中药多糖分析方法的研究进展思维导图

情殇未去

2023-02-22

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中药/药学基础

分析化学

中药

多糖

分析方法

分析化学

　　摘要：中药多糖是中草药的主要活性成分，所以它的结构研究是揭示其构效关系的基础。该文比较全面综述了原子力显微镜法（AFM）、气相色谱法（GC）质谱法（MS）、核磁共振方法（NMR）等检测手段在多糖结构分析中的应用研究进展。

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思维导图大纲

1原子力显微镜（AFM）

AFM是在扫描隧道显微镜基础上发展起来的，是基于量子力学理论中的隧道效应。它使用一个尖锐的探针扫描样品的表面，通过检出及控制微传感探针与被测表面之间的相互作用对被测表面进行扫描测量。AFM在多糖方面的研究相对于DNA、蛋白质等生物大分子起步较晚，研究难度大，原因是多糖分子往往带有支链，分子的均一性及线性不如DNA或蛋白质好，相对而言所得图像分辨率较差。但近年从单个多糖分子的高级结构到多糖胶体及细胞壁中多糖聚集体用AFM研究的文章相继有报道，并取得了一些有价值的进展。马秀俐等用AFM对西洋参多糖（PPQ-d）的微观形貌进行观察，发现PPQ-d呈多股紧密并行螺旋形排列，这种现象是由于该多糖中所含糖醛酸发生糖链间氢键缔合所致。还有其他学者运用AFM对果胶、黄原胶、虫草多糖等多糖大分子物质进行了单分子或分子间网络结构的观察，同时也对纤维素衍生物的单晶结构也有相关的报道。除了上述运用AFM对多糖分子进行直接观察外，还可以运用某些间接手段分析多糖分子的结构，如阿拉伯木聚糖具有及其复杂的分子结构，通过酶作用前后其分子形貌学上的差异来研究这些酶与阿拉伯木聚糖的结合位点以及一系列其他数据，进而探索其复杂的支链结构以及这些结构对结合酶的能力的影响。另外，单分子力谱是基于AFM的新型实验技术，可用于研究大分子的力扩展谱，了解其弹性。而多糖的弹性受吡喃环的力诱导构象转变的支配，这些转变在力扩展谱中表现为吡喃环的稳定构象和这类糖苷键的特征，所以通过力扩展谱能识别溶液中的单个多糖分子，这是其它色谱技术所做不到的。目前已得到生物大分子如葡聚糖、黄原胶的详尽力谱，为深入研究多糖结构与功能的关系奠定了基础。

2气相色谱（GC）

气相色谱是多糖结构分析中最重要的手段之一，它与质谱联用可以得出有关单糖残基类型、键接方式、糖的序列和糖环形式、聚合度等多种结构信息。魏芸等〔用气相色谱法对羊肚菌多糖中的2种多糖MEP-SP2和MEP-SP3组成的分析结果表明，MEP-SP2由甘露糖、葡萄糖、阿拉伯糖和半乳糖残基为重复单元组成，摩尔比为1.75：4.13：0.71：0.68；MEP-SP3由木糖、葡萄糖、甘露糖、果糖、阿拉伯糖和半乳糖残基为重复单元组成，摩尔比为3.58：14.9：3.85：1.77：51.3：0.53.张艳萍等用气相色谱方法分析奇蒿多糖的单糖组成，结果表明，奇蒿多糖是由海藻糖、木糖、甘露糖、果糖和未知糖组成的杂多糖。研究表明GC分析具有高分离效能、高检测效能的特点，利用气相色谱测定多糖的单糖组成具有操作简便，分析结果准确的优点。尤其是对于样品含量较低的组分，有其独特之处。GC分析多糖虽受样品挥发性和热稳定性的限制，但GC-MS是多糖结构分析不可缺少的工具，特别是对水解单糖、甲基化单糖及甲基化寡聚糖的分析，而且能鉴别出糖的异构体。陈帆等将羊栖草多糖用甲醇沉淀得到五种多糖，加入硅烷化试剂衍生，摇匀后进行气相色谱与质谱分析。GC图显示峰Ⅰ和峰Ⅳ分别为D-木糖和D-山梨糖。分析MS图得知峰Ⅰ和峰Ⅳ分别为D-木糖和D-山梨糖，与GC得出的结果一致；峰Ⅲ的单糖为L-艾杜糖醛酸；峰Ⅱ和峰Ⅴ应为同分异构体，为葡萄糖醛酸。王述声等〔13〕对榆耳水溶性多糖进行GC和GC-MS联机分析，对照文献的相对保留时间和不同单糖的主要离子碎片，可推断出GIA中糖基的连接方式及各种连接键型的比例。

3质谱（MS）

在多糖结构分析中，质谱技术显示了不可替代的作用。现将在多糖结构测定中常用的一些质谱分析手段归纳如下，见表1.甲基化分析多年以来一直是多糖结构分析中质谱方法的核心部分，但随着新的质谱技术的出现，它的应用以后可能会越来越少。而FAB-MS尽管是一种比较现代的技术，但它固有的一些缺陷（如灵敏度问题）可能会制约着它的发展。MS/MS联用技术可以直接检测混合物并能提供清晰的分子离子与碎片离子之间的关系，有望在将来占有突出的地位〔14〕。相信随着质谱技术的不断成熟，必然会为多糖的结构及其构效关系提供更多有效的分析手段。

4核磁共振方法（NMR）

经典的分析方法如高碘酸氧化、Smith降解和甲基化分析等，对复杂的多糖的结构还不能很好的解析。自从核磁共振（NMR）方法引入多糖结构的研究后，大大推动了这一领域的发展。NMR具有不破坏样品的优点，因而在获取多糖的结构信息后，所用的样品可以通过除去溶剂而回收。早期NMR主要解决多糖结构中糖苷键的构型以及重复结构中单糖的数目，随着NMR技术的发展，尤其是二维核磁共振（2DNMR）的出现和发展，NMR逐渐成为获得多糖结构信息最有力的工具。对于多糖，一般只需测定其中的几种2DNMR谱，就能获得必要的结构信息。

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