第四节 碳水化合物（carbohydrate） 一、碳水化合物的分类与食物来源 营养学上分为四类： 单糖（monosaccharide） 双糖（disaccharide） 寡糖（oligosaccharide） 多糖（polysaccharide）

（一）单糖：葡萄糖（glucose）、果糖（fructose）、半乳糖（galactose）等。 （二）双糖：蔗糖（sucrose）、乳糖（lactose）、麦芽糖（maltose）及海藻糖（trehalose）等。

（三）寡糖 由3~9个（3n < 10）单糖分子而构成。 大豆低聚糖：是指存在于大豆中可溶性糖分的总称，主要指水苏糖（四糖）和棉子糖（密三糖）——“大豆胀气因子”。 低聚果糖 异麦芽低聚糖

低聚糖的生理功能： 1.用作特定人群（如肥胖、糖尿病患者）饮食的甜味剂； 2.促进体内有益菌的生长繁殖：“结肠发酵” 3.抗龋齿作用； 4.具有与膳食纤维类似的功能，如降低血清胆固醇、吸附肠内有毒物质、预防结肠癌等。

（四）多糖 由10个及10个以上单糖组成。 1.糖原 2.淀粉 是热能的主要来源。 （1）可吸收淀粉 2.淀粉 是热能的主要来源。 （1）可吸收淀粉 淀粉可分为直链淀粉（amylose）和支链淀粉（amylopectin） 。直链淀粉易使食物老化，支链淀粉易使食物糊化。

（2）抗性淀粉（resistant starch,RS） 定义（1991年Englyst 等人提出）：“健康者小肠中不吸收的淀粉及其降解产物”。 RS 分为4类：RS1、RS2、RS3、RS4 RS1为生理上不接受的淀粉，如整粒的谷粒和较大的淀粉颗粒； RS2为特殊晶体结构的淀粉，如生的土豆和青香蕉； RS3为老化的淀粉，如煮熟的冷土豆等。

RS4为改性淀粉（modified starch） The definition for modified starch is:“Starch which has been treated physically or chemically to modify one or more of its key physical or chemical properties.” （改性淀粉是指对普通淀粉经过物理学或化学方法处理后,使其某个或某些物理或化学特性发生改变的淀粉。 ） 如预糊化淀粉、高黏度淀粉、低黏度淀粉、氧化淀粉、交联淀粉等。 不包括通过基因改造（ genetically modified ）生产的淀粉。 更正：P37 “基因改造”改为“通过物理方法” 所有RS的共同特点：在小肠内部分消化，在结肠内发酵并完全吸收。

抗性淀粉（RS）的功能 ①控制体重：RS可增加脂质的排泄；减少碳水化物的吸收；本身含热量很低。 ②控制餐后血糖，防止糖尿病：因RS可减慢餐后糖类的吸收，因此可缓解餐后血糖的生高，并减少胰岛素的分泌，起到控制II型糖尿病的作用。 ③促进无机盐的吸收：可能与RS在结肠中的发酵产物——短链脂肪酸（SCFA）使PH值降低，促使钙、镁变成可溶性的Mg++、Ca++而易通过上皮细胞被人体吸收有关。 ④治疗腹泻作用：尤其是对于婴幼儿腹泻。

⑤增强机体免疫功能：RS可以控制肠道细菌增殖和细菌凋亡。 ⑦降低血清中总胆固醇和甘油三酯，预防脂肪肝。 ⑧防止便秘、盲肠炎、痔疮、结肠直肠癌的发生。

3、纤维 概念：膳食纤维（dietary fiber，dietary fibre）是指存在于植物性食物中的不能被人体小肠消化吸收的非淀粉多糖（non-starch polysaccharide,NSP）和木质素。 目前认为膳食纤维主要包括以下成分： （1）非淀粉多糖（NSP） 主要包括：纤维素、半纤维素、果胶、树胶及海藻多糖等； （2）木质素（lignin）

注意： （1）膳食纤维只是一个营养学概念，而不是对膳食成分的精确描述。 （2）近年来有人提出将抗性淀粉、抗性低聚糖、美拉德反应产物等也作为膳食纤维，但目前尚未取得一致的看法。

此外，膳食纤维根据其水溶性不同，分为： （1）不溶性纤维(insoluble fiber) 主要包括：纤维素、多数的半纤维素和木质素； （2）可溶性纤维(soluble fiber) 主要包括：果胶、树胶、粘胶和少数半纤维素等。 e.g.albedo: rich in pectin ,the phytochemicals limonin(柠檬苦素) and vitamin C.

