《糖类的代谢》PPT课件.ppt

第四章 醣類,王鳳英 副教授 國立新竹教育大學應用科學系,內容,第一節 醣類之特性 第二節 醣類之分類 第三節 醣類之消化、吸收與代謝 第四節 醣類之需要量及食物來源 第五節 醣類及其相關疾病和缺乏症 小檔案：乳醣不耐症、糖尿病、低血糖症、葡萄糖六磷酸鹽去氫酵素（G-6-PD）缺乏症、膳食纖維,前言,醣類是碳水化合物 為綠色植物以水分與二氧化碳為原料 利用太陽光能進行光合作用，生成葡萄糖、蔗糖、澱粉等，供植物自身之利用 也供動物和人類主要能量來源之一。,醣類定義,醣類(Carbohydrates):含有碳(Carbon)、氫(Hydrogen)及氧(Oxygen)組成碳水化合物。 植物體行光合作用時，利用二氧化碳與水分於葉綠體作用產生之主要化合物，如： 6 CO2+12H2O +光能+葉綠素酵素C6H12O6+ 6H2O +6 O2。 又稱為碳水化合物。主要功能為供給人類能量，構成人類身體組織之一。,醣類之組成與化學結構,碳、氫及氧為主要化學元素。由於氫與氧的比例是2:1，與水的化學式相同，又稱為碳水化合物(Carbohydrates)。 基本構造單位稱為單醣，含有六個碳的單醣稱為六碳糖，化學結構式為C6H12O6。 單醣種類很多，依照碳數命名，還有三碳醣、四碳醣、五碳醣、七碳醣等。 單醣之間以共價鍵互相連結，形成種類眾多的碳水化合物。 通式為Cn(H2O)n常見有五碳糖、六碳糖。 六碳糖可由第五碳上-H及-OH相對位置判定D,L型，-OH於右邊為D型。L型醣類不易消化。,醣類之化學結構-葡萄糖的結構,CHO HCOH HOCH HCOH HCOH CH2OH,醣類功能,提供能量、節省蛋白質、避免酮酸中毒、心臟及中樞神經系統的能量來源之功能。 1. 提供熱量：腦、神經系統、胎兒、胎盤及紅血球細胞所需要的能量主要由葡萄糖的代謝來提供。 每1公克醣類可以供應4大卡熱量。 2. 保護體組織蛋白質：為了使腦與神經系統有充足的葡萄糖，必需維持血糖濃度。 人體血液中含有之葡萄糖，正常值約為70-120 mg/dl，即每100毫升血漿含有70-120毫克葡萄糖(70-120 mg/100 ml）又稱為血糖恆定(Constancy of blood glucose)，由胰島素所控制。,醣類功能,3. 避免酮酸中毒：當體內葡萄糖不足時，多數細胞只好改用以脂肪酸為主要能量來源。 脂肪酸的氧化代謝需要少量的葡萄糖，葡萄糖不足時，脂肪酸氧化不完全，其產物就是大量的酮酸(Keto-acids)與酮體(Ketone bodies)可能有昏迷現象。 為了使脂肪酸氧化完全每天至少需要醣類70-100公克。 4. 合成肝醣貯存：在肝臟和肌肉中葡萄糖合成肝醣貯存。肝臟的肝醣可以幫助維持血糖的穩定。,醣類功能,5. 膳食纖維具保健功效：膳食纖維能調節脂肪與醣分之吸收，有助於血糖控制與降低血膽固醇、促進腸道之健康、預防或治療便秘、憩室炎等症狀。 6. 增強食品風味：各種醣類成分產生的焦糖化或褐化反應可以提供食品甜味、風味與質感。如：玉米粉、番薯粉等可當做黏稠劑。 7. 其他：醣類是結締組織、DNA、RNA等遺傳物質成份之一，也是構成肝臟解毒系統，而且乳醣能幫助鈣質吸收等。,醣類之分類,醣類主要分類為：單醣類、雙醣類及多醣類。 單醣類(C6H12O6)(Monosaccharide, simple carbohydrates):葡萄糖(Glucose)、果糖(Fructose)、半乳醣(Galactose) （1）葡萄糖：存在水果之中，也是蜂蜜的主要成分，具有溫和的甜味。 為各種雙醣、寡醣與多醣的基本小分子。 可以利用玉米澱粉分解而製造葡萄糖，因為葡萄糖構成澱粉的小分子。,單醣類,（2）果醣：存在水果之中，是蜂蜜的主要成分，也是甜味的主要來源。 （3）半乳醣：食物中很少單獨存在的半乳醣，主要與葡萄糖結合形成乳醣，母乳、牛乳等各種乳汁中最主要的醣類成份。