人类营养学基础/功能

4.3 功能

碳水化合物有很多形式——复杂的或简单的，如果糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖和麦芽糖。碳水化合物由淀粉、糖、糊精和树胶组成。碳水化合物在人体中最重要的一种功能是提供能量——为大脑、肌肉以及一直到细胞提供能量。此外，碳水化合物对于调节血糖水平，使脂肪代谢成为可能，以及帮助防止蛋白质摄入被用作我们的第一和主要能量来源都很重要。

碳水化合物提供的能量中，极其重要的一部分是提高低血糖水平。这是通过淀粉酶分解碳水化合物来实现的。当我们食用碳水化合物时，我们的血液会收集碳水化合物，血糖就会升高。随着胰岛素的引入，我们的细胞吸收碳水化合物，将其从血液中清除。然而，有时会引入过量的胰岛素，导致我们的血糖下降太多，降至低水平——这意味着低于下限。当这种情况发生时，我们需要摄入更多的碳水化合物——一种糖的形式——来提高血糖。

碳水化合物有复杂和简单的形式——复杂的糖需要更长的时间才能在你的系统中激活，产生的血糖峰值较低，而简单的糖会立即反应。我们需要碳水化合物中的葡萄糖为大脑和肌肉提供能量。这就是为什么当我们几个小时没有进食，缺少碳水化合物摄入时，我们会感到虚弱、昏厥、头晕，无法发挥我们的全部潜能。

碳水化合物是能量形成的首选方法，而不是首先使用蛋白质或脂肪。在整个碳水化合物供应耗尽后，才会利用脂肪。一旦由于碳水化合物缺乏而开始使用脂肪，脂肪碎片就会开始聚集成团，形成酮体。虽然有时酮体可以成为良好的能量来源，但它们通常弊大于利。当酮体的产生量大于使用量时，就会发生酮症，这对我们身体的酸碱平衡产生负面影响。另一方面，碳水化合物也用于防止我们摄入的蛋白质被用作第一能量来源。与脂肪的使用类似，当我们的碳水化合物葡萄糖储存耗尽时，我们摄入的蛋白质被用作能量。我们身体的蛋白质组织被强行分解以通过称为糖异生的过程制造葡萄糖。糖异生是帮助防止低血糖发生的一种方法，它由丙酮酸、乳酸、甘油和生糖氨基酸组成。

参考文献

碳水化合物。（无日期）。2015 年 11 月 30 日检索自 http://www.extension.iastate.edu/humansciences/content/carbohydrate

碳水化合物和血糖。（无日期）。2015 年 11 月 30 日检索自 http://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/carbohydrates/carbohydrates-and-blood-sugar/

Lawrence, R.（无日期）。脂肪和碳水化合物代谢的相互作用——新方面和疗法：（治疗学和药理学部分）。2015 年 11 月 30 日检索自 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1998199/

Whitney, E. 和 Rolfes, S.（2015）。了解营养（第 14 版）。加利福尼亚州贝尔蒙特：沃兹沃斯。

2.3.1 糖和淀粉

碳水化合物是糖、淀粉、糊精和树胶。糖和淀粉都被归类为糖类。糖是一种简单的碳水化合物，其化学成分为 (CH2O)n。大多数糖在溶液中会形成环状结构。通常称为单糖和二糖。淀粉是一种由多个葡萄糖单元连接在一起的碳水化合物，人体可以消化；也称为复杂碳水化合物。(1)

淀粉是植物中的一种葡萄糖形式。身体将淀粉和糖转化为糊精。淀粉和糖被分解成单糖，然后葡萄糖被用于能量。

能量
食物中对人体营养最重要的简单糖被称为蔗糖、果糖、乳糖和麦芽糖。身体需要一种叫做葡萄糖的简单糖，所以食物中的这些其他简单糖在身体中分解成葡萄糖，每克碳水化合物产生 4 千卡能量。它们通过在水连接处轻松分离来做到这一点。淀粉包括土豆、谷物、小麦和其他谷物以及大米等食物。淀粉是复杂的糖，复杂的糖通过在水连接处轻松分离，分解成一种简单糖（麦芽糖），然后分解成葡萄糖。本质上，淀粉就是需要更多步骤才能变成葡萄糖的糖。

’‘’脂类代谢’‘’
脂类从肠道吸收，并在身体能够利用之前经历消化和代谢。大多数膳食脂类是脂肪和复杂分子，身体需要分解它们才能利用和从中获取能量。(2)

