主编： 何更生 复旦大学公共卫生学院副院长，教育部公共卫生安全重点实验室副主任，教授，博士生导师。中国营养学会肥胖防控分会副主任委员、中国营养学会海洋食品营养与健康分会常务委员。陈 波 复旦大学公共卫生学院营养与食品卫生暨卫生化学教研室教授、博士生导师。承担并已完成包括国家自然科学基金在内的多个项目。
文章来源书籍：《你用的上的营养学》，上海科学技术出版社 已授权《中国临床营养网》发布 
（图片来自微信公众平台公共图片库） 提到“碳水化合物”，你可能会觉得陌生，但是如果提到“糖”，那可 是再熟悉不过了。其实，糖的分子式一般为 Cx(H2O)y，初中化学老师曾告诉我们，C是碳，H2O就是水，因此，它便被叫作碳水化合物。
大家熟悉的糖，在中国已经有几千年的历史了。传说灶王爷也爱吃糖，送灶神的供品一般都用一些又甜又黏的东西，如糖瓜、汤圆、麦芽糖， 灶王爷也会带些糖回天上给玉帝吃，顺便为百姓们说些“甜言蜜语”。尽管旧时候“糖”主要以甜蜜的正面形象出现，但如今，当人们的烦 恼早已从吃不饱饭转变成需要减肥、保持苗条身材时，碳水化合物便成了 一种甜蜜的负担。一些糖尿病患者或者想要减肥的人了解到，需要控制碳 水化合物的摄入，那就尽量少吃大米饭，杜绝甜食，可往往收效甚微。碳 水化合物究竟是什么?如何科学合理地控制碳水化合物摄入?能否不吃米 饭等主食?下面就让我们一起来全面认识一下碳水化合物吧。
从谷物种植历史讲起 要了解“碳水化合物”，就不得不从谷物的种植历史讲起。谷物是人获取碳水化合物的最主要方式。中华民族是历史悠久的农耕民族，似乎从史料记载起就开始以谷物为主食，《黄帝内经》中就记载有“五谷为养”。但事实上，在人类漫长的200万年历史中，绝大多数时间都是衣不蔽体、食不果腹。
（图片来自微信公众平台公共图片库） 谷物种植的起源目前并未完全探究清楚，但在熟练种植谷物之前，人类依靠着狩猎动物和收集野果艰难求生，还可能被更为凶猛的动物吃掉。因此，人类不断迁徙以寻求更为宜居的环境，这个时代被称为狩猎采集时代。渐渐地，人们发现野外的一些植物也能当成食物，填饱肚子，于是进 入了“驯服”植物的时代。一般野生植物的种子在成熟之后，会从植株上自然脱落而掉落到地上，在来年生根发芽。但人类发现了一些“变异”植物的种子不会轻易落地，方便收集，于是便将它们带回自己的领地种植生 长，收获种子在来年再进行播种。经过不断的挑选与变异，最终剩下了一 些好养殖、产量高、能养活族人的农作物，《人类简史——从动物到上帝》 书中记载，公元前9500年至公元前3500年间，人类逐渐驯化了小麦、水稻、玉米、马铃薯、小米和大麦。同时，一些禽畜类动物也逐渐被人类驯化，至此人们不用再颠沛流离，正式进入了农耕时代。农业生产对于人类的发展至关重要，英国考古学家柴尔德 Childe 认为它是作为区分新石器时代与旧石器时代的标准，并将农业的诞生称为新石器革命，认为其在人类历史上的重要性完全可以与近代的工业革命相比。与人类发展关系紧密 人类早期的饮食结构一直以肉类为主，也就是以脂肪和动物蛋白作为主要能量来源。进入农耕时代，人类的食谱中开始出现大量的谷物。碳水化合物在饮食结构中的占比达到60%，而脂肪的占比则大幅度下降到20%。尽管获得能量变得简单了，但这并非都是好事，多素少肉，加上熟食烹饪，使得人类牙齿的咬合力明显下降。随着碳水化合物摄入的增多，容易在酸性环境中生存的致龋细菌在口腔中“安营扎寨”，导致蛀牙易于发生。 （图片来自微信公众平台公共图片库）