,雙醣類(Disaccharide),雙醣類(Disaccharide)：蔗醣、乳醣及麥芽糖 （1）麥芽糖(Maltose): 天然食物中含量很少，由兩分子葡萄糖結合而成，澱粉是分解的產物，甜度高。澱粉經唾液與小腸中的酵素分解成麥芽糖 （2）蔗糖(Sucrose): 存在於蜂蜜、楓糖、蔬菜、水果中含量多，甜度高。為天然甜味劑，由葡萄糖和果糖結合而成。 利用甘蔗或甜菜精製蔗糖結晶，砂糖為純的蔗糖。 （3）乳醣(Lactose): 存在各種乳汁，為乳汁中主要的醣類，由葡萄糖和半乳醣結合而成。於牛奶中佔30 40 % 熱能，母乳的乳醣濃度比牛乳高，因此甜味比較強。,多醣類,多醣類(Polysaccharide, Complex Carbohydrates)：糊精、澱粉、肝醣、寡糖類、纖維素及膳食纖維。 糊精(Dextrin)：為澱粉分解之中間產物。 澱粉(Starches)：存在植物的種子，根，莖等，由葡萄糖以鍵結合而成，植物組織中貯存的多醣，供種子發芽與植物成長繁殖之用，亦為人類的飲食中最主要的醣類來源。 可分為直鏈式澱粉(Amylose)、支鏈式澱粉(Amylopectin)(含20-30個葡萄糖)。,澱粉,各種植物的澱粉粒形狀與大小各不相同 一般植物中以支鏈澱粉的比例較高，支鏈澱粉越多黏性越強 稻米，在來米含直鏈澱粉25%，支鏈澱粉75%；蓬來米中含直鏈澱粉20%，支鏈澱粉80%，糯米則近100%為支鏈澱粉。 澱粉通常容易消化，最終的產物是葡萄糖。 不過有一些澱粉因為特殊的構造而無法完全消化，稱為抗性澱粉(Resistant starch)。,含有澱粉的食物,含有澱粉的食物包括： （a）五榖類：米、小麥、大麥、燕麥、玉米、粟米、高梁、小米等。 （b）豆類：紅豆、綠豆、豌豆、花豆等各種豆類。 （c）根莖類：甘藷、芋頭、馬鈴薯、樹薯等。,肝醣(Glycogen),存在肝臟與肌肉中含量高，由葡萄糖結合而成，是動物與人體的動物性組織中貯存的多醣類 由11-18個葡萄糖組成，屬於支鏈性結合的葡萄糖。 肝臟的肝醣即時補充血糖以維持穩定的濃度。 腎臟、心臟等含有少量肝醣，在葡萄糖供應不足時可迅速分解以供利用。 體內肝醣總量約200-500 公克，相當於800- 2000大卡熱量。,寡糖類,寡糖類(Oligosaccarides)：存在植物或微生物中 由3 10個單醣結合而成，為澱粉分解之中間產物 種類很多，如大豆寡醣為水蘇糖與棉籽糖，其他有果寡糖與乳寡糖等。,蜜三糖,蜜三糖(Raffinose)或棉籽糖：豆類的主要碳水化合物，由葡萄糖、果醣和半乳醣結合而成，不易被人體之消化酵素所分解。 水蘇糖(Stachyose)，存在於花生、蠶豆、豆類等，為四個單醣組成，含有三分子半乳醣和一分子果糖。,膳食纖維(Dietary fiber),膳食纖維(Dietary fiber)：自植物細胞壁與細胞間質所含的多醣成份，為非澱粉性多醣，以鍵結合之直鏈式D-葡萄糖組成。 木質素也歸類在膳食纖維，但是其組成非醣類。 膳食纖維又分為水溶性纖維素與不溶性纖維素。 水溶性纖維素(Soluble fibers): 果膠(Pectin)、膠質(Gum)、 黏質(Mucilages)、燕麥麩皮(Oat bran)、蘋果(Apple)、豆類(Bean)、海藻(Seaweed)。 不溶性纖維素(Insoluble fibers)：纖維素(Cellulose)、半纖維素(Hemicellulose)、木質素(Lignin)、小麥(Wheat)、裸麥麩皮(Rye bran)、花椰菜(Broccoli)、豆類、榖類的纖維素。,醣類之消化、吸收與代謝,消化(Digestion): 醣類之消化與吸收：一般醣類以進入口胃小腸大腸為正常路徑。 首先於口腔唾液(Salivary)含有澱粉酵素(Amylase)分解為麥芽糖(Maltose)。 