張勇 王莉 喬江濤
(1江蘇蜂奧生物科技有限公司,泰州225312;2江蘇鴻祺生物科技有限公司,泰州225312;3中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所,北京100093)
花粉是顯花植物花藥產(chǎn)生的雄性生殖細(xì)胞,通常由蜜蜂、蝴蝶、飛蛾、蜂鳥等傳粉者傳遞到雌花的柱頭上[1]。蜜蜂是水果、蔬菜、花卉和農(nóng)作物最重要的傳粉者,世界上超過三分之一的農(nóng)作物生產(chǎn)依賴于蜜蜂授粉[2]?;ǚ厶峁┝朔淙荷L(zhǎng)發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng),還有助于蜜蜂降低對(duì)殺蟲劑的敏感性,增強(qiáng)蜜蜂的免疫功能,并幫助蜜蜂對(duì)抗病原體,如微孢子蟲、細(xì)菌和病毒[3]。
由于蜂花粉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和生物活性,它已經(jīng)在人類的飲食中使用許多世紀(jì)。近年來,蜂花粉作為人類膳食補(bǔ)充劑被廣泛應(yīng)用于食品加工中[3]。建議每天攝入花粉,因?yàn)樗鼘?duì)人體健康有益,如有助于減緩衰老過程,降低膽固醇水平,調(diào)節(jié)腸道功能,對(duì)心血管系統(tǒng)、皮膚和視力有好處,而且具有抗生素、抗癌和抗氧化生物活性?;ǚ墼卺t(yī)學(xué)上最重要的用途是它對(duì)前列腺疾病的預(yù)防和治療作用[4]。蜂花粉作為前列腺疾病的主流藥物,從1988年開始在中國(guó)市場(chǎng)廣泛使用。蜂花粉的這些功能特性主要是由于其含有多種生物活性化合物,如蛋白質(zhì)、碳水化合物、粗纖維、氨基酸、維生素、礦物質(zhì)和脂肪酸,以及植物次生代謝產(chǎn)物。植物化學(xué)物質(zhì)作為植物的代謝物,廣泛存在于蜂花粉中[1]。以往的研究主要集中在花粉中的酚酸和黃酮類化合物,尤其是對(duì)香豆酸、山奈酚、槲皮素和異鼠李素等具有廣泛的生物活性,如抗腫瘤、抗衰老、抗炎、抗糖尿病、抗癌和抗氧化等[5]。近年來,蜂花粉中的另一種生物活性物質(zhì)多胺逐漸引起人們的關(guān)注。多胺通常在花粉中與羥基肉桂酸結(jié)合。這些成分通常被命名為羥基肉桂酸酰胺(HCAA)衍生物或酚酰胺。蜂花粉中的酚酰胺具有結(jié)構(gòu)多樣性的特點(diǎn),其主要成分是酚類物質(zhì)(對(duì)香豆酸、阿魏酸和咖啡酸)與脂肪族或芳香族胺結(jié)合,如腐胺、精胺和亞精胺[6]。然而,不同植物的花粉代謝途徑不同,造成酚酰胺的種類不同的單花蜂花粉中表現(xiàn)出很大的差異。
本文采用高效液相色譜四極桿飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜法(high-performance liquid chromatography coupled with quadrupole time-of-flight-mass spectrometry,HPLC-QTOF- MS),對(duì)李子蜂花粉中的黃酮苷和酚胺類化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定為蜂花粉的生物活性及藥理學(xué)作用研究提供基礎(chǔ)。
分析級(jí)甲醇、無水乙醇、甲酸購自北京索萊寶科技有限公司;色譜級(jí)甲醇、乙酸,質(zhì)譜級(jí)乙酸購自美國(guó)Fisher公司;實(shí)驗(yàn)用水為超純水。
李子蜂花粉樣品于2020年采自廣西,樣品采集后存放于4℃冰箱備用。
