炭水化物

炭水化物（/ ˌ k ɑːr b oʊ ˈ h aɪ d r eɪ t /）は、炭素（C）、水素（H）、酸素（O）原子からなる生体分子であり、通常、水素と酸素の原子比は 2:1（水の場合と同様）であるため、実験式C _m (H ₂ O) _n（ここで、m はnと異なる場合も異なる場合もある）で表されます。これは、H がO と共有結合していることを意味するものではありません（たとえば、 CH ₂ Oの場合、H は C と共有結合しますが、O とは共有結合しません）。ただし、すべての炭水化物がこの正確な化学量論的定義に適合するわけではなく（例、ウロン酸、フコースなどのデオキシ糖）、この定義に適合するすべての化学物質が自動的に炭水化物に分類されるわけではありません（例、ホルムアルデヒド、酢酸）。

この用語は生化学で最もよく使われ、糖類（古代ギリシャ語の σάκχαρον （sákkharon）  「砂糖」^[1]に由来）の同義語であり、糖類には砂糖、デンプン、セルロースが含まれる。糖類は、単糖類、二糖類、オリゴ糖類、多糖類の4つの化学グループに分類される。最も小さい（分子量の低い）炭水化物である単糖類と二糖類は、一般的に糖類と呼ばれている。^{[2]炭水化物の}科学的な命名法は複雑ですが、単糖類と二糖類の名前は接尾辞「-ose」で終わることが非常に多く、これはもともとグルコース（古代ギリシャ語の γλεῦκος （gleûkos）  「ワイン、マスト」に由来）という言葉から取られており、ほとんどすべての糖（例：フルクトース（果物の糖）、スクロース（サトウキビまたはビートの糖）、リボース、ラクトース（乳糖）） に使用されています。

炭水化物は生体内で数多くの役割を果たしている。^[3]多糖類はエネルギー貯蔵庫（例：デンプンやグリコーゲン）や構造成分（例：植物のセルロース、節足動物や菌類のキチン）として機能している。5炭素単糖類リボースは補酵素（例：ATP、FAD、NAD ）の重要な成分であり、 RNAとして知られる遺伝分子の骨格である。関連するデオキシリボースはDNAの成分である。糖類とその誘導体には、免疫システム、受精、病原性の予防、血液凝固、発達において重要な役割を果たす他の多くの重要な生体分子が含まれる。^[4]

炭水化物は栄養の中心であり、さまざまな自然食品や加工食品に含まれています。デンプンは多糖類であり、穀類（小麦、トウモロコシ、米）、ジャガイモ、およびパン、ピザ、パスタなどの穀粉をベースにした加工食品に豊富に含まれています。糖は、主にテーブルシュガー（サトウキビまたはテンサイから抽出したスクロース）、ラクトース（牛乳に豊富）、グルコース、フルクトースとして人間の食事に含まれており、これらは両方ともハチミツ、多くの果物、および一部の野菜に自然に含まれています。テーブルシュガー、牛乳、またはハチミツは、飲み物や、ジャム、ビスケット、ケーキなどの多くの調理済み食品によく加えられます。

セルロースは、あらゆる植物の細胞壁に含まれる多糖類で、不溶性食物繊維の主成分の一つです。セルロースは人間には消化できませんが、一般的には排便を促すことで健康な消化器系を維持するのに役立ちます^[5]。食物繊維に含まれる他の多糖類には、難消化性デンプンやイヌリンがあり、大腸の微生物叢の一部の細菌の餌となり、これらの細菌によって代謝されて短鎖脂肪酸が生成されます^{[6] [7]}。

科学文献では、「炭水化物」という用語には、「糖」（広義）、「糖類」、「オース」、「グルコシド」^{[1] 、 [8]} 、 「炭素水和物」または「アルデヒドまたはケトンを含むポリヒドロキシ化合物」など、多くの同義語があります。これらの用語の一部、特に「炭水化物」と「糖」は、他の意味でも使用されます。

