碳水化合物是人体热能的主要来源。热能又称热量、能量等，它是生命的能源。人们每天工作、生活、运动、学习以及从事其他日常一切活动，包括维持正常的体温、进行各种生理活动等都需要消耗能量。就像蒸汽机需要烧煤、内燃机需要用汽油、电动机需要用电一样。
人体的热能来源于每天所吃的食物，但食物中不是所有营养素都能提供热能的，只有碳水化合物、脂肪、蛋白质这三大营养素会产生热能。其中，每克碳水化合物在体内氧化时产生的热能为16.74千焦耳(约4千卡)，脂肪每克为37.66千焦耳(约9千卡)，蛋白质每克为16.74千焦耳(约4千卡)。
由于东西方各国的饮食习惯不同，所吃的食物不同，热能的来源也就不同。西方国家习惯以动物来源的食物为主，其热能主要来自蛋白质和脂肪，通过前面章节内容的分析，我们已经知道这种膳食结构既不经济又不利于健康。中国人长期以来以植物来源的食物——粮食为主，动物性食物为辅，从总体来讲，三大产生热能来源的营养素占总热能的比例为：蛋白质。10%-15%、脂肪20%～25%、碳水化物60%～70%，这是典型的东方膳食。
碳水化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其中氢和氧之比为2：1，与水的分子结构H20相同，故有此称。碳水化合物包含三种类型：糖类，淀粉和纤维。糖类和淀粉中的每克碳水化合物在人体内氧化时产生4千卡路里的热量，有鉴于纤维其实是不含淀粉的多糖，并不产生热量，前面章节已经提到，它不能被吸收，然而它却可以帮助处于消化系统中的食物顺畅地移动，并且减慢对热量的吸收。因此实际上碳水化合物就只有两种——淀粉和糖。我们可以顺便对比一下，每克脂肪产生9千卡路里的热量，比起碳水化合物，数值增加了1倍多。
现在我们所吃的碳水化合物中，淀粉大致占60%，糖占40%。含淀粉的食物一般为植物来源的食物，如麦片、面包、土豆、豆类、面粉和大米，蔬菜中也含有数量不等的淀粉。除香蕉之外的大多数水果不含有淀粉。上面提到的这些食物中所含的淀粉类碳水化合物被称做多糖，也就是复合碳水化合物。
糖类营养素可分为单糖、双糖和多糖三类。
单糖不能水解成更简单的多羟基醛或多羟基酮的糖类，是一种最简单的糖，不能再被水解成更小的糖分子。单糖中最重要的是葡萄糖和果糖，在水果中含量丰富，甜度大，吸收速度快，食后能迅速进入血液中。葡萄糖来自淀粉、蔗糖、麦芽糖及乳糖的水解产物，是机体组织所利用最主要的一种糖。糖尿病患者因血糖较高，所以在尿中会检测到较高浓度的糖，即俗称的糖尿。
双糖指经过水解后可产生两个分子相同或不同的单糖，食后也很快进人血液。例如蔗糖、乳糖及麦芽糖。麦芽糖是淀粉的水产物，存在于正在发芽的谷类和麦芽中。乳糖主要存在于乳汁中，比如牛奶，奶制品是唯一含有大量碳水化合物的动物性食品，怀孕时尿中也可能有。蔗糖在甘蔗、甜菜、蜀黍类植物、凤梨和胡萝卜根中较多。
多糖经水解后可产生至少6分子单糖者，它可能是直链或带有支链，在人体中消化吸收比较缓慢，有利于保持血糖平稳。它包括淀粉、肝糖、纤维素和代糖。
淀粉水解后只产生葡萄糖，所以淀粉是一种同聚物，主要存在于谷类、马铃薯中，是最重要的糖类来源，主要的两种形式分别为直链淀粉(占15%～20%)及支链淀粉(80%～85%)。
肝糖是动物体内的储存性多糖类，它常被称为动物淀粉，由两种糖键连成。
纤维素是植物骨架的主要成分，为植物细胞壁提供刚性支撑。由于包括人类在内的许多哺乳类动物都缺乏水解键结的酵素，所以不能消化纤维素。而在反刍动物及其他草食动物的肠内则有可以分解纤维的微生物存在，它们可利用纤维素，使其成为产生能量的主要来源。
代糖阿斯巴甜是人工甜味料。其甜度是蔗糖的200倍，具有安全、容易吸收、低热量的优点。适用于龋齿、糖尿病及肥胖症患者。
依据前面的介绍我们可以看出，所有的碳水化合物都是以糖为单位的，根据其中糖的含量以及它们之间连接的复杂程度，我们可以区分碳水化合物是简单碳水化合物还是复合碳水化合物。
简单碳水化合物如糖类，是由单糖或双糖单元组成的。牛奶、水果和一些蔬菜中都含有简单碳水化合物，然而在现代，人们摄取简单碳水化合物的主要来源成了精制加工食品和添加糖，比如果汁、碳酸饮料、冰淇淋、蛋糕、饼干和糖果等中的糖，它们确是“精制”的，却未必是食物的细胞组织，是在提取纤维或者在制造食品的过程中添加进食物的。
