碳水化合物：身体健康的能量供应与蛋白质节约作用

2023-07-15 理论教育版权反馈

【摘要】：碳水化合物是由碳、氢、氧3种元素组成的一大类有机化合物，又称糖类。因其绝大部分氧原子与氢原子的比例是2∶1，与水分子相同，故称碳水化合物。维持人体健康所需要能量的55%～65%由碳水化合物提供。节约蛋白质作用是指当膳食中碳水化合物供应不足时，机体为了满足自身对葡萄糖的需要，将蛋白质分解为氨基酸，并通过糖原异

碳水化合物是由碳、氢、氧3种元素组成的一大类有机化合物，又称糖类。因其绝大部分氧原子与氢原子的比例是2∶1，与水分子相同，故称碳水化合物。碳水化合物是机体重要组成成分，与机体某些营养素的正常代谢关系密切，是摄取能量最经济和最主要的来源。

（一）碳水化合物的分类及消化吸收

根据碳水化合物的化学结构和生理功能，特别是碳水化合物是否可水解，将食物中的碳水化合物分为单糖、双糖、低聚糖和多糖。

1.单糖

单糖分子结构最简单且不能水解成更小分子的糖，含3～6个碳原子，多为结晶体，一般无色，有甜味且易溶于水，难溶于酒精，不经消化即可被人体吸收。食品中的单糖以六碳糖为主，如葡萄糖、果糖、半乳糖。

（1）葡萄糖　葡萄糖是单糖中最重要的一种，最初是在葡萄这种植物里面发现它的大量存在（含量达10%～30%）而得名。葡萄糖主要由淀粉水解而来，也可来自蔗糖、乳糖等的水解，是被机体吸收利用最快、最好的单糖。人体需要的糖类大多转化成葡萄糖后被人体吸收，是细胞产生能量的主要糖类，也是中枢神经系统、肺组织、红细胞等的能源物质。

（2）果糖　果糖主要存在于水果和蜂蜜中，是最甜的一种糖，也是食品行业重要的甜味物质。它易被人体吸收，在人体内先转化为肝糖、再分解为葡萄糖被人休吸收。它本身不刺激胰岛素的分泌，也不造成明显的食后高血糖症，也不会引起龋齿。

（3）半乳糖　半乳糖是乳糖消化分解而来的，甜度比葡萄糖低。半乳糖在人体中先转变成葡萄糖然后被利用，半乳糖不单独存在，是神经组织的重要成分。

2.双糖

双糖是由两个单糖分子脱去一分子水缩合而成的化合物，水解后生成两分子单糖。双糖多为结晶体，味甜，溶于水，难溶于酒精，不能被人体直接吸收，必须在体内水解成单糖后才能被人体吸收。与人们日常生活关系密切的双糖有蔗糖、麦芽糖、乳糖。

（1）蔗糖　蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合而成，是重要的甜味剂，其甜度仅次于果糖，在甘蔗和甜菜中含量特别丰富。我们日常食用的白糖、砂糖、红糖、冰糖等都是蔗糖，是由甘蔗或甜菜茎经过加工制成的。纯净的蔗糖是白色晶体，当加热至200℃时变成焦糖，俗称糖色，烹调中常用其为菜肴着色。大量食用蔗糖易引起肥胖和龋齿。

（2）麦芽糖　麦芽糖是由两分子葡萄糖缩合而成，在各种谷类种子生长的芽中含量较多，尤以麦芽中最多而得名。麦芽糖也是常食用的糖类，如饴糖、糖稀的主要成分就是麦芽糖。淀粉在淀粉酶作用下可水解成麦芽糖。

（3）乳糖　乳糖是由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成，为白色晶体，难溶于水。因它只存在于哺乳动物的乳汁中而得名。其含量因动物不同而异，通常人乳约含7%的乳糖，牛乳和羊乳约含5%的乳糖。

乳糖是婴儿主要的食用糖类物质，但断奶后，肠道中分解乳糖为葡萄糖及半乳糖的乳糖酶活性急剧下降，甚至在某些个体中降至零，当摄入牛乳或其他乳制品时，可因乳糖不消化导致腹痛和渗透性腹泻（乳糖不耐症）。经常摄入乳糖，可使乳糖酶在肠道中逐渐形成而使此种情况改善。乳糖对婴儿的重要意义，在于它能够保持肠道中最合适的菌群数，并能促进钙的吸收，故婴儿食品中可添加适量乳糖。

3.低聚糖

低聚糖是由3～10个单糖构成的小分子多糖，如棉子糖、水苏糖。主要存在于豆类食品中，因在肠道中不被消化吸收，产生气体，可造成肠胀气；但它们可被肠道有益细菌利用，从而促进这些菌群的增加，具有保健作用。

低聚糖的主要功能表现在：肠道腐败细菌受到抑制，腐败产物显著减少；与双歧杆菌发酵产生醋酸、丙酸、丁酸和乳酸，促进肠道蠕动，消除便秘；促进血清中低密度脂蛋白（LDL）降低，高密度脂蛋白（HDL）升高，有利于防止心脑血管疾病；不被口腔突变链球菌利用，不引起蛀牙；改善食物中钙的吸收；热值低，不引起血糖升高；提高人体免疫力，防止癌变发生。

