——碳水化合物是糖的多數形式
作者 五盛緣老爹
由于很多人，特別是糖尿病人，一提到“糖”就非常恐懼，所以，為了幫助人們認識糖，走出誤區，有必要對糖類進行全面揭示。
基本概念
1.碳水化合物：碳水化合物是人體必需營養素中三大產能物質之一，是由碳、氫、氧三種元素組成的生物大分子化合物，每兩個氫原子對應一個氧原子，比數與水相同，好像碳和水的化合物，故此得名。2.糖類的概念：低分子量的碳水化合物具有甜味，所以，這些碳水化合物又稱糖類。糖類是多羥基醛或多羥基酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱。3.碳水化合物是糖類的大多數形式，是對糖類狹義的理解。
糖類構成
糖類的分子通式是Cn(H2O)m，然而，符合這一通式的不一定都是糖類，是糖類也不一定都符合這一通式。生物化學家在先前發現某些糖類的分子都可以用通式表示，因其都是碳和水分子的倍數而稱為“碳水化合物”。但后來發現許多糖類分子式并不如此，這樣表示不夠恰當和精準，可是，已經沿用已久，便至今仍然這樣稱呼。
糖類詳解
糖類是人體重要的營養素，根據糖的結構分為單糖、雙糖、低聚糖、多糖四類。
1.單糖。單糖是糖類中結構最簡單，通常條件下不能再被直接水解成更小分子的糖，是一種重要的燃料分子，是具有兩個或更多羥基的醛或酮類，是構成各種寡糖和多糖的基本組織單位。①特性。單糖每分子含有3~9個碳原子，含有許多親水基團，易溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有機溶劑。②種類：單糖是核酸的結構片段，由三種不同的特征片段來分類：羥基的位置、分子內的碳原子數以及其手性構型。羰基在碳鏈末端分子的單糖稱為醛糖；羰基在碳鏈中間分子的單糖稱為酮糖。③名稱。單糖根據碳原子層得名，三個碳原子的單糖稱為丙糖；四個稱為丁糖；五個稱為戊糖，以此類推為己糖、庚糖、辛糖和壬糖。④常見單糖。生物體內的單糖有多種，最簡單的是丙糖；戊糖和己糖自然界分布最廣，含量最多，可不經消化直接被人體吸收利用。常見戊糖是D-核糖、D-2-脫氧核糖；常見己糖：葡萄糖（醛糖）、果糖（酮糖）、半乳糖、半露糖；己糖例如葡萄糖、果糖的分子式是同分異構體。⑤作用。葡萄糖是生命活動的主要能源物質；核糖是RNA的組成物質；脫氧核糖是DNA的組成物質。⑥糖醇。糖醇是單糖的重要衍生物，常見的有山梨醇、甘露醇、木糖醇、麥芽糖醇等。其中木糖醇是五碳醇，存在于瓜果和蔬菜中，其代謝不受胰島素調節，因而可被糖尿病人接受；麥芽糖醇由麥芽糖氫化制得，常用作功能性甜味劑，用于心血管病、糖尿病等患者的食品；糖醇不能被口腔中微生物利用，有防齲齒作用。
2.雙糖（二糖）。兩個連接在一起的單糖組成的糖類稱為雙糖。①構成。由兩個的相同或不同的單糖分子上的羥基脫水生成的糖苷，苷元是另一分子的單糖。②種類。自然界常見的是蔗糖和乳糖，還有麥芽糖、海藻糖、異麥芽糖、纖維二糖、殼二糖等；雙糖還可分類為還原二糖與非還原性二糖；三糖水解后生成三分子的單糖。③存在。蔗糖由葡萄糖與果糖組成，是植物體內存量最豐富、最主要的糖類；乳糖廣泛的存在于天然產物中，如哺乳動物的母乳。④功能。淀粉是儲蓄能量的物質；纖維素是組成細胞壁的物質；糖元是儲能物質；蔗糖和麥芽糖能水解成單糖供能。
3.低聚糖（寡糖）。①構成。低聚糖是由3~9個單糖分子通過糖苷鍵構成的聚合物。③性質。水解后可生成單糖，包括二糖、三糖、四糖等。③種類。根據糖苷鍵的不同而有不同名稱，目前已知的重要的幾種有棉子糖、水蘇糖、異麥芽低聚糖、低聚果糖、低聚甘露糖、大豆低聚糖等。
