碳水化合物是组成生命细胞的重要成分及其主要供能物质，并承担调节细胞活动的重要功能。人体中碳水化和物的存在形式主要有三种：葡萄糖、糖原和含糖的复合物，碳水化合物的生理功能主要与摄入食物碳水化合物的种类及其在机体内存在的形式有关。
（一）提供能量
膳食碳水化合物是人类获取能量最经济最主要的来源，1克葡萄糖在体能完全的氧化分解，可以释放能量16.7kj(4kcal)；最终产物为二氧化碳和水。维系人体健康所需的能量中，55%-65%有碳水化合物供给糖原是碳水化合物在体内的储存形式，在肝和肌肉中含量最多。碳水化合物的来源广泛、内储存，在体内消化、吸收、利用较其他热源物质迅速、完全并且安全，即使在缺氧的情况下，仍能通过酵解作用提供身体最必须的能量。它不但是肌肉活动最有效的燃料，而且是心脏、脑、红白细胞等重要组织细胞唯一依赖的能量来源，对维持其正常功能、增加耐力、提高工作效率有极其重要的意义。
（二）构成机体组成
碳水化合物也是构成机体组织的重要物质，并参与细胞的组成和多种活动，如核糖和脱氧核糖是细胞中核酸的成分；糖与脂类形成的糖脂是组成神经组织与细胞膜的重要成分；糖与蛋白质结合的糖蛋白，是某些具有重要生理功能的物质如抗原、抗体、酶、激素的组成成分。
（三）脂肪代谢调节作用
脂肪在体内代谢也需要碳水化合物的参与，脂肪在体内代谢所产生的乙酰基必须与草酰乙酸结合进入三羟酸循环中才能被彻底氧化，而草酰乙酸是由糖代谢产生，因此如果膳食中碳水化和物的摄入量过少，草酰乙酸供应相应减少，导致脂肪氧化不全而产生过多的酮体积聚在体内引起酮血症。由于碳水化合物的充分供给使酮体生成减少，从而防止了机体酮体的积累，因此，碳水化合物被誉为具有抗生酮作用。
（四)节约蛋白质作用
机体的一切生命活动都以能量为基础。当碳水化合物供应不足时，机体为了满足自身对葡萄糖的需要，将通过糖原异生产生葡萄糖，由蛋白质、脂肪产能来满足能量的需求。碳水化合物是机体最直接、最经济的能量来源，若食物能提供足量的可利用碳水化和物时，人体首先利用它作为能量来源，从而减少了蛋白质作为能量的消耗，使更多的蛋白质参与组织构成的等更重要的生理功能，因此碳水化和物起到了节约蛋白质的作用。此外，膳食中碳水化合物的充分补给，体内有足够的ATP产生，也有利于氨基酸的主动转运。如果采取节食减肥往往会对机体造成一定的危害，不仅可造成体能酮体的大量积累而且还使组
成体积的蛋白质分解，使体重减轻，危害健康。
（五）解毒作用
经塘醛酸途径生成的葡萄糖醛酸，是体内一种中重要的结合解毒剂，在肝中能与许多有害物质如细菌毒素、酒精、砷等结合，以消除有些物质的毒性或生物活性，起到解毒作用。机体肝糖原丰富时对有害物质的解毒作用增强，肝糖原不足时，机体对有害物质的解毒作用显著下降。
（六）增强肠道功能
非淀粉多糖类如纤维素和果胶，抗性淀粉、功能性低聚糖等抗消化的碳水化合物，虽不能在小肠消化吸收，但刺激肠道蠕动，增加了结肠发酵率，发酵产生的短链脂肪酸和肠道菌群增值，有助于正常消化和增加排便量。近年来已证实某些不消化的碳水化合物在结肠发酵、看有选择性的刺激肠道菌全的生长，特别是刺激某些有益菌群的生长，如乳酸菌、双歧杆菌。益生菌提高了消化系统功能，尤其是肠道的消化吸收功能。能促进肠道特定菌群的生长繁殖。因此，不消化碳水化合物被称为“益生元”.
