น้ำตาล

น้ำตาล เป็นชื่อเรียกทั่วไปของคาร์โบไฮเดรตชนิดละลายน้ำ โซ่สั้น และมีรสหวาน ส่วนใหญ่ใช้ประกอบอาหาร น้ำตาลเป็นคาร์โบไฮเดรตที่ประกอบด้วยธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน มีน้ำตาลหลายชนิดเกิดมาจากที่มาหลายแหล่ง น้ำตาลอย่างง่ายเรียกว่าโมโนแซ็กคาไรด์และหมายรวมถึงกลูโคส (หรือ เด็กซ์โตรส) ฟรุกโตส และกาแลกโตส น้ำตาลโต๊ะหรือน้ำตาลเม็ดที่ใช้เป็นอาหารคือซูโครส เป็นไดแซ็กคาไรด์ชนิดหนึ่ง (ในร่างกาย ซูโครสจะรวมตัวกับน้ำแล้วกลายเป็นฟรุกโตสและกลูโคส) ไดแซ็กคาไรด์ชนิดอื่นยังรวมถึงมอลโตส และแลกโตสด้วย โซ่ของน้ำตาลที่ยาวกว่าเรียกว่า โอลิโกแซ็กคาไรด์ สสารอื่น ๆ ที่แตกต่างกันเชิงเคมีอาจมีรสหวาน แต่ไม่ได้จัดว่าเป็นน้ำตาล บางชนิดถูกใช้เป็นสารทดแทนน้ำตาลที่มีแคลอรีต่ำ เรียกว่าเป็น วัตถุให้ความหวานทดแทนน้ำตาล (artificial sweeteners)

น้ำตาลพบได้ทั่วไปในเนื้อเยื่อของพืช แต่มีเพียงอ้อย และชูการ์บีตเท่านั้นที่พบน้ำตาลในปริมาณความเข้มข้นเพียงพอที่จะสกัดออกมาได้อย่างมีประสิทธิภาพ อ้อยหมายรวมถึงหญ้ายักษ์หลายสายพันธุ์ในสกุล "Saccharum" ที่ปลูกกันในเขตร้อนอย่างเอเชียใต้ และเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ตั้งแต่สมัยโบราณ การขยายการผลิตเกิดขึ้นในคริสศตวรรษที่ 18 พร้อมกับการสร้างไร่น้ำตาลในเวสต์อินดีส และอเมริกา เป็นครั้งแรกที่คนทั่วไปได้ใช้น้ำตาลเป็นสิ่งที่ให้ความหวานแทนน้ำผึ้ง ชูการ์บีต โตเป็นพืชมีรากในที่ที่มีอากาศเย็นกว่าและเป็นแหล่งที่มาส่วนใหญ่ของน้ำตาลในศตวรรษที่ 19 หลังจากมีวิธีสกัดน้ำตาลเกิดขึ้นหลายวิธี การผลิตและการค้าน้ำตาลเปลี่ยนแปลงไปตามวิถีชีวิตของมนุษย์ มีอิทธิพลต่อการก่อตั้งอาณานิคม การมีอยู่ของทาส การเปลี่ยนผ่านไปสู่สัญญาแรงงาน การย้ายถิ่นฐาน สงครามระหว่างชาติที่ครอบครองน้ำตาลในศตวรรษที่ 19 การรวมชนชาติและโครงสร้างทางการเมืองของโลกใหม่

โลกผลิตน้ำตาลประมาณ 168 ล้านตันในปี พ.ศ. 2554 โดยเฉลี่ยคนบริโภคน้ำตาล 24 กิโลกรัมต่อปี (33.1 กก. ในประเทศอุตสาหกรรม) เทียบเท่ากับอาหารปริมาณมากกว่า 260 แคลอรีต่อวัน

