第二节:碳水化合物改84p.ppt
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1、Carbohydrate,碳水化合物P84,概述,碳水化合物是一大类由碳、氢、氧元素构成,是多羟基的醛、酮或多羟基醛、酮的缩合物。在生物化学中称为糖,后来有改称糖类,因同生活中吃的糖相混,现在营养学中大多仍称碳水化合物。它是人类最廉价的能量来源,又是人类生存的最基本物质和最重要的食物来源。目前人类每日摄入的热能中,在不同地区和不同经济条,件下,碳水化合物占全日总热量的40%-80%。随着营养学研究的深入,人们对碳水化合物 生理功能的认识,已经扩大到调节血糖、降 低血脂、改善肠道细菌等更多方面,对碳水 化合物分类学及其与慢性病的关系也有了较 多的研究成果,这些成果不断地丰富着人类 对碳水化合物营
2、养作用的认识和理解。,简单糖类:单糖、双糖低聚糖(寡糖)多糖:淀粉、糖原和非淀粉多糖,碳水化物种类P85,一.糖类1、单糖(monosaccharide):不能再水解成更简单碳水化合物的糖类,由一个糖分子构成,具有醛基或酮基。可分为:丙糖(3碳)、丁糖(4碳)、戊糖(5碳)和己糖(6碳)。其中己糖数量最多,用途最大,分布最广。(主要包括葡萄糖、果糖、半乳糖等)葡萄糖(glucose):1)理化性质:分子式为C6H12O6。白色晶体,易溶于水,有甜味,甜度相当与蔗糖的60%,水溶性具有右旋性,又称D-葡萄糖。,2)功能:(1)是双糖的组成部分,也是各种多糖(淀粉、纤维素等)的基本组成单位。(2)
3、血液中所含的血糖也是葡萄糖。当人体血液中葡萄糖含量低于70mg/100ml时,称为低血糖。由于葡萄糖是维持大脑功能所必需的 能源,血糖浓度下降时,脑组织因缺少能源就会发生功能障碍,出现头痛、心悸、出冷汗及饥饿感;当人体血液中葡萄糖含量低于45mg/100ml时,就会出现低血糖昏迷,使人休克。,果糖(fructose)1)理化性质:分子式为C6H12O6。易溶于水,有甜味,是天然糖中最甜的糖,与葡萄糖的结构十分相似,为同分异构体(左旋糖)。甜度相当与葡萄糖的2左右倍。因此,人们就利用葡萄糖异构酶把葡萄糖转化为果糖,大大增加了糖的甜度。2)功能:(1)是食品工业中重要的甜味剂。(2)食物中的果糖在
4、体内吸收后转化为葡萄糖,不会刺激胰岛素的分泌,其代谢不受胰岛素的制约,不引起饭后明显的高血糖症。因此糖尿病人可以食用果糖。,半乳糖(galactose)又称脑糖,几乎全部以结合形式存在,是乳糖的重要组成成分,很少以单糖的形式存在于食物中。半乳糖吸收后在肝脏内转变成肝糖,然后分解为葡萄糖被机体利用。主要存在植物的树胶.2.双糖:主要包括蔗糖、乳糖、海藻糖。蔗糖(sucrose):俗称白糖、砂糖或红糖。是由一个分子的葡萄糖和一个分子的果糖组成的。主要从甘蔗中制取,故名为蔗糖。在蔗糖的提取过程中,其粗制品叫红糖或黄糖。它没经过洗涤、离心、分蜜等精加工,仍保留甘蔗、甜菜汁中的维生素、矿物质及,糖蜜。由
5、于存在叶绿素、叶黄素、胡萝卜素等,所以具有红黄的颜色。这种未去杂质的糖营养价值高于精制的白糖。一般1Kg的红糖含钙900mg,为白糖的3倍;含铁40mg,为白糖的2倍。我国习惯于给病人、孕产妇喝红糖水,用红糖代替白糖。这是十分符合营养学原理的。乳糖(lactose)是哺乳动物乳中主要的糖。它由一个葡萄糖分子和一个半乳糖分子组成。乳糖是婴幼儿主要食用的碳水化合物。乳糖较难溶于水,在消化道中吸收较慢,有利于保持肠道中最合适的肠菌丛数;并能促进钙的吸收,故对婴儿有重要的营养意义。,乳糖不耐受症:(lactose intolerance)有些成年人体内及部分有色人种乳糖基酶缺乏,不能把乳糖在小肠内水解
6、为单糖,因此,当摄入牛奶或其他乳制品时,不能正常消化,未分解的乳糖分子使肠道渗透压改变,致使大量小分子被肠道吸收,出现急性腹泻和腹痛反应等代谢紊乱症状,称为乳糖不耐受症。虽然多数人认为是“牛奶过敏”,但并不是真正意义上的食物过敏。,造成乳糖不耐症的原因:先天性缺少或不能分泌半乳糖基酶。某些药物(抗癌药物)或肠道感染而使半乳糖基酶分解减少。由于年龄增加,半乳糖基酶水平降低。,麦芽糖(maltose)由两个分子的葡萄糖构成。甜度低。麦芽糖又叫饴糖。糖果中的高粱饴、软糖和各种南糖(酥糖、芝麻糖、花生糖)等都用麦芽糖为主要原料制成的。另外人们吃米饭、馒头时,在细细咀嚼感到的甜味就是淀粉水解的麦芽糖。由
