运动营养学之碳水化合物.ppt

运动营养学,课件PPT制作石建东单位：河南大学体育学院2011-7-30,第一章 营养学基础,本章内容如下：第一节 营养学概论第二节 消化系统与营养第三节 蛋白质第四节 脂类第五节 碳水化合物第六节 能量第七节 矿物质第八节 维生素第九节 水第十节 植物化学物,第五节 碳水化合物,碳水化合物(carbohydrates)也称碳水化物、糖类、醣类,是由碳、氢、氧三种元素组成的一大类化合物,其中氢氧的比例为 21,与水中的氢氧比例相同,所以起名为碳水化合物,可用通式Cn(H2 O)m来表示。碳水化合物主要包括糖、淀粉、膳食纤维等。碳水化合物在自然界中分布极广,也是膳食中三种重要的供能营养素之一。膳食中碳水化合物的种类和比例可能与冠心病、糖尿病、高脂血症、肿瘤、龋齿等发病率有密切关系。因此,目前的发展趋势是减少饮食中的精制糖用量,增加复杂碳水化合物和膳食纤维的摄入。,一、碳水化合物的分类,营养学上一般根据碳水化合物的化学结构,将其分为单糖(monosac-charides)、双糖(disaccharides)、寡糖和多糖(polysaccharides)四类。,(一)单糖,单糖指碳原子数为 27 的糖类,是碳水化合物最简单的结构单位,只含有 1 个糖分子。单糖易溶于水,可不经消化液的作用直接被机体吸收和利用。单糖在自然界中很少以游离形式存在。在营养学上较重要的有戊糖和己糖。1.葡萄糖 葡萄糖(glucose)是单糖中最重要的一种,在自然界中可以游离状态存在,广泛分布于植物和动物界,如葡萄汁、其他甜味水果、种子、根、叶、花,以及动物的血液、淋巴液和脊髓液中。葡萄糖主要由淀粉水解而来,还可来自蔗糖、乳糖等的水解,它是人体吸收利用得最好的单糖,极易被机体吸收,为机体供能。某些器官完全依靠葡萄糖供能,如大脑每日约需 100g120g 葡萄糖,肾髓质、肺组织和红细胞也必须依靠葡萄糖供能。在血液、脑脊液、淋巴液、水果、蜂蜜以及多种植物液中都以游离形式存在，是构成多种寡糖和多糖的基本单位。,(一)单糖,2、D-果糖又称左旋糖(1evulose)，它是一种己酮糖。D-果糖通常与蔗糖共存在于水果汁及蜂蜜中，苹果及番茄中含量亦较多。D-果糖是天然碳水化合物中甜味最高的糖。如以蔗糖甜度为100，D-果糖的相对甜度可达110。现代技术可以利用玉米生产晶体果糖，是加工食品的理想甜味剂，小孩食用不易生成去吃的菌斑，并且有环节酒精中毒的功能。,(一)单糖,3.半乳糖 D-半乳糖 又名脑糖。此糖几乎全部以结合形式存在。它是乳糖、蜜二糖(melibiose)、水苏糖(stachyose)、棉子糖(raffinose)等的组成成分之一。某些植物多糖例如琼脂、阿拉伯树胶、牧豆树树胶、落叶松树胶以及其他多种植物的树胶及粘浆液水解后都可得到D-半乳糖。半乳糖是合成神经组织半乳糖苷的原料,软骨蛋白中也含有半乳糖的化合物。它是哺乳动物如之中主要的糖（牛 乳含乳糖4%，人乳含5.7%），也要婴儿主要的糖类来源，婴儿肠道中微生物能将未吸收的乳糖转化为乳酸，使肠道酸度增高即可抑制有害微生物的生长。,4.核糖和脱氧核糖,核糖(ribose)和脱氧核糖(deoxyribose)属于五碳糖,动物体内可以合成,是 DNA、RNA 的组成成分,在遗传信息传递过程中起重要作用。,5.糖醇,在天然水果和蔬菜中,还存在少量糖醇类物质。由于这类物质在体内消化吸收速度慢,提供能量比葡萄糖少,已被用于食品加工中。目前常用的糖醇有山梨醇(sorbitol)、甘露醇(mannitol)、木糖醇(xylitol)和麦芽糖醇(maltitol)。糖醇共同的生理学特性是不依赖胰岛素进行代谢,因此糖尿病人摄入糖醇不会使血糖升高。低腐蚀性或抑制腐蚀性也是糖醇独有的特性,糖醇一般难被口腔细菌发酵,可以抑制口腔内 pH 值降低,不会成为产生齿垢的不溶性葡聚糖的基质,因而可以减少龋齿发生的危险性。天然食物如谷胚中有一种环状的肌醇(inositol),可与磷酸结合生成植酸,不利于营养素的吸收。,(二)双糖,双糖是由两个相同或不相同的单糖分子上的羟基脱水生成的糖苷。自然界最常见的双糖是蔗糖及乳糖。此外还有麦芽糖、海藻糖、异麦芽糖、纤维二糖、壳二糖等。1.蔗糖 蔗糖(sucrose)由一分子葡萄糖与一分子果糖缩水而成,甘蔗、甜菜和蜂蜜中含量较多,在一些水果如香蕉、波萝、大枣、柿子中含量也较多。