第三节第三节 碳水化合物碳水化合物 概论概论 糖糖类类，又称碳碳水水化化合合物物(Carbohydrate) 是自然界中存在最多的一类有机物植物干重的50%~80%为糖类化合物糖是重要的食物之一 糖类是绿色植物吸收空气中的CO2，经过复杂的光合作用而产生的6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 Glucose光合作用(植物)呼吸(动物)太阳能化学能和热能 概论概论 绝大多数糖类分子由C、H、O三中元素组成，大多数化合物具有通式Cn(H2O)m，定义定义：：糖类是一类多羟基醛糖类是一类多羟基醛/酮以及通过酮以及通过水解产生这些醛酮的物质水解产生这些醛酮的物质 n单糖：不能水解的糖如葡萄糖、果糖、核糖单糖：不能水解的糖如葡萄糖、果糖、核糖等n双糖：水解后产生双糖：水解后产生2分子单糖如蔗糖、麦芽分子单糖如蔗糖、麦芽糖等n寡糖寡糖(低聚糖低聚糖)：水解后产生：水解后产生3~10个分子单糖个分子单糖如棉子糖、水苏糖〔豆类〕如棉子糖、水苏糖〔豆类〕.n多糖多糖(高聚糖高聚糖)：完全水解后生成：完全水解后生成10个以上分子个以上分子单糖。
为单糖为天然高分子化合物如淀粉、纤维素天然高分子化合物如淀粉、纤维素等根据糖类水解情况分为四类： 1.单糖单糖1.1 单糖的分类单糖的分类单糖醛糖：丙醛糖、丁醛糖、戊醛糖、己醛糖、庚醛糖，…酮糖：丙酮糖、丁酮糖、戊酮糖、己酮糖，… 最简单的糖是甘油醛，它是研究糖类化学结构的参照物，也是合成复杂糖类化合物的起始原料 1.1 单糖的分类单糖的分类 CHO CH2OH *CH—OH C=O *CH—OH *CH—OH *CH—OH *CH—OH *CH—OH *CH—OH CH2OH CH2OH己醛糖己醛糖(24=16)己酮糖己酮糖(23=8)如：葡萄糖是一种己醛糖果糖是一种己酮糖 1.2 单糖的结构与命名单糖的结构与命名开链结构与构型开链结构与构型单糖的链式结构及表示方法：单糖的链式结构及表示方法：D型型：：结构式中结构式中,位号最大的手性碳原子的构型与位号最大的手性碳原子的构型与D-(+)-甘油醛中甘油醛中C-2构型一致构型一致L型型：：结构式中结构式中,位号最大的手性碳原子的构型与位号最大的手性碳原子的构型与 L-(-)-甘油醛中甘油醛中C-2构型一致构型一致。
D型型葡萄糖葡萄糖Fischer投影式表示单糖结构投影式表示单糖结构 1.3. 单糖的环状结构单糖的环状结构向右倒下向右倒下绕成环绕成环 -D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 在在Haworth式结构式中：式结构式中：D-型：型：CH2OH在环上方；在环上方； L-型：型：CH2OH在环下方在环下方 糖的哈武斯糖的哈武斯(Haworth)式式形成形成半缩醛半缩醛 1.3. 单糖的环状结构单糖的环状结构 -D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -L-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖单糖的构象单糖的构象: D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -D-吡喃葡萄吡喃葡萄糖糖半缩醛半缩醛羟基羟基半缩醛半缩醛羟基羟基判断糖的判断糖的构型：构型： 2. 双糖双糖 水解后产生2分子单糖的糖称为双糖常见的二糖有蔗糖、麦芽糖、乳糖等v二糖的结构二糖的结构1〕麦芽糖〕麦芽糖 -1,4 4-O-( -D-吡喃葡萄糖苷基吡喃葡萄糖苷基)-D-吡喃葡萄吡喃葡萄糖糖复原糖复原糖 2. 