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碳水化合物俗称糖类，是由碳、氢、氧三种元素组成的一大类有机化合物。碳水化合物是人类热能的主要来源形式。自然界的碳水化合物主要来自植物的光合作用。
一、概述
(一)糖的分类
碳水化合物依结构主要有单糖、双糖、多糖及糖醇、寡糖等种类。在日常生活中人类接触较多的是前三类。
1.单糖
单糖是最简单的糖，一般情况下人体消化酶是不会再将其分解为更小分子的糖。其中，重要的单糖有葡萄糖、果糖和半乳糖。
葡萄糖(又名D-葡萄糖、右旋糖)是人体生理功能上最重要的糖，又是构成食物中各种糖类的基本单位。人体中血糖即为葡萄糖。葡萄糖在蜂蜜和水果中含量丰富，甜度为100。
果糖(又名D-果糖、左旋糖)是天然糖类中最甜的糖，甜度为110。果糖通常与蔗糖共存于
水果及蜂蜜中，在苹果与番茄中含量亦较丰富。
半乳糖(又名D-半乳糖、脑糖)是由乳糖、蜜二糖、棉子糖、水苏糖等分解生成。自然界没有单一形式的半乳糖存在。
2.双糖
双糖是一种水解后可产生两个分子单糖的糖。其既可由两个相同的，又可由两个不相同的单糖分子结合而成。其中，重要的双糖有蔗糖、麦芽糖及乳糖等。
蔗糖广泛存在于甘蔗、甜菜及有甜味的植物果实、叶、花、根茎之中，由一分子葡萄糖和一分子果糖结合而成，是砂糖(红、白)中的主要成分，也是日常生活中常用的甜味剂。
麦芽糖由二分子葡萄糖结合而成，大量存在于发芽的谷粒，特别是麦芽中。淀粉和糖原水解后也可产生少量的麦芽糖。一般亦为食物加工中常用的甜味剂。
乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖结合而成，是唯一来自动物的糖类，故只存在于哺乳动物的乳汁及乳制品中，其浓度多为5%。乳糖不易溶解，且不太甜，但对婴儿营养特别重要。成人的小肠液中若缺乏乳糖酶或因年龄增加而致乳糖酶的活性下降，会导致乳糖不耐症，造成腹胀、腹痛、腹泻等不适症状。
3.多糖
多糖是由≥10个单糖分子聚合而成的大分子化合物。其特性与单糖、双糖及低聚糖等有很大的差异。多糖类一般不溶于水，无甜味，不能形成结晶，无还原性。其中，最具代表性的有淀粉、糖原及膳食纤维等。通常，多糖可分为淀粉和非淀粉多糖二大类。考试大-中国教育考试门户网站(www.Examda。com)
⑴淀粉类：包括植物淀粉和糖原。淀粉大量存在于植物种籽、根茎及部分干果中，是植物体贮存能量的形式。淀粉水解后中间产物为糊精，然后变为麦芽糖，最终产物为葡萄糖。糊精是淀粉的部分水解物，分子大小约为淀粉的1/5，它的甜度低于葡萄糖。其中，因聚合方式不同又分为和支链淀粉兩种。
①直链淀粉(糖淀粉)：由几十至几百个葡萄糖分子残基相连成一直链。在天然食品中的含量为19%～35%，且有粘性小、甜度低、易消化等特点;
②支链淀粉(胶淀粉)：一般由几千个葡萄糖分子残基组成。其空间形式呈树冠状，有许多分枝，结构较直链淀粉复杂。在植物淀粉中的含量较高，一般为65%～81%，并具有粘性大、甜度大、不易消化等特点。在谷物类中糯米的支链淀粉含量高达98 % ～100 %;粳米中直链淀粉的含量约为16%～24 % ，平均21%;籼米中所含的直链淀粉约为16%～32%，平均26 %。
糖原(多聚D-葡萄糖)又称为动物淀粉，是人和动物体内糖类的贮存形式。糖原的结构与支链淀粉相似，但分子更大。糖原广泛分布于动物体内的所有组织，但肝脏和肌肉中的含量较高。其在相应酶的作用下可被分解为葡萄糖，故人体可以利用肝糖原快速分解以平衡血糖浓度。同时，肝脏又可将多余的血糖转变成肝糖原贮存，以降低血糖，故肝糖原转化成葡萄糖可作为人体任何组织细胞的能源。
肌肉中的糖原不能用于调节血糖浓度，只能在肌肉细胞需要能量时快速转化成葡萄糖以供能，尤其能满足在高强度和持久运动时肌肉的能量需要。
⑵非淀粉多糖类：包括纤维素、半纤维素、果胶等，常被统称为膳食纤维。膳食纤维是一大类人体不能消化、吸收的多糖。(另有专节介绍)
此外，碳水化合物中还有糖醇和寡糖两类。其中，糖醇是单糖的衍生物，如山梨醇、甘露醇、木糖醇、麦芽糖醇等。通常在临床医学领域应用较多;寡糖(低聚糖)是指由≥3和<10个糖单位组成的糖。其中，低聚果糖被认为是一种水溶性膳食纤维;大豆低聚糖则能部分代替蔗糖作为基料应用于功能饮料和食品的制备和加工。
(二)碳水化合物的消化、吸收与代谢
膳食中的主要碳水化合物是淀粉和食糖。碳水化合物的消化自口腔开始，经胃至小肠。其主要消化过程在小肠内进行，被分解为单糖后通过小肠粘膜吸收。被机体吸收后的糖有三个基本去向：一是进入血液被直接利用，二是以糖原的方式储存，三是转变为脂肪。
当碳水化合物摄入过多，超过机体需要时即转变为脂肪，并储存于脂肪组织中。机体的能量来源可同时从脂肪酸和葡萄糖获得。肝脏在碳水化合物代谢中起着关键作用，肝细胞既能将葡萄糖合成糖原，又能将糖原分解为葡萄糖供能。
血液中的葡萄糖又称为血糖，是糖在体内的转运形式。早晨空腹时，正常人血糖水平一般为4.5(90mg/100ml)。若碳水化合物代谢失常，可通过血糖浓度的改变反映出来，如高血糖、低血糖等。高血糖是指空腹血糖浓度高于>6.5 mmol/L(130mg/100ml)，其原因可能是生理性的，也可能是病理性的。糖尿病即为病理性碳水化合物代谢异常。
低血糖是指血糖浓度低于<3.5 mmol/L(70mg/100ml)，通常只在一些特殊生理或病理情况下出现。脑组织对低血糖的反应很敏感，当血糖浓度下降时，脑组织可因能量短缺而发生功能障碍，出现头晕、心悸、出冷汗及饥饿感;当血糖浓度低于2.3 mmol/L(45mg/100ml)时，即可出现“低血糖昏迷”。