第二章 碳水化合物

碳水化合物亦稱糖類化合物，是自然界存在最多、分布最廣的一類重要的有機(jī)化合物。葡萄糖、蔗糖、淀粉和纖維素等都屬于糖類化合物。

糖類化合物是一切生物體維持生命活動(dòng)所需能量的主要來(lái)源。它不僅是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且有些還具有特殊的生理活性。例如：肝臟中的肝素有抗凝血作用；血型中的糖與免疫活性有關(guān)。此外，核酸的組成成分中也含有糖類化合物——核糖和脫氧核糖。因此，糖類化合物對(duì)醫(yī)學(xué)來(lái)說(shuō)，具有更重要的意義。

糖類化合物由C（碳），H（氫），O（氧）三種元素組成，分子中H和O的比例通常為2：1，與水分子中的比例一樣，故稱為碳水化合物?？捎猛ㄊ紺m（H2O ）n表示。因此，曾把這類化合物稱為碳水化合物。但是后來(lái)發(fā)現(xiàn)有些化合物按其構(gòu)造和性質(zhì)應(yīng)屬于糖類化合物，可是它們的組成并不符合Cm（H2O ）n 通式，如鼠李糖（C6H12O5）、脫氧核糖（C5H10O4）等；而有些化合物如乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3）等，其組成雖符合通式Cm（H2O ）n，但結(jié)構(gòu)與性質(zhì)卻與糖類化合物完全不同。所以，碳水化合物這個(gè)名稱并不確切，但因使用已久，迄今仍在沿用。

碳水化合物是為人體提供熱能的三種主要的營(yíng)養(yǎng)素中最廉價(jià)的營(yíng)養(yǎng)素。食物中的碳水化合物分成兩類：人可以吸收利用的有效碳水化合物，如：?jiǎn)翁?、雙糖、多糖和人不能消化的無(wú)效碳水化合物，如：纖維素。

一、熱能

熱能又稱熱量、能量等，它是生命的能源。人的每天勞務(wù)活動(dòng)、體育運(yùn)動(dòng)、上課學(xué)習(xí)和從事其他一切活動(dòng)，以及人體維持正常體溫、各種生理活動(dòng)都要消耗能量。就像蒸汽機(jī)需要燒煤、內(nèi)燃機(jī)需要用汽油、電動(dòng)機(jī)需要用電一樣。

     人體的熱能來(lái)源于每天所吃的食物，但食物中不是所有營(yíng)養(yǎng)素都能產(chǎn)生熱能的，只有碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)這三大營(yíng)養(yǎng)素會(huì)產(chǎn)生熱能。每克碳水化合物在體內(nèi)氧化時(shí)產(chǎn)生的熱能為16.74千焦耳（4千卡），脂肪每克為37.66千焦耳（9千卡），蛋白質(zhì)每克為16.74千焦耳（4千卡）熱能的單位，常指能使1升水升高1攝氏度所需的熱量，就相當(dāng)于4.184千焦耳的熱能。單位換算 ：1千卡=4.184千焦耳 1千焦耳=0.239千卡。

熱能的需要量指的是維持身體正常生理功能及日?；顒?dòng)所需的能量,如低于這個(gè)數(shù)量,將對(duì)身體產(chǎn)生不良影響。人體需要的能量也即包括基礎(chǔ)代謝所需的能量、勞動(dòng)活動(dòng)所需的能量、消化食物所需的能量等三個(gè)方面。對(duì)于處在生長(zhǎng)發(fā)育階段的兒童青少年，由于身體的新陳代謝特別旺盛，對(duì)熱能的需要量較高。一個(gè)人如果期熱量攝入不足，就會(huì)使體內(nèi)貯存的糖逐漸減少，到一程度時(shí)，就將開始動(dòng)用脂肪，并消耗部分蛋白質(zhì)，使肌肉和內(nèi)臟萎縮、消瘦、乏力、體重減輕、變得“骨瘦如柴”，各種生理功能受到嚴(yán)重影響，甚至危及生命。

在日常生活中，有些學(xué)生經(jīng)常少吃或不吃早餐，由于體內(nèi)熱能不足，使得血糖降低，在上第二節(jié)課以后往往產(chǎn)生饑餓感，自覺手足無(wú)力，上課時(shí)思想不集中。這就是吃的食物不夠，能量不足所造成的，日久還會(huì)影響生長(zhǎng)發(fā)育。但是，如果每天吃過多的糖果、甜食等，使食物的產(chǎn)熱量超過需要量，那么多余的能量就會(huì)轉(zhuǎn)化脂肪，積聚在皮下組織，使皮下脂肪增厚，體重超過正常范圍，出出肥胖現(xiàn)象。并將成為成年期的高血壓、糖尿病、心血管病等器質(zhì)性疾病的先兆因子。