日常食用的蔗糖按色泽和形状分为白糖、红糖、冰糖和方糖。红糖含蔗糖 89%以上,其余为糖蜜、还原糖和灰分等,营养价值高于白糖。食用过多蔗糖可能引起龋齿、肥胖、糖尿病、冠心病等。,(二)双糖,2.乳糖 乳糖(lactose)由一分子葡萄糖与一分子半乳糖缩水而成,是哺乳动物乳汁中一种特有的碳水化合物,存在于奶和奶制品中，其浓度约为5。人体消化液中乳糖酶可将乳糖水解为其相应的单糖。,(二)双糖,3.麦芽糖 麦芽糖(maltose)由二分子葡萄糖借-l，4-糖苷键相连而成，为淀粉的基本构成单位。在谷类种子发的芽中含量较多,尤以麦芽中含量最多,故称麦芽糖。一般植物中麦芽糖含量很少,动物体内不含麦芽糖。麦芽糖主要由淀粉酶解而来。含淀粉的食物在口腔中经唾液淀粉酶的作用,即可变为麦芽糖。慢慢咀嚼馒头时感到的甜味,就是麦芽糖的甜味。,(三)寡糖,寡糖是指由 310 个单糖构成的一类小分子糖。比较重要的寡糖是存在于糖蜜和豆类食品中的棉子糖(raffinose)和水苏糖(staychyose)。棉子糖又叫蜜三糖,由葡萄糖、果糖和半乳糖构成;水苏糖是在前者的基础上再加上一个半乳糖的四糖。这两种糖都不能被肠道消化酶分解而消化吸收,但在大肠中可被肠道细菌发酵,产生气体和其他产物,造成胀气。摄入未经合理加工的大豆引起的胀气,主要是由于这类糖的存在。因此必须进行适当加工,以减小其不良影响。但也有些不被人体利用的寡糖可被肠道有益的细菌如双歧杆菌所利用,以促进这类菌群的增加而达到保健作用。,(三)寡糖,(一)低聚果糖低聚果糖(fructo oligosaccharide)又称寡果糖或蔗果三糖族低聚糖，是由蔗糖分子的果糖残基上结合13 个果糖而组成。低聚果糖主要存在于日常食用的水果、蔬菜中，如洋葱、大蒜、香蕉等。低聚果糖的甜度约为蔗糖的3060，难以被人体消化吸收，被认为是一种水溶性膳食纤维，但易被大肠双歧杆菌利用，是双歧杆菌的增殖因子。,(三)寡糖,(二)大豆低聚糖大豆低聚糖(soybean oligosaccharide)是存在于大豆中的可溶性糖的总称，主要成分是水苏糖、棉籽糖和蔗糖。大豆低聚糖也是肠道双歧杆菌的增殖因子，可作为功能性食品的基料，能部分代替蔗糖应用于清凉饮料、酸奶、乳酸菌饮料、冰淇淋、面包、糕点、糖果和巧克力等食品中。,(四)多糖,多糖是由10 个单糖分子脱水缩合并借糖苷键彼此连接而成的高分子聚合物。多糖在性质上与单糖和低聚糖不同，一般不溶于水，无甜味，不形成结晶，无还原性。在酶或酸的作用下，水解成单糖残基不等的片段，最后成为单糖。根据营养学上新的分类方法，多糖可分为淀粉和非淀粉多糖。营养学上具有重要作用的多糖有三种,即糖原(glycogen)、淀粉(starch)和纤维(fiber)。按照能否被人体利用而分为可利用多糖和不可利用多糖。,(四)多糖,1.可利用多糖 可利用多糖包括淀粉、糊精(dextrins)和糖原。(1)淀粉:食物中绝大部分碳水化合物以淀粉形式存在,其基本构成单位是麦芽糖,在体内最终水解为葡萄糖。淀粉主要储存在植物细胞中,尤其是根、茎和种子细胞中。薯类、豆类和谷类含有丰富的淀粉,是人类碳水化合物的主要食物来源。淀粉是最丰富、最廉价的产能营养素。淀粉按照葡萄糖分子的结合方式分为直链淀粉和支链淀粉,在粮谷豆类所含淀粉中,支链淀粉占大部分。,淀粉由葡萄糖聚合而成，因聚合方式不同分为直链淀粉和支链淀粉。,1.直链淀粉 直链淀粉(amylose)又称糖淀粉，由几十个至几百个葡萄糖分子残基以-1，4-糖苷键相连而成的一条直链，并卷曲成螺旋状二级结构，分子量为1 万至10 万。直链淀粉在热水中可以溶解，与碘产生蓝色反应，一般不显还原性。天然食品中，直链淀粉含量较少，一般仅占淀粉成分的1935。,淀粉由葡萄糖聚合而成，因聚合方式不同分为直链淀粉和支链淀粉。,2.支链淀粉 支链淀粉(amylopectin)又称胶淀粉，分子相对较大，一般由几千个葡萄糖残基组成，其中每2530 个葡萄糖残基以-1，4-糖苷键相连而形成许多个短链，每两个短链之间又以-1，6-糖苷键连接，如此则使整个支链淀粉分子形成许多分支再分支的树冠样的复杂结构。支链淀粉难溶于水，其分子中有许多个非还原性末端，但却只有一个还原性末端，故不显现还原性。支链淀粉遇碘产生棕色反应。在食物淀粉中，支链淀粉含量较高，一般占6581。