1、食品营养学第三章碳水化合物文档ppt第三章第三章 碳水化合物碳水化合物第一节第一节 碳水化合物的生理功能碳水化合物的生理功能一、供能和节约蛋白质一、供能和节约蛋白质 碳水化合物对机体最重要的作用是供能，是供能营养素中最经济的一种。其中葡萄糖可很快被代谢，1g葡萄糖彻底氧化可供能17kJ（4kcal）。当食物中碳水化合物的供给量充足时，机体首先利用它提供能量，从而减少蛋白质作为能量的消耗。相反，体内碳水化合物供给不足时，机体为了满足对能量的需要，要动用蛋白质转化为葡萄糖提供能量。因此，足够的碳水化合物对蛋白质有保护作用，也就是节约蛋白质的作用。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物二、构成机体组织二
2、、构成机体组织 碳水化合物是构成机体的重要物质，并参与细胞的许多生命活动。所有神经组织和细胞都含有碳水化合物，如糖蛋白构成人和动物体中结缔组织的胶原蛋白、黏膜组织的黏蛋白、血浆中的转铁蛋白、免疫球蛋白等；糖脂是细胞膜与神经组织的组成部分；另外，核糖和脱氧核糖是构成核酸的重要组成成分，在遗传中起着重要的作用。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物三、维持神经系统的功能和解毒三、维持神经系统的功能和解毒 在正常情况下，神经组织主要靠葡萄糖氧化供给能量，若血中葡萄糖水平下降（低血糖），神经组织供能不足，易出现昏迷、四肢麻木、烦躁易怒等症状。机体里肝糖元对某些细菌毒素有很强的抵抗力，充足的肝糖元能加强肝脏
3、功能。如果体内肝糖元不足时，对四氯化碳、酒精、砷等有害物质的解毒作用明显下降。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物四、抗生酮作用四、抗生酮作用 脂肪在体内被彻底分解，需要葡萄糖的协同作用。当膳食中碳水化合物供应不足时，脂肪动员加速，肝脏中酮体生成量增加，再加上糖代谢减少，丙酮酸缺乏，可与乙酰辅酶A缩合成柠檬酸的草酰乙酸减少，更减少了酮体的去路使酮体聚集于血液成为酮血症。血中酮体过多，由尿排出，又形成酮尿。酮体为酸性物质，若超过血液的缓冲能力时，引起酸中毒。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物五、有益肠道功能五、有益肠道功能 摄食富含碳水化合物的食物，尤其是吸收缓慢和不易消化吸收的碳水化合物易产生饱
4、腹感。乳糖可促进肠道中有益菌的生长，也可加强钙的吸收。非淀粉多糖如纤维素、半纤维素、果胶、树胶，以及功能性低聚糖等虽不能被消化吸收，但可刺激肠道蠕动，有利于排便。与此同时，它们还可促进结肠菌群发酵，产生短链脂肪酸和使肠道有益菌增殖。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物六、多糖的生物活性功能六、多糖的生物活性功能 许多多糖类物质具有生物活性功能，如细菌的荚膜多糖有抗原性，分布在肝脏、肠黏膜等组织中的肝素，对血液有抗凝作用，真菌多糖对肿瘤有一定的抑制作用等。多糖特殊的生物活性已被广泛地应用于临床医学，有口服液、发酵液、精粉等。多糖在食品中的功能主要是能够增稠和形成凝胶，其次是能控制或改变饮料和流体食
5、品的质构和流动性质。很多工业食品中都含有多糖，它对食品的感官性状具有很重要的作用。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物七、食品工业的重要原料和辅助材料七、食品工业的重要原料和辅助材料 碳水化合物是食品工业中糖果、糕点的重要原辅材料，同时也是其他多种食品的辅助材料。例如，在食品加工时要控制一定的糖酸比；焙烤食品主要由富含碳水化合物的谷类原料制成；而硬糖则几乎全是由蔗糖制成的。此外，碳水化合物一般有甜味，不仅是食物，而且可以做佐料，调节食物风味，增加食欲。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物第二节第二节 碳水化合物的分类碳水化合物的分类 碳水化合物是自然界最丰富的有机物，人体总能量的60%70%来自食
6、物中的碳水化合物。它在人体内消化后，主要以葡萄糖的形式被吸收利用。中国以淀粉类食物为主食，主要有大米、面粉、玉米、小米等谷物以及豆类、根茎类富含淀粉的食品。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物一、按照分子结构和性质分类一、按照分子结构和性质分类 1 1单糖单糖 单糖是指分子结构中含有36个碳原子的糖，如三碳糖的甘油醛；四碳糖的赤藓糖；五碳糖的阿拉伯糖、核糖、木糖、来苏糖；六碳糖的葡萄糖、果糖、半乳糖等。食品中常见的单糖以六碳糖为主，主要有如下几种。（1 1）葡萄糖）葡萄糖 植物性食品中含量最丰富，有的高达20%。在动物的血液、肝脏、肌肉中也含有少量的葡萄糖，而且是人体血液中不可缺少的糖类，有些器
