中性寡糖和糖苷类化合物的异构体的质谱识别新方法研究

Our objective is to develop a novel and efficient method for differentiating isomers of neutral oligosaccharides and glucosides by ion mobility-mass spectrometry (IM-MS), quadruple-time-of-flight mass spectrometry (Q-TOF-MS), and ion trap mass spectrometry (IT-MS). Isomers of oligosaccharides will be recognized according to their size and shape by the combination of IM-MS and derivatization, and their collision cross section will be measured. Method for distinguishing isomers of oligosaccharides and glucosides will be developed by ESI-MS/MS and using an amino acid as adjuvant. The amino acid can improve ionization efficiency of carbohydrates and restrain the generation of other anionic adducts. The experimental results will be explained from the perspective of the gas-phase acidity and basicity. We try to find one or more metal ions which are closely coupled with oligosaccharides and glucosides and can recognize their isomers by ESI-IT MS. Then the recognition mechanism will be investigated by quantum computation. Finally, the new developed methods will be applied to distinguish the isomers of oligosaccharides and glucosides in the extract of traditional Chinese herbal medicine, for example, ginseng, and we're hoping to find new compounds. It is expected to make a breakthrough in differentiation of isomers of neutral oligosaccharides and glucosides by our study.

本项目以离子淌度质谱（IM-MS）、四极杆-飞行时间质谱（Q-TOF-MS）和离子阱质谱（IT-MS）为主要研究手段，建立新的高效的中性寡糖和糖苷的异构体识别的方法。利用IM-MS结合衍生化技术使得寡糖异构体可按大小和形状得以区分，并对异构体的碰撞截面进行计算；从常见氨基酸中筛选到可以提高糖类的离子化效率并且还会抑制糖类与其他阴离子结合的氨基酸作为辅助剂，通过糖类和氨基酸形成的气相非共价复合物离子的电喷雾（ESI）串联质谱区分寡糖/糖苷异构体，并从气相酸碱度的角度阐释实验结果；利用ESI-IT MS探索能够与寡糖/糖苷紧密结合并对其异构体有识别作用的金属离子，通过量子化学计算研究识别机理。将所建立的新方法应用于人参等复杂体系提取物中寡糖和糖苷类化合物的异构体的区分，以期发现常规方法未曾检测到的化合物。本项目集成了先进的质谱技术，期望可以使中性寡糖/糖苷的异构体识别研究具有突破性的进展。

糖是生命过程中的基础物质，是三大生命物质之一。糖类的结构分析是研究其生物功能的必要前提，但是由于糖类具有结构相似性、不易挥发和极性强等特点，加上以前缺少有效的分析工具，使得糖类物质的结构分析非常困难，严重制约了糖链结构与功能关系的研究。目前迫切需要解决的问题就是寻找合适的方法来鉴定糖类的异构体。本项目以离子淌度质谱（IM-MS）、四极杆-飞行时间质谱（Q-TOF-MS）和离子阱质谱（IT-MS）为主要研究手段，建立新的高效的中性寡糖和糖苷的异构体识别的方法。利用IM-MS结合衍生化技术使得寡糖异构体可按大小和形状得以区分，并对异构体的碰撞截面进行了计算；从常见氨基酸中筛选到可以提高糖类的离子化效率并且还会抑制糖类与其他阴离子结合的氨基酸作为辅助剂，通过糖类和氨基酸形成的气相非共价复合物离子的电喷雾（ESI）串联质谱区分寡糖/糖苷异构体，并从气相酸碱度的角度阐释实验结果；研究了能够与寡糖/糖苷紧密结合并对其异构体有识别作用的金属离子，并通过量子化学计算研究了识别机理；将所建立的新方法应用于人参等复杂体系转化产物中寡糖和糖苷类化合物的异构体的区分。本项目集成了先进的质谱技术，使中性寡糖/糖苷的异构体识别研究具有了突破性的进展。