【內部教育訓練】從營養到健康-醣類概論 歐耶教練

【內部教育訓練】從營養到健康:醣類概論

在介紹醣類之前,首先要搞清楚的是:

醣類是什麼? 與糖有什麼不同?

 

醣類 carbohydrate:

存在於多醣類食物中,又被通稱為碳水化合物 Carbohydrate,由碳、氫、氧三元素構成,一般研究中量化的單位皆以此稱之。

 

糖類 sugar:

一般具甜度食物的通稱,因大部分的分子結構由碳基所構成,並含有一分子的 OH 基,於代謝後會釋出一分子的水與一分子的二氧化碳。

 

知道了醣類在敘述上的差異後,接著我們來看看更細部的部分:醣類的種類。

 

通常醣類以碳原子的數量與聯合的結構可以區分為單醣(Monosaccharide)、雙醣(Disaccharide)、寡糖(Oligosaccharides)與多醣(Polysaccharide)。

本篇主要以食物中最常接觸到的單醣、雙醣與多糖為主,讓我們來看看這兩種醣的差異吧!

 

Monosaccharide(單醣):

由左至右分別為葡萄糖、果糖與半乳糖,皆為單醣

  1. 定義:不能再被水解成更簡單結構的醣。
  2. 通式:CnH2nOn(or Cn(H2O)n ),n=3~9
  3. 分類:
    A. 依照碳數:分為三碳醣(triose)、四碳醣(tetrose)、五碳醣(pentose)、 六碳醣(hexose)、七碳醣(heptose)、八碳醣(octose)、九碳糖
    B. 依官能基分:醛醣(aldose)、酮醣(ketose)

 

食物中的單醣以六碳醣最為常見,也最具生理意義。

人體當中的單醣從三碳醣的甘油醛開始,依碳的數量第增依序為赤藓糖、核糖、葡萄糖與佛甲糖到九碳醣的神精胺酸。

 

了解完單醣的基本架構,讓我們帶著醣的基本概念進入雙醣與多醣的部分。

雙醣(disaccharide):

蔗糖是由葡萄糖分子和果糖分子的縮合反應形成的雙醣 (This image was created by Medium69.Cette)

  1. 定義:由兩分子單醣縮合而成。常見的天然存在於食品中的雙醣有蔗糖(sucrose)、乳糖(lactose)、和麥芽糖(maltose)等。
  2. 通式:C12H22O11
  3. 一般常見的種類有:蔗糖、麥芽糖、乳糖、海藻糖等。

 

最後,要介紹的是多醣。

多醣(Polysaccharide):

纖維素的球棍模型圖
(來源:維基百科)

  1. 定義:由多個單醣分子脫水聚合連接而成,可形成直鏈或有分支的長鏈,水解後得到相應的單醣和寡醣。例如用來儲存能量的澱粉和肝糖,與用來組成生物結構的纖維素和幾丁質。
  2. 通式:(C6H10O5)n
  3. 種類:肝醣、澱粉、纖維素等。

 

大家是否有發現,雙醣比較常出現在飲品、食品加工,做為甜味的添加物;而多糖通常是我們食物的原型結構(澱粉),在一般日常生活中就可以取得的型式。

那這些糖的結構究竟是怎麼結合在一起形成這麼多種型式的呢?

我們就以大家最常接觸到的營養(澱粉)與身體最快速且重要的能量型式(肝糖)這兩種與運動有直接關連的醣型態來為大家說明吧!

 

巨化的單醣—澱粉

圖片來源:灃食公益飲食文化教育基金會

天然澱粉中主要有兩種分子組成:直鏈澱粉支鏈澱粉

直鏈澱粉分子通常含有數千個葡萄糖單體。直鏈澱粉的水解消化作用較緩慢,但作為能量儲存物質,直鏈澱粉卻有節省空間的優勢(例如植物的澱粉儲存)。

以結構來看,支鏈澱粉是一個具有樹枝形輻射狀分支結構的多糖,相對分子質量較大,一般由1000-300,000個左右葡萄糖單位組成,分子量約為100萬到600萬。

補充:消化澱粉分子的生理助手-澱粉酶

澱粉酶在澱粉分子的末端,通過水解作用把直鏈澱粉拆散為葡萄糖單體,因支鏈澱粉擁有更多的末端,所以相對水解速度較快。

 

不論直鏈或是支鏈澱粉,巨化的醣物質(澱粉)皆是葡萄糖以醣苷鍵所鍵結而成。

 

了解完澱粉,我們更進一步來看一下澱粉被分解為葡萄糖以後,人體以什麼型式儲存能量。

 

快速的能量—肝糖 glycogen

肝糖的分子結構
credit:Mikael Häggström

又稱為動物澱粉,為葡萄糖脫水縮合而成。

在人體中,肝糖主要由肝臟和肌肉的細胞產生與儲存。由肝糖原轉化的葡萄糖會給全身各處使用,包括中樞神經系統。

在肝臟細胞(肝細胞),肝糖可以在飯後不久構成高達其鮮重(正常情況下的肝細胞重量,成年人約為100-120克)的8%。

只有儲存在肝臟的肝糖可以由其他器官使用。在肌肉,肝糖的濃度較低(約肌肉質量的1-2%)。人體的肝糖主要儲存在肝臟、肌肉和紅血球。

 

介紹完醣類,關於人體吸收醣類,有以下幾個特性:

1.人體只能利用葡萄糖

在人體中,各種糖類分子都會被分解為其最基礎的型式,而人體也只能利用葡萄糖分子的醣型式做為能量;剛剛介紹的肝醣與支鏈澱粉的(生物)分解速度較快,便是因為它們就是以葡萄糖的鍵結形式做儲存的能量。

2.食物吸收的速度與結構成反比

分子越是巨量,結構越是複雜的結構體,越難被生物體分解吸收。

3.複雜食物剛進到人體中是耗能的

身體還沒有吸收能量之前,如果遇到了較為複雜,難以消化的結構物,必須先為腸胃道蠕動與其他生理消化吸收作用消耗能量。

4.越精製的能量越需被計算使用

越是經過多道手續加工、精緻過的結構物,結構狀態與自然形勢的營養物差異越大(去皮去殼、高溫低溫處理、發酵等),加上添加物的影響,本身較難以使用食物原型去估算其供給的能量。

 

作者:歐耶

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