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來源:英格爾檢測 發(fā)布時(shí)間:2022-09-26
糖屬于多羥基或多羥基酮及其衍生物或聚合物,包括單糖、寡糖和多糖,是中藥中廣泛存在的有機(jī)化合物。單糖是這類物質(zhì)的基本單位,可以通過共價(jià)鍵結(jié)合產(chǎn)生低聚糖和多糖。其中,多糖具有廣泛的生物活性。大量研究表明,中藥多糖具有降血脂、降血糖、增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤、抗氧化、抗凝血、抗炎、抗衰老等生物活性。是近年來中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的研究熱點(diǎn),具有廣闊的新藥開發(fā)前景。然而,這些成分具有極性強(qiáng)、分子量大、結(jié)構(gòu)確證困難等特點(diǎn),成為中藥多糖定性定量分析的難點(diǎn)和新藥開發(fā)的瓶頸。
1.中藥多糖的預(yù)處理方法
預(yù)處理技術(shù)是最大限度地提取、分離、純化、富集中藥中的多糖,便于分析檢測。但由于中藥極性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)易破壞、基質(zhì)復(fù)雜、干擾物質(zhì)多,提取純化難度較大,提取過程中有機(jī)試劑用量較多,因此需要尋找一種選擇性強(qiáng)、操作簡單、提取效率高、環(huán)保穩(wěn)定的預(yù)處理技術(shù)來解決中藥多糖的檢測問題。目前,許多預(yù)處理技術(shù)被應(yīng)用于中藥多糖的提取、分離和純化。各種預(yù)處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)如下表所示,需要根據(jù)檢測的要求和多糖的性質(zhì)進(jìn)行選擇。
1.1提取方法
1.1.1傳統(tǒng)提取方法
熱水提取、酸堿提取、酶提取、超聲波輔助提取、微波輔助提取等。是傳統(tǒng)的中藥多糖提取方法,都是基于極性溶劑提取。這些技術(shù)主要包括將中藥粉碎過篩,用水、乙醇等極性溶劑提取,利用水浴加熱、振蕩、超聲波、微波、加酶、加酸堿等提高提取效率。
1.1.2種新的提取方法
脈沖電場輔助法、動(dòng)態(tài)高壓微射流輔助法、加速溶劑萃取法和超臨界流體萃取法是提取中藥多糖的新方法,這些技術(shù)都需要與溶劑萃取相結(jié)合。與傳統(tǒng)提取方法相比,新的提取工藝可以明顯提高多糖得率,加快提取速度,更加綠色環(huán)保。
1.2分離和純化方法
1.2.1傳統(tǒng)的分離純化方法
提取的中藥多糖溶液大多含有無機(jī)鹽、脂類、蛋白質(zhì)、色素等雜質(zhì),需要進(jìn)一步分離純化。傳統(tǒng)的分離純化方法包括有機(jī)試劑法、蛋白酶法、活性炭或過氧化氫純化法和分級(jí)沉淀法。其中,有機(jī)試劑法常用于去除蛋白質(zhì)、脂類和色素。常用的有機(jī)試劑有石油醚和三氟乙酸。
、無水乙醇、丙酮、乙醚及其混合溶劑。Sevage試劑(正丁醇:氯仿,按一定比例混合)是去除蛋白質(zhì)常用的混合有機(jī)溶劑,而石油醚、乙醚等。通常用于去除脂質(zhì)。但有機(jī)試劑毒性大,用量大,容易造成多糖成分的損失,破壞其結(jié)構(gòu)。
1.2.2新的分離和純化方法
1.2.2.1柱色譜法
柱層析是一種新型的中藥多糖分離純化方法,主要利用選擇性吸附和分子篩來提高中藥多糖的純度。根據(jù)提取柱的類型,陰離子交換柱、大孔樹脂柱和凝膠柱主要用于分離純化中藥多糖。
1.2.2.2透析法
透析的原理是小分子通過有一定孔徑的半透膜,大分子被截留。通常將中藥溶液裝入透析袋,用自來水和蒸餾水透析,中藥多糖的大分子物質(zhì)被截留在半透膜中,而無機(jī)鹽、單糖、雙糖等小分子物質(zhì)通過,從而實(shí)現(xiàn)多糖與小分子低聚糖或單糖的分離純化。與大孔樹脂和活性炭吸附相比,純化效果更好。
1.2.2.3超濾法
超濾是一種膜分離技術(shù),可以根據(jù)相對分子質(zhì)量的不同來分離高分子和低分子溶質(zhì)。該方法可以在低壓下顯著提高中藥多糖的純度。
2中藥多糖的檢測方法
2.1內(nèi)容檢測技術(shù)
2.1.1傳統(tǒng)內(nèi)容檢測技術(shù)
