人類營養學基礎/功能

4.3 功能

碳水化合物有很多形式——複雜的或簡單的，如果糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖和麥芽糖。碳水化合物由澱粉、糖、糊精和樹膠組成。碳水化合物在人體中最重要的一種功能是提供能量——為大腦、肌肉以及一直到細胞提供能量。此外，碳水化合物對於調節血糖水平，使脂肪代謝成為可能，以及幫助防止蛋白質攝入被用作我們的第一和主要能量來源都很重要。

碳水化合物提供的能量中，極其重要的一部分是提高低血糖水平。這是透過澱粉酶分解碳水化合物來實現的。當我們食用碳水化合物時，我們的血液會收集碳水化合物，血糖就會升高。隨著胰島素的引入，我們的細胞吸收碳水化合物，將其從血液中清除。然而，有時會引入過量的胰島素，導致我們的血糖下降太多，降至低水平——這意味著低於下限。當這種情況發生時，我們需要攝入更多的碳水化合物——一種糖的形式——來提高血糖。

碳水化合物有複雜和簡單的形式——複雜的糖需要更長的時間才能在你的系統中啟用，產生的血糖峰值較低，而簡單的糖會立即反應。我們需要碳水化合物中的葡萄糖為大腦和肌肉提供能量。這就是為什麼當我們幾個小時沒有進食，缺少碳水化合物攝入時，我們會感到虛弱、昏厥、頭暈，無法發揮我們的全部潛能。

碳水化合物是能量形成的首選方法，而不是首先使用蛋白質或脂肪。在整個碳水化合物供應耗盡後，才會利用脂肪。一旦由於碳水化合物缺乏而開始使用脂肪，脂肪碎片就會開始聚整合團，形成酮體。雖然有時酮體可以成為良好的能量來源，但它們通常弊大於利。當酮體的產生量大於使用量時，就會發生酮症，這對我們身體的酸鹼平衡產生負面影響。另一方面，碳水化合物也用於防止我們攝入的蛋白質被用作第一能量來源。與脂肪的使用類似，當我們的碳水化合物葡萄糖儲存耗盡時，我們攝入的蛋白質被用作能量。我們身體的蛋白質組織被強行分解以透過稱為糖異生的過程製造葡萄糖。糖異生是幫助防止低血糖發生的一種方法，它由丙酮酸、乳酸、甘油和生糖氨基酸組成。

參考文獻

碳水化合物。（無日期）。2015 年 11 月 30 日檢索自 http://www.extension.iastate.edu/humansciences/content/carbohydrate

碳水化合物和血糖。（無日期）。2015 年 11 月 30 日檢索自 http://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/carbohydrates/carbohydrates-and-blood-sugar/

Lawrence, R.（無日期）。脂肪和碳水化合物代謝的相互作用——新方面和療法：（治療學和藥理學部分）。2015 年 11 月 30 日檢索自 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1998199/

Whitney, E. 和 Rolfes, S.（2015）。瞭解營養（第 14 版）。加利福尼亞州貝爾蒙特：沃茲沃斯。

2.3.1 糖和澱粉

碳水化合物是糖、澱粉、糊精和樹膠。糖和澱粉都被歸類為糖類。糖是一種簡單的碳水化合物，其化學成分為 (CH2O)n。大多數糖在溶液中會形成環狀結構。通常稱為單糖和二糖。澱粉是一種由多個葡萄糖單元連線在一起的碳水化合物，人體可以消化；也稱為複雜碳水化合物。(1)

澱粉是植物中的一種葡萄糖形式。身體將澱粉和糖轉化為糊精。澱粉和糖被分解成單糖，然後葡萄糖被用於能量。

能量
食物中對人體營養最重要的簡單糖被稱為蔗糖、果糖、乳糖和麥芽糖。身體需要一種叫做葡萄糖的簡單糖，所以食物中的這些其他簡單糖在身體中分解成葡萄糖，每克碳水化合物產生 4 千卡能量。它們透過在水連線處輕鬆分離來做到這一點。澱粉包括土豆、穀物、小麥和其他穀物以及大米等食物。澱粉是複雜的糖，複雜的糖透過在水連線處輕鬆分離，分解成一種簡單糖（麥芽糖），然後分解成葡萄糖。本質上，澱粉就是需要更多步驟才能變成葡萄糖的糖。

’‘’脂類代謝’‘’
脂類從腸道吸收，並在身體能夠利用之前經歷消化和代謝。大多數膳食脂類是脂肪和複雜分子，身體需要分解它們才能利用和從中獲取能量。(2)

