CN106290690B - 一种基于生物碱的烟草代谢组学中新鲜烟叶样品质量的判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于生物碱的烟草代谢组学中新鲜烟叶样品质量的判别方法。以新鲜烟叶中烟碱烯和4,4′‑二联吡啶含量的比值为指标，对代谢组学新鲜烟叶样品质量进行判别，为代谢组学合格样品的选择提供依据。本发明准确可靠，简单可行，可为烟草代谢特征分析及相关烟草代谢组学研究提供借鉴。

Description

一种基于生物碱的烟草代谢组学中新鲜烟叶样品质量的判别 方法

技术领域

本发明涉及分析化学领域，是一种判别烟草代谢组学研究所用的新鲜烟叶样品质量是否满足代谢组学研究需要的判别方法。

背景技术

植物代谢组学是通过考察植物受刺激或扰动后期代谢产物的变化或其随时间的变化，来研究植物体的一种技术。在代谢组学轮廓分析的流程中，典型样品的采集是首要并且极其重要的步骤，获得合格样品，以真实客观的反映样品的代谢状态，是代谢组学分析进行的基础和前提。植物新鲜烟叶样品的采集，需要在低温下淬灭以停止其生理活动以保证其停止在采样时的代谢状态，标准做法为采摘植物样品后，锡纸包裹，置于-196℃液氮冷冻，用于新鲜烟叶分析或者冻干后用干粉样品分析。在样品采摘到分析前的这一段过程，需保证新鲜烟叶在液氮中保存且在液氮条件下研磨，否则会造成新鲜烟叶的酶促褐变。由于烟叶样品保存不当而导致的质量发生变化，代谢物水平不能反映烟叶样品真实状态的情况时有发生。急需一种简单、快速的分析方法对植物代谢组学研究中的烟叶样品质量进行判别。

烟草生物碱作为烟草中一类最重要的化学成分之一，其组成和含量对烟叶的吃味、刺激性和香气都有直接的影响，其它糖、氮类物质和形成综合香气成分物质对烟草的质量处于辅助和从属地位，但各类物质与生物碱的比例和协调关系又在很大程度上左右烟草的质量。近年来有关烟草中生物碱的提取、检测等方法的报道层出不穷，但未曾有人提出将新鲜烟叶中的生物碱含量或含量比值用于代谢组学新鲜烟叶样品质量的判别。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于生物碱的烟草代谢组学中新鲜烟叶样品质量的判别方法。本发明的方法利用新鲜烟叶中烟碱烯和4,4′-二联吡啶含量的比值对代谢组学研究中的新鲜烟叶样品质量进行判别，该法操作简单快速，结果准确可靠。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的基于生物碱的烟草代谢组学中新鲜烟叶样品质量的判别方法，其特征在于：通过检测新鲜烟叶中烟碱烯和4,4'-二联吡啶含量，计算其比值，对代谢组学研究中的新鲜烟叶样品质量进行判别；具体步骤如下：

a、称取新鲜烟叶冻干样品100~150mg，加入0.83~1.75mL5％氢氧化钠溶液，湿润试样，静置15min，加入10mL 0.01%的三乙胺的甲基叔丁基醚溶液和含内标的提取溶剂，加盖后置于摇床上室温振荡萃取1.5~2小时后离心，移取4~7mL上清液（有机相）并浓缩10倍，进GC/MS分析，采用保留时间和选择离子（SIM）模式定性，检测生物碱的含量；

b、GC/MS分析方法的气相色谱参数：色谱柱：DB-35MS(30 m×0.25 mm i.d.×0.25μm d.f. )；程序升温：以8 ℃/min的速度从100 ℃升至260 ℃（10 min）；载气：氦气；柱流速：1.0 mL/min；进样口温度：250 ℃；进样量 2 µL，分流进样，分流比 10:1；

c、GC/MS分析方法的质谱参数：溶剂延迟：8 min；电离电压：70 ev；离子源温度：230℃；传输线温度：280℃；扫描方式：选择离子模式（SIM），选择离子如下：2-甲基喹啉（IS）（143），烟碱（84），降烟碱（119），麦斯明（146），假木贼碱（84），烟碱烯（158），新烟碱 （160），2,3′-二联吡啶（156），4,4′-二联吡啶（156），可的宁（176），N-甲酰基降烟碱（176），烟碱-1-氧代（84），D8 -二联吡啶(IS)（164）。

本发明中所述内标为2-甲基喹啉和D8 -二联吡啶，其含量分别为180μg/mL和12μg/mL；所述的提取溶剂为含0.01%的三乙胺的甲基叔丁基醚溶液；所述新鲜烟叶与含内标的提取溶剂按质量（mg）/体积（mL）比为10~20:1。

