疾病

碳水化合物、蛋白质和脂肪

作者：

Shilpa N Bhupathiraju

, PhD, Harvard Medical School and Brigham and Women's Hospital;

Frank Hu

, MD, MPH, PhD, Harvard T.H. Chan School of Public Health

全面审查/修订2月 2023

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碳水化合物
蛋白质
脂肪

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在食物中，碳水化合物、蛋白质和脂肪是宏量营养素（每天大量需要的营养素）的主要类型。饮食中 90% 的干重和 100% 的能量来源于此。这三种物质都能够提供能量（以卡路里为单位），但每 1 克（1/28 盎司）的不同物质所含能量不同：

1 克碳水化合物或蛋白质含 4 卡路里热量
1 克脂肪含 9 卡路里热量

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、蛋白质和脂肪在肠道内消化，并被分解成基本单位：

碳水化合物被分解成糖
蛋白质被分解为氨基酸
脂肪被分解为脂肪酸和甘油

人体利用这些基本单位来合成其生长、维持和活动所需的物质（包括其他碳水化合物、蛋白质和脂肪）。

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： 果糖、蔗糖等多种不同形式的糖都属于简单碳水化合物。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。它们可快速增加血中的葡萄糖（血糖），而血糖也是一种简单碳水化合物。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，其必须先分解为简单碳水化合物才能被吸收。因此，复合碳水化合物提供能量的速度通常比简单碳水化合物要慢，但仍然快于蛋白质和脂肪。由于复合碳水化合物的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，并需要花费更长的时间。复合碳水化合物包括淀粉和纤维（它们存在于小麦食品如面包和意大利面食中）、其他谷物（如黑麦和玉米）、豆类和根茎类蔬菜（如土豆和红薯）中。

碳水化合物可以

经过精细加工
不经过精细加工

精制是指食物经过精细加工。精细加工去除了该类食品所含纤维、麸皮以及许多维生素和矿物质。人体能够更快地处理这些碳水化合物，尽管其所含热量相同，但提供的营养素很少。精制食品通常会进行强化处理，这意味着必须添加维生素和矿物质，以增加其营养价值。富含简单或精制碳水化合物的饮食往往会增加肥胖症肥胖肥胖是机体内过量的脂肪堆积。肥胖症受多种因素影响，这些因素通常导致热量摄入超过身体需求。这些因素可能包括缺乏体力活动、饮食、基因、生活方式、种族和社会经济背景、暴露于某些化学物质、某些疾病和使用某些药物。肥胖会增加糖尿病、高血压、心脏病、某些癌症等许多疾病的发病风险，并可导致早逝。... 阅读更多和糖尿病糖尿病 (DM) 糖尿病是一种机体产生的胰岛素不足或不能对胰岛素作出正常应答，导致血糖（葡萄糖）水平异常高的疾病。多尿、烦渴，未尝试减肥的患者可能会体重减轻。糖尿病损伤神经并导致触觉异常。糖尿病可损伤血管并增加心脏病发作、卒中、慢性肾病和失明的风险。... 阅读更多的发病风险。

如果人们摄入的碳水化合物超过其所需，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。储存为糖原的碳水化合物几乎能够提供一天所需的热量。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。

大多数权威机构建议，每日总热量的 50%～55% 左右应由碳水化合物构成，其中大部分来自水果、蔬菜、豆类和豆科植物以及粗粮。添加糖在每日总热量中的占比应小于 10%。添加糖是指用于其他食品的糖浆和另一些含热量甜味剂。添加糖在食品标签中作为食品成分列示。它们包括红糖、玉米甜味剂、玉米糖浆、右旋糖、果糖、葡萄糖、高果糖玉米糖浆、蜂蜜、转化糖、乳糖、麦芽糖浆、麦芽糖、糖蜜、原糖、蔗糖、海藻糖和托比那多糖。水果或牛奶等食物中天然存在的糖不属于添加糖。

碳水化合物的升糖指数是对食物分类的一种方式，根据其被摄入后提高血糖水平的速度划分。该值从 1（最慢）到 100（最快，纯糖指数）。然而，血糖水平升高的实际速度还取决于同时摄入的其他食物以及其他因素。

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。例如，果糖（水果中的简单碳水化合物糖）具有低升糖指数。

以下因素也可以影响食物的升糖指数：

加工过程： 加工、精制、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。而大麦淀粉的消化吸收速度则慢得多。
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。
水果的成熟度： 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，烹饪或者碾碎食物会增加其升糖指数，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被吸收的速率。咀嚼程度和吞咽速度对其也有影响。

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。胰岛素增加可能会导致血糖水平低（低血糖低血糖低血糖是血液中的糖（葡萄糖）水平异常降低。低血糖大多是使用控制糖尿病的药物引起的。引起低血糖的不常见原因包括使用其他药物、危重疾病或器官衰竭、对碳水化合物有反应（易感人群）、胰腺中有产生胰岛素的肿瘤以及某些类型的减肥（减重）手术。血糖下降会引起症状，如饥饿感、出汗、颤抖、疲乏、无力、思维混乱，而严重的低血糖则引起诸如神志不清、抽搐、昏迷等症状。如果患者出现这些症状并且检测发现血糖水平偏低，则可作出诊断。... 阅读更多）和饥饿，这往往会促使人们摄入过多热量，导致体重增加。然而，饮食专家不再认为进食低升糖指数的食物有助于减肥。

