碳水化合物的分类

一、碳水化合物的分类

碳水化合物是由碳、氢、氧元素组成的一大类化合物,是多羟基醇的醛、酮衍生物,根据聚合度可分为糖、寡糖和多糖三类。

(一)糖

糖包括单糖、双糖和糖醇。

1.单糖

单糖是最简单的糖,通常条件下不能再被直接水解为分子更小的糖。单糖是构成各种寡糖和多糖的基本组成单位,每分子含3~9个碳原子。按碳链碳原子的多少,可分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖、辛糖和壬糖。己糖和戊糖在自然界中分布最广,含量最多,具有甜味,易溶于水,可不经消化直接被吸收和利用。

常见的单糖有葡萄糖、果糖和半乳糖等。

葡萄糖是构成糖类的最基本结构单位,一般以游离状态存在于葡萄、香蕉和柿子等水果中。它是最好被机体吸收的糖,即可口服又可经过静脉注射,释放能量最快。

果糖是天然碳水化合物中甜味最高的糖。如以蔗糖甜度为100,果糖的相对甜度可达110。果糖可以直接被吸收,进入体内后在肝脏的作用下转变为葡萄糖。果糖代谢比葡萄糖快,且不依赖胰岛素,对血糖影响小,适用于糖尿病患者和肝功能不全者补充能量。

半乳糖是乳糖的组成部分,在人体内先转变为葡萄糖后才能被机体利用。

2.双糖

双糖是由两个相同或不相同的单糖分子上的羟基脱水生成的糖苷。自然界最常见的双糖是蔗糖、乳糖和麦芽糖,此外还有海藻糖、异麦芽糖等。双糖可以在酶的作用下分解为单糖而被机体吸收和利用。

蔗糖俗称食糖,有白糖、砂糖、红糖和冰糖多种形式。它是由1分子D 葡萄糖与1分子D-果糖脱水缩合而成,存在于甘蔗、甜菜中。

乳糖由1分子D-葡萄糖与1分子D-半乳糖糖借β1,4-糖苷键相连而成。乳糖只存在于各种哺乳动物的乳汁中,其浓度约为5%。

麦芽糖由2分子的葡萄糖以α-1,4-糖苷键相连而成。

3.糖醇

糖醇是单糖的重要衍生物,常见的有山梨醇、甘露醇、木糖醇和麦芽糖醇等。其中木糖醇是五碳醇,存在于多种水果和蔬菜中,其代谢不受胰岛素调节,因而可被糖尿病患者所接受。麦芽糖醇由麦芽糖氢化制得,可作为功能性甜味剂用于心血管病、糖尿病等患者的保健食品中。麦芽糖醇由于不能被口腔中的微生物利用,故有防龋齿的作用。

(二)寡糖

寡糖又称为低聚糖,由3~10个单糖分子通过糖苷键构成聚合物,根据糖苷键的不同而有不同名称。目前已知的几种重要寡糖有棉籽糖、水苏糖、低聚木糖、低聚果糖、低聚甘露糖和大豆低聚糖等。其甜度通常只有蔗糖的30%~60%。

有些低聚糖不能被消化酶所分解,但是可以在大肠内被细菌分解后形成短链脂肪酸,因此可作为肠道益生菌的“食粮”,并被命名为益生元。益生元是近年来应用最为广泛的普通食品和保健食品的功能配料。

(三)多糖

多糖是由大于或等于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。多糖在性质上与单糖和低聚糖不同,一般不溶于水,无甜味,不形成结晶,无还原性。在酶或酸的作用下,多糖可水解成单糖残基不等的片断,最后水解为单糖而被机体利用。根据营养学上新的分类方法,多糖可分为淀粉和非淀粉多糖(糖原)。

1.淀粉

淀粉是人类的主要食物,存在于谷类、根茎类等植物中。淀粉由葡萄糖聚合而成,因聚合方式不同而分为直链淀粉和支链淀粉。

在天然食品中直链淀粉含量较少,一般仅占淀粉成分的19%~35%。支链淀粉分子量相对较大,一般由几千个葡萄糖残基组成。在食物淀粉中,支链淀粉含量较高,一般占65%~81%。支链淀粉含量与食物的品质有很大关系,含支链淀粉越多,糯性越大。不同品种的大米,所含的支链淀粉和直链淀粉的比例各不相同。

改性淀粉(Modified Starch)又称为变性淀粉,是指普通淀粉经过物理或化学方法处理后,使其某些性质发生改变的淀粉,如预糊化淀粉、高黏度淀粉、低黏度淀粉、交联淀粉、糊精和淀粉衍生物等。这些淀粉仍保持原有颗粒结构,外观与原淀粉无差别,但其黏度、稳定性和色泽等性质发生了明显改变。这些改性淀粉在食品工业中可用于增稠、保型、稳定冷冻食品内部结构、改善食物的风味、去除异杂味等。

有些淀粉在人的小肠内不易为消化酶水解,而在大肠内发酵并被完全吸收,这些淀粉可称为抗性淀粉(Resistant Starch)。例如,煮熟的冷马铃薯淀粉、青香蕉中的淀粉、整个谷粒和大的淀粉颗粒等,它们有类似膳食纤维一样的生理功用。

2.糖原

糖原是多聚D-葡萄糖,几乎全部存在于动物组织中,故又被称为动物淀粉。糖原结构与支链淀粉相似,分支多,支链比较短。