碳水化合物在体内的作用

在我们对碳水化合物的评论的这一部分中，我们解释了包括糖在内的碳水化合物的不同类型和基本功能。如需了解碳水化合物摄入量与健康之间的关系，请参阅“碳水化合物对您有益还是有害？”一文。

1。简介

除了脂肪和蛋白质，碳水化合物是我们饮食中的三种常量营养素之一，其主要功能是为身体提供能量。它们以许多不同的形式出现，如糖和膳食纤维，以及许多不同的食物，如全谷物、水果和蔬菜。在本文中，我们将探讨饮食中碳水化合物的种类及其功能。

2。什么是碳水化合物？

在最基本的情况下，碳水化合物是由糖的组成部分组成的，可以根据分子中结合多少糖单元进行分类。葡萄糖、果糖和半乳糖是单糖的例子，也称为单糖。双单位糖称为二糖，其中最广为人知的是蔗糖（食糖）和乳糖（乳糖）。单糖和二糖通常被称为简单碳水化合物。长链分子，如淀粉和膳食纤维，被称为复合碳水化合物。但实际上，存在更多明显的差异。表 1 概述了我们饮食中的主要碳水化合物类型。

表 1。 基于不同分类的碳水化合物示例。

碳水化合物也有以下名称，通常是指特定的碳水化合物组：

• 糖
• 简单和复杂的碳水化合物
• 抗性淀粉
• 膳食纤维
• 益生元
• 内在糖和添加糖

不同的名称来自这样一个事实，即碳水化合物根据其化学结构进行分类，但也基于它们在我们饮食中的作用或来源。即使是主要的公共卫生当局也没有针对不同碳水化合物组的统一定义。

3。碳水化合物的种类

3.1。单糖、二糖和多元醇

简单碳水化合物——含有一两个糖单位的碳水化合物——也简称为糖。例子是：

• 葡萄糖和果糖：存在于水果、蔬菜、蜂蜜中的单糖，也存在于葡萄糖果糖浆等食品中
• 食糖或蔗糖是葡萄糖和果糖的二糖，天然存在于甜菜、甘蔗和水果中
• 乳糖是一种由葡萄糖和半乳糖组成的二糖，是牛奶和乳制品中的主要碳水化合物
• 麦芽糖是一种葡萄糖二糖，存在于麦芽和淀粉衍生糖浆中

制造商、厨师和消费者往往将单糖和二糖添加到食品中，被称为“添加糖”。它们也可能以天然存在于蜂蜜和果汁中的“游离糖”的形式出现。

多元醇或所谓的糖醇也很甜，可以以与糖类似的方式用于食品中，但与普通食糖相比卡路里含量较低（见下文）。它们确实天然存在，但我们使用的大多数多元醇都是通过糖的转化制成的。山梨糖醇是食品和饮料中最常用的多元醇，而木糖醇则经常用于口香糖和薄荷糖中。异麦芽酮糖醇是一种由蔗糖制成的多元醇，常用于糖果。摄入过多的多元醇会产生通便作用。

如果您想了解有关糖的更多信息，请阅读我们的“糖：解决常见问题”文章、“解决有关甜味剂的常见问题”文章，或调查在烘焙食品和加工食品中替代糖的机会和困难（'从食品技术的角度来看糖'）。

3.2.寡糖

世界卫生组织 (WHO) 将寡糖定义为具有 3-9 个糖单位的碳水化合物，尽管其他定义允许链长稍长。最著名的是低聚果聚糖（或用适当的科学术语：低聚果糖），它由多达 9 个果糖单元组成，天然存在于朝鲜蓟和洋葱等低甜度蔬菜中。棉子糖和水苏糖是在一些豆类、谷物、蔬菜和蜂蜜中发现的低聚糖的另外两个例子。大多数低聚糖不会被人体消化酶分解成单糖，而是被肠道微生物群利用（更多信息请参阅我们的膳食纤维材料）。

3.3。多糖

形成多糖需要十个或更多——有时甚至高达几千个——糖单元，多糖通常分为两种类型：

• 淀粉，它是洋葱、胡萝卜、土豆和全谷物等根茎类蔬菜的主要能量储备。它具有不同长度的葡萄糖链，或多或少有分支，并以颗粒形式存在，其大小和形状因含有它们的植物而异。动物体内相应的多糖称为糖原。有些淀粉只能被肠道微生物群消化，而不是我们自己身体的机制：这些被称为抗性淀粉。
• 非淀粉多糖，属于膳食纤维组的一部分（尽管菊粉等少数寡糖也被视为膳食纤维）。例子是纤维素、半纤维素、果胶和树胶。这些多糖的主要来源是蔬菜和水果，以及全谷物。非淀粉多糖和实际上所有膳食纤维的一个标志性特征是人类无法消化它们；因此，与大多数其他碳水化合物相比，它们的平均能量含量较低。然而，某些类型的纤维可以被肠道细菌代谢，从而产生对我们身体有益的化合物，例如短链脂肪酸。在我们关于“全谷物”和“膳食纤维”的文章中，详细了解膳食纤维及其对我们健康的重要性。

