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应用植物代谢组学方法研究不同人参制品的化学成分差异

李乐乐  
【摘要】:本研究中尝试使用植物代谢组学方法区分不同种类的人参制品并找到相应的分析标志物。具体内容如下:1.研究人参茎叶和西洋参茎叶中的皂苷类成分差异。使用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱质谱(UHPLC-Q-Exactive Orbitrap/MS)建立了负离子模式下基于全扫描(full scan)和平行反应检测(PRM)的两种定量分析方法用于测定人参皂苷成分的含量。通过对比,选用PRM分析方法,对人参茎叶和西洋参茎叶中18种人参皂苷的含量进行了测定。使用PRM定量分析数据建立了主成分分析(PCA)模型用以区分人参茎叶与西洋参茎叶,选定了6个人参皂苷(拟人参皂苷F11、人参皂苷Rf、三七皂苷R2、人参皂苷F1、人参皂苷Rb1、人参皂苷Rb3)作为区分两者的分析标记物。为进一步从整体上探讨园参茎叶与林下山参茎叶中化学成分的差异,建立了基于full scan数据的偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)模型。筛选出了26个成分作为区分园参茎叶与林下山参茎叶的分析标记物。本研究为区分市场上不同类型人参茎叶提供了可靠、有效的方法。2.使用靶向植物代谢组学方法研究人参和西洋参中皂苷,寡糖以及氨基酸类成分的差异。建立了超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱质谱定量分析方法,可同时测定样品中人参皂苷、寡糖和氨基酸三类成分的含量。不同于C18色谱柱只能对人参皂苷进行分离,氨基色谱柱对包括6种人参皂苷、4种寡糖、15种氨基酸等3种类型的化合物均有较好的分离能力。方法学考察结果显示,每种化合物的回收率在88%-111%范围内,重复性相对标准偏差(RSD)值均小于6%(n=6);三类物质的定量限均小于1μg/mL。使用所建立的方法对人参和西洋参中的相关成分进行分析,结果显示该方法对二者具有较强的鉴别能力,且具有较强的稳定性、选择性、灵敏性。3.使用非靶向植物代谢组学方法研究人参和西洋参的化学成分差异。为了了解人参根和西洋参根在生物活性和药理作用上的显著差异,有必要先研究这两种中药材的化学成分差异。然而,在以往的文献中,对这两种人参制品的分析更多的是在于区分人参皂苷类成分。除了人参皂苷外,这两种人参制品中还有其他一些具有生物活性的化合物,但对这些化合物进行系统比较的研究较少。本实验通过使用亲水作用色谱-质谱(HILIC-MS)和反相液相色谱-质谱(RPLC-MS))进行数据采集,结合多元统计分析,建立了两种非靶向的植物代谢组学研究方法。结果表明,使用HILIC-MS和RPLC-MS的两种植物代谢组学方法结合多元统计分析技术可以对人参和西洋参进行鉴别研究。使用RPLC-MS对样本进行分析,发现了16种人参皂苷类化合物可作为区分人参和西洋参的分析标志物。而在HILIC-MS分析中则发现了5种人参皂苷、3种氨基酸和1种寡糖可作为分析标记物。因此,RPLC-MS更适合分析人参皂苷,而HILIC-MS方法具有同时测定多种活性成分的优势。这两种方法不仅有助于发现分析标记物,且有助于区分人参与西洋参。4.固相甲基化方法结合多元统计分析人参中寡糖成分。目前迫切需要开发一种实用的方法来检测和分析人参寡糖。本研究中采用了固相甲基化法对人参寡糖提取物进行了衍生化处理,然后采用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱质谱对其进行分析。利用高分辨质谱提供的精确的质荷比和串联质谱信息确定了寡糖的序列、连接方式和结构信息。并且使用化学标准品进一步确证寡糖的化学结构。采用建立的方法对生晒参和红参中的寡糖成分进行了分析,并结合多元统计分析方法对生晒参对其进行系统比较。本文首次报道了人参含有的非还原性寡糖——吡喃葡糖基蔗糖。对从生晒参和红参中提取的寡糖进行了比较,在偏最小二乘法-判别分析得分图中可以清楚看到两类样品分离开来,说明这两种人参样品中寡糖成分具有显著差异。研究结果表明红参中的寡糖含量低于生晒参,其中麦芽糖、麦芽三糖、麦芽糖四糖、麦芽五糖、麦芽六糖、麦芽七糖、麦芽八糖、麦芽九糖、蔗糖和吡喃葡糖基蔗糖在红参中的含量显著降低(P0.05)。


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