糖類(carbohydrate)是多羥基醛或多羥基酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱,可分為單糖、二糖和多糖等,是一類重要的有機(jī)化合物。

中文名

糖類

外文名

sugar saccharide carbohydrate

別名

碳水化合物

化學(xué)式

Cn(H2O)m

分類

單糖

元素組成

碳、氫、氧

糖類簡(jiǎn)介

糖類

,又稱

碳水化合物

carbohydrate

saccharide

),是多羥基醛、多羥基酮以及能水解而生成多羥基醛或多羥基酮的有機(jī)化合物,廣布自然界。

糖類既是生物體重要的機(jī)構(gòu)物質(zhì),也是生物體維持生命活動(dòng)的主要來(lái)源。此外,糖類能與蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白,在生命活動(dòng)中發(fā)揮重要作用。

糖類的另一個(gè)名稱“碳水化合物”的由來(lái)是生物化學(xué)家在先前發(fā)現(xiàn)某些糖類的分子式可寫成C(HO),故以為糖類是碳和水的化合物,但是后來(lái)的發(fā)現(xiàn)證明了許多糖類并不合乎其上述分子式,如:鼠李糖(CHO)。而有些物質(zhì)符合上述分子式但不是糖類,如甲醛(CHO)等。

糖類為人體之重要的營(yíng)養(yǎng)素,主要分成四大類:?jiǎn)翁?、雙糖、低聚糖和多糖,他們?cè)谏钌习缪葜苤匾慕巧穸嗵强梢员荒脕?lái)當(dāng)作儲(chǔ)存養(yǎng)分的物質(zhì)(如淀粉和糖原)或當(dāng)作動(dòng)物外骨骼和植物細(xì)胞的細(xì)胞壁(如:甲殼素和纖維素);另外像是為五碳醛糖的核糖是構(gòu)成各種輔因子不可或缺的物質(zhì)(如ATP、FAD和NAD)也是一些遺傳物質(zhì)分子的骨干(如RNA)。糖類的眾多衍生物同時(shí)也與免疫系統(tǒng)、受精、預(yù)防疾病、血液凝固和生長(zhǎng)等有極大的關(guān)聯(lián)。在食品科學(xué)和其他非正式的場(chǎng)合中,碳水化合物通常指富有淀粉(如谷物、面包或面食)或簡(jiǎn)單的糖類的食物(如食糖)。

糖類主要包括沒(méi)甜味的淀粉和有甜味的麥芽糖等,是人體最主要的能源物質(zhì)。例如肌肉收縮、神經(jīng)傳導(dǎo),體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸所需能量的70%都來(lái)自糖類。糖類主要從谷類和薯類食物中獲得。

發(fā)展歷史

中國(guó)最早有飴、餳、糖等字,都是以糯米為原料,稀的叫飴,干的叫餳、糖。在六朝時(shí)才出現(xiàn)“糖”字。李時(shí)珍《本草綱目》載:“糖法出西域,唐太宗始遣人傳其法入中國(guó),以蔗準(zhǔn)過(guò)漳木槽取而分成清者,為蔗餳。凝結(jié)有沙者為沙糖,漆甕造成如石如霜如冰者為石蜜、為糖霜、為冰糖。

糖類

”“糖”與一般所稱的“糖”不同,“糖”是指食糖,泛指一切具有甜味的糖類,如葡萄糖、麥芽糖及最主要的蔗糖,而糖類包括所有單糖、雙糖及多糖,并不僅指含有甜味的物質(zhì)。

結(jié)構(gòu)通式

以前所有

分子式可寫成Cm(HO)n的化學(xué)物質(zhì)皆被稱為“碳水化合物”,根據(jù)這個(gè)定義,有些科學(xué)家認(rèn)為甲醛(CHO)為最簡(jiǎn)單的糖類,但是也有其他人認(rèn)為是乙醇醛(CHO)。但是除了碳數(shù)不為一和二的糖類皆被生物化學(xué)理解。

