双糖，低聚糖和多糖的分类介绍

双糖

蔗糖

• 定义： 蔗糖（Sucrose）是由一个葡萄糖分子和一个果糖分子通过α-1,2-糖苷键连接而成的双糖。它是自然界中最常见的双糖，广泛存在于甘蔗、甜菜和许多水果中。
• 化学式： C12H22O11
• 消化吸收： 蔗糖在小肠中被蔗糖酶（sucrase）水解为葡萄糖和果糖，然后被吸收进入血液循环。蔗糖在运动后充碳其实是一个不错的选择，因为它能迅速提供葡萄糖和果糖两种能量来源。

各种蔗糖

• 红糖：未经精炼的蔗糖，保留了一些糖蜜，含有微量矿物质和维生素。
• 白砂糖：经过精炼和纯化的蔗糖，几乎不含其他营养成分。
• 黄糖：部分精炼的蔗糖，含有少量糖蜜，颜色介于红糖和白砂糖之间。
• 冰糖：通过慢慢结晶形成的蔗糖，常用于中药和甜品中。

麦芽糖

• 定义： 麦芽糖（Maltose）是由两个葡萄糖分子通过α-1,4-糖苷键连接而成的双糖。它主要存在于发芽的谷物中，如大麦和小麦。两分子葡萄糖对血糖的影响也比较大
• 化学式： C12H22O11
• 特点：
  • 甜度约为蔗糖的30%-50%。
  • 在人体被小肠中的麦芽糖酶（maltase）水解为两个葡萄糖分子，然后被吸收进入血液循环。
  • 常用于食品工业作为甜味剂和增稠剂以及发酵过程中的碳源。

乳糖

• 定义： 乳糖（Lactose）是由一个葡萄糖分子和一个半乳糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的双糖。它主要存在于哺乳动物的乳汁中，是婴儿的重要能量来源。
• 化学式： C12H22O11
• 消化吸收： 乳糖在小肠中被乳糖酶（lactase）水解为葡萄糖和半乳糖，然后被吸收进入血液循环。部分成年人由于乳糖酶活性降低，可能出现乳糖不耐症，导致腹胀、腹泻等症状。
• 甜度约为蔗糖的20%-30%。

其他双糖

• 海藻糖（Trehalose）：由两个葡萄糖分子通过α,α-1,1-糖苷键连接而成，主要存在于真菌、昆虫和一些植物中。具有较高的稳定性和抗氧化性。常用在食品工业的稳定剂和保湿剂中。在医药领域用于保护蛋白质和细胞结构。
• 异麦芽糖（Isomaltose）：由两个葡萄糖分子通过α-1,6-糖苷键连接而成，主要存在于淀粉的部分水解产物中。甜度较低，常用于低热量食品和糖尿病患者的甜味剂。并且可以作为益生元，促进肠道健康

糖的吸收

• 双糖在小肠中被特定的酶水解为单糖，然后通过肠道上皮细胞吸收进入血液循环。不同双糖的水解酶不同，如蔗糖酶、麦芽糖酶和乳糖酶。
• 不能被水解的双糖会进入大肠，可能被肠道菌群发酵，产生气体和短链脂肪酸，对肠道健康有一定影响。比如异麦芽糖在大肠中可以作为益生元，促进有益菌的生长。

低聚糖

低聚糖（Oligosaccharides）是由3到10个单糖分子通过糖苷键连接而成的碳水化合物。它们广泛存在于植物性食物中，如洋葱、大蒜、韭菜、菊苣和豆类。低聚糖在人体中具有多种重要功能，尤其是在肠道健康方面。

• 溶解性： 低聚糖通常是水溶性的，能够在肠道中形成胶状物质，帮助调节肠道蠕动和促进排便。
• 功能性： 低聚糖作为益生元，能够促进有益菌如双歧杆菌和乳酸菌的生长，改善肠道微生态平衡，增强免疫功能。如低聚果糖（FOS）和低聚半乳糖（GOS）是常见的益生元低聚糖。
• 来源： 低聚糖主要存在于某些蔬菜和豆类中，如洋葱、大蒜、韭菜、菊苣、豌豆和扁豆等。它们在这些食物中以天然形式存在，摄入这些食物有助于增加低聚糖的摄入量。

