第二章 碳水化合物

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化合物。葡萄糖、蔗糖、澱粉和纖維素等都屬於糖類化合物。

糖類化合物是一切生物體維持生命活動所需能量的主要來源。它不僅是營養物質，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。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，糖類化合物對醫學來說，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。可用通式Cm（H2O ）n表示。因此，曾把這類化合物稱為碳水化合物。但是後來發現有些化合物按其構造和性質應屬於糖類化合物，可是它們的組成並不符合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，但結構與性質卻與糖類化合物完全不同。所以，碳水化合物這個名稱並不確切，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養素中最廉價的營養素。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：單糖、雙糖、多糖和人不能消化的無效碳水化合物，如：纖維素。

一、熱能

熱能又稱熱量、能量等，它是生命的能源。人的每天勞務活動、體育運動、上課學習和從事其他一切活動，以及人體維持正常體溫、各種生理活動都要消耗能量。就像蒸汽機需要燒煤、內燃機需要用汽油、電動機需要用電一樣。

人體的熱能來源於每天所吃的食物，但食物中不是所有營養素都能產生熱能的，只有碳水化合物、脂肪、蛋白質這三大營養素會產生熱能。每克碳水化合物在體內氧化時產生的熱能為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，就相當於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常活動所需的能量,如低於這個數量,將對身體產生不良影響。人體需要的能量也即包括基礎代謝所需的能量、勞動活動所需的能量、消化食物所需的能量等三個方面。對於處在生長發育階段的兒童青少年，由於身體的新陳代謝特別旺盛，對熱能的需要量較高。一個人如果期熱量攝入不足，就會使體內貯存的糖逐漸減少，到一程度時，就將開始動用脂肪，並消耗部分蛋白質，使肌肉和內臟萎縮、消瘦、乏力、體重減輕、變得「骨瘦如柴」，各種生理功能受到嚴重影響，甚至危及生命。

在日常生活中，有些學生經常少吃或不吃早餐，由於體內熱能不足，使得血糖降低，在上第二節課以後往往產生飢餓感，自覺手足無力，上課時思想不集中。這就是吃的食物不夠，能量不足所造成的，日久還會影響生長發育。但是，如果每天吃過多的糖果、甜食等，使食物的產熱量超過需要量，那麼多餘的能量就會轉化脂肪，積聚在皮下組織，使皮下脂肪增厚，體重超過正常範圍，出出肥胖現象。並將成為成年期的高血壓、糖尿病、心血管病等器質性疾病的先兆因子。

熱能（energy）只能來自蛋白質、脂肪和碳水化合物三大生熱營養等，這些產熱物質是人們每日膳食的主要部分。它們進入機體後，通過生物氧化，將其內在的化學潛能變成熱能並釋放出來。供人類食用的植物性食物中熱能從太陽中得來，而動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，用於生命活動的各種過程，其中包括內臟器官的化學和物理學活動、肌肉活動、體溫維持及生長發育等。不同性別、年齡、職業、勞動強度的人其熱能需要量各不相同。

各國的飲食習慣不同，熱能來源不同，西方國家人民習慣以動物性食物為主，其熱能主要來自蛋白質和脂肪，這種膳食結構既不經濟又會因為攝入過多的動物脂肪而不利於健康。我國人民長期以來以糧食為主，動物性食物為輔，三大生熱營養素佔總熱能的比例為：蛋白質10%－15%、脂肪20%－25%、碳水化物60%－70%。這是典型的東方人膳食，既經濟實惠又有利於健康。

二、影響人體熱能需要量的因素

人體熱能需要量取決於：基礎代謝、勞動和食物特別動力作用所消耗的能量，其中以勞動消耗的熱能最大。

1、基礎代謝 基礎代謝能量是處於清醒、空腹、安靜的狀態下維持體溫和臟器活動最基本生命活動所需的最低能量。在實際工作中，可根據身高、體重求出體表面積，然後再按照體表面積計算基礎代謝能量。體表面積（㎡）＝0.0061×身高（cm）＋0.0128×體重（kg）－0.1529 成年男子每m2體表面積每小時基礎代謝平均為40kcal、女性比男性約低5%。

2、勞動 從事勞動所消耗的能量占人體總需要量的大部分，勞動所消耗的熱能與勞動強度、持續時間及熟練程度有關。

3、食物特別動力作用（specific dynamic action）是機體由於攝取食物而引起體內能量消耗增加的現象。三種生熱營養素在攝取過程中所消耗的能量各不相同，蛋白質約為它所供能量的30%，碳水化合物為5%－6%，脂肪為4%－5%。混合膳食的特別動力作用為人體每日基礎代謝的10%。

