第 5 章 碳 水 化 合 物 Carbohydrates 碳 水 化 合 物 平 均 每 公 克 可 以 產 生 4 大 卡 的 能 量, 它 以 血 糖 的 形 式 隨 時 提 供 燃 料 給 所 有 細 胞, 以 肝 醣 的 形 式 儲 存 在 肝 臟 和 肌 肉 1
圖 5-1 碳 水 化 合 物 的 食 物 來 源 註 :1 杯 =240 毫 升 1 盎 司 =30 公 克 2
簡 單 醣 類 的 結 構 與 功 能 Structure and functions of simple carbohydrates 單 糖 分 子 式 :(CH 2 O) n,n 代 表 這 個 比 例 的 倍 數 雙 糖 : (CH 2 O) n -H 2 O 單 醣 類 : 葡 萄 糖 果 糖 半 乳 糖 雙 醣 類 : 麥 芽 糖 蔗 糖 乳 糖 寡 醣 類 : 棉 籽 糖 和 水 蘇 糖 植 物 藉 光 合 作 用 而 製 造 簡 單 醣 類 單 醣 類 與 雙 醣 類 複 合 醣 類 多 醣 類, 肝 醣 和 纖 維 3
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單 醣 類 : 葡 萄 糖 果 糖 半 乳 糖 Monosaccharides: glucose, fructose, and galactose 單 醣 類 (monosaccharide) 在 消 化 過 程 中 不 會 進 一 步 分 解 5
雙 醣 類 : 麥 芽 糖 蔗 糖 乳 糖 Disaccharides: maltose, sucrose, and lactose α 鍵 (alpha bond) β 鍵 (beta bond) 6
寡 醣 類 : 棉 籽 糖 和 水 蘇 糖 Oligosaccharides: raffinose and stachyose 寡 醣 類 (oligosaccharides) 含 有 3 到 10 個 單 醣 (oligo 是 少 量 的 意 思 ) 棉 籽 糖 (raffinose) 由 三 個 單 醣 結 合 ( 半 乳 糖 - 葡 萄 糖 - 果 糖 ), 而 人 體 無 法 消 化 的 寡 醣 水 蘇 糖 (stachyose) 由 四 個 單 醣 結 合 ( 半 乳 糖 - 半 乳 糖 - 葡 萄 糖 - 果 糖 ), 而 人 體 無 法 消 化 的 寡 醣 7
複 雜 醣 類 的 結 構 和 功 能 Structures and functions of the more complex carbohydrates 可 消 化 的 多 醣 類 : 澱 粉 和 肝 醣 不 能 消 化 的 多 醣 類 : 纖 維 8
可 消 化 的 多 醣 類 : 澱 粉 和 肝 醣 Digestible polysaccharides: starch and glycogen 直 鏈 澱 粉 (amylose) 由 許 多 葡 萄 糖 結 合 而 成 的 直 鏈 形 式 的 澱 粉 α1-4 支 鏈 澱 粉 (amylopectin) 由 許 多 葡 萄 糖 結 合 而 成 的 支 鏈 形 式 的 澱 粉 容 易 提 升 血 糖 α1-4+α1-6 肝 醣 (glycogen) 人 類 和 其 它 動 物 儲 存 醣 類 的 方 式 肝 臟 中 的 肝 醣 能 轉 變 成 血 糖, 肌 肉 中 的 肝 醣 不 能 變 性 澱 粉 (modified food starch) 澱 粉 分 子 以 化 學 鍵 結 合 在 一 起 的 產 品, 比 普 通 澱 粉 穩 定 9