自然界的糖類通常都由一種簡(jiǎn)單的碳水化合物:?jiǎn)翁撬鶚?gòu)成,通式為(CHO)n,(n≥3)。一個(gè)典型的單糖具有H-(CHOH)x(C=O)-(CHOH)y-H結(jié)構(gòu),也就是多羥基醛或多羥基酮。像:葡萄糖、果糖、甘油醛皆是單糖。然而有些生物物質(zhì)像糖醛酸和脫氧糖就不符合此通式,另外還有許多物質(zhì)的分子式符合這個(gè)通式但它并不是糖類(如:甲醛(CHO)和肌醇(CHO))。

直鏈形式的單糖通常與關(guān)環(huán)形式的單糖同時(shí)存在,這種環(huán)狀分子是由醛/酮上的羰基(C=O)與羥基(-OH)反應(yīng)形成半縮醛,并形成一個(gè)新的C-O-C鍵橋。單糖可以各種方式互相連接在一起形成多糖(或寡糖,又稱低聚糖)。許多糖類含有一個(gè)或多個(gè)修飾的單糖單元,這種修飾方法可以是一個(gè)或多個(gè)基團(tuán)被取代或移除。例如,DNA的一個(gè)組分脫氧核糖,就是被核糖所修飾的糖;幾丁質(zhì)是一種被重復(fù)的N-乙酰氨基葡萄糖(一種含氮原子的葡萄糖)片段所組成的糖類。

構(gòu)成

主要由碳、氫、氧三種元素組成,是多羥基醛或多羥基酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱。

糖類化合物包括單糖、單糖的聚合物及衍生物。葡萄糖是單糖。麥芽糖、蔗糖、乳糖是二糖。

單糖是多羥醛或多羥酮及他們的環(huán)狀半縮醛或衍生物,帶有多個(gè)羥基的醛類或者酮類。多糖則是單糖縮合的多聚物。

分類

單糖

生物體內(nèi)的單糖有多種,如核糖和脫氧核糖是含有5個(gè)碳原子的單糖,葡萄糖、果糖和半乳糖是含有6個(gè)碳原子的單糖。

單糖由于無(wú)法水解成為更小的碳水化合物,因此它是此類中最小的分子。它們是一些具有兩個(gè)或者更多羥基的醛或酮類。未修飾過(guò)的單糖化學(xué)式可表達(dá)為:(CHO)n,因其都是碳和水分子的倍數(shù)而稱為:“碳水化合物”。單糖是一種重要的燃料分子,也是核酸的結(jié)構(gòu)片段。最小的單糖中的n=3,即:二羥基丙酮或D-和L-甘油醛。

丙糖例如:甘油醛

戊糖,五碳糖例如:核糖,脫氧核糖

己糖例如:葡萄糖,果糖(化學(xué)式都是CHO)

單糖分類

單糖可由三種不同的特征片段來(lái)分類:羰基的位置;分子內(nèi)的碳原子數(shù)以及其手性構(gòu)型。如果羰基在碳鏈末端分子屬醛類,則單糖稱:醛糖;若羰基在碳鏈中間分子屬酮類,則單糖稱為:酮糖。含有三個(gè)碳原子的單糖稱為:丙糖;四個(gè)碳原子的稱為丁糖;五個(gè)稱為戊糖;六個(gè)稱為己糖,以此類推。

除在糖分子碳鏈第一個(gè)與最末端的碳原子,每個(gè)碳原子都帶有一個(gè)羥基(-OH)并具有不對(duì)稱性,使它們的手性中心可以是R或S兩種構(gòu)型。因?yàn)檫@種不對(duì)稱性,一個(gè)確定的糖的分子式可以多種異構(gòu)體存在。例如:醛糖D-葡萄糖具有分子式(C·HO),其中有六個(gè)碳原子是具有手性的,因此D-葡萄糖是2 = 16個(gè)可能的立體異構(gòu)體中的一個(gè)。又例如:甘油醛是一種丙醛糖,有一種可能的立體異構(gòu)體,同時(shí)也是對(duì)映體和差向異構(gòu)體。1,3-二羥基丙酮,醛糖丙醛糖所對(duì)應(yīng)的酮糖分子,是一種沒(méi)有手性中心的對(duì)稱分子。D或L構(gòu)型由離羰基最遠(yuǎn)的不對(duì)稱碳原子的取向所決定:標(biāo)準(zhǔn)的費(fèi)歇爾投影式里,若羥基在右側(cè)則分子為D型糖,左側(cè)則為L(zhǎng)型糖。這里要注意:“D-”和“L-”前綴不可與“d-”和“l(fā)-”相混淆,后者指的是偏振光在糖分子平面下的旋轉(zhuǎn)?!癲-”和“l(fā)-”在糖化學(xué)中現(xiàn)已不太使用。

