基于代谢组学技术分析蜂胶中的差异性代谢物

发布时间：2020-11-16 08:51

　　 蜂胶素有“紫色黄金”之称,含有较多的黄酮和酚酸类物质,具有抗氧化、消炎、抗癌、抗辐射、抗菌等生物学活性。但因产量较低、生产周期长常导致蜂胶市场供不应求,加之蜂胶成分复杂且与杨树芽成分相似,使它掺假现象层出不穷。随着蜂胶商品化进程的推进,不法分子常将杨树芽加工伪装成蜂胶出售。之前的许多研究中,对蜂胶中的有效活性成分如酚酸和黄酮等的测定主要依据国家标准,或利用某种方法对单一的化合物进行靶向测定。本研究是基于代谢组学技术,采用液质联用方法对蜂胶进行全面分析,并结合多元统计分析寻找不同产地原蜂胶和蜂胶产品之间的差异性代谢物,同时对蜂胶中的金属污染物进行测定,为蜂胶及其制品研究提供一定理论基础。本实验分为两个部分,第一部分为蜂胶的代谢组学研究。采用超高效液相色谱串联高分辨质谱(UPLC-Q Exactive Obitrap LC-MS)获得不同产地蜂胶、蜂胶产品的原始数据,将其导入Compound Discoverer2.1软件对样品总离子流图中的特征峰进行提取,并结合多元统计分析对不同样品进行区分,寻找可能的差异性代谢物;然后利用高分辨质谱得到的二级数据,结合Compound Discoverer2.1软件的数据处理,对代谢物进行初步定性;第二部分即样品的金属污染物检测,利用ICP-MS对样品中的铝、锰、铅、镉、铬、砷、铁等元素进行测定,为合理使用蜂胶产品提供一定理论依据。第一部分结果显示不同蜂胶样品间均能较好区分。山东和四川原蜂胶共筛选定性出16种差异性代谢物,山东原蜂胶含有较多的邻苯二甲醛、异甘草素、3-邻甲基槲皮素、4,5,6,7-四甲氧基黄酮等物质,乙基香兰素丙二醇缩醛、异丁酸香兰素乙酯和光甘草酚等多分布于四川蜂胶;四川和河北省蜂胶共寻找出16种差异性代谢物,四川蜂胶含有较多的银杏酸、腰果酸、18-β-甘草次酸等物质,河北蜂胶中含有较多异紫花前胡内酯、2-羟基马尿酸、洛伐他汀等物质;山东和河北蜂胶差异性较小,共寻找出11种差异性代谢物,山东蜂胶含有银杏酸和艾考莫瑞,河北蜂胶含有较多乔松素、樱花素、异甘草素等物质。三省原蜂胶差异性产生的原因可能为蜂胶采集地胶源植物树脂成分的差异,并辅以环境和气候的影响。蜂胶原胶与网购蜂胶差异较小,最终定性出11种差异性代谢物,网购蜂胶含有较多香豆素类物质(蒿属香豆素、异戊烯氧基呋喃香豆素)、黄酮类物质(3-羟基黄酮、乔松素、3-邻甲基槲皮素)等物质,蜂胶原胶中咖啡酸、白当归脑、二甲基倒捻子素等3种物质含量较多。造成差异的原因为蜂农对蜂胶加工程度较轻,且不同产地的蜂胶成分常存在一定差异。蜂胶原胶与蜂胶胶囊具有显著差异性,共寻找出19种差异性代谢物,包括银杏酸、绿原酸、肉桂酸、咖啡酸、阿魏酸、乔松素、异甘草素、4,5,6,7-四甲氧基黄酮等物质。其中胶囊中富含莽草素、4,5,6,7-四甲氧基黄酮、阿魏酸松柏酯、β,β-二甲基丙烯酸紫草素、[3,4,6-三乙酰氧基-5-(苯甲氧基)-1-环己烯]苯甲酸甲酯5种物质,其余14种物质在蜂胶原胶中含量较多。差异性产生的原因为蜂胶加工过程成分的部分损失和加工辅料的加入等。第二部分结果显示蜂胶原胶中Al、Cr、Fe、Ba、Pb含量较多且存在超标情况,其他元素如钒(V)、锰(Mn)、钴(Co)等12种元素的含量相对较低。随机购买的10种市售的胶囊产品金属元素含量均未超过国家限定标准,金属污染较小。
【学位单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：S896.6;O657.63
【部分图文】：

