炭水化物（読み）タンスイカブツ（英語表記）carbohydrate

デジタル大辞泉

たんすい‐かぶつ〔‐クワブツ〕【炭水化物】

炭素と水とが結合した形の化学式で表せる化合物。炭素・水素・酸素からなる、糖類およびその類縁化合物のこと。生物界に広く分布し、体の構成成分・エネルギー源として重要。主に緑色植物によって二酸化炭素・水から合成され、動物はそれを食物として摂取。含水炭素。カーボハイドレート。
[類語]栄養・滋養・養分・人工栄養・栄養分・栄養素・栄養価・含水炭素・糖質・糖類・澱粉・蛋白質・アミノ酸・ゼラチン・コラーゲン・脂肪・脂肪分・脂質・ビタミン・ミネラル・灰分・無機質・食物繊維

出典　小学館

精選版 日本国語大辞典

たんすい‐かぶつ‥クヮブツ【炭水化物】

1. 〘 名詞 〙 炭素・水素・酸素の三元素からなり、糖類を中心としてこれと類似の構造をもつ有機化合物の一群の総称。大部分が C_n(H₂O)_m で表わされる一般式をもち、見かけ上、炭素と水の化合物のように見えるのでこういう。単糖類・少糖類・多糖類などの糖類のほか、糖の類似化合物の環状多価アルコール・アミノ糖などがある。植物は光合成によって合成し、動物は食物として植物から摂取しエネルギー源とする。含水炭素。〔稿本化学語彙（1900）〕

出典　精選版 日本国語大辞典

日本大百科全書(ニッポニカ)

炭水化物
たんすいかぶつ
carbohydrate

地球上でもっとも多量に存在する有機化合物で、広義には糖類あるいは糖質ともいい、生物にとってきわめて重要な物質である。一般に炭素、水素、酸素の3種の元素からなり、一般式C_m(H₂O)_nとして書き表せるものが多く、あたかも炭素と水の分子(H₂O)からなっているようにみえるので炭水化物とよばれる。なお、酸素原子の数が一般式より一つ少ないもの（デオキシリボースなど）、また硫黄(いおう)化合物を含むもの（コンドロイチン硫酸など）や窒素原子を含むもの（アミノ糖など）も炭水化物のなかに含める。化学的には、多価アルコールのアルデヒドまたはケトンおよびその誘導体の総称である。

［上原亮太・馬渕一誠］

分類および種類

炭水化物はそれを構成する単位糖の数により、単糖、オリゴ糖（少糖）、多糖に分類される。

(1)単糖　アルデヒド型のものとケトン型のものがあり、それぞれアルドース（ブドウ糖など）およびケトース（果糖など）とよぶ。アルデヒド基またはα(アルファ)-ケトール基をもつため還元性があり、フェーリング液を用いた還元性の検出は古くからよく知られている。また立体化学的には、不斉炭素をもつため旋光性があり、それぞれに2種の光学異性体が存在する。単糖類は、1分子のもつ炭素の数により、さらに三炭糖から七炭糖まで分類される。ブドウ糖は六炭糖である。

(2)オリゴ糖　単糖単位が数個、グリコシド結合（糖類でのエーテル結合をいう）したもので、2個結合したものをとくに二糖類といい、ショ糖、麦芽糖、乳糖などが含まれる。さらに、三糖類、四糖類などと分類される。オリゴ糖でもアルデヒド基が結合に使われずに遊離の状態にあるものは還元性をもつが、もっともよく知られた二糖類であるショ糖は還元基をもたない。単糖およびオリゴ糖はともに水に溶けやすく、エーテルには溶けない。いずれも甘味をもち、とくに果糖は強い。

(3)多糖　単糖単位が多数グリコシド結合してつながったもので、分子量は数千から100万を超えるものもある。加水分解することにより、オリゴ糖あるいは単糖を生じる。単一の単糖類から構成されるものを単一多糖といい、複数種の単糖類から構成されるものを複合多糖という。