食品科学や多くの非公式な文脈では、「炭水化物」という用語は、複合炭水化物デンプン（シリアル、パン、パスタなど）が特に豊富な食品、または砂糖（キャンディー、ジャム、デザートに含まれる）などの単純炭水化物を意味します。この非公式な表現は、化学構造と人間の消化性を混同するため、混乱を招くことがあります。

USDA National Nutrient Databaseなどの栄養情報のリストでは、水、タンパク質、脂肪、灰分、エタノール以外のすべてのものに「炭水化物」（または「差異による炭水化物」）という用語が使用されることがよくあります。^[9]これには、通常は炭水化物とは見なされない酢酸や乳酸などの化合物が含まれます。また、炭水化物である食物繊維も含まれますが、これは人間の食物エネルギーには寄与しませんが 、総食物エネルギーの計算には含まれることがよくあります。厳密な意味では、「砂糖」は甘くて可溶性の炭水化物に適用され、その多くは人間の食物に使用されます。

炭水化物に関する発見の歴史は、新石器時代の農業革命期のパプアニューギニアでのサトウキビ栽培中に遡ります。 ^{[要出典] 「炭水化物」という用語は、1844年にドイツの化学者}カール・シュミット（化学者）によって初めて提案されました。1856年には、動物の肝臓に貯蔵される炭水化物の一種であるグリコーゲンがフランスの生理学者クロード・ベルナールによって発見されました。^[10]

かつて化学では、「炭水化物」という名称は、化学式C _m (H ₂ O) _nで表されるあらゆる化合物に使用されていました。この定義に従って、一部の化学者はホルムアルデヒド(CH ₂ O) を最も単純な炭水化物とみなしましたが、^{[11]他の化学者は}グリコールアルデヒドをその名称で主張しました。^[12]今日、この用語は一般に生化学の意味で理解されており、1つまたは2つの炭素のみを含む化合物は除外され、この式から外れる多くの生物学的炭水化物が含まれます。たとえば、上記の代表的な式は一般に知られている炭水化物を捉えているように見えますが、遍在して豊富に存在する炭水化物は、多くの場合、この式から外れています。たとえば、炭水化物は、N-アセチル (例:キチン)、硫酸塩(例:グリコサミノグリカン)、カルボン酸およびデオキシ修飾 (例:フコースおよびシアリン酸) などの化学基を示す ことがよくあります。

天然糖類は一般に、一般式 (CH ₂ O) _{n （} nは3 以上）の単糖類と呼ばれる単純な炭水化物から構成されています。典型的な単糖類は、H–(CHOH) _x (C=O)–(CHOH) _y –H という構造を持ちます。つまり、多くのヒドロキシル基が付加されたアルデヒドまたはケトンであり、通常はアルデヒドまたはケトン官能基の一部ではない各炭素原子に 1 つずつ付加されています。単糖類の例としては、グルコース、フルクトース、グリセルアルデヒドなどがあります。ただし、一般に「単糖類」と呼ばれる生物学的物質の中には、この式に従わないものもあります（例：ウロン酸、フコースなどのデオキシ糖）。また、この式には従うものの単糖類とは見なされない化学物質も多数あります（例：ホルムアルデヒド CH ₂ O およびイノシトール(CH ₂ O) ₆）。^[13]

単糖類の開鎖形態は、アルデヒド/ケトンカルボニル基の炭素 (C=O) とヒドロキシル基 (-OH) が反応して新しい C–O–C 架橋を持つヘミアセタールを形成する閉環形態と共存することがよくあります。

単糖類は、さまざまな方法で結合して、多糖類（またはオリゴ糖）と呼ばれるものになります。多くの炭水化物には、1 つ以上の基が置換または除去された 1 つ以上の修飾単糖単位が含まれています。たとえば、 DNAの成分であるデオキシリボースは、リボースの修飾バージョンです。キチンは、窒素を含むグルコースの形態であるN-アセチルグルコサミンの繰り返し単位で構成されています。

