Metabolites: 基于非靶向和靶向相结合的方法高覆盖分析两种金莲花属植物中多酚的组成与含量

金莲花属植物具有抗炎、抗菌、抗病毒等特性，在中医药中得到了广泛应用。多酚被认为是其主要的活性成分，然而不同品种的金莲花中多酚组成和含量的差异可能会导致治疗效果不尽相同。在金莲花属植物中，金莲花与短瓣金莲花常用于临床或民间医药，然而尚缺乏两种植物在用药差异的研究资料。因此，本研究开展了两种植物中多酚组成的高覆盖定量分析，目的是为规范药用植物金莲花的质控与使用，确保治疗效果的一致性提供参考依据。

三重四极杆质谱(QqQ)具有灵敏度高、动态范围宽的优势，被认为是化合物定量分析的最佳分析器。然而QqQ在定量研究方面的不足之处在于，需要购买所有分析成分的标准品，使其应用范围受到极大限制。与之相比，高分辨质谱仪（HR-MS）在鉴别未知化合物和提供半定量结果方面具有不依赖标准品的优势。通过HR-MS信息依赖数据采集模式（IDA），无需标准品，直接与数据库或参考文献比对，即可提供比较可靠的鉴定结果。但是IDA模式在一个扫描周期内，只能采集强度最高的10到20个母离子的高质量二级谱图，而低强度母离子的二级质谱不会被采集，因而IDA模式获取的化合物定性信息有限。与之相比，数据非依赖采集模式(DIA)可同时获取所有母离子的二级谱图，不会丢失信息，其不足之处在于，共洗脱物质会对目标化合物子离子与母离子的归属产生一定干扰。

2020年3月，中科院遗传与发育生物学研究所、常州中科脂典的相关研究人员在《Metabolites》上发表了题为“基于非靶向和靶向相结合的方法高覆盖分析两种金莲花属植物中多酚的组成与含量”的研究论文，结果表明金莲花和短瓣金莲花在多酚整体含量和组成上存在显著差异，提示需要进一步对两种药用植物中多酚的组成开展系统研究，以确保治疗效果的一致性。

研究人员首先用78个多酚标准品建立了基于LCQqQ-MS（MRM）的多酚定量方法，并鉴定了金莲花与短瓣金莲花中50个多酚。然后，使用HR-MS结合IDA和DIA数据采集模式检测两种植物，通过与数据库比对，获得了另外81个多酚的定性信息，同时还得到23个无法与现有数据库匹配的多酚信息（图1）。本研究最后对154个多酚实现了绝对/相对定量，其中绝对定量了50种多酚，对另外104种多酚（含23个未鉴定）给出了相对定量结果。

图1. 结合HPLC-QqQ(MRM)和UPLC-QTOF（IDA和DIA）方法鉴定和定量金莲花多酚的原理图。

随后，研究人员以金莲花中低含量内源性多酚（m/z 461.109）山奈素-7-己糖苷为例，证明了DIA模式可以用来弥补IDA模式扫描所丢失的多酚信息（图2），表明了HR-MS同时结合IDA和DIA采集数据的优势。

图2. 举例说明DIA如何用来表征IDA扫描所漏掉的内源性低多酚。

最后，对金莲花与短瓣金莲花中的多酚含量比较分析结果表明，有135个多酚呈现显著差异（p < 0.05），说明这两种金莲花的多酚生物合成受到了不同程度的调控。金莲花总黄酮苷元、总酚酸含量分别是短瓣金莲花的1.63倍和1.55倍，二者总黄酮苷含量相当，但黄酮苷个体含量存在显著差异（图3）。总体而言，金莲花的多酚含量明显高于短瓣金莲花。值得注意的是与金莲花相比，短瓣金莲花表现出类黄酮和类黄酮醇的生物合成显著增强，相应途径的生物成分含量显著升高（图4）。此外，金莲花中酚酸的含量显著高于短瓣金莲花，而酚酸是抗流感和其它病毒的关键生物活性成分。以上研究结果表明，不同金莲花属的金莲花由于其生物活性成分组成及含量的差异，可能具有不同的疗效。