糖类（saccharides），亦称碳水化合物（carbohydrates），是由碳、氢、氧组成的有机化合物，化学结构为多元羟基的醛或酮及其衍生物或聚合物，化学通式通常为Cn(H2O)m（n≥3）。尽管部分糖类（如鼠李糖）和非糖物质（如乳酸）不符合通式，但“碳水化合物”因历史沿用性仍被广泛使用。糖类根据聚合度分为单糖，如葡萄糖、半乳糖等；双糖，如蔗糖、麦芽糖等；寡糖，如异麦芽低聚寡糖等；以及多糖，如淀粉和非淀粉多糖等。

糖类的发现历史可追溯至人类早期对甜味物质的应用。约5000年前，蜂蜜已被用作甜味料；中国周文王时代（约公元前1000年）的文献《诗经》记载了“饴”糖，东汉时期饴糖已普及。北魏贾思勰的《齐民要术》详细描述了制饴糖的方法。1801年，朴罗斯特（Proust）从葡萄汁中提取出葡萄糖，奠定其命名基础。1811年，德国化学家柯乔夫（Kirchoff）利用硫酸水解淀粉制糖，推动了淀粉糖化技术的发展。

1844年，施密特（Schmidt）发现糖类含有的碳、氢、氧三种元素中，氢氧的比例正好与水相同，因而将它们命名为碳水化合物。1910年，德国科学家费希尔（Fisher）测定单糖结构，为糖类的化学研究奠定基础。然而，后续研究发现部分化合物虽符合碳水化合物的元素比例（如甲醛）却非糖类，而某些糖类（如脱氧核糖）则不符合该比例。因而1927年，国际化学名词审查委员会建议以“糖质”替代“碳水化合物”，但因名称沿用已久且能概括多数化合物特征，仍被广泛使用。

糖类的研究历史始于19世纪的化学与生物化学探索。1843年，杜马斯（Dumas）提出糖类实验式，为糖类化学研究奠定基础；19世纪80年代，德国化学家费歇尔（Fischer）系统研究了单糖分子结构并完成化学合成，推动了糖类结构与合成的深入理解。1897年，布赫纳（Buchner）发现酵母无细胞提取液可将糖转化为酒精，首次揭示糖酵解代谢途径，成为早期代谢研究的里程碑。至20世纪30年代，糖酵解途径基本阐明后，围绕葡萄糖、淀粉、糖原和纤维素的研究被认为接近尾声，科学界转而聚焦于蛋白质与核酸，糖类研究随之沉寂约30年。

20世纪60年代中叶，放射性同位素示踪技术揭示了糖类分子在细胞信息传递中的作用，如淋巴细胞归巢及血浆铜蓝蛋白半衰期研究，表明糖类不仅是能源与结构物质，还参与细胞间信号传递。研究重心转向糖蛋白、糖脂等复合糖化物，关注其在细胞黏着、免疫调节等生命活动中的介导功能。至80年代下半叶，糖生物学（glycobiology）、糖科学（glycoscience）等新学科兴起，以牛津大学德维克（Dwek）教授1989年的综述为标志，研究进入新高潮。

进入2000年以后，有关糖类的研究及其衍生物的产品种类有了极大丰富，如传统的淀粉糖浆、果葡萄糖浆、结晶葡萄糖、蔗糖、全糖、冰糖、各式硬糖、各式软糖、麦芽糊精、β-环糊精等，相对较晚开发出的无糖糖果、乳果低聚糖、海藻糖、麦芽糖醇、木糖醇、山梨糖醇等多种产品。

糖类（saccharides），亦称碳水化合物（carbohydrates），是一类主要由碳、氢、氧三种元素组成的有机化合物，其化学通式通常表示为Cn(H2O)m（n≥3）。由于当时人们对这类化合物的实际结构并不了解，从表面上看，氢原子与氧原子个数比，正好与水的组成相当，因此，就把这类化合物叫作碳水化合物。

