營(yíng)養(yǎng)學(xué) 第三章 碳水化合物課堂

1、碳,水,化,合,物,1,一、碳水化合物的概念,碳水化合物是由碳、氫、氧三種元素組成，每?jī)?個(gè)氫原子結(jié)合一個(gè)氧原子，該比例與水相同，故名碳,水化合物,低分子量的碳水化合物有甜味，故碳水化合物又,稱(chēng)為糖類(lèi),碳水化合物,carbohydrates,又是人類(lèi)生存的最基本物質(zhì)和最重要的食物能源,2,碳水化合物又稱(chēng),糖類(lèi),是世界上大多數(shù)國(guó)家膳食,中能量的主要來(lái)源,我國(guó)以淀粉類(lèi)食物為主食，人體總能量的,60,70,來(lái)自食物中的糖類(lèi),碳水化合物是人類(lèi),能量最主要、最經(jīng)濟(jì)的來(lái)源,人體的大腦和紅細(xì)胞必須依靠,血糖,供給能量，因,此維持神經(jīng)系統(tǒng)和紅細(xì)胞的正常功能也需要糖,近,10,年來(lái)，隨著營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究的深入，人們對(duì)

2、碳水,化合物生理功能的認(rèn)識(shí)已從僅“提供能量”擴(kuò)展,到調(diào)節(jié)血糖、降低血脂、改善腸道菌群等更多的,方面,3,二、碳水化合物分類(lèi),單糖,monosaccharide,雙糖,disaccharide,寡糖,oligosaccharide,多糖,polysaccharide,單糖,不能再水解的糖,葡萄糖,glucose,果糖,fructose,半乳糖,galactose,乳糖的水解產(chǎn)物,4,雙糖,兩個(gè)分子單糖縮合而成的糖。（每分子能水,解成兩分子單糖的碳水化合物,食物中主要的雙糖有三種,蔗糖,sucrose,葡萄糖,果糖,乳糖,1actose,葡萄糖,半乳糖,麥芽糖,maltose,葡萄糖,葡萄糖,淀粉

3、的基本單位,5,寡糖,是指由,3,8,個(gè)單糖構(gòu)成的一類(lèi)小分子多,糖,棉子糖,raffinose,葡萄糖,果糖,半乳糖,水蘇糖,stachyose,葡萄糖,果糖,半乳糖,半乳糖,益生源,6,多糖,由數(shù)量眾多的同種單糖或異種單糖組成,按能否被人體利用分為兩類(lèi),1,可利用糖：淀粉、糊精和糖原,1,淀粉：食物中絕大部分碳水化合物以淀粉形,式存在，其基本構(gòu)成單位為,麥芽糖,在體內(nèi)最終,水解為,葡萄糖,7,按照葡萄糖分子結(jié)合方式的不同，分為直鏈淀,粉和支鏈淀粉,直鏈淀粉：可以溶解在熱水中，遇碘產(chǎn)生藍(lán),色,反應(yīng)。一般天然食物中直鏈淀粉含量為,總淀粉量的,19%-35,支鏈淀粉：難溶于水，遇碘產(chǎn)生棕色反應(yīng),食

4、物中支鏈淀粉含量較高，一般占,65,81,8,2,糊精：淀粉水解產(chǎn)物,3,糖原：存在于動(dòng)物體內(nèi)，實(shí)際上是動(dòng)物淀,粉?？稍诿傅淖饔孟路纸鉃槠咸烟?9,食物中含有的大量纖維素，因人體內(nèi)無(wú),糖苷酶,而不能對(duì)其分解利用，但卻具有刺,激腸蠕動(dòng)等作用，也是維持健康所必需,2,不可利用多糖,不能被機(jī)體消化吸收，又稱(chēng)非淀粉多糖,包括纖維素、半纖維素、果膠等,10,單糖、雙糖、寡糖和糊精都溶于水，淀粉不,溶于水，與水加熱后可吸水膨脹，變成糊狀,11,名稱(chēng),單體成分,存在的食物及其含量,單糖,葡萄糖,許多食物的主要成分,半乳糖,少量，主要存在于發(fā)酵的奶制品中,果糖,大量存在水果、蜂蜜中,雙糖,麥芽糖,少量，主要存

