食品營養(yǎng)學(xué)-第四章碳水化合物

1、食品營養(yǎng)學(xué) FOOD NUTRITION,第四章 碳水化合物,碳水化合物(carbohydrates)是人類最廉價(jià)的能量來源,又是人類生存的最基本物質(zhì)和最重要的食物能源。目前，人類每日攝入的熱量中，碳水化合物占全日總熱量的40~80%，越是不發(fā)達(dá)的地區(qū)，食物中碳水化合物的比例就相對地高。,第一節(jié) 碳水化合物的功能碳水化合物對機(jī)體最重要的作用就是提供能量，除此它們在一些機(jī)體組織中具有特殊的功能。,一、節(jié)約蛋白質(zhì)作用

2、碳水化合物可幫助調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)代謝。有充足碳水化合物來滿足能量的需要，以防止大量蛋白質(zhì)用做能量。當(dāng)碳水化合物與蛋白質(zhì)共同攝食時(shí)，體內(nèi)儲留的氮比單獨(dú)攝入蛋白質(zhì)時(shí)多，這主要是同時(shí)攝入碳水化合物后可增加機(jī)體ATP的合成，有利于氨基酸的活化與合成蛋白質(zhì)。,二、構(gòu)成體質(zhì)碳水化合物是構(gòu)成機(jī)體的重要物質(zhì)，如糖脂是細(xì)胞膜與神經(jīng)組織的組成成分，糖蛋白是一些具有重要生理功能的物質(zhì)如某些抗體、酶和激素的組成部分，核糖和脫氧核糖是核酸的重要組成成分等。

3、,三、維持神經(jīng)系統(tǒng)的功能碳水化合物對維持神經(jīng)系統(tǒng)的功能具有很重要的作用。盡管大多數(shù)體細(xì)胞可由脂肪和蛋白質(zhì)代替糖作為能源。但是，腦、神經(jīng)和肺組織卻需要葡萄糖作為能源物質(zhì)，若血中葡萄糖水平下降（低血糖），腦缺乏葡萄糖可產(chǎn)生不良反應(yīng)，大腦每日最少需要100克葡萄糖。,四、抗生酮與解毒作用碳水化合物與脂代謝也有關(guān)系，碳水化合物存在的量決定有多少脂肪水解來供給能源，因此就影響酮體的生成及比例。酮體是脂肪代謝的中間產(chǎn)物，一般在脂肪氧化中產(chǎn)生較低

4、水平的酮體。然而，在極度的條件下如饑餓或未受控制的糖尿病，碳水化合物缺乏，不能滿足能量需要，過度的脂肪氧化和酮體的積累，導(dǎo)致酮酸中毒，也可以引起昏迷。因此，充足的膳食碳水化合物可防止過多酮體形成。,五、有益腸道功能一些不易消化的碳水化合物可以調(diào)節(jié)胃腸道菌群，它們雖不能消化吸收，但可刺激腸道蠕動，有利于排便。,第二節(jié) 食品中重要的碳水化合物根據(jù)FAO/WHO報(bào)告，碳水化合物可分為三類：糖（單糖、雙糖和糖醇）、低聚糖和多糖。碳水

5、化合物的一般化學(xué)在有機(jī)化學(xué)中作了論述，碳水化合物在生物界的存在極其在食品中的重要性等在食品生物化學(xué)中也作了論述，本課程側(cè)重講授碳水化合物在營養(yǎng)學(xué)方面的重要性。,一、糖1.單糖（1）葡萄糖葡萄糖主要由淀粉水解而來。此外，還來自蔗糖、乳糖等的水解。機(jī)體的一些器官完全是依靠葡萄糖供給所需能量。如大腦、肺組織和紅細(xì)胞等。機(jī)體血糖（血中的葡萄糖）濃度保持相對恒定，正常血糖范圍應(yīng)該在80~120mg/100ml 。,低血糖癥（Hypogly

