第三章 碳水化合物——最有效的能源物质

碳水化合物（糖）是人体生命活动过程中必不可少的重要营养物质，主要作用是提供能源和碳源。人体所需能量的55%～65%由膳食中的糖供给，无论身体处于何种活动状态，糖均能氧化分解释放能量。若饮食中缺乏糖，机体就会加速消耗体内的肌糖原和肝糖原，从而影响人体的机能状态和运动能力。因此，人体合理的供糖与机能状态及运动能力的好坏密切相关。

第一节 碳水化合物的消化吸收及营养作用

一、碳水化合物的消化

通常摄入的糖类主要是淀粉、蔗糖、果糖。糖原易破坏，在制成食品时已不存在了。淀粉要煮熟了才能消化，加热使淀粉膨胀、细胞壁破裂、分子散开，与酶充分接触。

碳水化合物的消化自口腔开始。口腔分泌的唾液中含有淀粉酶（α-amylase），又称唾液淀粉酶（ptyalin），唾液中还含此酶的激动剂氯离子，而且还具有此酶最合适pH6～7的环境。淀粉酶能催化直链淀粉、支链淀粉中α-1,4-糖苷键的水解，但不能水解这些分子中分支点上的α-1,6-糖苷键及紧邻的2个α-1,4-糖苷键。水解后的产物可有葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、麦芽寡糖以及糊精等的混合物。

胃里不含任何能水解碳水化合物的酶，其所含的胃酸虽然很强，但对碳水化合物也只可能有微少或极局限的水解，故碳水化合物在胃中几乎完全没有什么消化。由于食物在口腔停留时间很短，且胃内又不含有水解碳水化合物的酶，因此碳水化合物在口腔及胃内的消化作用甚微。

碳水化合物的消化主要是在小肠中进行。小肠内消化分肠腔消化和小肠黏膜上皮细胞表面上的消化。极少部分非淀粉多糖可在结肠内通过发酵消化。

小肠内的胰α淀粉酶与唾液淀粉酶相似，只能水解α（1→4）糖苷键，消化产物是麦芽糖、麦芽三糖和平均有6个分子葡萄糖的带支链的极限糊精。这些产物可以在小肠黏膜上皮细胞表面进一步彻底消化。小肠黏膜上皮细胞刷状缘上含有丰富的 α-糊精酶（α-dextrinase）、淀粉酶（glycoamylase）、麦芽糖酶（mahase）、异麦芽糖酶（isomahase）、蔗糖酶（sucrase）及乳糖酶（lactase），它们彼此分工协作，最后把食物中可消化的多糖及寡糖完全消化成大量的葡萄糖及少量的果糖及半乳糖。生成的这些单糖分子均可被小肠黏膜上皮细胞吸收。

人只能吸收单糖。因此双糖以上的糖首先要消化成单糖才能吸收。消化的过程是按上述的水解过程进行。

二、碳水化合物的吸收

碳水化合物经过消化变成单糖后才能被细胞吸收。糖吸收的主要部位是在小肠的空肠。

单糖首先进入肠黏膜上皮细胞，再进入小肠壁的毛细血管，并汇合于门静脉而进入肝脏，最后进入大循环，运送到全身各个器官。在吸收过程中也可能有少量单糖经淋巴系统而进人大循环。

单糖的吸收过程是一种耗能的主动吸收。目前普遍认为，在肠黏膜上皮细胞刷状缘上有一特异的运糖载体蛋白，不同的载体蛋白对各种单糖的结合能力不同，有的单糖甚至完全不能与之结合，故各种单糖的相对吸收速率也就各异。若以葡萄糖的吸收率为100，则半乳糖为110，果糖为43，这些糖类的吸收均为依赖于特定载体的主动转运过程。但是，如果糖和葡萄糖或淀粉同时食用，果糖可完全吸收，甚至单独对果糖吸收不良的人也是如此。因为果糖很少单独的存在于没有其他碳水化合物的食物中，所以果糖吸收不良可能仅是单纯口服果糖研究中的一个问题。有证据表明，小肠黏膜上皮细胞刷状缘葡萄糖苷酶缺乏，将引起相应碳水化合物吸收限制，乳糖酶缺乏普遍存在于非白人的人群，并常引起乳糖吸收不良。半乳糖的吸收与葡萄糖相同。

小肠上皮细胞吸收营养素的效率很高，但寿命很短，3～6天就更新1次。维生素B12缺乏或蛋白质能量营养不良时将影响肠黏膜细胞，导致吸收不良。任何妨碍肠黏膜细胞增生的疾病，都能影响微绒毛膜上酶的合成和糖的吸收。

