多糖的性质分析与应用

范柳萍：女，博士，江南大学食品学院教授，博士生导师，江苏省“六大人才高峰”高层次人才，“青蓝工程”中青年学术带头人，中国粮油学会油脂分会第八届理事会专家组成员，《粮油食品科技》第四届编委。主要研究方向为免疫增强、辅助降血糖和降血脂等植物源功能食品的功能评价、关键技术与产品开发，植物多糖性质分析与应用，水包油皮克林乳液稳态化和靶向化、油炸过程油脂吸收调控和煎炸油氧化稳定性。

近年来，主持国家自然科学基金项目、“十三五”国家重点研发计划子课题、公益性行业（农业）科研专项、粮食公益性行业科研专项、江苏省自然基金面上项目、江苏省现代农业（面上）项目等省部级以上课题10余项；培养博士、硕士研究生36名；在国内外期刊发表论文100多篇，其中SCI论文80多篇；获授权专利20余项；参编著作5部；获国家科技进步二等奖（排第6）、江苏省科技进步一等奖（排第3）、商业联合会一等奖（排第3）等省部级以上奖励10余项。

|专栏背景|

纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，其良好的生物相容性、生物降解性、可再生性、低成本等特点，使得纤维素受到越来越多的关注。纤维素纳米晶体(CNCs)作为一种从木质纤维素生物质中提取出来的呈现宽棒状或针状的具有高结晶度(CrI)和高纵横比的纳米纤维颗粒，已经成为食品级Pickering乳化稳定剂的良好候选物之一。相较于表面活性剂稳定的传统乳液，由CNCs稳定Pickering乳液具有更好的贮藏稳定性、抗聚集、抗絮凝、可调控等特点，其在食品、医药和化妆品领域受到越来越多的关注。

多糖作为天然高分子聚合物，其生物学功能丰富，包括调节免疫和肠道菌群、抗肿瘤、抗氧化和降血糖等，在保健食品和医药等方面具有广阔的应用前景。而多糖中单糖组成分析是研究多糖的结构性质及对其进行质量控制的重要内容。本专栏的研究旨在建立一种快速、高效、准确的多糖组成的分析方法，并采用这种方法构建香菇多糖组成的离子色谱指纹图谱，通过多糖的单糖组成分析对香菇多糖的生产进行质量监控，弥补现行质量监控上的不足。

|专栏介绍|

本专栏共计5篇文章，为江南大学范柳萍教授团队和合作伙伴无限极（中国）有限公司的研究成果，同时特邀加拿大曼尼托巴大学（University of Manitoba）食品与人类营养科学系N.A.Michael Eskin教授支持本专栏综述1篇，尽量多视角呈现多糖的性质分析与应用方面的研究进展。专栏研究成果受到了国家自然科学基金和江门市科技计划项目支助。

专栏文章一为N.A.Michael Eskin教授与范柳萍教授原创合著首发的《The Application of Cellulose Nanocrystals in Pickering Emulsion as the Particle Stabilizer》（纤维素纳米晶体颗粒稳定剂在食品Pickering乳液中的应用），概述了纤维素纳米晶体（CNCs）的制备流程和注意事项，重点介绍了影响CNCs稳定Pickering乳液的因素，简述了其在食品中的应用，以期为CNCs的制备及其在Pickering乳液中的应用提供研究思路。此文以中文语种出版，英文原文附后，供有兴趣的读者参阅，详见P39-P53。

|专栏合作学者|

N.A.Michael Eskin，男，1941年出生，博士，加拿大曼尼托巴大学农业和粮食科学学院食品与人类营养科学系教授、学术带头人、对外发展委员会主席。

N.A.Michael Eskin教授从1980年至今先后在英国食品科技研究所、曼尼托巴农业部门、加拿大食品科技研究所、美国油脂化学家学会（AOCS）、美国食品科技协会（IFT）等机构任重要职务；从1974年至今累计40余次荣获美国化学协会AOCS Supelco Research Award（2020）、AOCS Stephen S.Chang Award（2018）、AOCS Herbert J.Dutton Award（2017）、英国及加拿大等主要学术组织的各类科研奖项，2015年当选为美国IFT Follow，2016年获加拿大总督功勋奖，以表彰其在食品领域杰出的原创研究。

2012年至今为AOCS脂质文库教育领域的副主编、曾任Lipid Technology主编(2011-2017),JournaloftheAmericanOilChemists society副主编 (1999-2011)等。

N.A.Michael Eskin教授主要从事碳水化合物、食用油脂、食品营养和人体健康方面研究，已发表SCI学术论文140多篇，主/参编《功能性碳水化合物》《保健品和功能食物大词典》《脂质的食品应用》《食品和健康》和《食品化学》等著作80部。

N.A.Michael Eskin (male,1941-) is a professor/head and chair of Outreach Committee in Department of Food & Human Nutrition Sciences,Faculty of Agriculture and Food Sciences, University of Manitoba.

