天津大学高文远/李霞/高妍团队基于非靶向代谢组学的月季花和玫瑰花差异成分筛选及两种花的质量评价

文摘   2024-11-25 11:02   天津  

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Based on non-targeted metabolomics for differential components screening of Rosae Chinensis Flos and Rosae Rugosae Flos and their quality evaluation

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文章亮点


  • 分别建立了月季花(Rosae Chinensis Flos)和玫瑰花(Rosae Rugosae Flos)的指纹图谱。

  • 采用液质联合UPLC-Q Exactive-Orbitrap-MS鉴定出89种月季花和玫瑰花中的成分。

  • 结合化学计量学筛选出不同品种和产区月季花和玫瑰花的8种差异代谢物。

  • 建立了月季花和玫瑰花的多成分定量方法,评价了40批次来自不同地区的月季花和玫瑰花样品的质量。



引用信息:

Liang X, Zhang NH, Zhan ZL, et al. Based on non-targeted metabolomics for differential components screening of Rosae Chinensis Flos and Rosae Rugosae Flos and their quality evaluation. Tradit Med Res. 2025;10(2):7. doi:10.53388/TMR20240516001


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研究背景


月季(Rosa chinensis Jacq.)和玫瑰(Rosa rugosa Thunb.)不仅具有观赏价值,其花朵还可以食用,花蕾作为中药被收录在2010版《中国药典》中。两种花存在一定的药效差异,但因花蕾性状相似而易被混淆。此外,观赏性玫瑰花的大规模种植可能会导致药用有效成分的减少。因此,有必要对月季花和玫瑰花进行系统的化学成分研究并建立两者的质量评价方法。

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研究结果


HPLC指纹图谱条件

为了获得最佳的分离效果和最有效的化学信息,研究了高效液相色谱条件,包括流动相的组成和比例、色谱柱温度和检测波长。结果表明,当有机相为乙腈和甲醇,比例为85:15,水相为0.1%甲酸时,峰形和分离效果更好。考察了25℃、30℃和35℃的色谱柱温度,发现30℃时的分离效果更好。通过全波长扫描发现在310 nm波长处可检测到更多的峰,且该波长处的基线相对稳定。

相似性分析

通过中药色谱指纹图谱相似性评价系统的分析,共标出33个共有峰。相似性评估结果以热图的方式直观显示。结果表明指纹图谱不仅可以用来区分玫瑰和月季的品种,还可以用来评价同一品种不同产地之间的差异。

40个样品的33个共有峰的峰面积输入SIMCA14.1软件,构建PCA模型的二维矩阵。化学成分的差异使样本聚为四类,蓝点为新疆玫瑰,红点为甘肃和山东玫瑰,绿点为山东和河北月季,黄点为云南和河南月季。其中,S30和S31为玫瑰花对照药材。HCA分析结果(图1)得出河南和山东的月季样品成分相似,云南和河南的月季样本成分相似。在玫瑰样品中,甘肃和山东产地的样本聚为一类的原因可能是山东样本为平阴玫瑰Rosa rugose Thunb,而甘肃样本为苦水玫瑰(Rosa rugosa×Rosa sertata),后者是前者的杂交品种,因此成分具有相似性。新疆玫瑰被单独归为一类,表明其成分与山东和甘肃玫瑰均有较大差异。这可能与新疆特殊的地理位置、气候条件和种植品种有关。将共有峰进行PLS-DA分析,结果显示出玫瑰和月季之间的差异性。化学计量学分析进一步说明,已建立的指纹图谱方法可用于区分品种和评价质量。

图1 指纹数据的化学计量分析图

玫瑰花及月季花化学成分鉴定及差异成分筛选

根据化学计量学分析的结果,40个样品可分为4组。从每组随机抽取三个样本,采用高分辨质谱进行定性分析。月季花和玫瑰花样品在正离子和负离子模式下的总离子流色谱图在峰的数量和强度上均有所不同。根据裂解规律以及数据库和相关文献比对的方法共鉴定出89个代谢物,主要以黄酮类和多酚类化合物为主。11种化合物通过与标准品比对得到进一步验证。

运用OPLS-DA和S-plot(图2)筛选出没食子酸(M9)、鞣花酸(M37)、金丝桃苷(M43)、异槲皮苷(M47)、山柰酚-3-O-芸香糖苷(M51)、槲皮苷(M57)、阿福豆苷(M63)和椴树苷(M67)为差异成分。现代药理学研究结果显示黄酮类和多酚类化合物普遍具有抗菌、抗氧化和抗癌作用,因此这8种化合物可能是影响玫瑰和月季药理活性的主要因素。

图2 各组的差异代谢物分析

多成分定量分析

以没食子酸、鞣花酸、金丝桃苷、异槲皮苷、山柰酚-3-O-芸香糖苷、槲皮苷、阿福豆苷和椴树苷为指标成分,采用标准曲线法测定8种成分的含量,对不同产地的玫瑰花和月季花样品进行评价。结果显示月季花中没食子酸的含量整体大于玫瑰花,这可能是月季抗菌活性更强的原因(图3)。在月季花样品中,河北和山东产地样品的黄酮苷含量远高于云南和河南产地,且多数符合《中国药典》中月季花含量项下的要求(金丝桃苷和异槲皮苷总量不低于0.38%),而云南和河南产地收集的样品中金丝桃苷和异槲皮苷总量在0.09%~0.21%之间,未达到《中国药典》的要求。云南和河南均是观赏花卉的主要产区,观赏花卉的杂交培育可能是导致某些药用成分含量较低的原因之一。新疆玫瑰中8种成分含量更为均衡,在质谱总离子流图中也显示新疆玫瑰潜在代谢物更为丰富,其营养价值和功效值得进一步关注。总体而言,月季的黄酮类和酚类成分含量更高,表明月季的抗氧化活性可能强于玫瑰,这与熊丽娜等人对10种中国食用花卉的抗氧化能力测定的结果一致。

图3 玫瑰和月季28个样品中8种成分的含量测定结果

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 结论


本研究就月季花和玫瑰花性状相似而造成混用以及质量差异较大的问题建立了指纹图谱。利用高分辨率质谱结合非靶向代谢组学的策略弥补指纹图谱无法快速鉴别差异成分的缺陷,从玫瑰花和月季花的提取物中共鉴定出89种代谢物并筛选出差异化合物。实验结果进一步补充和完善了其成分的研究,为两者的药效物质基础研究提供了数据依据。8种差异成分(没食子酸、鞣花酸、金丝桃苷、异槲皮苷、山奈酚-3-O-芸香糖苷、槲皮苷、阿福豆苷和椴树苷)的定量分析可以更全面地评价市场玫瑰花和月季花的品质,促进其在食品和药品中的合理利用。




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