动物糖原（PG）是一品种糖原纳米树枝状大，是由α-1，4和α-1，6糖苷键毗连而成的、高度支化的可溶性α-D-葡聚糖。PG是支链淀粉的雷同物，普遍存正在于某些动物突变籽粒的胚乳中，好比玉米、高梁、大麦、水稻等。PG次要采用水提醇沉法提取，而纯化方式各不不异。PG的高度支化布局不只付与了其高保水性、低黏度、优良的分离不变性、抗氧化性、抗菌性和成膜性，还具有优异的吸附性，正在增溶疏水性物质、不变易降解物质、改善产质量地等范畴有庞大的成长前景。为全面领会PG的特征和成长潜力，农业大学食物科技学院的王蕊、吕肖瑞、马倩云*等对PG的布局取性质进行归纳取总结；其次沉点比力PG几种保守取新提取方式的优错误谬误，归纳综合出目前遍及利用的提取纯化方式，全面综述PG正在食物范畴中使用的最新研究进展，总结PG正在现实使用中遭到的，并对其最新的布局润色体例进行系统梳理，最初对将来PG的研究沉点提出了合理化。
PG为白色粉末，无结晶性，粒径约为30～100 nm，透射电子显微镜（TEM）图像显示，PG呈球形花椰菜状。图1展现了PG（A）取淀粉（B）的布局和TEM图、零丁的PG纳米颗粒（C）和PG的芯-线圈模子（D），二者呈现较大差别，淀粉是毗连单个簇的长链，而PG链长较短，以稠密或非堆积模式进行分枝，呈外紧内松的树枝状布局。这种布局取分支密度亲近相关，分支密度为平均链长的倒数。Xue Jingyi等从玉米种子中提取的PG平均链长为11～12 个葡萄糖单元，分支密度为8%～9%，蜡质玉米淀粉平均链长约为18 个葡萄糖单元，分支密度为5。6%；张瑞琪提取的PG平均链长为11。54 个葡萄糖单元，分支密度为8。66%，蜡质玉米淀粉平均链长为16。98 个葡萄糖单元，分支密度约为5。89%。因而，通过上述研究能够发觉，PG高度致密的堆积布局可能含无数千个糖链，平均摩尔质量可达3。00×10 7 g/mol。PG概况有大量葡萄糖残基，可取水连系构成氢键，因而易溶于水，不溶于乙醇，正在水中具有优良的分离不变性；多分离指数为0。26，申明其具有单分离性；正在充实水合后可照顾其质量250%～285%的水，表白其具有高保水性；质量分数低于12%的PG会跟着流变仪剪切速度的升超出跨越现剪切稀化行为，属于假塑性非牛顿流体，具有较低的表不雅黏度。Chen Hua等利用负载取未负载叶黄素的PG对Caco-2进行的细胞毒性尝试表白PG没有毒性，平安性较高；其凭仗高度支化布局，可取小活性物质连系，具有优异的负载能力，是优良的载体。优异的性质凸起了PG做为一种新型的天然生物和可食用纳米材料的潜力，为后期的使用研究供给了理论根据。
因为PG易溶于水，不溶于乙醇，按照此性质，目前几乎所有的PG均采用水提醇沉法提取，最大程度地了其性质取布局不被改变。图2为样品的提取流程图，王攀、张瑞琪和韦倩倩等均将玉米种子破坏或打浆浸提后用盐酸和氢氧化钠溶液调理pH值至4。8和7。0，然后121 ℃高温加热除去卵白质，获得较高提取率和纯度的PG。表1为PG提取方式的比力。近年来，对于PG这种天然的纳米颗粒的提取，遍及是从分歧卵白质含量的谷物中提取，然而有研究表白，卵白质浓度取细胞相容性相关，即卵白质污染物浓度越高，对细胞的毒性越大，因而，去除提取物中的卵白质尤为主要。Xue Jingyi等提取的PG具有最高浓度的单个纳米颗粒分布，正在多糖质量分数为98。8%的PG纳米粒中检测到质量分数低于1%的卵白质杂质。所以，原料要选择突变的玉米品种或者甜玉米种子，其有脚够高的多糖含量，然后对玉米籽粒进行前处置，解除纤维素的干扰，再通过调理pH值和高温使卵白量变性，离心去除卵白质。成本低，卵白质杂质质量分数低于1%，可正在尝试室规模上获得具有较高纯度的PG。