5、在于葡萄糖糖漿中,蔗糖,大量存在,乳糖,僅存于奶制品中,三糖,棉子糖,少量，存在于豆類(lèi)、多種蔬菜中,麥芽寡糖,少量，葡萄糖糖漿,四糖,麥芽糖醇,少量，葡萄糖糖漿,水蘇糖,少量，存在于豆類(lèi)、多種蔬菜中,五碳糖,毛蕊花糖,微量,膳食中的主要碳水化合物存在方式,12,三、碳水化合物的生理功能,一,體內(nèi)碳水化合物的功能,二）食物碳水化合物的功能,13,1,貯存和提供能量,是人類(lèi)獲取能量的,最經(jīng)濟(jì)和最主要的來(lái)源,所,有的碳水化合物在體內(nèi)消化后,主要以葡萄糖的形,式被吸收,每克葡萄糖可以產(chǎn)生,16.7kJ(4kcal,的,能量,人體內(nèi)作為能源的碳水化合物主要是糖原和葡,萄糖,糖原是糖的儲(chǔ)存形式,在肝臟和肌

6、肉中含量,最多，而,葡萄糖是碳水化合物的運(yùn)輸形式,由于人,體內(nèi)儲(chǔ)存的糖原很少，其儲(chǔ)備的能量?jī)H供半天消耗,所以人們每天必須按餐進(jìn)食足夠量的碳水化合物,才能保證人體能量的需要,14,2,機(jī)體的構(gòu)成成分,碳水化合物與脂類(lèi)形成的,糖脂,是組成細(xì)胞膜,與神經(jīng)組織的重要成分；糖類(lèi)與蛋白質(zhì)結(jié)合生成,的,糖蛋白,是構(gòu)成軟骨、骨骼和眼球的角膜、玻璃,體的組成成分，并具有多種復(fù)雜的生理功能；糖,類(lèi)與蛋白質(zhì)結(jié)合成糖蛋白還可構(gòu)成抗體、某些酶,和激素等具有重要生物活性的物質(zhì),人體的,大腦,和,紅細(xì)胞,必須依靠血糖供給能量,因此維持神經(jīng)系統(tǒng)和紅細(xì)胞的正常功能也需要糖,糖和磷酸、堿基組成的,核糖核酸,和,脫氧核糖核酸,是構(gòu)

7、成細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的重要成分,15,3,節(jié)約蛋白質(zhì)作用,sparing,protein,action,當(dāng)攝入足夠的碳水化合物時(shí)，可以防止體內(nèi)和,膳食中的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，這就是所謂的節(jié),約蛋白質(zhì)作用,16,4,抗生酮作用,antiketogenesis,當(dāng)飲食中碳水化合物不足時(shí)，總能量的供給,相應(yīng)減少。為保證人體所需的能量供給，體內(nèi)脂肪,中儲(chǔ)存的甘油三酯被動(dòng)員并加速分解為脂肪酸，以,供給能量。在這一代謝過(guò)程中，可產(chǎn)生過(guò)多的酮體,乙酰乙酸、丙酮和,羥基丁酸），酮體不能及時(shí),被氧化而在體內(nèi)聚集，導(dǎo)致酮血癥和酮尿癥。只有,當(dāng)膳食中碳水化合物供應(yīng)充足時(shí)，機(jī)體就不會(huì)過(guò)多,動(dòng)用脂肪，也不至于會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的酮

8、體，那么，也,就不會(huì)發(fā)生酸中毒癥狀。所以，碳水化合物有抗生,酮的作用,17,5,保護(hù)肝臟的作用,碳水化合物除了供給能量還具有保護(hù)肝臟,和解毒的作用。實(shí)驗(yàn)表明，肝臟中的,糖原儲(chǔ)備,充足時(shí)對(duì)四氯化碳、乙醇、砷等化學(xué)物質(zhì)有較,強(qiáng)的解毒能力。另外，肝糖原儲(chǔ)存含量充足者,對(duì)各種細(xì)菌引起的毒血癥也有較強(qiáng)的解毒作用,因此，攝入足量的碳水化合物，可使肝臟合成,足夠量的糖原，對(duì)肝臟起到保護(hù)作用，對(duì)有害,物質(zhì)起到較強(qiáng)的解毒作用，有利于身體的健康,18,6,某些寡糖的保健作用,近幾年來(lái)，人們對(duì)于寡糖的研究和應(yīng)用具有特別的興,趣，已合成了一些寡糖產(chǎn)品，如甘露寡糖,MOS,酵母,細(xì)胞壁的衍生物,果寡糖,FOS,由蔗糖通

