Cukry są wielowodorotlenowymi ketonami lub aldehydami, a także związkami z których hydroksyketony i hydroksyaldehydy można otrzymać na skutek hydrolizy. Węglowodany pełnią różnorodne funkcje w organizmie (zapasowe, transportowe, budulcowe i wchodzą one w skład DNA i RNA). Nie wszystkie z nich są jednak przyswajalne przez organizm człowieka. Do cukrów przyswajalnych należy np. fruktoza i skrobia, a nieprzyswajalnym jest błonnik.

Sacharydy można podzielić na: cukry proste (monosacharydy, które nie ulegają hydrolizie) i cukry złożone (hydrolizujące).

Monosacharydy dzieli się z kolei na: ketozy i aldozy. Aldozy posiadają grupę aldehydową (np. glukoza), natomiast ketozy - grupę ketonową (np. fruktoza). Cukry proste można podzielić również ze względu na liczbę atomów węgla na: triozy mające trzy atomy węgla (np. aldehyd glicerynowy), tetrozy o czterech atomach węgla, pentozy posiadające pięć atomów węgla w cząsteczce (np. dezoksyryboza i ryboza) oraz heksozy o sześciu atomach (fruktoza i glukoza).

  • Ryboza o wzorze sumarycznym C5H10O5, jest cukrem zawierającym pięć atomów węgla w cząsteczce. Zaliczana jest do aldoz. Rozpuszcza się w etanolu oraz wodzie i jest ona białym krystalicznym ciałem stałym. Wchodzi w skład wielu ważnych biologicznie związków: witamin (witaminy B12), kwasów nukleinowych (RNA), nukleotydów (ATP, AMP, ADP), dinukleotydów (FAD, NAD, NADP) i niektórych koenzymów.
  • Glukoza jest aldoheksozą o wzorze C6H12O6. Jest to cukier prosty, który występuje w formie bezbarwnych kryształów. Temperatura topnienia glukozy wynosi 140°C. Glukoza to podstawowy związek energetyczny większości organizmów. U człowieka stężenie glukozy we krwi wynosi 80-120% i jest utrzymywane na stałym poziomie w wyniku działania hormonów (insuliny oraz glukagonu). Rośliny wytwarzają glukozę na drodze fotosyntezy, natomiast zwierzęta sacharydy pobierają wraz z pokarmem. Glukoza w celach przemysłowych otrzymywana jest ze skrobi kukurydzianej i ziemniaczanej. Wykorzystuje się ją w garbarstwie, przemyśle włókienniczym spożywczym i fermentacyjnym.
  • Fruktoza (cukier owocowy) zaliczana jest do monosacharydów. Występuje w miodzie, nasionach oraz owocach. Jest składnikiem oligosacharydów (np. sacharozy) i polisacharydów. Tworzy ona bezbarwne kryształy, dobrze rozpuszczalne w wodzie. Jej temperatura topnienia to ok.100°C. Cukier ten nie jest tak dobrze przyswajalny przez organizm jak glukoza czy sacharoza. Jej nadmierne ilości w organizmie mogą powodować bóle żołądka i biegunkę. Fruktozę stosuje się jako środek słodzący u chorych na cukrzycę oraz w przypadku niedomogów mięśnia sercowego.

Do cukrów złożonych zaliczamy dwucukry (disacharydy) i wielocukry (polisacharydy). Najważniejszymi disacharydami są: sacharoza (cukier buraczany, cukier trzcinowy), laktoza (cukier mlekowy) oraz maltoza (cukier słodowy). Wszystkie z wymienionych dwucukrów (oprócz sacharozy) wykazują właściwości redukujące i dają pozytywny efekt próby Trommera i Tollensa. Disacharydy ulegają hydrolizie na cukry proste pod wpływem działania enzymów lub w środowisku kwaśnym i podwyższonej temperaturze. Na skutek ogrzewania dwucukry topią się, a następnie zachodzi ich karmelizacja. Do jednych z najważniejszych disacharydów należą:

  • Sacharoza jest bezbarwnym krystalicznym ciałem stałym, o wzorze sumarycznym C12H22O11. Jest to disacharyd, złożony z fruktozy i glukozy, który ma słodki smak i jest dobrze rozpuszczalny w wodzie. Sacharoza nie ma właściwości redukcyjnych. Na skalę przemysłową sacharoza otrzymywana jest z buraków cukrowych i trzciny cukrowej, stąd inne nazwy tego dwucukru (cukier trzcinowy, cukier buraczany).
  • Laktoza (cukier mleczny) ma wzór C12H22O11 i jest zbudowana z reszt D-galaktozy oraz D-glukozy. Należy do dwucukrów i występuje ona w mleku ssaków (mleko krowy zawiera 4,5% laktozy, natomiast mleko ludzkie ok.5,5-7,5%). Jest ona białą krystaliczną substancją, rozpuszczalną w wodzie i około trzy razy mniej słodszą od sacharozy. Znalazła zastosowanie w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i pirotechnice.

W wyniku połączenia się wielu cząsteczek cukrów prostych powstają polisacharydy (wielocukry). Do najważniejszych wielocukrów zalicza się: glikogen, celulozę i skrobię. Wszystkie polisacharydy ulegają reakcji hydrolizy.

  • Skrobia (inaczej krochmal) to polisacharyd o wzorze (C6H10O5)n, składający się z wielu reszt glukozy. Rośliny produkują skrobię podczas fotosyntezy i magazynują ją w nasionach (np. zboża), owocach (chlebowiec), kłączach lub bulwach (ziemniaki). Skrobia jest białą substancją. Nie ma ona smaku i nie rozpuszcza się w alkoholu i zimnej wodzie. W jej skład wchodzi amyloza (20%) i amylopektyna (80%). Skrobia jest podstawowym składnikiem pożywienia człowieka. Ten wielocukier i jego pochodne znalazły zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym, papierniczym, kosmetycznym i tekstylnym. Hydrolizę skrobi przedstawia poniższy schemat:

skrobia dekstryny maltoza glukoza

Dekstryny są polisacharydami, będącymi produktem niecałkowitego rozkładu glikogenu lub skrobi. Tworzą się na skutek działania a- oraz b-amylazy. Po rozpuszczeniu w wodzie dają roztwory koloidalne. Są one obecne we wszystkich spożywczych przetworach skrobi. Dekstryny otrzymuje się z mąki ziemniaczanej lub mąki nasion różnych zbóż. Stosowane są w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym, włókienniczym i papierniczym.

  • Glikogen(C6H10O5)n, to wielocukier składający się z cząsteczek glukozy. Jest on zapasowym surowcem energetycznym u zwierząt, który występuje przede wszystkim w mięśniach i wątrobie. Glikogen powstaje na skutek glikogenezy lub glukoneogenezy z cukrów prostych. Cukier ten spotkać można również w grzybach, bakteriach i ziarnach niektórych rodzajów kukurydzy.
  • Celuloza (błonnik) (C6H10O5)n, składa się z około 7000 reszt celobiozy. Czysta celuloza to biała, odporna na czynniki chemiczne, nierozpuszczalna w wodzie substancja. Celuloza nie posiada własności redukujących. Ten wielocukier jest składnikiem ścian komórkowych większości roślin (nadaje tkankom roślin elastyczność i odporność mechaniczną). Największą ilość celulozy ma bawełna (ok. 92-95%). Na skalę przemysłową celulozę otrzymuje się z drewna i stosuje się ją w przemyśle papierniczym, włókienniczym, do produkcji materiałów wybuchowych (bawełna strzelnicza), jedwabiu sztucznego, tworzyw sztucznych (celuloidu) i lakierów.