因此简单碳水化合物又可以被称为“快速释放能量”的化合物。精制食品中，比如精白面粉，因为被去除掉了人体所需要的维生素和矿物质，最好避免食用。长期食用快速释放能量的碳水化合物可能导致综合的病症及健康问题。有一些水果，如香蕉、椰枣以及葡萄干，因为其中含有可以快速释放能量的糖分，患有与葡萄糖相关疾病的病人应尽量避免食用。
复合碳水化合物如淀粉和纤维是由糖单元链条结合构成的。与简单碳水化合物相比，人体要用更多步骤才能分解淀粉。而纤维则更加复杂，以致人体根本不能吸收。谷物类或由谷物类加工而成的食品中含有复合碳水化合物，值得注意的是这里提到的谷类或谷类加工食品一定是未经过精加工的粗粮。另外，土豆和一些蔬菜中也都含有大量的淀粉。
复合碳水化合物又被称为可以“缓慢释放能量”的碳水化合物，我们每天摄入的碳水化合物有99%都来自于水果、蔬菜和谷类。当这类食物没有经过加工处理和精制，人类完全以自然状态将其摄入时，这其中大部分的碳水化合物属于“复合”形态的碳水化合物，在消化过程中，它们受严格调控而分解。这些碳水化合物包括多种膳食纤维，前面提到它们虽然不能被人体消化吸收，但仍对身体大大有利。另外它们还与大量的维生素、矿物质、可利用的能量组合在一起为人体提供各种营养素。我们所说的高碳水化合物可以给身体带来好处，实际上都是这种复合碳水化合物带来的。它们在纯天然的谷类、水果、蔬菜中含量比较高，所以每天都应该吃点苹果、南瓜、糙米饭加豆子和一些蔬菜。另外，这一类食物中的复合碳水化合物或纤维，都有助于减缓糖分释放的速度。快速释放能量的碳水化合物通常会在短时间内释放出大量的热量，紧随其后的就是精力的衰退，而缓慢释放能量的碳水化合物可以提供更持续的能量，而且更有利于身体健康。
合理的饮食中应该有2/3是缓慢释放能量的碳水化合物食物，如新鲜水果、蔬菜、豆子以及粗粮食品，也就是说这些食物应该在我们摄入的全部热量中占大概70%。
1997年美国政府食品统计资料报告指出，美国人以脂肪形式摄入的热量减少了，但以碳水化合物形式摄入的热量大大地增加了，因为各种含糖的垃圾食品迅速增长。即便是在中国，许多大城市的街头，快餐店、西饼店、甜品店如雨后春笋般地冒了出来，无时不刻不在诱惑着人们的胃口，尤其是那些小小的精致的糕点，在很多人眼里，那是既好看又好吃的食物，人们节制了来自动物性脂肪的热量，又把这个接力棒交给了碳水化合物。但是却没有人了解，这些甜品店、快餐店所生产的食物是少营养物质高热量的。
流行膳食类书籍几乎都在劝人们远离碳水化合物，原因是它导致发胖。现实中又有很多人需要减肥，因此低碳水化合物饮食很容易地成为了流行的膳食。但是人不可能长期严格控制能量的摄入，不可能在几年或者几十年内按照低碳水化合物食谱进食，因为那样会使一个人变得虚弱不堪，疾病缠身，这就是低碳水化合物膳食不会成为长期有效的食谱的原因之一。
低碳水化合物减肥法之所以令全球肥胖一族趋之若鹜，主要是因其速效成
果。但很多人却不知道这减少的未必是脂肪，而是体内大量的水分。专家指出，当人体缺乏碳水化合物来提供身体能量时，便会自动燃烧储存于肌肉、器官周围的肝糖，而人体每储存1克肝糖时，同时还需要3克的水分搭配组合，于是，当肝糖必须被转化为葡萄糖作为能量的过程中，会释放出体内大量的水分，令体重迅速下降。对于因为摄取过量淀粉类、糖类食品而肥胖的人们来说，若能以均衡营养搭配的原则搭配此减重法，通过改变嗜吃蛋糕、甜点与含糖分高的饮料等习惯，的确能够收到良好的减重效果。
肥胖固然可能是摄取过量碳水化合物，过多能量被身体转换成脂肪囤积所致，但也不排除是因摄入过多脂肪或与个人体质或疾病有关。专家指出，当采取低碳水化合物饮食法时，一旦血液里没有糖分可以转化成能量，人体的确会自动燃烧肌肉与脂肪组织以产生动能。但同时还必须通过摄取蛋白质与油脂类元素，才能维持良好的体能状态，且完全舍弃碳水化合物的摄取，很容易会使人陷入过于虚弱的状态，还可能引发动脉血管栓塞、心脏病等危机。而且不论哪一种营养成分，对人体来说都是缺一不可的必要元素，若缺乏碳水化合物，不但会出现体力变差、记忆力偏弱等情况，更会导致新陈代谢减缓，极可能让人没有减重成功，却更加肥胖。
