第一节碳水化合物.docx
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第一节碳水化合物
碳水化合物又称糖类,是由碳、氢、氧
组成的一类多羟基醛或多羟基酮类化合物,是生物界三大基础物质之一,其基本结构式为Cm(H2O)n。
在植物组织中碳水化合物主要以能源物质(如淀粉)和支持结构(如纤维素和果胶等)的形式存在,在动物组织中,碳水化合物主要以肝糖原、肌糖原、核糖、乳糖的形式存在。
•第一节碳水化合物的生理功能
•第二节碳水化合物的分类
•第三节碳水化合物的供给量及食物来源
•第一节碳水化合物的生理功能
•一、供能和节约蛋白质
碳水化合物对机体最重要的作用是供能,是供能营养素中最经济的一种。
其中葡萄糖可很快被代谢,1g葡萄糖彻底氧化可供能17kJ(4kcal)。
当食物中碳水化合物的供给量充足时,机体首先利用它提供能量,从而减少蛋白质作为能量的消耗。
相反,体内碳水化合物供给不足时,机体为了满足对能量的需要,要动用蛋白质转化为葡萄糖提供能量。
因此,足够的碳水化合物对蛋白质有保护作用,也就是节约蛋白质的作用。
•二、构成机体组织
碳水化合物是构成机体的重要物质,并参与细胞的许多生命活动。
所有神经组织和细胞都含有碳水化合物,如糖蛋白构成人和动物体中结缔组织的胶原蛋白、黏膜组织的黏蛋白、血浆中的转铁蛋白、免疫球蛋白等;糖脂是细胞膜与神经组织的组成部分;另外,核糖和脱氧核糖是构成核酸的重要组成成分,在遗传中起着重要的作用。
•三、维持神经系统的功能和解毒
在正常情况下,神经组织主要靠葡萄糖氧化供给能量,若血中葡萄糖水平下降(低血糖),神经组织供能不足,易出现昏迷、四肢麻木、烦躁易怒等症状。
机体里肝糖元对某些细菌毒素有很强的抵抗力,充足的肝糖元能加强肝脏功能。
如果体内肝糖元不足时,对四氯化碳、酒精、砷等有害物质的解毒作用明显下降。
•四、抗生酮作用
脂肪在体内被彻底分解,需要葡萄糖的协同作用。
当膳食中碳水化合物供应不足时,脂肪动员加速,肝脏中酮体生成量增加,再加上糖代谢减少,丙酮酸缺乏,可与乙酰辅酶A缩合成柠檬酸的草酰乙酸减少,更减少了酮体的去路使酮体聚集于血液成为酮血症。
血中酮体过多,由尿排出,又形成酮尿。
酮体为酸性物质,若超过血液的缓冲能力时,引起酸中毒。
•五、有益肠道功能
摄食富含碳水化合物的食物,尤其是吸收缓慢和不易消化吸收的碳水化合物易产生饱腹感。
乳糖可促进肠道中有益菌的生长,也可加强钙的吸收。
非淀粉多糖如纤维素、半纤维素、果胶、树胶,以及功能性低聚糖等虽不能被消化吸收,但可刺激肠道蠕动,有利于排便。
与此同时,它们还可促进结肠菌群发酵,产生短链脂肪酸和使肠道有益菌增殖。
•第二节碳水化合物的分类
碳水化合物是自然界最丰富的有机物,人体总能量的
60%~70%来自食物中的碳水化合物。
它在人体内消化后,主要以葡萄糖的形式被吸收利用。
中国以淀粉类食物为主食,主要有大米、面粉、玉米、小米等谷物以及豆类、根茎类富
含淀粉的食品。
•一、按照分子结构和性质分类
•1.单糖
食品中常见的单糖以六碳糖为主,主要有如下几种。
(1)葡萄糖植物性食品中含量最丰富,有的高达20%。
在动物的血液、肝脏、肌肉中也含有少量的葡萄糖,而且是人体血液中不可缺少的糖类,有些器官甚至完全依靠葡萄糖提供能量,例如大脑每天约需100~120g葡萄糖。
葡萄糖也是双糖、多糖的组成成分。
(2)果糖存在于水果和蜂蜜中,为白色晶体。
是糖类