7、官甚至完全依靠葡萄糖提供能量，例如大脑每天约需100120g葡萄糖。葡萄糖也是双糖、多糖的组成成分。据报告，小麦粉即使在温和条件下挤压熟化，膳食纤维的溶解度也有增加。据报告，小麦粉即使在温和条件下挤压熟化，膳食纤维的溶解度也有增加。此时，若将其加水，无需再加热即可得到完全糊化的淀粉。美国国家研究所提出每人每天的摄入量为2030g，或以每人卡能量摄入量计算，即（1013）g/1000kcal.葡萄糖也是双糖、多糖的组成成分。几种常见食物碳水化合物含量见表32。碳水化合物是食品工业中糖果、糕点的重要原辅材料，同时也是其他多种食品的辅助材料。用大麦芽作为酶的来源，作用于淀粉得到糊精和麦芽糖的混合物，
8、即饴糖。一、供能和节约蛋白质它在人体内消化后，主要以葡萄糖的形式被吸收利用。各种纤维都可吸附胆汁酸、脂肪等达到降血脂的作用。全谷粒和精制粉二者的膳食纤维组成不同，全谷粒粉含有大量纤维素。表3-5 几种常见食物中果胶含量(g/100g)六膳食纤维的摄取与食物来源淀粉经酸水解或酶水解可生成糊精。其较多的分支可提供较多的酶的作用位点，能快速分解和提供较多的葡萄糖。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物（2 2）果糖）果糖 存在于水果和蜂蜜中，为白色晶体。是糖类中最甜的一种，食品中的果糖在人体内转变为肝糖，然后再分解为葡萄糖，所以在整个血液循环中果糖含量很低。果糖代谢不受胰岛素制约，故糖尿病人可食用果糖。
9、但大量摄入果糖，容易出现恶心、呕吐、上腹部疼痛以及不同血管区的血管扩张现象。（3 3）半乳糖）半乳糖 由乳糖分解而来，是白色结晶，具有甜味，在人体内转变成肝糖后被利用。（4 4）其他单糖）其他单糖 除了上述三种重要的已糖外，食物中还有少量的戊糖，如核糖、脱氧核糖、阿拉伯糖和木糖。前两种糖动物体内可以合成，后几种糖主要存在于水果和根、茎类蔬菜之中。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物2 2双糖双糖 双糖是由两个单糖分子缩合失去一分子水形成的化合物，双糖为结晶体，溶于水，但不能直接被人体所吸收，必须经过酸或酶的水解作用生成单糖后方能被人体所吸收。（1 1）蔗糖）蔗糖 蔗糖不具有还原性，由一分子葡萄糖
10、和一分子果糖失去一分子水缩合而成的，为白色结晶体，易溶于水，加热到200变成黑色焦糖。甘蔗、甜菜中含量最多，果实中也有，作为食品原料的白砂糖、红糖就是蔗糖。蔗糖摄入过高，容易引发糖尿病、龋齿、甚至动脉硬化等疾病。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物（2 2）麦芽糖）麦芽糖 主要来自淀粉水解，由二分子葡萄糖构成，具有还原性，为针状晶体，易溶于水。食品工业中所用的麦芽糖主要由淀粉经酶的作用分解生成。用大麦芽作为酶的来源，作用于淀粉得到糊精和麦芽糖的混合物，即饴糖。（3 3）乳糖）乳糖 存在于哺乳动物的乳汁中，由一分子葡萄糖和一分子半乳糖组成，白色结晶体，能溶于水。人乳中含乳糖5%8%，牛乳中含4%5
11、%，羊乳中含4.55%。乳糖是婴儿主要食用的糖类物质，随着年龄的增长，肠道中的乳糖酶活性下降，因而很多成年人食用大量的乳糖后，不易消化，即乳糖不耐症。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物3 3多糖多糖 多糖是由许多单糖分子残基构成的大分子物质，一般不溶于水，无甜味，无还原性，不形成结晶，在酸或酶的作用下，依水解程度不等而生成糊精，完全水解的最终产物是单糖。多糖中一部分可被人体消化吸收，如淀粉、糊精、糖原等；而另一部分则不被人体消化吸收，如纤维素、半纤维素、木质素、果胶等。（1 1）淀粉）淀粉 普通淀粉由25%的直链淀粉和75%的支链淀粉构成，前者遇碘出现蓝色反应，后者单独存在时遇碘发生棕色反应。
12、直链淀粉溶于热水，支链淀粉则不能。淀粉不溶于冷水，与水共煮时会形成浆糊状，这叫淀粉的糊化。淀粉经酸或酶适当处理后，其物理性质发生改变，这种淀粉叫变性淀粉。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物（2 2）糊精）糊精 糊精是淀粉的水解产物，通常糊精的分子大小是淀粉的1/5。糊精具有易溶于水，强烈保水及易于消化等特点，食品工业中常被用来增稠、稳定或保水。（3 3）糖原）糖原 糖原也称动物淀粉，在肝脏和肌肉合成并贮存，是一种含有许多葡萄糖分子和支链的动物多糖。肝脏中贮存的糖原可以维持正常的血糖浓度，肌肉中的糖原可提供机体运动所需要的能量。其较多的分支可提供较多的酶的作用位点，能快速分解和提供较多的葡萄糖。
