University of California San Diego 癌癥中心博士后。營養(yǎng)師、食品安全師Washington University in St Louis公共衛(wèi)生專業(yè)研究生、醫(yī)學博士預科。Louisiana State University Health Sciences Center 公共衛(wèi)生專業(yè)博士，并是Delta Omega Doctoral Award ，美國公共衛(wèi)生畢業(yè)生最高榮譽之一?！吨袊R床營養(yǎng)網》簽約營養(yǎng)師主要研究方向戒煙戒酒戒大麻、營養(yǎng)與慢性病、癌癥預防與控制。文章首發(fā)于《大醫(yī)生》雜志，由作者重新修訂后再次推送。
已授權《中國臨床營養(yǎng)網》轉載
碳水化合物是一類基本的營養(yǎng)物質，它們包含了太陽輻射的能量，這種能量被捕獲并儲存在生物體中，用于驅動生命的各種進程。綠色植物中的葉綠素通過光合作用，在陽光的照射下合成葡萄糖（一種最常見的碳水化合物）。碳水化合物是一種理想的能量來源，它可以滿足身體的能量需求，為大腦和神經系統(tǒng)提供食物，并維持消化系統(tǒng)的健康。碳水化合物是一類包含碳、氫和氧三種元素的有機化合物。這個詞的名字來源于它的基本成分：碳（carbon）、氫（hydrogen）和氧（oxygen）。"碳水化合物"一詞的本意是以一定比例（2:1）的水（H2O）與碳（C）結合形成的物質，但是這并不能涵蓋所有的碳水化合物類型，比如脫水糖。碳水化合物主要分為以下幾種類型：
單糖：這是最簡單的碳水化合物形式。包括葡萄糖、果糖和半乳糖等。
雙糖：由兩個單糖分子結合形成。包括蔗糖（由葡萄糖和果糖組成）、乳糖（由葡萄糖和半乳糖組成）和麥芽糖（由兩個葡萄糖分子組成）。
多糖：由許多單糖分子結合形成。包括淀粉、纖維素和糖原。
任何的碳水化合物在體內經過系列生化反應后最終都分解為糖（比如葡萄糖、果糖），又稱為糖類。
02 碳水化合物（糖類）的生理功能有哪些？
大部分器官的食物都是葡萄糖。在人體中，碳水化合物經過消化和代謝，轉化為葡萄糖，葡萄糖是身體各部位，尤其是大腦的重要能量來源。作為人體需求量最大、驅動生命前行的碳水化合物，它有什么生理功能呢？
碳水化合物的主要功能是提供能量。
（圖片來自微信公眾平臺公共圖片庫）
糖類的主要功能是為機體提供生理活動和體力活動所需要的能量。每克糖在體內可以產生4千卡的能量。我們每天吃的食物中，碳水化合物的供能應該占60-65%（這也是營養(yǎng)學中的一般建議，但具體比例可能會因個人需要和飲食習慣而略有變化）。雖然每天進食這么多的碳水化合物，但是直接儲存在體內的只有1-2%，大部分都作為能量提供給機體活動。人體只能儲存有限量的碳水化合物，這主要是以糖原的形式儲存在肝臟和肌肉中。如果攝入的能量大于消耗的能量，那么多余的碳水化合物確實會轉化為脂肪儲存起來。這是因為人體的脂肪儲存能力遠大于碳水化合物儲存能力，所以當能量過剩時，人體會將多余的能量轉化為脂肪以便儲存。這也是為什么能量攝入過多而消耗過少會導致肥胖的原因。所以，如果想要減肥，控制能量攝入（也就是控制飲食）和增加能量消耗（比如增加運動）是兩個重要的方面。如果能量攝入持續(xù)不足，人體會開始消耗蛋白質以獲取能量，這會影響蛋白質在身體中的其他重要功能，如組織修復和免疫反應（關于蛋白質的功能及飲食健康，可參考兩周前發(fā)的文章: 【科普營養(yǎng)】蛋白質——從生理功能到飲食健康的多面探索）。