从这里开始，我们将在谈论单糖和双糖时指代“糖”，而在谈论非淀粉多糖时将指代“纤维”。

4。碳水化合物在我们体内的作用

碳水化合物是我们饮食的重要组成部分。最重要的是，它们为我们身体最明显的功能（例如移动或思考）提供能量，也为大多数时候我们甚至没有注意到的“背景”功能提供能量。在消化过程中，由一种以上糖组成的碳水化合物会被消化酶分解成单糖，然后被直接吸收，从而引起血糖反应（见下文）。身体直接使用葡萄糖作为肌肉、大脑和其他细胞的能量来源。一些碳水化合物不能被分解，它们要么被我们的肠道细菌发酵，要么在不改变的情况下通过肠道。有趣的是，碳水化合物在我们的细胞、组织和器官的结构和功能中也发挥着重要作用。

4.1。碳水化合物作为能源及其储存

分解为主要葡萄糖的碳水化合物是我们身体的首选能量来源，因为我们的大脑、肌肉和所有其他组织中的细胞直接使用单糖来满足其能量需求。根据类型，一克碳水化合物提供的能量不同：

• 淀粉和糖是提供能量的主要碳水化合物，每克提供 4 卡路里（17 千焦耳）
• 多元醇提供 2.4 卡路里（10 千焦耳）（赤藓糖醇根本不被消化，因此提供 0 卡路里）
• 膳食纤维 2 卡路里（8 千焦耳）

单糖直接被小肠吸收到血液中，在那里它们被运送到需要的细胞。几种激素，包括胰岛素和胰高血糖素，也是消化系统的一部分。它们通过根据需要在血流中去除或添加葡萄糖来维持我们的血糖水平。

如果不直接使用，身体会将葡萄糖转化为糖原，这是一种像淀粉一样的多糖，储存在肝脏和肌肉中，作为一种现成的能量来源。在需要时，例如在两餐之间、晚上、体力活动期间或短暂禁食期间，我们的身体会将糖原转化回葡萄糖以维持恒定的血糖水平。

大脑和红细胞特别依赖葡萄糖作为能量来源，并且可以在极端情况下使用来自脂肪的其他形式的能量，例如在非常长时间的饥饿中。正是由于这个原因，我们的血糖必须不断地保持在最佳水平。单是成人大脑的能量需求，每天就需要大约 130 克葡萄糖。

4.2。血糖反应和血糖指数

当我们吃含碳水化合物的食物时，血糖水平会先升高后降低，这一过程称为血糖反应。它反映了葡萄糖的消化和吸收速度，以及胰岛素在使血糖水平正常化方面的作用。影响血糖反应率和持续时间的因素有很多：

• 食物本身：
  • 形成碳水化合物的糖的类型；例如果糖的血糖反应低于葡萄糖，蔗糖的血糖反应低于麦芽糖
  • 分子的结构；例如具有更多分支的淀粉更容易被酶分解，因此比其他淀粉更容易消化
  • 使用的烹调和加工方法
  • 食物中其他营养素的含量，例如脂肪、蛋白质和纤维
• 每个人的（新陈代谢）情况：
  • 咀嚼程度（机械故障）
  • 胃排空率
  • 通过小肠的时间（部分受食物影响）
  • 新陈代谢本身
  • 一天中摄入食物的时间

不同食物（以及食物的加工技术）对血糖反应的影响是相对于一个标准（通常是白面包或葡萄糖）在进食后两小时内进行分类的。这种测量称为血糖指数（GI）。 GI 为 70 意味着食物或饮料会引起 70% 的血糖反应，而纯葡萄糖或白面包中的碳水化合物含量相同；然而，大多数情况下，碳水化合物与蛋白质和脂肪混合食用，这些都会影响 GI。

高 GI 食物比低 GI 食物引起更大的血糖反应。同时，低 GI 的食物比高 GI 的食物消化和吸收更慢。科学界有很多讨论，但目前没有足够的证据表明以低 GI 食物为基础的饮食可以降低患肥胖症和 2 型糖尿病等代谢疾病的风险。

4.3。肠道功能与膳食纤维

虽然我们的小肠无法消化膳食纤维，但纤维通过增加肠道的体积，从而刺激肠道运输，有助于确保良好的肠道功能。一旦难以消化的碳水化合物进入大肠，某些类型的纤维，如树胶、果胶和寡糖，就会被肠道微生物群分解。这会增加肠道的整体质量，并对我们肠道菌群的构成产生有益的影响。它还会导致细菌废物的形成，如短链脂肪酸，它们会在结肠中释放，对我们的健康有益（有关更多信息，请参阅我们的膳食纤维文章）。

5。总结

碳水化合物是我们饮食中的三种常量营养素之一，因此对身体的正常运作至关重要。它们以不同的形式出现，从糖到淀粉再到膳食纤维，并且存在于我们吃的许多食物中。如果您想详细了解它们如何影响我们的健康，请阅读我们关于“碳水化合物对您是好还是坏？”的文章。