三、碳水化合物的营养作用

碳水化合物是生命细胞结构的主要成分及主要供能物质，并且有调节细胞活动的重要功能。

（一）供给和储存能量

膳食碳水化合物是人类获取能量的最经济和最主要的来源。每克葡萄糖在体内氧化可以产生16.7kJ（4kcal）的能量。维持人体健康所需要的能量中，55%～65%由碳水化合物提供。糖原是肌肉和肝脏碳水化合物的储存形式，肝脏约储存机体内1/3的糖原。一旦机体需要，肝脏中的糖原即将分解为葡萄糖以提供能量。碳水化合物在体内释放能量较快，供能也快，是神经系统和心肌的主要能源，也是肌肉活动时的主要燃料，对维持神经系统和心脏的正常供能，增强耐力，提高工作效率都有重要意义。

（二）构成组织及重要生命物质

碳水化合物是构成机体组织的重要物质，并参与细胞的组成和多种活动。每个细胞都有碳水化合物，其含量约为2%～10%，主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在。核糖核酸和脱氧核糖核酸两种重要生命物质均含有D-核糖，即5碳醛糖；一些具有重要生理功能的物质，如抗体、酶和激素的组成成分，也需碳水化合物参与。

（三）节约蛋白质作用及调节脂代谢

机体需要的能量，主要由碳水化合物提供，当膳食中碳水化合物供应不足时，机体为了满足自身对葡萄糖的需要，则通过糖原异生（gluconeogenesis）作用动用蛋白质以产生葡萄糖，供给能量；而当摄入足够量的碳水化合物时则能预防体内或膳食蛋白质消耗，不需要动用蛋白质来供能，即碳水化合物具有节约蛋白质作用（sparing proteinaction）。

脂肪酸被分解所产生的乙酰基需要与草酰乙酸结合进入三羧酸循环，而最终被彻底氧化和分解产生能量。当膳食中碳水化合物供应不足时，草酰乙酸供应相应减少；而体内脂肪或食物脂肪被动员并加速分解为脂肪酸来供应能量。这一代谢过程中，由于草酰乙酸不足，脂肪酸不能彻底氧化而产生过多的酮体，酮体不能及时被氧化而在体内蓄积，以致产生酮血症和酮尿症，膳食中充足的碳水化合物可以防止上述现象的发生。

（四）解毒及增强肠道功能作用

经糖醛酸途径生成的葡萄糖醛酸，是体内一种重要的结合解毒剂，在肝脏中能与许多有害物质如细菌毒素、酒精、砷等结合，以消除或减轻这些物质的毒性或生物活性，从而起到解毒作用。非淀粉多糖类如纤维素和果胶、抗性淀粉、功能性低聚糖等抗消化的碳水化合物，虽不能在小肠消化吸收，但刺激肠道蠕动，增加了结肠内的发酵，发酵产生的短链脂肪酸和肠道菌群增殖，有助于正常消化和增加排便量。

第二节 碳水化合物分类及代谢

一、碳水化合物分类

碳水化合物是由碳、氢、氧3种元素组成的一类化合物，其中氢和氧的比例与水分子中氢和氧的比例相同，因而被称为碳水化合物，又称糖类。根据分子结构的繁简，碳水化合物分为单糖、双糖和多糖3大类。

（一）单糖（monosaccharide）

单糖是最简单的碳水化合物，易溶于水，可直接被人体吸收利用。最常见的单糖有葡萄糖、果糖和半乳糖。葡萄糖主要存在于植物性食物中，人血液中的糖是葡萄糖。果糖存在于水果中，蜂蜜中含量最高。果糖是甜度最高的一种糖，它的甜度是蔗糖的1.75倍。半乳糖是乳糖的分解产物，吸收后在体内可转变为葡萄糖。

（二）双糖（disaccharide）

双糖是由2分子单糖脱去1分子水缩合而成的糖，易溶于水。它需要分解成单糖才能被身体吸收。最常见的双糖是蔗糖、麦芽糖和乳糖。蔗糖是1分子葡萄糖和1分子果糖缩合而成，是我们日常生活中最常食用的糖。白糖、红糖、砂糖都是蔗糖。麦芽糖是2分子葡萄糖缩合而成，谷类种子发芽时含量较高，麦芽中含量尤其高。乳糖是由1分子葡萄糖和1分子半乳糖缩合而成，存在于人和动物的乳汁中，其甜度只有蔗糖的1/6。乳糖不易溶于水，因而在肠道中吸收较慢，有助于乳酸菌的生长繁殖，对预防婴幼儿肠道疾病有益。

（三）多糖（polysaccharide）

多糖是由许多单糖分子聚合而成的高分子碳水化合物，无甜味，不溶于水。多糖主要包括淀粉、糊精、糖原和膳食纤维。淀粉是谷类、薯类、豆类食物的主要成分。淀粉在消化酶的作用下分解成糊精，再进一步消化成葡萄糖被吸收。糖原也叫动物淀粉，是动物体内贮存葡萄糖的一种形式，主要存在于肝脏和肌肉内。当体内血糖水平下降时，糖原即可重新分解成葡萄糖满足机体的能量需要。膳食纤维虽不能被人体消化并提供能量，但有其特殊的生理功能。

