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碳水化合物也称糖类，是由碳、氢、氧三种元素组成的一类化合物，由于所含的氢和氧的比例为2:1，和水一样，所以被称为碳水化合物。碳水化合物是人类主要的供能物质，广泛存在于粮谷类、薯类、某些豆类和蔬菜水果当中。营养学上按化学结构一般将其分为四类：单糖、双糖、寡糖和多糖。
单糖是碳水化合物中结构最简单的一类，又根据结构不同分为葡萄糖、果糖和半乳糖。葡萄糖是构成食物中各种碳水化合物的基本单位，可通过自身组合或与其他单糖组合的形式形成其他种类的碳水化合物。果糖主要存在于水果和蜂蜜中。半乳糖很少单独存在于食品中，通常于葡萄糖组合成为乳糖而存在。这种由两分子单糖缩合而成的就叫双糖，其他的双糖还有：一分子葡萄糖和一分子果糖结合成蔗糖、两分子葡萄糖结合成麦芽糖等。
寡糖是由3~10个单糖构成的小分子多糖，对人类较重要的寡糖是存在于豆类中的棉子糖和水苏糖，棉子糖是由葡萄糖、果糖、半乳糖构成的三糖，而水苏糖是棉子糖的基础上再加一个半乳糖的四糖。棉子糖和水苏糖不能被肠道消化酶分解，但可被大肠中的细菌分解，产生气体，出现胀气，这也是有些人吃豆类食品后胀气的原因。
多糖是10个以上单糖组成的大分子糖，因为分子链较长，其性质不同于单、双糖和寡糖，一般不溶于水，没有甜味，不形成结晶，也没有还原性，在人体内通过酸或酶的作用最终分解为单糖发挥作用。具有重要营养意义的多糖有糖原、淀粉和膳食纤维。