碳水化合物
三种元素、多种形式和功能
作为一个或多个基本生物学过程的必需物质，碳水化合物与蛋白质、脂类和核酸统称为生物大分子。顾名思义，碳水化合物由碳、氢和氧三种元素组成。然而，不同类别碳水化合物的化学结构和复杂性差异显著，对体外纯化和后续分析的特定要求也大为不同。
结构更复杂的碳水化合物通常由结构简单的碳水化合物组装而成，并可按聚合度进行分类，即其所包含的较小单体单元的数量。
研究挑战
碳水化合物在结构多样性方面存在显著差异，通常难以使用通用或放大的高通量操作方法进行纯化和分析。鉴于此，目前已开发出多种基于目标生物分子的相对大小和复杂性进行分离和分析的方法，这些方法大致归为以下类别：
单糖和低聚糖
色谱和电泳方法
- 薄层色谱（TLC）、气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC），有效确定类型和浓度
- 凝胶电泳根据分子大小分离碳水化合物
化学方法（用于具有还原性质的碳水化合物）
- 滴定 – 如使用硫酸铜和亚甲基蓝指示剂的Lane-Eynon法
- 重量分析 – 如使用硫酸铜和碱性酒石酸盐的Munson-Walker法
- 比色 – 如硫酸苯酚法与硫酸蒽酮法，两者在产生颜色的化学反应后测量吸光度（浓度）
酶促法（通常基于试剂盒，具有高度敏感性和特异性）
- D-葡萄糖/D-果糖 – 使用己糖激酶和ATP，然后进行分光光度分析
- 麦芽糖/蔗糖 – α-葡萄糖苷酶处理产生葡萄糖、果糖，然后进一步分析
适用于小分子碳水化合物的其他分析方法包括：理化方法（如偏光法、折射率、红外吸光度、密度）和快速、灵敏、高特异性且易于使用的免疫分析技术。
多糖和纤维
要分离淀粉等大分子碳水化合物，可将样品材料浸入热的80%乙醇溶液并充分搅拌使其分散；单糖和低聚糖易溶解，而淀粉则不溶，因此可通过后续过滤和离心分离步骤获得纯化淀粉。
之后，可通过如下几种方法分析淀粉：
- 酶处理，将淀粉分解为葡萄糖，通过定量测定葡萄糖浓度可确定初始淀粉浓度
- 碘处理，生成淀粉-碘复合物，可采用重量分析法或滴定法进行分析
- 物理方法，如果溶液纯度较高，可采用密度、偏振测定或折射率方法进行分析
采用如下操作方法，可对膳食纤维等其他大分子碳水化合物进行分析：
- 使用溶剂萃取去除脂质
- 使用酶或强酸/强碱溶液处理去除蛋白质
- 使用酶或酸/碱处理去除淀粉，随后过滤和/或选择性沉淀不溶性纤维
继而采取上述化学或重量分析方法分析纯化后的纤维。