炭水化物は、ポリヒドロキシアルデヒド、ケトン、アルコール、酸、それらの単純な誘導体、およびアセタール型の結合を持つそれらのポリマーです。炭水化物は重合度に応じて分類され、主に糖、オリゴ糖、多糖の3つのグループに分けられます。^[14]

単糖類は、より小さな炭水化物に加水分解できないという点で、最も単純な炭水化物です。単糖類は、2 つ以上のヒドロキシル基を持つアルデヒドまたはケトンです。修飾されていない単糖類の一般的な化学式は(C•H ₂ O) _{n で}、文字通り「炭素水和物」です。単糖類は、核酸の構成要素であると同時に、重要な燃料分子でもあります。n=3 の最も小さな単糖類は、ジヒドロキシアセトン、D- および L- グリセルアルデヒドです。

単糖類は、カルボニル基の配置、含まれる炭素原子の数、キラルな利き手という3つの異なる特性によって分類されます。カルボニル基がアルデヒドであれば、単糖はアルドースです。カルボニル基がケトンであれば、単糖はケトースです。炭素原子が3つの単糖はトリオース、4つの単糖はテトロース、5つの単糖はペントース、6つの単糖はヘキソースと呼ばれます。^[16]これらの2つの分類システムは、しばしば組み合わされています。たとえば、グルコースはアルドヘキソース（6炭素アルデヒド）、リボースはアルドペントース（5炭素アルデヒド）、フルクトースはケトヘキソース（6炭素ケトン） です。

最初と最後の炭素を除いて、ヒドロキシル基(-OH)を持つ各炭素原子は非対称であり、それぞれ 2 つの配置 (R または S) が可能な立体中心になります。この非対称性のため、任意の単糖式に対して複数の異性体が存在する可能性があります。ルベルファントホッフの法則を使用すると、たとえばアルドヘキソース D-グルコースの化学式は (C·H ₂ O) ₆で、6 個の炭素原子のうち 4 個が立体中心であるため、D-グルコースは 2 ⁴ =16 個の立体異性体の 1 つになります。アルドトリオースであるグリセルアルデヒドの場合、可能な立体異性体のペアは 1 つあり、これはエナンチオマーとエピマーです。アルドース グリセルアルデヒドに対応するケトースである1, 3-ジヒドロキシアセトンは、立体中心のない対称分子です。 D または L の割り当ては、カルボニル基から最も遠い不斉炭素の方向に従って行われます。標準的なフィッシャー投影では、ヒドロキシル基が右側にある場合、分子は D 糖であり、そうでない場合は L 糖です。接頭辞「D-」および「L-」は、糖が 平面偏光を回転する方向を示す「d-」または「l-」と混同しないでください。この「d-」および「l-」の使用法は、炭水化物化学ではもう採用されていません。^[17]

直鎖単糖のアルデヒド基またはケトン基は、異なる炭素原子上のヒドロキシル基と可逆的に反応してヘミアセタールまたはヘミケタールを形成し、2つの炭素原子の間に酸素橋を持つ複素環を形成する。5原子と6原子の環はそれぞれフラノース型とピラノース型と呼ばれ、直鎖型と平衡状態で存在する。^[18]

直鎖型から環状型への変換の過程で、カルボニル酸素を含む炭素原子（アノマー炭素）は、2 種類の配置が可能な立体中心になります。酸素原子は、環平面の上または下のいずれかの位置をとることができます。結果として生じる立体異性体の可能なペアは、アノマーと呼ばれます。αアノマーでは、アノマー炭素上の -OH 置換基は、環の CH _{2 OH 側枝とは反対側（}トランス）にあります。CH ₂ OH 置換基とアノマーヒドロキシルが環平面の同じ側（シス）にある別の形式は、 β アノマーと呼ばれます。

