碳水化合物及能量

糖
消化道吸收葡萄糖
平
（+） （+） 血糖升高 （+）
衡
肝糖元分解
的
非糖物质转化
调
（－）
（糖异生）
节
胰岛素 分泌增加
（+）
胰高血糖素 肾上腺素 分泌增加 分泌增加
脂肪酸
乙酰CoA
b-羟丁酸
丙酮
糖
草酰乙酸
三羧酸循环
糖类不足，脂肪氧化不完全而产生过量的C酮O体2,+H2O
产生酮血症
五、保肝解毒作用
葡萄糖
葡萄糖醛酸 低毒易溶物质
肝脏
螯合有毒物质 （毒素，酒精，重金属元素）
排出体外
六、传递信息
过去，一直认为传递信息是蛋白质和核酸的 事,碳水化物主要功用是供给热能和构成组织。
第一节 碳水化合物 (carbohydrate)
• 又名糖类 • 是由碳、氢和氧三种元素组成的一大类
化合物。 • 低分子的碳水化合物有甜味
碳水化合物是自然界最丰富的有机物，食 物的主要构成成分，是人类能量的最经 济和最重要的来源，由碳水化合物提供 的能量占总能量的40%一80%
• 碳水化合物是一切生物体维持生命活动 所需能量的主要来源。
的右旋糖。性质与蔗糖相似，但耐酸性强。
麦芽糖：2葡萄糖（α- 糖苷键） 麦芽糖大量存在于发芽的谷粒，特 别是麦芽中。是甜食中的重要糖质 原料。
乳糖：1葡萄糖+1半乳糖（β- 糖苷键） 乳糖不易溶解，味道不是很甜，能 在酸或酶的作用下分解成葡萄糖和 半乳糖。 奶及奶制品中含量较丰富。
乳糖不耐受症：有一部分人不能或仅能少量分 解、吸收乳糖，大量乳糖进入肠道产酸、产气， 引起胃肠道不适、胀气、痉挛、腹泻。
可溶性与不可溶性纤维
第二节 碳水化合物的生理功能
一、供给能量
碳水化合物的主要功能。
比脂肪和蛋白质更易消化吸收，产能快，更经济。
每克葡萄糖可供能4kcal，是生命的燃料。
肌肉活动的肌糖原是肌肉活动最有效的能量来源。
心肌的活动靠磷酸葡萄糖和糖原氧化供给能量。
葡萄糖是一切系统特别是神经系统最主要的能量来 源，大脑活动靠糖的有氧氧化供热，血糖的2I3被大 脑消耗。肌肉和肝脏的糖原是碳水化合物贮能的形 式
十一 食物中的碳水化合物
• 食物中碳水化合物的功能
1. 提供能量 1g＝16.7kJ 2. 改变食物色、香、味、型
（1）甜味剂 单糖、双糖、糖醇
（2）色 焦糖（可乐型饮料）
食用糖及糖醇的相对甜度
名称 乳糖 果糖 葡萄糖 蔗糖 麦芽糖 山梨醇 甘露醇 木糖醇
相对甜度 0.2
1.2～1.8 0.7 1.0 0.4 0.6 0.7 0.9
第四章
碳水化合 物、膳食 纤维
碳水化合物生理功能 膳食纤维的生理功能 低聚糖的生理功能 活性多糖的生物活性 DRIs与食物来源
学习目的与要求：
▪了解碳水化合物的分类及膳食地位 ➢掌握碳水化合物的生理功能 ➢了解并掌握碳水化合物适宜摄入量及来源 ➢认识功能性低聚糖、膳食纤维、活性多糖 在现代膳食中的作用
双糖的分子式为：C12H22O11
• 常见双糖
蔗糖：1葡萄糖+1果糖（α- 糖苷键） 蔗糖广泛存在于植物中，以甘蔗和甜菜中含量 最多，日常食用的白糖、红塘都是蔗糖，蔗糖 易溶于水，熔点为160℃-186℃，加热到200℃ 便成为棕褐色的焦糖。蔗糖易于发酵，所以易 引起蛀齿。
异构蔗糖: 是由葡萄糖与果糖以α-1，6糖苷键相连
3. 提供膳食纤维 膳食纤维的功能
纤维素：吸水膨胀，增加粪便体积 半纤维素：促进胃肠蠕动，利于粪便排出 果胶、树胶、粘胶：延缓胃排空时间
减缓葡萄糖吸收，降血糖
降低血胆固醇
膳食纤维过量(>60g/d)：
➢需要更多的液体食物 ➢与矿物质结合，干扰吸收 ➢容易引起腹胀
碳水化合物的食物来源
碳水化合物主要食物来源是粮谷类和根 茎类食物，以及它们的制品如面包、饼干、糕 点等。由于各种单糖、双糖及制品仅用于供能， 多不含其它营养素，其营养密度、营养价值较 低，而各种粮食等制品，除富含淀粉外还含有 其它营养成分，特别是各种谷物还含有较多的 膳食纤维，是碳水化合物的良好食物来源。
1. 糖原（glycogen）： ➢碳水化合物在动物和人体内的贮存方式 ➢贮存于肝脏和肌肉 ➢结构类似于支链淀粉 ➢有很多部位可与酶结合