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。食用升糖指数低的碳水化合物也往往会增加有益胆固醇的浓度，并降低肥胖症肥胖肥胖是机体内过量的脂肪堆积。肥胖症受多种因素影响，这些因素通常导致热量摄入超过身体需求。这些因素可能包括缺乏体力活动、饮食、基因、生活方式、种族和社会经济背景、暴露于某些化学物质、某些疾病和使用某些药物。肥胖会增加糖尿病、高血压、心脏病、某些癌症等许多疾病的发病风险，并可导致早逝。... 阅读更多和糖尿病糖尿病 (DM) 糖尿病是一种机体产生的胰岛素不足或不能对胰岛素作出正常应答，导致血糖（葡萄糖）水平异常高的疾病。多尿、烦渴，未尝试减肥的患者可能会体重减轻。糖尿病损伤神经并导致触觉异常。糖尿病可损伤血管并增加心脏病发作、卒中、慢性肾病和失明的风险。... 阅读更多的发病风险，而对于糖尿病患者，则能降低糖尿病并发症糖尿病并发症糖尿病患者可能出现许多严重的长期并发症，这些并发症会累及全身很多部位，尤其是血管、神经、眼睛和肾脏。（另见糖尿病。）糖尿病有两种类型： 1 型，机体免疫系统会攻击胰腺中生成胰岛素的细胞，其中超过 90% 的细胞会被永久破坏 2 型，机体对胰岛素的效果产生抵抗阅读更多的风险。

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，薯片和一些糖果棒（不是健康的选择）的升糖指数低于某些健康食品（例如糙米）的升糖指数。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。

升糖指数仅仅提示了食物中的碳水化合物吸收入血的速度。它并不考虑食物中的碳水化合物含量，而这一点同样很重要。升糖负荷将升糖指数和食物中碳水化合物的含量整合在一起。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。

升糖负荷还能说明血糖变化是如何受到每餐所有食物的共同影响。升糖指数则不能。

蛋白质由称为氨基酸的单位组成，以复杂的形式连接在一起。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。其中一些氨基酸在人体内由一些营养要素合成，但有 9 种氨基酸是不能合成的，被称为必需氨基酸。它们必须从饮食中摄入。每个人都需要这 8 种氨基酸：异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、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因蛋白质而异。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。人体对大多数蔬菜和谷物中的蛋白质的利用率略低于 50%。

人体需要蛋白质来维持和更新组织，以及发挥功能和生长。蛋白质通常不用于供应能量。然而，如果人体未从其他营养物质或体内贮存的脂肪中获得足够热量，则会将蛋白质分解为酮体以供应能量。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。蛋白质是人体的主要组成部分，是大多数细胞的主要成分。例如肌肉、结缔组织和皮肤都是由蛋白质组成的。

成人每日需要吃约 60 克蛋白质（0.8 克/千克体重或者总卡路里的 10%～15%）。摄入更多蛋白质是否对大多数成人有益尚存争议。努力锻炼肌肉的成人需要更多蛋白质。由于儿童正在成长，他们也需要更多的蛋白质。怀孕或哺乳或患有危重疾病的人也需要更多蛋白质。为减肥而限制热量摄入的人群通常需要在减肥期间摄入更大量的蛋白质，以防止肌肉流失。老年人的蛋白质需要量可能更大，达到 1.2 g/kg 体重。然而，这一数量过大，对有肾功能不全、肾衰竭等某些疾病的患者可能有害。研究还表明，蛋白质引起的饱腹感比碳水化合物和脂肪更强（使人更长时间感觉饱腹）。

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。机体也同样需要脂肪来合成激素以及机体活动所需的许多其他物质（例如前列腺素）。

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 卡路里的能量，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。机体将多余的脂肪堆积在腹部（内脏脂肪）和皮下（皮下脂肪），以备机体需要更多能量时利用。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。

当需要脂肪酸时，机体能够自身合成一部分。其他一些必需脂肪酸无法由机体合成，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%，占总卡路里的 3%（大约 8 克）。它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。

亚油酸和花生四烯酸是 ω-6 脂肪酸。α-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 脂肪酸的饮食可降低动脉粥样硬化动脉粥样硬化动脉粥样硬化是指中等动脉或大动脉的动脉壁形成脂质斑片状沉积物（粥样斑或粥样硬化斑块），导致血流量减少或阻塞血液流出的一种疾病。动脉粥样硬化是因动脉壁的反复损伤引起的。许多因素会造成这种损伤，包括高血压、吸烟、糖尿病和血液高胆固醇水平。... 阅读更多（包括冠状动脉疾病冠状动脉疾病 (CAD) 概述冠状动脉疾病是指为心肌供血的冠状动脉部分或全部受阻所致的疾病。心肌不断的需要富氧血液。冠状动脉（从与心脏连接的主动脉冠状窦处发出）负责运送这种血液。冠状动脉疾病可使一个或多个冠状动脉分支狭窄，从而阻塞血流，导致胸痛（心绞痛）或心脏病发作（也称为心肌梗死或... 阅读更多）的发病风险。湖鳟鱼和某些深海鱼含有丰富的 ω-3 脂肪酸。（怀孕期或哺乳期女性应选择低汞鱼类。更多信息请参见海产食品中的汞海鲜中的汞有些危险因素在妊娠前就已存在。这些危险因素包括某些身体特征，例如年龄和体重先前妊娠问题，包括需要剖腹产某些孕前疾病暴露于可伤害胎儿的物质阅读更多。）在美国，人们通常能摄入足够的 ω-6 脂肪酸，其用于许多加工食物的油当中，但是 ω-3 脂肪酸的含量却不足。每天摄入 2 至 3 汤匙的植物脂肪或每周食用 2 次 3.5 盎司多脂鱼（如鲑鱼），即可达到推荐的必需脂肪酸摄入量。