碳水化合物是什么

碳水化合物碳水化合物是自然界最豐富的有機(jī)物，是人類最經(jīng)濟(jì)和最主要的能量來源。碳水化合物也稱為糖類，因大多數(shù)糖類物質(zhì)由碳、氫、氧組成，其結(jié)構(gòu)式為Cn（H2O），與水分子中的比例相同，因此稱為碳水化合物。一、碳水化合物分類從化學(xué)上，根據(jù)碳水化合物的聚合度，可以將其分成單糖、雙糖、寡糖和多糖四類。但從生理上，根據(jù)碳水化合物能否被人體消化吸收，碳水化合物可以被分成可消化吸收與不可消化吸收兩類。（一） 可消化吸收的碳水化合物可以消化吸收的碳水化合物是指能在人體腸道被分解成小分子成分，并透過腸粘膜細(xì)胞進(jìn)入血液的糖類。包括：（1）所有單糖如葡萄糖、果糖、半乳糖等；（2）所有雙糖如蔗糖、乳糖、麥芽糖等；（3）多糖中的淀粉、糖原及糊精等。（二） 不能消化吸收的碳水化合物不能消化吸收的碳水化合物是指人類腸道中不含其水解酶，不能被消化成小分子物質(zhì)，因而不能吸收的糖類。包括：（1）低聚糖如棉子糖，水蘇糖等；（2）多糖如纖維素，半纖維素，果膠，木質(zhì)素等，其中木質(zhì)素連食草動物也不能消化吸收。二、碳水化合物的生理功能1、 提供和貯存能量是人類最經(jīng)濟(jì)和最主要的能量來源，碳水化合物主要以葡萄糖的方式進(jìn)入血液，在機(jī)體的組織細(xì)胞特別是大腦、肝臟和肌肉等組織內(nèi)，先分解為2個丙酮酸，然后脫羧形成乙酰輔酶A，最后進(jìn)入三羧酸循環(huán)生成二氧化碳和水，同時釋放大量熱能，每克葡萄糖在體內(nèi)進(jìn)行生物氧化可產(chǎn)生16.8kJ（4kcal）的能量。一般情況下，大腦僅利用葡萄糖作為能量來源，大腦在活動時約消耗2/3的血糖。肝臟既可以利用葡萄糖分解產(chǎn)熱，也可以利用葡萄糖合成糖原作為儲備能源，與脂肪不同，糖原可迅速動員，補(bǔ)充血糖的不足。肌肉在葡萄糖不足時，可在糖原酶的作用下直接分解糖原產(chǎn)生能量。2、 構(gòu)成體組織糖是構(gòu)成機(jī)體的重要物質(zhì)，如糖與蛋白質(zhì)結(jié)合形成的糖蛋白可以構(gòu)成保護(hù)胃粘膜的粘液、構(gòu)成軟骨的主要成分硫酸軟骨素，此外，糖蛋白還參與抗體、酶、激素、核酸的組成；糖和脂肪形成的糖脂是細(xì)胞膜的重要成分，參與細(xì)胞的標(biāo)記和識別。3、 節(jié)約蛋白質(zhì)攝入充足的糖類，可以減少體內(nèi)蛋白質(zhì)分解供能，可節(jié)約蛋白質(zhì)，同時減少因蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生的含氮化合物的含量，減輕腎臟的負(fù)擔(dān)。4、 抗生酮作用血糖不足，脂肪動員增加，脂肪酰輔酶A形成增多，通過|3-氧化形成的乙酰輔酶A增多。但長鏈脂肪酰輔酶A可抑制檸檬酸合成酶的活性，使乙酰輔酶A不能與草酰乙酸結(jié)合成檸檬酸而進(jìn)入三羧酸循環(huán)；同時長鏈脂肪酰輔酶A還可反饋性的抑制乙酰輔酶A羧化酶和脂肪酸合成酶而抑制脂肪酸合成。其結(jié)果造成了乙酰輔酶A在線粒體內(nèi)的堆積，聚合形成乙酰乙酸、Y-羥丁酸、丙酮酸等酮體。一般酮體在肝臟產(chǎn)生，隨血液循環(huán)運送到肝外組織利用，當(dāng)大量酮體產(chǎn)生超過機(jī)體的利用能力時，可造成體內(nèi)酮體堆積。酮體具有酸的性質(zhì)，過量可造成人體酸中毒，稱為酮癥酸中毒。5、 解毒作用肝糖原充足可增強(qiáng)肝臟對某些有害物質(zhì)如細(xì)菌毒素的解毒作用，糖原不足時機(jī)體對酒精、砷等有害物質(zhì)的解毒作用減弱，葡萄糖醛酸直接參與肝臟解毒。