短鏈脂肪酸直接進入迴圈，但大多數脂肪酸在腸道中與甘油重新酯化，形成甘油三酯，以脂蛋白顆粒的形式進入血液，稱為乳糜微粒。

脂蛋白脂肪酶作用於這些乳糜微粒，形成脂肪酸。這些脂肪酸可能被儲存在脂肪組織中，被任何含有線粒體並使用氧氣的組織用於能量，並被重新酯化成甘油三酯在肝臟中，並作為稱為 VLDL（極低密度脂蛋白）的脂蛋白輸出。

VLDL 的結果與乳糜微粒類似，最終轉化為 LDL（低密度脂蛋白）。胰島素模擬脂蛋白脂肪酶。

在長期飢餓期間，脂肪酸也可以在肝臟中轉化為酮體。這些酮體可以被大多數含有線粒體的細胞用作能量來源。

參考文獻

1. 糖和澱粉是什麼——作者：Beth Gruber 博士，於 2003 年 7 月 29 日發表在 www.carbsmart.com 上

2. 脂類代謝——作者：Ananya Mandal 博士，醫學博士，發表在 http://www.news-medical.net/health/Lipid-Metabolism.aspx

3. [1]

2.3.2 纖維

摘要

目前對血糖平衡的研究在廣度和深度上都在不斷增加。血糖平衡是一個熱門話題，包括肥胖和糖尿病等主要疾病。從葡萄糖補充劑、時下流行的健康“方法”書籍、著名講座和營養理念來看；葡萄糖無疑是當今的話題。尋找一個起點來解釋血糖平衡的核心概念，同時篩選大量資料，這是一個有趣的過程。這篇簡短的非科學概述旨在解釋葡萄糖是什麼，為什麼我們需要它，以及當我們這種生命之源的簡單糖含量過低或過高時會發生什麼。

血糖平衡

葡萄糖是一種從我們食物中的碳水化合物中提取的簡單糖。^[1] 穩定的葡萄糖供應為我們身體提供了能量來源，以支援健康功能和生命。血液中過多的或過少的葡萄糖會對我們的身體產生不利影響。保持平衡支援健康功能。^[2] 葡萄糖平衡（葡萄糖穩態或血糖調節）取決於兩種激素，胰高血糖素和胰島素。^[3] 這些激素的存在調節葡萄糖的吸收。^[1] 胰島素允許葡萄糖吸收，胰高血糖素刺激肝臟釋放更多葡萄糖。我們的大腦和肌肉組織是葡萄糖的主要接收者，並利用它作為能量來源。當葡萄糖不被吸收用於能量使用時，它會作為儲存沉積在脂肪細胞中。一篇《自然》雜誌的文章中有一個簡單的圖表顯示了肝臟、胰腺和其他器官如何協調這一過程。^[4] 找到合適的葡萄糖平衡是特定於您獨特的遺傳特徵的。與您的醫生交談可以提供關於您的平衡可能是什麼樣子的線索。在整個葡萄糖研究中，人們一直強調健康的飲食習慣和營養豐富的食物。而且幾乎沒有，如果有的話，研究發現不平衡的葡萄糖平衡的症狀會對人們產生理想的結果。^[5] 指向血糖的兩個主要情況是糖尿病^[6] 和肥胖。肥胖研究人員正在發現大腦如何感知葡萄糖，以及這與肥胖和新陳代謝的聯絡。^[7]

我們可以在哪裡找到葡萄糖，哪些食物選擇對我們來說更好？這兩個問題都很廣泛，不會成為本簡短研究的重點。但是，可以做一些快速評論來考察這個問題。瞭解碳水化合物和碳水化合物的消化將有助於您做出選擇。^[8] 由於碳水化合物主要存在於植物中，因此請考慮這些植物性碳水化合物的纖維攝入量。^[9] 建議葡萄糖吸收會受到您所食用纖維的影響。而食用全穀物，包括纖維，將有助於大多數人飲食中葡萄糖的適當平衡。^[10]

參考文獻

• http://www2.jabsom.hawaii.edu/pili/curriculum/pic/PiC_Mtg03_Food.pdf
• http://www.wisegeek.com/what-is-glucose-homeostasis.htm
• http://www.nature.com/nature/journal/v444/n7121/fig_tab/nature05483_F3.html
• http://www.med.umich.edu/pfans/docs/tip-2013/bloodsugarbalance-0313.pdf
• http://www.diabetes.org/
• http://www.diabetes-obesity-center.org/?q=faculty/schwartz-md
• Hyman, Mark MD, (2012). The Blood Sugar Solution: the ultrahealthy program for losing weight, preventing disease, and feeling great now! 1st ed. Little, Brown and Company.New York, New York.
• http://www.livestrong.com/article/387923-how-do-we-get-glucose/
• Robertson, Laurel, (1986). The New Laurel's Kitchen. 1st ed. Berkeley, California: Ten Speed Press.

