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OHH说营养|八大营养素之人体能量源泉「碳水化合物」

OHH说营养|八大营养素之人体能量源泉「碳水化合物」 元环霆健康科技
2023-11-06
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导读:碳水化合物的最核心功能是为人体快速、高效提供生存所需的能量。如果缺失,可能会造成肌肉流失、新陈代谢下降、月经不调和疲劳等症状,从而影响生活状态和运动水平。

我们都知道,一座楼房是由砖块,水泥,钢筋等构成的,如果类比人类的身体,人体更像一座大而复杂的生化工厂——不同种类的营养元素组合搭配的同时,还随时进行着各种生化反应,以维持我们的健康生存和活动
现如今,“健康养生”,“预防先于治疗”等话题已经被大家广泛关注,相较真的遭遇大病缠身,痛苦哀嚎,动则数十万、上百万的巨额支出,提前调整饮食和生活方式做好预防显得更加智慧和经济。
其中,足量摄取人体必需的营养素是保持身体健康的最关键途径之一。
人体必需的基本营养素一共有八种,分别是碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质、纤维素、水和必需脂肪酸。它们各自都起着不可替代的作用,本期我们将从「碳水化合物」开始为大家逐一揭秘。


碳水化合物有多重要?


图片来源:OHH
我们通常说的碳水化合物(学名糖类),是指多羟基的醛、酮及其衍生物的总称,因为化学式总是符合Cm(H2O)n,所以俗称碳水化合物。
碳水化合物的最核心功能是为人体快速、高效提供生存所需的能量。如果缺失,可能会造成肌肉流失、新陈代谢下降、月经不调和疲劳等症状,从而影响生活状态和运动水平。除此以外,碳水化合物还有以下作用:


01 构成组织及重要生命物质

碳水化合物是构成机体组织的重要物质,并参与细胞的组成和多种活动。人体的每个细胞基本都有碳水化合物,主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在,分布在细胞膜,细胞器膜、细胞浆以及细胞间基质中。

02 预先储存所需的能量

如果你的身体有足够的葡萄糖来满足当前的生存活动,身体会自动储存多余的葡萄糖以备后用。这种储存形式的葡萄糖称为糖原,主要存在于肝脏和肌肉中。肝糖原可以释放到血液中,为全身提供能量,帮助维持两餐之间的正常血糖水平;而肌肉中的糖原只能由肌肉细胞使用。在长时间的高强度运动中使用它至关重要。

而假如此时身体所需的所有葡萄糖并且糖原储备也充足,身体会将多余的碳水化合物转化为甘油三酯分子并将其储存为脂肪。

03 有助于保持肌肉状态

肌肉细胞对身体运动至关重要,当人体内的碳水化合物充足时, 身体内的肌肉就不会被分解。只有当碳水化合物缺乏,供能不足时,肌肉才会被分解为氨基酸,并转化为葡萄糖或其他化合物为身体提供能量。

04 促进消化系统健康

碳水化合物中有两种膳食纤维:可溶性和不溶性。

可溶性纤维在通过身体时,会吸水并形成凝胶状物质,这会增加大便的体积并使其软化,以帮助更容易排便。

而不溶性纤维通过增加大便的体积并使食物在消化道中移动得更快一些,从而有助于缓解便秘,摄取足够的不溶性纤维也可以预防消化道疾病。


碳水化合物极易获取


图片来源:OHH
含碳水化合物的食物在我们日常生活中特别常见,包括:
  • 淀粉类碳水化合物:主要包括面包,面粉,麦片,谷物和面条等;

  • 淀粉类蔬菜:包括南瓜,玉米,土豆和红薯等;

  • 豆类:主要包括黑豆,红豆和芸豆等;

  • 水果:主要包括苹果,香蕉,橘子等;

  • 干果类、饮料和果汁类、点心和甜点类等。

这也变相导致极易摄入过多碳水化合物,造成一些负面影响。长期高碳水化合物的摄入,会显著提高血脂含量,增加心血管疾病和糖尿病等发生的风险。
(刘霞等,2009;Mente et al.,2009)


人体之旅——消化和吸收


图片来源:OHH
从一种具象的食物,到逐渐消化、吸收成为我们人体的一部分,不是一蹴而就的,往往需要经历这些过程:


01 消化——口腔、胃

高淀粉的食物进入口腔后,会通过口腔唾液中的唾液淀粉酶先消化一部分,生成少量的葡萄糖、麦芽糖等,咀嚼时也会感受到一些甜味。

只是,在口腔中碳水化合物整体的消化率不高,更多是起到咀嚼研磨使食物变细的作用。而在胃中,因为和胃酸接触唾液淀粉酶失活,且胃液中也不含消化碳水化合物的酶,所以几乎不在胃中进行消化。

02 消化——小肠、大肠

碳水化合物主要在小肠内进行消化,分为两部分,一个是在小肠“腔里”的消化,一个是在小肠“上皮”的消化。简单理解,就是一个在屋里,一个在屋内墙壁上。

  • 在小肠的“屋里”,主要是靠胰腺分泌的胰淀粉酶,顾名思义,就是消化淀粉的酶,它会将淀粉消化为更小的低聚合度糖以及葡萄糖。

  • 在小肠的“屋内墙壁”,也会分泌很多的酶,它们一起会将那些其他的可消化的多糖、寡糖、双糖消化为不同的单糖形式。比如将蔗糖消化为葡萄糖和果糖,将乳糖消化为半乳糖和葡萄糖等等。最终将这些可消化的碳水全部分解为单糖的形式进而吸收进入血液。