二、碳水化合物代谢

糖是运动时唯一无氧代谢合成ATP的细胞燃料，糖氧化具有耗氧量低，输出功率较脂肪氧化大等特点，是大强度、中等强度运动的主要燃料，在任何运动开始、加力或强攻时，都需要由糖代谢提供能量。糖代谢主要指葡萄糖在体内的一系列复杂的化学反应，包括分解代谢与合成代谢。碳水化合物在体内分解过程中，首先经糖酵解途径降解为丙酮酸，在无氧情况下，丙酮酸在胞浆内还原为乳酸，这一过程称为碳水化合物的无氧氧化。由于缺氧时葡萄糖降解为乳酸的情况与酵母菌内葡萄糖“发酵”生成乙酸的过程相似，因而碳水化合物的无氧分解也称为“糖酵解”。在有氧的情况下，丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧后进入三羧酸循环，最终被彻底氧化成二氧化碳及水，这个过程称为碳水化合物的有氧氧化。

（一）无氧分解

1．糖酵解过程

由于葡萄糖降解到丙酮酸阶段的反应过程对于有氧氧化和糖酵解是共同的，因此把葡萄糖降解成丙酮酸阶段的具体反应过程单独地称为糖酵解途径。整个过程可分为2个阶段。第1阶段由1分子葡萄糖转变为2分子磷酸丙糖，第2阶段由磷酸丙糖生成丙酮酸。第1阶段反应是一个耗能过程，消耗2分子ATP；第2阶段反应是产能过程，1分子葡萄糖可生成4分子的ATP，整个过程净生成2分子ATP。（图3-1）

2．糖酵解作用的生理意义

糖酵解产生的可利用能量虽然有限，但在某些特殊情况下具有重要的生理意义。例如，重体力劳动或剧烈运动时，肌肉可因氧供应不足处于严重相对缺氧状态，这时需要通过糖酵解作用补充急需的能量。

（二）有氧氧化

葡萄糖的有氧氧化反应过程可归纳为3个阶段：第1阶段是葡萄糖降解为丙酮酸，此阶段的化学反应与糖酵解途径完全相同。第2阶段是丙酮酸转变成乙酰辅酶A。第3阶段是乙酰辅酶A进入三羧酸循环被彻底氧化成CO2和H20，并释放出能量。三羧酸循环由一连串的反应组成。这些反应从有4个碳原子的草酰乙酸与2个碳原子的乙酰CoA的乙酰基缩合成6个碳原子的柠檬酸开始，反复地脱氢氧化。通过三羧酸循环，葡萄糖被完全彻底分解。（图3-2）

糖有氧氧化的生理意义：有氧氧化是机体获取能量的主要方式。1分子葡萄糖彻底氧化可净生成36～38个ATP，是无氧酵解生成量的18～19倍。有氧氧化不但释放能量的效率高，而且逐步释放的能量储存于ATP分子中，因此能量的利用率也很高。糖的氧化过程中生成的CO2并非都是代谢废物，有相当部分被固定于体内某些物质上，进行许多重要物质的合成代谢。例如在丙酮酸羧化酶及其辅酶生物素的催化下，丙酮酸分子可以固定CO2生成草酰乙酸。其他一些重要物质，如嘌呤、嘧啶、脂肪酸、尿素等化合物的合成，均需以CO2作为必不可少的原料之一。有氧氧化过程中的多种中间产物可以使糖、脂类、蛋白质及其他许多物质发生广泛的代谢联系和互变。

糖的氧化过程需要多种维生素和金属离子作为辅酶，如维生素B1、维生素B2、维生素PP、铁、镁、锰等，这些物质严重缺乏时，可造成糖代谢障碍，糖代谢还受机体的摄氧量、代谢中间产物、激素和神经体液等多种因素的影响。

三、血糖指数和血糖负荷

（一）血糖指数

血糖指数（glycemic index, GI），也译作血糖生成指数，是1981年加拿大内科医生Jenkins首先提出在《美国临床营养期刊》的一个衡量碳水化物对血糖反应的有效指标，是指分别摄入含50g碳水化合物的食物与50g葡萄糖后2 h血浆葡萄糖糖耐量曲线下面积之比值。反映了某种食物与葡萄糖相比升高血糖的速度与能力。常见食物的血糖指数，见表3-1。

计算公式：GI=（含有50g碳水化合物某食物的2 h血糖应答/50g葡萄糖的2 h血糖应答×100%）

当血糖生成指数在55以下时，可认为该食物为低GI食物。

当血糖生成指数在55～70之间时，该食物为中等GI食物。

当血糖生成指数在70以上时，该食物为高GI食物。

（二）血糖指数影响因素

1．糖的类型

食物的血糖指数不能简单地由食物的类型如单糖、双糖以及多糖决定。例如，烤土豆的血糖指数较高而新鲜土豆和小麦血糖指数居中，虽然它们都是多糖但是它们的血糖指数却不同。研究也发现，白面包和土豆的血糖指数高。相反，果糖的血糖指数要比大多数淀粉低得多。

