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摘 要 果胶的来源比较广泛，研究发现，来源不同的果胶其分子量和结构等均有区别，从而导致其理化和功能性质也不尽相同。本文研究了化学法、酶法、仪器分析法等几种检测果胶低聚糖的方法的优缺点，其中以电喷雾质谱法（ESI-MS）在果胶结构检测中最为快速
有效。
关键词 果胶；低聚糖；结构；检测
中图分类号 TQ 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)101-0210-01
果胶的来源比较广泛，但就目前果胶的生产而言，商业果胶的原料主要是柑橘皮（含果胶30%）、柠檬皮（含果胶25%）及苹果皮（含果胶15%）。研究发现，来源不同的果胶其分子量、甲酯化程度、乙酰化程度、带有其它基团的多少等均有区别，从而导致其理化和功能性质也不尽相同。因此，在实际生产中糖结构的研究，无论是对高活性糖的开发和研究，还是对糖生物学中构效关系的探索，都具有至关重要的
意义。
1 果胶的结构和化学组成
果胶（Pectin）是一组聚半乳糖醛酸。在适宜条件下其溶液能形成凝胶和部分发生甲氧基化（甲酯化，也就是形成甲醇酯），其主要成分是部分甲酯化的a（l，4）-D-聚半乳糖醛酸。残留的羧基单元以游离酸的形式存在或形成铵、钾钠和钙等盐。
果胶是一种多糖类物质，同其它植物多糖一样，果胶是具有一定高级空间构象的是大分子化合物。但就其化学组成和生物性而言，果胶类多糖是植物细胞壁多糖类家族中最为复杂的一员，其化学结构和分子量在不同的植物组织中也各有所不同。
2 果胶低聚糖组成与结构的研究方法
2.1 果胶物质研究的基础
果胶是一种多糖类物质，其降解产物为不同聚合度的寡糖。单糖组成的种类和数目等均不相同，使得糖的结构十分复杂。要完全阐明一个糖分子的结构，需要掌握以下几方面的信息：
1）分子量及组成单糖的种类与摩尔比。
2）各糖环的构象与异头碳的构型。
3）各组成糖残基之间的连接方式。
4）糖残基的连接顺序。
5）二级结构及空间构象等。
2.2 果胶结构研究方法
2.2.1 化学方法
化学降解是糖化学研究中的传统方法，在分析糖的结构中广泛应用，此法不仅可以确定糖的组成，糖链的连接方式，还可以提供部分酸水解、碱性降解、过碘酸氧化、甲基化分析和Smith降解等大量的其他结构信息。但化学方法的对糖分子结构破坏比较较严重。
2.2.2 酶学方法
相对上述方法而言，酶学方法是一种比较温和且具有高度专一性的糖分析方法。目前已提取的糖苷酶有数十种之多，它们分别对于不同的糖基、连接方式和异头碳立体构型具有高度的专一性。内切糖苷酶可以选择性的切断糖链内某种糖苷键，从而使复杂的分子降解为简单的小分子片段；而外切酶可以从糖链分子的一端开始逐个切下单糖，根据外切酶和酶切产物单糖的种类，可以判断出该糖与糖链的连接位点及连接的立体构型，从而获得糖链分子结构。
2.2.3 仪器方法
近年来，仪器分析技术的飞速发展，其中以基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）和电喷雾质谱（ESI-MS）为代表的生物质谱技术为分析生物大分子质谱的研究开拓了新领域，并快速发展成为在多个层次上分析研究生物分子的生物质谱学，使人类能够在毫克级，甚至微克级水平上快速确定一些寡糖的一级结构及空间构象。
1）基质辅助激光解析质谱法（MALDI-MS）。
1988年，德国科学家Karas和Hillenkamp等首创MALDI技术。基质辅助激光解析质谱技术（MALDI-MS）的基本原理是将分析物分散在基质分子中并形成晶体，当用激光照射晶体时，由于基质分子经辐射所吸收的能量，导致能量蓄积并迅速产热，从而使基质晶体升华，致使基质和分析物膨胀并进入气相。MALDI所产生的质谱图多为单电荷离子，常用飞行时间（TOF）检测器来检测这种离子化方式产生的离子，因此MALDI-MS常与TOF一起称为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）。由于MALDI-MS产生的分子、离子非常稳定，不易裂解，因此很快被成功地用于糖的组成和分子量的分析，测定天然混合物中非衍生化寡糖的分子量分布格效果很好。但是在实际使用时发现，该技术存在分辨率较低的缺点，难以得到有关分子量分布及细微结构差异的信息。
2）电喷雾质谱法（ESI-MS）。
