碳水化合物分类（附图） - 营养 - 2025

碳水化合物的分类可以根据其功能，根据碳原子数，根据羰基的位置，根据其组成的单位，根据衍生物以及根据食物进行。

碳水化合物，碳水化合物或糖类是由碳，氢和氧原子组成的化学化合物，其燃烧会释放二氧化碳和一个或多个水分子。从结构和新陈代谢的角度来看，它们都是自然界中广泛分布的分子，对生物具有根本重要性。

葡萄糖，己糖的循环结构（来源：Edgar181，通过Wikimedia Commons）

通常，代表任何碳水化合物的分子式的最佳方法是Cx（H2O），概括地说，它是指“水合碳”。

在植物中，光合作用过程中产生的大部分碳水化合物是由二氧化碳和水产生的，然后可以将它们储存在高分子量的复合物中（例如淀粉），或用于为植物提供结构和支持植物细胞（例如纤维素）。

动物还会产生碳水化合物（糖原，葡萄糖，果糖等），但它们是由脂肪和蛋白质等物质产生的。尽管如此，用于动物有机体的可代谢碳水化合物的主要来源还是来自植物的。

对人类来说，最重要的天然碳水化合物来源是谷物，例如小麦，玉米，高粱，燕麦等。马铃薯，木薯和香蕉等块茎；以及许多豆科植物的种子，例如扁豆，豆类，蚕豆等。

食肉动物，即以其他动物为食的食肉动物，间接地依靠碳水化合物生存，因为它们的猎物或猎物是能够利用草药中所含碳水化合物的结构和储藏特性的食草动物。它们摄入并转化为蛋白质，肌肉和其他身体组织。

