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1、第3章第2节 碳水化合物（carbohydrate）,教学内容 1.碳水化合物的分类 2.可消化利用的碳水化合物 3.膳食纤维 4.功能性低聚糖,目的与要求,1.掌握体内碳水化合物的存在形式和生理功能，食物碳水化合物的营养学意义，膳食纤维的生理功能。2.熟悉碳水化合物的消化、吸收。3.了解功能性低聚糖的种类及功能。,第1节 碳水化合物的分类,1.FAOWH0 1998按照碳水化合物 的聚合度(DP)将其分为3类：（1）糖类：单糖(monosaccharide)双糖(disaccharide)糖醇（sugar alcohol)（2）寡糖(oligosaccharide)：异麦芽低聚寡糖、其他异麦
2、芽低聚寡糖（3）多糖(polysaccharide)：淀粉、非淀粉多糖,1.1 单糖(monosaccharide)：在结构上由3-7个碳原子构成。食物中的单糖主要有以下几种：.葡萄糖(glucose)，6碳糖，是构成食物中各种糖类的基本单位，是一类具有右旋性和还原性的醛糖，是人类空腹时唯一游离存在的六碳糖，在人血浆中的浓度是5mmol/L。.果糖(fructose)，6碳酮糖，代谢不受胰岛素制约。肝脏可将果糖迅速转化，是实际利用果糖的唯一器官。果糖吸收后经肝脏转变成葡萄糖被人体利用，部分可转变为糖原、脂肪或乳酸。主要存在于水果及蜂蜜中。玉米糖浆含果糖40-90%，是饮料、冷冻食品、糖果蜜饯生
3、产的重要原料。,.半乳糖(galactose)，是乳糖的组成成分，半乳糖在人体中先转变成葡萄糖后被利用，母乳中的半乳糖是在体内重新合成的，而不是食物中直接获得的。.其它单糖:戊糖类，如核糖(ribose)、脱氧核糖(deoxyribose)、阿拉伯糖(arabinose)、木糖(xylose)等；甘露糖，主存在于水果和根、茎类蔬菜中；糖醇类，如山梨醇(sorbitol)、甘露醇(mannitol)、木糖醇(xylitol)、麦芽糖醇(maltitol)、肌醇(inositol)等。,1.2 双糖(disaccharide)：由两分子单糖缩合而成。常见以下几种。蔗糖(sucrose)，由一分子葡
4、萄糖和一分子果糖以糖苷键连接而成。存在于甘蔗、甜菜及有甜味的果实之中，在许多水果和蔬菜中含有。麦芽糖(maltose)，由两分子葡萄糖以糖苷键连接而成。是淀粉的分解产物，大量存在于发芽的谷粒，特别是麦芽中。乳糖(1actose)，有一分子葡萄糖与一分子半乳糖以糖苷键连接而成。是唯一没有在植物中发现过的糖，存在于乳中。海藻糖(trehalose)，由两分子葡萄糖组成，存在于真菌及细菌之中。,1.3 寡糖(oligosaccharide):是指由310个单糖构成的一类小分子多糖，有水苏糖、棉籽糖、麦芽糊精、异麦芽酮糖、乳酮糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖等。1.4 多糖(polys
5、accharide):由10个以上单糖组成的大分子糖。多糖化合物中一部分可被人体消化吸收，如糖原、淀粉，另一部分不能被人体消化吸收，如膳食纤维。糖原，为含有许多葡萄糖分子和支链的动物多糖。由肝脏和肌肉合成并贮存。食物中糖原很少。,淀粉(starch)：直链淀粉(amylose)支链淀粉(amylopectin)变性淀粉（converted starch）淀粉是许多葡萄糖组成的能被人体消化吸收的植物多糖。以颗粒形式大量存在于植物种子、根茎及干果中。是人类碳水化物的主要食物来源。据其结构可分为支链淀粉和直链淀粉。,糊精：多以液化型淀粉酶水解淀粉或以稀酸处理淀粉所得。非淀粉多糖：这类多糖主要来源于植
6、物细胞壁的复合碳水化合物，也称非淀粉多糖，即非葡聚糖的多糖纤维(fiber)、半纤维素、果胶、水凝胶。,A.纤维素、半纤维素和木质素：植物支持组织。B.果胶、树胶和海藻胶：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和黄蓍胶，种子胶如瓜尔豆胶和角豆胶等。也包括来自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。,1.5 食物中碳水化合物的功能.提供热能 碳水化物是机体主要的能量营养素，是人类从膳食中取得热能的最经济最主要的来源。当碳水化物提供能量充足时，可发挥对蛋白质的节约作用和对脂肪的抗生酮作用。,中枢神经、红细胞只能靠葡萄糖提供能量，故碳水化物