ตั้งแต่ปลายคริสต์ศควรรษที่ 20 มีข้อสงสัยว่าอาหารที่มีน้ำตาลสูง โดยเฉพาะน้ำตาลขัดแล้ว ดีต่อสุขภาพมนุษย์ น้ำตาลมีส่วนทำให้เกิดโรคอ้วน และเป็นที่สงสัยว่าเป็นสาเหตุของโรคเบาหวาน โรคหลอดเลือดหัวใจ โรคสมองเสื่อม โรคจอประสาทตาเสื่อม และฟันผุ มีการศึกษาหลายครั้งเพื่อยืนยันแต่ด้วยผลลัพธ์ที่หลากหลาย โดยหลักเป็นเพราะการหาประชากรที่ไม่บริโภคน้ำตาลให้เป็นปัจจัยควบคุมนั้นทำได้ยาก

ที่มาของคำแสดงถึงการแพร่หลายของโภคภัณฑ์ คำภาษาอังกฤษ "sugar" แผลงมาจากคำภาษาสันสกฤตว่า शर्करा "śarkarā" ซึ่งมาจากภาษาเปอร์เซียว่า شکر "shakkar" มีความเป็นไปได้สูงว่าแพร่มาถึงประเทศอังกฤษโดยพ่อค้าชาวอิตาลี คำภาษาอิตาลีว่า zucchero ขณะที่คำภาษาสเปนและโปรตุเกส ใช้คำว่า azúcar และ açúcar ตามลำดับ ต่างมีรากมาจากคำนำหน้าของภาษาอาหรับเหมือนกัน คำภาษาฝรั่งเศสยุคเก่าคือ zuchre คำภาษาฝรั่งเศสร่วมสมัยคือ sucre คำภาษากรีกยุคแรกสุด σάκχαρις (sákkʰaris) ที่มาที่เป็นที่ยอมรับอธิบายว่าการแพร่หลายของคำตอบที่ชัดเจนไม่ได้ คำภาษาอังกฤษว่า "jaggery" ที่แปลว่าน้ำตาลผงหยาบทำจากน้ำเลี้ยงของอินทผลัม หรือน้ำอ้อยคั้น มีแหล่งกำเนิดของคำที่คล้าย ๆ กันกับคำภาษาโปรตุเกส "xagara" หรือ "jagara" แผลงมาจากภาษาสันสกฤต "śarkarā"

ในอนุทวีปอินเดียมีการผลิตน้ำตาลมาช้านาน ในยุคแรกนั้น น้ำตาลยังมีไม่มากและราคายังไม่ถูกนัก และในหลายภูมิภาคของโลกมักใช้น้ำผึ้งเติมความหวานมากกว่า แต่เดิมนั้นผู้คนจะบดอ้อยดิบเพื่อสกัดเอาความหวานออกมา อ้อยเป็นพืชพื้นเมืองของภูมิภาคเขตร้อนในเอเชียใต้และเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ อ้อยสายพันธุ์ต่าง ๆ มีต้นกำเนิดจากแหล่งต่าง ๆ โดย "Saccharum barberi" มีต้นกำเนิดที่อินเดีย และ "S. edule" และ "S. officinarum" มาจากนิวกินี หนึ่งในเอกสารอ้างอิงทางประวัติศาสตร์ยุคแรกสุดคือเอกสารของจีนย้อนกลับไปถึง 8 ศตวรรษก่อนคริสต์ศักราช กล่าวว่าเริ่มมีการใช้ประโยชน์จากอ้อยขึ้นที่อินเดีย

น้ำตาลยังไม่มีบทบาทจนกระทั่งชาวอินเดียค้นพบวิธีการเปลี่ยนน้ำอ้อยคั้นให้เป็นผลึกน้ำตาลที่เก็บง่ายกว่าและขนส่งง่ายกว่า มีการค้นพบน้ำตาลผลึกในยุคของจักรวรรดิคุปตะ ประมาณคริสต์ศตวรรษที่ 5 ในภาษาอินเดียท้องถิ่น เรียกผลึกนี้ว่า "ขัณฑะ" (อักษรเทวนาครี:खण्ड,) ซึ่งเป็นที่มาของคำว่า "candy"

