1-1醣類簡介(Introduction to carbohydrates)
醣類是人類飲食中提供熱量的主要來源，每日所攝取的總熱量，至少有一半或更多來自於醣類。飲食中的醣類大約有一半是屬於多醣類(Polysaccharides)，例如澱粉與糊精，大部分都來自於穀類與蔬菜類食物。另一半則屬於簡單醣類(Simple sugars)，其中最重要的莫過於雙醣類的蔗糖(Sucrose)、乳糖(Lactose)與麥芽糖(Maltose)，單醣類的葡萄糖(Glucose)、半乳糖(Galactose) 與果糖(Fructose)。
醣類是由碳、氧及氫三種元素構成。醣類主要分成兩大類：簡單醣類(Simple carbohydrates)與複雜醣類(Complex carbohydrates)。簡單醣類包括單糖(Monosaccharides)與雙糖(Disaccharides)。複雜醣類則包括寡糖(Oligosaccharides){由3~10個單糖組成，及多糖(Polysaccharides){由10個以上之單糖組成。(圖1-1)
食物中之單糖為葡萄糖、半乳糖與果糖，雙糖則為蔗糖、乳糖與麥芽糖。單糖與雙糖稱為簡單醣類，其餘的稱為複雜醣類。寡糖的分子大小介於簡單醣類與複雜醣類之間，由3~10個單糖所構成，例如棉子糖、水蘇糖等。食物中之寡糖無法被消化酶分解，因此不提供熱量，但是不能在小腸消化之寡糖，可在大腸為腸道益生菌(Probiotics)，例如乳酸菌或雙叉桿菌利用，而有促進腸道益生菌繁殖之特性，此種特性讓寡糖被稱為益生素(Prebiotics)。複雜醣類主要是植物性的澱粉 (Starch)與膳食纖維 (Dietary fiber)及動物性的肝糖(Glycogen)(圖1-2)。澱粉與肝糖可被消化酶分解為單糖而吸收，膳食纖維則無法消化。澱粉依其構造又可分為直鏈澱粉(Amylose)與支鏈澱粉(Amylopectin)，直鏈澱粉的糖與糖之間的鍵結是屬於1-4鍵結，而支鏈澱粉分支部位的鍵結是屬於1-6鍵結，澱粉的1-4鍵結可被消化道所分泌的澱粉酶消化，1-6鍵結則可由糊精酶消化(圖1-2)。肝醣也具有如澱粉般的鍵結，只是分支更多，分支越多越容易吸水而穩定結構，分支越多也更容易被水解而釋出葡萄糖，因此肝醣在維持血糖濃度方面的功能是很重要的。膳食纖維的構造如圖1-2所示，膳食纖維糖與糖之間的鍵結是屬於鍵結，由於消化澱粉的酶並無法分解1-4鍵結，因此膳食纖維並不能被消化。飲食中的膳食纖維將隨著未被消化的食物殘渣進入大腸，在大腸，有些可溶性膳食纖維會被腸道菌利用來發酵，發酵副產物的短鏈脂肪酸被大腸黏膜細胞吸收後可提供身體部分熱量。
1-2簡單醣類(Simple carbohydrates)
單糖與雙糖是屬於簡單醣類。單糖存在於自然界或是複雜醣類消化的終產物，結構通常含有3~7碳，依序為三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖及七碳糖。單糖也可依官能基的不同進一步分類為具有羥基(Hydroxyl group)的醇糖，具有醛基(Aldehyde group)的醛糖與具有酮基(Ketone group)的酮糖。單醣進一步依其結構式上原子或官能基所在空間的幾何位置不同，又可再分為D型與L型的鏡像立體異構物。在營養學上，D型的單糖遠較L型的單糖重要，因為飲食中的單糖幾乎都是D型，而且身體內作用在所有糖類的酵素都只能代謝D型。D型及L型的葡萄糖及果糖如圖2-1所示，注意結構式中碳原子上之羥基都處在相反之方向。相較於六碳糖，飲食中的五碳糖(Pentose)所能提供的熱量很有限。然而，五碳糖很容易在細胞內以六碳糖為先質而合成，並被納入許多代謝上重要的化合物。例如，屬於醛戊糖(Aldopentose)的核糖(Ribose)，是核苷酸(Nucleotides)類物質的組成分，譬如腺核苷磷酸鹽類(Adenosine phosphates)的腺核苷單磷酸(Adenosine monophosphate, AMP)、腺核苷雙磷酸(Adenosine diphosphate, ADP)、腺核苷三磷酸(Adenosine triphosphate, ATP)及環腺核苷單磷酸(Cyclic Adenosine monophosphate, cAMP)。去氧核糖(Deoxyribose)是核糖核酸(Ribonucleic acid, RNA)及去氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid, DNA)的組成分(圖2-2)。核糖的還原產物核糖醇(Ribitol)是維生素B2-核黃素及核黃素的輔酶-黃素腺嘌呤雙核苷酸(Flavin adenine dinucleotide(FAD)與黃素腺嘌呤雙核苷酸(Flavin mononucleotide(FMN)的組成分。
雙糖是由兩個單糖以糖苷鍵(Glycosic bond)結而成。依糖苷鍵形成時羥基所在之位置，雙糖可分為-型及-型糖苷鍵結，且依兩個單糖形成糖苷鍵時碳原子的位置，而有 1-4、1-4、 1-6等不同糖苷鍵結型式(圖2-3)。雙糖是飲食中最主要提供熱量的營養素，最常見的雙糖為麥芽糖(Maltose)、乳糖(Lactose)與蔗糖(Sucrose)。麥芽糖是由兩個葡萄糖以 1-4糖苷鍵結而成。飲食中之麥芽糖可由澱粉之部分水解產生，啤酒及小麥汁中含量很豐富。乳糖是由半乳糖與葡萄糖經 1-4糖苷鍵結而成，自然界的乳糖只存在於牛奶與乳製品中。蔗糖由葡萄糖與果糖經糖苷鍵結而成，是自然界最廣泛存在且是最常用的天然甜味劑。由於化學結構上沒有半縮醛(Hemiacetal)或是半縮酮(Hemiketal)鍵結，蔗糖並不是一個還原糖。
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