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碳水化合物营养学碳水化合物是一类广泛存在于自然界中的有机化合物，是生物体内最主要的能量来源之一。
碳水化合物营养学是研究碳水化合物在人体内作用与代谢，以及对人体健康的影响的学科。
本文将介绍碳水化合物的分类、功能、代谢以及碳水化合物在饮食中的作用。
一、碳水化合物的分类碳水化合物主要分为单糖、双糖和多糖三大类。
单糖是由一个简单的糖分子组成，常见的单糖有葡萄糖、果糖、半乳糖等。
双糖是由两个单糖分子结合而成，比如蔗糖由葡萄糖和果糖组成，乳糖由葡萄糖和半乳糖组成。
多糖是由多个单糖分子通过糖苷键连接而成，比如淀粉、纤维素等。
二、碳水化合物的功能碳水化合物在人体内发挥着多种重要功能。
首先，碳水化合物作为能量供应剂，提供人体所需的能量。
葡萄糖是人体最主要的能量来源，它可以通过代谢生成三磷酸腺苷（ATP），为细胞提供能量。
其次，碳水化合物还参与构建细胞壁和细胞器，维持细胞的结构和功能。
蔗糖是一种多糖，它在植物细胞壁中起到支持和保护细胞的作用。
此外，碳水化合物还参与调节免疫系统的功能，维持正常的免疫应答。
三、碳水化合物的代谢碳水化合物的代谢主要发生在肝脏和肌肉组织中。
当我们摄入碳水化合物的食物后，消化系统将其分解为单糖，然后单糖进入血液循环。
肝脏负责调节血糖水平，将多余的葡萄糖转化为肝糖原进行储存，当血糖水平下降时，肝糖原又可以释放出葡萄糖供给全身各个器官。
肌肉组织同样可以储存有限量的肌糖原，以备运动时使用。
四、碳水化合物在饮食中的作用碳水化合物是人体必需的营养素之一，适当的摄入碳水化合物有助于维持身体健康。
根据世界卫生组织的推荐，碳水化合物应占总能量的50%至60%。
合理的碳水化合物摄入有助于提高脑功能、稳定血糖水平、预防疾病等。
此外，选择优质的碳水化合物食物，如全谷物、新鲜水果和蔬菜等，有助于摄入丰富的纤维素和维生素等微量营养素。
总结：碳水化合物营养学是研究碳水化合物在人体内作用与代谢的学科。
碳水化合物具有多种重要功能，包括能量供应、细胞结构构建和免疫调节等。
碳水化合物结构与功能碳水化合物，这个在我们日常生活中无处不在的物质，对于维持生命活动起着至关重要的作用。
然而，你是否真正了解它们的结构和功能呢？接下来，让我们一起深入探索碳水化合物的奇妙世界。
碳水化合物，简单来说，就是由碳、氢和氧三种元素组成的有机化合物。
它们的结构可以从简单到复杂，呈现出多种多样的形式。
从最基本的结构单位来看，碳水化合物可以分为单糖、双糖和多糖。
单糖是不能再被水解的最简单的碳水化合物，像葡萄糖、果糖和半乳糖就是常见的单糖。
葡萄糖是细胞的主要能源物质，它的结构就像是一个六元环，每个碳原子上都连接着一个羟基和一个氢原子。
果糖则在结构上稍有不同，它是一种酮糖，通常以五元环的形式存在。
双糖则是由两个单糖分子通过糖苷键连接而成。
蔗糖就是我们熟知的双糖之一，由葡萄糖和果糖结合而成。
麦芽糖由两个葡萄糖分子组成，乳糖则由葡萄糖和半乳糖构成。
多糖的结构就更加复杂了。
淀粉是植物中常见的多糖，由大量的葡萄糖分子通过α-1,4 和α-1,6 糖苷键连接而成，形成直链和支链的结构。
直链淀粉就像是一条长长的链条，而支链淀粉则有很多分支。
糖原是动物体内储存能量的多糖，它的结构与支链淀粉相似，但分支更多，更有利于快速释放能量。
纤维素是另一种重要的多糖，它是植物细胞壁的主要成分。
