摘要：中藥多糖是中草藥的主要活性成分，所以它的結(jié)構(gòu)研究是揭示其構(gòu)效關(guān)系的基礎(chǔ)。該文比較全面綜述了原子力顯微鏡法（AFM）、氣相色譜法（GC）質(zhì)譜法（MS）、核磁共振方法（NMR）等檢測(cè)手段在多糖結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用研究進(jìn)展。

　　關(guān)鍵詞：多糖；中藥；分析方法

　　多糖是由單糖連接而成的多聚物，它的化學(xué)結(jié)構(gòu)是其生物活性的基礎(chǔ)，多糖化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此具有裝載豐富生物信息的能力。而中草藥作為我國(guó)的傳統(tǒng)藥物，長(zhǎng)期以來(lái)由于有效成分及其結(jié)構(gòu)和功能不清楚而制約了它的發(fā)展，尤其是中草藥中一個(gè)重要成分―多糖及糖蛋白，其一級(jí)和二級(jí)結(jié)構(gòu)也一直未進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究。近幾年來(lái)，多糖研究與中醫(yī)藥理論緊密結(jié)合，取得了不少成就。中藥多糖因具有增強(qiáng)機(jī)體免疫力及抗腫瘤等藥理作用，而且?guī)缀鯖](méi)有毒副作用，越來(lái)越引起國(guó)內(nèi)外科研工作者的興趣，并成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。多糖的生理過(guò)程與它的結(jié)構(gòu)是密切相關(guān)的，所以多糖的結(jié)構(gòu)研究就直接影響生命科學(xué)中前沿科學(xué)的發(fā)展，多糖結(jié)構(gòu)的測(cè)定也就成了研究的熱點(diǎn)。多糖可以說(shuō)是最復(fù)雜的生物大分子，它包括糖基的組成、糖基排列順序、相鄰糖基的連接方式、異頭碳構(gòu)型以及糖鏈有無(wú)分支、分支的位置及長(zhǎng)短等，多糖骨架鏈間以氫鍵結(jié)合的各種聚合體，糖單位的羥基、羧基、氨基以及硫酸基之間的非共價(jià)鍵相互作用，多聚鏈間非共價(jià)鍵結(jié)合形成的聚集體〔1〕。從化學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性無(wú)疑給寡糖鏈的結(jié)構(gòu)測(cè)定和化學(xué)合成帶來(lái)了很多困難。目前多糖的結(jié)構(gòu)分析的手段很多，包括化學(xué)、物理和生物方法。近年來(lái)隨著現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的發(fā)展，科研工作者在中藥多糖高級(jí)結(jié)構(gòu)方面取得了重要進(jìn)展，本文在介紹生物活性多糖結(jié)構(gòu)的研究方法的同時(shí)，對(duì)有關(guān)的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

　　1原子力顯微鏡（AFM）

　　AFM是在掃描隧道顯微鏡基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是基于量子力學(xué)理論中的隧道效應(yīng)。它使用一個(gè)尖銳的探針掃描樣品的表面，通過(guò)檢出及控制微傳感探針與被測(cè)表面之間的相互作用對(duì)被測(cè)表面進(jìn)行掃描測(cè)量。AFM在多糖方面的研究相對(duì)于DNA、蛋白質(zhì)等生物大分子起步較晚，研究難度大，原因是多糖分子往往帶有支鏈，分子的均一性及線性不如DNA或蛋白質(zhì)好，相對(duì)而言所得圖像分辨率較差。但近年從單個(gè)多糖分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)到多糖膠體及細(xì)胞壁中多糖聚集體用AFM研究的文章相繼有報(bào)道，并取得了一些有價(jià)值的進(jìn)展。馬秀俐等用AFM對(duì)西洋參多糖（PPQ-d）的微觀形貌進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)PPQ-d呈多股緊密并行螺旋形排列，這種現(xiàn)象是由于該多糖中所含糖醛酸發(fā)生糖鏈間氫鍵締合所致。還有其他學(xué)者運(yùn)用AFM對(duì)果膠、黃原膠、蟲(chóng)草多糖等多糖大分子物質(zhì)進(jìn)行了單分子或分子間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的觀察，同時(shí)也對(duì)纖維素衍生物的單晶結(jié)構(gòu)也有相關(guān)的報(bào)道。除了上述運(yùn)用AFM對(duì)多糖分子進(jìn)行直接觀察外，還可以運(yùn)用某些間接手段分析多糖分子的結(jié)構(gòu)，如阿拉伯木聚糖具有及其復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)，通過(guò)酶作用前后其分子形貌學(xué)上的差異來(lái)研究這些酶與阿拉伯木聚糖的結(jié)合位點(diǎn)以及一系列其他數(shù)據(jù)，進(jìn)而探索其復(fù)雜的支鏈結(jié)構(gòu)以及這些結(jié)構(gòu)對(duì)結(jié)合酶的能力的影響。另外，單分子力譜是基于AFM的新型實(shí)驗(yàn)技術(shù)，可用于研究大分子的力擴(kuò)展譜，了解其彈性。而多糖的彈性受吡喃環(huán)的力誘導(dǎo)構(gòu)象轉(zhuǎn)變的支配，這些轉(zhuǎn)變?cè)诹U(kuò)展譜中表現(xiàn)為吡喃環(huán)的穩(wěn)定構(gòu)象和這類(lèi)糖苷鍵的特征，所以通過(guò)力擴(kuò)展譜能識(shí)別溶液中的單個(gè)多糖分子，這是其它色譜技術(shù)所做不到的。目前已得到生物大分子如葡聚糖、黃原膠的詳盡力譜，為深入研究多糖結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。

