柳鹏-碳水化合物

营养学基础—糖类北京大学人民医院临床营养科柳鹏副主任营养师一、概述碳水化合物又称为糖类，是由碳、氢、氧三种元素组成的一类化合物七大营养素之一三大产热（宏量）营养素之一提供机体能量的最主要来源食物粗卡价：食物经过完全燃烧氧化后所放出的热能称为食物的粗卡价。这种完全氧化以后释放出来的能量是在机体外用弹式热量计测定出来的。

碳水化合物在体外完全氧化后生成CO2和H2O。1克碳水化合物燃烧后释放出的热量约4.1千卡（约17KJ）。食物生理卡价：食物在体内经过氧化后所放出的热能称为食物生理卡价。这不包括消化吸收的损失。因此食物在机体内被利用的热能较在体外测定的数值低。碳水化合物消化吸收率约为98％，同时在正常情况下，在体内能被完全氧化。

碳水化合物生理卡价：4.198％=4.0千卡／克脂肪生理卡价：9.4595％=9.0千卡／克蛋白质生理卡价：（5.65-1.3）92％=4.0千卡／克

二、碳水化合物的分类按化学结构不同可分为单糖、双糖、寡糖和多糖四类单糖（monosaccharide）：由3～7个碳原子构成，按碳原子数目分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖，其中以己糖为主。食物中的单糖主要有葡萄糖、果糖、半乳糖和甘露糖等。单糖葡萄糖（glucose）：一种具有还原性的醛糖，是人类空腹时唯一游离存在的六碳糖，在人血浆中的浓度约为5mmol/L。葡萄糖是构成食物中各种糖类的最基本单位。葡萄糖可分为右旋（D）和左旋（L）两种，人体只能代谢右旋葡萄糖。葡萄糖果糖（frucose）：是一种酮糖，以游离形式存在于水果和蜂蜜中，果糖在肝脏内代谢可转变成葡萄糖被人体利用。人工合成的玉米糖浆中果糖含量很高，可达到90%，是饮料、冷冻食品、糖果蜜饯生产的重要原料。果糖在人体内经过代谢后可转变为糖原、葡萄糖及脂肪。果糖半乳糖（galactose）：是乳糖的组成成分，很少以单糖的形式存在于食物中，在体内需转化为葡萄糖被利用，母乳中的半乳糖是在体内合成的。常以D-半乳糖苷的形式存在于大脑和神经组织中，也是某些糖蛋白的重要成分。肠道内吸收最快的单糖是半乳糖。半乳糖甘露糖（mannose）：六碳糖，是多种多糖和树胶的组成成分。甘露糖在人体内不能很好的代谢。所以，口服后甘露糖进入糖类代谢过程并不明显。甘露糖己糖衍生物：