纤维素的葡萄糖分子通过β-1,4 糖苷键连接，形成长长的直链结构，这种结构使得纤维素具有很强的韧性和机械强度。
了解了碳水化合物的结构，我们再来看看它们的功能。
首先，碳水化合物是能量的主要来源。
当我们摄入食物中的碳水化合物后，经过消化和吸收，它们被转化为葡萄糖等单糖，进入血液循环，为身体的各个器官和组织提供能量。
特别是我们的大脑，几乎完全依赖葡萄糖来维持正常的功能。
其次，碳水化合物在维持血糖平衡方面发挥着关键作用。
当我们进食后，血糖水平会升高，身体会分泌胰岛素，促进葡萄糖进入细胞被利用或储存为糖原，从而使血糖水平下降。
当我们长时间未进食时，肝脏中的糖原会分解为葡萄糖，释放到血液中，维持血糖的稳定。
第五章 碳水化合物一、碳水化合物的定义碳水化合物又称糖类，由碳、氢、氧三种元素组成。
其中氢与氧的比例通常为2:1，与水的组成相同。
糖类定义：多羟基的醛或酮，及其他们的化合物和衍生物二、碳水化合物(carbohydrate)分类1. 根据聚合度（DP）划分单糖(monosaccharide);双糖(disaccharide);寡糖(oligosaccharide);多糖(polysaccharide)2. 按生理学或营养学划分（1）可利用碳水化合物（可溶性碳水化合物）指能被机体吸收分解吸收、提供能量的糖类物质，包括单糖、双糖、多糖中的淀粉、糖原、糊精等。
（2）不可利用碳水化合物（结构性碳水化合物）指不能被机体吸收利用供给能量的物质，包括有特殊功能的膳食纤维和一般性的粗纤维。
三、糖类个论1. 葡萄糖葡萄糖是碳水化合物的基本单位之一，是最简单的六碳糖；天然的葡萄糖是蜂蜜的主要成分之一，也存在水果之中。
各种双糖、寡糖与多糖分子中都含有或多或少的葡萄糖分子。
淀粉完全由葡萄糖所构成；葡萄糖是血液中最主要的糖类，是机体不可缺少的提供能量的分子，是脑细胞、神经细胞、红血球细胞发挥生理功能的最主要的能量分子；食品加工技术可以利用玉米淀粉分解制造葡萄糖，具有温和的甜味；市面上可见葡萄糖粉产品，还可以添加在一些特殊营养配方，静脉注射营养液中，作为营养补充品。
2. 果糖果糖是碳水化合物的基本单位之一，是最简单的六碳糖之一；天然的果糖是蜂蜜的主要成分之一，含量高于葡萄糖，是蜂蜜甜味的主要来源，也存在水果之中；食品加工技术可利用玉米淀粉制造果糖糖浆，这是以果糖为主、混合有葡萄糖及其他一些双糖的混和物，加工上作为甜味料，广泛添加在饮料，甜点，糖果、果酱之中。
3. 半乳糖植物性食物中几乎没有单独存在的半乳糖，主要与葡萄糖结合形成乳糖，这是母乳、牛乳等各种乳汁中最主要的糖类成份。
4. 蔗糖由葡萄糖和果糖结合而成，这是人类使用历史最悠久的天然甜味剂；蜂蜜、枫糖、蔬菜、水果的甜味都由它而来；食品科技可以利用甘蔗或甜菜制蔗糖；精制的砂糖就是纯的蔗糖。
砂糖产品很多种，结晶大小，精制程度，形态差异等各有不同。
糖蜜是砂糖纯化后的副产品，红糖则是裹有糖蜜的蔗糖。
5. 乳糖由葡萄糖和半乳糖结合而成，是乳汁中主要的糖类，存在各种乳汁与乳制品中。
母乳得乳糖浓度比牛乳高，因此甜味比较强。
6. 麦芽糖由两分子葡萄糖结合而成；天然食物中含量很少，主要是淀粉的消化或分解的产物。
唾液与小肠中的消化酶可以把淀粉分解成麦芽糖，当细细咀嚼米饭时可以感受到甜味；小麦芽中含有的酶可以分解淀粉，啤酒酿造的过程也会产生麦芽糖。
食品工业利用酶或化学方法可以从淀粉制造而得，常应用于加工食品。
7. 寡糖类由3-10 个单糖结合而成，存在植物或微生物中；虽然含量不高，但是种类很多，例如：水苏糖与棉籽糖为大豆寡糖、果寡糖与乳寡糖等。