熱能（energy）只能來(lái)自蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物三大生熱營(yíng)養(yǎng)等，這些產(chǎn)熱物質(zhì)是人們每日膳食的主要部分。它們進(jìn)入機(jī)體后，通過生物氧化，將其內(nèi)在的化學(xué)潛能變成熱能并釋放出來(lái)。供人類食用的植物性食物中熱能從太陽(yáng)中得來(lái)，而動(dòng)物性食物中的熱能則又從植物中取得，二者均為人類所利用。人類從食物中所取得的熱能，用于生命活動(dòng)的各種過程，其中包括內(nèi)臟器官的化學(xué)和物理學(xué)活動(dòng)、肌肉活動(dòng)、體溫維持及生長(zhǎng)發(fā)育等。不同性別、年齡、職業(yè)、勞動(dòng)強(qiáng)度的人其熱能需要量各不相同。

各國(guó)的飲食習(xí)慣不同，熱能來(lái)源不同，西方國(guó)家人民習(xí)慣以動(dòng)物性食物為主，其熱能主要來(lái)自蛋白質(zhì)和脂肪，這種膳食結(jié)構(gòu)既不經(jīng)濟(jì)又會(huì)因?yàn)閿z入過多的動(dòng)物脂肪而不利于健康。我國(guó)人民長(zhǎng)期以來(lái)以糧食為主，動(dòng)物性食物為輔，三大生熱營(yíng)養(yǎng)素占總熱能的比例為：蛋白質(zhì)10%－15%、脂肪20%－25%、碳水化物60%－70%。這是典型的東方人膳食，既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠又有利于健康。

二、影響人體熱能需要量的因素

    人體熱能需要量取決于：基礎(chǔ)代謝、勞動(dòng)和食物特別動(dòng)力作用所消耗的能量，其中以勞動(dòng)消耗的熱能最大。

    1、基礎(chǔ)代謝 基礎(chǔ)代謝能量是處于清醒、空腹、安靜的狀態(tài)下維持體溫和臟器活動(dòng)最基本生命活動(dòng)所需的最低能量。在實(shí)際工作中，可根據(jù)身高、體重求出體表面積，然后再按照體表面積計(jì)算基礎(chǔ)代謝能量。體表面積（㎡）＝0.0061×身高（cm）＋0.0128×體重（kg）－0.1529    成年男子每m2體表面積每小時(shí)基礎(chǔ)代謝平均為40kcal、女性比男性約低5%。

    2、勞動(dòng) 從事勞動(dòng)所消耗的能量占人體總需要量的大部分，勞動(dòng)所消耗的熱能與勞動(dòng)強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間及熟練程度有關(guān)。

    3、食物特別動(dòng)力作用（specific dynamic action）是機(jī)體由于攝取食物而引起體內(nèi)能量消耗增加的現(xiàn)象。三種生熱營(yíng)養(yǎng)素在攝取過程中所消耗的能量各不相同，蛋白質(zhì)約為它所供能量的30%，碳水化合物為5%－6%，脂肪為4%－5%?；旌仙攀车奶貏e動(dòng)力作用為人體每日基礎(chǔ)代謝的10%。

    正常情況下，人體熱能的需要與食欲相適應(yīng)。食欲得到滿足，體重又維持在正常水平，即說(shuō)明所攝入的熱能是恰當(dāng)?shù)摹?/P>

三、碳水化合物的生理功用

1、供給能量：每克葡萄糖產(chǎn)熱16千焦(4千卡)，人體攝入的碳水化合物在體內(nèi)經(jīng)消化變成葡萄糖或其它單糖參加機(jī)體代謝。每個(gè)人膳食中碳水化合物的比例沒有規(guī)定具體數(shù)量，我國(guó)營(yíng)養(yǎng)專家認(rèn)為碳水化合物產(chǎn)熱量占總熱量的60—65％為宜。平時(shí)攝入的碳水化合物主要是多糖，在米、面等主食中含量較高，攝入碳水化合物的同時(shí)，能獲得蛋白質(zhì)、脂類、維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維等其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。而攝人單糖或雙糖如蔗糖，除能補(bǔ)充熱量外，不能補(bǔ)充其它營(yíng)養(yǎng)素。

　　 2、構(gòu)成細(xì)胞和組織：每個(gè)細(xì)胞都有碳水化合物，其含量為2％—10％，主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在，分布在細(xì)腦膜、細(xì)胞器膜、細(xì)胞漿以及細(xì)胞間質(zhì)中。

　　 3、節(jié)省蛋白質(zhì)：食物中碳水化合物不足，機(jī)體不得不動(dòng)用蛋白質(zhì)來(lái)滿足機(jī)體活動(dòng)所需的能量，這將影響機(jī)體用蛋白質(zhì)進(jìn)行合成新的蛋白質(zhì)和組織更新。因此，完全不吃主食，只吃肉類是不適宜的，因肉類中含碳水化合物很少，這樣機(jī)體組織將用蛋白質(zhì)產(chǎn)熱，對(duì)機(jī)體沒有好處。所以減肥病人或糖尿病患者最少攝入的碳水化合物不要低于150克主食。