电喷雾质谱技术的基本原理是在毛细管的出口处施加一高电压，所产生的高电场使从毛细管流出的样品液体雾化成细小的带电液滴，随着溶剂蒸发，液滴表面的电荷强度逐渐增大，最后液滴崩解为大量带一個或多个电荷的离子，致使分析物以单电荷或多电荷离子的形式进入气相。电喷雾离子化具有产生高电荷离子而不是碎片离子，使质量电荷比（m/z）降低到多数质量分析仪器都可以检测的范围的特点，因而大大扩展了分子量的分析范围，离子的真实分子质量也可以根据质荷比及电行数算出。近年来，ESI-MS已在糖的结构分析中显示出了优越的测定效果。由于ESI-MS较灵敏的能检测出非衍生化的糖，而且无需衍生化就能，确定寡糖的结构、聚合度及组成，并能精确测定糖蛋白的分子量，寡糖的序列及结构均一性，以及Laminarin结构不均一性。ESI-MS也可用于衍生化糖的测定。ESI-MS由于可以搭配分辨率比TOF更高的质谱检测器进行检测，因此常被用于糖型的分析。
3 结论
本文对比了传统的化学分析法、酶学方法、MALDI-MS以及ESI-MS这几种方法在测定低聚果糖结构方面的效果，其中电喷雾质谱法（ESI-MS）以其灵敏度高、精确性好被确定为低聚果糖结构检测的最佳方法。
参考文献
[1]孙元琳,汤坚.果胶类多糖的研究进展[J].食品与机械,2004,20(6): 60-63.
[2]刘翠平,方积年.质谱技术在糖类结构分析中的应用[J].分析化学,2001,29(6):
710-720.
[3]Mock KK,Davey M,Cottrell JS. The analysis of underivatised oligosaccharides by matrix-assisted laser desorption mass spectrometry. Biochem Biophys Res Commun, 1991,177(2):644-651.
[4]Hancock WS, Apffel A, Charkel J, Souders C, M’Timkulu T, Pougor E, Guzzetta AW. eversed-phase peptide mapping of glycoproteins using liquid chromatography/electrospray -nization-mass spectrometry. Methods Enzymol,1996,271:403-427.
有效。
关键词 果胶；低聚糖；结构；检测
中图分类号 TQ 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)101-0210-01
果胶的来源比较广泛，但就目前果胶的生产而言，商业果胶的原料主要是柑橘皮（含果胶30%）、柠檬皮（含果胶25%）及苹果皮（含果胶15%）。研究发现，来源不同的果胶其分子量、甲酯化程度、乙酰化程度、带有其它基团的多少等均有区别，从而导致其理化和功能性质也不尽相同。因此，在实际生产中糖结构的研究，无论是对高活性糖的开发和研究，还是对糖生物学中构效关系的探索，都具有至关重要的
意义。
1 果胶的结构和化学组成
果胶（Pectin）是一组聚半乳糖醛酸。在适宜条件下其溶液能形成凝胶和部分发生甲氧基化（甲酯化，也就是形成甲醇酯），其主要成分是部分甲酯化的a（l，4）-D-聚半乳糖醛酸。残留的羧基单元以游离酸的形式存在或形成铵、钾钠和钙等盐。
果胶是一种多糖类物质，同其它植物多糖一样，果胶是具有一定高级空间构象的是大分子化合物。但就其化学组成和生物性而言，果胶类多糖是植物细胞壁多糖类家族中最为复杂的一员，其化学结构和分子量在不同的植物组织中也各有所不同。
2 果胶低聚糖组成与结构的研究方法
2.1 果胶物质研究的基础
果胶是一种多糖类物质，其降解产物为不同聚合度的寡糖。单糖组成的种类和数目等均不相同，使得糖的结构十分复杂。要完全阐明一个糖分子的结构，需要掌握以下几方面的信息：
1）分子量及组成单糖的种类与摩尔比。
2）各糖环的构象与异头碳的构型。
3）各组成糖残基之间的连接方式。
4）糖残基的连接顺序。
5）二级结构及空间构象等。
2.2 果胶结构研究方法
2.2.1 化学方法
化学降解是糖化学研究中的传统方法，在分析糖的结构中广泛应用，此法不仅可以确定糖的组成，糖链的连接方式，还可以提供部分酸水解、碱性降解、过碘酸氧化、甲基化分析和Smith降解等大量的其他结构信息。但化学方法的对糖分子结构破坏比较较严重。
