研究与评论:植物学杂志雷竞技苹果下载
菜单ISSN: 2320 - 0189
ISSN: 2320 - 0189
+ 1-845-458-6882Kathyani Parasram*
温莎大学化学与生物化学系，401日落大道，温莎，ON N9B 3P4，加拿大
收到日期:06/10/2015接受日期:15/12/2015发表日期:17/12/2015
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酚类化合物，也称为酚类化合物，存在于多种植物来源中，可提供药理和营养作用以及分类信息。单一来源可包含数百种酚类化合物，使这些化合物的表征既费时又昂贵。质谱(MS)最近的飞跃发展，包括耦合色谱柱，UV-vis和串联质谱(MS /MS)，通过其快速，准确和高通量分析的能力，更新了农业和医疗领域对酚类化合物的研究。本文综述了质谱技术在酚类化合物研究中的最新发现、方法和应用。
电喷雾电离(ESI)、气相色谱质谱(GC-MS)、高效液相色谱(HPLC)、质谱(MS)、代谢组学;酚类化合物。
酚类化合物是植物中含量最丰富的化学物质之一。酚类物质是植物次生代谢产物，其中许多通过磷酸戊糖途径产生，可以自由、可逆结合或不可逆结合的形式存在[1]。由于缺乏公认的定义和分类系统，研究者对一个分子作为酚类化合物的分类是不同的。为了本文的目的，酚类化合物将被广义地定义为:含有与芳香烃结合的羟基的化合物，图1展示了一些酚类化合物的例子[1，2]。这一定义将允许尽可能多地包括酚类化合物，包括:酚类、多酚类、肉桂酸、单宁、香豆素和类黄酮[1，3.，4]。
图1:酚类化合物的结构。
酚类化合物由于其潜在的药用能力和作为食物稳定剂或增强剂的功能而引起了人们的关注。(de la Luz Cádiz-Guerrea等)特别有趣的是它们的抗氧化能力，这有助于上述两种应用[3.]。酚类化合物可作为自由基清除剂，具有抗炎、抗癌、抗病毒和抗菌功能[3.，5-7]。在植物中，研究这种抗氧化能力的方法有多种，如FRAP(铁还原抗氧化能力)、ORAC(氧自由基吸收能力)、DPPH和TEAC (Trolox等效抗氧化能力)[3.，5-7]。而香兰素测定法和福林- ciocalteu测定法用于测定存在的总酚类化合物[3.，6]。(de la Luz Cádiz-Guerrea等人，)质谱的好处是它能够生成结构信息，以识别化合物及其翻译后修饰，而以前的方法，如UV-vis，无法快速准确地生成[3.，8]。
酚类化合物是人类饮食的一部分，通过食用植物、植物提取物和其他食物，如蜂蜜。黄烷醇是一种常见的多酚，化合物本身及其代谢产物可能都是有益的[4，9]。这些酚类物质大量代谢为多种化合物，使得血清酚类物质浓度的分析成为一个复杂的过程，而质谱法可以简化这一过程，特别是超高高效液相色谱串联质谱，UHPLC-MS/MS和高效液相色谱串联质谱，HPLC-MS/MS [4]。质谱法使分子电离成气体状态，其中碎片产生峰(m/z，质量与电荷，比值)，用于表征分子，如酚类化合物，并可耦合到色谱柱和UV-vis分析仪，以提高分辨率和提高化合物识别的准确性。此外，植物的酚类化合物因种类、品种、季节、环境状况和收获的脉管系统(叶、根、茎等)的不同而不同，这需要对大量样品进行分析，以确定最佳的收获时间、位置和种类，如果使用其他色谱-光谱学或光谱分析技术来代替MS，这既不成本也不省时[6，7，9]。