半縮醛異構(gòu)化

直鏈單糖的醛基或者酮基會(huì)不可逆的與另外一個(gè)碳原子作用形成半縮醛或半縮酮,得到一個(gè)帶有氧橋連接雙碳原子的雜環(huán)。由五個(gè)或六個(gè)原子組成環(huán)的分別稱為呋喃糖與吡喃糖,這些環(huán)狀糖與直鏈形式的糖存在化學(xué)平衡。由直鏈糖形成環(huán)狀糖的過(guò)程中,含有羰基氧原子的碳原子稱為:異頭碳。這個(gè)碳原子在成環(huán)后便成為分子內(nèi)的手性中心,具有兩種可能的構(gòu)型:若氧原子可在平面的上方或下方,這樣得到的一對(duì)手性異構(gòu)體稱之為:異頭物。若在異頭碳上的-OH取代基與環(huán)外CHOH基團(tuán)成反式構(gòu)型(即不在環(huán)一側(cè))時(shí),則稱為:α異頭物;另外一種情況兩者在環(huán)的同一側(cè),呈現(xiàn)順式構(gòu)型,則稱為:β異頭物。由于環(huán)狀糖與直鏈糖本身會(huì)互相轉(zhuǎn)化,因此兩種異頭物存在著平衡。費(fèi)歇爾投影式中,α異頭物被表達(dá)為:異頭羥基與CHOH呈現(xiàn)反式,而β異頭物則為順式。

二糖

由兩個(gè)連接成一起的單糖組成的糖類,稱為二糖。

二糖是由兩個(gè)單糖單元通過(guò)脫水反應(yīng),形成一種稱為糖苷鍵的共價(jià)鍵連接而成。在脫水過(guò)程中,一分子單糖脫除氫原子,而另一分子單糖脫除羥基。未經(jīng)修飾的二糖化學(xué)式可表達(dá)為:CHO。雖然雙糖種類繁多,但大多數(shù)并不常見(jiàn)。

麥芽糖、蔗糖、乳糖等是常見(jiàn)的二糖。1分子麥芽糖水解產(chǎn)生2分子葡萄糖;1分子蔗糖水解產(chǎn)生1分子葡萄糖和1分子果糖;1分子乳糖水解產(chǎn)生1分子葡萄糖和1分子半乳糖??梢?jiàn),二糖是由兩分子單糖組成。

蔗糖是存量最為豐富的二糖,它們是植物體內(nèi)存在最主要的糖類。紅糖,白糖,冰糖等都是由蔗糖加工制成的。蔗糖由一個(gè)D-葡萄糖分子與一個(gè)D-果糖分子所組成,其系統(tǒng)命名為:O-α-D-葡萄吡喃糖基-(1→2)-D-果糖呋喃糖苷,它由葡萄糖與果糖組成。葡萄糖為吡喃糖;果糖為呋喃糖。兩種單糖的連接方式:在D-葡萄糖的一號(hào)碳(C1)上的氧原子連接D-呋喃糖的二號(hào)碳(C2)。后綴-糖苷表明了:兩個(gè)單糖異頭碳參與了糖苷鍵的形成。

乳糖廣泛的存在于天然產(chǎn)物中,如:哺乳動(dòng)物的母乳。

麥芽糖(兩個(gè)D-葡萄糖通過(guò)1,4碳原子連接為α糖)與纖維糖(兩個(gè)D-葡萄糖通過(guò)1,4碳原子連接為β糖)。

二糖還可分類為還原二糖與非還原性二糖,通過(guò)兩個(gè)單糖分子的半縮醛(酮)羥基脫去一分子水而相互連接。這樣二糖分子中已沒(méi)有半縮醛(酮)羥基存在,因此其中任何一個(gè)單糖部分都不能再由環(huán)式轉(zhuǎn)變成醛(酮)式。這種二糖就沒(méi)有變旋現(xiàn)象和還原性,也不能生成糖脎,因此稱為非還原性二糖。

