基于超高效液相色谱-高分辨质谱联用的非靶向代谢组学分析普洱生茶和普洱熟茶醇溶性物质组成差异

[目的]建立了基于超高效液相色谱-高分辨质谱联用的非靶向代谢组学方法分析普洱生茶和普洱熟茶中醇溶性差异物质。[方法]通过70%甲醇提取和液相色谱-高分辨质谱分析,结合保留时间的规律和数据库匹配鉴定物质,依据正交偏最小二乘法-判别分析表明两者间物质存在显著差异,结合模型的变量重要因子和非参数检验,筛选差异物质。[结果]普洱生茶和普洱熟茶中共鉴定出100个化合物。通过统计分析,2种普洱茶中筛选出32个差异物质,其中氨基酸类、嘌呤类、儿茶素类和没食子儿茶素类等物质在2组中的含量差异显著。[结论]建立的方法为合理科学解释普洱生茶和普洱熟茶功效提供一定的依据。     

贵定雪芽茶树高EGCG品系代谢组学的比较研究

基于超高效液相色谱–四级杆串联飞行时间质谱(UPLC–QTOF–MS)分析,运用XCMS软件、METLIN数据库和SIMCA–P软件,对贵定雪芽茶树表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)含量较高的NW34品系和对照组品系NW48进行了代谢物定性分析、定量分析和差异性筛选等代谢组学的比较研究,共鉴定出26种显著差异代谢物,包括氨基酸及多肽类(8种)、黄酮类(4种)、有机酸类(4种)、核酸及其衍生物类(3种)、生物碱类(2种)、醛类(2种)、糖类(1种)、酚类(1种)和烯类(1种)。通路富集分析显示这些差异代谢物主要分布于12个代谢途径中,其中类黄酮类生物合成代谢途径包含的差异代谢物最多(5种),芳香类化合物降解途径次之(4种)。NW34品系含有的EGCG、表儿茶素(EC)、糖类和氨基酸含量高于NW48品系,而咖啡碱含量却低于NW48品系,表明贵定雪芽高EGCG茶树NW34更适合加工成绿茶。     

基于代谢组学的重要热带植物的研究进展

代谢组学是继基因组学、转录组学、蛋白组学之后发展起来的一门新兴的组学技术,近年来已经在植物研究领域中显现其重要作用,同样植物代谢组学的发展也推进了热带植物的深入研究。本文主要综述了植物代谢组学的发展进程及其在重要热带作物[椰子（Cocos nucifera L.）、橡胶树（Hevea brasiliensis）、油棕（Elaeis guineensis Jacq.）、木薯（Manihot esculenta Crantz）]和药用植物[槟榔（Areca catechu L.）、胡椒（Piper nigrum L.）、海南粗榧（Cephalotaxus hainanensis Li）、砂仁（Amomum villosum Lour.）]中的综合运用,并介绍了结合多组学技术开展相关研究的进展,最后,对未来的研究方向提出了展望,旨在为进一步的热带植物代谢生物学研究及其开发利用提供参考。     

广泛靶向代谢组学解析桃蚜危害对桃树次生代谢产物的影响

[目的]阐明桃蚜(Myzus persicae)危害条件下桃树抗蚜和感蚜品种的代谢响应机制,并确定桃树响应桃蚜危害过程中起关键作用的次生代谢产物.[方法]采用抗蚜和感蚜桃树幼嫩新梢进行桃蚜危害处理,取接种3 d的桃树新梢进行次生代谢产物提取,并利用超高效液相色谱串联质谱(UPLC-MS/MS)对抗蚜品种(品系)'96-...     

都匀毛尖本地种茶树响应假眼小绿叶蝉侵害的代谢组学研究

以被假眼小绿叶蝉侵染0、12、24h的都匀毛尖本地种茶树叶片为试验材料,采用超高效液相色谱–串联四级杆飞行时间质谱技术对试验材料的代谢产物进行定性和定量分析,正离子模式下鉴定出1094个代谢物。采用主成分分析、正交偏最小二乘法判别分析,根据差异倍数筛选出0 h与12 h处理有20个差异代谢物,其中6个差异代谢物的含量上调,14个下调;0 h与24 h处理之间有41个差异代谢物,其中26个上调,15个下调;12h与24 h处理有59个差异代谢物,其中45个上调,14个下调。0 h与12 h处理有2个差异代谢物注释到KEGG数据库中,其中芥子酸注释到苯丙素生物合成途径中,与木质素形成有关;0 h与24 h处理有6个差异代谢物注释到KEGG数据库中,其中6,9,12,15十八碳四烯酸乙酯注释到亚麻酸代谢通路,没食子儿茶素注释到类黄酮生物合成,苯乙醛注释到苯丙氨酸代谢通路,推测苯乙醛会对周围的假眼小绿叶蝉造成其行为或生理的影响,而苯丙氨酸经苯丙氨酸解氨酶等酶催化合成木质素和类黄酮等;12 h与24 h处理有9个差异代谢物注释到9条通路中,马钱苷酸注释到单萜生物合成通路中,相比侵染12 h处理,...     

