兩個氫原子有一個氧原子,這個比數和水相同,故名碳水化合物,簡稱碳水化物。低分子量的碳水化物有甜味,所以碳水化物又稱糖類。碳水化物是人體的重要營養素,與蛋白質、脂肪一起,被稱為「三大營養素」。碳水化物由碳、氫、氧三種元素組成,其中氫。氧之間的比例同水一樣(2:1),因此叫做碳水化物,它是綠色植物用水和二氧化碳作原料,利用太陽的光能作動力製造出來的。地球上只有綠色植物具有這種能力。從這個意義上講,人和其他動物都是依靠植物生存的。

2 碳水化物 -定義概述

碳水化物碳水化物食品
碳水化物包括單糖、雙糖和多糖。單糖是最簡單的碳水化物,具有甜味,易溶於水,可不經消化直接為機體吸收和利用。正因為如此,緊急情況下,就常用葡萄糖生理鹽水為人體補充能量和水分。最常見的單糖是葡萄糖和果糖。存在於血液中的血糖就是葡萄糖。果糖最甜(甜度為蔗糖的1.75倍),存在於水果中,蜂蜜中含量最多。存在於牛奶中的乳糖,存在於甘蔗、甜菜中的蔗糖、存在於抬糖(由麥芽釀製而成)中的麥芽糖,都是雙糖。

米飯、饅頭在口內咀嚼時人會感覺到的甜味,就是一部分澱粉經唾液中澱粉酶分解成為麥芽糖的緣故。多糖由數百個至數千個葡萄糖分子組成,無甜味,不易溶於水,經消化后可分解為單糖。最常見的多糖是澱粉。我們吃的穀類、豆類、薯類中澱粉含量都很豐富。澱粉的消化過程依次為澱粉→糊精→麥芽糖→葡萄糖。為人體吸收、利用的是澱粉消化的最終產物——葡萄糖。第二種多糖是糊精。糯米中糊精較多,煮米粥時表層形成的粘性膜就是糊精。有些地區習慣用米糊喂嬰兒是適宜的。第三種多糖是糖原,它是貯藏在動物體內的澱粉,所以又叫動物澱粉。碳水化物攝人量過多時,除部分轉化為脂肪外,就以糖原的形態貯存於肝臟和肌肉中。當機體缺糖時,糖原就分解為葡萄糖,供給機體利用。第四種多糖就是食物纖維,包括纖維素、半纖維素、木質素、果膠等。由於人體沒有消化這種多糖的酶,所以它們同上述的三種多糖不同,基本上以渣滓形態到達腸下段,最後作為糞便排出體外。但它們對於食物的消化代謝,清掃腸道垃圾,起著十分重要的作用。

1.膳食纖維指存在於食物中的不能被人體消化吸收的多糖類化合物的總稱。主要包括纖維素、半纖維素、木質素和果膠等。

2.節約蛋白質作用當體內碳水化物供給不足時,機體為了滿足自身對葡萄糖的需要,則動用蛋白質通過糖原異生作用產生葡萄糖,長期下去將因蛋白質過度分解而對機體器官造成損害,因此攝入足夠的碳水化物能預防過多的體內蛋白質進入糖異生旁路,而有利於發揮蛋白質特有的生理功能,這種作用稱為節約蛋白質作用。

3.抗生酮作用脂肪酸在體內分解代謝時產生的乙醯基需與碳水化物代謝產生的草醯乙酸結合才能進入三羧酸循環而最終被徹底氧化。當碳水化物不足時,因草醯乙酸不足使得脂肪酸不能被徹底氧化分解而產生過多酮體,當超過了肌肉等外周組織的分解能力時,會發生酮症酸中毒。反之,當碳水化物充足時可防止酮症酸中毒的發生,這種作用稱為抗生酮作用。

3 碳水化物 -成分供給

碳水化合物供給:膳食蛋白質、脂肪、碳水化物均能提供熱能,但膳食碳水化物供熱比例最高,以佔總熱能的60~70%為宜。

4 碳水化物 -食物來源

碳水化物豐富含碳水化物的水果
食物中碳水化物的來源有五大類:穀物、蔬菜、水果、奶和糖。穀物中除澱粉和膳食纖維外,還有蛋白質、礦物質和維生素。薯類、豆類和植物的根和塊莖都是澱粉的來源。所有蔬菜都有纖維素、蛋白質、礦物質和維生物。豆類還有脂肪。水果中有葡萄糖和蔗糖、膳食纖維、礦物質、維生素。糖是純碳水化物,不含其他營養素,多吃后能影響食慾,降低其他營養素的攝取量。含澱粉多的堅果提供澱粉類碳水化物,食糖等提供單糖、雙糖類碳水化物;蔬菜、水果及粗糙的糧穀類是膳食纖維的主要來源。

