第四节 碳水化合物（ carbohydrate ）一、碳水化合物的分类与食物来源营养学上分为四类： 单糖（ monosaccharide ） 双糖（ disaccharide ） 寡糖（ oligosaccharide ） 多糖（ polysaccharide ）

（一）单糖：葡萄糖（ glucose ）、果糖（ fructose ）、半乳糖（ galactose ）等。

（二）双糖：蔗糖（ sucrose ）、乳糖（ lactose ）、麦芽糖（ maltose ）及海藻糖（ trehalose ）等。

（三）寡糖由 3~9 个（ 3n < 10 ）单糖分子而构成。 大豆低聚糖：是指存在于大豆中可溶性

糖分的总称，主要指水苏糖（四糖）和棉子糖（密三糖）——“大豆胀气因子”。

低聚果糖 异麦芽低聚糖

低聚糖的生理功能：1. 用作特定人群（如肥胖、糖尿病患者）饮

食的甜味剂；2. 促进体内有益菌的生长繁殖：“结肠发

酵”3. 抗龋齿作用；4. 具有与膳食纤维类似的功能，如降低血清

胆固醇、吸附肠内有毒物质、预防结肠癌等。

（四）多糖由 10 个及 10 个以上单糖组成。1. 糖原2. 淀粉 是热能的主要来源。（ 1 ）可吸收淀粉 淀粉可分为直链淀粉（ amylose ）和支

链淀粉（ amylopectin ） 。直链淀粉易使食物老化，支链淀粉易使食物糊化。

（ 2 ）抗性淀粉（ resistant starch,RS ） 定义（ 1991 年 Englyst 等人提出）：“健康者

小肠中不吸收的淀粉及其降解产物”。RS 分为 4 类： RS1 、 RS2 、 RS3 、 RS4

RS1 为生理上不接受的淀粉，如整粒的谷粒和较大的淀粉颗粒；

RS2 为特殊晶体结构的淀粉，如生的土豆和青香蕉；

RS3 为老化的淀粉，如煮熟的冷土豆等。

RS4 为改性淀粉（ modified starch ）The definition for modified starch is:“Starch which has be

en treated physically or chemically to modify one or more of its key physical or chemical properties.” （改性淀粉是指对普通淀粉经过物理学或化学方法处理后 , 使其某个或某些物理或化学特性发生改变的淀粉。 ）

如预糊化淀粉、高黏度淀粉、低黏度淀粉、氧化淀粉、交联淀粉等。 不包括通过基因改造（ genetically modified ）生产的淀粉。

更正： P37 “ 基因改造”改为“通过物理方法”所有 RS 的共同特点：在小肠内部分消化，在结肠内发酵

并完全吸收。

抗性淀粉（ RS ）的功能① 控制体重： RS 可增加脂质的排泄；减少碳水

化物的吸收；本身含热量很低。② 控制餐后血糖，防止糖尿病：因 RS 可减慢餐

后糖类的吸收，因此可缓解餐后血糖的生高，并减少胰岛素的分泌，起到控制 II 型糖尿病的作用。

③ 促进无机盐的吸收：可能与 RS 在结肠中的发酵产物——短链脂肪酸（ SCFA ）使 PH 值降低，促使钙、镁变成可溶性的 Mg++ 、 Ca++ 而易通过上皮细胞被人体吸收有关。④治疗腹泻作用：尤其是对于婴幼儿腹泻。

⑤增强机体免疫功能： RS 可以控制肠道细菌增殖和细菌凋亡。⑥为双岐杆菌增殖因子： RS比膳食纤维

更易被大肠中的微生物发酵。⑦降低血清中总胆固醇和甘油三酯，预防

脂肪肝。⑧防止便秘、盲肠炎、痔疮、结肠直肠癌

的发生。

3 、纤维概念：膳食纤维（ dietary fiber ， dietary fibr

e ）是指存在于植物性食物中的不能被人体小肠消化吸收的非淀粉多糖（ non-starch polysaccharide,NSP ）和木质素。目前认为膳食纤维主要包括以下成分：（ 1 ）非淀粉多糖（ NSP ） 主要包括：纤维素、

半纤维素、果胶、树胶及海藻多糖等；（ 2 ）木质素（ lignin ）

注意：（ 1 ）膳食纤维只是一个营养学概念，而

不是对膳食成分的精确描述。（ 2 ）近年来有人提出将抗性淀粉、抗性

低聚糖、美拉德反应产物等也作为膳食纤维，但目前尚未取得一致的看法。

此外，膳食纤维根据其水溶性不同，分为：（ 1 ）不溶性纤维 (insoluble fiber) 主要

包括：纤维素、多数的半纤维素和木质素；

（ 2 ）可溶性纤维 (soluble fiber) 主要包括：果胶、树胶、粘胶和少数半纤维素等。

e.g.albedo: rich in pectin ,the phytochemicals limonin(柠檬苦素 ) and vitamin C.

