多糖(polysaccharide)
/ pol-ee-SACK-uh-ride /
多糖是许多糖单元串成的长链——相当于碳水化合物界的塑料,是单糖的天然聚合物。如果一个葡萄糖是一颗珠子,多糖就是整条项链,常常长达成百上千颗。面包里的淀粉、肝里的糖原、植物茎里的纤维素、昆虫壳里的几丁质,都是多糖;它们储存能量或搭建结构,按质量算是地球上最丰富的有机聚合物。
每颗珠子靠糖苷键与下一颗相连,就是那种把两个糖连成二糖的、异头碳与羟基之间的缩醛键——只是一遍遍重复。值得惊叹的是,上面四种日常多糖全部只由葡萄糖构成,却是天差地别的材料,而差别完全在于葡萄糖怎样连接。淀粉和糖原用α-1,4 键(带α-1,6 支链),让链盘成紧凑的螺旋——柔软、可溶、容易被酶啃咬。纤维素用β-1,4 键,迫使链摊平拉直,于是它们并排紧密堆叠成刚硬、抗水的纤维。同一种单体,接头处异头相反,得到的要么是晚餐,要么是树干。
多糖是生物体内对聚合物思想最干净的演示:一个简单的重复单元、单一的键型,却因连接和支化的微小变化产生巨大的多样性。它们也说明了异头碳为何如此重要——人分泌能切α-1,4 键的酶(淀粉酶),所以能消化淀粉;却没有切β-1,4 的酶,于是纤维素原封不动地穿肠而过,成为膳食纤维。食物与纤维之间的界线,完全由哪种糖苷键把多糖连在一起来划定。
纤维素是成千上万个葡萄糖以无支链的β-1,4 链相连。β 连接让每隔一个葡萄糖翻转 180 度,于是链笔直如尺,靠氢键结成坚挺的片层——这就是木头和棉花既结实又不溶的原因;而由同样葡萄糖以α 连接构成的淀粉却柔软可食。
由单一单体(葡萄糖)构成的天然聚合物:决定材料的是连接和支化,而非砖块本身。
多糖是缩合聚合物——每形成一个糖苷键就放出一分子水——并通过水解拆开,而不是靠逆转某种特殊的“生物”反应。“复合碳水化合物”是个营养学词汇,不是化学词汇:它只表示多糖而非简单糖。