光电解催化预处理提升硫酸化多糖NMR谱图质量：超越酸降解的创新策略

本研究针对高粘度硫酸化多糖（如卡拉胶和岩藻聚糖）核磁共振（NMR）谱图分辨率低的问题，对比了盐酸（HCl）降解与光电解催化（PE）预处理的效果。结果表明，PE法能在保留结构单元的同时高效降低分子量，显著提升NMR信号清晰度，避免了酸降解导致的单糖副产物干扰，为复杂多糖结构解析提供了新方法。

　　

论文解读

背景与挑战
硫酸化多糖（如源自海藻的卡拉胶和岩藻聚糖）因其抗凝血、抗肿瘤等生物活性备受关注，但其高粘度和大分子量导致核磁共振（NMR）谱图分辨率低，阻碍结构解析。传统酸降解法虽能降低分子量，但会破坏硫酸基团并产生单糖副产物，干扰NMR信号。如何在不改变结构的前提下获得高质量NMR数据，成为多糖研究的关键瓶颈。

研究设计与方法
中国某研究团队在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》发表论文，系统比较了盐酸（HCl）与光电解催化（PE）预处理对两种典型硫酸化多糖（卡拉胶和岩藻聚糖）的影响。通过高效凝胶渗透色谱（HPGPC）监测分子量变化，薄层色谱（TLC）分析降解产物组成，并结合傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和二维核磁（HSQC）验证结构完整性。

关键结果

1. 分子量控制效率

   • HCl在100°C下30分钟即可将卡拉胶降解至20 kDa，但产物呈现多峰分布；PE需50分钟达到相同效果，但产物单分散性更优。
   • 岩藻聚糖降解中，HCl 10分钟即可达到30 kDa，而PE需60分钟，但后者能保留更多硫酸化多糖含量（74% vs HCl的26%）。

2. 结构完整性对比

   • FT-IR显示PE处理后的样品保留特征吸收峰（如1260 cm^?1
     的S=O键），而HCl处理导致中性糖含量下降50%以上。
   • NMR谱图中，HCl降解引入异常信号（如卡拉胶中5.0 ppm的新峰），而PE处理的样品仅增强原有信号分辨率。

3. NMR谱图优化机制

   • PE通过H₂
     O₂
     激活产生的羟基自由基（·OH）非选择性断裂糖链，避免酸降解对末端单糖的定向攻击。
   • HSQC图谱证实，PE处理的岩藻聚糖保留关键交叉峰（如5.06/97.5 ppm对应α-L-岩藻糖残基），而HCl产物出现β-D-半乳糖（5.00/100.6 ppm）等干扰信号。

结论与意义
该研究证实，光电解催化是一种更温和、可控的多糖解聚方法，其50分钟（卡拉胶）和60分钟（岩藻聚糖）的处理条件能平衡分子量降低与结构保留的需求，为复杂硫酸化多糖的精准结构解析提供了新策略。相较于传统酸降解，PE法避免了副产物干扰，显著提升NMR数据的可靠性，对推动海洋多糖药物开发具有重要应用价值。