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第二章 碳水化合物 碳水化合物亦称糖类化合物，是自然界存在最多、分布最广的一类重要的有机化合物。葡萄糖、蔗糖、淀粉和纤维素等都属于糖类化合物。 糖类化合物是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源。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。此外，核酸的组成成分中也含有糖类化合物——核糖和脱氧核糖。因此，糖类化合物对医学来说，具有更重要的意义。 糖类化合物由C（碳），H（氢），O（氧）三种元素组成，分子中H和O的比例通常为2：1，与水分子中的比例一样，故称为碳水化合物。可用通式Cm（H2O ）n表示。因此，曾把这类化合物称为碳水化合物。但是后来发现有些化合物按其构造和性质应属于糖类化合物，可是它们的组成并不符合Cm（H2O ）n 通式，如鼠李糖（C6H12O5）、脱氧核糖（C5H10O4）等；而有些化合物如乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3）等，其组成虽符合通式Cm（H2O ）n，但结构与性质却与糖类化合物完全不同。所以，碳水化合物这个名称并不确切，但因使用已久，迄今仍在沿用。 碳水化合物是为人体提供热能的三种主要的营养素中最廉价的营养素。食物中的碳水化合物分成两类：人可以吸收利用的有效碳水化合物，如：单糖、双糖、多糖和人不能消化的无效碳水化合物，如：纤维素。
一、热能 热能又称热量、能量等，它是生命的能源。人的每天劳务活动、体育运动、上课学习和从事其他一切活动，以及人体维持正常体温、各种生理活动都要消耗能量。就像蒸汽机需要烧煤、内燃机需要用汽油、电动机需要用电一样。 人体的热能来源于每天所吃的食物，但食物中不是所有营养素都能产生热能的，只有碳水化合物、脂肪、蛋白质这三大营养素会产生热能。每克碳水化合物在体内氧化时产生的热能为16.74千焦耳（4千卡），脂肪每克为37.66千焦耳（9千卡），蛋白质每克为16.74千焦耳（4千卡）热能的单位，常指能使1升水升高1摄氏度所需的热量，就相当于4.184千焦耳的热能。单位换算 ：1千卡=4.184千焦耳 1千焦耳=0.239千卡。 热能的需要量指的是维持身体正常生理功能及日常活动所需的能量,如低于这个数量,将对身体产生不良影响。人体需要的能量也即包括基础代谢所需的能量、劳动活动所需的能量、消化食物所需的能量等三个方面。对于处在生长发育阶段的儿童青少年，由于身体的新陈代谢特别旺盛，对热能的需要量较高。一个人如果期热量摄入不足，就会使体内贮存的糖逐渐减少，到一程度时，就将开始动用脂肪，并消耗部分蛋白质，使肌肉和内脏萎缩、消瘦、乏力、体重减轻、变得“骨瘦如柴”，各种生理功能受到严重影响，甚至危及生命。 在日常生活中，有些学生经常少吃或不吃早餐，由于体内热能不足，使得血糖降低，在上第二节课以后往往产生饥饿感，自觉手足无力，上课时思想不集中。这就是吃的食物不够，能量不足所造成的，日久还会影响生长发育。但是，如果每天吃过多的糖果、甜食等，使食物的产热量超过需要量，那么多余的能量就会转化脂肪，积聚在皮下组织，使皮下脂肪增厚，体重超过正常范围，出出肥胖现象。并将成为成年期的高血压、糖尿病、心血管病等器质性疾病的先兆因子。 热能（energy）只能来自蛋白质、脂肪和碳水化合物三大生热营养等，这些产热物质是人们每日膳食的主要部分。它们进入机体后，通过生物氧化，将其内在的化学潜能变成热能并释放出来。供人类食用的植物性食物中热能从太阳中得来，而动物性食物中的热能则又从植物中取得，二者均为人类所利用。人类从食物中所取得的热能，用于生命活动的各种过程，其中包括内脏器官的化学和物理学活动、肌肉活动、体温维持及生长发育等。不同性别、年龄、职业、劳动强度的人其热能需要量各不相同。 各国的饮食习惯不同，热能来源不同，西方国家人民习惯以动物性食物为主，其热能主要来自蛋白质和脂肪，这种膳食结构既不经济又会因为摄入过多的动物脂肪而不利于健康。我国人民长期以来以粮食为主，动物性食物为辅，三大生热营养素占总热能的比例为：蛋白质10%－15%、脂肪20%－25%、碳水化物60%－70%。这是典型的东方人膳食，既经济实惠又有利于健康。