4.多糖

多糖是由多个单糖分子组合而成的，分子量大，无甜味，不易溶于水，非晶体。有些多糖可被人体消化吸收，如淀粉、糖原，有些多糖不能被人体消化吸收，如膳食纤维。

（1）淀粉　淀粉是最重要的多糖，经过消化分解，最终转化为葡萄糖被人体吸收，是人体能量的主要来源。它主要存在于植物的根、茎和种子中，在谷类、豆类、薯类中含量丰富。淀粉无甜味，不溶于冷水，加热吸水膨胀可糊化。淀粉易老化，老化后消化吸收率降低。

（2）糖原　糖原也称动物淀粉，是人体储备能量的来源之一。糖原溶于水，存在于肝脏（肝糖原）和肌肉（肌糖原）中，当体内缺糖时，糖原被分解成葡萄糖进入血液，供机体需要；当体内糖过剩时，葡萄糖以糖原的形式贮存在肝脏、肌肉中。糖原储备的能量较少，不足一人一天的能量需要，因此人体需每日进食糖类食物。

（3）膳食纤维　纤维素是最复杂的多糖，主要存在于细胞壁中，不溶于水和其他溶剂。膳食纤维是存在于食物中不能被机体消化吸收的多糖类化合物的总称。人体消化道中没有分解膳食纤维的酶类，故膳食纤维不能被消化吸收，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。

（二）碳水化合物的生理功能

1.储存和提供能量

每克葡萄糖在体内氧化可以产生4 kcal能量。维持人体健康所需要能量的55%～65%由碳水化合物提供。糖原是肌肉和肝脏碳水化合物的储存形式，肝脏约储存机体内1/3的糖原。一旦机体需要，肝脏中的糖原即分解为葡萄糖进入血液，为机体尤其是红细胞、脑和神经组织提供能量。由于机体内的糖原贮存只能维持数小时，因此必须从膳食中不断得到补充。

2.构成组织及重要生命物质

碳水化合物是构成机体组织的重要物质，并参与细胞的组成和多种活动。每个细胞都有碳水化合物，其含量为2%～10%，主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在，分布在细胞膜、细胞器膜、细胞质以及细胞间基质中。五碳糖在遗传中起着重要作用，如脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）分子的组分中含有脱氧核糖和核糖。

3.节约蛋白质作用

由于脂肪一般不能转变成葡萄糖，因此在体内能量危机时，会利用体内蛋白质甚至是器官中的蛋白质，如肌肉、肝、肾、心脏中的蛋白质来提供能量，易损坏人体内的器官。节约蛋白质作用是指当膳食中碳水化合物供应不足时，机体为了满足自身对葡萄糖的需要，将蛋白质分解为氨基酸，并通过糖原异生作用转化为葡萄糖供给能量；而当摄入足够量的碳水化合物时则能预防体内或膳食蛋白质消耗，不需要动用蛋白质来供能。

4.抗生酮作用

脂肪在体内分解代谢，需要葡萄糖的协同作用。当膳食中碳水化合物供应不足时，体内脂肪或食物脂肪被动员并加速分解为脂肪酸来供应能量。在这一代谢过程中，脂肪酸不能彻底氧化而产生过多的酮体，酮体不能及时被氧化而在体内蓄积，以致产生酮血症和酮尿症。膳食中充足的碳水化合物可以防止上述现象，因此称为碳水化合物的抗生酮作用。

5.增强肠道功能

某些不消化的碳水化合物在结肠发酵时，选择性地刺激肠道菌的生长，特别是某些益生菌群的增殖，如乳酸杆菌、双歧杆菌。益生菌可提高人体消化系统功能，尤其是肠道功能。

（三）碳水化合物的膳食参考摄入量与食物来源

1.膳食参考摄入量

中国营养学会建议膳食碳水化合物的参考摄入量占总能量摄入量的55%～65%（AI）。对碳水化合物的来源也作出要求，即应包括复合碳水化合物淀粉、不消化的抗性淀粉、非淀粉多糖和低聚糖等碳水化合物，限制纯能量食物如糖的摄入量。

2.食物来源

碳水化合物的食物来源丰富。其中谷类、薯类和豆类是淀粉的主要来源；水果、蔬菜主要提供包括非淀粉多糖如纤维素和果胶、单糖和低聚糖类的碳水化合物；牛奶能提供乳糖。因此，我国居民应以谷类食物为主要碳水化合物，并注重多吃水果、蔬菜和奶类。

（四）血糖生成指数GI

1.食物GI的概念

食物血糖生成指数，简称血糖指数，指餐后不同食物血糖耐量曲线在基线内面积与标准糖（葡萄糖）耐量面积之比，以百分比表示：

GI是用以衡量某种食物或某种膳食组成对血糖浓度影响的一个指标。GI高的食物或膳食，表示进入胃肠后消化快、吸收完全，葡萄糖迅速进入血液，血糖浓度波动大；反之，则表示在胃肠内停留时间长、释放缓慢，葡萄精进入血液后峰值低，下降速度慢，血糖浓度波动小。

2.食物GI的影响因素

无论对健康人还是糖尿病病人来说，保持稳定的血糖浓度、没有大的波动才是理想状态，达到这个状态就要合理地利用低GI食物。而高GI食物，进入胃肠后消化快、吸收率高，葡萄糖进入血液后峰值高、释放快。食物GI可作为糖尿病患者选择多糖类食物的参考依据，也可广泛用于高血压病人和肥胖者的膳食管理、居民营养教育，甚至扩展到运动员的膳食管理、食欲研究等。

碳水化合物：身体健康的能量供应与蛋白质节约作用

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