炭水化物の体内での働き

炭水化物に関するレビューのこの部分では、糖を含む炭水化物のさまざまな種類と基本的な機能について説明します.炭水化物の消費が健康にどのように関連しているかの概要については、「炭水化物は体に良いですか、悪いですか?」の記事を参照してください。

1.はじめに

脂肪とタンパク質と並んで、炭水化物は私たちの食事の 3 つの主要栄養素の 1 つであり、主な機能は体にエネルギーを提供することです。それらは、砂糖や食物繊維など、さまざまな形で、また全粒穀物、果物、野菜など、さまざまな食品に含まれています.この記事では、私たちの食事に含まれるさまざまな炭水化物とその機能について説明します。

2.炭水化物とは?

最も基本的な炭水化物は、糖の構成要素で構成されており、分子内でいくつの糖単位が組み合わされているかによって分類できます。グルコース、フルクトース、ガラクトースは、単糖とも呼ばれる単一単位の糖の例です。二重単位の糖は二糖類と呼ばれ、その中で最も広く知られているのはスクロース (テーブル シュガー) とラクトース (乳糖) です。単糖類と二糖類は通常、単純炭水化物と呼ばれます。デンプンや食物繊維などの長鎖分子は複合炭水化物として知られています。しかし、実際にはもっと明確な違いがあります。表 1 は、私たちの食事に含まれる主な種類の炭水化物の概要を示しています。

表 1. さまざまな分類に基づく炭水化物の例。

炭水化物は次の名前でも知られており、通常は炭水化物の特定のグループを指します:

• 砂糖
• 単純炭水化物と複合炭水化物
• レジスタントスターチ
• 食物繊維
• プレバイオティクス
• 内臓糖と添加糖

さまざまな名前は、炭水化物が化学構造に応じて分類されるだけでなく、食事における役割や供給源にも基づいて分類されるという事実に由来しています.主要な公衆衛生当局でさえ、さまざまなグループの炭水化物について共通の定義を統一していません.

3.炭水化物の種類

3.1.単糖類、二糖類、ポリオール

1 つまたは 2 つの糖単位を持つ単純な炭水化物は、単に糖としても知られています。例:

• ブドウ糖と果糖:果物、野菜、蜂蜜だけでなく、ブドウ糖果糖シロップなどの食品にも含まれる単糖類
• テーブル シュガーまたはスクロースは、グルコースとフルクトースの二糖類であり、サトウダイコン、サトウキビ、果物に自然に含まれます
• グルコースとガラクトースからなる二糖類であるラクトースは、牛乳や乳製品の主要な炭水化物です
• マルトースは、麦芽およびデンプン由来のシロップに含まれるグルコース二糖類です

単糖類および二糖類の糖類は、製造業者、料理人、消費者によって食品に添加される傾向があり、「添加糖類」と呼ばれます。また、蜂蜜やフルーツ ジュースに自然に含まれる「遊離糖」として発生することもあります。

ポリオール、またはいわゆる糖アルコールも甘く、砂糖と同様の方法で食品に使用できますが、通常のテーブルシュガーと比較してカロリー含有量が低くなります（以下を参照）.それらは自然に発生しますが、私たちが使用するほとんどのポリオールは糖の変換によって作られています.ソルビトールは食品や飲料で最も一般的に使用されるポリオールであり、キシリトールはチューインガムやミントで頻繁に使用されます.イソマルトは、ショ糖から製造されるポリオールで、菓子類によく使用されます。多量に摂取すると、ポリオールは下剤効果をもたらす可能性があります。

砂糖全般について詳しく知りたい場合は、「砂糖:よくある質問への対処」の記事、「甘味料に関するよくある質問への対処」の記事を読むか、焼き菓子や加工食品で砂糖を置き換える機会と困難を調べてください ('食品技術の観点から見た砂糖').