กะลาสีชาวอินเดียที่ขนส่งเนยใสและน้ำตาลเป็นเสบียงได้แนะนำความรู้เกี่ยวกับน้ำตาลตามเส้นทางการค้า พระภิกษุนำกระบวนการผลิตผลึกน้ำตาลไปสู่ประเทศจีน ในระหว่างจักรพรรดิฮาร์ชา (ประมาณ ค.ศ. 606-647) ครองราชย์ ในอินเดียตอนเหนือ ทูตชาวอินเดียในจีนสมัยราชวงศ์ถังสอนวิธีการปลูกอ้อยหลังจากจักรพรรดิถังไท่จงเกิดความสนใจในน้ำตาล จากนั้นจีนเริ่มสร้างไร่อ้อยในศตวรรษที่ 7 เอกสารของจีนยืนยันว่าภารกิจเดินทางไปยังอินเดียสองครั้ง เริ่มขึ้นใน ค.ศ. 647 เพื่อรับเทคโนโลยีการขัดน้ำตาล ในเอเชียใต้ ตะวันออกกลาง และจีน น้ำตาลกลายเป็นส่วนประกอบหลักในการทำอาหารและของหวาน

หลังจากการฉลองชัยชนะของอเล็กซานเดอร์มหาราชสิ้นสุดลง ณ แม่น้ำสินธุเนื่องจากกองกำลังที่ปฏิเสธไม่เดินทางไปทางตะวันออก พวกเขาพบกับคนในอนุทวีปอินเดียปลูกอ้อยและทำผงรสหวานคล้ายเกลือ เรียกว่า "Sharkara" (อักษรเทวนาครี:शर्करा,) ออกเสียงกันว่า "saccharum" (ζάκχαρι) ขณะเดินทางกลับ ทหารมาซิโดเนียนำเอา "ต้นกกที่มีน้ำผึ้ง" กลับบ้านด้วย อ้อยยังไม่เป็นที่รู้จักนักในยุโรปเป็นเวลาหนึ่งพันปี น้ำตาลยังเป็นสินค้าหายาก และพ่อค้าน้ำตาลมักมีฐานะดี

ชาวครูเสดนำน้ำตาลกลับยุโรปหลังจากโครงการรณรงค์ในแผ่นดินศักดิ์สิทธิ์ที่เขาพบกับคาราวานที่แบก "เกลือหวาน" ในศตวรรษที่ 12 ตอนต้น ที่เวนิสมีหมู่บ้านใกล้ ๆ เมืองไทร์ และมีการสร้างอสังหาริมทรัพย์ผลิตน้ำตาลเพื่อส่งออกไปยังยุโรป โดยที่นั่นใช้น้ำผึ้งเสริมด้วย ซึ่งถือว่าเป็นสารให้ความหวานชนิดเดียวที่หาได้ในสมัยนั้น นักประวัติศาสตร์สงครามครูเสด วิลเลียมแห่งไทร์ เขียนถึงน้ำตาลในปลายศตวรรษที่ 12 ว่า "จำเป็นต่อการใช้และสุขภาพของมนุษยชาติอย่างมาก" ในศตวรรษที่ 15 เวนิสเป็นศูนย์กลางการขัดน้ำตาลและจำหน่ายน้ำตาลรายใหญ่ในยุโรป

ในเดือนสิงหาคม ค.ศ. 1492 คริสโตเฟอร์ โคลัมบัสแวะพักที่เกาะลาโกเมราในหมู่เกาะคะเนรีเพื่อหาไวน์และน้ำ และตั้งใจจะอยู่ที่นั่น 4 วัน เขาพบรักกับผู้ว่าการของเกาะ เบียทริซ เด โบบาดิยา อี ออสซาริโอ (Beatriz de Bobadilla y Ossorio) และอยู่ที่นั่นเป็นเวลาหนึ่งเดือน เมื่อเขาล่องเรือออกจากเกาะ เธอมอบอุปกรณ์ตัดถ่างให้เขา และกลายเป็นคนแรกที่มาถึงโลกใหม่

