碳水化合物是自然界中最丰富的有机化合物，是人类饮食中的主要能量来源。根据其聚合度，它们大致分为单糖、二糖、寡糖和多糖。在食品科学中，了解碳水化合物化学对于产品开发、质量控制和营养标签至关重要。

单糖和二糖

单糖如葡萄糖、果糖和半乳糖是最简单的碳水化合物单元。葡萄糖是主要的代谢燃料，而果糖是最甜的天然糖。二糖包括蔗糖（葡萄糖+果糖）、乳糖（葡萄糖+半乳糖）和麦芽糖（葡萄糖+葡萄糖）。连接单糖单元的糖苷键决定糖是还原性的还是非还原性的。蔗糖具有非还原性 1,2-糖苷键，而乳糖和麦芽糖保留游离的异头碳并且是还原糖。

多糖

淀粉是植物中的主要能量储备，由直链淀粉（线性 α-1,4 连接的葡萄糖）和支链淀粉（支链 α-1,4 和 α-1,6 连接的葡萄糖）组成。淀粉的糊化和回生是食品加工中的关键现象，影响酱汁、烘焙食品和糖果的质地。纤维素是一种线性 β-1,4 连接的葡萄糖聚合物，用作膳食纤维。果胶存在于水果中，是一种富含半乳糖醛酸的复杂杂多糖，广泛用作果酱和果冻中的胶凝剂。

还原糖与非还原糖

还原糖具有能够还原氧化剂如铜(II)离子的游离醛基或酮基。这一特性构成了多种分析方法的基础。非还原糖，例如蔗糖，缺乏游离的异头碳，必须先水解才能被检测为还原糖。

分析方法

本尼迪克特试验是还原糖的定性测定；形成砖红色氧化亚铜沉淀表明结果呈阳性。碘测试可将淀粉（蓝黑色）与糖原和其他多糖区分开来。二硝基水杨酸 (DNS) 方法通过 540 nm 的分光光度检测来定量测量还原糖。使用葡萄糖氧化酶或己糖激酶的酶法对单个糖具有高度特异性。具有折光率检测或脉冲安培检测功能的高效液相色谱 (HPLC) 是全面碳水化合物分析的首选方法，结果通常在水分含量测定之后以干重表示。 总碳水化合物差异 方法通常用于加工食品的营养标签。

膳食纤维

膳食纤维包含不可消化的碳水化合物和抵抗人体消化酶水解的木质素。可溶性纤维（果胶、树胶、β-葡聚糖）溶于水，可以降低血液胆固醇，而不溶性纤维（纤维素、半纤维素、木质素）则促进肠道规律性。总膳食纤维、可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维的分析测定遵循 AOAC 方法 985.29 和 991.43。