多糖

淀粉、纖維素、糖原和木糖他們化學(xué)式是(CHO)

復(fù)合糖

(complex carbohydrate,glycoconjugate)

糖類的還原端和蛋白質(zhì)或脂質(zhì)結(jié)合的產(chǎn)物。在生物中分布廣泛,有多種重要功能,細(xì)胞的識(shí)別、定性以及免疫等無(wú)不與之有關(guān)。糖類和蛋白質(zhì)結(jié)合有以蛋白質(zhì)為主的稱糖蛋白,如血液中的大部分蛋白質(zhì);也有以糖為主的,如蛋白聚糖是動(dòng)物結(jié)締組織的重要成分。和脂質(zhì)結(jié)合的,如脂多糖存在于細(xì)菌的外膜,成分以多糖為主;另外有稱為糖脂的,組成以脂質(zhì)為主,大多和細(xì)胞的膜連系在一起。糖脂可由鞘氨醇,也可由甘油等衍生,但在自然界分布最廣,迄今研究得最多的是鞘糖脂(見(jiàn)鞘脂)。

復(fù)合糖的不對(duì)稱:糖脂和糖蛋白只分布于細(xì)胞的外表面。

低聚糖和多糖

低聚糖和多糖都是由單糖單元通過(guò)糖苷鍵組成的長(zhǎng)鏈分子。兩者的區(qū)別在于單糖單元在鏈上的數(shù)量:低聚糖通常含有3-10個(gè)單糖單元,而多糖則超過(guò)10個(gè)單糖單元。實(shí)際應(yīng)用中,糖的分類更傾向于個(gè)人的判斷,如通常上述的雙糖可以算為低聚糖,也包括了:三糖-棉子糖和四糖-水蘇糖。

分類:

單糖、低聚糖(寡糖)、多糖、復(fù)合糖四種。

糖類化合物的生物學(xué)作用主要是:

1 作為生物能源;

2 作為其他物質(zhì)生物合成的碳源;

3 作為生物體的結(jié)構(gòu)物質(zhì);

4糖蛋白、糖脂等具有細(xì)胞識(shí)別、免疫活性等多種生理活性功能。

單糖-糖類種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一類,單糖分子含有許多親水基團(tuán),易溶于水,不溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑,簡(jiǎn)單的單糖一般是含有3-7個(gè)碳原子的多羥基醛或多羥基酮,其組成元素是C,H,O葡萄糖、果糖、半乳糖等。葡萄糖是生命活動(dòng)的主要能源物質(zhì),核糖是RNA的組成物質(zhì),脫氧核糖是DNA的組成物質(zhì)。葡萄糖、果糖的分子式都是:CHO。他們是同分異構(gòu)體。

低聚糖(寡糖)-由2-10個(gè)單糖分子聚合而成,水解后可生成單糖,包括二糖、三糖、四糖等。

二糖-二糖是由兩分子單糖脫水而成的糖苷,苷元是另一分子的單糖。二糖水解后生成兩分子的單糖。如乳糖、蔗糖、麥芽糖。蔗糖和麥芽糖是能水解成單糖供能。它們的分子式都是:CHO。也屬于同分異構(gòu)體。

三糖-水解后生成三分子的單糖。如棉子糖。淀粉是儲(chǔ)蓄物質(zhì),纖維素是組成細(xì)胞壁,糖元是儲(chǔ)能物質(zhì)。

多聚糖-由10個(gè)以上單糖分子聚合而成。經(jīng)水解后可生成多個(gè)單糖或低聚糖。根據(jù)水解后生成單糖的組成是否相同,可以分為:

同聚多糖-同聚多糖由一種單糖組成,水解后生成同種單糖。如阿拉伯膠、糖元、淀粉、纖維素等。淀粉和纖維素的表達(dá)式都是(CHO)。但他們不是同分異構(gòu)體,因?yàn)樗麄兊膎數(shù)量不同。其中淀粉n<纖維素n。