但存在例外：如鼠李糖（C6H12O5）、脱氧核糖（C5H10O4）等糖类不符合其化学通式，而乳酸（C3H6O3）、甲醛（CH2O）等非糖物质虽符合通式却不属于碳水化合物。所以从化学结构上讲，糖类更准确的定义应该为多元羟基的醛、酮化合物以及它们的聚合物或衍生物的总称。碳水化合物结构复杂，碳原子数量可以从简单的三碳到多碳，同时分子结构也从单个基团分子到非常复杂的分支聚合物。但由于其名称的历史沿用性，“碳水化合物”一词仍被广泛使用。

化学家将从简单食糖衍生出来的糖类分为单糖、双糖、寡糖、多糖，其中，单糖和双糖常被称为简单糖类，而寡糖和多糖被称为复杂碳水化合物。1998年FAO/WHO按照碳水化合物的聚合度（DP）将其分为糖、低聚糖和多糖三类。

糖类

根据碳水化合物的分子结构，糖包括单糖、双糖和糖醇类。食物中的单糖主要有葡萄糖、半乳糖和果糖；食物中常见的双糖有蔗糖、乳糖和麦芽糖等；糖醇是单糖还原后的产物，如山梨醇、甘露糖醇等。

低聚糖

低聚糖即寡糖，是由3~9个单糖构成的一类小分子多糖，甜度较低，有许多低聚糖具有重要的生理功能。代表性寡糖包括棉籽糖（三糖）和水苏糖（四糖），二者不能被人体消化酶分解，但可被肠道菌群代谢，过量摄入易致胀气；功能性寡糖如低聚果糖和低聚半乳糖，通过选择性增殖双歧杆菌等益生菌，发挥调节肠道微生态、增强免疫等功能，其益生元特性在婴幼儿营养和健康食品中备受重视。

多糖

由10个以上的单糖组成的大分子糖称为多糖，无甜味，不溶于水。营养学上起重要作用的多糖主要有3种：淀粉、糖原和非淀粉多糖。

单糖的命名体系主要依据三个分类标准：来源特征、碳原子数量以及官能团类型。从来源看，部分单糖名称与其天然来源直接关联，如葡萄糖因其最初从葡萄中分离而得名，果糖则因广泛存在于水果中得名。按分子碳链长度分类时，采用丙糖（三碳糖）、丁糖（四碳糖）、戊糖（五碳糖）、己糖（六碳糖）等系统命名法，例如核糖与脱氧核糖均属戊糖，而葡萄糖、果糖、半乳糖则属于己糖。对于同碳数的单糖，可依据羰基位置差异进一步区分为醛糖和酮糖。在己糖中，葡萄糖因羰基位于碳链末端形成醛基结构，故称己醛糖；果糖的羰基位于第二位碳原子形成酮基结构，因此得名己酮糖。

寡糖的命名体系则采用复合标准：以组成单元数目为基础分为二糖、三糖、四糖等，同时保留传统命名习惯，如蔗糖、麦芽糖等沿用名称仍广泛使用于学术文献及日常表述。

糖类广泛分布于动物、植物和微生物中，是生物界中最重要的有机化合物之一。其中以植物体内含糖量最高，通常占其干重的50%～80%，主要由光合作用合成。微生物的糖类含量占菌体干重的10%～30%。人和动物体内含糖量较低，一般不超过其干重的2%。

糖类在生物体内以两种形式存在：游离形式（如葡萄糖、多糖）或与蛋白质、脂类等结合形成复合糖（如糖蛋白、糖脂）。生物细胞内的糖类通过氧化作用释放能量，满足生命活动需求。此外，碳水化合物可通过代谢途径转化为蛋白质和脂类，是生物体的重要碳源和能源。