短链脂肪酸直接进入循环，但大多数脂肪酸在肠道中与甘油重新酯化，形成甘油三酯，以脂蛋白颗粒的形式进入血液，称为乳糜微粒。

脂蛋白脂肪酶作用于这些乳糜微粒，形成脂肪酸。这些脂肪酸可能被储存在脂肪组织中，被任何含有线粒体并使用氧气的组织用于能量，并被重新酯化成甘油三酯在肝脏中，并作为称为 VLDL（极低密度脂蛋白）的脂蛋白输出。

VLDL 的结果与乳糜微粒类似，最终转化为 LDL（低密度脂蛋白）。胰岛素模拟脂蛋白脂肪酶。

在长期饥饿期间，脂肪酸也可以在肝脏中转化为酮体。这些酮体可以被大多数含有线粒体的细胞用作能量来源。

参考文献

1. 糖和淀粉是什么——作者：Beth Gruber 博士，于 2003 年 7 月 29 日发表在 www.carbsmart.com 上

2. 脂类代谢——作者：Ananya Mandal 博士，医学博士，发表在 http://www.news-medical.net/health/Lipid-Metabolism.aspx

3. [1]

2.3.2 纤维

摘要

目前对血糖平衡的研究在广度和深度上都在不断增加。血糖平衡是一个热门话题，包括肥胖和糖尿病等主要疾病。从葡萄糖补充剂、时下流行的健康“方法”书籍、著名讲座和营养理念来看；葡萄糖无疑是当今的话题。寻找一个起点来解释血糖平衡的核心概念，同时筛选大量数据，这是一个有趣的过程。这篇简短的非科学概述旨在解释葡萄糖是什么，为什么我们需要它，以及当我们这种生命之源的简单糖含量过低或过高时会发生什么。

血糖平衡

葡萄糖是一种从我们食物中的碳水化合物中提取的简单糖。^[1] 稳定的葡萄糖供应为我们身体提供了能量来源，以支持健康功能和生命。血液中过多的或过少的葡萄糖会对我们的身体产生不利影响。保持平衡支持健康功能。^[2] 葡萄糖平衡（葡萄糖稳态或血糖调节）取决于两种激素，胰高血糖素和胰岛素。^[3] 这些激素的存在调节葡萄糖的吸收。^[1] 胰岛素允许葡萄糖吸收，胰高血糖素刺激肝脏释放更多葡萄糖。我们的大脑和肌肉组织是葡萄糖的主要接收者，并利用它作为能量来源。当葡萄糖不被吸收用于能量使用时，它会作为储存沉积在脂肪细胞中。一篇《自然》杂志的文章中有一个简单的图表显示了肝脏、胰腺和其他器官如何协调这一过程。^[4] 找到合适的葡萄糖平衡是特定于您独特的遗传特征的。与您的医生交谈可以提供关于您的平衡可能是什么样子的线索。在整个葡萄糖研究中，人们一直强调健康的饮食习惯和营养丰富的食物。而且几乎没有，如果有的话，研究发现不平衡的葡萄糖平衡的症状会对人们产生理想的结果。^[5] 指向血糖的两个主要情况是糖尿病^[6] 和肥胖。肥胖研究人员正在发现大脑如何感知葡萄糖，以及这与肥胖和新陈代谢的联系。^[7]

我们可以在哪里找到葡萄糖，哪些食物选择对我们来说更好？这两个问题都很广泛，不会成为本简短研究的重点。但是，可以做一些快速评论来考察这个问题。了解碳水化合物和碳水化合物的消化将有助于您做出选择。^[8] 由于碳水化合物主要存在于植物中，因此请考虑这些植物性碳水化合物的纤维摄入量。^[9] 建议葡萄糖吸收会受到您所食用纤维的影响。而食用全谷物，包括纤维，将有助于大多数人饮食中葡萄糖的适当平衡。^[10]

参考文献

• http://www2.jabsom.hawaii.edu/pili/curriculum/pic/PiC_Mtg03_Food.pdf
• http://www.wisegeek.com/what-is-glucose-homeostasis.htm
• http://www.nature.com/nature/journal/v444/n7121/fig_tab/nature05483_F3.html
• http://www.med.umich.edu/pfans/docs/tip-2013/bloodsugarbalance-0313.pdf
• http://www.diabetes.org/
• http://www.diabetes-obesity-center.org/?q=faculty/schwartz-md
• Hyman, Mark MD, (2012). The Blood Sugar Solution: the ultrahealthy program for losing weight, preventing disease, and feeling great now! 1st ed. Little, Brown and Company.New York, New York.
• http://www.livestrong.com/article/387923-how-do-we-get-glucose/
• Robertson, Laurel, (1986). The New Laurel's Kitchen. 1st ed. Berkeley, California: Ten Speed Press.

