你可能聽過，在食用米飯、義大利麵等高碳水化合物食物之前先將它們冷藏，作為剩菜食用，可以增加抗性澱粉的含量，冷藏使它們更接近高纖維、成為更健康的食物。事實證明，這些「烹調–冷卻–再加熱」的循環會使澱粉改變其分子結構、變成一種纖維。但你是否知道，為何相同的東西，冷藏後人體卻無法消化了？
大多數的我們都喜歡吃澱粉類碳水化合物食物，例如，米飯、麵包、義大利麵、地瓜與馬鈴薯等。因此，在開始討論今天的主角「抗性澱粉」之前，先討論為何專家們常用「碳水化合物」、「多醣」等專業名稱來形容澱粉類食物，它們又是由什麼組成、如何組成？文章有一點長，可以點擊「快速導覽」的小標題，選擇你最想了解的內容。
什麼是「碳水化合物」(carbohydrates，carbs)？
為什麼專家們稱單醣、雙醣、寡糖、多醣(包含澱粉與纖維素)為「碳水化合物」？
1、「碳水化合物」(carbohydrates)名稱的由來
- 主因在於，構成雙醣、寡糖、多醣的最基本單位是葡萄糖(glucose)、半乳糖(galactose)、果糖(fructose)。
- 葡萄糖、半乳糖、果糖這些單醣的化學式都為C6H12O6 → C6 (H2O)6，C代表「碳」，H2O是「水」。
- 無論單醣、雙醣、寡糖、多醣，都稱為「碳的水合物」(hydrates of carbon)，這就是這類物質被稱為「碳水化合物」(carbohydrates，簡稱carbs)的原因。
簡單地說，碳水化合物(carbs)代謝後最終都會是糖分子。碳水化合物與蛋白質、脂肪並列為食物和飲料中的三大主要營養素之一。
身體會將吃進來的碳水化合物分解成葡萄糖。葡萄糖，(進入血液後稱為血糖)是人體細胞主要能量來源。被吸收進來的葡萄糖可以立即被利用，也可以儲存起來，這些儲存在肝臟或肌肉的多醣稱為「肝醣」，有需要時再分解成葡萄糖供細胞利用。
2、碳水化合物有哪些種類？
碳水化合物主要有3種：
- 糖。它們也被稱為簡單碳水化合物，或稱簡單的醣，包含：
- 葡萄糖、果糖、半乳糖、等單醣，以及蔗糖(砂糖，葡萄糖+果糖)、乳糖(葡萄糖+半乳糖)、麥芽糖(葡萄糖+葡萄糖)等雙醣。
- 這類醣很好消化、吸收，意思是可以讓血糖快速升高。
- 糖果、甜點、加工食品、汽水中的添加糖。
- 也包括水果、蔬菜天然存在的葡萄糖、果糖，與牛奶中的乳醣中。
- 澱粉。它們是複合碳水化合物(complex carbohydrates)，可以稱作複雜碳水化合物/複雜醣類(Complex Carbohydrates / Polysaccharide)，是由數百～數千個葡萄糖單體(glucose monomers)聚合而成的「多醣」：
- 是由α-葡萄糖(alpha glucose)串聯而成。(alpha glucose詳後敘述)。
- 身體需要將澱粉分解成葡萄糖才能被吸收。
- 澱粉類食物包括米飯、穀物、麵包、麵食等。
- 某些蔬菜也含有澱粉，例如，馬鈴薯、地瓜、豌豆、鷹嘴豆、玉米等。
- 纖維。也是一種複合碳水化合物(complex carbohydrates)，也是由數百～數千個葡萄糖單體聚合而成的「多醣」：
- 是由β-葡萄糖(beta glucose)串聯而成。(beta glucose詳後敘述)。
- 由於分子結構緊密，身體無法分解纖維，因此食用富含纖維的食物可以幫助產生飽腹感，並降低暴飲暴食的可能性。
- 富含纖維的飲食還有其它健康益處，例如，它們可能有助於預防胃腸道問題(例如便秘)，纖維還可能有助於降低膽固醇和血糖。
- 許多植物性食物都富含纖維，包括，水果、蔬菜、堅果、種子、豆類與全穀物。
有些食物僅含少量或不含碳水化合物，例如，肉、魚、家禽、某些類型的起司、堅果和油。
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3、不同類型的多醣(polysaccharides)：澱粉、肝醣與纖維素
多醣是由許多(數百～數千)單醣的單體(monomers)透過糖苷鍵(glycosidic bonds)連接而成的複合碳水化合物(聚合物)，形成的聚合物類型取決於所涉及的單醣單體的種類及其之間的鍵結排列。
葡萄糖單體(glucose monomer)可形成三種主要的多醣，包括澱粉(starch)、肝醣(glycogen)與纖維素(cellulose)。(詳見下面表格1)
上面表格1說明：
■綠色六邊形為葡萄糖的分子結構以及鍵結方式。綠色小圓圈為最小單位的葡萄糖單體。