3.2.オリゴ糖

世界保健機関 (WHO) は、オリゴ糖を 3 ～ 9 個の糖単位を持つ炭水化物と定義していますが、他の定義では鎖長がわずかに長くなります.最もよく知られているのはオリゴフルクタン (または適切な科学用語で言うと、フルクトオリゴ糖) で、最大 9 個のフルクトース単位で構成され、アーティチョークやタマネギなどの甘さの少ない野菜に自然に含まれます。ラフィノースとスタキオースは、豆類、穀物、野菜、蜂蜜に含まれるオリゴ糖の他の 2 つの例です。オリゴ糖のほとんどは、人間の消化酵素によって単糖に分解されず、代わりに腸内微生物叢によって利用されます (詳細については、食物繊維に関する資料を参照してください)。

3.3.多糖類

多糖類を形成するには、10 個以上、場合によっては数千個もの糖単位が必要です。多糖類は通常、次の 2 種類に分類されます。

• タマネギ、ニンジン、ジャガイモ、全粒穀物などの根菜類の主なエネルギー源であるデンプン。それは、多かれ少なかれ枝分かれした、さまざまな長さのグルコース鎖を持ち、それらを含む植物間でサイズと形状が異なる顆粒で発生します.動物の対応する多糖類はグリコーゲンと呼ばれます。一部のでんぷんは、私たち自身の体のメカニズムではなく、腸内微生物叢によってのみ消化されます。これらは難消化性でんぷんとして知られています。
• 食物繊維グループの一部である非デンプン多糖類 (ただし、イヌリンなどのいくつかのオリゴ糖も食物繊維と見なされます)。例としては、セルロース、ヘミセルロース、ペクチン、ガムなどがあります。これらの多糖類の主な供給源は、野菜や果物、全粒穀物です。非デンプン多糖類、そして実際にはすべての食物繊維の顕著な特徴は、人間がそれらを消化できないことです。したがって、他のほとんどの炭水化物と比較して、平均エネルギー含有量が低くなります。ただし、一部の種類の繊維は腸内細菌によって代謝され、短鎖脂肪酸などの体に有益な化合物を生成します. 「全粒穀物」と「食物繊維」に関する記事で、食物繊維と健康に対するその重要性について詳しく調べてください。

これ以降、単糖類と二糖類について話すときは「糖」、非デンプン多糖類について話すときは「繊維」について言及します.

4.炭水化物の体内での働き

炭水化物は私たちの食生活に欠かせないものです。最も重要なことは、運動や思考などの体の最も明白な機能だけでなく、ほとんどの場合気付かない「バックグラウンド」機能にもエネルギーを提供することです.消化中、複数の糖からなる炭水化物は消化酵素によって単糖類に分解され、その後直接吸収されて血糖反応を引き起こします（以下を参照）.体は、筋肉、脳、その他の細胞のエネルギー源としてブドウ糖を直接使用します。炭水化物の一部は分解できず、腸内細菌によって発酵されるか、変化せずに腸を通過します.興味深いことに、炭水化物は細胞、組織、臓器の構造と機能においても重要な役割を果たしています。

4.1.エネルギー源としての炭水化物とその貯蔵

主にグルコースに分解された炭水化物は、私たちの体にとって好ましいエネルギー源です.脳、筋肉、および他のすべての組織の細胞は、エネルギー需要のために単糖類を直接使用します.タイプに応じて、1 グラムの炭水化物が提供するエネルギー量は異なります。

• でんぷんと砂糖は主要なエネルギー源である炭水化物で、1 グラムあたり 4 キロカロリー (17 キロジュール) を供給します
• ポリオールは 2.4 キロカロリー (10 キロジュール) を提供します (エリスリトールはまったく消化されないため、0 カロリーになります)
• 食物繊維 2 キロカロリー (8 キロジュール)

単糖類は小腸から血流に直接吸収され、必要な細胞に運ばれます。インスリンやグルカゴンなどのいくつかのホルモンも、消化器系の一部です。必要に応じて血流からブドウ糖を除去または追加することで、血糖値を維持します。

直接使用されない場合、体はグルコースをグリコーゲン（でんぷんのような多糖類）に変換し、すぐに利用できるエネルギー源として肝臓や筋肉に蓄えられます.たとえば、食事の合間、夜間、身体活動の拍車中、または短い断食期間中など、必要に応じて、私たちの体はグリコーゲンをグルコースに戻し、一定の血糖値を維持します.