不 能 消 化 的 多 醣 類 : 纖 維 Indigestible polysaccharides: fibers 膳 食 纖 維 (dietary fiber) 食 物 中 天 然 存 在 的 纖 維 功 能 纖 維 (functional fiber) 食 物 中 添 加 的 具 有 保 健 效 益 的 纖 維 纖 維 總 量 (total fiber) 食 品 所 含 膳 食 纖 維 和 功 能 纖 維 的 合 稱 纖 維 的 化 學 成 分 主 要 是 非 澱 粉 的 多 醣 類, 不 能 在 人 類 的 胃 和 小 腸 中 消 化 木 質 素 (lignin) 由 多 環 醇 ( 非 醣 類 ) 構 成 的 不 溶 水 纖 維 10
水 溶 性 纖 維 (soluble fiber) 溶 於 水 或 是 在 水 中 會 膨 脹 的 纖 維, 能 被 大 腸 中 的 細 菌 代 謝 ( 醱 酵 ) 包 括 果 膠 樹 膠 和 黏 膠 質 11
不 溶 性 纖 維 (insoluble fiber) 大 部 分 不 溶 於 水, 通 常 也 不 能 被 大 腸 的 細 菌 代 謝 包 括 纖 維 素 部 分 半 纖 維 素 和 木 質 素 12
大 腸 中 的 細 菌 把 水 溶 性 纖 維 醱 酵 成 短 鏈 脂 肪 酸 ( 例 如 乙 酸 丁 酸 丙 酸 ) 和 氣 體, 例 如 氫 (H 2 ) 和 甲 烷 (CH 4 ) 13
甜 味 劑 Carbohydrates in foods: food sweeteners 營 養 甜 味 劑 (nutritive sweeteners): 代 謝 後 產 生 能 量 1. 糖 sugars 2. 糖 醇 sugar alcohols 代 糖 (alternatives sweeteners): 不 含 能 量 1. 糖 精 saccharin 2. 甜 精 cyclamate 3. 阿 斯 巴 甜 aspartame 4. 紐 甜 neotame 5. 蔗 糖 素 sucralose 6. 醋 磺 內 酯 鉀 acesulfame-k 7. 塔 格 糖 tagatose 8. 甜 菊 stevia 14
糖 Sugars 高 果 糖 玉 米 糖 漿 : 玉 米 澱 粉 酸 和 酵 素 處 理 葡 萄 糖 酵 素 果 糖 含 有 40 到 90% 果 糖 除 了 蔗 糖 和 高 果 糖 玉 米 糖 漿 之 外, 紅 糖 粗 糖 蜂 蜜 楓 糖 漿 等 也 做 為 食 品 的 外 加 糖 楓 糖 漿 的 製 造 是 在 冬 末 時 將 糖 楓 的 樹 液 熬 煮 和 濃 縮 而 成 市 售 楓 糖 漿 主 要 是 玉 米 糖 漿 和 高 果 糖 玉 米 糖 漿, 加 上 楓 糖 香 料 15
糖 醇 Sugar alcohols 山 梨 醇 (sorbitol) 葡 萄 糖 的 醇 衍 生 物, 每 公 克 產 生 3 大 卡 能 量, 能 被 小 腸 緩 慢 吸 收 應 用 在 無 糖 口 香 糖 和 減 肥 食 品 上 甘 露 醇 (mannitol) 果 糖 的 醇 衍 生 物 木 糖 醇 (xylitol) 木 糖 的 醇 衍 生 物 糖 醇 提 供 能 量 ( 每 公 克 3 大 卡 ), 但 是 吸 收 和 代 謝 成 葡 萄 糖 要 比 其 它 糖 慢 大 量 的 糖 醇 可 能 造 成 腹 瀉 山 梨 醇 和 木 糖 醇 應 用 在 無 糖 口 香 糖 口 氣 清 香 劑 和 糖 果 上 不 會 很 快 被 口 中 的 細 菌 代 謝, 不 易 造 成 齲 齒 16
甜 精 Cyclamate 甜 精 ( 鈉 鹽 ) 首 先 在 1950 年 製 造 出 來 甜 度 : 比 蔗 糖 甜 30-50 倍 曾 在 動 物 實 驗 被 認 為 會 導 致 膀 胱 癌, 美 國 在 1970 年 禁 用 17
糖 精 Saccharin 糖 精 ( 鈉 鹽 ) 是 歷 史 最 悠 久 的 代 糖, 首 先 在 1879 年 製 造 出 來 甜 度 : 比 蔗 糖 甜 300 倍 ADI ( 每 日 安 全 容 許 量 ) 5 mg/kg 18