単糖類は代謝の主な燃料源であり、エネルギー源（植物の光合成の産物であるグルコースが自然界で最も重要である）としても、生合成にも使用されている。単糖類は、すぐに必要でない場合は、よりスペース効率の高い（つまり、水溶性が低い）形態、多くの場合は多糖類に変換される。人間を含む多くの動物では、この貯蔵形態はグリコーゲンであり、特に肝臓と筋肉細胞で多く使用されている。植物では、デンプンが同じ目的で使用されている。最も豊富な炭水化物であるセルロースは、植物や多くの形態の藻類の細胞壁の構造成分である。リボースはRNAの成分である。デオキシリボースはDNAの成分である。リキソースは、人間の心臓に含まれるリキソフラビンの成分である。^[19] リブロースとキシルロースは、ペントースリン酸経路で発生する。乳糖の成分であるガラクトースは、植物細胞膜のガラクトリピドや多くの組織の糖タンパク質に含まれています。マンノースは、特に特定のタンパク質のグリコシル化において、人間の代謝に存在します。果糖、つまりフルーツ糖は、多くの植物や人間に含まれており、肝臓で代謝され、消化中に腸に直接吸収され、精液に含まれています。昆虫の主な糖であるトレハロースは、継続的な飛行をサポートするために、2つのグルコース分子に急速に加水分解されます。

2 つの単糖が結合したものは二糖類と呼ばれ、最も単純な種類の多糖類です。例としては、スクロースやラクトースがあります。これらは、脱水反応によって形成されたグリコシド結合と呼ばれる共有結合によって結合した 2 つの単糖単位で構成され、その結果、一方の単糖から水素原子が失われ、もう一方の単糖からヒドロキシル基が失われます。修飾されていない二糖類の化学式は C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁です。二糖類には多数の種類がありますが、特に注目すべき二糖類がいくつかあります。

右の写真のスクロースは、最も豊富な二糖類であり、植物内で炭水化物が輸送される主な形態です。スクロースは、1 つのD-グルコース分子と 1 つのD-フルクトース分子で構成されています。スクロースの系統名であるO -α-D-グルコピラノシル-(1→2)-D-フルクトフラノシドは、次の 4 つのことを意味します。

• 単糖類：グルコースとフルクトース
• 環の種類：グルコースはピラノース、フルクトースはフラノース
• どのように結合するか: α-D-グルコースの炭素番号 1 (C1) の酸素は、D-フルクトースの C2 に結合します。
• -osideという接尾辞は、両方の単糖類のアノマー炭素がグリコシド結合に関与していることを示します。

ラクトースは、1 つのD-ガラクトース分子と 1 つのD-グルコース分子からなる二糖類で、哺乳類の乳に自然に含まれています。ラクトースの系統名は、 O -β-D-ガラクトピラノシル-(1→4)-D-グルコピラノースです。その他の有名な二糖類には、マルトース(2 つの D-グルコースが α-1,4 で結合) やセロビオース(2 つの D-グルコースが β-1,4 で結合) などがあります。二糖類は、還元二糖類と非還元二糖類の 2 種類に分類できます。官能基が別の糖単位と結合して存在する場合、還元二糖類またはビオースと呼ばれます。

オリゴ糖は、二糖類と同様に、グリコシド結合を介して結合した3～10単位の単糖類からなる糖ポリマーです。通常、脂質またはアミノ酸と酸素または窒素とのグリコシド結合により結合して糖脂質および糖タンパク質を形成しますが、ラフィノース系列やフルクトオリゴ糖など、結合しないものもあります。細胞認識および細胞接着において役割を果たします。

食物から摂取される炭水化物は、単糖類では1グラムあたり3.87キロカロリーのエネルギーを生み出し、 ^[20]他のほとんどの食品中の複合炭水化物では1グラムあたり3.57～4.12キロカロリーです。^[21]比較的高いレベルの炭水化物は、お菓子、クッキーやキャンディー、テーブルシュガー、ハチミツ、ソフトドリンク、パンやクラッカー、ジャムやフルーツ製品、パスタ、朝食用シリアルなど、植物から作られた加工食品や精製食品に関連しています。消化可能な炭水化物の量が少ないのは、通常、豆、塊茎、米、未精製の果物など、食物繊維を多く含む未精製食品に関連しています^{[疑わしい–議論]}。^{[22]動物性食品は一般的に炭水化物のレベルが最も低いですが、牛乳には高割合の}乳糖 が含まれています。

