医学精品课件：3.碳水化合物

李颖教授营养与食品卫生学教研室第四节碳水化合物Whatarecarbohydrates?Carbohydratesareoneofthethreemacronutrienttypesthatprovideenergytoourbodies.Carbohydratescontaincarbon,hydrogen,andoxygen.Carbohydratecanbeabbreviatedas“CHO”.（chemicalformulaCarbonHydrogenOxygen）Maincontents：ClassificationofCHOsDigestion&absorptionofCHOsFunctionsofCHOsDietaryreferenceintakesofCHOs

FoodresourcesofCHOs一、碳水化合物的分类

ClassificationofCHOsCarbohydratessugarsoligosaccharidespolysaccharidesFAO/WHO-19981.糖(sugars):单糖、双糖和糖醇HOHCH2OHHOHOHHOHHH葡萄糖（Glucose）OHOHHOHHOHCH2OHCH2OH（1）单糖（Monosaccharides）：果糖（Fructose）以上图片来源于百度搜索葡萄糖用L型葡萄糖作甜味剂，人体只能代谢D型以上图片来源于百度搜索（2）双糖（Disaccharide）GlucoseOHOHHOHHOHCH2OHCH2OHFructoseHOOHOHOHHHHHCH2OHHOHCH2OHHOHOHHOHHHO蔗糖（sucrose）HOHCH2OHHOHOHHOHHH乳糖（lactose）HOHCH2OHHOHOHHOHHHHOHCH2OHHOHOHHOHHH麦芽糖（maltose）GalactoseOH2COα-1，2糖苷键β-1，4糖苷键α-1，4糖苷键以上图片来源于百度搜索（3）糖醇（Sugaralcohols/polyols）

甘露糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇、木糖醇等Non-cariogenicDonotrequireinsulinformetabolismVaryinsweetnessArenotreducing

以上图片来源于百度搜索2.寡糖（Oligosaccharides）

棉子糖和水苏糖：主要存在于植物种籽、果实，豆类食品中低聚果糖：主要存在于水果蔬菜中，洋葱、芦笋含量较高

#多数不能被肠道消化酶分解而消化吸收以上图片来源于百度搜索3.多糖（Polysaccharides）StarchGlycogenFiber淀粉糖原纤维由10个以上单糖组成的一类大分子碳水化合物以上图片来源于百度搜索（1）

淀粉（Starch）Apolysaccharidestoredinplantsandisthestorageformofglucoseinplants.（淀粉是葡萄糖在植物中的贮存形式）

Richsourcesofstarchinclude:grains(wheat,rice,corn,barley)legumes(peas,beans)tubers(potatoesandyams).以上图片来源于百度搜索直链淀粉（amylose）支链淀粉（amylopectin）连接键α-1.4糖苷键α-1.6糖苷键α-1.4糖苷键水溶性可以难糊化易老化易抗性淀粉易以上图片来源于百度搜索抗性淀粉（resistantstarch）

抗性淀粉被联合国粮农组织定义为：健康机体小肠中不被吸收的淀粉及其降解产物的总称。

类型食物形式抗性淀粉RS1整的或部分研磨的谷类（如全谷粒、种子）抗性淀粉RS2生淀粉（如未煮熟的土豆、青香蕉）抗性淀粉RS3即变性淀粉，回生的土豆、谷类等食物抗性淀粉分类（2）糖原（Glycogen）

Glycogen:Apolysaccharidestoredinanimals,includinghumans.Verylittleglycogenexistsinfood.Thus,glycogenisnotadietarysource

ofcarbohydrate.Provideenergyquickly.（3）非淀粉多糖

（Non-starchpolysaccharides）

纤维素（Cellulose）半纤维素（hemi-cellulose）果胶（Pectins）树胶（Gums）Beta-葡聚糖（Beta-glucans）以上图片来源于百度搜索二、碳水化合物的消化及吸收以上图片来源于百度搜索Paulinsel，Nutrition以上图片来源于百度搜索Allthreemonosaccharidesusefacilitateddiffusiontomoveoutofthecellandintothebloodstream4以上图片来源于百度搜索FunctionsofCHOs以上图片来源于百度搜索三、碳水化合物功能

FunctionsofCHOs可消化碳水化合物Digestiblecarbohydrates不可消化碳水化合物IndigestiblecarbohydratesCarbohydratessugarsMonosaccharidesDisaccharideSugaralcohololigosaccharidespolysaccharidesstarchNon-starchpolysaccharidesIndigestiblecarbohydrates（一）FunctionsofdigestibleCHOs1.提供和贮存能量（provideandstoreenergy）

Ourredbloodcellscanutilizeonlyglucoseandourbrain&othernervoustissuesprimarilyrelyonglucose.2.构成组织结构及生理活性物质

（bodytissuesandphysiologicalactivators）每个细胞都有CHOs，其含量2%-10%，主要以糖脂、糖蛋白、蛋白多糖形式存在。以上图片来源于百度搜索3.血糖调节作用（regulatingbloodglucoselevels）食物血糖生成指数（glycemicindex，GI）