13、食物中糖原含量很少。（4 4）纤维素、半纤维素、木质素）纤维素、半纤维素、木质素 广泛存在于植物组织中，详细性状见本章第五节膳食纤维部分。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物（5 5）果胶）果胶 是植物细胞壁的成分之一，存在于相邻细胞壁的中胶层。按果蔬成熟度不同，果胶分为原果胶、果胶和果胶酸三种。果胶是亲水性胶体物质，其水溶液在适当条件下形成凝胶，利用果胶这一特性，可将水果生产果酱、果冻、果糕等制品。4 4糖的衍生物糖的衍生物 糖醇是糖的衍生物，由单糖或多糖加氢而成，也有天然存在的。在食品工业中常用其代替蔗糖作为甜味剂使用。（1 1）山梨糖醇）山梨糖醇 葡萄糖氢化，使其醛基转化为醇基，代谢时可转
14、化为果糖，不受胰岛素的控制，食后不影响血糖。此外，木糖醇不能被口腔细菌发酵，因对牙齿无伤害，可用作无糖糖果中防止龋齿的甜味剂。其中葡萄糖可很快被代谢，1g葡萄糖彻底氧化可供能17kJ（4kcal）。多糖中一部分可被人体消化吸收，如淀粉、糊精、糖原等；（6）造成儿童营养摄入不足 长期吃高糖食物，不仅可造成营养不良，进一步可使肝脏、肾脏肿大，脂肪含量增加，而且使他们的平均寿命缩短。据报告，小麦粉即使在温和条件下挤压熟化，膳食纤维的溶解度也有增加。但是，如果控制得当，可使某些焙烤制品获得良好的色泽和风味。蔗糖摄入过高，容易引发糖尿病、龋齿、甚至动脉硬化等疾病。表3-2 几种常见食物的碳水化合物含量(
15、%)此外，还可从玉米芯、甘蔗渣等提取的木聚糖，用木聚糖酶生产低聚木糖等。食品工业中所用的麦芽糖主要由淀粉经酶的作用分解生成。由其进一步制成果糖含量55%的高果糖（玉米）糖浆是食品工业中重要的甜味物质。各种单糖和双糖除一部分存在于果蔬等天然食物中外，绝大部分是以加工食物如食糖和糖果等形式直接食用。第二节 碳水化合物的分类一、供能和节约蛋白质（1）山梨糖醇 葡萄糖氢化，使其醛基转化为醇基，代谢时可转化为果糖，不受胰岛素的控制，食后不影响血糖。贮存后期胡萝卜的损失增加。此时，若将其加水，无需再加热即可得到完全糊化的淀粉。在正常情况下，神经组织主要靠葡萄糖氧化供给能量，若血中葡萄糖水平下降（低血糖），
16、神经组织供能不足，易出现昏迷、四肢麻木、烦躁易怒等症状。（1）蔗糖 蔗糖不具有还原性，由一分子葡萄糖和一分子果糖失去一分子水缩合而成的，为白色结晶体，易溶于水，加热到200变成黑色焦糖。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物（2 2）木糖醇）木糖醇 存在于多种水果、蔬菜中，其甜度及氧化功能与蔗糖相似，但代谢不受胰岛素调节，可被糖尿病患者食用。此外，木糖醇不能被口腔细菌发酵，因对牙齿无伤害，可用作无糖糖果中防止龋齿的甜味剂。（3 3）麦芽糖醇）麦芽糖醇 由麦芽糖氢化而来的，在工业上是由淀粉酶解制得多组分“葡萄糖浆”后氢化制成。麦芽糖醇被人体摄入后在小肠内的分解量是同量麦芽糖得1/40，是非能源物质，
17、不升高血糖，也不增加胆固醇和中性脂肪的含量，是心血管疾病、糖尿病患者的甜味剂。也不能被微生物利用，故也能防止龋齿。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物二、按照聚合度不同分类二、按照聚合度不同分类FAO/WHOFAO/WHO专家组将糖类按照其聚合度分为三类，专家组将糖类按照其聚合度分为三类，见表见表3131。表表31 31 主要的膳食糖类主要的膳食糖类 分 类亚 组组 成糖（12）单 糖葡萄糖，半乳糖，果糖双 糖蔗糖，乳糖，麦芽糖糖 醇山梨醇，甘露醇，木糖醇寡 糖（39）麦芽低聚寡糖麦芽糊精其他杂寡糖面子糖，木苏糖，低聚果糖多 糖（10）淀 粉直链淀粉，支链淀粉，变性淀粉非淀粉多糖纤维素，半纤维素
18、，国胶，亲水胶质物注：1.括号内的数字为单糖分子数；2.引自FAO/WHO.1998.Expert consultation carbohydrates in human nutrition。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物第三节第三节 食品加工对碳水化合物的影响食品加工对碳水化合物的影响一、淀粉水解一、淀粉水解 淀粉经酸水解或酶水解可生成糊精。当以糖化淀粉经酸水解或酶水解可生成糊精。当以糖化型淀粉酶水解支链淀粉至分支点时所生成的糊精称型淀粉酶水解支链淀粉至分支点时所生成的糊精称为极限糊精。食品工业中常用大麦芽为酶源水解淀为极限糊精。食品工业中常用大麦芽为酶源水解淀粉，得到糊精和麦芽糖的混合
19、物，称为饴糖。饴糖粉，得到糊精和麦芽糖的混合物，称为饴糖。饴糖在体内水解为葡萄糖后被吸收、利用。在制作羊羹在体内水解为葡萄糖后被吸收、利用。在制作羊羹时添加少许糊精可防止结晶析出，避免外观不良。时添加少许糊精可防止结晶析出，避免外观不良。淀粉在使用淀粉在使用淀粉水解酶和葡萄糖淀粉酶进行水淀粉水解酶和葡萄糖淀粉酶进行水解时，可得到近乎完全的葡萄糖。此后再用葡萄糖解时，可得到近乎完全的葡萄糖。此后再用葡萄糖异构酶使其异构成果糖，最后可得到异构酶使其异构成果糖，最后可得到58%58%的葡萄糖和的葡萄糖和4242的果糖组成的玉米糖浆。由其进一步制成果糖的果糖组成的玉米糖浆。由其进一步制成果糖含量含量5
