04碳水化合物课件

第四章

碳水化合物南京工业大学主讲教师：熊强第一节碳水化合物的分类1.单糖葡萄糖（最常见的糖，世界上最丰富的有机物。）半乳糖果糖（天然化合物中甜味最高的糖，在水果及蜂蜜中较常见）一、糖（糖单1～2位）第一节碳水化合物的分类果糖果糖还有一个很重要的特点，即果糖的代谢不受胰岛素的制约，故糖尿病人可食用果糖，但大量食用也可产生副作用。肝脏是实际利用果糖唯一的器官。在食品工业上，用异构化酶在常温常压下，使葡萄糖转化为果糖。人工制作的玉米糖浆中含果糖可达到40%～90%，是饮料、冷冻食品、糖果蜜饯生产的重要原料。2.双糖蔗糖（一分子葡萄糖和一分子果糖缩合脱水而成。在甘蔗、甜菜、槭树汁中较常见，是制作红糖、白糖的原料。）异构蔗糖麦芽糖（二分子葡萄糖相连而成，大量存在于发芽的谷粒，特别是麦芽中。乳糖（一分子葡萄糖和一分子半乳糖相连而成。只存在于哺乳动物的乳汁中，人体存在乳糖酶，可水解其为单糖。）

一、糖（糖单1～2位）2.双糖一、糖（糖单1～2位）乳糖作为乳中的主要碳水化合物必须通过特定的乳糖酶消化，才能被肠道吸收。在世界上大多数种族中，生命的前十年或二十年便丧失了肠道乳糖酶活性。正常情况下，世界上约有一半的成年人存在着这种代谢缺陷，在东南亚的比例更高。乳糖不耐受症糖醇：单糖的重要衍生物山梨醇（氢化葡萄糖而得到，亲水性强，临床上可作为脱水剂帮助消肿。）木糖醇（在水果、蔬菜中含有。甜度与蔗糖相当，代谢不受胰岛素调节，可用于糖尿病人甜味剂；又因其不易为口腔微生物利用，预防龋齿，故在口香糖中常使用）麦芽糖醇（氢化麦芽糖得到，作用与木糖醇相似）一、糖（糖单1～2位）低聚果糖（蔗糖分子结合1-3分子果糖。在蔬菜、水果中含有。甜度没有甘蔗高，难以被人体消化吸收利用，是可溶性膳食纤维，大肠双歧杆菌增值因子）大豆低聚糖（存在于大豆中的可溶性糖的总称。也是肠道双歧杆菌增值因子，可作为功能性食品的基料，部分代替蔗糖应用于食品加工中。）二、寡糖（又称低聚糖，糖单位3～10）第一节碳水化合物的分类二、寡糖益生原（元）（prebiotics）

是一类不能被消化的食物成分，它通过选择性刺激一种或有限几种已存在于结肠的细菌的生长或活性而提高宿主健康。二、寡糖益生原的作用

（1）促进肠道有益菌：益生原能促进双歧杆菌的增殖并增强其活性，有益于调整肠道微生物群落的分布。（2）促进肠中双歧杆菌自行合成维生素B1、B2、B6、B12、烟酸、泛酸以及维生素E、K等。（3）不被消化、吸收，故有整肠和通便的作用。人体肠道中存在有益菌群和有害菌群。在人体正常的情况下，前者占优势；当人患病时，肠道内有害菌群占优势。1.淀粉（由葡萄糖聚合而成，存在于谷类、根茎等食物中）直连淀粉（又称糖淀粉，由数百个葡萄糖分子相连而成的一条直链，在热水中可溶解，与碘产生蓝色反应，在食物淀粉中含量较少。）支链淀粉（又称胶淀粉，由数千个葡萄糖分子相连而成像树冠样复杂的带有许多分支结构。难溶于水，与碘产生棕色反应，在食物淀粉中含量高。）糖原（又称动物淀粉，存在于动物组织，结构与支链淀粉相似，分子量很大，由数千至数万个葡萄糖相连而成。）第一节碳水化合物的分类二、多糖（糖单位≥10的聚合度）支链淀粉直链淀粉三、多糖2.非淀粉多糖（大部分由植物细胞壁组成）纤维素（植物细胞壁主要成分，由数千个葡萄糖分子相连而成的一条长链，不溶于水，不被人体消化，促进胃肠蠕动）半纤维素（植物细胞壁主要成分，与纤维素共存，由不同单糖衍生的复杂多糖。）果胶类（半乳糖醛酸为主要成分的复合多糖。存在于陆地植物的细胞壁与细胞间质层，水果中较常见。均溶于水，可作为食品加工中的凝冻剂和稳定剂。）其他多糖（动植物中含有的多种类型的多糖，有些具有调节生理功能的活性，如香菇多糖、茶多糖、壳聚糖等。）三、多糖1.储存和提供能量碳水化合物在体内释放能量较快，供能也快，是神经系统和心肌系统的主要能源，也是肌肉活动时的主要燃料，对维持神经系统和心脏的正常供能，增强耐力，提高工作效率都有重要意义。膳食中的碳水化合物是世界上来源最广、使用最多、价格最便宜的能量营养素。1g碳水化合物可提供约16.7kJ（4.0kcal）的能量。

