近日,爱尔兰国立都柏林大学(UCD)孙大文院士课题组在食品领域的国际权威期刊《Trends in Food Science & Technology》(IF=15.1) 在线发表题为“Advancements in Novel Polysaccharide Analysis: Emerging Spectral Technology Approaches”的综述文章,系统地阐述了新兴光谱技术对新型多糖新颖性的分析应用,爱尔兰国立都柏林大学(UCD)孙大文院士为本文唯一通讯作者。
成果介绍
本综述系统地阐述总结了过去十年振动光谱在多糖质量分析和控制中的应用,包括定量和定性分析。其中,定量研究调查了振动光谱在四个关键领域的应用:天然多糖含量、细胞壁多糖、淀粉和纤维素结晶度以及结晶度指数。定性分析的重点是振动光谱在确定多糖成分和结构变化、掺假物鉴别和生境鉴别方面的应用。此外,本文还介绍了振动光谱学的基本原理,并对振动光谱学在多糖质量分析中的应用前景进行了展望,能为多糖分析提供了有力支持。
多糖是一类具有重要内在特性和潜在生物技术应用价值的高分子化合物,在植物、真菌、微生物、藻类和动物中广泛存在。它们在自然界中无处不在,作为细胞的基本组成成分,在生物体的生长、发育和功能调节中发挥着至关重要的作用。从天然资源中提取的多糖是由十多个单糖分子通过各种糖苷键连接而成的复杂分子结构。其复杂的结构特征,包括分子量、单糖组成、电荷性质和糖苷键,决定了多糖的功能特性,并使其具有广泛的应用领域。然而,多糖的结构分析并不容易,而且是一项具有挑战性的任务。
目前,检测和分析多糖的结构及质量的主要方法包括化学方法、色谱法和光谱法。化学和色谱方法需要对要分析的组分进行一系列预处理步骤以实现分离和纯化,这使得这些方法具有破坏性、成本效益低、检测效率低且劳动强度高。因此,迫切需要一种安全、无损、非侵入且可靠的快速检测技术。由于光谱法具有快速、无损和便捷的优势,因此已被广泛应用于多糖的结构和质量分析中。特别是振动光谱技术,包括近红外光谱(NIRS)、中红外光谱(MIRS)、拉曼光谱(Raman)、太赫兹光谱(THz)和高光谱成像(HSI)已被广泛研究用于多糖的评估。越来越多的研究人员认识到光谱成像技术,特别是振动光谱技术,在多糖质量分析中的优势。然而,目前尚无比较不同振动光谱技术在多糖质量控制中的应用,特别是在定量和定性分析的广泛应用方面的报道。为填补这一空白研究,孙大文院士团队系统地阐述了过去十年振动光谱在多糖质量分析和控制中的应用。研究从以下五个方面取得了重要突破:1. 研究发现多糖定量研究比定性研究更为普遍;2. 拉曼可以监测细胞壁多糖组成和结构的变化;3. 高光谱成像(HSI)助力多糖生境的快速分类;4. 用于多糖分析的 THz-TDS 仍处于早期开发阶段;5. 化学计量学提高了光谱分析的效率和准确性研究意义。
本综述系统地阐述总结了过去十年振动光谱在多糖质量分析和控制中的应用,包括定量和定性分析。其中,定量研究调查了振动光谱在四个关键领域的应用:天然多糖含量、细胞壁多糖、淀粉和纤维素结晶度以及结晶度指数。定性分析的重点是振动光谱在确定多糖成分和结构变化、掺假物鉴别和生境鉴别方面的应用。此外,本文还介绍了振动光谱学的基本原理,并对振动光谱学在多糖质量分析中的应用前景进行了展望,能为多糖分析提供了有力支持。

原文链接 https://doi.org/10.1016/j.tifs.2025.105037