棉籽糖为三糖，由葡萄糖、果糖和半乳糖结合而成。
水苏糖为四糖，含有三分子半乳糖和一分子果糖；寡糖分子内的化学键不能被人体的消化酶所分解，所以不易消化，但是在大肠中可被微生物发酵，分解产生气体和小分代谢产物。
大量摄食易造成胀气，放屁，肠道不适等症状。
这是大量食用豆类、花生、蚕豆等会容易放屁的原因。
8. 淀粉由葡萄糖高度聚合成，是种子、根、茎等植物组织中储存的多糖。
目的是供种子发芽与植物成长繁殖之用。
作为人类的食物，是饮食中最主要的糖类来源；淀粉包括直链淀粉与支链淀粉两大类，两者的含量影响食物的质地和口感。
支链淀粉比例越高黏性越强。
以稻米为例，在来米中含直链淀粉25%，支链淀粉75%；蓬来米中含直链淀粉20%，支链淀粉80%；糯米则100%为支链淀粉。
9. 糖原葡萄糖高度聚合成，类似植物支链淀粉，是动物性多糖，主要存在肝脏与肌肉，含量不高；机体葡萄糖供应不足时，糖原可以迅速分解成葡萄糖以供机体。
糖原负责补充血糖，以维持稳定的浓度；肌糖原增加肌肉爆发力和耐力，延长运动的时间；动物屠宰时，糖原耗竭，只有肝、肾、心等内脏含有少量糖原，在饮食中并不重要；肝糖原有重要的解毒生理功能。
四、碳水化合物生理功能1. 提供和贮存能量；2. 参与机体组成或构成重要的生命物质；3. 维持脂肪的正常代谢；4. 节约蛋白质；5. 抗酮体作用；6. 参与肝脏的解毒功能，保护肝脏；7. 增强肠道功能。
五、碳水化合物的消化与吸收1. 消化淀粉的消化开始于口腔，受α-淀粉酶作用,其消化主要部位是在小肠。
α-淀粉酶、α-糊精酶将淀粉几乎全部消化成各种单糖。
人体不含β-1，4糖苷键水解酶，故不能消化纤维素。
纤维素是由β-葡萄糖和β-1，4糖苷键组成。
人体也不能消化琼脂、果胶以及其他植物胶、海藻等多糖物质。
2. 吸 收单糖如葡萄糖、半乳糖和果糖在小肠几乎全部被吸收。
葡萄糖、半乳糖主动转运进入体内，果糖和甘露糖以被动转运方式被吸收。
被吸收的单糖（主要是葡萄糖）经肝脏进入血液，为血糖的糖元之一。
六、血糖浓度的调节血糖在24h 内稍有变动，正常空腹血糖浓度为80-120mg%，血糖浓度由血糖来源和去路两个方面的动态平衡决定：1）肝脏：是体内调节血糖最主要的器官，通过肝细胞中的酶；2）肌肉：肌肉等组织对血糖的摄取和利用也对血糖浓度发生一定影响；3）激素调节：胰岛素有降低血糖的功能；肾上腺素、胰高血糖素等则可升高血糖浓度。
两类激素相互联系、相互制约，共同维持血糖浓度的相对恒定。
七、参考摄入量（DRIs）1. 每天至少摄入50～100 g碳水化合物；2. 按其可提供能量的百分比计，推荐全日摄入量不少于55～65％；3. 建议限制纯热能食物，如植物油、动物脂肪的摄入量，多食用谷类为主的多糖食物，包括：谷物类、根茎类、豆类、蔬菜类、水果类；4. 简单糖类的摄取需要节制：推荐全日摄入量不高于6～10％。
八、食物来源1. 淀粉类多糖，主要存在于植物性食品中，如米面、杂粮、根茎、果实、蜂蜜等；2. 蔬菜、水果中含有一定的单糖、双糖，以及纤维素、果胶类。
九、糖的摄入与疾病的关系1. 龋齿摄甜味过高的单糖（果糖）、双糖（蔗糖、麦芽糖）易导致龋齿；齿缝中食物残渣被口腔细菌利用产生酸而侵蚀牙齿的珐琅质，因此蛀牙的危险因子包括口腔微生物与可被利用的生酸糖类，还有口腔的卫生习惯；含糖类高的食物会促进蛀牙，蛀牙发生率与糖之摄取量有正相关性，也与糖类的发酵与生酸能力有关，不能发酵或生酸的糖类可以降低蛀牙的危险。
