碳水化合物

碳水化合物的营养价值 韩凤伟 2012-4-25 碳水化合物 一、碳水化合物的分类 1、单糖： ⑴①萄萄糖（分两型，人体只能代谢D型葡萄糖而不能利用L型。所以有人用L型葡萄糖作甜味剂，可达到增加食品的甜味而又不增加能量摄入的双重目的。） ②果糖：通常与蔗糖共存在于水果和蜂蜜中。果糖吸收后，经肝脏转变成葡萄糖被人体利用，也有一部分转变为糖原、乳酸和脂肪 ③半乳糖：半乳糖很少以单糖形式存在于食品之中，它是乳糖的重要组成成分。半乳糖在人体内需转变成葡萄糖后才能被利用。母乳中的半乳糖是在体内重新合成的，而不是从食物中直接获得的 ④其它单糖：除了上述三种重要的已糖外，食物中还有少量的戊糖，如核糖、脱氧核糖、阿拉伯糖和木糖。前两种糖动物体内可以合成，后几种糖主要存在于水果和根、茎类蔬菜之中。 (2)糖醇：糖醇是单糖的重要衍生物，常见有山梨醇、甘露醇、木糖醇和麦芽醇等。 1)山梨醇和甘露醇：二者互为同分异构体。山梨醇存在于许多植物的果实中，甘露醇在海藻、蘑菇中含量丰富。山梨醇亲水性强，临床上常用作脱水剂，使周围组织及脑实质脱水，从而降低颅内压。甘露醇的作用与山梨醇相似。 2)木糖醇：存在于多种水果、蔬菜中的五碳醇，甜度与蔗糖相等，代谢不受胰岛素调节，常作为甜味剂用于糖尿病患者的专用食品及许多药品中。 3)麦芽糖醇：由麦芽糖氢化制得，可作为功能性甜味剂用于心血管病、糖尿病等病人的保健食品中。因其不能被口腔中的微生物利用，故有防龋齿作用。 2、双糖：双糖是由两分子单糖缩合而成。天然存在于食品中的双糖常见的有蔗糖、乳糖和麦芽糖等。 1)蔗糖：俗称白糖、砂糖或红糖。它是由一分子D-葡萄糖和一分子D-果糖以α-键连接而成。蔗糖几乎普遍存在于植物界的叶、花、根、茎、种子及果实中，在甘蔗、甜菜和蜂蜜中含量较多。 2)乳糖：由一分子 D-葡萄糖与一分子D-半乳糖以β-键连结而成，主要存在于奶及奶制品中。 3)麦芽糖：由两分子葡萄糖以α-键连接而成，大量存在于发芽的谷粒，特别是麦芽中。 4)海藻糖（trehalose）：由两分子葡萄糖组成，存在于真菌及细菌之中，如食用蘑菇中含量较多。 3、寡糖 寡糖是指由≥3和＜10个单糖构成的一类小分子多糖。比较重要的寡糖有棉子糖、水苏糖、异麦芽低聚糖、低聚果糖、低聚甘露糖、大豆低聚糖等。 (1)低聚果糖：是由蔗糖分子的果糖残基上结合1～3个果糖而组成。主要存在于日常食用的水果、蔬菜中，如洋葱、大蒜、香蕉等。低聚果糖的甜度约为蔗糖的30%～60%，难以被人体消化吸收，被认为是一种水溶性膳食纤维。它易被大肠双歧杆菌利用，是双歧杆菌的增殖因子。 (2)大豆低聚糖：是存在于大豆中的可溶性糖的总称，主要成分是棉子糖（由葡萄糖、果糖和半乳糖构成的三糖）、水苏糖（是在棉子糖的基础上再加上一个半乳糖的四糖）和蔗糖。除大豆外，还存在于豇豆、扁豆、豌豆、绿豆和花生等食物中。其甜味接近蔗糖，甜度为蔗糖的70%，但能量仅为蔗糖的50%。大豆低聚糖是肠道双歧杆菌的增殖因子，可作为功能性食品的基料，能部分代替蔗糖应用于清凉饮料、酸奶、冰淇淋、糕点、糖果等食品中。 