相较于操纵酸水解和高温使卵白量变性，膜分手手艺是一个暖和且较为无效的除杂方式，但提取率不易节制，易形成PG丧失，目前此方面的摸索还相对较少，需进行多次研究取验证。为获得较高的提取率，可正在现有研究的根本大将两种或两种以上的方式结合利用，好比将超声和微波结合酶提取使用于PG的提取过程中，但具体工艺取PG布局性质之间的关系尚不明白，还需深切摸索。
凡是环境下，需要对提取纯化后PG的布局和物理化学特征进行表征阐发，常用的表征方式如图3所示。跟着糊口程度的提高，人们的关心点逐步由温饱转移到食物的养分和功能上。酚类化合物正在食物添加剂中拥有很是主要的地位，但消融性了其使用，好比Qu和姜黄素（CCM）。王攀等操纵PG吸附增溶CCM，构成PG-CCM复合物，当PG质量浓度为50 mg/mL时，CCM的消融度达到了29。49 μg/mL，比CCM正在水中的消融度提高了近2681 倍，图4即为增溶的示企图。此外，Rodriguez-Rosales等也研究了PG对CCM的增溶感化，采用实空干燥法和喷雾干燥法制备了分歧质量比的PG-CCM固体分离体，并测定了固体分离体正在缓冲溶液中CCM的溶出量，成果表白，固体分离体的可溶性CCM含量均显著高于零丁的CCM（0。48 μg/mL），且跟着PG-CCM比例的添加而添加，这是因为较高的PG-CCM比例为CCM供给了更大的PG概况积，从而提高了其负载量；研究进一步表白，喷雾干燥法制备的固体分离体的可溶性CCM含量高达60。8 μg/mL，较着高于实空干燥法制备的固体分离体中可溶性CCM含量（2 μg/mL），溶剂干燥速度差别是导致呈现该现象的次要缘由，喷雾干燥可快速去除溶剂，而实空干燥过程较长，乙醇优先脱除导致夹杂物中的水分相对较多，从而形成CCM结晶，消融度下降。上述研究了PG取CCM的比例和分离体系体例备方式均影响CCM的溶出量。
CCM是世界卫生组织和美国食物药品监视办理局的天然食物添加剂，正在食物范畴使用极其普遍，但正在光照前提下易降解。研究表白，PG-CCM的构成能够提高CCM的光不变性，且跟着时间的耽误，复合物中PG的含量越多，CCM保留率越高。韩兴曼等探究了PGCCM取不异含量的物理夹杂物（PG/CCM）中CCM的光不变性差别，成果发觉紫外光映照必然时间后，零丁的CCM保留率约25%，PG-CCM中CCM保留率约为79%，而物理夹杂物PG/CCM中CCM几乎没失，保留率仍正在98%以上，上述研究表白物理夹杂物对CCM的不变结果强于复合物，这是因为构成的PG-CCM复合物间存正在大量的氢键感化，导致由晶体形态变为无定形形态凡是环境下，晶体形态的物质不变性往往优于无定形形态。Onoue等已证明，正在极强的紫外光映照后，晶体形态的固体分离体降解率仅为17%，而无定形固体分离体降解了约50%。虽然复合物的不变结果弱于物理夹杂，但总体来说，PG的插手提高了CCM的不变性，基于此，多酚类化合物无望通过取PG连系，无效提高其不变性和生物操纵率。