炭水化物（糖質）は、糖、でんぷん、食物繊維など、多くの食品に含まれる主要な栄養素です。脂質やタンパク質と並んで、体にとって重要なエネルギー源（カロリー）です。思考、呼吸、運動、仕事など、あらゆる活動にエネルギーは不可欠です。
体は炭水化物を分解してグルコース（ブドウ糖）という単糖に変換することでエネルギーとして利用します。グルコースは血液中に吸収され、全身の細胞に運ばれます。細胞では、エネルギーを生成するために利用されるか、肝臓や筋肉にグリコーゲンとして蓄えられ、後に利用されます。
炭水化物は、ご飯、パン、穀物、野菜、果物など、多くの食品に含まれているため、体にとって主要なエネルギー源と言えるでしょう。
炭水化物の摂取量は、血糖値（血液中のグルコース濃度）に影響を与えます。炭水化物を多く摂取するほど、血糖値は上昇します。高血糖は、糖尿病、肥満、心血管疾患などのリスクを高めます。逆に、グルコースが不足すると、低血糖を起こす可能性があります。
炭水化物は、穀物、野菜、果物など、さまざまな食品に含まれています。
炭水化物は、炭素、水素、酸素の3つの元素で構成されています。炭水化物分子の一般式はCn(H2O)mです。例えば、グルコース、フルクトース、ガラクトースなどの単糖の分子式はC6H12O6で、炭素原子6個、水素原子12個、酸素原子6個で構成されています。
炭水化物の主な機能は、体にエネルギーを供給することです。糖やでんぷんは、体内に吸収され、グルコースに分解されてから血液に入ります。血液中のグルコースは細胞に取り込まれ、アデノシン三リン酸（ATP）というエネルギーを供給する分子の生成に使用されます。ほとんどの細胞は、炭水化物、脂質、タンパク質からエネルギーを生成できますが、通常は炭水化物を主要なエネルギー源として利用します。
グルコースは、グリコーゲンとして肝臓と筋肉に蓄えられます。肝臓は約100gのグリコーゲンを貯蔵でき、必要に応じて血液中に放出してエネルギーを供給し、血糖値を安定させます。筋肉に貯蔵されたグリコーゲンは、肝臓のグリコーゲンとは異なり、筋肉細胞のみが利用でき、高強度または長時間の運動にエネルギーを供給します。筋肉グリコーゲンの量は個人差がありますが、成人で平均約500gです。
体が十分なグルコースを摂取し、グリコーゲン貯蔵が満杯になると、余分な炭水化物はトリグリセリドに変換され、脂肪として蓄積されます。エネルギー供給以外にも、炭水化物には次のような役割があります。
- 筋肉の維持：タンパク質のように筋肉を直接構築したり修復したりするわけではありませんが、炭水化物は筋肉の維持に重要です。体がエネルギー貯蔵を使い果たすと、筋肉はアミノ酸とグルコースに分解され、エネルギーを供給します。
- 消化の改善：食物繊維は、水溶性と不溶性の2種類に分けられます。どちらも消化過程でエネルギーに変換されません。水溶性食物繊維は便を柔らかくし、排便を促します。不溶性食物繊維は、便のかさを増やし、排便をスムーズにすることで便秘を軽減します。
- 心血管の健康改善：糖やでんぷんを多く摂取すると、心血管疾患や糖尿病のリスクが高まる可能性があります。しかし、食物繊維は血糖値を下げるのに役立ちます。
炭水化物は、一般的に単糖類と多糖類に分類されます。単糖類は、単糖と二糖類です。単糖類は、エネルギーを迅速に供給し、血糖値を急速に上昇させますが、すぐに空腹感を感じやすい傾向があります。単糖は、清涼飲料水、白パン、砂糖、菓子類などに含まれています。また、果物や牛乳にも含まれています。
多糖類は、単糖類よりも長い糖鎖で構成されているため、体がグルコースに分解するのに時間がかかり、満腹感が持続します。多糖類を含む食品は、一般的に栄養価が高く、2型糖尿病、心血管疾患、一部の癌などのリスクを低減するなど、多くの健康上の利点があります。多糖類を含む一般的な食品には、玄米、大麦、そば、緑黄色野菜、豆類、ナッツ類などがあります。
また、炭水化物は、糖、でんぷん、食物繊維に分類することもできます。糖は、単糖と二糖を含む単糖類で、体内で急速に分解されるため、血糖値を急速に上昇させます。糖分の多い食品を制限することは、糖尿病のケアと治療において不可欠です。でんぷんは、多くの単糖分子からなる多糖類で、糖よりもグルコースに分解されるのに時間がかかります。でんぷんを含む食品は、糖よりも多くのビタミンやミネラルなどの微量栄養素を提供します。食物繊維は多糖類で、水溶性と不溶性の2種類に分けられます。体は、糖やでんぷんほど効率的に食物繊維を分解することはできませんが、食物繊維は消化を助け、血糖値の上昇を抑え、コレステロールを下げ、満腹感を長持ちさせる効果があります。