糖类是生物体最主要的能源物质。人体所需能量的约70%来源于糖的氧化代谢，每克葡萄糖在体内完全氧化可释放16-17.15 kJ热量。动物通过储存糖原（主要在肝脏和肌肉中）快速动员能量，植物则以淀粉形式储存多糖，在种子萌发或生长时分解为单糖供能。葡萄糖是神经系统的重要能量来源，大脑消耗约2/3的血糖；每摩尔葡萄糖彻底氧化可生成2840 kJ能量，其中约34%转化为ATP，直接支持生理活动。微生物同样依赖糖类作为主要能源。

糖类参与生物体的结构构建。糖蛋白、糖脂及蛋白多糖是细胞膜、神经组织和结缔组织（如软骨、骨骼）的组成成分。植物细胞壁由纤维素和半纤维素构成，纤维素分子聚集成微原纤维，赋予细胞壁抗张强度；细菌细胞壁含特殊多糖，其组成因菌种而异。此外，糖类以糖脂形式存在于脑神经，糖蛋白分布于体黏液、角膜等组织，核糖参与核酸结构，形成细胞的基础架构。

糖类在生物活性物质合成及代谢调控中发挥重要作用。核酸中的核糖、血型决定因子（如ABO血型糖蛋白）及免疫相关糖蛋白均依赖糖链参与功能。糖的磷酸衍生物（如ATP、NAD+、FAD）是代谢关键分子。代谢方面，充足的糖类可减少蛋白质分解供能（蛋白质节约作用），并通过提供草酰乙酸防止脂肪代谢产生酮体（抗生酮作用）。糖原储备增强肝脏解毒能力，非淀粉多糖促进肠道健康，部分多糖（如某些微生物多糖）具有抗肿瘤、抗病毒及免疫调节活性。糖类还可转化为脂类、氨基酸等物质，作为生物体的重要碳源。

膳食中的糖类主要包括淀粉、糖原、麦芽糖、蔗糖、乳糖和葡萄糖等，需经相应酶催化水解为单糖后方可被吸收。

人体无法分解纤维素，但其可促进肠蠕动，预防便秘。

淀粉的消化始于口腔，唾液中的α-淀粉酶可水解淀粉分子内的α-1,4-糖苷键，但因食物停留时间短，主要消化过程在小肠完成。胰液中的α-淀粉酶进一步将淀粉水解为麦芽糖、麦芽三糖（约65%）及含分支的异麦芽糖和α-临界糊精（约35%）。小肠黏膜刷状缘的α-葡萄糖苷酶（如麦芽糖酶）和α-临界糊精酶（如异麦芽糖酶）分别水解无分支的麦芽糖、麦芽三糖以及α-临界糊精和异麦芽糖，最终生成葡萄糖。

此外，蔗糖酶和乳糖酶分别水解蔗糖和乳糖。乳糖酶缺乏者摄入乳糖后易出现腹胀、腹泻等症状。

单糖经消化后主要在小肠被吸收，通过门静脉进入肝脏。吸收过程依赖小肠黏膜细胞膜上的Na+依赖型葡萄糖转运体（SGLT），其介导葡萄糖与Na+的协同转运。吸收后的单糖一部分在肝内代谢，另一部分经肝静脉进入血液循环，输送至全身组织。吸收路径为：单糖→小肠肠腔→黏膜细胞→门静脉→肝脏→部分代谢或进入体循环。

葡萄糖代谢包括分解、合成与糖异生。分解途径主要有三条：

制糖工业的产品主要包括原糖、成品糖、加工糖及制糖副产品四大类。原糖以甘蔗或甜菜为原料，经提汁、清净处理后制成，未经精炼，主要用于后续加工。成品糖涵盖白砂糖、绵白糖、赤砂糖、红糖等可直接食用的糖类，其中白砂糖占据市场主导地位。加工糖通过深加工制成，如冰糖、方糖、冰片糖和精制糖浆，满足多样化需求。制糖副产品包括糖蜜、蔗渣等，糖蜜多用于发酵工业，蔗渣可作为造纸原料或生物质燃料，滤泥则用于肥料生产。