当前方法的另一个局限性是，只能识别、表征和量化提取物中存在的化合物的子集，质谱法提供了快速表征和量化提取物中存在的更多化合物的能力。这导致了研究化合物之间相互作用的能力，如酚类物质，赋予植物药用能力，其存在甚至没有被其他技术检测到[10]。酚类化合物质谱法的一个重要应用是评估现有的有益化合物，即酚类化合物的数量，这些化合物可从植物的废弃部位，如葡萄种子和葡萄茎中提取[10]。目前正在建立和优化各种来源的酚类物质的提取和质谱协议，然而，由于污染物、酚类化合物和来源(干豆、新鲜叶子等)的多样性，建立标准化的协议具有挑战性，质谱技术的摘要可在图2［7]。尽管存在挑战，但MS的高通量和敏感性鼓励研究人员使用这种方法进行酚分析[11]。
图2:应用概述。
本文的其余部分将讨论MS在基于酚的研究中的应用。首先将讨论评估抗氧化和药物应用的酚源的研究，随后，系统发育和代谢组学研究，新协议，以及MS用于酚分析的其他应用图3。
图3:酚类化合物检测的一般程序。
酚类分析-寻找超级食物
酚谱是对某一特定来源中所有酚类化合物的定量描述。进行酚谱分析是为了确定药物开发的潜在候选，药用能力的来源，相互作用的化合物，以及原始来源获取的位置(见第2节:蛋白质组学和代谢组学研究)。酚类物质以其抗氧化能力而闻名，这有助于确定其来源，用作药物，并提高食品的保质期[1]。
植物药用早于现代医学;这使得传统疗法成为药物开发的良好起点。pandurata H.在中药中用于消化不良，使用HPLC-QTOF-MSn进行研究，以确定有助于植物药用特性的新化合物。潘杜拉塔根粉末状，提取(正丁醇)，过滤后注入HPLC-MS (C18柱，30°C)，获得质谱(m/z 100-1000)和UVvis光谱(220-600 nm) [12]。与标准相比较的保留时间用于确定提取物中已知存在的化合物。而紫外-可见光谱，碎片模式(MS/MS)和分子量(MS)则用于识别其他化合物。共鉴定出37种酚类化合物，包括羟基肉桂酸和羟基苯甲酸衍生物以及对苯二酚、黄烷、香豆素和巨甘油三酯苷。许多研究者采用HPLC-ESI-MSn和UV-vis相结合的方法对胡芦巴、花生皮、soursop果肉、茄子、扁豆种皮、洋蓟叶、核桃和天眼草的酚类成分进行了表征。在胡芦巴、胡芦巴等药材中，采用MS/MS片段法对糖基化位置、连接类型(O-或C-)和异构体进行了区分，但该方法无法区分立体异构体[13-18]。
酚类化合物的分析还采用了HPLC-ESI-MS(无UV-vis伴随)、直接注射ESI-MS、UHPLC-MS、GC-MS(气相色谱)、LC-ESI MS(液相色谱)等方法。辣木、蜂蜜和蓼的研究使用主成分分析(PCA)来区分样品，即不同的采集地点或器官[8，9，12，19-24]。然而，很明显，HPLC-ESI-MSn是分析酚类化合物最常用的方法[19-21]。
代谢组学研究-植物化学侦探
代谢组学是对有机体中所有代谢物的分析。由于代谢物特征的高度可变性，如极性和波动性，代谢物分析是一项非常具有挑战性的工作[25]。此外，生长在不同地区的作物之间，或具有不同祖先的作物之间，甚至在一个物种之间，代谢物分布也有所不同[25]。因此，代谢组学分析需要一种高通量、可靠的技术。质谱的可定制仪器和实验设计使其能够满足这些要求。