［上原亮太・馬渕一誠］

炭水化物と生物

炭水化物は生物界に広く分布するが、その生物的機能は大きく分けて(1)生物体の構成成分であることと、(2)活動のエネルギー源となることである。

　構造を保つ多糖類は構造多糖ともよばれ、植物の細胞壁をつくるセルロース、昆虫や甲殻類などの外皮をつくるキチン、動物の軟骨や腱(けん)の成分であるコンドロイチン硫酸、関節液や眼球硝子(しょうし)体液に含まれるヒアルロン酸などがある。

　エネルギー源としての炭水化物は、脂質やタンパク質とともに生物体において重要な役割を果たしている。緑色植物は炭酸同化作用によって水と空気中の炭酸ガス（二酸化炭素）からブドウ糖を合成し、これをデンプンとして貯蔵する。動物は自ら炭水化物を合成できないので、これを植物から摂取し、グリコーゲンとして肝臓に貯蔵する。エネルギー源として生物体に蓄えられた多糖は栄養多糖（貯蔵多糖）ともよばれる。これらの栄養多糖は、動植物においては解糖系やTCA回路、また酵母などでは発酵によって代謝され、生命活動のエネルギー源や生合成に役だっている。

　なお、栄養学的にはとくにデンプンとブドウ糖が重要である。ヒトは必要とするエネルギーの大半をデンプンとして摂取するが、これはほかのほとんどの多糖類を栄養とすることができないからである。また、ブドウ糖は、動物においては血糖として全身の、とくに脳、中枢神経系、筋肉におけるエネルギー源として重要な役割を果たしている。ちなみに、糖残基と非糖残基からなる化合物にも、生物体にとって重要なものが多い。オリゴ糖や多糖が脂質やタンパク質などと共有結合した複合糖質は、構造支持にかかわるほか、種々の細胞間相互作用や生物的認識の過程で細胞表面の特異的マーカーやシグナルとして機能することが明らかになっている。

［上原亮太・馬渕一誠］

『西沢一俊・吉村寿次著『炭水化物――ライフサイエンスのための化学』（1980・朝倉書店）』▽『内藤博ほか著『新　栄養化学』（1987・朝倉書店）』▽『Eric E. Cornほか著、田宮信雄・八木達彦訳『生化学』（1988・東京化学同人）』▽『Gardner W. Stacyほか著、後藤良造・世良明訳『生命科学のための有機化学』（1990・東京化学同人）』▽『新津恒良ほか著『図説　現代生物学』（1994・丸善）』▽『Philip W. Kuchelほか著、林利彦訳『生化学1　生体構成物質』『生化学3　代謝と生合成』（1996・オーム社）』▽『平沢栄次著『はじめての生化学――生活のなぜ？を知るための基礎知識』（1998・化学同人）』▽『日本応用糖質科学会東日本支部監修、日高秀昌・坂野好幸編『健康の科学シリーズ8　糖と健康』（1998・学会センター関西）』▽『P・M・ゲイマンほか著、中浜信子監修、村山篤子・品川弘子訳『食物科学のすべて』（1998・建帛社）』▽『永井彰・上野信平著『セメスター対応　生物学入門』（1998・東海大学出版会）』▽『石井裕子著『栄養ハンドブック』（1998・保育社）』▽『伏木亨ほか編『栄養と運動――身体運動・栄養・健康の生命科学Q＆A』（1999・杏林書院）』▽『Ann C. Snyder著、山崎元監訳、小熊祐子ほか訳『エクササイズと食事の最新知識――疾病予防・健康増進への戦略』（1999・ナップ）』▽『ロスコスキー著、田島陽太郎監訳、秋野豊明ほか訳『生化学』（1999・西村書店）』▽『リッター著、須藤和夫ほか訳『リッター生化学』（1999・東京化学同人）』▽『ボルハルト・ショアー著、古河憲司ほか監訳『ボルハルト・ショアー現代有機化学』下（2000・化学同人）』▽『北岡正三郎著『食物・栄養科学シリーズ　入門栄養学』3訂版（2000・培風館）』▽『吉田勉編著『栄養学――生化学的アプローチ』第2版（2000・学文社）』▽『ネスレ化学振興会監修、和田昭允ほか編『食事と運動――21世紀に向けて食を考える』（2000・学会センター関西）』▽『吉田勉編、伊藤順子ほか著『わかりやすい栄養学』（2001・三共出版）』▽『橋本俊二郎ほか著、講談社サイエンティフィク編『新版　食品化学実験』（2001・講談社）』▽『管理栄養士国家試験21委員会編著『これであなたも管理栄養士5　食品学・食品加工学・調理学』（2001・講談社）』▽『童夢編『炭水化物――熱や力のもとになる』（2002・偕成社）』▽『R・J・ウーレット著、高橋知義ほか訳『ウーレット　有機化学』（2002・化学同人）』▽『吉田勉編著『基礎栄養学』（2003・医歯薬出版）』▽『吉田勉編著、藤森泰ほか著『基礎からの生化学』（2003・学文社）』▽『豊田正武・田島真編『食物栄養系のための基礎化学』（2003・丸善）』▽『五十嵐脩・志村二三夫編著『生化学』（2003・光生館）』