山东师范大学硕士学位论文12图1-1CompoundDiscoverer工作流程Fig1-1TheworkflowofCompoundDiscoverer3.2.4多元变量统计分析多元变量统计分析能够在多个对象和多个指标互相关联的情况下分析它们的统计规律，主要内容包括假设检验、多元方差分析、多元线性回归与相关(Ⅰ)和(Ⅱ)、主成分分析与因子分析、判别分析与聚类分析等。多元变量统计分析技术通常分为两类：一类为有监督的分析，如PLS、PLS-DA、OPLS和OPLS-DA等；另一类为无监督的分析，包括过滤式的PCA得分法、嵌入式的MCFS和TRACK等。4本课题的研究目的及内容蜂胶具有丰富而独特的生物活性物质，目前蜂胶掺假现象层出不穷，关于蜂胶的研究技术相对较少且其多为对蜂胶中主要活性物质或单一化合物进行靶向鉴别，本实验基于代谢组学技术非靶向寻找一组差异性代谢物对蜂胶及其产品进行区分，分析对象为蜂胶中相

山东师范大学硕士学位论文17图2-1阴离子模式下梯度洗脱15min和20min蜂胶的总离子流图（A：15min，B：20min）Fig.2-1Totalionchromatogramofpropolisaftergradientelutionfor15minand20mininanionmode(A:15min,B:20min)2.4色谱-质谱条件2.4.1色谱条件使用ACQUITYUPLCBEHC18色谱柱对样品进行分析，采用梯度洗脱的方式使样品中的物质得到很好的分离，设置柱温为25℃，流速为0.3mL/min，进样量为3μL。洗脱梯度如下：正谱条件流动相B为乙腈溶液，流动相C为0.1%的甲酸水。其洗脱梯度为0-2min1%B，2-3.25min1%-5%B，3.25-4.25min5%B，2.25-7.75min5%-55%B，7.75-9.75min55%-90%B，9.75-11.75min90%B，11.75-12min90%-1%B，12-15min1%B。负谱条件流动相B为乙腈溶液，流动相C为0.1%的甲酸水。其洗脱梯度为0-2min1%B，2-3.25min1%-5%B，3.25-4.25min5%B，2.25-7.75min5%-55%B，7.75-9.75min55%-90%B，9.75-11.75min90%B，11.75-12min90%-1%B，12-15min1%B。2.4.2质谱条件表2-3一级质谱条件Table2-3MSconditions负谱参数Scantype/扫描类型FullMSScanrange/扫描范围（m/z）70-1,050B

山东师范大学硕士学位论文203实验结果与讨论3.1山东、四川、河北三个省份的蜂胶原胶数据比较本实验选取的蜂胶为实际考察过的蜂场中蜂农从蜂箱中刮下的原蜂胶，未经任何加工处理。后续实验中为避免样品提取不够充分，采用研磨机进行了粉碎处理。我们对来自山东、四川和河北三个不同省份的蜂胶进行数据采集，主要包括一级质谱和二级质谱数据采集。其中一级质谱的数据采集方式为FullMS，二级质谱分析采用FullMS-ddMS2（TOP5）的扫描方式对碎片离子信息进行数据采集。图2-2为三个省份蜂胶的总离子流图，从样品总离子流图上看，三个地区的蜂胶样品并不能得到很好的区分，于是我们将蜂胶原始数据导入CompoundDiscoverer2.1软件进行分析，得到一级质谱数据，再将得到的数据导入SIMCA14.1软件进行多元统计分析。在图2-3中，A为不同省份蜂胶PCA得分图，从图中可以看出山东和河北省的蜂胶原胶与四川蜂胶有较好区分，但山东和河北的蜂胶不能很好分离。于是我们又进行了PLS-DA和OPLS-DA分析，结果发现，在PLS-DA和OPLS-DA中，三个省份的蜂胶分离度较好，且OPLS-DA的置信检验结果呈现良好拟合，表明模型可靠，也说明了实验方法可以将三个省份蜂胶进行区分的可能性。图2-2三个省份蜂胶的总离子流图(A，山东蜂胶；B，四川蜂胶；C，河北蜂胶)Fig.2-2Totalionchromatogramofpropolisfromthreeprovinces(A,Shandongpropolis;B,Sichuanpropolis;C,Hebeipropolis)ABC
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本文编号：2885886