营养与健康 碳水化合物

第2讲碳水化合物说哪种单一物质是最重要的营养素是不可能的，因为营养素协调工作，每一种营养素都会影响许多其它营养素的功能。然而，最理想的是碳水化合物（carbohydrates），它能满足人体能量需要，适合消化系统，给大脑和神经系统提供能源，而且，在能量限度范围内，它有助于你保持体型。不正确的建议使许多人以为碳水化合物会使人发胖，而去避免碳水化合物，这适得其反。实际上，如果人们想减肥或保持体形，而应当控制能量和围绕低脂肪的食物来设计他们的饮食。碳水化合物是将太阳的辐射能转化成一种生命能利用的形式，驱动生命过程。它们形成了食物链中的第一环，支撑着地球上的所有生命。富含碳水化合物的食物几乎都是从植物获取的，牛奶是唯一源于动物的食品，它里面包含大量碳水化合物。常见问题：我要减肥，就应避开碳水化合物吗？食物中纤维是怎样影响人们健康的？为什么有人对牛奶消化不良？什么是糖尿病？饭间我觉得头晕，我是否有低血糖征？2.1光合作用在叶绿素和光存在下绿色植物通过光合作用制造碳水化合物。在这个过程中，水被植物的根部吸收，提供氢和氧；二氧化碳被叶片吸收，提供碳和氧。所以水和二氧化碳组成最常见的葡萄糖。2.2单糖、二糖、淀粉、糖原和纤维素三种主要单糖：葡萄糖、果糖和半乳糖三种主要二糖：蔗糖、麦芽糖和乳糖果糖葡萄糖半乳糖蔗糖麦芽糖乳糖氧其余原子为碳葡萄糖简化形式葡萄糖糖原支链淀粉直链淀粉纤维素淀粉是植物贮存葡萄糖的一种形式，分为直链和支链淀粉。糖原是动物贮存葡萄糖的一种形式，结构与支链淀粉类似，分支更多。纤维素是植物叶、茎和种子的支撑结构成分，也是由葡萄糖组成的，但糖苷键与淀粉和糖原不同，不能被人体内酶消化。2.3.碳水化合物的生理功能人体主要的能量来源：是人们从膳食中取得能量的最经济、最主要的来源。它在体内可迅速氧化降解，及时供给身体所需能量。脑组织、骨骼肌和心肌活动主要靠碳水化合物供给能量。构成人体的重要物质：细胞膜中的糖蛋白、结缔组织的粘蛋白、神经组织以及传递遗传信息的核糖核酸和脱氧核糖核酸中都含有碳水化合物。节约蛋白质：在碳水化合物供给充足时，它是人体首选的能量来源，这样便可节约蛋白质。减少酮体生成：碳水化合物供给不充足，利用脂肪作为燃料，会产生过量酮体（乙酰乙酸、丙酮和β-羟丁酸）。2.4碳水化合物的消化1.纤维、淀粉单糖和双糖一起进入胃和小肠。一些淀粉在到达小肠前以被唾液淀粉酶部分降解。2.胰腺分泌的一种酶将大部分淀粉消化为双糖3.小肠壁细胞表面的酶将双糖分解成单糖。4.单糖进入毛细血管后经由门静脉被送入肝脏5.肝脏把半乳糖和果糖转化为葡萄糖6.纤维和抗性淀粉不被消化，一直被送入结肠肝脏大肠小肠小肠内壁细胞毛细血管食道胰腺胃被吸收的碳水化合物（葡萄糖、半乳糖和果糖等）被送到肝脏。肝脏将半乳糖、果糖转化为葡萄糖或其它代谢物（如脂肪）。循环系统将葡萄糖和脂肪送到体内细胞中。肝细胞和肌细胞能以糖原形式存储葡萄糖，分别称之为肝糖原和肌糖原；所有细胞都能分解葡萄糖以获得能量。大部分纤维和部分抗性淀粉不能被人的消化酶分解，但它们大多数能被人消化道中的细菌所分解。这些细菌对消化所起的作用被专家称为“参与营养充分吸收的活跃器官”。肠道细菌在消化可溶性纤维和抗性淀粉时会产生一些代谢废物，主要是小的脂肪片段，能被身体吸收并产生一些热量。其中一些脂肪片段可能有降低血脂的起作用，因为血脂与心脏病发作有关。大部分淀粉的消化是从口腔开始的，唾液（pH6.6～7.1）中的酶与食物混合后将淀粉水解为麦芽糖。当咀嚼一片面包时，你会发现慢慢有了甜味，如果吃一点咸菜更甜。这是因为淀粉在淀粉酶的作用下产生了麦芽糖。当食物被咽下存在胃中时，唾液还会起作用。接着咽下的每一块食物会慢慢向下与胃酸和其它消化液混合。淀粉的消化在胃中便停止了，蛋白质会被胃里胃蛋白酶消化分解（胃液（pH0.9～1.5））。小肠中有胰脏分泌的另一种淀粉酶，淀粉的水解也又一次达到速度的顶峰。这种酶将淀粉彻底水解为单糖或小分子多糖。