營養與健康 2 明道大學 洪奇楠

第一節 六大類營養素 Six Categories Nutrients 我們賴以維生的食物中所含的營養素，可區分為六大類，分別為碳水化合物(carbohydrates)、脂質(lipids)、蛋白質(proteins)、維生素(vitamins)、礦物質(mineral)及水分(water)。 前三大營養素我們又可稱之為「巨量營養素」，每天由飲食中所攝取的量最多，體內的需要量也是最大；又因每公克醣類能提供4大卡(kcal)的熱量，每公克脂質能提供9大卡的熱量，而每公克蛋白質能提供4大卡熱量，故亦稱為「熱量營養素」。後三者在人體內的需要量較少，但卻是不可或缺，佔有相當重要的地位，可稱為「微量營養素」。

碳水化合物 Carbohydrates 何謂碳水化合物 碳水化合物又稱為「醣類」，是人類飲食最主要的能量來源，為碳、氫及氧三個元素所組成的有機化合物，簡式為Cn(H2O)n， 係經由植物葉片中的葉綠素進行光合作用，將土壤中的水與空氣中的二氧化碳，經過轉化而成的化合物。依組成分子數目可區分為單醣類、雙醣類、寡醣類及多醣類。碳水化合物統稱為「醣」，其中具有甜味者稱為「糖」，如：葡萄糖、麥芽糖等。

單醣類 單醣類(monosaccharides)僅由一個糖分子所組成，為最簡單的醣類，不需消化作用即可直接吸收 依其分子中的碳原子數目加以分類，可分為三碳醣、四碳醣、五碳醣、六碳醣及七碳醣等，如表1-1所示。 食品中最常見的醣類型式，及最具生理意義的醣類為六碳醣，分子式為C6H12O6，分別為葡萄糖(glucose)、果糖(fructose)及半乳糖(galactose)。

葡萄糖 葡萄糖(glucose)又稱為右旋糖(dextrose)，因葡萄糖溶液會使射入的光線往右偏旋。葡萄糖廣泛存在於蔬菜水果中，如：葡萄、紅蘿蔔等。 醣類在人體內的代謝利用以葡萄糖為主，是所有醣類在血液中運送，並進入身體各組織細胞中利用所必須轉變成的型式，為體內重要熱量來源，並且是腦細胞、神經細胞及紅血球細胞最主要的能量來源，亦將其稱之為血糖。市面上可見葡萄糖粉，常添加於嬰幼兒食品中，亦有添加在特殊營養配方或靜脈注射劑中，作為營養補充品。

果糖 果糖(fructose)帶有酮基，可稱為酮醣，又因果糖溶液會使射入之光線往左偏旋，亦被稱為左旋糖(levulose)。 果糖與葡萄糖共同被發現在許多蔬果中，尤其在蜂蜜中含量最多，由表1-2各種醣類甜度的比較中顯示，果糖為所有醣類中甜度最高者。 果糖在體內很容易轉變為葡萄糖，所以其營養價值與葡萄糖相當。食品工業上多利用玉米澱粉製造出果糖糖漿及高果糖糖漿，主要將葡萄糖部分轉化成甜度較高的果糖，然後再經過多次的異構化濃縮，變成為濃度高、甜度高的果糖糖漿，可作為甜味劑，廣泛添加在飲料、甜點、果醬等食品中。

半乳糖 半乳糖(galactose)無法單獨存在於自然界中，只能經由乳糖水解乳糖而生成，為母乳、牛乳等各種乳汁中主要的醣類組成分。 在人體中可轉變成葡萄糖，但其轉變速度較果糖慢，小部分的半乳糖會與脂質結合成醣脂，存在於腦神經系統中。

雙醣類 雙醣類(disaccharides)由2個單醣分子經脫水聚合作用而形成，分子式為C12H22O11，主要分為蔗糖(sucrose)、麥芽糖(maltose)及乳糖(lactose)。雙醣須在消化道內被雙醣水解產生單醣，再轉變成葡萄糖，才能被體內細胞吸收利用。 蔗糖 蔗糖(sucrose)是由葡萄糖及果糖結合而成，廣泛存在植物中，以楓糖、蜂蜜及水果中含量最為豐富，多由甘蔗及甜菜提煉製造而成，早在漢朝「製糖術」即由印度傳入中國，為最古老的甜味劑。蔗糖可被製成各種甜味劑商品，如：砂糖、冰糖等精緻糖，添加於各種甜食中，因其隨手可得，又被稱之為「桌上糖(table sugar)」。