6、cemia)有些異常的癥狀如緊張、憂慮、、饑餓、心悸和頭痛，發(fā)病的原因：長期得不到充足的食物或沒有良好的飲食習(xí)慣造成。也可以由一些藥物引起(a)乙醇，可阻礙肝臟葡萄糖的產(chǎn)生； (b)口服降低血糖藥如磺基尿素類用于治療糖尿??；(c)阿司匹林中的水楊酸鹽。,糖尿病(Diabetes)是一種糖代謝異常的疾病，當(dāng)身體健康時(shí)，在每餐之后身體會把碳水化合物消化和分解為葡萄糖。之后葡萄糖便會進(jìn)入血液中和被細(xì)胞吸收作為能量，在葡萄糖

7、由血液進(jìn)入細(xì)胞的過程中，需要胰島素(Insulin)，胰島素是一種由胰臟分泌的激素。,但糖尿病人不能正常地完成這個步驟，當(dāng)中包括兩個原因：（1）病人不能分泌正常量的胰島素（2）細(xì)胞未能正常地對胰島素作出反應(yīng)。葡萄糖積聚在血液中，并從尿液中流走，造成尿中出現(xiàn)糖份現(xiàn)象，即所謂的糖尿。95%以上的患者都屬于二型糖尿病。糖尿病人每日都受血糖高低波幅的影響，血糖高時(shí)感疲倦、尿頻、視力模糊、甘渴、消瘦等。血糖低時(shí)欲感到饑餓、眩暈、出冷汗、心悸

8、，嚴(yán)重者可引致昏迷。,糖尿病的成因非常復(fù)雜，如老齡化、缺乏運(yùn)動、肥胖、壓力大、進(jìn)食過量的甜食等。糖尿病若控制不好會引起多種并發(fā)癥，包括大小血管病變、神經(jīng)病變、視網(wǎng)膜病變、腎臟病變等。,血糖指數(shù)（glycemic index, GI)是指給予被測對象50克葡萄糖以后，血葡萄糖濃度的反應(yīng)與被測同量碳水化合物反應(yīng)的對比，對比的方法是常規(guī)的糖耐量曲線。GI是衡量碳水化合物對血糖反應(yīng)的一種有效指標(biāo)。,GI值的計(jì)算公式如下: &#

9、160;   食物餐后2小時(shí)血漿葡萄糖曲線下總面積    -----------------------------------------    等量葡萄糖餐后2小時(shí)血漿葡萄糖曲線下總面積,(2)果糖蜂蜜和許多水果中含有果糖，食品工業(yè)上已使用高果糖漿。但機(jī)體的果糖主要由分解蔗糖而來。肝臟是實(shí)際利用果糖的唯一器官，它可將果糖迅速轉(zhuǎn)化

10、，所以在整個循環(huán)血液中的果糖含量很低。果糖的代謝可不受胰島素制約，故糖尿病人可食用果糖，但大量食用也可產(chǎn)生副作用。,2.雙糖(1)乳糖乳糖是哺乳動物乳汁的主要成分,其含量依動物不同而異。乳糖是嬰兒主要食用的糖類物質(zhì)，同時(shí)可保持腸道中最適的菌群數(shù)。成年人因缺少乳糖酶，而出現(xiàn)乳糖不適。,乳是營養(yǎng)極其豐富的食品，特別是鈣的供給。由于人們?nèi)鄙偃樘敲复蟠笙拗屏巳槠返南M(fèi)，解決的方法： 食用已用乳糖酶水解過的低乳糖乳。 食用已經(jīng)過培養(yǎng)發(fā)

11、酵的乳制品如酸奶。 隨餐食入少量乳品。 使用乳糖酶（片劑）培養(yǎng)發(fā)酵或用乳糖酶處理的方法是較為可能，它較普通的乳甜一些，但它對不適癥是有效的。,(2)異構(gòu)乳糖異構(gòu)乳糖是乳糖異構(gòu)而來，是乳經(jīng)過加工后產(chǎn)生的，如超高溫殺菌乳可達(dá)71.5mg/100ml，人們已用人工的方法，生產(chǎn)大量的異構(gòu)乳糖。異構(gòu)乳糖是半乳糖和果糖以β-1，3糖苷鍵連接而成，因人體不存在分解它的酶，故不能消化、吸收。異構(gòu)乳糖的功能有以下幾點(diǎn)：,能促進(jìn)腸道有益菌如雙歧

