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碳水化合物的分類及作用
碳水化合物是由碳、氫、氧三種元素組成的多羥基醛或多羥基酮。在營養(yǎng)學(xué)上，一般根據(jù)碳水化合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)的不同將其分為單糖、低聚糖和多糖。 1、單糖 單糖（Monosaccharides）是所有碳水化合物的基本結(jié)構(gòu)單元，其碳原子個(gè)數(shù)為 3-6 個(gè)，較為常見的有戊糖（C5）和己糖（C6），其中己糖最為常見。常見戊糖有核糖和甘 露糖；常見己糖包括葡萄糖、果糖和半乳糖。單糖易溶于水，有甜味、結(jié)晶性和旋光性。 A、 葡萄糖 葡萄糖（Glucose）一般以游離態(tài)存在于葡萄、香蕉、柿子等多種水果中，它是機(jī)體吸收利用最好的糖。葡萄糖是一種可發(fā)酵糖，在酵母菌的作用下分解生成乙醇。工業(yè)上葡萄糖的生產(chǎn)一般采用酶法或酸法水解淀粉原料而成。葡萄糖既可直接食用，又可通過靜脈注射到血液中，釋放能量最快。 B、 果糖 果糖（ Fructose ）因其最早從水果中分離出來而得名。它是以游離態(tài) 存在于蜂蜜（40%）、葡萄（6.5%）、蘋果（6%）和梨等水果中。果糖甜度高，為最甜的一種天然單糖，其甜度為葡萄糖的兩倍，蔗糖的 1.5 倍。果糖口味好，有一種香味且食后無苦味，冷時(shí)甜度更大，特別適于冷飲食品的制作。此外，果糖吸濕性較強(qiáng)，可用于一些需要保濕的糕點(diǎn)及糖果的加工。 果糖在人體內(nèi)被吸收后，其代謝過程不受胰島素的控制，因此適于糖尿病人食用。此外，果糖在體內(nèi)轉(zhuǎn)化成脂肪的可能性低于葡萄糖，但果糖一次食用量不宜過大，過多攝入可導(dǎo)致腸道內(nèi)滲透壓的增加而引起腹瀉。據(jù)此，還可以認(rèn)為果糖具有防治便秘的作用，因此輕度便秘者可采用口服蜂蜜法進(jìn)行食療。 2、 低聚糖 低聚糖（Oligosaccharides），又稱寡糖，由 2-10 個(gè)單糖分子脫水縮合而成。根據(jù)其 可消化性的不同，分為普通低聚糖和功能性低聚糖。普通低聚糖是一類能夠被人體消化 吸收利用的低聚糖，而功能性低聚糖則不能被人體消化，但對人體具有特殊的生理功能。根據(jù)其構(gòu)成單糖數(shù)量的多少，普通低聚糖可分為雙糖、三糖和四糖等，它們分別由 2-4 個(gè)糖單元構(gòu)成，其中以 2 個(gè)己糖分子脫水縮合而成的雙糖分子最為多見。低聚糖均易溶于水，有甜味、旋光性和結(jié)晶性。 ?。?）蔗糖（Sucrose）。蔗糖俗稱食糖，有紅糖、白糖及冰糖 3 種形式。其廣泛分布 于植物界，尤以甘蔗和甜菜中含量最高，二者是制備蔗糖的原料。它是由一分子的葡萄 糖和一分子的果糖以α-1,2 糖苷鍵連接而成。 蔗糖是食品加工中重要的甜味劑，但會(huì)引發(fā)齲齒。蔗糖為可發(fā)酵性糖，易被口腔中微生物利用，而在牙齒表面形成一層粘性很強(qiáng)的不溶性葡聚糖，同時(shí)產(chǎn)生能腐蝕牙齒的 （2）麥芽糖（Maltose）。麥芽糖為兩分子葡萄糖以α-1,4 糖苷鍵連接而成的雙糖，僅存在于植物體中，各種谷物的發(fā)芽種子中均含有麥芽糖，尤以大麥芽中含量最高，因此而得名。含淀粉的食物經(jīng)唾液淀粉酶作用可部分水解成麥芽糖，這就是吃饅頭或米飯時(shí)細(xì)嚼慢咽產(chǎn)生甜味感覺的原因所在。由大麥芽熬制而成的飴糖主要成分為麥芽糖和糊精。 ?。?）乳糖（Lactose）。乳糖是由一分子葡萄糖和一分子半乳糖以β-1,4 糖苷鍵連接而成，因存在于哺乳動(dòng)物乳汁中而得名。乳糖在乳汁中的含量為 5%-8%。乳糖甜味較低，不能被酵母發(fā)酵，但能被乳酸菌發(fā)酵而生成乳酸。乳糖是嬰兒食用的主要糖類物質(zhì)，但隨著年齡的增加，腸道內(nèi)分解乳糖的酶（乳糖酶）活性急劇降低，有的甚至缺乏，因此腸道內(nèi)缺乏乳糖酶的成年人食用牛奶后往往會(huì)產(chǎn)生乳糖不耐癥，出現(xiàn)惡心、腹脹、腹瀉及其他消化不良癥狀。