单糖多糖聚合糖检测

一、背景介绍 　　糖类物质是多羟基醛和多羟基酮及其缩合物，或水解后能产生多羟基醛和/或多羟基酮的一类有机化合物。根据分子的聚合度，糖类物质一般分为单糖(如葡萄糖、果糖)、低聚糖(含2～10个单糖结构的缩合物，常见的是双糖，如蔗糖、乳糖和麦芽糖等)和多糖(含10个以上单糖结构的缩合物，如淀粉、纤维素、果胶等) 根据其还原性可分为还原糖(如葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖)和非还原糖(蔗糖、淀粉) 根据其结构可分为醛糖(如核糖、葡萄糖、半乳糖、乳糖、甘露糖、麦芽糖)和酮糖(如果糖、木酮糖、核酮糖、辛酮糖)。糖的还原性主要基于分子中含有还原性的醛基，所以醛糖是还原糖。有些酮糖在碱性溶液中可发生差向异构化反应转化为醛糖，也具有还原性，属还原糖，比如果糖。单糖分子缩合为双糖或多糖后，若失去了还原性的醛基，就不具备还原性，称为非还原糖，如蔗糖(双糖)和淀粉(多糖)。蔗糖水解后生成1:1的葡萄糖和果糖，产物不是单一分子，称为转化糖。淀粉完全水解后产物为单分子葡萄糖。蛋白质、脂肪、碳水化合物(主要指糖类化合物)、钠是食品的4种核心营养素，所以食品中糖类物质的含量是食品检验的主要内容之一。 　　二、检验标准的探讨 　　现行的国家标准中糖类物质的检验方法一般涉及3个标准：GB/T 5009.7-2008 《食品中还原糖的测定》、GB/T 5009.8-2008《食品中蔗糖的测定》、GB/T 5009.9-2008《食品中淀粉的测定》。其中，蔗糖和淀粉含量的测定是基于测定二者水解后产生的还原糖，所以这3个标准实际上是有着密切联系，并且以还原糖容量法测定为基础的方法体系。 　　(一)样品的前处理 　　食品样品的组成相当复杂，对食品中某成分测定的策略是基于分离复杂背景和除去测试干扰物质后选择适宜的方法进行检测。食品中最普通的糖类物质包括葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉。葡萄糖和果糖是还原糖，易溶于水。食品样品用水充分浸提后，葡萄糖和果糖进入提取液，提取液中当然含有其他能溶于水的胶体物质，如蛋白质、多糖及色素等。这些胶体物质会干扰后续碱性铜盐法还原糖的测定或影响终点判定，所以必须加以分离。标准中是使用澄清剂共沉淀法除去胶体物质，过滤后的澄清液用于还原糖的测定。常用的食品澄清剂有多种，包括醋酸锌和亚铁氰化钾配合溶液、硫酸铜、中性醋酸铅、碱性醋酸铅、氢氧化铝、活性碳等。 　　(二)还原糖测定和结果计算 　　GB/T 5009.7-2008 《食品中还原糖的测定》直接滴定法的原理如下：碱性酒石酸铜甲液与乙液等量混合后，Cu2+与OH-生成天蓝色的Cu(OH)2沉淀物，该沉淀物与酒石酸钾钠反应，生成可溶性的酒石酸钾钠铜深蓝色络合物，该络合物遇还原糖反应后，产生红色Cu2O沉淀。为了便于终点的观察，直接滴定法在蓝—爱农法的基础上进行了改进，碱性酒石酸铜乙液中的亚铁氰化钾与Cu2O沉淀反应生成可溶性的淡黄色络合物。最终反应的终点由碱性酒石酸铜甲液中的亚甲蓝作为指示剂显示，亚甲蓝的氧化能力比Cu2+弱，故还原糖先与Cu2+反应。当碱性酒石酸铜甲液中的Cu2+全部被逐渐滴入的还原糖耗尽后，稍过量的还原糖立即把亚甲蓝还原，溶液颜色由蓝色变为无色，即为滴定终点。 　　直接滴定法首先由还原糖标准溶液(1.0mg/ml，即0.1%)标定来自碱性酒石酸铜甲液中的已知量的Cu2+，建立该已知量的Cu2+与还原糖的定量关系。