低聚糖与免疫调节

• 低聚糖有益生元的作用，能够选择性促进有益菌的生长（如双歧杆菌和乳酸菌），从而改善肠道微生态环境。增强肠道屏障，并且减少炎症
• 免疫，作为益生元，间接影响免疫系统功能。健康的肠道菌群能够调节免疫反应，减少过敏和炎症性疾病的发生。
• 与改善代谢健康相关，包括降低血糖水平，改善胰岛素敏感性和调节脂质代谢。低聚糖通过调节肠道菌群和短链脂肪酸的产生，影响宿主的代谢状态。¹

多糖

多糖（Polysaccharides）是由超过10个单糖分子通过糖苷键连接而成的碳水化合物。它们在自然界中广泛存在，具有多种重要的生物学功能。常见的多糖包括淀粉、纤维素和糖原。多糖本身是没有什么甜味的。

糖原

糖原(glycogen)是一种由葡萄糖分子通过α-1,4-和α-1,6-糖苷键连接而成的高度分支的多糖。它是动物体内储存葡萄糖的主要形式，主要存在于肝脏和肌肉中。

• 结构： 糖原由葡萄糖分子通过α-1,4-糖苷键形成直链结构，并通过α-1,6-糖苷键形成分支结构（比植物淀粉更密集的分支结构）。这种高度分支的结构使得糖原能够快速释放葡萄糖以满足能量需求。一般是6000个以上葡萄糖分子组成
• 功能：
  • 肝糖原： 主要用于维持血糖水平。当血糖下降时，肝糖原被分解为葡萄糖，释放到血液中，供给全身组织使用。
  • 肌糖原： 主要用于肌肉活动。在运动过程中，肌糖原被分解为葡萄糖，提供能量支持肌肉收缩。

糖原的存储与肌肥大

• 糖原的存储会伴随水分的储存：每克糖原大约会储存3-4克水分(这个水是锁在细胞内的，肌细胞会越大)。因此，增加糖原储存（如通过碳水化合物加载）会导致体重增加，主要是由于水分的增加。这可能导致暂时增加肌肉的体积和重量，形成“泵感”。虽然这种效应是短暂的，但它可能通过机械张力刺激肌肉信号生长通路。这也叫做肌浆肥大²
• 运动后，糖原的恢复与肌肉修复和生长密切相关。充足的糖原储备有助于提高训练强度和持续时间，从而促进肌肉肥大。低糖元状态可能抑制蛋白质的合成，充足的糖原储备有利于肌肉的修复和生长。³

糖原与肥胖

• 糖原在肌肉和肝脏储存时，会与水结合。每克糖原大约结合3-4g水。这种结合是由于糖原分子的极性和亲水性所致。⁴
• 普通人，肌肉糖原储备约为80-120mmol/kg肌肉湿重，肝糖原储备约为400-600mmol，总计约100-500克糖原（取决于个体体重和肌肉质量）。这相当于约1600-2000千卡的能量储备
• 健美运动员，肌肉糖原储备可能更高，达到150-200mmol/kg肌肉湿重，肝糖原储备也可能增加，总计可达600-800克糖原。这相当于约2400-3200千卡的能量储备。

淀粉

植物体内的糖原–淀粉

• 化学定义： 淀粉（Starch）是由α-葡萄糖分子通过α-1,4-和α-1,6-糖苷键连接而成的多糖。它是植物体内储存能量的主要形式，广泛存在于谷物、豆类、根茎类蔬菜等食物中。
• 化学式： (C6H10O5)n
• 组成：
  • 直链淀粉（Amylose）： 由葡萄糖分子通过α-1,4-糖苷键连接而成，呈线性结构。直链淀粉通常占淀粉总量的20%-30%。
  • 支链淀粉（Amylopectin）： 由葡萄糖分子通过α-1,4-和α-1,6-糖苷键连接而成，具有分支结构。支链淀粉通常占淀粉总量的70%-80%。
• 来源： 淀粉主要存在于植物种子，根茎和果实，如谷物（如小麦、玉米、大米）、豆类（如豌豆、扁豆）、根茎类蔬菜（如土豆、红薯）等食物中。

支链淀粉

训练后的充碳首选支链淀粉(多分叉，容易与酶结合)，因为它能更快地被消化吸收，迅速补充肌糖原储备。

• 溶解性： 不溶于冷水，但在热水中会膨胀形成胶状物质。
• 消化吸收： 淀粉在口腔中开始被唾液淀粉酶（amylase）部分水解为麦芽糖和葡萄糖，随后在小肠中被胰淀粉酶进一步分解为麦芽糖和低聚糖，最终被水解为葡萄糖并吸收进入血液循环。
• 凝胶特性： 支链淀粉的支化结构使其具有较高的凝胶形成能力，常用于食品工业作为增稠剂和稳定剂。

