多糖类化合物的理化性质与检测方法
8800
画布
|大纲
内容详情
理化性质
一级结构
- 单糖组成
- 中性糖
- 葡萄糖
- 占比最高，常见于淀粉、纤维素
- 参考文献：Zhang et al., Carbohydrate Polymers, 2021
- 占比最高，常见于淀粉、纤维素
- 半乳糖
- 常与葡萄糖形成半乳甘露聚糖
- 参考文献：Wang et al., Food Hydrocolloids, 2020
- 常与葡萄糖形成半乳甘露聚糖
- 甘露糖
- 主链或支链均可出现
- 参考文献：Li et al., International Journal of Biological Macromolecules, 2019
- 主链或支链均可出现
- 葡萄糖
- 酸性糖
- 葡萄糖醛酸
- 赋予负电荷，影响金属离子结合
- 参考文献：Chen et al., Marine Drugs, 2022
- 赋予负电荷，影响金属离子结合
- 半乳糖醛酸
- 果胶主要成分，决定凝胶性
- 参考文献：Yang et al., Food Chemistry, 2021
- 果胶主要成分，决定凝胶性
- 葡萄糖醛酸
- 氨基糖
- 葡萄糖胺
- 甲壳素/壳聚糖特征单元
- 参考文献：Liu et al., Carbohydrate Research, 2020
- 甲壳素/壳聚糖特征单元
- 葡萄糖胺
- 中性糖
- 连接方式
- α-型糖苷键
- 1→4连接
- 淀粉直链，易酶解
- 参考文献：Zhang et al., Starch/Stärke, 2018
- 淀粉直链，易酶解
- 1→6连接
- 支链点，增加水溶性
- 参考文献：Kim et al., Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2019
- 支链点，增加水溶性
- 1→4连接
- β-型糖苷键
- 1→4连接
- 纤维素，高机械强度
- 参考文献：Zhou et al., Cellulose, 2020
- 纤维素，高机械强度
- 1→4连接
- α-型糖苷键
高级结构
- 链构象
- 无规卷曲
- 溶液中柔性大
- 粘度随浓度指数上升
- 参考文献：Morris et al., Biomacromolecules, 2018
- 粘度随浓度指数上升
- 溶液中柔性大
- 单螺旋
- 香菇β-葡聚糖
- 三股螺旋前体，免疫活性关键
- 参考文献：Zhang et al., International Journal of Biological Macromolecules, 2021
- 三股螺旋前体，免疫活性关键
- 香菇β-葡聚糖
- 三股螺旋
- 刚性棒状
- 分子量>10⁵ Da时稳定
- 参考文献：Xu et al., Carbohydrate Polymers, 2022
- 分子量>10⁵ Da时稳定
- 刚性棒状
- 无规卷曲
- 分子量分布
- 数均分子量（Mn）
- 渗透压法测定
- 反映样品中小分子比例
- 参考文献：Zhang et al., Polymer Testing, 2020
- 反映样品中小分子比例
- 渗透压法测定
- 重均分子量（Mw）
- 光散射法测定
- 决定溶液流变行为
- 参考文献：Wang et al., Food Hydrocolloids, 2021
- 决定溶液流变行为
- 光散射法测定
- 分散系数（Đ=Mw/Mn）
- Đ<1.5视为窄分布
- 影响批次一致性
- 参考文献：Li et al., Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2019
- 影响批次一致性
- Đ<1.5视为窄分布
- 数均分子量（Mn）
物化参数
- 溶解性
- 冷水可溶
- 支化度高、分子量低
- 例：阿拉伯胶
- 参考文献：Anderson et al., Food Hydrocolloids, 2018
- 例：阿拉伯胶
- 支化度高、分子量低
- 热水可溶
- 需破坏氢键网络
- 例：魔芋葡甘露聚糖
- 参考文献：Zhang et al., Food Chemistry, 2020
- 例：魔芋葡甘露聚糖
- 需破坏氢键网络
- 碱溶
- 去质子化羟基
- 例：甲壳素→壳聚糖
- 参考文献：Liu et al., International Journal of Biological Macromolecules, 2021
- 例：甲壳素→壳聚糖
- 去质子化羟基
- 冷水可溶
- 粘度
- 特性粘度[η]
- 马克-霍温克方程[η]=KM^α
- α值反映构象：0.5–0.8无规卷曲，1.0–1.2刚性棒
- 参考文献：Morris et al., Carbohydrate Polymers, 2019
- α值反映构象：0.5–0.8无规卷曲，1.0–1.2刚性棒
- 马克-霍温克方程[η]=KM^α
- 剪切稀化
- 假塑性流体