附：FAO/WHO1998 碳水化合物的分类[根据聚合度（degree of polymerization ,DP）] 1.糖（1~2） （1）单糖：葡萄糖、半乳糖、果糖 （2）双糖：蔗糖、乳糖、海藻糖 （3）糖醇：山梨醇、甘露糖醇等 2.寡糖（3~9） （1）异麦芽低聚寡糖：麦芽糊精 （2）其他寡糖：棉子糖、水苏糖、低聚果糖等 3.多糖（10） （1）淀粉：直链淀粉、支链淀粉、抗性淀粉 （2）非淀粉多糖：纤维素、半纤维素、果胶、树胶等。

二、碳水化合物的功能 1.氧化供能 16.7kJ(4kcal)/g 2.构成组织 3.节约蛋白质作用（protein- sparing action） 4.抗生酮作用（antiketogenesis） 5.改变食物的色、香、味、型 6.提供膳食纤维

膳食纤维的生理功能： （1）改善肠道功能 主要包括： ①增加粪便量和体积，促进肠蠕动，防止便秘和肠道憩室病的发生，以及减少有害物质对肠道及机体的作用； ②结肠发酵，产生短链脂肪酸：乙酸（盐）、丙酸（盐）、丁酸（盐）。

（2）控制体重和减肥 （3）降低血糖和血胆固醇 （4）可能具有预防结肠癌作用

三、碳水化合物的消化吸收 （一）消化、吸收 （二）乳糖不耐受症（lactose intolerance） 原因： （1）先天性缺少或不能分泌乳糖酶； （2）某些药物或肠道感染使乳糖酶分泌减少； （3）随着年龄增加乳糖酶水平降低。

乳糖不耐受的处理原则： （1）尽量避免单独空腹饮奶； （2）合理使用乳制品：少量多次； （3）选用酸奶、低乳糖奶或先服用乳糖酶制品再饮奶 。

（三）血糖指数（glycemic index,GI） 概况：GI最初由David Jenkins于1981年提出，他在治疗糖尿病病人时发现：含等量碳水化物的不同食物对血糖的影响不同，从而对传统的“食品交换份法”的理论提出了挑战，经过大量实验得出如下结论： （1）许多淀粉食物都能够快速消化吸收，并非缓慢消化吸收； （2）大多数含糖食品并不像人们普遍认为的那样迅速升高血糖，所引起的血糖反应甚至低于普通食品； （3）同样的食物不同的加工方法可有不同的血糖反应。 “The GI Factor”(1996),”The Glucose Revolution”(1999),”The New Glucose Revolution”(2003)

根据GI不同，将食物分为： 高GI食物：GI≥70 中GI食物：GI：56~69 低GI食物：GI≤55 1.GI定义 FAO/WHO1997： GI= 摄入含50克碳水化物食物后2小时内血糖应答曲线下面积/摄入等量葡萄糖（50克）后2小时内血糖应答曲线下面积  100 根据GI不同，将食物分为： 高GI食物：GI≥70 中GI食物：GI：56~69 低GI食物：GI≤55

常见食物的血糖指数（GI） 食物名称 GI 食物名称 GI 葡萄糖 100 面包 87.9 蔗糖 65.0±6.3 牛奶 27.6 葡萄糖 100 面包 87.9 蔗糖 65.0±6.3 牛奶 27.6 果糖 23.0±4.6 花生 14.0 乳糖 46.0±3.2 南瓜 75.0 馒头 88.1 大豆 18.0 熟甘薯 76.7 绿豆 27.2 熟土豆 66.4 香蕉 52.0 面条 81.6 苹果 36.0 大米 83.2 菠萝 66.0 大麦粉 66.0 葡萄 43.0 荞麦 54.0 西瓜 72.0