观赏向日葵不同花色物质组成的靶标代谢组学分析

[目的]本文旨在解析不同花色观赏向日葵的代谢物差异.[方法]通过靶向代谢组学的方法,对'盐葵4号'和'盐葵5号'不同颜色的花和茎中相关代谢产物含量进行测定,筛选差异代谢物,并对差异代谢物参与的代谢通路进行鉴定与分析,解析组织呈现不同颜色的代谢物质基础.[结果]通过广泛靶向代谢组学,共检测到647种代谢物,其中紫色花组织...     

基于非靶向代谢组学的冠突散囊菌发酵代谢产物分析

冠突散囊菌在降糖降脂功能性食品和天然药物的开发中具有重要的应用价值。分析冠突散囊菌整体代谢产物信息和产生的降糖降脂活性成分,可以为菌株的开发和应用提供理论基础和数据支持。以冠突散囊菌菌株Ys-Ec-01为试验材料,采用基于超高效液相色谱-四级杆静电场轨道阱质谱(UHPLC-QE-MS)技术的非靶向代谢组学,结合主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)方法,分析Ys-Ec-01发酵代谢产物谱,寻找降糖降脂活性产物。结果表明：Ys-Ec-01发酵后代谢产物谱发生显著变化。从代谢产物谱中,鉴定出365种发酵产物,进而筛选出205种差异发酵产物和151种主要发酵产物,鉴定到13种降糖降脂活性成分,分别是金圣草黄素、山奈酚、异鼠李素、表儿茶素、辣椒素酯、烟酸、葫芦巴碱、1-脱氧野尻霉素、尿囊素、原儿茶酸、亚油酸、胆碱和L-肉碱。这些活性成分为Ys-Ec-01的降糖降脂功能研究和开发应用提供更多靶点和基本信息。     

基于UPLC–QTOF MSE的代谢组学方法研究 不同采收期银杏叶的化学组分

为科学制定银杏叶质量控制标准提供依据,借助代谢组学方法研究不同时期采收的银杏叶中化学组分的变化规律。经过标准的提取工艺得不同采收期(春季、夏季、秋季)银杏叶的提取物,利用超高效液相色谱与三重四级杆飞行时间质谱联用技术UPLC–QTOF MSE的方法进行数据采集,借助多元统计的主成分分析方法比较上述银杏叶之间的组分差异。结果表明,不同采收季节的银杏叶组分差异明显,并呈现规律性的变化,尤其是槲皮素对香豆酰基葡萄糖鼠李糖苷等黄酮醇苷类成分含量从春季到夏季、秋季呈下降趋势。     

蓝、紫粒小麦籽粒花色苷组成分析

【目的】应用超高效液相色谱配以串联质谱技术和二极管阵列检测技术对蓝、紫粒小麦籽粒中的花色苷进行分离与鉴定,揭示蓝、紫粒小麦籽粒花色苷组成成分。【方法】小麦籽粒花色苷用90%甲醇水溶液(含0.5%甲酸)超声波提取,SPEC18柱净化处理。应用超高效液相色谱串联质谱对蓝、紫粒小麦籽粒中的花色苷提取物进行母离子扫描,初步确定蓝、紫粒小麦籽粒中的花色苷种类,用全扫描、子离子扫描,多反应检测技术对蓝、紫粒小麦籽粒中的花色苷组分和含量进行分析。【结果】蓝、紫粒小麦籽粒中含有14种不同种类的花色苷类化合物,且不同的蓝、紫粒小麦籽粒中花色苷的种类与含量不同。【结论】明确了蓝、紫粒小麦籽粒中花色苷的组分与含量,建立了应用质谱快速分离与鉴定蓝、紫粒小麦籽粒中花色苷的方法。     

