阿魏酰低聚糖（FOs）是指低聚糖侧链部分被阿魏酸取代的一类低聚糖，被美国食品和药品管理局（FDA）认定为具有阿魏酸和低聚糖的双重生理活性。其中，阿魏酰阿拉伯低聚木糖（F-AXOs）是最常见的一类FOs，其主链由木糖构成，侧链连接有阿拉伯糖基。F-AXOs可作为烘焙食品、饮料、面食等食品的配料，提高食品的功能特性和营养特性，应用前景广阔。谷物作为人类的主食，每年被大量地生产和消耗，同时在谷物碾磨的过程中也产生了大量的谷物麸皮等副产物。谷物麸皮中含有丰富的阿魏酸和阿拉伯木聚糖，是制备F-AXOs的良好原料。

　　南昌大学食品科学与技术国家重点实验室的邓奉红、胡秀婷、刘成梅*等人 对以谷物麸皮为原料制备F-AXOs的方法、F-AXOs的结构鉴定手段以及已知的F-AXOs结构进行了综述，最后重点阐述F-AXOs结构与生物活性之间的关系，并介绍F-AXOs在食品领域中的应用情况，以期为F-AXOs的生产与应用提供理论指导。

　　F-AXOs通常由水解富含阿魏酰阿拉伯木聚糖（F-AXs）的不溶性膳食纤维得到，是F-AXs部分水解的产物。因此，F-AXs的结构决定了F-AXOs的结构。F-AXs主要存在于单子叶禾本科植物的细胞壁中。由于麸皮部分的细胞壁比胚乳部分厚，F-AXs在谷物麸皮中的含量大于其在胚乳中的含量，故麸皮是F-AXs的主要来源。麸皮包括种皮、果皮、糊粉层等部分，其中糊粉层细胞是厚壁细胞，其细胞壁基质主要由阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖构成，且积累了大量营养物质，因此，糊粉层中的F-AXs含量最高。在不同的禾本科单子叶植物中，F-AXs的含量不同：F-AXs在玉米麸皮中约占24%，在黑麦、大麦、小麦麸皮中约占10%～16%，在米糠和燕麦麸皮中则分别只占7%和5%。

　　图1展示了F-AXs的一般结构，F-AXs主链是D-吡喃木糖由β-(1,4)糖苷键连接而成，α-L-呋喃阿拉伯糖通过α-(1,2)和/或α-(1,3)糖苷键与部分木糖的2/3号位连接形成侧链，部分阿拉伯糖残基5号位通过酯键或醚键与阿魏酸相连。阿魏酸是F-AXs重要的组成部分。阿魏酸残基之间可以发生自由基偶联反应，生成阿魏酸脱氢二聚体，使阿拉伯木聚糖分子内或分子间交联，从而达到稳定和加强植物细胞壁中的阿拉伯木聚糖链的作用；或与木质素、蛋白质交联，形成更复杂的聚合物，以维持细胞壁的刚性结构。这也导致了F-AXs多以不可溶的形式存在，可溶性F-AXs仅占总F-AXs的10%左右。因此，将F-AXs转变为可溶性的F-AXOs对于扩大谷物麸皮在食品中的应用范围、提高其附加值具有重要的意义。

　　自水解法是指水在高温或高压作用下，解离产生水合氢离子，其可作为一种弱酸裂解阿拉伯木聚糖主链上的乙酰基和醛基，这促进了乙酸和糖醛酸的生成，进而催化F-AXs的水解，最终生成F-AXOs。一般通过剧烈的物理手段实现该过程，目前自水解的主要手段有微波、蒸汽爆破、加压热水法等。

　　酸水解法是指利用酸水解富含F-AXs的原料制备F-AXOs。值得注意的是，强酸水解也可导致阿魏酸的释放。因此目前多采用可控的温和酸水解法制备F-AXOs，主要是利用低浓度的草酸和三氟乙酸。