於胃中有胃酸作用經1 4 小時，葡萄糖經由絨毛進入肝門靜脈進入肝臟以Na+,K+-ATPase主動運輸的機制吸收。,小腸與胰臟含有胰澱粉酵素,澱粉進入小腸與胰臟含有胰澱粉酵素(Pancreatic amylase)分解為麥芽糖。 小腸絨毛分泌麥芽糖分解酵素(Maltase)、蔗糖分解酵素(Sucrase)、乳醣分解酵素(Lactase)，可在腸道中將多醣分解成寡醣、雙醣、單醣的混合產物。 雙醣類產物則經由小腸細胞膜上之雙醣分解酵素，包括蔗糖分解酵素，麥芽糖分解酵素，乳醣分解酵素等繼續水解成單醣，以利於吸收。小腸吸收後進入血流貯存於肝臟。,消化作用,口腔：澱粉直鏈部位分解，生成麥芽糖 小腸腸腔：澱粉分解成寡醣、雙醣、單醣的混合產物 小腸黏膜表面：將寡醣繼續分解成三醣、雙醣、單醣等產物,吸收作用與利用,黏膜表面：三醣和雙醣經由特定酵素分解成單醣。 小腸細胞：單醣進入小腸細胞快速吸收，進入微血管運送，將絨毛微血管、肝門、靜脈各種單醣先運送到肝臟代謝利用，肝臟中葡萄糖產生能量、合成肝醣貯存。 各組織細胞可以製造ATP能量，肝臟與肌肉合成肝醣貯存。,身體葡萄糖之形式,葡萄糖在身體內直接產生能量或與蛋白質結合每天至少需要 50100 g/day) 半乳醣則形成神經或乳汁 (Nerve, Milk) 所需 五碳醣類則形成去氧核醣核酸(Deoxyribose) 核醣體（Ribose）即所謂的基因組成份 (DNA, RNA)。 在血液中維持衡定之血糖約80120 mg/dl。,主控血糖的因子,主控血糖的因子為胰島素(Insulin) 由胰臟(Pancreas)所分泌升糖激素(Glucagon)、腎上腺素(Epinephrine)於肝腎等器官分解多餘的蛋白質(Sparing protein)進行糖質增生(Gluconeogenesis) 形成醣類。,醣類之需要量及食物來源,一般建議最好每天攝取醣類至少57 g/day 不得低於總熱能的 30%。 醣類最好佔每日總熱量的55 68以上。 每天總熱能如為2,000 Kcal則至少要600 Kcal 為醣類，即為150 g。,在飲食中的醣類,常見有砂糖等精製糖為100%純品。 蜂蜜含有葡萄糖和果糖，高達90%以上。 一般麥片、穀類早餐、麵粉等乾製品約含70%。 白土司約50%，米飯或通心麵約20-30%，馬鈴薯15-17%，麥片粥、米粥與生鮮水果約10%。 動物性食品除了鮮乳及乳製品含乳醣 肉類內臟類含肝醣外，其他動物性食品含碳水化合物的量極少,醣類與糖尿病及缺乏症,常見的加工食品或是即時食品，常空有卡路里食物(Empty-kcalories food)或低密度營養素食物(Low-nutrient density food)缺乏蛋白質、維生素、礦物質，如糖果、可樂等。 易造成牙齒之損毀(Dental caries)，其他相關之疾病如肥胖(Obesity)、心臟病(Heart disease)、不正常胰島素之分泌(Abnornal high insulin secretion)，醣類敏感症(Carbohydrate-sensitive)，孩童行為失控(Misbehavior in children)及成人之犯罪行為(Criminal behavior in adult)或其他營養缺乏症等。,血糖濃度與恆定控制,血糖變化：血糖是指血漿中之葡萄糖，一般維持於80-120 mg/dl，即使是空腹8小時，仍應維持血糖濃度在正常範圍之內。 未進食時，正常濃度大約在50-100 mg/dl；進餐後血糖上升，正常濃度不超過170 mg/dl 。 如低於50 mg/dl則腦組織無法獲得足夠之葡萄糖 高於170 mg/dl 則超過腎臟之負荷而使葡萄糖在尿液中流失，經常暴飲暴食，易造成糖尿病。 低血糖症(Hypoglycemia)：表示血糖值低於正常值。