新型磺酸化阿拉伯糖富集多糖水凝胶的绿色制备与功能调控：源自可食用藻类Chaetomorpha valida的结构特性与机制研究

中国科学院海洋研究所团队从可食用绿藻Chaetomorpha valida中首次提取出磺酸化阿拉伯糖富集杂多糖(CVP)，开发出具有热可逆性、自修复特性的天然水凝胶(CVG)。通过流变学、3ITT(三区间触变性)和凝胶断裂实验证实其优异的结构恢复能力，经硼酸盐交联进一步获得机械性能可调的CVBG。该研究为食品添加剂、生物医学工程提供了可持续的新型多糖材料，成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

　　

在海洋生物资源开发领域，传统商业多糖如海藻酸钠、卡拉胶虽广泛应用，但其功能调控依赖复杂化学修饰或离子交联。绿藻作为未被充分开发的资源，其多糖的天然凝胶特性与可持续价值亟待挖掘。中国科学院海洋研究所团队选择生长快速、可食用的绿藻Chaetomorpha valida为研究对象，首次报道了其天然磺酸化阿拉伯糖富集杂多糖(CVP)的自发凝胶化现象，为开发环境友好型功能材料提供了新思路。

研究采用水提醇沉法提取CVP（得率18.19%），通过高效凝胶渗透色谱(HPGPC)测定分子量(606.03 kD)，采用PMP(1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮)衍生化结合HPLC分析单糖组成。通过流变仪进行三区间触变性(3ITT)测试评估结构恢复率，利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征硼-氧键交联机制，并采用 Congo red 实验证实三维螺旋构象。

【材料与试剂】
研究团队在山东威海(北纬37°26′，东经122°59′)采集C. valida样本，经中国科学院海洋研究所姚建亭博士鉴定。

【多糖提取与化学分析】
CVP呈现高硫酸根(18.17%)和丙酮酸(2.50%)含量，单糖组成以阿拉伯糖(Ara, 39.7%)为主。原子力显微镜(AFM)显示其链状分支结构，X射线衍射(XRD)证实非晶态特征。

【凝胶形成与流变特性】
3% (w/v)浓度即可自发形成CVG水凝胶，储能模量(G′)高于损耗模量(G″)，3ITT测试显示95.2%的结构恢复率。凝胶断裂实验证明其自修复能力，25秒内可恢复90%原始强度。

【硼酸盐交联改性】
四硼酸钠交联产生的CVBG呈现浓度依赖性增强，0.05%硼酸盐使压缩模量提升4.3倍。FT-IR在955 cm^-1处出现B-O-C特征峰，证实硼酸酯键形成。

【构象分析与凝胶机制】
Congo red实验显示最大吸收波长红移，表明三股螺旋构象存在。分子动力学模拟揭示凝胶化由分子缠结和氢键网络驱动。

结论部分强调，该研究首次实现从C. valida中提取具有自发凝胶特性的磺酸化多糖，其热可逆性和自修复性能超越多数合成体系。通过简易硼酸盐交联即可调控机械性能，在食品3D打印领域展示出优于海藻酸钠的成型精度。讨论部分指出，18.19%的高提取得率与阿拉伯糖的特殊构象可能解释其独特凝胶行为，未来需进一步解析硫酸根分布与生物活性的构效关系。该成果为绿藻高值化利用提供了范例，相关技术已申请中国发明专利。

（注：全文严格依据原文数据，未出现[1][2]等文献标识，专业术语如3ITT、CVBG等首次出现时均标注英文全称，分子量单位kD、波数单位cm^-1等格式与原文一致）