20、5%55%的高果糖（玉米）糖浆是食品工业中重要的的高果糖（玉米）糖浆是食品工业中重要的甜味物质。甜味物质。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物二、淀粉的糊化与老化二、淀粉的糊化与老化 通常，将淀粉加水、加热，使之产生半透明、胶通常，将淀粉加水、加热，使之产生半透明、胶状物质的作用称为糊化作用。糊化淀粉即状物质的作用称为糊化作用。糊化淀粉即淀粉，未淀粉，未糊化的淀粉称为糊化的淀粉称为淀粉。淀粉糊化后可使其消化性增淀粉。淀粉糊化后可使其消化性增加。这是因为多糖分子吸水膨胀和氢键断裂，从而使加。这是因为多糖分子吸水膨胀和氢键断裂，从而使淀粉酶能更好地对淀粉发挥酶促消化作用的结果。未淀粉酶能更好地对淀粉
21、发挥酶促消化作用的结果。未糊化的淀粉则较难消化。糊化的淀粉则较难消化。糊化淀粉糊化淀粉(淀粉淀粉)缓慢冷却后可生成难以消化的缓慢冷却后可生成难以消化的淀粉，即淀粉的老化或反生。这在以淀粉凝胶为基淀粉，即淀粉的老化或反生。这在以淀粉凝胶为基质的食品中有可能由凝胶析出液体，称为食品的脱水质的食品中有可能由凝胶析出液体，称为食品的脱水收缩。此外，当收缩。此外，当淀粉在高温、快速干燥，并使其水淀粉在高温、快速干燥，并使其水分低于分低于10%10%时，可使时，可使淀粉长期保存，成为方便食品或淀粉长期保存，成为方便食品或即食食品。此时，若将其加水，无需再加热即可得到即食食品。此时，若将其加水，无需再加热即
22、可得到完全糊化的淀粉。完全糊化的淀粉。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物三、沥滤损失三、沥滤损失 食品加工期间经沸水烫漂后的沥滤操作，可使果蔬装罐时的低分子碳水化合物，甚至膳食纤维受到一定损失。例如，在烫漂胡萝卜和芜菁甘蓝时，其低分子碳水化合物如单糖和双糖的损失分别25%和30%。青豌豆的损失较少，约为12%，它们主要进入加工用水而流失。此外，胡萝卜中低分子质量碳水化合物的损失，可依品种不同而有所不同，且在收获与贮藏时也不相同。贮存后期胡萝卜的损失增加。这可能是因其具有更高的水分含量而易于扩散的结果。膳食纤维在烫漂时的损失依不同情况而异。胡萝卜、青豌豆、菜豆和孢子甘蓝没有膳食纤维进入加工用水，
23、但芜菁甘蓝则可有大量膳食纤维（主要是不溶的膳食纤维）因煮沸和装罐时进入加工用水而流失。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物四、焦糖化反应和羰氨反应四、焦糖化反应和羰氨反应 1 1焦糖化反应焦糖化反应 焦糖化作用是糖类在不含氨甚化合物时加热到其熔点以上(高于135)的结果。在酸、碱条件下都能进行，经一系列变化，生成焦糖等褐色物质，并失去营养价值。但焦糖化作用在食品加工中控制适当，尚可使食品具有诱人的色泽与风味，有利于提高食品的感观性状。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物2 2羰氨反应羰氨反应 羰氨反应又称美拉德反应。它是碳水化合物在加热或长羰氨反应又称美拉德反应。它是碳水化合物在加热或长期贮存时，
24、还原糖与氨基化合物发生的褐变反应。经过一系期贮存时，还原糖与氨基化合物发生的褐变反应。经过一系列变化生成的褐色聚合物称为类黑色素，其在消化道不能水列变化生成的褐色聚合物称为类黑色素，其在消化道不能水解，故无营养价值。羰氨反应与酶无关，也称为非酶褐变。解，故无营养价值。羰氨反应与酶无关，也称为非酶褐变。该反应的发生不仅影响食品的色泽和风味，也造成必需氨基该反应的发生不仅影响食品的色泽和风味，也造成必需氨基酸的损失。通常，羰氨反应可分成三个阶段。酸的损失。通常，羰氨反应可分成三个阶段。起始阶段还原糖的羰基与赖氨酸的起始阶段还原糖的羰基与赖氨酸的氨基缩合，经分子氨基缩合，经分子重排后，食品的营养价值
25、受损。重排后，食品的营养价值受损。中间阶段进一步反应可形成数千种化合物，并与食品的中间阶段进一步反应可形成数千种化合物，并与食品的气味、风味有关。气味、风味有关。终末阶段分子缩合、聚合，形成类黑精，食品褐变。终末阶段分子缩合、聚合，形成类黑精，食品褐变。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物戊糖比己糖更易进行羰氨反应，非还原糖蔗糖只有在加热或在酸性介质中水解，变成葡萄糖和果糖后才发生此反应。据报道，其反应产物是诱变的，在反应中形成的降解产物还可能具有毒性。但是，如果控制得当，可使某些焙烤制品获得良好的色泽和风味。五、抗性低聚糖的生产 用果糖基转移酶由蔗糖合成低聚果糖；用半乳糖苷酶由乳糖合成低聚半乳