用氯仿和水的上清液对欧洲山毛榉叶进行代谢组学分析:甲醇提取的山毛榉叶直接进行LC-QTOF-MS或衍生化，然后用GC-MS分析，发现56种酚类化合物，其中38种是在该物种中新发现的。经观察，含咖啡因的咖啡比不含咖啡因的咖啡更有效地预防阿尔茨海默病，因此研究人员使用GC-MS来比较含咖啡因和不含咖啡因的咖啡样本的代谢组学特征，以找到导致功效差异的酚类化合物[25]。他们使用正交偏最小二乘判别分析来处理结果，发现69种代谢物的浓度在含咖啡因和不含咖啡因的样品中有所不同[26]。ESI-QTOF-MS鉴定JIMF1(人乳腺癌细胞)暴露于橄榄叶提取物时产生的主要代谢物[26]。在JIMF1细胞质中鉴定出了叶木香素、芹菜素和木犀草素，然而，即使木犀草素抑制了MAPK(丝裂原活化蛋白激酶)通路，这些纯化合物也不表现出G1细胞周期阻滞[20.]。这一结果强调了代谢组学分析的重要性，因为天然提取物的作用依赖于多种相互作用的化合物，而不是单个活性成分[20.]。
由于在质谱分析中缺乏对酚类化合物行为的理解，对酚类化合物的MS和MS/MS谱的解释尤其困难。低分子量酚类物质的行为尤其神秘，因为对它们的研究较少[27]。为了准确地表征低重量的酚类物质，采用LC-ESI-MSn进行了研究。他们发现，低分子量酚类物质倾向于碎片化，导致分子离子峰具有低丰度，这种带电化合物簇经常被误解为单一酚类物质，他们能够建立一套规则来预测低分子量酚类物质的碎片化[27]。酚类化合物的准确鉴定和代谢组学分析是研究植物提取物药用作用的必要手段。
新方法——追求简单
质谱法用于测定样品的生化含量已有多年的历史。由于需要对感兴趣的特定化合物、所需的分辨率和样品中各组分之间的相似性进行调整，因此很难建立一个质谱分析的标准方案。然而，有许多论文提出了一种成功的方法，可以作为未来研究的起点。
为了测定和定量初榨橄榄油和特级初榨橄榄油中的酚类化合物，采用液相微萃取和UHPLC-ESI-MSn动态反应监测模式。该方法灵敏、快速、样品和试剂用量少，降低了成本[28]。由于基质效应而导致化合物定量减少或增加的限制是该方法的弱点。采用微固相萃取(μ-SPE)、高效液相色谱- esi -MS/MS检测大鼠食用葡萄籽黄烷醇后血浆中产生的代谢产物。该方法使用低血浆体积(250 μL)，并减少了来自其他化合物的干扰，但未来的创新应进一步降低血浆体积，以增加样本采集的便便性[4]。
植物提取物中酚类化合物的测量已经使用了上文(第1节)所述的HPLC-ESI-MS完成，但也可以使用鞘流、氘化和DPPH界面的CE-QTOF-MS(毛细管电泳四极杆飞行时间质谱)完成。这种方法允许对酚类化合物进行鉴定、定量和自由清除活性的测试[29]。Maringer等人的方法也提高了结构分配的准确性，但鞘状液体会稀释样品。质谱在酚类物质研究中的一个有趣应用是使用GC-C-IR-MS(气相色谱燃烧同位素比质谱法)研究BFRs(酚醛溴化阻燃剂)和BPA(双酚A)及其对环境有害的降解产物。该方法没有观察到碳同位素效应，可用于确定这些酚类物质的来源和预测未来的影响[30.]。将提到的最后一种方法可用于食品安全监管，通过识别和量化moniliformin(一种可能在谷物植物中发现的真菌毒素)。Lim等人的方法使用蛋白排除纯化柱PHREE和LC-LIT-MS和LC-QTOF-MS来测定moniliformin，方法简单、鲁棒、灵敏[31]。
其他应用-绿色倡议和健康影响