双糖双糖2〕蔗糖〕蔗糖 -1,2苷键苷键 -2,1苷键苷键 -D-吡喃葡萄苷基吡喃葡萄苷基- -D-呋喃果糖苷呋喃果糖苷(+)-蔗糖无变旋现象、无复原性蔗糖无变旋现象、无复原性非复原糖非复原糖 2. 双糖双糖n葡萄糖＋半乳糖葡萄糖＋半乳糖n不易溶于水，吸收慢不易溶于水，吸收慢n有助于乳酸杆菌繁殖，后者可拮抗致病有助于乳酸杆菌繁殖，后者可拮抗致病菌的生长菌的生长3〕〕 乳糖乳糖 两分子葡萄糖两分子葡萄糖存在真菌及细菌存在真菌及细菌 如食用蘑菇如食用蘑菇4〕海藻糖〕海藻糖 3.寡糖寡糖1〕棉子糖：葡萄糖〕棉子糖：葡萄糖+果糖果糖+半乳糖半乳糖水苏糖：葡萄糖水苏糖：葡萄糖+果糖果糖+2分子半乳糖分子半乳糖“益生源〞益生源〞 ：某些寡糖〔如低聚果糖、菊：某些寡糖〔如低聚果糖、菊粉等〕虽在小肠不能消化吸收，但可刺粉等〕虽在小肠不能消化吸收，但可刺激结肠有益菌群繁殖，抑制有害菌生长。
激结肠有益菌群繁殖，抑制有害菌生长 3.寡糖寡糖n2〕低聚果糖〕低聚果糖n葡萄糖葡萄糖+n个果糖个果糖n存在于水果、蔬菜存在于水果、蔬菜 4 多糖多糖 淀粉〔淀粉〔starch〕〕淀淀粉粉存存在在于于植植物物的的根根茎茎及及种种子子中中，，尤尤其其富富含含于谷类、薯类、豆类食物中于谷类、薯类、豆类食物中淀粉的水解过程可经过以下几步：淀粉的水解过程可经过以下几步： 可吸收淀粉可吸收淀粉 -1,4-苷苷键键不溶于冷水，溶于热水，与碘产生紫不溶于冷水，溶于热水，与碘产生紫兰色反响，自身易老化，不可逆兰色反响，自身易老化，不可逆直链淀粉直链淀粉 支链淀粉支链淀粉不溶于热水，易在热水中被不溶于热水，易在热水中被糊化糊化 糊精糊精 淀淀粉粉经经某某种种特特殊殊酶酶水水解解得得到到的的环环状状低低聚聚糖糖称称为为环环糊糊精精(cyclodextrin,缩写缩写CD)环环糊糊精精一一般般由由6-8个个葡葡萄萄糖糖基基通通过过α-1,4-糖糖苷苷键键结结合合而而成成，，甜度低于葡萄糖甜度低于葡萄糖α-环糊精结构如以下图所示：环糊精结构如以下图所示： 抗性淀粉抗性淀粉n在小肠中不能被酶解，但在人的胃肠道在小肠中不能被酶解，但在人的胃肠道结肠中可以与挥发性脂肪酸发生发酵反结肠中可以与挥发性脂肪酸发生发酵反响的一类淀粉结构。
响的一类淀粉结构n消化速度慢，血糖升高速度慢消化速度慢，血糖升高速度慢—功能性功能性淀粉淀粉n性质类似可溶性膳食纤维性质类似可溶性膳食纤维 糖原糖原糖原糖原(glycogen)又称又称动物淀粉动物淀粉水溶性水溶性，人体以，人体以肝脏肝脏含量较高，其次为肌肉含量较高，其次为肌肉体内储存的糖原的量体内储存的糖原的量有限有限，不够机体一日能量，不够机体一日能量代谢的需要代谢的需要 膳食纤维〔非淀粉多糖膳食纤维〔非淀粉多糖〕〕 纤维素是自然界中分布最广的有机物，它在植物中所起的作用就像骨胳在人体中所起的作用一样，作为支撑物质 纤维素的结构 纤维素的分子式为〔C6H10O5〕n ，其分子量远大于淀粉为160万～240万，含葡萄糖基1万～1.5万 纤维素是由许多葡萄糖通过纤维素是由许多葡萄糖通过β-1,4-糖苷键糖苷键相连而成：相连而成： 膳食纤维膳食纤维纤维素纤维素半纤维素半纤维素木质素木质素果胶果胶树胶和粘胶树胶和粘胶可溶性纤维可溶性纤维不溶性纤维不溶性纤维 碳水化合物生理功能碳水化合物生理功能n贮存和供给能量贮存和供给能量n构成机体组织成分构成机体组织成分n蛋白质节约作用蛋白质节约作用n抗生酮作用抗生酮作用体内体内 草酰乙酸草酰乙酸PCH2CO～～SoA (乙酰辅酶乙酰辅酶A)苹果酸苹果酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoAα-酮戊二酸酮戊二酸异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸CO22HCO22HGTP延胡索酸延胡索酸三羧酸循环总图2H2H