　　目前，生物法主要有生物发酵法和生物酶法。生物发酵法是指将产木聚糖酶的微生物接种到含有F-AXs的培养基中进行发酵，微生物产生的酶直接作用于F-AXs从而制备F-AXOs。但生物发酵法耗时长，限制了其在食品工业中的应用。

　　生物酶法是指利用酶断裂糖苷键的作用将多糖水解为低聚糖。目前用于制备F-AXOs的水解酶主要是糖苷水解酶（GH）家族，如木聚糖酶，以及包括木聚糖酶在内的混合酶系，如崩溃酶、纤维素酶、半纤维素酶等。其中，使用最多的酶是GH10、GH11中的内切β-1,4-木聚糖酶（EC 3.2.1.8）。这类酶可催化F-AXs的木聚糖骨架中木糖残基之间β-(1,4)糖苷键的断裂，从而产生不同取代或未取代的低聚木糖。GH10内切β-1,4-木聚糖酶水解F-AXs的产物通常是阿魏酰化阿拉伯糖取代基在非还原端的木二糖，而GH11内切β-1,4-木聚糖酶水解F-AXs的产物通常是阿魏酰化阿拉伯糖取代基在非还原端第二位的木四糖，且内切β-1,4-木聚糖酶GH10、GH11都能在中间木糖上释放1个含有阿魏酰化阿拉伯糖取代基的木三糖。由此可见，木聚糖酶水解的产物聚合度多在2～4之间，具有较好的均一性。

　　然而，半纤维素与纤维素或木质素之间存在高度支化和桥接，形成了空间位阻，阻碍了酶与底物中间体的形成，从而降低了木聚糖酶对麸皮的水解效率。因此，常采用多种酶联合处理或物理结合酶处理以提高F-AXOs的得率。纤维素酶和木聚糖酶联用能够更有效地释放麸皮中的F-AXOs，这是因为纤维素酶能够分解结晶纤维素，使其暴露木聚糖结构，有利于木聚糖酶的水解。此外，挤压、超声、高温高压蒸煮、亚临界水萃取等物理预处理可以破坏纤维之间的紧密结合，暴露酶的作用位点，从而提高酶法水解谷物麸皮制备F-AXOs的得率。

　　目前常使用大孔树脂或活性炭对F-AXOs进行初步纯化。最常使用的是Amberlite XAD-2大孔树脂。Amberlite XAD-2是一种非极性大孔树脂，可吸附芳香族化合物。上样之后，通常用蒸馏水和体积分数为50%的醇溶液分别洗脱，蒸馏水可洗脱除去未阿魏酰化的AXOs，体积分数为50%的醇溶液则可将阿魏酰化的AXOs从树脂上洗脱下来。因此，收集体积分数为50%的醇溶液组分，浓缩冻干，即可得到初步纯化的F-AXOs。此时，F-AXOs是不同聚合度F-AXOs的混合物。

　　若要获得单一聚合度的F-AXOs，可用凝胶柱层析进行进一步分离。目前最常使用的是Sephadex LH-20凝胶。凝胶柱层析根据分子筛效应对不同分子质量样品进行分离，小分子质量的物质进入凝胶内，在柱上的流动时间长，故大分子质量的物质先被洗脱，小分子质量的物质后被洗脱。通过绘制洗脱曲线，收集单一峰组分，反复进行凝胶柱层析，直到洗脱峰完全对称，即可认为获得了单一聚合度的F-AXOs。此外，反相高效液相色谱也可用于F-AXOs的进一步分离。不同聚合度的F-AXOs极性不同，导致其在流动相和固定相中的分配不同，极性越大，保留时间越短，由此将不同聚合度的F-AXOs进一步分离。

　　一般的，糖分子中不含生色基团，没有紫外吸收峰。游离阿魏酸由于含有苯环和共轭体系而具有紫外吸收。因此，F-AXOs因含阿魏酸而具有紫外吸收。此外，在F-AXOs中阿魏酸与糖分子形成酯键，这使得最大吸收峰红移，并且导致吸光度增大。

