[发明专利]基于UPLC‑QTOF的植物差异性代谢物快速筛选方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分析样品中所含有的化学成分的方法，尤其涉及一种基于UPLC-QTOF的植物差异性代谢物快速筛选方法。

背景技术

目前，在中药、香精香料等植物提取物质量控制领域研究中，获取可以表征不同产地、批次等样本组间差异性的方法，并据此对产品质量进行品质调控不仅是工业企业，也是科研单位非常感兴趣的领域。然而，由于植物的提取物品质是植物与生长环境相互作用所产生的代谢产物的整体作用结果，外在宏观品质的差异多是由于其中的一些成分组成与其它组的样本差异所致。在植物分析中如何从更为整体的角度去筛选这些差异性代谢物成为当前研究的一个难点。基于UPLC-QTOF的非靶标代谢轮廓分析技术从整体上对植物中的化学成分进行表征与中药等领域的整体作用思路相一致，在近年来受到更多的关注。

植物样本物质构成复杂性的特点能够充分发挥UPLC-QTOF非靶标代谢论廓技术的优势。通常，每个植物样本的UPLC-QTOF数据中含有上千种的化学成分，如何提取这些成分，并使得样本间的结果具有可比性则成为一个具有挑战性的难题。目前的方法中，仅有少数几个方法能够实现这一分析过程，其中最为著名的方法是XCMS。然而，XCMS方法存在色谱提取不完全的问题。另外，当前的方法中普遍存在假阳性问题，需要人为干预，增加了额外的工作量并且降低了分析效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于UPLC-QTOF的植物差异性代谢物快速筛选方法，可以快速筛选出同一种植物不同产地样本间的差异性代谢产物

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于UPLC-QTOF的植物差异性代谢物快速筛选方法，分析同一物种不同来源的至少两个样本，包括以下步骤：

时间漂移校正：每一个样本分别得到一个该样本所有色谱峰的高精度质谱表征，选择一个样本作为参比，利用动态规划算法进行其它样本相对参比的时间漂移校正，即对于其它样本的每一个色谱峰，都根据其保留时间和质谱精度与参比相比较进行校正，时间漂移的阈值设定为2min，质谱精度误差设定100ppm，使得不同样本中对应于同一个物质的色谱峰保留时间较为接近，接着使用自适应网络链接算法对不同样本间对应于同一个物质的色谱峰进行注册，最终使得不同样本中属于同一个物质的色谱峰对齐；

方差分析建模：接着利用方差分析分析所有样本中属于同一个物质的色谱峰，筛选不同样本之间具有差异性的指标，利用PLS-DA模型计算各自在建模过程中的VIP值，最终选择VIP大于1，且置信水平小于0.05的变量作为潜在的能够表征样本间差异的差异性代谢物。

最优的，所述时间漂移校正步骤中，使用自适应网络链接算法对不同样本间对应于同一个物质的色谱峰进行注册的具体步骤如下：

寻找侯选峰：选择一个当前色谱峰，将其他样本中与选择的当前色谱峰不在同一个链接线上，且距离最近的色谱峰定义为侯选峰；

链接两个峰：若其他样本中与侯选峰不在同一个链接线上，且距离最近的色谱峰是当前色谱峰，则链接两个峰，即将当前色谱峰和侯选峰可视作不同样本中对应于同一个物质的色谱峰；若其他样本中与侯选峰不在同一个链接线上，且距离最近的色谱峰不是当前色谱峰，则不链接两个峰；链接的过程引入一个约束，即一个样本不能出现两个色谱峰对应同一个物质，且属于同一个物质的质谱精度误差为100ppm。

重复操作：重复寻找侯选峰至链接两个峰步骤，直到链接线无法更新时，停止重复。

最优的，还包括以下步骤：

获得低分辨质谱数据：将UPLC-QTOF中得到的高分辨质谱数据转化为低分辨质谱数据；即每一个样本获得一个Time×m/z的色谱信号矩阵，一个m/z下收集一个色谱信号；

一个m/z下色谱信号中基线的校正：将一个m/z色谱信号中的局部极小值设定为该m/z色谱信号的初始背景噪声的极小值，使用迭代优化算法剔除该初始背景噪声中属于色谱信号中色谱峰的部分，得到该色谱信号真正的背景噪声的极小值，根据该色谱信号真正的背景噪声的极小值在色谱信号中的原始位置，利用线性插值估算出基线漂移，扣除基线漂移后，获得一个m/z下基线校正后色谱信号；

每个样本中所有m/z下色谱信号基线校正：将每一个m/z下的色谱信号都做上述一个m/z色谱信号中基线的校正的处理，得到基线校正后的m/z色谱信号；