文章题目：Effects of aging on the fine structure, chain conformation, andmorphology of Chenpi polysaccharides

发表期刊：Carbohydrate Polymers

影响因子：10.7

通讯单位：华中农业大学

        陈皮是一种常见的中药，具有理气健脾，燥湿化痰的功效。陈皮“来源”于特殊的柑橘皮，“陈”者，“陈化、转化”之意，陈化过程赋予陈皮独特的价值和功效。

        陈皮的主要食用方法为泡水或煲汤，水溶性多糖作为陈皮浸提液的主要成分，引起了人们的广泛关注。研究表明，不仅陈皮多糖（CP）提取率随着贮藏时间的延长而显著提高，而且陈皮还具有优越的抗氧化性能和肠道免疫调节活性。多糖的生物活性与其结构特性密切相关，本研究考察了陈皮水溶性多糖的精细结构、链构象和形态随时间的动态变化。

图1. 不同年份的陈皮及其水提多糖颜色

        文章采用UV、FTIR、XRD等方法对CP的吸光度、官能团变化和晶体结构进行了表征，采用NMR结合单糖组成分析探讨了CP的基本结构，并采用多角度激光散射、动态光散射、圆二色谱和刚果红染色相结合的尺寸排除色谱法研究了CP的大小、分散和空间构象。采用SEM、TEM、AFM对CP的表面形貌和微观结构进行了表征。热分析和流变学测量进一步揭示了CP的结构特征。

        随着陈皮储存年限的增加，CP的提取率显著提高，主要成分包括GalA、Ara和Gal，其次是Glc和Rha。1~15年陈化过程没有改变多糖中单糖的种类，但其中GalA/Ara比例逐渐减小，对应于鼠李半乳糖醛酸聚糖Ⅰ（rhamnogalacturonan Ⅰ, RG-Ⅰ）所占比例逐渐增加，并且随着年限增长，RG-I逐渐从紧密交联的网状结构中释放出来。CP的降解速率逐渐加快，这种陈化过程更有可能是由微生物产生的特定酶触发的。

图2. 陈皮多糖粒径强度分布

        如图2所示，随着年限的增加，CP的平均粒径逐渐减小，说明陈化过程促进了多糖的解离，PDI值的波动反映了多糖降解过程中结构复杂性的变化。另外，所有CP样品的ζ电位值都是负的，说明了CP的类柠檬酸特性。

        不同年份CP的凝胶渗透色谱分析均显示出一致的双峰分布，主峰占质量分数的95%以上，主要由高分子量聚合物组成。随着时间的推移，CP的Mw，Mn，Mp和Rg总体下降，表明分子降解，并且在贮藏的前5年降解程度较高，随后降解速度减慢。

图3. 陈皮多糖的结构表征

        图3为陈皮多糖的结构表征，UV中280 nm吸收峰的强度随陈化年限先减小后增大，这表明多糖与蛋白质之间的结合机制发生了变化，影响了蛋白质的二级和三级结构。XRD图谱说明时间没有改变晶体结构类型，仍为半晶。FTIR结果表明所有样品均为低酯果胶，且均存在α糖苷键。HNMR结果表明在CP样品中还存在β糖苷键，另外，随着陈化的发生，甲氧基逐渐被羧基取代。

图4. 陈皮多糖的构象分析

        图4a-d显示了四种CPs在NaNO₃溶液中的旋转半径（Rg）与Mw的关系，结果表明多糖分子在老化过程中发生了明显的构象收缩和致密化，可能伴随着内部相互作用和结构重组的增强。图4e圆二色谱中相似的峰型再次证明陈化不会改变CP的基本结构，但会影响其构象转变，氢键增加，从而影响了光谱强度。图4f的结果表明随着时间的推移，CP多糖的结构可能从三螺旋结构转变为双螺旋结构和单螺旋结构，三螺旋结构在15年时完全消失，这与电镜结果一致。

图5. CP构象转变示意图

        陈化导致了三螺旋结构消失，破坏了螺旋结构内的氢键和其他分子间的作用力，使分子链更灵活，并可能重新排列和扭曲，形成更稳定的环结构。同时，具有大量中性糖侧链的高支化CP容易形成纠缠矩阵，填充主链弯曲形成的大环区，促进高密度区域和光滑连续区域的形成。

        总结：

        随着陈化时间的增加，CP的降解速率逐渐降低，GalA/Ara比例逐渐减小，分子尺寸持续减小，半晶结构减弱。一些中性糖逐渐在降解过程中整合到多糖侧链中，形成致密的分子层，RG-I成为主要的结构域，Ara逐渐成为主要单糖。不同年份的CP均呈球形构象，但从最初的三螺旋结构分解为包含多糖侧链、边界清晰的光滑球体。分子尺寸的减小和高支链侧链的积累使分子构象更加紧凑，增加了单分子密度。此外，CP的粘度降低，热稳定性提高，反映了CP的自然结构转变。本研究不仅为研究老化对CP的影响提供了新的视角，也为进一步开发利用陈皮的功能特性和生理活性提供了重要的理论支持。

        原文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122970

作者：林念

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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