12、乳桿菌的增殖，抑制腐敗菌的生長。 促進(jìn)腸中雙歧桿菌自行合成維生素B1、B2、B6、B12、E、K等。 不被消化、吸收，故有整腸，通便作用。,3. 糖醇糖醇是糖的衍生物，食品工業(yè)中常代替蔗糖作甜味劑，在營養(yǎng)上亦有其獨(dú)特的作用。,(1) 山梨糖醇山梨糖醇廣泛存在于植物中，工業(yè)上可由葡萄糖氫化制得。其甜度為蔗糖的一半。每克供能4kcal,其特點(diǎn)是代謝時(shí)可轉(zhuǎn)化成果糖，而不受胰島素控制，因而適合用作糖尿病患者的甜味劑。,(2)木糖醇木糖

13、醇是存在于多種水果、蔬菜中，工業(yè)上常用木屑等經(jīng)水解制成木糖后氫化獲得，其甜度與蔗糖相等。木糖醇的供能與蔗糖相同，重要的是木糖醇代謝不受胰島素調(diào)節(jié)，因而可被糖尿病病人接受。它還不被口腔細(xì)菌發(fā)酵，具有防齲作用。,（3）麥芽糖醇麥芽糖醇是由麥芽糖氫化制得，在食品工業(yè)作甜味劑使用，甜度約為蔗糖的75~95%。麥芽糖醇在小腸內(nèi)的分解量是同量麥芽糖的1/40，為非能源物質(zhì)，不升高血糖，也不增加膽固醇和中性脂肪的含量，因此它是心血管病、糖尿病

14、等患者食用理想甜味劑。也有防齲作用。,二、低聚糖（oligosaccharide)它是由3～9個糖單位組成。低聚果糖近年受人關(guān)注，在一些谷物（小麥、燕麥）中存在。此外，低聚異麥芽糖、低聚木糖。它們由于不能被人類消化酶分解、吸收、利用，故稱之為抗性低聚糖。,能促進(jìn)腸道有益菌如雙歧乳桿菌的增殖，抑制有 害菌的生長。 不被消化、吸收，故有整腸，通便作用。,三、多糖多糖按其是否被人體消化分成兩類：1.可消化、吸收的多糖2.不被消

15、化、吸收的多糖,（1）纖維素(Cellulose)存在植物細(xì)胞壁中，由葡萄糖β-1，4糖苷鍵連接，分子量為6×105D。（2）半纖維素(Hemicellulose)存在植物細(xì)胞壁中，由葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖及糖醛酸，有均一的、有混合的，分子量為3 × 104D，它可用17.5% NaOH提取分離。,（3）果膠(Pectins) 是植物細(xì)胞壁的組成成分，主要為甲基化程度不等的半乳糖醛

16、酸構(gòu)成，分子量約6 × 104 ~9 × 104 D。（4）樹膠(Gums)和海藻膠(Algal substances)及其他樹膠是植物膠，主要包括植物分泌膠如阿拉伯膠和黃蓍膠等，種子膠如瓜爾豆膠和角豆膠。來自海藻類的如瓊脂膠和卡拉膠等，來自微生物的黃原膠等，來自動物的幾丁質(zhì)。（5）改性淀粉和抗性淀粉，一些人工合成的多糖和改性淀粉如淀粉經(jīng)加熱后又經(jīng)過冷卻可形成抗性淀粉(resistant starch)。,第三