二、影响人体热能需要量的因素 人体热能需要量取决于：基础代谢、劳动和食物特别动力作用所消耗的能量，其中以劳动消耗的热能最大。 1、基础代谢 基础代谢能量是处于清醒、空腹、安静的状态下维持体温和脏器活动最基本生命活动所需的最低能量。在实际工作中，可根据身高、体重求出体表面积，然后再按照体表面积计算基础代谢能量。体表面积（㎡）＝0.0061×身高（cm）＋0.0128×体重（kg）－0.1529 成年男子每m2体表面积每小时基础代谢平均为40kcal、女性比男性约低5%。 2、劳动 从事劳动所消耗的能量占人体总需要量的大部分，劳动所消耗的热能与劳动强度、持续时间及熟练程度有关。 3、食物特别动力作用（specific dynamic action）是机体由于摄取食物而引起体内能量消耗增加的现象。三种生热营养素在摄取过程中所消耗的能量各不相同，蛋白质约为它所供能量的30%，碳水化合物为5%－6%，脂肪为4%－5%。混合膳食的特别动力作用为人体每日基础代谢的10%。 正常情况下，人体热能的需要与食欲相适应。食欲得到满足，体重又维持在正常水平，即说明所摄入的热能是恰当的。
三、碳水化合物的生理功用 1、供给能量：每克葡萄糖产热16千焦(4千卡)，人体摄入的碳水化合物在体内经消化变成葡萄糖或其它单糖参加机体代谢。每个人膳食中碳水化合物的比例没有规定具体数量，我国营养专家认为碳水化合物产热量占总热量的60—65％为宜。平时摄入的碳水化合物主要是多糖，在米、面等主食中含量较高，摄入碳水化合物的同时，能获得蛋白质、脂类、维生素、矿物质、膳食纤维等其它营养物质。而摄人单糖或双糖如蔗糖，除能补充热量外，不能补充其它营养素。 2、构成细胞和组织：每个细胞都有碳水化合物，其含量为2％—10％，主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在，分布在细脑膜、细胞器膜、细胞浆以及细胞间质中。 3、节省蛋白质：食物中碳水化合物不足，机体不得不动用蛋白质来满足机体活动所需的能量，这将影响机体用蛋白质进行合成新的蛋白质和组织更新。因此，完全不吃主食，只吃肉类是不适宜的，因肉类中含碳水化合物很少，这样机体组织将用蛋白质产热，对机体没有好处。所以减肥病人或糖尿病患者最少摄入的碳水化合物不要低于150克主食。 4、维持脑细胞的正常功能：葡萄糖是维持大脑正常功能的必需营养素，当血糖浓度下降时，脑组织可因缺乏能源而使脑细胞功能受损，造成功能障碍，并出现头晕、心悸、出冷汗、甚至昏迷。 5、纤维素、果胶等能刺激肠蠕动，有利于消化、吸收与排便。 6、保肝解毒作用。当肝糖原贮存充足时，肝脏对毒物有很强的解毒作用。 7、当碳水化物摄入充足时，有抗生酮作用，可防止酸中毒的发生。 8、是维持心脏和神经系统正常活动不可缺少的物质，血糖低下可导致昏迷，严重者甚至可休克、死亡； 9、其它：碳水化合物中的糖蛋白和蛋白多糖有润滑作用。另外它可控制细脑膜的通透性。并且是一些合成生物大分子物质的前体，如嘌呤、嘧啶、胆固醇等。 10、调节食品风味； 11、调节脂肪代谢；
四、碳水化合物的日推荐量及其食物来源 一般说来，对碳水化合物没有特定的饮食要求。主要是应该从碳水化合物中获得合理比例的热量摄入。另外，每天应至少摄入50～100克可消化的碳水化合物以预防碳水化合物缺乏症。 碳水化合物的主要食物来源有：蔗糖、谷物（如水稻、小麦、玉米、大麦、燕麦、高粱等）、水果（如甘蔗、甜瓜、西瓜、香蕉、葡萄等）、坚果、蔬菜（如胡萝卜、番薯等）等。
五、碳水化合物与疾病 当碳水化物摄入不足，则表现出热能缺乏，出现消瘦、生长缓慢、低血糖、头晕、无力、甚至休克；当碳水化物摄入过量，长期如此，可导致肥胖、血脂升高。
六、碳水化合物是如何消化和吸收的 碳水化合物中的双糖及多糖在人体内均不能直接被利用，必须被消化道中的消化酶分解为单糖后才能被吸收。食物中的碳水化合物主要是淀粉，这里以淀粉的消化吸收为例。 淀粉的消化吸收可分为三步进行。第一步是在口腔。口腔里有唾液淀粉酶，首先使淀粉分解，产生少量的糊精、麦芽糖及葡萄糖。如果我们在吃米饭或馒头时，慢慢咀嚼，会感到甜味，这是因为淀粉已开始被唾液淀粉酶消化成麦芽糖和葡萄糖。因为食物在口腔内停留的时间很短暂。拌和着唾液的食物很快就通过食道进入了胃，所以淀粉在口腔内的消化往往是极轻微的，一般淀粉在胃中不被消化，这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肠进行的，由胰腺制造的胰腺淀粉酶是消化淀粉最主要的酶。它可以经过胰腺导管分泌到十二指肠中，将淀粉分解成糊精和麦芽糖。 淀粉消化的第三步是在小肠粘膜上皮细胞进行的，当糊精及麦芽糖接触到肠粘膜上皮细胞刷状缘时，立即分解成为葡萄糖。在这里除了含有麦芽酶之外，还含有蔗糖酶，可将蔗糖分解成葡萄糖及果糖；还有乳糖酶将乳糖分解为葡萄糖及半乳糖。 在肠道中消化后的碳水化合物主要是单糖中的葡萄糖，还有很少量的果糖及半乳糖。单糖在小肠内吸收。碳水化合物的消化吸收比蛋白质和脂肪都快而且完全。 吸收后的糖除了供给热能外，还可转变成脂肪，储存于体内；小部分以糖原形式储存，主要储存于肝脏和肌肉。
七、碳水化合物和健康 膳食中缺乏碳水化合物将导致全身无力，疲乏、血糖含量降低，产生头晕、心悸、脑功能障碍等。严重者会导致低血糖昏迷。 |
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