第三章 食物药用的化学基础
碳水化合物
碳水化合物这类营养物质种类繁多，可以在大多数食品中找到。它包括单糖和合成形式的，比如淀粉（包含在面包、谷物以及一些蔬菜和水果中），后者在消化过程中被分解而成为单糖。我们所吃的食物中所含的单糖和淀粉的主要作用是提供能量。单糖中的葡萄糖用来满足人体对能量的需求，而我们的肌肉却将葡萄糖用于短时间的运动消耗。同时，肝和肌肉还将我们饮食中摄入的少量单糖和淀粉储存起来，这些储存下来的便被称为肝糖。在长时间的运动之后，肌肉中的肝糖储存必须得到补充。每克单糖和淀粉都大约提供17千焦的热量。健康专家们认为，我们应当从碳水化合物中获取人体所需的大部分（大约60%）热量。此外，我们每个人对热量的需求量还应视年龄、性别、体型和运动量大小而定。
不同于其他种类的碳水化合物，纤维（一种包含在麦麸、水果、蔬菜和豆类中的物质）是一种不易为我们人体所消化的复合碳水化合物。虽然它不易被消化，但对人体健康却是至关重要的。营养专家们建议，每天应当摄入25～30克的纤维。
单一碳水化合物（糖类）
糖类使食品产生甜味。它们是一个一个的小分子，形式多样，可以在很多食物中找到。一些糖类是在食物中天然存在的。比如果糖，这种单糖给水果以自然的甜味。
常见食品中的“潜在”糖分
蔗糖是最为常见的单一碳水化合物。一个环状的蔗糖分子，事实上是由一个果糖分子和另一种被称为葡萄糖的单糖分子化合在一起的。糖类中，果糖和葡萄糖因为它们的单环分子结构被归为单糖，而双环分子结构的糖，比如蔗糖，被归为双糖。另一种双糖，使奶类略微产生甜味的乳糖，是由葡萄糖和另一种被称为半乳糖的单糖结合而成的。如果人不能把乳糖消化分解成它的组成物质，就会导致乳糖不耐受。
我们食用的蔗糖是从甘蔗和甜菜中提取而来的。作为很多精制食品或加工食品的一种配料，蔗糖在增加食品营养价值（仅以热量的形式）、风味和口感的同时，还帮助保持食品的水分。如今，蔗糖主要被用来为碳酸饮料、其他果味饮料（不包括果汁）、糖果、糕饼、蛋糕、曲奇和冷饮增甜。糖类也经常以高果糖的玉米糖浆的形式为人们所食用，这是最常见的食用形式之一。高果糖玉米糖浆常被用来为苏打水、果味饮料（不包括果汁）、冰激凌、糕点和曲奇增甜。其他形式的蔗糖包括红糖、枫糖、糖蜜和粗糖。
糖分添加较多的食品，通常其他一些重要的营养物质比如维生素和矿物质等的含量较低。不幸的是，我们经常食用这类食品，而不是食用营养更为丰富的比如水果、蔬菜、低脂高谷类产品。这样不仅使我们难以获取很多重要的营养物质，而且还会导致我们体重增加。
糖分摄入量的增长还有一个原因，就是低脂形式的甜点和零食比如曲奇、蛋糕、冷饮等的增多。通常情况是，这些食品中含有大量的糖分，因为脂肪含量被降低后，需要糖分来弥补口味上的损失。我们摄入的那些可以长期黏附在牙齿上的糖类，还会加速牙齿的腐蚀。
因此，应当少吃含糖量高或者含糖量和含脂肪量均高而其他营养物质含量低的食物。相反地，含有天然果糖的新鲜水果或者含有乳糖（奶中的一种天然糖分）的低脂的酸奶可以使我们在摄入维生素和矿物质的同时，获取食物中的其他有益健康的成分，但这些成分可能还没有被我们所发觉。
乐观一点看，至今还没有确切的证据证明过多摄入糖分会导致糖尿病、注意力不集中、过度活跃或抑郁症。而且虽然很多人称他们难以控制地想吃含糖食品，尤其是那些同时含有高糖分和高脂肪的食品，但没有证据证明含糖食品可以使人上瘾。
复合碳水化合物
复合碳水化合物几乎仅能在植物性食品中找到，它是多个单糖葡萄糖分子的长链状结合。植物中的复合碳水化合物可以被分为两类：淀粉和纤维。
淀粉主要存在于谷物、某些水果、蔬菜、豆类和坚果中。它为新发芽的植物提供能量。纤维是一种较为粗糙的物质，它通常构成植物的种子外壳或者存在于植物的其他部分。淀粉可以被我们的人体分解成其组成成分——葡萄糖，从而用来提供能量，而纤维则不然。每克淀粉提供17千焦的热量，而纤维（有时被称为非营养性纤维）则不提供能量。因此，淀粉在我们饮食中的主要作用是像糖类那样提供能量。
纤维事实上是一种广泛存在于水果、蔬菜、豆类和谷物外层的物质。科学家们将纤维分为两类，一类是不可溶性纤维，即不能溶于水的纤维；另一类是可溶性纤维，即可以溶于水的纤维。不可溶性纤维也被称为粗纤维，包括可以在许多水果、坚果和一些谷粮中找到的纤维素、半纤维素和木质素。可溶性纤维包括可以在水果中找到的胶质和可在一些谷物和豆类中找到的酯类。
