王不留行中试多糖的化学结构研究
1 引言 1
1.1 糖基的组成 1
1.2 相邻糖基的连接方式 3
1.3 糖基的排列顺序 4
1.4 异头碳 5
1.5 糖环构象 5
1.6 研究目的与意义 6
2 实验部分 7
2.1 材料、试剂及仪器 7
2.2 实验原理 8
2.3 实验方法 9
3 结果与讨论 11
3.1 甲基化结果分析 11
3.2 高碘酸氧化-Smith降解法结果分析 12
3.3 多糖的IR分析 12
结论 14
致谢 15
参考文献 16
1 引言
王不留行是植物麦蓝菜干燥成熟的种子。王不留行性温味甘,具有活血化瘀,消肿下乳之功效。王不留行成分主要包括多糖、黄酮苷、脂肪酸、类脂、环肽和三萜皂苷等[1]。前期研究发现,王不留行多糖是王不留行的重要活性成分。
多糖是由10个以上的单糖基通过糖苷键连接而成,它广泛存在于自然界中的动物、植物和微生物中。2~9个单糖基以糖苷键连接而成的称为寡糖,其中,由两种以上单糖组成的多糖称为杂多糖,由一种单糖组成的多糖称为均多糖[2]。多糖不仅可以参与生物体的分子、细胞识别,还与生物体的自身生长情况有着密切的关系[3]。许多研究表明,多糖对生物体的作用与其自身的单糖组成、糖苷键的类型、糖链上取代基的类型等方面密切相关[4]。多糖结构有初级和高级之分。多糖初级结构包括单糖类型、糖苷键类型等,亦称一级结构,是研究多糖结构的基础。现有多糖一级结构分析方法有化学分析法(水解法、甲基化、高碘酸氧化、Smith降解)、仪器分析法(IR、 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ¥351916072¥
GC、HPLC、NMR 、MS)和生物学方法以及免疫学方法等。
1.1 糖基的组成
1.1.1 色谱法
1.1.1.1 高效液相色谱法(HPLC)
高效液相色谱法是目前最常用的分离分析技术。它以液体为流动相,采取高压输液系统,将不同极性的不同比例的混合溶剂或单一溶剂、缓冲液等流动相装入有固定相的色谱柱,柱内的各成分被分离,然后进入检测器进行检测,从而可以对试样中的特定成分进行定性定量分析。
李珺等[5]用HPLC方法,测定香菇多糖的水解产物,实验结果发现,水解后主要生成两种单糖成分。比较标准单糖的保留时间,这两种单糖分别为D-葡萄糖、D-半乳糖。
1.1.1.2 气相色谱法(GC)
气相色谱法是以气体为流动相的色谱分离方法,利用样品中不同成分的保留行为差异实现试样的定性定量分析。但该方法要求样品具有良好的挥发性和热稳定性,因此在多糖分析中,需要对多糖进行衍生化,改善其挥发性后,才可以用于气相色谱分析。
何晋浙等[6]在灵芝多糖结构研究中用GC进行单糖及多糖组分的分析,GC图谱显示,灵芝多糖活性组分主要是由葡萄糖组成的均一多糖。
1.1.2 质谱法
质谱法是将被测样品离子化后,在真空状态下按离子质荷比的大小分离,从而实现物质成分和结构分析的方法。此法准确,但对设备操作要求高。
冯帅等[7] 探究多糖的寒热药性时,采用了GC-MS分析法。乙酰化60种中药多糖的水解物后,再进行GC-MS,最后识别GC-MS 图谱的寒热表征。由实验结果推断,多糖的成分与其寒热药性有一定相关性。
1.1.3 红外光谱法(IR)
物质分子中的官能团会吸收特定波长的红外辐射从基态跃迁至激发态,从而形成特定的吸收光谱,即红外光谱。在多糖结构研究中,糖的官能团及其构型差异在红外光谱中都能得到良好的体现,因此,红外光谱称为多糖一级结构的重要研究工具,用于判断糖环构象、糖苷键及糖键上取代基的识别[8]等。
高怀生等[9]在壳聚糖研究中,通过红外光谱发现,醇羟基峰的基频位于3437 cm-1左右,峰形较尖锐,但由于存在壳聚糖分子内氢键的作用力,—NH伸缩振动吸收峰与—OH的伸缩振动吸收峰重叠,形成变宽的多重吸收峰。
1.1.4 高效毛细管电泳法
高效毛细管电泳(HPCE)法是利用糖在高压直流电场中迁移速度不同,从而分离的分析方法[10]。
1.2 相邻糖基的连接方式
1.2.1 高碘酸氧化反应
该反应是一种选择性的氧化反应,若多糖分子中存在的C-C是连二羟基或连三羟基,就可以被选择性地被氧化裂解。因此,不同结构的多糖分子氧化后会产生不同的物质,所消耗的试剂的用量也会不同。通过试剂的消耗量及产生甲酸的量,可以判断出多糖糖苷键的类型和不同片段存在的比例。
汪艳群[11]在五味子多糖研究中,通过高碘酸氧化反应,由高碘酸消耗量分析出五味子多糖中约有28.64% 的1→4、1→4,6和1→2、1→2,6键型的葡萄糖残基。
1.2.2 Smith 降解
Smith降解是高碘酸氧化产物经NaBH4还原成糖醇,在稀酸条件下进行水解所发生的特异性降解。其特点是只打断被高碘酸破坏的糖苷键,最后可以 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ¥351916072¥
通过反应物的GC-MS分析检测得到糖苷键的类型及其位置。
王俊[12]将香菇多糖各组分样品的 Smith 降解产物进行 GC-MS 分析,由图谱发现香菇多糖各样品的降解产物包含葡萄糖和甘油,得知各样品中的糖残基类型有 1→3 、1→6 或 1→3,6。
1.2.3 甲基化反应
通过CH3I反应使多糖中的羟基全部甲基化,再采用酸水解使甲基化多糖全部水解,然后用NaBH4还原成糖醇,进而乙酰化生成甲基化的糖醇乙酰衍生物,最后通过GC-MS分析来判断原单糖基的连接方式,乙酰化位置即糖苷键位置。
张丽霞[13]对桦褐孔菌多糖3 次甲基化后,通过IR 进行检测,根据3400 cm-1 左右处的-OH峰消失,在2900 cm-1左右的甲基峰和在1000~1400 cm-1之间的 C-O峰明显增强,判断出该多糖样品已经被完全甲基化。
1.2.4 IR法
IR可以鉴别多糖糖苷键的类型。在840 cm-1的红外吸收峰可以判别出α-糖苷键存在,在890 cm-1的红外吸收峰可以判别出β-糖苷键存在。何立巍[14]研究中,板蓝根多糖由六碳吡喃糖葡萄糖组成,在840 cm -1附近均出现吸收峰,是α-端基差向异构的C-H 变角振动引起,据此可判断板蓝根多糖以α-糖苷键为主。
1.2.5 一维核磁共振法(1H-NMR)
通常可以通过13C-NMR和 1H-NMR等一维核磁共振法来研究多糖的初级结构,其中,一般使用 1C-NMR分析多糖的糖苷键类型。王俊[15]通过一维核磁共振法及二维核磁共振法对香菇多糖的结构进行了分析,结果显示其中一种葡聚糖具有β-D-(1→3)-吡喃环构型。
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结 论
本文对王不留行中试多糖的糖苷键类型进行深入研究。采取甲基化-乙酰化-GC/MS联用分析法和高碘酸氧化-Smith降解分析法对多糖的糖苷键类型进行研究。分析结果如下:
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