试样测定时亦取等量的Cu2+溶液与试样中的还原糖反应。反应终点时，试样中的还原糖总量与标定步骤中加入的标准样液中的还原糖总量相同(A = CV，C为葡萄糖标准溶液的浓度，mg/ml V为标定时消耗葡萄糖标准溶液的总体积，ml)。由此，可以建立结果计算公式(1)： 　　X= 　　其中，X：试样中还原糖的含量(以某种还原糖计，如常用的葡萄糖，g/100g) A：终点时加入的还原糖总量，mg m： 试样质量，g V： 试样消耗的体积，ml 1000：毫克换算成克的系数。 　　(三)计算公式的正确表达 　　1.还原糖计算公式。公式(1)中的250 ml是GB/T 5009.7-2008 《食品中还原糖的测定》样品处理过程中样液的最终定容体积。显然，该计算公式的建立与滴定方法的原理和操作过程密不可分。对于含大量淀粉的食品，根据样品的处理过程，公式(1)的适用性存在疑问。为了清楚地解释问题的根源所在，现将“含大量淀粉的食品”试样处理过程依标准摘录如下：“称取10g～20g粉碎后或混匀后的试样，精确至0.001g，置250ml容量瓶中，加水200ml，在45℃水浴中加热1小时，并时时振摇。冷后加水至刻度，混匀，静置，沉淀。吸取200ml上清液置另一250ml容量瓶中，慢慢加入5ml乙酸锌溶液及5ml亚铁氰化钾溶液，加水至刻度，混匀。静置30分钟，用干燥滤纸过滤，弃去初滤液，取续滤液备用。”问题出在样液的分取过程：“吸取200ml上清液置另一250ml容量瓶中，”照此，最后定容的250ml样液中仅含有原样品总量的4/5 ，即200ml/250ml，这一点在计算公式(1)中未有显示，由此会造成计算结果比实际结果低20%。综上所述，对于“含大量淀粉的食品”试样，公式(1)中试样质量应该乘以样品分取因子(等于 4/5)，以保证计算公式(1)与实际操作过程相符和计算结果的正确性。 　　2.蔗糖标准中的计算公式。GB/T 5009.8-2008《食品中蔗糖的测定》的第二法酸水解法还原糖计算公式的错误更加严重。其错误在于样品的水解过程中溶液的分取体积未在计算公式中体现。按照标准的操作过程，正确的计算公式(2)应为： 　　X = (2)比较上述公式(2)与现行GB/T 5009.8-2008《食品中蔗糖的测定》的第二法酸水解法中还原糖的计算公式可知，现行国标的计算结果比正确结果小了整整一倍。如果国标的使用者未注意到该错误，报出的检验结果将会出现很大错误的。 　　(四)还原糖滴定法的注意事项 　　1.该法原理是基于还原糖标液与试样溶液滴定等量的碱性酒石酸铜甲乙混合液，因此，每次测定时，碱性酒石酸铜甲液(含Cu2+)的移取量(5.0ml)一定要精确，以保证结果的准确性和平行性。 　　2.滴定应按标准操作在沸腾条件下进行。其一，高温可以加快还原糖与Cu2+的反应速度，确保滴定反应正常进行 其二，保持反应液沸腾可防止空气进入，避免还原态的次甲基蓝和氧化亚铜被氧化而影响终点判定和增加还原糖消耗量。达终点后还原态的次甲基蓝(无色)遇空气中氧时又会被氧化为氧化态(蓝色)。同样，氧化亚铜也易被空气氧化回到二价态。因此，滴定时也不应过分摇动锥形瓶，更不能把锥形瓶从热源上取下来滴定，以防空气进入反应液中。 　　食品中糖类物资国标还原糖滴定法，其优点是快速、方便、准确，对仪器设备的依赖程度较低，所以它是实验室普遍采用的方法。现行的GB/T 5009.7-2008《食品中还原糖的测定》和GB/T 5009.8-2008《食品中蔗糖的测定》在标准转换过程中出现了计算公式的严重错误，中初级检验人员很难发现和自行纠正。因此，笔者建议国家相关部门尽快组织对现行食品中糖类物质(还原糖、蔗糖)国家检验标准的两个方法的修订工作，完善检测方法和标准，确保检测的准确度。

