#科普# 【每日科技名词|碳水化合物】
碳水化合物
carbohydrate
又称：糖类
定义：经光合作用而形成的一种由碳、氢和氧三种元素所组成的生物分子，大部分糖类的结构式可以写成Cx(H2O)y，含有多羟基的醛类或酮类的化合物。包括单糖、寡糖及多糖，在生命体中既是能量的来源又是结构的组成部分。
学科：食品科学技术_食品科学_食品化学_食品组分
相关名词：膳食纤维 单糖 多糖 寡糖 低聚糖
来源：全国科学技术名词审定委员会
【延伸阅读】
碳水化合物在自然界分布极广，是生命和各种运动过程的重要能源，是含量最丰富的一类有机物质，主要由碳、氢、氧组成，是具有多羟基醛或多羟基酮的非芳香类分子特征物质的总称。
最初，化学家认为这类化合物的分子中除碳外，氢同氧的比例与水相同，把它看成碳与水形成的化合物、碳的水合物，故称之为碳水化合物，以通式Cx(H2O)y表示。后来发现有些化合物在化学结构上与碳水化合物相似，但它们的组成却不能用上式表示，如脱氧核糖(C5H10O4)和鼠李糖(C6H12O5)分子中氢与氧原子数之比并不是2∶1；还发现许多碳水化合物除碳、氢、氧外，还含有其他元素。因此，严格地讲“碳水化合物”这个名词是不正确的，但已约定俗成，沿用至今。20世纪以来，最初被翻译为碳水化合物的英文单词carbohydrate已较多地翻译成“糖”这一名词。碳水化合物一般分单糖、寡糖（低聚糖）和多糖三类。单糖和寡糖大都是结晶体，能溶于水，具有甜味。多糖绝大多数不溶于水，是无定形、无甜味的白色固体，个别多糖虽溶于水，但也只是成为胶体溶液。
食物中的碳水化合物分成两类：一类是人体可以吸收利用的有效碳水化合物，如葡萄糖、蔗糖、淀粉等；一类是人体不能消化的无效碳水化合物，如纤维素等。纤维素并不产生热量，也不能被人体吸收，却可以帮助处于消化系统中的食物顺畅地移动及减慢人体对其热量的吸收，是人体必须的碳水化合物。因此，每天补充一定富含纤维素的食物对健康有积极意义。（北京工商大学食品与健康学院教师李宁博士）
碳水化合物
carbohydrate
又称：糖类
定义：经光合作用而形成的一种由碳、氢和氧三种元素所组成的生物分子，大部分糖类的结构式可以写成Cx(H2O)y，含有多羟基的醛类或酮类的化合物。包括单糖、寡糖及多糖，在生命体中既是能量的来源又是结构的组成部分。
学科：食品科学技术_食品科学_食品化学_食品组分
相关名词：膳食纤维 单糖 多糖 寡糖 低聚糖
来源：全国科学技术名词审定委员会
【延伸阅读】
碳水化合物在自然界分布极广，是生命和各种运动过程的重要能源，是含量最丰富的一类有机物质，主要由碳、氢、氧组成，是具有多羟基醛或多羟基酮的非芳香类分子特征物质的总称。
最初，化学家认为这类化合物的分子中除碳外，氢同氧的比例与水相同，把它看成碳与水形成的化合物、碳的水合物，故称之为碳水化合物，以通式Cx(H2O)y表示。后来发现有些化合物在化学结构上与碳水化合物相似，但它们的组成却不能用上式表示，如脱氧核糖(C5H10O4)和鼠李糖(C6H12O5)分子中氢与氧原子数之比并不是2∶1；还发现许多碳水化合物除碳、氢、氧外，还含有其他元素。因此，严格地讲“碳水化合物”这个名词是不正确的，但已约定俗成，沿用至今。20世纪以来，最初被翻译为碳水化合物的英文单词carbohydrate已较多地翻译成“糖”这一名词。碳水化合物一般分单糖、寡糖（低聚糖）和多糖三类。单糖和寡糖大都是结晶体，能溶于水，具有甜味。多糖绝大多数不溶于水，是无定形、无甜味的白色固体，个别多糖虽溶于水，但也只是成为胶体溶液。