超高效液相色谱串联质谱法同时检测复杂基质中四环素类抗生素及其代谢产物

为同时检测复杂基质中（由猪粪和蘑菇渣混合而成的堆肥原料）3种四环素类抗生素（四环素TC、土霉素OTC和金霉素CTC）及其代谢产物,建立了超高效液相色谱串联质谱检测方法（UPLC-MS/MS）。该方法同时采用pH值=4 的Na2EDTA-McIlvaine缓冲溶液和乙腈为提取溶液,经过固相萃取净化后,以乙腈和0.1%的甲酸水溶液为流动相,采用超高效液相色谱柱进行分离,在电喷雾正离子模式下,用四极杆串联质谱仪进行定性和定量分析。3种四环素类抗生素及其代谢产物均在7 min内完成分离,总共分析时间为12 min。在0~6 mg·kg-1 DW（Dry weight）浓度范围内,3种四环素类抗生素及其代谢产物的标准曲线线性良好,线性相关系数R2均大于0.996 0,重现性也较好（n=11,相对标准偏差均小于15%）。在3个加标水平 0.2 mg·kg-1 DW、1 mg·kg-1 DW和4 mg·kg-1 DW下,TC、OTC、CTC的回收率分别为71%~89%、66%~94% 和66%~84%;去甲基金霉素（DMCTC）的回收率为52%~64%;差向异构产物的回收率在32%~51%之间;脱水产物以及差向脱水产物的回收率均低于30%。3种四环素类抗生素及其代谢产物的检出限和定量限分别在1.668~17.270 μg·kg-1和5.561~45.918 μg·kg-1 范围内,表明该方法具有较高的灵敏度。对北京市某露天堆肥场中的样品进行测定发现,TC、OTC、CTC的浓度分别为0.4、1.6、2.9 mg·kg-1,检测到的代谢产物主要为相应的差向异构体,其中差向金霉素（ECTC）的浓度最高,达到2.7 mg·kg-1,和母体的含量水平比较接近,其他代谢产物也有不同程度的检出。     

夏蜡梅、光叶红蜡梅及其杂交后代花色表型和色素积累特征的差异分析

【目的】对夏蜡梅Sinicalycanthus chinensis、光叶红蜡梅Calycanthus floridus var. glaucus及两者杂交后代的花色变化进行比较和分析,明确导致花色差异的代谢物质基础。【方法】利用广泛靶向代谢组学方法,对夏蜡梅、光叶红蜡梅及两者杂交后代花瓣中相关代谢产物进行测定,筛选差异代谢物,并对差异代谢物参与的代谢通路进行分析,解析花瓣呈现不同颜色的代谢物质基础。【结果】(1)花色表型测量显示：夏蜡梅内外轮花瓣明度(L^*)、黄度(b^*)、色相角(h)显著高于光叶红蜡梅(P<0.05),夏蜡梅外轮花瓣红度(a^*)显著低于光叶红蜡梅,夏蜡梅内轮花瓣彩度(C^*)显著高于光叶红蜡梅(P<0.05)。杂交后代花瓣L^*显著低于夏蜡梅内外轮花瓣,也显著高于光叶红蜡梅,a^*显著高于双亲,b^*显著低于夏蜡梅内外轮花瓣,C^*显著低于夏蜡梅内轮花瓣,也显著高于夏蜡梅外轮花瓣和光叶红蜡梅,...     

核桃内种皮苦涩味品质代谢组学分析

【目的】研究基于代谢组学技术的核桃内种皮苦涩味形成机理,为相关研究和苦涩味改良提供参考。【方法】以极具苦涩味内种皮和无苦涩味内种皮的核桃无性系为材料,利用超高效液相色谱和串联质谱（UPLC-MS/MS）技术,从其内种皮提取物质,通过自建数据库MVDB和代谢信息公共数据库对2种核桃无性系内种皮苦涩味的差异代谢物进行主成分分析、正交偏最小二乘判别分析、样本重复相关性评估和聚类等分析,再通过KEGG数据库注释差异代谢物参与的代谢途径,从中筛选出差异显著代谢物以及苦涩味标志物。【结果】从2种核桃内种皮中共检测到12大类263种差异代谢物,其中147种显著上调,116种显著下调,包括61种酚酸类、55种黄酮、43种脂质、20种其他类、19种鞣质、16种氨基酸及其衍生物、13种核苷酸及其衍生物、12种有机酸、11种生物碱、8种萜类、3种木脂素和香豆素及2种醌类,共注释到66条代谢途径,富集代谢物多且显著的前6条通路分别是类黄酮代谢、甘油酯代谢、糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定生物合成、抗坏血酸和aldarate代谢、苯丙烷类代谢、戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化。自行构建了柚皮素代谢途径,并筛选出4个（柚皮素、圣草酚、圣草酚7-O-葡糖苷、矢车菊素3-O-葡萄糖苷）含量显著上调的代谢物,可将其作为核桃内种皮苦涩味形成的标志物。【结论】发现了2种无性系核桃内种皮代谢物差异以及苦涩味标志物。     