- 食品增稠剂设计关键
- 参考文献：Wang et al., Journal of Food Engineering, 2020
- 食品增稠剂设计关键
- 假塑性流体
- 特性粘度[η]
- 热稳定性
- 起始分解温度（Td）
- TGA测定
- 硫酸化多糖Td通常<200 °C
- 参考文献：Chen et al., Thermochimica Acta, 2021
- 硫酸化多糖Td通常<200 °C
- TGA测定
- 玻璃化转变（Tg）
- DSC测定
- 含水率↑→Tg↓
- 参考文献：Zhou et al., Food Hydrocolloids, 2019
- 含水率↑→Tg↓
- DSC测定
- 起始分解温度（Td）
- 光学活性
- 比旋光度[α]D
- 鉴别α/β构型
- 淀粉[α]D≈+190°，纤维素≈0°
- 参考文献：Li et al., Carbohydrate Research, 2018
- 淀粉[α]D≈+190°，纤维素≈0°
- 鉴别α/β构型
- 比旋光度[α]D
检测方法
光谱法
- 红外光谱（FT-IR）
- 特征吸收峰
- 3200–3600 cm⁻¹宽峰
- O–H伸缩，氢键网络
- 参考文献：Coates, Encyclopedia of Analytical Chemistry, 2020
- O–H伸缩，氢键网络
- ~2930 cm⁻¹
- C–H伸缩
- 参考文献：同上
- C–H伸缩
- 1200–1450 cm⁻¹
- 指纹区，区分α/β构型
- 参考文献：Zhang et al., Spectrochimica Acta Part A, 2021
- 指纹区，区分α/β构型
- 3200–3600 cm⁻¹宽峰
- 定量应用
- 硫酸基含量
- 1250 cm⁻¹ vs 2920 cm⁻¹峰面积比
- 参考文献：Wang et al., Marine Drugs, 2022
- 1250 cm⁻¹ vs 2920 cm⁻¹峰面积比
- 硫酸基含量
- 特征吸收峰
- 紫外-可见（UV-Vis）
- 苯酚-硫酸法
- 490 nm吸收
- 总糖定量，检测限~5 μg/mL
- 参考文献：Dubois et al., Analytical Chemistry, 1956（经典）
- 总糖定量，检测限~5 μg/mL
- 490 nm吸收
- 间羟基联苯法
- 520 nm吸收
- 酸性糖专属，抗中性糖干扰
- 参考文献：Filisetti-Cozzi & Carpita, Analytical Biochemistry, 1991
- 酸性糖专属，抗中性糖干扰
- 520 nm吸收
- 苯酚-硫酸法
- 核磁共振（NMR）
- ¹H NMR
- 异头氢区4.4–5.5 ppm
- α-H ~5.1 ppm，β-H ~4.5 ppm
- 参考文献：Zhang et al., Carbohydrate Polymers, 2020
- α-H ~5.1 ppm，β-H ~4.5 ppm
- 异头氢区4.4–5.5 ppm
- ¹³C NMR
- 异头碳区90–110 ppm
- 确定连接位点
- 参考文献：Cui et al., Magnetic Resonance in Chemistry, 2019
- 确定连接位点
- 异头碳区90–110 ppm
- 2D NMR
- HSQC
- C–H直接相关，归属残基
- 参考文献：Wang et al., Analytical Chemistry, 2021
- C–H直接相关，归属残基
- HMBC
- 跨糖苷键C–H相关，测序
- 参考文献：Li et al., Journal of Structural Biology, 2020
- 跨糖苷键C–H相关，测序
- HSQC
- ¹H NMR
色谱法
- 高效液相色谱（HPLC）
- 前处理
- 三氟乙酸（TFA）水解
- 2 M TFA, 120 °C, 2 h
- 参考文献：Zhang et al., Journal of Chromatography A, 2019
- 2 M TFA, 120 °C, 2 h
- 三氟乙酸（TFA）水解
- 检测模式
- 示差折光（RID）
- 通用检测，无衍生
- 参考文献：Wang et al., Food Chemistry, 2020
- 通用检测，无衍生
- 脉冲安培（PAD）
- 高灵敏度，pmol级
- 参考文献：Li et al., Analytical Chimica Acta, 2021
- 高灵敏度，pmol级
- 示差折光（RID）
- 柱型选择
- 氨基柱
- 单糖分离，乙腈/水梯度
- 参考文献：Zhou et al., Carbohydrate Research, 2018
- 单糖分离，乙腈/水梯度
- 钙型阳离子交换
- 糖醇、有机酸同时分析
- 参考文献：Chen et al., Journal of Chromatography B, 2022