CH3COCH2CO~SCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoACH3CO~SCoA 乙酰乙酰CoACH3—C—CH2CO~SCoAOHCH2COOH β-羟羟β-甲基戊二酸单酰甲基戊二酸单酰CoACH3—C—CH2COOH OH β-羟丁酸羟丁酸CH3COCH2COOH乙酰乙酸乙酰乙酸CH3COCH3丙酮丙酮 CH3CO~SCoA 乙酰乙酰CoACoA-SHββ -酮酮硫解酶硫解酶CoA-SHHMG-CoA 合酶合酶HMG-CoA 裂解酶裂解酶NADH+H+ +NAD+ +ββ -羟丁酸脱氢酶羟丁酸脱氢酶CO2乙酰乙酸乙酰乙酸 脱羧酶脱羧酶关键酶关键酶酮体的生成途径酮体的生成途径 1 .脂肪发动的影响脂肪发动的影响饥饿或糖尿病时饥饿或糖尿病时胰岛素胰岛素/ 胰高血糖素胰高血糖素肝内乙酰肝内乙酰CoA 酮体生成酮体生成 饱食及糖供给充足时，那么相反。
饱食及糖供给充足时，那么相反脂肪发动脂肪发动肝内脂肪酸肝内脂肪酸β-β-氧化氧化入肝脂肪酸入肝脂肪酸( (三三) ) 酮体生成的调节酮体生成的调节 酮体生成的调节酮体生成的调节饱食及糖供给充足时，那么相反饱食及糖供给充足时，那么相反2. 草酰乙酸的影响草酰乙酸的影响丙酮酸丙酮酸丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶糖代谢糖代谢草酰乙酸草酰乙酸脂肪酸脂肪酸β-氧化氧化NADH/NAD+比值比值苹果酸脱氢苹果酸脱氢草酰乙酸草酰乙酸苹果酸移出线粒苹果酸移出线粒体成为糖异生的体成为糖异生的原料原料脂肪酸脂肪酸β－氧化产－氧化产生的乙酰生的乙酰CoA不易不易进入进入TAC 酮体酮体 碳水化合物生理功能碳水化合物生理功能n主要的能量营养素：主要的能量营养素：4Kcal／／gn改变食物的色、香、味、型改变食物的色、香、味、型n提供膳食纤维提供膳食纤维食物食物／ 表表1 食用糖及糖醇的相对甜度食用糖及糖醇的相对甜度名称名称相对甜度相对甜度名称名称相对甜度相对甜度乳糖乳糖0.2麦芽糖麦芽糖0.4果糖果糖1.2~1.8山梨醇山梨醇0.6葡萄糖葡萄糖0.7甘露醇甘露醇0.7蔗糖蔗糖1.0木糖醇木糖醇0.9 膳食纤维的营养学意义膳食纤维的营养学意义n1.促进肠蠕动，利于通便促进肠蠕动，利于通便n2.控制体重和减肥控制体重和减肥n3.降低血糖和血胆固醇降低血糖和血胆固醇n4.预防结肠癌预防结肠癌n5.影响其他营养素的消化吸收影响其他营养素的消化吸收 乳糖不耐受乳糖不耐受n1.先天性缺少或不能分泌乳糖酶先天性缺少或不能分泌乳糖酶n2.某些药物或肠道感染使乳糖酶分泌较某些药物或肠道感染使乳糖酶分泌较少少n3.年龄增加，乳糖酶水平降低年龄增加，乳糖酶水平降低 血糖指数血糖指数n50g含碳水化合物的食物血糖应答曲线含碳水化合物的食物血糖应答曲线下面积与同一个体摄入下面积与同一个体摄入50g碳水化合物碳水化合物的标准食物〔葡萄糖或面包〕血糖应答的标准食物〔葡萄糖或面包〕血糖应答曲线下面积之比。
曲线下面积之比 食用食用GI的应用的应用n指导合理膳食有效控制血糖指导合理膳食有效控制血糖n帮助控制体重等功能帮助控制体重等功能n改善胃肠功能改善胃肠功能 食物来源与供给量食物来源与供给量 * 粮食粮食(供给淀粉供给淀粉) * 根茎类食物根茎类食物 * 蔬菜水果蔬菜水果(供给膳食纤维供给膳食纤维) 按其热量占总热量的百分比按其热量占总热量的百分比 计算，一计算，一 般应占般应占55- 65%精制糖应占总能量的精制糖应占总能量的10%以下以下 。