药说｜快速绘制中草药植物多糖指纹谱

异草灵芝发瑞光，不浇滋润自然芳。

何劳更问延龄药，必可同天地久长。

——《缘识》宋太宗

神农尝百草，酸、苦、甘、咸、辛。

上个世纪60年代，《Nature》首次发文阐述了香菇多糖的抗肿瘤活性，引起科学界对多糖特别是中草药多糖的关注。

许多药用价值极高的中草药都富含植物多糖，但因植物种类、产地和栽培条件的不同，其药效和毒性存在显著差异。

多糖组分的评价、鉴别和表征对于糖基药物的质量控制和对其生物学功能的诠释至关重要。然而，植物多糖是不同糖链聚合物的混合物，它们分子量大 (高达百万或千万 Da)，结构极其复杂。目前常规的分析技术对多糖大分子的直接有效测定仍是一个严峻挑战，需要更灵敏、更高通量的表征和鉴别技术，以快速生成特征指纹图谱用于质量评估。

南京师范大学 David Chen 教授、李红丽副教授课题组开发了一种原位质谱结合机械化学提取的分析方案，通过实时直接分析离子源 (DART) 先将多糖聚合物直接裂解为特征小分子碎片，后进入质谱 (MS) 检测，从而快速获得植物多糖的指纹图谱。

该研究以铁皮石斛 (DO)、金钗石斛 (DN)、党参 (CP)、黄芪 (AM)、茯苓 (PC) 和香菇 (LE) 六种中草药来测试 DART-MS 表征植物多糖分子的潜力。实验证明 DART 在几秒内即可获得不同类型植物多糖的特征片段离子，检测限 (LOD) 在0.01-0.1 ng/mL。

温度是多糖大分子在 DART 下发生源内裂解的关键参数，实验中对其进行了优化 (250-450℃)。为表征大分子多糖产生的碎片离子，总结裂解规律，对多个单糖和寡糖的标准品也进行了 DART-MS 分析和对比。通过匹配精确质量，解析出了糖类化合物的 DART-MS 碎片的结构和离子加合形式，质量误差小于10 ppm。

图1、六种植物多糖的 DART-MS 谱图，铁皮石斛 (DO, 浙江1)、金钗石斛 (DN)、党参 (CP, 甘肃)、黄芪 (AM)、茯苓 (PC) 和香菇 (LE)。

图2、不同植物多糖混合物的 DART-MS 分析。(A) 党参和茯苓，(B) 金钗石斛和与黄芪，(C) 铁皮石斛与香菇，(D) 党参、茯苓和黄芪；各植物多糖的主要特征离子用不同的符号标记，如图所示。

多变量数据分析显示，不同产地和种类的植物多糖 DART-MS 指纹图谱存在明显差异，并发现了物种之间的特征标志物分子信号。DART-MS 和机械化学提取方法相结合，可直接对完整的植物多糖分子进行高通量快速分析，无需复杂样品前处理，即可实现有效区分、评估植物多糖的分子特征。

DART-MS 结合机械化学提取法用于复杂大分子植物多糖的直接、高效分析，是一种简单、快速、高通量的植物多糖分析方案，避免了繁琐、耗时的样品预处理和传统分析方法瓶颈。

该方法可快速生成植物多糖指纹图谱，并能用于不同种类和产地的植物多糖的快速区分，为植物多糖品质的快速分析鉴定提供了新方法，在药材质量控制和评估方向有广阔应用前景。