一、碳水化合物概述

1. 定义与来源

  碳水化合物由碳、氢、氧原子组成。多数来自植物性食物，部分来自动物制品，肝脏也可利用特定氨基酸和脂肪成分合成。

2. 重要功能

  是神经细胞和红细胞的代谢能量燃料，神经组织和红细胞对其需求特殊，人体需维持血糖水平稳定。

  是骨骼肌尤其是参与运动的骨骼肌的代谢能量燃料，运动时骨骼肌对其依赖程度增加。

  可作为脂肪进入三羧酸循环的引物，促进脂肪氧化。

  在运动和强度训练中节省蛋白质，让蛋白质在维持、修复和促进组织结构生长方面发挥主要作用。

二、碳水化合物的种类

1. 单糖

  只含一个葡萄糖单位，饮食中常见的己糖有葡萄糖、半乳糖和果糖。

  葡萄糖是人体最重要的单糖，可通过饮食吸收，也可由其他物质合成。果糖存在于水果和蜂蜜中，需在肝脏转化为葡萄糖；半乳糖一般与葡萄糖结合成乳糖，存在于泌乳人群或动物乳腺中，也需在肝脏转化为葡萄糖。

2. 低聚糖

  - 由2到10个单糖结合而成，双糖是主要的低聚糖。如蔗糖（葡萄糖和果糖结合）、乳糖（葡萄糖和半乳糖结合）、麦芽糖（两个葡萄糖结合）。蔗糖是常见食用双糖，在美国能量消费中占比大。

3. 多糖

  由十个到成千个单糖分子组成，植物来源有淀粉和纤维，动物体内葡萄糖存储形式为糖原。

  淀粉：葡萄糖在植物中的存储形式，存在于植物种子、谷物等，有直链淀粉和支链淀粉两种形式，支链淀粉更易消化。

  纤维：结构化的非淀粉类多糖，包括膳食纤维、功能性纤维和全纤维。分为水溶性和非水溶性纤维，不同纤维对健康有不同影响，摄入充足纤维可提升整体健康和预防慢性病。

  糖原：由大量葡萄糖单元组成的支链型高分子，主要存储在肝脏和骨骼肌，对胰岛素控制血糖稳定有重要作用，糖原存储最大化对运动员很重要。

三、血糖指数

1. 不同种类碳水化合物的血糖指数（GI）反映人体吸收50克碳水化合物后血液中血糖水平上升速率。

2. 食物的血糖指数取决于碳水化合物的水解和吸收速率、胃排空以及糖或淀粉对肠道内酶类的物理可用性等。

3. 运动员可综合利用低血糖反应和高血糖反应的碳水化合物来提升运动表现。

四、体内糖的调节

1. 血糖稳定

  休息状态下，肝脏、胰腺等器官控制血糖水平，血浆胰高血糖素和胰岛素平衡调节血糖和糖原利用。血糖低时，胰高血糖素促进糖异生和肝糖分解；血糖高时，胰岛素降低血糖。

2. 糖原合成

  细胞内葡萄糖经几步反应生成尿苷二磷酸 - 葡萄糖，在糖原合成酶催化下促进糖原分子增长，糖原是多分支聚合物，分支有利于其溶解度和合成与降解。

3. 糖原分解

  运动中糖原分解释放葡萄糖 - 1 - 磷酸，经转化进入糖酵解生成ATP，肝脏和部分肾脏可处理糖原分解的葡萄糖 - 6 - 磷酸。

4. 糖酵解

  分解碳水化合物（如葡萄糖）产生ATP的过程，发生在肌肉组织细胞质中，是产生ATP较快的方式，终点是丙酮酸，丙酮酸可转化为乳酸或进入线粒体进一步代谢。

5. 乳酸的产生和清除

  丙酮酸可转化为乳酸（无氧糖酵解），乳酸产生会降低细胞质pH值，对代谢和肌肉收缩有不利影响。人体在不同运动强度下乳酸产生和清除情况不同，乳酸堆积与疲劳有关，但训练可降低高强度运动时的乳酸水平。

五、碳水化合物和运动表现

1. 有氧运动

  血糖大约提供工作肌肉所需总能量的30%，其余来自肌糖原。长时间高强度运动中，肌糖原和肝糖原会减少，可能导致低血糖症和中枢神经系统疲劳。运动前优化肌糖原存储、运动中补充碳水化合物可提升有氧耐力运动表现，有氧耐力运动员碳水化合物摄入应占总能量摄入的55% - 65%。

2. 无氧运动

  骨骼肌中的糖原是重要能量来源，运动强度增加时，当需要无氧代谢产生ATP，肌糖原成为关键底物。高强度间歇性运动中，肌肉碳水化合物储量对运动表现重要，无氧项目运动员碳水化合物推荐摄入量略低于有氧耐力运动员，日常也应占总能量摄入的55% - 65%，定期参加训练的运动员每天应摄入5 - 7克/千克体重。

3. 力量训练

  碳水化合物是力量训练重要能量来源，训练强度决定快缩肌募集水平，快缩肌纤维会随糖原消耗而疲劳。力量训练过程中糖原消耗与训练量和持续时间有关，摄入充足碳水化合物可防止糖原消耗，提升训练表现，还可考虑碳水化合物的促胰岛素分泌效应，建议在运动前、中、后摄入液体碳水化合物促进恢复和瘦体重增加。