全球

全球制糖业以甘蔗糖为主（占77.6%），甜菜糖为辅（22.4%）。巴西、印度、泰国和中国是主要产糖国，其中巴西产量居首，2016-2017年制糖期达4,162.6万吨。欧盟国家以甜菜制糖为主，工艺注重清洁生产，如丹麦糖厂通过废水循环使用技术减少新鲜水消耗。巴西和泰国采用机械化种植与石灰法生产原糖，糖厂废水用于农田灌溉，废渣资源化利用。印度以亚硫酸法生产白砂糖，技术设备相对落后。国际排放标准差异显著，马来西亚要求最严（BOD5 ≤ 20 mg/L，COD ≤ 50 mg/L），中国标准处于中上水平（BOD5 ≤ 20 mg/L，COD ≤ 100 mg/L）。

中国

中国是全球第四大产糖国，2016-17年制糖期产量为928.82万吨，其中甘蔗糖占比88.7%，甜菜糖占11.3%。受国际糖价低迷和进口糖冲击，国内糖料种植面积波动，2015-2016年产量同比下降17.56%。甘蔗糖主产区集中在广西、云南、广东等南方省份，广西产量占比达57.01%；甜菜糖以新疆、内蒙古为主，两地合计占全国甜菜糖产量的约10%。全国制糖企业约222家，甘蔗糖企业占88.3%，甜菜糖企业占11.7%。广西拥有92家糖厂，日榨蔗能力63.96万吨，规模居全国首位。

技术路线上，中国甘蔗制糖以亚硫酸法为主（占比超80%），涵盖提汁、清净、蒸发、结晶等环节，辅以糖浆上浮、全自动连续煮糖等节能技术。甜菜制糖采用双碳酸法，需两次碳酸饱充，滤泥处理压力较大。国家政策推动糖业现代化改造，重点发展高产高糖的“双高”品种，推广清洁生产标准，要求废水回用率提升至80%以上，单位产品基准排水量降至10 m3/t糖（甘蔗制糖）。

糖类的医疗作用研究涉及多种碳水化合物及其衍生物在临床医学和生物材料领域的应用，涵盖骨科、药物制剂、缓释载体、高分子药物及特殊医疗用途等方面。

骨科、创伤外科及整形外科中的应用

1. 甲壳素及其衍生物

甲壳素（chitin）作为氨基多糖聚合物，可通过改性制备骨缺损支架材料，促进骨细胞爬行替代。壳聚糖复合聚乳酸材料用于骨折内固定装置，其弯曲强度达114MPa，弯曲模量3.98GPa，4周内可促进新西兰白兔胫骨骨折愈合，兼具生物相容性与诱导骨痂生成作用。甲壳素双层人工皮肤分为表皮样膜和多孔支架层，具备抗菌、透气特性，可加速创面愈合，21天愈合率达70%，35天形成规则胶原排列。

2. 纤维素胶及衍生物

纤维素胶用于骨软骨片黏合、神经血管吻合及肌腱修复，临床证实其可促进骨折端血管化，加速骨愈合。氧化纤维素和氧化再生纤维素通过酸性基团与血红蛋白结合形成胶块止血，但需避免直接接触外周神经。复方磺胺嘧啶银胶浆（含羧甲基纤维素钠）治疗烧伤创面，总治愈率达87.3%，显著优于对照组（50.0%）。

3. 透明质酸及其衍生物

透明质酸钠（SH）作为关节液主要成分，通过黏弹物补充疗法治疗骨关节炎、术后修复等疾病，可润滑关节、减少摩擦、缓解疼痛并促进软骨修复。

医用缝合线中的应用

甲壳素和壳聚糖纤维可制成可吸收缝合线，25天内被人体酶解吸收，耐受胰液和胆汁，抗感染性优于聚乳酸和羊肠线。化学修饰（如与丝胶蛋白共混）可增强抗张强度并减少组织反应。