,口服葡萄糖耐性測驗OGTT,個人的血糖控制功能是否正常可以進行口服葡萄糖耐性測驗(Oral glucose tolerance test，OGTT) 在空腹8小時後飲入含 100 mg葡萄糖之水溶液，同時每隔一小時抽血檢驗血糖濃度，觀察血糖隨時間變化之曲線 如果兩個小時之後仍然居高不降，則表示血糖控制功能偏離正常。 健康者餐後大約半小時，血糖濃度達到最高，血漿濃度不會超過200 mg/dl 糖尿病者需要配合進食而服用藥物或注射胰島素，以調整血中濃度。,維持血糖濃度穩定,恆定控制是為了維持血糖濃度穩定，避免過高或過低，主要是由胰臟所分泌的激素負責調節。 血糖升高時，胰島素(Insulin)幫助細胞從吸收血液中的葡萄糖來代謝利用，而避免血糖過高。當胰島素分泌降低或失去作用則血糖失控，導致糖尿病 升糖激素(Glucagon)，腎上腺素等，使肝臟之肝醣分解生成葡萄糖，釋入血液，可以使血糖升高。當血糖下降後，胰島素濃度也隨之下降。,升糖指數,升糖指數(Glycemic Index)的定義：吃入含有50公克碳水化合物之食物使血糖上升值的面積，比對含等量醣類的標準食物對血糖的效應之比例值。 常採用土司或葡萄糖為對照之標準食品。 影響的因素有：除了醣類的特性外，食物的組成份。如：纖維含量、蔬果的成熟度、食物的油脂含量、酸度、澱粉粒的性質以及食物的物理性狀，均會影響升糖指數。,單醣與雙醣都會使血糖快速升高,一般較成熟的蔬果，含纖維少或油脂少，酸度低，以及顆粒較細的食物，吸收面積較大，升糖指數比較高。 單醣吸收快速，單醣與雙醣都會使血糖快速升高。 多醣需要較常的消化時間，膳食纖維則可以延緩吸收，有助於延緩血糖上升。 食物在胃中停留時間越長，抗性澱粉之消化性較差，可溶性膳食纖維量多能減緩醣類的吸收，不溶性纖維縮短食物在腸道停留的時間等，都有助於延緩血糖的上升。 液體或稀薄的食物所含的糖分吸收快速，固態或粘稠的食物所含的糖分吸收較慢。除了升糖指數之外，還需考量營養素的組成與食物的性狀。有利於體重的控制。,醣類的攝取原則,醣類的攝取原則：醣類所提供之熱量最好佔總熱量58 68% 如，一天所需的熱量是2,000大卡，來自醣類的熱量大約是1,200 1,400大卡，相當於300 350公克的醣類 為了提供腦與神經細胞所需要的葡萄糖，並且維持細胞中粒線體呼吸作用的效率，避免酮酸中毒。,三餐主食多選用聚合醣類豐富的食物,三餐主食多選用聚合醣類豐富的食物：五榖類、根莖類、豆類、蔬菜類、水果類。 雖然蔬菜、水果、牛奶含有天然的簡單糖類，可以增添食物的風味，仍宜適量的攝取。 多選用含膳食纖維：來自天然食品的膳食纖維，如糙米、胚芽米、全麥麵包和榖類製品、豆類、蔬菜、水果等 其組成具多樣性，又可以降低心臟病、避免升糖指數高的食物、可以減少糖尿病的危險、不溶性纖維可以降低憩室炎如小麥麩或燕麥麩，配以充足的飲水，能預防便秘。,美國飲食指標,根據美國飲食指標的建議，對於單醣類的糖類攝取量，每天達2,000大卡以上時，糖類容許佔10% 如攝取1,500大卡時，糖類則不宜超過6%。 最好不宜超過5 10%總熱量，即每天2,000大卡熱量時，糖類不超過200大卡，相當於25公克之內。 如每天熱量1,500大卡，糖類不超過150大卡，相當於19公克之內。,乳醣不耐症(Lactose intolerance),東方人在嬰兒期皆能喝鮮乳或食用乳品，但成年後則不消化乳醣。 常因成年人經久未攝取乳品或攝取量降低，造成腸道之乳醣酵素退化之情形。 人體因缺乏乳醣分解酵素(Lactase)以致在食用含乳醣之乳品時，不易消化，使得乳醣不消化於大腸中脹氣(Bloating)、產氣(Gas)、肚子不舒服(Abdominal discomfort)及腹瀉(Diarrhea)等現象。,選用低乳醣乳品或發酵乳,可選用低乳醣乳品或發酵乳，其中所含之乳醣已經酵素加工分解； 勿空腹飲用乳品，每次減少喝鮮乳或食用乳品的用量，或與其它食物共食，能延長食物在胃中停留之時間，避免或減輕不適症狀。 