中最甜的一种,食品中的果糖在人体内转变为肝糖,然后再分解为葡萄糖,所以在整个血液循环中果糖含量很低。
果糖
代谢不受胰岛素制约,故糖尿病人可食用果糖。
但大量摄入
果糖,容易出现恶心、呕吐、上腹部疼痛以及不同血管区的血管扩张现象。
(3)半乳糖由乳糖分解而来,是白色结晶,具有甜味,在人体内转变成肝糖后被利用。
•2.双糖
(1)蔗糖蔗糖不具有还原性,由一分子葡萄糖和一分子果糖失去一分子水缩合而成的,为白色结晶体,易溶于水,加热到200℃变成黑色焦糖。
甘蔗、甜菜中含量最多,果实中也有,作为食品原料的白砂糖、红糖就是蔗糖。
蔗糖摄入过高,容易引发糖尿病、龋齿、甚至动脉硬化等疾病。
(2)麦芽糖主要来自淀粉水解,由二分子葡萄糖构
成,具有还原性,为针状晶体,易溶于水。
食品工业中所用的麦芽糖主要由淀粉经酶的作用分解生成。
用大麦芽作
为酶的来源,作用于淀粉得到糊精和麦芽糖的混合物,即
饴糖。
(3)乳糖存在于哺乳动物的乳汁中,由一分子葡萄糖和一分子半乳糖组成,白色结晶体,能溶于水。
人乳中含乳糖5%~8%,牛乳中含4%~5%,羊乳中含4.5%~5%。
乳糖是婴儿主要食用的糖类物质,随着年龄的增长,肠道中的乳糖酶活性下降,因而很多成年人食用大量的乳糖后,不易消化,即乳糖不耐症。
•3.多糖
多糖是由许多单糖分子残基构成的大分子物质,一般不溶于水,无甜味,无还原性,不形成结晶,在酸或酶的作用
下,依水解程度不等而生成糊精,完全水解的最终产物是单糖。
多糖中一部分可被人体消化吸收,如淀粉、糊精、糖原等;而另一部分则不被人体消化吸收,如纤维素、半纤维素、
木质素、果胶等。
(1)淀粉普通淀粉由25%的直链淀粉和75%的支链淀粉构成.直链淀粉溶于热水,支链淀粉则不能。
淀粉不溶于冷水,与水共煮时会形成浆糊状,这叫淀粉的糊化。
(2)糖原糖原也称动物淀粉,在肝脏和肌肉
合成并贮存,是一种含有许多葡萄糖分子和支链的动物多糖。
肝脏中贮存的糖原可以维持正常的血糖
浓度,肌肉中的糖原可提供机体运动所需要的能量。
其较多的分支可提供较多的酶的作用位点,能快速分解和提供较多的葡萄糖。
食物中糖原含量很少。
(4)纤维素、半纤维素、木质素广泛存在于植物组织中,详细性状见本章第五节膳食纤维部分。
•二、焦糖化反应和羰氨反应
•1.焦糖化反应
焦糖化作用是糖类在不含氨甚化合物时加热到其熔点以上(高于135℃)的结果。
在酸、碱条件下都能进行,经一系列变化,生成焦糖等褐色物质,并失去营养价值。
但焦糖化作用在食品加工中控制适当,尚可使食品具有诱人的色泽与风味,有利于提高食品的感观性状。
•2.羰氨反应
羰氨反应又称美拉德反应。
它是碳水化合物在加热或长期贮存时,还原糖与氨基化合物发生的褐变反应。
经过一系列变化生成的褐色聚合物称为类黑色素,其在消化道不能水解,故无营养价值。
羰氨反应与酶无关,也称为非酶褐变。
•第三节碳水化合物的供给量及食物来源
•一、碳水化合物的供给量
西方国家碳水化合物的供给量约占总供给热能的50%~
55%,中国约占总供给热能的60%~70%。
一般来说,膳食组成中蛋白质、脂肪含量高时,碳水化合物的量可以低些,
反之,则应高些。
在碳水化合物供给充足的情况下,可以
避免蛋白质用于能量代谢,也有利于脂肪的贮存。
•1.碳水化合物不足的危害
(1)谷物摄入减少造成B族维生素的缺乏。
(2)主食谷物不足造成动物脂肪代谢不完全。
当人体碳
水化合物摄入不足,或身体不能利用糖时(如糖尿病人),所需能量大部分要由脂肪供给。
脂肪氧化不完全,会产生一
定数量的酮体,酮体过分聚积使血液中酸度偏高,引起酮性昏迷。
