——碳水化合物是糖的多数形式
作者 五盛缘老爹
由于很多人，特别是糖尿病人，一提到“糖”就非常恐惧，所以，为了帮助人们认识糖，走出误区，有必要对糖类进行全面揭示。
基本概念
1.碳水化合物：碳水化合物是人体必需营养素中三大产能物质之一，是由碳、氢、氧三种元素组成的生物大分子化合物，每两个氢原子对应一个氧原子，比数与水相同，好像碳和水的化合物，故此得名。2.糖类的概念：低分子量的碳水化合物具有甜味，所以，这些碳水化合物又称糖类。糖类是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。3.碳水化合物是糖类的大多数形式，是对糖类狭义的理解。
糖类构成
糖类的分子通式是Cn(H2O)m，然而，符合这一通式的不一定都是糖类，是糖类也不一定都符合这一通式。生物化学家在先前发现某些糖类的分子都可以用通式表示，因其都是碳和水分子的倍数而称为“碳水化合物”。但后来发现许多糖类分子式并不如此，这样表示不够恰当和精准，可是，已经沿用已久，便至今仍然这样称呼。
糖类详解
糖类是人体重要的营养素，根据糖的结构分为单糖、双糖、低聚糖、多糖四类。
1.单糖。单糖是糖类中结构最简单，通常条件下不能再被直接水解成更小分子的糖，是一种重要的燃料分子，是具有两个或更多羟基的醛或酮类，是构成各种寡糖和多糖的基本组织单位。①特性。单糖每分子含有3~9个碳原子，含有许多亲水基团，易溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。②种类：单糖是核酸的结构片段，由三种不同的特征片段来分类：羟基的位置、分子内的碳原子数以及其手性构型。羰基在碳链末端分子的单糖称为醛糖；羰基在碳链中间分子的单糖称为酮糖。③名称。单糖根据碳原子层得名，三个碳原子的单糖称为丙糖；四个称为丁糖；五个称为戊糖，以此类推为己糖、庚糖、辛糖和壬糖。④常见单糖。生物体内的单糖有多种，最简单的是丙糖；戊糖和己糖自然界分布最广，含量最多，可不经消化直接被人体吸收利用。常见戊糖是D-核糖、D-2-脱氧核糖；常见己糖：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异构体。⑤作用。葡萄糖是生命活动的主要能源物质；核糖是RNA的组成物质；脱氧核糖是DNA的组成物质。⑥糖醇。糖醇是单糖的重要衍生物，常见的有山梨醇、甘露醇、木糖醇、麦芽糖醇等。其中木糖醇是五碳醇，存在于瓜果和蔬菜中，其代谢不受胰岛素调节，因而可被糖尿病人接受；麦芽糖醇由麦芽糖氢化制得，常用作功能性甜味剂，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，有防龋齿作用。
2.双糖（二糖）。两个连接在一起的单糖组成的糖类称为双糖。①构成。由两个的相同或不同的单糖分子上的羟基脱水生成的糖苷，苷元是另一分子的单糖。②种类。自然界常见的是蔗糖和乳糖，还有麦芽糖、海藻糖、异麦芽糖、纤维二糖、壳二糖等；双糖还可分类为还原二糖与非还原性二糖；三糖水解后生成三分子的单糖。③存在。蔗糖由葡萄糖与果糖组成，是植物体内存量最丰富、最主要的糖类；乳糖广泛的存在于天然产物中，如哺乳动物的母乳。④功能。淀粉是储蓄能量的物质；纤维素是组成细胞壁的物质；糖元是储能物质；蔗糖和麦芽糖能水解成单糖供能。
3.低聚糖（寡糖）。①构成。低聚糖是由3~9个单糖分子通过糖苷键构成的聚合物。③性质。水解后可生成单糖，包括二糖、三糖、四糖等。③种类。根据糖苷键的不同而有不同名称，目前已知的重要的几种有棉子糖、水苏糖、异麦芽低聚糖、低聚果糖、低聚甘露糖、大豆低聚糖等。
