碳水化合物簡介（醣類）

碳水化合物又稱為醣類，其結構是由碳、氫與氧三種元素所組成，其中氫與氧形成「水」分子，所以稱為碳水化合物，其化學通式為 Cn(H2O)n。

碳水化合物主要功能
1. 提供熱量：碳水化合物最主要的功能，就是提供身體所需的熱量。被人體消化吸收的碳水化合物，每公克可提供 4 大卡的熱量。
2. 節省蛋白質用於提供熱量的消耗：蛋白質的主要功能是提供身體的組織建構與修補，但如果碳水化合物攝取不足，為了要供應足夠的熱量，人體會開始分解蛋白質並將其代謝轉變為葡萄糖。因此，攝取足夠的碳水化合物，可使體內蛋白質免於被分解消化。
3. 聚合成肝醣：碳水化合物中的葡萄糖可聚合成肝醣儲存於肝臟與肌肉中。肝臟中的肝醣有助於血糖的穩定與維持；肌肉中的肝醣可提供肌肉活動所需的能量。
4. 促進腸胃蠕動：膳食纖維與乳糖可促進腸胃蠕動，避免罹患便秘、憩室症等消化道疾病。
5. 避免酮酸中毒：當體內葡萄糖不足時，許多細胞改用脂肪酸為主要能量來源。而脂肪酸的氧化代謝需要葡萄糖，當葡萄糖不足時會因代謝不完全而產生大量酮體，造成酮體堆積引起體內酸鹼失衡而導致酮酸中毒。

碳水化合物的分類
碳水化合物按其結構及分子大小可分為以下幾類:

單醣類
單醣類是不能再分解為更小分子的碳水化合物。可依其結構分為三碳醣、四碳醣、五碳醣、六碳醣等。自然界的單醣類大約有 200 多種，其中跟人體關係最密切的有三種，分別是葡萄糖、果糖、半乳糖。
1. 葡萄糖：是自然界分佈最廣泛的碳水化合物，也是人類主要的能量來源；
2. 果糖：廣存於水果、蜂蜜中，為自然界甜度最高之糖；
3. 半乳糖：與葡萄糖結合為乳糖存在於奶中，為自然界唯一動物性來源之單醣。

雙醣類
雙醣類是由 2 個單醣分子結合，並脫去一分子水後所形成，主要包含麥芽糖、蔗糖以及乳糖：
1. 麥芽糖：由 2 分子葡萄糖脫水結合而成，廣存在於糖漿、麥芽中，常用於食品加工；
2. 蔗糖：由一分子葡萄糖與一分子果糖脫水結合而成，廣存於帶有甜味的蔬菜、水果中，是使用最普遍的「糖」；
3. 乳糖：由一分子葡萄糖與一分子半乳糖脫水結合而成，存於乳品中，為天然界中唯一動物性來源之雙醣類。

寡醣類
寡醣類是由 3 ~ 10 個單醣分子所聚合而成之碳水化合物。
部分寡醣經證實有類似水溶性膳食纖維的功能，不易被小腸消化與吸收，但可促進腸道蠕動，並作為益生菌能量來源，可有效強化腸道健康。近年常被討論的菊糖（果聚糖）、果寡糖及木寡糖等，便為此類對人體健康有益的寡糖代表，主要存在菊苣、朝鮮薊等植物中。

多醣類
多醣類是由 10 個以上的單醣結合而成之碳水化合物，主要包含澱粉、肝醣與糊精。
1. 澱粉：是由多至數以千計之葡萄糖結合而成的大分子，是植物體內能量儲存的主要型式。澱粉可依結合方式的不同而分為直鏈澱粉與支鏈澱粉二種，主要來源為全穀根莖類及豆類等；（澱粉的黏性主要來自於支鏈澱粉，例如高黏度的糯米幾乎都是支鏈澱粉。）
2. 肝醣：是由葡萄糖所聚合而成，主要貯存在肝臟和肌肉中。肝臟中的肝醣在人體葡萄糖供應不足時可迅速分解，以即時補充並維持穩定的血糖濃度。肌肉中肝醣主要是提供運動時肌肉所需的能量，以增加肌肉的耐力，延長運動的時間。
3. 膳食纖維：膳食纖維是人體消化道酶無法分解的碳水化合物，主要成分為植物細胞壁與細胞間質所含的多醣類，包括有纖維素、半纖維素、果膠、植物膠及木質素 (木質素屬於膳食纖維，但不屬於碳水化合物)。另外，不被消化的寡醣，抗性澱粉和聚葡萄糖三種對人體健康有益的碳水化合物也被列為膳食纖維。
膳食纖維依據其溶於水的難易度，可區分為水溶性膳食纖維與非水溶性膳食纖維，下表分別就兩種膳食纖維的成分、功能與食物來源做說明：

