多糖的性質分析與應用

范柳萍：女，博士，江南大學食品學院教授，博士生導師，江蘇省“六大人才高峰”高層次人才，“青藍工程”中青年學術帶頭人，中國糧油學會油脂分會第八屆理事會專家組成員，《糧油食品科技》第四屆編委。主要研究方向為免疫增強、輔助降血糖和降血脂等植物源功能食品的功能評價、關鍵技術與產品開發，植物多糖性質分析與應用，水包油皮克林乳液穩態化和靶向化、油炸過程油脂吸收調控和煎炸油氧化穩定性。

近年來，主持國家自然科學基金項目、“十三五”國家重點研發計劃子課題、公益性行業（農業）科研專項、糧食公益性行業科研專項、江蘇省自然基金面上項目、江蘇省現代農業（面上）項目等省部級以上課題10余項；培養博士、碩士研究生36名；在國內外期刊發表論文100多篇，其中SCI論文80多篇；獲授權專利20余項；參編著作5部；獲國家科技進步二等獎（排第6）、江蘇省科技進步一等獎（排第3）、商業聯合會一等獎（排第3）等省部級以上獎勵10余項。

|專欄背景|

纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，其良好的生物相容性、生物降解性、可再生性、低成本等特點，使得纖維素受到越來越多的關注。纖維素納米晶體(CNCs)作為一種從木質纖維素生物質中提取出來的呈現寬棒狀或針狀的具有高結晶度(CrI)和高縱橫比的納米纖維顆粒，已經成為食品級Pickering乳化穩定劑的良好候選物之一。相較于表面活性劑穩定的傳統乳液，由CNCs穩定Pickering乳液具有更好的貯藏穩定性、抗聚集、抗絮凝、可調控等特點，其在食品、醫藥和化妝品領域受到越來越多的關注。

多糖作為天然高分子聚合物，其生物學功能豐富，包括調節免疫和腸道菌群、抗腫瘤、抗氧化和降血糖等，在保健食品和醫藥等方面具有廣闊的應用前景。而多糖中單糖組成分析是研究多糖的結構性質及對其進行質量控制的重要內容。本專欄的研究旨在建立一種快速、高效、準確的多糖組成的分析方法，并采用這種方法構建香菇多糖組成的離子色譜指紋圖譜，通過多糖的單糖組成分析對香菇多糖的生產進行質量監控，彌補現行質量監控上的不足。

|專欄介紹|

本專欄共計5篇文章，為江南大學范柳萍教授團隊和合作伙伴無限極（中國）有限公司的研究成果，同時特邀加拿大曼尼托巴大學（University of Manitoba）食品與人類營養科學系N.A.Michael Eskin教授支持本專欄綜述1篇，盡量多視角呈現多糖的性質分析與應用方面的研究進展。專欄研究成果受到了國家自然科學基金和江門市科技計劃項目支助。

專欄文章一為N.A.Michael Eskin教授與范柳萍教授原創合著首發的《The Application of Cellulose Nanocrystals in Pickering Emulsion as the Particle Stabilizer》（纖維素納米晶體顆粒穩定劑在食品Pickering乳液中的應用），概述了纖維素納米晶體（CNCs）的制備流程和注意事項，重點介紹了影響CNCs穩定Pickering乳液的因素，簡述了其在食品中的應用，以期為CNCs的制備及其在Pickering乳液中的應用提供研究思路。此文以中文語種出版，英文原文附后，供有興趣的讀者參閱，詳見P39-P53。

|專欄合作學者|

N.A.Michael Eskin，男，1941年出生，博士，加拿大曼尼托巴大學農業和糧食科學學院食品與人類營養科學系教授、學術帶頭人、對外發展委員會主席。

N.A.Michael Eskin教授從1980年至今先后在英國食品科技研究所、曼尼托巴農業部門、加拿大食品科技研究所、美國油脂化學家學會（AOCS）、美國食品科技協會（IFT）等機構任重要職務；從1974年至今累計40余次榮獲美國化學協會AOCS Supelco Research Award（2020）、AOCS Stephen S.Chang Award（2018）、AOCS Herbert J.Dutton Award（2017）、英國及加拿大等主要學術組織的各類科研獎項，2015年當選為美國IFT Follow，2016年獲加拿大總督功勛獎，以表彰其在食品領域杰出的原創研究。