ชาวโปรตุเกสนำน้ำตาลเข้าสู่บราซิล ใน ค.ศ. 1540 มีโรงบดน้ำตาลอ้อย 800 แห่งในเกาะซานตาคาทารินา และมีอีก 2,000 แห่งในชายฝั่งตอนเหนือของบราซิล เดมารารา และซูรินัม การเพาะปลูกน้ำตาลเกิดขึ้นครั้งแรกในฮิสปานิโอลาใน ค.ศ. 1501 และโรงบดน้ำตาลจำนวนมากก็ถูกสร้างขึ้นในคิวบา และจาไมกา ในคริสต์ทศวรรษ 1520

เมื่อน้ำตาลสามารถหาได้ง่ายขึ้น น้ำตาลยังคงเป็นสิ่งฟุ่มเฟือยในยุโรปก่อนศตวรรษที่ 18 จากนั้นได้รับความนิยมและหลังศตวรรษที่ 19 น้ำตาลถือว่าเป็นสิ่งสำคัญที่ขาดไม่ได้ วิวัฒนาการของรสชาติและความต้องการน้ำตาลให้เป็นส่วนผสมสำคัญในอาหารนั้นทำให้เกิดความเปลี่ยนแปลงทางเศรษฐกิจมหภาคและสังคม วิวัฒนาการเหล่านี้มีส่วนผลักดันให้อาณานิคมในเกาะและชาติในเขตร้อนที่แรงงานตามไร่อ้อยและโรงบดน้ำตาลหาเลี้ยงชีพได้ ความต้องการแรงงานราคาถูกให้ทำงานหนักที่เกี่ยวข้องกับการเพาะปลูกและขั้นตอนเพิ่มความต้องการการค้าทาสจากแอฟริกา (โดยเฉพาะแอฟริกาตะวันตก) หลังจากเลิกทาส เกิดความต้องการแรงงานที่มีค่าตอบแทนจากเอเชียใต้ (โดยเฉพาะอินเดีย) ทาส และแรงงานที่มีค่าตอบแทนถูกนำไปยังแคริบเบียนและอเมริกา อาณานิคมมหาสมุทรอินเดีย เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ หมู่เกาะแปซิฟิก และแอฟริกาตะวันออกและเนทัล การรวมชนชาติในสองศตวรรษหลังเกิดจากจากความต้องการน้ำตาล

น้ำตาลยังนำไปสู้การปฏิวัติอุตสาหกรรมของอดีตอาณานิคม ตัวอย่างเช่น ร้อยโท เจ.แพเทอร์สัน จากแคว้นเบงกอล โน้มน้าวรัฐบาลอังกฤษว่าอ้อยสามารถปลูกได้ในบริติชอินเดียโดยมีข้อดีมากมาย และค่าใช้จ่ายน้อยกว่าในอินดีสตะวันตก ผลก็คือ เกิดโรงงานผลิตน้ำตาลในรัฐพิหาร อินเดียตะวันออก

ช่วงสงครามนโปเลียน ผลิตภัณฑ์จากชูการ์บีตเพิ่มขึ้นในทวีปยุโรปเนื่องจากการนำเข้าเป็นไปอย่างลำบากจากการปิดล้อม ใน ค.ศ. 1880 ชูการ์บีตเป็นแหล่งผลิตน้ำตาลที่สำคัญในยุโรป น้ำตาลมีปลูกในลินคอล์นไชร์ และภูมิภาคอื่น ๆ ในอังกฤษ แม้ว่าสหราชอาณาจักรยังคงนำเข้าน้ำตาลส่วนใหญ่จากอาณานิคมอยู่ต่อไป

จนถึงปลายศตวรรษที่ 19 น้ำตาลมีขายในรูปของชูการ์โลฟ (sugarloaf) ซึ่งจำเป็นต้องใช้กรรไกรตัดก้อนน้ำตาล (sugar nips) หลายปีต่อมา น้ำตาลเม็ดมีขายแบบใส่ถุง