麥芽糖 麥芽糖(maltose)由2分子的葡萄糖結合而成的，自然界中只存在於小麥等植物發芽的種子，大多為澱粉、肝醣等多醣水解時的中間產物。 穀類醱酵過程也會產生麥芽糖，食品工業常利用酵素或化學方法生產麥芽糖，並將其添加在各種食品中。

乳糖 乳糖(lactose)只存在於哺乳類動物的乳汁及各種乳製品中，是由葡萄糖與半乳糖結合而成，乳糖的甜度遠低於蔗糖，不易造成齲齒，其溶解度較低，比其他兩種雙醣稍難消化。部分乳糖經由腸內乳酸菌醱酵產生乳酸，使腸道內pH值降低，有利於鈣質的吸收並能有效抑制壞菌的生長。 人類母乳的乳糖含量為7.5%，牛乳約含4.5%的乳糖，因此，母乳的甜度稍高於牛乳，又因乳糖具有刺激腸道蠕動的能力，所以嬰兒食用母乳有助於胎便的排除，且糞便較軟無便秘情形。 多數人於4歲之後，會失去90%的乳糖活性，無法正常分解乳糖，使得腸內細菌醱酵作用及腸道 蠕動增強，而產生脹氣、腹痛、腹瀉等症狀，稱之為乳糖不耐症(lactose intolerance)。

寡醣類 寡醣類(oligosaccharides)為由3~10個單醣分子所組合而成的聚合物，自然界中含量不多，存在於植物與微生物中，如：蜜三糖(raffinose)、水蘇四糖(stachyose)、果寡醣(fructooligosaccharides)及乳寡醣(lactooligosaccharides)等。 寡醣雖是單醣分子組成的化合物，但因為連結之化學鍵鍵結方式不同，無法被腸道消化酵素分解，而不被人體消化吸收，但會被腸道內的細菌醱酵分解，產生醛類等氣體及其他代謝產物，例如攝食大量豆類製品時，就會產生腹脹、腸道不適、排氣等症狀。

蜜三糖與水蘇四糖 蜜三糖(raffinose)是由半乳糖、果糖及葡萄糖3個單醣組合而成，又可稱為棉籽糖，存在於大豆、花椰菜、甘藍菜、蘆筍等植物中。 水蘇四糖(stachyose)由2分子的半乳糖、1分子葡萄糖及1分子的果糖所組成的寡醣類，存在於大豆、綠豆及其他豆類中，又稱為菜豆糖； 此兩者可稱為大豆寡醣，在體內會被微生物分解醱酵，產生氣體而引起脹氣。

果寡醣 果寡醣(fructooligosaccharides)是由3~6個果糖分子或尾端多一個葡萄糖分子，以β-2,1糖鍵結結合而成的寡醣類，自然界中存在於香蕉、洋蔥、菊苣根等植物中。 其無法被人體吸收利用，但因其熱量低、具有甜味、可溶性高，在腸道內可刺激有益菌生長，不易升高血糖，常添加於各種食品中，做為人工甜味劑，亦可作為糖尿病患者的代糖。

多醣類 多醣類(polysaccharides)是由10個單醣分子以上所組成的聚合物，依組成分種類可區分為單純性多醣類及複合性多醣類。 單純性多醣為單一種醣類所聚合而成的大分子，如：澱粉(starch)、糊精(dextrin)、肝醣(glycogen)及纖維素(cellulose)等。果膠(pectin)、半纖維素(hemi-cellulose)、海藻多醣類(algal substances)及植物黏質物(mucilages)等，皆由二種以上的單醣所組成，故稱為複合性多醣。

澱粉 澱粉(starch)是由數百個以上的葡萄糖分子聚合而成，為植物儲存能量的主要型式。植物行光合作用後產生的能量，除了用以供給植物成長、發育之用外，剩餘的能量會以塊莖或果實的方式儲存，即為澱粉，存在於玉米、小麥等五穀根莖類 中，為食物中主要的醣類來源，攝入人體後能被多種澱粉分工水解，產生最終產物－葡萄糖。而各種植物所合成的澱粉，其分子量、物理性質及顯微鏡下所觀察的澱粉顆粒外觀皆不相同。

葡萄糖間以α-1,4鍵結形成糖鍵，連接成直鏈狀無分 支的排列形態，稱為「直鏈澱粉(amylose)」，黏性較低；若葡萄糖間除了以α-1,4糖鍵結結合成直鏈狀外，又多了α-1,6糖鍵結方式形成多個分支的形態，便稱為「支鏈澱粉(amylopectin)」，其分子量大、具黏性。 支鏈澱粉含量越多，黏度就越高，糯米幾乎皆為支鏈澱粉(100%)，因而具有高度的黏性，可用於製作粽子、油飯、八寶粥、湯圓等，賦予食物特殊的美味口感。蓬萊米支鏈澱粉(80%)所佔的比例亦優於在來米(75%)，所以其黏度也比在來米高，適合煮飯、熬粥之用；在來米黏性較低，則多用於米苔目、蘿蔔糕、碗粿、米粉等食品的製造。