药物制剂及药用包装材料的应用

1. 药物制剂辅料

羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素等用于液体制剂增稠或固体制剂包衣。微胶囊技术利用乙基纤维素、聚乙烯醇等包裹药物，实现控释，如避孕药微胶囊可维持一年以上缓释效果。

2. 缓释载体

纤维素醚类（乙基纤维素、羟丙基纤维素）作为骨架材料或包衣，用于缓释微丸、微囊制备。甲壳素膜控释泼尼松龙符合零级动力学，壳聚糖缓释片（尼莫地平）脱乙酰度越高，缓释作用越强。

高分子药物的应用

1. 抗肿瘤药物

生物活性多糖（如灰树花多糖、海藻多糖）通过增强5-氟尿嘧啶疗效降低毒性。甲壳素-5-氟尿嘧啶共聚物对多种肿瘤活性高于单一药物，副作用更小。

2. 抗菌抗病毒药物

壳聚糖通过聚阳离子特性抑制革兰氏阳性菌及白色念珠菌，6g/L浓度下抑菌率60%~100%。甲壳素硫酸酯可抑制艾滋病病毒复制（IC50为7μg/mL）。

其他医疗用途

1. 止血材料

聚羟基乙酸毡1分钟止住肝叶创面出血；羧甲基纤维素钠混合非离子表面活性剂制成止血敷料；壳聚糖通过吸附血细胞及舒缓血管痉挛控制出血，显著改善失血量和生存率。

2. 毒素吸附剂

氧化淀粉通过醛基结合尿素降低尿毒症患者尿素氮；壳聚糖基EA1吸附剂血液灌流可清除66.32%内毒素，改善内毒素血症病理损害。

3. 人造血液

羟乙基淀粉（HES）作为血浆代用品，扩容效力强且耐受性佳，中分子质量颗粒维持胶体渗透压，低分子颗粒经肾排出。国产人造血浆项目已实现200吨年产能。

4. 人造皮肤与伤口愈合

甲壳素薄膜贴敷性好，抗菌性强，临床用于皮肤缺损修复；壳聚糖-诺氟沙星敷料促进胶原纤维生长，冻伤霜剂疗效显著。

糖类作为食品工业的核心原料，主要承担了甜味调节、能量供给以及加工等角色。

甜味调节与能量供给

蔗糖、果葡糖浆等作为传统甜味剂，凭借甜度纯正、溶解性强的特点，广泛应用于饮料、糖果及烘焙食品中。此外，糖类还通过水解生成葡萄糖，为人体提供快速能量，同时作为发酵底物用于酒精生产，如玉米淀粉经酶解后通过酵母发酵生成乙醇，支撑酿酒及生物燃料产业。

加工功能与品质提升

糖类在食品加工中具有多方面的应用。糖类通过美拉德反应和焦糖化反应参与食品色泽与风味的形成，例如高温焙烤食品（如面包）的表皮颜色由两类反应共同作用，同时生成小分子风味物质。蔗糖焦糖化产生的焦糖色素被广泛用作食品着色剂。在质构方面，淀粉作为增稠剂可提升酱料黏稠度，并与蛋白质协同形成面包的蓬松结构，从而改善质地并延长货架期。此外，麦芽糖浆因其抗结晶特性成为硬糖制造的关键原料。

糖类在工业领域也具有多样化的应用。其中纤维素通过化学反应可制成多种工业材料。例如，醋酸纤维（由醋酸酐和硫酸处理纤维素制得）广泛用于制造电影胶片、塑料及人造丝。硝酸纤维（经浓硫酸和硝酸处理）是生产无烟火药的重要原料，也用于涂料和赛璐珞制品。羧甲基纤维素（经碱和氯乙酸处理）则用作乳化剂、增稠剂和药物辅料；淀粉在工业上可作为精密铸造工艺中的模具材料，应用于纺织工业的纱浆制备、纱布定型及造纸工业的增强剂；同时作为天然粘合剂的生产原料，并成为化妆品及个人护理用品的配方基质之一。