本发明中所述新鲜烟叶冻干样品由大田采摘的新鲜烟叶，于-196℃液氮罐保存运输，液氮冷冻研磨，低温冻干，-80℃冰箱保存待用的烟末。

本发明采用气相色谱串联质谱GC-MS对新鲜烟叶样品中烟碱烯及4,4′-二联吡啶进行绝对定量分析，计算比值以烟碱烯及4,4′-二联吡啶含量的比值为指标，建立区分代谢组学合格样品及变质的不合格样品的标准，分析步骤如下：

GC-MS分析数据可定性新鲜烟叶样品中的烟碱烯及4,4′-二联吡啶，通过绘制标准曲线可对所测得的烟碱烯和4,4′-二联吡啶进行绝对定量：将烟碱烯及4,4′-二联吡啶含量的比值作为区分代谢组学合格样品及变质的不合格样品的标准，即待测样品中烟碱烯及4,4′-二联吡啶含量的比值在1.1以下的为合格样品，可用于代谢组学分析，烟碱烯及4,4′-二联吡啶的比值在1.1以上的为变质的不合格样品，不可用于代谢组学分析。

本发明经过大量新鲜烟叶样品的分析研究，发现新鲜烟叶如果保存不当，其生物碱含量会发生变化，烟碱烯及4,4′-二联吡啶含量的比值也会明显升高，此类样品将不能用于代谢组学分析。因此可以以烟碱烯及4,4′-二联吡啶含量的比值作为一个标准对代谢组学研究中的新鲜烟叶样品质量进行判别。

本发明的有益效果如下：

本发明利用新鲜烟叶样品中烟碱烯及4,4′-二联吡啶含量的比值和样品质量的相关性，对代谢组学新鲜烟叶样品质量进行判别，具有以下特点：1）操作简单快速；2）结果准确可靠；3）样品用量少，可为烟草代谢特征分析及相关烟草代谢组学研究提供借鉴。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例作进一步描述：

实施例1

采用GC-MS方法测定新鲜烟叶样品中的生物碱含量，发现褐化样品的烟碱烯和4,4′-二联吡啶含量比值明显升高。

待测样品包括福建、贵州、湖南、河南、云南等省份的6个品种、17个产地的新鲜烟叶样品116份（每个点有5-7个生物学重复）。其中包括92份合格样品（样品在采集、运送及预处理过程中均严格控制在-80℃），24份褐变样品（由于储运过程中液氮不足等原因已发生褐变）。

样品分析步骤如下所述：

1）由大田采摘的新鲜烟叶，于-196℃液氮罐保存运输，液氮冷冻研磨，低温冻干，-80℃冰箱保存待后续进行代谢组学分析。准确称取新鲜烟叶冻干样 150mg（精确至0. 1mg）于15mL离心管中，准确加入1.75mL5％氢氧化钠溶液，湿润试样，静置15min，加入10mL0.01%的三乙胺的甲基叔丁基醚溶液(内标2-甲基喹啉和D8-二联吡啶，其含量分别为180μg/mL和12μg/mL)，加盖后置于摇床上室温振荡萃取2小时，然后在6000转/min条件下离心5min。准确移取7 mL有机相浓缩到0.7mL，进GC/MS分析，检测生物碱含量。

气相色谱条件：色谱柱：DB-35MS(30 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm d.f. )；程序升温：以8 ℃/min的速度从100 ℃升至260 ℃（10 min）；载气：氦气；柱流速：1.0 mL/min；进样口温度：250 ℃；进样量2 µL，分流进样，分流比10:1。

质谱条件：溶剂延迟：8 min；电离电压：70 ev；离子源温度：230 ℃；传输线温度：280 ℃；扫描方式：选择离子模式（SIM），选择离子如下：烟碱（84），降烟碱（119），麦斯明（146），假木贼碱（84），烟碱烯（158），新烟碱 （160），2,3′-二联吡啶（156），4,4′-二联吡啶（156），可的宁（176），N-甲酰基降烟碱 （176），烟碱-1-氧代（84），D8 -二联吡啶(IS)（164）。

绘制了烟碱烯（0.32-40μg/mL）与4,4′-二联吡啶（0.33-41.6μg/mL）的标准曲线。以目标物峰面积与内标物峰面积（D8-二联吡啶）的比值为纵坐标Y，质量浓度X（μg/mL）为横坐标，计算其标准曲线及相关系数，测定结果如下：Y（烟碱烯）=0.782X，Y（4,4′-二联吡啶）=1.077X，相关系数分别为0.9993和0.9991。