9、過(guò)轉(zhuǎn)果糖,酶反應(yīng)合成）等。研究表明，上述寡糖進(jìn)入人體內(nèi)后,胃腸道中的致病菌就會(huì)與之結(jié)合，從而不能在腸壁表,面定植，這樣它們就會(huì)隨食糜一道排出體外，從而保,護(hù)了人免遭這些致病菌的侵害,某些寡糖不能被動(dòng)物分泌的酶消化。在胃腸道內(nèi)，寡,糖可以選擇性地作為某些細(xì)菌生長(zhǎng)的底物。果寡糖能,夠作為乳酸桿菌和雙歧桿菌生長(zhǎng)的底物，但沙門(mén)氏菌,大腸埃希氏菌和其它革蘭氏陰性菌發(fā)酵,FOS,的效率很低,因而它們的生長(zhǎng)將會(huì)受到抑制。由于合成寡糖具有上,述調(diào)整胃腸道微生物區(qū)系平衡的效應(yīng)，現(xiàn)已將其稱(chēng)為,化學(xué)益生素,Chemical probiotics,19,二）食物碳水化合物的功能,1,主要的能量營(yíng)養(yǎng)素,2,改變食物的色

10、、香、味、型,3,提供膳食纖維,增強(qiáng)腸道功能、有利糞便排出,控制體重和減肥,可降低血糖和血膽固醇,預(yù)防結(jié)腸癌的作用,20,四、糖的消化與吸收,一）糖的消化,人類(lèi)食物中的糖主要有植物淀粉、動(dòng)物糖,原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等,其中以,淀粉,為主,消化部位,主要在小腸，少量在口腔,21,淀粉,麥芽糖,麥芽三糖,40,25,臨界糊精,異麥芽糖,30,5,葡萄糖,唾液中的,淀粉酶,葡萄糖苷酶,臨界糊精酶,消化過(guò)程,腸粘膜,上皮細(xì)胞,刷狀緣,胃,口腔,腸腔,胰液中的,淀粉酶,22,二）糖的吸收,1,吸收部位,小腸上段,2,吸收形式,單糖,23,糖代謝的概況,葡萄糖,酵解途徑,丙酮酸,有氧,無(wú)氧,H

11、,2,O,及,CO,2,乳酸,糖異生途徑,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,肝糖原分解,糖原合成,磷酸戊糖途徑,核糖,NADPH+H,淀粉,消化與吸收,ATP,24,五、碳水化合物的質(zhì)量評(píng)價(jià),1,碳水化合物種類(lèi)多樣化,碳水化合物的來(lái)源應(yīng)有多種，包括淀粉、抗,性淀粉、非淀粉多糖和低聚糖等，還應(yīng)限制純能,量食物，如,糖、酒精,等的來(lái)源，選擇攝入營(yíng)養(yǎng)素,能量密度比值高的食物，以保障人體能量充足,和營(yíng)養(yǎng)素的需要。低聚糖在腸道有利于有益菌的,增殖，它們不僅能抑制某些致病菌的生長(zhǎng)，而且,還能合成,B,族維生素和維生素,K,所以，又是人,體維生素的一個(gè)重要來(lái)源?？梢员３秩梭w腸道內(nèi),有益細(xì)菌比較恒定。對(duì)人體健康具有保

12、健作用,25,人類(lèi)主食是人體血糖高低的主導(dǎo),相同的食物，由于加工工藝不同，有不一樣的血,糖應(yīng)答,2,根據(jù)血糖指數(shù)值選擇適合自己的食物,26,血糖生成指數(shù),glycemic index,1981,年，加拿大多倫多大學(xué)營(yíng)養(yǎng)系教授,David Jenkins,博,士首先提出,定義,空腹?fàn)顟B(tài)下進(jìn)食含,50g,碳水化物的被測(cè)食物與進(jìn)食,50g,葡萄糖后，血糖反應(yīng)曲線下的面積的比，以葡萄糖,的,GI,為,100,GI,越低，血糖升高趨勢(shì)越緩，葡萄糖在人體內(nèi)擴(kuò),散的速度越緩慢,GI70,為高,GI,食物,GI 5570,為中,GI,食物,GI55,為低,GI,食物,27,現(xiàn)在以血糖指數(shù)值來(lái)衡定許多不同的碳水

13、化,合物。一般將,葡萄糖的血糖指數(shù)值規(guī)定為,100,除麥芽糖由兩個(gè)葡萄糖分子組成的二糖，其血糖,指數(shù)高于,100,外。其他所有食物的血糖指數(shù)均低,于,100,研究表明低血糖指數(shù)值的膳食可以增加,型糖尿病患者對(duì)胰島素的敏感性，從而降低血,漿膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇。這些研究結(jié)果,可以說(shuō)明，在判斷碳水化合物對(duì)血脂和冠心病的,影響時(shí)，不能只看膳食中碳水化合物的總量，其,種類(lèi)同樣是非常重要的,28,29,30,部分食物的血糖指數(shù),G1,葡萄糖為,100,食,物,GI,食,物,GI,食,物,GI,食,物,GI,精白大米,糙米,小米,蕎麥,白面包,72,55,71,54,70,黑面包,黃豆,豆腐干,四季

