摘要：糖类作为主要的供能物质，广泛存在于人们的日常生活中。本课题进行了三组实验，选取了日常食物分别测试糖类在食物中的含量、蔗糖酶催化蔗糖水解的反应速率变化以及食物的血糖指数（GI）对血糖的影响。实验结果表明，石榴汁在短时间内补充葡萄糖的效果优于其他饮料，且低GI食物有助于血糖管理。本研究为日常饮食选择提供了科学依据，尤其对糖尿病患者和减肥人群具有参考价值。

关键词：糖；血糖；糖代谢

一、引言

糖类，作为自然界中分布最为广泛的有机物之一，不仅是生物体的重要组成成分，还在人体生命活动中扮演着至关重要的角色。它们是人体获取能量的主要来源，据估计，人体生命活动所需能量的70%来自于糖类的代谢。机体内多数组织与细胞自身储存的糖原量有限，因此依赖从血液中获取葡萄糖来满足其代谢和功能需求，这使得维持血糖水平的稳定变得至关重要。当血糖水平出现显著波动，无论是降低还是升高，都可能对机体产生不利影响。血糖轻微下降时，机体可能并无明显不适。然而，一旦血糖降至临界点，脑细胞便难以从血液中汲取足够的葡萄糖供能。此时，它们将依赖自身储存的少量糖原进行能量转换，但这一过程仅能维持数分钟。随着糖原的耗尽，能量供应中断，随即引发功能障碍，表现为头晕、心悸、出汗等症状，严重时甚至陷入昏迷状态。幸运的是，血糖降低的情况通常较为容易被察觉，并能得到及时的干预处理。相比之下，高血糖的发现则相对困难，因此其对机体造成的潜在损害可能更为严重。

因此，糖类的代谢调控对于人类健康具有重大意义。然而，糖类种类繁多，在各种食物中的含量多少也有所不同。哪种食物中含糖（实验中以葡萄糖为例）量比较高呢？在初中，我们学习到蔗糖在人体中由蔗糖酶催化水解为葡萄糖，这一反应是如何进行的呢？其反应速率是否会随时间变化呢？血糖指数（GI）是衡量食物对餐后血糖影响的一个指标，通常反映了一个食物能够引起人体血糖升高多少的能力，它是如何计算的，又是如何体现食物的这一属性的呢？带着这些疑问，我们进行了以下实验。

二、实验猜想

2.1实验一的猜想

针对第一个问题，我们选取了旺仔牛奶、可口可乐、削皮的苹果、苹果汁、石榴汁等常见的甜味食物。其中，按照日常生活的经验，苹果汁会比削皮的苹果甜一些，旺仔牛奶又比苹果汁甜一些，石榴汁又比旺仔牛奶甜一些。所以含糖量理论上是削皮苹果<苹果汁<旺仔牛奶<可口可乐<石榴汁。

2.2实验二的猜想

蔗糖酶是生物体内用于催化蔗糖水解的一种活性催化剂，通过与蔗糖结合形成酶-底物混合物从而降低水解反应的活化能，以达到加快反应速率的目的。根据阿伦尼乌斯公式，反应活化能Ea越小，其反应速率越大。在一定范围内，随着蔗糖不断水解，蔗糖的低浓度会成为反应的制约因素，因此，反应后期的速率应当变小。综上，我们认为该反应的反应速率在前期基本稳定，到后期会逐渐减小。

2.3实验三的猜想

通过查阅资料可知，GI值表示当食用含50g有价值的碳水化合物的食物后，在一定时间内（一般为2小时）体内的血糖水平应答与使用相当量的葡萄糖或白面包引起的血糖应答水平的比值。根据GI的不同，食物被分为高GI食物（GI>70），中Gi食物（55<GI<=70），低GI食物（GI<=55）。对于糖尿病患者或期望减肥的人来说GI是非常重要的参数，长期食用高GI食物会让糖尿病患者难以控制血糖也会让普通人更容易发胖。我们选取了白面包，大米饭，大米粥等日常生活中常见的食品，希望这可以帮助人们减糖减脂。