食物中的碳水化合物分成两类：一类是人体可以吸收利用的有效碳水化合物，如葡萄糖、蔗糖、淀粉等；一类是人体不能消化的无效碳水化合物，如纤维素等。纤维素并不产生热量，也不能被人体吸收，却可以帮助处于消化系统中的食物顺畅地移动及减慢人体对其热量的吸收，是人体必须的碳水化合物。因此，每天补充一定富含纤维素的食物对健康有积极意义。（北京工商大学食品与健康学院教师李宁博士）
阿瑞氏轮毂小课堂：从蛮荒到火星 载动人类文明的轮子史
轮子作为六大经典简单机械之一（斜面、杠杆、滑轮、螺旋、楔、轮轴），虽然看似只是简简单单一个圆，但这个圆的每一次革新，都带来了人类文明的巨大进步。
什么是圆？早在公元前400多年前的春秋战国时期，先贤墨子就曾经给出了精准的对于“圆”的定义：一中同长也。从一个中心点到边的每一个位置都是同等长度，这样的形态保证了运动的时候重心不变，不会因重心起伏而消耗动力。同时由于滚动摩擦力远远小于滑动摩擦力，这样的特性用于搬运重物，比起肩扛手提或者拖行等传统的人力方式而言，无论效率还是省力程度都大大增加。
远古人类在明白这些理论知识以前就已实际利用圆的这一特性来搬运猎物或者其他重物。滚动的树干加上一个平面，虽然跟今天相比极为粗糙不便，但在人类文明史上却有着举足轻重的意义。据说公元前2500年的古埃及人就是使用这种方式移动重达百万吨的巨石，修建起如此宏伟的金字塔。
但是不断把一根根圆木反复移动到前面，本身就是一件非常费力的事情，有没有可能让圆木固定在要搬运的物体上，不用搬来搬去呢？6000年前，美索不达米亚的苏美尔人已经知道把一根完整的圆木截短成一截截短木桩，中间挖个洞用树干相连，上面架设木板造成了早期的车。这个粗糙却伟大的发明不但具备了今天轮子的雏形，更开启了轮子历史上一个极为经典而永恒的课题：轻量化。在实际使用中，人们不难发现更轻的轮子更省力，运动起来也更灵活。从完整的圆木到短木桩，堪称轮子轻量化道路上的第一座里程碑。今天我们可以在苏美尔人的壁画甚至文字记载上看到对这种带有轮子的车辆的记录，但至于这是不是最早的带轮子的车，其实考古正在不断刷新我们对此的认知。
苏美尔人的车历史意义重大，但是在使用过程中不难发现有一些非常致命的问题，比如短木桩本身强度不足，载重量有限；再比如树干并不见得会生长成一个完美的正圆，要找一棵适合做轮子的树本身就不大容易；还比如早期轮轴相对固定的连接方式既不结实也不方便。所以公元前2600年，同样是在人类文明起源的两河流域，我们可以看到在当时的战车上启用了木板拼接而成的轮子，板与板之间有梁相连，最重要的是实现了轮轴分离，使用的时候轮动轴不动，在往后的数千年之间，车的形态基本都来自于这一雏形。
车的发明再次给人类文明带来巨大的改变，有了车，让人类得以远行，并且携带较重的物品远行，不同地区的人得以相互交流，人的迁徙带来了文明的交汇融合。今天的地球村有飞机轮船火车网络相连接，而这一连接最早的起源就是粗糙的木轮车。
但是木板轮还是太重了，尝到了轮子轻量化好处的人们不难想到，如果在木板轮上掏几个洞，那不就更轻了吗？这一思路最终形成了辐条，至此今天轮子的基本部件：轮辋、轮毂、轮辐、轮轴全部齐备。
谁发明了最早的辐条，其实并不可考，也并无定论。一般倾向于各个文明分别发明出了辐条。据中国传说，发明辐条的是大禹治水时期的奚仲，他将黄帝时代流传下来的车进行了全方位的改进，并且发明了连接轮毂与轮辋的轮辐，使车在行进过程中更加灵活，也更加舒适。大禹因此封他为车服大夫，历史也留下了奚仲造车的记载。