14、豆,牛奶,65,18,24,27,27,綠豆,馬鈴薯,蘋(píng)果,柑,香蕉,27,83,36,43,53,梨,西瓜,乳糖,果糖,蜂密,36,72,46,23,73,31,一般來(lái)說(shuō)，粗糧的血糖指數(shù)低于細(xì)糧，糙,米低于精米，豆類(lèi)低于谷類(lèi)，淀粉顆粒,大的指數(shù)較低，加工時(shí)間越長(zhǎng)，指數(shù)越,高，混合餐較純糖類(lèi)的指數(shù)低,32,一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)優(yōu)先選擇低,GI,的食物，但,有些低,GI,的食物不一定優(yōu)先選擇，因它,的含脂肪量高。相反，有些高,GI,的食物,也能夠選用，因?yàn)樗心芰康投鵂I(yíng)養(yǎng),素豐富,血糖生成指數(shù)的應(yīng)用,33,六、碳水化合物的來(lái)源,主要是糧谷類(lèi)和薯類(lèi)食物,糧谷類(lèi)一般含碳水化合物,60,80,薯類(lèi)一般,含,

15、15%-29,豆類(lèi),40%-60,單糖、雙糖主要來(lái)源于蔗糖、糖果、甜食、糕點(diǎn),甜味水果、含糖飲料和蜂蜜,34,碳水化合物的供給,總能量包括碳水化物的攝入不能過(guò)多,中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦我國(guó)居民的碳水化物的膳食,供給量占總能量的,55,65,較為適宜，其中精制糖,占總能量,10,以下,美國(guó),FDA,提倡每人每天攝入纖維,25g,35,碳水化合物的烹調(diào)與應(yīng)用,1,粗雜糧中的維生素、無(wú)機(jī)鹽、膳食纖維高于精細(xì)糧,2,糧食與豆類(lèi)食物混合食用可提高蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,3,霉變的糧食不可食用,4,烹調(diào)中，淀粉受干熱后分解為糊精容易消化，如烤饅,頭片；做菜勾芡可保護(hù)維生素的損失,36,六、膳食纖維,dietary f

16、iber,不能被人體消化吸收的多糖,又稱(chēng)為非淀粉多糖,根據(jù)其水溶性不同,一般分為,可溶性纖維,soluble fiber,不溶性纖維,insoluble fiber,不溶性纖維：不溶于水，也不能被腸道微生物分解,纖維素,cellulose,粗纖維,某些半纖維素,hemicellulose,木質(zhì)素,1ignin,可溶性纖維：可吸水膨脹，并能被腸道微生物分解,果膠,pectin,樹(shù)膠,gum,粘膠,mucilage,少數(shù)半纖維素,37,膳食纖維的種類(lèi)、食物來(lái)源和主要功能,種類(lèi),主要食物來(lái)源,主要功能,不溶性纖維,木,質(zhì),素,纖,維,素,半纖維素,所有植物,所有植物（如小麥制品,小麥、黑麥、大米、蔬

17、菜,正在研究之中,增加糞便體積,促進(jìn)胃腸蠕動(dòng),可溶性纖維,果膠、樹(shù)膠、粘,膠,少數(shù)半纖維素,柑橘類(lèi)、燕麥制品,和豆類(lèi),延緩胃排空時(shí)間,飽感,減緩葡萄糖吸收,降低血膽,固醇,譯自,Perspective in Nutrition,第三版，第,82,頁(yè),1996,年,38,1,膳食纖維的主要特征,1,吸水作用,可溶性膳食纖維有很強(qiáng)的吸水能力或結(jié)合水的能力,膳食纖維的吸水能力可明顯增加腸道中糞團(tuán)的體積，增加,其在腸道中轉(zhuǎn)運(yùn)速度，減少其中有害物質(zhì)接觸腸壁的時(shí)間,2,粘滯作用,與容水量有關(guān)；可以降低小腸腔內(nèi)單糖和中性氨基酸的轉(zhuǎn),運(yùn)速度,3,結(jié)合膽酸作用,結(jié)合膽酸、膽固醇，酸性條件結(jié)合較多,4,陽(yáng)離子交換

