Οι υδατάνθρακες ταξινομούνται σε δύο μεγάλες ομάδες, όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα:
Τα απλά σάκχαρα ή μονοσακχαρίτες, όπως για παράδειγμα η γλυκόζη και η φρουκτόζη με ίδιο μοριακό τύπο C6H12O6.
Η γλυκόζη, που ονομάζεται και σταφυλοσάκχαρο, είναι το πιο διαδεδομένο σάκχαρο. Βρίσκεται στα σταφύλια, στο μέλι και σε άλλους ώριμους καρπούς.
Συντίθεται στα πράσινα μέρη των φυτών και κυρίως στα φύλλα κατά τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης.
Η φωτοσύνθεση είναι ένα εξαιρετικά πολύπλοκο φαινόμενο που αποδίδεται συνοπτικά από τη χημική εξίσωση:
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
Κατά τη φωτοσύνθεση, η ηλιακή ενέργεια αποθηκεύεται με τη μορφή χημικής ενέργειας στα μόρια της γλυκόζης και χρησιμοποιείται από τους ζωικούς οργανισμούς, όταν οι υδατάνθρακες καταναλωθούν ως τροφή. Η γλυκόζη είναι πολύ σημαντική για τους οργανισμούς, γιατί ρυθμίζει το μεταβολισμό, είναι πηγή ενέργειας για τον εγκέφαλο και ρυθμιστικός παράγοντας για την αρτηριακή πίεση. Αποτελεί συστατικό του αίματος σε περιεκτικότητα 75-110 mg/100mL, που αυξάνεται σε παθολογικές καταστάσεις (σακχαρώδης διαβήτης).
Τους σύνθετους υδατάνθρακες, οι οποίοι διακρίνονται σε:
1. ολιγοσακχαρίτες ή σακχαροειδείς, που προκύπτουν από συνένωση μικρού αριθμού μορίων απλών σακχάρων με ταυτόχρονη αποβολή μορίων νερού και έχουν γλυκιά γεύση, όπως το καλαμοσάκχαρο ή σακχαρόζη που είναι η κοινή ζάχαρη, η μαλτόζη και η λακτόζη, με ίδιο μοριακό τύπο C12H22O11.
| C6H12O6 | + | C6H12O6 | → | C12H22O11 | + | Η2Ο |
| γλυκόζη | + | φρουκτόζη | → | σακχαρόζη | + | νερό |
| Πίνακας - Χαρακτηριστικοί ολιγοσακχαρίτες | ||||
| Όνομα ολιγοσακχαρίτη | Μονοσακχαρίτες από τους οποίους προέρχεται | Πού βρίσκεται | ||
| σακχαρόζη ή ζάχαρη | γλυκόζη | + | φρουκτόζη | σακχαρότευτλα, σακχαροκάλαμο |
| μαλτόζη | γλυκόζη | + | γλυκόζη | κριθάρι ζυθοποιίας |
| λακτόζη | γλυκόζη | + | γαλακτόζη | γάλα θηλαστικών και ανθρώπου |
Το καλαμοσάκχαρο
Είναι ο πιο γνωστός δισακχαρίτης, γνωστός και ως σακχαρόζη ή ζάχαρη. Σχηματίζεται στους χλωροπλάστες και από εκεί μεταφέρεται στα διάφορα όργανα και τους ιστούς, όπου μεταβολίζεται για την απόδοση ενέργειας. Ως αποταμιευτική ουσία βρίσκεται στο βλαστό του σακχαροκάλαμου που καλλιεργείται στην τροπική και υποτροπική ζώνη και στη ρίζα των ζαχαρότευτλων που καλλιεργούνται στην εύκρατη ζώνη. Η ζάχαρη αποτελεί πηγή ενέργειας για τον άνθρωπο, στον οργανισμό του οποίου διασπάται αρχικά σε γλυκόζη και φρουκτόζη. Μεγάλη όμως κατανάλωση ζάχαρης οδηγεί στην παχυσαρκία.
2. πολυσακχαρίτες ή μη σακχαροειδείς, που προκύπτουν από συνένωση μεγάλου αριθμού μορίων απλών σακχάρων, συνήθως γλυκόζης, με ταυτόχρονη αποβολή μορίων νερού και δεν έχουν γλυκιά γεύση. Οι σημαντικότεροι πολυσακχαρίτες είναι το άμυλο, η κυτταρίνη και το γλυκογόνο με κοινό μοριακό τύπο (C6H10O5)ν.
Οι ενώσεις αυτές είναι αποτέλεσμα πολυμερισμού που γίνεται από την ίδια τη φύση και χαρακτηρίζονται ως φυσικά πολυμερή.
γλυκόζη + γλυκόζη + ...... + γλυκόζη → άμυλο (ή κυτταρίνη ή γλυκογόνο) + νερό
Το άμυλο αποτελεί τη μορφή με την οποία αποθηκεύεται η γλυκόζη στους φυτικούς οργανισμούς. Χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη του φυτού και αποθηκεύεται στα φυτικά κύτταρα με τη μορφή των αμυλόκοκκων. Τροφές άφθονες σε άμυλο είναι οι πατάτες, τα δημητριακά, το ρύζι και τα όσπρια.
Στον ανθρώπινο οργανισμό, η διάσπαση του αμύλου αρχίζει στη στοματική κοιλότητα, όπου με τη βοήθεια του ενζύμου πτυελίνη, που υπάρχει στο σάλιο, διασπάται και μετατρέπεται σε μαλτόζη, η οποία στη συνέχεια μετατρέπεται σε γλυκόζη με τη βοήθεια του
ενζύμου μαλτάση που υπάρχει στο έντερο. Οι άνθρωποι καλύπτουν το 50 – 80% των ενεργειακών τους αναγκών με αμυλούχες τροφές.
Το γλυκογόνο είναι υδατάνθρακας ζωικής προέλευσης και αποτελεί τη μορφή με την οποία αποθηκεύεται η γλυκόζη στους ζωικούς οργανισμούς. Το γλυκογόνο είναι για τους ζωικούς οργανισμούς το αντίστοιχο σάκχαρο του αμύλου των φυτικών οργανισμών, γι’ αυτό και χαρακτηρίζεται ως «ζωικό άμυλο». Βρίσκεται στο συκώτι και στους μυς.
Η κυτταρίνη αποτελεί το κύριο συστατικό των κυτταρικών τοιχωμάτων των φυτικών κυττάρων και είναι η πιο διαδεδομένη οργανική ένωση στη φύση. Πολλά από τα παράγωγα της κυτταρίνης, όπως το χαρτί, το τεχνητό μετάξι (ρεγιόν), το σελοφάν, που χρησιμοποιείται στη συσκευασία τροφίμων, η νιτροκυτταρίνη που χρησιμοποιείται ως εκρηκτικό, έχουν τεράστια βιομηχανική αξία. Η κυτταρίνη δεν έχει θρεπτική αξία για τον άνθρωπο και για πολλά ζώα, εκτός από τα μηρυκαστικά, γιατί ο οργανισμός τους δε διαθέτει τα κατάλληλα ένζυμα για τη διάσπασή της. Είναι όμως απαραίτητη ουσία για την καλή λειτουργία του εντέρου.