生物は通常、すべてのタイプの炭水化物を代謝してエネルギーを生み出すことはできません。グルコースは、ほぼ普遍的で利用可能なエネルギー源です。多くの生物は他の単糖類や二糖類を代謝する能力も持っていますが、グルコースが最初に代謝されることがよくあります。たとえば、大腸菌では、ラクトースが存在する場合、ラックオペロンはラクトースを消化するための酵素を発現しますが、ラクトースとグルコースの両方が存在する場合、ラックオペロンは抑制され、グルコースが最初に使用されます（Diauxieを参照）。多糖類も一般的なエネルギー源です。多くの生物はデンプンをグルコースに簡単に分解できますが、ほとんどの生物はセルロースやキチン、アラビノキシランなどの他の多糖類を代謝できません。これらの炭水化物の種類は、一部の細菌や原生生物によって代謝できます。たとえば、反芻動物やシロアリは、セルロースを処理するために微生物を使用します。これらの複合炭水化物は消化されにくいですが、食物繊維と呼ばれる人間にとって重要な栄養素です。食物繊維は消化を促進するなど、さまざまな利点があります。^[23]

米国医学研究所は、アメリカ人とカナダ人の成人が食事エネルギーの45～65%を全粒穀物炭水化物から摂取することを推奨しています。^[24]国連食糧農業機関と世界保健機関は共同で、国の食事ガイドラインで総エネルギーの55～75%を炭水化物から摂取することを目標にすることを推奨していますが、糖類（単純炭水化物の名称）から直接摂取するのは10%にとどめています。^[25] 2017年のコクラン体系的レビューでは、全粒穀物食が心血管疾患に影響を与えるという主張を裏付ける証拠は不十分であると結論付けられました。^[26]

栄養学者は炭水化物を単純炭水化物と複合炭水化物のどちらかと呼ぶことが多い。しかし、これらのグループの正確な区別はあいまいな場合がある。複合炭水化物という用語は、米国上院栄養・人間ニーズ特別委員会の出版物「米国の食事目標」 （1977 年）で初めて使用され、糖を他の炭水化物（栄養的に優れていると考えられていた）と区別することを意図していた。^[27]しかし、この報告書では「果物、野菜、全粒穀物」が複合炭水化物の列に入れられているが、これらには糖だけでなく多糖類も含まれている可能性がある。この混乱は今日でも続いており、今日では一部の栄養学者が複合炭水化物という用語を、食物繊維、ビタミン、ミネラルも含まれるホールフードに含まれるあらゆる種類の消化可能な糖類を指すために使用している（エネルギーは提供するが他の栄養素はほとんどない加工炭水化物とは対照的である）。しかし、標準的な用法では、炭水化物を化学的に分類します。つまり、糖（単糖類と二糖類）の場合は単純、多糖類（またはオリゴ糖）の場合は複雑です。 ^[28]

いずれにせよ、単純炭水化物と複合炭水化物の化学的区別は、炭水化物の栄養価を決定する上であまり意味がありません。^[28]単純炭水化物（例えば、果糖）は血糖値を急速に上昇させますが、複合炭水化物（デンプン）は血糖値をゆっくりと上昇させます。消化速度は、炭水化物と一緒に摂取される他の栄養素、食品の調理方法、代謝の個人差、炭水化物の化学的性質など、さまざまな要因によって決まります。 ^{[29]炭水化物は、}小腸で吸収される「利用可能な炭水化物」と、大腸に渡されて消化管微生物叢による発酵を受ける「利用できない炭水化物」に分けられることがあります。^[30]

米国農務省の 2010年アメリカ人の食事ガイドラインでは、バランスの取れた食事から中程度から高炭水化物を摂取することを推奨しており、これには1日あたり1オンスの穀物食品を6回摂取すること、少なくとも半分は全粒穀物から、残りは強化穀物から摂取することが含まれる。^[31]