,(四)多糖,(2)糊精：糊精是淀粉水解的次级产物,由 5 个以上葡萄糖分子组成。含淀粉的食物在高温下能转化成少量糊精,日常食品中糯米含糊精较多。饴糖是糊精和麦芽糖的混合物。糊精在肠道有利于乳酸菌生长,抑制腐败菌繁殖。因其甜度不高且易吸收利用,临床病人可以食用。,(四)多糖,(3)糖原:糖原是由 300060000 个葡萄糖单位构成的,储存在人和动物体内的多糖,又叫动物淀粉。在酶作用下,糖原可分解成葡萄糖,在动物肝脏和软体动物体内含量较高。成人体内储存糖原约 340g,仅够维持半天的能量需要。,(四)多糖,2.不可利用多糖不可利用多糖主要指膳食纤维(dietary fiber),是存在于植物性食物中的细胞壁和支撑组织,包括纤维素、半纤维素、果胶、树胶、木质素等。由于人类肠道中没有消化这些物质的酶,肠道菌群也仅能分解其中一部分,因此不能被机体吸收,但膳食纤维在营养学上具有重要意义。根据其水溶性不同,可分为可溶性纤维和不溶性纤维。,(四)多糖,(1)不溶性纤维:不溶性纤维主要包括纤维素(cellulose)、某些半纤维素(hemicellulose)和木质素(lignin)。纤维素:纤维素是植物的支持组织,存在于所有植物的细胞壁。人体内缺乏能分解纤维素的酶,纤维素不能被肠道菌群分解。一般由一千个至一万个葡萄糖残基借-1，4-糖苷键相连，形成一条线状长链。分子量约为20 万一200 万。纤维素在植物界无处不在，是各种植物细胞壁的主要成分。人体缺乏能水解纤维素的酶，故纤维素不能被人体消化吸收，但它可刺激和促进胃肠道的蠕动，有利用于其他食物的消化吸收及粪便的排泄。半纤维素:。半纤维素也是组成植物细胞壁的主要成分，一般与纤维素共存。半纤维素既不是纤维素的前体或衍生物，也不是其生物合成的中间产物。半纤维素与纤维素一起存在于植物细胞壁中。与纤维素不同的是,它大量存在于植物的木质化部分,如秸秆、种皮、坚果壳、玉米穗轴中。虽然半纤维素也不能被人体消化利用,但经肠道微生物作用后它比纤维素容易分解。,(四)多糖,木质素:木质素不属于多糖,而是多聚(芳香族)苯丙烷类化合物,是植物木质化过程中形成的物质,与纤维素和半纤维素同时存在于植物细胞壁中。食物中木质素含量较少,主要存在于蔬菜的木质化部分和种子中,如草莓籽、老化的胡萝卜和花茎甘蓝中。虽然木质素也不能被人体消化吸收,但它具有刺激肠道蠕动、维持机体正常消化功能的特性。其他多糖动物和植物中含有多种类型的多糖，有些多糖具有调节生理功能的活性，如香菇多糖、茶多糖、银耳多糖、壳聚糖等。,(四)多糖,(2)可溶性纤维:可溶性纤维是指既可溶解于水,又可吸水膨胀,并能被结肠中微生物酵解的一类纤维,常存在于植物细胞液和细胞间质中,包括果胶(pectin)、树胶和粘胶。果胶:果胶是植物细胞壁的组成成分,常存在于蔬菜、水果中。一般指D-半乳糖醛酸为主要成分的复合多糖之总称。果胶类普遍存在于陆地植物的原始细胞壁和细胞间质层，在一些植物的软组织中含量特别丰富，例如在柑桔类水果的皮中约含30，甜菜中约含25，苹果中约含15。果胶物质均溶于水，与糖、酸在适当的条件下能形成凝冻，一般用作果酱、果冻及果胶糖果等的凝冻剂，也可用作果汁、饮料、冰淇淋等食品的稳定剂。树胶和粘胶:树胶也叫植物胶质,主要包括植物分泌胶(如阿拉伯胶)、种子胶(如角豆胶)和海藻胶(如琼脂),均属多糖类物质,摄入后不能被人体消化吸收,可用于食品加工中作为稳定剂。,二、碳水化合物的消化和吸收,膳食中的碳水化合物主要是淀粉。唾液中的淀粉酶可以消化部分淀粉,但数量有限。消化淀粉的主要部位在小肠。肠腔内的胰淀粉酶活力很强,可将淀粉分解为双糖麦芽糖。肠内还含有双糖酶,可近一步将麦芽糖和来自膳食的蔗糖、乳糖等分解成葡萄糖、果糖和半乳糖等单糖。在正常情况下,只有单糖能被肠壁吸收。被吸收的单糖进入血液,直接被组织利用,并以糖原形式储存在肝脏和肌肉组织中,还可转变为脂肪储存在脂肪细胞内。,二、碳水化合物的消化和吸收,一、碳水化合物的消化(一)口腔内消化碳水化合物的消化自口腔开始。口腔分泌的唾液中含有-淀粉酶(-amylase)，又称唾液淀粉酶(ptyalin)，唾液中还含此酶的激动剂氯离子，而且还具有此酶最合适pH67的环境。-淀粉酶能催化直链淀粉、支链淀粉及糖原分子中-1，4-糖苷键的水解，但不能水解这些分子中分支点上的-1，6-糖苷键及紧邻的两个-1，4-糖苷键。