糖类摄入不足会导致血液中葡萄糖浓度低于正常水平，引发低血糖症。此外，肝糖原储备不足会削弱肝脏的解毒能力，降低肝细胞再生效率，使肝脏易受化学毒物或细菌感染的影响，导致免疫力下降。长期糖类摄入不足还会迫使蛋白质参与能量代谢，干扰脂肪正常氧化，产生酮体并引发酮症，症状包括恶心、呕吐，严重时出现昏迷。同时，糖类不足可能导致生长发育迟缓、体重减轻、易疲劳，并因谷类摄入不足引发B族维生素缺乏，以及因膳食纤维缺乏增加溃疡性结肠炎、糖尿病、高脂血症、动脉硬化及癌症等疾病的发病风险。

过量摄入糖类，尤其是精制糖（如白砂糖），会显著增加健康风险。多余的葡萄糖可转化为脂肪储存，导致肥胖，而肥胖是多种疾病的诱因。高糖饮食与冠心病发病率上升密切相关，并可通过引发高脂血症促进动脉粥样硬化。此外，过量糖类会刺激胰岛素水平异常升高，增加血管紧张度，诱发高血压，同时提高糖尿病患病风险。糖类过剩还会抑制脂肪消耗，加剧脂肪堆积，进一步加重代谢负担。长期高糖摄入还可能损害牙齿健康，导致龋齿和牙周病的发生。因此，合理控制糖类摄入对维持代谢平衡及预防慢性疾病至关重要。

象征意义：糖在中国文化里象征着甜蜜、幸福与美好，常被用于形容生活的美满，如 “日子过得甜甜蜜蜜”。糖还蕴含着对未来生活富足、美好的祈愿 。

节日甜食习俗

春节：部分地区春节有吃年糕的习俗，年糕多用糯米制作，常加入糖或红枣等增甜，因谐音 “年高”，寓意生活水平逐年提升，甜蜜富足。腊月二十三祭灶神时，有些地方会准备糖瓜，糖瓜由麦芽糖制成，形状似瓜。人们期望用糖瓜的甜黏住灶王爷的嘴，使其上天向玉皇大帝汇报时只讲好事 。此外，宋代诗人宋祁《赴直马上观市》中的 “墟喧涤器市，箫暖卖饧天”，描绘了当时售卖麦芽糖的热闹场景，麦芽糖也是春节期间常见的甜食 。

中秋节：月饼是中秋传统美食，苏轼曾以 “小饼如嚼月，中有酥和饴” 描述。月饼甜馅多样，如豆沙、枣泥、莲蓉等，象征着团圆甜蜜。一家人相聚，边吃月饼边赏月，共享团圆时刻。同时，中秋还有饮桂花酒的习惯，桂花酒清甜，增添节日的甜蜜氛围。

象征意义：早期在欧洲，尤其英国，糖产量有限价格昂贵，是权力与身份的象征。当时，人们将蔗糖融化与杏仁混合制成糖糊，由糖雕师雕刻成动物、建筑等糖雕，上面还会铭刻歌颂国王的颂词 。随着时间推移，糖逐渐普及，成为快乐、享受和节日氛围的代表，例如圣诞节、复活节等。

宗教文化：在许多宗教信仰里，糖都有着特殊意义。《圣经》和《古兰经》中都有对天堂般美好生活的描述，其中不乏牛奶、蜂蜜等象征甜蜜的元素 。在穆斯林生活中，蜂蜜不仅是甜味剂，还代表纯洁和高尚品德，《古兰经》中也常提及甜品 。在刊载最高级的波斯 - 伊斯兰菜肴的《巴格达食谱》中，8至9世纪的300多种食谱里约有三分之一的菜肴和饮料是加糖的 。