三大宏量营养素中，碳水化合物的主要作用是提供人体赖以存活的能量，但因与人体三大营养传感通路的密切联系，碳水化合物也成为了现代人大部分慢性疾病的元凶，如高血压、癌症、二型糖尿病、心脑血管疾病、阿尔茨海默病等。所以，碳水化合物的相关知识会与慢性疾病纠缠在一起，虽然复杂难懂，但只要高中知识还没有完全遗忘就可以应付。

日常饮食中的碳水化合物包括葡萄糖、蔗糖、果糖、淀粉和纤维素等，这类物质都是由碳（C）、氢（H）、氧（O）三种元素组成，其分子中氢氧原子个数比为2:1，一般可以用通式表示成：

C_n(H₂O)_m

其中的n和m可以不同，也可以相同，括号内的分子式H₂O就是水。基于上式，人们把这些化合物看成是碳的水化物。1969年，一群科学家为了规范碳水化合物的命名，联合发表了《碳水化合物命名法的规则》，之后，碳水化合物家族有了自己正式的名字。

实际上，在碳水化合物中，H和O并不是结合成水的形式而存在；而且，后来发现的很多碳水化合物，其分子中氢氧原子个数比也不满足2:1的关系，如鼠李糖(C₆H₁₂O₅)；另外，满足通式的物质也不一定是碳水化合物，如甲醛（CH₂O)、乙酸(C₂H₄O₂)等。虽然碳水化合物一词早已失去了原来的意义，但人们习惯了，故一直沿用至今。

根据糖能否水解以及水解之后的产物，糖可分为单糖、低聚糖和多糖。

单糖属于简单糖类，不能水解，包括葡萄糖和果糖，他们二者的分子式都是C₆H₁₂O₆，但结构不同（见下图。葡萄糖和果糖以及大部分糖类分子都具有手性，所以种类繁多，此处仅举例一种），导致性质完全不同。

葡萄糖

果糖

从上图可以看出，葡萄糖是“六边形战士”，它是我们生命活动能量的重要来源。而果糖是五边形的，它无法直接转化为葡萄糖，而是变成脂肪储存起来。果糖对健康来说不是好东西，除了越吃越胖外，还会带来其他疾病。

低聚糖根据1mol该糖水解后可以生成2~10mol单糖，又分为二糖、三糖、四糖等。其中最重要的是二糖，如蔗糖和麦芽糖。蔗糖和麦芽糖的分子式都是C₁₂H₂₂O₁₁，也是结构不同（见下图），导致性质不同。蔗糖水解后变成一个葡萄糖和一个果糖；麦芽糖水解后变成两个葡萄糖。

蔗糖

麦芽糖

多糖是单糖分子按照一定的方式通过脱水的形式结合在一起，一般情况下不溶于水，也没有甜味。我们生活中常见的多糖是淀粉和纤维素，其分子式通式可写作(C₆H₁₀O₅)n，但二者的n值不同，结构上也不同。

我们吃的淀粉主要由两部分组成，一部分是直链淀粉，约占20%，另一部分是支链淀粉，约占80%。

纤维素

直链淀粉

支链淀粉