4.多聚糖（多糖）。①構成。多聚糖是由≥10個單糖分子脫水縮合并借糖苷鍵彼此連接而成的高分子聚合物。②形式。是以直鏈或支鏈縮合而成的同種單糖或異種單糖。③區別。低聚糖和多糖都是由單糖單元通過糖苷鍵組成的長鏈分子。兩者的區別在于單糖單元在鏈上的數量。④性質：不溶于水、無甜味、無結晶、無還原性，在酶或酸的作用下最后成為單糖。⑤分類：根據人體是否可以利用分為可利用多糖和不可利用多糖。可利用多糖如淀粉、糊精、糖原、幾丁質（殼多糖）。不可利用多糖如膳食纖維中纖維素、半纖維素；根據水解后生成單糖的組成是否相同分為同聚多糖和雜聚多糖。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、糖原、淀粉、纖維素等。雜聚多糖由多種單糖或其衍生物縮合形成，如透明質酸、硫酸軟骨素等，水解后生成不同種類的單糖，如粘多糖、半纖維素等。
5.復合糖。①構成復合糖是糖類的還原端和蛋白質或脂質結合的產物，在生物中分布廣泛。②功能。有多種重要功能，細胞的識別、定性以及免疫等無不與之有關。③種類。糖類和蛋白質結合有以蛋白質為主的稱糖蛋白，如血液中的大部分蛋白質；也有以糖為主的，如蛋白聚糖是動物結締組織的重要成分；同脂質結合的，如脂多糖存在于細菌的外膜，成分以多糖為主；糖脂的組成以脂質為主，大多和細胞的膜連系在一起。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（見鞘脂）。④特性。復合糖不對稱，糖脂和糖蛋白只分布于細胞的外表面。
糖類來源
糖類是廣布自然界中的最豐富的一類重要的有機化合物，通常都由一種簡單的碳水化合物，即單糖所構成，主要包括沒甜味的淀粉和有甜味的麥芽糖等。糖類以各種不同的形式存在于糧、谷、薯類、豆類和蔬菜水果中。人們獲得糖類主要從食物中獲得，日常食用的蔗糖、糧食和薯類中的淀粉、植物體中的纖維素、人體血液中的葡萄糖等均屬糖類。植物中最重要的糖是淀粉和纖維素，動物細胞中最重要的多糖是糖原。糖類在植物中約占其干物質的80％，在動物性食品中糖很少，約占其干物質的2％。在食品科學和其他非正式的場合中，碳水化合物通常指富有淀粉（如谷物或面食）或簡單的糖類的食物（如食糖）。
甜味甜度
人們都喜歡甜味，甜味是與糖聯系著的。蔗糖、葡萄糖、麥芽糖是大家熟悉的糖，不僅味道甜，而且還是供應人體能量的物質。果糖是最甜的糖。果糖、蔗糖與葡萄糖的甜味的比例，根據實驗測定是9：5：4。糖的甜度為果糖175、蔗糖100、葡萄糖 74、麥芽糖32。是不是所有的糖都有甜味呢？不是。例如，牛奶中有4%的乳糖，乳糖是沒有甜味的糖。反過來說，是不是有甜味的都是糖呢？也不能這樣說。例如乙二醇、甘油雖有甜味，但都不是糖。根據糖的化學定義，糖就與甜味沒有必然的聯系了。
糖類功能
糖類是人類賴以生存的重要物質之一 ，在生命活動過程中起著重要的作用。
1.生物能源。生命活動需要能量，糖是一切生命體維持生命活動所需能量的主要來源。①人體的燃料是糖，各組織器官都要依靠糖氧化后產生的熱量來維持生命活動。②糖是腦神經系統熱能的唯一來源。③糖是人體三大主要熱能的來源之一，每克葡萄糖在人體內氧化產生約4千卡能量，人體的熱能約占所需總熱能的60～70％是由糖類提供的。④人體進行呼吸、血液循環、肢體及體溫保持等都少不了糖。⑤兒童生長發育，糖更是不可少的營養素。
2.儲存能量。①植物的淀粉和動物的糖原都是能量的儲存形式。人體儲存能量可維持血糖。糖在體內以糖原的形式儲存，當機體需要時，糖原分解，釋放入血，維持正常血糖濃度，供給各個器官。③輔助脂肪氧化。體內脂肪氧化依靠糖供給熱能，如果糖供給不足，脂肪就不能完全氧化成二氧化碳和水，會產生過多的酸性物質在人體積存起來，造成酸中毒。
3.構成組織。糖是構成人體組織不可缺少的重要原料，是構成神經、軟骨、骨骼、眼球角膜、玻璃體的重要成分；由糖和核糖蛋白組成的核糖核酸和脫氧核酸是細胞的重要成分；肝臟、肌肉中含有糖元，血液中含有葡萄糖，體脂的一部分由糖元轉化而來，人體各個組織、器官中無不含有糖的成分。糖也是保護各器官功能，幫助肝臟解毒的重要物質。