三、參考攝入量（DRIs）一般情況下，人類膳食中不易出現(xiàn)碳水化合物的缺乏，在短期內(nèi)也不會出現(xiàn)機(jī)體缺乏的癥狀，其適宜需要量尚未確定。許多國家把碳水化合物作為膳食的主體，常用其可提供能量的百分比來表示，推薦攝入量不少于55%。根據(jù)我國膳食中碳水化合物的實際攝入量，參考國外對碳水化合物的推薦量，我國建議碳水化合物的適宜攝入量為，除2歲以下的嬰幼兒外碳水化合物應(yīng)提供55%?65%的膳食總能量，可消化利用的碳水化合物量至少275g（占熱55%），另外，建議限制純熱能食物如糖的攝入量，提倡攝入營養(yǎng)素/能量密度比值高的食物，以保障人體能量充足和營養(yǎng)素的需要，改善胃腸道環(huán)境和預(yù)防齲齒的需要。四、 食物的來源膳食中主要可利用碳水化合物是淀粉類多糖，主要存在于植物性食品中。重要的食物來源是糧谷類（70%?75%），薯類（20%?25%），根莖類、豆類（20%?25%），水果中的堅果類（栗子等）含淀粉較高，一般蔬菜、水果含一定量的雙糖、單糖，另外，含有纖維素和果膠類。食用糖或純糖制品被攝取后迅速吸收，但其營養(yǎng)密度較低，且易于以脂肪形式貯存，一般認(rèn)為攝入量不易過多，占熱能10%以下。而糧谷類、薯類、根莖類、除含淀粉外還含蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)和較多的食物纖維，是碳水化合物良好的食物來源。五、 膳食纖維從生理學(xué)的角度，將膳食纖維定義為不能被人體利用的多糖。這類多糖主要來源于植物細(xì)胞壁的復(fù)合碳水化合物，也稱非淀粉多糖，即非a-葡聚糖的多糖。在營養(yǎng)宣傳中常采用可溶性和不可溶性膳食纖維以及兩者之和為總膳食纖維的概念。非淀粉多糖是膳食纖維的主要成分，它包括纖維素、半纖維素、果膠及親水膠體物質(zhì)如樹膠及海藻多糖等，另外還包括植物細(xì)胞壁所含的木質(zhì)素。近年來又將一些非細(xì)胞壁的化合物如抗性淀粉及抗性低聚糖、美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物以及來源于動物的抗消化物甲殼素（氨基多糖）也包含在膳食纖維組成成分中，雖然這些物質(zhì)在膳食中含量很低，但可能具有一定生理活性。（一）膳食纖維的生理作用降低血漿膽固醇的作用：人體和動物實驗得到的一般結(jié)論為，大多數(shù)可溶性膳食纖維可降低人血漿膽固醇水平及動物血漿膽固醇和肝的膽固醇水平。這類纖維包括果膠、歐車前（psyllium）、魔芋葡甘聚糖以及各種樹膠。富含水溶性纖維的食物如燕麥麩、大麥、莢豆類和蔬菜等，這些食物的膳食纖維攝入后，一般都可降低血漿總膽固醇（5%?10%），幾乎一律都是降低低密度脂蛋白膽固醇，而高密度脂蛋白降低得很少或不降低。流行病學(xué)調(diào)查表明纖維攝入量高與冠心病死亡的危險性大幅度降低有關(guān)，曾發(fā)現(xiàn)血清膽固醇每下降1%可減少心血管疾病發(fā)生的危險率達(dá)2%。動物實驗表明，果膠能防止雞的動脈硬化，而動脈硬化程度與冠心病密切相關(guān)。改善血糖生成反應(yīng)：許多研究表明，攝入某些可溶性纖維可降低餐后血糖升高的幅度并提高胰島素的敏感性。補(bǔ)充各種纖維使餐后血葡萄糖曲線變平的作用與纖維的黏度有關(guān)，黏度可以延緩胃排空速率，延緩淀粉在小腸內(nèi)的消化或減慢葡萄糖在小腸內(nèi)的吸收。