碳水化合物(总)

碳水化合物是人体最好做清洁的能源

Carbohydrates

导读: 为什么先说碳水,因为碳水在生活中是最常见的,最经济的,但大家又有很多恐惧,或者错误的理解。但在梳理的过程中发现东西也比较多,我试图从我学习碳水的顺序来梳理,大的思路就是什么是碳水,他和我们身体的关系是什么,以及我们怎么摄入碳水,有什么简单的原则和方法。但我相信理解了背后的原理,我们才能基于原理随意发挥。希望了解原理就顺序看,想直接了解摄入原则的,可以直接到最后。

当下流行的"碳水恐惧症"现象 #

“碳水会让人变胖”、“吃碳水会得糖尿病”、“晚上不能吃碳水”……这些说法你一定不陌生。在当今的减肥文化中,碳水化合物似乎成了"千古罪人"。很多人为了减重,第一反应就是远离碳水,甚至完全戒断。

常见的碳水误解 #

“吃碳水会胖” #

实际上,从热量角度来看

  • 脂肪:9卡路里/克
  • 碳水:4卡路里/克
  • 蛋白质:4卡路里/克

关键在于:

  • 总热量的控制
  • 碳水的选择
  • 搭配的合理性

“晚上不能吃碳水” #

这个说法缺乏科学依据:

  • 重要的是全天的总摄入量
  • 晚上适量碳水有助于睡眠
  • 运动后需要补充,即使在晚上

“碳水就是糖” #

这是对碳水最大的误解:

  • 碳水包含多种形式
  • 不同碳水对身体的影响不同
  • 需要区分优质和劣质碳水

认识碳水 :生活中的碳水化合物 #

碳水化合物的分类 #

分类 (DP) 亚组 组成 简单解释
糖 (1-2 个单糖) 单糖 葡萄糖, 半乳糖, 果糖 最基本的糖类单位,不能被进一步分解成更简单的碳水化合物
双糖 蔗糖, 乳糖, 麦芽糖 由两个单糖分子结合而成的糖类
糖醇 山梨醇,甘露糖醇 由糖类转化而来的糖醇类物质
寡糖 (3-9 个单糖) 异麦芽低聚寡糖 麦芽糊精 由3-9个单糖分子组成的较短链糖类
其他寡糖 棉子糖, 水苏糖, 低聚果糖 其他类型的短链糖类,部分具有益生元作用
多糖 (≥ 10 个单糖) 淀粉 直链淀粉, 支链淀粉, 变性淀粉 由大量葡萄糖以直链或支链方式连接形成的复杂碳水化合物
非淀粉多糖 纤维素, 半纤维素, 果胶, 亲水胶质物 不能被人体直接消化吸收的复杂碳水化合物,属于膳食纤维
注: “主要的膳食碳水化合物的分类” 引自 FAO/WHO, 2007

聊到糖就会出现还原性的问题,怎么理解这里的有还原性和无还原性?

  • 有还原性:
    • 容易与氨基酸发生美拉德反应(想想烤面包和牛排,就是美拉德反应)
    • 可能导致食品褐变(苹果切开变黄)
    • 影响食品外观和口感
    • 缩短保质期
  • 无还原性:
    • 不易与食品中的蛋白质反应
    • 不会导致食品褐变
    • 储存期间稳定性好
    • 延长食品保质期
    • 保持食品原有的色泽和风味

糖 (1-2 个单糖) #

单糖 #

  • 单糖是不能被水解的最简单的碳水化合物,物中最常见的单糖是葡萄糖和果糖,它们都含有6个碳原子(已糖)。
  • 果糖是无色结晶,与葡萄糖分子式相同,但结构不同。果糖几乎总是与葡萄糖同时存在于植物中。
  • 果糖也是动物体易于吸收的单糖,如蜂蜜就含有大量的果糖。
  • 在糖类中果糖最甜,其甜度是庶糖的 1.2-1.5 倍。
  • 单糖具有还原性,能与氨基酸发生美拉德反应。