另外，消耗蛋白質作為能量來源的確會產生一些副作用。蛋白質在體內代謝時會產生氮廢物，包括尿素，這需要通過腎臟排出，從而可能加重腎臟的負擔。此外，蛋白質的分解也會產生其他代謝產物，如氨和肌酸酐，它們需要通過肝臟進一步處理。
每個細胞都是含有糖的，只是體內每個部位的細胞所含的糖的種類略有不同。比如肝細胞所含的主要糖原是肝糖原，肌肉細胞所含的主要是肌糖原，這兩種在化學結構上是相同的，都是由葡萄糖分子組成的長鏈，但是在功能上有所不同。肝糖原主要負責調節(jié)全身的血糖水平，而肌糖原則為肌肉細胞提供能量。神經細胞的脂質主要是糖脂，它們在細胞信號傳導和細胞識別中起重要作用。細胞核中的RNA和DNA含有糖，這種糖就是核糖。因為大腦內部的糖原儲備非常有限，幾乎所有的生理活動功能都來源于葡萄糖，葡萄糖是維持大腦正常功能的必須營養(yǎng)素，因此大腦對糖的反應十分敏感。一個成年人大腦約消耗120g糖/天，這些糖大部分為神經電沖動的鈉鉀泵供能，所以需要持續(xù)地將血糖供給到大腦。如果是血糖濃度下降，供給不足時，腦組織可能會因為缺乏能量而使腦細胞受損，從而產生功能性障礙，較為明顯的癥狀包括反應遲鈍、注意力不集中、頭暈、心悸、出冷汗、甚至暈厥等。如果是血糖濃度上升，供大于求時，神經系統(tǒng)的信號傳導會受到阻礙，自主神經不受大腦控制。因此，長期的高血糖（糖尿?。┛梢詫ι窠浵到y(tǒng)造成損害，這稱為糖尿病神經病變。癥狀可能包括胃蠕動速率變慢、消化功能變弱，性功能勃起障礙，四肢敏感度下降等。雖然大腦主要依賴葡萄糖作為能源，但在某些情況下，例如在饑餓或低碳水化合物飲食的情況下，大腦可以適應使用酮體（由脂肪酸衍生出來的能量物質）作為能源。這是一個生存機制，允許人在食物短缺的情況下存活。當肝糖原儲備較合理的時候，肝臟對化學毒物（如酒精）有較強的解毒作用。肝臟可以將碳水化合物轉化為糖原，這是一種可以在需要時迅速釋放葡萄糖的儲備形式。這種機制幫助維持血糖穩(wěn)定，從而避免血糖過低可能對肝臟和其他器官造成的傷害。適量的碳水化合物攝入可以幫助預防脂肪肝病。當能量攝入過多，尤其是過多的脂肪攝入，肝臟可能會儲存過多的脂肪，從而導致脂肪肝。不過，也不是攝入更多的碳水化合物就能提供更多的保護。過量的碳水化合物攝入，尤其是攝入過多的精煉的碳水化合物（如白面包、糖和甜點），可能會導致肥胖、糖尿病和其他健康問題，這些都可能對肝臟健康產生負面影響。"抗生酮作用"通常指的是通過減少酮體生成或者增加酮體的清除來防止血液中酮體水平過高的機制或過程。當攝入足夠的碳水化合物，身體首先會將它們轉化為葡萄糖。當葡萄糖供應不足時，如在饑餓狀態(tài)，長時間的斷食，或嚴格的低碳水化合物飲食時，身體會開始大量產生和使用酮體作為能量來源。因此，攝入足夠的碳水化合物是一種有效的抗生酮策略。通過提供充足的葡萄糖，可以防止身體過度依賴脂肪氧化和酮體生成作為能量來源，從而避免血液中酮體水平過高。然而，這并不意味著低碳水化合物飲食或產生酮體就是不健康的。在一些情況下，如用于治療特定的神經性疾病或作為一種減重策略，低碳水化合物或酮飲食可能是有益的，可以使酮體作為一種替代能量來源被大腦和其他器官使用。如果是1型糖尿病患者，不應該進入酮癥，因為如果不加控制，酮體的水平可能會過高，導致酮癥酸中毒，這是一種嚴重甚至可能致命的狀況。碳水化合物的改善腸道功能的作用主要是跟膳食纖維有關。膳食纖維可以幫助改善和保持腸道健康。大量研究證明：足夠的膳食纖維攝入與較低的心血管疾病、2型糖尿病以及某些類型的癌癥（如結腸癌）的風險有關。纖維能增加飽腹感，并減緩食物在消化系統(tǒng)中的過程，所以能幫助控制體重和血糖水平。3）碳水化合物的合理攝入量是多少？