附： FAO/WHO1998 碳水化合物的分类 [根据聚合度（ degree of polymerization ,DP ） ]

1. 糖（ 1~2 ）（ 1 ）单糖：葡萄糖、半乳糖、果糖（ 2 ）双糖：蔗糖、乳糖、海藻糖（ 3 ）糖醇：山梨醇、甘露糖醇等2. 寡糖（ 3~9 ）（ 1 ）异麦芽低聚寡糖：麦芽糊精（ 2 ）其他寡糖：棉子糖、水苏糖、低聚果糖等3. 多糖（ 10 ）（ 1 ）淀粉：直链淀粉、支链淀粉、抗性淀粉（ 2 ）非淀粉多糖：纤维素、半纤维素、果胶、树胶等。

二、碳水化合物的功能1. 氧化供能 16.7kJ(4kcal)/g

2. 构成组织3. 节约蛋白质作用（ protein- sparing actio

n ）4. 抗生酮作用（ antiketogenesis ）5.改变食物的色、香、味、型6.提供膳食纤维

膳食纤维的生理功能：（ 1）改善肠道功能 主要包括：① 增加粪便量和体积，促进肠蠕动，防止便秘和

肠道憩室病的发生，以及减少有害物质对肠道及机体的作用；

② 结肠发酵，产生短链脂肪酸：乙酸（盐）、丙酸（盐）、丁酸（盐）。

（ 2 ）控制体重和减肥（ 3 ）降低血糖和血胆固醇（ 4 ）可能具有预防结肠癌作用

三、碳水化合物的消化吸收（一）消化、吸收（二）乳糖不耐受症（ lactose intoleranc

e ）原因： （ 1 ）先天性缺少或不能分泌乳糖酶；（ 2 ）某些药物或肠道感染使乳糖酶分泌

减少；（ 3 ）随着年龄增加乳糖酶水平降低。

乳糖不耐受的处理原则：（ 1 ）尽量避免单独空腹饮奶；（ 2 ）合理使用乳制品：少量多次；（ 3 ）选用酸奶、低乳糖奶或先服用乳糖酶制品再饮奶 。

（三）血糖指数（ glycemic index,GI ）概况： GI最初由 David Jenkins 于 1981 年提出，他在治疗糖尿病病人时发现：含等量碳水化物的不同食物对血糖的影响不同，从而对传统的“食品交换份法”的理论提出了挑战，经过大量实验得出如下结论：

（ 1 ）许多淀粉食物都能够快速消化吸收，并非缓慢消化吸收；

（ 2 ）大多数含糖食品并不像人们普遍认为的那样迅速升高血糖，所引起的血糖反应甚至低于普通食品；

（ 3 ）同样的食物不同的加工方法可有不同的血糖反应。“The GI Factor”(1996),”The Glucose Revolution”(1999),”

The New Glucose Revolution”(2003)