PG次要由缺乏脱支酶的含糖突变籽粒生物合成，比支链淀粉有更高的分支度，其概况非还原端高密度分布，具有优良的成膜机能。Anderson等猜测将PG做为可食性涂层可能会降低谷类食物对水分的接收速度，所以以即食早餐麦片为例进行研究，将PG水溶液喷洒期近食早餐麦片上，然后烘干，比力了有PG包衣和没有包衣的早餐麦片浸泡正在牛奶中的质地变化，通过质构阐发发觉，浸泡后有包衣的麦片比没有包衣的麦片峰值力少下降20%，接收的牛奶更少，质地保留时间更久。这是由于PG易溶于水，它做为包衣包裹正在麦片概况优先溶于水，从而了麦片，延缓了麦片的吸水速度。由此可证明PG能够成为改善即食谷类食物口感的优异包衣材料，耽误保质期，改善食物平安。我国是世界上第一大生果出产国，据权势巨子数据统计，2021年我国生果产量为28629。4万 t，然而损耗量却高达1亿 t，换算经济价值跨越1000亿，这些丧失次要是因为果蔬正在运输取储藏的过程中呈现的机械毁伤、质地变软、颜色变深、细胞变老、养分流失等问题。目前的保鲜手艺次要有气调保鲜手艺、低温高湿保鲜手艺、可食性涂膜保鲜和化学保鲜等。物理保鲜对于储藏的温度和湿度等节制较严酷，且成本高、能耗大、冷链设备不完美；化学保鲜对一些抗氧化剂的利用前提要求较高，还可能存正在平安现患；而生物保鲜即用天然的多糖、卵白质、脂类等制成可食性涂膜更易被人们所接管。通过间彼此感化构成可食用的薄膜，能无效运输和储藏过程中果蔬水分和养分的流失，避免果蔬取氧气发生氧化反映，进而加强其抗病菌能力，削减丧失。
Yuan Dan等提取了马尾藻多糖（SPP），将其添加到CS中，连系超声处置制备了含SPP的多糖基可食性包拆膜，并定名为C2/SPUS，未超声的定名为C2/SP，0。4、0。8、1。2暗示插手SPP的质量，单元为g（图5），对照组、C2组、C2/SP0。4和C2/SP0。8组的草莓储藏7 d后均发生萎缩取霉变，形态和颜色几乎无显著差别，只要C2/SP1。2包拆的草莓发霉程度相对较轻，而超声处置的薄膜包拆草莓7 d后未呈现较着发霉，且跟着SPP含量的添加，保鲜结果越来越好。此外，李天密等利用CCM做为抗菌剂添加到保鲜膜中，使用于培根和火腿的保鲜，结果也较为较着。因而能够用PG取代SPP，引入超声的操做步调，制成薄膜后使用于保鲜范畴，探究以PG为抗菌剂、颠末超声取未超声构成的薄膜抗菌能力的差别；也能够利用PG添加CCM的消融度，将二者配合做为抗菌剂添加到可食性薄膜中，探究二者能否具有协同感化，可否匹敌菌性发生积极感化，进而果蔬、生鲜产物及肉成品的新颖度，耽误货架期。PG概况含有大量慎密堆积的羟基，易取水构成氢键，正在冷程度分散取消融，黏度较低，具有优良的保水性和分离不变性。当PG分离正在水中时，它以单分离、低黏度和高度水合的胶体颗粒形式存正在，具有优良的皮肤保湿感化。依托其保水性，PG常做为潜正在的透皮医治保湿剂被普遍使用于日化行业中，而且目前曾经被列入了中国现有化妆品成分目次中。PG纳米层的水化性质导致了其显著的润滑机能，连系其生物相容性，PG纳米颗粒成为了一种很是有前途的生物润滑候选材料，它仍是研究水合水动力学的抱负样品；将PG取荧光素连系可做成一种新型的pH值依赖性生物传感器，用于水中沉金属的检测，跟着pH值的升高，荧光强度升高，当有金属离子存正在时，荧光会被猝灭，荧光强度就会响应的降低；PG正在基因传送过程中也阐扬了主要感化，其超支化布局可DNA或RNA免受裂解，保留时间耽误。