第五节 碳水化合物

学习重点

碳水化合物的分类、功能及碳水化合物的主要食物来源。

基本概念

1.碳水化合物:由碳、氢、氧三种元素组成具有多羟基醛或多羟基酮结构的有机化合物,又称为糖类。

2.节约蛋白质作用:当体内碳水化合物供给不足时,机体为了满足自身对葡萄糖的需要,则动用蛋白质通过糖异生作用产生葡萄糖,长期下去将因蛋白质过度分解而对机体器官造成损害,因此摄入足够的碳水化合物能预防体内过多的蛋白质进入糖异生旁路,有利于发挥蛋白质特有的生理功能,这种作用称为节约蛋白质作用。

3.抗生酮作用:脂肪酸在体内分解代谢时产生的乙酰基需与碳水化合物代谢产生的草酰乙酸结合才能进入三羧酸循环而最终被彻底氧化。当碳水化合物不足时,因草酰乙酸不足使得脂肪酸不能被彻底氧化分解而产生过多酮体,当超过了肌肉等外周组织的分解能力时,会发生酮症酸中毒。反之,当碳水化合物充足时可防止酮症酸中毒的发生,这种作用称为抗生酮作用。

重点内容

一、碳水化合物的分类

(一)单糖

在结构上由3~7个碳原子构成。食物中的单糖主要有以下几种。

1.葡萄糖:六碳糖,构成食物中各种糖类的基本单位,一类具有右旋性和还原性的醛糖,人类空腹时唯一游离存在的六碳糖,在人血浆中的浓度是5mmol/L。

2.果糖:六碳酮糖,主要存在于水果及蜂蜜中。玉米糖浆含果糖40%~90%,是饮料、冷冻食品、糖果、蜜饯生产的重要原料。果糖吸收后经肝脏转变成葡萄糖被人体利用,部分可转变为糖原、脂肪或乳酸。

3.半乳糖:乳糖的组成成分,半乳糖在人体中先转变成葡萄糖后被利用,母乳中的半乳糖是在体内重新合成的,而不是食物中直接获得的。

4.其他单糖:①戊糖类,如核糖、脱氧核糖等;②甘露糖,主要存在于水果和根茎类蔬菜中;③糖醇类,如山梨醇、甘露醇、木糖醇等。

(二)双糖

由两分子单糖缩合而成。常见以下几种。

1.蔗糖:由一分子葡萄糖和一分子果糖以α糖苷键连接而成。日常食用白糖即蔗糖,是由甘蔗或甜菜提取而来的。

2.麦芽糖:由两分子葡萄糖以α糖苷键连接而成,是淀粉的分解产物,存在于麦芽中。

3.乳糖:由一分子葡萄糖与一分子半乳糖以β糖苷键连接而成,存在于乳中。

4.海藻糖:由两分子葡萄糖组成,存在于真菌及细菌中。

(三)寡糖

由3~10个单糖构成的小分子多糖。较重要的有:

1.棉子糖:由葡萄糖、果糖和半乳糖构成。

2.水苏糖:由组成棉子糖的三糖再加上一个半乳糖组成。

以上两种主要存在于豆类食品中,因在肠道中不被消化吸收,产生气体和其他物质,可造成肠胀气;而有些寡糖可被肠道有益细菌利用,促进这些菌群的增加,有保健作用。

(四)多糖

大于10个单糖组成的多糖化合物。其中一部分可被人体消化吸收,如糖原、淀粉,另一部分不能被人体消化吸收,如膳食纤维。

1.糖原:含有许多葡萄糖分子和支链的动物多糖。由肝脏和肌肉合成和储存,食物中糖原很少。

2.淀粉:许多葡萄糖组成的能被人体消化吸收的植物多糖,是人类碳水化合物的主要食物来源。据其结构可分为支链淀粉和直链淀粉。

二、碳水化合物的功能

体内碳水化合物以葡萄糖、糖原和含糖复合物三种存在形式,其功能与存在形式有关。

(1)提供能量。

(2)构成组织结构及生理活性物质。

(3)具有调节血糖作用。

(4)节约蛋白质作用和抗生酮作用。

(5)膳食纤维可改善肠道功能。

三、碳水化合物供给

膳食蛋白质、脂肪、碳水化合物均能提供能量,但膳食碳水化合物供热比例最高,以占总能量的60%~70%为宜。碳水化合物主要食物来源有:谷类、薯类、根茎类蔬菜、豆类、含淀粉多的坚果提供淀粉类碳水化合物,食糖等提供单糖、双糖类碳水化合物,蔬菜、水果及粗粮类是膳食纤维的主要来源。