化學(xué)分析法、光譜法、薄層色譜法是測定中藥多糖含量的傳統(tǒng)方法。其中,化學(xué)分析法包括比色法和滴定法,光譜法包括紫外-可見分光光度法和近紅外分光光度法。比色法結(jié)合紫外-可見分光光度法常用于測定中藥中多糖的含量。薄層色譜法具有操作簡單、速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)。,可實(shí)現(xiàn)中藥多糖單糖組成和含量的測定。但近紅外光譜光譜復(fù)雜,信號(hào)重疊嚴(yán)重,很難找出光譜吸收峰的歸屬來直接分析樣品信息,通常需要建立模型進(jìn)行定性定量分析,因此目前很少用于中藥多糖的含量測定。
2.1.2新的內(nèi)容檢測技術(shù)
2.1.2.1高效毛細(xì)管電泳(HPCE)
HPCE由高壓電場驅(qū)動(dòng),以毛細(xì)管為分離通道,根據(jù)樣品中各組分的遷移率和分布行為的差異實(shí)現(xiàn)分離。它是近年來發(fā)展迅速的分析技術(shù)之一。該方法應(yīng)用于中藥中單糖組成和多糖含量的測定,效果良好。其測定多糖含量的能力與化學(xué)分析相當(dāng),但需要柱前衍生化,且常與毛細(xì)管區(qū)帶電泳(CZE)和紫外檢測器(UV)的分離機(jī)理相結(jié)合。
2.1.2.2高效陰離子交換色譜(HPAEC)
HPAEC是檢測中藥中單糖組成和多糖含量的常用離子色譜法。中藥多糖含有O-H基團(tuán),容易產(chǎn)生帶負(fù)電荷的陰離子,有利于檢測。該方法靈敏度高,重復(fù)性好,無需衍生,操作簡單,準(zhǔn)確可靠。
2.1.2.3氣相色譜法
氣相色譜適用于分析低沸點(diǎn)、揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性組分。而中藥多糖沸點(diǎn)高,極性強(qiáng),不能直接用GC檢測,需要柱前衍生。衍生劑包括三氟乙酸酯、乙酸酯、三甲基硅醚、甲醚、三甲基硅烷、糖腈乙酸酯、三甲基硅烷基肟等。其中乙酸鹽通常用作衍生劑。該方法具有樣品量小、靈敏度高、準(zhǔn)確度好等優(yōu)點(diǎn),常用于中藥多糖中單糖組成的定性和定量分析。
2.1.2.4高效液相色譜法
高效液相色譜是根據(jù)不同組分在固定相和流動(dòng)相中的吸附或分配系數(shù)的不同來實(shí)現(xiàn)分離的方法。該技術(shù)可與各種檢測器串聯(lián),廣泛應(yīng)用于中藥多糖單糖組成和含量的檢測。氨基柱、糖柱和C18柱常用于分離中藥多糖。HPLC可以串聯(lián)的檢測器有蒸發(fā)光擴(kuò)散器(ELSD)、折光率檢測器(RID)、紫外檢測器(UV)、熒光檢測器(FLD)、四極桿質(zhì)譜儀(MS)、三重四極桿質(zhì)譜儀(MS/MS)等。通常,當(dāng)HPLC與常規(guī)檢測器(如ELSD和里德)串聯(lián)時(shí),樣品不需要柱前衍生。由于中藥糖類成分中基本沒有紫外-可見吸收基團(tuán)或熒光基團(tuán),所以用紫外和FLD檢測器測定時(shí)需要柱前衍生,而PMP衍生是HPLC-UV常用的衍生方法。
質(zhì)譜是一種萬能檢測器,具有應(yīng)用范圍廣、靈敏度高、檢測速度快等特點(diǎn),彌補(bǔ)了傳統(tǒng)。
ELSD、RID、紫外、FLD探測器存在靈敏度低、選擇性差、重復(fù)性差等缺點(diǎn)。在中藥多糖含量測定中顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br/>
2.2結(jié)構(gòu)分析技術(shù)
2.2.1傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析技術(shù)
研究多糖的單糖組成是分析多糖結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。通常將中藥多糖水解成單糖,經(jīng)衍生化、中和、過濾后,用薄層色譜、HPCE、氣相色譜、HPAEC、高效液相色譜檢測多糖的單糖組成。其中,氣相色譜法、HPAEC法和高效液相色譜法應(yīng)用廣泛。這些技術(shù)可以檢測多糖的單糖組成和含量比例。另外,高效凝膠滲透色譜(HPGPC)是凝膠滲透色譜(GPC)和高效液相色譜(HPLC)的結(jié)合,常用于檢測中藥中多糖的分子量和分布范圍。
為了獲得更多的結(jié)構(gòu)信息,高碘酸鹽氧化、Smith降解、甲基化分析等化學(xué)方法也被用于中藥多糖的結(jié)構(gòu)分析。高碘酸鹽氧化可以通過高碘酸鹽的消耗和產(chǎn)生的甲酸量來判斷多糖中糖苷鍵的位置和連接方式等結(jié)構(gòu)信息。史密斯降解是高碘酸鹽氧化物還原,接著水解,從而推斷糖苷鍵的鍵型和位置。在甲基化分析中,單糖的所有游離殘基都被甲基化試劑甲基化,還原乙酰化后再用GC-MS檢測,從而推斷出單糖的連接方式。