脳と赤血球は、特にエネルギー源としてブドウ糖に依存しており、非常に長時間の飢餓状態などの極端な状況では、脂肪からの他の形態のエネルギーを使用することができます.このため、血糖値を常に最適なレベルに維持する必要があります。成人の脳だけで必要なエネルギーを賄うには、1 日あたり約 130 g のブドウ糖が必要です。

4.2.血糖反応と血糖指数

炭水化物を含む食品を食べると、血糖値が上昇してから低下します。これは、血糖反応として知られるプロセスです。これは、グルコースの消化と吸収の速度、および血糖値の正常化におけるインスリンの効果を反映しています。多くの要因が血糖反応の速度と持続時間に影響を与えます:

• 食べ物そのもの:
  • 炭水化物を形成する糖の種類。例えばフルクトースはグルコースより血糖応答が低く、スクロースはマルトースより血糖応答が低い
  • 分子の構造。例えば分岐の多いデンプンは、酵素によって分解されやすいため、他のデンプンよりも消化しやすい
  • 使用した調理方法と加工方法
  • 脂肪、タンパク質、繊維など、食品に含まれるその他の栄養素の量
• 各個人の (代謝) 状況:
  • 咀嚼の程度 (機械的故障)
  • 胃内容排出率
  • 小腸を通過する時間 (食物によって部分的に影響を受ける)
  • 代謝そのもの
  • 食物が摂取される時刻

血糖反応に対するさまざまな食品 (および食品の加工技術) の影響は、食後 2 時間以内に、標準 (通常は精白パンまたはブドウ糖) と比較して分類されます。この測定値は、グリセミック インデックス (GI) と呼ばれます。 70 の GI は、純粋なブドウ糖または精白パンからの同量の炭水化物で観察される血糖応答の 70% を食品または飲料が引き起こすことを意味します。ただし、ほとんどの場合、炭水化物は混合物として、タンパク質や脂肪と一緒に摂取され、これらはすべて GI に影響します.

高GI食品は、低GI食品よりも血糖応答が大きくなります。また、低GI食品は高GI食品に比べて消化・吸収が遅くなります。科学界では多くの議論がありますが、現在のところ、低 GI 食品に基づく食事が肥満や 2 型糖尿病などの代謝性疾患の発症リスクの低下と関連していることを示唆する証拠は不十分です.

4.3.腸の機能と食物繊維

私たちの小腸は食物繊維を消化することはできませんが、繊維は腸内の物理的なかさを増やし、それによって腸の通過を刺激することで、良好な腸機能を確保するのに役立ちます.難消化性炭水化物が大腸に入ると、ガム、ペクチン、オリゴ糖などのある種の繊維が腸内細菌叢によって分解されます。これにより、腸内の全体的な質量が増加し、腸内微生物叢の構成に有益な効果があります.また、短鎖脂肪酸などの細菌性老廃物の形成にもつながります。これは結腸で放出され、健康に有益な効果をもたらします (詳細については、食物繊維の記事を参照してください)。

5.まとめ

炭水化物は、私たちの食事の 3 つの主要栄養素の 1 つであり、体が適切に機能するために不可欠です。それらは、デンプンよりも糖から食物繊維に至るまで、さまざまな形で提供され、私たちが食べる多くの食品に含まれています.炭水化物が私たちの健康にどのように影響するかについて詳しく知りたい場合は、「炭水化物は体に良いですか、それとも悪いですか?」に関する記事をお読みください。