26、糖；由乳糖和蔗糖为原料，用呋喃果糖苷酶催化制成的低聚乳果糖等均已进行工业化生产。此外，还可从玉米芯、甘蔗渣等提取的木聚糖，用木聚糖酶生产低聚木糖等。（4）其他单糖 除了上述三种重要的已糖外，食物中还有少量的戊糖，如核糖、脱氧核糖、阿拉伯糖和木糖。豌豆纤维的碾磨制品比未碾磨制品更快水合，这与其表面面积增大有关。这是因为多糖分子吸水膨胀和氢键断裂，从而使淀粉酶能更好地对淀粉发挥酶促消化作用的结果。人乳中含乳糖5%8%，牛乳中含4%5%，羊乳中含4.乳糖可促进肠道中有益菌的生长，也可加强钙的吸收。第二节 碳水化合物的分类多糖中一部分可被人体消化吸收，如淀粉、糊精、糖原等；西方国家碳水化合物的供给量约
27、占总供给热能的50%55%，中国约占总供给热能的60%70%。此外，木糖醇不能被口腔细菌发酵，因对牙齿无伤害，可用作无糖糖果中防止龋齿的甜味剂。Expert consultation carbohydrates in human nutrition。可以引起胃肠道构造损害和功能障碍，使某些疾病如溃疡性结肠炎、肥胖、糖尿病、高脂血症、动脉硬化及癌症等多种疾病发病危险性增加。中国以淀粉类食物为主食，主要有大米、面粉、玉米、小米等谷物以及豆类、根茎类富含淀粉的食品。胡萝卜、青豌豆、菜豆和孢子甘蓝没有膳食纤维进入加工用水，但芜菁甘蓝则可有大量膳食纤维（主要是不溶的膳食纤维）因煮沸和装罐时进入加工用水而
28、流失。一、按照分子结构和性质分类硬果类(栗子、花生、核桃等)含量为12%40%，纯糖(低分子糖，如红糖、白糖、蜂蜜等)含量为80%90%。（2）对血脂的影响 进食大量的碳水化合物，使糖代谢增加，细胞内ATP增加，脂肪合成速度加快，多余的脂肪蓄积在体内，造成血脂异常情况的发生。中国以淀粉类食物为主食，主要有大米、面粉、玉米、小米等谷物以及豆类、根茎类富含淀粉的食品。膳食纤维含量丰富的食物有蔬菜、水果、粗粮、杂粮、豆类等。此外，当淀粉在高温、快速干燥，并使其水分低于10%时，可使淀粉长期保存，成为方便食品或即食食品。食品工业中所用的麦芽糖主要由淀粉经酶的作用分解生成。不溶性膳食纤维包括纤维素、半纤
29、维素和木质素，存在于禾谷类、豆类种子的外皮以及植物的茎和叶中。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物第四节第四节 碳水化合物的供给量及食物来源碳水化合物的供给量及食物来源 一、碳水化合物的供给量一、碳水化合物的供给量 西方国家碳水化合物的供给量约占总供给热能的50%55%，中国约占总供给热能的60%70%。一般来说，膳食组成中蛋白质、脂肪含量高时，碳水化合物的量可以低些，反之，则应高些。在碳水化合物供给充足的情况下，可以避免蛋白质用于能量代谢，也有利于脂肪的贮存。1 1碳水化合物不足的危害碳水化合物不足的危害 （1）谷物摄入减少造成B族维生素的缺乏。根据食物成分分析，杂粮中维生素B1的含量远高于精
30、米白面。100g玉米的含量是0.34mg，100g特级大米中的含量仅为0.08mg。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物（2）主食谷物不足造成动物脂肪代谢不完全。当人体碳水化合物摄入不足，或身体不能利用糖时（如糖尿病人），所需能量大部分要由脂肪供给。脂肪氧化不完全，会产生一定数量的酮体，酮体过分聚积使血液中酸度偏高，引起酮性昏迷。另外，由于酮体积聚，造成膳食蛋白质的浪费和组织中蛋白质的分解加速，钠离子的丢失和脱水，导致代谢紊乱。（3）水果不能提供足够的碳水化合物，且易造成贫血。（4）缺乏膳食纤维可导致多种疾病。可以引起胃肠道构造损害和功能障碍，使某些疾病如溃疡性结肠炎、肥胖、糖尿病、高脂血症、动
31、脉硬化及癌症等多种疾病发病危险性增加。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物2 2碳水化合物过剩的危害碳水化合物过剩的危害 西欧与美国人每天食用蔗糖量在100g左右，即非重体力劳动者所需要的15%20%的热能是由蔗糖提供的。按体重计算，碳水化合物的供给量，成年人每日每1kg体重约610g，1岁以下婴儿约12g。（1）促进冠心病的发生和发展 过多的碳水化合物若不能被及时消耗掉，多余的糖在体内转化为甘油三脂和胆固醇，促进了动脉粥样硬化的发生和发展。（2）对血脂的影响 进食大量的碳水化合物，使糖代谢增加，细胞内ATP增加，脂肪合成速度加快，多余的脂肪蓄积在体内，造成血脂异常情况的发生。第三章第三章 碳水
