CN104101662B - 一种检测新鲜烟叶萜类化合物代谢组学方法 - Google Patents

一种检测新鲜烟叶萜类化合物代谢组学方法 Download PDF

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Abstract

一种检测新鲜烟叶萜类化合物代谢组学方法,其特征在于:将采集后的鲜烟叶进行冷冻干燥、磨碎,用两步法进行提取,第一步用溶剂萃取法,提取游离的萜类;第二步采用碱裂解法提取结合型的萜类,两步提取合并后进行衍生化,最终样品利用GC-MS全扫描方法同SD全扫描方法进行分析。本发明的突出优点是建立了一种基于GC-MS QQQ平台的烟草萜类物质代谢组方法,该方法可检测到烟草中15种萜类物质,该方法精密度,回收率及样品稳定性均符合检测要求,并且方法简单、高效且重现性好,植物萜类方法检测尚无统一标准,该方法建立对于研究烟草萜类物质代谢具有重要意义。

Description

一种检测新鲜烟叶萜类化合物代谢组学方法
技术领域
本发明涉及新鲜烟叶的分析检测领域,具体是一种检测新鲜烟叶萜类化合物代谢组学方法,该方法操作灵敏度高、特异性强,能够一次性检测新鲜烟叶中15种萜类代谢物,该技术可以应用于烟草及茄科代谢组学及功能基因组研究。
背景技术
萜类化合物是植物中重要次生代谢物之一,在初生代谢中萜类物质具有重要的生理功能,如质体醌和泛醌(辅酶Q)作为植物电子传递链中重要中间物质,类固醇是细胞膜重要组分,维持着细胞膜的流动性,同时是植物激素代谢的重要调控物质;很多萜类物质与植物抗病密切相关(如植物三萜);作为次生代谢产物,萜类主要作为药物(如青蒿素)、香味物质(圆柚酮)、印染原料(虾青素)等。
烟草中萜类物质除了具有抗病功效,主要与烟草香气品质密切相关,它们是烟草重要的香气前体物,其降解产物是烟草最重要的香气来源。由异戊二烯为单位构成的萜类化合物,是迄今发现在功能和结构上种类最多、分布最广泛的一类植物代谢物,已鉴定出几万个。挥发性类萜物质在植物对环境胁迫的适应、植物间的相互竞争和协同进化、植物抵抗昆虫危害、草食性动物的采食及病原微生物的侵袭等过程中具有着重要作用;二萜及以上的化合物一般不具有挥发性,常以树脂等形式存在于植物体内。烟草萜类物质与烟草抗逆性、品质形成关系密切,一直是烟草次生代谢研究的热点和难点。与烟叶品质密切相关的萜类代谢物主要包括倍半萜、二萜、三萜和四萜,同时还包含萜酯、甾醇酯、萜苷等物质。
国内外关于烟草萜类物质的分离、鉴定及检测取得了一定进展,但是仍然不能满足研究需求及生产实践。目前,尚缺乏对于烟草萜类代谢物进行全面检测分析的方法体系,国内部分研究者建立了应用液质系统对调制后烟叶进行研究,二萜及以上的萜类物质挥发性差,在液质上响应较弱,同时萜类物质商品化标准品较少,在液质系统难以进行定性分析,不能对烟草萜类物质进行全面检测。目前国内外集中开展的烟草基因组学及代谢组学研究需要对新鲜烟叶萜类代谢物进行全面分析,以期阐明烟草萜类的代谢规律及调控机制。因此,目前基础研究及生产实践都亟需建立新鲜烟叶萜类物质检测分析方法。
发明内容
本发明目的正是针对目前技术状况而提供一种相对系统、灵敏度高、特异性强的检测鲜烟叶中萜类物质代谢组学方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种检测新鲜烟叶萜类化合物代谢组学方法,按照鲜烟叶制备技术标准进行样品采集,采集后鲜烟叶进行冷冻干燥、磨碎,用两步法进行提取,第一步用溶剂萃取法,提取游离的萜类;第二步采用碱裂解法提取结合型的萜类,两步提取合并后进行衍生化,最终样品检测利用GC-QQQ所建立的MRM(多方应检测模式)进行检测分析。
具体步骤如下:
(1)第一步溶剂提取,该步骤主要用于提取游离萜类物质:称取20 mg左右冻干后烟草样品,放入2 ml离心管,加入提取溶剂正己烷1.5 ml;加入内标氘代十八烷酸(D35-stearic acid)20 μl,内标浓度2 mg/ml;室温下超声提取20 min;12000转/分钟离心10 min,上清转移到2 ml样品瓶,氮气吹干;
(2) 第二步碱裂解法提取结合型的萜类:第一步离心后沉淀加入1.2 ml溶液,该溶液包含80%甲醇和20% 氢氧化钾,70℃,振荡提取30 min,12000 转/分钟离心10 min,上清转移到新的 2ml离心管,沉淀加入1ml 正己烷,涡旋振荡10 s,12000 转/分钟离心10 min,上清正己烷转移到另一2 ml 离心管中,沉淀重复萃取两次,萃取后上清正己烷加入1ml饱和NaCl溶液洗涤,洗涤后正己烷全部合并到第一步溶剂提取最终的2 ml样品瓶中,再次用氮气吹干,加入200μl氯仿溶解样品瓶中萜类成分,取50μl于新的样品瓶,氮气吹干后进行衍生化;
(3)衍生化:50μl氮气吹干样品加入80 μl MSTFA(N-甲基-N-(三甲基硅烷)三氟乙酰胺),60℃,反应30 min,最终样品进行GC-MS全扫方式检测;
(4)检测:用GC-QQQ-MS进行检测分析,条件如下:
色谱柱: DB-35MS; 载气,He; 流速:1mL/min;进样口温度:250度;进样量:1ul;分流比为5:1 ;升温程序:起始温度60,3min;25℃/min 到 210℃;0.8℃/min到220℃;15℃/min到310℃,持续13min。后运行3min。
质谱条件(MS):离子源-70eV,质谱扫描范围:50-600,离子源温度:250℃,扫描速度:200ms。
多反应检测(MRM)方法: GC-QQQ所建立的MRM是仪器分析的黄金标准,三重串联四极杆质谱可以大幅度降低甚至消除影响 SIM 方法准确度和检测限的基质干扰,这个被称为多反应监测模式 (MRM) 的过程与 SIM 相比有两个基本的优势,首先,检测基于次级“碎片离子”,碎片离子是由分析物的“母离子”在第一个四极杆 Q1 中由一个SIM 装置碰撞解离产生,与 SIM 有同样的选择性,但能很大程度上保证产生的碎片离子中至少有一个是母离子特有的而非干扰物产生的离子。MRM 选择性的提高是与 SIM 相比基线漂移明显减少。其次,在 Q1的质谱过滤过程中,样品中所有低质荷比的离子都被过滤掉,从碰撞解离过程中产生的唯一的碎片离子就能在“零噪声”色谱范围进行检测。将特定碎片离子(高选择性)与背景噪声的消除结合,使得 MRM 即使检测复杂基质时仍能保证很低的检测限。
化合物名称 保留时间(min) 母离子 子离子 碰撞能量(eV)
t,t-farnesol(法尼醇) 12.058 135 107, 93 5
Phytol(叶绿醇) 17.057 123 87,67 10
D35-stearic acid(氘代十八烷酸) 18.981 376 136,76 20
beta-4,8,13-cembratriene-1,3-diol 19.696 156 141,73 5
alpha-4,8,13-cembratriene-1,3-diol 20.162 156 141,73 5
Sclareol(香紫苏醇) 21.301 156 141,73 5
Isosclareol(异硬尾醇) 22.481 156 141,73 5
Squalene(鲨烯) 27.758 149 107,93 10
2,3-oxidosqualene(环氧化氧鲨烯) 29.094 135 107,93 10
Cholesterol(胆固醇) 30.496 329 121,109 15
Ergosterol(麦角甾醇) 31.345 363 239,157 5
Campesterol(油菜甾醇) 31.537 255 173,159 10
Stigmasterol( 豆甾醇) 31.918 255 173,159 10
chenodeoxycholic acid(鹅去氧胆酸) 32.143 255 173,159 15
beta-sitosterol(β-谷甾醇) 32.529 396 255,213 15
beta-amyrin(β- 香树脂醇) 32.839 218 203,189 10
alpha-amyrin(α- 香树脂醇) 33.328 218 203,189 10
本发明的突出优点是建立了两步法提取烟草游离和结合萜类的提取方法,该方法提取萜类种类较多,且方法简便,安全性高;同时建立了一种基于GC-MS QQQ平台的烟草萜类物质代谢组方法,该方法可检测到20种标准的萜类物质,其中烟草中存在15种,另外,该方法建立了未知解构的烟草萜类物质MRM检测方法。该方法灵敏度高、特异性强,精密度,回收率及样品稳定性均符合检测要求,填补了目前植物萜类检测无统一标准的空白,对于研究烟草及其他茄科作物的萜类物质代谢具有重要意义。
附图说明
图1 为本发明的测定步骤流程图。
图2 为本发明标准品色谱分离图。
图3 为本发明实际检测样品色谱图。
具体实施方式
本发明结合实例进行进说明,但不限制本发明。
1)          首次提取:称取 20mg 左右的冻干后的烟草样品,于进口2ml 离心管。加入提取溶剂正己烷1.5 ml;加入内标D35-stearic acid (2mg/ml)20 μl;室温下超声提取20min;提取液120000 转/分钟,离心10min。将上清液转移到新的Agilent  2 ml样品瓶中,并用氮气吹干。
2)          二次提取:将1)中提取后的残渣,加入1.2 ml (80%甲醇,20% 氢氧化钾)溶液,70℃、振荡提取30 min。提取液12 000 转/分钟,离心10 min,将上清转移到新的2 ml离心管①中;加入1 ml 正己烷到下层残渣中,涡旋,随后12 000 转/分钟,离心10min。将上清转移到离心管①中合并,进行萃取。涡旋6 s,12 000 转/分钟,离心1 min。上清正己烷转移到新的离心管中,重复萃取2 次。在离心管中加入1ml 饱和NaCl 溶液洗涤,洗涤后的正己烷合并到首次提取的2 ml样品瓶中,并用氮气吹干。
3)          衍生化:加入200μl 氯仿溶解样品瓶中的萜类成分,取50μl 到新的样品瓶,氮气吹干样品,加入50μl MSTFA, 60℃,反应30min。
采用GC-QQQ-MS 平台进行采用SD扫描方式进行样品分析分析,相应条件如前面所列。其中15个标准物质可以在样品中检测到。