某食物食后2h血糖曲线下面积GI＝

100

相等含量葡萄糖食后2h血糖曲线下面积GI：含50克碳水化合物的食物血糖应答曲线下面积与同一个体摄入50g葡萄糖血糖应答曲线下面积之比。血糖负荷（glycemicload，GL）GL=摄入食品中碳水化合物的重量x食品的GI值/100血糖负荷可以用来评价某种食物摄入量对人体血糖影响的幅度4.节约蛋白质作用

(CHOsspareproteins)

以上图片来源于百度搜索脂肪甘油脂肪酸β氧化葡萄糖丙酮酸酮体

5.抗生酮作用

（Preventthegenerationofketones）

乙酰乙酰CoA以上图片来源于百度搜索（二）FunctionsofindigestibleCHOs

包括：糖醇和非淀粉多糖（纤维素、半纤维素、木质素、果胶等）、抗性淀粉、葡聚糖以及部分寡糖等。膳食纤维（dietaryfiber）：是指植物性食物或原料中糖苷键大于3个，不能被人体小肠消化和吸收，但对人体健康有意义的碳水化合物。(1)增强肠道功能、有利粪便排出

Helpspreventconstipationandotherintestinalproblemsbykeepingourstoolsmoistandsoft.

(2)控制体重和减肥

Mayenhanceweightloss,aseatingahighfiberdietcausesapersontofeelmorefull.（二）FunctionsofindigestibleCHOs

(3)

降低血糖和血胆固醇

Decreasethelevelofbloodsugarandcholesterol(4)

降低结肠癌的发病风险Mayreducetheriskofcoloncancer.（5）改善肠道菌群：促进一种或几种有益菌（双歧杆菌和乳酸菌）生长，产生短链脂肪酸。四、膳食参考摄入量

Dietaryreferenceintakes

1988年，中国营养学会推荐我国居民的碳水化合物的膳食推荐摄入量占总能量的60%～70%。2000年，修订为占总能量的55%～65%。限制纯热量食物如糖的摄入增加膳食纤维的摄入量五、碳水化合物食物来源

FoodresourcesofCHOs碳水化合物主要有面粉、大米、玉米、薯类粮谷类含碳水化合物60％～80％，

薯类含量为15％～29％，

豆类为40％～60％。单糖和双糖的来源主要是白糖、糖果、甜食、糕点、水果、含糖饮料和蜂蜜等。全谷类、蔬菜水果等富含膳食纤维，一般含量在3％以上。summary分类（糖寡糖多糖）功能（可消化CHOs和不可消化CHOs）膳食参考摄入量食物来源以上图片来源于百度搜索拉瓦锡1777年拉瓦锡证明了有机体的呼吸和蜡烛燃烧相似，都是消耗了氧产生二氧化碳和水并放出能量第五节能量一、概述以上图片来源于百度搜索1862年德国生理学家Voit

与德国化学家Pettenkofer合作开始研究新陈代谢，证明了能量守恒定律也适用于活动机体。呼吸室O2CO21892年美国农业化学家Atwater和物理学教授Rose制成了一台Atwater-Rose热量计，测定了每克碳水化合物、脂肪、蛋白质在体内平均可产生代谢能量分别为4kcal、9kcal、4kcal---Atwater能量换算系数。19世纪上半叶，食物和其他生物的化学成分测定技术有了长足的进步。二战期间，战斗机高空飞行的需要，刺激了气体代谢分析方法朝着快速、精确方向发展，如红外和质谱技术的应用。20世纪80年代随着“双标记水18O-2H”技术的应用，开创了人体自由活动能量消耗测定新技术。

TheSunisasourceofEnergy.Thesun’senergybecomeschemicalenergyandisstoredinplantsaspotentialenergy.一、能量来源以上图片来源于百度搜索（一）产能营养素以上图片来源于百度搜索（二）能量单位1.焦耳、千焦耳和兆焦耳2.卡和千卡

1kcal=4.184kJ1kJ=0.239kcal1MJ=239kcal1焦耳=用1牛顿的力把1kg物体移动1M所消耗的能量以上图片来源于百度搜索

蛋白质碳水化合物脂肪CO2和H2O含氮化合物4kcal/g4kcal/g9kcal/g

乙醇碳氢键断裂化学能7kcal/g*营养学上把每克产能营养素体内氧化产生大的能量值称为生热系数

。（三）生热系数（calorificvalue，CV）CO2和H2OCO2和H2OCO2和H2OThispotentialenergycanbetransformedinto＿？Foodisdigestedandstoredinourbodiesaspotentialenergy.二、能量转化和贮存（Transferringenergyandstorage）AminoacidsATPreleasesenergytoMotionActivetransportBiosynthesisSignalamplificationglucoseFattyacids以上图片来源于百度搜索能量糖原蛋白质脂肪碳水化合物三、人体的能量消耗EnergyconsumeEnergyintake基础代谢体力活动食物热效应生长发育15%-23%15-30%10%50-60%以上图片来源于百度搜索1.基础代谢