阿 斯 巴 甜 Aspartame 成 分 : 苯 丙 胺 酸 + 天 門 冬 胺 酸 + 甲 醇 甜 度 :180~200 倍 應 用 : 飲 料 果 凍 甜 點 口 香 糖 餅 乾 阿 斯 巴 甜 不 會 造 成 齲 齒 但 像 蛋 白 質 一 樣, 加 熱 太 久 會 破 壞, 所 以 不 能 用 在 需 要 烹 煮 的 產 品 上 苯 酮 尿 症 患 者 不 能 食 用 ADI ( 每 日 安 全 容 許 量 ) 50 mg/kg 19
紐 甜 Neotame 食 品 藥 物 管 理 局 批 准, 除 了 用 於 肉 類 和 禽 肉 之 外, 也 可 用 在 其 它 各 式 各 樣 的 食 品 中 甜 度 :7,000~13,000 倍 安 全 性 : 兒 童 孕 乳 婦 糖 尿 病 人 苯 酮 尿 症 患 者 皆 可 食 用 ADI ( 每 日 安 全 容 許 量 ) 2 mg/kg 20
醋 磺 內 酯 鉀 (Acesulfame-K) 1988 年 7 月 經 食 品 藥 物 管 理 局 批 准 使 用 甜 度 :200 倍 醋 磺 內 酯 鉀 比 阿 斯 巴 甜 耐 熱, 所 以 可 以 應 用 在 烘 焙 食 品 上 ADI ( 每 日 安 全 容 許 量 ) 15 mg/kg 21
蔗 糖 素 Sucralose 結 構 : 蔗 糖 的 三 個 羥 基 (OH) 以 氯 取 代 (Cl) 甜 度 :600 倍 蔗 糖 素 由 蔗 糖 製 造, 在 高 溫 下 不 會 分 解, 可 以 應 用 於 烹 煮 和 烘 焙 可 以 由 糞 便 排 出, 少 量 被 吸 收 的 可 以 由 尿 液 排 泄 ADI ( 每 日 安 全 容 許 量 ) 5 mg/kg 22
塔 格 糖 tagatose 甜 度 : 與 蔗 糖 幾 乎 相 同 塔 格 糖 是 果 糖 異 構 物, 具 益 生 素 效 果, 可 以 應 用 於 烹 煮 和 烘 焙 吸 收 差, 1.5 大 卡 / 每 公 克 tagatose 23
甜 菊 Stevia 甜 度 :100-300 倍 FDA 尚 未 核 准 使 用 在 食 品 採 自 南 美 灌 木 24
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碳 水 化 合 物 攝 取 量 的 建 議 Recommended intake of carbohydrates 成 人 的 碳 水 化 合 物 RDA 是 每 日 130 公 克 提 供 中 樞 神 經 系 統 足 量 的 葡 萄 糖, 即 不 需 要 倚 賴 酮 體 食 品 營 養 委 員 會 建 議, 碳 水 化 合 物 應 占 總 攝 取 能 量 的 45 到 65% 健 康 國 民 2010 關 於 碳 水 化 合 物 的 攝 取 有 下 列 幾 個 目 標 : 1. 增 加 2 歲 以 上 的 人 每 日 攝 取 至 少 六 份 榖 類 食 品, 其 中 至 少 有 三 份 是 全 榖 類 2. 增 加 2 歲 以 上 的 人 每 日 攝 取 至 少 二 份 水 果 3. 增 加 2 歲 以 上 的 人 每 日 攝 取 至 少 三 份 蔬 菜, 其 中 至 少 有 三 分 之 一 是 深 綠 或 橘 色 蔬 菜 28
我 們 需 要 多 少 纖 維? How much fiber do we need? 纖 維 足 夠 攝 取 量 的 目 標 是 ----- 每 1000 大 卡 含 14 公 克 纖 維 50 歲 以 下, 女 性 的 纖 維 足 夠 攝 取 量 是 每 日 25 公 克, 男 性 是 38 公 克 50 歲 以 上, 女 性 的 纖 維 足 夠 攝 取 量 是 每 日 21 公 克, 男 性 是 30 公 克 29
纖 維 的 功 能 Functions of fiber 吸 水 避 免 排 便 時 施 予 大 腸 更 大 的 壓 力, 形 成 憩 室 (diverticula) 痔 瘡 (hemorrhoid) 膳 食 纖 維 功 能 : 1. 預 防 結 腸 癌 2. 增 加 糞 便 體 積 3. 改 變 腸 道 菌 象 4. 增 加 飽 足 感 ( 減 少 排 空 ) 5. 加 速 食 物 通 過 腸 道 時 間 6. 降 低 膽 固 醇 ( 吸 附 膽 酸 ) 7. 控 制 血 糖 30
