炭水化物の分類（写真付き） - 栄養 - 2025

炭水化物の分類は、それらの機能、炭素原子の数、カルボニル基の位置、それらを構成する単位、誘導体、および食品に応じて行うことができます。

炭水化物、炭水化物または糖類は、炭素、水素、および酸素原子で構成される化合物であり、その燃焼により、二酸化炭素と1つ以上の水分子が放出されます。それらは自然界に広く分布している分子であり、構造的および代謝的観点の両方から、生物にとって根本的に重要です。

グルコース、六炭糖の環状構造（出典：Edgar181、Wikimedia Commons経由）

通常、炭水化物の式を表す最良の方法はCx（H2O）であり、一言で言えば「水和炭素」を意味します。

植物では、炭水化物の大部分は二酸化炭素と水から光合成中に生成され、その後高分子量複合体（たとえば、デンプン）に保存するか、構造とサポートを与えるために使用できます。植物細胞（例えば、セルロース）。

動物は炭水化物（グリコーゲン、グルコース、フルクトースなど）も生成しますが、脂肪やタンパク質などの物質から生成します。それにもかかわらず、動物生物の代謝可能な炭水化物の主な供給源は植物からのものです。

人間にとって最も重要な炭水化物の天然源は、一般的に、小麦、トウモロコシ、モロコシ、オート麦などの穀物です。ジャガイモ、キャッサバ、バナナなどの塊茎。レンズ豆、豆、ソラマメなどのマメ科植物の多くの種子だけでなく

肉食動物、つまり他の動物を食べている動物は、間接的に炭水化物に依存して生存します。その獲物、または獲物の獲物は、ハーブに含まれる構造的炭水化物と貯蔵炭水化物を利用できる草食動物です。それらは摂取し、それらをタンパク質、筋肉、および他の体組織に変換します。

機能による分類

炭水化物は、その一般的な機能に応じて、構造炭水化物と普遍的に消化可能な炭水化物または多糖類の2つの大きなクラスに分類できます。

構造的な炭水化物

構造的炭水化物は、すべての植物細胞の壁の一部である炭水化物、およびさまざまな植物種の組織を特徴付け、サポートと「足場」の特定の機能を果たす二次堆積物です。

セルロースの一般構造（出典：Vicente Neto via Wikimedia Commons）

これらの中で、主な植物多糖類はセルロースですが、リグニン、デキストラン、ペントサン、寒天（藻類）およびキチン（菌類および多くの節足動物）も目立ちます。

消化可能な炭水化物

一方、消化性炭水化物は、従属栄養生物（「自分自身の食物を合成する」独立栄養生物以外）が植物から獲得し、さまざまな代謝経路を通じて細胞に栄養を与えるために使用できるものです。

主な消化可能な炭水化物はデンプンであり、塊茎、穀物の種子、および植物の他の多くの貯蔵構造に含まれています。これは、アミロースとアミロペクチンという2つの類似したタイプの多糖類で構成されています。

しかしながら、例えば、多くの植物種の果実に大量に存在するフルクトースなどのより単純な糖も非常に重要です。

ハチミツは、蜂が生産する重要な商品価値を持つ物質であり、消化性炭水化物の豊富な供給源ですが、動物由来のものです。

グリコーゲンは動物における重要な予備多糖類です（出典：Alejandro Portoウィキメディア・コモンズ経由）

多くの場合「動物性デンプン」と見なされるグリコーゲンは、動物によって合成される予備多糖類であり、消化可能な炭水化物のグループに含めることができます。

炭素原子数による分類

炭素原子の数に応じて、炭水化物は次のいずれかになります。

- トリオース、3つの炭素（例：グリセルアルデヒド）

- Tetrosas 4個の炭素を有する、（例：エリス）

- ペントース、5つの炭素（例：リボース）

- 六炭糖、6つの炭素（例：グルコース）

- ヘプトース、7つの炭素（例：セドヘプツロース1,7-二リン酸）

グルコースとマンノースの可能なヘミアセタール構造の図（出典：カールハーン、ウィキメディア・コモンズ経由）

ペンターゼとヘキソースは、一般に、内部のヘミアセタール基の形成により、すなわち、アルデヒド基またはケトン基とアルコールとの結合により、安定した環の形で見つけることができます。

これらの環は5または6の「リンク」を持つことができるので、それらはフラン型またはピラノース型であることができ、それに応じてフラノースとピラノースが形成されます。

カルボニル基の位置による分類

単糖におけるカルボニル基（C = O）の位置も、分子がケトーシスまたはアルドースになる可能性があるため、分類に使用される特性です。したがって、例えば、アルドヘキソースおよびケトヘキソース、ならびにアルドペントースおよびケトペントースがある。

アルドサスとセトサス（出典：Pjvelasco、Wikimedia Commons経由）

カルボニル基を形成する炭素原子が1位（または一方の端）にある場合、それはアルデヒドです。代わりに、それが2位（または他の内部炭素原子）にある場合、それはケトン基であるため、ケトーシスになります。