米饭的成分中约有70%-80%是支链淀粉，20%-30%是直链淀粉。因此，米饭是一种良好的碳水化合物来源，能够提供持续的能量释放。

直链淀粉

• 溶解性： 直链淀粉在冷水中较难溶解，但在热水中会形成胶状物质。
• 消化吸收： 直链淀粉由于其线性结构，较难被消化酶作用，消化速度较慢，导致血糖反应较低。属于低GI食物。
• 凝胶特性： 直链淀粉的线性结构使其具有较低的凝胶形成能力，但形成的凝胶较硬且易老化（回生）
• 口感： 直链淀粉含量较高的食物通常口感较硬，咀嚼感较强。

抗性淀粉

• 定义： 抗性淀粉（Resistant Starch）是一类不能被小肠消化吸收的淀粉，能够进入大肠并被肠道菌群发酵。
• 抗性淀粉根据其来源和结构可分为四种类型
  • RS1（物理阻碍型），如全谷物和种子中的淀粉
  • RS2（颗粒型），如生香蕉和生土豆中的淀粉
  • RS3（回生型），如煮熟后冷却的土豆和米饭中的淀粉
  • RS4（化学改性型），如经过化学处理的淀粉

回生

一般的淀粉，糊化之后，表面积增大，消化更快。但如果糊化之后冷却，部分淀粉分子会重新排列形成结晶结构，变得不易被消化酶作用，这种现象称为“回生”（Retrogradation）。回生后的淀粉具有抗性淀粉的特性，能够进入大肠被肠道菌群发酵，产生有益的短链脂肪酸。

支链淀粉回生较少，直链淀粉回生较多（本身不易吸收，回生之后变抗性淀粉）。因此，含有较高直链淀粉的食物更容易形成抗性淀粉。

抗性淀粉-健康和体重

• 抗性淀粉在小肠中不被消化吸收，因此提供的能量较少（约2kcal/g, 而普通淀粉为4kcal/g）。研究发现，抗性淀粉能减少总能量摄入，有助于体重管理和肥胖预防。⁵
• 抗性淀粉能促进脂肪氧化，增加饱腹感，从而减少食物摄入量，有助于体重控制。研究发现，抗性淀粉摄入能够增加脂肪氧化率，提高饱腹感，从而有助于体重管理。⁶
• 抗性淀粉能改善胰岛素敏感性，减少脂肪存储。⁷
• 抗性淀粉与体重减轻和体脂减少相关，可能通过多种机制（增加饱腹感，促进脂肪氧化，改善肠道菌群）共同作用。⁸

纤维

• 定义：膳食纤维（Dietary Fiber）是指不能被人体消化酶分解的植物性碳水化合物，主要包括可溶性纤维和不可溶性纤维两大类。膳食纤维在肠道健康、血糖调节和体重管理等方面具有重要作用。主要存在植物的细胞壁
• 化学组成：
  • 非淀粉多糖： 如纤维素、半纤维素、果胶等。
  • 木质素： 一种复杂的有机聚合物，主要存在于植物细胞壁中。
  • 抗性淀粉： 不能被小肠消化吸收的淀粉，能够进入大肠并被肠道菌群发酵。
• 分类
  • 可溶性纤维： 能溶于水，形成胶状物质，主要存在于燕麦、豆类、水果和某些蔬菜中。具有降低血糖和胆固醇的作用。
  • 不可溶性纤维： 不能溶于水，主要存在于全谷物、坚果和蔬菜中。具有促进肠道蠕动和预防便秘的作用。

特性	可溶性纤维	不可溶性纤维
溶解性	溶于水，形成胶状物质	不溶于水
发酵性	易被肠道菌群发酵，常产生短链脂肪酸	较难被发酵
主要作用	延缓胃排空，调节血糖和胆固醇	促进肠道蠕动，预防便秘
主要成分	果胶、β-葡聚糖、菊粉、低聚糖	纤维素、半纤维素、木质素
食物来源	燕麦、豆类、苹果、柑橘类水果、亚麻籽	全谷物、坚果、蔬菜、种子