糊精 糊精(dextrin)為澱粉經澱粉水解後的中間產物，因一般澱粉無法切斷α-1,6為糖鍵結，因此，糊精為具有α-1,4及α-1,6糖鍵結的葡萄糖聚合物，分子較澱粉小、黏稠度低、易溶於水。糊精亦能在麵包烘烤過程中，賦予香味、色澤及脆度， 而添加於各種食品中；在化妝品中亦可作為增稠劑之用。

肝醣 肝醣(glycogen)為人類與動物儲存能量的型式，其構造與澱粉極為相似，但只存於動物體內，因而稱為「動物性澱粉」，主要存在於肝臟與肌肉中。 肝醣是以葡萄糖為單位，經α-1,4及α-1,6糖鍵結聚合而成，具有比澱粉更多的分支，唯其分支點間的葡萄糖分子較澱粉少，因而支鏈短而細，分子量較澱粉分子小，所以加熱之後並未產生黏性。 人體中的肝醣總量約為350~450公克，其中約有100公克儲存在肝臟中，其餘多存在肌肉中。肝臟中的肝醣可在人體需要葡萄糖時，被快速分解並釋放葡萄糖至血液當中，因此能維持血糖的濃度；肌肉中的肝醣則在肌肉運動時分解成葡萄糖，提供能量並增加肌肉的耐力。

膳食纖維 膳食纖維(dietary fiber)又稱為「非澱粉性多醣」，依其對水的溶解性，分為可溶性膳食纖維及非可溶性膳食纖維。可溶性膳食纖維包括果膠、半纖維素、黏質多醣等，大多存在於水果、燕麥、木耳、愛玉、大豆等食物中。 非可溶性膳食纖維包括纖維素及部分的半纖維素，存在於蔬菜、水果及各種穀物中，纖維素為植物纖維的主要成分，以葡萄糖為基本單位，分子間以β-1,4糖鍵鏈結而成，分支少，人體缺乏可切斷此鍵結的酵素，不被人體消化，所以無法利用纖維素來產生能量，但對人體卻極具生理意義，若飲食中缺乏，則易引起便秘等其他疾病。

另，還有木質素(lignin)，其為植物的木質組織，不屬於多醣類，人體無法消化，但具有膳食纖維的功用，亦被歸為非可溶性膳食纖維。 這些膳食纖維皆具有重要生理意義，除了具有相當良好的保水性外，並能吸附有毒物質，將其排出體外，功能包括增加飽足感、增加糞便實體體積、預防或治療便秘及痔瘡、預防憩室病與大腸癌、降低血膽固醇、控制血糖及血脂、預防糖尿病及痛風、降低心血管疾病的罹患率。 由於上述的好處，因此，行政院衛生署所公布的「國民飲食指標」建議國人每天應增加高纖維食物的攝取量，以攝取豐富的膳食纖維來達到健康促 進的目的。

碳水化合物的功能 提供能量 人體不論清醒或休息皆需要能量以維持生命及生長，而碳水化合物則為體內熱量的主要來源，每公克的醣類經由身體代謝後能產生4大卡的熱量，單醣、雙醣及部分多醣（如：澱粉、糊精等）能在人體消化道中被酵素完全分解，經吸收後轉換 成大量的能量，供身體使用。 另外，葡萄糖是神經細胞及紅血球唯一的能量來源，如缺乏葡萄糖則會影響正常生理功能。構成身體組織部分的醣類除了能提供能量外，還可構成身體神經組織及細胞中的含醣化合物，例如屬於醣脂質的腦糖及神經糖、核酸，亦或與蛋白質結合的醣蛋白等。

調節脂質代謝 體內醣類不足時，身體會進行脂質氧化來得到足夠的能量。脂質氧化代謝過程中會產生一種稱為「酮體(ketone body)」的中間產物，其為酸性物質，包括雙醋酸、β-羥丁酸及丙酮等三種化合物，須經由血液循環運送至肝外組織代謝，部分酮 體可被細胞分解利用，使脂質能完全氧化，此過程需要醣類的參與。 但若體內醣類不足時，脂質的氧化速率會加速，因而產生過量的酮體，無法完全氧化代謝，導致體內酮體堆積，提高體內酸度，稱為酮酸中毒(ketosis)，造成體內酸鹼值不平衡，甚至脫水、死亡。 因此每日攝取適量的醣類，能使脂質的氧化代謝正常，有效防止酮體產生過多及堆積過多。