相同的作物在不同的地区、经过不同人的种植，收获的结果也不尽相同。人和作物在不同的地区相互选择，人“驯服”谷物的同时，谷物也在“驯服”人类，文明就从适宜谷物生长的地方繁衍绵延数千年。不同地区的人种植不同品性的作物，一定程度上也反映了当地人民的文化与价值观。例如，亚洲主要种植水稻，水田是一个需要精细灌溉的庞大的水利工程，需要各户人家互相配合，共同努力完成修建。水稻种植后，水从上游的田地流向下游的田地，农民之间需要就水流的管理达成一致，需要更多地关 注别人，学会妥协，这促进了亚洲的集体主义价值观形成。碳水化合物“家族” 碳水化合物是一个大家族，一般依据碳链的长度分类，主要可分为单糖、 双糖、寡糖和多糖。单糖是指不能再被简单水解成更小的糖类的分子，常见的有葡萄糖、果糖和半乳糖；两个单糖缩合而成的就是双糖，包括常见的蔗糖、乳糖和麦芽糖；由 3 ~ 9个单糖聚合起来的叫做寡糖，又叫低聚糖，如棉籽糖、低聚果糖等；10 个及以上的单糖组成的就是多糖，可分为三类， 即糖原、淀粉和非淀粉多糖。
概括起来，碳水化合物在人体中主要有5大功能。 能量供给。相信大家都有饿着肚子导致乏力或者头晕眼花的经历， 其主要原因便是缺乏碳水化合物供给能量。1克葡萄糖可为人体提供约4千卡的能量。相比蛋白质和脂肪，碳水化合物更易消化吸收，产热快、 耗氧少，在无氧条件下也能分解供能，因此有利于长时间、大强度的运动。作为身体重要的组成成分。碳水化合物几乎在一切细胞中存在。例如，糖蛋白是构成细胞膜的主要成分，糖脂构成神经组织和细胞膜，而糖蛋白和糖脂均含有糖基配体（即碳水化合物）。又如，人体遗传物质核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)中也有大量的核糖，在生物遗传中起重要作用。“节约蛋白质”作用。若碳水化合物供能不足，当人体需要能量时就会选择脂肪或者蛋白质产生能量，充足的碳水化合物有利于节约蛋白质。此外，膳食蛋白质以氨基酸的形式被吸收，并在体内合成组织蛋白和其他代谢物，这些过程均需要能量，碳水和蛋白质同时摄入有利于对蛋白质的吸收。 抗生酮作用。脂肪的完全代谢分解需要葡萄糖的帮助。这里需要插入一个知识点，三大营养素（碳水化合物、脂肪、蛋白质）在人体内经过代谢而产能或发挥其他生理作用，其关键的代谢通路叫三羧酸循环。脂肪分解产生的乙酰基需要与草酰乙酸结合进入三羧酸循环，碳水化合物摄入不足会导致草酰乙酸生成不足，结果会导致脂肪酸不能彻底被氧化而产生酮体，后者在人体内过多聚集则容易出现酮症酸中毒。因此，碳水化合物具有抗生酮作用。 解毒作用。碳水化合物代谢可产生葡萄醛酸，其在肝脏中可与多种有害物质，如四氯化碳、酒精、致病微生物等结合，减轻或消除这些物质的生物活性或有害效应，从而起到解毒的作用。但这一切的前提是必须具备充足的肝糖原，否则解毒能力会大打折扣。（图片来自微信公众平台公共图片库） 小 贴 士：具有特殊生理意义的单糖 1. 葡萄糖，它的特殊意义在于，人类大脑的功能完全依赖葡萄糖 供能，不论人体血液中的葡萄糖浓度如何，大脑在一定时间内都需要 摄取葡萄糖。因此，日常生活中不能过度减少碳水化合物的摄入，否 则会影响大脑功能。 2. 乳糖，即乳类及其制品中的乳糖，它对婴幼儿营养十分重要。除了供能和促进发育，乳糖在肠道内可以促进双歧乳酸杆菌的生长， 有利于菌群平衡、促进健康。此外，乳糖还可促进钙、镁等矿物质的 吸收。母乳中乳糖量较高，母乳喂养的婴儿较少腹泻，这是营养学界 推崇母乳喂养的原因之一。