一般來說，碳水化合物的推薦量是每天攝入總能量的60-65%。比如一個輕體力女性勞動者，體重55公斤，身高165cm左右，不胖不瘦，日消耗1600千卡左右，則攝入也將會是1600千卡左右。所需要的碳水化合物大約是1600千卡*60%=960千卡，約是240克碳水化合物。
（圖片來自微信公眾平臺公共圖片庫）
碳水化合物主要來源是面、米、雜糧、薯類、豆類等食物中。以下是常見食物中的碳水化合物含量（這些數(shù)據(jù)通常是指食品的生重，即食品在烹飪或處理之前的重量）：
100克東北大米碳水化合物含量約75克
100克掛面約含74克
100克燕麥片約含62克
100克方便面約含60克
100克面條約含58克
100克綠豆約含58克
100克巧克力約含52克
100克饅頭約含50克
100克米飯約含25克
100克紅薯約含23克
100克香蕉約含20克
100克黃豆約含19克
100克土豆約含16克
100克獼猴桃約含12克
100克粥約含10克
100克大白菜約含3.1克
100克牛奶約含3.5克
04）什么是升糖指數(shù)（Glycemic index, GI）？
升糖指數(shù)也稱血糖生成指數(shù)，反映的是升高血糖的速度和能力。具體是指實驗者禁食12小時以后，攝入含特定數(shù)量（如50克）可消化碳水化合物（扣除不可消化吸收的纖維素等）的食物所產生的血糖時間曲線下面積和標準物質（一般為葡萄糖）所產生的血糖時間下面積之比，再乘以100。升糖指數(shù)高的食物更容易導致血糖水平急速升高，而升糖指數(shù)低的食物則對血糖水平的影響較小。低升糖指數(shù)的食物可以幫助控制血糖，降低饑餓感，有助于控制體重。同時，一些研究表明低升糖指數(shù)飲食有助于降低2型糖尿病和心臟病的風險。而高升糖指數(shù)的食物通常能夠提供快速能量，但過多攝入可能會導致體重增加和糖尿病等健康問題的風險增加。05什么是糖負荷（Glycemic Load, GL）？糖負荷考慮了食物中碳水化合物的數(shù)量以及升糖指數(shù)。糖負荷 (GL) = 升糖指數(shù) (GI) × 食物中可消化的碳水化合物的克數(shù) / 100糖負荷提供了更完整的食物對血糖影響的信息，因為它不僅僅考慮了食物的升糖指數(shù)，還考慮了食物中碳水化合物的含量。舉例來說，一種食物可能有很高的升糖指數(shù)，但如果它含有的碳水化合物很少，那么它的糖負荷可能就較低。比如西瓜的升糖指數(shù)較高（約72），但由于它含有的可消化碳水化合物較少（每份約6克），所以其糖負荷較低（約5）。高糖負荷的食物，通常是含有大量碳水化合物且升糖指數(shù)較高的食物。例如，白面包、糯米飯、薯片、含糖飲料等。這些食物會迅速地提高血糖水平。對于飲食控制，特別是對于糖尿病患者來說，糖負荷是一個更好的工具，因為它可以更準確地預測食物對血糖的影響。不過，這并不意味著要完全避免高糖負荷的食物，而是在日常飲食中要注意食物的糖負荷，保持飲食的均衡和多樣性。
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