32、化合物碳水化合物（3）增加糖尿病的发生率 蔗糖的摄入量多者，糖尿病的发病率明显升高，而碳水化合物总量和总能量在两组中没有统计学差异。（4）引起龋齿和牙周病的发生 高碳水化合物的膳食使咀嚼功能降低，减少了唾液的分泌，也减少了缓冲酸碱的能力，增加了附在牙齿上的食物，使牙周病的发病率大幅上升。（5）可能存在着胃癌的危险性（6）造成儿童营养摄入不足 长期吃高糖食物，不仅可造成营养不良，进一步可使肝脏、肾脏肿大，脂肪含量增加，而且使他们的平均寿命缩短。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物3 3碳水化合物的适宜摄入量碳水化合物的适宜摄入量 世界各国对膳食纤维的适宜摄入量有不同的推荐量。美世界各国对膳食纤维的
33、适宜摄入量有不同的推荐量。美国国家研究所提出每人每天的摄入量为国国家研究所提出每人每天的摄入量为202030g30g，或以每人卡，或以每人卡能量摄入量计算，即（能量摄入量计算，即（10101313）g/1000kcal.g/1000kcal.但是美国大多数但是美国大多数同意的建议量为健康成人同意的建议量为健康成人202035g/d35g/d、2 2岁儿童岁儿童5g/d5g/d、3 3岁儿童岁儿童8g/d8g/d，逐年递增，一直到，逐年递增，一直到2020岁增至岁增至25g/d25g/d。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物二、碳水化合物的食物来源二、碳水化合物的食物来源 碳水化合物主要来源于植物
34、性食物如谷类、薯类和根碳水化合物主要来源于植物性食物如谷类、薯类和根茎类食物中，它们都含有丰富的淀粉。其中谷类茎类食物中，它们都含有丰富的淀粉。其中谷类(如大米、如大米、小米、面粉、玉米面等小米、面粉、玉米面等)含量为含量为70%70%80%80%，干豆类，干豆类(干黄干黄豆、红豇豆等豆、红豇豆等)含量为含量为20%20%30%30%，块茎、块根类，块茎、块根类(山芋、山芋、山药、土豆等山药、土豆等)含量为含量为15%15%30%30%。硬果类。硬果类(栗子、花生、栗子、花生、核桃等核桃等)含量为含量为12%12%40%40%，纯糖，纯糖(低分子糖，如红糖、白低分子糖，如红糖、白糖、蜂蜜等糖、
35、蜂蜜等)含量为含量为80%80%90%90%。各种单糖和双糖除一部。各种单糖和双糖除一部分存在于果蔬等天然食物中外，绝大部分是以加工食物分存在于果蔬等天然食物中外，绝大部分是以加工食物如食糖和糖果等形式直接食用。膳食纤维含量丰富的食如食糖和糖果等形式直接食用。膳食纤维含量丰富的食物有蔬菜、水果、粗粮、杂粮、豆类等。碳水化合物在物有蔬菜、水果、粗粮、杂粮、豆类等。碳水化合物在动物性食物中含量很少，如奶中含有乳糖、肝脏和肌肉动物性食物中含量很少，如奶中含有乳糖、肝脏和肌肉中的肝糖元和肌糖元、血液中的萄萄糖等均含量不多。中的肝糖元和肌糖元、血液中的萄萄糖等均含量不多。几种常见食物碳水化合物含量见表几
36、种常见食物碳水化合物含量见表3232。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物表3-2 几种常见食物的碳水化合物含量(%)食 物碳水化合物总 量粗纤维食 物碳水化合物总 量粗纤维蔗 糖99.50冰淇淋20.60.8玉米淀粉87.60.1煮熟玉米18.80.7葡 萄 干77.40.9葡 萄15.70.6小麦面粉（70）76.10.3苹 果14.51.0空心粉(干)75.20.3豇 豆7.11.0全麦面包47.71.6卷心菜5.40.8大 米24.20.1牛 肝5.30烤马铃薯21.10.6全脂粉4.90香 蕉22.20.5煮熟奶2.00.61第三章第三章 碳水化合物碳水化合物第五节第五节 膳食纤维膳食
37、纤维 一、概述一、概述 通常认为，膳食纤维是木质素与不能被人体消化道分泌的消化酶所消化的多糖的总称。包括植物中的纤维素、半纤维素、木质素、戊聚糖、果胶和植物胶质等。膳食纤维在体内基本以原形通过消化道到达结肠，其中，50%以上可被细菌分解为低级脂肪酸、水、二氧化碳、氢气和甲烷。膳食纤维大体可分为不溶性和可溶性两大类。不溶性膳食纤维包括纤维素、半纤维素和木质素，存在于禾谷类、豆类种子的外皮以及植物的茎和叶中。可溶性膳食纤维包括果胶、藻胶、豆胶以及树胶等，主要存在于细胞间质。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物表3-3 食物中膳食纤维的含量（g/100g）食 物总膳食纤维可溶性膳食纤维不溶性膳食纤维大
38、 麦12.145.027.05高纤维谷物33.302.7830.52燕 麦16.907.179.73黄豆麸皮67.566.9060.53杏1.120.530.59李9.375.074.17无核葡萄干3.100.732.37胡 萝 卜3.921.102.81青 豆3.031.022.01注:引自人类营养学，第二版，2001年，P88。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物二、膳食纤维的主要成分二、膳食纤维的主要成分 1 1纤维素纤维素 纤维素是植物细胞壁的主要结构成分，由数千个葡纤维素是植物细胞壁的主要结构成分，由数千个葡萄糖单位以萄糖单位以(14)(14)糖苷键连接而成，为不分枝的线状均糖苷键连接