グリセミック指数 (GI)とグリセミック負荷の概念は、人間の消化中の食物の挙動を特徴付けるために開発されました。これらは、炭水化物を多く含む食物を、血糖値への影響の速さと大きさに基づいてランク付けします。グリセミック指数は食物のグルコースが吸収される速さの尺度であり、グリセミック負荷は食物中の吸収可能な総グルコースの尺度です。インスリン指数は、食物中のグルコース (またはデンプン) と一部のアミノ酸によって引き起こされる血中インスリン値への影響に基づいて食物をランク付けする、同様の最近の分類方法です。

低炭水化物食では、豆類や豆類、全粒穀物、果物、野菜に含まれる良質の炭水化物がもたらす食物繊維の摂取増加などの健康上の利点が得られない可能性がある。 ^{[32] [33]}「中程度の質のメタ分析」では、この食事法の副作用として口臭、頭痛、便秘が挙げられている。^{[34] [より適切な情報源が必要]}

総摂取カロリーが減れば、炭水化物制限食は短期的には低脂肪食と同じくらい効果的に減量に役立てることができる。^[35]内分泌学会の科学的声明では、「摂取カロリーが一定に保たれている場合、食事中の脂肪と炭水化物の量の非常に顕著な変化によっても、体脂肪の蓄積は影響を受けないようだ」と述べている。^[35]長期的には、効果的な減量または維持はカロリー制限に依存し、^{[35]食事中の}主要栄養素の比率に依存しない。^{[36]炭水化物は血中}インスリン濃度を上昇させることで過度の脂肪蓄積を引き起こし、低炭水化物食は「代謝上の利点」を持つというダイエット支持者の理論は、臨床的証拠によって裏付けられていない。^{[35] [37]さらに、低炭水化物ダイエットが心臓}血管の健康にどのような影響を与えるかは明らかではないが、2つのレビューでは、炭水化物制限が心臓血管疾患リスクの脂質マーカーを改善する可能性があることが示されている。^{[38] [39]}

炭水化物制限食は、 2型糖尿病の発症予防には従来の健康的な食事より効果的ではありませんが、2型糖尿病の人にとっては、体重を減らしたり、血糖コントロールを助けたりする実行可能な選択肢です。^{[40] [41] [42]} 1型糖尿病の管理に低炭水化物食を日常的に使用することを支持する証拠は限られています。^[43]米国糖尿病協会は、糖尿病患者は炭水化物やその他の主要栄養素に焦点を当てた食事ではなく、一般的に健康的な食事を採用することを推奨しています。^[42]

低炭水化物ダイエットの極端な形であるケトジェニックダイエットは、てんかん治療のための医療ダイエットとして確立されています。^[44] 21世紀初頭に有名人の支持を得て、減量の手段として流行のダイエットとなりましたが、エネルギーレベルの低下、空腹感の増加、不眠症、吐き気、胃腸の不快感など、望ましくない副作用のリスクがありました。^{[科学的出典が必要] [44]}英国栄養士協会は、これを「2018年に避けるべきセレブのダイエットトップ5」の1つに挙げました。^[44]

食物中の炭水化物のほとんどには、グルコースが唯一の構成要素として（多糖類のデンプンやグリコーゲンのように）、または別の単糖類と一緒に（ヘテロ多糖類のスクロースやラクトースのように）含まれています。^[45]結合していないグルコースは、蜂蜜の主成分の1つです。グルコースは非常に豊富で、ローマの針葉樹Wollemia nobilisの雄の球果、^[46]中国のIlex asprella植物の根、^[47]カリフォルニアの稲わらなど、世界中のさまざまな天然源から分離されています。^[48]