4.多聚糖（多糖）。①构成。多聚糖是由≥10个单糖分子脱水缩合并借糖苷键彼此连接而成的高分子聚合物。②形式。是以直链或支链缩合而成的同种单糖或异种单糖。③区别。低聚糖和多糖都是由单糖单元通过糖苷键组成的长链分子。两者的区别在于单糖单元在链上的数量。④性质：不溶于水、无甜味、无结晶、无还原性，在酶或酸的作用下最后成为单糖。⑤分类：根据人体是否可以利用分为可利用多糖和不可利用多糖。可利用多糖如淀粉、糊精、糖原、几丁质（壳多糖）。不可利用多糖如膳食纤维中纤维素、半纤维素；根据水解后生成单糖的组成是否相同分为同聚多糖和杂聚多糖。同聚多糖由一种单糖组成，水解后生成同种单糖，如阿拉伯胶、糖原、淀粉、纤维素等。杂聚多糖由多种单糖或其衍生物缩合形成，如透明质酸、硫酸软骨素等，水解后生成不同种类的单糖，如粘多糖、半纤维素等。
5.复合糖。①构成复合糖是糖类的还原端和蛋白质或脂质结合的产物，在生物中分布广泛。②功能。有多种重要功能，细胞的识别、定性以及免疫等无不与之有关。③种类。糖类和蛋白质结合有以蛋白质为主的称糖蛋白，如血液中的大部分蛋白质；也有以糖为主的，如蛋白聚糖是动物结缔组织的重要成分；同脂质结合的，如脂多糖存在于细菌的外膜，成分以多糖为主；糖脂的组成以脂质为主，大多和细胞的膜连系在一起。糖脂可由鞘氨醇，也可由甘油等衍生，但在自然界分布最广，迄今研究得最多的是鞘糖脂（见鞘脂）。④特性。复合糖不对称，糖脂和糖蛋白只分布于细胞的外表面。
糖类来源
糖类是广布自然界中的最丰富的一类重要的有机化合物，通常都由一种简单的碳水化合物，即单糖所构成，主要包括没甜味的淀粉和有甜味的麦芽糖等。糖类以各种不同的形式存在于粮、谷、薯类、豆类和蔬菜水果中。人们获得糖类主要从食物中获得，日常食用的蔗糖、粮食和薯类中的淀粉、植物体中的纤维素、人体血液中的葡萄糖等均属糖类。植物中最重要的糖是淀粉和纤维素，动物细胞中最重要的多糖是糖原。糖类在植物中约占其干物质的80％，在动物性食品中糖很少，约占其干物质的2％。在食品科学和其他非正式的场合中，碳水化合物通常指富有淀粉（如谷物或面食）或简单的糖类的食物（如食糖）。
甜味甜度
人们都喜欢甜味，甜味是与糖联系着的。蔗糖、葡萄糖、麦芽糖是大家熟悉的糖，不仅味道甜，而且还是供应人体能量的物质。果糖是最甜的糖。果糖、蔗糖与葡萄糖的甜味的比例，根据实验测定是9：5：4。糖的甜度为果糖175、蔗糖100、葡萄糖 74、麦芽糖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，乳糖是没有甜味的糖。反过来说，是不是有甜味的都是糖呢？也不能这样说。例如乙二醇、甘油虽有甜味，但都不是糖。根据糖的化学定义，糖就与甜味没有必然的联系了。
糖类功能
糖类是人类赖以生存的重要物质之一 ，在生命活动过程中起着重要的作用。
1.生物能源。生命活动需要能量，糖是一切生命体维持生命活动所需能量的主要来源。①人体的燃料是糖，各组织器官都要依靠糖氧化后产生的热量来维持生命活动。②糖是脑神经系统热能的唯一来源。③糖是人体三大主要热能的来源之一，每克葡萄糖在人体内氧化产生约4千卡能量，人体的热能约占所需总热能的60～70％是由糖类提供的。④人体进行呼吸、血液循环、肢体及体温保持等都少不了糖。⑤儿童生长发育，糖更是不可少的营养素。
2.储存能量。①植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式。人体储存能量可维持血糖。糖在体内以糖原的形式储存，当机体需要时，糖原分解，释放入血，维持正常血糖浓度，供给各个器官。③辅助脂肪氧化。体内脂肪氧化依靠糖供给热能，如果糖供给不足，脂肪就不能完全氧化成二氧化碳和水，会产生过多的酸性物质在人体积存起来，造成酸中毒。
3.构成组织。糖是构成人体组织不可缺少的重要原料，是构成神经、软骨、骨骼、眼球角膜、玻璃体的重要成分；由糖和核糖蛋白组成的核糖核酸和脱氧核酸是细胞的重要成分；肝脏、肌肉中含有糖元，血液中含有葡萄糖，体脂的一部分由糖元转化而来，人体各个组织、器官中无不含有糖的成分。糖也是保护各器官功能，帮助肝脏解毒的重要物质。
