近日，中科院合肥物質(zhì)院強磁場(chǎng)科學(xué)中心王俊峰研究員課題組應用基于分子間雙量子相干技術(shù)提出的IDEAL-II序列，克服了反應過(guò)程中產(chǎn)生的復雜相分離環(huán)境，探究了水溶液中磷脂水解反應的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊LWT - Food Science and Technology上。
磷脂是指含有磷酸的脂質(zhì)，而卵磷脂為取代基團為膽堿的的甘油磷脂，卵磷脂是細胞膜、肺泡表面活性物質(zhì)、脂蛋白和膽汁的重要組成成分，也是溶血磷脂酰膽堿、磷脂酸、甘油二脂、溶血磷脂酸和花生四烯酸的來(lái)源。近年來(lái)，卵磷脂及其水解產(chǎn)物在食品、化妝品、醫藥等領(lǐng)域受到了越來(lái)越多的關(guān)注和應用。然而由于卵磷脂和其水解產(chǎn)物的復雜性，對天然磷脂的組分進(jìn)行定性和定量分析是非常具有挑戰性的。核磁共振技術(shù)在實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤水解過(guò)程并進(jìn)行定性和定量分析方面具有其獨特的優(yōu)勢。核磁共振波譜由于其非侵入性和揭示分子/原子水平信息的能力，在當代生物學(xué)研究中得到了廣泛的應用。一般來(lái)說(shuō)，核磁共振波譜研究要求磁場(chǎng)具有很高的均勻性。而磷脂水解體系受到內部宏觀(guān)磁化率不均勻的影響，其核磁共振譜線(xiàn)將擴展和重疊，直到整個(gè)光譜成為一個(gè)大的包絡(luò )線(xiàn)，失去了提供有用信息的能力，如化學(xué)位移或J耦合信息。隨著(zhù)水解反應的進(jìn)行，整個(gè)反應體系的宏觀(guān)磁化率不斷發(fā)生變化，對磁場(chǎng)產(chǎn)生進(jìn)一步的干擾。因此，直接進(jìn)行常規的一維核磁共振實(shí)驗很難獲得卵磷脂水解過(guò)程的高分辨核磁共振譜。
近年來(lái)，由分子間遠程偶極相互作用所產(chǎn)生的分子間多量子相干（iMQCs）已被證明能夠在非均勻場(chǎng)中獲得高分辨率光譜。基于iDQC提出的IDEAL-Ⅱ序列可以在非均勻場(chǎng)中通過(guò)2D采集獲得1D高分辨液體NMR譜圖。研究團隊結合強磁場(chǎng)核磁共振譜儀的優(yōu)勢，展示了IDEAL-Ⅱ實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤PLA1催化POPC水解過(guò)程的一系列1D氫譜，在對POPC的質(zhì)子譜進(jìn)行了譜峰的歸屬后，對關(guān)鍵質(zhì)子峰的峰面積進(jìn)行了計算和統計，并通過(guò)質(zhì)譜的佐證，提供了POPC水解過(guò)程的關(guān)鍵步驟和時(shí)間節點(diǎn)。基于宏觀(guān)觀(guān)察、核磁譜線(xiàn)的半高寬和動(dòng)態(tài)光散射提供的數據，我們首先驗證了POPC水解體系的非均勻環(huán)境的變化過(guò)程，而后對動(dòng)態(tài)跟蹤反應過(guò)程獲得的核磁共振數據進(jìn)行分析。我們發(fā)現在水解反應開(kāi)始的前半個(gè)小時(shí)，POPC的sn-1位點(diǎn)被PLA1催化斷裂，形成了2-LPC和棕櫚酸，此時(shí)膠束的結構相對穩定；隨后2-LPC上的sn-2位點(diǎn)上的支鏈通過(guò)酰基轉移作用緩慢地轉移到sn-1位點(diǎn)上形成1-LPC，該過(guò)程在2-3小時(shí)后達到平衡；然后1-LPC上的sn-1位點(diǎn)再次被PLA1水解生成GPC和油酸，LPC含量的降低和油酸濃度的升高開(kāi)始破壞膠束的結構，逐漸形成較大的六邊形聚集體；此時(shí)親水的GPC頭基的產(chǎn)生破壞了脂滴周?chē)娜榛缑妫浑S著(zhù)GPC和油酸的積累，水相開(kāi)始從乳液中分離；9 小時(shí)后反應停止，這可能是由于PLA1失活或PLA1在脂質(zhì)上相濃度過(guò)低所致。研究團隊利用核磁共振技術(shù)在復雜環(huán)境下獲得了磷脂水解過(guò)程的反應動(dòng)力學(xué)信息，該項研究結果不僅填補了磷脂水解過(guò)程1H NMR譜數據的空白，而且為其他復雜的異質(zhì)體系的動(dòng)態(tài)分析提供了有效的思路。
強磁場(chǎng)科學(xué)中心博士生王昌浩為該論文的第一作者，強磁場(chǎng)科學(xué)中心王俊峰研究員、朱磊副研究員、廈門(mén)大學(xué)的陳忠教授和華南理工大學(xué)的王永華教授為文章的通訊作者。該項研究獲得國家自然科學(xué)基金、中科院合肥物質(zhì)院院長(cháng)基金以及強磁場(chǎng)安徽省實(shí)驗室方向基金的支持。論文中的NMR實(shí)驗在穩態(tài)強磁場(chǎng)實(shí)驗裝置（SHMFF）的核磁共振譜儀上完成。
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643823001718
分子間雙量子相干技術(shù)在復雜環(huán)境下對磷脂水解過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤分析