FITC标记多糖——荧光探针下的多糖世界 荧光素异硫氰酸酯（Fluorescein Isothiocyanate, FITC）是一种绿色荧光染料，广泛应用于生物标记和成像技术。多糖作为重要的生物大分子，参与了众多生物过程和功能。将FITC标记在多糖上，使其在荧光显微镜或流式细胞仪等设备下进行可视化和定量分析，在生物医学研究中具有重要意义。本文将着重介绍几类常见的FITC标记多糖，并详细讨论其在实验技术和生物医学应用中的重要作用。 常见的FITC标记多糖 FITC标记透明质酸 透明质酸（Hyaluronic Acid, HA）是一种天然存在于结缔组织、上皮组织和神经组织中的多糖。它在组织修复、细胞迁移、肿瘤生物学等方面具有重要作用。通过FITC标记透明质酸，可以实现对其在细胞和组织中的动态分布和代谢途径进行研究。 FITC标记葡聚糖 葡聚糖（Dextran）是一种由葡萄糖单元组成的多糖，常用于血浆扩容剂和药物载体。FITC标记葡聚糖主要用于研究其在生物体内的分布和清除过程，以及在药物输送系统中的作用。 FITC标记几丁质和壳聚糖 几丁质（Chitin）和壳聚糖（Chitosan）是由N-乙酰葡糖胺和葡糖胺组成的多糖，广泛存在于甲壳类动物的外骨骼中。FITC标记几丁质和壳聚糖用于研究其在生物降解、生物相容性以及作为药物递送载体中的应用。 FITC标记海藻酸钠 海藻酸钠（Sodium Alginate）是一种从褐藻中提取的阴离子多糖，常用于生物材料和药物递送系统。通过FITC标记海藻酸钠，可以研究其在生物材料中的作用和性能，如细胞包裹和释放机制。 实验技术 荧光显微镜成像 FITC标记多糖在荧光显微镜下具有优异的成像效果。通过共聚焦显微镜，可以获得多糖在细胞内外的三维分布图像，研究其在细胞迁移、组织修复和药物递送中的动态变化。1. 样品制备：将FITC标记的多糖加入细胞培养基中，与细胞共同孵育一段时间后，固定细胞并进行染色。2. 成像：使用共聚焦显微镜对样品进行成像，获取多糖在细胞中的分布图像。 流式细胞术分析 流式细胞术是用于定量分析FITC标记多糖在细胞表面结合和摄取情况的重要技术。通过检测细胞内外的荧光强度，可以研究多糖与细胞表面受体的相互作用及其在细胞内的代谢过程。1. 细胞处理：将FITC标记的多糖加入细胞悬液中，与细胞孵育适当时间后，用缓冲液洗涤去除未结合的多糖。2. 检测分析：使用流式细胞仪检测细胞的荧光强度，分析多糖在细胞中的结合和摄取情况。 生物材料表征 FITC标记多糖在生物材料中的应用广泛，通过荧光标记技术可以直观地观察多糖在材料中的分布和降解情况。1. 材料制备：将FITC标记的多糖掺入生物材料中，制备成所需形态（如水凝胶、薄膜）。2. 表征分析：使用荧光显微镜或荧光光谱仪检测材料中的荧光分布，研究多糖在材料中的分布和降解特性。 生物医学应用 细胞成像与跟踪 FITC标记透明质酸、葡聚糖等多糖在细胞成像中应用广泛。通过荧光显微镜，可以实时跟踪多糖在细胞内外的分布，研究其在细胞迁移、组织修复和肿瘤生物学中的作用。1. 细胞迁移：FITC标记透明质酸可以用于研究其在细胞迁移过程中的作用，揭示其在创伤愈合和癌细胞转移中的机制。2. 组织修复：通过标记透明质酸，可以研究其在组织修复中的分布和作用，优化治疗策略。 