第四章 碳水化合物 和膳食纤维.ppt

1、第四章 碳水化合物 和膳食纤维,糖又称碳水化合物，它主要来自植物。植物的叶绿素借光合作用，利用空气中的碳及氧，土壤中的水分合成碳水化合物。合成的简单过程是：植物在生长中要吸收二氧化碳，二氧化碳吸收后碳原子在植物内被转化为能量，剩下的氧分子被呼出，这就是植物吸碳吐氧的过程。留下的碳原子再与水（H2O）相结合转变成碳水化合物（C6H12O6）。由此可见碳水化合物主要是由C、H、O元素所组成，其基本结构为Cm（H2O）n。由于组成的形式不同而产生不同的化合物，按其分子大小可分为单糖、寡糖和多糖。食物中的单糖主要是葡萄糖和果糖，寡糖有蔗糖与乳糖等，多糖主要是淀粉。除乳糖存在于哺乳动物的乳汁中外，其他碳

2、水化合物主要来自植物性食物。,第一节 碳水化合物的性质与分类,根据单糖的聚合度，碳水化合物可以分三类： (1)单糖 不能被水解的简单碳水化合物。 (2)寡糖 （低聚糖）单糖聚合度10的复合碳水化合物。 (3)多糖（高聚糖）单糖聚合度10的复合碳水化合物。,一、单糖 在食物中比较重要的有戊糖和己糖。 1、戊糖 戊糖为五碳糖，分子式基本结构为C5H10O5。主要有阿拉伯糖、木糖及机体生理代谢中起重要作用的核糖。 2、己糖 己糖为六碳糖，分子式基本结构为C6H12O6，具有重要营养意义的己糖有葡萄糖、半乳糖、果糖。,(1)葡萄糖(glucose) 葡萄糖主要由淀粉等水解得到。它是机体吸收、利用最好的

3、单糖。葡萄糖在机体内吸收速度最快，向机体提供能量。人体内血糖为葡萄糖。有些器官完全依靠葡萄糖供能，如大脑、骨髓质、肺组织、红细胞等。,葡萄糖在体内的运输是靠血液完成的。在正常情况下，糖的分解及合成保持动态平衡 使血糖浓度相对恒定。血糖水平的变化反映糖在体内代谢的状况。当血糖含量下降时，肝糖原就加速分解，保持人体血液浓度的相对恒定，对神经系统，特别是大脑的活动有重要作用。大脑内储存的葡萄糖和糖原极少，仅能维持几分钟的正常活动。脑内不具备氧化放能的脂肪，脑功能复杂，活动频繁，随时需要能量的供给，它完全靠循环血液随时供给葡萄糖。,(2)果糖 机体内的果糖是由蔗糖水解为一分子的果糖和一分子的葡萄糖而得

4、。吸收时部分果糖进一步被肠粘膜细胞转变成葡萄糖和乳酸。人体的肝脏是实际利用果糖唯一的器官，它可以将果糖迅速转化，其他部位果糖含量极低。 果糖的代谢不受胰岛素影响，故糖尿病(糖尿病是一种常见的内分泌代谢病，与遗传因素有关，主要是由于姨岛功能的减退；胰岛素相对或绝对分泌不足，引起碳水化合物(糖类)、蛋白质、脂肪的代谢紊乱。表现为血糖升高和糖尿，患者有多饮、多食、多尿及消瘦等症状。糖尿病严重者可出现各种不同的并发病，如酸中毒(酮血症)、感染、肾脏病、动脉硬化、心脏病、四肢麻木、视力障碍等。）人可适量食用果糖。果糖甜度很高，是常用糖类中最甜的物质。若以蔗糖的甜度为100，葡萄糖的甜度为74，而果糖的甜

5、度为173。,果糖多存在于水果中，蜂蜜中含量最高。由于果糖甜度高，风味好、溶解度高保湿性强，可用来制作面包、糕点、果酱、蜜饯、罐头及其他食品。 (3)半乳糖 半乳糖在自然界几乎不单独存在。乳糖经消化后降解为一分子的葡萄糖和一分子的半乳糖。半乳糖吸收后在肝脏内转变成肝糖元，机体需要时再分解为葡萄糖。 琼脂的主要成分就是多缩半乳糖；半乳糖的醛酸为植物果胶和半纤维素成分之一，软骨蛋白中也含有半乳糖的化合物。 食物中的糖被消化成单糖（主要是葡萄糖）后，在小肠上部吸收。 所有的单糖都可被吸收，但吸收速率不同。若以葡萄糖的吸收速率为100，各种单据的吸收速率依次为：半乳糖（110）葡萄糖（100）果糖甘露

