主編：

何更生 復(fù)旦大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院副院長，教育部公共衛(wèi)生安全重點(diǎn)實驗室副主任，教授，博士生導(dǎo)師。中國營養(yǎng)學(xué)會肥胖防控分會副主任委員、中國營養(yǎng)學(xué)會海洋食品營養(yǎng)與健康分會常務(wù)委員。

陳 波復(fù)旦大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生暨衛(wèi)生化學(xué)教研室教授、博士生導(dǎo)師。承擔(dān)并已完成包括國家自然科學(xué)基金在內(nèi)的多個項目。

文章來源書籍：《你用的上的營養(yǎng)學(xué)》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社

已授權(quán)《中國臨床營養(yǎng)網(wǎng)》發(fā)布

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提到“碳水化合物”，你可能會覺得陌生，但是如果提到“糖”，那可是再熟悉不過了。其實，糖的分子式一般為 Cx(H2O)y，初中化學(xué)老師曾告訴我們，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，在中國已經(jīng)有幾千年的歷史了。傳說灶王爺也愛吃糖，送灶神的供品一般都用一些又甜又黏的東西，如糖瓜、湯圓、麥芽糖， 灶王爺也會帶些糖回天上給玉帝吃，順便為百姓們說些“甜言蜜語”。

盡管舊時候“糖”主要以甜蜜的正面形象出現(xiàn)，但如今，當(dāng)人們的煩惱早已從吃不飽飯轉(zhuǎn)變成需要減肥、保持苗條身材時，碳水化合物便成了一種甜蜜的負(fù)擔(dān)。一些糖尿病患者或者想要減肥的人了解到，需要控制碳水化合物的攝入，那就盡量少吃大米飯，杜絕甜食，可往往收效甚微。碳 水化合物究竟是什么？如何科學(xué)合理地控制碳水化合物攝入？能否不吃米飯等主食？下面就讓我們一起來全面認(rèn)識一下碳水化合物吧。

 01 

 認(rèn)識“碳水化合物” 

從谷物種植歷史講起 要了解“碳水化合物”，就不得不從谷物的種植歷史講起。谷物是人獲取碳水化合物的最主要方式。中華民族是歷史悠久的農(nóng)耕民族，似乎從史料記載起就開始以谷物為主食，《黃帝內(nèi)經(jīng)》中就記載有“五谷為養(yǎng)”。但事實上，在人類漫長的200萬年歷史中，絕大多數(shù)時間都是衣不蔽體、食不果腹。

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谷物種植的起源目前并未完全探究清楚，但在熟練種植谷物之前，人類依靠著狩獵動物和收集野果艱難求生，還可能被更為兇猛的動物吃掉。因此，人類不斷遷徙以尋求更為宜居的環(huán)境，這個時代被稱為狩獵采集時代。漸漸地，人們發(fā)現(xiàn)野外的一些植物也能當(dāng)成食物，填飽肚子，于是進(jìn)入了“馴服”植物的時代。一般野生植物的種子在成熟之后，會從植株上自然脫落而掉落到地上，在來年生根發(fā)芽。但人類發(fā)現(xiàn)了一些“變異”植物的種子不會輕易落地，方便收集，于是便將它們帶回自己的領(lǐng)地種植生 長，收獲種子在來年再進(jìn)行播種。經(jīng)過不斷的挑選與變異，最終剩下了一 些好養(yǎng)殖、產(chǎn)量高、能養(yǎng)活族人的農(nóng)作物，《人類簡史——從動物到上帝》 書中記載，公元前9500年至公元前3500年間，人類逐漸馴化了小麥、水稻、玉米、馬鈴薯、小米和大麥。同時，一些禽畜類動物也逐漸被人類馴化，至此人們不用再顛沛流離，正式進(jìn)入了農(nóng)耕時代。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對于人類的發(fā)展至關(guān)重要，英國考古學(xué)家柴爾德 Childe 認(rèn)為它是作為區(qū)分新石器時代與舊石器時代的標(biāo)準(zhǔn)，并將農(nóng)業(yè)的誕生稱為新石器革命，認(rèn)為其在人類歷史上的重要性完全可以與近代的工業(yè)革命相比。

與人類發(fā)展關(guān)系緊密 人類早期的飲食結(jié)構(gòu)一直以肉類為主，也就是以脂肪和動物蛋白作為主要能量來源。進(jìn)入農(nóng)耕時代，人類的食譜中開始出現(xiàn)大量的谷物。碳水化合物在飲食結(jié)構(gòu)中的占比達(dá)到60%，而脂肪的占比則大幅度下降到20%。盡管獲得能量變得簡單了，但這并非都是好事，多素少肉，加上熟食烹飪，使得人類牙齒的咬合力明顯下降。隨著碳水化合物攝入的增多，容易在酸性環(huán)境中生存的致齲細(xì)菌在口腔中“安營扎寨”，導(dǎo)致蛀牙易于發(fā)生。