18、作用,可在胃腸道內(nèi)結(jié)合無(wú)機(jī)鹽,39,2,膳食纖維生理作用,1,潤(rùn)腸通便作用,65,歲以上老年人中,20,30,有便秘，女性高于男性,膳食中缺乏膳食纖維是便秘重要的原因,食物中膳食纖維在腸道內(nèi)吸收水分而充分,膨脹,并促,進(jìn)腸壁的有效,蠕動(dòng),使腸內(nèi)容物迅速通過(guò)腸道而排出體外,客觀上起到了通便的作用,縮短食物在腸內(nèi)的通過(guò)時(shí)間，增加糞便的體積，減少,糞便的硬度,促進(jìn)消化液的分泌，吸收水分，使糞便變軟，體積增,大，從而增強(qiáng)胃腸的蠕動(dòng)而促進(jìn)消化，有助于排便,40,2,降低血糖作用,高纖維碳水化合物消化得比較慢，結(jié)果使體內(nèi),血糖水平不會(huì)升高的太快。相比之下，低纖維碳,水化合物消化得比較快，所以體內(nèi)血糖水平會(huì)

19、迅,速升高。血糖量的迅速升高導(dǎo)致體內(nèi)產(chǎn)生更多的,胰島素，它是一種激素，可幫助調(diào)節(jié)體內(nèi)血糖水,平。這樣長(zhǎng)此以往，會(huì)導(dǎo)致健康問(wèn)題,41,3,降低血脂和膽固醇，減少動(dòng)脈粥樣硬化,膳食纖維可以和膽酸結(jié)合，生成膽紅素隨糞,便排出體外，故有降血脂作用。攝人膳食纖維少,者，膽汁酸在糞便中排出少，血漿膽固醇升高,增加了動(dòng)脈硬化和心臟病的危險(xiǎn),42,4,降低腸癌的發(fā)生率,膳食纖維攝入不足，造成便秘，使得食物在,腸內(nèi)通過(guò)時(shí)間,太長(zhǎng),腸道微生物代謝產(chǎn)生的,有害,物質(zhì),以及分解的,酵素,長(zhǎng)時(shí)間與腸黏膜接觸，結(jié)果,造成有害物質(zhì)的吸收和腸黏膜細(xì)胞受到傷害，其,中各種毒素的吸收是腸道腫瘤發(fā)生的最主要原因,膳食纖維可在結(jié)腸內(nèi)

20、酵解產(chǎn)生短鏈脂肪酸,丁酸,使腸道內(nèi)酸性增加，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡,影響由基因控制的細(xì)胞主動(dòng)死亡的過(guò)程，并發(fā)揮,和促進(jìn)正常細(xì)胞增殖、起到抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的,作用。此外膳食纖維經(jīng)發(fā)酵后可改變,膽汁酸,代,謝，起到預(yù)防大腸癌的作用,43,5,減少膽石癥的發(fā)生,膳食纖維中的果膠和木質(zhì)素能夠與膽酸和膽,固醇結(jié)合，減少膽汁酸的,肝腸循環(huán),和,膽固醇吸收,促進(jìn)腸道中膽固醇和膽汁酸隨糞便排出體外，降,低血漿膽固醇濃度和膽汁中膽汁酸的飽和度，除,可預(yù)防動(dòng)脈硬化外，還可預(yù)防膽石癥的發(fā)生。尸,檢發(fā)現(xiàn)，發(fā)達(dá)國(guó)家與發(fā)展中國(guó)家膽石病發(fā)病率有,很大差別。膽石形成原因是膽固醇合成過(guò)多和膽,汁酸合成過(guò)少，增加膳食中的纖維素含量，可

21、使,膽汁中膽固醇含量降低，減少膽石癥發(fā)生,44,6,對(duì)肥胖、糖尿病和高脂血癥起到預(yù)防作用,膳食纖維的攝入可增加食物的體積，使人易,產(chǎn)生,飽腹感,從而減少其他食物的攝入量，避免,攝入過(guò)多引起能量過(guò)剩而導(dǎo)致肥胖。同時(shí)膳食纖,維還具有,抑制淀粉酶,的作用,延緩糖類(lèi)的吸收,降低空腹和餐后血糖水平；果膠等能抑制脂肪的,吸收，有助于預(yù)防肥胖、糖尿病和高脂血癥。許,多科學(xué)研究的報(bào)道證明，可溶性膳食纖維在降低,餐后血糖、胰島素、膽固醇濃度方面比不溶性纖,維要好。由于膳食纖維可以增加胃腸通過(guò)時(shí)間,且吸水后體積增加并有一定黏度，延緩了葡萄糖,的吸收，有助于改善糖尿病患者的糖耐量,45,7,解毒排毒,人體腸道內(nèi)細(xì)菌產(chǎn)生的各種酶可分