6、醇（19）木酮糖（15）阿拉伯糖。,二、寡糖（低聚糖）,由2-10个单糖分子结合所形成的糖称为低聚糖。大部分低聚糖是由多糖分子部分水解产生的，具有重要营养意义的低聚糖都是双糖。 1、蔗糖 蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖组成。广泛存在于植物的根、茎、叶、花、果实和种子中，尤以甘蔗和甜菜中含量最高。蔗糖易发酵，被牙垢中的细菌和酵母作用，产生酸，引起龋齿。长期大量食用蔗糖与糖尿病、龋齿、动脉硬化等疾病有关。,蔗糖在食品中分为白糖、红糖、冰糖等。 白糖包括白砂糖和绵白糖。白砂糖含蔗糖99.65%以上，绵白糖97.94%左右。但由于后者含有2%2.5%的还原糖，其中的果糖甜度为白砂糖的1.7倍，因而绵白

7、糖比白砂糖甜。 红糖是用机制甘蔗糖的糖液浓缩结晶而制得。其蔗糖含量在89%以上，其余为糖蜜、还原糖和杂质等。杂质包括胡萝卜素、钙、铁质等。每1kg约有450mg钙和20mg铁。因而红糖的营养价值大大高于白糖。 冰糖是白砂糖按一定的工艺结晶的再制品。,2、异构蔗糖 它在蜂蜜和甘蔗中微量存在。其性质与蔗糖相似，但耐酸性强，甜度约为蔗糖的42%，摄入后在小肠内被异构蔗糖酶分解为葡萄糖和果糖，被机体吸收利用。异构蔗糖的特点是它不被口腔中的细菌及酵母发酵和产酸，不引起龋齿。因此把它作为甜味剂，代替蔗糖在食品工业中广泛应用。,3、麦芽糖 麦芽糖又称饴糖，由两分子葡萄糖构成。一般植物中含量很少，大麦发芽时可

8、因酶解的作用分解淀粉生成。食品工业所用的麦芽糖主要是淀粉经淀粉酶水解而得到，甜度约为蔗糖的1/2。它除了是一种高能物质外，在少量促进双歧杆菌生长的同时，也能被腐败菌所利用，产生气体，会引起消化道不适感觉，儿童多食对牙齿不利。,4、乳糖 乳糖是由一分子葡萄糖和一分子半乳糖构成。乳糖是哺乳动物乳汁的主要成分。人乳中乳糖含量约为7%，牛乳约为5%，羊乳约为5%。乳糖是婴儿碳水化合物的主要来源。乳糖对于婴儿的重要意义还在于它能够保持肠道中最佳肠菌数，并促进钙的吸收。在婴儿食品中添加适量的乳糖有益健康。,5、异构乳糖 异构乳糖是乳糖的异构体，它在自然界中不存在，是由乳汁经加工处理后的乳制品中的乳糖发生部

9、分转化而得。如淡炼乳中含有40%90%的异构乳糖，每100ml经超高温灭菌的乳中含异构乳糖约为50mg。异构乳糖的甜度约为蔗糖的一半。由于机体内没有异构乳糖酶，因此它不被机体所吸收。但它在肠道内有助于肠道双歧杆菌（双岐杆菌是对人体有诸多好处的有益菌群）的生长，从而抑制肠道内腐败菌的繁殖，促进肠道中双歧杆菌自行合成维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12，烟酸以及维生素E、维生素K等；另具有促进肠蠕动、通便等作用。,6、低聚果糖 它广泛存在于自然界中，在上千种植物中均含有。在一般水果蔬菜中也少量含有，如芦笋、洋葱、葱、大蒜、香蕉等。它是利用微生物或植物中具有果糖转移活性的酶作用于蔗糖而得

10、到的。它具有增加体内双歧杆菌数量、降低血糖、防龋、抑制肠内腐败菌等功能。低聚果糖实际属于水溶性纤维素，它不能被机体消化吸收。,低聚果糖作为一种活性成分，在机体中具有多种生理活性，它具有增加体内双歧杆菌数量、降低血糖、防龋、抑制肠内腐败菌等功能。低聚果糖实际属于水溶性纤维素，它不能被机体消化吸收。最新研究发现，菊苣低聚果糖（FOS）尽管是一种食物纤维，但它在消化道内不但不妨碍对无机盐的吸收，相反具有促进钙吸收的功效。通过多次老鼠动物实验已确认，菊苣低聚果糖可以促进鼠类对无机盐的吸收，特别是对钙和镁的吸收。以后进行的人体实验也已证明了菊苣低聚果糖对老鼠模拟实验所取得的结果。研究可知，由于对菊苣低聚