根据霍普金斯大学医学院针对低碳水化合物减肥食品进行的调查发现，市面上一些标着低碳水化合物的健康食品，其总热量要比一般食物高上许多。而英国食物标准机构的研究亦指出，通常属低碳水化合物的食物，脂肪含量亦偏高，且为让食物更加美味，多辅以各式加工，完全不利健康。专家表示，不管热量再怎么低的食物，都有其基本热量。因此我们在斤斤计较几克的碳水化合物含量的同时，反而可能吃进更多的脂肪。
过多地摄入碳水化合物确实是会造成肥胖，但若因此全面杜绝碳水化合物，却可能引发健康问题。该如何吃得聪明吃得巧？这个问题的答案其实在介绍复合碳水化合物时其实已经给出了。那些富含不容易被人体所吸收的复合碳水化合物食品，也就是全谷类、蔬菜、麦类、水果等，才是降低体重，改善肥胖问题应该采纳的食谱，且搭配多做运动，以便提高新陈代谢燃烧过多的热量，这才是有效长远的减肥之道。
含丰富碳水化合物的食物还能起到调节女性经期心情的作用。部分女性在月经来潮前一周左右，都会出现一定程度的情绪反常，医学上称之为“经前期综合征”。美国最近一项调查发现，如果在月经前额外多摄入一些热量，并且这些热量来自于薯类、谷类、全麦类等含丰富碳水化合物的食物，抑郁的症状就会明显减轻。
美国医学专家钱德拉指出，75%的女性都患有“经前期综合征”，症状包括明显的心情抑郁、焦虑、紧张、情感脆弱、易被激怒、乏力、贪食胸痛、和头痛等。出现这些问题最直接的原因，是体内有一种叫血清素的物质浓度降低了。血清素是一种负责神经传导的脑部化学物质，会把大脑内各种各样的信息传达到神经细胞。一旦它在体内浓度不够，人就会变得焦虑或忧愁。
研究发现，碳水化合物之所以能起镇静和安慰神经的作用，是由于它能够提高血清素的水平。一般来说，摄入50克左右的碳水化合物就能见到效果。薯类和谷类、全麦类食品，比如用大米、面粉、小米做的各种主食，以及红薯、土豆等食物中所含有的碳水化合物极其丰富，因此成为典型的抗抑郁食物。此外，碳水化合物中的葡萄糖还是大脑工作时重要的能量来源，可以让经期仍要坚持工作的女性减少疲惫感。经期女性每天摄入的碳水化合物应该占总能量的55%～65%。碳水化合物摄入不足会影响其他营养素的吸收，降低身体的免疫能力。
除了碳水化合物以外，维生素B6也能帮助大脑合成血清素，减轻抑郁症状。食物中含维生素B6比较多的是香蕉，它所含有的生物碱还可以起到振奋精神和提高信心的作用。全麦类食品的谷皮中维生素B6含量也很多，因此，经期可多吃些含有麦麸的食品。
经期多喝水可以保持大便通畅，减少骨盆充血。同时，在经期，由于常会感到腰痛、不思饮食，不妨多吃一些开胃的食物。另外，喝点猪肝红枣粥、姜汁薏苡仁粥、黑木耳红枣粥及姜枣红糖水等，都能起到补血的作用。樱桃、南瓜、低脂牛奶、鸡肉等，也是女性经期很好的食品。多食用水果、蔬菜和谷类，以保证天然状态的碳水化合物的摄入，高碳水化合物膳食是健康膳食。
大量的科学证据证明，最健康的膳食是高碳水化合物膳食。已经证明这种膳食能够逆转心脏病、糖尿病、预防一系列慢性疾病的发生，而且还有多项研究证明，这种膳食能够显著地减轻体重。
如果碳水化合物经过了高度精加工处理，那么它们就被去掉了有益的纤维、维生素和矿物质。此类碳水化合物主要来自于谷类和产糖植物，比如甘蔗和甜菜。典型的食品如白面包、面粉做的点心、蛋糕、糖果、蜜饯、含糖量很高的软饮料，这些经过高度精加工的碳水化合物食品会在消化过程中很容易地被降解成最简单形式的碳水化合物，被人体吸收转化为血糖，也就是我们俗称的葡萄糖。
不幸的是，事实令人堪忧，以美国人为例，普通美国人实际上主要就是在摄入这种精制的简单的碳水化合物，而基本上不摄入有益健康的复合碳水化合物。1996年，42%的美国人每天食用的食品都包括蛋糕、饼干、软点心或者馅饼，只有10%的美国人每天摄入深绿蔬菜。而有三种蔬菜占了所有可供食用的蔬菜摄入量的一半，它们是土豆，用于做薯条和薯片这类典型的垃圾食品；另一个是营养素密度最低的蔬菜之一——芥兰；还有一个就是只在吃比萨和意大利面时才加一点点的罐装西红柿。这其实正好可以解释为什么碳水化合物被人们当做替罪羊，在公众心中留下如此糟糕的印象。美国人所摄入的碳水化合物都来自于垃圾食品或者是精制谷类。表面上看它是一种低脂肪、高碳水化合物膳食，但是真正给人体带来好处的不是这种碳水化合物，而是复合碳水化合物，它大量存在于纯天然的谷类、水果和蔬菜中。关于这一点，怎样强调都是不过分的。