血糖是人生命保障的最基础元素,是身体细胞的主要能量来源。
血糖七大功能
葡萄糖在人体中最重要的功能是供应能量——心跳需要能量,体温维持需要能量,细胞工作需要能量,没有能量就没有生命。
和脂肪、蛋白质产生能量的方式相比,葡萄糖在细胞中代谢产生能量(ATP)、二氧化碳(CO2)、水(H2O),且不产生代谢废物。CO2通过呼吸释放到空气中,水还可以被身体再利用。
除了为人体供应能量外,葡萄糖还有其他六大功效。
第一,是构成组织的重要生命物质。
细胞中有2%~10%的碳水化合物以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在,分布在细胞膜、细胞器膜、细胞质以及细胞间质中。
第二,节约蛋白质。
如果摄取的食物中碳水化合物不足,人体就不得不动用体内蛋白质来满足机体活动所需的能量,这会导致肌肉和其他组织中的蛋白质被分解,影响组织细胞的更新。
第三,抗生酮。
当葡萄糖不足时,人体还会利用脂肪产能。脂肪被分解利用时会产生酮体,如果酮体生成过多,就会引起酮症酸中毒,严重时会破坏机体的酸碱平衡,导致生命危险。而摄入足够的碳水化合物可预防体内酮体生成过多,起到抗生酮作用。
第四,维持脑细胞的正常功能。
大脑内不能储存葡萄糖,但大脑又依赖葡萄糖供能,当人体血糖浓度低于正常时,脑组织可因缺乏能源而出现头晕、心悸、出冷汗甚至昏迷的现象。
第五,解毒功能。
葡萄糖代谢过程中会产生葡萄糖醛酸,葡萄糖醛酸与人体内的毒素结合,转化为其他无害物质,具有解毒效果。
第六,可以协助合成生物大分子物质的前体,如嘌呤、嘧啶、胆固醇等。
血糖这么重要,它的来源大致有三个:一是随食物摄入的糖类,二是肝脏分解出的肝糖原,三是通过糖异生转化而来。
首先我们来说一下,从食物中摄入的部分。
血糖来源1:食物
从营养学的角度讲,糖类食物也被称作“碳水化合物”。它含有三种元素:碳、氢、氧。其中氢、氧的比例为2∶1,很像水分子的比例,所以这类物质被统称为碳水化合物。
严格地说,碳水化合物包括糖类和膳食纤维,其不同在于糖类是供应人体能量的,而膳食纤维是供应细菌能量或者仅仅是从肠道通过,帮助我们通便,减肥,降低餐后血糖。膳食纤维从肠道通过,不转化为血液中的血糖,但对肠道菌群的繁殖和促进人体的肠道蠕动起到关键作用,近些年逐渐受到人们的重视,被独立出来,成为一大类营养素,又被称为第七营养素。
现在大家一说碳水化合物,大多是指糖类,它跟“碳水化合物”基本上就是一回事,只是叫法不同。
那日常食物中究竟哪些属于碳水化合物呢?
营养学上根据碳水化合物的分子数的多少,将糖类分为单糖、双糖、寡糖和多糖。我们一一来了解一下。
◆单糖
单糖有三种:葡萄糖、果糖和半乳糖。它们的分子式都是C6H12O6。
第一,葡萄糖。
它可以被细胞直接利用,当它在血液里流动的时候,我们就称为血糖。一般情况下,很少有人直接吃葡萄糖或者喝葡萄糖水,只有在医院输液时才会用到葡萄糖。另外,在给糖尿病或者疑似糖尿病的患者做葡萄糖耐量试验(OGTT)时,会让患者喝葡萄糖粉。葡萄糖进入肝脏后走了三条通路:一部分直接进入血液成为血糖;一部分成为肝糖原;还有一部分成为脂肪被肝脏储存起来。
第二,果糖。
果糖比葡萄糖甜很多,主要存在于水果当中。
第三,半乳糖。
食物中的半乳糖主要来自奶类中的乳糖。
所有的单糖都要通过空肠的黏膜吸收,通过门静脉到达肝脏,之后再到血液循环中去,成为血糖。
空腹抽血化验,只能验出葡萄糖,那么果糖和半乳糖到哪里去了?