11、果糖消耗量的不同，可以使人对钙的吸收率分别提高26%58%。,三、多糖（高聚糖）,多糖按能否被人体所消化吸收，可分为可消化多糖和不可消化多糖。 1、可消化多糖 (1)淀粉 淀粉是人体能量的主要来源，它是自然界供给人类最丰富的碳水化合物。淀粉分子是由单一的葡萄糖分子所组成的，葡萄糖分子高达6500个.,淀粉到达人的身体，可以有两种不同的过程。一种是淀粉酶的帮助下，进行水解，在胃和肠道里经过消化吸收被人体利用，这种淀粉被称作是可溶性淀粉。另一种则是淀粉进入人体后，在胃和其他消化道中不容易被消化，而是直接以原来的状态到达大肠，因此得名为不溶性淀粉。近年来，人们发现不溶性淀粉对人体健康可以有新的贡献。

12、它虽然在人体中不容易消化吸收，但直接到达大肠后能够增加大肠中有益细菌的数目（主要是双歧杆菌）。,(2)糊精 是淀粉水解的中间产物，平均由5个以上的葡萄糖分子构成。糊精的溶解度比淀粉大，机体摄入后，被分解成葡萄糖分子，在小肠吸收。糊精在肠道中有利于嗜酸杆菌的生长，能减少肠内细菌的腐败作用。 (3)糖原 糖原是葡萄糖在动物及人体内贮存的主要形式，也叫动物性淀粉或肝淀粉。它是由30006000个葡萄糖分子。人体内的淀粉约有1/3存在于肝脏（称为肝糖原）；,另有2/3存在于肌肉（肌糖原）。人体吸收的葡萄糖约有20%以糖原的形式贮存，当机体需要时，在相应酶的作用下，迅速转化为葡萄糖参与体内代谢。由于糖原

13、在体内贮存总量不超过0.5kg，所以当没有足够的碳水化合物提供足够能量时，就会动用体内贮存的脂肪、蛋白质来满足机体热能的消耗。,2、不可消化多糖 (1)果胶 果胶是存于水果、蔬菜等软组织中的葡萄糖醛酸，是一种无定形的物质，溶于热水中。在稀酸性溶液中可以变成果冻，因而果胶是一种优良的食品添加剂，最新研究食物中的果胶可降低食物胆固醇的吸收率，有利于血液中胆固醇的降低。 (2)纤维素 纤维素的化学结构与淀粉相似，不能被人类肠道淀粉酶所分解，现代科学研究证实，不可消化的膳食纤维具有调节血糖、降低血脂、润肠通便等保健功能。,第二节 碳水化合物的生理功能,一、构成机体组织 碳水化合物是机体重要物质的组成成

14、分，参与细胞许多生命过程，糖和蛋白质形成的糖蛋白是一些具有重要生理功能的物质，如某些抗体、酶和激素的组成成分，粘蛋白是结缔组织的重要成分，对遗传信息起传递作用的核糖核酸与脱氧核糖核酸都由核糖参与构成。糖和脂肪形成的糖酯是细胞膜与神经组织的组成成分。碳水化合物是糖蛋白、粘蛋白、核糖和糖酯中不可缺少的成分。 另外，体内的蛋白质、氨基酸、脂肪是由一个个碳原子连接起来的，这些碳架都是由糖类化合物分解转化的 。多余的糖可以由体内转化为脂肪，但糖不能转化为蛋白质只能转化为一些非必需氨基酸。,二、供给热能 糖类是人热能的主要来源，每1g碳水化合物可提供热能16.7KJ(4kcal)。其特点是：在总能量中所占

15、比例大，提供能量快而及时；氧化的最终产物为二氧化碳和水，对机体无害。,三、维持神经系统的功能与解毒 糖类对维持神经系统的功能具有很重要的作用。尽管大多数体细胞可由脂肪和蛋白质代替糖作为能源，但脑、神经和肺组织却需要葡萄糖作为能源物质，若血中葡萄糖水平下降，出现低血糖，脑缺乏葡萄糖可产生不良反应： 糖类还与机体的解毒作用有关，糖与蛋白质结合成糖蛋白，保持蛋白质在肝脏中的储存量，摄入足量糖可以增加肝糖原的储存，加强肝脏功能。如体内肝糖原不足时，其对四氯化碳、酒精、砷等有害物质的解毒作用明显下降，所以人患肝炎时，要多吃些糖。,四、抗生酮（调节脂肪代谢）和保护、节约蛋白质的作用 由于人体所需的能量主要