4.合成碳源。糖類同其他物質生物合成碳源，如與蛋白質結合形成糖蛋白、與脂肪結合形成糖脂等，具有細胞識別、免疫活性等多種生理活性功能。為蛋白質、核酸、脂類的合成和代謝提供碳骨架。糖分解代謝的中間產物可為體內其他含碳水化合物的合成提供原料。如糖在體內可轉變為脂肪酸和甘油，進而合成脂肪；可轉變為某些氨基酸以供機體合成蛋白質所需；可轉變為葡萄糖醛酸，參與機體的生物轉化反應等；因而糖是人體重要的碳源。
5.調節功能。糖對調節人體的生理功能十分重要。①大腦功能正常運轉都要靠糖，血糖過低，會使大腦功能發生阻礙，長期戒糖會導致注意力下降，大腦營養失調。②糖還能保肝解毒，能讓人精神振奮，精力充沛。③是生物體重要的構成物質，或當作動物外骨骼和植物的細胞壁，如甲殼素和纖維素。細胞的骨架。纖維素、半纖維素、木質素是植物細胞壁的主要成分，肽聚糖是細胞壁的主要成分。④五碳醛糖的核糖是構成各種輔因子不可或缺的物質（如ATP、FAD和NAD），也是一些遺傳物質分子的骨干（如RNA）。
6.其他功能
糖類是細胞的構成成分，如細胞壁。糖類是細胞之間相互識別的信息分子的組成成分。細胞識別包括生長、發育、受精、免疫、形態發生、癌變、衰老等。糖類的眾多衍生物同時也與免疫系統、受精、預防疾病、血液凝固和生長等有極大的關聯。如糖蛋白的糖鏈、血型的分類。糖類與遺傳信息的傳遞密切相關，如：DNA、RNA分子都含有糖。糖類是生物體內許多物質的前體，如：氨基酸、核苷酸、脂肪、輔酶等都是通過糖代謝的中間產物轉變而來。細胞間識別和生物分子間的識別。細胞膜表面糖蛋白的寡糖鏈參與細胞間的識別。一些細胞的細胞膜表面含有糖分子或寡糖鏈，構成細胞的天線，參與細胞通信。紅細胞表面ABO血型決定簇就含有巖藻糖。
食糖制取
糖不僅是一種重要食品，在食品加工中還發揮舉足輕重的作用，比如，烘焙時，面包散發出的濃郁香味以及金黃誘人的外皮，是因為加熱糖出現了美拉德反應；在制作冰淇淋時，因為糖不會結冰，它與清水混合物就會具有抗結能力，在較低的溫度時依然可以令冰淇淋保持軟滑，并防止儲運過程中品質降低。作為一種甜味物質，人們經常食用的是白糖、紅糖和冰糖等，都是由蔗糖加工制成的。制糖方法并不復雜，把甘蔗或甜菜壓出汁，濾去雜質，再往濾液中加適量的石灰水，中和其中所含的酸，再過濾,除去沉淀，將二氧化碳通入濾液，使石灰水沉淀成碳酸鈣，再重復過濾，所得濾液就是蔗糖的水溶液了。將蔗糖水溶液放在真空器里減壓蒸發、濃縮、冷卻，就有紅棕色略帶粘性的結晶物析出，這就是紅糖。想制造白糖，須將紅糖溶于水，加入適量的骨碳或活性炭，將紅糖水中有色物質吸附，再過濾、加熱、濃縮、冷卻濾液，一種白色晶體——白糖就出現了。白糖比紅糖純，但仍含一些水分，再把白糖加熱至適當溫度除去水分，就得到無色透明的塊狀大晶體——冰糖。可見，冰糖的純度最高，也最甜。說起甜味物質，人們很自然想到糖精。糖精并非“糖之精華”，它不是從糖里提煉出來的，而是以又黑又臭的煤焦油為基本原料制成的。糖精沒有營養價值。少量糖精對人體無害，但食用糖精過量對人體有害。所以糖精可以食用，但最好不用。
糖的吸收
糖類包括蔗糖（紅糖、白糖、砂糖、黃糖）、葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麥芽糖、淀粉、糊精和糖原棉花糖等。在這些糖中，除了葡萄糖、果糖和半乳糖能被人體直接吸收，其余的糖都要在體內轉化為葡萄糖后才能被吸懷利用。
科學吃糖
糖是食物之一，當然可以吃。但糖類是熱值很高的碳水化合物。任何食物都要會吃，吃得合理才能吃出健康。不能只顧一張嘴，不顧身體，香在嘴里，臭在腹內，吃了生病，得不償失。
