碳水化合物——生理功能与吸收代谢

2017-12-07 来源：何裕民标签：掌上医生喝茶减肥一天瘦一斤安全减肥 cps联盟美容护肤

摘要：膳食中淀粉的来源主要是粮谷类和薯类食物。

　　生命细胞结构的主要成分及主要供能物质，具调节细胞活动重要功能。

　　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。

　　构成组织及重要生命物质碳水化合物是构成机体组织重要物质，参与细胞组成和多种活动。每个细胞都有碳水化合物，以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖形式存在。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；一些具有重要生理功能物质，如抗体、酶和激素组成成分，也需碳水化合物参与。

　　节约蛋白质作用机体需要的能量主要由碳水化合物提供，膳食碳水化合物供应不足，机体为满足自身对葡萄糖需要，通过糖原异生作用动用蛋白质产生葡萄糖供给能量；摄入足够量碳水化合物则预防体内或膳食蛋白质消耗，具节约蛋白质作用。

　　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。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。

　　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。

　　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。

　　口腔内消化碳水化合物的消化自口腔开始。口腔分泌的唾液中含有α-淀粉酶，又称唾液淀粉酶，唾液中还含此酶激动剂氯离子，且具有此酶最合适pH6～7环境。α-淀粉酶催化直链淀粉、支链淀粉及糖原分子中α-1，4-糖苷键水解，但不能水解这些分子中分支点上的α-1，6-糖苷键及紧邻的两个α-1，4-糖苷键。水解后的产物可有葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、麦芽寡糖以及糊精等的混合物。

　　胃内消化食物口腔停留时间短暂，唾液淀粉酶消化作用不大。当口腔内的碳水化合物食物被唾液所含的粘蛋白粘合成团，并被吞咽而进人胃后，所包藏唾液淀粉酶仍可使淀粉短时继续水解，但当胃酸及胃蛋白酶渗入食团或食团散开后，pH下降至1～2时，不再适合唾液淀粉酶的作用，同时该淀粉酶本身亦被胃蛋白酶水解破坏而完全失去活性。胃液不含任何能水解碳水化合物的酶，其所含的胃酸虽然很强，但对碳水化合物也只可能有微少或极局限的水解，故碳水化合物在胃中几乎完全没有什么消化。

　　肠内消化碳水化合物消化主要是在小肠，分肠腔消化和小肠粘膜上皮细胞表面上消化。极少部分非淀粉多糖可在结肠内通过发酵消化。①肠腔内消化肠腔胰淀粉酶作用和性质与唾液淀粉酶一样，最适pH为6.3～7.2，也需要氯离子作激动剂，可随意水解淀粉分子内部的其他α-1，4-糖苷键，使淀粉变成麦芽糖、麦芽三糖(约占65％)、异麦芽糖、α-临界糊精及少量葡萄糖等。α-临界糊精是由4～9个葡萄糖基构成。②小肠粘膜上皮细胞表面消化淀粉在口腔及肠腔中消化后各种中间产物，在小肠粘膜上皮细胞表面进一步彻底消化。小肠粘膜上皮细胞刷状缘上含有丰富的α糊精酶、糖淀粉酶、麦芽糖、异麦芽糖酶、蔗糖酶及乳糖酶彼此分工协作，把食物中可消化多糖及寡糖完全消化成大量葡萄糖及少量果糖及半乳糖，并被小肠粘膜上皮细胞吸收。③结肠内消化小肠内不被消化碳水化合物到达结肠后，被结肠菌群分解，产生氢气、甲烷气、二氧化碳和短链脂肪酸，称为发酵，也是消化的一种方式。产生气体经体循环转运经呼气和直肠排出体外，其他产物如短链脂肪酸被肠壁吸收并被机体代谢。碳水化合物在结肠发酵时，促肠道一些特定菌群的生长繁殖，如双歧杆菌、乳酸杆菌。

　　碳水化合物吸收经消化变成单糖后被细胞吸收，部位是空肠。单糖先进入肠粘膜上皮细胞，再进入小肠壁毛细血管，汇合于门静脉进入肝脏，最后进入大循环，运送到全身各个器官。也可能有少量单糖经淋巴系统而进人大循环。单糖的吸收过程不单是被动扩散吸收，是耗能主动吸收。在肠粘膜上皮细胞刷状缘上有一特异运糖载体蛋白，不同载体蛋白对各种单糖的结合能力不同，有的单糖甚至完全不能与之结合，故各种单糖的相对吸收速率也就各异。