（胰液pH7.8～8.4）2.5.葡萄糖降解提供能量被细胞吸收的葡萄糖首先经无氧酵解降解成两个三碳化合物（丙酮酸），产生少量能量。然后丙酮酸再继续经有氧代谢（柠檬酸循环和电子传递及氧化磷酸化）降解为二氧化碳，并产生大量能量。食用的果糖和半乳糖在体内经简单反应后都可转化为葡萄糖进一步代谢。无论是糖还是淀粉，1克碳水化合物都产生4千卡热量。血糖在一餐之后上升了，肝脏会第一个作出反应。它释放胰岛素让身体组织吸收过多的葡萄糖。肌肉和肝脏用这些多余的葡萄糖合成糖原。肌肉含有身体2/3的糖原并只作己用。肝存有另外1/3的糖原，用于在血糖供应不足时补充血糖，供给大脑和其他组织。糖原分子非常适合于用来在需要时释放葡萄糖，糖原有很多支链，每个分子都有上百个末端。当血糖浓度降低时，胰脏便会向血液分泌胰高血糖素。肝细胞上千个响应的酶会结合糖原的末端，并释放出一批葡萄糖进入血液，给身体其他的细胞使用。另一种激素肾上腺素，在身体遭遇危险时起同样的作用以进行防卫。2.6.将葡萄糖储存为糖原含碳水化合物、搭配合理的膳食能控制体重使人保持苗条。碳水化合物对身体发胖的作用比脂类食物小得多。如果你用油炸土豆片代替含油少的饼干作为看球时的点心，你将为吸收卡路里贮备更多的脂肪。当然碳水化合物的摄入也要适量。当食物充分时，人们食用食物常会超过需要的量。在满足身体细胞能量需求和补充贮备糖原外，身体还有处理吸收的碳水化合物的第三条路径，即多余的葡萄糖肝脏不能处理时，要将它们降解成小分子，并生成能量贮存更持久的化合物——脂肪。脂肪被释放到血液中，进入身体的脂肪组织并存贮在那儿。与肝细胞（只能贮存4至6小时可利用的糖原）不同，脂肪细胞理论上能存贮无限的脂肪。2.7.将葡萄糖转化为脂肪2.8.乳糖不耐受全世界有75%的人随着年龄的增加逐渐丧失了制造足够量乳糖酶的能力。乳糖酶是用来消化牛奶中乳糖的。乳糖酶生成于小肠，可以使乳糖断裂为其单糖成分——葡萄糖和半乳糖，生成的葡萄糖和半乳糖随后被吸收。对乳糖不耐受的人在喝牛奶或食用含乳糖的食物后会有恶心、疼痛、腹泻、产生过多气体等不良反应。小肠中的细菌利用没被消化的乳糖制造它们自己需要的能量。在这个过程中，会产生气体和小肠刺激物。婴儿制造的丰富的乳糖酶帮助他们吸收母乳中和以牛奶为主的配方奶中的糖分。少数天生对乳糖有不耐性的婴儿只能用不含乳糖的食物喂养。儿童生长需要钙元素。由于牛奶是钙元素必不可少的来源，所以必须为那些患有乳糖不耐性的儿童找到一种牛奶的代用品。年轻时没有摄入足够量钙的女性年老后骨骼会变得脆弱。所以对于那些患有乳糖不耐性的年轻女性，找到一种牛奶的代用品也是必需的。有时酸奶或长久放置的奶酪是一种可被接受的代用品。制造产品过程中使用的细菌在它们把奶转化为发酵产品的过程中帮助消化乳糖。有些儿童和成年人对牛奶过敏，他们也不能食用奶酪和酸奶，所以他们必须有非奶制品的钙来源。如果可能的话，强化钙的橙汁或豆奶都是很好的选择。还有带骨的沙丁鱼和鲑鱼罐头。2.9.膳食纤维对健康的影响和作用可能通过延缓碳水化合物的消化和吸收，使得身体能更好的控制葡萄糖。长期食用含大量精制糖的食物而缺少纤维的话，会增加患糖尿病的危险。会减少患结肠癌的危险。食物中不溶纤维会结合或稀释致癌物质并加速它们通过结肠。通过替换食物中富含能量的脂肪和糖而食用其自身不提供能量的食物，纤维有益于控制体重。减少患心血管病的危险。可溶性纤维通过推迟消化道中的吸收可能降低血液中胆固醇。有些可溶性纤维会被肠道细菌分解成小的脂类产物，被身体吸收后能降低低密度脂蛋白中胆固醇。纤维能替代饮食中油腻的、可使胆固醇浓度升高的食物。因为它们吸水膨胀，会使人产生吃饱的感觉（饱腹感）。食物中可溶性纤维会减慢食物通过消化道上端的速度，使人更耐饿。能有效阻止便秘、痔疮和其它肠道问题，因为纤维能使肠内含物保持湿润并易于排出。通过类似的机理能防止阑尾被细菌感染（阑尾炎）。刺激肠道肌肉，使其保持健康。防止肠憩室病（即肠壁变薄并有鼓状突起）。