2.淀粉(starch): ➢主要贮存于植物细胞 ➢3,000 个以上葡萄糖由α-糖苷键聚合而成 ➢淀粉是重要的多糖，也是人类膳食中热能的主 要来源。
直链淀粉（amylose)—直链型聚合物，由300-400 个葡萄糖分子的残基结合成的链状结 构，能溶于水；
有些器官完全依靠葡萄糖供给所需的能量，如 大脑每日需100—120克葡萄糖。此外，肾髓质、 肺组织和红细胞等也必须依靠葡萄糖供能。可 直接被人体吸收，也可作为营养食品直接食用。
• 果糖（fructose） 主要存在于水果、蜂蜜及玉米糖浆中 在肝脏代谢
果糖的甜度很高，是糖类中最甜的单糖物质。 人体易于吸收，在体内被吸收后转变为肝糖， 然后再分解为葡萄糖。
抗性淀粉
• 又称抗酶解淀粉及难消化淀粉，这种淀粉较其他 淀粉难降解，在体内消化缓慢，吸收和进入血液 都较缓慢。抗性淀粉本身仍然是淀粉，其化学结 构不同于纤维，但其性质类似可溶性纤维。
• 抗性淀粉存在于某些天然食品中，如马铃薯、香 蕉、大米等都含有抗性淀粉，特别是高直链淀粉 的玉米淀粉(high amylosecorn starch)含抗性淀粉 高达60%。
依赖钠泵的主动吸收，吸收率高 消耗能量 从低浓度向高浓度转运
• 果糖
有载体参与的易化扩散，吸收率比前二者低 不消耗能量 从高浓度向低浓度转运
正常机体内的血糖平衡
碳水物化合物
胃肠道 消化酶
胰腺
血糖
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抑制脂肪分解
胰岛素
脂肪组织
葡萄糖摄取、肝脏糖 异生、肝糖原储存
肝脏
肌肉
胰岛素刺激葡萄糖摄取
血
下丘脑另一区域
• 半乳糖（galactose）
经常与葡萄糖结合形成乳糖 在肝脏转化为葡萄糖 半乳糖不单独存在于天然食物中，但在乳中和脑 髓里都有半乳糖成分，是神经组织的重要成分。
• 其他单糖 核糖、阿拉伯糖、木糖等
• 糖醇类 木糖醇、甘露醇、山梨醇、麦芽糖醇
（二）双糖
• 构成：
是由两个分子单糖脱去一分子水缩合 而成的化合物，多为结晶体，味甜， 易溶于水。
4、低聚乳果糖：是将蔗糖分解产生的果糖基转 移到乳糖还原性末端C1的羟基上，产生半乳 糖基蔗糖而成。其甜味类似蔗糖，几乎不被 人体消化吸收，可供糖尿病人食用。
（四）多糖
• 构成：10个以上单糖组成 大多数多糖都是分子量很大而能形成胶态 溶液的物质，无甜味，非晶体，是动、植 物的储存物质。
• 重要多糖：
肌体一切生命活动都是以能量为基础，当碳水化合物供 能不足时，将由蛋白质、脂肪产能来弥补。由于脂肪不 能转化为葡萄糖，不足的葡萄糖由体内、甚至是各器官 （肌肉、肝、肾、心脏）中的蛋白质转化提供，对人体 及各器官造成伤害。
四、抗生酮作用（脂肪代谢的调节作用）
脂肪在体内的正常代谢需碳水化合物参与
乙酰乙酸
它不仅是营养物质，而且有些还 具有特殊的生理活性。例如：
肝脏中的肝素有抗凝血作用
血型中的糖与免疫活性有关
核酸的组成成分中也含有糖类化 合物——核糖和脱氧核糖
• 分类
单糖（monosaccharide）:本身为多羟基醛酮，不能水 解为更简单的糖。如葡萄糖、果糖等。单糖一般 是结晶固体，能溶于水，绝大多数单糖有甜味。
近30年来，积累了大量实验证据，1960年由 Watkins确定了血型抗原决定基的糖链结构，表 明决定血型的物质是糖链。
1968年已公认碳水化物能携带信息，以后又 有很大发展。
七、起润滑作用
糖蛋白和蛋白多糖有滑润作用。
关节液中有大量透明质酸，是关节活动的润滑剂。
消化液中的糖蛋白，使食糜易于移动，且可包裹 食糜和粪便，使肠粘膜免受机械和化学的操伤。
第三节 碳水化合物的消化、吸收、代谢
• 口腔 唾液淀粉酶----短链多糖、麦芽糖
•胃 酸性环境抑制淀粉酶的作用，不能进一步消化
• 小肠 胰腺：胰淀粉酶----双糖 小肠粘膜细胞刷状缘： 麦芽糖酶、蔗糖酶和乳糖酶--单糖—吸收入血
• 大肠 膳食纤维：肠道细菌分解—短链脂肪酸，可吸收
• 葡萄糖和半乳糖
乳糖
乳糖酶
半乳糖
先天性乳糖酶缺乏 抗癌药物、肠道感染 年龄增加
（三）寡糖
• 构成：3-10 单糖组成