药物递送系统 FITC标记海藻酸钠、壳聚糖等多糖在药物递送系统中的应用，为提高药物的靶向性和疗效提供了新的思路。通过荧光追踪技术，可以监测药物在体内的分布和释放情况，优化药物递送系统。1. 药物释放监测：FITC标记海藻酸钠微球可以用于研究其作为抗癌药物载体的效果，追踪药物在肿瘤组织中的释放和分布。2. 靶向递送：FITC标记壳聚糖纳米粒子可以用于研究其在靶向递送中的性能，提高药物的治疗效果和减少副作用。 疾病诊断与治疗 FITC标记多糖在疾病诊断和治疗中具有重要应用。通过荧光标记技术，可以开发新的生物标志物用于疾病的早期诊断和疗效监测。1. 早期诊断：FITC标记透明质酸可以用于检测血清中透明质酸水平的变化，作为肝纤维化的早期诊断标志物。2. 疗效监测：通过标记多糖，可以实时监测治疗过程中生物分子的动态变化，评估治疗效果。 生物相容性与免疫研究 FITC标记几丁质和壳聚糖在生物相容性和免疫研究中应用广泛。通过荧光标记技术，可以直观地观察多糖与细胞或组织的相互作用，评估其生物安全性和免疫调节作用。1. 生物相容性：FITC标记壳聚糖可以用于研究其在生物医用植入材料中的生物相容性，优化其制备工艺和应用效果。2. 免疫调节：FITC标记细菌多糖可以用于研究其在免疫细胞中的摄取和处理机制，揭示其在感染和免疫调节中的作用。 技术挑战与解决方案 尽管FITC标记多糖在生物医学研究中具有广泛的应用前景，但在实际操作中仍存在一些技术挑战。1. 标记效率：多糖分子结构复杂，标记位点有限，可能导致标记效率较低。通过优化反应条件，如调整pH值、反应温度和时间，可以提高标记效率。2. 标记均一性：多糖分子大小和结构的异质性可能导致标记的不均一性。为克服这一问题，可以通过改进多糖的纯化和预处理方法，获得更加均一的多糖样品。3. 标记稳定性：FITC标记的多糖在储存和使用过程中，可能会发生荧光淬灭或脱落。为提高标记稳定性，可以优化标记反应条件，并在储存和使用过程中注意避光、防潮，低温保存。 未来发展方向 随着生物医学技术的发展，FITC标记多糖的应用前景将更加广阔。1. 多功能标记：通过结合多种荧光染料，可以实现多功能标记，研究多种生物分子的相互作用和调控机制。2. 智能药物递送：开发基于FITC标记多糖的智能药物递送系统，实现药物的可控释放和靶向治疗，提高治疗效果。3. 高通量筛选：通过高通量筛选技术，开发新型FITC标记多糖，应用于生物医学研究和临床诊断。 结论 FITC标记多糖在生物实验和生物医学研究中具有重要应用。通过荧光标记技术，可以实现多糖在细胞和体内的可视化和定量分析，促进了多糖在细胞迁移、组织修复、药物递送、疾病诊断和治疗等方面的研究。尽管在技术应用中仍面临一些挑战，但通过不断优化和改进，FITC标记多糖将在未来生物医学领域发挥更加重要的作用。 阿拉丁：https://www.aladdin-e.com

仪器信息网讯 7月11日，2021年全国糖科学与糖工程学术会议暨产业论坛在重庆圆满闭幕。大会为期两天，吸引了全国近千名代表参会，仪器信息网作为大会独家直播合作媒体进行了全程报道。11日，大会进入第二天日程，上午3个分会场同时进行，分别为糖链/糖蛋白生物合成与表达体系分会、蛋白质糖基化修饰分会、多糖/寡糖结构功能与应用技术分会，共邀请40位专家、学者阐述糖科学前沿最新研究成果，分享糖工程技术的最新进展。糖链/糖蛋白生物合成与表达体系分会现场蛋白质糖基化修饰分会现场多糖/寡糖结构功能与应用技术分会现场11日下午，中国科学院院士饶子和、中国科学院微生物研究所研究员金城担任大会主持。