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研究背景与作者信息
本研究由Yuanyuan Zeng、Yongqiang Cheng和Ning Tang等人共同完成，研究机构为中国农业大学食品科学与营养工程学院及北京市植物资源功能食品重点实验室。该研究于2025年发表在《Food Chemistry》期刊上，题目为《Rapid determination of amylopectin content in starch using molecular rotor fluorescent probes》。研究的主要科学领域为食品科学与分析化学，旨在开发一种基于分子转子荧光探针的快速、准确测定淀粉中支链淀粉（amylopectin）含量的新方法。
淀粉是植物和人类生理中的重要高分子碳水化合物，由直链淀粉（amylose）和支链淀粉（amylopectin）组成。直链淀粉和支链淀粉的比例直接影响淀粉的物理和功能特性，如溶解度、膨胀性、结晶度等。传统测定方法如碘比色法（iodine colorimetric method）和伴刀豆球蛋白A法（concanavalin a method）存在操作复杂、耗时长或易受干扰等局限性。因此，本研究提出了一种基于分子转子荧光探针的新方法，以解决这些问题。
研究目标
本研究的主要目标是优化分子转子荧光探针CCVJ和DCVJ的检测条件，建立其与支链淀粉浓度的线性关系，并验证该方法在淀粉样品中的准确性和适用性。通过与碘比色法和伴刀豆球蛋白A法进行比较，评估该方法的优势，并探讨其在食品科学和工业中的应用潜力。
研究流程
研究流程包括以下几个主要步骤：
荧光检测条件的优化
研究首先优化了CCVJ和DCVJ分子转子的荧光检测条件，包括激发波长（CCVJ为430 nm，DCVJ为460 nm）、探针浓度（CCVJ为0.019 mM，DCVJ为0.032 mM）、缓冲液浓度（CCVJ为5 mM，DCVJ为10 mM）和pH值（CCVJ为7，DCVJ为4）。所有实验在25°C下进行。研究还探讨了温度、离子强度、缓冲液浓度和直链淀粉含量对荧光强度的影响。
支链淀粉检测的线性范围确定
通过制备不同浓度的支链淀粉溶液，研究建立了CCVJ和DCVJ荧光强度与支链淀粉浓度之间的线性关系。实验表明，在特定浓度范围内（CCVJ为0-1.3 wt%，DCVJ为0-0.7 wt%），荧光强度与支链淀粉浓度呈线性关系，R²值均大于0.99。
与传统方法的比较
研究使用CCVJ和DCVJ方法测定了9种常见商业淀粉的支链淀粉含量，并与碘比色法和伴刀豆球蛋白A法进行了比较。结果表明，分子转子方法在准确性和重复性上优于碘比色法，且与伴刀豆球蛋白A法的结果相近。
抗干扰能力分析
研究评估了CCVJ和DCVJ方法对常见干扰物质（如Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、H₃PO₄和亚油酸）的抗干扰能力。结果表明，Fe³⁺和Fe²⁺对CCVJ的荧光强度有显著影响，而其他物质的影响较小。
淀粉结构和黏度对荧光的影响
通过X射线衍射（XRD）和流变学分析，研究探讨了淀粉结构和黏度对分子转子荧光强度的影响。结果表明，在稀溶液中，荧光强度主要受淀粉分子内部结构的空间限制影响，而非黏度。
豆类样品的应用验证
研究进一步验证了CCVJ方法在豆类样品（如青豆、白豆、绿豆等）中的适用性。结果表明，CCVJ方法与伴刀豆球蛋白A法的测定结果相近，偏差在±4.0%以内，标准偏差在±3.0%以内，表明该方法在真实食品样品中具有高准确性和精密度。
主要结果
1. 优化条件：确定了CCVJ和DCVJ的最佳检测条件，包括激发波长、探针浓度、缓冲液浓度和pH值。 2. 线性关系：在特定浓度范围内，CCVJ和DCVJ的荧光强度与支链淀粉浓度呈线性关系。 3. 方法比较：分子转子方法在准确性和重复性上优于碘比色法，与伴刀豆球蛋白A法的结果相近。 4. 抗干扰能力：CCVJ和DCVJ对大多数干扰物质具有较好的抗干扰能力，但Fe³⁺和Fe²⁺对CCVJ的荧光强度有显著影响。 5. 结构影响：在稀溶液中，荧光强度主要受淀粉分子内部结构的空间限制影响。 6. 应用验证：CCVJ方法在豆类样品中的测定结果与伴刀豆球蛋白A法相近，表明其在真实食品样品中具有高准确性和精密度。
结论与意义
本研究成功优化了CCVJ和DCVJ分子转子的荧光检测条件，并建立了其与支链淀粉浓度的线性关系。分子转子方法在准确性和重复性上优于传统碘比色法，且对大多数干扰物质具有较好的抗干扰能力。研究还揭示了淀粉结构和黏度对荧光强度的影响机制，验证了该方法在真实食品样品中的适用性。该方法为淀粉中支链淀粉含量的快速、准确测定提供了一种新工具，具有广泛的应用潜力，特别是在食品科学、制药和材料工程领域。
研究亮点
1. 方法创新：首次将分子转子荧光探针应用于支链淀粉含量的测定，开发了一种快速、准确的新方法。 2. 优化条件：系统优化了CCVJ和DCVJ的荧光检测条件，确保了方法的可靠性和精确性。 3. 广泛适用性：验证了该方法在多种淀粉和豆类样品中的适用性，展示了其在食品分析中的广泛应用潜力。 4. 抗干扰能力：评估了该方法对常见干扰物质的抗干扰能力，为实际应用提供了重要参考。
其他价值
本研究不仅为淀粉分析提供了一种新方法，还为分子转子荧光探针在食品科学中的应用开辟了新方向。未来研究可进一步优化该方法，以应对更复杂的食品基质，并探索其在其他领域的应用潜力。