近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所果蔬加工制造與營養(yǎng)健康創(chuàng)新團(tuán)隊揭示了果膠基美拉德反應(yīng)熒光產(chǎn)物形成機(jī)制及熒光特性，相關(guān)研究成果發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊《Food Chemistry》（JCR一區(qū)，IF=8.5），加工所2022級博士生胡佳星為論文第一作者，畢金峰研究員和李旋副研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（32272357）和國家蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-27）的支持。
果膠作為一種綠色、可再生的天然多糖，因具有多個活性的羥基和羰基基團(tuán)的結(jié)構(gòu)特點而具有高反應(yīng)活性。前期研究發(fā)現(xiàn)，果膠在熱處理過程中會通過主鏈水解、β-消除、脫羧、脫甲氧基和中性糖水解等方式產(chǎn)生具有活性羰基的化合物，并進(jìn)一步參與美拉德反應(yīng)生成具有熒光的產(chǎn)物。因此，基于果膠制備綠色安全熒光產(chǎn)物，可以有效解決目前制備熒光物質(zhì)中原料安全性低、制備復(fù)雜等問題。
本研究以果膠和L-賴氨酸為原料，通過水熱法合成果膠基美拉德反應(yīng)熒光產(chǎn)物（PCD），系統(tǒng)揭示了其形成機(jī)制與熒光特性。研究發(fā)現(xiàn)，果膠在高溫下發(fā)生去甲氧基化和脫羧反應(yīng)，生成具有α-1,4-糖苷鍵連接的活性羰基中間體，進(jìn)一步與賴氨酸反應(yīng)形成含C=N/C-N鍵、吡啶環(huán)和吡咯環(huán)結(jié)構(gòu)的熒光產(chǎn)物。通過對比葡萄糖基產(chǎn)物（GCD）及純果膠（P），發(fā)現(xiàn)PCD因保留果膠網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的空間位阻效應(yīng)和結(jié)構(gòu)剛性，有效抑制了聚集引起的熒光猝滅（ACQ），且使其產(chǎn)物具備優(yōu)異的光穩(wěn)定性、離子耐受性、溶劑穩(wěn)定性以及寬泛的pH適用范圍。
該研究闡明果膠基美拉德產(chǎn)物的熒光形成機(jī)制，為開發(fā)環(huán)保、高效的多糖基熒光材料提供了理論依據(jù)。PCD以天然果膠為原料、安全性高，制備工藝簡單，克服了傳統(tǒng)熒光材料合成復(fù)雜、毒性殘留等問題，在食品包裝、生物醫(yī)學(xué)及智能材料等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用潛力。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.143614
