第四节 碳水化合物（carbohydrate）

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1 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）

2 （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。

3 （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

4 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。

5 （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。

6 （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。

7 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。

8 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。

9 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。

10 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）

11 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。

12 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.

13 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。

14 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

15 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）。

16 （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

17 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。

18 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 。

19 （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)

20 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

21 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 面包 蔗糖 ± 牛奶 果糖 ± 花生 乳糖 ± 南瓜 馒头 大豆 熟甘薯 绿豆 熟土豆 香蕉 面条 苹果 大米 菠萝 大麦粉 葡萄 荞麦 西瓜

22

23 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

24 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% 。

25 第五节 能量（energy）

26 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。

27 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。

28 基础代谢能量消耗的计算： 1．体表面积计算法 年赵松山等提出： 体表面积（m2）＝ ×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

29 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～ ～ 3～ ～ 5～ ～ 7～ ～ 9～ ～ 11～ ～ 13～ ～ 15～ ～ 17～ ～ 19～ ～ 20～ ～ 25～

30 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

31 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。

32 （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。

33 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 %时间坐或站立 办公室工作、修理电器钟表、售货员、 25%时间站着活动 酒店服务员、化学实验操作、讲课等 中 %时间坐或站立 学生日常活动、机动车驾驶、电工安装、 75%时间特殊职业活动 车床操作、金工切割等 重 %时间坐或站立 非机械化农业劳动、炼钢、 60%时间特殊职业活动 舞蹈、体育运动、装卸、采矿等

34 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。

35 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

36 （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

37 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

38 （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。

39 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）

40 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。

41 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）。

42 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。

43 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 神经降压素

44 （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

45 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 MJ/d (2400 kcal/d ) 中等体力劳动 MJ/d （2700 kcal/d ） 重体力劳动 MJ/d （3200 kcal/d ） 成年女性： 轻体力劳动 MJ/d （2100 kcal/d ） 中等体力劳动 MJ/d （2300 kcal/d ） 重体力劳动 MJ/d （2700 kcal/d ）