水解后的产物可有葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、麦芽寡糖以及糊精等的混合物。,二、碳水化合物的消化和吸收,(二)胃内消化由于食物在口腔停留时间短暂，以致唾液淀粉酶的消化作用不大。当口腔内的碳水化合物食物被唾液所含的粘蛋白粘合成团，并被吞咽而进人胃后，其中所包藏的唾液淀粉酶仍可使淀粉短时继续水解，但当胃酸及胃蛋白酶渗入食团或食团散开后，pH 下降至12 时，不再适合唾液淀粉酶的作用，同时该淀粉酶本身亦被胃蛋白酶水解破坏而完全失去活性。胃液不含任何能水解碳水化合物的酶，其所含的胃酸虽然很强，但对碳水化合物也只可能有微少或极局限的水解，故碳水化合物在胃中几乎完全没有什么消化。,二、碳水化合物的消化和吸收,(三)肠内消化碳水化合物的消化主要是在小肠中进行。小肠内消化分肠腔消化和小肠粘膜上皮细胞表面上的消化。极少部分非淀粉多糖可在结肠内通过发酵消化。1.肠腔内消化 肠腔中的主要水解酶是来自胰液的-淀粉酶，称胰淀粉酶(amylopsin)，其作用和性质与唾液淀粉酶一样，最适pH 为6.37.2，也需要氯离子作激动剂。胰淀粉酶对末端-1，4-糖苷键和邻近-1，6-糖苷键的-1，4-糖苷键不起作用，但可随意水解淀粉分子内部的其他-1，4-糖苷键。消化结果可使淀粉变成麦芽糖、麦芽三糖(约占65)、异麦芽糖、-临界糊精及少量葡萄糖等。-临界糊精是由49 个葡萄糖基构成。,二、碳水化合物的消化和吸收,2.小肠粘膜上皮细胞表面上的消化 淀粉在口腔及肠腔中消化后的上述各种中间产物，可以在小肠粘膜上皮细胞表面进一步彻底消化。小肠粘膜上皮细胞刷状缘上含有丰富的-糊精酶(-dextrinase)、糖淀粉酶(glycoamylase)、麦芽糖酶(mahase)、异麦芽糖酶(isomahase)、蔗糖酶(sucrase)及乳糖酶(|actase)，它们彼此分工协作，最后把食物中可消化的多糖及寡糖完全消化成大量的葡萄糖及少量的果糖及半乳糖。生成的这些单糖分子均可被小肠粘膜上皮细胞吸收。,二、碳水化合物的消化和吸收,3.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，产生氢气、甲烷气、二氧化碳和短链脂肪酸等，这一系列过程称为发酵。发酵也是消化的一种方式。所产生的气体经体循环转运经呼气和直肠排出体外，其他产物如短链脂肪酸被肠壁吸收并被机体代谢。碳水化合物在结肠发酵时，促进了肠道一些特定菌群的生长繁殖，如双歧杆菌、乳酸杆菌等。,二、碳水化合物的消化和吸收,二、碳水化合物的吸收碳水化合物经过消化变成单糖后才能被细胞吸收。糖吸收的主要部位是在小肠的空肠。单糖首先进入肠粘膜上皮细胞，再进入小肠壁的毛细血管，并汇合于门静脉而进入肝脏，最后进入大循环，运送到全身各个器官。在吸收过程中也可能有少量单糖经淋巴系统而进人大循环。单糖的吸收过程不单是被动扩散吸收，而是一种耗能的主动吸收。目前普遍认为，在肠粘膜上皮细胞刷状缘上有一特异的运糖载体蛋白，不同的载体蛋白对各种单糖的结合能力不同，有的单糖甚至完全不能与之结合，故各种单糖的相对吸收速率也就各异。,三、碳水化合物的代谢,碳水化合物在体内分解过程中，首先经糖酵解途径降解为丙酮酸，在无氧情况下，丙酮酸在胞浆内还原为乳酸，这一过程称为碳水化合物的无氧氧化。由于缺氧时葡萄糖降解为乳酸的情况与酵母菌内葡萄糖“发酵”生成乙酸的过程相似，因而碳水化合物的无氧分解也称为“糖酵解”。在有氧的情况下，丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧后进入三羧酸循环，最终被彻底氧化成二氧化碳及水，这个过程称为碳水化合物的有氧氧化。,三、碳水化合物的代谢,(一)无氧分解1.糖酵解过程 由于葡萄糖降解到丙酮酸阶段的反应过程对于有氧氧化和糖酵解是共同的，因此把葡萄糖降解成丙酮酸阶段的具体反应过程单独地称为糖酵解途径。整个过程可分为两个阶段。第一阶段由1 分子葡萄糖转变为2 分子磷酸丙糖，第二阶段由磷酸丙糖生成丙酮酸。第一阶段反应是一个耗能过程，消耗2 分子ATP；第二阶段反应是产能过程，一分子葡萄糖可生成4 分子的ATP，整个过程净生成2 分子ATP。2.糖酵解作用的生理意义糖酵解产生的可利用能量虽然有限，但在某些特殊情况下具有重要的生理意义。