■(左)纖維素(Cellulose)：來自植物，由β-葡萄糖(β-glucose)構成，分子直線緊密排列，人體沒有酵素可以分解。而澱粉(中)、肝醣(右)皆由α-葡萄糖(α-glucose)構成，人體有酵素可以分解。
■(中左)直鏈澱粉(Amylose)：來自植物，分子直線排列、但結構呈螺旋狀。
■(中右)支鏈澱粉(Amylopectin)：來自植物，有支鏈。
■(右)肝醣(Glycogen)：只存在於動物，支鏈比澱粉更短、更多，更容易分解。
＃澱粉(Starch)
當人們聽到「澱粉」這個詞時，可能會想到馬鈴薯、玉米、小麥、地瓜、米飯和義大利麵等澱粉類食物。大多數植物，包括蔬菜與水果，都以澱粉的形式將能量儲存在葉、莖、根等各部位。
植物利用澱粉以儲存光合作用後多餘的葡萄糖。當植物需要能量時，澱粉可以水解回葡萄糖。
- 澱粉以顆粒形式存在於植物中。
- 澱粉是由許多「α-葡萄糖單體」(alpha-glucose monomers)透過糖苷鍵(glycosidic bond)連接形成鏈。
- 澱粉鏈(Starch chains)有兩種形式：直鏈澱粉(amylose，unbranched)和支鏈澱粉(amylopectin，branched)(表格1，中)：
- 直鏈澱粉(Amylose)，是α-葡萄糖藉由1-4糖苷鍵(1-4 glycosidic bonds)所連接成的長鏈澱粉。這些糖苷鍵的角度使直鏈捲曲成「螺旋狀」，形成緊密的結構。
- 支鏈澱粉(Amylopectin)，是α-葡萄糖的藉由1-4與1-6糖苷鍵(1-4 and 1-6 glycosidic bonds)所連接成的長、有支鏈的澱粉。其側支鏈使酵素能夠輕鬆水解α-葡萄糖單體。
- 天然澱粉由大約10～30%的直鏈澱粉和70～90%的支鏈澱粉組成。
澱粉藉由以下特性使其發揮能量儲存的作用：
- 不溶性–它不會影響水勢(water potential)，水不會經由滲透進入細胞。
- 分子大–澱粉無法擴散出細胞。
- 許多側支–這令酵素能夠輕鬆水解糖苷鍵，進而快速釋放葡萄糖。
- 捲成螺旋狀–這令其結構緊密，可以在小空間內儲存大量葡萄糖。
- 水解釋放出「α-葡萄糖單體」–這些單體很容易被細胞利用。
我們可以從含澱粉的食物中提取「純澱粉」，形成白色、無味、無臭的粉末，例如，玉米澱粉、馬鈴薯澱粉、樹薯澱粉等，不溶於冷水或酒精。
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＃肝醣(Glycogen)
肝醣是動物用來儲存過量葡萄糖的多醣。在人體中，肝糖主要由肝臟和肌肉（主要為骨骼肌）的細胞合成與儲存。當人體需要能量時，肝醣可以水解回葡萄糖，及時供細胞利用。
- 肝醣與澱粉非常相似，但它由動物使用、而不是植物。
- 肝醣由許多α-葡萄糖單體透過1-4和1-6糖苷鍵連接而成，形成高度分支的短鏈。(表格1，右)
肝醣藉由以下特性使其發揮能量儲存的功能：
- 不溶性–它不會影響細胞的水勢，水不會經由滲透進入細胞。
- 分子大–它無法擴散出細胞。
- 緊密結構–小空間內可儲存大量葡萄糖。
- 比澱粉的支鏈更多–酵素(酶)可以輕鬆水解糖苷鍵以快速釋放葡萄糖單體。
- 水解釋放出「α-葡萄糖單體」–這些葡萄糖單體很容易用被細胞利用。
＃纖維素(Cellulose)
纖維素是一種「結構多醣」，是植物細胞壁的主要結構成分。
- 纖維素是由「β-葡萄糖」(beta-glucose)單體以1-4糖苷鍵連接而成的線性多醣。其主要用途是為植物細胞壁提供結構支撐。(表格1，左)
- 纖維素是由「β-葡萄糖」組成 ，所以大多數動物缺乏分解它所需的酵素，因此無法消化纖維素。
- 反芻動物(牛等草食性動物)，可以消化纖維素，因其胃中存在可以幫助消化纖維素的細菌。
＃α-葡萄糖與β-葡萄糖的區別
葡萄糖是我們非常熟悉的名詞，它有甜味，也是一種能量來源。葡萄糖有兩種異構體，分別是α-葡萄糖和β-葡萄糖。兩種異構體的結構非常相似，但在不同階段表現出截然不同的性質。
- 葡萄糖的2種異構體(isomers)：α-葡萄糖(α-glucose)和β-葡萄糖(β-glucose)。
- α-葡萄糖和β-葡萄糖都具有相同的結構，主要差異在於羥基(-OH)的方向不同。(詳見上圖)
- 與α-葡萄糖相比，β-葡萄糖分子的(-OH)基上下翻轉180°。(上圖右)
- 當「α-葡萄糖」分子化學結合形成聚合物時，會得到澱粉，澱粉是一種多醣。富含碳水化合物的食物，例如，馬鈴薯、玉米、地瓜與麵包等，可以分解成大量的葡萄糖。