中国科学院院士、中国生物工程学会理事长高福作了题为：《蛋白糖基化在病毒感染与免疫识别中的作用》大会开场报告。大会报告现场中国科学院院士饶子和视频主持中国科学院微生物研究所研究员金城主持中国科学院院士、中国生物工程学会理事长高福报告题目：《蛋白糖基化在病毒感染与免疫识别中的作用》高福院士在报告中指出，人类的生命活动离不开糖，并讲述了糖生物学的重要性，蛋白翻译后修饰（PTM）、糖基化修饰对肿瘤免疫治疗的影响、SARS病毒S蛋白的N糖、O糖研究现状，重点介绍了和病毒感染相关的高度糖基化免疫球蛋白PD-1，从不同表达系统PD-1蛋白的稳定性差异等方面研究，总结出保守的N糖结构导致其特异性降低、PD-1抗体药研发要尽量避开糖基化修饰位点。高福院士在会上对本次会议给予高度的肯定，同时强调了糖科学与糖工程在生命科学研究中的关键作用以及在大健康产业应用中的广阔前景和迫切需求，呼吁更多的专家学者和产业界人士关注糖科学研究与糖工程产业。此外，中国科学院上海有机化学研究所研究员俞飚、东北师范大学教授周义发等特邀嘉宾分别作了精彩的大会报告。中国科学院上海有机化学研究所研究员俞飚报告题目：《Chemical synthesis of glycans up to a 128-mer relevant to the O-antigen of Bacteroides vulgatus》细菌表面的脂多糖，是革兰氏阴性菌细胞壁的重要成分，其多糖大都具有显著的诱导炎症的效应，是细菌内毒素的主要成分。俞飚研究员在二糖水平上解决了其中难以构建的β-D-甘露糖苷键的大量合成，把正交保护的二糖砌块制备成给体和受体，通过较易控制的α-鼠李糖糖苷化反应得到四糖，通过迭代组装得到了全保护的8糖、16糖、32糖、64糖和128糖，并详细介绍了线性最长的128聚糖化学合成方法、表征方法和对免疫的影响。东北师范大学教授周义发报告题目：《天然活性多糖的构效关系研究策略》天然活性多糖构效关系的核心问题和研究策略在糖类研究中十分重要。周义发教授从建立组合法分离纯化多糖/寡糖的技术体系、综合分析方法、糖降解酶库等方面介绍了多糖构效关系的研究策略。以人参多糖为例，建立了系统纯化人参多糖的方法，得到了人参多糖的各种级分，将国内外人参多糖的研究工作关联起来。随后，张树政糖科学获奖者南方科技大学教授王鹏、西北大学教授关锋、浙江大学教授易文、中国科学院上海药物研究所研究员黄蔚作大会报告。南方科技大学教授王鹏报告题目：《为糖生物学提供工具》王鹏教授介绍了核心化学合成/酶促扩增(CSEE) 方法。从5个简单的单糖出发, 通过化学合成的方法得到8种末端含GlcNAc的N-Glycan核心结构, 然后 使用糖基转移酶通过遵循多种不同的生物合成途径来延长核心,以产生具有高度 多样性的含5-15单糖的寡糖化合物, 使用CSEE方法最终生产了含73个糖的N-糖文库(Chemical Science, 2015, 6, 5652) 。此外，王鹏教授还分享了在寡糖和糖肽合成的自动化 、合成糖组学、糖基化抗肿瘤药物等方面的研究成果。西北大学教授关锋报告题目：《基于组学的肿瘤糖生物学研究》在异常糖基化修饰与肿瘤特征的关系中，肿瘤细胞有自给自足生长信号、抗生长信号的不敏感、抵抗细胞死亡、潜力无限的复制能力、持续的血管生成、组织浸润和转移、避免免疫摧毁、促进肿瘤的炎症、细胞能量异常、基因组不稳定和突变等十大特征。关锋教授讲解了基于MALDI-TOF技术解析细胞/组织模型中糖链的表达差异，建立化学衍生结合质谱鉴别不同键型唾液酸链接的方法、乳腺癌中FUT8的分子调控机制、癌细胞平分糖链变化等。