碳 水 化 合 物 在 人 體 內 的 功 能 Functions of carbohydrates in the body Digestible carbohydrates 1. 提 供 能 量 : 紅 血 球 腦 中 樞 神 經 系 統 都 靠 葡 萄 糖 提 供 能 量 2. 保 護 蛋 白 質 : 碳 水 化 合 物 如 果 不 能 產 生 足 夠 的 葡 萄 糖, 就 會 從 其 它 營 養 素, 經 糖 質 新 生 作 用 (gluconeogenesis), 製 造 新 的 葡 萄 糖 3. 預 防 酮 症 : 脂 肪 完 全 代 謝 成 二 氧 化 碳 (CO 2 ) 和 水 (H 2 O) 的 過 程 中, 必 須 有 足 量 碳 水 化 合 物, 每 天 至 少 50-100 克 31
不 可 消 化 的 碳 水 化 合 物 Indigestible carbohydrates 促 進 腸 道 健 康 憩 室 症 與 憩 室 炎 降 低 肥 胖 風 險 32 加 強 血 糖 控 制 水 溶 性 纖 維 可 減 緩 小 腸 葡 萄 糖 吸 收 減 少 膽 固 醇 的 吸 收 水 溶 性 纖 維
碳 水 化 合 物 的 消 化 和 吸 收 Carbohydrate digestion and absorption 33
消 化 作 用 Digestion 34
吸 收 作 用 Absorption 主 動 吸 收 : 葡 萄 糖 半 乳 糖 進 行, 和 鈉 一 起 被 抽 送 進 入 小 腸 細 胞 便 利 吸 收 : 果 糖, 速 度 慢 醣 類 單 醣 小 腸 細 胞 肝 門 靜 脈 肝 臟 肝 臟 代 謝 途 徑 : 1. 把 各 種 單 醣 轉 化 成 葡 萄 糖, 經 由 血 液 運 送 到 各 器 官 如 腦 肌 肉 腎 臟 和 脂 肪 組 織 2. 製 造 碳 水 化 合 物 的 儲 存 形 式 : 肝 醣 3. 製 造 脂 肪 35
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與 碳 水 化 合 物 的 攝 取 有 關 的 健 康 問 題 Health concerns related to carbohydrate intake 37
高 纖 飲 食 的 問 題 Problems with high-fiber diets 攝 取 極 大 量 的 纖 維, 例 如 每 日 60 公 克, 會 有 建 康 風 險 吃 大 量 的 纖 維 也 要 喝 許 多 水, 否 則 糞 便 會 很 硬, 造 成 排 便 困 難 偶 爾 會 在 胃 形 成 纖 維 球, 稱 為 糞 石 (phytobezoar) 大 量 的 纖 維 含 有 某 些 成 分 會 和 必 需 礦 物 質 結 合, 例 如 鋅 和 鐵 礦 物 質 流 失 老 人 兒 童 吃 太 多 纖 維 會 排 擠 能 量 與 營 養 素 的 攝 取 38
高 糖 飲 食 的 問 題 Problems with high-sugar diets 糖 吃 太 多 所 衍 生 的 問 題, 主 要 是 它 提 供 了 空 卡 路 里, 因 而 降 低 了 飲 食 的 營 養 價 值 升 高 增 重 及 肥 胖 風 險 升 高 心 血 管 疾 病 的 風 險 ( 尤 其 是 果 糖 ) 血 液 中 三 酸 甘 油 酯 太 高 的 人 不 宜 吃 高 醣 飲 食 與 兒 童 過 動 與 齲 齒 有 關 高 升 糖 指 數 和 升 糖 負 荷 39