例如重体力劳动或剧烈运动时，肌肉可因氧供应不足处于严重相对缺氧状态，这时需要通过糖酵解作用补充急需的能量。,三、碳水化合物的代谢,(二)有氧氧化葡萄糖的有氧氧化反应过程可归纳为三个阶段：第一阶段是葡萄糖降解为丙酮酸，此阶段的化学反应与糖酵解途径完全相同。第二阶段是丙酮酸转变成乙酰辅酶A。第三阶段是乙酰辅酶A 进入三羧酸循环被彻底氧化成CO2 和H20，并释放出能量。三羧酸循环由一连串的反应组成。这些反应从有4 个碳原子的草酰乙酸与2 个碳原子的乙酰CoA 的乙酰基缩合成6 个碳原子的柠檬酸开始，反复地脱氢氧化。通过三羧酸循环，葡萄糖被完全彻底分解。,三、碳水化合物的代谢,有氧氧化过程中的多种中间产物可以使糖、脂类、蛋白质及其他许多物质发生广泛的代谢联系和互变。例如有氧氧化第一阶段生成的磷酸丙糖可转变成仅一磷酸甘油；第二阶段生成的乙酰CoA 可以合成脂肪酸，二者可进一步合成脂肪。有氧氧化反应过程中生成的丙酮酸、脂酰CoA、仅一酮戊二酸、草酰乙酸，通过氨基酸的转氨基作用或联合脱氨基的逆行，可分别生成丙氨酸、谷氨酸及天冬氨酸，这些氨基酸又可转变成为其他多种非必需氨基酸，合成各种蛋白质。,三、碳水化合物的代谢,糖有氧氧化的生理意义：有氧氧化是机体获取能量的主要方式。1 分子葡萄糖彻底氧化可净生成3638 个ATP，是无氧酵解生成量的1819 倍。有氧氧化不但释放能量的效率高，而且逐步释放的能量储存于ATP 分子中，因此能量的利用率也很高。糖的氧化过程中生成的CO2 并非都是代谢废物，有相当部分被固定于体内某些物质上，进行许多重要物质的合成代谢。例如在丙酮酸羧化酶及其辅酶生物素的催化下，丙酮酸分子可以固定CO2 生成草酰乙酸。其他一些重要物质，如嘌呤、嘧啶、脂肪酸、尿素等化合物的合成，均需以CO2 作为必不可少的原料之一。有氧氧化过程中的多种中间产物可以使糖、脂类、蛋白质及其他许多物质发生广泛的代谢联系和互变。例如有氧氧化第一阶段生成的磷酸丙糖可转变成仅一磷酸甘油；第二阶段生成的乙酰CoA 可以合成脂肪酸，二者可进一步合成脂肪。有氧氧化反应过程中生成的丙酮酸、脂酰CoA、仅一酮戊二酸、草酰乙酸，通过氨基酸的转氨基作用或联合脱氨基的逆行，可分别生成丙氨酸、谷氨酸及天冬氨酸，这些氨基酸又可转变成为其他多种非必需氨基酸，合成各种蛋白质。,四、糖原的合成与分解,消化吸收的葡萄糖或体内其他物质转变而来的葡萄糖进入肝脏和肌肉后，可分别合成肝糖原和肌糖原，此种过程称为糖原的合成作用。肝糖原可在肝脏分解为葡萄糖，此种过程称为糖原的分解作用。糖原的合成和分解作用在维持血糖相对恒定方面具有重要作用。例如当机体处于暂时饥饿时，血糖趋于低下，这时肝糖原分解加速，及时使血糖升高恢复正常；反之，当机体饱餐后，消化吸收的葡萄糖大量进入血循环，血糖趋于升高，这时可通过糖原合成酶的活化及磷酸化酶的活性降低，使血糖水平下降而恢复正常。,五、糖异生,由非碳水化合物转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。非碳水化合物主要是乳酸、丙酮酸、甘油、丙酸盐及生糖氨基酸。糖异生的主要场所是肝脏。糖异生具有重要生理意义。(一)保持饥饿时血糖相对稳定饥饿时，血糖趋于下降，此时除了肝糖原大量分解外，糖异生作用开始加强。当肝糖原耗尽时，机体组织蛋白质分解而来的大量氨基酸以及由体脂分解而来的甘油等非糖物质加速转变成葡萄糖使血糖保持相对稳定，这对于主要依赖葡萄糖供能的组织维持其生理功能十分重要。如人体大脑、肾髓质、血细胞、视网膜等。,五、糖异生,(二)促进肌乳酸的充分利用当人体剧烈运动时，肌肉经糖酵解作用生成大量的乳酸，通过骨骼肌细胞扩散至血液，并被运送到肝脏。通过肝中强大的糖异生能力，乳酸转变为葡萄糖，又返回肌肉供肌肉糖酵解产生能量。如果糖异生途径障碍，则乳酸利用受限，可使得人体运动能力明显下降。,五、糖异生,(三)有利于肾脏排H+保Na+在长期禁食或糖尿病晚期可出现代谢性酸中毒，使血液pH降低，促使肾小管细胞中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成加速，从而促进了糖异生作用，由此可引起谷氨酰胺脱氨。脱下的氨由肾小管细胞分泌进入管腔的肾小球滤液中，与H+结合形成NH+，随尿排出，从而降低了肾小球滤液中H+浓度，同时替回了Na+，如此则有助于缓解酸中毒。