如果糖原储备不可用，身体会使用葡萄糖或能量。如果糖原储备耗尽，蛋白质会通过糖异生过程被用于生成葡萄糖。重要的是饮食中要有足够的碳水化合物，以防止需要分解蛋白质来获取能量。

血液中酮体积聚称为酮症。它会扰乱身体的酸碱平衡。当过度食用碳水化合物时，身体会使用葡萄糖来制造身体脂肪。

肠道健康
胆固醇平衡

碳水化合物的其他功能

膳食纤维是植物的结构成分，存在于所有植物性食物中，例如蔬菜、水果、豆类和全谷物。它们单糖之间的键不能被体内消化酶分解，不像淀粉。因此，它们几乎不提供能量。膳食纤维为植物提供结构，并且不能被人类酶分解。

可溶性纤维存在于燕麦、豆类和柑橘类水果中。它们通过降低血液胆固醇和葡萄糖水平（通过降低低密度脂蛋白胆固醇水平）来预防心脏病和糖尿病。它们刺激胃中细菌的生长，这有助于分解食物，以便它可以被身体用作能量。可溶性纤维与脂肪酸结合。这些纤维会延长胃排空时间。纤维会减缓葡萄糖的吸收，并促进食物通过胃肠道的运动。

不可溶性纤维不溶于水或形成凝胶，并且不易发酵。这些主要存在于全谷物和蔬菜中。这些纤维促进排便，缓解便秘，预防憩室病。不可溶性纤维使有毒废物更快地通过结肠。它有助于保持肠道中最佳的 pH 值，以预防疾病。

摘要：本节探讨了我们饮食中可以说是最重要的巨量营养素：碳水化合物。碳水化合物是身体的重要组成部分，因为它们是细胞的主要能量来源。没有它们，各种功能（包括但不限于代谢能量、储存能量、节省蛋白质和构建大分子）将无法实现。

碳水化合物的主要功能是为我们全身的细胞提供能量[1]。食用碳水化合物后，它会在胃和小肠中分解成更小的糖单位——果糖、半乳糖和葡萄糖[2]。分解后，这些糖进入血液，并流向肝脏，在那里果糖和半乳糖转化为葡萄糖[2]。

当细胞需要立即使用葡萄糖来提供能量时，糖酵解过程就会开始[3]。糖酵解本质上就是将葡萄糖裂解，并生成丙酮酸和 ATP。糖酵解之后，葡萄糖在线粒体中被分解，去除一个碳原子和两个氧原子，产生更多能量供细胞利用[1]。这种能量以另一种形式被运输到细胞中，使其可用[1]。

当身体有足够的能量来支持其功能时，多余的葡萄糖会储存在肌肉和肝脏中作为糖原[1]。通常，由于身体有足够的葡萄糖，碳水化合物的另一个功能是节省蛋白质，使其不必作为能量来源而分解。然而，在身体中没有足够的葡萄糖并且碳水化合物摄入不足的情况下，蛋白质就会被分解并用作能量来源[2]。这个过程会分解肌肉组织中的氨基酸，因此会导致蛋白质失去其作为肌肉构建块的主要作用[2]。

碳水化合物的另一个重要作用是帮助组装大分子[1]。没有被用于制造能量的葡萄糖会转化为核糖和脱氧核糖，它们是 RNA 和 DNA 以及 ATP 和 NADPH 的构建块[1]。NADPH 是一种非常重要的生物大分子，它参与各种化学反应并保护细胞免受氧化应激[1]。

除此之外，碳水化合物，特别是葡萄糖，在中枢神经系统中也起着至关重要的作用[2]。大脑对低血糖水平很敏感，因为葡萄糖是大脑的唯一能量来源，不像身体的其他部位[1]。缺乏碳水化合物会导致低血糖，或低血糖，这会导致身体和精神疲劳，以及导致头晕和虚弱[2]。

如果碳水化合物的所有这些功能都得到充分满足，多余的葡萄糖也可以用来制造脂肪[1]。

参考文献

(1) 碳水化合物在体内的功能。 （无日期）。 检索于 2015 年 12 月 1 日，来自 http://2012books.lardbucket.org/books/an-introduction-to-nutrition/s08-03-the-functions-of-carbohydrates.html（链接到外部网站）

(2) （无日期）。 检索于 2015 年 11 月 30 日，来自 http://www.extension.iastate.edu/humansciences/content/carbohydrate#role

(3) 代谢概览。 （无日期）。 检索于 2015 年 12 月 1 日，来自 http://chemistry.elmhurst.edu/vchembook/600glycolysis.html