基于主成分分析的青熟酸枣果肉初生及次生代谢产物差异变化的研究- 大数跨境

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基于主成分分析的青熟酸枣果肉初生及次生代谢产物差异变化的研究

天然产物研究与开发

2022-06-10

导读：本研究采用UPLC-Q-TOF-MS/MS技术对青酸枣果肉与熟酸枣果肉的主要成分类型进行分析，基于PCA主成分分析方法，分析两者初生/次生代谢物的差异，并对其生物合成途径变化进行分析。

杨兴晶1 刘妍如1* 唐志书1* 宋忠兴1 常百金2 赵艳婷1 赵梦利1

1 陕西中医药大学陕西省中药资源产业化协同创新中心陕西省中药基础与新药研究重点实验室

2 长春中医药大学

前言

酸枣(Ziziphus jujuba var. spinosa)隶属于鼠李科(Rhamnaceae)枣属(Ziziphus)木本植物，酸枣果肉、酸枣仁和酸枣叶等产品都有很高的药用价值。《神农本草经》记载酸枣果肉可以作为药用，其具有止血止泻的功能，主治出血、腹泻等症状。相比酸枣仁，酸枣果肉不仅具有药用价值还具有较高的营养价值，酸枣果肉中含有丰富的维生素C、可溶性糖、蛋白质、氨基酸、小分子有机酸、萜类及皂苷类、黄酮类、生物碱类等成分，其中有镇静、催眠活性的三萜皂苷类化合物的含量高于酸枣仁。

酸枣果肉具有改善睡眠、保肝、抗肿瘤、调节免疫力及改善心脑血管疾病、抗氧化等药理作用，可开发甜味抑制、抗抑郁、保肝、抗菌等产品。

已有研究发现，中药材在不同的生长阶段，其体内的成分类型以及含量都会发生很大的变化，造成此种现象的原因可能由于药材植株或果实在生长的过程中，由于光照、水分以及外部条件刺激的不同，进而影响其体内次生代谢产物合成。Xiang等对不同生长阶段的贯叶金丝桃进行测定，利用 PCA分析出不同生长阶段的贯叶金丝桃药材的最佳采收阶段；Yan等检测了不同成熟期的枣果营养物质含量，分析了枣果成熟过程中营养物质变化规律，结果都可系统、全面地评价药材的质量且为其适宜采收期提供科学依据。测定不同生长阶段药材中的成分类型，可确定其采收期，提高药材中主要有效成分的含量，增强其药用疗效，还可为药材质量提供参考。酸枣果肉在使用方面主要以果汁液体饮料为主，不同成熟度的酸枣果肉成分类型对饮料风味也有很大的影响。因此，分析不同成熟期酸枣果肉成分类型差异对成分分析、质量控制和采收期有重要意义。

本研究采收了红果期熟酸枣和青果期青酸枣。以UPLC-Q-TOF-MS/MS技术对青、熟酸枣果肉的主要成分类型进行分析，并结合PCA主成分分析方法，计算两个青、熟酸枣果肉中的初生代谢物的差异，对差异初生代谢物与次生代谢物进行含量测定，最后通过差异代谢物含量差异对生物合成途径的进行分析。

代表性结果

讨论与结论

酸枣中黄酮类成分的生物合成途径分析及验证。根据“2.1”成分表征得到5个黄酮类成分，分别为芦丁、槲皮素、金丝桃苷、儿茶素、表儿茶素。黄酮类成分的合成主要以L-苯丙氨酸和L-酪氨酸为前体物质通过不同的分支合成途径合成黄酮类成分(见图6)，通过对青酸枣果肉和熟酸枣果肉的代谢产物分析，得到两个果肉中的L-苯丙氨酸和L酪氨酸的含量有区别，熟酸枣果肉中的两种代谢物的含量大于青酸枣果肉，通过含量测定得到熟酸枣果肉中芦丁、金丝桃苷、槲皮素的含量要大于青酸枣果肉中的含量，也进一步地验证了在酸枣果肉中，由青酸枣到熟酸枣变熟过程中黄酮类成分有明显的变化。但儿茶素和表儿茶素的含量在熟酸枣果肉中含量均降低，主要是因为儿茶素和表儿茶素主要分布在果实的果皮中，表儿茶素具有较强的涩味，儿茶素既具有涩味又具有苦味，是引起果实涩感的主要物质，因此在果实未成熟时含有较多的儿茶素和表儿茶素，在果实成熟的过程中儿茶素和表儿茶素的含量在逐渐降低，在果实完全成熟时含量最低，所以在青酸枣到熟酸枣的变化过程中儿茶素与表儿茶素的含量与其他黄酮类的含量呈相反变化。由于儿茶素与表儿茶素决定果实的苦涩味，说明其可为酸枣果肉在食用方面提供科学依据。

酸枣中萜类成分分析及验证。根据“2.1”成分表征得到4个三萜类成分，分别为酸枣仁皂苷B、熊果酸、齐墩果酸和白桦脂酸，通过含量测定得到熟酸枣果肉中熊果酸和齐墩果酸的含量要小于青酸枣果肉中的含量，出现此现象的原因是这两种代谢物有助于植物防御，如三萜类成分有抗真菌特性并能抗毒素产生，因此决定了这两种代谢物在青果中的含量要高于熟果。

综上所述，果实类的风味变化是由儿茶素和表儿茶素的含量高低决定的，在酸枣成熟过程中儿茶素与表儿茶素呈逐渐下降的趋势，但其他黄酮类成分又呈现整体上升趋势，说明熟酸枣镇静催眠的作用可能强于青酸枣；而三萜类成分齐墩果酸和熊果酸在青酸枣果肉中的含量高于熟酸枣果肉，说明青酸枣中某些三萜类成分药理活性可能强于熟酸枣。以上研究方法和结果可以为不同成熟度酸枣果肉的成分分析、质量评价和采收期方面的研究提供技术支持和科学依据。该研究成果发表在《天然产物研究与开发》2022年第５期，欢迎引用(点击左下方“阅读原文”可查看全文)。

引用格式：杨兴晶,刘妍如,唐志书,等.基于主成分分析的青熟酸枣果肉初生及次生代谢产物差异变化的研究[J].天然产物研究与开发,2022,34:824-835. Yang XJ,Liu YR,Tang ZS,et al.Study on the differential changes of primary and secondary metabolites between green and ripe Zizyphus jujuba var. spinosafruits based on principal component analysis[J].Nat Prod Res Dev,2022,34:824-835.