木头毕竟不是一种经受得住长期磨损的材质，人们很快发现轮毂与车轴相连接的位置非常容易损坏。于是随着冶金技术的发展，人们又发明了更加耐磨的金属轴承。我们不知道轴承发明的具体时间，但是早在春秋时期就已经有了对轴承的记载，称之为“车軎（音未）”。车軎的出现避免了轮毂与轮轴的直接摩擦，大大增加其使用寿命。同时支撑起车轮减少晃动，而且进一步增加了轮子转向时的灵活性。
随着人需要运输的货物越来越重，路程越来越远，木质不够结实的局限再次显露出来。于是人们把木轮的边缘包上铜箍或者铁箍，以增加其强度。当然，不是没有人尝试过使用铁质的轮子，然而由于铁轮太重，行动远比木轮费力，而且对传统土路的破坏极大，所以未能流行开来，很快被废弃了。
直到大规模采矿日渐发达，人们需要一种比把矿石背出来更好的传输方式，而矿场路面崎岖，碎石磷峋，普通的车也难以行进，于是人们不得不铺上平整的石板，可是往矿洞里铺石板难度何其之大？就有聪明的人铺设木质轨道，包以铁皮，终于让矿石源源不断地运了出来。木轨最终进化成了更耐腐蚀，更能承重的铁轨，而有了铁轨之后，更能承重的铁轮也终于有了用武之地，火车的雏形由此诞生。
说回民用车，木质车轮发明数千年以来一直面临一个问题，那就是古代的路面实在不够平整，车又没有减震，一天的车坐下来说人被颠散架了还真不是夸张。于是有个叫固特异的人想到，能不能用柔软有弹性的橡胶包裹车轮来减震呢？但是当时的天然橡胶有一个无法回避的问题，那就是遇热会变黏，碰上低温又会变硬失去弹性。为了解决这一缺陷，毫无科研基础的固特异开始往橡胶中掺杂各种材料来做实验，这种神农尝百草式的研究方式不可避免的花费巨大且进展缓慢，也让固特异债台高筑，甚至一度因此锒铛入狱。但他毫不气馁，出狱后继续研究，直至1839年，才偶然发现掺入硫磺的天然橡胶能够有效解决这些弊病。但是掺入多少？什么时候掺？要不要其他添加剂？从初步发现到最终确定正确的温度和配方又耗费了5年的时间。1844年，固特异终于为他的硫化橡胶轮胎申请了专利。这种新型橡胶比天然橡胶弹性更高，耐热耐磨损，经久耐用。高温下不会变黏，低温下也依旧能够保持弹性，遇到有机溶剂也不会溶解。可是固特异最终并没有在这一发明上获得什么好处，直到他潦倒去世，还欠了20万美元的债务。
固特异发明的实心橡胶轮胎被使用了近40年，由于实心橡胶过于沉重，弹性又太强，甚至能把人从车上颠飞，很不安全。有一个叫邓禄普的人因为儿子骑车摔伤，从浇水的橡胶软管得到启发，在1888年发明了充气轮胎。充气轮胎保留了橡胶的弹性，又有空气来进一步减震缓冲，同时大大减轻了重量。轮子的安全性和轻量化这两大指标再一次得到了增强。
可是充气轮胎发明之后一直只运用在自行车等轻型车辆上，没人相信充气轮胎可以承载起沉重的汽车。为了打破这一偏见，米其林兄弟将充气轮胎安装在汽车上，并于1895年6月亲自驾驶安装充气轮胎的汽车参加法国巴黎汽车比赛，出色的发挥终于让人们相信了充气轮胎的安全性。之后为了更好地防滑，人们给充气橡胶轮胎表面加上花纹，又发明了更加耐磨的子午线轮胎，轮胎终于发展成了我们如今所看到的样子。
今天，固特异、邓禄普和米其林都是非常著名的轮胎品牌，这些为轮胎发展做出杰出贡献的伟人的名字，正在以另一种方式被人所牢牢记住。