一些不可以消化或没被消化完的碳水化合物,比如膳食纤维,他们会顺着消化道继续进入到大肠里。而一些发酵性高的,会被大肠菌群分解利用,当成它们的粮食;一些没发酵的,也可以起到增大粪便体积,帮助排便等功能。

03 吸收

碳水化合物穿过胃肠道的肠道壁,进入人体的过程,就是碳水化合物的吸收。

当碳水化合物,被消化为单糖后,大部分直接进入血液,少部分通过淋巴循环进入,并运输到身体各个部分发挥作用。

在吸收的过程中,不同的单糖,吸收进入血液的速度也会不同。有的是身体主动消耗,将它“拉进去”的,比如葡萄糖、半乳糖,这也叫主动运输,吸收速度会更快;而有的是慢慢“飘进去”的,这个过程不需要耗能,也叫被动扩散,比如果糖,吸收速度会更慢。


人体之旅——分解和合成


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简单来说,碳水化合物的代谢就是人体对碳水化合物进行分解、合成和利用的过程。


01 分解

碳水化合物的分解分为“无氧糖酵解”和“有氧氧化”:

无氧糖酵解,就是氧气不够,肌肉还需要能量时,肌肉里的葡萄糖分解为丙酮酸“发酵”产生乳酸,在这个过程中会产生少量的能量。糖酵解主要发生在短时,高强度的活动或运动中,但因为酸痛感及无力的原因,本身并不能持续很久并保持相同的强度提供能量。

有氧氧化,就是氧气充足,肌肉可以靠糖去供能的情况,这个过程主要在线粒体中进行。有氧氧化中,可以提供显著高于糖酵解更大量的能量,但是因为其供能的速度相对较慢,需要一定的时间启动它,所以要滞后于磷酸原系统以及糖酵解系统。

02 合成

碳水化合物的合成主要由葡萄糖进行,最重要的合成方式就是「从血液进到肌肉里」,成为肌糖原,给肌肉用;以及「从血液进到肝脏里」,成为肝糖原,作为血糖的“仓库”。


低碳/0碳生活真的健康吗?


图片来源:OHH
当身体内储备的糖不足时,应急措施就会启动——将一些非糖的物质转变为糖,用于维持血糖恒定,满足人体对葡萄糖的需要,这就是糖异生。
比如生糖氨基酸、乳酸、丙酮酸、甘油等。其中最主要的就是生糖氨基酸,即蛋白质。
当肝糖原“仓库”储备的糖供不应求或“没货”了的时候,糖异生的比例会提高,机体蛋白质的流失会增加。这个蛋白质可以从“氨基酸池”里拿,也可以从“组织”中去拿,尤其是当“氨基酸池”里的氨基酸不太够的时候,流失肌肉的风险就会更高。

我们每天需要摄入多少才够?


图片来源:OHH
长期摄入过高的碳水化合物可能会引发肥胖、糖尿病等多种疾病,而长期摄入过低的碳水化合物也会造成疲劳、头晕、便秘、失去愉悦感等影响。那对于我们来说,每天应该摄入多少碳水化合物呢?
01 可消化碳水化合物(糖、淀粉等)
根据美国食品与营养委员会制定的推荐膳食摄入量(RDA),普通成年人每日至少应摄入130克可消化碳水化合物,以保证葡萄糖作为大脑细胞和中枢神经细胞的主要能量来源,防止以上细胞通过酮体进行供能。
这里的普通成年人是指:①年龄≥19岁;②身体健康;③非孕妇或哺乳期妇女;④非健身者或运动员;⑤现阶段没有增肌或减脂目标。
02 不可消化碳水化合物(膳食纤维)
膳食纤维虽然无法被人体(小肠)消化,但却对健康有着重要的影响。研究表明:摄入充足的膳食纤维有助于降低心血管疾病、II型糖尿病和憩室病等慢性疾病的发病率。如果膳食纤维摄入量不足,则会显著提高死亡率。
根据美国食品与营养委员会制定的适宜摄入量(AI),19-50岁男性每日应摄入38克膳食纤维,女性则为25克。当年龄超过50岁后,男性和女性的膳食纤维摄入量将分别降低到30克/天和21克/天。此标准可以满足绝大多数居民(>97-98%)的营养需求。
根据美国食品及药物管理局(FDA)制定的每日营养摄入量(DV),每摄入1000千卡热量,就需要补充12.5克膳食纤维。例如:如果每日的总热量摄入为2000千卡,那么就需要补充25克膳食纤维。


中国营养学会成立的中国居民膳食指南科学报告工作组,近年来在分析了我国居民膳食和营养健康现状及问题,进行了系统的膳食和健康的科学探究,修订了《中国居民膳食指南(2021)》


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参考文献
[1] ParkY, Subar AF, Hollenbeck A, Schatzkin A (June 2011). Dietary fiber intake and mortality in the NIH-AARP diet and health study. Archives of Internal Medicine. 171 (12): 1061–8. doi:10.1001/archinternmed.2011.18. PMC 3513325. PMID 21321288.
[2] JohnstonCS, Tjonn SL, Swan PD, White A, Hutchins H, Sears B (May 2006). Ketogenic low-carbohydrate diets have no metabolic advantage over nonketogenic low-carbohydrate diets. The American Journal of Clinical Nutrition. 83 (5): 1055–61. doi:10.1093/ajcn/83.5.1055. PMID 16685046.
[3] Grabitske, HA; Slavin, JL(2009). Gastrointestinal effects of low-digestible carbohydrates. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 49 (4):327–360. doi:10.1080/10408390802067126. PMID 19234944.


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