碳水化合物：人體主要的能量來源
碳水化合物
碳水化合物的主要功能：
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:
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葡萄糖：自然界中分布最廣，是人體的主要能量來源。
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果糖：廣泛存在於水果和蜂蜜中，是自然界甜度最高的糖。
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半乳糖：與葡萄糖結合形成乳糖，存在於乳製品中，是唯一來源於動物的單糖。
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麥芽糖：由兩個葡萄糖分子脫水結合而成，常用於食品加工。
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蔗糖：由一分子葡萄糖和一分子果糖脫水結合而成，是常見的食用糖，廣泛存在於蔬菜和水果中。
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乳糖：由一分子葡萄糖和一分子半乳糖脫水結合而成，存在於乳製品中。
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澱粉：是由多至數以千計之葡萄糖分子聚合形成，是植物體內的主要能量儲存形式。澱粉分為直鏈澱粉和支鏈澱粉，主要來源於全穀物、根莖類和豆類。（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。）
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肝醣：由葡萄糖聚合而成，儲存在肝臟和肌肉中。當身體的葡萄糖供應不足時，肝糖可迅速分解，以維持血糖穩定。肌肉中的肝糖則用於提供運動所需的能量。
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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。
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以利於人體的吸收，其過程分為幾個階段：
1. 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。
2. 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。
3. 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，被小腸吸收後進入血液。
4. 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" 後產生能量或儲存起來。
1. 葡萄糖的氧化：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。
2. 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。
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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。
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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。
3. 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：
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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。
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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。
下圖整合碳水化合物消化、吸收、代謝的過程：
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：
- Carbohydrate terminology and classification
- The Functions of Carbohydrates in the Body
- Added sugars and risk factors for obesity, diabetes and heart diseas
- Dietary fiber and nutrient density are inversely associated with the metabolic syndrome in US adolescents
- Dietary fiber intake and risk of type 2 diabetes: a dose-response analysis of prospective studies
- Dietary fibre intake and risks of cancers of the colon and rectum in the European prospective investigation into cancer and nutrition (EPIC)
