基于部分甲基化醛腈乙酸酯（PMANs）的多糖甲基化分析替代性GC-MS库构建及其在糖苷键鉴定中的应用

针对复杂多糖糖苷键结构解析的难题，中国科学院团队开发了基于部分甲基化醛腈乙酸酯（PMANs）的GC-MS分析新策略。研究系统建立了涵盖46种己糖、32种戊糖和16种脱氧己糖的PMANs全谱库，通过互补极性毛细管柱分析洗脱行为，为缺乏标准品的糖苷键鉴定提供替代方案。该库显著提升了多糖甲基化分析的准确性和可及性，相关成果发表于《Carbohydrate Polymers》。

　　

多糖作为自然界最丰富的生物聚合物之一，其结构复杂性主要源于单糖组成多样性和糖苷键连接方式的异构性。传统甲基化分析方法依赖部分甲基化醛醇乙酸酯（PMAAs），但由于其分子首尾结构相似，电子轰击质谱（EI-MS）碎片离子差异微小，导致糖苷键鉴定严重依赖经验。更棘手的是，许多关键单糖缺乏标准品，使得复杂多糖的结构解析如同破解没有密码本的加密信息。

针对这一挑战，黑龙江中医药大学团队在《Carbohydrate Polymers》发表研究，创新性地复兴了部分甲基化醛腈乙酸酯（PMANs）这一传统衍生化方法。PMANs分子中醛基经羟胺转化形成的腈基（-C≡N）与还原端羟基形成显著结构不对称性，使得C₁→C₆和C₆→C₁两种裂解路径产生质量数差异明显的特征离子，极大提升了质谱解析的可靠性。

研究团队采用三步关键实验策略：首先系统合成94种PMANs衍生物（覆盖8种常见单糖的所有可能取代模式），通过优化盐酸甲醇解、选择性甲基化和乙酰化反应条件确保产物纯度；其次采用DB-5ms和HP-50+两根极性互补毛细管柱，建立相对保留时间（RRT）数据库以区分异构体；最后通过高分辨EI-MS解析特征碎片规律，如m/z 43（CH₃CO⁺）和m/z 60（CH₃CONH⁺）等诊断离子。

材料与试剂部分显示，研究选用L-阿拉伯糖（Ara）、D-木糖（Xyl）等8种代表性单糖，通过控制甲基化程度获得1-3个甲基取代的PMANs。衍生化原理章节详细阐释了图1所示路径：单糖先经盐酸甲醇解开环，随后在NaOCH₃/CH₃I体系中进行区域选择性甲基化，最终通过羟胺肟化和乙酸酐乙酰化获得目标产物。

结论部分强调该库解决了三大痛点：首次完整收录醛己糖（如6-连接葡萄糖）、醛戊糖（如3-连接木糖）和脱氧己糖（如2-连接鼠李糖）的PMANs质谱数据；建立双柱洗脱规律辅助异构体鉴别；开发配套分析软件（2023SR1816126）。讨论指出该方法相比PMAAs具有三大优势：特征碎片更易识别（如m/z 158指示1→6连接）、低丰度样品分析灵敏度提升30%、特别适合含脱氧糖的细菌多糖分析。

这项研究不仅填补了PMANs系统性研究的空白，更通过将传统方法与现代GC-MS技术结合，为食品科学（益生元结构鉴定）、中医药（多糖药效基础研究）和微生物学（细菌荚膜分析）等领域提供了新的分析工具。正如通讯作者Yong-Gang Xia团队强调的，该库的建立使得即使没有深厚质谱经验的研究者，也能通过特征离子"指纹"准确推断糖苷键类型，这对推动多糖结构-功能关系研究具有里程碑意义。