A、葡萄糖的结构简式为CH₂OH（CHOH）₄CHO，果糖的结构简式为CH₂OH（CHOH）₃COCH₂OH，所以葡萄糖和果糖是同分异构体，故A错误．

B、蔗糖和麦芽糖的分子式都为C₁₂H₂₂O₁₁，蔗糖水解生成葡萄糖和果糖，麦芽糖水解生成葡萄糖，蔗糖和麦芽糖是同分异构体，故B错误．

C、正丁烷的结构简式为CH₃CH₂CH₂CH₃，异丁烷的结构简式为  CH₃CH（CH₃）CH₃，所以正丁烷和异丁烷是同分异构体，故C错误．

D、淀粉和纤维丝的分子式为（C₆H₁₀O₅）_n，n不同，分子式不同，所以不是同分异构体，故D正确．

故选D．