2.食物GI的应用 （1）指导合理膳食，有效控制血糖 （2）控制体重 （3）改善胃肠功能

四、碳水化合物的参考摄入量 AI ：55%~65% 注意： 1.多样化 2.适当限制纯热能食物（如精制糖）的摄入，一般不超过总能量的10% 。

第五节 能量（energy）

一、概述 （一）能量单位 1kcal=4.184kJ, 1kJ=0.239kcal （二）产能营养素及生热系数 产能营养素：主要包括蛋白质、脂肪和碳水化合物。 物理卡价：每克产能营养素在体外燃烧时所产生的能量值称为物理卡价。 生热系数：每克碳水化合物、脂肪和蛋白质在体内氧化所产生的能量值，称为生热系数（calorific coefficient）或能量系数、能量卡价。分别为：碳水化合物：16.81kJ；脂肪：37.56kJ；蛋白质：16.74kJ。

二、人体的能量消耗 包括基础代谢、体力活动和食物热效应三个方面。 （一）基础代谢（basal metabolism，BM） 基础代谢：是维持生命的最低能量消耗，即人体在安静和恒温条件下（18~25℃）,禁食12小时后，静卧、放松、清醒时的能量消耗。 基础代谢率（basal metabolic rate, BMR）：是指人体处于基础代谢状态下，每小时每平方米体表面积的能量消耗。

基础代谢能量消耗的计算： 1．体表面积计算法 1984年赵松山等提出： 体表面积（m2）＝0.00659×身高（cm）＋0.0126×体重（kg）－0.1603 根据下表查出相应的BMR 。 基础代谢＝体表面积（m2）× BMR ×24

人体基础代谢率[kJ/(m2·h)] 年龄（岁） 男 女 年龄（岁） 男 女 1～ 221.8 221.8 30～ 154.0 146.9 年龄（岁） 男 女 年龄（岁） 男 女 1～ 221.8 221.8 30～ 154.0 146.9 3～ 214.6 214.2 35～ 152.7 146.4 5～ 206.3 202.5 40～ 151.9 146.0 7～ 197.9 200.0 45～ 151.5 144.3 9～ 189.1 179.1 50～ 149.8 139.7 11～ 179.9 175.7 55～ 148.1 139.3 13～ 177.0 168.6 60～ 146.0 136.8 15～ 174.9 158.8 65～ 143.9 134.7 17～ 170.7 151.9 70～ 141.4 132.6 19～ 164.0 148.5 75～ 138.9 131.0 20～ 161.5 147.7 80～ 138.1 129.3 25～ 156.9 147.3

静息代谢率（resting metabolic rate,RMR）：要求禁食4小时，全身处于休息状态。 2．直接计算法 （略） 3.体重计算法 （略） 更正：表1-16 ：0.0565W+2.04

影响基础代谢的因素： （1）体型、体表面积与机体构成 （2）生理、病理状况： 儿童、孕妇，BMR↑；男＞女；甲亢时，BMR升高。 （3）环境条件： 炎热、寒冷、过多摄食、精神紧张时，能量消耗增加。 “适应性生热作用（adaptive thermogenesis）” （4）其它：如尼古丁、咖啡因等可使基础代谢耗能增加。

（二）体力活动 约占人体总能量消耗的15%～30%。 我国目前体力活动分级为三级：轻体力劳动、中等体力劳动和重体力劳动。

中国营养学会建议中国成人活动水平分级 活动 职业工作时间分配 工作内容举例 ____ PAL____ 水平 男 女 水平 男 女 轻 75%时间坐或站立 办公室工作、修理电器钟表、售货员、 1.55 1.56 25%时间站着活动 酒店服务员、化学实验操作、讲课等 中 25%时间坐或站立 学生日常活动、机动车驾驶、电工安装、1.78 1.64 75%时间特殊职业活动 车床操作、金工切割等 重 40%时间坐或站立 非机械化农业劳动、炼钢、 2.10 1.82 60%时间特殊职业活动 舞蹈、体育运动、装卸、采矿等

体力活动水平（physical activity level,PAL）指1人1天24小时总能量消耗（total energy expenditure,TEE）与基础代谢能量消耗(RMR)之比值。