　　碳水化合物代谢首先经糖酵解途径降解为丙酮酸，无氧情况下丙酮酸在胞浆内还原为乳酸，即无氧氧化，也称为“糖酵解”。有氧情况下丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧后进入三羧酸循环，最终被彻底氧化成二氧化碳及水，这个过程称为碳水化合物的有氧氧化。①无氧分解葡萄糖降解到丙酮酸阶段反应过程对于有氧氧化和糖酵解是共同的，因此把葡萄糖降解成丙酮酸阶段的具体反应过程单独地称为糖酵解途径。整个过程可分为两个阶段。第一阶段由1分子葡萄糖转变为2分子磷酸丙糖，第二阶段由磷酸丙糖生成丙酮酸。第一阶段反应是一个耗能过程，消耗2分子ATP；第二阶段反应是产能过程，一分子葡萄糖可生成4分子的ATP，整个过程净生成2分子ATP。糖酵解产生可利用能量有限，在某些特殊情况下具有重要的生理意义。例如重体力劳动或剧烈运动时，肌肉可因氧供应不足处于严重相对缺氧状态，这时需要通过糖酵解作用补充急需的能量。②有氧氧化归纳为三个阶段：第一阶段是葡萄糖降解为丙酮酸，化学反应与糖酵解途径完全相同。第二阶段是丙酮酸转变成乙酰辅酶A。第三阶段是乙酰辅酶A进入三羧酸循环被彻底氧化成CO2和H20，并释放出能量。三羧酸循环由一连串的反应组成。草酰乙酸与乙酰CoA乙酰基缩合成6个碳原子柠檬酸开始，反复地脱氢氧化。通过三羧酸循环，葡萄糖被完全彻底分解。有氧氧化是机体获取能量的主要方式。1分子葡萄糖彻底氧化可净生成36～38个ATP，是无氧酵解生成量的18～19倍。有氧氧化不但释放能量的效率高，而且逐步释放的能量储存于ATP分子中，因此能量的利用率也很高。糖氧化过程生成CO2被固定于体内某些物质上，进行许多重要物质合成代谢。例如在丙酮酸羧化酶及其辅酶生物素的催化下，丙酮酸分子可以固定CO2生成草酰乙酸。其他一些重要物质，如嘌呤、嘧啶、脂肪酸、尿素等化合物的合成，均需以CO2作为必不可少的原料之一。有氧氧化过程中的多种中间产物使糖、脂类、蛋白质及其他许多物质发生广泛代谢联系和互变。例如有氧氧化第一阶段生成的磷酸丙糖可转变成仅一磷酸甘油；第二阶段生成的乙酰CoA可以合成脂肪酸，二者可进一步合成脂肪。有氧氧化反应过程中生成的丙酮酸、脂酰CoA、仅一酮戊二酸、草酰乙酸，通过氨基酸的转氨基作用或联合脱氨基的逆行，可分别生成丙氨酸、谷氨酸及天冬氨酸，这些氨基酸又可转变成为其他多种非必需氨基酸，合成各种蛋白质。

　　糖原的合成与分解消化吸收的葡萄糖或体内其他物质转变而来的葡萄糖进入肝脏和肌肉后，可分别合成肝糖原和肌糖原，此种过程称为糖原的合成作用。肝糖原可在肝脏分解为葡萄糖，此种过程称为糖原的分解作用。

　　糖原的合成和分解作用在维持血糖相对恒定方面具有重要作用。例如当机体处于暂时饥饿时，血糖趋于低下，这时肝糖原分解加速，及时使血糖升高恢复正常；反之，当机体饱餐后，消化吸收的葡萄糖大量进入血循环，血糖趋于升高，这时可通过糖原合成酶的活化及磷酸化酶的活性降低，使血糖水平下降而恢复正常。

　　糖异生由非碳水化合物转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。非碳水化合物主要是乳酸、丙酮酸、甘油、丙酸盐及生糖氨基酸。糖异生的主要场所是肝脏。糖异生可保持饥饿时血糖相对稳定，促进肌乳酸的充分利用，和有利于肾脏排H+保Na+。

　　食物来源应包括复合碳水化合物淀粉、不消化的抗性淀粉、非淀粉多糖和低聚糖等碳水化合物。限制纯能量食物如糖的摄入量，提倡摄入营养素／能量密度高的食物。膳食中淀粉的来源主要是粮谷类和薯类食物。粮谷类一般含碳水化合物60％～80％，薯类中含量为15％～29％，豆类中为40％～60％。单糖和双糖的来源主要是蔗糖、糖果、甜食、糕点、甜味水果、含糖饮料和蜂蜜等。