此外，佐剂即免疫调理剂或免疫加强剂，是疫苗的一种添加剂，其本身没有抗原性，但能加强机体匹敌原的免疫应对或改变免疫反映的类型。PG是近年来成长迅猛的新型纳米材料，凭仗本身优异的性质逐步走入人们的视线，并广受学界关心。然而PG正在使用于诸多范畴的同时，仍面对包封率低、载药能力差、对消化、递送电荷品种无限等使用妨碍，通过化学润色引入所需基团可处理上述问题，扩大使用范畴。已有专家学者采用酯化、代替、季铵化、羧甲基化等体例对PG进行化学润色（表2），获得了优良的感化结果。
近年来，纳米载体的成长惹起了专家们极大的乐趣，然而PG的高亲水性和相对较低的包封率了其正在包裹亲脂方面的使用。为了提高PG的包封率，Xue Jingyi等用分歧的酸酐包罗醋酸、戊酸和N-辛酸对PG纳米颗粒概况的羟基进行酯化，获得疏水性分歧的PG纳米颗粒，别离定名为AAPG、VAPG和CAPG（图6A）。正在酯化程度不异的前提下，CAPG比AAPG对CCM的包封率更高，而VAPG跟着酯化程度的增大，其对CCM的包封率呈现上升的趋向，所以可通过接枝分歧品种或含量的酸酐加强疏水性，无效提高PG的包封率。
Xue Jingyi等正在用VA润色过的PG（VAPG）的根本上，进一步使其取玉米醇溶卵白彼此感化，构成用于包裹疏水性抗菌化合物的新型纳米络合物（VAPG-Z）（图6B），操纵VAPG-Z和PG-Z别离负载丁喷鼻酚和百里喷鼻酚，测定其抗氧化活性和抗菌活性，发觉负载丁喷鼻酚和百里喷鼻酚的纳米复合物对食源性病原菌具有优异的抗菌活性和抗氧化性，表白PG可做为一种可生物降解的纳米级给药系统，显著提高生物活性化合物的消融性和生物利费用。改性后的PG除了使用于上述药物的输送方面外，将其使用到果蔬储藏的保鲜方面也意义不凡，即将颠末润色的PG做为一种载体，负载活性物质，添加到涂膜溶液中，可起到增溶和强化抗菌结果的感化。从图7可看出，所有样品均呈现必然程度的脱水现象，但用纳米复合物洗涤过的草莓明显比水洗或未洗涤的对照品具有更新颖的外不雅。水洗和未洗涤的草莓正在室温下放置3 d、4 ℃放置7 d后均呈现腐臭，塑料袋密封的草莓虽未腐臭，但质地变软，只要涂覆纳米复合物的草莓正在这3 种环境下一曲未呈现变软取腐臭的现象，申明该纳米复合物较好地阐扬了抗菌感化，耽误了草莓正在储藏过程中的保质期。
通过辛烯基琥珀酸润色的PG也能够降低亲水性。王劲松等将PG进行辛烯基琥珀酸代替反映后，通过调理pH值制得疏水性纳米PG，随后插手中链甘油三酯，制成疏水性纳米PG的Pickering乳液，研发出一种可食性纳米涂膜保鲜剂。保鲜剂中操纵疏水性纳米PG的Pickering乳液做为包埋材料包埋了两种抗菌物质，即肉桂醛和抗菌肽Enterolysin A，使得两种抗菌剂发生了极好的协同感化，既耽误了抗菌剂的药效，又无效提高了抗菌剂的活性，将涂膜使用于葡萄的抑菌保鲜，对照组葡萄仅能储藏约20 d，而尝试组可储藏35 d，结果极其显著。辛烯基琥珀酸代替的PG除了使用于涂膜保鲜中，还能够添加到食物中。Scheffler等将PG和糯玉米淀粉（WCS）别离进行辛烯基琥珀酸代替反映，制备了分歧代替度的PG-OS和WCS-OS，并将二者别离取液态鱼油进行高能均质，从而构成了纳米乳液。