影响体力活动的因素主要有： ①体格状况 ②体重 ③劳动强度和持续时间 ④工作的熟练程度

（三）食物热效应（thermic effect of food,TEF） 又称“食物特殊动力作用（specific dynamic action,SDA）” 是指由于摄食而引起的额外的热能消耗。 脂肪：4~5%；碳水化物：5~6%；蛋白质：30%～40%。 摄入普通混合膳食所产生的食物热效应约相当于基础代谢的10%。 （四）生长发育

三、人体一日热能需要量的确定 （一）计算法 1．能量消耗计算法 2．膳食调查法 能量需要量（energy requirement）＝BMR×PAL 2．膳食调查法

（二）测量法 1.直接测热法（direct calorimetry） 很少采用。 2.间接测热法（indirect calorimetry） 呼吸商（respiratory quotient,RQ）： 在一定时间内机体CO2的生成量（mol）与O2的消耗量（mol）的比值。 碳水化合物、蛋白质和脂肪的呼吸商分别为1.0，0.8和0.71。一般混合膳食呼吸商在0.7～1.0之间，平均为0.85左右。

食物的氧热价（thermal equivalent of oxygen）：食物中的营养物质在细胞内氧化时，消耗1L氧所产生的能量值称为食物的氧热价或氧的热当量。 碳水化合物、蛋白质和脂肪的氧热价分别为21.0，18.8和19.7kJ/L。一般混合膳食的氧热价为20.2 kJ/L。 根据一定时间内氧的消耗量及氧热价即可计算出所产生的能量。 产生能量＝氧热价（kJ/L）×氧的消耗量（L）

3．生活观察法 又称时间活动法（time-motion method）要求准确记录被调查者24小时内的各种活动及持续时间，然后根据日常活动能量消耗率表（表1-20），结合被调查者的体表面积，即可计算出其24小时的能量消耗。

4．能量平衡法 正常：能量消耗量 ＝能量摄入量 一般每增加1kg体重，机体将储存25MJ～33MJ的能量（平均为29MJ）；体重每减少1kg，机体将消耗25MJ～33MJ的能量。 （1）当体重增加时：每天能量消耗量（MJ）＝每天能量摄入量（MJ）- 体重增加量（kg）×29（MJ）/调查天数（d）； （2）当体重减少时：每天能量消耗量（MJ）＝每天能量摄入量（MJ）+体重减少量（kg）×29（MJ）/调查天数（d）。

四、能量摄入的调节 （一）摄食的神经生理调节（略） （二）营养素及其代谢产物对摄食的调节 （三）中枢系统肽类信号因子对摄食的调节 见表1-21。

促进摄食因子 抑制摄食因子 表1-21 调节摄食和能量代谢的主要信号因子 神经肽Y 瘦素 增食因子 饱食因子 阿片肽 胆囊收缩素 表1-21 调节摄食和能量代谢的主要信号因子 促进摄食因子 抑制摄食因子 神经肽Y 瘦素 增食因子 饱食因子 阿片肽 胆囊收缩素 胰多肽 蛙皮素（胃泌素释放肽） 生长激素释放肽 促皮质激素释放因子 甘丙肽 胰高血糖素样肽-1 多巴胺 黑色素皮质素受体-4 去甲肾上腺素 促阿片-黑素细胞皮质素原 糖皮质激素 甲状腺素 谷氨酸脱羧酶2 神经降压素

（四）激素和神经递质信号因子对摄食的长期调节（略） （五）影响能量消耗的蛋白因子 1.解偶联蛋白（uncoupling protein,UCP） 2.β3-肾上腺素受体 （六）非生理和生物因素对能量摄入的调节

五、能量供给 1.来源 三大生热营养素。 2.供给量 中国居民膳食热能推荐摄入量（RNI）： 成年男性： 1.来源 三大生热营养素。 2.供给量 中国居民膳食热能推荐摄入量（RNI）： 成年男性： 轻体力劳动 10.04 MJ/d (2400 kcal/d ) 中等体力劳动 11.30 MJ/d （2700 kcal/d ） 重体力劳动 13.38 MJ/d （3200 kcal/d ） 成年女性： 轻体力劳动 8.80 MJ/d （2100 kcal/d ） 中等体力劳动 9.62 MJ/d （2300 kcal/d ） 重体力劳动 11.30 MJ/d （2700 kcal/d ）