[参照項目] | アミノ糖 | アルコール | アルデヒド | アルドース | 硫黄 | エーテル結合 | 解糖 | 果糖 | キチン | 共有結合 | グリコーゲン | 血糖 | ケトース | ケトン | 酵母 | コンドロイチン硫酸 | 脂質 | 少糖 | ショ糖 | 生合成 | セルロース | 代謝 | 多価アルコール | 多糖 | 炭酸同化 | 単糖 | タンパク質 | DNA | TCA回路 | デンプン | 糖質 | 糖類 | 乳糖 | 麦芽糖 | 発酵 | ヒアルロン酸 | フェーリング液 | 不斉炭素原子 | ブドウ糖 | 有機化合物 | 誘導体 | リボース

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

改訂新版　世界大百科事典

炭水化物 (たんすいかぶつ)
carbohydrate

デンプン，ショ糖，ブドウ糖など日常生活でもしばしば出会う化合物群であり，糖質とも呼ばれる。三大栄養素の一つ（炭水化物の栄養的側面については〈栄養〉の項目を参照）。単糖すなわちアルデヒド基かケトン基をもつ多価アルコールを構成成分とする化合物と定義される。その多くは（CH₂O）_nで示される分子式をもち，あたかも炭素に水が結合しているかのような印象を与えるので炭水化物という名称が生じ，かつては含水炭素とも呼ばれた。炭水化物は単糖monosuccharide，少糖olygosuccharide，多糖polysuccharideおよびそれらの誘導体にほぼ大別される。少糖は単糖が2～20個程度，多糖はさらにそれ以上結合したものである。単糖の例としてはブドウ糖（グルコース），ガラクトース，また少糖の例としてはグルコースが2分子結合した麦芽糖（マルトース），グルコースと果糖（フルクトース）が結合したショ糖（砂糖），グルコースとガラクトースが結合した乳糖（ラクトース）をあげることができる。多糖にはデンプン，グリコーゲン，セルロースなどがある。