4、多糖 多糖由≥10个单糖分子脱水缩合并借糖苷键彼此连接组成的高分子聚合物。多糖在性质上与单糖和低聚糖不同，一般不溶于水，无甜味，不形成结晶，无还原性。营养学上具有主要作用的多糖有三种，即淀粉、糖原和膳食纤维。 　　(1)淀粉：是人类的主要食物，存在于谷类、根茎类等植物中。因其聚合方式不同分为直链淀粉和支链淀粉。前者易发生老化作用，后者易发生糊化作用。其次级水解产物相对含葡萄糖数目较少，称为糊精。 　　(2)糖原：因几乎全部存在于动物组织，故也称动物淀粉，由肝脏和肌肉合成和贮存，具有调节血糖、提供能量的作用。食物中糖原含量很少，因此它不是有意义的碳水化合物的食物来源。 　　(3)膳食纤维：膳食纤维主要是不能被人体利用的多糖，即不能被人类胃肠道中消化酶所消化的，且不被人体吸收利用的多糖。非淀粉多糖是膳食纤维的主要成分，它包括纤维素、半纤维素、果胶及亲水性胶体物质如树胶及海藻多糖等组分。另外还包括植物细胞壁中所含有的木质素。 膳食纤维根据其水溶性的不同，分为两类： 　　1)不溶性纤维：包括纤维素、半纤维素和木质素。①纤维素：是植物细胞壁的主要成分。人体缺乏能水解纤维素的酶，故纤维素不能被人体消化吸收，但它可刺激和促进胃肠道的蠕动，有利于其他食物的消化吸收及粪便的排泄②半纤维素：是谷类纤维的主要成分，能被肠道微生物丛分解。纤维素和半纤维素在麸皮中含量较多。③木质素：是植物木质化过程中形成的非碳水化合物，不能被人和动物消化，主要存在于蔬菜的木质化部分和种子中，如草莓子、老化的胡萝卜和花茎甘蓝之中。 　　2)可溶性纤维：指既可溶解于水，又可以吸水膨胀并能被大肠中微生物酵解的一类纤维，主要有果胶、树胶和粘胶。①果胶：通常存在于水果和蔬菜之中，尤其是柑橘类和苹果中含量较多。果胶分解后可产生甲醇和果胶酸，因此过熟或腐烂的水果中、各类果酒中甲醇含量较多。果胶均溶于水，与糖、酸、某些金属离子（如Ca2+）在适当的条件下能形成凝冻。②树胶和粘胶：是由不同的单糖及其衍生物组成，阿拉伯胶、瓜拉胶属于这类物质，在食品加工中可作为稳定剂。 二、碳水化合物的功能 1. 体内碳水化合物的功能：(1)贮存和提供能量(2)构成机体的重要物质（如粘蛋白、糖脂、糖蛋白。另外DNA和RNA中也含有大量的核糖）(3)节约蛋白质作用(4)抗生酮作用（人体每天至少需50～100g碳水化合物才可防止酮血症的产生。） 2. 食物碳水化合物的功能 (1)主要的产能营养素：膳食中的碳水化合物是世界上来源最广、使用最多、价格最便宜的供能营养素。 (2)改变食物的色、香、味、形。 (3)提供膳食纤维：膳食纤维因其重要的生理功能，日渐受到人们的重视。 　1)增强肠道功能、利于粪便排出：大多数纤维素具有促进肠道蠕动和吸水膨胀的特性。一方面可使肠道肌肉保持健康和张力，另一方面粪便因含水分较多而体积增加、质地变软，这样非常有利于粪便的排出。 　2)控制体重和减肥：膳食纤维，特别是可溶性纤维，可以减缓食物由胃进入肠道的速度和吸水作用，从而产生饱腹感而减少能量摄入，达到控制体重和减肥的作用。 　