• 常见寡糖：主要存在于豆类和荚豆类食物中 棉子糖、水苏糖
• 消化、吸收： 不能被消化 可被大肠中肠道细菌代谢，胀气 被双歧杆菌利用，保健
常见寡糖：
1、大豆低聚糖：是指从大豆中提取的可溶性 低聚糖的总称。主要成分为棉子糖和水苏 糖，同时也存在一定量的蔗糖和其它成分。
二、 构成肌体 糖脂是细胞膜和神经组织的结构成分之一 糖蛋白是细胞膜的组成成分之一 机体中许多抗体、维生素、激素、酶的重要组成成
分。 DNA，RNA中含有大量核糖，在遗传中起重要作用 血糖则是神经组织的唯一能源。
三、节约蛋白质
当摄入足够的碳水化合物时，可以防止体内和膳食 中的蛋白质转变为葡萄糖，即为糖类对蛋白质的保护作 用。
2、低聚异麦芽糖：是指由2-5个葡萄糖单位构 成，主要成分包括异麦芽糖、异麦芽三糖、 异麦芽四糖和异麦芽五糖等。
3、低聚果糖：是在蔗糖分子的果糖一侧连接1-3 个果糖而成，并分别称为蔗果三糖、蔗果四 糖和蔗果五糖，低聚果糖不能被人体消化酶 分解、利用，有提高机体免疫力，刺激肠道 蠕动，防止便秘的作用。
麦芽糖 木糖醇
(一)单糖
结构：
• α构型
– 半缩醛羟基与末位基 团处在环的两侧
• β构型
– 半缩醛羟基与末尾基 团处在环的同侧
主要单糖
• 葡萄糖(glucose) • 果糖（fructose） • 半乳糖（galactose）
• 葡萄糖(glucose) 构成各种糖类的最基本单位。 构型：D型可被人体代谢 L型不能被人体代谢，可作为甜味剂
九、控制细胞膜的通透性
¤伸出在质膜外的糖链和其他极性基团，能控 制水分子、无机离子和小分子的有机物的移动 和进入细胞内部。
十、作为合成生物大分子的前体
体内许多物质是利用碳水化物来合成的， 如嘌呤、嘧啶、某些氨基酸、卟啉、胆固 醇等。再由他们合成核酸、蛋白质及胆固 醇的一些衍生物。
食物中的戊糖人利用得很少。组成核酸 的核糖和脱氧核糖是在体内自行合成的。
支链淀粉(amylopectin)—高度分支状的聚合物; 特点:只能在热水中膨胀，而不溶于热 水
改性淀粉
是指利用化学、物理甚至基因工程的方法改 变天然淀粉的理化性质，用以满足食品加工所 需功能特性的一类淀粉。
天然淀粉改性后可提高其溶解度；增加透 明度；提高或降低淀粉糊的黏度；促进或抑制 凝胶形成；增加凝胶强度，减少凝胶脱水收缩； 提高凝胶稳定性；改变乳化作用和冷冻—解冻 的稳定性。
呼吸道的糖蛋白，有防止支气管和肺泡上皮干燥、 保护呼吸道免受气体和微生物侵入的作用。
生殖系统的糖蛋白和蛋白多糖，有润滑和利于精 子运动，保护胚胎等作用。
八、保护蛋白质不被蛋白酶消化
有些蛋白质，如酶和消化液中的糖蛋白， 平常不被蛋白酶所消化，是由于分子中的糖 链在保护他们。
糖链结构的改变，如頜下腺分泌的糖蛋白 去掉末端的唾液酸后，即被消化道的蛋白酶 消化。
抗性淀粉的优点
• 可抵抗酶的分解，在体内释放葡萄糖缓 慢，具有较低的胰岛素反应，可控制血 糖平衡，减少饥饿感，特别适宜糖尿病 患者食用
• 具有可溶性食用纤维的功能，食后可增 加排便量，减少便秘和结肠癌的危险
• 可降低血胆固醇和三甘油脂水平
3. 膳食纤维（dietary fiber）
➢ 植物性食物中不可消化的多糖
➢ 由β-糖苷键连接，不能被体内淀粉酶水解， 因而人体无法消化
➢ 分类：
不可溶性纤维（insoluble fiber）
• 纤维素、半纤维素、木质素 • 纤维素和木质素不能被结肠中的细菌分解，半纤
维素可以
可溶性纤维(soluble fiber) • 树胶、 果胶、粘胶 • 存在于水果、蔬菜、麦麸及欧车前种子中
双糖（disaccharide）:能水解为2个单糖的碳水化合 物，如麦芽糖、蔗糖。
寡糖（oligosaccharide）：又称低聚糖，能水解为3 －10个单糖的碳水化合物。如蜜三糖（棉子糖）、 水苏四糖等。低聚糖仍有甜味，能形成晶体，可 溶于水。
多糖（polysaccharide）能水解生成10个以上单糖的 碳水化合物。一般天然多糖能水解生成100－300 个单糖。如淀粉、纤维素等。多糖没有甜味，不 能形成晶体（为无定形固体），难溶于水。