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相同的作物在不同的地區(qū)、經(jīng)過不同人的種植，收獲的結(jié)果也不盡相同。人和作物在不同的地區(qū)相互選擇，人“馴服”谷物的同時，谷物也在“馴服”人類，文明就從適宜谷物生長的地方繁衍綿延數(shù)千年。不同地區(qū)的人種植不同品性的作物，一定程度上也反映了當(dāng)?shù)厝嗣竦奈幕c價值觀。例如，亞洲主要種植水稻，水田是一個需要精細(xì)灌溉的龐大的水利工程，需要各戶人家互相配合，共同努力完成修建。水稻種植后，水從上游的田地流向下游的田地，農(nóng)民之間需要就水流的管理達(dá)成一致，需要更多地關(guān) 注別人，學(xué)會妥協(xié)，這促進(jìn)了亞洲的集體主義價值觀形成。

碳水化合物“家族”  碳水化合物是一個大家族，一般依據(jù)碳鏈的長度分類，主要可分為單糖、 雙糖、寡糖和多糖。單糖是指不能再被簡單水解成更小的糖類的分子，常見的有葡萄糖、果糖和半乳糖；兩個單糖縮合而成的就是雙糖，包括常見的蔗糖、乳糖和麥芽糖；由 3 ~ 9個單糖聚合起來的叫做寡糖，又叫低聚糖，如棉籽糖、低聚果糖等；10 個及以上的單糖組成的就是多糖，可分為三類， 即糖原、淀粉和非淀粉多糖。

概括起來，碳水化合物在人體中主要有5大功能。

能量供給。相信大家都有餓著肚子導(dǎo)致乏力或者頭暈眼花的經(jīng)歷， 其主要原因便是缺乏碳水化合物供給能量。1克葡萄糖可為人體提供約4千卡的能量。相比蛋白質(zhì)和脂肪，碳水化合物更易消化吸收，產(chǎn)熱快、 耗氧少，在無氧條件下也能分解供能，因此有利于長時間、大強(qiáng)度的運(yùn)動。

作為身體重要的組成成分。碳水化合物幾乎在一切細(xì)胞中存在。例如，糖蛋白是構(gòu)成細(xì)胞膜的主要成分，糖脂構(gòu)成神經(jīng)組織和細(xì)胞膜，而糖蛋白和糖脂均含有糖基配體（即碳水化合物）。又如，人體遺傳物質(zhì)核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)中也有大量的核糖，在生物遺傳中起重要作用。

“節(jié)約蛋白質(zhì)”作用。若碳水化合物供能不足，當(dāng)人體需要能量時就會選擇脂肪或者蛋白質(zhì)產(chǎn)生能量，充足的碳水化合物有利于節(jié)約蛋白質(zhì)。此外，膳食蛋白質(zhì)以氨基酸的形式被吸收，并在體內(nèi)合成組織蛋白和其他代謝物，這些過程均需要能量，碳水和蛋白質(zhì)同時攝入有利于對蛋白質(zhì)的吸收。 

抗生酮作用。脂肪的完全代謝分解需要葡萄糖的幫助。這里需要插入一個知識點(diǎn)，三大營養(yǎng)素（碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)）在人體內(nèi)經(jīng)過代謝而產(chǎn)能或發(fā)揮其他生理作用，其關(guān)鍵的代謝通路叫三羧酸循環(huán)。脂肪分解產(chǎn)生的乙?；枰c草酰乙酸結(jié)合進(jìn)入三羧酸循環(huán)，碳水化合物攝入不足會導(dǎo)致草酰乙酸生成不足，結(jié)果會導(dǎo)致脂肪酸不能徹底被氧化而產(chǎn)生酮體，后者在人體內(nèi)過多聚集則容易出現(xiàn)酮癥酸中毒。因此，碳水化合物具有抗生酮作用。 

解毒作用。碳水化合物代謝可產(chǎn)生葡萄醛酸，其在肝臟中可與多種有害物質(zhì)，如四氯化碳、酒精、致病微生物等結(jié)合，減輕或消除這些物質(zhì)的生物活性或有害效應(yīng)，從而起到解毒的作用。但這一切的前提是必須具備充足的肝糖原，否則解毒能力會大打折扣。

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小 貼 士：具有特殊生理意義的單糖

1. 葡萄糖，它的特殊意義在于，人類大腦的功能完全依賴葡萄糖供能，不論人體血液中的葡萄糖濃度如何，大腦在一定時間內(nèi)都需要攝取葡萄糖。因此，日常生活中不能過度減少碳水化合物的攝入，否則會影響大腦功能。

2. 乳糖，即乳類及其制品中的乳糖，它對嬰幼兒營養(yǎng)十分重要。除了供能和促進(jìn)發(fā)育，乳糖在腸道內(nèi)可以促進(jìn)雙歧乳酸桿菌的生長，有利于菌群平衡、促進(jìn)健康。此外，乳糖還可促進(jìn)鈣、鎂等礦物質(zhì)的吸收。母乳中乳糖量較高，母乳喂養(yǎng)的嬰兒較少腹瀉，這是營養(yǎng)學(xué)界推崇母乳喂養(yǎng)的原因之一。