3)可降低血糖和血胆固醇：可溶性纤维可减少小肠对糖的吸收，使血糖不致因进食而快速升高，因此也可减少体内胰岛素的释放。而胰岛素释放的减少可以使血浆胆固醇合成减少。各种纤维因可吸附胆汁酸、脂肪等而使其吸收率下降，也可达到降血脂的作用。另外，可溶性纤维在大肠中被肠道细菌代谢分解产生一些短链脂肪酸（如乙酸、丁酸、丙酸等），也可减弱肝内胆固醇的合成。 　4)预防癌症：癌症的流行病学研究明，膳食纤维或富含纤维的食物的摄入量与结肠癌危险因素呈负相关，蔬菜摄入量与大肠癌危险因素呈负相关而谷类呈正相关，但要得出肯定的结论需进一步研究。 (4)其他：多糖中，除了纤维以外，许多动、植物以及真菌多糖的特殊生理功能正日益受到关注。目前已发现这类多糖具有免疫调节、保护肝脏、抗衰老、肿瘤抑制等多方面的功能，并有许多产品被开发为商品。 三、碳水化合物的消化吸收 　　食物中的碳水化合物主要是单/双糖、低聚糖、淀粉及膳食纤维。其中单糖可以直接吸收，双糖以上的碳水化合物要消化成单糖才能被吸收。 　　1. 淀粉的消化吸收 口腔内唾液淀粉酶能水解少量淀粉，生成麦芽糖、麦芽寡糖和糊精。胃内没有消化淀粉的酶。淀粉及其在口腔中的消化产物将在小肠内胰淀粉酶及多种糖酶的作用下彻底消化，产生大量葡萄糖、少量果糖与半乳糖。 　　根据淀粉的消化程度将其分为三种类型：①易消化淀粉：可在小肠内完全吸收；②缓慢消化淀粉：在小肠内缓慢消化、完全吸收；③抗性淀粉：在小肠中仅部分消化。 　　单糖的吸收在空肠内进行，以主动吸收为主。单糖进入小肠壁毛细血管后汇合于门静脉而进入肝脏，随血液循环进入全身各个器官。在吸收过程中也可有少量单糖经淋巴系统进入大循环。 　　2. 膳食纤维的消化吸收 膳食纤维及在小肠内未被消化的碳水化合物（如低聚糖）将在结肠内被结肠菌群发酵，产生氢气、甲烷、二氧化碳、短链脂肪酸等产物，其中气体可排出体外，其他产物则被吸收入血。 四、需要量及食物来源 1、碳水化合物的AI为占总能量的55%～65%。 2、膳食中碳水化合物的缺乏与过量：易出现酮血症，影响脑、神经、红细胞等组织的正常功能，还可造成食物蛋白质的浪费和机体蛋白质的消耗；另一方面，膳食碳水化合物过多可导致肥胖等慢性病的发生。（碳水化合物摄入应占总能量的55%～60%，并应来自不同来源，包括淀粉、非淀粉多糖、低聚糖等，而限制精制糖的摄入量占总能量10%以下。） 3、膳食中淀粉的主要来源是粮谷类和薯类食物。粮谷类一般含碳水化合物60%～80%，薯类含量为15%～29%，豆类为40%～60%。单糖和双糖的来源主要是蔗糖、糖果、甜食、糕点、甜味水果、含糖饮料和蜂蜜等。 4、中国居民膳食纤维的AI值是根据《平衡膳食宝塔》推算出来的，即低能量（7.5MJ, 1800 kcal）膳食为25g/d，中等能量（10.0MJ, 2400 kcal）膳食为30g/d，高能量（11.7MJ, 2800 kcal）膳食为35g/d。此数值与大多数国家所推荐的值相近。 　　膳食纤维主要存在于谷、薯、豆类及蔬菜、水果等植物性食物中。植物成熟度越高其纤维含量也就越多，谷类加工越精细则所含膳食纤维就越少。 血糖指数