- 當「β-葡萄糖」分子化學結合形成聚合物時，會得到纖維素，纖維素也是一種多醣。纖維是β-葡萄糖的豐富來源。
- α-葡萄糖與β-葡萄糖可以在溶液中可以相互轉化，意思是，葡萄糖溶液在平衡狀態下可以同時包含這2種異購體。
澱粉與抗性澱粉的種類
澱粉由長鏈葡萄糖組成，是一種常見的碳水化合物，存在於穀物(米、燕麥)、馬鈴薯、豆類、玉米、腰果、青香蕉和許多其它食物中。然而，並非所有澱粉在體內的消化方式都相同。
1、澱粉消化的難易程度
依其營養特性，澱粉可分為以下3類：
- 快速消化澱粉(Rapidly digestible starch，RDS)：這種形式的澱粉存在於熟食中，例如，馬鈴薯和麵包，人體可以快速將其轉化為葡萄糖。
- 慢消化澱粉(Slowly digestible starch，SDS)：這種澱粉結構複雜，人體分解它的速度很慢，它存在於穀物中。
- 抗性澱粉(Resistant starch，RS)：人體的消化酵素無法輕易消化這種澱粉，它可以像膳食纖維一樣原封不動地通過消化系統。它或許有助於維持健康的腸道菌叢。它存在於冷藏後的米飯或義大利麵、綠香蕉、生馬鈴薯、玉米等食物中。
2、5種型態(RS1～RS5)的抗性澱粉
「抗性澱粉」因其物理和化學結構而具有抵抗消化的特性，能阻止消化酶(digestive enzymes)將其有效率地分解。抵抗消化的特性可歸因於多種因素，包括：澱粉被細胞壁包裹、特定澱粉類型的晶體結構、以及烹飪和冷卻後所形成的「回生澱粉」(retrograded starch)。
專家進一步將抗性澱粉(RS)分為5大類，包括：
- RS1，抗性澱粉被包覆在堅硬的細胞壁內。
- 消化酵素無法接觸並分解被包裹的澱粉分子。
- 第一類抗性澱粉常見於種子、豆類和許多穀物中。
- RS2，在某些生食中含量較高，其特殊澱粉結構使其難以消化。
- 第二類抗性澱粉來自生馬鈴薯和未成熟的香蕉。
- 例如，生馬鈴薯和未成熟的香蕉，含有緊密排列的結晶結構澱粉顆粒，這種結構使得消化酵素難以接觸、分解澱粉。而完全成熟香蕉中的抗性澱粉則在後熟的過程中被酵素轉變成糖分。
- 一根略未成熟的香蕉，其RS2含量就比一根完全成熟的香蕉更高。
- RS3，回生澱粉(或稱老化澱粉，retrograded starch)是一種高抗性澱粉。澱粉回生是指煮熟的澱粉冷卻後，澱粉分子重新排列，其中一部分恢復到類似未烹煮時的狀態。
- 澱粉在加熱→冷卻的過程中發生回生，形成更具抗性的結構。
- 例如，煮熟再冷藏的馬鈴薯、玉米、米飯、義大利麵中特別常見。
- 回生過程需要很長時間，為了獲得最佳效果，義大利麵或米飯應該冷藏整整24小時後再食用或加熱。如果可以，冷凍比冷藏的效果更好。
- 2015年的一項研究比較了新鮮煮熟的白米飯和煮熟後冷藏24小時再加熱的白米飯。煮熟後冷卻的米飯的抗性澱粉含量是新鮮米飯的2.5倍。
- 較早的研究表明，根據米的數據，冷卻過的米飯重新加熱，抗性澱粉的含量仍然較高。
- RS4，是經過工業處理並改變形態的澱粉。
- 澱粉分子經過化學修飾以降低其消化率。
- 這些抗性澱粉是人工合成的。
- RS5，也是人工合成。一種與脂肪結合的澱粉，結構改變使其更耐消化。
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正常澱粉很容易被分解成葡萄糖並被吸收，這就是為什麼進食後血糖會升高。而抗性澱粉會「抵抗消化」，因此它會穿過腸道而不會被消化酵素分解。
- 但是，抗性澱粉可以被大腸中的細菌分解並作為能量。
- 細菌發酵作用也會產生短鏈脂肪酸，有益細胞健康。
抗性澱粉對健康的益處
從糖、到澱粉、再到纖維，不同的碳水化合物對健康的影響各不相同。抗性澱粉是一種具有獨特益處的碳水化合物，也被認為是一種纖維。
- 當普通澱粉變成抗性澱粉時，其所含的大部分糖分不會在小腸中被消化、吸收，因此身體從相同食物中吸收的卡路里會更少，這可能有助於減肥。
- 由於身體被迫更努力地消化抗性澱粉，因此會在此過程中燃燒更多卡路里。
- 有證據表明，抗性澱粉可以降低食慾與短期食物攝取量，其潛在機制包括腸道荷爾蒙分泌，此可增加飽足感。
- 有證據表明，抗性澱粉可以降低結腸癌的風險。
- 由於釋放到血液中的糖分減少，血糖不會明顯「飆升」，能降低了胰島素水平。
- 抗性澱粉不可消化，因此與纖維具有許多共同特性，可以幫助食物通過腸道並改善消化，改善與預防便秘。
- 一旦到達大腸，抗性澱粉就會為有益細菌提供營養，這些細菌同時會產生有助於免疫系統、心血管健康與許多其它益處等的化學物質。
