[发明专利]一种基于NMR代谢组学技术解析怀山药营养成分分布的方法

说明书

本发明提出了一种基于NMR代谢组学技术解析怀山药营养成分分布的方法，建立了铁棍山药样本的制备，营养成分的提取、测定、识别，营养成分的分布解析。本发明样品预处理仅为500‑700 mg山药冻干粉，就可以获得提取物的结构信息，具有较好的重现性，建立了¹H‑NMR指纹图谱，利用偏最小二乘法判别分析OPLS‑DA对铁棍山药带皮组和去皮组进行分析，最终确定怀山药营养成分在怀山药肉或是怀山药皮中的分布情况。本发明的测定和识别采用核磁共振技术，具有灵敏性、无损性以及能够根据特征峰定性的探测代谢物成分等优点。

技术领域

本发明涉及植物代谢组学领域，特别是指一种基于NMR代谢组学技术解析怀山药营养成分分布的方法。

背景技术

代谢组学(metabonomics或metabolomics)是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式，是系统生物学的组成部分。其研究对象大都是相对分子质量1000以内的小分子物质。先进分析检测技术结合模式识别和专家系统等计算分析方法是代谢组学研究的基本方法。代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后新近发展起来的一门学科，是系统生物学的重要组成部分。之后得到迅速发展并渗透到多项领域，比如疾病诊断、医药研制开发、营养食品科学、毒理学、环境学，植物学等与人类健康护理密切相关的领域。其样品主要是动植物的细胞和组织的提取液。主要技术手段是核磁共振（NMR），质谱（MS），色谱（HPLC，GC）及色谱质谱联用技术。核磁共振（NMR）由于其灵敏性、无损性以及能够根据特征峰定性的探测代谢物成分等优点，已发展为代谢组学中最常用的化学分析检测技术。核磁测定样品是非破坏性的，且只要很少的样品预处理，就可以获得提取物的结构信息，具有较好的重现性。

怀山药（Dioscoreaop posita Thunb）是薯蓣科(Dioscorea L.)薯蓣属植物，药食兼优，为我国著名的“四大怀药”之一。主产于河南温县、武陟、博爱、沁阳等地，在我国有着悠久的药用历史和广泛的栽培，为河南道地药材，质量居全国之首，以其质坚、粉足、色白而闻名海内外。怀山药性平、味甘，据《神农本草经》记载其具有“主治伤中、补虚赢、除寒邪热、补中益气力，长肌肉、久服耳目聪明、轻身不饥、延年”之功效，怀山药营养丰富，含有多种活性成分。目前，怀山药中化学成分的研究多用传统的HPLC、GC-MS等色谱方法，在检测过程中均需要一个分离过程，一些微量成分可能会损失，且研究者仅仅是测定怀山药中的化学成分，对于化学成分是分布在去皮怀山药中还是在怀山药皮中没有进行分析。张敏等（食品工程，2014年第4期）报道了基于NMR代谢组学的技术，分别对生怀山药饮片、麸炒怀山药及食用怀山药的化学成分进行研究，仅检测出30多种化合物，没有对怀山药中的营养成分分布进行分析。

发明内容

本发明提出一种基于NMR代谢组学技术解析怀山药营养成分分布的方法，本发明创新性运用基于¹H-NMR的代谢组学技术，首次检测了怀山药去皮组和带皮组中的化学成分，建立了¹H-NMR指纹图谱，利用偏最小二乘法判别分析OPLS-DA对铁棍怀山药带皮组和去皮组进行分析，最终确定怀山药营养成分在怀山药肉或是怀山药皮中的分布情况。对道地怀山药的代谢网络分析及调控、品种鉴定、道地真假辨别、精准膳食等提供基础数据和科学依据。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于NMR代谢组学技术解析怀山药营养成分分布的方法，包括如下步骤：

S1怀山药样本的制备：将怀山药样品清洗干净、晾干，同一根怀山药纵向分为两部分，怀山药带皮组和怀山药去皮组，将两组分别切成薄片，薄片经冷冻干燥后，粉碎得怀山药带皮组冻干粉和怀山药去皮组冻干粉，以待后续分析；