省蛋白質 蛋白質為體內相當重要的營養素，用來建造及修補身體組織，亦可作為熱量來源（醣質新生作用），但因其經濟價值高，所以身體並不以蛋白質為熱量來源的優先考量，而是以醣類為優先。 因此，飲食中如能提供足量的醣類，就可節省蛋白質的浪費，但如醣類不足，則會使用脂質及蛋白質做為能量提供者。

促進正常生理機能 乳糖及寡醣都能促進腸道蠕動並幫助體內有益菌菌叢的生長，維持腸胃道的健康； 膳食纖維除了能促進腸胃道蠕動外，亦具有保水性及吸附有毒物質及陰離子的能力，可減少罹患腸癌的機率，預防慢性病的發生。

碳水化合物的消化、吸收及利用 人體攝食澱粉類食品後，藉由口腔機械性的咀嚼及攪拌，將食物與唾液混合，讓唾液中的澱粉分解部分之醣類形成糊精及麥芽糖，產生甜味，此時即開始醣類的消化作用。 因其停留在口腔的時間很短，所以無法將醣類完全分解，必須待食物通過胃進入十二指腸後，藉由胰臟所分泌的胰澱粉行進一步的消化作用，才能將醣類完全分解為雙醣類，最後則由小腸壁絨毛刷狀緣上的雙醣將所有的雙醣類水解成小分子的單醣，再被小腸黏膜細胞吸收進入體內被利用。

少部分果糖能藉由不需耗能的濃度梯度，由高濃度往低濃度進行擴散作用，以進入腸黏膜細胞被吸收；另一部分的果糖則需要攜帶者（蛋白質）進行促進擴散的機制被吸收； 葡萄糖及乳糖的吸收則是由低濃度往高濃度的區域進行，因此，需要攜帶者（蛋白質）及能量，此種運輸方式稱為主動運輸。藉由上述三種運輸方式，能讓小腸黏膜細胞吸收單醣類，進入肝門靜脈血液中，提供給身體進一步利用。

碳水化合物的食物來源及需要量 碳水化合物是食物中的主要成分，亦是人體的熱量來源，但如攝取不足或過量，則容易引起疾病危害身體健康，故不可輕忽其攝取量。醣類廣泛存在於各種植物中，尤其是五穀根莖類及其製品，所含碳水化合物以澱粉為主，包括米類、麥類、各式麵製品類、地下根莖類（蓮藕、芋頭、馬鈴薯、山藥等）、果實種子類（南瓜、紅豆、豌豆、蓮子、栗子、玉米、薏仁等），皆提供豐富的碳水化合物，為飲食中醣類的主要來源。

另外，蔬菜所含的醣類較五穀根莖類少，而水果所含的醣類以單醣及雙醣類為主，因此亦含豐富醣類量。 動物性食品中的奶類、奶製品，能提供乳糖，牡蠣、蛤蠣等能提供肝醣。 如圖1-1所示，砂糖等精製糖為99.5%純品，蜂蜜與麥芽糖高達約85%以上，稻米、五穀類及糖果類約75%，一般麥片、穀類早餐、麵粉等乾製品約70%，饅頭、白土司約50%，白飯為41%，麵條類約20~30%，馬鈴薯15~17%，米漿飲品與生鮮水果約10%，只有蔬菜及少數動物性食品能提供小量的碳水化合物，如：鮮奶約4~5%（圖1-1）。

圖1-1　各種食物的醣類比例 資料來源：行政院衛生署食品藥物管理局（無日期）．台灣地區食品營養成分資 料庫：常用食物之醣類含量．2009年10月9日取自http://www.doh.gov.tw/FoodA nalysis/Thgredients.htm

根據行政院衛生署所公布的「國民飲食指標」，建議國人三餐以五穀類為主食， 並選用高纖維食物，預防慢性病的發生；「每日飲食指南」中並建議國人每天食 用五穀根莖類3~6碗，以提供足夠的碳水化合物。為避免「酮酸中毒」並提供神經 組織足夠的能量，國人每人每日至少需攝取50~100公克的醣類，醣類所提供的熱 量需佔每日所需總熱量58~68%。飲食應多選用聚合性醣類（能提供大量澱粉者） ，精緻糖（點心、蛋糕等製品）及簡單醣類（單醣及雙醣等）應儘少食用，因其 幾乎不含其他營養素，只能提供熱量，容易引起蛀牙及肥胖等相關疾病，故其每 日攝取量需低於熱量的10%。膳食纖維能有效促進腸道健康，並維持人體的生理功 能，減少慢性疾病的發生，因此飲食中應多選用天然且含高量膳食纖維的食品。 脂質