碳水化合物是由碳、氫、氧三種元素組成的有機化合物，是人體主要的能量來源。根據分子結構可分為單糖、雙糖和多糖三類。
單糖是最簡單的碳水化合物，包括葡萄糖、果糖和半乳糖。葡萄糖是人體直接利用的能量形式，果糖主要存在于水果中，半乳糖是乳糖的組成部分。單糖能夠被人體快速吸收，提供即時能量。
雙糖由兩個單糖分子脫水縮合而成，常見的有蔗糖、乳糖和麥芽糖。蔗糖由葡萄糖和果糖組成，廣泛存在于甘蔗和甜菜中；乳糖由葡萄糖和半乳糖組成，存在于乳制品中；麥芽糖由兩個葡萄糖分子組成，是淀粉分解的中間產物。
多糖是由多個單糖分子聚合而成的大分子化合物，包括淀粉、糖原和膳食纖維。淀粉是植物儲存能量的形式，主要存在于谷物、薯類等食物中；糖原是動物體內儲存能量的形式，主要存在于肝臟和肌肉中；膳食纖維雖然不能被人體消化吸收，但對維持腸道健康有重要作用。
碳水化合物在體內經過消化吸收后，最終轉化為葡萄糖為機體供能。每克碳水化合物可提供4千卡能量。除了供能外，碳水化合物還參與細胞識別、免疫調節等重要生理功能。
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