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多糖具有多种生物活性，而多糖的结构是影响其生物活性的关键因素。近几十年来多糖研究已经取得极大进步，但是受多糖分离纯化及其结构复杂性的限制，其结构分析一直是多糖研究中的难题，核磁作为研究结构经典的手段之一在多糖结构解析中起到关键作用，通过一维¹H NMR和¹³C NMR谱可得到其整体结构信息，二维NMR谱则能给出相关碳氢连接方式方面的信息。

核磁共振（NMR）的原理主要是利用原子核在强磁场中发生能级分裂，吸收外来电磁辐射后发生核自旋能级的跃迁，即产生核磁共振。相比经典的化学法，多糖核磁解析具有无破坏性，样品可回收性的独特优势。

三黍生物核磁解析2.0版本全新升级，从仪器平台、图谱扫描到分析内容、图片形式等做了一系列的增补与更新，全面提升检测能力与数据质量，以期为广大科研用户提供更多有价值的信息，助力科学研究。

三黍生物在保留已有图谱（¹H、¹³C、COSY、NOESY、HSQC和HMBC）分析的基础上，新增了近年来文献中经常出现、客户反馈诉求较高的两张核磁图谱（DEPT135和TOCSY），基本涵盖了目前常规多糖核磁解析所需的所有图谱。同时调整优化了解析等级，以期满足不同客户的解析需求。

 一维氢谱主要解决多糖结构中糖苷键的构型问题。多糖在¹H NMR中的信号集中于3~6 ppm。通常β-糖苷键构型的异头氢信号主要分布在δ 4.3~4.9 ppm，α-糖苷键构型的异头氢信号主要分布在δ 4.9~5.8 ppm。

与¹H NMR相比，多糖在¹³C NMR中的化学位移信号分布较宽。谱线重叠少，可以提供糖残基信息（多糖在¹³C NMR中的异头碳信号集中于95-110ppm）， 确定糖链的连接位置和某些特定基团 （如 δ 170～176 范 围 的 己 糖 醛 酸 的 羧 基 或 乙 酰 氨 基 信号）。

氢-氢相关谱（COSY）是最常用的同核位移相关谱。一般反映的是邻碳氢的偶合关系，从而可知同一自旋体系里质子之间的偶合关系，是归属谱线、推导结构强有力的工具。同一糖残基的¹H信号将在对角线上相交，交点称对角峰（diagonal peak）。图上对角线两侧呈对称分布的两个点叫相关峰 （cross peak,或correlation peak）。相互偶合的两个/组1H信号将在相关峰上相交，主要解析的是相邻或相间质子氢相关信号。

NOESY属NOE类的二维核磁共振谱。NOE主要用来确定两个质子在分子立体空间结构中是否距离相近，若存在NOE则表示两者接近，NOE值越大，则两者在空间的距离就越近。NOE对确定有机化合物的结构、构型和构象具有重要作用。

图3 a. COSY—无标峰

图3 b. COSY—高级图

图3c. COSY—超级 

图4 a. NOESY—无标峰

图4 b. NOESY—高级

图4 c. NOESY—超级

HSQC谱是C-H 异核单量子相关谱。HSQC把¹H 核和与其直接相连的¹³C核关联起来，所提供的信息及谱图与¹³C-¹H COSY谱相同。它同HMBC一样也是通过测定灵敏度高的¹H核来检测¹³C-¹H之间的远程偶合相关信息，灵敏度比传统的远程偶合¹³C-¹H COSY高得多。

HMBC谱是C-H 异核多键相关谱。HMBC可高灵敏地检测碳与氢的远程偶合信号，即相邻两个糖残基之间的C与H的偶合。通过异头氢（碳）与另一糖残基相连的碳（氢）偶合，推断单糖残基间的连接片段和顺序。

