杂说“碳水”（2）两类多糖与两种文明

世界上的生物的生存、生长，都需要营养素和能量。食草动物的食物来源是植物，食肉动物吃其他动物，间接地还是吃了植物。我们人类又吃植物又吃动物，归根结底也是吃了植物产生的营养素和能量。

大多数植物贡献出来的能够产生能量的主要物质是葡萄糖、果糖、蔗糖等简单的糖以及淀粉、纤维素等多糖。人类和大多数动物都只能消化简单的糖类以及淀粉，它们的消化道内有淀粉酶可以使得淀粉水解成为葡萄糖从而被吸收。但是有些动物如牛、羊等反刍动物以及兔子等食草动物却能够依靠食用淀粉很少而主要营养物是纤维素的草类为生，这是因为它们的消化道内有较多的能够分泌纤维素酶的细菌，这种酶能够把纤维素水解成为葡萄糖。我们人类体内缺乏这种细菌，所以我们不能像牛羊一样仅仅依靠吃草就生存。

淀粉和纤维素都是由葡萄糖为单位缩聚而成的多糖。但是缩聚的方式不同。两个葡萄糖分子能够缩去一分子水而聚合。缩聚主要有两种不同的方式，分别被冠以α（希腊字母，阿尔法）和β（希腊字母，贝塔）的名称。两种方式的不同之处在于缩聚所生成的键的方向不同。

两个葡萄糖分子以α方式缩聚起来，可以生成麦芽糖，麦芽糖在我们人体内能够被α-葡萄糖苷酶催化水解成为葡萄糖。

两个葡萄糖分子以β方式缩聚起来，生成的糖被称为纤维二糖，它就不能被α-葡萄糖苷酶所催化水解，但是可以被β-葡萄糖苷酶催化水解。

与葡萄糖缩聚成麦芽糖相类似，百千个葡萄糖分子都以α方式缩聚起来，就形成了淀粉分子。如果二百来个葡萄糖单位基本上都首尾相连，这样的淀粉，就称为直链淀粉。如果几千个葡萄糖缩聚时，形成了许多支链，就称为支链淀粉。普通稻米中直链淀粉约占百分之十几，其余是支链淀粉，而在糯米中的淀粉则几乎全部都是支链淀粉，直链的只占百分之一、二。

如果千万个葡萄糖分子以β方式缩聚起来，则形成纤维素分子。它能够在β-葡萄糖苷酶的催化下水解水解成葡萄糖。

生物化学反应中作为催化剂的酶与反应物的关系就好像钥匙和锁的关系一样，一把钥匙开一把锁。钥匙上齿的高低不匹配，固然开不了锁，即使齿的高低匹配了，但是钥匙边上凹槽的方向反了，插不进锁孔里，仍然开不了锁。也正类似于这样的缘故，α-葡萄糖苷酶能够催化淀粉的水解而不能使纤维素水解，而β-葡萄糖苷酶则可以催化纤维素的水解。也正是这个原因，牛羊兔子能够以吃草为生，而我们人类则不能。

纤维素是自然界中含量最多的碳水化合物，它是植物细胞壁的最重要组成部分。在人类的历史上，游牧和农耕是两种最重要的生存方式。游牧就是人类利用牛羊等食草动物，把草类中以纤维素等碳水化合物为主要营养物质，转化成人类可食用的肉类（主要成分脂肪、蛋白质等）、奶类等，以供养人类的生存。

农耕方式则依靠种植来生产人们所需要的营养物质。历史上我们中国人消耗最多的是粮食，也就是植物的种子。植物的种子是植物留下的后代。我们所吃的粮食，绝大多数的大米、小麦、玉米等都是一年生的禾本科植物，种子中的蛋白质提供它们后续生命的物质，而碳水化合物和脂肪，主要是为种子的发芽和早期生存、生长提供能量。

历史上人们在遇到灾荒年月，粮食不够吃，常常说吃树皮草根。为什么说吃树皮草根而不是它们的其他部分呢？

树皮中的韧皮部担任着运输营养成分的任务。植物能够把空气中的二氧化碳和水合成葡萄糖，这是一个需要能量的复杂化学反应。反应所需要的能量由太阳光提供，这就是所谓光合作用。光合作用合成葡萄糖，然后再转化为蔗糖、淀粉、纤维素等碳水化合物以及脂肪、蛋白质等物质。光合作用主要在绿色植物的叶片中进行，生成的营养物质通过维管组织输送到植物的各个部分。树木的韧皮部是运输营养物质的主要器官，从而也储存了一些营养成分。

植物把一部分营养物质储存在茎和根，与把营养物质储存在种子里一样，也是为了它们后代的生存。一方面，在寒冷的冬天，许多植物处在休眠状态，树叶落了，草叶枯死了。到第二年春天，天气暖和了，树木和草都要发芽再生，在树皮草根中储存的营养就为这些初生的器官提供能量和营养物质。

有些树枝和草根与植物本体分离后，还能够再生出草木。这是一种无性繁殖的过程。人们常常说的无心插柳柳成荫，就是因为柳枝的韧皮部有一定的营养物质。我们用蒜头栽种，是因为大蒜的鳞茎中有许多营养物质。

实际上，我们的食物即所谓粮食，也有许多是植物的茎特别是地下茎和根。例如，马铃薯（土豆）的食用部分就是它的地下茎，番薯（红薯、地瓜）的食用部分就是它的块根。马铃薯、番薯、薯蓣、芋头、莲藕等块茎和块根中都含有大量的碳水化合物（主要是淀粉），它们是人类赖以生存的重要营养来源。

也正是原产与美洲的马铃薯、番薯等植物传到了欧洲、亚洲等地，引起了那里可食用碳水化合物的产量大增，从而引起那里人口的大量增加。我国人口在明清时期大量增加，据说一个重要原因就是薯类的广泛种植。

薯类影响世界历史进程的另一个例子发生在爱尔兰。19世纪前期，在英国统治下的爱尔兰，因为从美洲引进种植了马铃薯，能够吃饱肚皮，人口迅速增加，不到半个世纪就翻了一番。十九世纪中叶，因为马铃薯晚疫病菌引起的马铃薯晚疫病，使得爱尔兰的马铃薯大幅度减产，导致上百万的爱尔兰人饿死，另有一百多万爱尔兰人迁居国外，主要迁居美洲，史称爱尔兰大饥荒。爱尔大饥荒及以后的人口外迁造成了如今在美国的爱尔兰裔多达3600多万，成了美国的第二大白人族裔，是现在爱尔兰共和国人口的九倍之多。由马铃薯导致的大饥荒引起了大多数爱尔兰人对英国统治的不满，终于迫使英国允许爱尔兰南部26郡成立爱尔兰自由邦，后来成立共和国并独立。

纤维素与淀粉是最重要的两类多糖。以草类植物中的纤维素为主要营养素而发展起来了游牧生产方式，而以植物种子中的淀粉为主要营养素则发展起来了农耕生产方式。

在以往几千年的历史上，我国北方广大的干旱地区，人们以游牧生产方式为主，建立了游牧文明；而黄河流域及其以南地区，人们以农耕生产方式为主，创造了灿烂的农耕文明。

两种文明的交界处约在长城附近，双方时而和好、时而争斗。和好时，双方互市，以中原社会的缯絮、金钱、米、酒交换草原社会的牛马、裘革。争斗时，双方百姓遭殃，生灵涂炭。在主要是这两种文明几千年的长期交往中，各民族融合，终于形成了今天的中华民族的主体部分。

（未完待续）