浙江大学教授易文报告题目：《乙酰葡萄糖胺修饰（O-GlcNAc）的研究》O-GlcNAc修饰在生物体内极其重要，具有单糖、可逆修饰、对环境敏感、修饰丰度低等特点。修饰协调胚胎发育、免疫应答及细胞分化。而修饰异常则会导致肿瘤病变、发育缺陷、代谢失衡。易文教授从如何捕捉O-GlcNAc修饰、如何确定O-GlcNAc修饰的蛋白、O-GlcNAc如何调控蛋白的功能等三个关键问题，介绍团队对O-GlcNAc的研究。中国科学院上海药物研究所研究员黄蔚报告题目：《蛋白糖基化调控方法及其在糖类药物研究中的应用》蛋白质糖基化可以提高药物治疗效果和降低毒副作用，但蛋白结构复杂多样，通过表达体系调控N-糖基化具有一定挑战性。黄蔚研究员建立和发展了细胞表面受体糖链编辑方法与技术，利用各类Endo糖苷酶及其突变体的底物选择性，分别对细胞表面糖链进行亚型选择性“删除”和“插入”操作，实现对膜蛋白糖基化的结构编辑。此外，黄蔚研究员还分享了在抗体药物糖基化的调控策略、基于糖基化的药物受体分子模型、GPCR等药物受体糖基化的研究。报告结束后，中国生物工程学会糖生物工程专业委员会主任委员、大会主席杜昱光主持产业论坛。本次论坛聚焦大健康背景下糖工程产业的机遇与挑战、糖科学研究转化中存在的问题以及未来糖工程产业的发展方向等。中国生物物理学会糖生物学分会会长王鹏、中科院微生物生理与代谢工程重点实验室主任陶勇、华熙生物科技股份有限公司首席科学家郭学平、东北师范大学生命科学学院院长周义发、北京同仁堂股份有限公司科学研究院部长范国强、国家糖工程技术研究中心副主任肖敏、澳门国际中草药糖科学研究学会会长赵宁、先正达集团（中国）生物农药产品线经理宋荣，共同上台参与论坛的讨论。中国生物工程学会糖生物工程专业委员会主任委员、大会主席杜昱光主持糖工程产业论坛现场论坛围绕糖科学研究如何与大健康产业的需求紧密结合、中医药多糖的发展趋势、在大健康背景下，企业未来的发展方向和糖工程的关系、糖工程技术转化的要点痛点与难点、糖工程产业未来3-5年的风口和高潜力发展地区、中国需要糖工程产业，年轻人创业如何选择，如何开始等问题展开热烈的讨论。为奖励做出优秀科研工作的研究生和博士后，大会特设“优秀墙报奖”颁奖环节。经过评审委员会的严格评选，共选出十名优秀墙报奖获奖者，分别是丁亚琦（中国科学院上海药物所）、程汉超（南方科技大学）、邓陶（上海交通大学）、闫振鑫（山东大学）、张念竹（大连医科大学）、项梦海（江南大学）、吴金澎（西北大学）、宋淑淑（复旦大学）、李瑞莲（中国科学院过程工程研究所）、刘思思（江南大学）。（排名不分先后)优秀墙报奖获奖者合影部分参展商后记糖工程技术是我国高新技术及新产业革命支柱之一，这次会议的召开推动了糖科学科研与产业的交流，加速了糖工程产业化的进程。为期两天的大会中，国内外糖化学、糖生物学及糖工程等领域知名的专家、学者和业界人士等在本次学术会议暨产业论坛上围绕“糖科学与糖工程产业”，共同研讨糖链结构功能、制备技术、检测分析方法，以及糖类药物、营养食品、生物医用材料研究开发等相关领域的最新研究进展和成果，并就我国糖生物工程产业的现状及产业结构升级展开了多视角、跨学科的交流。内容丰富的学术报告和讨论热烈的产业论坛都让参会代表受益匪浅，让我们见识到糖科学领域的高水平发展和糖工程产业的蓬勃生机，相信通过糖科学与糖工程领域的众研究学者与产业同仁的共同努力，糖科学与糖工程的未来会绽放出更璀璨的光芒，让我们共同期待下一届将在珠海横琴举办的会议！