纤维与健康

• 膳食纤维能增加粪便体积，促进肠道蠕动，预防便秘和结肠癌。此外可溶性纤维通过发酵产生的短链脂肪酸（丁酸）有助于维持肠道屏障功能和抗炎作用。⁹
• 可溶性纤维能延缓胃排空，减缓碳水化合物的吸收速度，有助于控制餐后血糖水平，预防2型糖尿病。¹⁰
• 膳食纤维能结合胆汁酸，促进其排泄，从而降低血液中的胆固醇水平（LDL,低密度），预防心血管疾病.¹¹

蔬菜摄入的注意事项

蔬菜不仅有纤维，但是还有草酸，谷物类还含有植酸，当这些配合纤维素大量摄入的时候，会影响小肠对钙、镁、锌等矿物质的吸收（矿物质吸收障碍）。

所以老年的女性（55+）需要注意（因为老年女性容易骨质疏松），可以适当补充钙镁锌等矿物质。

摄入量推荐，男性25-50g/天，女性25g/天。

纤维素与体重

其实我在查文献的时候发现，有很多文献表明纤维素的作用太大了，有些极端实验表明，你每个月啥都不做，就额外多吃纤维，高体脂也能瘦1kg每个月。遗憾的是中国谷物都经过了高度精炼，去掉了膳食纤维高的麸皮部分（这个在西方有很多过敏案例，但是在中国几乎没有），导致我们摄入的纤维远远低于膳食指南的推荐量。

• 长期高纤维摄入与体重减轻和体脂减少相关，可能通过增加饱腹感、减少总能量摄入和改善肠道菌群共同作用。¹²
• 高纤维饮食有助于改善胰岛素敏感性，调节血糖水平，减少脂肪存储（尤其是内脏脂肪）。¹³
• 膳食纤维能增加饱腹感，减少食物摄入量。可溶性纤维通过形成胶状物质延缓胃排空，不可溶性纤维增加粪便体积，促进肠道蠕动，从而增强饱腹感。¹⁴

参考文献

1. Slavin J. Fiber and prebiotics: Mechanisms and health benefits. Nutrients. 2013;5(4):1417-1435. ↩

2. van Loon LJ, Greenhaff PL, Constantin-Teodosiu D, et al. The effects of increasing exercise intensity on muscle fuel utilisation in humans. The Journal of Physiology. 2001;536(Pt 1):295-304. ↩

3. Churchward-Venne, TA, Burd NA, Phillips SM. Nutritional regulation of muscle protein synthesis with resistance exercise: strategies to enhance anabolism. Nutrition & Metabolism. 2012;9(1):40. ↩

4. Olsson K, Saltin B. Muscle glycogen content and physical performance. Annual Review of Nutrition. 1970;10(1):273-293. ↩

5. Higgins JA, Brown IL, Frost GS. Resistant starch: its role in health and disease. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2004;44(6):409-421. ↩

6. Higgins, J.A., Brown, I. L., & Frost, G. S. (2004). Resistant starch consumption increases lipid oxidation in healthy adults. The Journal of Nutrition. ↩

7. Robertson MD, Bickerton AS, Dennis AL, et al. Insulin-sensitizing effects of dietary resistant starch and effects on skeletal muscle and adipose tissue metabolism. The American Journal of Clinical Nutrition. 2005;82(3):559-567. ↩

8. Maki,K,C., Pelkman,C.L., Finocchiaro,E.T., et al. (2012). Resistant starch from high-amylose maize increases insulin sensitivity in overweight and obese men. The Journal of Nutrition. ↩

9. Slavin J. Fiber and prebiotics: Mechanisms and health benefits. Nutrients. 2013;5(4):1417-1435. ↩

10. Weickert MO, Pfeiffer AF. Metabolic effects of dietary fiber consumption and prevention of diabetes. The Journal of Nutrition. 2008;138(3):439-442. ↩

11. Brown L, Rosner B, Willett WW, Sacks FM. Cholesterol-lowering effects of dietary fiber: a meta-analysis. The American Journal of Clinical Nutrition. 1999;69(1):30-42. ↩

12. Du.H, van der A DL, van Bakel MM, et al. Dietary fiber and subsequent changes in body weight and waist circumference in European men and women. The American Journal of Clinical Nutrition. 2010;91(2):329-336. ↩

13. eickert MO, Pfeiffer AF. Metabolic effects of dietary fiber consumption and prevention of diabetes. The Journal of Nutrition. 2008;138(3):439-442. ↩

14. Howarth NC, Saltzman E, Roberts SB. Dietary fiber and weight regulation. Nutrition Reviews. 2001;59(5):129-139. ↩