動物性食物中只有奶能提供一定數量的碳水化物。乳糖在腸內停留時間較其他雙糖長,有利於細菌的生長,某些細菌能產生維生素B12和其他B族維生素。人成年後乳糖酶逐漸消失,所以奶及奶製品會引起某些人的腹瀉。

5 碳水化物 -主要分類

(一)單糖

碳水化物多食豐富含有碳水化物的食品
在結構上由3-7個碳原子構成。食物中的單糖主要有以下幾種。

1.葡萄糖6碳糖,是構成食物中各種糖類的基本單位,是一類具有右旋性和還原性的醛糖,是人類空腹時唯一遊離存在的六碳糖,在人血漿中的濃度是5mmol/L。

2.果糖6碳酮糖,主要存在於水果及蜂蜜中。玉米糖漿含果糖40-90%,是飲料、冷凍食品、糖果蜜餞生產的重要原料。果糖吸收后經肝臟轉變成葡萄糖被人體利用,部分可轉變為糖原、脂肪或乳酸。

3.半乳糖是乳糖的組成成分,半乳糖在人體中先轉變成葡萄糖后被利用,母乳中的半乳糖實在體內重新合成的,而不是食物中直接獲得的。

4.其它單糖(1)戊糖類,如核糖、脫氧核糖等;(2)甘露糖,主存在於水果和根、莖 類蔬菜中;(3)糖醇類,如山梨醇、甘露醇、木糖醇等。

(二)雙糖

由兩分子單糖縮合而成。常見以下幾種。

蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖以α糖苷鍵連接而成。日常食用白糖即蔗糖,是由甘蔗或甜菜提取而來。
麥芽糖由兩分子葡萄糖以α糖苷鍵連接而成。是澱粉的分解產物,存在於麥芽中。
乳糖有一分子葡萄糖與一分子半乳糖以β糖苷鍵連接而成。存在於乳中。
海藻糖由兩分子葡萄糖組成,存在於真菌及細菌之中。

(三)寡糖

碳水化物碳水化物的生化代謝
是由3-10個單糖構成的小分子多糖。較重要的有:

棉子糖:由葡萄糖、果糖和半乳糖構成。
水蘇糖:由組成棉子糖的三糖再加上一個半乳糖組成。
以上兩種主存在於豆類食品中,因在腸道中不被消化吸收,產生氣體和產物,可造成腸脹氣;而有些寡糖可被腸道有意細菌利用,而促進這些菌群的增加而有保健作用。

(四)多糖

大於10個單糖組成的多糖化合物。其中一部分可被人體消化吸收,如糖原、澱粉,另一部分不能被人體消化吸收,如膳食纖維。

1.糖原為含有許多葡萄糖分子和支鏈的動物多糖。由肝臟和肌肉合成和貯存。食物中糖原很少。

2.澱粉許多葡萄糖組成的能被人體消化吸收的植物多糖。是人類碳水化物的主要食物來源。據其結構可分為支鏈澱粉和直鏈澱粉。

3.膳食纖維指存在於食物中不能被機體消化吸收的多糖類化合物的總稱。人類消化道中無分解這類多糖(β-糖苷鍵連接)的酶,故人體不能消化吸收,但具有重要的生理作用。可分為不溶性纖維與可溶性纖維。

(1)不溶性纖維

1)纖維素存在於所有植物中,以小麥為代表。
2)半纖維素存在於小麥、黑麥、大米、蔬菜中。
3)木質素存在於所有植物中。

(2)可溶性纖維

1)果膠、樹膠和粘膠存在於柑橘類和燕麥類製品中。
2)某些半纖維素存在於豆類中。

6 碳水化物 -功能

碳水化物的功能

體內碳水化物以葡萄糖、糖原和含糖複合物三種存在形式,其功能與其存在形式有關。碳水化物的主要功能有以下幾點。

碳水化物多食含絡合碳水化物食品
1.提供機體熱能:碳水化物是人類從膳食中取得熱能的最經濟最最主要的來源。碳水化物在體內氧化的最終產物為二氧化碳和水。當碳水化物提供能量充足時,可發揮對蛋白質的節約作用和對脂肪的抗生酮作用。中樞神經、紅細胞只能靠葡萄糖提供能量,故碳水化物對維持神經組織和紅細胞功能有重要意義。糖原是肌肉和肝臟中碳水化物的貯存形式,其中肝臟中糖原在機體需要時,分解為葡萄糖進入血循環,提供機體對能量的需要;肌肉中的糖原只供自身的能量需要。

2.是機體的重要組成成分:碳水化物以含糖複合物的形式參與機體成分的構成。如結締組織中粘蛋白、神經組織中的糖脂等都是一些寡糖複合物;DNA和RNA中含大量核糖,在遺傳物質中起著重要的作用。