7、于它具有较好的保水能力,用来制作糕点,可以保持糕点的水分和润软。,常见糖的相对甜度,二、低聚糖类(oligosaccharide)是由3-9个单糖构成的一类小分子多糖。比较重要的低聚糖是存在于豆类食品中的棉籽糖(raffinose)和水苏糖(stachyose)。功能性低聚糖(functional oligosaccharide):1.定义:是指不被肠道内消化酶所消化,可被肠道内细菌发酵分解,并具调节人体生理功能的低聚糖。2.生理功能:,改善肠道功能,预防疾病;实验表明,摄取功能性低聚糖可使双岐杆菌增殖抑制有害细菌。双岐杆菌发酵低聚糖产生短链脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸和乳酸等)和一些抗菌素物质,
8、抑制外原性致病菌和肠道固有腐败菌的生长繁殖。如双岐杆菌素(bifidin)能有效抑制志贺杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和一些其他微生物。体内和体外粪便培养实验表明,摄入功能性低聚糖可有效减少有毒发酵产物及有毒细菌酶的产生,减少肠内有害细菌的数量进而抑制病原菌和腹泻。而大量的短链脂肪酸刺激肠道蠕动,增加粪便的润湿度并保持一定的渗透压,从而防止便秘发生。功能性低聚糖不能被,口腔微生物特别是突变链球菌利用,不能被口腔酶液分解,因而能预防龋齿。生成并改善营养素的吸收;双岐杆菌在肠道内内合成少量的维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、烟酸和叶酸。双岐杆菌能发酵乳品中的乳糖使其转化为
9、乳酸,解决了部分人对乳糖的不耐受性问题,同时增加了水溶性可吸收钙的含量,是乳制品更易于消化吸收。热质低,不引起血糖升高;功能性低聚糖很难或不被人体吸收,所提供的能量值很低或根本没有,能满足喜爱甜食的糖尿病人、肥胖病人及控制体重者的需要。,三、多糖由10个以上的单糖组成的大分子糖称为多糖。包括可利用多糖和不能被利用的多糖。多糖一般不溶于水,无甜味,不形成结晶,无还原性。但在一定条件下(酶或酸)水解成单糖。,可利用多糖:包括淀粉、糊精和糖原。1、淀粉(starch)淀粉是以颗粒的形式储存在植物种子及根茎中的 多糖,其基本构成单位是麦芽糖,在体内最终水解成葡萄糖。食物中绝大部分碳水化合物都是以淀粉形
10、式存在。它可分为两类:直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉(amylose):又称糖淀粉。是由300-400个a-1,4-糖苷键相连,卷曲成螺旋状的大分子,易溶于水,也较粘稠,遇碘呈蓝色反应,一般谷类中约占20%左右。,支链淀粉(amylopectin):又称胶淀粉 由上千个葡萄糖分子组成,大约每24-30个葡萄糖分子就有一个a-1,6-糖苷键构成的分支,遇碘呈棕色反应,一般谷类中约占80%左右。2.糊精淀粉经过分解而成葡萄糖单位数目较少的分子,一般糊精每个分子约有5葡萄糖分子。糊精也作为一些病人的饮食,因为较易于吸收,甜度不高,并且仅有1/5的渗透压。3.糖原(glycogen):是多聚D-葡萄糖,
11、几乎全存在于动物组织,所以称之动物淀粉,糖原结构与支链淀粉相似。人体内的糖原约有1/3存在于肝脏,2/3存在于肌肉中。肝脏,中储存的糖原可维持正常的血糖浓度,肌肉中的糖原可提供肌肉运动所需的能量。不能被利用的多糖是一类虽然具有糖类结构,但很难或不能为人体利用的物质。包括膳食纤维和改性淀粉和抗性淀粉。1、膳食纤维:又称食物纤维,是植物性食物中含有的一些不能为人体消化分解的成分。包括纤维素、半纤维素、木质素、果胶、树胶和海藻盐类,具有多种生理作用。,2、改性淀粉和抗性淀粉 改性淀粉指淀粉经化学处理后使其性质发生改变,以适应食品生产过程中的某些特殊需要的淀粉。在淀粉中的直链构成与支链构成是可以通过基