说回轮子本身，随着车辆的动力从人力、畜力转变为机械动力，也随着更加坚硬的路面的出现，钢铁材质的轮子终于再次从铁轨上下来，跟充气轮胎一起组成了我们今天所看到的汽车。但是人类没有放弃过对于轻量化和高强度这两个轮子的终极课题的追求，而随着科技的发展和商业化大生产的实现，很多原本只能使用在航空航天等高精尖领域的高端材料也成功实现了民用化、普及化。今天更轻、强度更高、散热性更好的铝合金车轮已经大幅度代替了传统的钢铁车轮，而镁合金、碳纤维、稀土合金等材质的价格也在越来越亲民。让人振奋的是，中国正在轮毂制造领域迎头赶上，某些方面甚至还隐隐领先。比如上海阿瑞氏(aruis)汽车轮毂独有的DPT铝合金纳米净化成型技术，通过稀土材料的添加和控制精准的热处理，让轮毂无论在轻量化还是强度上都能够远超同类产品，辅以经过改进的最新旋压技术和复合锻造技术，让国产铝车轮摆脱代工和低端的刻板印象，成功打出了高端、尖端的品牌形象。
人类会就此满足吗？我想不会。因为材质与工艺的进步永不停息。今天中国玉兔二号月球车所使用的筛网轮，单个重量仅有几百克（NASA火星车所使用的轮子也是类似结构）。还有彻底抛弃轮毂与轮辐，只保留轮圈的空心轮；可以随意转向，让停车从此再也不是难题的万向轮和球形轮；可以在轮子和履带之间切换形态的变形轮；让人再也无需担心爆胎的免充气轮。人类文明的发展不会止步，轮子的进化也永远充满无限可能。
轮子作为六大经典简单机械之一（斜面、杠杆、滑轮、螺旋、楔、轮轴），虽然看似只是简简单单一个圆，但这个圆的每一次革新，都带来了人类文明的巨大进步。
什么是圆？早在公元前400多年前的春秋战国时期，先贤墨子就曾经给出了精准的对于“圆”的定义：一中同长也。从一个中心点到边的每一个位置都是同等长度，这样的形态保证了运动的时候重心不变，不会因重心起伏而消耗动力。同时由于滚动摩擦力远远小于滑动摩擦力，这样的特性用于搬运重物，比起肩扛手提或者拖行等传统的人力方式而言，无论效率还是省力程度都大大增加。
远古人类在明白这些理论知识以前就已实际利用圆的这一特性来搬运猎物或者其他重物。滚动的树干加上一个平面，虽然跟今天相比极为粗糙不便，但在人类文明史上却有着举足轻重的意义。据说公元前2500年的古埃及人就是使用这种方式移动重达百万吨的巨石，修建起如此宏伟的金字塔。
但是不断把一根根圆木反复移动到前面，本身就是一件非常费力的事情，有没有可能让圆木固定在要搬运的物体上，不用搬来搬去呢？6000年前，美索不达米亚的苏美尔人已经知道把一根完整的圆木截短成一截截短木桩，中间挖个洞用树干相连，上面架设木板造成了早期的车。这个粗糙却伟大的发明不但具备了今天轮子的雏形，更开启了轮子历史上一个极为经典而永恒的课题：轻量化。在实际使用中，人们不难发现更轻的轮子更省力，运动起来也更灵活。从完整的圆木到短木桩，堪称轮子轻量化道路上的第一座里程碑。今天我们可以在苏美尔人的壁画甚至文字记载上看到对这种带有轮子的车辆的记录，但至于这是不是最早的带轮子的车，其实考古正在不断刷新我们对此的认知。
苏美尔人的车历史意义重大，但是在使用过程中不难发现有一些非常致命的问题，比如短木桩本身强度不足，载重量有限；再比如树干并不见得会生长成一个完美的正圆，要找一棵适合做轮子的树本身就不大容易；还比如早期轮轴相对固定的连接方式既不结实也不方便。所以公元前2600年，同样是在人类文明起源的两河流域，我们可以看到在当时的战车上启用了木板拼接而成的轮子，板与板之间有梁相连，最重要的是实现了轮轴分离，使用的时候轮动轴不动，在往后的数千年之间，车的形态基本都来自于这一雏形。
车的发明再次给人类文明带来巨大的改变，有了车，让人类得以远行，并且携带较重的物品远行，不同地区的人得以相互交流，人的迁徙带来了文明的交汇融合。今天的地球村有飞机轮船火车网络相连接，而这一连接最早的起源就是粗糙的木轮车。
