中心蒋峰副教授与合作者在纤维低聚糖领域取得进展

      近日，中心蒋峰副教授与合作者在纤维低聚糖的制备和表征领域取得进展，相关工作以“Oligocellulose from acid hydrolysis: A revisit”为题发表在Applied Surface Science（Top期刊，IF：6.707）上，蒋峰副教授为文章第一作者，美国马里兰大学帕克分校材料科学与工程系的Robert M. Briber教授和王浩教授为通讯作者。

      纤维素作为可再生资源，是地球上含量最多、分布最广的生物质材料。在我们的日常生活中，纤维素具有广泛的应用场景，涵盖人类活动的方方面面，在前沿科学中也有很多潜在的应用。然而，由于纤维素结构复杂，分子内与分子间充斥着大量的氢键，具有复杂的聚集态结构，一些物理和化学方面的性质还有待揭示。因此，可以将分子量较低的纤维低聚糖作为模型化合物，通过化学和物理的方法进行研究，揭示聚合度较高的纤维素特殊的物理化学性质。低聚糖是单糖通过糖苷键连接而成的聚合度较低的寡聚物，主要分为普通和功能性低聚糖两大类。普通低聚糖在人体内会被消化吸收并转化为血糖，如蔗糖、乳糖和麦芽糖等。功能低聚糖有纤维低聚糖、低聚木糖和低聚异麦芽糖等，这一类低聚糖虽然具有甜味，但是不会被人体内的胃酸、胃酶降解，也不会在小肠被吸收，可到达大肠部。功能性低聚糖具有很多的功效，可以降低肠道的pH值、提高人体的免疫力、促进人体对矿物质的吸收，以及抑制有害菌群。纤维低聚糖通常由不超过10个葡萄糖结构单元组成，可以通过纤维素降解的方式获得，主要包括酶解、碱解和酸解这三种方式。对于聚合度可控的产品，酶解和酸解被认为是较为可行的方法，前者可用于工业化生产水溶性葡萄糖、纤维二糖或纤维四糖，后者适用于生产具有可控聚合度的纤维低聚糖。与自然界中高聚合度的纤维素不同，纤维低聚糖具有较好的溶解性，可以作为模型化合物研究。如何获得获得聚合度（DP）为5~12的纤维低聚糖具有重要的科学和应用价值。本研究利用磷酸在室温下水解微晶纤维素制备了具有窄分子量分布的纤维低聚糖。结合红外分析、核磁共振、飞行时间质谱、小角X-射线散射和小角中子散射等一系列表征方法对获得的纤维低聚糖进行研究，揭示了其化学结构、晶型、分子量、分子量分布、碳原子丰度以及在溶液中的形态。该研究为纤维低聚糖的表征提供了新的思路，可以促进纤维低聚糖基材料及其衍生物的进一步发展。