這主要由于乳糖在腸道內(nèi)積聚而引起腸腔內(nèi)滲透壓增加，造成腸壁水分反流入腸腔，從而引起腹瀉。乳糖是嬰兒營養(yǎng)中必不可少的成分，乳糖具有維持腸道健康、減少嬰兒腹瀉發(fā)生的作用。乳糖在腸道內(nèi)乳酸菌的作用下，分解產(chǎn)生乳酸，降低了腸道的 pH 值，從而使腸道內(nèi)堿性腐敗菌的生長繁殖受阻，酸性有益菌的生長繁殖增強(qiáng)，起到保持腸道最合適菌群、減少嬰兒腸功能紊亂發(fā)生的作用。此外，由于乳糖在腸道內(nèi)可與鈣形成可溶性配合物，因此有促進(jìn)鈣吸收的功能。 B、 功能性低聚糖 功能性低聚糖（Functional Oligosaccharides）是指在小腸內(nèi)不能被消化吸收而直接進(jìn) 入大腸，優(yōu)先被腸道內(nèi)有益菌（雙歧桿菌）所利用的一類低聚糖。功能性低聚糖是雙歧 桿菌的營養(yǎng)物質(zhì)，能促進(jìn)其大量繁殖，因此又稱為雙歧因子。雙歧因子包括異構(gòu)乳糖、 低聚果糖、麥芽低聚糖、大豆低聚糖、低聚木糖、異麥芽酮糖、乳酮糖及低聚龍膽糖等。 除了低聚龍膽糖具有苦味外，其余均帶有程度不等的甜味，可作為功能性甜味劑用于多 種保健食品、兒童食品和老年食品的加工。 ?。?）雙歧桿菌與人體健康。雙歧桿菌也稱雙叉桿菌，最早由法國人梯塞爾從健 康 母乳喂養(yǎng)的嬰兒糞便中發(fā)現(xiàn)，因其形態(tài)如棒，又帶一個(gè)叉，很像“Y”或“V”字，于是 便采用常有分叉含義的拉丁字母命名為雙叉桿菌。在人體腸道內(nèi)，雙叉桿菌是處于絕對優(yōu)勢的菌株，也是惟一既不產(chǎn)生內(nèi)毒素又不產(chǎn)生外毒素、無致病性并對人體具有許多重要生理功能的有益菌株。它們的存在、減少或消失，都將對人體健康產(chǎn)生不容忽視的影響。 嬰兒出生不久后，雙歧桿菌便會(huì)在腸道內(nèi)繁殖，其數(shù)量隨年齡而變化，隨年齡的增加而逐漸減少。此外，腸道內(nèi)雙歧桿菌的數(shù)量還受飲食的影響。日常生活中經(jīng)常食用富 含功能性低聚糖的人群中腸道內(nèi)雙歧桿菌的數(shù)量要高于其他人群。正常情況下，雙歧桿 菌一直與人體保持和諧的共生關(guān)系，可稱得上人類健康的忠誠伴侶。雙歧桿菌在人體內(nèi) 的作用主要表現(xiàn)為以下方面： 第一，調(diào)節(jié)人體腸道菌群。腸道內(nèi)雙歧桿菌發(fā)酵低聚糖產(chǎn)生醋酸和乳酸等酸性物質(zhì) 和雙歧桿菌素等抗菌性物質(zhì)。前者能使腸道 pH 值降低，從而抑制腸道內(nèi)堿性腐敗菌的生長繁殖，后者能有效地抑制痢疾桿菌、傷寒桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等致病 菌的繁殖。此外，人體腸道內(nèi)由堿性腐敗菌群代謝產(chǎn)生的吲哚和胺類等有害物質(zhì)也明顯 減少，從而維護(hù)腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)的平衡和人體健康。 第二，合成多種維生素。雙歧桿菌在人體腸道內(nèi)可合成維生素 B1、B2、B6、B12 及 煙酸等多種維生素，對人體所需的維生素有一定的補(bǔ)充作用。 第三，整腸通便，預(yù)防便秘和腹瀉。雙歧桿菌的代謝產(chǎn)物醋酸和乳酸等能刺激腸道蠕動(dòng)，平衡腸道菌群，增加糞便濕潤度，并保持一定的滲透壓，從而可以預(yù)防便秘和腹瀉。 第四，保護(hù)肝臟和抗癌。堿性腐敗菌在腸道內(nèi)能產(chǎn)生大量吲哚、硫化氫和胺等有害代謝物，這些物質(zhì)在肝臟中用酸進(jìn)行解毒，隨尿以葡萄糖醛酸和硫酸鹽的形式排出。由 于雙歧桿菌在腸道內(nèi)能抑制腐敗菌的生長和繁殖，因而可以減少這些有毒代謝物的產(chǎn)生，避免有毒物質(zhì)進(jìn)入肝臟，減輕毒物對肝臟的刺激，從而起到保護(hù)肝臟的作用。腸道腐敗 ?。?）功能性低聚糖的生理功能。