前のセクションのトリオース、テトロース、ペントース、ヘキソースを例にとると、これらの単純な糖のアルドースはグリセルアルデヒド、エリスロース、リボース、グルコースであり、一方、ケトースはジヒドロキシアセトン、エリトルロース、リブロース、それぞれ果糖。

それらを構成するユニットの数による分類

炭水化物が持っている単位の数、つまり、それらの加水分解から生じる糖の数に応じて、それらは次のように分類できます。

単糖類

それらは単一の「糖単位」で構成されているため、最も単純な糖類または糖です。このグループには、グルコースと同様に代謝的に関連のある糖があり、その代謝には、事実上すべての生物の細胞におけるATPの形のエネルギーの生成が含まれます。ガラクトース、マンノース、フルクトース、アラビノース、キシロース、リボース、ソルボースなども目立ちます。

二糖類

二糖類は、その名前の接頭辞が示すように、2つの糖単位で構成される糖類です。これらの分子の主な例は、ラクトース、スクロース、マルトース、イソマルトース、セロビオース、ゲンチオビオース、メリビオース、トレハロース、ツラノースです。

二糖、マルトースの化学構造（出典：ウィキメディア・コモンズ経由のNEUROtiker）

オリゴ糖

それらは、加水分解されると2つ以上の「糖単位」を放出する炭水化物に対応します。それらはおそらくよく知られていないかもしれませんが、このグループでは、ラフィノース、スタキオース、verbascosaを選び出すことができます。一部の著者は、二糖もオリゴ糖であると考えています。

多糖類

多糖類は10を超える糖単位で構成され、同じ単糖類（ホモ多糖類）の繰り返し単位、または異なる単糖類（ヘテロ多糖類）の比較的複雑な混合物で構成できます。多糖類の例は、デンプン、セルロース、ヘミセルロース、ペクチンおよびグリコーゲンである。

通常、二糖、オリゴ糖、および多糖の「糖単位」間の結合は、グリコシド結合と呼ばれる結合を介して発生します。これは、水分子の損失により発生します。

その派生物の分類

自然界で非常に重要な多くの分子に当てはまるように、炭水化物は、類似した機能または根本的に異なる機能を実行できる他の化合物の「構成要素」として機能できます。これによれば、そのような誘導体は、その特性に従って次のように分類できます：

リン酸エステル

それらは一般にリン酸化単糖であり、ホスホリル基はエステル結合を介して糖に結合している。これらは加水分解が熱力学的に好ましい「活性化化合物」として振る舞うため、細胞代謝反応の大部分で非常に重要な分子です。

顕著な例には、グリセルアルデヒド3-リン酸、グルコース6-リン酸、グルコース1-リン酸、およびフルクトース6-リン酸が含まれます。

酸とラクトン

それらは、特定の酸化剤による特定の単糖の酸化の産物です。アルドン酸は、アルカリ性銅によるグルコースの酸化から生じ、これらは、溶液中で、ラクトンと平衡状態にあります。酵素的触媒作用により酸化が誘導されると、ラクトンとウロン酸が生成されます。

アルジトール、ポリオール、糖アルコール

それらはいくつかの単糖のカルボニル基の酸化によって形成されます。これらの例は、エリスリトール、マンニトール、ソルビトールまたはグルシトールです。

アミノ糖

それらは、アミノ基（NH2）が、一般に2位の炭素（特にグルコース）に結合している単糖の誘導体です。最も顕著な例は、グルコサミン、N-アセチルグルコサミン、ムラミン酸、N-アセチルムラミン酸です。ガラクトサミンもあります。

グルコサミンの化学構造（出典：Wikimedia Commons経由のEdgar181）

デオキシ糖

それらは、水酸基の1つで酸素原子を失うと生成される単糖の誘導体です。そのため、これらは「デオキシ」または「デオキシ糖」として知られています。

最も重要なのは、DNAバックボーンを構成するもの、つまり2-デオキシリボースですが、6-デオキシマノピラノース（ラムノース）と6-デオキシガラクトフラノース（フコース）もあります。

グリコシド

これらの化合物は、単糖のアノマーヒドロキシル基と異なるヒドロキシル化化合物のヒドロキシル基との間の結合による水分子の排除から生じます。

古典的な例は、アフリカの茂みと苦いアーモンドの種子からそれぞれ抽出される2つの広く使用されている化合物であるウアバインとアミグダリンです。

調理におけるその用途による分類

シュガーキューブ（情報源：Dietmar Rabich /ウィキメディアコモンズ/「Würfelzucker-2018-3564」/ウィキメディアコモンズ経由のCC BY-SA 4.0）

最後に、炭水化物は、料理用皿を準備する過程で炭水化物に与えることができる用途に従って分類することもできます。この意味で、スクロース（二糖類）、フルクトース（単糖類）、そしてより少ない程度にマルトース（別の二糖類）などの甘味を付与する炭水化物があります。

同様に、例えばデンプンやペクチンの場合のように、増粘炭水化物とゲル化炭水化物があります。

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