12、因工程而改变的,这一手段可以有效地改变淀粉的特性。抗性淀粉是改性淀粉,或淀粉经过加热后又冷却而形成,它在人类的小肠内不易为消化酶水解,故可以认为,这是改性淀粉具有特性的另一种同类物。不容易消化吸收,更低的能量和血糖生成指数。,注意:自1990年开始“可利用和不可利用”的概念发生了改变。“可利用“已不在仅指通过小肠吸收的方式提供机体代谢需要的物质。通过“结肠发酵”后再吸收,实际上也提供了“可利用”的物质。所以1998年FAO/WHO专家委员会已建议不再使用这个术语。碳水化合物的所有性质均来源于它的两大特性小肠的消化和 结肠发酵。用现代的观点来解释,“可利用和不可利用”表示为“血糖生成和非血糖生成
13、”可能更为科学,营养学上主要碳水化合物的特性,功能性多糖(functional polysaccharide)1.定义:指具有调节人体生理功能的非淀粉多糖。也称活性多糖。2.分类:3.生理性功能:1)免疫调节功能 最突出而普遍的功能是其对机体免疫功能的加强。,纯多糖:由10个以上单糖通过糖苷键连接起来,杂多糖:也称复合多糖,除含多糖链,还喊有肽链和脂类等。,多糖主要通过以下一条或几条途径发挥促进免疫功能:提高巨噬细胞的吞噬能力,诱导白细胞介素1(IL-1)和肿瘤花丝因子(TNF)的生成,具有这种免疫促进功能的多糖有香菇 多糖、海藻多糖,细菌脂多糖等。促进T细胞增殖,诱导其分泌白细胞介素2(IL
14、-2),具有这类免疫促进功能的多糖有中华猕猴桃多糖,人参多糖、刺五加多糖、枸杞子多糖、灵芝多糖、银耳多糖、黄芪多糖等。促进淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK)活性,这,类多糖有枸杞子多糖、刺五加多糖、黄芪多糖等。提高B细胞活性,增加多种抗体的分泌,加强机体的体液免疫功能,这类多糖有银耳多糖、香菇多糖等。通过不同途径激活补体系统,有些多糖是通过替代通路激活补体,这类多糖有酵母多糖、当归多糖、车前子多糖香菇多糖等。2)抗病毒功能研究 表明,许多多糖对各种病毒(艾滋病毒,单纯疱,疹病毒、巨细胞病毒、流感病毒)等有抑制作用。多糖可通过类似的免疫调节机制增强宿主免疫功能以抵抗病原体的侵袭。如香菇多糖对泡状口
15、炎病毒有显著治疗和预防作用,对阿拉伯耳氏病毒和十二型腺病毒感染也有效,其抗病毒作用与诱生干扰素和提高自然杀伤细胞(NK)活性有关等。3)抗肿瘤作用就多糖的抗肿瘤作用而言,将抗肿瘤作用分为两大类:(1)是具有细胞毒性的多糖,可以直接杀死肿瘤细胞,这类多糖有牛膝多糖、茯苓多糖、刺五加多糖,银耳多糖、香菇 多糖等。(2)抗肿瘤活性多糖作为生物免疫反应调节剂,通过增强机体的免疫功能而间接抑制或杀死肿瘤细胞的。如前所述,多糖不仅能激活T细胞、B细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞等免疫细胞,还能促进诱导白细胞介素1、诱导白细胞介素2、肿瘤坏死细胞(TNF)和干扰素(IFN)等细胞因子的生成,调节抗体和补体,也就
16、是常说的宿主介导抗肿瘤活性此外,有研究者对地黄多糖抗肿瘤功能进行系统研究时发现,1500-2000u的低分子质量的地黄多糖可使Lewis肿瘤细胞内的P53基因表达加强,从而引发,Lewis肿瘤细胞的程序性死亡,这可能是多糖抗肿瘤作用的又一新途径。4)降血糖、降血脂功能各种研究表明,很多多糖具有降血糖、降血脂功能并被用于糖尿病及心血管疾病的预防及治疗研究。据报道,从人参中提取的5种多糖A、B、C、D、E在实验动物中均表现了随剂量加大而降低血糖作用增强。从知母中获得的多糖同样具有降低血糖的作用。同时有研究者从冬虫夏草菌培养菌丝体的热水提取物中纯化出一种多糖CS-F10,发现该多糖能够通过增强葡萄糖
17、激酶活性,加速葡萄糖的代谢,并,抑制肝葡萄糖的输出,从而达到降低血糖的作用。具有降血糖的多糖还有桑多糖、紫草多糖、灵芝多糖等。多糖不仅能够降血糖,而且具有降血脂的功能。如肝素,能促进脂蛋白酶释放,使血液中大分子的脂质分解成小分子,因而对血脂过多引起的血清浑浊有澄清作用,也能降低血胆固醇。此外,硫酸软骨素A也能使血清澄清,临床上能较好降低高血脂患者血清胆固醇,甘油三酯,减少冠心病患者的发病率和死亡率。另外,果胶、海带多糖等也可使血胆固醇降低,并能减少主动脉粥样斑块的形成和发展。,5)其他功能多糖还具有多种生物活性,如抗凝血功能(肝素等)抗炎作用(银杏多糖)、抗溃疡(白芨葡萄糖甘露糖组成的白芨胶等
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