山梨醇：葡萄糖氢化而成甘露醇：甘露糖氢化而成卫矛醇：半乳糖氢化而成肌醇：存在于天然食物中，与磷酸结合形成植酸其它单糖（戊糖）及衍生物：

核糖：体内可合成脱氧核糖：体内可合成阿拉伯糖：存在于水果和根、茎类蔬菜中木糖：存在于水果和根、茎类蔬菜中

木糖醇：若无特别说明，人们很难将木糖醇与蔗糖分辨；常温下甜度与蔗糖相当，低温下甜度达到蔗糖的1.2倍。每克木糖醇仅含有2.4卡路里热量。双糖（disaccharide）：是由两分子单糖缩合而成。食物中常见的双糖有麦芽糖、蔗糖和乳糖等。双糖麦芽糖（maltose）：由两分子葡萄糖结合而成。具有还原性，多来源于淀粉降解。虽然甜味不大，但能增加食品的色泽和香味。麦芽糖蔗糖（sucrose）：由1分子葡萄糖和1分子果糖结合而成，无还原性，主要存在于甘蔗、甜菜和蜂蜜中。以蔗糖为主要成分的食糖根据纯度由高到低分为：冰糖、白砂糖、棉白糖和红糖（也称赤砂糖或黑糖）蔗糖乳糖（lactose）：由葡萄糖和半乳糖结合而成，具有还原性，主要存在于奶类及奶制品中。牛奶中有4.5%左右的乳糖；母乳7%左右。乳糖是儿童生长发育的主要营养物质之一，对青少年智力发育十分重要，特别是新生婴儿绝对不可缺少的。促进钙的吸收。乳糖寡糖（oligosaccharide）：是由3～10分子单糖构成的一类小分子多糖。食物中常见的寡糖有棉子糖和水苏糖，均不能被人体消化吸收，在肠道中可被肠道细菌代谢。寡糖可以被肠道益生菌（如双歧杆菌）利用，促进益生菌的生长，起到保健作用。寡糖棉子糖（raffinose）：由1分子葡萄糖、1分子半乳糖和1分子果糖结合而成，从甜菜中或棉籽中提取。也称棉籽糖，棉子低聚糖。棉子糖在小肠中既不被降解也不被吸收，到大肠中才被双歧杆菌及嗜酸乳杆菌利用。棉子糖促进双歧杆菌增殖，是双歧杆菌的增殖因子。棉子糖可以调节肠道内细菌平衡，恢复肠壁原状并形成保护层，保护肠道健康。棉子糖水苏糖（stachyose）：由1分子葡萄糖、1分子果糖和2分子半乳糖结合而成，主要存在于豆类及豆制品中。水苏糖类似于某些水溶性膳食纤维，可直接食用。水苏糖在人体的胃、小肠等器官内不被破坏，能直接到达肠道有益菌群所在的大肠部位，显著促进双歧杆菌增殖。水苏糖可促进某些B族维生素的合成，促进胃肠道对钙、镁等元素的吸收。水苏糖食用糖、糖浆、糖醇的相对甜度名称相对甜度名称相对甜度蔗糖100玉米糖浆100～150葡萄糖70山梨醇60～70果糖115～170麦芽糖醇90乳糖20木糖醇90麦芽糖40甘露醇70葡萄糖浆30～60乳糖醇35多糖（polysaccharide）：是由10分子以上单糖构成的大分子糖。可以分成两种：可被人体利用的多糖（如糖原、淀粉和糊精）、不能被人体利用的多糖（如膳食纤维）。多糖淀粉（starch）：由许多葡萄糖聚合而成的植物多糖，主要存在于植物细胞中，尤其是根、茎和种子细胞中（如薯类、豆类和谷类），需加热在水中糊化才能被机体利用。淀粉根据结构不同可分成直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉（占天然淀粉的20-35%）遇碘变蓝，不产生胰岛素抗性，成膜性和强度很好。支链淀粉（65-80%）遇碘产生棕色反应，呈紫色或紫红色。支链淀粉加热糊化后，分子中的链较为松散，因此具有较高的粘度易使食物糊化和粘稠。当淀粉糊冷却时，支链淀粉分子中的分支结构又减弱了分子链重新结合的紧密程度，表现出较好的抗老化能力。淀粉糊精（dextrins）：是淀粉的次级水解产物，由5个以上的葡萄糖分子构成，甜度低于葡萄糖，且易于被人体吸收利用。糊精是用来衡量原料蒸煮工艺的技术用语。淀粉在受到加热、酸或淀粉酶作用下发生分解和水解时，将大分子的淀粉首先转化成为小分子的中间物质，这时的中间小分子物质，就是糊精。主要用作粘合剂。糊精糖原（glycogen）：由一种含有许多（3000～60000）个葡萄糖分子和支链的动物多糖，又称为动物淀粉。主要由肝脏和肌肉合成和贮存，肝糖原可维持正常的血糖水平，肌糖原则可为肌肉提供能量，尤其是在剧烈和持久运动时。糖原溶于水，在相应酶的作用下能快速分解为葡萄糖，食物中的糖原含量很少。糖原膳食纤维（dietaryfiber）：是存在于植物体内的不能被人体消化吸收的成分。分成两类：可溶性纤维（如果胶、树胶和粘胶）和不可溶性纤维（如纤维素、半纤维素和木质素）。非淀粉多糖抗性淀粉：在小肠内不能被吸收的淀粉及其分解产物。变性淀粉：直链和支链淀粉经过烹煮或糊化处理而变性。膳食纤维可溶性纤维既可以溶于水，又可以吸水膨胀，并能被大肠中的微生物酵解，常存在于植物细胞液和细胞间质中。果胶（pectin）：属可溶性纤维，是果胶酸被甲酯化到一定程度的半乳糖醛酸多聚体，在食品加工中被用作增稠剂（如果冻、冰淇淋中），通常存在于水果和蔬菜中，果胶分解后产生甲醇和果胶酸。树胶（gum）和粘胶（mucilage）：属可溶性纤维，由不同单糖及其衍生物组成，常见的有阿拉伯胶、瓜拉胶等，常用作食品稳定剂，也可作为口香糖的胶基。可溶性纤维纤维素（cellulose）：一般称为粗纤维，是植物纤维的主要成分，直链淀粉。具有吸水性且不溶于水，故可以增加食物体积，不能被淀粉酶分解，也不能被大肠微生物利用。半纤维素（hemicellulose）：是谷类纤维的主要成分，与纤维素共同存在，包括戊聚糖（可溶）、木糖、阿拉伯糖和半乳糖、葡萄糖醛酸等。木质素（lignin）：是植物木化过程中形成的，由苯丙烷单体聚合而成，不是碳水化合物，不能被消化吸收，食物中含量很少，主要存在于蔬菜的木质化部分以及种子中。不溶性纤维三、碳水化合物的消化、吸收、利用口腔——食物消化的开始唾液：其中的淀粉酶能将少量的淀粉麦芽糖