（BasicEnergyExpenditure，BEE）

用于维持基础代谢状态所消耗的能量，是指维持机体最基本的生命活动所需要的能量消耗，即人体在安静和恒温条件下（一般18～25℃），禁食12h后，静卧、放松而又清醒时的能量消耗。以上图片来源于百度搜索能量仅用于维持体温、呼吸、心脏搏动、血液循环、脑及其他器官和组织的基本生理功能需要。以上图片来源于百度搜索

是指人体处于基础代谢状态下，每小时每平方米体表面积（或每千克体重）的能量消耗。

基础代谢率（BasalMetabolicRate，BMR）以上图片来源于百度搜索影响基础代谢率的因素：体型体质激素环境温度年龄性别以上图片来源于百度搜索男性基础代谢能量消耗比女性高5％～10％基础代谢的测定：（1）气体代谢法C6H12O6+6O2→6C02+6H20呼吸熵=6molCO2/6molO2=6×22.4/6÷22.4=1.0软脂酸甘油酯为例：2C51H98O6+145O2→102C02+98H20呼吸熵=102molCO2/145molO2=102×22.4/145×22.4=0.7脂肪氧化时呼吸熵约为0.7混合膳食的呼吸熵为0.85基础代谢的测定：（2）

体表面积计算法：（3）直接用公式计算：2.体力活动的能量消耗影响因素包括：①肌肉越发达者，活动时消耗能量越多；②体重越重者，所消耗的能量也越多；③工作越不熟练者，消耗能量就越多。以上图片来源于百度搜索3.食物热效应

（thermiceffectoffood，TEF）

是指人体在摄食过程中所引起的额外能量消耗，是摄食后发生的一系列消化、吸收活动以及营养素和其代谢产物之间相互转化过程所消耗的能量，又称食物特殊动力作用（specificdynamicaction，SDA）。平均增加约10%4.生长发育等能量消耗婴幼儿和儿童阶段生长发育需要的能量主要包括机体生长发育中形成新的组织所需的能量，如新生儿按千克体重计算，比成人多消耗2～3倍的能量。孕妇的子宫与胎盘发育、胎儿生长以及体脂贮备、乳母泌乳等均会增加能量的消耗。四、人体一日能量需要量的确定

（一）计算法1．能量消耗的计算例：某成年男性，年龄35岁，为大学老师，身高173cm，体重63kg，计算其每日的能量消耗。（1）计算体表面积体表面积=0.00659X身高（cm）X0.0126X体重（kg）-0.1603（2）基础代谢能量消耗基础代谢能量消耗=基础代谢率×体表面积×24h（3）体力活动水平中国营养学会建议的中国成年人活动水平分级（4）能量消耗=用基础代谢能量消耗×体力活动水平（5）总能量消耗=（4）×（1+10%）活动水平职业工作分配时间工作内容PAL男

女轻75％时间坐或站立25％时间站着活动办公室工作、修理电器钟表、售货员、酒店服务员、化学实验操作以及教师讲课等1.551.56中25％时间坐或站立75％时间特殊职业活动学生日常活动、机动车驾驶、电工安装、车床操作、精工切割等1.781.64重40％时间坐或站立60％时间特殊职业活动非机械化劳动、炼钢、舞蹈、体育运动、装卸和采矿等2.101.82中国营养学会建议的中国成年人活动水平分级摘自葛可佑总主编《中国营养科学全书》，第27页，人民卫生出版社，2004年。2．膳食调查5-7天的膳食调查摄入食物名称每种食物的量食物成分分析软件碳水化合物、脂肪、蛋白质量能量摄入水平/日（二）测量法1．直接测热法（Directcalorimetry）弹式热量计(bombcalorimeter)以上图片来源于百度搜索2．间接测热法（indirectcalorimetry）以上图片来源于百度搜索非蛋白呼吸商与氧热价非蛋白呼吸商氧热价（kJ/L）非蛋白呼吸商氧热价（kJ/L）非蛋白呼吸商氧热价（kJ/L）非蛋白呼吸商氧热价（kJ/L）0.7119.640.7920.050.8720.460.9420.820.7219.690.8020.100.8820.510.9520.870.7319.740.8120.150.8920.560.9620.930.7419.790.8220.200.9020.610.9720.980.7519.840.8320.260.9120.670.9821.030.7619.890.8420.310.9220.710.9921.080.7719.950.8520.360.9320.771.0021.130.7819.990.8620.41注：1kJ＝0.239kcal；摘自姚泰主编《生理学》，第308页，人民卫生出版社，2010年。3．双标水法

（doublelabeledwatermethod，DLW）例如某调查对象，身高173cm，体重63kg，体表面积为1.72m2观察该被调查对象24小时活动情况，计算能量消耗。日常活动能量消耗率4．行为观察法动作名称kJ/（m2.min）动作名称kJ/（m2.min）睡

眠

2.736上下楼18.518午

睡3.192上下坡26.966坐位休息3.628走

路11.234站位休息3.690跑