単糖と多糖の関係

グルコースとデンプンを例にとって説明する。デンプンを1規定の塩酸に懸濁し，4時間程度煮沸するとグルコースが遊離してくるのでこれがデンプンの構成単位であることが判明する。しかしグルコースの性質がそのままデンプンに現れるのではない。例えばグルコースは甘いがデンプンは甘くない。またグルコースなどの単糖は一般に還元力があるが，デンプンにはこれがない。単糖の還元力はアルデヒド基，ケトン基に由来するもので，アンモニア性硝酸銀の銀イオンを還元して遊離の銀とする銀鏡反応などで検出することができる。デンプンが還元力をもたないのは，その鎖中のグルコースのアルデヒド基がグルコース単位を相互に結びつけるために使われているからである。一般に単糖が他の糖と結合するときには単糖の還元基が他の糖のアルコール性水酸基との間に結合をつくるのであり，この結合をグリコシド（配糖体）結合glycosidic linkageと呼ぶ。二つの還元基どうしが結合することもでき，その例としてショ糖があるが，この方式では二つ以上の糖をつなぎ合わせることはできない。グルコースが重合してデンプンとなるとその溶解性も変化する。グルコースは水にきわめてよく溶け，またその水溶液にエチルアルコールを加えても沈殿を生ずることはない。一方，デンプンは一般に水に溶けにくい。比較的低分子で可溶性のデンプンであっても，その水溶液にエチルアルコールを加えれば沈殿を生ずる。

多糖の性質

さて，グルコースのみから成る多糖にも種々の種類があり，その性質を異にしている。デンプンはグルコースがα1→4結合した鎖を主体とし，セルロースはβ1→4結合，そしてバクテリアが生産する多糖の一種であるデキストランはα1→6結合をもつといわれる。このα1→4結合などの意味はいかなるものであろうか。アラビア数字は単糖の炭素原子につけられた番号であり，グルコースでは1位はアルデヒド基の炭素原子を，4位はそこから数えて4番目の炭素原子を示す。すなわち1→4とはアルデヒド基が隣のグルコースの4位の炭素に結合する水酸基とグリコシド結合することを意味するのである。

α，βの説明のためには糖の環状構造に立ち入らなければならない。単糖のアルデヒド基，ケトン基は，通常分子内でヘミアセタールhemiacetal，またはヘミケタールhemiketalを形成している。

グルコースの場合，ヘミアセタール形成は分子内の5位の水酸基と起こり，その結果，グルコース分子はピラノース環と呼ばれる6員環を形成する。このときにヘミアセタール性の水酸基が1位の炭素に結合することになるが，この立体配置は2通りある。

ピラノース環を平面に見立てると，この面から6位の炭素と逆の方向に，すなわち上の図では下向きに水酸基が配置されているのがα体であり，上向きに配置されているのがβ体である。αとβの違いは糖鎖の立体構造に大きな影響を与える。たとえばα1→4結合のデンプンでは，グルコースはらせん状に巻かれるが，β1→4結合のセルロースでは，グルコース鎖は直鎖状にのびている。

　多糖の構造がきわめて多様性に富むことは，以下に述べる糖の化学からただちに理解できるであろう。グルコース2分子が結合して生ずる二糖は，1→1，1→2，1→3，1→4，1→6の5通りの結合が可能で（ピラノース環の5位には水酸基がないので1→5の結合はありえない），しかもそれぞれについてαとβの二つの選択肢があり，結局10通りの構造をもちうることになる。3個のグルコースから成る少糖の構造はさらに多様となる。グルコースが直鎖状にのみ結合するとしても，80通りの構造が考えられる。また一つのグルコースの異なる位置の水酸基に，それぞれ一つずつのグルコースが結合するいわゆる〈枝分れ構造〉も24通りが可能である。一方，これに対して3個の同一のアミノ酸もしくはヌクレオチドを配列させる方法は1通りしかないのである。

炭水化物の機能

炭水化物の生理的機能は三つに大別される。まず第1に生物のエネルギー源となることをあげなければならない。グルコースは細胞の主たるエネルギー源であるし，その貯蔵型としてグリコーゲンとデンプンがある。炭水化物が光合成植物のみならず，多くの動物組織においても主たるエネルギー源となっている理由としては，遊離型で直ちに利用できる単糖と，貯蔵型の多糖の相互変換が比較的容易に酵素的に行われるという炭水化物の特性が考えられる。