咀嚼：充分的咀嚼便于吞咽，便于淀粉的消化，同时反射性引起胃肠、胰、肝和胆囊的活动，为食物的进一步消化做准备。胃——初步消化胃的作用：（1）暂时储存食物：成年人胃的容量为1~2L，全部排空食物需要4~5h。（2）消化：初步水解蛋白质为多肽及少量氨基酸。（3）吸收：仅有乙醇和少量水分以及某些药物（如阿司匹林）可在胃内被吸收。小肠——消化、吸收的主要场所

各种主要营养物质在小肠的吸收部位消化淀粉主要在小肠消化吸收，肠淀粉酶将之水解为糊精、麦芽寡糖和麦芽糖，再经糊精酶分解为葡萄糖。蔗糖和乳糖则经蔗糖酶和乳糖酶水解为葡萄糖、果糖和半乳糖。乳糖不耐受有先天性乳糖酶缺乏的人群不能消化吸收乳糖，引起腹泻、腹胀及肠道功能紊乱，称为乳糖不耐受（lactoseintolerance）。在儿童乳糖不耐受可能与蛔虫感染有关，某些药物也可以引起乳糖不耐受。由于随着年龄的增加，乳糖酶水平逐渐下降，所以乳糖不耐受在人群中比较普遍，有70%的人患有不同程度的乳糖不耐受。水解后的单糖在小肠上部吸收，吸收速度因种类而异，吸收过程为主动转运过程（果糖除外，果糖以被动扩散的形式被吸收，吸收率很低）葡萄糖半乳糖果糖甘露醇木酮糖阿拉伯糖1061104319159吸收吸收后的单糖可直接被组织利用，也可以糖原的形式储存于肝脏及肌肉组织，或转化为脂肪储存利用四、碳水化合物的功能贮存能量：糖原是肌肉和肝脏中碳水化合物的贮存形式，肝糖原占体内糖原的1/3，可为机体尤其是红细胞、脑和神经组织提供能量。提供能量1、贮存和提供能量糖蛋白是体内激素、酶、抗体等的组成部分。糖脂是细胞膜和神经组织的成分。核糖和脱氧核糖是核酸的重要组分。2、构成细胞和组织摄入充足的碳水化合物可以预防体内或膳食中蛋白质进入糖异生旁路。3、节约蛋白质作用脂肪在体内的彻底分解过程需要葡萄糖的协同作用，如果碳水化合物摄入不足，则可导致脂肪酸不能被彻底氧化而产生酮体，酮体过多可以酮血症，引起酸碱平衡失调。4、抗生酮作用5、传递信息6、润滑作用7、保护蛋白质不被蛋白酶消化8、控制细胞膜的通透性9、解毒作用10、合成生物大分子的前体11、调节血糖的作用增强肠道功能、有利于粪便排出（不可溶）