另外,由于酮体积聚,造成膳食蛋白质的浪费和组织中蛋白质的分解加速,钠离子的丢失和脱水,导致代谢紊乱。
(3)水果不能提供足够的碳水化合物,且易造成贫血。
(4)缺乏膳食纤维可导致多种疾病。
可以引起胃肠道构造损害和功能障碍,使某些疾病如溃疡性结肠炎、肥胖、糖尿病、高脂血症、动脉硬化及癌症等多种疾病发病危险性增加。
•2.碳水化合物过剩的危害
西欧与美国人每天食用蔗糖量在100g左右,即非重体力劳动者所需要的15%~20%的热能是由蔗糖提供的。
按体重计算,碳水化合物的供给量,成年人每日每1kg体重约6~10g,
1岁以下婴儿约12g。
(1)促进冠心病的发生和发展过多的碳水化合物若不能被及时消耗掉,多余的糖在体内转化为甘油三脂和胆固醇,促进了动脉粥样硬化的发生和发展。
(2)对血脂的影响进食大量的碳水化合物,使糖代谢增加,细胞内ATP增加,脂肪合成速度加快,多余的脂肪蓄积在体内,造成血脂异常情况的发生。
(3)增加糖尿病的发生率蔗糖的摄入量多者,糖尿病
的发病率明显升高,而碳水化合物总量和总能量在两组中没
有统计学差异。
(4)引起龋齿和牙周病的发生高碳水化合物的膳食使咀嚼功能降低,减少了唾液的分泌,也减少了缓冲酸碱的能力,增加了附在牙齿上的食物,使牙周病的发病率大幅上升。
(5)可能存在着胃癌的危险性
(6)造成儿童营养摄入不足长期吃高糖食物,不仅可造成营养不良,进一步可使肝脏、肾脏肿大,脂肪含量增加,而且使他们的平均寿命缩短。
•3.碳水化合物的适宜摄入量
世界各国对膳食纤维的适宜摄入量有不同的推荐量。
美国国家研究所提出每人每天的摄入量为20~30g,或以每人卡能量摄入量计算,即(10~13)g/1000kcal.但是美国大多数同意的建议量为:
健康成人20~35g/d、2岁儿童5g/d、3岁儿童
8g/d,逐年递增,一直到20岁增至25g/d。
•二、碳水化合物的食物来源
碳水化合物主要来源于植物性食物如谷类、薯类和根茎类食物中,它们都含有丰富的淀粉。
其中谷类(如大米、小米、面粉、玉米面等)含量为70%~80%,干豆类(干黄豆、红豇豆等)含量为20%~30%,块茎、块根类(山芋、山药、土豆等)含量为15%~30%。
硬果类(栗子、花生、核桃等)含量为
12%~40%,纯糖(低分子糖,如红糖、白糖、蜂蜜等)含量为
80%~90%。
各种单糖和双糖除一部分存在于果蔬等天然食物中外,绝大部分是以加工食物如食糖和糖果等形式直接食用。
膳食纤维含量丰富的食物有蔬菜、水果、粗粮、杂粮、豆类
等。
碳水化合物在动物性食物中含量很少,如奶中含有乳糖、肝脏和肌肉中的肝糖元和肌糖元、血液中的萄萄糖等均含量不多。
几种常见食物碳水化合物含量见表3-2。
表3-2几种常见食物的碳水化合物含量(%)
食物
碳水化合物总量
粗纤维
食物
碳水化合物总量
粗纤维
蔗糖
99.5
0
冰淇淋
20.6
0.8
玉米淀粉
87.6
0.1
煮熟玉米
18.8
0.7
葡萄干
77.4
0.9
葡萄
15.7
0.6
小麦面粉
(70%)
76.1
0.3
苹果
14.5
1.0
空心粉(干)
75.2
0.3
豇豆
7.1
1.0
全麦面包
47.7
1.6
卷心菜
5.4
0.8
大米
24.2
0.1
牛肝
5.3
0
烤马铃薯
21.1
0.6
全脂粉
4.9
0
香蕉
22.2
0.5
煮熟奶
2.0
0.61
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