7、对维持神经组织和红细胞功能有重要意义。糖原是肌肉和肝脏中碳水化物的贮存形式，其中肝脏中糖原在机体需要时，分解为葡萄糖进入血循环，提供机体对能量的需要；肌肉中的糖原只供自身的能量需要。,机体的重要组成成分 碳水化物以含糖复合物的形式参与机体成分的构成。如结缔组织中粘蛋白、神经组织中的糖脂等都是一些寡糖复合物；DNA和RNA中含大量核糖，在遗传物质中起着重要的作用。提供膳食纤维。改变食物的色、香、味、型。,2.按生理学或营养学分类,分为可消化利用与不可消化利用碳水化合物。2.1 可消化利用的碳水化合物 单糖 双糖 麦芽糖 淀粉类 2.2 不可消化利用碳水化合物 膳食纤维 功能性低聚糖,第2节 可消
8、化利用的碳水化合物,可消化利用的碳水化合物在食物中含量较高，也是人体一般膳食摄取量最高的一类碳水化合物，是人体能量的主要来源。,1.可消化利用的碳水化合物的生理功能,贮存和提供能量 机体的构成成分 节约蛋白质作用(sparing protein action)抗生酮作用(antiketogenesis)保护肝脏的作用,贮存和提供能量,人体所有组织细胞都含有直接利用葡萄糖产热的酶类，葡萄糖最终的代谢产物为二氧化碳和水。每克葡萄糖可产16.8KJ(4kcal)。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23被大脑消耗。肌肉和肝脏中的糖原是碳水化合物贮能的形式
9、，满足机体肌肉活动、红细胞、脑和神经组织的能量需要。,机体组织的构成成分,糖和脂肪形成的糖脂是细胞膜和神经组织的重要成分。糖与蛋白质结合形成的糖蛋白是抗体、酶、激素、核酸的组成部分，具有重要的生理功能。,节约蛋白质作用(sparing protein action),摄入充足的糖类，可以节省体内蛋白质或其他代谢物的消耗，使氮在体内的储备增加，即节约保护蛋白质的作用。蛋白质参与供热，造成人体蛋白质缺乏，出现蛋白质热能营养不良(PEM)。,抗生酮作用(antiketogenesis）,脂肪酸在体内的代谢产物乙酰基需与葡萄糖的代谢产物草酰乙酸结合进入三羧酸循环，才能被彻底氧化。当糖类不足，因草酰乙酸
10、不足使得脂肪酸不能被彻底氧化分解而产生过多酮体(丙酮、-羟丁酸和乙酰乙酸等)，当超过了肌肉等外周组织的分解能力时，会发生酮症酸中毒（酮血症）。反之，当糖类充足时可防止酮症酸中毒的发生，这种作用称为抗生酮作用。,保护肝脏，加强肝功的作用,肝糖原充足可增强肝脏对某些有害物质的解毒作用。葡萄糖醛酸直接参与肝脏解毒，糖原不足时机体对有害物质的解毒作用减弱。,2.参考摄入量（DRIs),中国营养学会推荐我国居民的碳水化物的适宜摄入量（除2岁以下的婴幼儿外）占膳食总能量的55%65%，可消化利用的碳水化合物量至少占热55，其中纯热能食物如糖的摄入量占总能量10%以下。提倡摄入以谷类为主的多糖食物。总能量包
11、括碳水化物的摄入不能过多。防止碳水化合物占总能量摄入的比例较低、脂肪占总能量比例较高。美国FDA提倡每人每天摄入纤维25g，或每天按11.5g/Kcal摄入较为合适。,3.食物来源,膳食中主要可利用碳水化合物是淀粉类多糖。主要的食物来源是:谷类 70-75%薯类 20-25%鲜果及干果类 5-30%干豆类 50-60%,第3节 膳食纤维(dietary fiber),膳食纤维指存在于食物中不能被机体消化吸收的多糖类化合物的总称。人类消化道中无分解这类多糖（-糖苷键连接）的酶，故人体不能消化吸收，但具有重要的生理作用。可分为不溶性纤维与可溶性纤维，两者之和为总膳食纤维。,近年来又将一些非细胞壁的
12、化合物如抗性淀粉(resistant starch)及抗性低聚糖、美拉德反应的产物以及来源于动物的抗消化物甲壳素(氨基多糖)也包含在膳食纤维组成成分中，虽然这些物质在膳食中含量很低，但可能具有一定生理活性。膳食纤维的主要成分是非淀粉多糖。,1.膳食纤维(dietary fiber)的分类,根据其水溶性不同，一般分为：可溶性纤维(soluble fiber)不溶性纤维(insoluble fiber)1.1 不溶性纤维：纤维素(cellulose)，存在于所有植物中，以小麦为代表。某些半纤维素(hemicellulose)，存在于小麦、黑麦、大米、蔬菜中。木质素(lignin)，木质素存在于所有