17、節(jié) 膳食纖維及其作用一、膳食纖維概述,膳食纖維有別于“粗纖維”。粗纖維是指經(jīng)酸和堿消化后所剩的殘?jiān)?。此種測定方法得出的粗纖維不能表示生理上所不能消化的纖維，因此自70年代起用膳食纖維(dietary fiber)的概念代替了粗纖維。,膳食纖維—不被機(jī)體利用的多糖。分為可溶和不可溶兩類。膳食纖維的營養(yǎng)學(xué)意義有一定的重要性。上世紀(jì)美國攝食的果蔬中膳食纖維下降20%，谷類中下降50%，結(jié)果居民憩室病(Diverticulosis)增

18、加，這是一種大腸病，在大腸壁上形成囊狀物或帶狀物。,攝入膳食纖維多的人，其糞便中排出的脂肪、膽固醇和膽汁酸也較多，血膽固醇水平較低。此外，也有人提出，食物膳食纖維下降可能是美國結(jié)腸癌發(fā)病率增加的原因。,二、膳食纖維的理化特性與生理作用從流行病調(diào)查和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合總結(jié)出膳食纖維具有如下的理化特性和生理功能：,1.理化特性（1）吸水性：許多膳食纖維具有很好的吸水性，增加容水量，增加粘稠度。（2）螯合作用：對膽酸和膽固醇以及微量元素具

19、有螯合作用。（3）調(diào)整消化道菌群：膳食纖維不被人的消化道所消化，但可被腸內(nèi)細(xì)菌酵解，這些菌是好氣菌，很少產(chǎn)生致癌物。,2.生理作用（1）降低膽固醇的作用：大多數(shù)可溶性膳食纖維可降低血清膽固醇水平，尤其是可降低低密度脂蛋白膽固醇。（2）對餐后血糖及胰島素水平的影響：水溶性膳食纖維可降低餐后血糖升高的幅度和降低血清胰島素水平或提高胰島素的敏感性。（3）改善大腸功能：包括增加糞便體積和重量，縮短在大腸的時(shí)間，改善便秘。同時(shí)增加了排便的

20、頻率，加快了腸毒素的排出，起到了抗癌的作用。,三、膳食纖維的含量及適宜攝入量1.食物中膳食纖維含量：可按測定方法將膳食纖維分類為總膳食纖維和可溶及不可溶膳食纖維?？偵攀忱w維包括可溶和不可溶膳食纖維?？扇苌攀忱w維主要含果膠、樹膠、海藻多糖等；不可溶膳食纖維包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和角質(zhì)。下表中列出文獻(xiàn)報(bào)道的部分食物中膳食纖維含量。,2.膳食纖維的適宜攝入量：美國國家研究所提出每人每天攝入量為20~30g，或每千卡熱10~13g

21、;美國營養(yǎng)素專家委員會推薦的膳食纖維中不可溶纖維占70~75%，可溶纖維占25~30%為宜，而且這些纖維應(yīng)由天然膳食提供，建議用谷類、水果、蔬菜和豆類。我國1992年調(diào)查結(jié)果：全國農(nóng)村居民攝入不可溶膳食纖維14.1±10.4，城市為11.6 ±8.7g,按增加一半可溶纖維，農(nóng)村應(yīng)為28g，城市應(yīng)為23g。,四、膳食纖維制品為了增加飲食中膳食纖維的含量，一些發(fā)達(dá)國家開發(fā)了許多膳食纖維以強(qiáng)化食品，這些膳食纖維制品有

22、：,1.米糠：含膳食纖維35~40%，風(fēng)味好，穩(wěn)定性佳，含維生素。2.麩皮粉：含膳食纖維70%，不含植酸，含多種礦物質(zhì)。3.豌豆纖維：豌豆殼制成，膳食纖維約45%。4.蘋果和梨的膳食纖維：含膳食纖維70%。5.水溶性膳食纖維：阿拉伯膠、瓜爾豆膠，具有乳化、增稠作用。,未來食品為滿足營養(yǎng)需求——糖類發(fā)展趨勢與創(chuàng)新,innovation focus on,低熱量；低血糖應(yīng)答（GI)，適用于糖尿病患者；積極抗齲作用；穩(wěn)定腸道菌