雜聚多糖-雜聚多糖由多種單糖組成,水解后生成不同種類的單糖。如粘多糖、半纖維素等。

復(fù)合糖(complex carbohydrate,glycoconjugate)。糖類的還原端和蛋白質(zhì)或脂質(zhì)結(jié)合的產(chǎn)物。

相關(guān)知識(shí)

相對(duì)甜度

果糖175 (最甜的糖)

蔗糖100

葡萄糖 74

麥芽糖32

科學(xué)食用方法

大部分糖,如單糖,二糖,應(yīng)定量攝取,不宜過(guò)量,尤其是糖尿病人,有可能會(huì)獲得反效果。

而纖維素,相對(duì)與其他糖類,可以大量食用,其在人體內(nèi)無(wú)法水解,但可以有助消化,預(yù)防便秘,痔瘡和直腸癌,降低膽固醇,預(yù)防和治療糖尿病等。

糖類是人體所需能量的主要來(lái)源,當(dāng)人體糖分不足,才會(huì)消耗脂肪,所以不建議不合理的節(jié)食減肥。

化學(xué)性質(zhì)

鑒定淀粉

1.取2支潔凈的試管,用記號(hào)筆在試管上部編號(hào)(如A和B)備用。

2.用天平稱取蔗糖和淀粉各2g,分別放入100ml的清水中,溶解后備用。

3.用量筒量取蔗糖溶液和淀粉溶液各3ml,分別滴入等量的稀碘液,觀察并記錄溶液顏色變化情況。

檢驗(yàn)還原性糖

根據(jù)是否具有還原性,將糖類分為還原性糖和非還原性糖。單糖、麥芽糖、乳糖等還原性糖與斐林試劑反應(yīng),可以產(chǎn)生磚紅色沉淀。因此,實(shí)驗(yàn)中常用斐林試劑來(lái)檢測(cè)還原性糖的存在。

1.取3支潔凈的試管,編號(hào)備用。

2.用量筒量取蔗糖溶液和淀粉溶液各3ml,分別注入其中的2支試管,再滴加1ml清水。

3.向第3支試管加入淀粉溶液3ml,再滴入1ml稀釋的唾液。

4.向3支試管內(nèi)分別加入2ml斐林試劑,隔水加熱2min,觀察并記錄溶液顏色變化情況。

建議考慮:斐林試劑主要是由質(zhì)量濃度為0.1g/ml的NaOH溶液和質(zhì)量濃度為0.05g/ml的CuSO溶液混合配制而成。

糖類的鑒定

蒽酮

的試驗(yàn)

糖類在濃硫酸的作用下,可經(jīng)脫水反應(yīng)生成糠醛或羥甲基糠醛,他們可與蒽酮反應(yīng)生成藍(lán)綠色糠醛衍生物。用上述反應(yīng)鑒定試樣為糖類后,再進(jìn)行單糖、雙糖、醛糖或酮糖的區(qū)別試驗(yàn)。

單糖與多糖的鑒定

巴弗試驗(yàn)

酸性溶液中,單糖和還原二糖的還原速率有明顯的差異。巴弗試劑(含5%乙酸銅的1%稀乙酸溶液)為弱酸性,能在2分鐘內(nèi)氧化單糖生成磚紅色的氧化亞銅,有橘黃色或橘紅色沉淀生成,示有單糖存在。由于橘黃色的沉淀懸浮在藍(lán)色的乙酸銅溶液中,故有時(shí)出現(xiàn)綠色。

酮糖的鑒定

Seliwanoff試驗(yàn)

本試驗(yàn)原理是將酮糖用濃鹽酸轉(zhuǎn)化為羥甲基糠醛,再與間苯二酚(Seliwanoff試驗(yàn))縮合,形成紅色產(chǎn)物。

向溶于水的試樣中加入等體積的濃鹽酸與數(shù)滴Seliwanoff試劑,將所得混合物加熱剛好至沸。若溶液在2分鐘內(nèi)即有紅色顯現(xiàn),還有暗黑色沉淀生成,說(shuō)明酮糖存在。長(zhǎng)時(shí)間放置或延長(zhǎng)加熱時(shí)間,醛糖也會(huì)發(fā)生顏色反應(yīng),但顏色稍淡且一般無(wú)沉淀生成。

