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硫酸化寡糖和多糖广泛存在于自然界中,具有多种生物活性,如抗凝血、抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、抗炎、抑菌和增强机体免疫等。但是硫酸化寡糖和多糖带有大量的负电荷,极性强,其分析检测及制备较为困难。本文采用衍生化策略,以质谱、液相色谱-质谱联用和气相色谱-质谱联用技术为手段,详细分析了酶降解得到的卡拉胶寡糖片段的结构,并系统比较了不同降解方法得到的卡拉胶寡糖的结构和抗氧化活性；发展了多糖硫酸化位点测定的新方法,为研究硫酸化寡糖和多糖结构与功能的关系奠定了基础。本文得到了以下主要结果：1、系统研究了新型κ-卡拉胶酶的降解机制,并对其降解所得的硫酸化κ-卡拉胶寡糖产物的组成和结构序列进行了分析。从土壤杆菌Pedobacter hainanensis的培养液中分离纯化得到了新型κ-卡拉胶酶。经过SDS-PAGE检测其分子量约为55 kDa,在最适条件下(pH 7.0,40℃)其最高相对酶活力为700.53 units/mg。用该酶降解κ-卡拉胶,所得的产物用TLC和HPLC分析,结果表明,该酶降解的产物是一系列聚合度为偶数的卡拉胶寡糖,其中四糖占主要成分。利用ESI-MS技术对不同时间获得的酶解产物进行了序列测定,并结合CID MS/MS分析技术可知,酶降解得到的卡拉胶寡糖的二糖重复单元为An-G4S,即寡糖的非还原端为3,6-内醚-α-D-半乳糖(An),而还原端为4-O-硫酸基-β-D-半乳糖(G4S)。这些结果表明这种新型κ-卡拉胶酶是一种内切酶,专一性的作用于κ-卡拉胶分子内部的β-1,4-糖苷键。该酶为大量制备硫酸化卡拉胶寡糖提供了一种新的途径。2、采用质谱技术深入解析了自由基氧化降解、温和酸水解、酶降解和部分还原性水解等四种不同降解方法获得的κ-卡拉胶寡糖的精细结构,并首次研究比较了这些具有不同结构类型的寡糖的体外和细胞内的抗氧化活性。ESI-MS和CID MS/MS分析结果表明,这四种不同降解方法获得的κ-卡拉胶寡糖的结构有明显的差异。H2O2降解可得到奇数和偶数的卡拉胶寡糖,并且含有4个系列的结构,分别为-(G4S-An)n-、-An-(G4S-An)n-、-(G4S-AnOOH)n-和-An-(G4S-AnOOH)n-,这些寡糖产物的非还原端为3,6-内醚-α-D-半乳糖(An)或4-O-硫酸基-β-D-半乳糖(G4S),还原端为3,6-内醚-α-D-半乳糖(An)或3,6-内醚-α-D-半乳糖酸(AnOOH); HCl水解主要得到的是奇数卡拉胶寡糖-G4S-(An-G4S)n-,这些寡糖产物的还原端和非还原端单糖残基均为4-0-硫酸基-p-D-半乳糖(G4S),此外,HCl水解的产物中还含有少量的偶数卡拉胶寡糖-(G4S-An)n-,其非还原端为4-O硫酸基-β-D-半乳糖(G4S),还原端为3,6-内醚-α-D-半乳糖(An)；κ-卡拉胶酶降解只得到了偶数的卡拉胶寡糖-(An-G4S)n-,这些寡糖产物的非还原端为3,6-内醚-α-D-半乳糖(An),还原端为4-0-硫酸基-p-D-半乳糖(G4S)；而部分还原性水解也只得到了偶数的卡拉胶寡糖-(G4S-Anol)n-,但这些寡糖的结构序列与酶降解所得的寡糖序列完全不同,其非还原端单糖残基为4-O-硫酸基-β-D-半乳糖(G4S),还原端为3,6-内醚-a-D-半乳糖醇(Anol).通过评估寡糖对超氧阴离子(·O2-)、羟自由基(·OH)和DPPH自由基的清除能力以及寡糖的还原能力和细胞内抗氧化活性发现,不同降解方法获得的不同种κ-卡拉胶寡糖具有不同的抗氧化能力。抗氧化效果与寡糖的聚合度、还原糖和硫酸基团的含量以及寡糖还原端单糖的结构密切相关。其中,H202降解得到的寡糖抗氧化活性最高。所得结果为阐明卡拉胶寡糖的结构与抗氧化活性的关系提供了科学依据。3、建立了硫酸化多糖的硫酸化位点分析的新方法,实现了对硫酸化多糖分子中硫酸基团的定性、定量分析。本文以两种硫酸化程度不同的枸杞多糖(LbGp1-OL-SL,硫酸基含量13.7%；LbGp1-OL-SH,硫酸基含量27.4%)为模型分子,采用GC-MS技术对硫酸化模式进行了分析。通过对样品进行一系列的衍生化处理,将多糖转化为其对应的部分甲基化糖醇乙酸酯衍生物。而多糖分子中硫酸基被转化为乙酰基,乙酰基完整保留了原本硫酸基的结构信息。通过确定衍生化后增加的乙酰基的位置和数目,就可以判断出硫酸化修饰的多糖中硫酸基的位置和数目。研究结果表明,在硫酸化程度较低的枸杞多糖分子中(LbGp1-OL-SL),有12.65%的硫酸基团位于Ara残基的C-5位上,而只有0.69%和0.34%的硫酸基团分别位于Gal残基的C-4和C-6位上；在硫酸化程度较高的枸杞多糖分子中(LbGp1-OL-SH),有24.96%的硫酸基团位于Ara残基的C-5位上,而只有0.40%和2.02%的硫酸基团分别位于Gal残基的C-4和C-6位上。该方法为研究硫酸化多糖的细微结构提供了方法学上的依据,可以用于研究硫酸基团对多糖活性的影响和改变,为进一步阐明硫酸化位点与功能的关系有重要意义。