果糖和半乳糖不是葡萄糖,而是葡萄糖的同分异构体,被空肠吸收后,通过门静脉到了肝脏,要么被肝脏转化为葡萄糖,进入血液,要么直接成为肝糖原或肝脏的脂肪组织。
由于果糖真正以葡萄糖形式从肝脏释放出去的并不多,所以苹果、猕猴桃等水果的升糖指数(GI值)并不高。
半乳糖跟果糖一样,也需要经过肝脏转化为葡萄糖,所以也不容易升血糖。人体肝脏将半乳糖转化为葡萄糖的能力很强,摄入半乳糖后,在半小时内即有50%被转化为葡萄糖。
◆双糖
双糖是两个单糖组成的糖类,常见的有三种:麦芽糖、蔗糖和乳糖。
第一,麦芽糖。
一个麦芽糖分子由两个葡萄糖分子组成,在小肠里遇到麦芽糖酶,分解成两个葡萄糖分子,所以麦芽糖的甜度只有蔗糖的1/3,但是它的升血糖能力巨强,甚至超过了直接口服葡萄糖升血糖的效果。
在自然界中,麦芽糖主要存在于发芽的谷粒中,特别是麦芽中,有些民间传统饮食中经常可以见到它的身影。在这里提醒一下,麦芽糖很容易升血糖,尝一尝可以,但一次不要吃多。
第二,蔗糖。
蔗糖指的是咱们平时做糕点或者炒菜放的糖,由一个葡萄糖分子和一个果糖分子组合而成。蔗糖在胃、肠道中,被分解为一半葡萄糖和一半果糖。由于它有一半分子是果糖,所以口感会很甜,但是也因为这一半果糖,它的升血糖能力减弱很多。
第三,乳糖。
乳糖进入小肠后,在乳糖酶作用下会被水解成半乳糖和葡萄糖,在空肠黏膜被吸收,经过门静脉到达肝脏。如果小肠黏膜上缺乏乳糖酶,这个分解过程不能完成,就会出现腹胀腹泻的现象,在医学上,这个现象被称作乳糖不耐受。对于幼儿,半乳糖在肝脏代谢的时候有一部分以原形的方式释放到血液中,在血液中可以查出很少的半乳糖,这对幼儿大脑的发育非常重要。乳糖主要在乳制品中存在。
◆寡糖
寡糖指3~9个分子聚合成的碳水化合物,多指麦芽糊精,它是淀粉分解的中间产物,主要存在于米粥和面糊糊中。这类寡糖已经接近双糖和单糖,吃进去后基本上不需要多少消化过程,所以感觉消化道很舒服,升血糖的速度也会很快。因此我们在对糖尿病患者进行宣传教育的时候总是讲“不能喝粥,不要吃烂面条”。
◆多糖
多糖,顾名思义,就是由很多葡萄糖组成的大分子糖类,又叫大分子碳水化合物,包括淀粉和糖原。
第一,淀粉。
淀粉是指10个分子以上的葡萄糖聚集在一起的大分子碳水化合物,在很多粮食类、根茎类食物中存在,例如,大米、小麦、土豆、藕等。它在淀粉酶的作用下逐渐分解,在肠道中最终分解成葡萄糖。食物中淀粉含量越高,升血糖的可能性就越大。
第二,糖原。
糖原在动物肝脏和肌肉里面有少量存在,比如,100克瘦牛肉中有1.2克的碳水化合物,100克猪肝里有5克碳水化合物。
下面,我用一张表来总结一下碳水化合物吸收过程的相关要点(表17)。
表17 碳水化合物吸收过程
大家关注一下表17中的升糖指数,它代表了食物对血糖的影响。用左边的食物与右边的升糖指数去对照,你会发现,不是甜的食物升血糖就快。升血糖的食物有多种来源。不甜的食物说不定升血糖很快,比如,米饭、馒头;而原味牛奶的GI值是很低的;还有果糖,尽管很甜很甜,但是GI值却非常低。(1)
血糖来源2:肝糖原
除了食物转化之外,人体还有两个葡萄糖的储存库,一个是肌糖原,一个是肝糖原。糖原作为葡萄糖储备的生物学意义在于,当机体需要葡萄糖的时候,它可以迅速被转化为葡萄糖。
血糖的调节主要靠肝糖原,而肌糖原主要供应肌肉收缩的能量,与血糖调节关系不大。
肝糖原怎么调节呢?举个具体例子:假如一个人中午没有吃饭,到下午血糖平稳靠什么维持呢?