应试习题

一、单项选择题(在每小题列出的选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填在题后的括号内,错选或未选均无分)

1.下面哪条是碳水化合物独特的生理功能?(　　)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A.供给能量　　　B.构成机体组织成分　　C.维持神经系统正常活动不可缺少的物质

D.抗生酮作用　　　E.构成生理活性物质

2.乳糖属于(　　)。

A.单糖　　　B.双糖　　　C.糖醇　　　D.多糖　　　E.寡糖

3.在一般情况下,人体进行各种生理活动所消耗的能量主要来源于(　　)。

A.蛋白质　　　B.矿物质　　　C.碳水化合物　　　D.维生素　　　E.脂类

4.碳水化合物的生理功能中最重要的是(　　)。

A.供给能量　　　B.构成有机体组织成分

C.节约蛋白质作用　　　D.抗生酮作用　　E.解毒作用

5.下列物质中属于多糖的是(　　)。

A.糖原　　B.蔗糖　　　C.麦芽糖　　　D.葡萄糖　　　E.果糖

6.组成低聚糖的单糖分子数为(　　)。

A. 1~2个　　　B. 3~8个　　　C. 11~15个　　　D. 16~20个　　　E. 21~26个

7.能引起肠胀气的碳水化合物是(　　)。

A.糖原　　　B.水苏糖　　　C.木糖　　　D.乳糖　　　E.半乳糖

8.下列属于多糖的物质是(　　)。

A.木糖　　　B.糊精　　　C.果糖　　　D.蔗糖　　　E.核糖

9.不溶性纤维包括(　　)。

A.果胶　　　B.树胶　　　C.黏胶　　　D.纤维素　　　E.胶浆

10.通常情况下,最容易吸收的糖是(　　)。

A.乳糖　　　B.葡萄糖　　　C.蔗糖　　　D.麦芽糖　　　E.水苏糖

11.我国成年人膳食中碳水化合物提供能量占全日摄入总能量的适宜比例为(　　)。

A. 40%以下　　　B. 40%~54%　　　C. 55%~65%　　　D. 70%~80%　　　E. 80%以上

12.与碳水化合物代谢有关的是(　　)。

A.铁　　　B.铬　　　C.钠　　　D.碘　　　E.铜

13.(　　)是人类最理想、最经济的能量来源,约占人体能量来源的60%~70%。

A.动物蛋白质　　　　B.薯类淀粉　　　　C.动物脂肪　　　　D.谷类淀粉　　　E.植物蛋白质

14.可溶性纤维包括(　　)。

A.果胶　　　B.半纤维　　　C.木质素　　　D.纤维素　　　E.抗性淀粉

15.食物中绝大部分碳水化合物以淀粉形式存在,其基本构成单位是(　　)。

A.葡萄糖　　　B.麦芽糖　　　C.半乳糖　　　D.果糖　　　E.低聚糖

16.为长期维持人体健康,每日摄入精制糖所提供的能量应低于摄入总量的(　　)。

A. 3%　　B. 5%　　　C. 10%　　　D. 15%　　　E. 20%

17.水解麦芽糖将产生(　　)。

A.仅有葡萄糖　　　B.果糖、葡萄糖

C.半乳糖、葡萄糖　　　D.甘露糖、葡萄糖　　E.果糖、半乳糖

18.一分子葡萄糖和一分子果糖结合形成(　　)。

A.麦芽糖　　　B.蔗糖　　　C.乳糖　　　D.棉子糖　　　E.果胶

19.关于碳水化合物的叙述错误的是(　　)。

A.葡萄糖是生物界最丰富的碳水化合物

B.甘油醛是最简单的碳水化合物

C.脑内储有大量糖原　　　D.世界上许多地区的成人不能耐受饮食中大量的乳糖

E.木质素不是碳水化合物

20.乳糖到达(　　)才能被消化。

A.口腔　　　B.胃　　　C.小肠　　　D.大肠　　　E.直肠

21.(　　)是维持糖类储存及适当分布的中心器官。

A.肾脏　　　B.胃　　　C.肝脏　　　D.大肠　　　E.小肠

二、多项选择题(请将最符合题意要求的答案以相应的字母填入括号中,少选、多选或错选都不得分)