改善大腸功能：膳食中的纖維影響大腸功能的作用包括：縮短消化殘渣在大腸的通過時間、增加糞便體積和重量及排便次數(shù)、稀釋大腸內(nèi)容物以及為正常存在于大腸內(nèi)的菌群提供可發(fā)酵的底物。膳食中纖維對糞便體積、重量和通過大腸時間長短的影響被公認(rèn)為是對大腸功能的重要作用，這種對腸功能的作用起到了預(yù)防腸癌的作用。糞便量的增加以及膳食纖維在結(jié)腸的發(fā)酵作用從而加速腸內(nèi)容物在結(jié)腸的轉(zhuǎn)移和使糞便排出，起到了預(yù)防便秘的效果。其他生理功能：除上所述，膳食纖維還能增加胃部飽腹感，減少食物攝入量，具有預(yù)防肥胖癥的作用；膳食纖維可減少膽汁酸的再吸收，改變食物消化速度和消化道激素的分泌量，可預(yù)防膽結(jié)石。另據(jù)報道，膳食纖維可能會減少血液中能誘導(dǎo)乳腺癌的雌性激素的比率，因而可能還有抗乳腺癌的作用。另外，膳食纖維的缺乏與間歇式疝、闌尾炎、靜脈血管曲張、腎結(jié)石、膀胱結(jié)石、十二指腸潰瘍、潰瘍性結(jié)腸炎、胃食道逆流等均有很大的相關(guān)關(guān)系，攝入高纖維膳食可保護(hù)人類免遭這些疾病的侵害。但許多的實驗結(jié)果也表明，各種纖維均能抑制消化碳水化合物、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的酶的活性，影響了食物在小腸內(nèi)的消化吸收，引起腹部不適，增加腸道產(chǎn)氣和蠕動；純的膳食纖維可能降低某些維生素和礦物質(zhì)的吸收率。因此，過多攝入膳食纖維對人體健康有一定的副作用。（二）膳食纖維的參考攝入量（DRIs）與膳食來源1） 膳食纖維的推薦攝入量（表3-6）是根據(jù)中國營養(yǎng)學(xué)會1999年提出的中國居民膳食指南及平衡膳食寶塔為依據(jù)，由指南中推薦的各類食物攝入量及其所提供的膳食纖維含量計算出中國居民可以攝入的膳食纖維的量及范圍。美國、英國及亞洲學(xué)者所提出的建議值為20?35g/d。2）主要食物來源膳食纖維主要來源于谷、薯、豆類及蔬菜、水果等植物性食品中，植物的成熟度越高，其纖維含量也就越多。谷類加工越精細(xì)則所含的纖維越少。我國居民自古以來以植物性膳食結(jié)構(gòu)為主，膳食纖維攝入量較多，對預(yù)防一些慢性病的發(fā)生有一定作用。我國一些代表性的食物中不可溶性膳食纖維（IDF）的含量在1991年版的《食物成分表》中可查到，引用建議的折算系數(shù)可計算出總膳食纖維的參考性數(shù)據(jù)。表3-6中國人平衡膳食寶塔建議不同能量膳食的各類食物參考攝入量食物種類低能量 中等能量 高能量（約1800kcal） （約2400kcal） （約2800kcal）谷類蔬菜水果豆類及豆制品總計食物量TDFA IDF食物量TDFA IDF食物量TDF IDFA30010.26.640013.68.850016.911.04008.84.564509.95.1350011.15.701001.71.141502.51.712003.32.28504.22.51504.22.51504.22.5124.914.8130.218.1535.421.49引自:ChineseDRIs，2000。*表示只列出含有膳食纖維的食物,TDFA的數(shù)值由IDFX谷類1.54,水果1.46，蔬菜1.77,豆類及制品1.68，計算得出。TDF:總膳食纖維，IDF：不可溶膳食纖維。六、功能性低聚糖低聚糖或稱寡糖，是由2?10個單糖通過糖苷鍵連接形成直鏈或支鏈的低度聚合糖，分功能性低聚糖和普通低聚糖兩大類，功能性低聚糖現(xiàn)在研究認(rèn)為包括水蘇糖、棉子糖、異麥芽酮糖、乳酮糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚異麥芽糖、低聚異麥芽酮糖、低聚龍膽糖、大豆低聚糖、低聚殼聚糖等。