总的来说，膳食纤维有如下有益于健康的作用：通过结合分子和阻止他们与肠壁接触调节营养素的吸收。降低胆固醇。加快结肠内的细菌发酵。通过保持水分增加粪便重量。纤维结构微原纤维巨原纤维纤维素纤维葡萄糖链纤维种类和来源可溶性纤维：树胶、粘胶、果胶、欧车前、半纤维素来源：大麦、水果、豆类、燕麦、燕麦麸、黑麦、种子、蔬菜不溶性纤维：纤维素、木质素、一些半纤维素来源：褐色大米、水果、豆类、种子、蔬菜、小麦麸、谷类食用纤维过多的危害食用过多纤维是有害的。曾有一个过于爱好吃燕麦麸松饼的人因肠梗阻而动外科手术。他吃了太多麦麸而使得消化系统无法工作。铁元素主要在肠道前端被吸收，过多的不溶性纤维会加快食物通过消化道上端，也就阻碍了铁的吸收。食物中过多的纤维使得摄入的食物总量不足并导致营养和能量缺乏。若在膳食中添加纤维，则需同时补充一到两杯水。2.10.糖尿病和低血糖糖尿病是以高血糖浓度为特征的慢性病。即使血液中的葡萄糖浓度特别高，但这些葡萄糖也不能进入饥饿的细胞和作为所需要的燃料。所以这也就是为什么将糖尿病称之为“富有的贫困”。当血糖浓度高但又吸收不了时，饥饿的细胞发指令给肝脏，要肝脏制造更多的葡萄糖，结果更加剧了高血糖（症）。血糖浓度过高超过了肾脏重吸收的能力，不得不将大量的葡萄糖以尿液形式排出体外。所以通过测定尿液中的葡萄糖浓度也可以确定是否患有糖尿病。细胞不能利用葡萄糖，不得不利用其他燃料－脂肪和蛋白质，但过量使用脂肪作为燃料将带来其它的严重问题－酮症和酸中毒，即血液中的高酸度水平。过高血糖浓度会增加高血压、心脏病和肾病发生的危险性。非正常的高浓度血糖会与体内蛋白质、组织反应并破坏他们。特别是眼睛、肾脏、神经和血管更易受到伤害。糖尿病造成的失明比其它任何一种病都多，而与糖尿病有关的其它综合症包括瘫痪，心肾疾病甚至死亡。调查中发现，有半数人并不知道自己得了糖尿病，也未能采取有效的措施来阻止它对身体的危害。糖尿病初期几乎没有什么明显特征（下表），最好是定期去检查，以避免糖尿病带来的痛苦。糖尿病的先兆多尿和口渴尿中含葡萄糖体重减轻并伴随恶心、易疲劳、虚弱或易激动对食物尤其是对甜食渴望皮肤、牙龈、阴道、尿道经常感染视力障碍、视野模糊腿、脚、手指疼痛割伤、擦伤愈合慢瘙痒嗜睡异常高的葡萄糖耐性测试结果糖尿病的临床检测糖尿病可通过空腹血糖检测或葡萄糖耐量检测的方法来诊断。空腹血糖检测：让病人在一夜未食之后抽取血液，医生测量其血液浓度是否下降到正常范围内。葡萄糖耐量检测：让身体去承受陡然升高的大量葡萄糖。在未进食过夜之后，让被测者饮用加糖的牛奶。在4到6小时后，一般情况下血糖浓度恢复正常。但糖尿病人的血糖仍然很高（高血糖症），而且血中胰岛素含量通常也很高。用于检查糖尿病的糖耐受测试糖尿病患者正常人葡萄糖水平I型糖尿病：比较少见（约占10%到20%），但却是在儿童和青年人中最主要的慢性糖尿病。在该病症中，身体自己的免疫系统会攻击合成胰岛素的胰腺细胞，使得胰脏不能再分泌胰岛素。从而在每餐后，血糖浓度保持很高而身体组织却在同时处于缺葡萄糖的状态下。病人必须接受外来的胰岛素以帮助细胞从血液中获得需要的葡萄糖，因此，这种类型的糖尿病被称为胰岛素依赖型糖尿病，是一种遗传病。胰岛素是一种蛋白质，如果口服的话就会被消化系统降解，所以必须注射使用。新的速效和长效胰岛素以及其它药物可使得进食和治疗更灵活，II型糖尿病：是主要的糖尿病类型（约占90%），主要特征是体细胞（包括脂肪细胞）对胰岛素抵制。胰岛素在血液中存在，而且含量很高，它们刺激细胞吸收葡萄糖，速度很慢，血糖浓度会像I型糖尿病一样过高，但这种情况下胰岛素含量同样升高。II型糖尿病的另一名称是非胰岛素依赖型糖尿病，最后，胰脏不再能生产胰岛素。此时，II型糖尿病患者必须使用胰岛素来补充自身的供应了。II型糖尿病倾向于在晚年发作，通常由于过量饮食变胖，因为他们的体细胞抵制胰岛素，而又需要供应养分，所以会增大胃口。下图表述了一个理论：脂肪细胞越大