4、維持腦細(xì)胞的正常功能：葡萄糖是維持大腦正常功能的必需營(yíng)養(yǎng)素，當(dāng)血糖濃度下降時(shí)，腦組織可因缺乏能源而使腦細(xì)胞功能受損，造成功能障礙，并出現(xiàn)頭暈、心悸、出冷汗、甚至昏迷。

5、纖維素、果膠等能刺激腸蠕動(dòng)，有利于消化、吸收與排便。

6、保肝解毒作用。當(dāng)肝糖原貯存充足時(shí)，肝臟對(duì)毒物有很強(qiáng)的解毒作用。

7、當(dāng)碳水化物攝入充足時(shí)，有抗生酮作用，可防止酸中毒的發(fā)生。

8、是維持心臟和神經(jīng)系統(tǒng)正?；顒?dòng)不可缺少的物質(zhì)，血糖低下可導(dǎo)致昏迷，嚴(yán)重者甚至可休克、死亡；

9、其它：碳水化合物中的糖蛋白和蛋白多糖有潤(rùn)滑作用。另外它可控制細(xì)腦膜的通透性。并且是一些合成生物大分子物質(zhì)的前體，如嘌呤、嘧啶、膽固醇等。

10、調(diào)節(jié)食品風(fēng)味；

11、調(diào)節(jié)脂肪代謝；

四、碳水化合物的日推薦量及其食物來(lái)源

一般說(shuō)來(lái)，對(duì)碳水化合物沒有特定的飲食要求。主要是應(yīng)該從碳水化合物中獲得合理比例的熱量攝入。另外，每天應(yīng)至少攝入50～100克可消化的碳水化合物以預(yù)防碳水化合物缺乏癥。

碳水化合物的主要食物來(lái)源有：蔗糖、谷物（如水稻、小麥、玉米、大麥、燕麥、高粱等）、水果（如甘蔗、甜瓜、西瓜、香蕉、葡萄等）、堅(jiān)果、蔬菜（如胡蘿卜、番薯等）等。

五、碳水化合物與疾病 

當(dāng)碳水化物攝入不足，則表現(xiàn)出熱能缺乏，出現(xiàn)消瘦、生長(zhǎng)緩慢、低血糖、頭暈、無(wú)力、甚至休克；當(dāng)碳水化物攝入過量，長(zhǎng)期如此，可導(dǎo)致肥胖、血脂升高。

六、碳水化合物是如何消化和吸收的

碳水化合物中的雙糖及多糖在人體內(nèi)均不能直接被利用，必須被消化道中的消化酶分解為單糖后才能被吸收。食物中的碳水化合物主要是淀粉，這里以淀粉的消化吸收為例。

淀粉的消化吸收可分為三步進(jìn)行。第一步是在口腔?？谇焕镉型僖旱矸勖?，首先使淀粉分解，產(chǎn)生少量的糊精、麥芽糖及葡萄糖。如果我們?cè)诔悦罪埢蝠z頭時(shí)，慢慢咀嚼，會(huì)感到甜味，這是因?yàn)榈矸垡验_始被唾液淀粉酶消化成麥芽糖和葡萄糖。因?yàn)槭澄镌诳谇粌?nèi)停留的時(shí)間很短暫。拌和著唾液的食物很快就通過食道進(jìn)入了胃，所以淀粉在口腔內(nèi)的消化往往是極輕微的，一般淀粉在胃中不被消化，這是由于胃中不存在淀粉酶的原故。

淀粉消化的第二步是在十二指腸進(jìn)行的，由胰腺制造的胰腺淀粉酶是消化淀粉最主要的酶。它可以經(jīng)過胰腺導(dǎo)管分泌到十二指腸中，將淀粉分解成糊精和麥芽糖。

淀粉消化的第三步是在小腸粘膜上皮細(xì)胞進(jìn)行的，當(dāng)糊精及麥芽糖接觸到腸粘膜上皮細(xì)胞刷狀緣時(shí)，立即分解成為葡萄糖。在這里除了含有麥芽酶之外，還含有蔗糖酶，可將蔗糖分解成葡萄糖及果糖；還有乳糖酶將乳糖分解為葡萄糖及半乳糖。

在腸道中消化后的碳水化合物主要是單糖中的葡萄糖，還有很少量的果糖及半乳糖。單糖在小腸內(nèi)吸收。碳水化合物的消化吸收比蛋白質(zhì)和脂肪都快而且完全。

吸收后的糖除了供給熱能外，還可轉(zhuǎn)變成脂肪，儲(chǔ)存于體內(nèi)；小部分以糖原形式儲(chǔ)存，主要儲(chǔ)存于肝臟和肌肉。

七、碳水化合物和健康

膳食中缺乏碳水化合物將導(dǎo)致全身無(wú)力，疲乏、血糖含量降低，產(chǎn)生頭暈、心悸、腦功能障礙等。嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致低血糖昏迷。

當(dāng)膳食中碳水化合物過多時(shí)，就會(huì)轉(zhuǎn)化成脂肪貯存于體內(nèi)，使人過于肥胖而導(dǎo)致各類疾病如高血脂、糖尿病等。