但是木板轮还是太重了，尝到了轮子轻量化好处的人们不难想到，如果在木板轮上掏几个洞，那不就更轻了吗？这一思路最终形成了辐条，至此今天轮子的基本部件：轮辋、轮毂、轮辐、轮轴全部齐备。
谁发明了最早的辐条，其实并不可考，也并无定论。一般倾向于各个文明分别发明出了辐条。据中国传说，发明辐条的是大禹治水时期的奚仲，他将黄帝时代流传下来的车进行了全方位的改进，并且发明了连接轮毂与轮辋的轮辐，使车在行进过程中更加灵活，也更加舒适。大禹因此封他为车服大夫，历史也留下了奚仲造车的记载。
木头毕竟不是一种经受得住长期磨损的材质，人们很快发现轮毂与车轴相连接的位置非常容易损坏。于是随着冶金技术的发展，人们又发明了更加耐磨的金属轴承。我们不知道轴承发明的具体时间，但是早在春秋时期就已经有了对轴承的记载，称之为“车軎（音未）”。车軎的出现避免了轮毂与轮轴的直接摩擦，大大增加其使用寿命。同时支撑起车轮减少晃动，而且进一步增加了轮子转向时的灵活性。
随着人需要运输的货物越来越重，路程越来越远，木质不够结实的局限再次显露出来。于是人们把木轮的边缘包上铜箍或者铁箍，以增加其强度。当然，不是没有人尝试过使用铁质的轮子，然而由于铁轮太重，行动远比木轮费力，而且对传统土路的破坏极大，所以未能流行开来，很快被废弃了。
直到大规模采矿日渐发达，人们需要一种比把矿石背出来更好的传输方式，而矿场路面崎岖，碎石磷峋，普通的车也难以行进，于是人们不得不铺上平整的石板，可是往矿洞里铺石板难度何其之大？就有聪明的人铺设木质轨道，包以铁皮，终于让矿石源源不断地运了出来。木轨最终进化成了更耐腐蚀，更能承重的铁轨，而有了铁轨之后，更能承重的铁轮也终于有了用武之地，火车的雏形由此诞生。
说回民用车，木质车轮发明数千年以来一直面临一个问题，那就是古代的路面实在不够平整，车又没有减震，一天的车坐下来说人被颠散架了还真不是夸张。于是有个叫固特异的人想到，能不能用柔软有弹性的橡胶包裹车轮来减震呢？但是当时的天然橡胶有一个无法回避的问题，那就是遇热会变黏，碰上低温又会变硬失去弹性。为了解决这一缺陷，毫无科研基础的固特异开始往橡胶中掺杂各种材料来做实验，这种神农尝百草式的研究方式不可避免的花费巨大且进展缓慢，也让固特异债台高筑，甚至一度因此锒铛入狱。但他毫不气馁，出狱后继续研究，直至1839年，才偶然发现掺入硫磺的天然橡胶能够有效解决这些弊病。但是掺入多少？什么时候掺？要不要其他添加剂？从初步发现到最终确定正确的温度和配方又耗费了5年的时间。1844年，固特异终于为他的硫化橡胶轮胎申请了专利。这种新型橡胶比天然橡胶弹性更高，耐热耐磨损，经久耐用。高温下不会变黏，低温下也依旧能够保持弹性，遇到有机溶剂也不会溶解。可是固特异最终并没有在这一发明上获得什么好处，直到他潦倒去世，还欠了20万美元的债务。
固特异发明的实心橡胶轮胎被使用了近40年，由于实心橡胶过于沉重，弹性又太强，甚至能把人从车上颠飞，很不安全。有一个叫邓禄普的人因为儿子骑车摔伤，从浇水的橡胶软管得到启发，在1888年发明了充气轮胎。充气轮胎保留了橡胶的弹性，又有空气来进一步减震缓冲，同时大大减轻了重量。轮子的安全性和轻量化这两大指标再一次得到了增强。
可是充气轮胎发明之后一直只运用在自行车等轻型车辆上，没人相信充气轮胎可以承载起沉重的汽车。为了打破这一偏见，米其林兄弟将充气轮胎安装在汽车上，并于1895年6月亲自驾驶安装充气轮胎的汽车参加法国巴黎汽车比赛，出色的发挥终于让人们相信了充气轮胎的安全性。之后为了更好地防滑，人们给充气橡胶轮胎表面加上花纹，又发明了更加耐磨的子午线轮胎，轮胎终于发展成了我们如今所看到的样子。