高 升 糖 指 數 和 升 糖 負 荷 High glycemic index and glycemic load 升 糖 指 數 (glycemic index, GI) 食 用 某 種 食 物 之 後, 血 糖 反 應 和 標 準 食 物 ( 葡 萄 糖 或 白 麵 包 ) 的 對 照 升 糖 負 荷 (glycemic load, GL) 食 物 的 碳 水 化 合 物 含 量 乘 以 它 的 升 糖 指 數 例 : 香 草 餅 的 升 糖 指 數 是 77, 算 是 高 的 另 一 方 面, 它 的 升 糖 負 荷 是 升 糖 指 數 乘 以 15 公 克 的 碳 水 化 合 物 ( 分 量 小 ), 結 果 升 糖 負 荷 只 有 極 低 的 12 而 已 (0.77 15=12) 40
GI 值 的 計 算 GI= 受 試 食 物 使 血 糖 上 升 的 面 積 *100% 食 物 使 血 糖 上 升 的 面 積 ( 影 響 GI 的 因 素 除 了 與 食 物 的 含 醣 量 有 關, 也 與 其 它 組 成 份 及 烹 調 因 素 有 關 ) GI 參 考 值 ( 葡 萄 糖 GI 值 為 100) 低 GI 值 低 於 55 中 GI 值 介 於 56-69 高 GI 值 高 於 70
Minutes after intake 餐 後 時 間 ( 分 鐘 ) 低 GI 值 的 食 物, 吃 後 令 血 糖 上 升 的 速 度 及 幅 度 相 對 較 平 穩, 高 GI 值 的 食 物, 即 表 示 進 食 後 會 令 血 糖 快 速 上 升
GL 值 的 計 算 GL= GI* 碳 水 化 合 物 每 份 含 量 (g) 100( 總 碳 水 化 合 物 含 量 減 纖 維 含 量 ) GL 參 考 值 低 GL 值 低 於 10 中 GL 值 介 於 11-19 高 GL 值 高 於 20
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節 制 簡 單 糖 類 攝 取 的 重 要 性 Moderating intake of simple sugars is important for many of us 食 物 中 添 加 的 糖 不 要 超 過 每 日 總 攝 取 能 量 的 10%, 最 高 上 限 是 25% 超 過 此 一 限 度, 飲 食 品 質 就 會 下 降, 例 如 鈣 的 攝 取 量 保 守 的 攝 取 量 是 每 日 50 公 克 ( 或 12 茶 匙 ) 的 糖 ( 以 2000 大 卡 為 基 準 ) 47
乳 糖 不 耐 症 Lactose intolerance 食 用 乳 糖 後 出 現 腹 痛 脹 氣 和 腹 瀉 的 症 狀, 稱 為 乳 糖 不 耐 症 1. 原 發 性 乳 糖 消 化 不 良 primary: 主 要 原 因 為 乳 糖 酶 製 造 不 足 2. 續 發 性 乳 糖 消 化 不 良 secondary: 小 腸 結 構 發 生 問 題, 破 壞 製 造 酵 素 細 胞, 例 如 克 隆 氏 症 與 長 期 腹 瀉, 而 造 成 乳 糖 酶 製 造 不 足 48
葡 萄 糖 耐 量 異 常 Glucose intolerance 血 糖 調 控 異 常 會 導 致 : 血 糖 過 高 --- 稱 為 高 糖 血 症 (hyperglycemia) 與 糖 尿 病 和 代 謝 症 候 群 有 關 血 糖 過 低 --- 稱 為 低 糖 血 症 (hypoglycemia) 49
血 糖 的 調 節 Regulation of blood glucose 餐 後 數 小 時 的 空 腹 血 糖 應 該 在 70 到 100 mg/dl 之 間 空 腹 血 糖 值 >126 mg/dl, 即 為 糖 尿 病 如 果 血 糖 高 於 170 mg/dl, 尿 液 會 出 現 葡 萄 糖 血 糖 低 於 40 到 50 mg/dl, 人 會 開 始 感 到 煩 燥 不 安 飢 餓 甚 至 頭 痛 50