น้ำตาลก้อนมีผลิตขึ้นในศตวรรษที่ 19 ผู้ประดิษฐ์น้ำตาลก้อนคนแรกคือชาวโมราวีชื่อ Jakub Kryštof Rad ผู้จัดการบริษัทน้ำตาลแห่งหนึ่งในดาชิตเซ (Dačice) เขาเริ่มผลิตน้ำตาลก้อนหลังจากจดสิทธิบัตรให้กับสิ่งประดิษฐ์ดังกล่าวเป็นเวลาห้าปี เมื่อวันที่ 23 มกราคม ค.ศ. 1843 เฮนรี เทต จากเทตแอนด์ไลล์ (Tate & Lyle) เป็นผู้ผลิตน้ำตาลก้อนอีกรายหนึ่ง โดยมีโรงทำน้ำตาลที่ลิเวอร์พูลและลอนดอน เทตซื้อลิขสิทธิ์การผลิตน้ำตาลก้อนจากยูจีน แลงเกน ชาวเยอรมัน ซึ่งเคยคิดค้นวิธีการผลิตน้ำตาลก้อนเมื่อปี ค.ศ. 1872

ทางวิทยาศาสตร์ น้ำตาลหมายถึงจำนวนคาร์โบไฮเดรต เช่น โมโนแซ็กคาไรด์ ไดแซ็กคาไรด์ หรือโอลิโกแซ็กคาไรด์ โมโนแซ็กคาไรด์เรียกอีกอย่างว่า "น้ำตาลอย่างง่าย" ที่สำคัญที่สุดคือ กลูโคส น้ำตาลเกือบทุกชนิดมีสูตร (n มีค่าระหว่าง 3 และ 7) กลูโคสมีสูตรเคมีว่า ชื่อของน้ำตาลลงท้ายด้วยเสียง "-โอส" (ose) อย่างใน "กลูโคส" และ "ฟรุกโตส" บางครั้งคำเหล่านี้อาจหมายถึงชนิดใด ๆ ของคาร์โบไฮเดรตที่ละลายได้ในน้ำ โมโนแซ็กคาไรด์และไดแซ็กคาไรด์แบบอะไซคลิก (acyclic) จะบรรจุหมู่แอลดีไฮด์หรือหมู่คีโตน มีศูนย์กลางปฏิกิริยาเป็นพันธะคู่ระหว่างคาร์บอนและออกซิเจน แซ็กคาไรด์ทุกชนิดที่มีวงแหวนในโครงสร้างมากกว่าหนึ่งวงจากเป็นผลจากโมโนแซ็กคาไรด์สองชนิดหรือมากกว่ามาเชื่อมกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก โดยสูญเสียน้ำหนึ่งโมเลกุลต่อหนึ่งพันธะ

โมโนแซ็กคาไรด์ในรูปโซ่ปิดสามารถสร้างพันธะไกลโคซิดิกด้วยโมโนแซ็กคาไรด์ชนิดอื่น โดยสร้าง ไดแซ็กคาไรด์ (เช่น ซูโครส) และโพลีแซ็กคาไรด์ (เช่น แป้ง) เอนไซม์จะต้องละลายน้ำหรือแตกพันธะไกลโคซิดิกเหล่านี้ก่อนที่สารดังกล่าวจะถูกสันดาป (metabolized) หลังจากย่อยและดูดซึมสารอาหาร โมโนแซ็กคาไรด์จะอยู่ในเลือดและเนื้อเยื่อภายในจะมีกลูโคส ฟรุกโตส และกาแลกโตส เพนโทสและเฮกโซสจำนวนมากสามารถสร้างโครงสร้างวงแหวนได้ ในรูปแบบโซปิดนี้ ปฏิกิริยาหลายอย่างที่มักเกิดขึ้นต่อหมู่แอลดีไฮด์และคีโตนจะเกิดขึ้นมิได้ กลูโคสในสารละลายจะคงอยู่ในรูปวงแหวนที่สมดุลเคมี โดยมีโมเลกุลในรูปโซ่เปิดน้อยกว่า 0.1%

