中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（Steady High Magnetic Field Facility，简称SHMFF）是国家发改委支持的“十一五”国家重大科技基础设施。SHMFF法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，共建单位是中国科学技术大学。各项任务以中国科学院强磁场科学中心为依托... 更多简介 +
近日，稳态强磁场实验装置（SHMFF）用户中科院合肥研究院强磁场中心王俊峰研究员课题组，借助SHMFF所属超导磁体SM3及配套NMR，应用基于分子间双量子相干技术提出的IDEAL-II序列，克服了反应过程中产生的复杂相分离环境，探究了水溶液中磷脂水解反应的动力学过程，相关成果以题为“In situ enzymatic hydrolysis characterisation of phospholipid using 1H NMR in a heterogeneous environment”发表在国际期刊LWT - Food Science and Technology上。
磷脂是指含有磷酸的脂质，而卵磷脂为取代基团为胆碱的的甘油磷脂，卵磷脂是细胞膜、肺泡表面活性物质、脂蛋白和胆汁的重要组成成分，也是溶血磷脂酰胆碱、磷脂酸、甘油二脂、溶血磷脂酸和花生四烯酸的来源。近年来，卵磷脂及其水解产物在食品、化妆品、医药等领域受到了越来越多的关注和应用。然而由于卵磷脂和其水解产物的复杂性，对天然磷脂的组分进行定性和定量分析是非常具有挑战性的。核磁共振技术在实时动态跟踪水解过程并进行定性和定量分析方面具有其独特的优势。核磁共振波谱由于其非侵入性和揭示分子/原子水平信息的能力，在当代生物学研究中得到了广泛的应用。一般来说，核磁共振波谱研究要求磁场具有很高的均匀性。而磷脂水解体系受到内部宏观磁化率不均匀的影响，其核磁共振谱线将扩展和重叠，直到整个光谱成为一个大的包络线，失去了提供有用信息的能力，如化学位移或J耦合信息。随着水解反应的进行，整个反应体系的宏观磁化率不断发生变化，对磁场产生进一步的干扰。因此，直接进行常规的一维核磁共振实验很难获得卵磷脂水解过程的高分辨核磁共振谱。
近年来，由分子间远程偶极相互作用所产生的分子间多量子相干（iMQCs）已被证明能够在非均匀场中获得高分辨率光谱。基于iDQC提出的IDEAL-Ⅱ序列可以在非均匀场中通过2D采集获得1D高分辨液体NMR谱图。研究团队结合强磁场核磁共振谱仪的优势，展示了IDEAL-Ⅱ实时动态跟踪PLA1催化POPC水解过程的一系列1D氢谱，在对POPC的质子谱进行了谱峰的归属后，对关键质子峰的峰面积进行了计算和统计，并通过质谱的佐证，提供了POPC水解过程的关键步骤和时间节点。基于宏观观察、核磁谱线的半高宽和动态光散射提供的数据，我们首先验证了POPC水解体系的非均匀环境的变化过程，而后对动态跟踪反应过程获得的核磁共振数据进行分析。我们发现在水解反应开始的前半个小时，POPC的sn-1位点被PLA1催化断裂，形成了2-LPC和棕榈酸，此时胶束的结构相对稳定；随后2-LPC上的sn-2位点上的支链通过酰基转移作用缓慢地转移到sn-1位点上形成1-LPC，该过程在2-3小时后达到平衡；然后1-LPC上的sn-1位点再次被PLA1水解生成GPC和油酸，LPC含量的降低和油酸浓度的升高开始破坏胶束的结构，逐渐形成较大的六边形聚集体；此时亲水的GPC头基的产生破坏了脂滴周围的乳化界面；随着GPC和油酸的积累，水相开始从乳液中分离；9 小时后反应停止，这可能是由于PLA1失活或PLA1在脂质上相浓度过低所致。研究团队利用核磁共振技术在复杂环境下获得了磷脂水解过程的反应动力学信息，该项研究结果不仅填补了磷脂水解过程1H NMR谱数据的空白，而且为其他复杂的异质体系的动态分析提供了有效的思路。
强磁场科学中心博士生王昌浩为该论文的第一作者，强磁场科学中心王俊峰研究员、朱磊副研究员、厦门大学的陈忠教授和华南理工大学的王永华教授为文章的通讯作者。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643823001718
分子间双量子相干技术在复杂环境下对磷脂水解过程进行实时动态跟踪分析
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