營(yíng)養(yǎng)學(xué)

多種食物皆含有豐富的糖類,包括水果、汽水、面包、意式面食、豆類、馬鈴薯、米糠、稻米及麥類。糖類是生物中的常見(jiàn)能量來(lái)源,卻不是人類的必須營(yíng)養(yǎng)。糖類也不是任何其他分子的必須組成部份,而人體也可以從蛋白及脂肪獲取能量。腦部及腦神經(jīng)一般不能燃燒脂肪以獲取能量,但可以使用葡萄糖或酮糖代替。人體能從糖異生過(guò)程中,利用特定的氨基酸、甘油三酸酯中的甘油骨架,或是脂肪酸中的合成某些葡萄糖。糖類每克含有15.8千焦耳(即3.75千卡路里)而每克蛋白質(zhì)則能提供16.8千焦耳(4千卡路里),而每克脂肪則能提供37.8千焦耳(9千卡路里)。

生物一般不能利用所有糖類轉(zhuǎn)換成能量,其中葡萄糖是最普遍的能量來(lái)源,尤其是大腦只能由葡萄糖供能(由于血腦屏障的低通過(guò)性)。許多生物都有能力把其他單糖及雙糖代謝成能量,但以葡萄糖為首選,也最易消化。例如,在大腸桿菌中,當(dāng)遇到乳糖,乳糖操縱子會(huì)釋出酶,以消化乳糖,但如果乳糖和葡萄糖都存在乳糖操縱子會(huì)受到壓抑的,葡萄糖會(huì)首先被消化。多糖也是常見(jiàn)的能量來(lái)源,許多生物皆能分解淀粉成葡萄糖,但大部份生物都不能消化纖維素、甲殼素等其他多糖。這些糖只能由某些細(xì)菌及原生生物消化。例如,反芻動(dòng)物和白蟻會(huì)利用微生物來(lái)處理纖維素。雖然這些復(fù)雜的糖不能輕易消化,但它們卻是人類營(yíng)養(yǎng)的重要部份,稱為食用纖維,他們也可以通過(guò)工業(yè)手段制成其他類別的糖,如殼聚糖(由甲殼素加工而來(lái))。食用纖維對(duì)人類的最大益處,在于它能促進(jìn)腸胃蠕動(dòng),使消化系統(tǒng)更好地工作。美國(guó)藥物組織建議,每名美國(guó)及加拿大人的食物熱量需有45–65%來(lái)自糖類,以減低心臟病及肥胖癥的風(fēng)險(xiǎn)。聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織與世界衛(wèi)生組織也聯(lián)合建議每個(gè)國(guó)家制定營(yíng)養(yǎng)指引,訂立每人的總食物能量中的55–75%來(lái)自糖類,最多90%直接來(lái)自糖份。

分類法

歷史上,營(yíng)養(yǎng)學(xué)家曾經(jīng)只把糖類分為簡(jiǎn)單與復(fù)雜,但這種分類法難免存在歧義問(wèn)題?,F(xiàn)今的“簡(jiǎn)單糖類”一般指單糖與雙糖,而“復(fù)雜糖類”指多糖(包括低聚糖)。可是,“復(fù)雜糖類”最先見(jiàn)于美國(guó)參議院人類營(yíng)養(yǎng)需求委員會(huì)出版物《美國(guó)營(yíng)養(yǎng)目標(biāo)》(1977),該詞語(yǔ)的意思卻不相同,指的是"“水果、蔬菜及全谷物”。部份營(yíng)養(yǎng)學(xué)者以“復(fù)雜糖類”一詞指任何在含有纖維、維他命及礦物質(zhì)的食物中,可消化的糖類,以相對(duì)于提供較少其他營(yíng)養(yǎng)的已消化糖類。