双糖 #

  • 蔗糖是最具有商业意义的双糖,主要来源于甘蔗和甜菜。庶糖由一分子的葡萄糖和一分子的果糖结合而成,无还原性。
  • 乳糖是仅存在于乳品中的双糖,它由葡萄糖和β-半乳糖结合,有还原性。仅存在于乳制品中,是婴儿的主要能量来源。
  • 麦芽糖是由两个分子的葡萄糖结合构成,无还原性。常见于发芽的谷物中。
  • 蔗糖是最常用的甜味剂。
双糖类型 组成成分
蔗糖 葡萄糖+果糖
乳糖 葡萄糖+半乳糖
麦芽糖 葡萄糖+葡萄糖

糖醇 #

  • 是单糖还原后的产物,广泛存在于生物界特别是在植物中。
  • 糖醇是直接被小肠吸收的,但吸收率很低 (20%~50%),每 g 提供的能量约 2-3 大卡,但因吸收率低,所以可以理解为每 g 就不到 1 大卡的热量
  • 糖醇的代谢不需要胰岛素,常用于糖尿病人膳食。
  • 在食品工业上,糖醇也是重要的甜味剂和湿润剂
  • 目前常使用的有甘露糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇、木糖醇和混合糖醇等。
  • 吃多了会腹泻和胃胀,因为他吸收率很低,所以大部分会在大肠里发酵。
糖醇种类 相对甜度(与蔗糖相比) 主要使用领域 特点
木糖醇 95% • 口香糖
• 牙膏
• 糖果
• 口腔护理产品
• 最接近蔗糖甜度
• 有明显清凉感
• 防蛀牙效果最好
麦芽糖醇 90% • 烘焙食品
• 糖果
• 冰淇淋
• 巧克力
• 溶解度高
• 耐热性好
• 不易吸潮
赤藓糖醇 70% • 无糖饮料
• 低热量食品
• 糖尿病食品
• 零食
• 热量接近于零
• 耐胃酸
• 不会引起血糖波动
山梨醇 60% • 糖果
• 果酱
• 饼干
• 化妆品
• 保湿性强
• 抗结晶性好
• 常用作保湿剂
甘露糖醇 50% • 低热量食品
• 糖尿病食品
• 制药
• 口感改良剂
• 吸热效果强
• 溶解度适中
• 稳定性好

寡糖 (3-9 个单糖) #

也称低聚糖,是由 3-9 个单糖分子组成,目前已知的几种重要的功能性低聚糖由低聚果糖、异麦芽低聚糖、海藻糖、低聚木糖、大豆低聚糖等。一些低聚糖存在于水果和蔬菜中,多数低聚糖不能或只能部分被吸收,能被结肠益生菌利用,产生短链脂肪酸。

异麦芽低聚寡糖 #

麦芽糊精

  • 是淀粉部分水解的产物
  • 麦芽糊精是典型的寡糖结构,完全由葡萄糖分子链接而成(3-9 个),介于糖和多糖之间,具有寡糖类典型的化学特性
  • 部分可被小肠消化,部分不被吸收可被益生菌利用,可以产生短链脂肪酸
  • 也是一种益生元,可以选择性发酵,调节肠道健康
  • 因为高度糊化+颗粒细小,可以在体内快速水解为多个葡萄糖分子,所以GI 值较高(110),超过了 100,对于糖尿病人群要慎重
  • 但也不要过于害怕,注意计算 GL(=食物GI × 摄入该食物的实际可利用碳水化合物的含量(g) ÷ 100),少量添加善于利用可以变成很好的能量补充剂

其他寡糖 #

名称 组成结构 消化特性 功能作用
棉子糖 由 3-6 个半乳糖组成 • 不能被小肠完全消化
• 能被肠道菌群发酵
• 发酵产生短链脂肪酸
• 具有益生元作用
• 改善肠道菌群
• 促进矿物质吸收
水苏糖 由 3-5 个果糖组成 • 小肠不能直接吸收
• 被肠道菌群选择性发酵
• 发酵速度相对较慢
• 益生元效果
• 调节肠道菌群
• 改善便秘
低聚果糖 2-9 个果糖,通常还有 1 个葡萄糖 • 小肠吸收率低
• 易被益生菌发酵利用
• 发酵产物有利于肠道健康
• 促进益生菌生长
• 增强免疫功能
• 帮助钙质吸收

多糖(≥10 个单糖) #

带有 10 个以上单糖分子的聚合物。它和单糖和寡糖不同,一般不溶于水,没有甜味,不行成结晶,没有还原性。在酶或酸的作用下,可水解成单糖基数不等的片段,最后成为单糖。