พอลิเมอร์ชีวภาพของน้ำตาลนั้นมีทั่วไปในธรรมชาติ พืชสร้างกลีเซอรัลดีไฮด์-3-ฟอสเฟต (G3P) น้ำตาลฟอสเฟต 3 คาร์บอนที่เซลล์ใช้สร้างโมโนแซ็กคาไรด์เช่น กลูโคส () หรือ (ในอ้อยและบีต) ซูโครส() โมโนแซ็กคาไรด์อาจถูกแปลงเป็นพอลิแซ็กคาไรด์โครงสร้าง เช่น การสร้างเซลลูโลส และผนังเซลล์เพกทิน ได้อีก หรือแปลงเป็นพลังงานที่เก็บในรูปของตัวเก็บพอลิแซ็กคาไรด์ (storage polysaccharides) เช่นแป้ง หรืออินูลิน แป้งซึ่งประกอบด้วยกลูโคสสองพอลิเมอร์ที่แตกต่างกัน เป็นรูปแบบของพลังงานเคมีที่ลดระดับได้เก็บโดยเซลล์ และถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานรูปแบบอื่นได้ พอลิเมอร์ของกลูโคสอีกชนิดคือเซลลูโลส ซึ่งเป็นโซ่ตรงประกอบด้วยหน่วยกลูโคสหลายร้อยหรือหลายพันหน่วย พืชใช้เซลลูโลสเป็นองค์ประกอบในผนังเซลล์ มนุษย์สามารถย่อยเซลลูโลสให้มีขนาดจำกัด แม้ว่าสัตว์เคี้ยวเอื้องสามารถทำได้โดยมีแบคทีเรียสมชีพช่วยอยู่ภายในกึ๋น ดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอสร้างขึ้นจากดีออกซีไรโบสและไรโบส ที่เป็นโมโนแซ็กคาไรด์ตามลำดับ ดีออกซีไรโบสมีสูตร และไรโบสมีสูตร

น้ำตาลมีสารอินทรีย์ที่เผาไหม้ง่ายเมื่ออยู่ใกล้เปลวไฟ ด้วยเหตุนี้ การทำงานกับน้ำตาลจะเสี่ยงกับการระเบิดฝุ่น เหตุการณ์โรงผลิตน้ำตาลระเบิดที่จอร์เจีย ค.ศ. 2008 มีผู้เสียชีวิต 14 คน บาดเจ็บ 40 คน และโรงงานถูกทำลายไปมากกว่าครึ่งหนึ่ง เหตุการณ์นี้เป็นผลจากฝุ่นน้ำตาลติดไฟ

ปริมาณน้ำตาลจากผลไม้และผักชนิดต่าง ๆ นำเสนอในตารางที่ 1 ข้อมูลทั้งหมดในหน่วยกรัมคำนวณจากปริมาณอาหาร 100 กรัม อัตราส่วนของฟรุกโตสและกลูโคสคำนวณโดยหารผลรวมของน้ำตาลฟรุกโตสอิสระบวกกับครึ่งหนึ่งของซูโครส ด้วยผลรวมของน้ำตาลกลูโคสอิสระบวกกับครึ่งหนึ่งของน้ำตาลซูโครส
ฟรุกโตส กาแลกโตส และกลูโคส ต่างก็เป็นน้ำตาลอย่างง่ายเรียกว่า โมโนแซ็กคาไรด์ มีสูตรเคมีทั่วไปคือ CHO มีหมู่ไฮดรอกซิล (−OH) และหมู่คาร์บอนิล (C=O) 5 หมู่ และเป็นวงเมื่อละลายในน้ำ น้ำตาลเหล่านี้คงอยู่ในรูปไอโซเมอร์รูปแบบเด็กซ์โตร และ laevo-rotatory ที่ทำให้แสงหักเหไปทางขวา หรือทางซ้าย

ฟรุกโตส หรือน้ำตาลผลไม้เกิดขึ้นตามธรรมชาติในผลไม้ รากของผักบางชนิด อ้อย และน้ำผึ้ง และเป็นน้ำตาลที่หวานที่สุด ฟรุกโตสเป็นส่วนประกอบของซูโครส หรือน้ำตาลโต๊ะ มักใช้เป็นไซรัปฟรุกโตสสูง (high-fructose syrup) ผลิตจากแป้งข้าวโพดที่ถูกไฮโดรไลซ์และผ่านกระบวนการที่ทำให้เกิดคอร์นไซรัป โดยเติมเอนไซม์เพื่อเปลี่ยนกลูโคสส่วนหนึ่งให้เป็นฟรุกโตส