第二节碳水化合物的生理功能2.构成组织及重要生命物质每个细胞内含有碳水化合物约2～10%，主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在，参与细胞的组成与多种活动。

糖脂是细胞膜与神经组织的组成部分，粘蛋白参与结缔组织的构成。糖蛋白是一些具有重要生理功能的物质如抗体、酶、激素的组成部分，核糖和脱氧核糖是核酸的重要组成成分等，在遗传中起着重要的作用。

第二节碳水化合物的生理功能3.节约蛋白质在糖类不足的情况下，机体通过糖原异生作用将蛋白质转化为葡萄糖供给能量，造成大量蛋白质的损失。膳食中充足的糖类则可避免以上情况发生。第二节碳水化合物的生理功能日常生活的例子：喝牛奶时必须同时进食一些碳水化合物。4.抗生酮作用脂肪在体内分解代谢，需要葡萄糖的协同作用。当糖类不足时，脂肪酸不能彻底氧化而产生过多的酮体，超过了肝外组织所能利用的限度，在体内蓄积产生酮血症、酮尿症，影响血液酸碱度，造成“酸中毒”。第二节碳水化合物的生理功能4.抗生酮作用乙酰乙酸脂肪酸

乙酰CoA

b-羟丁酸丙酮

糖草酰乙酸

CO2+H2O三羧酸循环5.解毒碳水化合物经糖醛酸途径代谢生成的葡萄糖醛酸，是一种重要的结合解毒剂，在肝脏中能与许多有害物质如细菌毒素、酒精、砷等结合，起到解毒作用。如FDP。6.增强肠道功能非淀粉多糖（不被消化的碳水化合物）及低聚糖常被称为“益生元”，可刺激肠蠕动，增加了结肠内发酵，保护肠道益生菌，有助于正常消化和增加排便量。第二节碳水化合物的生理功能第二节碳水化合物的生理功能7.其他功能（1）传递信息（2）起润滑作用（3）保护蛋白质不被蛋白酶消化（4）控制细胞膜的通透性（5）作为合成生物大分子的前体第三节碳水化合物的消化吸收1.碳水化合物的消化口腔内消化：唾液淀粉酶将碳水化合物初步水解为葡萄糖、麦芽糖、糊精（淀粉水解的含葡萄糖分子较少的产物）等混合物。小肠内消化：消化碳水化合物的主要场所。肠腔中的主要水解酶来自胰液的α-淀粉酶，称胰淀粉酶。肠液中也含丰富的消化酶类。碳水化合物最后消化成大量的葡萄糖及少量的果糖及半乳糖。结肠内消化：小肠内不被消化的碳水化合物到达结肠后，被结肠菌群分解，这一系列称为发酵。2.碳水化合物的吸收主要部位是在小肠的空肠。单糖首先进入肠黏膜上皮细胞，再进入小肠壁的毛细血管，并汇合于门静脉而进入肝脏，最好进入大循环，运送到全身各个器官。

单糖的吸收过程是一种耗能的主动吸收。第三节碳水化合物的消化吸收2.碳水化合物的吸收

第三节碳水化合物的消化吸收动物细胞含有两种基本的葡萄糖载体：一种为依赖Na+的，另一种则不倚赖Na+。倚赖Na+的载体转运葡萄糖的过程为：钠从细胞中被泵出，使肠腔与细胞间形成一个Na+浓度梯度。Na+泵需要ATP的水解，所形成的Na+浓度梯度驱动协同转运蛋白，因而使1分子钠和1分子葡萄糖通过一种“闸孔”机制而共同转运。