He has been important positions in the Institute of Food Science and Technology (UK), Manitoba Department of Agriculture (MDA),Canadian Institute of Food Science and Technology (CIFST), American Oil Chemists’ Society (AOCS) and the Institute of Food Technologists(IFT，USA) from 1980.Since 1974, he had been awarded more than 40 times from the major organizations in America, UK,and Canada, including Supelco Research Award (2020), AOCS Stephen S.Chang Award (2018) and AOCS Herbert J.Dutton Award (2017).Professor Michael Eskin has been elected as Fellow of IFT(2015), and Member of the Order of Canada (2016) for his outstanding original research in the food and human nutrition.

Besides, he has been the associate editor of Education, American Oil Chemists’ Lipid Library (2012-), the coeditor ofLipidTechnology(2011-2017),associate editor forJournalofthe AmericanOilChemistssociety(1999-2011).

Professor N.A.Michael Eskin is mainly engaged in food carbohydrate,edible oil, food nutrition and health research.He has published more than 140 SCI papers, as well as the editor or co-editor of 80 books, including Functional Carbohydrates, Dictionary of Nutraceuticals and Functional Foods, Food Application of Lipids, The Encyclopedia of Food and Healthy and Encyclopedia of Food Chemistry.

以下图1-3为专栏文章一的节选图。

图1 不同方法制备得到的木头纳米纤维素[36]

图2 不同纤维素原料制备的CNCs原子力显微镜图像。芦笋[15]；白果壳[37]；软木[36]；大蒜秸秆[38]；菠萝叶[23]；细菌纤维素[36]。

图3 A：CNCs纵横比对乳滴表面覆盖率的影响[40]；B：CNCs表面电荷对乳液稳定性的影响[42]；C：棉花CNCs在油/水界面稳定的示意图，(200)β疏水边缘和油相接触[42]。

专栏文章之二《白果壳纤维素纳米丝(CNFs)的制备及其在Pickering中的应用》以白果壳纤维素为原料，采用高压均质处理制备CNFs，并研究其在Pickering乳液中的应用。本研究证明了CNFs也可以制备出稳定的Pickering乳液，为果壳废料的利用提供方法借鉴，详见P54-P60。下图、图1、图5-6为专栏文章二的节选图。

纤维素制备流程

图1 白果壳纤维素纳米丝（CNFs）颗粒形态的原子力显微图

图5 CNFs稳定乳液的微观结构

图6 CNFs乳液离心稳定性（A）和乳液贮藏稳定性（B）

专栏文章之三《香菇多糖的PMP-HPLC指纹图谱分析与免疫活性的谱效关系研究》建立了一种柱前1-苯基-3-甲基-5-吡唑

专栏文章之四《基于微波水解-离子色谱的香菇多糖组成指纹图谱研究》建立了一种微波水解-离子

专栏文章之五《食品加工技术影响多糖构效关系和溶液行为的研究进展》综述了食品加工技术如超声、微波和高压均质处理啉酮（PMP）衍生化液相色谱测定香菇多糖单糖组成的方法。运用偏最小二乘回归分析（PLS）关联香菇多糖单糖组成与RAW264.7细胞色谱测定香菇多糖组成的方法，该方法准确性高，重现性、稳定性好。确定了6个香菇多糖的共有特征峰，能引起聚合物的降解，从而影响多糖的生物学功能和流变性等溶液行为。聚焦加工工艺对多糖构效关系和溶液行为的影响，为存活率。结果显示，氨基葡萄糖、核糖和葡萄糖与细胞存活率呈正相关，其中前两种单糖的贡献较大。阅读详见P61-P69。分别是岩藻糖、氨基葡萄糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖和木糖。详见P70-P77。多糖的开发应用提供参考，详见P78-P86。下图1为专栏文章五的节选图。

图1 香菇多糖水溶液（A）及其与免疫细胞受体相互作用（B）示意图[21,27,28]

介绍的研究结果配图均来自于本专栏文章。为便于对应查找，其图序号沿用原文序号；涉及有参考文献的图，详见专栏文章（P39-P86）的参考文献。

专栏文章组稿：范柳萍 专栏邀请与策划：谭洪卓 文章审核：伍松陵、范柳萍

Eskin教授文章英译中：倪洋 编辑校对：尤梦晨、李思源 供图：范柳萍、倪洋

致谢：段慧

2021年4月