多数纤维素具有促进肠蠕动和吸水膨胀的特性，可使肠道平滑肌保持健康和张力，还可使粪便软化控制体重和减肥（均可）

膳食纤维不能被人体吸收，但可以减缓食物由胃进入肠道的速度和吸水作用，增加饱腹感，从而减少能量摄入可降低血糖水平（可溶）

膳食纤维可以减少小肠对糖的吸收食物中膳食纤维的生理意义可降低血胆固醇水平（可溶）

膳食纤维可以结合胆酸，减少胆酸和中性固醇的肝肠循环；还可以减少体内胰岛素的释放，另外可溶性纤维在大肠内被肠道细菌代谢产生的一些短链脂肪酸（如乙酸、丁酸等）均可以减弱肝脏中内源性胆固醇的合成可调节肠道菌群，促进益生菌的生长（均可）具有预防肠癌发生的作用（均可）

增加了粪便量，缩短粪便在大肠内存留时间；粘着胆酸或其它致癌物；细菌使膳食纤维分解产生短链脂肪酸，降低PH值，抑制致癌物的产生；改变了大肠中的菌相。具有阳离子交换作用

膳食纤维可以在胃肠道结合K+、Na+Ca2+、Fe3+等阳离子，如摄入过量可引起体内阳离子缺乏膳食纤维摄入过多，可使膳食产生的能量减少，一般中等摄入水平，可使能量减少5%五、碳水化合物的供给量能量充足（碳水化合物摄入充足）、蛋白质和脂肪的摄入不足是我国农民处于温饱阶段的基本膳食特征从1982、1992和2002年全国及部分省市调查来看，我国居民的粮食消费量在逐年下降，蔬菜、水果消费量明显增加全国调查资料显示，我国城市居民碳水化合物摄入均值占能量的58.8%，资料表明碳水化合物占总能量的80%以上和40%以下不利于健康1988年中国营养学会建议我国健康人群碳水化合物的供给量以占总能量的60%～70%为宜2000年中国营养学会根据目前我国膳食碳水化合物的实际摄入情况和FAO/WHO的建议推荐量对上述供给量进行了修正，提出碳水化合物的适宜摄入量为提供总能量的55%～65%摄入的碳水化合物应该来自不同的来源，包括复合碳水化合物、膳食纤维、非淀粉多糖、低聚糖等限制纯能量食物如精制糖的摄入量成年人蔗糖摄入量以50g/d为限提倡摄入营养素/能量密度高的食物，以保障人体能量和营养素的需要同时要考虑改善胃肠道环境和预防龋齿的需要六、碳水化合物的食物来源谷类含碳水化合物70%～75%，薯类含碳水化合物20%～25%，根茎类蔬菜、豆类含碳水化合物50%～60%含淀粉较多的坚果，如栗子、菱角等水果、蔬菜中除含少量单糖外，还含有纤维素、果胶食糖，主要是蔗糖，可以提供双糖和单糖血糖生成指数血糖生成指数即血糖指数（GI），它是一个衡量各种食物对血糖可能产生多大影响的指标测量方法是空腹状态下进食100g被试食物后，测量几个小时内的血糖水平，计算血糖反应曲线下的面积，与等量参考食物（葡萄糖或白面包）血糖曲线下面积比较所得的比值即为血糖指数血糖指数的高低与各种食物的消化、吸收和代谢情况有关，一般来说，食物导致血糖升高越少，其血糖指数就越低；反之就越高GI（血糖生成指数）含有50克糖类的食物的餐后血糖应答50克葡萄糖的餐后血糖应答×100GI=

GI7５：

高GI食物

GI55～7５：

中GI食物

GI55：

低GI食物GL（血糖生成负荷）GL：食物的GI乘以摄入食物的实际糖类的量，且糖类要减掉膳食纤维的量。血糖生成负荷判断：GL20为高

GL11～19为中

GL11为低西瓜的GI=72200克西瓜的GL＜10

（每100克西瓜含碳水化合物5.5克、西瓜GI=72，即5.5×2×0.72=8）结果表明：200克西瓜对血糖没有明显的影响，可以放心地进食。一个糖尿病患者想吃200克西瓜机体的正常代谢是维持生命活动的重要保证，任何代谢紊乱都可影响组织器官功能。当人体的蛋白质，脂肪，碳水化合物等物质发生代谢紊乱,在临床上可能会出现一系列的症状。七、糖尿病

治疗糖尿病的五驾马车教育运动药物监测饮食高血糖的营养治疗原则平衡膳食，限制总能量，将体重逐步控制在理想体重范围；适量蛋白质；限制脂肪、胆固醇；限制碳水化合物；高膳食纤维；低钠；充足维生素；定时定量进餐，少食多餐;适量运动；个性