採用少量攝取乳醣以漸進方式誘導乳醣分解酵素之生成 吃優格(Yogurt)、酸奶(Acidophilus milk)、起司(Cheese)等經酵素(Enzyme)分解處理之乳品或吃酵素錠劑(Enzyme tablet) 幫助乳醣的消化吸收。,糖尿病(Diabetes mellitus),定義：血糖控制不良，造成血糖無法控制於恆定現象 空腹血糖值為126 mg/dl以上者 有多吃、多喝、多尿之現象，尿中有醣，嚴重者有組織壞死現象(Tissue damage)如眼、 腎(Kidney)，血管(Blood vessels)壞死。,糖尿病分類,糖尿病有胰島素依賴型(Insulin-dependent)、非胰島素依賴型(Non-insulin-dependent)，屬於Type II 發病於成年後(Maturity onset)：可經由規律的三餐餐食、運動及醣類之攝取控制血糖。 另懷孕期糖尿病(Gestational diabetes)則由荷爾蒙改變(Hormonal change)造成。,糖尿病患者疾病類型,第一型稱為胰島素依賴型：可能為一種自體免疫的遺傳性疾病，由於免疫系統異常而損害胰臟分泌胰島素的細胞，但發生機制不明，血中胰島素濃度很低。發病年齡比較早，大多在20歲以前 常見口渴、多尿、經常飢餓、體重減輕、視覺模糊、異常疲倦等症狀。患者體型消瘦，必須依賴胰島素之注射，需要嚴格控制飲食，約佔糖尿病患者之5 10%。,第二型稱為非胰島素依賴型,常見於中年體型肥胖者易發病，雖然可分泌胰島素，但因細胞長期過度分泌產生胰島素抗性(Insulin resistance)，或是胰島素無法有效發揮作用。 患者發病緩慢，有口渴、多尿、經常飢餓、視覺模糊、異常疲倦等症狀，初期可能不易察覺，約佔糖尿病患者之90%。 發病後，體重減輕、容易感染及傷口癒合遲緩等現象，治療方法應控制血糖，經常固定運動、控制飲食與維持理想體重，當嚴重時應配合藥物治療。,糖尿病之血糖標準,健康者之禁食或飯前的血漿葡萄糖濃度是80 120 mg/dl，飯後血糖濃度180 mg/dl，睡前血糖濃度100 140 mg/dl。 如果禁食或飯前的血漿葡萄糖濃度126 mg/dl，就是糖尿病的症狀了。 如果飯後血糖濃度200 mg/dl，可疑有糖尿病，但必需檢驗禁食血糖濃度加以驗證。 血糖濃度越高，葡萄糖會與紅血球中的血紅素結合，其中形成醣化血紅素(A-1-c)，可以反應三個月內的血糖平均水準，是血糖長期控制狀況的指標，以低於7%者為理想，如超過8%者表示併發症的危險性提高，應加強血糖控制。,糖尿病的併發症與健康管理,糖尿病的併發症與預防照護方法：眼睛病變、皮膚與足部病變、心臟血管病變、腎臟病變、神經病變、牙齒與牙齦病變。 糖尿病的健康管理：糖尿病患者能照護、管理好，可延緩病情，減少併發症狀，使生活正常化，提高生活品質。,低血糖症,血中葡萄糖濃度異常偏低，產生頭痛、緊張、煩躁、飢餓、心跳加速、發抖、衰弱等症狀，嚴重偏低時會昏迷與死亡。糖尿病患者若劇烈運動或胰島素過量，都會引發低血糖。 此時需儘快以餅乾、糖果等易吸收的簡單糖類立即補充血糖。禁食低血糖症(Fasting hypoglycemia)通常發生於禁食814小時之後，雖然沒有攝取食物，胰島素卻分泌過量。 反應型低血糖症(Reactive hypoglycemia)發生在攝食高醣食物之後，體內反應過度，產生過多胰島素。 應維持規律三餐，採用混合式飲食，避免大量的含糖食物。胰島素分泌異常有可能是腫瘤疾病則儘速請教醫師,蠶豆症,葡萄糖六磷酸鹽去氫酵素(G-6-PD)缺乏症：又稱蠶豆症。 患者紅血球的細胞膜容易受到特定物質破壞而產生溶血現象，當接觸某些外來的誘發物時更容易發生。為新生兒先天代謝疾病篩檢項目之一。 患者不可任意服用藥物，避免食用蠶豆，避免接觸奈丸(臭丸)或穿著有其味道的衣服，不要使用龍