　　2氣相色譜（GC）

　　氣相色譜是多糖結(jié)構(gòu)分析中最重要的手段之一，它與質(zhì)譜聯(lián)用可以得出有關(guān)單糖殘基類(lèi)型、鍵接方式、糖的序列和糖環(huán)形式、聚合度等多種結(jié)構(gòu)信息。魏蕓等〔用氣相色譜法對(duì)羊肚菌多糖中的2種多糖MEP-SP2和MEP-SP3組成的分析結(jié)果表明，MEP-SP2由甘露糖、葡萄糖、阿拉伯糖和半乳糖殘基為重復(fù)單元組成，摩爾比為1.75：4.13：0.71：0.68；MEP-SP3由木糖、葡萄糖、甘露糖、果糖、阿拉伯糖和半乳糖殘基為重復(fù)單元組成，摩爾比為3.58：14.9：3.85：1.77：51.3：0.53.張艷萍等用氣相色譜方法分析奇蒿多糖的單糖組成，結(jié)果表明，奇蒿多糖是由海藻糖、木糖、甘露糖、果糖和未知糖組成的雜多糖。研究表明GC分析具有高分離效能、高檢測(cè)效能的特點(diǎn)，利用氣相色譜測(cè)定多糖的單糖組成具有操作簡(jiǎn)便，分析結(jié)果準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。尤其是對(duì)于樣品含量較低的組分，有其獨(dú)特之處。GC分析多糖雖受樣品揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性的限制，但GC-MS是多糖結(jié)構(gòu)分析不可缺少的工具，特別是對(duì)水解單糖、甲基化單糖及甲基化寡聚糖的分析，而且能鑒別出糖的異構(gòu)體。陳帆等將羊棲草多糖用甲醇沉淀得到五種多糖，加入硅烷化試劑衍生，搖勻后進(jìn)行氣相色譜與質(zhì)譜分析。GC圖顯示峰Ⅰ和峰Ⅳ分別為D-木糖和D-山梨糖。分析MS圖得知峰Ⅰ和峰Ⅳ分別為D-木糖和D-山梨糖，與GC得出的結(jié)果一致；峰Ⅲ的單糖為L(zhǎng)-艾杜糖醛酸；峰Ⅱ和峰Ⅴ應(yīng)為同分異構(gòu)體，為葡萄糖醛酸。王述聲等〔13〕對(duì)榆耳水溶性多糖進(jìn)行GC和GC-MS聯(lián)機(jī)分析，對(duì)照文獻(xiàn)的相對(duì)保留時(shí)間和不同單糖的主要離子碎片，可推斷出GIA中糖基的連接方式及各種連接鍵型的比例。

　　3質(zhì)譜（MS）

　　在多糖結(jié)構(gòu)分析中，質(zhì)譜技術(shù)顯示了不可替代的作用?，F(xiàn)將在多糖結(jié)構(gòu)測(cè)定中常用的一些質(zhì)譜分析手段歸納如下，見(jiàn)表1.甲基化分析多年以來(lái)一直是多糖結(jié)構(gòu)分析中質(zhì)譜方法的核心部分，但隨著新的質(zhì)譜技術(shù)的出現(xiàn)，它的應(yīng)用以后可能會(huì)越來(lái)越少。而FAB-MS盡管是一種比較現(xiàn)代的技術(shù)，但它固有的一些缺陷（如靈敏度問(wèn)題）可能會(huì)制約著它的發(fā)展。MS/MS聯(lián)用技術(shù)可以直接檢測(cè)混合物并能提供清晰的分子離子與碎片離子之間的關(guān)系，有望在將來(lái)占有突出的地位〔14〕。相信隨著質(zhì)譜技術(shù)的不斷成熟，必然會(huì)為多糖的結(jié)構(gòu)及其構(gòu)效關(guān)系提供更多有效的分析手段。

　　4核磁共振方法（NMR）

　　經(jīng)典的分析方法如高碘酸氧化、Smith降解和甲基化分析等，對(duì)復(fù)雜的多糖的結(jié)構(gòu)還不能很好的解析。自從核磁共振（NMR）方法引入多糖結(jié)構(gòu)的研究后，大大推動(dòng)了這一領(lǐng)域的發(fā)展。NMR具有不破壞樣品的優(yōu)點(diǎn)，因而在獲取多糖的結(jié)構(gòu)信息后，所用的樣品可以通過(guò)除去溶劑而回收。早期NMR主要解決多糖結(jié)構(gòu)中糖苷鍵的構(gòu)型以及重復(fù)結(jié)構(gòu)中單糖的數(shù)目，隨著NMR技術(shù)的發(fā)展，尤其是二維核磁共振（2DNMR）的出現(xiàn)和發(fā)展，NMR逐漸成為獲得多糖結(jié)構(gòu)信息最有力的工具。對(duì)于多糖，一般只需測(cè)定其中的幾種2DNMR譜，就能獲得必要的結(jié)構(gòu)信息。