如果糖原儲備不可用，身體會使用葡萄糖或能量。如果糖原儲備耗盡，蛋白質會透過糖異生過程被用於生成葡萄糖。重要的是飲食中要有足夠的碳水化合物，以防止需要分解蛋白質來獲取能量。

血液中酮體積聚稱為酮症。它會擾亂身體的酸鹼平衡。當過度食用碳水化合物時，身體會使用葡萄糖來製造身體脂肪。

腸道健康
膽固醇平衡

碳水化合物的其他功能

膳食纖維是植物的結構成分，存在於所有植物性食物中，例如蔬菜、水果、豆類和全穀物。它們單糖之間的鍵不能被體內消化酶分解，不像澱粉。因此，它們幾乎不提供能量。膳食纖維為植物提供結構，並且不能被人類酶分解。

可溶性纖維存在於燕麥、豆類和柑橘類水果中。它們透過降低血液膽固醇和葡萄糖水平（透過降低低密度脂蛋白膽固醇水平）來預防心臟病和糖尿病。它們刺激胃中細菌的生長，這有助於分解食物，以便它可以被身體用作能量。可溶性纖維與脂肪酸結合。這些纖維會延長胃排空時間。纖維會減緩葡萄糖的吸收，並促進食物透過胃腸道的運動。

不可溶性纖維不溶於水或形成凝膠，並且不易發酵。這些主要存在於全穀物和蔬菜中。這些纖維促進排便，緩解便秘，預防憩室病。不可溶性纖維使有毒廢物更快地透過結腸。它有助於保持腸道中最佳的 pH 值，以預防疾病。

摘要：本節探討了我們飲食中可以說是最重要的巨量營養素：碳水化合物。碳水化合物是身體的重要組成部分，因為它們是細胞的主要能量來源。沒有它們，各種功能（包括但不限於代謝能量、儲存能量、節省蛋白質和構建大分子）將無法實現。

碳水化合物的主要功能是為我們全身的細胞提供能量[1]。食用碳水化合物後，它會在胃和小腸中分解成更小的糖單位——果糖、半乳糖和葡萄糖[2]。分解後，這些糖進入血液，並流向肝臟，在那裡果糖和半乳糖轉化為葡萄糖[2]。

當細胞需要立即使用葡萄糖來提供能量時，糖酵解過程就會開始[3]。糖酵解本質上就是將葡萄糖裂解，並生成丙酮酸和 ATP。糖酵解之後，葡萄糖線上粒體中被分解，去除一個碳原子和兩個氧原子，產生更多能量供細胞利用[1]。這種能量以另一種形式被運輸到細胞中，使其可用[1]。

當身體有足夠的能量來支援其功能時，多餘的葡萄糖會儲存在肌肉和肝臟中作為糖原[1]。通常，由於身體有足夠的葡萄糖，碳水化合物的另一個功能是節省蛋白質，使其不必作為能量來源而分解。然而，在身體中沒有足夠的葡萄糖並且碳水化合物攝入不足的情況下，蛋白質就會被分解並用作能量來源[2]。這個過程會分解肌肉組織中的氨基酸，因此會導致蛋白質失去其作為肌肉構建塊的主要作用[2]。

碳水化合物的另一個重要作用是幫助組裝大分子[1]。沒有被用於製造能量的葡萄糖會轉化為核糖和脫氧核糖，它們是 RNA 和 DNA 以及 ATP 和 NADPH 的構建塊[1]。NADPH 是一種非常重要的生物大分子，它參與各種化學反應並保護細胞免受氧化應激[1]。

除此之外，碳水化合物，特別是葡萄糖，在中樞神經系統中也起著至關重要的作用[2]。大腦對低血糖水平很敏感，因為葡萄糖是大腦的唯一能量來源，不像身體的其他部位[1]。缺乏碳水化合物會導致低血糖，或低血糖，這會導致身體和精神疲勞，以及導致頭暈和虛弱[2]。

如果碳水化合物的所有這些功能都得到充分滿足，多餘的葡萄糖也可以用來製造脂肪[1]。

參考文獻

(1) 碳水化合物在體內的功能。 （無日期）。 檢索於 2015 年 12 月 1 日，來自 http://2012books.lardbucket.org/books/an-introduction-to-nutrition/s08-03-the-functions-of-carbohydrates.html（連結到外部網站）

(2) （無日期）。 檢索於 2015 年 11 月 30 日，來自 http://www.extension.iastate.edu/humansciences/content/carbohydrate#role

(3) 代謝概覽。 （無日期）。 檢索於 2015 年 12 月 1 日，來自 http://chemistry.elmhurst.edu/vchembook/600glycolysis.html