1.GI 定义 FAO/WHO1997 ： GI= 摄入含 50克碳水化物食物后 2 小时内血

糖应答曲线下面积 /摄入等量葡萄糖（ 50克）后 2 小时内血糖应答曲线下面积 100

根据 GI 不同，将食物分为： 高 GI 食物： GI≥70 中 GI 食物： GI ： 56~69 低 GI 食物： GI≤55

常见食物的血糖指数（ GI ）食物名称 GI 食物名称 GI

葡萄糖 100 面包 87.9

蔗糖 65.0±6.3 牛奶 27.6

果糖 23.0±4.6 花生 14.0

乳糖 46.0±3.2 南瓜 75.0

馒头 88.1 大豆 18.0

熟甘薯 76.7 绿豆 27.2

熟土豆 66.4 香蕉 52.0

面条 81.6 苹果 36.0

大米 83.2 菠萝 66.0

大麦粉 66.0 葡萄 43.0

荞麦 54.0 西瓜 72.0

2. 食物 GI 的应用（ 1 ）指导合理膳食，有效控制血糖（ 2 ）控制体重（ 3 ）改善胃肠功能

四、碳水化合物的参考摄入量AI ： 55%~65% 注意：1. 多样化 2.适当限制纯热能食物（如精制糖）的摄入，一般不超过总能量的 10% 。

第五节 能量（ energy ）

一、概述（一）能量单位1kcal=4.184kJ, 1kJ=0.239kcal（二）产能营养素及生热系数 产能营养素：主要包括蛋白质、脂肪和碳水化合物。 物理卡价：每克产能营养素在体外燃烧时所产生的能

量值称为物理卡价。 生热系数：每克碳水化合物、脂肪和蛋白质在体内氧

化所产生的能量值，称为生热系数（ calorific coefficient ）或能量系数、能量卡价。分别为：碳水化合物：16.81kJ ；脂肪： 37.56kJ ；蛋白质： 16.74kJ 。

二、人体的能量消耗 包括基础代谢、体力活动和食物热效应三个方面。

（一）基础代谢（ basal metabolism ， BM ） 基础代谢：是维持生命的最低能量消耗，即人

体在安静和恒温条件下（ 18~25℃） ,禁食 12小时后，静卧、放松、清醒时的能量消耗。

基础代谢率（ basal metabolic rate, BMR ）：是指人体处于基础代谢状态下，每小时每平方米体表面积的能量消耗。

基础代谢能量消耗的计算：1．体表面积计算法 1984 年赵松山等提

出：体表面积（ m2 ）＝ 0.00659× 身高（ cm ）＋ 0.0126× 体重（ kg ）－ 0.1603

根据下表查出相应的 BMR 。基础代谢＝体表面积（ m2 ） × BMR ×24

人体基础代谢率 [kJ/(m2·h)]年龄（岁） 男 女 年龄（岁） 男 女 1～ 221.8 221.8 30～ 154.0 146.9

3～ 214.6 214.2 35～ 152.7 146.4

5～ 206.3 202.5 40～ 151.9 146.0

7～ 197.9 200.0 45～ 151.5 144.3

9～ 189.1 179.1 50～ 149.8 139.7

11～ 179.9 175.7 55～ 148.1 139.3

13～ 177.0 168.6 60～ 146.0 136.8

15～ 174.9 158.8 65～ 143.9 134.7

17～ 170.7 151.9 70～ 141.4 132.6

19～ 164.0 148.5 75～ 138.9 131.0

20～ 161.5 147.7 80～ 138.1 129.3

25～ 156.9 147.3

静息代谢率（ resting metabolic rate,RMR ）：要求禁食 4 小时，全身处于休息状态。

2．直接计算法 （略）3. 体重计算法 （略）更正：表 1-16 ： 0.0565W+2.04

影响基础代谢的因素：（ 1 ）体型、体表面积与机体构成（ 2 ）生理、病理状况： 儿童、孕妇， BMR↑ ；男＞女；甲亢时， BMR升高。

（ 3 ）环境条件： 炎热、寒冷、过多摄食、精神紧张时，能量消耗增加。

“适应性生热作用（ adaptive thermogenesis ）”（ 4 ）其它：如尼古丁、咖啡因等可使基础代谢耗

能增加。

（二）体力活动 约占人体总能量消耗的 15%～ 30% 。 我国目前体力活动分级为三级：轻体力劳动、中等体力劳动和重体力劳动。

中国营养学会建议中国成人活动水平分级 活动 职业工作时间分配 工作内容举例 ____ PAL____

水平 男 女轻 75%时间坐或站立 办公室工作、修理电器钟表、售货员、 1.55 1.56

25%时间站着活动 酒店服务员、化学实验操作、讲课等中 25%时间坐或站立 学生日常活动、机动车驾驶、电工安装、 1.78 1.64

75%时间特殊职业活动 车床操作、金工切割等重 40%时间坐或站立 非机械化农业劳动、炼钢、 2.10 1.82

60%时间特殊职业活动 舞蹈、体育运动、装卸、采矿等

体力活动水平（ physical activity level,PAL ）指 1 人 1天 24 小时总能量消耗（ total energy expenditure,TEE ）与基础代谢能量消耗 (RMR)之比值。