富含纤维的饮食，应当包括大量的全谷类食品、豆类、新鲜的蔬菜和水果，这些食品可以降低很多疾病的发病率。营养学家对膳食纤维在维护人体健康方面的作用的研究还只是处于起步阶段。纤维可以清理消化系统中无用的致癌物质，保持消化道清洁，预防消化道疾病。纤维还可以增加饱腹感，防止过度饮食，预防体重增加。富含纤维和富含碳水化合物的饮食可以降低血清中的胆固醇，降低血压，预防冠心病和一些癌症。但这不意味着仅服用一些纤维片就足够了。研究结果已经表明，食用水果、蔬菜、全谷和麦片等高纤维食品，是更有益的纤维摄入方法。结合其他的一些研究结果，我们可以知道，上述食品中除了含纤维，还有维生素、矿物质和其他组成物质，它们都在促进人体健康上起着各自的作用。
我们可以从碳水化合物中摄取大部分（大约60%）的能量，而这种碳水化合物最好是来自全谷、蔬菜、水果和豆类等食物中的复合碳水化合物。这些食品同时也是纤维、主要的维生素、矿物质和其他植物化学元素的良好来源，而且往往脂肪含量较低。
为了尽可能地获取纤维的潜在益处，我们应当从各种食品来源中摄入复合碳水化合物。虽然研究也表明，我们的碳水化合物的摄入量在增加，但来自全谷类食品的仍然很少，部分原因是因为很难界定什么是全谷食品。
天然含有纤维的食品或者添加了纤维的食品被允许在它们的成分表中加以标注。但是，那些用来表明含有纤维的用词，它的意思是什么呢？当你在一张食品标签上看到“高纤维”时，它指的是每份（按营养成分表而定）该种食品中含有5克或者更多的纤维。每份含有2.5～4.9克纤维的食品，可以称为纤维的“良好来源”，而每份含有至少2.5克纤维的食品可以在标签上标明“添加纤维”或“更多纤维”。
各类食品中的纤维量
代糖
在控制体重的时候，基于为脂肪寻找替代品的相同理由，无热量的代糖变得越来越受欢迎。代糖有两种基本类型：强力甜味剂和糖醇。
强力甜味剂也被称为非营养性甜味剂，它们比普通的糖要甜很多倍。因此，少量的该类甜味剂就足以使食品变甜，同时又不会增加食品的热量。更好的是，这些甜味剂不会导致蛀牙。当前，该类甜味剂有4种，可以用于食品加工或家庭使用。
阿斯巴甜，这种甜味剂是通过化学地改变自然产生的氨基酸苯基丙氨酸而得到的。但是这种甜味剂不能让患有苯丙酮酸尿症（一种罕见的先天性疾病，可以破坏人体的代谢苯基丙氨酸的能力，导致严重的神经损伤）的群体食用。
糖精，第2种非营养性甜味剂。虽然糖精遇热稳定，但在有些情况下当它被用于待烘烤食品中时效果不是很理想。
AK糖，第3种强力甜味剂，如今已经被广泛地应用于多种食品中。它的甜度大约是普通的糖的200倍，该甜味剂的安全量相当于一个体重60千克的人每年摄入65千克糖（“日允许摄入量”为每千克体重15毫克甜味剂）。因为AK糖不能被人体代谢，所以糖尿病患者可安心食用。而且，这种甜味剂遇热比阿斯巴甜要稳定得多，它可以在烤箱中高于200℃的高温下保持其结构和口味的不变，同时其保存时间也较长。像阿斯巴甜和糖精一样，AK糖缺乏糖纤维，所以当将其用于家庭食品烘焙时，需要稍稍改动一下烹饪方法。
第4种强力甜味剂是蔗糖素，蔗糖素是对蔗糖进行化学改变后，使其成为一种非营养性、无热量的、甜度是普通糖的600倍的甜味剂。该甜味剂可以为成人、儿童、孕妇、哺乳期妇女安全食用的量相当于每年食糖22千克。因为它不像糖类那样参与人体新陈代谢，所以即使糖尿病患者也可以安心食用，此外，其遇热极其稳定，不会因此而损失甜味，所以适用于要经历长时间高温的烹饪方法（比如烘焙），其保存时间更是长久。这类甜味剂，主要以粉状代糖的形式被使用于烘焙食品、果酱、果冻、馅料、调味品、加工水果、果汁和饮料中。同时，它也被批准使用于各种添加食品。但是，蔗糖素因为缺乏糖纤维，在家庭烘焙中受到一定的限制。
含有强力甜味剂的食品不应给婴儿或儿童食用，因为他们需要能量和保持较强的活力。同样，这些含有强力甜味剂和缺少营养价值的食品也不能用来替代我们的高营养饮食。
糖醇包括木糖醇、甘露醇、山梨糖醇，其每克含有的热量低于17千焦。这些糖醇的消化速度很慢，大部分是直接被排出体外。不过，需要注意的是，有的人过多地摄入此类甜味剂会导致腹泻和肿胀。
所谓的天然甜味剂，其实和糖类提供的热量相差无几，但却被人们错误地认为比糖类更为健康，以为它们似乎比经加工而来的蔗糖更为天然。其包括蜂蜜、枫糖和枫糖浆、枣糖和浓缩葡萄汁。事实上，这些甜味剂并不比蔗糖含有更多的维生素和矿物质。其中蜂蜜中甚至还会有少量可以导致中毒的细菌孢子的滞留，因此绝对不能给小于1岁的婴儿喂食。