戊糖和多元醇以单纯扩散的方式吸收；果糖以易化扩散的形式吸收；葡萄糖和半乳糖的吸收是主动转运。此外，己糖的吸收速度大于戊糖的吸收速度。GI含50克碳水化合物试验食物餐后2h血糖应答曲线下面积等量碳水化合物标准参考物餐后2h血糖应答曲线下面积=×100%血糖生成指数（GI）1986年由Jenkins提出的评价碳水化合物血糖应答反应的方法GI值是经过人体试食实验得出的数据。第三节碳水化合物的消化吸收GI：表示某种食物升高血糖效应与标准食品(通常为葡萄糖)升高血糖效应之比，是衡量某种食物或某种膳食组成对血糖浓度影响的一个指标。高GI的食物，进入胃肠后消化快、吸收率高，葡萄糖释放快，葡萄糖进入血液后峰值高，也就是血糖升的高。低GI食物，在胃肠中停留时间长，吸收率低，葡萄糖释放缓慢，葡萄糖进入血液后的峰值低、下降速度也慢，简单说就是血糖比较低。当血糖生成指数＜55，为低GI食物；在55～75之间时，为中等GI食物；＞75，为高GI食物。

血糖生成指数（GI）血糖生成指数（GI）如何有效降低食物GI值食物选择：尽量选择GI值相对较低的食物食用。食物搭配：做到蛋白质互补餐次分配：少食多餐。烹调加工：尽量简化烹调加工方法，即“粗做”，如食物不要切的太碎，谷类食物不要烹煮时间太长，烹调时控制油盐、适当放点醋。血糖生成指数（GI）3.碳水化合物的代谢食物糖原合成与分解生物氧化供能肝糖原肌糖原有氧氧化ATP＋CO2＋H2O无氧分解ATP＋乳酸糖异生葡萄糖乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸等消化吸收代谢中间产物脂肪酸氨基酸第三节碳水化合物的消化吸收(1)机体糖的储存和利用3.碳水化合物的代谢被机体吸收后的糖有三个基本去向：一是进入血液被直接利用；二是暂时地以糖原的方式储存；三是转变为脂肪。人体机体存储糖原量约为370g，其中肌肉245g（相当于肌肉7g/kg），肝108g(60g/kg),其他组织包括血浆及细胞外液共17g（0.8g/kg）。例如，如果在不进食情况下，一个成人走2~3h就几乎消耗全部储存，故糖原支持机体活动的力量是有限的。(2)血糖的调节

3.碳水化合物的代谢早晨空腹时，正常人一般血糖水平为90mg/100ml,进食后逐渐升高，可以达到150mg/100ml或更高一些。当人体处于空腹禁食时，脑能取得它所需要的糖，肝脏也可以提供糖而加以调节，但肝糖原的总含量不过100g，因而调节和维持的能力是有限的。当肝糖原消耗殆尽时，肝脏从其他方面的能源取得合成糖原的材料，如糖的异生作用。中性脂肪含有10%的甘油，也可随时转变为碳水化合物，肌肉及其他组织亦能将脂肪代谢为葡萄糖。

激素是血糖调节的重要因素。如胰岛素可以降低血糖，胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素、生长素等可以升高血糖。(2)血糖的调节

3.碳水化合物的代谢胰岛素调节血糖的作用原理主要有：①促进肌肉和脂肪细胞膜对葡萄糖的通透性，使血糖容易进入细胞内，从而使血糖浓度降低。②胰岛素可激活肝脏葡萄糖激酶，加速葡萄糖的磷酸化，间接促使血糖进入肝细胞生成糖原，使血糖降低。③胰岛素可以诱导肝脏合成丙酮酸激酶、葡萄糖激酶和磷酸果糖激酶，因而有加速血糖氧化利用的作用。④胰岛素可活化糖原合成酶，促进血糖合成糖原，或抑制糖异生的关键酶，减少血糖来源，从而降低血糖。膳食碳水化合物的参考摄入量为占总能量摄入量的55%～65%（AI）.膳食碳水化合物包括复合碳水化合物淀粉、不消化的抗性淀粉、非淀粉多糖和低聚糖等碳水化合物；限制纯能量食物如糖的摄入量。碳水化合物的来源主要为谷类食物，还应包括薯类。谷类食物中应包含部分粗粮。第四节碳水化合物的供给和食物来源一、供给量标准1982～2002全国居民膳食谷类消费对比：

平均每人每日谷类消费量由1982年的510g下降至2002年的402克，共下降了108g。特别是大城市居民，膳食能量的41%来自于谷类。中国居民膳食指南及膳食宝塔强调：食物多样，谷类为主，粗细搭配。成人每日谷类摄入在250～400g，其中粗粮、杂粮最好在50～100g。二、食物来源第四节碳水化合物的供给和食物来源1.糖尿病

糖尿病是一种多病因的代谢性疾病。由于胰