1.含碳水化合物丰富的食物是(　　)。

A.谷类　　　B.薯类　　　C.根茎类蔬菜　　　D.叶类蔬菜　　　E.豆类

2.属于寡糖的物质是(　　)。

A.果糖　　　B.乳糖　　　C.水苏糖　　　D.支链淀粉　　　E.大豆低聚糖

3.下列哪些属于双糖?(　　)

A.麦芽糖　　　B.半乳糖　　　C.果糖　　　D.葡萄糖　　　E.蔗糖

4.乳糖不耐受的主要原因有(　　)。

A.先天性缺少乳糖酶　　　B.某些药物使乳糖酶分解

C.肠道感染使肠黏膜细胞分泌乳糖酶下降

D.年龄增加,乳糖酶活性下降　　　E.男性乳糖酶分泌低于女性

5.血糖生成指数(GI)较低表明(　　)。

A.碳水化合物吸收慢　　　B.进食该食物后血糖易升高

C.碳水化合物吸收快　　　D.进食该食物后血糖不易升高

E.食物碳水化合物的营养价值较低

6.关于食物GI的正确描述是(　　)。

A.食物GI可受到食品组分、加工方法的影响

B.混合食物GI可以通过单一食物GI值计算而得

C.食物GI是通过大量化学实验测出的

D.人们选择的食物GI越低越好

E.食物GI只限用于糖尿病的膳食指导

三、判断题(将判断的结果填入括号中,正确的填“T”,错误的填“F”)

1.糖在人体内不仅能转化为脂肪,还能转化为蛋白质,储存备用。(　　)

2.谷类碳水化合物主要为淀粉。(　　)

3.能直接供给大脑细胞活动所需能量的是葡萄糖。(　　)

4.蔗糖、半乳糖、麦芽糖都属于双糖。(　　)

5.糖醇是单糖的重要衍生物,常见的有山梨醇、甘露醇、木糖醇、麦芽糖醇等。(　　)

6.碳水化合物主要来源于谷类、薯类、蔬菜和水果等植物性食物。(　　)

7.不溶性纤维包括纤维素、半纤维素和木质素。(　　)

8.果胶是可溶性纤维。(　　)

四、填空题

1.根据碳水化合物的化学结构及生理作用可将碳水化合物分为　　　　、　　　　、　　　　。　 

2.　　　　是肠道双歧杆菌的增殖因子,可作为功能性食品的基料,其主要成分是　　　　、　　　　。 

3.最具代表性的益生元有　　　　和　　　　等。 

4.一般GI　　　　为高生糖指数食物,　　　　为中生糖指数食物,　　　　为低生糖指数食物。GI高的食物或膳食,进入胃肠道后消化快、吸收完全,葡萄糖迅速进入血液;反之则在胃肠道内停留时间长,释放缓慢,葡萄糖进入血液后峰值低,下降速度慢。 

五、名词解释

　　1.碳水化合物

2.低聚糖

3.直链淀粉

4.支链淀粉

5.益生元

6.食物血糖生成指数

　　六、简答题

　　1.简述碳水化合物的分类并举例。

2.碳水化合物的主要生理功能是什么?

3.食物血糖生成指数的定义是什么?食物血糖生成指数的应用有哪些?