許多人(甚至有營(yíng)養(yǎng)學(xué)家)相信,復(fù)雜的糖類(多糖,例如淀粉)比簡(jiǎn)單的糖類(例如單糖)消化得較慢,因此較健康。

實(shí)際上,簡(jiǎn)單糖類與復(fù)雜糖類對(duì)血糖水平的影響大同小異。一些簡(jiǎn)單的碳水化合物消化得非常緩慢(例如果糖),而一些復(fù)雜的碳水化合物,特別經(jīng)過(guò)處理后的,卻能迅速提高血糖水平(如淀粉)。從此可知,消化的速度取決于多種因素,包括連帶進(jìn)食的其他營(yíng)養(yǎng)物、食物準(zhǔn)備方法、在個(gè)人代謝的速度差異,以及該碳水化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

營(yíng)養(yǎng)學(xué)上,以升糖指數(shù) (GI)及血糖負(fù)荷(GL)的概念,來(lái)反映食物于消化后對(duì)人體的影響。升糖指數(shù)衡量人體吸收該食物中葡萄糖的速度,而血糖負(fù)荷則衡量食物中可吸收葡萄糖的總量。兩種指數(shù)中,最高則代表糖類含量最高、血糖水平最大影響的食物。胰島素指數(shù)是一個(gè)類似的、更新式的計(jì)算法,衡量食品對(duì)血腋胰島素水平的影響,主要考量食物中的葡萄糖(或淀粉)和某些氨基酸的份量。

膳食指南一般建議食用復(fù)雜碳水化合物(淀粉)和營(yíng)養(yǎng)豐富的簡(jiǎn)單碳水化合物,如水果、蔬菜及奶制品,以彌補(bǔ)大量碳水化合物的消耗。過(guò)量食用高度加工的碳水化合物來(lái)源,如玉米或土豆片,糖果,含糖飲料,糕點(diǎn)和白米,一般認(rèn)為是不健康的。美國(guó)農(nóng)業(yè)部的《2005年美國(guó)膳食指南》不再使用簡(jiǎn)單/復(fù)雜的分類法,改為推薦含豐富纖維素的食物和全谷物。

糖代謝

糖代謝可分為分解與合成兩方面,分解包括酵解與三羧酸循環(huán),合成包括糖的異生、糖原與結(jié)構(gòu)多糖的合成等,中間代謝還有磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等。

糖代謝受神經(jīng)、激素和酶的調(diào)節(jié)。同一生物體內(nèi)的不同組織,其代謝情況有很大差異。腦組織始終以同一速度分解糖,心肌和骨骼肌在正常情況下降解速度較低,但當(dāng)心肌缺氧和骨骼肌痙攣時(shí)可達(dá)到很高的速度。葡萄糖的合成主要在肝臟進(jìn)行。不同組織的糖代謝情況反映了它們的不同功能。

(一)消化

生物所需的能量,主要由糖的分解代謝所提供。生物要利用糖類作能源,首先須將比較復(fù)雜的糖分子經(jīng)酵解作用(即消化作用)變成單糖后才能被吸收,進(jìn)行代謝。生物水解糖類的酶為糖酶。糖酶分多糖酶和糖苷酶兩類。多糖酶可水解多糖類,糖苷酶可催化簡(jiǎn)單核苷及二糖的水解。多糖酶的種類很多,如淀粉酶、纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶等。

人類食物中的糖類一般以淀粉為主。水解淀粉和糖原的酶稱為淀粉酶。淀粉酶有α-淀粉酶和β-淀粉酶兩種。

(二)吸收

人和動(dòng)物小腸能直接吸收單糖,通過(guò)毛細(xì)血管進(jìn)入血液循環(huán)。不能消化的二糖、寡糖及多糖不能吸收,由腸細(xì)菌分解,以CO、甲烷、酸及H形式放出或參加代謝。各種單糖的吸收率不同,D-半乳糖>D-葡萄糖>D-果糖>D-甘露糖>D-木糖>阿拉伯糖。單糖的吸收機(jī)制包括被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn),兩種轉(zhuǎn)運(yùn)都由專一的蛋白質(zhì)與之結(jié)合而跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)即溶質(zhì)順濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn),吸收慢,不耗能;主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)即溶質(zhì)逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn),吸收快,耗能。