39、而成，为不分枝的线状均一多糖。因人体内的消化酶只能水解一多糖。因人体内的消化酶只能水解(14)(14)糖苷键而不糖苷键而不能水解能水解(14)(14)糖苷键，故纤维素不能被人体消化酶分解、糖苷键，故纤维素不能被人体消化酶分解、利用。纤维素有一定的机械强度、抗生物降解、抗酸水利用。纤维素有一定的机械强度、抗生物降解、抗酸水解性和低水溶性。纤维素（包括改性纤维素）在食品工解性和低水溶性。纤维素（包括改性纤维素）在食品工业中常被作为增稠剂应用。业中常被作为增稠剂应用。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物 2半纤维素半纤维素 半纤维素存在于植物细胞壁中，是由许多分枝的、含不同糖基单位组成的杂多糖。其组成
40、的糖基单位包括木糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖、葡萄糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸。通常主链由木聚糖、半乳聚糖或甘露聚糖组成，支链则带有阿拉伯糖或半乳糖。半纤维素的分子质量比纤维素小得多，由150200个糖基单位组成，以溶解或不溶解的形式存在。半纤维素也不能被人体消化酶分解，但在到达结肠后可比纤维素更易被细菌发酵、分解。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物 3果胶通常其主链由半乳糖醛酸通过(14)糖苷键连接而成。其支链上可有鼠李糖，主要存在于水果、蔬菜的软组织中。果胶因其分子中所含羧基甲脂化的不同而有高甲氧基果胶和低甲氧基果胶之不同，并具有形成果胶凝胶的能力。果胶在食品工业中作为增稠、稳定剂广泛应用。
41、4树胶树胶是植物中的一大类物质，由不同的单糖及其衍生物组成，主要成分是L阿拉伯糖的聚合物，还有D半乳糖、L鼠李糖和葡萄糖醛酸。树胶是非淀粉多糖物质，都不能被人体消化酶水解，具有形成冻胶的能力。在食品工业中作为增稠剂、稳定剂广泛使用。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物 5海藻胶海藻胶是从天然海藻中提取的一类亲水多糖胶。如来自红藻的琼脂是由琼脂糖和琼脂胶两部分组成。琼脂糖是由两个半乳糖基组成，而琼脂胶则是含有硫酸脂的葡糖醛酸和丙酮酸醛的复杂多糖。海藻胶因具有增稠、稳定作用而广泛应用于食品加工。6木质素木质素是使植物木质化的物质。不是多糖而是多聚苯丙烷聚合物，或称苯丙烷聚合物。其与纤维素、半纤维素同
42、时存在于植物细胞壁中，进食时往往一并摄入体内，被认为是膳食纤维的组成部分。通常果蔬植物所含木质素甚少，人和动物均不能消化木质素。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物三、膳食纤维的营养学意义三、膳食纤维的营养学意义 1 1促进结肠功能，预防结肠癌促进结肠功能，预防结肠癌大多数纤维素具有促进肠道蠕动和吸水膨胀的特性。一方面可使肠道肌肉保持健康和张力，另一方面粪便因含水分较多而体积增加和变软，有利于粪便的排出。1978年有人进行过如下试验，开始吃普通膳食3周，作为对照；以后分别加入4种不同来源膳食纤维，糠麸、卷心菜、苹果、胡萝卜，结果表明，加了膳食纤维后，食物通过肠道的时间显著加快，其中最快的是加糠麸
43、的，原来食物通过肠道的时间是4979h，加食糠麸后，缩短为3551h，排便量也有显著增加。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物2 2提高人体的免疫力提高人体的免疫力如木质素可与金属相结合，起到抗化学药品及食品添加剂的有害作用。3 3降低血糖和血胆固醇降低血糖和血胆固醇 可溶性纤维能减少小肠对糖的吸收，因此也可减少体内胰岛素的释放，而胰岛素可刺激肝脏合成胆固醇，所以胰岛素释放的减少又可以使血浆胆固醇水平受到影响。各种纤维都可吸附胆汁酸、脂肪等达到降血脂的作用。另外，可溶性纤维在大肠中被肠道细菌代谢分解产生一些短链脂肪酸如乙酸、丁酸、丙酸等，这些短链脂肪酸可减弱肝中胆固醇的合成，对预防和治疗心血管疾
