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碳水化合物、蛋白质和脂肪

作者: Adrienne Youdim, MD, FACP, UCLA David Geffen School of Medicine, Cedars Sinai Medical Center

碳水化合物、蛋白质和脂肪占食物干重的90%,提供100%的能量。这三种物质都能够提供能量(以卡为单位),但每1g物质所含能量(1/28盎司)不同:1g碳水化合物或者蛋白质中含有4卡能量,而1g脂肪中含有9卡的能量。这些营养素提供能量的速度不同。碳水化合物最快,而脂肪最慢。

碳水化合物、蛋白质和脂肪在肠内消化,在那里他们被分解为基本单位:碳水化合物被分解为单糖,蛋白质被分解为氨基酸,脂肪被分解为脂肪酸和甘油。机体利用这种基本单位合成其生长、持续和活动的物质(包括其他碳水化合物、蛋白质和脂肪)。

碳水化合物

根据分子的大小,碳水化合物可以分为简单碳水化合物和复合碳水化合物。

  • 简单碳水化合物:不同形式的糖,例如葡萄糖和蔗糖,均是简单碳水化合物。由于分子小,能迅速被人体分解和吸收,是最快捷的能源,可迅速增加血糖浓度。水果、奶制品、蜂蜜和枫糖浆含有大量的简单碳水化合物,这些碳水化合物保证了大多数糖果和蛋糕中的甜味。

  • 复合碳水化合物:这些碳水化合物由简单碳水化合物的长链构成。由于复合碳水化合物比简单碳水化合物分子量大,必须先分解为简单碳水化合物才能被吸收。因此通常比简单碳水化合物提供能量的速度要慢,但仍然快于蛋白质和脂肪。由于消化比简单碳水化合物慢,故不太可能转化为脂肪。其提高血糖的速度和水平也不及简单碳水化合物,需花费更长的时间。复合碳水化合物包括淀粉、小麦食物(如面包和面)中所含有的纤维以及其他的谷物(如黑麦、玉米)、大豆和有茎蔬菜(例如土豆)。

碳水化合物有可能是被提纯过或者未提纯过的。提纯是指食物经过精细加工。去除所含纤维、麸皮以及一些维生素和矿物质后,人体能够更快地处理这些碳水化合物,尽管所含热量相同,但其提供的营养素很少。提纯过的产品往往是强化了的,即为了增加其营养价值,需重新加入维生素和矿物质。一份富含简单或提纯碳水化合物的食物有增加肥胖和糖尿病危险的倾向。

如果人们摄入的碳水化合物超过所需,身体就会将这些碳水化合物贮存在细胞内(以糖原的形式)并且将剩余的部分转化为脂肪。糖原是一种机体能够更方便快捷地转化为能量的合成碳水化合物。糖原被贮存在肝和肌肉中。肌肉利用糖原在高强度运动期间提供能量。贮存在糖原中的碳水化合物几乎能够提供一天所需的卡。某些的机体组织可贮存复合碳水化合物,但不能用来提供能量。

大部分权威机构推荐,每日摄取的总能量中的约50%-55%应该来自碳水化合物。

升糖指数

碳水化合物的升糖指数是指其消耗后提高血糖水平的速度。该值从1(最慢)到100(最快,纯糖指数)。然而,血糖水平增长的实际速度取决于还有哪些食物同时被消化以及其他因素。

复合碳水化合物的升糖指数比简单碳水化合物低,但是也有例外。比如果糖(水果中的糖)对于血糖的影响较小。

以下因素也可以影响食物的升糖指数:

  • 加工过程:加工,提纯,或细微研磨过的食物通常有更高的升糖指数。

  • 淀粉类型:不同类型的淀粉有不同的吸收方式。例如,土豆淀粉能够相对较快地被消化吸收入血液。而大麦则消化吸收得较慢。

  • 纤维含量:一种食物中纤维含量越高就越难消化。因此,糖分吸收入血就比较缓慢。

  • 水果的成熟:水果越成熟,所含糖量就越高,其升糖指数就越高。

  • 脂肪或者酸的含量:食物中所含脂肪或者酸的含量越高,其消化过程越慢,吸收入血的速度也越慢。

  • 加工:食物的加工影响其吸收入血的速度。通常来说,烹饪或者碾碎食物增加其升糖指数,因为这些加工过程能够使食物更容易被消化和吸收。

  • 其他因素:人体处理食物的方式因人而异,也影响碳水化合物转化为糖以及其吸收的速率。咀嚼程度和吞咽速度对其也有影响。

一些食物的升糖指数

类别

食物

指数

大豆

四季豆

红扁豆

大豆

33

27

14

面包

裸麦粉粗面包

白面

全麦

49

69

72

谷类

全麸面粉

玉米片

燕麦粥

爆米花

小麦片

54

83

53

90

70

奶制品

牛奶、冰淇淋、酸乳

34–38

水果

苹果

香蕉

橙子

橙子汁

草莓

38

61

43

49

32

谷物

大麦

糙米

精白米

22

66

72

意大利面

38

土豆

速食(精)

捣碎(精)

甜的

86

72

50

小吃

玉米片

燕麦小甜饼

土豆片

72

57

56

果糖

葡萄糖

蜂蜜

精炼糖

22

100

91

64

通常认为升糖指数很重要,因为那些能够更快升高血糖水平的碳水化合物(即高升糖指数的食物)同样能够更快地升高胰岛素水平。胰岛素的升高会导致低的血糖浓度(低血糖)和饥饿,这些等会导致摄入更多的卡,增加体重。低升糖指数的碳水化合物并不会很显著地升高胰岛素水平。因此,在食用完这些食物之后,人们的饱腹感持续得更久。食用低升糖指数的碳水化合物也会导致更有利于健康的胆固醇浓度并且减少肥胖和糖尿病的危险,而对于糖尿病患者,则能够降低糖尿病并发症的发生。

尽管低升糖指数食物和改善健康之间有这种联系,但根据指数来选择食物并不一定是健康饮食。例如,马铃薯片和一些糖果棒——不是健康的选择——的升糖指数比某些健康的食物,比如糙米,要低。一些有高升糖指数的食物含有有价值的维他命和矿物质。因此,并不能单靠指数来对食物的选择做出一个总体的指导。

升糖负荷

升糖指数仅仅提示了碳水化合物吸收入血的速度,并不包括食物中含有多少碳水化合物,这一点同样十分重要。升糖负荷——一个相对来说比较新的词条,包含了升糖指数和食物中碳水化合物的含量。一种食物,例如胡萝卜、香蕉、西瓜或是全麦面包,可能有高的升糖指数,但含相对少的碳水化合物,因此其升糖负荷也相对低。这些食物对于血糖的影响很小。

蛋白质

蛋白质由所谓氨基酸的单位组成,通过复杂的组合方式连接起来。由于蛋白质是复杂的分子,机体需要花费更长的时间进行分解。因此,蛋白质是比碳水化合物更慢但持续更久的能量来源。

总共有20种氨基酸。他们中的某些由人体内的组分合成,但有9种氨基酸是不能合成的,被称之为必需氨基酸。他们从食物中获得。每个人都需要这些氨基酸中的8种:异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯基苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸。新生儿还需要第九种氨基酸——组氨酸。机体用来合成必需氨基酸的蛋白质百分比由不同的蛋白质决定。人体对鸡蛋中蛋白质的利用率为100%,牛奶和肉类蛋白质利用率也同样很高。

人体需要蛋白质来维持和更新组织以及发挥功能和生长。如果人体得到足够的卡就不需要利用蛋白质来供给能量。如果蛋白质的消耗量比需要量多,那么人体就会分解蛋白质,然后以脂肪的形式贮存起来。

人体含有大量的蛋白质。蛋白质——作为机体的主要组成部分——是大多数细胞的基本元素。例如肌肉,结缔组织和皮肤都是由蛋白质组成的。

成人每天需要摄入60g蛋白质(0.8克每千克体重或者总卡的10%~15%)。正在努力锻炼肌肉的成人则需要更多一些的蛋白质供应。由于儿童正在成长,他们也同样需要更多的蛋白质。