02

碳水化合物與慢病

現(xiàn)代社會的人們從吃不飽飯的煩惱轉(zhuǎn)為慢性非傳染性疾病(簡稱慢病)高發(fā)的煩惱，而“三高”(高血糖、高血脂和高血壓)的發(fā)生都與碳水化合物的攝入密切相關(guān)。

關(guān)系錯綜復(fù)雜 如果我們從膳食中攝入過多碳水化合物，消耗不掉的碳水化合物會被身體轉(zhuǎn)化為脂肪儲存起來，影響血脂水平；肝臟能利用游離脂肪酸和碳水化合物合成極低密度脂蛋白(VLDL)，同樣會使血液中甘油三酯增高。長期血脂指標(biāo)不正常，容易導(dǎo)致動脈粥樣硬化等疾病發(fā)生。碳水化合物攝入過多導(dǎo)致的肥胖也是高脂血癥的誘發(fā)因素。

20世紀(jì)70年代以來，一些學(xué)者提出碳水化合物的攝入是冠心病的主要原因。盡管后續(xù)的主流研究更多地強(qiáng)調(diào)過量的飽和脂肪酸的作用，但是把人們食譜中的飽和脂肪酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓衔锊⒉荒芙档脱褐锌偰懝檀寂c高密度脂蛋白膽固醇的比例，也不能預(yù)防冠心病的發(fā)生。相反，在減少飽和脂肪酸攝入代之以增加多不飽和脂肪酸攝入的同時，減少碳水化合物的攝入，有利于降低總膽固醇與高密度脂蛋白的比例，進(jìn)而降低冠心病的發(fā)生風(fēng)險。

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對于糖尿病，盡管碳水化合物攝入與糖尿病之間無直接聯(lián)系，但是碳水化合物相比于脂肪和蛋白質(zhì)具有更強(qiáng)的升血糖作用，當(dāng)因攝入較多碳水化合物而導(dǎo)致血糖水平長期處于較高狀態(tài)時，或伴有肥胖等因素導(dǎo)致人體對胰島素不敏感時，人體均需要分泌大量的胰島素來維持血糖的正常水平，長此以往，胰腺負(fù)擔(dān)過重便容易出現(xiàn)病理變化和功能障礙，造成胰島素分泌不足，最終出現(xiàn)糖尿病。

在慢病風(fēng)險方面，碳水化合物的供能占比(能量供應(yīng)占膳食能量的百分比)其實不如其類型重要。精制谷物和含糖飲料可能會增加患病風(fēng)險，而低加工谷物、豆類和水果則會降低患病風(fēng)險。這種區(qū)別部分是由于特定碳水化合物對餐后血糖和胰島素的影響不同，這與2型糖尿病、冠心病，甚至肥胖癥的發(fā)生發(fā)展有因果關(guān)系。

認(rèn)識一個新朋友——升糖指數(shù) 眾所周知，碳水化合物種類繁多，每個人的飲食習(xí)慣又千差萬別，但都想通過有效的飲食管理來預(yù)防慢病，這里就介紹一個有用的知識，那就是升糖指數(shù)(血糖指數(shù))。

碳水化合物對血糖和胰島素的影響與食物的血糖指數(shù)（glycemic index，GI）有關(guān)，GI 是在1981年由詹金斯和他的同事在多倫多大學(xué)研究何種食物最適合糖尿病患者時提出的。它是指某種食物升高血糖效應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)食品（通常為葡萄糖）升高血糖效應(yīng)之比，簡單說，就是吃50克的食物與50克的葡萄糖在2個小時內(nèi)導(dǎo)致體內(nèi)血糖反應(yīng)的水平比值。高GI食物：GI > 70，指那些進(jìn)入胃腸道后消化快、吸收完全，葡萄糖迅速進(jìn)入血液，血糖峰值高的食物。低GI食物：GI < 55，指那些在胃腸道中停留時間長，吸收率低，葡萄糖釋放緩慢，血糖峰值低、下降速度也慢的食物。也就是說，攝入了低GI的食物，能帶來更長時間的飽腹感，不會囤積過多脂肪，有利于控制血糖和體重。然而，GI只能代表食物中碳水化合物轉(zhuǎn)換成葡萄糖的速率和能力，

而我們具體能吃多少，還和食物中碳水化合物的含量有關(guān)，即血糖生成負(fù)荷(glycemic load，GL)。GL等于食物GI值乘以攝入食物的碳水化合物的量，其數(shù)值代表實際攝入的食物對血糖的影響。以西瓜為例，西瓜的GI為72，是一種高GI食物，但事實上，一塊 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，屬于低 GL 食物，哪怕減肥人士也可以少量食用。

當(dāng)然，低 GI 食物并不等于健康食物，也不等于低能量食物。GI 相對低也可能是油脂、果糖等的“功勞”，例如，薯片的GI比蒸土豆低，曲奇餅干的GI比白面包低等。低GI食物如果是因為含有過多脂肪而導(dǎo)致，則不僅意味著更高的能量，也可能會降低胰島素的敏感性，減肥人士和“糖 友”都應(yīng)該避免。

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