,六、糖在体内的动态变化,（一）糖在体内的转移、贮存和利用各种单糖被小肠粘膜细胞吸收由小血管经门静脉入肝，在肝中被吸收的各种单糖均转化为了葡萄糖参与代谢。体内糖有以下三个基本去向。1、进入血液被氧化利用，血糖是糖在体内的运输形式，血糖主要来源于食物中的糖类经消化吸收后的葡萄糖，空腹时血糖来源于肝糖元的分解或糖的异生作用。血糖随血液流经各组织细胞后大部分被氧化分解作为能源而消耗掉。葡萄糖在有氧的条件下彻底氧化成CO2和H2O并释放大量能量供有机体利用；当人体在缺氧或供氧不足的情况下，组织细胞内的葡萄糖则通过酵解途径生成乳酸释放少量能量。在某些特殊情况下糖酵解对人具有重要的生理意义,如激烈运动、人从平原进入高原初期及病理情况（肺或心血管疾患）引起机体缺氧时，组织细胞可以增强酵解以获得的能量，而且有少数组织即使在有氧系统下仍进行酵解，如表皮50%75%的葡萄糖可以经酵解产生乳酸，成熟的红细胞则仅靠葡萄糖酵解产生能量。,六、糖在体内的动态变化,2、成糖元贮存。人在进食后，由于大量的葡萄糖进入血液，血糖浓度高于正常含量。葡萄糖则合成糖元暂时贮存存于体内。人肝糖元约100110g，肌糖元200300g。体内糖元的合成与分解与血液中糖元浓度有密切关系。如进食后血液浓度升高，则体内糖元合成加速；饥饿时肝糖元分解加速以补充血糖。但肌糖元则不能直接分解为血糖，当肌肉活动激烈时肌糖元发生酵解长生大量乳糖，这些乳糖需经血液送入肝脏才能转变为肝糖元或血糖，以上的乳酸循环也是糖在体内运输、贮存的重要过程。,六、糖在体内的动态变化,3、转变为非糖物质，主要转变为脂肪。人体合成糖元的能力有一定限度，人体吸收多余的糖无法排出体外的，一旦食用糖过剩时，人体内可通过肝脏将葡萄糖转化为脂肪酸、甘油等合成中性脂肪酸贮存于人体脂肪组织。,六、糖在体内的动态变化,（二）血糖浓度的调节 血糖浓度在24小时内稍微有变动，正常人空腹血糖浓度为80120mg%，血糖浓度有血糖来源和去路两方面的动态平衡决定。人体血糖保持相对恒定具有重要的生理意义，如大脑、红细胞等组织必须依靠血糖的机制，因而在饥饿早期和较长时间运动时，血糖含仅略低于正常。肝脏是体内调节血糖最主要的器官，肌肉等组织对血糖的摄取和利用速度也对血糖浓度发生一定影响。各组织中糖代谢还受中枢神经和某些激素的调节，中枢神经系统不仅直接影响糖元分解，而且通过管制激素的分泌间接控制血糖浓度。胰岛素有降低血糖的功能。肾上腺素、胰高血糖素等则可升高血糖浓度。它们对血糖的调节主要是通过影响各器官的糖代谢而实现的，两类激素相互联系相互制约共同维持血糖浓度的相对恒定。,七、碳水化合物的生理功能,(一)提供能量 碳水化合物是人体最重要的能源。1g 碳水化合物在体内可供能 16.8kJ(4kcal)。碳水化合物供能虽低于脂肪,但它在供能方面有许多优点:来源广泛,价格便宜,容易获得;比脂肪和蛋白质易消化吸收,分解迅速,产能快;耗氧少(氧化 1g碳水化合物耗氧 0.83L,而氧化 1g脂肪或蛋白质耗氧分别是 2.03L、0.97L),对运动有利;在缺氧情况下也能分解产能,这对大强度运动十分重要;其最终代谢产物是二氧化碳和水,容易排出体外。我国人民膳食中总能量的6070%来自糖类(以谷物为主),而且有糖类提供的能量较及时，氧化的最终产物为CO2和水对生理无害。神经系统活动所需的能量只能由葡萄糖提供。,七、碳水化合物的生理功能,（二）构成组织 碳水化合物也是机体重要的构成成分之一,如粘多糖存在于软骨、骨及肌腱等组织中,构成组织间质,在组织生长和再生过程中起重要作用;糖脂是构成细胞膜和神经组织的成分;糖蛋白是抗体、某些酶和激素的成分;糖类也是有机的重要组成分。糖和蛋白质结合生成的糖蛋白是构成软骨、骨骼和眼球角膜以及玻璃体的组成成分。核糖和脱氧核糖是形成核糖核酸和脱氧核糖核酸所必需的物质。,七、碳水化合物的生理功能,三、节约蛋白质作用由于人体所需的能量主要由葡萄糖供给，因而不致使脂肪在体内大量氧化，产生过多的酮体，引起酮症；在碳水化合物供给量充足时,人体首先利用它作为能量来源,这样便可以节约蛋白质,使之更多地用于合成组织蛋白质,主要用于构成组织和调节生理功能,同时也不致使组织蛋白质过分分解而形成负氮平衡。因此糖类在生理上还起着抗生酮作用和节约蛋白质的作用。