2．食物纤维含量

高纤维含量的食物可能导致消化吸收速率减慢，进而延迟了血糖的升高，因此，血糖指数就较低。含可溶性纤维的食物如苹果和豆类血糖指数较低，因为可溶性纤维在胃肠道内有一定的粘滞性，吸收也较慢。

3．食物中蛋白质和脂肪的含量

蛋白质和脂肪因为不能明显升高血糖，血糖指数也比较低。食物中的蛋白质和脂肪导致胃排空延长，进而使血糖升高的时间延长。因此，含蛋白质和脂肪的食物如高蛋白面包和烧烤食物血糖指数有着很大的差异。

4．食物的液体或固体形式

一般情况下，液体食物的消化吸收比固体食物要快，因此可以较快的升高血糖。例如，液体碳水化合物如果汁很快被吸收进入血液，而水果需要花费很长时间消化吸收，最终以葡萄糖的形式进入血液。

5．进餐时间

大多数人在24h内进餐3次或更多。进餐时间对血糖指数影响比较大。进食糖果2h后的血糖与6～8h内未进食的血糖相比相差很大。

6．食物间的相互作用

血糖指数是准确评估某单一食物对血糖的影响的指标。利用血糖指数来选择食物往往比较困难，因为人们往往会吃多种食物，且食物中所含的碳水化合物种类也不相同。

7．总碳水化合物的消耗

糖水化合物的大量消耗对血糖和胰岛素影响很大。血糖指数仅仅反映某一特定食物对血糖的影响。而我们会同时摄入2种或多种食物。当同时摄入几种GI不同的食物时，血糖的变化或糖负荷决定了最终的血糖指数。

GI越小的食物，在胃肠中停留时间长，吸收率低，葡萄糖释放缓慢，葡萄糖进入血液后的峰值低、下降速度也慢，升高血糖的程度越小；高GI的食物，进入胃肠后消化快、吸收率高，葡萄糖释放快，葡萄糖进入血液后峰值高，也就是血糖升的高。故可利用GI的概念指导糖尿病人及消化道病人的饮食有非常重要的指导意义，糖尿病人可注意选用GI低的食物，而消化道病人可注意选用GI高的食物。

近年来，GI的研究也逐步应用到运动营养领域中，为科学调配运动员训练比赛膳食提供了一个新思路。有研究表明，通过控制饮食中的GI，可以调节体内糖原储备，更有效地进行运动。低血糖指数（GI）的食物可作为大运动量训练前糖原补充剂，而高血糖指数的食物对训练后的恢复有益。但对如何确切地利用GI的概念指导运动员运动前、运动中和运动后的饮食，有待进一步研究。

血糖指数可以有效的帮助运动员选择健康的碳水化合物。血糖指数比我们想象的要复杂得多，对食物分类也不是一件容易的事。还需要知道食物中碳水化合物的含量。

（三）血糖负荷

血糖指数是评估食物是否能稳定血糖水平的有效方法，但它不能告诉你某种食物含有多少碳水化合物。为此，1997年，哈佛大学的研究者Salmeron等提出了“血糖负荷（glycemic load, GL）”的新概念，使糖尿病病友在合理选择及搭配饮食上，更加直观简便易行。

GL将碳水化合物的数量和质量结合起来，表示一定质量（重量）的食物对人体血糖影响程度的大小，其计算公式如下：摄入食品中的实际可利用碳水化合物的质量乘以食品的GI值，再除以100。GL的提出体现了碳水化合物数量对血糖的影响，可以对实际提供的食物或总体膳食模式的血糖效应进行定量测定，因此GL比GI更能全面评价食物引起血糖升高的能力。GL与GI值结合使用，可反映特定食品的一般食用量中所含可利用碳水化合物的数量，因此更接近实际饮食情况。

当GL大于或等于20时为高GL，提示食用的相应重量的食物对血糖的影响明显。

当GL在10～20之间时为中GL，提示食用的相应重量的食物对血糖的影响一般。

当GL小于或等于10时为低GL，提示食用的相应重量的食物对血糖的影响不大。

以西瓜为例。我们知道西瓜的GI值较高（72），现在算一下它的GL，看看情况如何。

假如我们要吃一块3两的西瓜，查食物成分表可知西瓜的碳水化合物含量为100（2两）中5.5g,3两西瓜中所含的可利用碳水化合物为5.5×150/100 =8.25, GI值为72。西瓜的GL值计算如下：8.25×72/100=5.94，约等于6。这样一来，我们就知道了一次吃3两的西瓜对血糖的影响并不大。