13、植物中。,1.2 可溶性纤维：果胶(pectin)、树胶(gum)、粘胶(mucilage)存在于柑橘类和燕麦类制品中。某些半纤维素存在于豆类中。海藻多糖存在于真菌及细菌之中。,2.膳食纤维的生理作用,降低血浆胆固醇的作用 改善血糖生成反应 改善大肠功能 其他生理功能,降低血浆胆固醇的作用,大多数可溶性膳食纤维可降低血浆和肝中的胆固醇水平。可降低血浆总胆固醇(5-10)。一般是降低低密度脂蛋白胆固醇，而高密度脂蛋白降低得很少或不降低。,改善血糖生成反应,可降低餐后血糖升高的幅度。餐后血葡萄糖曲线变平的作用与纤维的黏度有关，黏度可以延缓胃排空速率，延缓淀粉在小肠内的消化或减慢葡萄糖在小肠内的吸收
14、。提高胰岛素的敏感性。降低血糖浓度，改善糖尿病症状。,改善大肠功能,增强肠道功能，利于粪便排除。具有吸水膨胀功能，增加粪便体积，从而稀释肠道内有害物质的浓度及降低其吸收。维持肠道正常菌群，有利于益生菌的生长，不利于厌氧菌的生长。预防结肠癌发生的作用。,膳食纤维的其他生理功能,增加胃部饱腹感，减少食物摄入量，具有预防肥胖症的作用。减少胆汁酸的再吸收，改变食物消化速度和消化道激素的分泌量，可预防胆结石。,3.过多摄入膳食纤维对人体健康的危害,3.1 能抑制消化碳水化合物、脂质和蛋白质的酶的活性，影响食物在小肠内的消化吸收。3.2 增加肠道产气，不利于胃肠的蠕动，引起腹部不适。3.3 纯的膳食纤维可
15、能降低某些维生素和矿物质的吸收率。,4.膳食纤维的参考摄入量(DRIs),膳食纤维的推荐摄入量见表4-1。美国、英国及亚洲学者所提出的建议值为20-35gd。,表4-1 膳食纤维的推荐摄入量,5.膳食纤维的来源,主要来源于植物性食品，植物的成熟度越高，其纤维含量也就越多。加工越精细则所含纤维越少。,膳食纤维的种类、食物来源和主要功能,译自：Perspective in Nutrition，第三版，第82页，1996年。,第4节 功能性低聚糖,低聚糖又称寡糖，由2-10个单糖通过糖苷键形成的直链或支链低聚合度糖。1.低聚糖的分类：功能性低聚糖 低聚糖 普通低聚糖 已知功能性低聚糖：水苏糖、棉籽糖
16、、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。,较重要的功能性低聚糖有：棉子糖(raffinose)：由葡萄糖、果糖和半乳糖构成。水苏四糖(stachyose)：由组成棉子糖的三糖再加上一个半乳糖组成。以上两种主存在于豆类食品中，因在肠道中不被消化吸收，产生气体和产物，可造成肠胀气；而有些寡糖可被肠道有益细菌利用，促进这些菌群的增加而有保健作用。,2.低聚糖特点：有一定的甜味(除低聚龙胆糖外)，甜度相当于蔗糖的30-60。人体不能消化，胃肠道内没有水解它们(除异麦芽酮糖外)的酶系统，直接进入大肠内优先为双歧杆菌所利用，
17、是双歧杆菌的增殖因子。,3.功能性低聚糖的生理作用,3.1 整肠功能(改善肠道功能)、预防疾病 3.2 改善营养素的吸收 3.3 热值低，不引起血糖升高 3.4 增强机体免疫力，防止癌变发生 3.5 防止肥胖症和预防龋齿作用,4.功能性低聚糖的摄入量,5.功能性低聚糖的膳食来源,5.1 天然低聚糖来源：低聚果糖：洋葱、大蒜、葡萄、洋姜、芦笋、香蕉等中。棉籽糖：甜菜、棉籽中。水苏糖：大豆及一些豆类。5.2 微生物酶转化 5.3 水解法生产 目前用功能性低聚糖开发的食品已达500多种。,思考题,1试述不同种类碳水化合物的主要生理意义。2摄取适宜量的膳食纤维可预防哪些疾病，如何辨证认识膳食纤维的生理作用。3根据某一人体的营养或健康状况制定其不同种类碳水化合物适宜摄入量及合理膳食。4.膳食纤维的生理作用。5.功能性低聚糖的生理作用。,第一次 作业,1.DRIs包括哪些指标，各自的含义是什么？2.蛋白质的消化吸收过程。3.脂肪的消化吸收过程。4.碳水化合物的消化吸收过程。5.试分析影响不同生理人群能量需要量的主要因素。6.影响基础代谢率的因素有哪些？7.怎样通过合理膳食防止人体能量失衡及相应疾病发生。,
