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。而中草藥作為我國的傳統(tǒng)藥物，長期以來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重要成分―多糖及糖蛋白，其一級和二級結(jié)構(gòu)也一直未進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究。近幾年來，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]有毒副作用，越來越引起國內(nèi)外科研工作者的興趣，并成為當(dāng)前的研究熱點。多糖的生理過程與它的結(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)的測定也就成了研究的熱點。多糖可以說是最復(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)型以及糖鏈有無分支、分支的位置及長短等，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鍵相互作用，多聚鏈間非共價鍵結(jié)合形成的聚集體〔1〕。從化學(xué)觀點來看，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性無疑給寡糖鏈的結(jié)構(gòu)測定和化學(xué)合成帶來了很多困難。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，對有關(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)展起來的，是基于量子力學(xué)理論中的隧道效應(yīng)。它使用一個尖銳的探針掃描樣品的表面，通過檢出及控制微傳感探針與被測表面之間的相互作用對被測表面進(jìn)行掃描測量。AFM在多糖方面的研究相對于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，相對而言所得圖像分辨率較差。但近年從單個多糖分子的高級結(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道，并取得了一些有價值的進(jìn)展。馬秀俐等用AFM對西洋參多糖（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)者運用AFM對果膠、黃原膠、蟲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，同時也對纖維素衍生物的單晶結(jié)構(gòu)也有相關(guān)的報道。除了上述運用AFM對多糖分子進(jìn)行直接觀察外，還可以運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)，通過酶作用前后其分子形貌學(xué)上的差異來研究這些酶與阿拉伯木聚糖的結(jié)合位點以及一系列其他數(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的新型實驗技術(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)變在力擴(kuò)展譜中表現(xiàn)為吡喃環(huán)的穩(wěn)定構(gòu)象和這類糖苷鍵的特征，所以通過力擴(kuò)展譜能識別溶液中的單個多糖分子，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、高檢測效能的特點，利用氣相色譜測定多糖的單糖組成具有操作簡便，分析結(jié)果準(zhǔn)確的優(yōu)點。尤其是對于樣品含量較低的組分，有其獨特之處。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-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〕對榆耳水溶性多糖進(jìn)行GC和GC-MS聯(lián)機(jī)分析，對照文獻(xiàn)的相對保留時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)測定中常用的一些質(zhì)譜分析手段歸納如下，見表1.甲基化分析多年以來一直是多糖結(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)用以后可能會越來越少。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（如靈敏度問題）可能會制約著它的發(fā)展。MS/MS聯(lián)用技術(shù)可以直接檢測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，大大推動了這一領(lǐng)域的發(fā)展。NMR具有不破壞樣品的優(yōu)點，因而在獲取多糖的結(jié)構(gòu)信息后，所用的樣品可以通過除去溶劑而回收。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。對于多糖，一般只需測定其中的幾種2DNMR譜，就能獲得必要的結(jié)構(gòu)信息。