2. 乳糖不耐症成年人的小肠缺少乳糖酶而无法消化乳糖，在食用含乳糖的乳品时，乳糖在肠道中导致腹泻，胀气等不适之感觉；东方人在婴儿期可食用乳品，但成年后则不消化乳糖；避免或减轻不适症状之方法为选用低乳糖乳品或发酵乳，其中所含的乳糖已经被酶分解；勿空腹饮用乳品，减少每次的饮用量，或与其它食物共食，延长食物在胃中停留之时间。
3. 糖与心血管疾病关系（不确定）4. 糖（淀粉多糖）与肥胖和糖尿病5. “荔枝病”：可能是果糖引起十、膳食纤维（dietary fiber）1. 定义膳食纤维也称非淀粉多糖，是指能抵挡人体小肠消化、吸收，而在人体大肠能部分或全部发酵，不能为人体提供能量的可食用的碳水化合物及其相类似物质的总和，主要包括半纤维素、果胶、树胶、及海藻酸盐等果胶：多存在于果蔬等软组织中的不可消化的多糖；树胶：亦称植物胶，包括植物分泌胶如阿拉伯胶、种子胶如瓜尔豆胶和角豆胶等；海藻胶：海藻类的海藻胶如琼脂和红藻胶，及来自微生物的黄原胶等。
2. 膳食纤维的种类、食物来源和主要功能种类 主要食物来源 主要功能不溶性纤维纤维素所有植物（小麦等）增加粪便体积半纤维素小麦、大米、黑麦、蔬菜促进胃肠蠕动木质素所有植物正在研究中可溶性纤维果胶、树胶、粘胶柑桔类、燕麦类、豆类延缓胃排空时间、减缓葡萄糖吸收、降低血胆固醇3. 膳食纤维的保健功能（1）膳食纤维增加粪便，具有保水作用，增加粪便柔软性，促进肠道蠕动，防止便秘；（2）促进肠道蠕动，减少接产结肠癌的发病率；（3）降低血液中的胆固醇的含量，减少冠心病的发病率，预防胆结石形成。
4. 膳食纤维的参考摄入量每天20-35克膳食纤维就可以使排便顺畅，降低大肠癌的危险，并且预防便秘、痔疮、憩室炎等；增加摄取量之同时，必须配合饮用大量水分，若水分不足，粪便会干硬，反而增加便秘的困扰；摄取量加高并没有额外的益处，提高膳食纤维摄取量时，若方法不当也会造成不适症状；摄取量突然大增，会增加肠道气体而引发胀气；膳食纤维如果超过建议量，也会干扰蛋白质和矿物质等营养素的吸收。
因此，消化吸收功能弱的儿童与老人要注意，以免蛋白和能量摄取不足；十一、功能性低聚糖1. 定义是由2～10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低聚合度的糖类，分功能性低聚糖和普通低聚糖两大类。
2. 功能性低聚糖功能性低聚糖，人体胃肠道内没有水解它们（除异麦芽酮糖外）的酶系统，因而它们不被消化吸收而直接进入大肠内，优先为双歧杆菌所利用，是双歧杆菌的增殖因子。
3. 功能性低聚糖种类包括水苏糖、棉子糖、异麦芽酮糖、乳酮糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、低聚异麦芽酮糖、低聚龙胆糖、大豆低聚糖、低聚壳聚糖等。
这些低聚糖均带有不同程度的甜味（除低聚龙胆糖外），一般甜度相当于蔗糖的30%～60%，可以做为食品的调味料。
4. 功能性低聚糖的生产自然界一般不存在低聚糖，主要通过现代工艺生产——“酶解提取工艺” ，生产功能性低聚糖5. 功能性低聚糖生理功能（1）预防龋齿；（2）整肠功能（改善肠道功能）、预防疾病；a. 抑制外源致病菌和肠内固有腐败菌；b. 减少有毒发酵产物及有毒菌产生；c. 刺激肠道蠕动，防止便秘；d. 降低血清胆固醇水平，防止心脑血管疾病；e. 减轻肝脏分解毒素的负担，保护肝功能。
（3）生成并改善营养素的吸收；a. 合成少量维生素；b. 转化为乳糖。
（4）热值低，不引起血糖升高；（5）增强机体免疫力，防止癌变发生。