答案是:靠肝糖原释放的血糖。
血糖来源3:糖异生
如果这一天一直没有吃东西,第二天血糖依然在正常范围,这是怎么回事呢?正常成年人每小时可以由肝脏释放出葡萄糖210克/千克,如果没有及时从食物中补充一些进来,十几小时左右肝糖原就会被耗尽,之后人体会通过糖异生途径获得葡萄糖。
糖异生,就是把非碳水化合物类的物质转化为葡萄糖的过程,这种转化主要靠肝脏完成。肝是进行糖异生的主要器官,正常情况下,肾的糖异生能力只有肝的1/10,长期饥饿时肾脏的糖异生能力则大为增强。
当身体中葡萄糖不足时,胰高血糖素分泌增加,它会一方面促进脂肪组织分解脂肪,另一方面促进肌肉组织分解蛋白质(氨基酸),同时促进肝脏将脂肪、氨基酸转化为能量。所以我们会看到长期饥饿的人皮下脂肪慢慢地减少,肌肉变薄,神志还清醒,血糖依然正常。这时肌肉里面的肌糖原被分解产生乳酸,乳酸进入血液进入肝脏,然后肝脏把乳酸转化为葡萄糖。
总体来说,大家可以看出,血糖的主要来源还是通过进食获得碳水化合物,后两条途径(肝脏释放糖原、糖异生)都是“权宜之计”,是身体调节血糖水平的暂时性手段。
血糖的三个出口
血糖的消耗大致也有三条途径,我们前面讲过了,这里再总结一下。
第一,进入细胞内供应能量;第二,转变为肝糖原;第三,转化为脂肪。
第一点不多解释,重点来说一下后两点。肝脏储存的糖原是用于调节血糖的,因为人不可能时时在吃东西,当不吃食物时,肝脏就会分解储存的糖原来补充血糖。所以当肝脏功能下降时,比如,出现肝炎、肝硬化、重度脂肪肝等情况,肝脏调节血糖的能力受限,患者就很容易出现低血糖现象。
葡萄糖转化为脂肪储存起来,也是为了人体在“大饥荒”时使用。人不能时时刻刻进食,肝脏和肌肉储存糖原的能力也有限,所以人需要一个大的储存能量的空间,那就是脂肪(皮下脂肪和内脏脂肪)。这个过程涉及葡萄糖和脂肪的转化问题。现在患脂肪肝的人很多,很多人非常疑惑:自己很少吃肉,也很少吃油,怎么还会有脂肪肝?而且腹部的游泳圈总也消除不了,其实这主要是因为饮食上摄入过多碳水化合物或者大量饮酒所致,又不注意运动,体内消耗不掉的糖类就会转化为脂类,一部分储存在肝细胞中导致脂肪肝,另一部分附着在内脏周围,引起腹型肥胖。
通过血糖的消耗路径可以看出,只有第一条葡萄糖是彻底被消耗掉了,后两条途径只不过是血糖改头换面了而已,其实仍存留在我们的身体里。