　　七、论述题

详述碳水化合物的节约蛋白质作用和抗生酮作用。

参考答案

一、单项选择题(在每小题列出的选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填在题后的括号内,错选或未选均无分)

1. D

2. B

3. C

4. A

5. A

6. B

7. B

8. B

9. D

10. B

11. C

12. B

13. D

14. A

15. A

16. C

17. A

18. B

19. C

20. C

21. C

二、多项选择题(请将最符合题意要求的答案以相应的字母填入括号中,少选、多选或错选都不得分)

1. ABCE

2. CE

3. AE

4. ABCD

5. AD

6. AC

三、判断题(将判断的结果填入括号中,正确的填“T”,错误的填“F”)

1. T

2. T

3. T

4. F

5. T

6. T

7. T

8. T

四、填空题

1.糖(1~2个单糖)　寡糖(3~9个单糖)　多糖(≥10个单糖)

2.大豆低聚糖　水苏糖　棉子糖

3.乳果糖　异麦芽低聚糖

4. >70　70~55　≤55

五、名词解释

1.碳水化合物:由碳、氢、氧三种元素组成具有多羟基醛或多羟基酮结构的有机化合物,又称为糖类。

2.低聚糖:由3~10个单糖构成的小分子多糖,可被肠道有益细菌利用,促进这些菌群的增加而具有保健作用。

3.直链淀粉:又称糖淀粉,由几十个至上百个葡萄糖分子残基以α⁃1,4⁃糖苷键相连而成的一条直链。在热水中可以溶解,与碘产生蓝色反应,一般不显还原性。天然食品中较少,仅占淀粉成分的10%~35%。

4.支链淀粉:又称胶淀粉,分子相对较大,一般由几千个葡萄糖残基组成,整个支链淀粉分子形成许多分支再分支的树冠样的复杂结构。支链淀粉难溶于水,不显还原性。遇碘产生棕色反应,食物中含量较高,一般占65%~81%。

5.益生元:由不消化的碳水化合物派生出来的,指不被人体消化系统消化和吸收,能够选择性地促进宿主肠道内原有的一种或几种有益细菌(益生菌)生长繁殖的物质。通过益生菌的繁殖增多,抑制有害细菌生长,从而达到调整肠道菌群、促进机体健康的目的。

6.食物血糖生成指数:简称生糖指数,是反映食物引起人体血糖升高程度的指标,是人体进食后机体血糖生成的应答状况。GI=某食物在食后2h血糖曲线下面积/相当含量葡萄糖在食后2h血糖曲线下面积×100%。

六、简答题

1.答:碳水化合物分为:

(1)糖(1~2个单糖):单糖、双糖、糖醇。

(2)寡糖(3~9个单糖):低聚果糖、异麦芽低聚糖、海藻糖、大豆低聚糖等。

(3)多糖(≥10个单糖):淀粉、抗性淀粉、纤维素、木质素、果胶等。

2.答:(1)提供能量。

(2)构成组织结构及生理活性物质。

(3)具有调节血糖作用。

(4)节约蛋白质作用和抗生酮作用。

(5)膳食纤维可改善肠道功能。

3.答:食物血糖生成指数=某食物在食后2h血糖曲线下面积/相当含量葡萄糖在食后2h血糖曲线下面积×100%,是反映食物引起人体血糖升高程度的指标。

食物血糖生成指数可以指导合理膳食,有效控制血糖,帮助控制体重,改善胃肠功能。

七、论述题

答:节约蛋白质作用:当体内碳水化合物供给不足时,机体为了满足自身对葡萄糖的需要,则动用蛋白质通过糖异生作用产生葡萄糖,长期下去将因蛋白质过度分解而对机体器官造成损害,因此摄入足够的碳水化合物能预防体内过多的蛋白质进入糖异生旁路,有利于发挥蛋白质特有的生理功能,这种作用称为节约蛋白质作用。

抗生酮作用:脂肪酸在体内分解代谢时产生的乙酰基需与碳水化合物代谢产生的草酰乙酸结合才能进入三羧酸循环而最终被彻底氧化。当碳水化合物不足时,因草酰乙酸不足使得脂肪酸不能被彻底氧化分解而产生过多酮体,当超过了肌肉等外周组织的分解能力时,会发生酮症酸中毒。反之,当碳水化合物充足时可防止酮症酸中毒的发生,这种作用称为抗生酮作用。