,七、碳水化合物的生理功能,(四)抗生酮作用脂肪在体内分解代谢的中间产物乙酰 CoA,必须与葡萄糖在体内的代谢产物草酰乙酸结合进入三羧酸循环,才能彻底被氧化。缺乏碳水化合物,脂肪代谢所产生的乙酰 CoA 氧化不全生成酮体,体内酮体堆积,影响正常的生理功能,甚至发生代谢性酸中毒。因此,碳水化合物有抗生酮作用,能维持脂肪的正常代谢。,七、碳水化合物的生理功能,(五)增强肝脏的解毒能力肝脏中肝糖原储备充足时,生成的葡萄糖醛酸对由某些化学毒物(如四氯化碳、酒精、砷)以及各种致病微生物感染引起的毒血症有较强的解毒能力,并有助于保护肝脏免受有害物质的损害。碳水化合物可增加肝糖原储备,因此,保证碳水化合物的供给,保持肝脏中含有充足的糖原,在一定程度上可保护肝脏免受有害因素的损害,并可保持肝脏的正常解毒功能。,七、碳水化合物的生理功能,六、增进食欲 有甜味的糖可增加口味，某些食品在加工或烹调是需要加有甜味的糖以调节食品的风味，从而增进食欲。,七、碳水化合物的生理功能,(七)膳食纤维的生理功能膳食纤维指植物类食物中不能被人体消化吸收得一类大分子物质，它们包括纤维素、半纤维素、木质素及果胶等。这类物质虽然不能供给热能，但对人体有重要的生理意义。膳食纤维在肠内相对的不溶解，但结肠中的细菌酶可以使其一部分分解，产物为短链脂肪酸、水、二氧化碳、氢气和甲烷。一般约有50%90%的膳食纤维可被降解，但个体差异很大，且与食物来源有关。膳食纤维虽然不能为人体提供能量，但近年来根据调查资料表明：胆石症、结肠癌、便秘、冠动脉疾病等的发生于膳食纤维的摄入不足有关，引起了人们的重视，因而有人认为应将膳食纤维列为第七类营养素。膳食纤维可促进肠蠕动，减少肠粘膜于粪便接触时间，降低肠道中某些致癌物质的产生，以减少肠癌发病率。特别对习惯性便秘或老年性便秘的患者有通便的功能。此外高膳食纤维摄入过多也会影响钙、铁、锌等营养素的吸收。正常人每日摄入47g膳食纤维适宜。,七、碳水化合物的生理功能,(七)膳食纤维的生理功能1.促进肠蠕动,利消化、防便秘 膳食纤维不经消化就进入大肠,因为纤维素、果胶有很强的吸水能力,故能使粪便变软、体积增大,从而刺激肠蠕动,有助于排便。同时降低了肠内压,有助于防止结肠的部分蠕动收缩过强而导致大肠壁憩室炎的发生。故食用高纤维膳食,是预防和治疗便秘、痔疮的有效手段。,七、碳水化合物的生理功能,(七)膳食纤维的生理功能2.预防癌症 流行病学调查结果表明,结肠癌和直肠癌的发病率与膳食纤维摄入量呈负相关。膳食纤维能防治结肠癌和直肠癌的主要原因是膳食纤维能刺激肠道蠕动,缩短粪便在肠道停留时间,减少致癌物和有害物对肠壁的刺激,从而减少其诱发癌症的机会。其次,膳食纤维使粪便膨松,使粪便中溶有一定的氧气,减少了由厌氧细菌合成的亚硝胺等致癌物质的产生,有效地防止了癌变。再者,膳食纤维还能结合致癌物和稀释肠内的有害物质,从而降低癌症的发病率。,七、碳水化合物的生理功能,(七)膳食纤维的生理功能3.降低血胆固醇水平,预防胆石症和冠心病 膳食纤维能与胆汁酸、胆固醇等结合成不被人体吸收的复合物,因此能阻断胆固醇和胆汁酸肠肝循环,促进胆汁酸和胆固醇随粪便排出,降低了血胆固醇水平,从而预防冠心病和胆石症的发生。,七、碳水化合物的生理功能,(七)膳食纤维的生理功能4.预防肥胖 膳食纤维增加了食物体积,使食物通过上消化道时速度减慢,易使人产生饱腹感,从而减少其他食物和能量的摄入量,有助于控制体重,防止肥胖。另外,膳食纤维可抑制淀粉酶的作用,并稀释酶和营养物质的浓度,延缓糖类的消化吸收,降低餐后血糖水平。因此,采用高纤维膳食使糖尿病人的尿糖量和胰岛素的需要量均减少。,七、碳水化合物的生理功能,(七)膳食纤维的生理功能5.降低龋齿和牙周病的发病率 高膳食纤维增加了口腔咀嚼时间,刺激了唾液的分泌,增加了缓冲酸的能力,从而有利于口腔和牙齿的清洁。口腔在咀嚼富含纤维素的食物时,由于纤维素对牙齿和牙龈组织反复地磨擦,能按摩牙龈组织,加强血液循环,维护了组织健全。纤维素还能清除牙面的糖、蛋白质,减少龋齿的发生。膳食纤维对健康虽有重要作用,但也有其不利的一面。膳食纤维在减少一些有害物质吸收的同时,也会减少一些营养素的消化和吸收。膳食纤维对消化道有刺激作用,可能加重消化性溃疡患者的症状。再者,膳食纤维有结合金属离子的作用,若过多摄食膳食纤维,将影响铁、锌、钙、镁等必需元素的吸收。,八、糖的代谢异常,（一）高血糖指空腹血糖高于130mg%，其原因可能是生理性，如饮食性糖尿病或情感性糖尿，血糖可暂时性上升。