碳水合物化组成生是细胞的命重要成及其主要分供能物质并承，担调细节胞动的重活功要。能人中碳体化和水的存物在形主式要有三：葡种萄、糖糖和原糖含复的合，物碳水合物化生理的能主功与摄要入食碳物化合水的物种类及其机体内存在的形式在有关
。
一）提供能量
（
膳食水碳化物合是类人获能量取最济经最主要的源来1克，萄糖在葡体能全完的化分氧解可以释放能，1量67kj.(4cka)l；终最产为二氧化物和水碳维。人系体康所健的需能中，量5%-56%5有碳化水物合供糖原是碳水化合给物体在的储存形式，内在肝和肉肌含中量最多。碳化水合物来源的泛广、内存储，在体消化内、吸、利收用其他较源热质迅物、完速并全安全且，即在使缺的氧情况下，能仍过酵解作通提供身用最体必须能的。它不但是肌量肉动活最效的燃有，料且是心脏、脑、而白细红等重要组织细胞唯胞依赖的一能量源来，维对持其正常功能、增耐加力提高、工效率有作其重极的意义。
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二）（成机构体组成
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1、 提供能量
糖类的主要功能是为机体提供生理活动及体力活动所需要的能量。当今世界上，糖类是绝大多数人群从膳食中获取的最经济、最主要的能量来源。糖类释放能量快，能及时满足机体需要。每克糖类在体内可产生 4kcal 的能量。
糖类对蛋白质节约或保护作用是指食物中糖类供给充足时，可免于过多蛋白质作为机体的能量来源而消耗，从而有利于蛋白质发挥其特殊的生理作用，如构成和修补组织、调节功能等。
2、构成身体组织
糖类是细胞的构成成分之一，肝脏、肌肉中含有肝糖原和肌糖原，体粘液中含有糖 蛋白质，脑神经中含有糖脂，细胞核中含有核糖，软骨、骨骼、角膜、玻璃体中均有糖蛋白参与构成。
3、维持神经系统的功能
葡萄糖是维持大脑正常功能的必需成分。糖类对神经系统的功能主要表现在它是神 经系统惟一的能量来源，因此糖是神经系统赖以维持和保持正常活动的主要能源，即神经系统的正常功能需要一定浓度的血糖作为保证。脑对低血糖反应十分敏感，轻者发生晕厥，重者发生低血糖性休克。当血糖浓度下降时，脑组织可因缺乏能量而发生功能性障碍，出现头晕、心悸、出冷汗、饥饿感、反应迟钝、注意力不集中等状况。若血糖继续下降，低于 45mg/100ml 时，可出现低血糖性休克。
4、保护肝脏、解毒及抗生酮作用
肝脏为人体最大的代谢器官和解毒器官，进入机体的毒物主要通过肝脏代谢而降解 失活。糖类的保护肝脏和解毒作用表现为两个方面：一是当肝糖原贮备较为充足时，肝脏对某些化学毒物（如四氯化碳、酒精）有较强的解毒作用；二是丰富的肝糖原在一定程度上可保护肝脏免受有害因素（如化学毒物和肝炎病毒等）的损害，起到保护肝脏的作用。
脂肪在体内的氧化主要靠葡萄糖来供能，即摄入适量的碳水化合物有助于体内脂肪 的充分氧化。当碳水化合物摄入不足或身患疾病（如糖尿病）不能利用碳水化合物时，机体所需能量主要由脂肪供给，但由于供给脂肪氧化的能量不充分，因此脂肪在体内会氧化不全，造成酮体大量生成。酮体是一类酸性物质的总称，包括乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮，它们在机体内过多蓄积会造成酸中毒，导致一系列代谢功能紊乱。酮体酸中毒 的症状包括恶心、呕吐、食欲减退、腹痛、疲乏、嗜睡及呼吸加快等，且呼出的气体有烂苹果味。