離心機(jī)(美國(guó)Thermo Fisher公司);無菌注射器(江蘇正康醫(yī)療器械有限公司);0.22μm 微孔濾膜(Milipore 公司);移液器(美國(guó)Thermo Fisher公司);數(shù)控超聲波清洗器(江蘇昆山市超聲儀器有限公司);LC-6AD高效液相色譜儀(日本島津公司);高效液相色譜儀和6520 四級(jí)桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(美國(guó)Agilent 公司);JECHERS自動(dòng)樣品制備系統(tǒng)(上海凈信實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司);
1.4.1 蜂花粉樣品前處理
準(zhǔn)確稱取3g蜂花粉置于50ml離心管中, 75%乙醇溶解并定容至30ml。自動(dòng)樣品制備系統(tǒng)條件:頻率120Hz,運(yùn)行時(shí)間60s。蜂花粉懸濁液配平后在6000r/min條件下離心5min,取上清過0.22μm微孔濾膜過濾后,用于HPLC分析。
1.4.2 高效液相色譜分析條件
色譜柱:Phenomenex Gemini C18(150 mm×4.6 mm, 5μm);流速:0.65 ml/min;流動(dòng)相A:0.2%乙酸水流動(dòng)相B:2%乙酸甲醇,進(jìn)樣量為10μl、檢測(cè)波長(zhǎng)270nm;柱溫箱溫度為38℃。
梯度洗脫程序?yàn)椋?~10min,10%~22% B;10~16min,22%~28%B;16~30min,28%~31%B;30~47min,31%~34%B;47~75min,34%~43%B;75~108min,43%~45%B;108~110min,45%~51%B;110~145min,51%~59%B;145~150min,59%~80%B。
1.4.3 樣品質(zhì)譜分析條件
液相質(zhì)譜(LC-QTOF)分析條件:離子源為ESI源(電噴霧),離子源噴射電壓為4kV,出口電壓為130V、加熱的溫度350℃、氮?dú)猓∟2)流速為11L/min、碰撞氣體為氦氣、霧化氣流速為80kPa、霧化器的壓力40psi、質(zhì)量掃描范圍m/z =100~900Da。
李子蜂花粉提取物經(jīng)HPLC分離結(jié)果如圖2所示,從圖中,可以清楚的看到油菜蜂花粉中所含物質(zhì)豐富,出峰時(shí)間緊湊,分別 在25min、40min和105min 成簇出現(xiàn),對(duì)圖1所示所有峰進(jìn)行出峰時(shí)間和紫外光譜對(duì)比。根據(jù)文獻(xiàn)查閱對(duì)比、HPLC-MS鑒定數(shù)據(jù)對(duì)比及標(biāo)品驗(yàn)證,對(duì)圖1標(biāo)注結(jié)果化合物1和化合物2進(jìn)行鑒定,結(jié)果如表1。
圖1 李子蜂花粉
表1 正離子模式下李子蜂花粉中化合物信息
2.1.1 化合物 1結(jié)構(gòu)解析
圖3及表1為化合物正離子模式下二級(jí)質(zhì)譜圖,可知化合物1的準(zhǔn)分子離子峰[M+H]+m/z 641.3537,化合物1的分子量為640Da。通過比對(duì)圖2二級(jí)質(zhì)譜數(shù)據(jù)斷裂碎片,進(jìn)一步推測(cè)化合物裂解途徑論證該化合物結(jié)構(gòu),其表現(xiàn)為顯著的多酚類化合物的電離特征。準(zhǔn)分子離子峰[M+H]+(m/z)在斷裂1個(gè)葡糖苷(C6H5O10)碎片后,產(chǎn)生分子離子碎片峰[M+H]+m/z 479.1346,而后在第二次相繼斷裂1個(gè)葡糖苷(C6H5O10)碎片,得到分子離子碎片峰 [M+H]+m/z 317.0770,最終得到相對(duì)分子質(zhì)量317Da即為異鼠李素相對(duì)分子質(zhì)量。結(jié)合紫外光譜,化合物1在328nm、354nm處有最大吸收峰,符合多酚類紫外吸收特征?;衔镂覀冏罱K鑒定為異鼠李素-3-O-龍膽二糖糖苷。