人體胃腸道內(nèi)沒有水解它們（除異麥芽酮糖外）的酶系統(tǒng)，因而它們不被消化吸收而直接進(jìn)入大腸內(nèi)優(yōu)先為雙歧桿菌所利用，是雙歧桿菌的增殖因子。另外，這些低聚糖均帶有不同程度的甜味（除低聚龍膽糖外），一般甜度相當(dāng)于蔗糖的30%?60%，可以做為食品的調(diào)味料。（一）功能性低聚糖的生理作用不同的功能性低聚糖的生理作用有所不同，總的說來，功能性低聚糖的生理作用可概括為：1） 整腸功能（改善腸道功能X預(yù)防疾?。喝梭w試驗表明，攝取低聚糖可使雙歧桿菌增殖，抑制有害細(xì)菌。雙歧桿菌發(fā)酵低聚糖產(chǎn)生短鏈脂肪酸（醋酸、丙酸、丁酸、乳酸等）和一些抗菌素物質(zhì)，抑制外源致病菌和腸內(nèi)固有腐敗菌的生長繁殖，雙歧桿菌素（bifidin）能非常有效地抑制志賀氏桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和其他一些微生物。體內(nèi)和活體外糞便培養(yǎng)試驗表明，攝入低聚糖可有效地減少有毒發(fā)酵產(chǎn)物及有毒細(xì)菌酶的產(chǎn)生，減少了腸內(nèi)有害細(xì)菌的數(shù)量，進(jìn)而抑制病原菌和腹瀉。大量的短鏈脂肪酸刺激腸道蠕動，增加糞便濕潤度并保持一定的滲透壓，從而防止便秘發(fā)生。由于攝取功能性低聚糖使人體腸道內(nèi)菌群平衡改變的結(jié)果，導(dǎo)致血清膽固醇水平降低，血清中低密度脂蛋白（LDL）降低，高密度脂蛋白（HDL）升高，有利于防止心腦血管疾病。另外人體試驗認(rèn)為，攝入低聚糖或雙歧桿菌可減少有毒代謝產(chǎn)物的形成，大大減輕了肝臟分解毒素的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而有保護(hù)肝臟的功能。功能性低聚糖不能被口腔微生物特別是突變鏈球菌利用，不能被口腔酶液分解，因而能防止齲齒的發(fā)生。2） 生成并改善營養(yǎng)素的吸收：雙歧桿菌在腸道內(nèi)能自然合成維生素B1、B2、B6、B12、煙酸和葉酸。雙歧桿菌能發(fā)酵乳品中的乳糖使其轉(zhuǎn)化為乳酸，解決了人們?nèi)樘悄褪苄詥栴}，同時增加了水溶性可吸收鈣的含量，使乳品更宜消化吸收。3） 熱值低，不引起血糖升高：功能性低聚糖很難或不被人體消化吸收，所提供的能量值很低或根本沒有，能滿足喜愛甜品的糖尿病、肥胖病人、低血糖病及控制體重者的需要。4） 增強(qiáng)機(jī)體免疫力，防止癌變發(fā)生：大量動物實驗表明，雙歧桿菌在腸道內(nèi)大量繁殖能夠起抗癌作用，抗癌作用歸功于雙歧桿菌的細(xì)胞、細(xì)胞壁成分和細(xì)胞外分泌物，使機(jī)體的免疫力提高。免疫調(diào)節(jié)功能試驗證明攝取低聚糖能明顯提高抗體的細(xì)胞數(shù)和活性。（二） 功能性低聚糖的攝入量隨著對功能性低聚糖研究的深入和認(rèn)識的提高，功能性低聚糖的攝入量問題引起人們的關(guān)注，功能性低聚糖雖比較廣泛地存在于植物性食物中，但一般人日常膳食往往達(dá)不到有效的攝入量。與其他難消化糖一樣，低聚糖過量攝入也會產(chǎn)生胃腸脹氣和腹瀉。各種低聚糖的最小有效劑量和最大無作用量見表3-7。（三） 功能性低聚糖的膳食來源在某些蔬菜、水果中含有天然的低聚糖，如洋蔥、大蒜、葡萄、洋姜、蘆筍、香蕉等含低聚果糖，大豆及一些豆類含水蘇糖，甜菜中含棉籽糖，多食這類食物對各類人群都是有益的。低聚糖可以從天然