廣義上講，功能性低聚糖屬于低分子量的水溶 性 膳食纖維，因此它在某些生理功能方面類似于膳食纖維，但在一些物理特點(diǎn)上與膳食纖 維有所不同，不具備膳食纖維所特有的吸水性、膨脹性和粘稠性。功能性低聚糖的生理功能主要?dú)w功于其特有的發(fā)酵特征，即作為雙歧桿菌的營養(yǎng)源或增殖因子，在體內(nèi)發(fā)揮其獨(dú)特的生理作用。功能性低聚糖除了擁有上述雙歧桿菌所具有的功能外，還具有低能 量或零能量及無致齲齒的特性。 功能性低聚糖 由于很 難或完全不被人體消化 ，并且它所提供的能量很低或幾乎為零，因此可作為功能性甜味劑，用于低能量食品的生產(chǎn)，以便最大限度地滿足那些喜愛 甜食而又擔(dān)心發(fā)胖者的要求，也可作為糖尿病、肥胖癥患者的甜味劑。由于功能性低聚糖不能為口腔微生物所利用，因此不會(huì)引起齲齒，可用于兒童食品的生產(chǎn)。 3、多糖 多糖（Polysaccharides）是由 10 個(gè)以上單糖分子脫水縮合而成的大分子化合物，廣泛分布于植物界，在動(dòng)物體內(nèi)也有存在。就其功能而言，一些不溶性多糖（如植物組織中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素）和動(dòng)物體內(nèi)的甲殼質(zhì)是構(gòu)成組織基本骨架的原料；而 一些作為貯存形式的多糖（如淀粉和糖原）則是生物機(jī)體的能源物；還有一些特殊的多 糖（如粘多糖等），它們在動(dòng)植物和微生物體內(nèi)有著多種多樣而復(fù)雜的功能。 多糖在性質(zhì)上不同于單糖和低聚糖，多糖一般不溶于水，有些則只能形成膠體溶液。 多糖無甜味，無還原性，有旋光性，在酸或酶的作用下可水解成單糖。 營養(yǎng)學(xué)上，多糖可按其消化與否分為可消化多糖和不可消化多糖，前者包括淀粉和 糖原，后者為膳食纖維。 A、淀粉 淀粉（Starch）廣泛分布于植物界，在植物種子（如大米、小麥、玉米、小米和高粱等）、根莖（如馬鈴薯、紅薯、木薯）以及果實(shí)（如紅豆、綠豆、豌豆、板栗等）中含量較高，一般可達(dá) 60%以上（以干基計(jì)）。天然淀粉有兩種存在形式，一種為直鏈淀粉， 它溶于水，遇碘成藍(lán)色，加水加熱后形成的淀粉糊粘性較小，冷卻后易老化變硬；另一 種為支鏈淀粉，其結(jié)構(gòu)類似于樹枝狀，分子量更大，遇碘變紫紅色，不溶于水，加水加 熱后可形成粘性很大的淀粉糊，冷卻后不易老化變硬。一般糧食中直鏈淀粉占 10%-20%， 支鏈淀粉占 80%-90%。但糯米例外，其支鏈淀粉含量高達(dá) 99%，煮成的飯粘性極大。 一般來說，粘性越大的糧食中支鏈淀粉含量越高，口感越佳，但作為烹調(diào)勾芡所用的淀 粉，一般宜選用粘性較小的直鏈淀粉。在各種來源的淀粉中，一般地下生植物淀粉（如 馬鈴薯、紅薯、木薯）和水生植物淀粉（如藕粉）中的支鏈淀粉含量較高，吸水膨脹性 好，其膨化制品體積大、口感松軟；而地上系列的禾谷類（糯性糧食除外）的直鏈淀粉 含量較高，吸水膨脹性差，其制品易于老化，口感較粗糙。 B、 糖原 糖原（Glycogen）是動(dòng)物體內(nèi)葡萄糖的貯存形式，故有“動(dòng)物淀粉”之稱。其存在于動(dòng)物肝臟中的肝糖原和肌肉中的肌糖原是人和動(dòng)物的能量來源，在體內(nèi)主要發(fā)揮平衡血糖和解毒的作用。 4、糖醇 糖醇（Sugar Alcohols）為糖的衍生物，由單糖或雙糖加氫而成，也有天然存在的。在食品工業(yè)中常用糖醇代替蔗糖用于特殊營養(yǎng)食品的加工。常見的糖醇包括山梨糖醇、 麥芽糖醇和木糖醇。這三種糖醇在人體內(nèi)的代謝不受胰島素的控制，因此可作為糖尿病人的甜味劑。其中，山梨糖醇和木糖醇均可代謝產(chǎn)能（4kcal/g），是人體內(nèi)的能源物質(zhì)； 而麥芽糖醇代謝產(chǎn)能很低，僅為葡萄糖的 1/40，可作為肥胖癥患者的甜味劑。此外，木糖醇和麥芽糖醇不能被口腔微生物所利用，因此無致齲齒效應(yīng)，可用于兒童食品中。 |
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