2012年至今為AOCS脂質文庫教育領域的副主編、曾任Lipid Technology主編(2011-2017),JournaloftheAmericanOilChemists society副主編 (1999-2011)等。

N.A.Michael Eskin教授主要從事碳水化合物、食用油脂、食品營養和人體健康方面研究，已發表SCI學術論文140多篇，主/參編《功能性碳水化合物》《保健品和功能食物大詞典》《脂質的食品應用》《食品和健康》和《食品化學》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.

以下圖1-3為專欄文章一的節選圖。

圖1 不同方法制備得到的木頭納米纖維素[36]

圖2 不同纖維素原料制備的CNCs原子力顯微鏡圖像。蘆筍[15]；白果殼[37]；軟木[36]；大蒜秸稈[38]；菠蘿葉[23]；細菌纖維素[36]。

圖3 A：CNCs縱橫比對乳滴表面覆蓋率的影響[40]；B：CNCs表面電荷對乳液穩定性的影響[42]；C：棉花CNCs在油/水界面穩定的示意圖，(200)β疏水邊緣和油相接觸[42]。

專欄文章之二《白果殼纖維素納米絲(CNFs)的制備及其在Pickering中的應用》以白果殼纖維素為原料，采用高壓均質處理制備CNFs，并研究其在Pickering乳液中的應用。本研究證明了CNFs也可以制備出穩定的Pickering乳液，為果殼廢料的利用提供方法借鑒，詳見P54-P60。下圖、圖1、圖5-6為專欄文章二的節選圖。

纖維素制備流程

圖1 白果殼纖維素納米絲（CNFs）顆粒形態的原子力顯微圖

圖5 CNFs穩定乳液的微觀結構

圖6 CNFs乳液離心穩定性（A）和乳液貯藏穩定性（B）

專欄文章之三《香菇多糖的PMP-HPLC指紋圖譜分析與免疫活性的譜效關系研究》建立了一種柱前1-苯基-3-甲基-5-吡唑

專欄文章之四《基于微波水解-離子色譜的香菇多糖組成指紋圖譜研究》建立了一種微波水解-離子

專欄文章之五《食品加工技術影響多糖構效關系和溶液行為的研究進展》綜述了食品加工技術如超聲、微波和高壓均質處理啉酮（PMP）衍生化液相色譜測定香菇多糖單糖組成的方法。運用偏最小二乘回歸分析（PLS）關聯香菇多糖單糖組成與RAW264.7細胞色譜測定香菇多糖組成的方法，該方法準確性高，重現性、穩定性好。確定了6個香菇多糖的共有特征峰，能引起聚合物的降解，從而影響多糖的生物學功能和流變性等溶液行為。聚焦加工工藝對多糖構效關系和溶液行為的影響，為存活率。結果顯示，氨基葡萄糖、核糖和葡萄糖與細胞存活率呈正相關，其中前兩種單糖的貢獻較大。閱讀詳見P61-P69。分別是巖藻糖、氨基葡萄糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖和木糖。詳見P70-P77。多糖的開發應用提供參考，詳見P78-P86。下圖1為專欄文章五的節選圖。

圖1 香菇多糖水溶液（A）及其與免疫細胞受體相互作用（B）示意圖[21,27,28]

介紹的研究結果配圖均來自于本專欄文章。為便于對應查找，其圖序號沿用原文序號；涉及有參考文獻的圖，詳見專欄文章（P39-P86）的參考文獻。

專欄文章組稿：范柳萍 專欄邀請與策劃：譚洪卓 文章審核：伍松陵、范柳萍

Eskin教授文章英譯中：倪洋 編輯校對：尤夢晨、李思源 供圖：范柳萍、倪洋

致謝：段慧

2021年4月