　第2の機能は形態構築であり，この役割を果たす多糖として，セルロース，細菌細胞壁の多糖，そして高等動物の基質中のプロテオグリカンやヒアルロン酸（ムコ多糖）などをあげることができる。これらの分子が形態上の機能を果たしうる理由はさまざまであり，以下のいずれかに対応する。すなわち分子が直鎖状に配列し，しかも分子間に水素結合を形成しやすいこと，主鎖のほかに側鎖を出すことができ，それを利用して強固な網目構造をつくりうること，そして酸性基を有するときは親水性が強くゲル状となることである。

　第3の機能は細胞表層における識別と関連しての〈標識〉としての役割である。これは糖タンパク質，糖脂質の糖鎖を中心として，近年急速に興味をもたれるようになってきた事柄である。この機能についてはまだ研究は初期段階にあるといえるが，糖鎖が特異な構造を多数つくりうることと関連して分子的に解明される日が近いと思われる。

　その誘導体をも含めると，炭水化物の範囲と機能はさらに多様となる。まずグルコース-6-リン酸，フルクトース-1，6-二リン酸をはじめとする一連の糖リン酸エステルがあり，これはグルコースからのエネルギー生産の中間段階に関与する。さらに核酸などのヌクレオチド誘導体をあげなければならない。核酸においては単糖であるリボースとリン酸のホスホジエステル鎖が骨格をなし，リボースの還元基に結合した塩基が特異性を発揮する。糖が多価の結合基を有するという特性がここでも生かされている。

　炭水化物中の糖と糖の間の結合の分解および生成はいずれも特異的な酵素によってつかさどられている。分解酵素はほとんどの場合加水分解酵素であり，これらはグリコシダーゼglycosidaseと総称されている。合成酵素は糖転移酵素（グリコシルトランスフェラーゼglycosyltransferase）と総称され，糖の活性化型である糖ヌクレオチドから単糖単位を移して糖鎖をのばす働きをする。糖ヌクレオチドを生合成するためには，ATPのエネルギーを使用せねばならず，多糖の生合成はかなりのエネルギーを消費する反応である。グリコシダーゼと糖転移酵素の種類は炭水化物の多様な構造に対応してきわめて多く，国際生化学連合が承認したものだけでも200程度に達する。これらの酵素タンパク質の異常に起因するヒトの遺伝病もいくつか知られている。
執筆者：村松 喬

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

百科事典マイペディア

炭水化物【たんすいかぶつ】

糖類あるいは糖質とも。脂質やタンパク質とともに三大栄養素の一つ。多くは一般式C(/n)（H₂O）(/m)で表され，含水炭素と呼ばれたこともある。炭水化物を加水分解して得られる最小単位を単糖類といい，その炭素数によりトリオース（３炭糖），テトロース（４炭糖），ペントース（５炭糖），ヘキソース（６炭糖）などに分類される。単糖類は一般に１個のアルデヒド基またはケトン基をもち，前者をアルドース，後者をケトースという。また不斉炭素原子を有するため異性体が非常に多い。２個の単糖類が結合したものを二糖類といい，構成単糖類が多くなるにつれて三糖類，多糖類などと呼ばれる。一般に炭水化物は，植物の行う光合成や化学合成により，空気中の二酸化炭素が固定されてでき，セルロースとして支柱になり，デンプン，イヌリンなどとして貯蔵される。人や動物が栄養素として摂取すると消化吸収されてグリコーゲンとしてたくわえられ，血中にブドウ糖として存在し，エネルギー源になる。→糖脂質
→関連項目栄養｜糖