三、实验过程及结果

3.1预备实验

我们通过自制比色卡明确了试纸的使用方法，通过特定浓度的葡萄糖溶液检验了试纸的准确性。

3.2实验一

取适量实验材料倒入烧杯，依次加水稀释成不同浓度并用试纸测量葡萄糖浓度（削皮苹果这样无法稀释的除外）。

实验结果如下表：

   实验中我们发现，旺仔牛奶的葡萄糖含量远低于我们的预期，其余实验对象都与猜想相符合。

3.3实验二

  配置浓度为0.5%的蔗糖溶液：用电子秤称量约5g蔗糖，用量筒称量95毫升水，配置成5%的蔗糖溶液；从中取出5毫升，并与45毫升纯净水混合，即可得到0.5%的蔗糖溶液。用电子秤称量1g蔗糖酶，加水配成约10毫升溶液。取15毫升蔗糖溶液，将其与1毫升蔗糖酶溶液混合并用玻璃棒搅拌均匀，同时启动计时器，在计时器启动后的1、3、5、7、10、15、30、60、120、240、360、480分钟后测量溶液中的葡萄糖浓度，记录数据，并绘制蔗糖酶的工作曲线。表格及图线如下：

   可以看到，蔗糖分解在一开始速度较快，到后来图线就逐渐平缓。实验得出的反应速率变化与猜想一致，蔗糖分解速率的确在后期会变慢。

3.4实验三

  通过查阅文献资料，我们得知了所选取的不同种类食物的GI数值，并以此为根据对其分类，数值及分类如下：

由图表可得，这些食物中GI值最高的是馒头（富强粉），最低的是稻麸粥。对于同样的谷物，直接煮的升糖指数较高。我们日常生活中常见的谷物升糖指数一般较高。从主食的角度考虑，糖尿病患者的主食应当减少对谷物（如大米饭）的摄入。

四、实验结果总结

糖代谢对于血糖调节、能量储藏、维持人体各项机能的正常运行等都具有及其重要的意义。^[1]这三次试验所得结果基本与猜想一致。针对旺仔牛奶的葡萄糖含量远低于预期的情况，我们认为旺仔牛奶中可能含有较多的其他糖类，如乳糖等，而不存在或只存在极少量葡萄糖单体（在不稀释的情况下，我们组有人检测出了葡萄糖）。通过这些实验，我们了解了一些常见食品的含糖量或GI值，以及蔗糖酶的工作曲线极其可能的形成原因。由此可以得出一些有用的结论，如：对于短时间大量消耗葡萄糖而继续补充的人，服用石榴汁的效果要比可口可乐或苹果汁好，大约133mL石榴汁就可以补充15g葡萄糖；对于糖尿病患者及需要减肥的人，我们从GI值的方面了解了他们的饮食有哪些需求。通过深入研究糖类的代谢过程及其调控机制，我们有望为相关疾病的预防和治疗提供新的思路和方法。

五、其它注意事项

1.通过上网查阅，我们得知旺仔牛奶的组成成分包括水、复原乳、白砂糖（蔗糖）、食品添加剂以及炼乳香精，并未大量含有葡萄糖。

2.对于蔗糖酶催化蔗糖水解的实验，需要注意其最适作用条件（如PH、温度等）。酶在一些情况下会失去活性，即使没有失活，其工作效率也会因此降低，需要特别注意。

3.由不同食品的GI值，我们总结了一些降糖食谱的小建议：

（1）将大米、小米、燕麦、绿豆等混合熬煮，能提供更加全面的营养，也有助于降低血糖水平

（2）洋葱、苦瓜等食物有助于降糖，可以炒/炖后食用

（3）菊花有助于降糖明目，食用菊花粥或饮用菊花茶对于血糖管理都有一定帮助

4.由旺仔牛奶的例子，我们认为所谓“0蔗糖添加”的食品未必不影响血糖，需谨慎购买。

参考文献：

[1]宋卓,王征.食物多酚对肠道糖吸收与代谢的影响[J].中国食物与营养,2014,20(05):64-68.