4.合成碳源。糖类同其他物质生物合成碳源，如与蛋白质结合形成糖蛋白、与脂肪结合形成糖脂等，具有细胞识别、免疫活性等多种生理活性功能。为蛋白质、核酸、脂类的合成和代谢提供碳骨架。糖分解代谢的中间产物可为体内其他含碳水化合物的合成提供原料。如糖在体内可转变为脂肪酸和甘油，进而合成脂肪；可转变为某些氨基酸以供机体合成蛋白质所需；可转变为葡萄糖醛酸，参与机体的生物转化反应等；因而糖是人体重要的碳源。
5.调节功能。糖对调节人体的生理功能十分重要。①大脑功能正常运转都要靠糖，血糖过低，会使大脑功能发生阻碍，长期戒糖会导致注意力下降，大脑营养失调。②糖还能保肝解毒，能让人精神振奋，精力充沛。③是生物体重要的构成物质，或当作动物外骨骼和植物的细胞壁，如甲壳素和纤维素。细胞的骨架。纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分，肽聚糖是细胞壁的主要成分。④五碳醛糖的核糖是构成各种辅因子不可或缺的物质（如ATP、FAD和NAD），也是一些遗传物质分子的骨干（如RNA）。
6.其他功能
糖类是细胞的构成成分，如细胞壁。糖类是细胞之间相互识别的信息分子的组成成分。细胞识别包括生长、发育、受精、免疫、形态发生、癌变、衰老等。糖类的众多衍生物同时也与免疫系统、受精、预防疾病、血液凝固和生长等有极大的关联。如糖蛋白的糖链、血型的分类。糖类与遗传信息的传递密切相关，如：DNA、RNA分子都含有糖。糖类是生物体内许多物质的前体，如：氨基酸、核苷酸、脂肪、辅酶等都是通过糖代谢的中间产物转变而来。细胞间识别和生物分子间的识别。细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链，构成细胞的天线，参与细胞通信。红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖。
食糖制取
糖不仅是一种重要食品，在食品加工中还发挥举足轻重的作用，比如，烘焙时，面包散发出的浓郁香味以及金黄诱人的外皮，是因为加热糖出现了美拉德反应；在制作冰淇淋时，因为糖不会结冰，它与清水混合物就会具有抗结能力，在较低的温度时依然可以令冰淇淋保持软滑，并防止储运过程中品质降低。作为一种甜味物质，人们经常食用的是白糖、红糖和冰糖等，都是由蔗糖加工制成的。制糖方法并不复杂，把甘蔗或甜菜压出汁，滤去杂质，再往滤液中加适量的石灰水，中和其中所含的酸，再过滤,除去沉淀，将二氧化碳通入滤液，使石灰水沉淀成碳酸钙，再重复过滤，所得滤液就是蔗糖的水溶液了。将蔗糖水溶液放在真空器里减压蒸发、浓缩、冷却，就有红棕色略带粘性的结晶物析出，这就是红糖。想制造白糖，须将红糖溶于水，加入适量的骨碳或活性炭，将红糖水中有色物质吸附，再过滤、加热、浓缩、冷却滤液，一种白色晶体——白糖就出现了。白糖比红糖纯，但仍含一些水分，再把白糖加热至适当温度除去水分，就得到无色透明的块状大晶体——冰糖。可见，冰糖的纯度最高，也最甜。说起甜味物质，人们很自然想到糖精。糖精并非“糖之精华”，它不是从糖里提炼出来的，而是以又黑又臭的煤焦油为基本原料制成的。糖精没有营养价值。少量糖精对人体无害，但食用糖精过量对人体有害。所以糖精可以食用，但最好不用。
糖的吸收
糖类包括蔗糖（红糖、白糖、砂糖、黄糖）、葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖、淀粉、糊精和糖原棉花糖等。在这些糖中，除了葡萄糖、果糖和半乳糖能被人体直接吸收，其余的糖都要在体内转化为葡萄糖后才能被吸怀利用。
科学吃糖
糖是食物之一，当然可以吃。但糖类是热值很高的碳水化合物。任何食物都要会吃，吃得合理才能吃出健康。不能只顾一张嘴，不顾身体，香在嘴里，臭在腹内，吃了生病，得不偿失。