属于内分泌障碍或肾阈降低性糖尿则是病理性的。,八、糖的代谢异常,（二）低血糖指血糖低于70mg%，功能性低血糖可能由于葡萄糖来源减少或需要量增高时出现。有时由于内分泌失调或某些重要器官发生损害时引起病理性低血糖，血糖浓度锅底脑组织可因能源短缺而头晕、心悸、出冷汗并有饥饿感。,八、糖的代谢异常,（三）不耐乳糖症有的人由于体内缺乏乳糖酶，喝了少量牛奶其中的乳糖不能被水解，则会出现腹泻。胃肠胀气的不适症状。但经发酵后的制品如酸奶、干酪的食用后不会发生以上症状。,九、碳水化合物的参考摄入量与食物来源,一、碳水化合物的膳食参考摄人量人体对碳水化合物的需要量，常以可提供能量的百分比来表示。由于体内其他营养素可转变为碳水化合物，因此其需要量尚难确定。在1988年，中国营养学会曾建议我国健康人群的碳水化合物供给量为总能量摄人的6070。根据目前我国膳食碳水化合物的实际摄人量和FAOWHO的建议，于2000年制订的中国居民膳食营养素参考摄入量中的碳水化合物适宜摄入量(AI)为占总能量的5565。对碳水化合物的来源也作出要求，即应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，提倡摄入营养素能量密度高的食物，以保障人体能量和营养素的需要及改善胃肠道环境和预防龋齿的需要。,九、碳水化合物的参考摄入量与食物来源,二、碳水化合物的食物来源碳水化合物主要来源于植物性食物,谷类、薯类、根茎类食物中含量很丰富,其次来源于食糖。动物性食物中只有肝脏和肌肉中含有糖原,奶中含有乳糖,但量不多,其他动物性食物中则含量更微。正常成人每日膳食纤维的供给量为 20g30g。膳食纤维的来源是植物性食物。蔬菜和水果是富含膳食纤维的食物,是人类膳食纤维的主要来源。谷类和豆类的种皮中膳食纤维含量也高,薯类和菌藻类食物中也含有膳食纤维。碳水化合物的种类很多,但因淀粉不仅有价廉、来源广,而且有生理效应的优点,所以应以淀粉为主要来源。例如,人体对淀粉容易适应,可较大量长期食用而无不适反应;消化吸收较慢,可维持较稳定的血糖水平。在粮食与薯类食物中,不仅淀粉含量丰富,还含有蛋白质、维生素、矿物质和膳食纤维等营养素,故认为以谷类为主食是有益于健康的,而其他简单糖类只能在某些情况下适当食用,且摄入不宜过多。,常见食物碳水化合物含量(g100g),十、碳水化合物与运动,运动时能量消耗很大,碳水化合物在供能方面起重要作用。研究表明,除极短时间的大强度运动外,各项运动都首先以糖原作为能源。肌糖原在肌肉活动时最先分解,放出能量,供肌肉收缩作功。肌糖原在有氧时,可以完全氧化,分解放出的能量很多,而在无氧或缺氧的情况下,也能酵解,产生少量的能量,供肌肉收缩用。所以肌糖原的储备量直接影响肌肉收缩时的能量供应,从而影响运动能力。肌糖原储备多,可以提高有氧和无氧的工作能力,即一般耐力和速度耐力。通过运动训练可以提高肌糖原的储备量。,十、碳水化合物与运动,当肌糖原消耗较多时,肝糖原就会分解为葡萄糖进入血液,补充肌糖原的消耗。肝糖原的储备量也可通过运动训练而增加,而且,肝糖原储备量的增加又可使血中葡萄糖不致因长时间的肌肉活动而下降。所以,运动前后血糖的浓度变化可以反映体内能量消耗情况和糖原储备多少。如果由于长时间的肌肉工作,血糖下降低于正常值时,说明肝糖原已近耗竭,能量供应受到影响,此时会导致肌肉和大脑的工作能力降低。所以,肝、肌糖原储备量以及血糖的数量与运动员的耐力有关。,十、碳水化合物与运动,运动前和运动中合理补充碳水化合物,可以减少糖原消耗,提高血糖水平,有利于提高运动能力。但不同种类糖的功效有所不同,如葡萄糖、蔗糖较易引起胰岛素反应,而果糖的这种反应较小。我国学者研究表明,低聚糖可增加糖原储备,维持血糖,减少胰岛素反应,提高运动能力。运动后补充碳水化合物可促进糖原储备的恢复。另据研究,运动后即刻摄入果糖对补充肝糖原的效果较好,葡萄糖与蔗糖使肌糖原储备在24 小时后可保持较高水平。,本节课小结,本节内容包括如下：碳水化合物的分类水化合物的消化和吸收糖异生糖的合成与分解碳水化合物的代谢糖在体内的动态变化碳水化合物的生理功能糖的代谢异常碳水化合物的参考摄入量与食物来源碳水化合物与运动,本节课到此结束。欢迎大家提出宝贵意见和建议 以便更正错误和提高业务水平 谢谢您的关注联系方式：,