同理，如果我们要吃一块1斤的西瓜，查食物成分表可知西瓜的碳水化合物含量为100（2两）中5.5g,1斤西瓜中所含的可利用碳水化合物为5.5×500/100=27.5, GI值为72。西瓜的GL值计算如下：27.5×72/100 =19.8，约等于20。这样一来，我们一次吃1斤的西瓜对血糖的影响就比较明显了。

所以通过应用GL我们就会知道，将高GI值食品纳入饮食计划是可以的。也就是说，对于任何食品，糖尿病病友都是可以食用的，只不过要严格控制食品的重量。切记，拒食某些食品——尤其是高GI值的水果、蔬菜、粗粮和豆类，您就可能会漏失大量的维生素、矿物质和纤维。

四、血糖指数在运动营养学中的应用

在以往的文献中有许多关于食物血糖指数的研究。为了寻求提高运动成绩的最佳食物，研究人员查阅了不同食物所含糖的不同类型以及运动员在何时进食对提高运动成绩最有效。血糖指数和血糖负荷可以很好地指导运动员选择适合自己的食物。

（一）血糖指数在运动训练中的应用

随着血糖指数研究的不断深入，研究人员开始关注食物的血糖指数是否有利于运动训练。碳水化合物是运动尤其是在高强度或长时间的运动的主要燃料，研究表明利用血糖指数指导饮食可以提高运动成绩。利用血糖指数可以改善运动前、运动中或运动后的碳水化合物的补充。

运动前最好补充高血糖指数的食物。高血糖指数的食物有助于进一步填充肝脏糖原，尤其运动前半小时之前。但也有研究认为运动前补充低血糖指数对耐力更有益处。补充低血糖食物提高运动成绩的原因可能是后者导致了脂肪动员的增加。但是，并不是所有的研究将低血糖指数食物引起的改变与输出功率的增加或至力竭时间的延长直接联系起来。运动前如何利用血糖指数补充碳水化合物仍需要进一步的研究，比如运动前多长时间补充糖类以及运动员糖原储备状况等。

运动过程中，骨骼肌需要快速运输来的碳水化合物来满足高强度或长时间运动的需要。所以，碳水化合物含量丰富或血糖指数在中等或以上的饮料是最佳选择。补充血糖指数较低的食物将导致运动成绩下降和运动暂停。

运动后补充营养物质的目的就是促进恢复。运动后立即补充碳水化合物是血糖回升的关键。补充血糖指数在中等及以上的食物可以尽快帮助运动员糖储备的恢复。研究表明，剧烈运动后运动员需要及时补充50～100g高血糖指数的碳水化合物。这些建议虽然得到了支持，但是运动后6～24h内的恢复情况却是不同的。运动后24h，补充低血糖指数的食物和补充高血糖指数的食物对糖储备的影响相似。

利用食物的血糖指数帮助运动员提高运动成绩有很多可取之处。但是，仍然有许多限制。大多数血糖指数都是依据非运动员测定出来的。运动员与非运动员对血糖指数的反应可能不同。与非运动员相比，运动员有较多的瘦体重和较高的胰岛素敏感性。另外，并不是所有的研究都与运动前、运动中和运动后利用血糖指数补充碳水化合物与运动成绩的提高相联系。

目前还没有测定所有食物的血糖指数。很多因素会影响血糖指数，进而会影响血糖和胰岛素水平。糖负荷和血糖动力学是未来帮助我们确定不同食物、何时进餐以及碳水化合物补充量是如何影响血糖的新概念。

实际上，血糖指数低、中和高的食物都包含了对人体有益的营养素、可溶或不可溶的纤维以及碳水化合物。将这些好处告诉运动员同时建议他们补充碳水化合物将有助于他们保持健康和提高运动成绩。血糖指数还可以用来提高运动员对食物所含碳水化合物的认识，但同时必须考虑其局限性。有关血糖指数的进一步研究将帮助运动员选择更好类型的碳水化合物来保持健康、提高运动成绩以及促进恢复。有关血糖指数、血糖负荷和血糖动力学的研究和应用仍需进一步研究，而相关理论仍需进一步完善。随着血糖指数研究的深入和在运动训练中应用的逐渐广泛，将会有越来越多利用血糖指数的建议来指导运动员保持健康、提高运动成绩。