储藏4 周后，纳米乳液的粒径均有所添加，正在低代替度下，PG-OS正在不变鱼油乳液方面表示出取WCS-OS类似的能力，但正在高代替度下，含有WCS-OS的乳液粒径添加了102 nm，含有PG-OS的乳液粒径仅添加了29 nm，表示出更好的乳化性，这是由于较高的代替度会导致疏水PG正在油滴概况的疏水连系加强，从而添加油滴之间的力，使乳化机能更好。图8为疏水PG纳米颗粒构成的水包油Pickering乳液模子，正在乳液构成后，PG-OS纳米粒子分布正在液滴的界面上，为单个油滴之间供给空间位阻、疏水连系和静电斥力，从而提高了乳状液的不变性。因而PG-OS做为乳化剂将来还可用于抵当淀粉老化，冰淇淋和奶油等乳化性不太优异的食物中，加强不变性，提高食物质量，改善口感。此外，Bi Lin等为了提高PG的包封率和载药能力，进而耽误抗菌肽(乳链菌素，以下简称Nisin)对病原体（单核细胞增生特菌）的疗效，对来自Su1突变体玉米的PG进行β-淀粉分化、琥珀酸或辛烯基琥珀酸代替反映后做为Nisin的递送载体吸附Nisin，最终选出负载量最大的两个样品，即PG-OS(0。12)（辛烯基琥珀酸润色）和PGB-OS(0。12)（β-淀粉分化且辛烯基琥珀酸润色），进行抑菌尝试。图9表白抗菌肽对病原体的疗效耽误起到了较较着的感化，7 d后，Nisin的活性降为0，而辛烯基琥珀酸润色后负载Nisin的样品活性较着；15 d后，PGB-OS(0。12)的活性较着，而PG-OS(0。12)的活性几乎。这申明代替反映提高了PG的负载能力，从而使Nisin通过取阴离子纳米粒子构成疏水和静电彼此感化，提高了本身的保留时间，表示出了更好的抗菌活性。
PG做为一种超支化的葡聚糖纳米颗粒，但它对消化降解很是，这就正在必然程度上了其做为生物活性化合物口服载体的使用。Miao Ming等从分歧含糖量的Su1玉米突变体中提取出水溶性PG，并通过酶介导的，将转葡萄糖苷酶取β-淀粉酶结合利用进行酶解，使α-1，4-糖苷键为α-1，6-糖苷键，双酶润色添加了PG概况α-1，6-糖苷键的比例。通过测定取计较表白，分歧突变体中的α-D-葡聚糖消化率之间存正在差别，α-1，6-糖苷键含量高的样品的消化率反而低，正在α-1，6-糖苷键比例为6。81%的样品中，快速消化淀粉的比例为72。55%，迟缓消化淀粉为17。39%，抗性淀粉仅为10。06%；而正在α-1，6-糖苷键比例为7。71%的样品中，快速消化淀粉比例为69。13%，迟缓消化淀粉为16。82%，抗性淀粉达到了14。05%。因而α-1，6-糖苷键的水解很可能是减缓葡萄糖的步调，从而导致水溶性α-D-葡聚糖的消化率低于淀粉。双酶润色提高了PG的耐消化性，减缓了消化速度，使其无望成为优异的生物活性成分的口服给药系统。为了使PG不只仅局限于递送带正电荷的生物活性化合物，Lu Fangjia等正在PG和辛烯基琥珀酸酐反映的根本上引入了带正电的季铵基团，对骨髓来历的树突状细胞进行了卵清卵白（OVA）抗原摄取研究，发觉润色后的阳离子PG-OVA复合体能无效地被树突状细胞，阳离子PG推进了阴离子生物活性物质正在细胞内的转运。体内炎症研究也表白，负载后可很多炎症细胞正在打针部位堆积，取OVA零丁打针比拟，具有优良的免疫应对。