^A 炭水化物の値は USDA データベースで計算されており、必ずしも糖、デンプン、および「食物繊維」の合計と一致するわけではありません。

炭水化物代謝は、生体内で炭水化物の形成、分解、相互変換を担う一連の生化学的プロセスです。

最も重要な炭水化物はグルコースであり、これはほぼすべての既知の生物によって代謝される単純な糖（単糖類）である。グルコースと他の炭水化物は、種を超えて多種多様な代謝経路の一部である。植物は光合成によって二酸化炭素と水から炭水化物を合成し、吸収したエネルギーを多くの場合デンプンまたは脂質の形で内部に貯蔵する。植物成分は動物や菌類によって消費され、細胞呼吸の燃料として使用される。1グラムの炭水化物の酸化は約16 kJ（4 kcal）のエネルギーを生み出し、1グラムの脂質の酸化は約38 kJ（9 kcal）を生み出す。人体は体重に応じて300～500 gの炭水化物を貯蔵し、骨格筋が貯蔵の大部分を占めている。^{[50]代謝（例：グルコースの酸化）から得られたエネルギーは通常、} ATPの形で細胞内に一時的に貯蔵される。^{[51]嫌気呼吸と}好気呼吸ができる生物は、ブドウ糖と酸素（好気呼吸）を代謝してエネルギーを放出し、副産物として 二酸化炭素と水を生成します。

異化は、細胞が大きな分子を分解してエネルギーを抽出するために行う代謝反応です。単糖類の異化には、解糖とクエン酸回路という 2 つの主要な代謝経路があります。

解糖系では、まずオリゴ糖と多糖類がグリコシド加水分解酵素と呼ばれる酵素によって小さな単糖類に分解される。次に単糖単位は単糖異化に入ることができる。解糖系の初期段階では、グルコースをグルコース6リン酸（G6P）に、フルクトース6リン酸（F6P）をフルクトース1,6-二リン酸（FBP）にリン酸化するために2ATPの投資が必要であり、それによって反応が不可逆的に前進する。^[50]場合によっては、ヒトと同様に、必要な消化酵素と代謝酵素が存在しないため、すべての炭水化物タイプが使用できるわけではない。

炭水化物化学は、有機化学の大規模かつ経済的に重要な分野です。炭水化物が関与する主な有機反応には、次のようなものがあります。

• アマドリ転位
• 炭水化物のアセタール化
• 炭水化物の消化
• シアノヒドリン反応
• ケーニヒス・クノール反応
• ロブリー・デ・ブリュイン - ファン・エケンシュタインの変換
• ネフ反応
• ウォル劣化
• ティプソン・コーエン反応
• フェリエ転位
• フェリエ II 反応

炭水化物合成は、特に天然および非天然の炭水化物構造の生成に関係する有機化学のサブ分野です。これには、単糖残基またはオリゴ糖と呼ばれる 1 つ以上の単糖を含む構造の合成が含まれます。グリコシド結合の選択的形成とヒドロキシル基の選択的反応は非常に重要であり、保護基の使用は広範です。

グリコシド結合形成の一般的な反応は次のとおりです。

• 化学的グリコシル化
• フィッシャーグリコシド化
• ケーニヒス・クノール反応
• クリックβ-マンノシル化

一般的な保護方法は次のとおりです。

• 炭水化物のアセタール化
• トリメチルシリル
• ベンジルエーテル
• p-メトキシベンジルエーテル

• バイオプラスチック
• 炭水化物NMR
• 糖新生– 非炭水化物源によってグルコースを合成できるプロセス。
• 糖鎖生物学
• グリコーゲン
• 糖鎖情報学
• 糖脂質
• グリコーム
• グリコミクス
• グリコシル
• 高分子
• 糖酸

• 「生、加工、調理済み食品の構成」(PDF)。米国農務省。2015年9月。 2016年10月31日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。2016年10月30日閲覧。

ウィキメディア・コモンズには、炭水化物に関連するメディアがあります。

Wikiquoteに炭水化物に関する引用があります。

• 炭水化物、インタラクティブなモデルとアニメーションを含む (MDL Chime が必要)
• IUPAC-IUBMB 生化学命名法合同委員会 (JCBN): 炭水化物命名法
• 炭水化物の詳細
• 炭水化物とグリコシル化 – 生化学、分子生物学、細胞生物学の仮想図書館
• 機能性グリコミクス ゲートウェイは、機能性グリコミクス コンソーシアムとネイチャー パブリッシング グループの共同プロジェクトです。