第三节 糖在运动中供能意义

糖在能量代谢中十分重要，是运动中的主要能量来源，对人体运动能力有很大影响，因此如何利用糖来提高运动成绩，是运动营养学中的重要课题，迄今国内外已进行了大量研究。

（一）人体糖的储存形式

人体一般储存400～600g碳水化合物，主要在肝脏和骨骼肌内。总量大约在1600～2400kcal（每克碳水化合物可产能4kcal）。1600～2400kcal听起来似乎很大，但是仅仅有400～500kcal用来维持血糖平衡。剩下的1200～1900kcal的能量以糖原的形式储存在肌细胞内，这部分能量不易被其他器官利用。也就是说，肌糖原不像肝糖原能够维持血糖恒定。因此，肝糖原一旦耗尽，血糖便开始下降。相反，脂肪细胞储存了90000kcal的能量，并且这些能量可以被机体其他器官利用。尽管碳水化合物是骨骼肌运动的重要原料，但是机体内储存的碳水化合物却非常少。很多项目如马拉松、长距离滑雪、竞走等，能量消耗都在1000kcal以上有的甚至达2000～4000kcal，所以在长于1 h以上的运动项目中体内糖原会耗竭；因此，运动员应该通过训练或不同营养物质间的竞争作用来提高机体内碳水化合物的循环量和储存量。

（二）糖在运动训练中代谢及消耗

糖在机体内氧化具有产能迅速，耗氧量少，代谢完全、终产物不增加体液酸度等优点。因此，糖是人体最重要的供能物质，也是唯一能进行无氧和有氧氧化合成ATP的营养素，能在任何运动状态下为肌肉提供能量。肌糖原能以1500kcal/h的高速率无氧代谢供能，维持1min左右的高强度运动；也能以提供700～800kcal/h的有氧代谢供能，是长时间、持续达2～3 h中等强度训练中肌肉的优质燃料；血糖的氧化速率相对较低，为50～250kcal/h，但它是中枢神经系统的重要能源物质。当血糖浓度下降时，首先影响中枢神经系统的机能，产生疲劳或头晕等现象，从而影响运动能力。

（三）补糖与运动能力

在训练和比赛中，运动员每日消耗能量依赖于运动量和运动强度。一次60～90min的训练课耗能1000～1400kcal，要求每千克体重摄能量50kcal，其中糖供能约占60%～70%，相当于每日摄糖500～600g。运动员能量需要量高，日耗能量大多比未受训练的个体多2～3倍，能量消耗的40%以上用于训练；然而，健康人体内源性糖储备总量只有2000kcal。所以，在进行大强度运动训练时应设法使糖的储备达到最大。糖原储备减少，不仅使机体耐力下降，而且也使大强度运动时的最大摄氧量降低。体内糖原储量与运动能力成正比关系。运动前补糖可以增加体内肝糖原贮备和血糖的来源；运动中合理的补充糖，可以减少糖原消耗，提高血糖水平，有利于提高运动能力。但不同种类糖的功效有所不同，如葡萄糖，蔗糖较易引起胰岛素反应，而果糖的此种反应较小，有研究表明，低聚麦芽糖对增加糖原贮备，维持血糖，减少胰岛素反应，提高运动能力等有良好作用。运动后补糖可促进糖原储备的恢复。加速运动性疲劳的消除。对长跑和自行车运动员的试验表明，剧烈运动后，若食用高糖膳食，其体力可在42 h内完全恢复；但高蛋白低糖膳食，体力则需要5～7d才完全恢复。

（四）运动训练期间补糖的时间效应

为了提高运动成绩，运动前需要补充足量的碳水化合物。运动前合理的营养补充主要强调运动前几天补充碳水化合物的类型和剂量，研究表明碳水化合物的类型、补充剂量和补充时间直接决定了运动表现和运动成绩。另外，进餐和补充的时间也非常重要。对于碳水化合物补充，每个人的喜好和耐受性可能会不一样；但是，依照这些建议和经验，运动员可以制定既有利于运动又符合自己生活习惯的饮食计划。

1．比赛或训练前，运动员应该吃什么食物

运动前几天，甚至几小时内补充足量的碳水化合物是提高能源储备和运动成绩的关键。人们普遍认识到运动前几天内补充高碳水化合物的食物将有利于运动成绩的提高。

研究表明长时间的耐力运动前提高机体糖原储备量可以延缓疲劳发生的时间并提高运动成绩。碳水化合物负荷（carbohydrate loading）的概念提及了肌糖原填充的过程，也指出了提高糖原储备可延缓疲劳的发生。例如，正常饮食的非运动员的骨骼肌内糖原含量大约为80mmol/kg湿肌。长期的运动训练可以使肌糖原储备适应性增加。经常运动的运动员的骨骼肌内糖原含量可提高到125mmol/kg湿肌。但是如果降低运动强度减少糖原日常消耗，同时增加碳水化合物的摄入量，肌糖原储备可提高到175～200mmol/kg湿肌。通过碳水化合物负荷训练后，运动员体重会暂时增加，因为骨骼肌内碳水化合物每增加1g，水分就会增加3g。额外增加的水将导致运动员出现臃肿感觉和动作僵硬，这些都会影响运动成绩。