- 糖醇、有机酸同时分析
- 氨基柱
- 前处理
- 气相色谱（GC）
- 衍生化
- 硅烷化（TMS）
- BSTFA+TMCS, 80 °C, 30 min
- 参考文献：Wang et al., Journal of Chromatography A, 2019
- BSTFA+TMCS, 80 °C, 30 min
- 乙酰化
- 乙酸酐/吡啶，室温过夜
- 参考文献：Li et al., Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2020
- 乙酸酐/吡啶，室温过夜
- 硅烷化（TMS）
- 程序升温
- 120 °C→10 °C/min→280 °C
- 分离醛糖/酮糖/糖醇
- 参考文献：Zhang et al., Talanta, 2021
- 分离醛糖/酮糖/糖醇
- 120 °C→10 °C/min→280 °C
- 衍生化
- 凝胶渗透色谱（GPC/SEC）
- 多角度光散射（MALS）
- 绝对分子量
- 无需标准品
- 参考文献：Wyatt, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2018
- 无需标准品
- 绝对分子量
- 柱校准
- 普鲁兰标准品
- 覆盖Mw 180–708 000 Da
- 参考文献：Wang et al., Carbohydrate Polymers, 2020
- 覆盖Mw 180–708 000 Da
- 普鲁兰标准品
- 多角度光散射（MALS）
质谱法
- MALDI-TOF MS
- 寡糖 profiling
- 2,5-DHB基质
- 正离子模式，[M+Na]⁺为主
- 参考文献：Zhang et al., Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2019
- 正离子模式，[M+Na]⁺为主
- 2,5-DHB基质
- 硫酸化位点
- 负离子模式
- SO₃⁻丢失特征−80 Da
- 参考文献：Li et al., Analytical Chemistry, 2021
- SO₃⁻丢失特征−80 Da
- 负离子模式
- 寡糖 profiling
- ESI-MS/MS
- 碰撞诱导解离（CID）
- 糖苷键断裂
- Y、B离子命名遵循Domon-Costello
- 参考文献：Domon & Costello, Glycoconjugate Journal, 1988（经典）
- Y、B离子命名遵循Domon-Costello
- 糖苷键断裂
- 高分辨（HRMS）
- 误差<5 ppm
- 精确确定硫酸化/乙酰化程度
- 参考文献：Wang et al., Journal of The American Society for Mass Spectrometry, 2022
- 精确确定硫酸化/乙酰化程度
- 误差<5 ppm
- 碰撞诱导解离（CID）
联用技术
- LC-MS
- 亲水相互作用（HILIC）
- 酰胺柱
- 乙腈/甲酸铵梯度，保留中性糖
- 参考文献：Zhou et al., Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2020
- 乙腈/甲酸铵梯度，保留中性糖
- 酰胺柱
- 离子色谱-MS
- 阴离子交换
- 酸性糖无需衍生
- 参考文献：Chen et al., Journal of Chromatography A, 2021
- 酸性糖无需衍生
- 阴离子交换
- 亲水相互作用（HILIC）
- GC-MS
- 部分甲基化阿尔迪醇乙酸酯（PMAA）
- 连接位点解析
- 1→4 linkage m/z 118, 1→6 linkage m/z 162
- 参考文献：Wang et al., Carbohydrate Research, 2019
- 1→4 linkage m/z 118, 1→6 linkage m/z 162
- 连接位点解析
- 部分甲基化阿尔迪醇乙酸酯（PMAA）
快速/现场检测
- 比色试纸
- 碘-淀粉反应
- 蓝色斑点
- 半定量，检测限~50 ppm
- 参考文献：Li et al., Analytical Methods, 2020
- 半定量，检测限~50 ppm
- 蓝色斑点
- 碘-淀粉反应
- 侧向层析（LFA）
- 金标抗体
- β-葡聚糖专用
- 5 min出结果，用于蘑菇抽检
- 参考文献：Zhang et al., Food Control, 2022
- 5 min出结果，用于蘑菇抽检
- β-葡聚糖专用
- 金标抗体
- 近红外（NIR）
- 偏最小二乘（PLS）
- 水分+多糖同时预测
- R²>0.95，用于在线监测
- 参考文献：Wang et al., Talanta, 2021
- R²>0.95，用于在线监测
- 水分+多糖同时预测
- 偏最小二乘（PLS）