由于只有在一定量的碳水化合物存在时，脂肪氧化才能彻底，不产生过量的酮体，所以碳水化合物具有抗生酮作用。在正常情况下，适量碳水化合物的摄入有助于脂肪在体内的充分氧化，减少脂肪在体内的生成，有利于预防肥胖。
5、 膳食纤维
A、概念
膳食纤维（Dietary Fibre）一词最早于 1952 年由 Hispley 提出。当时，他将构成植 物细胞壁的纤维素、半纤维素和木质素三种成分称为食物纤维。1972 年 Trowell 指出， 对食物纤维的解释应包括它对人体的生理作用这一内涵，即膳食纤维是与其他营养素的 生理作用有着本质区别的食物成分。其后，他在所进行的深入研究中发现，植物细胞内也含有难于消化的多糖类，并具有同样的生理作用。于是，1976 年 Trowell 对以上定义 再次进行修改。随着研究深入，人们发现源于动物性食物的多糖类以及某些合成多糖类也具有膳食纤维的生理作用，因此人们对膳食纤维又进行了重新定义，即膳食纤维是食物中不能被人体消化吸收，但具有特殊生理作用，维持人体健康必不可少的食物成分的总称，其以不可消化的多糖为主要成分。
B、 种类
膳食纤维的种类很多，可按其溶解性、来源及化学结构等的不同进行分类。按溶解性的不同，膳食纤维可分为水溶性和水不溶性两种。水溶性膳食纤维主要是植物细胞内的贮存物质和分泌物，存在于植物细胞间质和细胞内，功能各异，包括果胶、阿拉伯胶、卡拉胶、琼脂和葡甘聚糖等，此外还包括一些微生物多糖（如黄原胶）和合成多糖（如羧甲基纤维素钠）。水不溶性膳食纤维是构成细胞壁的成分，起支架和保护作用，稳定性 高，包括纤维素、半纤维素、木质素、原果胶和甲壳质等。按其来源的不同，膳食纤维可分为植物性、动物性、微生物性和人工合成膳食纤维。谷皮、麦麸、蔬菜及水果的根、茎、叶主要由纤维素组成，因此它们是人类膳食纤维的主要来源。
C、 生理功能
由于膳食纤维具有吸水膨胀以及螯合金属离子和一些有机毒物的作用，因此膳食纤维在体内具有整肠通便、降血脂、降血糖等多种功能，有时也被称之为“第七大营养素”。膳食纤维在人体的作用主要包括以下方面：
（1）整肠通便与防便秘、痔疮、肠癌和减肥。膳食纤维虽不能为人体消化，但 在大肠内可吸水膨胀，吸水膨胀后其体积可增加 1.5-22 倍。吸水膨胀作用使得粪便体积增大，从而刺激肠壁产生便意，促进肠蠕动，加快粪便从肠道内的排出速度，因而具有通便的作用。这一作用也有利于肠道内压的下降，因此可以预防便秘以及由于长时间便秘 引起的痔疮。由于膳食纤维具有促进肠蠕动的作用，因此便秘时应多摄入一些富含膳食 纤维的食物，如水果和蔬菜。但是对于那些消化功能较差、腹泻、肠炎患者则应减少膳 食纤维的摄入，多吃一些少渣食物。