今天，固特异、邓禄普和米其林都是非常著名的轮胎品牌，这些为轮胎发展做出杰出贡献的伟人的名字，正在以另一种方式被人所牢牢记住。
说回轮子本身，随着车辆的动力从人力、畜力转变为机械动力，也随着更加坚硬的路面的出现，钢铁材质的轮子终于再次从铁轨上下来，跟充气轮胎一起组成了我们今天所看到的汽车。但是人类没有放弃过对于轻量化和高强度这两个轮子的终极课题的追求，而随着科技的发展和商业化大生产的实现，很多原本只能使用在航空航天等高精尖领域的高端材料也成功实现了民用化、普及化。今天更轻、强度更高、散热性更好的铝合金车轮已经大幅度代替了传统的钢铁车轮，而镁合金、碳纤维、稀土合金等材质的价格也在越来越亲民。让人振奋的是，中国正在轮毂制造领域迎头赶上，某些方面甚至还隐隐领先。比如上海阿瑞氏(aruis)汽车轮毂独有的DPT铝合金纳米净化成型技术，通过稀土材料的添加和控制精准的热处理，让轮毂无论在轻量化还是强度上都能够远超同类产品，辅以经过改进的最新旋压技术和复合锻造技术，让国产铝车轮摆脱代工和低端的刻板印象，成功打出了高端、尖端的品牌形象。
人类会就此满足吗？我想不会。因为材质与工艺的进步永不停息。今天中国玉兔二号月球车所使用的筛网轮，单个重量仅有几百克（NASA火星车所使用的轮子也是类似结构）。还有彻底抛弃轮毂与轮辐，只保留轮圈的空心轮；可以随意转向，让停车从此再也不是难题的万向轮和球形轮；可以在轮子和履带之间切换形态的变形轮；让人再也无需担心爆胎的免充气轮。人类文明的发展不会止步，轮子的进化也永远充满无限可能。
碳水化合物 carbohydrate 又称：糖类 定义：经光合作用而形成的一种由碳、氢和氧三种元素所组成的生物分子，大部分糖类的结构式可以写成Cx(H2O)y，含有多羟基的醛类或酮类的化合物。包括单糖、寡糖及多糖，在生命体中既是能量的来源又是结构的组成部分。 学科：食品科学技术_食品科学_食品化学_食品组分 相关名词：膳食纤维 单糖 多糖 寡糖 低聚糖 来源：全国科学技术名词审定委员会 图片来源：视觉中国 【延伸阅读】 碳水化合物在自然界分布极广，是生命和各种运动过程的重要能源，是含量最丰富的一类有机物质，主要由碳、氢、氧组成，是具有多羟基醛或多羟基酮的非芳香类分子特征物质的总称。 最初，化学家认为这类化合物的分子中除碳外，氢同氧的比例与水相同，把它看成碳与水形成的化合物、碳的水合物，故称之为碳水化合物，以通式Cx(H2O)y表示。后来发现有些化合物在化学结构上与碳水化合物相似，但它们的组成却不能用上式表示，如脱氧核糖(C5H10O4)和鼠李糖(C6H12O5)分子中氢与氧原子数之比并不是2∶1；还发现许多碳水化合物除碳、氢、氧外，还含有其他元素。因此，严格地讲“碳水化合物”这个名词是不正确的，但已约定俗成，沿用至今。20世纪以来，最初被翻译为碳水化合物的英文单词carbohydrate已较多地翻译成“糖”这一名词。碳水化合物一般分单糖、寡糖（低聚糖）和多糖三类。单糖和寡糖大都是结晶体，能溶于水，具有甜味。多糖绝大多数不溶于水，是无定形、无甜味的白色固体，个别多糖虽溶于水，但也只是成为胶体溶液。 食物中的碳水化合物分成两类：一类是人体可以吸收利用的有效碳水化合物，如葡萄糖、蔗糖、淀粉等；一类是人体不能消化的无效碳水化合物，如纤维素等。纤维素并不产生热量，也不能被人体吸收，却可以帮助处于消化系统中的食物顺畅地移动及减慢人体对其热量的吸收，是人体必须的碳水化合物。因此，每天补充一定富含纤维素的食物对健康有积极意义。（北京工商大学食品与健康学院教师李宁博士）
✋热门推荐