基于高分辨质谱和代谢组学技术评估和优化蜂王浆代谢物提取方法

【目的】蜂王浆是具有医疗保健功效的天然产品,含有丰富的小分子活性成分,目前蜂王浆代谢物的提取尚缺乏系统研究。通过蜂王浆代谢轮廓分析,比较不同溶剂对蜂王浆小分子化合物的提取效果,优化蜂王浆代谢物提取方法,鉴定蜂王浆中的代谢物。【方法】分别使用6种溶剂（50%和80%的甲醇、乙醇和乙腈）提取蜂王浆代谢物,运用反相液相色谱（reverse phase liquid chromatography,RPLC）和亲水相互作用色谱（hydrophilic interaction liquid chromatography,HILIC）分别联合四级杆-静电场轨道阱高分辨质谱技术（Q-exactive orbitrap HRMS）进行检测。比较不同溶剂组的代谢特征离子数量和相对标准偏差（relative standard deviation,RSD）,并进行主成分分析（principal component analysis,PCA）。利用质谱数据库定性代谢物,并经标准品验证,比较其RSD差异,进行聚类热图（clustering heatmap）分析。通过正交偏最小二乘判别分析（orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA）、单变量统计分析（student’s t-test）和倍数变化（fold change,FC）筛选溶剂组间具有显著差异的代谢物。【结果】强极性化合物,包括葡萄糖与果糖等同分异构体,在HILIC条件下分离良好,而脂类等中低极性化合物在RPLC条件下得到较好的分离。两种色谱分离方法的应用实现了对不同极性代谢物的检测,在蜂王浆中共鉴定到70种高丰度化合物,涵盖了糖、氨基酸、脂类、维生素等,其丰度差异高达8 340倍,其中有17种化合物为本研究首次报道。乙腈溶剂得到的代谢特征离子数量最少,80%乙腈比50%乙腈的提取效果更差;对甲醇和乙醇而言,高浓度时的代谢特征离子数量更多。所有溶剂组得到的RSD值集中分布在20%范围内,但80%乙腈组在10%内的占比最低,已鉴定的70种代谢物的RSD值进一步证明80%乙腈的重复性较差。PCA结果表明,来自同一提取溶剂的蜂王浆代谢谱高度相似,不同溶剂提取的样品间存在差异,其中,80%乙腈组与其他5组差异最大。聚类热图等分析结果表明,中低极性物质在50%溶剂组丰度较低,强极性物质特别是果糖、葡萄糖、蔗糖、赖氨酸、腺苷、胆碱、磷酸胆碱和葡萄糖酸在80%乙腈组丰度最低。【结论】RPLC和HILIC分别联合高分辨质谱技术能够较全面准确地检测蜂王浆中的小分子化合物,80%甲醇或80%乙醇是提取蜂王浆代谢物的最佳溶剂。     

奶牛临床和亚临床酮病的血浆代谢组学研究

【目的】基于代谢组学的气相色谱(GC)/质谱(MS)联用技术分析临床酮病、亚临床酮病和健康的奶牛血浆代谢谱,观察奶牛体内代谢产物的变化,寻找内源性代谢分子标记物,用于发现奶牛临床和亚临床酮病的早期诊断及病情进展的特征生物标志物,并阐明该病发病机制。【方法】收集临床酮病奶牛血样24例,亚临床酮病奶牛33例,健康对照组奶牛23例,静脉采集试验奶牛血液,分离血浆,检测其β-羟丁酸、血糖等生化指标。将血浆样品预处理后,运用GC/MS联用技术检测各组奶牛血浆代谢产物,利用质谱数据库对其进行鉴定。采用主成分分析（principal component analysis, PCA）和偏最小二乘判别分析法（partial least squares discriminant analysis, PLS-DA）等多元统计方法对临床酮病组、亚临床酮病组和健康对照组奶牛检测数据进行模式识别分析。通过PLS-DA方法建立疾病诊断模型后,筛选潜在的疾病生物标记物。【结果】 以80例奶牛血浆样品为分析对象,研究建立了内源性代谢物谱的GC/MS分析方法,并利用NIST（2008）商业质谱数据库对检测到的代谢物进行快速鉴定,共检测出267个变量。将代谢组数据导入SIMCA-P软件进行主成分分析和偏最小二乘法判别分析,代谢组数据可将患病组与健康组分别聚类区分,并且寻找到组间种类无差别代谢物为40种。结果显示与对照组相比,临床和亚临床酮病的差异代谢物均为32个,临床酮病与亚临床酮病组相比有13个差异代谢物。通过查找KEGG数据库,对代谢物进行分析,这些代谢物主要与氨基酸代谢、脂肪代谢和碳水化合物代谢等能量代谢途径相关。【结论】基于代谢组学的GC/MS技术对酮病奶牛血浆进行检测,并结合多元统计分析,共在临床、亚临床酮病和健康组之间发现40种代谢物（主要为脂肪酸,氨基酸和碳水化合物等物质）。证明奶牛血浆样品的GC/MS代谢谱可以有效地对临床酮病组、亚临床酮病组与健康对照组进行区分。该结果也进一步证明了利用代谢组学技术,在一定程度上可以揭示奶牛临床和亚临床酮病的发生和发展变化,而这些对组间分类有贡献的差异代谢物可能是奶牛酮病诊断的潜在代谢标记物和客观指标。通过研究可以发现奶牛临床和亚临床酮病的发生和发展过程中,其血浆内的部分代谢物的代谢模式和代谢途径发生了改变。此外,新的潜在的代谢物也为奶牛酮病的诊断和预防提供了一定的新思路。     