碳水化合物的消化與吸收
食物的消化包含機械性消化（咀嚼與蠕動）與化學性消化（消化酶分解），主要功用是將食物中的大分子營養物分解為小分子。
口腔：
碳水化合物的消化從口腔開始，食物進入口腔後，經咀嚼而變成細小的粒子，並與唾液混合。唾液中的澱粉酶可初步將食物中的澱粉分解成糊精與麥芽糖，至於澱粉以外的碳水化合物，則直接經過咀嚼後變成小粒子，與澱粉分解後的糊精與葡萄糖一起經過食道進入胃。
胃：
碳水化合物在胃中只會進行機械性消化，並和胃液充份混合後進入十二指腸。
小腸：
碳水化合物進入十二指腸，未分解成麥芽糖的澱粉與糊精會進一步被胰澱粉酶分解成寡糖、單醣與雙醣後，再被小腸中的各種雙醣酶分解成單醣，被小腸吸收。
大腸：
無法被小腸吸收的膳食纖維與食物殘渣會進入大腸後，其中膳食纖維在大腸中被腸道菌在無氧的情況下發酵成二氧化碳、甲烷、氫，以及對人體有益的短鏈脂肪酸(包括乙酸、丙酸及丁酸)；無法進行發酵的膳食纖維與食物殘渣則形成糞便排出體外。

碳水化合物的代謝
從小腸吸收的單醣包含葡萄糖、果糖、半乳糖，會經由肝門靜脈送至肝臟後轉化成葡萄糖，再分配到周邊組織進行氧化產生熱量或儲存起來。
葡萄糖氧化：
葡萄糖主要的功能是產生熱量供給細胞利用，當身體需要熱量時，葡萄糖會進入細胞內進行氧化作用而產生熱量滿足細胞的需求，同時也生成二氧化碳、與水。
葡萄糖儲存：
肝醣為人體儲存葡萄糖的形式，當體內葡萄糖過多時，肝臟會將多餘的葡萄糖聚合成大分子的肝醣儲存於肝臟與肌肉中。
當血糖過低時，肝臟會把儲存的肝醣分解成葡萄糖來補充血糖的不足。
當運動肌肉需要大量能量供給時，肌肉細胞會將肌肉中的肝醣分解成葡萄糖，以因應所需消耗的能量。
葡萄糖轉化
在人體內，肝醣的儲存量有一定的上限，當肝醣儲存足夠，還攝取過量的碳水化合物時，身體會將多餘的碳水化合物進行以下的轉化：
1. 轉換成蛋白質：如果身體對蛋白質需求增加時，葡萄糖經代謝轉胺作用，可轉換成胺基酸。
2. 轉換成脂肪：為了儲存過多的碳水化合物，葡萄糖會先被轉換成乙醯輔酶 A，再從乙醯輔酶 A 組成脂肪來儲存能量。
重要！重要！重要！葡萄糖轉換與儲存成脂肪組織並不會受數量的限制，當碳水化合物攝取過多時，所有用不到的碳水化合物都會無限制地轉換成脂肪。

碳水化合物之消化、吸收與代謝流程：

碳水化合物攝取不當的影響

碳水化合物過量攝取被視為肥胖的主要原因，並可能與冠狀心臟疾病以及糖尿病有關，目前市面上有許多食品添加大量的糖，都直接或間接造成這些問題。
已知適量攝取膳食纖維對人體有益，如果攝取量不足可能與罹患大腸直腸癌、代謝症候群、第 2 型糖尿病、心血管疾病(63)有關，日常要適量攝取，但不要過量，因為膳食纖維過量攝取易引起腸胃道脹氣、腹瀉等症狀。

＊＊衛福部建議 19歲以上成人每日膳食纖維攝取量大約為20-38g (依年齡、性別、活動量、總熱量攝取而不同)

參考資料：