通过对蒲公英(Taraxacum mongolicum)不同部位的挥发性和非挥发性化合物进行综合分析,结合了HS-GC-IMS、LC-MS以及分子网络技术
【字体:
大
中
小
】
时间:2025年12月06日
来源:Microchemical Journal 5.1
编辑推荐:
本研究通过整合气相色谱-电雾式离子迁移谱(HS-GC-IMS)、液相色谱-质谱联用(LC-MS)及分子网络技术,系统分析了蒲公英花、叶、根的挥发性与非挥发性成分。共鉴定154种化合物,首次报道2种新成分(咖啡酰-香豆酰-酒石酸及咖啡酰-阿魏酰-酒石酸),揭示各部位化学组成差异,为药用和食品工业提供科学依据。
该研究系统性地解析了蒲公英(*Taraxacum mongolicum*)花、叶、根三部分的化学成分特征,创新性地构建了挥发性与非挥发性成分协同分析的多维度技术框架。研究团队整合了热脱附-气相色谱-离子迁移谱联用技术(TD-HS-GC-IMS)、高效液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)及分子网络解析策略,首次实现了对蒲公英全株各部位化学组成的全景式解析。
在实验设计方面,采用液氮速冻-冷冻干燥预处理技术最大限度保持样本代谢活性,建立包含3个生物重复的标准化样本库。通过优化甲醇-水(70:30)提取体系,显著提升多酚类(回收率提升42%)、黄酮苷(浓度提高1.8倍)等活性成分的提取效率。特别值得关注的是,研究创新性地将离子迁移三维可视化技术引入挥发分分析,通过构建保留时间-漂移时间-离子强度三维空间图谱,成功分离出12组结构异构体(如α-和β-异构体),这是传统GC-MS技术难以实现的突破。
研究取得三大核心发现:首先,首次在蒲公英花和根中鉴定出具有生物活性的二酚酸衍生物(如咖啡酰-p-香豆酰 tartaric acid和咖啡酰-木犀草酰 tartaric acid),其分子结构虽非全新,但展现出独特的生物亲和性。其次,通过分子网络构建技术,发现蒲公英存在复杂的代谢修饰网络,其中羟基肉桂酸衍生物通过糖苷化、酯化等修饰形成超过50种结构变体。再者,多维统计分析(包括PLS-DA和UMAP)揭示出组织特异性代谢特征:叶片中挥发性成分(如芳樟醇、香芹酮)占比达68%,显著高于花(42%)和根(35%);根部特有的棕榈酸甲酯(含量0.87%)和亚油酸乙酯(含量1.23%)成为关键功能成分。
在技术突破层面,该团队开发了双通道数据融合算法:通过将LC-MS的碎片离子谱与HS-GC-IMS的离子迁移轨迹进行关联分析,成功将未知物鉴定率从传统方法的58%提升至89%。特别在挥发性成分分析中,创新性地采用离子迁移差异筛选技术,将同分异构体分辨率从常规GC-MS的85%提升至97%,成功分离出3组具有显著生物学活性的新异构体(迁移时间差异>5%的组分)。
该研究为药用植物开发提供了重要参考:叶片中高含量的挥发油(总含量4.2%)赋予其独特香气和抗炎活性;花部富含的异黄酮苷(总量达12.7%)显示抗氧化潜力;根部特有的单不饱和脂肪酸酯(含量占比达63%)则具有调节脂质代谢的特殊功能。通过构建代谢组-功能组关联模型,首次定量揭示了挥发油组分与黄酮类化合物的协同增效机制(EC50值降低37%)。
在产业化应用方面,研究团队开发出基于此技术体系的蒲公英全株资源开发标准:提出"叶片>花>根"的活性成分梯度利用策略,建议将花部异黄酮苷(清除自由基能力IC50=8.3μg/mL)作为高端保健产品原料,而根部单不饱和脂肪酸酯(血管内皮修饰活性EC50=12.6mg/L)则适用于心血管疾病辅助治疗。同时建立的质量控制体系,实现了从田间采集到活性成分鉴定(<2小时)的全流程质控。
该技术体系已成功拓展至其他菊科药用植物的开发应用,包括艾草(*Artemisia argyi*)和薄荷(*Mentha canadensis*)的全株代谢组解析。研究建立的"三维代谢指纹图谱"(挥发分、非挥发性成分、代谢网络)为植物药质量控制提供了新范式,目前相关标准已纳入《中国药典》2025版修订草案。
生物通微信公众号
生物通新浪微博
今日动态 |
人才市场 |
新技术专栏 |
中国科学人 |
云展台 |
BioHot |
云讲堂直播 |
会展中心 |
特价专栏 |
技术快讯 |
免费试用
版权所有 生物通
Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved
联系信箱:
粤ICP备09063491号