铁棍山药和太谷山药代谢成分差异研究

采用代谢组学方法,利用超高效液相色谱-单四极杆-飞行时间质谱仪对铁棍山药和太谷山药的代谢成分进行分析,以期为山药的功能评价提供参考。结果表明,利用Masslynx软件能将铁棍山药和太谷山药正离子模式下检测到的代谢物进行很好的分组,这表明,铁棍山药和太谷山药代谢物差异较大;进一步对其差异代谢物质进行S-Plot分析,发现有8种差异代谢物质,通过数据库比对,其中3种为植酸、麦角甾醇和豆固醇,分别属于酸类和醇类,有5种代谢物需要进一步鉴定。由此可见,通过对山药代谢物的差异化分析,可以对山药的药效属性进行评估,这为保持山药的地道性提供了重要的检测手段。     

代谢组学技术在茶学中的应用研究进展

代谢组学是通过考察生物体在受到外界干扰或者刺激后,其代谢产物变化情况或随时间的变化情况来研究生物体系的一门学科。代谢组学作为组学技术中一门新兴发展的学科,已经成为揭示生物体系变化规律的重要手段,在微生物学、植物学和营养学及医学等多个方面得到广泛运用。对代谢组学这门学科的基本概念、技术分析手段组成等进行简要概述,介绍代谢组学中的检测技术在茶学中栽培、加工、功效及品质控制等领域的应用研究进展,并对代谢组学技术在未来茶产业中的运用展开讨论。     

基于LC-MS的不同生长时期毛竹笋品质差异分析

选取未出土、露土5 cm、生长期3个时期的毛竹笋,取同节笋肉采用液相色谱-质谱联用仪(liquid chromatography-mass spectrometry, LC-MS)检测并作代谢组学分析,共鉴定到428种代谢物,其中,152种代谢物存在标志性差异,包括有机酸、氨基酸及其衍生物、糖苷类、核苷酸、酚类、黄酮类、胺类、生物碱等;在毛竹笋生长过程中大部分代谢物含量逐渐降低,仅3-吲哚乙腈、磷酸二乙酯含量呈上升趋势。利用KEGG Pathway数据库富集分析差异代谢物,得到225条代谢通路,其中,78条差异显著,41条差异极显著;差异极显著且差异代谢产物富集数量多的代谢通路包含ABC转运蛋白、植物次生代谢产物和氨基酸的生物合成,以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的代谢途径。通过分析差异代谢物与代谢通路筛选到8种代谢物,包括苯丙氨酸、赖氨酸、莽草酸、酪胺、谷氨酸、鸟氨酸、L-哌甲酸酯、柠檬酸,其中,苯丙氨酸的上调表达最为显著。而苯丙氨酸参与的氨基酸代谢和苯丙烷类代谢是造成毛竹笋适口性变差、品质下降的主要因素。     

水稻中氰氟草酯及其代谢产物的残留检测分析方法

将乙酸乙腈作为提取剂,用N-丙基乙二胺提纯氰氟草酯及其代谢产物,采用外标法定量,并利用超高效液相色谱串联质谱仪及气相色谱-质谱仪检测水稻稻秆、稻壳及糙米中氰氟草酯及其代谢产物的残留量。结果表明,水稻稻秆、稻壳及糙米中氰氟草酯及其代谢物在0.01～0.50 mg/L范围内呈良好线性关系(R²=0.99);在0.01～0.50 mg/kg加标水平范围内平均回收率为78%～111%,相对标准偏差为1.40%～13.01%,定量限为5～10μg/kg。因此,试验建立的检测方法快速、高效、便捷,适用于水稻稻秆、稻壳及糙米中氰氟草酯及其代谢产物残留的检测。