阿拉伯木聚糖中阿拉伯糖含量与水分散体系构象的关联机制及其对多糖性能的影响

研究人员针对阿拉伯木聚糖(AX)构象与阿拉伯糖/木糖比(A/X)关系不明确的问题，通过小角X射线散射(SAXS)系统研究了小麦麸皮提取的三种不同A/X比(0.86/0.57/0.39)AX的水分散行为。发现高A/X比的AX呈现半刚性链特征(Lp=4.5nm)和良好溶剂相容性(质量分形1.7)，而低A/X比AX则表现为柔性链(Lp=1.5nm)并易聚集。该研究首次通过SAXS揭示了AX构象参数与取代度的定量关系，为AX在食品和材料领域的应用提供了理论依据。

　　

阿拉伯木聚糖(AX)作为谷物细胞壁的主要成分，在食品工业和生物材料领域具有广泛应用前景。然而，其构效关系始终存在争议：早期研究对AX持久长度(L_p)的报道差异显著(2-8nm)，且关于阿拉伯糖取代度(A/X比)是否影响构象存在对立观点。这种认知空白严重制约了AX在面包改良剂、冷冻保护剂等功能性产品中的精准应用。更关键的是，传统尺寸排阻色谱-多角度激光光散射(SEC-MALS)技术难以区分单链构象与聚集效应，而这一问题正是理解AX宏观性能的核心瓶颈。

瑞典农业科学大学( Swedish University of Agricultural Sciences )的研究团队创新性地采用同步辐射小角X射线散射(SAXS)技术，系统研究了从小麦麸皮中分级提取的三种A/X比(0.85/0.57/0.39)AX样品。通过结合柔性圆柱体模型拟合和聚合物参考相互作用位点模型(PRISM)分析，首次建立了AX构象参数与化学组成的定量关系，相关成果发表在《Carbohydrate Polymers》。

研究采用硫酸/三氟乙酸双水解法测定单糖组成，通过¹³C NMR验证A/X比，并利用糖苷键联分析解析取代模式。关键实验技术包括：SAXS/SANS表征分子构象(MAX IV实验室CoSAXS线站)，SEC-MALS测定分子量，流变仪分析固有粘度，以及气体比重法测定散射长度密度。

3.1 化学表征与取代模式
通过HPAEC和NMR证实三个AX组分的A/X比分别为0.85/0.57/0.39。糖苷键联分析显示高A/X比样品(0.85)含有更多双取代木糖单元(1.5/10Xyl)和寡聚侧链，而低A/X比样品(0.39)则以非取代木糖为主。

3.4 AX构象的A/X比依赖性
SAXS数据显示：AX0.85呈现典型柔性圆柱体特征，L_p=4.5nm，Flory指数v=0.59(良溶剂行为)；AX0.57虽保持半刚性(L_p=3.8nm)但显示聚集倾向(q^-2.3衰减)；AX0.39则表现为柔性链(L_p=1.5nm)和强聚集特性(q^-2.5衰减)。

3.5 浓度效应
PRISM模型分析表明AX0.85在20mg/mL仍保持分子分散(第二维里系数A₂=0.00025mol·mL·g^-2)，而AX0.39/0.57在>10mg/mL即形成聚集体。流变测试测得AX0.85的临界重叠浓度c*=7.9mg/mL，印证了SAXS结果。

该研究通过多尺度表征揭示了AX构象的分子机制：阿拉伯糖侧链通过空间位阻效应增加主链刚性(L_p提升3倍)并改善溶剂化。这一发现不仅解决了长期存在的构象争议，更建立了"化学组成-单链构象-聚集行为-宏观性能"的完整关联模型，为AX在食品质构调控和生物材料设计中的精准应用提供了关键参数。特别是证实高A/X比AX在半稀释区仍保持分散的特性，为其作为食品稳定剂的应用奠定了理论基础。