3.節約蛋白質作用:當體內碳水化物供給不足時,機體為了滿足自身對葡萄糖的需要,則動用蛋白質通過糖原異生作用產生葡萄糖,長期下去將因蛋白質過度分解而對機體器官造成損害,因此攝入足夠的碳水化物能預防過多的體內蛋白質進入糖異生旁路,而有利於發揮蛋白質特有的生理功能,這種作用稱為節約蛋白質作用。

4.抗生酮作用:脂肪酸在體內分解代謝時產生的乙醯基需與碳水化物代謝產生的草醯乙酸結合才能進入三羧酸循環而最終被徹底氧化。當碳水化物不足時,因草醯乙酸不足使得脂肪酸不能被徹底氧化分解而產生過多酮體,當超過了肌肉等外周組織的分解能力時,會發生酮症酸中毒。反之,當碳水化物充足時可防止酮症酸中毒的發生,這種作用稱為抗生酮作用。

5.提供膳食纖維發揮以下生理功能:

增強腸蠕動,利於糞便排除。
具有吸水膨脹功能,增加糞便體積,從而稀釋腸道內有害物質的濃度及降低其吸收。
維持腸道正常菌群,有利於益生菌的生長,不利於厭氧菌的生長。
控制體重及降低血糖、血膽固醇等保健功能。
預防結腸礙癌發生的作用。
碳水化合物的消化吸收。

碳水化物消化吸收主要在小腸進進行;在腸道中,一些膳食纖維可被腸道細菌作用,產生水分、氣體和短連脂肪酸,可被吸收產生熱能;有一部分人為乳糖不耐受症:他們不能或少量地分解吸收乳糖,大量乳糖因未被吸收而進入大腸,在腸道細菌作用下產酸、產氣、引起胃腸不適、脹氣、痙攣和腹瀉等。

7 碳水化物 -生理功用

  (1)產熱量每mol葡萄糖氧化供能時,理論上最多得2870Kj(686 kcal)。葡萄糖的分子量是180,每克葡萄糖產熱2870/180=15.94kJ(686/180或3.81kcal)。傳統上取其整數16Kj(4kcal)。世界衛生組織,把葡萄糖訂為16KJ(3.75kcal),澱粉為18Kj(4.1kCal)。中國和美國藥典規定配製輸液用的葡萄糖含1mol結晶水,每克產熱16×180/198或14.5kJ(3,75×180/198或3.41kCal)。靜脈輸液時葡萄糖提供的能量應以14.5Kj/g(3.41kCal/g)計算。

(2)膳食中碳水化物所佔能量的百分比碳水化物沒有規定的需要量,因為氨基酸和甘油在體內都能變成糖。但每人每天至少需攝食可以消化的碳水化物為50~100g。否則會引起酮病、組織蛋白分解過多,以及陽離子,特別是鈉離子,和水的丟失。

食物中碳水化物太多也不好。根據營養學家的意見,總能量中的55%應由碳水化物來供應,其中單、雙糖提供的不多於14%。 攝入多糖(主要是澱粉)的同時,能獲得蛋白質、脂類、維生素、礦物質、膳食纖維。攝入單雙糖(主要是蔗糖)時,不能取得除糖以外的其他營養素。而且攝入蔗糖過多能引起齲齒、心血管疾病和糖尿病。

(3)蔗糖過多的影響 

①冠心病:蔗糖過多,膳食纖維過少,冠心病的死亡率高。如本世紀以來,美國人的死亡率越來越低,而冠心病死亡率卻明顯升高。自1900年的每10萬人中167.3人,增至1965年的237。7人。

從1909年到1965年,美國人的食物中,每人每天攝取的能量下降約10%。蛋白質的變化不大。脂肪在總量中所佔的百分數,雖增加9%,但增加的主要不不飽和脂肪酸(以亞油酸為代表)。從食物中計算所得的膽固醇攝入量,1909~1913年每人每天是495mg,1965年是518mg。所以脂肪和膽固醇變化不大。最明顯的變化是澱粉攝入減少,而單、雙糖吃得多了。1909年~1913年每人每到攝取碳水化物492g,其中蔗糖佔31.7%;1965年碳水化物374g,蔗糖佔51.2%。

再從膳食纖維的角度看,半個世紀以來,美國人的攝入量也有所減少。他們吃的水果和蔬菜的總量不變,水果的品種從蘋果改為多吃柑桔。蘋果含量膠多,柑桔的果膠集中在桔皮中,一般不吃。這一改變導致了膳食纖維攝入量的減少。

從橫的方面,Yudkin比較了15個國家的能量、總脂肪、動物脂肪、植物脂肪、奶油、人造奶油、總蛋白、動物蛋白、蔗糖的攝取量和冠心病死亡率的關係,發現只和蔗糖成正相關。

縱橫兩個方面的比較,都說明攝取量和冠心病死亡率高,膳食纖維也有一定影響。不少實驗研究也都證明這一點。

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