16、由糖类供给，如果糖类供应充足，不致使脂肪在体内大量氧化，产生过多的酮体，引起酮症；也不致使组织蛋白质过度分解，形成负氮平衡。 吸收进入血液的各种己糖，首先在肝脏中转变成葡萄糖，通过血液循环运往各组织器官利用，若有富裕，则以糖原形式暂存于肝脏及肌肉中。体内贮存的糖类极少，仅能供全天需要量的60%。,因此必须按餐供给足量含糖类食物，否则就要动用体内储备的脂肪、甚至蛋白质，来满足机体对能量的需要。 糖类、蛋白质、脂肪为三大产能营养素。三种产能营养素在人体代谢中各自具有特殊的生理功能，碳水化合物经济价值比蛋白质低。发热量却和蛋白质相同。因此碳水化合物是供给热能营养素中最经济的一种。它们对蛋白质有节约作

17、用。 。,五、食品工业中重要的原辅材料 食品加上中要保持食品的感官性状、风味等，根据具体要求需要加入不同的单糖 双糖及多糖；碳水化合物是食品工业中重要的原辅材料,第三节 碳水化合物的供给量及食物来源,一、碳水化合物的供给量,碳水化合物主要功能是供给机体以热量，因此供给量因人因时而定。正常成年人每日需要量，应根据体力劳动和活动情况以及需要的总热能计算，从事轻体力劳动和中等体力劳动的人，每人每天供给300400g即可。除特殊的病理情况外，碳水化合物的产热比值不应超过总热能的70%，以60%70%为准 ，按体重计算，成年人每日每1kg体重约需46g糖，儿童和青少年因新陈代谢比成年人高，也需要46g；

18、对于活动强度较大的运动员等需8-12g。专家们建议，每天蔗糖的摄入量控制在人体总能量的10%以下，每天约不超过60g，大体相当于每1kg体重每天1g蔗糖。如摄入过多，容易引起肥胖症、高血压、糖尿病等“文明病”。,二、碳水化合物的食物来源,食物中碳水化合物的主要来源是谷类和根茎类食品，如各种粮食和薯类，其中含有大量淀粉及少量单糖、双糖。蔬菜和水果中除含少量单糖外，是纤维素和果胶的主要来源，见表4-2和表4-3。 大米、小麦、玉米等谷物和薯、土豆等块根类作物含有丰富的淀粉，一般价格较为便宜，一般消费量占人体总能量摄入的50%60%，每天不宜少于300克，是摄入量最多的营养素。,表4-2 主要食物碳

19、水化合物含量及热量表,果胶、纤维素等多糖属于不能被消化的碳水化合物，但它们与人体健康的关系日益受到人们的关注。有促进肠道蠕动、降低血胆固醇、降血糖、防治肠道肿瘤、减肥、美容等功能，因而人们宜在膳食中保持适量。植物性食物含量较为丰富，水果、蔬菜、豆类及谷物等，可经常选食，如果所摄取的碳水化合物是上述未经过精细加工的天然食物，则可获得25g的纤维素。,表4-3 水果蔬菜中各种碳水化合物含量,*表内数据为鲜重的百分比,第六节 活性多糖 （膳食纤维）,活性多糖专指具有某种特殊生物活性的多糖化合物。目前研究最多而日益引起人们重视的当属膳食纤维。 膳食纤维是一种天然有机高分子化合物，由许多失水葡萄糖组成非

20、淀粉多糖，是一种复杂的不能被人体消化酶分解，但又是维持健康不可缺少的碳水化合物，被称为“第七营养素”，它包括纤维素、半纤维素、果胶、木质素、藻胶等。膳食纤维本身具有持水、持油、强吸水膨胀及强吸附能力等特征，从而具有降低血压、胆固醇，调控血糖，整肠通便等生理功能。,膳食纤维按来源不同可分为：植物类纤维素、动物类纤维素、海藻多糖类纤维素、合成类纤维素。其中，植物类纤维素是目前人类膳食纤维的主要来源，也是人们研究和应用最为广泛的一类。粮谷类食物中的纤维主要以纤维素和半纤维素为主，水果和蔬菜中的纤维素主要以果胶为主。,根据溶解性不同，膳食纤维可分类水溶性纤维（SDF）和水不溶性纤维（IDF）两大类。它