2.2.2 酶学方法
相对上述方法而言，酶学方法是一种比较温和且具有高度专一性的糖分析方法。目前已提取的糖苷酶有数十种之多，它们分别对于不同的糖基、连接方式和异头碳立体构型具有高度的专一性。内切糖苷酶可以选择性的切断糖链内某种糖苷键，从而使复杂的分子降解为简单的小分子片段；而外切酶可以从糖链分子的一端开始逐个切下单糖，根据外切酶和酶切产物单糖的种类，可以判断出该糖与糖链的连接位点及连接的立体构型，从而获得糖链分子结构。
2.2.3 仪器方法
近年来，仪器分析技术的飞速发展，其中以基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）和电喷雾质谱（ESI-MS）为代表的生物质谱技术为分析生物大分子质谱的研究开拓了新领域，并快速发展成为在多个层次上分析研究生物分子的生物质谱学，使人类能够在毫克级，甚至微克级水平上快速确定一些寡糖的一级结构及空间构象。
1）基质辅助激光解析质谱法（MALDI-MS）。
1988年，德国科学家Karas和Hillenkamp等首创MALDI技术。基质辅助激光解析质谱技术（MALDI-MS）的基本原理是将分析物分散在基质分子中并形成晶体，当用激光照射晶体时，由于基质分子经辐射所吸收的能量，导致能量蓄积并迅速产热，从而使基质晶体升华，致使基质和分析物膨胀并进入气相。MALDI所产生的质谱图多为单电荷离子，常用飞行时间（TOF）检测器来检测这种离子化方式产生的离子，因此MALDI-MS常与TOF一起称为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）。由于MALDI-MS产生的分子、离子非常稳定，不易裂解，因此很快被成功地用于糖的组成和分子量的分析，测定天然混合物中非衍生化寡糖的分子量分布格效果很好。但是在实际使用时发现，该技术存在分辨率较低的缺点，难以得到有关分子量分布及细微结构差异的信息。
2）电喷雾质谱法（ESI-MS）。
电喷雾质谱技术的基本原理是在毛细管的出口处施加一高电压，所产生的高电场使从毛细管流出的样品液体雾化成细小的带电液滴，随着溶剂蒸发，液滴表面的电荷强度逐渐增大，最后液滴崩解为大量带一個或多个电荷的离子，致使分析物以单电荷或多电荷离子的形式进入气相。电喷雾离子化具有产生高电荷离子而不是碎片离子，使质量电荷比（m/z）降低到多数质量分析仪器都可以检测的范围的特点，因而大大扩展了分子量的分析范围，离子的真实分子质量也可以根据质荷比及电行数算出。近年来，ESI-MS已在糖的结构分析中显示出了优越的测定效果。由于ESI-MS较灵敏的能检测出非衍生化的糖，而且无需衍生化就能，确定寡糖的结构、聚合度及组成，并能精确测定糖蛋白的分子量，寡糖的序列及结构均一性，以及Laminarin结构不均一性。ESI-MS也可用于衍生化糖的测定。ESI-MS由于可以搭配分辨率比TOF更高的质谱检测器进行检测，因此常被用于糖型的分析。
3 结论
本文对比了传统的化学分析法、酶学方法、MALDI-MS以及ESI-MS这几种方法在测定低聚果糖结构方面的效果，其中电喷雾质谱法（ESI-MS）以其灵敏度高、精确性好被确定为低聚果糖结构检测的最佳方法。
参考文献
[1]孙元琳,汤坚.果胶类多糖的研究进展[J].食品与机械,2004,20(6): 60-63.
[2]刘翠平,方积年.质谱技术在糖类结构分析中的应用[J].分析化学,2001,29(6):
710-720.
[3]Mock KK,Davey M,Cottrell JS. The analysis of underivatised oligosaccharides by matrix-assisted laser desorption mass spectrometry. Biochem Biophys Res Commun, 1991,177(2):644-651.
[4]Hancock WS, Apffel A, Charkel J, Souders C, M’Timkulu T, Pougor E, Guzzetta AW. eversed-phase peptide mapping of glycoproteins using liquid chromatography/electrospray -nization-mass spectrometry. Methods Enzymol,1996,271:403-427.