1.糖品有害。吃糖要吃天然糖，要少吃人造糖。①世界卫生组织曾对23个国家人口死亡原因作了调查后认为，糖比烟和含酒精的饮料对人体的危害还大。食糖和甜品摄人过多易导致各种疾病 ，如肥胖、动脉硬化、高血压、心脏病、血管硬化症及脑溢血、糖尿病等。②糖属酸性物质，长期高糖饮食会改变人体血液的酸碱度，呈酸性体质，减弱白血球对病毒的抵御能力，进而危害人体健康，寿命缩短20年。因此于1995年提出“全球戒糖”的口号。
2.影响代谢。①吃糖过多会使人产生饱腹感，食欲不佳，影响正常进食，导致营养素的缺乏。②长期嗜好甜食的人使体内环境失调，容易引发多种眼病，如青少年近视、老年性白内障。专家曾对50例白内障患者调查，发现其中有34％的患者有酷爱甜食的习惯，与葡萄糖代谢障碍有关。③影响脂肪消耗，吃糖过多会造成脂肪堆积，出现肥胖。④影响钙质代谢。学者认为吃糖量如果达到总食量的16-18％就可使体内钙质代谢紊乱，妨碍钙化作用。据日本一项调查表明，小儿吃糖过多骨折率有所增加，是造成软骨症、骨折的重要原因。儿童长期高糖饮食，直接影响儿童骨骼的生长发育，导致佝偻病等，影响小孩长高 。儿童吃糖如果不注意口腔卫生，则为口腔的细菌提供了生长繁殖的条件，容易引起龋齿和口腔溃疡。因此世界卫生组织呼吁家长不要让孩子吃太多的甜食。
3.避免误导。国内外有人拿实验说事，难免造成一定误导，如①掌握时机吃糖对人体是有益的，如洗浴和运动时大量出汗和消耗体力，吃糖可更快补充热量，防止虚脱。②当疲劳饥饿、头晕恶心时，吃糖可迅速升高血糖，稳定情绪，恢复正常。③每天下午2点吃点巧克力、甜点心或甜饮料时，可使人在学习和工作时精神振奋，精力充沛，减少车祸。④单纯性肥胖是由于总热量的摄入与消耗之间失去平衡所致，不能把肥胖归结于糖。依据是美国食品和药物管理局对食糖研究的结果认为，食糖除导致龋齿外，引发肥胖和其他疾病是没有根据的。理由是食糖不是使人发胖的原因；瑞典几位医学家的研究更进一步证实，食用糖不会导致人体内形成脂肪层。⑤胖人的食物中脂肪总是比糖多，所以，减肥首先应减少食用脂肪性食物。欧洲营养学家、瑞典的阿斯特鲁认为，如果不滥食过多脂肪食物，那就可以安心地提高糖的用量，而不必担心肥胖。当人体糖分不足会消耗脂肪，所以不建议不合理的节食减肥……。
营养学看法。
1.糖类是生物中的常见能量来源，多种食物皆含有丰富的糖类，包括水果、汽水、面包、意大利面、豆类、马铃薯、米糠、稻米及麦类。人体也可以从蛋白及脂肪获取能量。脑部及脑神经一般不能燃烧脂肪以获取能量，但可以使用葡萄糖或酮糖代替。人体能从糖异生过程中，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。需要特别注意：“糖类是生物中的常见能量来源，却不是人类的必须营养。糖类也不是任何其他分子的必须组成部份，而人体也可以从蛋白及脂肪获取能量。”这句话不够精准，值得商榷！
2.生物一般不能利用所有糖类转换成能量，其中葡萄糖是最普遍的能量来源，尤其是大脑，由于血脑屏障具有低通过性，只能由葡萄糖供能。许多生物都有能力把其他单糖及双糖代谢成能量，但以葡萄糖为首选，也最易消化。例如在大肠杆菌中，当遇到乳糖，乳糖操纵子会释出酶，以消化乳糖。但如果乳糖和葡萄糖都存在，乳糖操纵子会受到压抑的，葡萄糖会首先被消化。
3.多糖也是常见的能量来源，许多生物皆能分解淀粉成葡萄糖，但大部份生物都不能消化纤维素、甲壳素等其他多糖。这些糖只能由某些细菌及原生生物消化。例如，反刍动物和白蚁会利用微生物来处理纤维素。虽然这些复杂的糖不能轻易消化，但它们却是人类营养的重要部份，称为食用纤维。他们也可以通过工业手段制成其他类别的糖，如壳聚糖（由甲壳素加工而来）。美国药物组织建议，每名美国及加拿大人的食物热量需有45–65%来自糖类，以减低心脏病及肥胖症的风险。联合国粮农组织和世界卫生组织也联合建议每个国家制定营养指引，订立每人的总食物能量中的55–75%来自糖类，最多90%直接来自糖份。
五盛缘20170611