- 一些研究表明，抗性澱粉有助於降低「壞」的膽固醇(LDL)的水平。還需要更多研究才能完全了解其功效。
如何在不改變飲食的情況下增加抗性澱粉的攝取量
根據研究，一種簡單的方法可以在不改變飲食習慣的情況下增加抗性澱粉的攝取量：先冷藏食物、也可以在冷藏後再加熱。
- 嘗試提前一天煮好馬鈴薯、米飯、豆類和義大利麵，然後在冰箱裡冷藏一夜或幾天，時間越長，抗性澱粉的量會更多。
- 如果不喜歡吃冷飯或冷麵，重新加熱冷藏過的澱粉類食物可以保留其中形成的抗性澱粉。所以你可以烹飪、冷藏、重新加熱，盡情享用，同時獲得相同的健康益處。
- 不要吃煮熟的燕麥片。嘗試將未煮熟的燕麥浸泡在優格、牛奶或非乳製品中，然後冷藏過夜(隔夜燕麥）。
如果你平常有攝取足夠的纖維，這可能不值得你費心這麼做，但是，如果你很難攝取足夠的纖維，這或許是一個值得考慮的方法。
不過，相信大部分的人會覺得食物在剛烹調後食用味道最佳。在這種情況下，找到一個適合你的折衷方案，你可以選擇有時冷卻後再吃，有時則直接吃新鮮烹飪的。
＃附註：
關於「重新加熱」是否會減少抗性澱粉的含量似乎存在一些爭論。例如，馬鈴薯在重新加熱過程中可能會損失一些抗性澱粉，因為馬鈴薯的種類也是一個考慮因素：
■紅馬鈴薯和黃馬鈴薯在煮熟、冷藏和重新加熱後，抗性澱粉含量會增加。
■赤褐色馬鈴薯在重新加熱後，抗性澱粉含量可能會略有下降。
影響抗性澱粉的因素很多，因此，用你喜歡的方式烹調各種健康食品吧！值得注意的是，增加纖維攝取量時，要循序漸進，並多喝水，以減少胃腸道副作用。記住，所有類型的纖維都有益健康，所以要食用多種含纖維的食物。
References
1、澱粉
2、Starch
3、Resistant starch
4、Retrogradation (starch)
5、5.1: Starch and Cellulose
6、2.4 – Carbohydrates: Polysaccharides
7、Carbohydrates
8、Sugar Polymers
9、Difference between Alpha Glucose and Beta Glucose
10、What’s the difference between alpha and beta glucose?
11、What is resistant starch?
12、What is Resistant Starch?
13、Resistant Starch Content in Foods Commonly Consumed in the United States: A Narrative Review
14、Improve Your Gut Health With Resistant Starch
15、Is Pasta Healthier When It’s Eaten Cold?
16、Microwave reheating enriches resistant starch in cold-chain cooked rice: A view of structural alterations during digestion
17、The health benefits of dietary fibre
18、Physicochemical, structural and functional properties of native and irradiated starch: A review
19、Resistant starch: Metabolic effects and potential health benefits
20、Acute effect of resistant starch on food intake, appetite and satiety in overweight/obese males
21、Studies on effect of multiple heating/cooling cycles on the resistant starch formation in cereals, legumes and tubers
22、Effect of cooking and storage temperature on resistant starch in commonly consumed Indian wheat products and its effect upon blood glucose level
