代谢组学方法研究姜黄根茎及块根次生代谢产物表达差异.pdf

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1、第40卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第5期2012年5月ChineseJournalofAnalyticalChemistry713～717代谢组学方法研究姜黄根茎及块根次生代谢产物表达差异吴宏伟李洪梅唐力英许海玉李韶菁唐仕欢杨洪军邵爱娟黄璐琦(中国中医科学院中药研究所，北京100700)摘要基于GC—MS的代谢组学分析方法，建立了分析不同产地来源的姜科植物姜黄(Curcuma．LongaL)的根茎(中药姜黄)和块根(中药郁金)的次生代谢产物的方法。对样品的提取方法、气相升温条件和方法学进行了考察，确定采用石油醚索氏提取法对样品进行提取。色谱图中主要化合物的精密度为1．2％

2、～5．7％；重现性为2．18％～6．27％；回归系数R一0．699~0．972。数据处理采用SIMCA-P软件进行主成分(PCA)分析，通过主成分得分图(Scoreplot)可以明显区分姜黄的根茎及块根样品，说明在根茎和块根中次生代谢产物的表达存在差异；通过载荷图(Loading)和t检验(一test)发现了l4种表达差异显著的化合物。这些化合物可能是姜黄根茎与块根具有不同药性和临床用途的物质基础。关键词次生代谢物；姜黄；气相色谱一质谱；主成分分析引言代谢组学是对某种生物或细胞的所有低分子量代谢产物进行定性和定量分析的一门学科。代谢组学主要采用现代分析技术(例如，液相色谱一质谱联用、气相

3、色谱一质谱联用、核磁共振等)对植物次生代谢产物及机体内源性小分子代谢物进行分析，并采用模式识别技术对分析结果进行区分与判别，从中发现生物标识物，应用于疾病诊断、毒理机制研究和功能基因组学研究等方面一。本研究借鉴代谢代组学的研究思路，对姜科植物姜黄(Curcuma．LongaL)的根茎和块根的次生代谢产物进行分析。2010版中国药典记载，姜黄的根茎和块根作为两种不同的中药(姜黄和郁金)，具有相反的药性和不同的临床用途[3】。由于二者来源于同一植物，其化学成分类型基本一致。一直以来很难从植物化学的角度说明二者药效差异的物质基础。本研究采用GC—MS的代谢组学分析方法，对不同产地的姜黄的根茎和

4、块根进行分析。本研究采用主成分分析(PCA)方法对分析结果进行建模处理。结果表明，主成分得分图(Scoreplot)可以成功区分根茎(中药姜黄)和块根(中药郁金)两组样品，说明二者次生代谢产物的表达存在差异；通过分析主成分分析载荷图(Loadingplot)，确定了14种表达存在显著差异的代谢产物，这些化合物可能是姜黄根茎与块根具有不同药性和临床用途的物质基础。2实验部分2．1仪器、试剂与材料GCMS—QP2010Plus气相色谱一质谱仪(日本岛津公司)，配有自动进样器，GCMSsolution2．5工作站和NIST质谱数据库，离子源(Ionsource)为El(电子轰击)源。色谱柱采用

5、ZB一5MS毛细管柱(30m×0．25mrn)<0．25um，德国Macherey—Nagel公司)，台式高速离心机(美国Labnet公司)、SartoriousBT25S型1／100000电子天平(北京赛多利斯仪器有限公司)、索氏提取器。软件：GC—MSsolutionversion2．5(SHIMADZUCorporation)，SIMCA—P+12．0(Umetrics，Sweden)，MicrosoftExcel2003(MicrosoftCorpora—tion)，色谱指纹图谱相似度评价系统(国家药典委员会)。石油醚(沸程60～90℃，分析纯，国药集团化学试剂有限公司)。样品收

6、集：姜科植物姜黄样品采自四川省，采样点分别为崇州市三江镇宋桥村、崇州市听江镇三桥201卜09-07收稿；2011—11—16接受本文系科技部国际合作项目(No．2009DFA31660)和973项目(No．2006CB504701)资助E-mail：huangluqi@263．net714分析化学第4O卷村、双流县金桥镇舟渡村。每个采样点采集样品6份，样品经中国中医科学院中药研究所黄璐琦研究员鉴定为姜科植物姜黄。2．2样品制备方法取收集的样品按中国药典2010版进行处理：分别取药用部位(根茎和块根)洗净、切厚片、晒干、编号，其根茎即中药材姜黄，块根即中药材郁金。取姜黄(郁金)饮片粉碎、过

7、20目筛(0．9mm粒径)；准确称取10g粉末，置于索氏提取器中，加入50mL石油醚；连续提取8h，至新提取的液滴基本无色；将提取液移入50mL容量瓶，用石油醚定容。2．3色谱和质谱条件固定相采用低极性毛细管柱，根据GC／MS图谱中的峰的分离情况和主要色谱峰的响应值，确定色谱参数。采用OPTIMA-5MS毛细管色谱柱(30m×0．25mm×0．25gm)；进样口温度250℃；气流模式：恒流流速1．0mL／min，进样量1L，分流(S