结肠癌的发生与多种因素有关，一般认为它是由于某种刺激物或毒物在结肠内停留时间过长或肠道菌群紊乱引起的。膳食纤维的通便作用能减少粪便在肠道内的停留时间，缩短粪便中致癌物与肠壁的接触时间，从而减少机体对毒物的吸收。健康人体肠道内存在着两大类相互制约的菌群，一种为厌气性的碱性腐败菌，另一种为好气性的酸性菌。前者在肠道内能产生多种毒物，后者很少产生毒物。进入大肠内的膳食纤维能被肠道 的细菌选择性发酵，分解生成低级脂肪酸类，从而使肠道内 pH 值降低，导致肠道内碱 性腐败菌的繁殖受阻、酸性有益菌（如双歧杆菌）的繁殖增加。因此，膳食纤维可通过 减少致癌物在肠道的停留时间、改善肠道菌群、减少致癌物的产生等途径预防结肠癌的发生。
（2）降血糖与防治糖尿病。膳食纤维在肠道内具有延缓糖分吸收，抑制血糖上升，改善末梢神经组织对胰岛素的感受性，降低对胰岛素的要求，使胰岛素的分泌下降，从而对糖尿病的防治具有一定的效果。
（3）降血脂与预防冠心病。一方面，膳食纤维可抑制或延缓胆固醇与甘油三酯 在 淋巴中的吸收，另一方面有些水溶性膳食纤维（如果胶）能螯合胆汁酸，促进胆固醇分解。因此，膳食纤维具有降低胆固醇和降血脂的作用，可预防冠心病。
（4）预防胆结石。膳食纤维可增加粪便胆汁酸的排泄，减少胆汁酸的再吸收，改变食物的消化速度和消化液的分泌，可预防胆结石。
（5）减肥。膳食纤维进入消化道，在胃中吸水膨胀使人产生饱腹感，从而减少食物的摄入量，而经胃进入小肠的膳食纤维不能被消化吸收，本身就是一种零能量的物质。此外，膳食纤维的通便作用还能影响产能营养素的消化与吸收。因此，膳食纤维具有明显的减肥作用。
需要指出的是，由于膳食纤维具有螯合金属离子的作用，过多摄入可能会影响某些矿物质和维生素的吸收，尤其是处于生长发育期的儿童不宜过多摄入膳食纤维。美国食品与药品管理局（FDA）规定成人每日膳食纤维适宜摄入量为 25g-30g，这一摄入量既可维持人体正常的健康需要，又能预防多种慢性退行性疾病。
第二节碳水化合物的生理功能
碳水化合物是生命细胞结构的主要成分及主要供能物质，并且有调节细胞活动的重 要功能。
一、供给和储存能量
膳食碳水化合物是人类获取能量的最经济和最主要的来源。每克葡萄糖在体内氧化 可以产生 16.7kJ(4kcal)的能量。维持人体健康所需要的能量中，55％～65％由碳水化
合物提供。糖原是肌肉和肝脏碳水化合物的储存形式，肝脏约储存机体内 1／3 的糖原。 一旦机体需要，肝脏中的糖原即将分解为葡萄糖以提供能量。碳水化合物在体内释放能 量较快，供能也快，是神经系统和心肌的主要能源，也是肌肉活动时的主要燃料，对维 持神经系统和心脏的正常供能，增强耐力，提高工作效率都有重要意义。
二、构成组织及重要生命物质
碳水化合物是构成机体组织的重要物质，并参与细胞的组成和多种活动。每个细胞 都有碳水化合物，其含量约为 2％～10％，主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在。 核糖核酸和脱氧核糖核酸两种重要生命物质均含有 D-核糖，即 5 碳醛糖；一些具有重要 生理功能的物质，如抗体、酶和激素的组成成分，也需碳水化合物参与。
三、节约蛋白质作用
机体需要的能量，主要由碳水化合物提供，当膳食中碳水化合物供应不足时，机体 为了满足自身对葡萄糖的需要，则通过糖原异生(gluconeogenesis)作用动用蛋白质以 产生葡萄糖，供给能量；而当摄入足够量的碳水化合物时则能预防体内或膳食蛋白质消 耗，不需要动用蛋白质来供能，即碳水化合物具有节约蛋白质作用(sparing protein action)。