脂肪

脂肪是由脂肪酸和甘油构成的复杂分子。机体需要脂肪来生长和供应能量,也同样需要脂肪来合成激素以及其他一些机体运动(例如前列腺素)所需要的物质。脂肪是供应能量最慢的物质,但却是食物中能量效率最高的。每克脂肪能够供应机体大约9卡的能量,比蛋白质或者碳水化合物的两倍还多。因为脂肪是如此有效的能量供应物,机体把所有多余的能量都贮存为脂肪。机体将多余的脂肪沉积在腹部(大网膜)和皮下(皮下脂肪),以备其需要更多的能量时利用。人体也有可能将多余的脂肪沉积在血管壁和器官中。沉积在血管壁和器官中的脂肪会阻碍血液流动并且损伤器官,这往往会导致严重疾病。

脂肪酸

当需要脂肪酸时,机体能够自身合成一部分。其他一些被称为必需脂肪酸的部分无法由机体合成,而必须从食物中获得。这些必需脂肪酸约占平常饮食中所获得的脂肪酸的7%,占总卡(大约8克)的3%。他们包括亚油酸和亚麻酸,这两种脂肪酸存在于某些植物油中。二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸能够由亚麻酸合成,而这两种脂肪酸对于大脑的发育是必须的。这两种脂肪酸同样存在于某些深海鱼油当中,这些深海鱼油是更加有效的来源。

脂肪的来源

脂肪的种类

来源

不饱和脂肪酸

酪梨,橄榄油,花生油

花生酱

多重不饱和脂肪酸

油菜、玉米、大豆、葵花籽以及其他一些液态植物油

饱和脂肪酸

肉类,特别是牛肉

全脂奶制品例如全脂牛奶、黄油和奶酪

椰子和棕榈油

人造氢化植物油

ω-3脂肪酸

亚麻子

湖鳟鱼和某些深海鱼,例如鲭鱼、鲑鱼、鲱、金枪鱼

绿叶蔬菜

核桃

ω-6脂肪酸

植物油(包括葵花籽油、红花油、玉米油、棉籽油和大豆油)

鱼油

蛋黄

反式脂肪

市售烘焙食品,例如甜饼干、淡饼干和油煎饼干

某些炸薯条和其他油炸食品

人造黄油

酥松油脂

炸土豆片

亚油酸和花生四烯酸是ω-6脂肪酸。亚麻酸、二十五碳五烯酸和二十二碳六烯酸是ω-3脂肪酸。富含ω-3脂肪酸的食物可以降低患冠状动脉疾病的风险。湖鳟鱼和某些深海鱼含有丰富的ω-3脂肪酸。在美国,人们更倾向于摄入足够的ω-6脂肪酸,那些用于加工食物的油当中含有这些脂肪酸,但是ω-3脂肪酸的含量却不足。

脂肪酸的种类

有许多种脂肪酸:不饱和脂肪酸、多重不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸(见 脂肪的类型)。总体上来说,饱和脂肪酸更有可能升高胆固醇水平,增加动脉硬化的危险性。从动物获得的食物通畅含有饱和脂肪,这些脂肪在室温下是固态的。从植物中获得的脂肪通常含有不饱和或者多重不饱和脂肪酸,这些脂肪酸在室温下多数是液态的。棕榈油和椰子油是例外。他们比其他植物油含有更多的饱和脂肪。

反式脂肪(反式脂肪酸)是一种不同类别的脂肪。他们是人工的,是在不饱和脂肪酸或者多重不饱和脂肪酸中添加氢原子(氢化作用)形成的。这些脂肪可能部分或者完全氢化(或者被氢原子所饱和)。在美国,反式脂肪的主要食物来源是部分氢化的植物油,这些植物油存在于许多市售的方便食品中。摄入反式脂肪有可能对机体的胆固醇水平产生不利影响,有可能导致动脉硬化。

食物中的脂肪

医学专家通常会建议脂肪占每天总卡的量应当限制在小于30%(或者每天小于90克)的范围内,而饱和脂肪和反式脂肪应当少于10%。如果可能的话,不饱和脂肪和多重不饱和脂肪,特别是ω-3脂肪,应当替代饱和脂肪和反式脂肪。高胆固醇血症的人群可能需要更大幅度地减少他们每天的总脂肪摄入。当脂肪摄入减少至每日总卡的10%或者更少时,胆固醇水平则会更加急剧地下降。

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