2．赛前4～24h内碳水化合物的补充

赛前4～24h内应该补充碳水化合物为主的食物，碳水化合物供能应该占到60%～70%。这段时间的高碳水化合物饮食将使运动员肝糖原和肌糖原进一步填充，使机体处于最佳的能源物质储备状态。

除了碳水化合物外，适量的蛋白质和脂肪也是不可或缺的，赛前运动员最好进食熟悉的食物，不宜尝试更换食物。最好在比赛的前几周，就应该确定最佳的食物搭配和类型。赛前24h内更换食物可能导致胃肠道出现意外，比如消化不良、胃部不适、腹泻、腹部绞痛等，这些都将会影响运动员成绩的发挥。

3．运动前4h内碳水化合物的补充

此时，碳水化合物的储存达到顶点，补充的食物应该易消化并能够保证运动员在运动前不会感到饥饿。赛前1～4h内，运动员会消耗1～4.5g碳水化合物/kg体重。应该鼓励运动员摸索补充碳水化合物的量以及补充时间。运动前1～4h内，运动员应该考虑补充以下食物。

复杂的碳水化合物：赛前补充的碳水化合物主要用来维持血糖的稳定。选择易吸收且纤维低的食物，最好是低血糖指数的食物，可以避免血糖出现大的波动，并有充足的胰岛素效应。

蛋白质含量丰富的碳水化合物：蛋白质可以通过延迟碳水化合物的消化吸收维持血糖水平。碳水化合物以及蛋白质含量丰富的食物有乳制品、乳制品的替代产品、豆制品、豆类；豆类应该少一点，因为豆类含大量的纤维，可能会导致胃肠道的不适。

运动前2h内，理想的食物有最好清淡的小点心以及含碳水化合物的饮料。少量的碳水化合物既维持血糖的稳定，又不会引起胃肠道的不适。但运动前30min内补充碳水化合物不利于运动成绩的发挥。因为吸收碳水化合物将导致胰岛素水平升高，进而导致运动开始时一个15min的血糖降低。

4．运动过程中碳水化合物的补充

不论是短时间的运动项目，还是长时间的运动项目，运动过程中补充碳水化合物将有利于延缓疲劳的出现。运动过程中补充碳水化合物可以减少对机体糖原的依赖。不同的碳水化合物消化吸收的速率以及氧化功能和口味可能会不同，碳水化合物的形状和类型对其吸收影响也很大。运动员应该根据运动项目的能量需求、运动中食物或饮料的吸收效率以及个人的耐受性制订能量补充计划。

5．运动过程中应该补充什么类型的碳水化合物

研究表明运动过程中葡萄糖、蔗糖、葡萄糖聚合物/麦芽糖糊精、淀粉吸收和氧化的速率都很高，也是主要供能物质。果糖和半乳糖的吸收和氧化速率比其他碳水化合物低。果糖的吸收速率只有葡萄糖的一半，果糖必须在肝脏内转化为葡萄糖后才可以被利用。补充大量的果糖可能导致胃肠道的不适、痉挛或者腹泻。因此，半乳糖和果糖并不是运动过程中令人满意的能量来源。但是由于果糖有极好的口味，因此常和其他吸收较好的碳水化合物混合补充。运动营养品对运动员的功效可以通过其吸收性效率来评定，通过测定几种不同碳水化合物的联合功效来制定易吸收、运动中补充方便并且口味佳的食物或饮料。运动中补充运动饮料、碳水化合物凝胶和能量棒等营养品可为机体提供丰富的碳水化合物。

运动中碳水化合物的补充量有2个因素决定：（1）碳水化合物的利用率；（2）胃排空以及消化吸收的速率。葡萄糖的氧化效率或肌肉利用血糖供能的效率大约为1.0～1.1g/（kg·h）。运动强度、肌糖原储备量以及健康水平等因素是影响血糖供能的潜在因素。但是，这些因素对氧化效率的影响还不太清楚。

另外，对胃排空速率、消化吸收以及血糖向工作肌的转运情况等因素的研究得出了一致的结果。运动过程中消化率、吸收率以及血糖的转运效率是碳水化合物利用的限制因素。Jeukendrup等人的研究发现运动中补充低剂量的碳水化合物（0.43g/（kg·h））产生了相似的血糖浓度（0.43g/（kg·h）），骨骼肌对转运来的血糖利用率为90%～95%。当补充高剂量的碳水化合物（3g/（kg·h））后血糖浓度只有补充量的33%（0.96～1.04g/（kg·h）），这就是消化吸收的最大速率。但是骨骼肌对转运来的血糖利用率仍为90%～95%。依据这个发现可知，碳水化合物进入循环系统的速率是其氧化功能的限制因素。补充超过机体吸收量的碳水化合物并不一定是好事，未被吸收的碳水化合物会继续留在胃肠道内，可能导致痉挛和腹泻。因此，运动过程中运动员每小时应该补充60～70g碳水化合物，这样既能够满足自身的能量需求，又不会引起胃肠道的不适。