影响体力活动的因素主要有：① 体格状况② 体重③劳动强度和持续时间④工作的熟练程度

（ 三 ） 食 物 热效应（ thermic effect of food,TEF ） 又称“食物特殊动力作用（ specific dynamic action,SDA ）” 是指由于摄食而引起的额外的热能消耗。

脂肪： 4~5% ；碳水化物： 5~6% ；蛋白质： 30%～ 40% 。摄入普通混合膳食所产生的食物热效应约相当于

基础代谢的 10% 。（四）生长发育

三、人体一日热能需要量的确定

（一）计算法1．能量消耗计算法 能量需要量（ energy requirement ）＝ BMR×P

AL

2．膳食调查法

（二）测量法1. 直接测热法（ direct calorimetry ） 很少采用。2.间接测热法（ indirect calorimetry ） 呼吸商（ respiratory quotient,RQ ）： 在一定时间内机体 CO2 的生成量（ mol ）与 O2 的消耗量（ mol ）的比值。

碳水化合物、蛋白质和脂肪的呼吸商分别为 1.0 ，0.8 和 0.71 。一般混合膳食呼吸商在 0.7～ 1.0之间，平均为 0.85左右。

食物的氧热价（ thermal equivalent of oxygen ）：食物中的营养物质在细胞内氧化时，消耗 1L 氧所产生的能量值称为食物的氧热价或氧的热当量。

碳水化合物、蛋白质和脂肪的氧热价分别为 21.0 ， 18.8 和 19.7kJ/L 。一般混合膳食的氧热价为 20.2 kJ/L 。

根据一定时间内氧的消耗量及氧热价即可计算出所产生的能量。

产生能量＝氧热价（ kJ/L ） × 氧的消耗量（ L ）

3．生活观察法 又称时间活动法（ time-motion method ）要求准确记录被调查者24 小时内的各种活动及持续时间，然后根据日常活动能量消耗率表（表 1-20 ），结合被调查者的体表面积，即可计算出其 24 小时的能量消耗。

4．能量平衡法 正常：能量消耗量 ＝能量摄入量一般每增加 1kg 体重，机体将储存 25MJ～ 33M

J 的能量（平均为 29MJ ）；体重每减少 1kg ，机体将消耗 25MJ～ 33MJ 的能量。

（ 1 ）当体重增加时：每天能量消耗量（ MJ ）＝每天能量摄入量（ MJ ） - 体重增加量（ kg ） ×29 （ MJ ） /调查天数（ d ）；

（ 2 ）当体重减少时：每天能量消耗量（ MJ ）＝每天能量摄入量（ MJ ） + 体重减少量（ kg ） ×29 （ MJ ） /调查天数（ d ）。

四、能量摄入的调节（一）摄食的神经生理调节（略）（二）营养素及其代谢产物对摄食的调节（三）中枢系统肽类信号因子对摄食的调

节 见表 1-21 。

表 1-21 调节摄食和能量代谢的主要信号因子

促进摄食因子 抑制摄食因子 神经肽 Y 瘦素 增食因子 饱食因子 阿片肽 胆囊收缩素 胰多肽 蛙皮素（胃泌素释放肽） 生长激素释放肽 促皮质激素释放因子 甘丙肽 胰高血糖素样肽 -1

多巴胺 黑色素皮质素受体 -4

去甲肾上腺素 促阿片 -黑素细胞皮质素原 糖皮质激素 甲状腺素 谷氨酸脱羧酶 2 神经降压素

（四）激素和神经递质信号因子对摄食的长期调节（略）

（五）影响能量消耗的蛋白因子1. 解偶联蛋白（ uncoupling protein,UC

P ）2.β3-肾上腺素受体（六）非生理和生物因素对能量摄入的调

节

五、能量供给1. 来源 三大生热营养素。2.供给量 中国居民膳食热能推荐摄入量（ RNI ）： 成年男性： 轻体力劳动 10.04 MJ/d (2400 kcal/d )

中等体力劳动 11.30 MJ/d （ 2700 kcal/d ） 重体力劳动 13.38 MJ/d （ 3200 kcal/d ） 成年女性： 轻体力劳动 8.80 MJ/d （ 2100 kcal/d ） 中等体力劳动 9.62 MJ/d （ 2300 kcal/d ） 重体力劳动 11.30 MJ/d （ 2700 kcal/d ）