收获和加工植物产生的废物，例如叶子、茎、种子、废水，可能含有大量的酚类化合物。含有大量酚类化合物的废物对环境有害，因此有许多回收废物和/或去除酚类化合物的举措[32]。如果酚类化合物可以回收，那么它们就可以用于工业反应或药物生产，或纯化用作研究的标准试剂。橄榄油生产废物、废水、滤饼以及葡萄渣等葡萄酒副产品受到了强烈的关注，因为这些作物有大量的废物可以回收用于其他用途。采用HPLC-ESITOF- MS对橄榄油废水和滤饼进行酚类化合物的鉴定和定量[33]。在橄榄油废水中鉴定出27种酚类化合物，而在橄榄油滤饼中初步鉴定出25种酚类化合物[32，34]。采用HPLC-ESI-MS和UV-vis对葡萄干渣中酚类物质的含量进行分析。结果表明，没食子酸、水合儿茶素、没食子酸表儿茶素是葡萄渣中主要的酚类化合物。7]。利用马铃薯皮废料作为生物燃料的建议是在发酵产物分析后发现高木质素，一种酚类化合物和脂类，使用热解-气相色谱-质谱可以转化为生物燃料[33]。
酚类化合物以其抗氧化能力而闻名，然而，它们的研究在其他领域也有应用。将酚类化合物自由定义为具有酚基的化合物(见导论)，使得含有酚环的雌二醇得以包含。废水中激素的存在，如雌二醇，威胁着废水处理处的生态系统[35]。(铁3 +-饱和蒙脱土水体系通过将17 β-雌二醇(βE2)转化为不溶于水的低聚物，可以有效去除雌二醇。一旦这些化合物转化为不溶于水的形式，在常规的水处理过程中就可以很容易地将其去除，从而防止因增加雌二醇浓度而对环境造成危害。通过脂肪酶催化的转化作用将酚类化合物转化为酚类脂类，无论是自然的还是人工的，都可能具有独特的药用价值。初榨橄榄油用于研究脂类-酚类相互作用和评估治疗能力[36]。LC-ESI-MSn用于创建酚类成分，而治疗效果是通过测试ACE(血管紧张素转换酶)和淀粉酶抑制，以及人类结直肠癌细胞的抗肿瘤激活来确定的。Alu’datt等人能够阐明脂类-酚类相互作用的存在，并验证了它们影响酚类化合物生物学特性的潜力。研究人员进行了一项关于食用橄榄油前后HDL(高密度脂蛋白)酚类成分变化的随机对照试验。酚类化合物采用SPE萃取，UHPLC-ESI-MSn分析[37]。分析表明，SPE和UHPLC-ESI-MSn方法能够测量提取物中存在的酚类化合物，并确定食用橄榄油赋予HDL抗氧化能力。
由于食品中酚类化合物浓度较高，需要评估长期和短期储存对酚类化合物的影响，以确保食品安全。使用HPLC-ESI-QTOF-MS评估了商业上用于延长保质期的γ辐照对蔓越莓糖浆中酚类化合物的影响，通过量化酚类化合物的变化，例如降解、浓度变化和不同储存条件下的变化，来确定蔓越莓糖浆的保质期[38]。结果表明，大多数酚类化合物可稳定1个月。总的来说，酚类化合物分析的应用不仅限于抗氧化能力的研究，而且对研究、工业过程和日常生活都有深远的影响[38]。
酚类化合物存在于各种来源中。它们在结构和性质上的多样性，以及它们所处的复杂混合物，使得酚醛剖面具有挑战性。幸运的是，质谱分析领域的改进和创新使得酚类分析更快、更灵敏、更可靠。高效液相色谱- esi - ms已得到广泛应用，并可能很快成为酚类化合物研究的常规步骤。酚类化合物的抗氧化特性已被注意到，现在可以对其各种来源进行单独评估，以找到最有可能的治疗候选者。酚类化合物的研究还提供了重新利用目前废物的机会，并推动对治疗和预防药物的新药物的研究。代谢谱分析可以促进植物来源的识别，并将作物的祖先映射到BFRs(酚溴化阻燃剂)和BPA(双酚A)，从而能够选择最有营养的作物。未来的研究可以尝试降低成本，优化提取和纯化方案，提高光谱分辨率，并制定酚类化合物的质谱标准程序。
