פחמימה

מינוח

המילה פחמימה היא הלחם מילים של פחמן ומים. שמן של הפחמימות נגזר מכך שנוסחתן הכימית הכללית של רבות מהן היא CₙH₂ₙOₙ, או Cₙ(H₂O)ₙ, ועל כן סברו בתחילה כי ניתן לראותן כתרכובות של פחמן ומים. גם בשפות האירופאיות מורכבת המילה פחמימה מהמילים פחמן ומים; כך למשל באנגלית: פחמימה היא "Carbohydrate", מילה המורכבת מ-"Carbon" ("פחמן") ו-"Hydrate" ("הידרט", תרכובת המכילה מולקולות מים).
המילה סוכר משותפת לשפות רבות, באירופה ומחוצה לה. מקורה של המילה בסנסקריט (Sarkara), ופירושה המקורי: "אבנים קטנות". המונח סכריד (Saccharide), המשמש לעיתים לציון סוכרים, קרוב יותר לשורש המקורי. בשפת היום-יום משמשת המילה סוכר ככינויו של סוכרוז, הסוכר הלבן המשמש להמתקת מאכלים. זהו אמנם לא הסוכר הנפוץ או הבסיסי ביותר, אך הוא הנפוץ ביותר בשימוש ישיר של האדם; עקב זאת זכה הסוכרוז לכינוי המייצג את כל משפחת הסוכרים.
למונח סוכרים ישנן שתי משמעויות, משמעות אחת כמילה נרדפת לפחמימות וסכרידים ומשמעות שנייה כקבוצת הפחמימות הקצרות (שרשראות של 1–2 מונומרים). הפחמימות שאינן סוכרים לפי הגדרה זו הן אוליגו-סכרידים (3–9 מונומרים) ופוליסכרידים (10 מונומרים ומעלה), למשל: תאית, עמילן וגליקוגן.
הגדרה אחרת לסוכרים היא "פחמימות בעלות טעם מתוק"; לרבים מבין הסוכרים אכן טעם מתוק, אך עמילן, למשל, חסר טעם. כשלועסים פיסת לחם במשך זמן רב היא הופכת בהדרגה למתוקה. העמילן הרב המצוי בלחם מתמוסס ומתפרק בנוכחות האנזים עמילאז הנמצא ברוק ליחידות דו-סוכר (מלטוז) קטנות יותר, שלהן טעם מתוק.
בשיח הדיאטני נהוגה ההבחנה בין "פחמימות פשוטות" ל"פחמימות מורכבות" (וכך גם למאכלים המכילים אותן). הבחנה זו, שהופיעה לראשונה במסמך של ועדת סנאט אמריקאית ב-1977 היא מעורפלת. הכוונה ב"פחמימות מורכבות" (complex carbohydrates) היא לעיתים למולקולות ענק (רב סוכרים) ולעיתים למאכלים העשירים ביותר נוטריאנטים.