1.糖品有害。吃糖要吃天然糖，要少吃人造糖。①世界衛生組織曾對23個國家人口死亡原因作了調查后認為，糖比煙和含酒精的飲料對人體的危害還大。食糖和甜品攝人過多易導致各種疾病 ，如肥胖、動脈硬化、高血壓、心臟病、血管硬化癥及腦溢血、糖尿病等。②糖屬酸性物質，長期高糖飲食會改變人體血液的酸堿度，呈酸性體質，減弱白血球對病毒的抵御能力，進而危害人體健康，壽命縮短20年。因此于1995年提出“全球戒糖”的口號。
2.影響代謝。①吃糖過多會使人產生飽腹感，食欲不佳，影響正常進食，導致營養素的缺乏。②長期嗜好甜食的人使體內環境失調，容易引發多種眼病，如青少年近視、老年性白內障。專家曾對50例白內障患者調查，發現其中有34％的患者有酷愛甜食的習慣，與葡萄糖代謝障礙有關。③影響脂肪消耗，吃糖過多會造成脂肪堆積，出現肥胖。④影響鈣質代謝。學者認為吃糖量如果達到總食量的16-18％就可使體內鈣質代謝紊亂，妨礙鈣化作用。據日本一項調查表明，小兒吃糖過多骨折率有所增加，是造成軟骨癥、骨折的重要原因。兒童長期高糖飲食，直接影響兒童骨骼的生長發育，導致佝僂病等，影響小孩長高 。兒童吃糖如果不注意口腔衛生，則為口腔的細菌提供了生長繁殖的條件，容易引起齲齒和口腔潰瘍。因此世界衛生組織呼吁家長不要讓孩子吃太多的甜食。
3.避免誤導。國內外有人拿實驗說事，難免造成一定誤導，如①掌握時機吃糖對人體是有益的，如洗浴和運動時大量出汗和消耗體力，吃糖可更快補充熱量，防止虛脫。②當疲勞饑餓、頭暈惡心時，吃糖可迅速升高血糖，穩定情緒，恢復正常。③每天下午2點吃點巧克力、甜點心或甜飲料時，可使人在學習和工作時精神振奮，精力充沛，減少車禍。④單純性肥胖是由于總熱量的攝入與消耗之間失去平衡所致，不能把肥胖歸結于糖。依據是美國食品和藥物管理局對食糖研究的結果認為，食糖除導致齲齒外，引發肥胖和其他疾病是沒有根據的。理由是食糖不是使人發胖的原因；瑞典幾位醫學家的研究更進一步證實，食用糖不會導致人體內形成脂肪層。⑤胖人的食物中脂肪總是比糖多，所以，減肥首先應減少食用脂肪性食物。歐洲營養學家、瑞典的阿斯特魯認為，如果不濫食過多脂肪食物，那就可以安心地提高糖的用量，而不必擔心肥胖。當人體糖分不足會消耗脂肪，所以不建議不合理的節食減肥……。
營養學看法。
1.糖類是生物中的常見能量來源，多種食物皆含有豐富的糖類，包括水果、汽水、面包、意大利面、豆類、馬鈴薯、米糠、稻米及麥類。人體也可以從蛋白及脂肪獲取能量。腦部及腦神經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。人體能從糖異生過程中，利用特定的氨基酸、甘油三酯中的甘油骨架，或是脂肪酸中的合成某些葡萄糖。需要特別注意：“糖類是生物中的常見能量來源，卻不是人類的必須營養。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。”這句話不夠精準，值得商榷！
2.生物一般不能利用所有糖類轉換成能量，其中葡萄糖是最普遍的能量來源，尤其是大腦，由于血腦屏障具有低通過性，只能由葡萄糖供能。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，當遇到乳糖，乳糖操縱子會釋出酶，以消化乳糖。但如果乳糖和葡萄糖都存在，乳糖操縱子會受到壓抑的，葡萄糖會首先被消化。
3.多糖也是常見的能量來源，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菌及原生生物消化。例如，反芻動物和白蟻會利用微生物來處理纖維素。雖然這些復雜的糖不能輕易消化，但它們卻是人類營養的重要部份，稱為食用纖維。他們也可以通過工業手段制成其他類別的糖，如殼聚糖（由甲殼素加工而來）。美國藥物組織建議，每名美國及加拿大人的食物熱量需有45–65%來自糖類，以減低心臟病及肥胖癥的風險。聯合國糧農組織和世界衛生組織也聯合建議每個國家制定營養指引，訂立每人的總食物能量中的55–75%來自糖類，最多90%直接來自糖份。
五盛緣20170611 ?