調 節 血 糖 的 重 要 器 官 肝 臟 --- 調 節 血 糖 濃 度 ( 肝 醣 的 分 解 與 生 成 ) 胰 臟 ---- 另 一 個 控 制 血 糖 的 重 要 器 官, 分 泌 胰 島 素 升 糖 素 胰 島 素 功 能 : 降 低 血 糖, 減 少 肝 臟 的 糖 質 新 生 作 用 升 糖 素 功 能 : 升 高 血 糖, 增 加 肝 臟 的 糖 質 新 生 作 用 51
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長 期 的 大 量 分 泌 胰 島 素 害 處 : 1. 血 液 三 酸 甘 油 酯 升 高 2. 低 密 度 脂 蛋 白 (low-density lipoprotein, LDL) 顆 粒 較 小 而 易 導 致 心 血 管 疾 病 3. 增 加 脂 肪 組 織 的 脂 肪 積 聚 4. 增 加 血 液 凝 塊 的 傾 向 5. 促 進 肝 臟 合 成 脂 肪 6. 餐 後 容 易 感 到 飢 餓 54
代 謝 症 候 群 Metabolic syndrome 與 升 高 第 2 型 糖 尿 病 和 心 血 管 疾 病 有 關 的 危 險 因 子 : 高 血 壓 血 脂 代 謝 異 常 --- 血 中 三 酸 甘 油 脂 偏 高 糖 尿 病 --- 空 腹 血 糖 偏 高 高 密 度 脂 蛋 白 膽 固 醇 偏 低 等 脂 質 異 常 葡 萄 糖 耐 受 不 良 (glucose intolerance)) 肥 胖 --- 特 別 指 中 心 肥 胖 或 稱 腹 部 肥 胖 高 尿 酸 凝 血 因 子 的 不 正 常 55
代 謝 症 候 群 Metabolic syndrome 在 糖 尿 病 或 空 腹 血 糖 偏 高 或 葡 萄 糖 耐 受 不 良 或 胰 島 素 抗 性 的 狀 態, 合 併 有 以 下 情 況 三 種 及 以 上 者, 即 為 代 謝 症 候 群 : 肥 胖 --- 男 性 腰 圍 超 過 100 cm 女 性 腰 圍 超 過 90 cm 身 體 質 量 指 數 在 30 以 上 者 脂 質 代 謝 異 常 --- 三 酸 甘 油 脂 大 於 等 於 150 mg/dl 高 密 度 脂 蛋 白 膽 固 醇 過 低 ( 男 性 低 於 40 mg/dl 女 性 低 於 50 mg/dl) 血 壓 --- 大 於 130/85 mmhg 空 腹 血 糖 --- 高 於 110 mg/dl 56
低 糖 血 症 Hypoglycemia 糖 尿 病 人 施 打 胰 島 素 時 若 吃 得 不 夠 可 能 造 成 血 糖 過 低 血 糖 過 低 也 會 發 生 在 非 糖 尿 病 患 者 反 應 型 低 糖 血 症 (reactive hypoglycemia) 指 用 餐 ( 尤 其 是 富 含 簡 單 醣 糖 類 的 餐 點 ) 過 後 出 現 興 奮 神 經 質 頭 痛 出 汗 和 意 識 混 亂 的 症 狀 ; 又 叫 餐 後 低 糖 血 症 可 能 和 血 糖 升 高 引 發 胰 臟 製 造 過 多 胰 島 素 有 關 空 腹 型 低 糖 血 症 (fasting hypoglycemia) 斷 食 大 約 一 天 之 後 出 現 的 低 血 糖 症 57
糖 尿 病 Diabetes mellitus 第 1 型 糖 尿 病 (type 1 diabetes)( 以 前 叫 做 胰 島 素 依 賴, 或 幼 年 型 糖 尿 病 ), 患 者 有 酮 症 的 傾 向, 需 用 胰 島 素 治 療 和 2 型 糖 尿 病 (type 2 diabetes)( 以 前 叫 做 非 胰 島 素 依 賴, 或 成 人 型 糖 尿 病 ), 很 少 有 酮 症 的 傾 向 通 常 不 需 胰 島 素 這 種 糖 尿 病 常 與 肥 胖 相 關 孕 婦 的 妊 娠 糖 尿 病 58
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