44、病有一定的作用。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物4 4减少热量摄入，控制体重增加减少热量摄入，控制体重增加当摄入膳食纤维时，可减缓食物由胃进人肠道的速度和吸水作用，从而产生饱腹感而减少热能摄入。四、膳食纤维对微量营养素的影响四、膳食纤维对微量营养素的影响 膳食纤维在小肠内可与这些营养素相结合，降低钙、镁、锌、磷的吸收率，也可影响血清中铁和叶酸的含量。但是很少有证据表明，摄食营养充足、富含高膳食纤维食品的人群有维生素和矿物质缺乏的问题。总的看来膳食纤维对微量营养素的影响很小。当然，膳食纤维亦不宜摄食过多，进食大量膳食纤维会引起胀气，增加粪便中甲烷和脂肪的排出量。第三章第三章 碳水化合物碳水化合
45、物五、膳食纤维在食品加工中的变化五、膳食纤维在食品加工中的变化 1 1碾磨碾磨碾磨在精制米、面的过程中，可除去谷物的外层皮壳等，降低其总膳食纤维的含量，这主要是降低了不溶性膳食纤维含量。全谷粒和精制粉二者的膳食纤维组成不同，全谷粒粉含有大量纤维素。稻谷、大麦和燕麦的壳中所含大量木聚糖，通常在食用前通过碾磨、精制时除去。但是燕麦和稻壳常被用作纤维制剂用于强化食品。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物2 2热加工热加工加热可使膳食纤维中多糖的弱键受到破坏。加热可降低纤维分子之间的缔合作用即解聚作用，导致其增溶。若广泛解聚可形成醇溶部分，导致膳食纤维含量降低。中等的解聚作用对膳食纤维含量影响很小，但可
46、改变膳食纤维的功能特性和生理作用。加热可使膳食纤维中多糖的交联键发生变化。3.挤压熟化挤压熟化据报告，小麦粉即使在温和条件下挤压熟化，膳食纤维的溶解度也有增加。水分含量越低，增溶作用越高，而螺旋转速和温度的作用很小。小麦剧烈膨化也使纤维的溶解度增加，但焙烤和滚筒干燥对膳食纤维的影响很小。此外，另有报告称，小麦粉经高压蒸汽处理时也有不溶性纤维的损失，这主要是阿拉伯糖基木聚糖的降解。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物4水合作用水合作用膳食纤维具有一定的膨润、增稠特性。大多数谷物纤维原料被碾磨时可影响其水合性质。豌豆纤维的碾磨制品比未碾磨制品更快水合，这与其表面面积增大有关。加热也可改变膳食纤维的水
47、合性质。煮沸可增加小麦麸和苹果纤维制品的持水性，而高压蒸汽处理、蒸汽熟化和焙烤的影响不大。其中蒸汽熟化的制品比焙烤制品吸水快。此外，有报告称豌豆壳、糖用甜菜纤维、小麦麸和柠檬纤维在挤压熟化时对持水性仅稍有影响。第三章第三章 碳水化合物碳水化合物六膳食纤维的摄取与食物来源六膳食纤维的摄取与食物来源 1 1膳食纤维的摄取膳食纤维的摄取 美国美国FDAFDA推荐的总膳食纤维摄入量为成人每日推荐的总膳食纤维摄入量为成人每日202035g35g。每天摄入一定量的植物性食物如每天摄入一定量的植物性食物如400400500g500g的蔬菜和水果，的蔬菜和水果，一定量的粗粮如杂豆、玉米和小米等，可满足机体对膳
48、一定量的粗粮如杂豆、玉米和小米等，可满足机体对膳食纤维的需要。食纤维的需要。此外，美国供给量专家委员会推荐膳食纤维中以不溶此外，美国供给量专家委员会推荐膳食纤维中以不溶性纤维性纤维70%70%75%75%，可溶性纤维，可溶性纤维25%25%30%30%为宜，并且应由为宜，并且应由天然纤维提供膳食纤维，而不是纯纤维素。另据报告，天然纤维提供膳食纤维，而不是纯纤维素。另据报告，澳大利亚人每日平均摄入膳食纤维澳大利亚人每日平均摄入膳食纤维25g25g，可明显减少冠心，可明显减少冠心病的发病率和死亡率。病的发病率和死亡率。饴糖在体内水解为葡萄糖后被吸收、利用。当食物中碳水化合物的供给量充足时，机体首先
49、利用它提供能量，从而减少蛋白质作为能量的消耗。加热可使膳食纤维中多糖的弱键受到破坏。表31 主要的膳食糖类四、焦糖化反应和羰氨反应当膳食中碳水化合物供应不足时，脂肪动员加速，肝脏中酮体生成量增加，再加上糖代谢减少，丙酮酸缺乏，可与乙酰辅酶A缩合成柠檬酸的草酰乙酸减少，更减少了酮体的去路使酮体聚集于血液成为酮血症。可以引起胃肠道构造损害和功能障碍，使某些疾病如溃疡性结肠炎、肥胖、糖尿病、高脂血症、动脉硬化及癌症等多种疾病发病危险性增加。一般来说，膳食组成中蛋白质、脂肪含量高时，碳水化合物的量可以低些，反之，则应高些。随着人们生活水平的提高，作为主食的谷类食品加工越来越精细，致使其膳食纤维的含量显
50、著降低。（4）纤维素、半纤维素、木质素 广泛存在于植物组织中，详细性状见本章第五节膳食纤维部分。纤维素有一定的机械强度、抗生物降解、抗酸水解性和低水溶性。美国国家研究所提出每人每天的摄入量为2030g，或以每人卡能量摄入量计算，即（1013）g/1000kcal.二、碳水化合物的食物来源此外，胡萝卜中低分子质量碳水化合物的损失，可依品种不同而有所不同，且在收获与贮藏时也不相同。它在人体内消化后，主要以葡萄糖的形式被吸收利用。许多多糖类物质具有生物活性功能，如细菌的荚膜多糖有抗原性，分布在肝脏、肠黏膜等组织中的肝素，对血液有抗凝作用，真菌多糖对肿瘤有一定的抑制作用等。如木质素可与金属相结合，起到