23、Glycemic index and glycemic load in relation to changes in body weight, body fat distribution, and body composition in adult Danes
24、The effects of temperature on the crystalline properties and resistant starch during storage of white bread
25、Resistant starch in food: a review
26、Meta-analysis indicates that resistant starch lowers serum total cholesterol and low-density cholesterol
27、Acute ingestion of resistant starch reduces food intake in healthy adults
28、The potential of resistant starch as a prebiotic
29、The gastrointestinal and microbiome impact of a resistant starch blend from potato, banana, and apple fibers: A randomized clinical trial using smart caps
30、The Potential Roles of Probiotics, Resistant Starch, and Resistant Proteins in Ameliorating Inflammation during Aging (Inflammaging)
31、The effects of resistant starches on inflammatory bowel disease in preclinical and clinical settings: a systematic review and meta-analysis
32、A comparison of the effects of resistant starch types on glycemic response in individuals with type 2 diabetes or prediabetes: A systematic review and meta-analysis
33、Resistant Starch Has No Effect on Appetite and Food Intake in Individuals with Prediabetes
34、Health benefits of resistant starch: A review of the literature
35、Starch Retrogradation: A Comprehensive Review
36、Effect of cooling of cooked white rice on resistant starch content and glycemic response
37、Studies on effect of multiple heating/cooling cycles on the resistant starch formation in cereals, legumes and tubers
38、Evaluation of resistant starch content of cooked black beans, pinto beans, and chickpeas
39、Ingesting retrograded rice (Oryza sativa) starch relieves high-fat diet induced hyperlipidemia in mice by altering intestinal bacteria
40、Can my leftovers be healthier than the original meal?
41、Cooling Some Foods After Cooking Increases Their Resistant Starch
42、What to know about starch