出典　株式会社平凡社

化学辞典 第2版

炭水化物
タンスイカブツ
carbohydrate

糖質ともいう．化学的には炭素と水の化合物で，(CH₂O)_n の分子式をもつ一群の化合物をさし，古くは含水炭素ともいわれた．しかし，この一般式に合わない多くの類似体が見いだされてきたので，アルデヒドやケトンのポリヒドロキシ同族体(単糖類)と，これらの脱水縮合物(オリゴ糖類，多糖類)を意味するようになった．広義には，さらに次のような近縁の誘導体をも含める．すなわち，還元誘導体(糖アルコール，デオキシ糖，グリカールなど)，酸化誘導体(アルドン酸，ウロン酸，糖酸など)，脱水誘導体(アンヒドロ糖，グリコセエン，単純なグリコシドなど)，そのほかイノシトール，アミノ糖，チオ糖など．広く動物，植物界に存在し，緑色植物によって二酸化炭素と水とから光合成される．地上にもっとも多量に存在する有機物で，動物の三大栄養素の一つ．

出典　森北出版「化学辞典（第2版）」

食の医学館

たんすいかぶつ【炭水化物】

炭水化物(たんすいかぶつ)は人間の主要なエネルギー源となる栄養素で、体内に入ると炭酸ガスと水に分解され、その過程でエネルギーを産生します。炭水化物が不足する状態が続くと、体内のたんぱく質が分解されエネルギー源として使われます。そのため基礎体力が低下し、疲れやすくなるほか肝臓の解毒作用の低下、肌荒れなどの症状をまねきます。また、脳は炭水化物からつくられるブドウ糖だけをエネルギー源としており、極度に炭水化物が欠乏すると脳の働きにも支障が生じます。ダイエット中でも、毎日50g（ご飯1杯分程度）の炭水化物は摂取しましょう。
　可食部100g中に含まれる炭水化物（糖質）の多い食品として、以下のものがあります。干しブドウ80.7g、はちみつ79.7g、精白米77.6g、小麦粉（薄力粉1等）75.8g、サツマイモ（塊根、皮むき、生）31.9g。成人1日あたりの摂取量の目標量は男性女性とも1日の総摂取エネルギーの50～70％です。

出典　小学館

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

炭水化物
たんすいかぶつ
carbohydrate

含水炭素ともいう。糖類やその関連化合物であるアルデヒドアルコール，ケトンアルコール，および加水分解によりこれらの化合物を与える物質の総称。大部分が一般式 C_m(H₂O)_n で示される。多くは単糖が直鎖状もしくは枝分れのある鎖状に結合して高分子化合物，すなわち多糖類をつくっている。低分子のものは甘味をもつので糖類ともいう。広く動植物界に存在し，特に植物は二酸化炭素と水から炭酸同化作用によって炭水化物を合成し，セルロースとして支柱をつくり，デンプンとして貯蔵にあてる。動物は植物の炭水化物を食物として取入れ，消化吸収してエネルギー源としたり，グリコーゲンとして貯蔵する。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

栄養・生化学辞典

炭水化物

　糖ともいう．以前は含水炭素ともいった．単糖，オリゴ糖，多糖，いずれも含まれる．代表的な天然物にデンプン，セルロース，ショ糖などがある．

出典　朝倉書店

世界大百科事典（旧版）内の炭水化物の言及

【栄養】より

…　摂取する栄養素の質によって栄養型が分類される。緑色植物はクロロフィル(葉緑素)のはたらきで，太陽光線のエネルギーによって二酸化炭素と水から炭水化物であるブドウ糖を合成することができ(光合成)，これが体内で分解するときに生じるエネルギーによって，根から吸収した窒素，硫黄，リン，カリウム，マグネシウムなどの無機化合物を材料として，タンパク質，核酸，その他あらゆる生体構成成分を合成する。このような栄養型を独立栄養(無機栄養，自栄養)という。…

【糖】より

…(2)糖類一般，つまり単糖，少糖，多糖を含める。(3)さらに広く糖質一般，つまり炭水化物を指すこともある。多糖炭水化物単糖【村松 喬】。…

【糖質】より

…炭水化物の別称。炭水化物は(CH₂O)_nの分子式を示すことが多く，あたかも炭素と水が化合したかのように受け取られ，このように称された。…

※「炭水化物」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社「世界大百科事典（旧版）」