　　红外光谱扫描可得到被测物质官能团的信息，故红外光谱可用于鉴定F-AXOs特有的阿拉伯糖、木糖和阿魏酸的官能团。

　　如前所述，F-AXOs由阿魏酸和AXOs两部分组成，故一般先水解F-AXOs测定其中的阿魏酸含量，再对糖链部分进行结构解析。

　　F-AXOs中的阿魏酸是以结合形式存在的，测定其中的阿魏酸含量需要在碱性环境下进行皂化反应，这是因为碱可断裂阿魏酸与阿拉伯糖基之间的酯键或醚键，将结合阿魏酸转变为游离阿魏酸。再将乙酸乙酯萃取得到的游离阿魏酸吹干、甲醇复溶，以阿魏酸标准品为对照进行液相色谱分析，即可测得F-AXOs中阿魏酸的含量。

　　单糖组成的测定是将AXOs水解成单糖，然后利用高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测（HPAEC-PAD）法或气相色谱（GC）进行测定。其中，HPAEC-PAD对糖类物质的检测具有很高的灵敏度和很低的检出限，这是由于糖类遇碱后阴离子化，在恒定电位的安培检测器中有响应值。而GC测定则需要对单糖进行衍生化处理，操作复杂、耗时长。对于F-AXOs，其主链由木糖组成，侧链连接有阿拉伯糖，故常以阿拉伯糖与木糖（A/X）的比例反映其分支程度，A/X比例越大表明F-AXOs的分支程度越大。此外，除木糖与阿拉伯糖之外的单糖成分也可以表征F-AXOs支链的复杂程度。

　　F-AXOs的平均聚合度（avDP）可根据还原糖/总糖含量进行计算，以确定F-AXOs总体聚合度的高低。具体的聚合度分布可用不同聚合度的木糖为标准品进行HPAEC-PAD分析，根据出峰时间定性，峰面积定量。但由于木糖标准品聚合度有限，更高聚合度的F-AXOs无法用HPAEC-PAD分析进行对照定性。质谱在聚合度和相对分子质量解析方面也具有重要的应用。

　　在糖类精细结构的解析方面，核磁共振波谱法（NMR）发挥了重要的作用，NMR分为1D NMR（1H NMR和13C NMR）和2D NMR，它可以提供糖类连接方式和构型等多方面的信息。

　　目前已从小麦麸皮、米糠、黑麦麸皮、玉米麸皮、燕麦麸皮、大麦麸皮、小米麸皮、竹子等物质中制备分离得到多种F-AXOs，图2展示了这些F-AXOs的结构。其中均分离得到了O-β-D-吡喃型木糖基-(1→4)-O-[5-O-(反式-阿魏酸)-α-L-呋喃型阿拉伯糖基-(1→3)]-O-β-D-吡喃型木糖基-(1→4)-D-吡喃型木糖（F-AXOs-1），根据来源和提取方式的不同，其主链木糖数量在2～4个之间。小麦麸皮是制备F-AXOs的主要原料。目前，以小麦麸皮为原料制得的F-AXOs还包括O-α-L-呋喃型阿拉伯糖基-(1→2)-O-β-D-吡喃型木糖基-(1→4)-O-[5-O-(反式-阿魏酸)-α-L-呋喃型阿拉伯糖基-(1→3)]-O-β-D-吡喃型木糖基-(1→4)-D-吡喃型木糖（F-AXOs-2）、5-O-(反式-阿魏酸)-α-L-呋喃型阿拉伯糖基-(2→1)-D-吡喃型木糖（F-AXOs-3）、3-O-乙酰-β-D-吡喃型木糖基-(1→4)-O-[5-O-(反式-阿魏酸)-α-L-呋喃型阿拉伯糖基-(1→3)]-O-β-D-吡喃型木糖基-(1→4)-D-吡喃型木糖（F-AXOs-4）。利用玉米麸皮制备的F-AXOs结构更加复杂，其中阿魏酸多以脱氢二聚体的形式存在，常通过5-5(F-AXOs-5)、8-O-4(F-AXOs-6)、8-8C(F-AXOs-7)之间的偶联形成。此。