正常情況下，人體熱能的需要與食慾相適應。食慾得到滿足，體重又維持在正常水平，即說明所攝入的熱能是恰當的。

三、碳水化合物的生理功用

1、供給能量：每克葡萄糖產熱16千焦(4千卡)，人體攝入的碳水化合物在體內經消化變成葡萄糖或其它單糖參加機體代謝。每個人膳食中碳水化合物的比例沒有規定具體數量，我國營養專家認為碳水化合物產熱量佔總熱量的60—65％為宜。平時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，能獲得蛋白質、脂類、維生素、礦物質、膳食纖維等其它營養物質。而攝人單糖或雙糖如蔗糖，除能補充熱量外，不能補充其它營養素。

　　 2、構成細胞和組織：每個細胞都有碳水化合物，其含量為2％—10％，主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在，分布在細腦膜、細胞器膜、細胞漿以及細胞間質中。

　　 3、節省蛋白質：食物中碳水化合物不足，機體不得不動用蛋白質來滿足機體活動所需的能量，這將影響機體用蛋白質進行合成新的蛋白質和組織更新。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，這樣機體組織將用蛋白質產熱，對機體沒有好處。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於150克主食。

4、維持腦細胞的正常功能：葡萄糖是維持大腦正常功能的必需營養素，當血糖濃度下降時，腦組織可因缺乏能源而使腦細胞功能受損，造成功能障礙，並出現頭暈、心悸、出冷汗、甚至昏迷。

5、纖維素、果膠等能刺激腸蠕動，有利於消化、吸收與排便。

6、保肝解毒作用。當肝糖原貯存充足時，肝臟對毒物有很強的解毒作用。

7、當碳水化物攝入充足時，有抗生酮作用，可防止酸中毒的發生。

8、是維持心臟和神經系統正常活動不可缺少的物質，血糖低下可導致昏迷，嚴重者甚至可休克、死亡；

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

10、調節食品風味；

11、調節脂肪代謝；

四、碳水化合物的日推薦量及其食物來源

一般說來，對碳水化合物沒有特定的飲食要求。主要是應該從碳水化合物中獲得合理比例的熱量攝入。另外，每天應至少攝入50～100克可消化的碳水化合物以預防碳水化合物缺乏症。

碳水化合物的主要食物來源有：蔗糖、穀物（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）、堅果、蔬菜（如胡蘿蔔、番薯等）等。

五、碳水化合物與疾病

當碳水化物攝入不足，則表現出熱能缺乏，出現消瘦、生長緩慢、低血糖、頭暈、無力、甚至休克；當碳水化物攝入過量，長期如此，可導致肥胖、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均不能直接被利用，必須被消化道中的消化酶分解為單糖後才能被吸收。食物中的碳水化合物主要是澱粉，這裡以澱粉的消化吸收為例。

澱粉的消化吸收可分為三步進行。第一步是在口腔。口腔里有唾液澱粉酶，首先使澱粉分解，產生少量的糊精、麥芽糖及葡萄糖。如果我們在吃米飯或饅頭時，慢慢咀嚼，會感到甜味，這是因為澱粉已開始被唾液澱粉酶消化成麥芽糖和葡萄糖。因為食物在口腔內停留的時間很短暫。拌和著唾液的食物很快就通過食道進入了胃，所以澱粉在口腔內的消化往往是極輕微的，一般澱粉在胃中不被消化，這是由於胃中不存在澱粉酶的原故。

澱粉消化的第二步是在十二指腸進行的，由胰腺製造的胰腺澱粉酶是消化澱粉最主要的酶。它可以經過胰腺導管分泌到十二指腸中，將澱粉分解成糊精和麥芽糖。

澱粉消化的第三步是在小腸粘膜上皮細胞進行的，當糊精及麥芽糖接觸到腸粘膜上皮細胞刷狀緣時，立即分解成為葡萄糖。在這裡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。

在腸道中消化後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。單糖在小腸內吸收。碳水化合物的消化吸收比蛋白質和脂肪都快而且完全。

吸收後的糖除了供給熱能外，還可轉變成脂肪，儲存於體內；小部分以糖原形式儲存，主要儲存於肝臟和肌肉。

七、碳水化合物和健康

膳食中缺乏碳水化合物將導致全身無力，疲乏、血糖含量降低，產生頭暈、心悸、腦功能障礙等。嚴重者會導致低血糖昏迷。

當膳食中碳水化合物過多時，就會轉化成脂肪貯存於體內，使人過於肥胖而導致各類疾病如高血脂、糖尿病等。

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