季铵化的PG可无效耽误抗原正在体内的保留时间和提高细胞摄取能力，对于我国呈现的传染性或者风行性疾病，季铵化的PG完全能够使用于疫苗佐剂的研发，诱发高效的性免疫反映，提高机体的能力，同时削减免疫物质的用量，降低疫苗的成本。羧甲基化常用于多糖的化学润色，能够使多糖发生衍生化或，进而改变多糖的性质。Hu Xiuting等通过磷酸化酶对PG进行羧甲基化和链耽误，成功制备了pH值响应型水凝胶，并对其布局取功能进行了细致研究。成果表白，葡聚糖链正在羧甲基化PG的非还原结尾被耽误，构成的双螺旋做为交联点，构成了呈多孔状和彼此连通形态的水凝胶。羧甲基化使水凝胶表示出对pH值的响应行为，pH值为3～5时，凝胶体积较小；pH值为6～8时，因为静电斥力，由此建立了基于人体胃肠道pH值差别的生物活性成分体内控释系统。PG做为一种新型天然的纳米材料，绿色且平安，取合成材料比拟，具有可食用性和可生物降解性，而且依托外紧内松的高度支化布局常被用做布局性支架以开能性生物聚合物，取多种活性物质相连系，最大程度上阐扬活性物质的功能，这取人们逃求的绿色健康饮食高度合适，广受国表里研究人员的关心。由此，近年来PG的使用日益增加，特别正在食物范畴中，PG具有较大的成长。PG常做为增溶剂、不变剂和抗菌剂负载活性物质，使用于食物中或者包拆方面，添加了食物的功能性，推进了食物包拆膜的立异成长。经化学润色后的PG添加到食物中常用于改善食物的乳化性，提高食物的外不雅和质量，改善耐消化性，无效推进了食物行业的成长。综上所述，PG具有多物活性，但关于PG的相关研究仍存正在不脚之处，需进一步研究取摸索：1）为进一步提高PG提取率取纯度，将来可利用超声和微波结合酶解提取PG，操纵卵白酶除去连系态卵白质，进一步纯化PG，并系统阐发分歧提取纯化方式导致的PG提取率、纯度、布局取机能差别；2）科学研究是为领会决现实问题，推进社会的成长，然而目前只是逗留正在尝试室阶段，未使用于出产现实，亟需开辟适合大规模出产的PG提取工艺；3）目前大大都研究操纵PG取其他物质构成二元复合体，将来可测验考试对PG进行布局润色，提拔其使用价值；4）关于PG的二元复合体平安性只逗留正在体外模仿胃肠道尝试上，需进一步探究体内胃肠道尝试，其接收取代谢路子，为PG正在食物范畴的使用供给理论根据 。本文《动物糖原的提取纯化、布局润色及使用研究进展》来历于《食物科学》2024年45卷3期285-294页。 做者：王蕊，吕肖瑞，张鹏敏，王文秀，孙剑锋，马倩云，王颉。 DOI！10。7506/spkx0202-025。 点击下方阅读原文即可查看文章相关消息。
为提高我国食物养分取平安科技自从立异和食物科技财产支持能力，鞭策食物财产升级，帮力‘健康中国’计谋，食物科学研究院、中国食物社将取湖北省食物科学手艺学会、华中农业大学、武汉轻工大学、湖北工业大学、中国农业科学院油料做物研究所、中南平易近族大学、湖北省农业科学院农产物加工取核农手艺研究所、湖北平易近族大学、江汉大学、湖北工程学院、果蔬加工取质量调控湖北省沉点尝试室、武汉食物化妆品查验所、国度市场监管沉点尝试室（食用油质量取平安）、食物学教育部沉点尝试室配合举办“第五届食物科学取人类健康国际研讨会”。会议时间：2024年 8月 3—4 日，会议地址：中国 湖北 武汉。