Claims (2)

1.一种检测新鲜烟叶萜类化合物代谢组学方法,其特征在于:将采集后的鲜烟叶进行冷冻干燥、磨碎,用两步法进行提取,第一步用溶剂萃取法,提取游离的萜类;第二步采用碱裂解法提取结合型的萜类,两步提取合并后进行衍生化,最终样品利用GC-MS 全扫描方法同SD全扫描方法进行分析,具体步骤如下:
第一步溶剂提取:称取20 mg左右冻干后烟草样品,放入2 ml离心管,加入提取溶剂正己烷1.5 ml;加入内标氘代十八烷酸(D35-stearic acid)20 μl,内标浓度2 mg/ml;室温下超声提取20 min;12000转/分钟离心10 min,上清转移到2 ml样品瓶,氮气吹干;
第二步碱裂解法提取结合型的萜类:第一步离心后沉淀加入1.2 ml溶液,该溶液包含80%甲醇和20% 氢氧化钾,70℃,振荡提取30 min,12000 转/分钟离心10 min,上清转移到新的 2ml离心管,沉淀加入1ml 正己烷,涡旋振荡10 s,12000 转/分钟离心10 min,上清正己烷转移到另一2 ml 离心管中,沉淀重复萃取两次,萃取后上清正己烷加入1ml饱和NaCl溶液洗涤,洗涤后正己烷全部合并到第一步溶剂提取最终的2 ml样品瓶中,再次用氮气吹干,加入200μl氯仿溶解样品瓶中萜类成分,取50μl于新的2 ml样品瓶,氮气吹干后进行衍生化;
衍生化:50μl氮气吹干样品加入80 μl MSTFA(N-甲基-N-(三甲基硅烷)三氟乙酰胺),60℃,反应30 min,最终样品进行GC-MS全扫方式检测;
检测:用GC-QQQ-MS进行检测分析,条件如下:
色谱柱: DB-35MS; 载气,He; 流速:1mL/min;进样口温度:250度;进样量:1ul;分流比为5:1 ;升温程序:起始温度60,3min;25℃/min 到 210℃;0.8℃/min到220℃;15℃/min到310℃,持续13min,后运行3min;
质谱条件(MS):离子源-70eV,质谱扫描范围:50-600,离子源温度:250℃,扫描速度:200ms;
多反应检测(MRM)方法。
2.根据权利要求1所述的检测新鲜烟叶萜类化合物代谢组学方法,其特征在于:鲜烟叶样品采集时按照《鲜烟叶样品的制备 液氮法》标准。
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