כימיה

מבחינה כימית פחמימות הן קטונים או אלדהידים בעלי מספר קבוצות הידרוקסיל. שמם הכימי של הפחמימות הוא, לפיכך, פוליהידרוקסיקֵטונים או פוליהידרוקסיאָלדהידים.
בנוסף לקבוצות ההידרוקסיל, מכילה כל פחמימה קבוצת קרבוניל (C=O, אם המדובר בקטון) או קבוצת אלדהיד (CHO, אם המדובר באלדהיד). הסוכרים, אשר צורתם המקורית היא שרשרת, יכולים להיסגר לטבעת. דבר זה מתאפשר באמצעות תגובה תוך-מולקולרית בין קבוצת האלדהיד או הקרבוניל, הנמצאת בקצה המולקולה, ובין קבוצת הידרוקסיל הנמצאת בקצה השני של המולקולה.
לפי ההגדרה שלעיל מורכבות הפחמימות מאטומי פחמן, מימן וחמצן בלבד. למרות זאת, נגזרות של פחמימות המכילות אטומי גופרית, חנקן ועוד נחשבות אף הן לפחמימות.
לנושא הסטריאוכימיה בפחמימות חשיבות רבה. רובן המוחלט של הפחמימות הן כיראליות, ולפיכך מתקיימות כסטריאואיזומרים שונים. ככל שעולה מספר אטומי הפחמן בפחמימה, כך מתרבות האפשרויות לאיזומריה. פחמימות ידועות רבות הן למעשה איזומרים האחת של השנייה: גלוקוז וגלקטוז, למשל. נהוג לצייר את נוסחת המבנה של הסוכרים באמצעות היטלי פישר, כפי שניתן לראות בתרשים הגלוקוז משמאל. היטלי פישר מפשטים את הייצוג התלת-ממדי של המולקולה. כל הקשרים המצוירים בצורה אופקית מייצגים קשרים אשר מבחינה מרחבית פונים כלפי מעלה (כלומר, בולטים ממישור הדף או המסך אל עבר הצופה). כאלו הם כל הקשרים של קבוצות ההידרוקסיל, כפי שניתן לראות בגלוקוז. הקשרים המצוירים בצורה אנכית מייצגים קשרים אשר פונים כלפי מטה (אל תוך הדף או המסך). כאלו הם קשרי הפחמן-פחמן.

פחמימות כמקור אנרגיה בגוף

קיימת חשיבות רבה לצריכת פחמימות לצורכי אנרגיה. כאמור, תחילת התהליך בתוך התא היא גליקוליזה (תהליך אנארובי, כלומר ללא צריכת חמצן, היוצר חומצה פירובית, שהיא טריוז). בהמשך, הגוף שורף את פחמימות לצורך ייצור אנרגיה (נשימה ארובית). הגבלה של פחמימות בתזונה תוביל להרזיה על ידי ייצור אנרגיה משומנים, אולם היא גם עשויה להיות מסוכנת. במצב של חסר פחמימות, חל שינוי בהפקת אנרגיה משומנים: אלו הופכים בכבד לתוצרי ביניים בשם גופי-קטון שמגיעים לזרם הדם ולרקמות הגוף כמקור אנרגיה זמין. מצב זה נקרא קטוזיס, ועשויה להוות גורם להתפתחות חמצת (קטואצידוזיס). הגבלה חמורה של פחמימות ושומנים בתזונה עלולה להוביל לייצור אנרגיה מפירוק חלבון. הדבר עשוי להוביל לכחשת (דלדול שריר קיצוני Marasmus).

צריכה עודפת של פחמימות

אם הגוף מקבל יותר סוכר ממה שהוא צריך למען הפקת אנרגיה, הוא הופך את העודפים לשומן המצטבר בו. סוכר מזוקק גם פוגע בבריאות השיניים, היות שחיידקים הנמצאים בפה מפרקים אותו לתועלתם, ובתהליך מפרישים חומצה אשר פוגעת בשיניים. תוצאה אפשרית של הימצאות סוכר בפה היא עששת.
נטען כי פחמימות שמקורן במזון צמחי (בעיקר פירות, ירקות, מעט דגנים וקטניות) אינן מזיקות, בניגוד לפחמימות שמקורן במזון מעובד (פסטות, לחמים, סוכרים מזוקקים, ממתקים ועוד). אולם צריכת פחמימות גבוהה מעבר לצורכי האנרגיה של הגוף, גורמת להשמנה ועלולה לגרום לסכרת. ב-1999 דווח כי בארצות הברית וברוב מדינות המערב כמחצית מכמות הקלוריות שהאדם צורך באות משומנים מרוכזים (רובם מן החי) ומסוכרים מזוקקים שהגוף הופך לשומנים. זו אחת הסיבות המרכזיות להשמנת יתר. דיווחים שפורסמו ב-2015–2016 מצביעים על השפעה ממושכת ומכרעת של תאגידי הסוכר והמשקאות, וחברות קוקה קולה ופפסיקו על הידע המחקרי בנושא נזקי הפחמימות לבריאות ועל הנחיות התזונה, באמצעות קשרי מימון שלא דווחו.