02 碳水化合物与慢病 现代社会的人们从吃不饱饭的烦恼转为慢性非传染性疾病(简称慢病)高发的烦恼，而“三高”(高血糖、高血脂和高血压)的发生都与碳水化合物的摄入密切相关。 关系错综复杂 如果我们从膳食中摄入过多碳水化合物，消耗不掉的碳水化合物会被身体转化为脂肪储存起来，影响血脂水平；肝脏能利用游离脂肪酸和碳水化合物合成极低密度脂蛋白(VLDL)，同样会使血液中甘油三酯增高。长期血脂指标不正常，容易导致动脉粥样硬化等疾病发生。碳水化合物摄入过多导致的肥胖也是高脂血症的诱发因素。 20世纪70年代以来，一些学者提出碳水化合物的摄入是冠心病的主要原因。尽管后续的主流研究更多地强调过量的饱和脂肪酸的作用，但是把人们食谱中的饱和脂肪酸转变为碳水化合物并不能降低血液中总胆固醇与高密度脂蛋白胆固醇的比例，也不能预防冠心病的发生。相反，在减少饱和脂肪酸摄入代之以增加多不饱和脂肪酸摄入的同时，减少碳水化合物的摄入，有利于降低总胆固醇与高密度脂蛋白的比例，进而降低冠心病的发生风险。 （图片来自微信公众平台公共图片库）
对于糖尿病，尽管碳水化合物摄入与糖尿病之间无直接联系，但是碳水化合物相比于脂肪和蛋白质具有更强的升血糖作用，当因摄入较多碳水化合物而导致血糖水平长期处于较高状态时，或伴有肥胖等因素导致人体对胰岛素不敏感时，人体均需要分泌大量的胰岛素来维持血糖的正常水平，长此以往，胰腺负担过重便容易出现病理变化和功能障碍，造成胰岛素分泌不足，最终出现糖尿病。在慢病风险方面，碳水化合物的供能占比(能量供应占膳食能量的百分比)其实不如其类型重要。精制谷物和含糖饮料可能会增加患病风险，而低加工谷物、豆类和水果则会降低患病风险。这种区别部分是由于特定碳水化合物对餐后血糖和胰岛素的影响不同，这与2型糖尿病、冠心病，甚至肥胖症的发生发展有因果关系。认识一个新朋友——升糖指数 众所周知，碳水化合物种类繁多，每个人的饮食习惯又千差万别，但都想通过有效的饮食管理来预防慢病，这里就介绍一个有用的知识，那就是升糖指数(血糖指数)。
碳水化合物对血糖和胰岛素的影响与食物的血糖指数（glycemic index，GI）有关，GI 是在1981年由詹金斯和他的同事在多伦多大学研究何种食物最适合糖尿病患者时提出的。它是指某种食物升高血糖效应与标准食品（通常为葡萄糖）升高血糖效应之比，简单说，就是吃50克的食物与50克的葡萄糖在2个小时内导致体内血糖反应的水平比值。高GI食物：GI > 70，指那些进入胃肠道后消化快、吸收完全，葡萄糖迅速进入血液，血糖峰值高的食物。低GI食物：GI < 55，指那些在胃肠道中停留时间长，吸收率低，葡萄糖释放缓慢，血糖峰值低、下降速度也慢的食物。也就是说，摄入了低GI的食物，能带来更长时间的饱腹感，不会囤积过多脂肪，有利于控制血糖和体重。然而，GI只能代表食物中碳水化合物转换成葡萄糖的速率和能力， 而我们具体能吃多少，还和食物中碳水化合物的含量有关，即血糖生成负荷(glycemic load，GL)。GL等于食物GI值乘以摄入食物的碳水化合物的量，其数值代表实际摄入的食物对血糖的影响。以西瓜为例，西瓜的GI为72，是一种高GI食物，但事实上，一块 100克的西瓜，可利用碳水化合物只有5.5克，其GL=72%×5.5 = 3.96 < 5，属于低 GL 食物，哪怕减 肥人士也可以少量食用。当然，低 GI 食物并不等于健康食物，也不等于低能量食物。GI 相对 低也可能是油脂、果糖等的“功劳”，例如，薯片的GI比蒸土豆低，曲奇饼干的GI比白面包低等。低GI食物如果是因为含有过多脂肪而导致，则不仅意味着更高的能量，也可能会降低胰岛素的敏感性，减肥人士和“糖 友”都应该避免。
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