โดยทั่วไป กาแลกโตสจะไม่เกิดขึ้นในสภาวะอิสระ แต่จะเป็นส่วนหนึ่งในกลูโคสจากน้ำตาลแลกโตส หรือน้ำตาลจากนม ที่เป็นไดแซ็กคาไรด์ กาแลกโตสหวานน้อยกว่ากลูโคส เป็นส่วนประกอบของแอนติเจนที่พบบนผิวของเซลล์เม็ดเลือดแดงที่เป็นตัวกำหนดหมู่เลือด

กลูโคส น้ำตาลเด็กซ์โตรสหรือน้ำตาลองุ่น เกิดขึ้นตามธรรมชาติในผลไม้และน้ำจากพืช และเป็นผลิตภัณฑ์หลักจากการสังเคราะห์ด้วยแสง คาร์โบไฮเดรตส่วนใหญ่ที่ร่างกายรับเข้าไปจะถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคสในระหว่างการย่อย และเป็นรูปแบบของน้ำตาลที่ถูกลำเลียงตามร่างกายของสัตว์ผ่านกระแสเลือด กลูโคสสามารถผลิตได้จากแป้ง โดยเพิ่มเอนไซม์ หรือในสภาวะที่มีกรด กลูโคสไซรัปเป็นกลูโคสในรูปของเหลวที่ใช้ในกระบวนการผลิตอาหารต่าง ๆ กลูโคสสามารถผลิตจากแป้งผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ (enzymatic hydrolysis)

แล็กโทส มอลโทส และซูโครส ต่างก็เป็นน้ำตาลผสม หรือไดแซ็กคาไรด์ มีสูตรเคมีทั่วไปคือ CHO เกิดจากน้ำตาลโมโนแซ็กคาไรด์สองโมเลกุลผสมกัน โดยไม่รวมโมเลกุลของน้ำ

แล็กโทส เกิดจากตามธรรมชาติในนม โมเลกุลของแล็กโทสสร้างจากน้ำตาลกาแล็กโทสและน้ำตาลกลูโคสอย่างละหนึ่งโมเลกุลรวมกัน แล็กโทสจะแตกตัวเป็นส่วน ๆ เมื่อถูกบริโภค ด้วยเอนไซม์แลกเตสในระหว่างการย่อย เด็กจะมีเอนไซม์นี้ แต่ผู้ใหญ่บางคนจะไม่สร้างเอนไซม์นี้อีก ทำให้พวกเขาไม่สามารถย่อยแล็กโทสได้

มอลโทส เกิดขึ้นระหว่างการแตกหน่อของธัญพืชบางชนิด ที่เห็นได้ชัดคือ ข้าวบาร์ลีย์ ซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นมอลต์ และเป็นที่มาของชื่อน้ำตาล โมเลกุลของมอลโทสเกิดจากน้ำตาลกลูโคสสองโมเลกุลรวมกัน มอลโทสมีรสหวานน้อยกว่ากลูโคส ฟรุกโตส หรือซูโครส มอลโทสเกิดขึ้นในร่างกายระหว่างการย่อยแป้งด้วยเอนไซม์อะไมเลส และแตกตัวเองในระหว่างการย่อยด้วยเอนไซม์มอลเทส

ซูโครส พบในก้านของอ้อยและรากของชูการ์บีต ซูโครสยังเกิดขึ้นตามธรรมชาติคู่กับฟรุกโตสและกลูโคสในพืชชนิดอื่น ๆ ในผลไม้บางชนิดและรากบางชนิดเช่น แครอท น้ำตาลสัดส่วนต่าง ๆ ที่พบในอาหารเหล่านี้กำหนดความหวานเมื่อกินเข้าไป โมเลกุลของซูโครสเกิดจากโมเลกุลของกลูโคสรวมกับโมเลกุลของฟรุกโตส หลังจากกินเข้าไป ซูโครสจะแตกเป็นส่วน ๆ ระหว่างการย่อย ด้วยเอนไซม์ซูเครส