四、抗生酮作用
脂肪酸被分解所产生的乙酰基需要与草酰乙酸结合进入三羧酸循环，而最终被彻底 氧化和分解产生能量。当膳食中碳水化合物供应不足时，草酰乙酸供应相应减少；而体 内脂肪或食物脂肪被动员并加速分解为脂肪酸来供应能量。这一代谢过程中，由于草酰 乙酸不足，脂肪酸不能彻底氧化而产生过多的酮体，酮体不能及时被氧化而在体内蓄积， 以致产生酮血症和酮尿症。膳食中充足的碳水化合物可以防止上述现象的发生，因此称 为碳水化合物的抗生酮作用(antiketogenesis)。
五、解毒作用
经糖醛酸途径生成的葡萄糖醛酸，是体内一种重要的结合解毒剂，在肝脏中能与许 多有害物质如细菌毒素、酒精、砷等结合，以消除或减轻这些物质的毒性或生物活性， 从而起到解毒作用。
六、增强肠道功能
非淀粉多糖类如纤维素和果胶、抗性淀粉、功能性低聚糖等抗消化的碳水化合物， 虽不能在小肠消化吸收，但刺激肠道蠕动，增加了结肠内的发酵，发酵产生的短链脂肪 酸和肠道菌群增殖，有助于正常消化和增加排便量。
简述碳水化合物的消化吸收过程及碳水化合物有哪些主要生理功能
碳水化合物是由碳、氢和氧三种元素组成，由于它所含的氢氧的比例为二比一，和水一样，故称为碳水化合物。它是为人体提供热能的三种主要的营养素中最廉价的营养素。食物中的碳水化合物分成两类：人可以吸收利用的有效碳水化合物如单糖、双糖、多糖和人不能消化的无效碳水化合物如纤维素。
食物中含有的碳水化合物主要为淀粉，此外还包括少量的低聚糖和单糖。单糖分子无需消化可直接吸收，而低聚糖和淀粉必须经过消化酶水解成单糖后才能被机体吸收和利用。能消化淀粉的部位包括口腔和小肠。由于唾液中含有α-淀粉酶，摄入的淀粉首先在口腔中进行初步水解，产生少量的麦芽糖和葡萄糖，但因食物在口腔中的停留时间很短，因此这种水解量很小。拌和着唾液的食物经食道进入胃，由于胃酸能使淀粉酶失去活性，且胃中不存在水解淀粉的酶，故胃中不能消化淀粉。小肠是淀粉消化的主要场所。肠腔中由胰腺制造的胰α-淀粉酶是水解淀粉的最主要的酶，它能将进入小肠的淀粉水解为α-糊精、麦芽寡糖和麦芽糖。这些水解产物再经小肠液中的α-糊精酶、麦芽糖酶分别将α-糊精水解成葡萄糖，将麦芽寡糖和麦芽糖水解成葡萄糖。食物中所含的蔗糖和乳糖进入小肠后，分别在蔗糖酶和乳糖酶的催化下水解成葡萄糖等单糖。
食物中糖类经消化后几乎全部被水解成单糖，主要为葡萄糖，其次为果糖和半乳糖。 这些单糖在小肠上部多以主动转运方式被吸收，但吸收速度各不相同。一般己糖吸收速度快于戊糖，糖醇类吸收最慢。吸收缓慢的糖到达肠的下部时，会与水结合，因此它有 导泻作用，故摄入过量时会引起腹泻。果糖和木糖醇食用过多会发生腹泻就是这个道理。 碳水化合物主要的生理功能是构成机体的重要物质，提供热能，调节食品风味，维持大脑功能必须的能源，调节脂肪代谢，提供膳食纤维。膳食中缺乏碳水化合物将导致全身无力，疲乏、血糖含量降低，产生头晕、心悸、脑功能障碍等。严重者会导致低血糖昏迷。当膳食中碳水化合物过多时，就会转化成脂肪贮存于体内，使人过于肥胖而导致各类疾病如高血脂、糖尿病等。 因此我们要严格注意碳水化合物的摄入。