多糖是大自然为了让生物能更好的存储葡萄糖设计出来便于存储的聚合物。身体内糖原就是以多糖的形式存在的。稳定且可以在相同空间内存储更多的能量物质

淀粉类多糖 #

特征 直链淀粉 支链淀粉 变性淀粉
化学结构 • 约含200-980个葡萄糖残基
• 遇碘呈蓝色反应
• 约含600-6000个葡萄糖残基
• 遇碘呈棕色反应
• 由直链和支链淀粉经烹煮或糊化处理后变性而成
• 属于抗性淀粉的一种
消化特点 • 消化吸收速率较慢
• 易形成难消化的抗性淀粉
• 消化吸收速率快
• 易被人体吸收利用
• 不能被α-淀粉酶消化
• 在小肠内不能吸收
• 在大肠内被发酵
糊化和回生 • 易"老化"
• 老化后形成难消化的抗性淀粉
• 易糊化
• 糊化后提高消化率
• 糊化程度与加工程度、时间和温度成正相关
• 回生(老化)会降低淀粉的消化吸收率
常见食物 • 籼米
• 豆类
• 根茎类食物
• 糯米
• 北方粳米
• 冷却后的熟米饭
• 冷却的面包
• 回生的淀粉类食物
主要应用 • 作为主食原料
• 可用于制作需要保持形态的食品
• 用于制作黏性较强的食品
• 适合制作糕点类食物
• 作为膳食纤维的来源
• 可用于特殊膳食需求

这里单独说一下抗性淀粉 抗性淀粉是膳食纤维的一种,指在人类小肠内不能被吸收,但在大肠内可被发酵的淀粉及其分解产物。结构上是淀粉类多糖,但功能上是膳食纤维。

分类和特点 生活中常见形态 营养学价值 加热烹饪后的营养价值
RS1类
• 淀粉颗粒被食物成分包裹
• 影响消化酶直接接触
• 消化较慢
• 完整的谷物
• 粗粮
• 豆类
• 可被肠道菌群发酵
• 具有膳食纤维功能
• 延缓消化吸收
• 食物结构松软,更易消化
• 部分抗性淀粉特性降低
• 仍保留部分B族维生素和矿物质
• 蛋白质消化率提高
RS2类
• 生淀粉粒
• 只有糊化后在小肠消化吸收
• 生的土豆
• 未熟的香蕉
• 可被肠道菌群利用
• 产生短链脂肪酸
• 改善肠道环境
• 抗性淀粉特性基本消失
• 转化为可消化淀粉
• 增加能量利用率
• 适口性提高
RS3类 (变性淀粉)
• 经烹煮或糊化处理后变性
• 不能小肠消化吸收
• 需要冷却老化过程
• 隔夜饭
• 冷面包
• 凉拌土豆
• 属于膳食纤维
• 在大肠内被发酵
• 降低血糖反应
• 加热后部分失去抗性
• 可通过再次冷却形成
• 反复加热冷却可增加含量
• B族维生素可能损失

非淀粉类多糖(膳食纤维) #

非淀粉多糖是碳水化合物的一个重要类别。不能被人体消化酶分解,可以被肠道菌群发酵,具有保水性和凝胶形成能力。可以增加食物体积、延缓胃排空、改善肠道通过时间、促进肠道蠕动,调节肠道菌群等作用。

我们日常中常说的膳食纤维,也是碳水化合物的一种。

分类 组成结构 主要食物来源 注意事项 生理作用
纤维素 • β-1,4糖苷键连接的葡萄糖聚合物
• 不溶于水
• 结构致密
• 植物细胞壁的主要成分
• 谷物麸皮
• 豆类外皮
• 深色蔬菜
• 水果外皮
• 需要充足水分
• 逐步增加摄入量
• 避免突然大量食用
• 增加粪便体积
• 促进肠道蠕动
• 预防便秘
半纤维素 • 五碳糖和六碳糖连接而成的多聚糖
• 部分可溶于水
• 结构较复杂
• 全谷物
• 玉米芯
• 豆类
• 坚果
• 注意个体耐受性
• 与蛋白质搭配
• 建议细嚼慢咽
• 保持水分平衡
• 调节肠道菌群
• 降低胆固醇
果胶 • 半乳糖醛酸聚合物
• 易溶于水
• 可形成凝胶
• 柑橘类水果
• 苹果
• 梨
• 胡萝卜
• 适量食用
• 注意食用时机
• 可能影响矿物质吸收
• 延缓胃排空
• 稳定血糖
• 促进饱腹感
亲水胶质物 • 复杂多糖混合物
• 高度水溶性
• 粘稠性强
• 海藻类
• 豆类
• 蘑菇
• 洋葱
• 控制摄入量
• 观察消化反应
• 与药物间隔服用
• 改善肠道屏障
• 预防腹泻
• 调节免疫功能