运动过程中，不同运动员对碳水化合物的耐受量差异也很大。有些运动员每小时补充60～70g碳水化合物后不会引起胃肠道的不适，而有些运动员每小时补充50g碳水化合物后就可能出现痉挛或腹胀。在日常训练中可通过尝试性实验确定每个运动员的碳水化合物最佳摄入量。碳水化合物的形式可能会影响运动员的最佳摄入量。运动员应该尝试同时补充不同的运动饮料，能量棒、碳水化合物凝胶以及其他食物以确定它们在运动中的最佳组合。

运动饮料不仅提供了运动中所需的碳水化合物，还提供了水分和电解质。运动过程中应该选取含碳水化合物为6%～8%的运动饮料来刺激胃排空和液体吸收。含碳水化合物超过8%的运动饮料可以被包括在饮食中，但是在运动中并不是最佳的。高碳水化合物含量的运动饮料还用于碳水化合物储备时或运动员急需补充能量时。

6．运动后碳水化合物的补充

中等强度/中距离以及大强度/长距离的运动后，肌糖原和肝糖原几乎耗尽。运动后机体急需碳水化合物来弥补消耗的糖原，已准备下一次运动。运动后除非补充足够的碳水化合物，否则肌糖原无法恢复正常水平，运动成绩也将打折扣。制定运动后营养恢复计划时，要考虑以下几个因素：补充碳水化合物的时间；碳水化合物的类型和其他营养素；运动后碳水化合物的补充量。

7．运动后补充碳水化合物的时间

补充碳水化合物的时间和类型影响糖原恢复的快慢。但运动后即使补充充足的碳水化合物，糖原的恢复也需要20 h甚至更多。

研究表明运动后2h内补充碳水化合物骨骼肌吸收血糖储存糖原的速率较高。运动后4h候补充碳水化合物与运动后即刻补充相比，糖原合成速率减半。因此，运动后应该尽早补充高血糖指数的碳水化合物食物。运动后及时补充碳水化合物可以使血液和细胞中的糖得到及时补充。运动后的饮食计划中应该包含易于补充的点心和运动饮料。

由于碳水化合物被快速转运到骨骼肌是肌糖原恢复的关键，所以最好选择消化快、易吸收且碳水化合物含量高的食物。运动后为提高糖原恢复所补充食物应该包括以下因素：高血糖指数、液体形式的碳水化合物以及包含碳水化合物和蛋白质的饮料。运动后高血糖指数的食物被认为是最佳的碳水化合物。高血糖指数的食物吸收快，可以很快被转运到骨骼肌。

为了使糖原充分恢复，运动后3～4h内，碳水化合物的补充速率要维持在1.2g/（h×kg体重）。例如，一个体重为68.2kg的运动员，在1～2 h的运动后的15～30min内，需要补充82g碳水化合物（68.2×1.2 =82），在随后的2～3 h内，每小时还需要补充82g碳水化合物。下列是包含82g碳水化合物：1个香蕉和8盎司酸奶酪；6～8盎司果汁和面包；8盎司牛奶和1～1.5杯麦片。

六、糖类的膳食参考摄入量与食物来源

（一）碳水化合物的膳食参考摄入量

人体对碳水化合物的需要量，常以可提供能量的百分比来表示。由于体内其他营养素可转变为碳水化合物，因此其需要量尚难确定。1988年，中国营养学会曾建议我国健康人群的碳水化合物供给量为总能量摄入的60%～70%。根据目前我国膳食碳水化合物的实际摄入量和FAO/WHO的建议，于2000年制订的中国居民膳食营养素参考摄入量中的碳水化合物适宜摄入量（AI）为占总能量的55%～65%。应包括复合碳水化合物淀粉、不消化的抗性淀粉、非淀粉多糖和低聚糖等碳水化合物；限制纯能量食物如糖的摄入量，提倡摄入营养素/能量密度高的食物，以保障人体能量和营养素的需要及改善胃肠道环境和预防龋齿的需要。

（二）碳水化合物的食物来源

膳食中淀粉的来源主要是粮谷类和薯类食物。粮谷类一般含碳水化合物60%～80%，薯类中含量为15%～29%，豆类中为40%～60%。单糖和双糖的来源主要是蔗糖、糖果、甜食、糕点、甜味水果、含糖饮料和蜂蜜等。碳水化合物广泛分布于自然界中，人类所需的碳水化合物的食物来源是多方面的，主要来自植物性食物，动物性食物中含量很少。按食物来源大致可分为以下几类：（1）谷类；（2）根茎作物；（3）食糖作物；（4）豆类；（5）蔬菜；（6）水果；（7）乳产品。上述各种可以供给碳水化合物的食品中，应尽量以粮食和薯类为主要来源，同时为了得到一定数量的纤维素，还应多吃蔬菜水果，而少吃蔗糖。（表3-2）