图5 a. HSQC—无标峰

图5 b. HSQC—高级

图5 c. HSQC—超级

图6 a. HMBC—无标峰

图6 b. HMBC—高级

图6 c. HMBC—超级

DEPT谱又称为无畸变极化转移技术，在NMR中用来区分伯仲叔季碳的一种谱图。DEPT-135谱图的甲基，次甲基的峰向上（即信号为正），亚甲基为倒峰（即信号为负），季碳在DEPT谱图中没有信号，通过和全谱（¹³C NMR）比较可以明确季碳和亚甲基信号，进一步验证¹³C NMR解析数据的准确性。

图7 a. DEPT135—无标峰

图7 b. DEPT135—高级

图7 c. DEPT135—超级

总相关谱TOCSY是一个典型的同核二维谱图。该实验即是利用自旋锁定过程中的等频混合条件，使完整耦合自旋链上的所有氢原子核间产生交叉峰，从而进行结构鉴定，非常适合解析复杂偶合体系。结合COSY共同分析，对复杂的重叠谱图进行解析，从端基质子出发，逐个解析出与其耦合的质子，进一步确认COSY图谱分析的准确性。

图8 a. DEPT135—不含标峰

图8 b. DEPT135—高级

图8 c. DEPT135—超级

核磁共振波谱仪是研究原子核在强磁场中对射频辐射吸收的仪器，是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性定量分析的最强有力的工具之一。可应用于有机化学、生物化学、药物化学等领域的结构分析和性能研究，也可用于液体、可溶性有机物、聚合物的分子结构和分子之间相互作用研究。

500M核磁共振波谱仪配备了5mm BBFO高分辨液体探头，具有高精度变温实验功能，具有获得最佳一维、二维及多维谱图的数据处理速度与存贮能力，主要用于有机化合物、天然产物等样品的结构鉴定等研究。新增的600M核磁共振波谱仪属于高场谱仪，配备超低温探头，具有高分辨率和高灵敏度的优势，可以实现对微量样品的高效检测，为多糖结构确证提供更为准确的分析。

图9原有Bruker 500MHz核磁共振波谱仪 （左图）

新增Bruker 600MHz核磁共振波谱仪（右图）

题目：Structural characterization of a Chlorella heteropolysaccharide by analyzing its depolymerized product and finding an inducer of human dendritic cell maturation

期刊：Carbohydrate Polymers

IF：11.2

时间：2024

技术方法：分子量分析、单糖组成、键合形式分析、自由基解聚、NMR、流式细胞术、ELISA、MLR

文章略读：

小球藻多糖因其产量高、具有显著的免疫调节活性而受到人们的广泛关注，该研究从小球藻中分离得到一个主要多糖组分CPP-3a，并通过分析自由基解聚法制备的低分子量产物研究了其详细结构。

结果表明，CPP-3a的分子量为 195. 2kDa，主要由阿拉伯糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖等多种糖残基构成，根据DEPT-135谱6对各糖残基的C-6位置初步确定，结合COSY、TOCSY和ROESY谱归属了每个残基内自旋耦合体系中C-2到C-5/6位的质子信号，并在HSQC和HMBC谱中发现了它们之间的关联碳信号。综合分析其解聚产物的核磁共振谱图发现其具有复杂的高度支化结构。生物学实验表明，CPP-3a 具有促进人DC（dendritic cell，树突细胞）成熟和T细胞刺激作用，可能是一种新型 DC 成熟诱导剂，在 DC 免疫疗法中具有潜在的开发价值。

参考文献：Chen J Q, Miao W, Liu Y, et al. Structural characterization, molecular dynamic simulation, an-d conformational visualization of a water-soluble glucan with high molecular weight from Gastrodia elata Blume. International Journal of Biological Macromolecules. 2024 Apr, 263: 130207. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2024.130207.

糖类化合物由于分子量大，其结构分析一直以来都是工作难点。新增的两张图谱（DEPT135、TOCSY）为多糖分析提供了更多的信息，进一步验证解析结果的准确性，使研究内容更加丰富可信。

排版：野凌

审核：三黍生物企宣部