碳水的消化和吸收 #

碳水化合物消化吸收分为两个主要形式:

  • 小肠消化(主要场所)
    • 消化吸收主要在小肠中完成。
    • 单糖直接在小肠消化吸收
    • 非单糖水解后再吸收
  • 结肠发酵
    • 小肠不能消化的部分,到结肠发酵后再吸收

碳水化合物对于身体的作用 #

碳水化合物是人体最重要的能量来源,主要以葡萄糖形式被人体吸收和利用。在人体内,碳水化合物经过消化和代谢后,主要通过以下方式发挥作用:

  1. 能量供应:每克碳水化合物氧化可产生4千卡热量
  2. 糖原储存:以糖原形式储存在肝脏和肌肉中
  3. 血糖调节:维持稳定的血糖水平
  4. 蛋白质节约:避免蛋白质被过度分解供能

碳水化合物对于部分器官的作用

器官 器官的主要功能 碳水与该器官之间的作用或关系
大脑 - 中枢神经系统核心器官 - 每天消耗全身20%的葡萄糖,几乎完全依赖葡萄糖供能,每天需要 120 g 左右
- 在特定条件下可启动酮体供能系统(70-75%) ,剩余 25-30%仍需要葡萄糖供能
- 需要稳定的葡萄糖供应
心脏 - 循环系统的动力泵 - 提供心肌收缩能量
- 可同时利用葡萄糖和脂肪酸供能
- 需要稳定的能量供应
肝脏 - 人体最大的代谢器官
- 解毒
- 储存糖原(约100g)、维生素和矿物质
- 合成蛋白质和胆汁
- 进行糖异生作用,身体 90%的糖异生在肝脏完成
- 当摄入的碳水化合物超过即时的需要时,肝脏就会将多余的转化为糖原储存
- 但储存量有限,过量的会转化为脂肪
肌肉 - 储存糖原(约400g)是身体最大的糖原储存库
- 支持运动和体位维持
- 储存蛋白质和氨基酸
- 运动时的主要能量来源
- 碳水可以保护蛋白质(主要是避免能量不足蛋白质被糖异生)
- 增加肌肉耐力,延长运动时间
小肠 - 消化吸收主要场所
- 为肠道细胞供能
结肠 - 水分重吸收
- 电解质平衡调节
- 储存和排出未消化物质
- 为肠道菌群提供生存环境
- 发酵未消化的碳水化合物,碳水化合物的第二消化场所
- 产生短链脂肪酸
- 不能被小肠消化的碳水化合物,在结肠中发酵
- 会产生短链脂肪酸、氢气、甲烷气等
- 作为益生元促进益生菌生长繁殖
肾脏 - 过滤血液
- 维持水、电解质平衡
- 调节血压和酸碱平衡
- 分泌激素及参与造血
- 为肾小管细胞供能
- 血糖超过肾阈值会出现尿糖
- 也可以发生糖异生

摄入方法,简单的原则 #

  • 碳水化合物是人体最好做清洁的能源,应占每日总热量的45-65%,可以简单记忆为每天总能量中有一半最好是碳水带来的。
  • 优先选择:糙米、燕麦、全麦面包,适量选择:米饭、面条,限制选择:蛋糕、甜点、含糖饮料。
  • 主要选择多糖做主食,适量补充寡糖对肠道有益,单糖要节制。
    • 多糖食物:
      • 谷物类:大米、燕麦、玉米、小米、荞麦
      • 薯类:土豆、红薯、山药
      • 全谷物:糙米、全麦面包
    • 含寡糖的食物:
      • 蔬菜:大蒜、洋葱、韭菜
      • 豆类:鹰嘴豆、芸豆、大豆
      • 全谷物:小麦、黑麦、大麦
    • 需要控制的高单糖食物:
      • 甜饮料
      • 糖果
      • 蜂蜜
      • 浓缩果汁
      • 果葡糖浆