第一節 碳水化合物

碳水化合物是我們膳食中的主要成份,為我們日常活動提供能量。

碳水化合物的分子通式是 \(\rm{C}_{x}(\rm{H}_{2}\rm{O})_{y}\),簡單的碳水化合物稱為糖。

碳水化合物一詞源於早期科學家對這些物質的理解:他們認為這些物質是「碳的水合物」。

我們可憑糖的複雜程度,把它們分為單糖、雙糖和多糖。

葡萄糖和果糖是單糖,只由一個糖分子組成,也就是糖的最基本單位。

各種生果都含有葡萄糖和果糖

蔗糖是雙糖,在酸性條件下, \(1\) 摩爾蔗糖會被水解生成 \(1\) 摩爾葡萄糖和 \(1\) 摩爾果糖:

在水解後,這類糖會生成兩個單糖,因此稱為雙糖。

竹蔗含有大量的蔗糖

澱粉和纖維素是多糖,在酸性條件下,澱粉和纖維素會被水解生成很多葡萄糖;

在水解後,這類糖會生成很多單糖,因此稱為多糖。

馬鈴薯含豐富的澱粉

葡萄糖是其中一個結構最簡單的碳水化合物,它的分子式是 \(\rm{C}_{6}\rm{H}_{12}\rm{O}_{6}\)。

葡萄糖的主碳鏈由 \(6\) 個碳原子組成,並有 \(5\) 個羥基、\(1\) 個醛基和氫原子在不同的碳原子上。

在書寫葡萄糖的結構式時,要特別留意羥基是在主碳鏈的左邊還是右邊。因為那些碳原子是手性的碳原子,故羥基出現在主碳鏈的左邊還是右邊,其實是代表在立體空間的不同方向(這是在書寫單糖時約定俗成的習慣)。所以,書寫時要小心。

葡萄糖的結構式

在水溶液中,葡萄糖會以三種不同的形狀出現。它們會互相不斷轉化,處於動態平衡狀態。

觀看以下影片,了解葡萄糖在水溶液中的動態平衡。

葡萄糖在水溶液中的動態平衡

果糖是其中一種結構最簡單的碳水化合物,它的分子式是 \(\rm{C}_{6}\rm{H}_{12}\rm{O}_{6}\),它與葡萄糖是同分異構。

果糖的主碳鏈也是由 \(6\) 個碳原子組成,並有 \(5\) 個羥基、\(1\) 個酮基和氫原子在不同的碳原子上。

在書寫果糖的結構式時,要特別留意。因為那些碳原子是手性的碳原子,故羥基出現在主碳鏈的左邊還是右邊,其實是代表在立體空間的不同方向(這是在書寫單糖時約定俗成的習慣)。所以,書寫時要小心。

而果糖與葡萄糖的不同之處,在於果糖是擁有酮基 (\(2\) 號碳原子上),而葡萄糖則擁有醛基 (\(1\) 號碳原子上)。

果糖的結構式

在水溶液中,果糖也會以三種不同的形狀出現(開鏈結構、五元環結構和六元環結構),它們會互相不斷轉化,處於動態平衡狀態。

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