另外,利用PMP衍生化對單糖進(jìn)行標(biāo)記后,可以利用HPLC-MS提供的分子一級(jí)質(zhì)譜(即母離子的信息)來確認(rèn)和確定中藥多糖中單糖標(biāo)記物的結(jié)構(gòu)。此外,HPLC-MS/MS/MS可以提供分子(即母離子和子離子的碎片)的第一和第二質(zhì)譜的結(jié)構(gòu)信息,以確認(rèn)和確定中藥多糖的單糖。此外,糖譜法是一種可以通過化學(xué)或系列定位酶消化技術(shù)獲得多糖降解產(chǎn)物片段,以及層析等手段對多糖進(jìn)行分離鑒定的技術(shù)。該技術(shù)在一定程度上可以表征一類多糖降解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特征,一種多糖只有一個(gè)特征糖譜,可以作為中藥多糖的指紋圖譜。
2.2.2新的結(jié)構(gòu)分析技術(shù)
2.2.2.1傅里葉變換紅外光譜(FTIR)
紅外光譜是一種電磁波,多糖結(jié)構(gòu)中的基團(tuán)可以呈現(xiàn)特定的紅外吸收光譜,因此紅外光譜可以用于中藥多糖的結(jié)構(gòu)分析。目前,紅外光譜主要利用4 000~400 cm-1波段檢測多糖組分,是分析多糖結(jié)構(gòu)的重要手段。隨著儀器技術(shù)的發(fā)展,F(xiàn)TIR技術(shù)在IR的基礎(chǔ)上得到了發(fā)展,其靈敏度、信噪比、分辨率、掃描速率、重現(xiàn)性和波長準(zhǔn)確度都有了很大的提高。該技術(shù)主要用于中藥多糖基團(tuán)結(jié)構(gòu)和糖苷鍵連接的分析。
2.2.2.2核磁共振波譜(NMR)
核磁共振是利用磁場檢測分子中原子核的性質(zhì)及其與周圍化學(xué)環(huán)境的相互作用來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析。該技術(shù)不破壞多糖樣品,能準(zhǔn)確反映多糖的整體真實(shí)結(jié)構(gòu)。它是目前中藥多糖結(jié)構(gòu)分析的主要技術(shù)。隨著強(qiáng)磁場技術(shù)的發(fā)展,核磁共振可分為1h-NMR、13c-NMR和2D-NMR。這些技術(shù)可以提供單糖殘基的類型、每個(gè)糖殘基中C和H的化學(xué)位移、每個(gè)糖殘基之間的連接位置和連接序列等結(jié)構(gòu)信息。
2.2.2.3高分辨率質(zhì)譜(HRMS)
隨著質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展,HRMS技術(shù)在中藥多糖結(jié)構(gòu)分析中顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿ΑRMS具有高靈敏度、高分辨率、掃描速度快的特點(diǎn),可以為中藥中未知的多糖提供準(zhǔn)確的分子量和相關(guān)的結(jié)構(gòu)信息。目前,HRMS主要包括飛行時(shí)間質(zhì)譜(TOF)、靜電場軌道阱(Orbitrap)等,用于分析中藥多糖的結(jié)構(gòu)。此外,HRMS可以與其他檢測技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)中藥多糖的多維結(jié)構(gòu)分析。
3結(jié)論與展望
目前,由于中藥多糖種類繁多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,研究還不充分。以上中藥多糖的預(yù)處理和檢測方法為中藥多糖的含量測定、單糖組成分析、分子量和結(jié)構(gòu)分析提供了參考。目前,尋找一種環(huán)保、低成本、提取效率高的預(yù)處理技術(shù)是中藥多糖研究的重要內(nèi)容之一。高壓脈沖電場輔助提取、動(dòng)態(tài)高壓微射流輔助提取、加速溶劑提取和超臨界流體提取是近年來中藥多糖提取的新興技術(shù)。與傳統(tǒng)工藝相比,新工藝具有綠色污染小、提取效率高的特點(diǎn)。此外,越來越多的學(xué)者逐漸探索HPLC-HRMS及其相關(guān)聯(lián)用技術(shù)用于中藥多糖的檢測。該方法可提供重要信息,如分子量、數(shù)均分子量、分子量分布、多糖組分的單元結(jié)構(gòu)、單糖組成和多糖含量等。所測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,在中藥多糖的表征方面具有良好的應(yīng)用潛力,將有助于中藥多糖成分的進(jìn)一步開發(fā)利用。