21、们各有不同的功能。SDF虽然不能被人体消化道分泌的消化酶所消化，但可溶于温水或热水，和水结合会形成凝胶状物质，并能被乙醇再沉淀，以水果类纤维素中含量居多。水溶性纤维素吸水后会膨胀，比原有的体积和重量大1015倍，并产生凝胶状物质。它一方面能使人有饱足感，另一方面可延长食物在胃内停留的时间，使糖被吸收的速度减缓。,从而避免突然的高血糖现象，提高人体耐糖的程度，对稳定糖尿病患者的病情有所帮助。IDF不能被人体消化道分泌的酶所消化又不溶于热水，其以谷物类纤维素中成分居多，主要包括纤维素（谷类）、半纤维素（笋类、瓜类、叶菜类）、木质纤维素（谷类）、壳聚糖和植物蜡等。水不溶性纤维可以增加粪便的体积，能吸

22、收水分，软化类便，使排便更顺畅，能刺激肠的蠕动，加速排便，减少粪便中有害物质与肠道接触的时间，降低患肠癌的几率。,一、膳食纤维的食物来源,1、植物纤维素 这是名符其实的纤维，存在于果蔬（如芹菜、韭菜、笋）、豆类、全麦面粉、栗和花生等食物中。这种纤维素能增加粪便量而使之迅速通过直肠，因而可预防便秘，并能稀释及清洗致癌物质。此外，植物纤维素还具有平衡血糖量和防肥胖的作用。 2、半纤维素 含半纤维素的食物有苹果、香蕉、萝卜、谷类、豆类、玉米等。其作用与植物纤维素基本相似。,3、果胶 富含果胶的食物有苹果、香蕉、橙、萝卜等。这是一种水溶性纤维，能降低胆固醇，清除肠道胆酸，防止人体内的胆石形成，也有防止

23、直肠癌的作用。,4、胶质与植物粘液 芋、干豆类、燕麦片等食品中含有，这种纤维素具有降低胆固醇的功能。一切植物的粘液，都是纤维素的一种，它对糖尿病有疗效，并能协助控制血糖量。 5、木质素 栗、谷类、卷心莱、李、花生、梨等食品中含有丰富的木质素，植物越成熟，其木质素的含量就越高。木质素的主要功能在于清洗人体肠道中的胆酸及降低胆固醇，也能防止直肠癌及胆结石的形成。,6、甲壳素 甲壳素是一种动物纤维素，有在于虾、蟹和昆虫的外壳内以及蘑茹、真菌等生物内，其中尤以海蟹壳内的含量较高。甲壳素的衍生物壳聚糖具有增强机体免疫的作用，对肠道感染、食物中毒、放射性元素污染及接受放射治疗的患者有明显的减毒作用。科学还

24、证实，这一元素能溶解于胃酸，可存在于人的血液、淋巴、各脏器和骨骼中，它与人体的亲和性、杀菌性、排胆固醇、清除氧离子和重金属性能，以及阻断癌细胞的生长，活化机体细胞、调整体液酸碱度等功能，均对现代人易患的癌症、心脑血管疾病、糖尿病、肝病等具有一定的疗效。,7、藻类多糖、菌类多糖 存在于海带、紫菜、银耳、香菇中的复杂碳水化合物，含量较高，琼脂就是从红藻、褐藻中提纯的纯度很高的膳食纤维。功能类似果胶。 从分布来看，食物中的膳食纤维基本上存在于植物性食物中，故以动物性食物及精加工的谷物为主的食物结构，是很难从中摄入充足的膳食纤维的。常见食物中膳食纤维含量见表4-6。,表4-6 食物中膳食纤维的含量（g/100g）,二、膳食纤维的供给量,膳食纤维作为人体的“第七营养要素”，越来越受到消费者的青睐，但摄入量也并非多多益善。科学家发现，膳食中的纤维可以影响人类的生殖功能。据对46个国家的膳食纤维摄入量的调查发现：膳食纤维每日摄入量最多的国家，少女月经初潮年龄较晚。例如，在低膳食纤维摄入的英国伦敦，少女月经初潮是13岁左右；而在膳食纤维摄入较高的非洲新几内亚，少女月经初潮是17岁左右。科学家们推测，可能因为膳食纤维会降低人体血中脂类