น้ำตาลทราย หรือ ซูโครส สกัดได้จากพืชหลายชนิด คือ

ในช่วงระหว่างปี พ.ศ. 2544-2545 มีการผลิตน้ำตาลจากทั่วโลกประมาณ 134.1 ล้านตัน ประเทศที่ผลิตน้ำตาลจากอ้อยส่วนใหญ่เป็นประเทศในเขตร้อน เช่น ออสเตรเลีย บราซิล และประเทศไทย ในปี พ.ศ. 2544-2545 มีการผลิตน้ำตาลเพิ่มขึ้นสองเท่าในประเทศกำลังพัฒนา เมื่อเทียบกับประเทศที่พัฒนาแล้ว ปริมาณน้ำตาลที่ผลิตมากที่สุดอยู่ใน ละตินอเมริกา สหรัฐอเมริกา และชาติในกลุ่ม แคริบเบียน และ ตะวันออกไกล แหล่งน้ำตาลจากต้นบีทจะอยู่ในเขตอากาศเย็นเช่น: ตะวันตกเฉียงเหนือและตะวันออกของยุโรป ญี่ปุ่นตอนเหนือ และบางพื้นที่ในสหรัฐอเมริการวมทั้งรัฐแคลิฟอร์เนียด้วย ผู้ส่งออกน้ำตาลรายใหญ่เป็นอันดับ 2 ของโลก คือสหภาพยุโรป ตลาดน้ำตาลยังถูกโจมตีโดยน้ำเชื่อมกลูโคส (glucose syrups) ที่ผลิตจากข้าวสาลีและข้าวโพดร่วมทั้งน้ำตาลสังเคราะห์ (artificial sweeteners) ด้วย ทำให้เป็นประโยชน์ต่อผู้ผลิตเครื่องดื่มที่มีต้นทุนถูกลง

ประเทศผู้ผลิตน้ำตาล 5 อันดับของโลกคือ บราซิล, อินเดีย, สหภาพยุโรป, จีนและไทย ในปีเดียวกัน ประเทศที่ส่งออกน้ำตาลมากที่สุดคือ บราซิล รองลงมาคือไทย ออสเตรเลียและอินเดียตามลำดับ ผู้นำเข้าน้ำตาลรายใหญ่ที่สุดคือ สหภาพยุโรป สหรัฐอเมริกาและอินโดนีเซีย ปัจจุบันพบว่าบารซิลมีอัตราการบริโภคน้ำตาลต่อหัวมากที่สุด ตามด้วยออสเตรเลีย

การบริโภคน้ำตาลของโลก น้ำตาลเป็นส่วนสำคัญของอาหารมนุษย์ และเป็นแหล่งให้พลังงานของโลก หลังจากธัญพืชและน้ำมันพืช น้ำตาลที่ได้จากอ้อยและหัวผักกาดให้กิโลแคลอรีต่อหัวเฉลี่ยวันละกว่ากลุ่มอาหารอื่น ๆ 
จากรายงานขององค์การอาหารและการเกษตรแห่งสหประชาชาติหรือ FAO ค่าเฉลี่ยของการบริโภคน้ำตาลต่อคนคือ 24 กิโลกรัมต่อปีต่อคน เทียบเท่ากับพลังงานกว่า 260 แคลอรี่อาหารต่อวันในปี 1990 แม้จะมีการเพิ่มขึ้นของประชากรมนุษย์การบริโภคน้ำตาลที่คาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 25.1 กิโลกรัม (55 ปอนด์) ต่อคนต่อปีในปี 2015

การเก็บรวบรวมข้อมูลในการสำรวจหลายประเทศระหว่างปี 1999 และ 2008 แสดงให้เห็นว่าการบริโภคน้ำตาลได้เพิ่มขึ้นร้อยละ 24 ในทุกเพศทุกวัย