按功能分类

根据其一般功能，碳水化合物可分为两大类：结构性碳水化合物和可普遍消化的碳水化合物或多糖。

结构性碳水化合物

结构性碳水化合物是所有植物细胞壁的一部分，以及表征不同植物物种组织的次生沉积物，并具有特定的支持和“支架”功能。

纤维素的一般结构（来源：Vicente Neto，来自Wikimedia Commons）

其中，主要的植物多糖是纤维素，但木质素，葡聚糖，戊聚糖，琼脂（藻类）和甲壳质（真菌和许多节肢动物）也很突出。

可消化的碳水化合物

另一方面，可消化的碳水化合物是异养生物（“合成自己的食物”的自养生物除外）可以从植物中获取并用于通过不同的代谢途径滋养其细胞的碳水化合物。

主要的可消化碳水化合物是淀粉，存在于块茎，谷物种子和植物的许多其他存储结构中。它由两种相似类型的多糖组成：直链淀粉和支链淀粉。

然而，在许多植物物种的果实中大量存在的简单糖例如果糖也非常重要。

蜂蜜是蜜蜂生产的具有重要商业价值的物质，它也是可消化碳水化合物的丰富来源，但来源于动物。

糖原是动物中一种重要的储备多糖（来源：Alejandro Porto，来自Wikimedia Commons）

糖原在许多情况下被认为是“动物淀粉”，是动物合成的储备多糖，可以包含在可消化的碳水化合物中。

按碳原子数分类

根据碳原子数，碳水化合物可以是：

- 具有三个碳原子的Trioses（例如：甘油醛）

- Tetrosas，具有四个碳（例如：赤藓糖）

- 五碳的戊糖（例如：核糖）

- 六碳的己糖（例如：葡萄糖）

- 庚糖，具有7个碳（例如：景天庚酮糖1,7-二磷酸）

葡萄糖和甘露糖可能的半缩醛结构图（来源：Karlhahn，来自Wikimedia Commons）

通常，由于内部半缩醛基团的形成，即通过醛基或酮基团与醇的结合，戊糖和己糖可以呈稳定环的形式。

这些环可以具有5或6个“连接”，因此它们可以相应地是呋喃型或吡喃型，与之形成呋喃糖和吡喃糖。

按羰基位置分类

单糖中羰基的位置（C = O）也是用于其分类的一个特征，因为取决于该分子，分子可以是酮症或醛糖。因此，例如存在醛糖己糖和酮己糖，以及醛糖戊糖和酮戊糖。

Aldosas和Cetosas（来源：Pjvelasco，通过Wikimedia Commons）

如果形成羰基的碳原子在位置1（或一端），则它是醛。相反，如果它在位置2（或任何其他内部碳原子）上，则它是酮基，因此它成为酮症。

以上一节的三糖，四糖，戊糖和己糖为例，我们认为这些单糖的醛糖为甘油醛，赤藓糖，核糖和葡萄糖，而酮糖为二羟基丙酮，赤藓糖，核糖和果糖。

根据组成单位的数量分类

根据碳水化合物具有的单位数，即根据其水解产生的糖的数量，可以将其分类为：

单糖

它们是最简单的糖或糖，因为它们由单个“糖单元”组成。在这一组中，存在与葡萄糖在代谢上相关的糖，其代谢涉及几乎所有活生物体细胞中以ATP形式产生的能量。半乳糖，甘露糖，果糖，阿拉伯糖，木糖，核糖，山梨糖等也很突出。

二糖

顾名思义，二糖是由两个糖单元组成的糖。这些分子的主要例子是乳糖，蔗糖，麦芽糖和异麦芽糖，纤维二糖，龙胆二糖，蜜二糖，海藻糖和杜兰糖。

麦芽糖（一种二糖）的化学结构（来源：NEUROtiker，来自Wikimedia Commons）

寡糖

它们对应于在水解时释放两个以上“糖单元”的碳水化合物。尽管它们可能并不为人所知，但在这一组中可以将棉子糖，水苏糖和马齿bas分离出来。一些作者认为二糖也是寡糖。

多糖类

多糖由10个以上的糖单元组成，可以由相同单糖（同质多糖）或不同单糖（杂多糖）相对复杂的混合物的重复单元组成。多糖的实例是淀粉，纤维素，半纤维素，果胶和糖原。

通常，二糖，寡糖和多糖的“糖单元”之间的结合通过称为糖苷键的键发生，这是由于水分子的损失而发生的。

其衍生物的分类

就像许多自然界中非常重要的分子一样，碳水化合物可以充当其他化合物的“基石”，这些化合物可以执行相似或根本不同的功能。据此，可以根据它们的特征将这些衍生物分类如下：

磷酸酯

它们通常是磷酸化的单糖，其中磷酰基通过酯键连接到糖上。这些是大部分细胞代谢反应中极其重要的分子，因为它们表现为“活化的化合物”，其水解在热力学上是有利的。

突出的例子包括3-磷酸甘油醛，6-磷酸葡萄糖，1-磷酸葡萄糖和6-磷酸果糖。

酸和内酯

它们是某些单糖与特定氧化剂的氧化产物。阿糖醛酸是由葡萄糖与碱性铜的氧化产生的，它们在溶液中与内酯处于平衡状态。当通过酶催化引导氧化时，可以产生内酯和糖醛酸。

醛糖醇，多元醇或糖醇

它们是由某些单糖的羰基氧化而形成的。这些的实例是赤藓糖醇，甘露糖醇和山梨糖醇或葡萄糖醇。

氨基糖

它们是已连接氨基（NH2）的单糖的衍生物，通常在位置2的碳上（尤其是在葡萄糖中）。最突出的例子是葡糖胺，N-乙酰基葡糖胺，山mura酸和N-乙酰基山mic酸。还有半乳糖胺。

葡萄糖胺的化学结构（来源：Edgar181，来自Wikimedia Commons）

脱氧糖

它们是单糖的衍生物，当它们的一个羟基失去一个氧原子时就会产生，这就是为什么它们被称为“脱氧糖”或“脱氧糖”的原因。

其中最重要的是构成DNA骨架的那些，即2-脱氧核糖，但也有6-脱氧甘露糖（鼠李糖）和6-脱氧半乳糖呋喃糖（岩藻糖）。

糖苷

这些化合物是通过单糖的异头羟基与另一羟基化化合物的羟基之间的结合消除水分子而产生的。

典型的例子是哇巴因和苦杏仁苷，这两种广泛使用的化合物分别从非洲灌木丛和苦杏仁种子中提取。

根据其在食品制备中的用途进行分类

方糖（来源：Dietmar Rabich / Wikimedia Commons /“Würfelzucker-2018-3564” / CC BY-SA 4.0通过Wikimedia Commons）

最后，也可以根据在烹饪菜肴的过程中可以给予的碳水化合物来对碳水化合物进行分类。从这个意义上说，有甜味的碳水化合物，例如蔗糖（一种二糖），果糖（一种单糖），以及程度较小的麦芽糖（另一种二糖）。

同样，存在增稠的碳水化合物和胶凝的碳水化合物，例如淀粉和果胶。

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