在上述条件下获得了116份新鲜烟叶中烟碱与降烟碱等11种生物碱的绝对含量，发现烟碱烯与4,4′-二联吡啶含量的比值变化显著，详细数据见表1。

表1 实施例1中烟叶样品信息及烟碱烯与4,4′-二联吡啶含量的比值

样品编号	产地	品种	重复数	烟碱烯/4,4′-二联吡啶	是否合格
						HZ10	河南许昌	中烟100	5	1.28-2.84	不合格
C23Y	贵州毕节	云97	6	1.26-1.47	不合格
						C01K	云南昆明	K326	5	0.57-0.81	合格
C02K	云南玉溪	K326	6	0.67-0.9	合格
						C03C	云南曲靖	云87	6	0.53-0.75	合格
C04Y	云南红河	云97	6	0.62-0.78	合格
						C05Y	云南普洱	云87	6	0.60-0.76	合格
C06Y	云南大理	云87	5	0.54-0.68	合格
						C09Y	贵州黔西南	云97	6	0.42-0.71	合格
C12C	河南平顶山	中烟100	6	0.43-0.55	合格
						C13C	河南南阳	中烟100	5	0.71-0.80	合格
C14C	河南驻马店	中烟100	6	0.73-0.85	合格
						C15K	广东韶关	K326	6	0.70-0.95	合格
C17K	湖南郴州	K326	6	0.62-0.72	合格
						C25N	贵州铜仁	南江3号	6	0.42-0.61	合格
C26Y	湖北恩施	云87	6	0.41-0.64	合格
						YH10	云南大理	红花大金元	5	0.57-0.96	合格
GK10	贵州遵义	K326	6	0.59-0.92	合格
						HH10	河南许昌	红花大金元	7	1.23-1.56	不合格
HK10	河南许昌	K326	6	1.15-1.3	不合格

经过以上实验，发明人发现褐化样品中的烟碱烯与4,4′-二联吡啶含量的比值显著升高。本发明将烟碱烯与4,4′-二联吡啶含量的比值作为区分代谢组学正常样品与变质样品的标准。即待测样品中烟碱烯与4,4′-二联吡啶含量的比值在1.1以下的为正常样品，可用于代谢组学分析，烟碱烯与4,4′-二联吡啶含量的比值在1.1以上的为变质样品，不可用于代谢组学分析。

Claims (4)

1.一种基于生物碱的烟草代谢组学中新鲜烟叶样品质量的判别方法，其特征在于：通过检测新鲜烟叶中烟碱烯和4,4'-二联吡啶含量，计算其比值，对代谢组学研究中的新鲜烟叶样品质量进行判别；具体步骤如下：

a、称取新鲜烟叶冻干样品100~150 mg，加入0.83~1.75 mL5％氢氧化钠溶液，湿润试样，静置15min，加入10mL 0.01%的三乙胺的甲基叔丁基醚溶液和含内标的提取溶剂，加盖后置于摇床上室温振荡萃取1.5~2小时后离心，移取4~7mL上清液并浓缩10倍，进GC/MS分析，采用保留时间和选择离子SIM模式定性，检测生物碱的含量；

b、GC/MS分析方法的气相色谱参数：色谱柱：DB-35MS，30 m×0.25 mm i.d.×0.25 μmd.f. ；程序升温：以8 ℃/min的速度从100 ℃升至260 ℃，保持10min；载气：氦气；柱流速：1.0 mL/min；进样口温度：250 ℃；进样量 2 µL，分流进样，分流比 10:1；

c、GC/MS分析方法的质谱参数：溶剂延迟：8 min；电离电压：70 ev；离子源温度：230℃；传输线温度：280 ℃；扫描方式：选择离子模式SIM，选择离子如下：内标2-甲基喹啉143，烟碱84，降烟碱119，麦斯明146，假木贼碱84，烟碱烯158，新烟碱 160，2,3′-二联吡啶156，4,4′-二联吡啶156，可的宁176，N-甲酰基降烟碱176，烟碱-1-氧代84，内标D8 -二联吡啶164。

2.根据权利要求1所述判别方法，其特征在于：所述内标为2-甲基喹啉和D8 -二联吡啶，其含量分别为180μg/mL和12μg/mL；所述的提取溶剂为含0.01%的三乙胺的甲基叔丁基醚溶液；所述新鲜烟叶与含内标的提取溶剂按质量/体积比为10~20:1。

3.根据权利要求1所述判别方法，其特征在于：计算比值以烟碱烯及4,4′-二联吡啶含量的比值为指标，建立区分代谢组学合格样品及变质的不合格样品的标准，即待测样品中烟碱烯及4,4′-二联吡啶含量的比值在1.1以下的为合格样品，可用于烟草代谢组学分析，烟碱烯及4,4′-二联吡啶的比值在1.1以上的为变质的不合格样品，不可用于烟草代谢组学分析。

4.根据权利要求1所述判别方法，其特征在于：所述新鲜烟叶冻干样品由大田采摘的新鲜烟叶，于-196℃液氮罐保存运输，液氮冷冻研磨，低温冻干，-80℃冰箱保存待用的烟末。