Trong phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton, tất cả proton của carbohydrate (bao gồm cả mono-, oligo- và polysacarit-) cĩ độ dịch chuyển hĩa học nằm trong khoảng từ 1-6 ppm. Các proton anomeric của mỗi monosacarit cĩ độ dịch chuyển hĩa học phụ thuộc vào cấu dạng α- hoặc β- của chúng. Ví dụ, hầu hết các proton của α-anomeric xuất hiện trong vùng từ 5-6 ppm, trong khi đĩ các proton β-anomeric xuất hiện ở vùng 4-5 ppm.
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton được coi như một phương pháp đặc trưng để nhận biết fucoidan dựa vào nhĩm methyl ở vị trí C6 với tín hiệu từ 1,2 đến 1,4 ppm là vùng là vùng đặc trưng H-6 của nhĩm methyl, các tín hiệu cĩ độ dịch chuyển hĩa học từ 5,0 đến 5,5ppm là vùng của H-1 (H-) của fucoidan.
Mặc dù phổ 13C-NMR cĩ tín hiệu yếu hơn nhiều, nhưng lại cĩ nhiều thuận lợi hơn phổ 1H-NMR trong phân tích cấu trúc của polysacarit do các tín hiệu trong phổ 13C-NMR cĩ độ dịch chuyển hĩa học rộng hơn (0-220 ppm) so với phổ 1H- NMR. Vì vùng giá trị lớn nên các tín hiệu ít chồng lấp lên nhau như trong phổ proton NMR. Các tín hiệu của C-anomeric trong phổ 13C-NMR thường xuất hiện trong vùng từ 90-100 ppm, trong khi đĩ các tín hiệu của C-nonanomeric xuất hiện trong vùng từ 60-85 ppm. Với fucoidan thì vùng tín hiệu đặc trưng để nhận biết trong phổ 13C-NMR là vùng trường cao từ 15-20 ppm thuộc về nhĩm methyl (C-6) của vịng α-L-fucopyranose. Các tín hiệu của cacbon α-anomeric thường xuất hiện trong vùng từ 95-103 ppm, trong khi cacbon của β-anomeric xuất hiện trong vùng từ 101-105 ppm. Với nguyên tử cacbon carboxyl của axít uronic các tín hiệu sẽ xuất hiện ở vùng trường thấp hơn từ 170-180 ppm (hình 1.10). Các tín hiệu của nguyên tử cacbon cĩ gắn với nhĩm -OH, như C-6 của vịng pyranose và C-5 của vịng furanose xuất hiện trong vùng trường cao hơn từ 60-64 ppm, trong khi các tín
hiệu của các nguyên tử cacbon với nhĩm hydroxyl thứ cấp (C2,3,4 trong vịng pyranose và C2,3 trong vịng furanose) xuất hiện trong vùng 65-87 ppm.
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân một chiều 13C và 1H của polysacarit thường cĩ độ phân giải thấp, các tín hiệu trùng lấp nhau khi trong phân tử của chúng cĩ chứa nhiều gốc đường tương tự nhau. Điều này gây ra rất nhiều khĩ khăn trong việc giải thích chi tiết cấu trúc của polysacarit. Khi đĩ, phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều sẽ giúp xác định thêm những thơng tin về các liên kết trong phân tử, thơng qua các tương tác giữa proton với proton và giữa proton với cacbon. Phổ 1H, 1H-COSY (Correlation spectroscopy) biểu diễn mối tương quan giữa 1H và 1H của hạt nhân cùng loại, phổ 1H, 13C-COSY (hay cũng được gọi là phổ HMQC (Heteronuclear Multiple Quantum Correlation) hay HECTOR (Heteronuclear Correlated Spectroscopy)) biểu diễn mối tương quan giữa 1H và 13C của các hạt nhân khác loại. Phổ hai chiều 2D-NOESY (Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy) thể hiện sự tương tác về mặt khơng gian của các proton nằm trên các nguyên tử cacbon ở cách xa nhau nhưng khoảng cách khơng gian giữa chúng nhỏ hơn 4Å. Phổ 2D-HMBC (Hecteronuclear Multiple Bond Coherence) thể hiện mối tương quan của tín hiệu 1H ở một nguyên tử 13C với tín hiệu của nguyên tử 13C khác cách xa nĩ 2 hoặc 3 liên kết, ngược lại phổ 13C-1H HMQC hay HETCOR thể hiện mối tương tác của 1H với
13
C liên kết trực tiếp với nhau. Phổ 2D-TOCSY (Totally Correlated Spectroscopy) là phổ tương quan tồn phần biểu diễn sự tương quan của các proton liên kết và khơng liên kết trực tiếp nhưng trong cùng một hệ spin giống nhau. Ví dụ: tất cả proton của một gốc đường là thuộc cùng một hệ spin giống nhau. Tĩm lại, phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều sẽ cho ta thêm những thơng tin để xác định trình tự và vị trí của các liên kết trong phân tử polysacarit thơng qua các tương tác giữa proton với proton và proton với cacbon trong các liên kết trực tiếp đồng hạt nhân hoặc các liên kết dị hạt nhân khơng trực tiếp.
Như vậy, cĩ thể thấy việc phân tích cấu trúc của các polysacarit là rất khĩ khăn, nhưng với polysacarit sulfate hĩa từ rong biển cịn khĩ khăn hơn rất nhiều do chúng cĩ cấu trúc rất phức tạp, cĩ mạch nhánh và chuỗi liên kết cĩ mức độ lặp lại khơng cao nên việc phân tích cấu trúc chỉ dựa vào phổ 1H-NMR và 13C-NMR là
khơng đủ và đơi khi khơng mang lại hiệu quả. Để phân tích cấu trúc các polysacarit phức tạp này các tác giả [5,12,23,24,34,48] thường kết hợp các phương pháp hĩa học như chiết phân đoạn hoặc tách phân đoạn dựa vào sắc ký trao đổi ion, sau đĩ làm đơn giản hĩa cấu trúc bằng các phản ứng đề sulfate hĩa, metyl hĩa, đề acetyl hĩa, tiếp theo kết hợp các phương pháp phổ NMR, đơi khi cả phương pháp khối phổ (MS) để phân tích cấu trúc.