圖2 李子蜂花粉HPLC 譜圖
圖3 正離子模式下化合物1的質(zhì)譜圖(LC-QTOF-MS/MS)
2.1.2 化合物2結(jié)構(gòu)解析
圖4及表1為化合物正離子模式下二級(jí)質(zhì)譜圖,可知化合物2的準(zhǔn)分子離子峰[M+H]+m/z 611.1531,因此化合物2的分子量為610 Da。通過比對(duì)圖4二級(jí)質(zhì)譜數(shù)據(jù)斷裂碎片,進(jìn)一步推測(cè)化合物裂解途徑論證該化合物結(jié)構(gòu)。其表現(xiàn)為顯著的多酚類化合物的電離特征。準(zhǔn)分子離子峰[M+H]+(m/z)在斷裂1個(gè)葡糖苷(C6H5O10)碎片后,產(chǎn)生分子離子碎片峰[M+H]+m/z 449.1024,而后在第二次相繼斷裂1個(gè)葡糖苷(C6H5O10)碎片,得到分子離子碎片峰 [M+H]+m/z 287.0510,最終得到相對(duì)分子質(zhì)量288Da即為山奈酚相對(duì)分子質(zhì)量。結(jié)合紫外光譜,化合物2在348nm處有最大吸收峰,符合多酚類紫外吸收特征?;衔镂覀冏罱K鑒定為山奈酚-3-O-槐糖苷。
圖4 正離子模式下化合物2的質(zhì)譜圖(LC-QTOF-MS/MS)
2.1.3 化合物3、4、5、6結(jié)構(gòu)解析
從表1中可知,化合物 3、4、5和6相對(duì)分子質(zhì)量相同,均為583,四個(gè)峰二級(jí)質(zhì)譜斷裂相同,表明四個(gè)化合物為異構(gòu)體。由圖5可知道,準(zhǔn)分子離子峰584m/z[M+H]+在斷裂一個(gè)香豆酰碎片(-146)后,產(chǎn)生碎片離子438m/z[M+H]+,而后繼續(xù)斷裂一個(gè)香豆酰碎片(-146)產(chǎn)生碎片離子292m/z[M+H]+。此外,四個(gè)化合物的保留時(shí)間之間增長(zhǎng),最大紫外吸收逐漸增大,表明四個(gè)化合物可能是順反異構(gòu)體。由于反式香豆酰屬于平面型結(jié)構(gòu),雙鍵與處于同一平面的苯環(huán)容易形成Π-Π共軛。對(duì)于順式香豆酰,由于空間位阻,造成雙鍵與苯環(huán)處于非平面,不易發(fā)生共軛,而順式與反式的紫外最大吸收波長(zhǎng)略有不同,與順式相比,反式的最大吸收波長(zhǎng)位于長(zhǎng)波端。另外,順式異構(gòu)體是兩個(gè)電負(fù)性相同的原子或原子團(tuán)處在分子的同側(cè),造成偶極矩的疊加,增加不對(duì)稱性,不像反式那樣比較對(duì)稱地排列,因而順式分子的偶極距比反式大,為偶極分子,有較弱的極性。
圖5 正離子模式下化合物6的質(zhì)譜圖(LC-QTOF-MS/MS)
圖6 化合物6的質(zhì)譜斷裂圖
最后化合物峰3、4、5、6分別被鑒定為順, 順, 順-三-對(duì)-香豆酰亞精胺、順,順, 反-三-對(duì)-香豆酰亞精胺、反, 順, 反-三-對(duì)-香豆酰亞精胺和反, 反, 反-三-對(duì)-香豆酰亞精胺?;衔?的質(zhì)譜斷裂規(guī)律。
本研究采用HPLC-QTOF-MS法,從李子蜂花粉中鑒定出2個(gè)黃酮苷類化合物,分別是異鼠李素-3-O-龍膽二糖苷和山奈酚-3-O-槐糖苷。此外首次從李子蜂花粉中鑒定出4個(gè)酚胺類成分,分別是 順, 順, 順-三-對(duì)-香豆酰亞精胺、順, 順, 反-三-對(duì)-香豆酰亞精胺、 反, 順, 反-三-對(duì)-香豆酰亞精胺和反,反, 反-三-對(duì)-香豆酰亞精胺。本研究對(duì)李子蜂花粉的功能活性研究提供理論參考。