串联质谱法鉴别十字花科植物中硫代葡萄糖苷

百检网 2022-10-14

  硫代葡萄糖苷( 简称硫苷) 是广泛存在于十字花科植物中的含硫次级代谢产物,主要分布于植物的根、茎和叶中。当植物细胞受到破坏( 如挤压、虫咬等) 后,硫苷与植物内生的黑芥子酶接触,降解产生异硫氰酸酯、恶唑烷酮和硫氰酸酯等化合物[1],其中异硫氰酸酯具有良好的生物活性,而且对人畜无害。因此硫苷及其降解产物的研究引起了科学工作者的浓厚兴趣。根据侧链R 基团的不同,目前已发现约120 种硫苷,其中有多种具有抗癌、抗肿瘤、杀菌和杀虫活性的异硫氰酸酯,如吴华等[2]比较几种异硫氰酸酯的杀线虫活性,发现烯丙基和丙烯酰基异硫氰酸酯具有良好的杀线虫活性。大量研究表明甲硫基己基异硫氰酸酯等具有良好的抗肿瘤活性,是非常具有潜力的抗癌药物[3–6]。硫苷的检测方法主要是传统的化学方法和现代的仪器分析手段。化学方法耗时、误差大、操作繁琐,只能测定硫苷总量。液相色谱法具有很高的分离效率,但对于硫苷单体鉴别需要对照品,无法满足快速鉴别硫苷的需要。笔者采用超高效液相色谱–离子阱– 飞行时间质谱联用技术,既能高效分离硫苷,又能准确、快速鉴别硫苷。对于硫苷及降解产物的研究具有重要意义,同时又能够提高工作效率。

  1实验部分

  1.1主要仪器与试剂

  超高效液相色谱– 离子阱– 飞行时间质谱仪:LCMS–IT–TOF 型,日本岛津公司;数显恒温水浴锅:HH–6 型,常州澳华仪器有限公司;真空干燥箱:VD23 型,德国BINDER 公司;电子天平:AUY220 型,日本岛津公司;超声波清洗器:KS–120EI 型,宁波海曙科生超声设备有限公司;旋转蒸发仪:R–216 型,瑞士BUCHI 公司;台式高速离心机:H–1650 型,长沙湘仪离心机仪器有限公司;研磨机:A11 基本型,德国IKA 公司;白芥种子:产地为湖北武汉;正己烷、氯仿、乙酸铵、甲酸:分析纯,广州化学试剂厂;甲醇:色谱纯,美国Fisher 公司;实验用水为美国Pall 公司Purelab Ultra 超纯水系统制备的超纯水,电阻率为18.2 MΩ · cm。

  1.2硫代葡萄糖苷提取[7–8]

  白芥种子在105℃干燥3 h,以灭活黑芥子酶保护硫苷。干燥种子经粉碎后,过420 μm 筛。称取粗粉约50 g 于锥形瓶中,依次用正己烷50 mL,氯仿50 mL 各3 次除脂。残渣经真空干燥,用300 mL沸腾的70% 甲醇水溶液浸泡,超声提取30 min,连续2 次,合并提取液,静置至室温。提取液经离心分离,将清液真空下浓缩至原体积的20%。取1 mL浓缩液经石墨化碳脱色,滤液供超高效液相色谱–串联质谱分析。

  1.3流动相配制

  用电子天平准确称量乙酸铵0.385 g,置于1 L量瓶中,加入1 mL 甲酸,用水溶解定容后,经0.22μm 微膜过滤,超声波脱气后使用。

  1.4液质联用分析条件

  (1)UPLC 条件

  ODS C18 柱(100 mm×2.1 mm,3.5 μm,日本岛津公司) ;柱温:30℃;流动相A :5 mmol/L 乙酸铵–1‰甲酸溶液;流动相B :甲醇;流动相流速:0.2 mL/min ;进样体积:20 μL ;梯度洗脱:0~3min,98% A ;3~25 min,98%~20% A ;25~30 min,20%~20 % A ;30~35 min,20%~98% A。

  (2)MS 条件

  ESI 负离子模式;电压:–3.5 kV ;雾化气:N2,流量为1.5 L/min ;干燥气压力:100 kPa ;碰撞气:Ar ;检测器电压:1.7 kV ;Heat Block 温度:200℃;CDL 温度:200℃;一级质谱扫描范围:m/z300~700 ;母离子扫描范围:m/z 315~650 ;二级质谱扫描范围:m/z 50~700 ;离子累积时间:10 ms ;CID 碰撞能量:**** ;碰撞气能量:****。

  2结果与讨论

  2.1分析条件选择

  硫苷在水溶液中是亲水性阴离子化合物,在反相色谱柱中,保留时间短。优化实验发现,在ODS–C18 柱上采用流动相A(5 mmol/L 的乙酸铵+0.1%甲酸) 和流动相B( 甲醇) 能够很好分离,并且有很好的质谱响应。质谱Heat Block 和CDL 温度采用200℃,温度过高会造成硫苷裂解,过低则影响离子化和脱溶剂化效果。为获得比较丰富的二级离子碎片信息,CID 碰撞能量和碰撞气能量均采用****。

  2.2分析结果

  按照1.4 分析条件检测白芥种子提取液,获取硫苷提取离子流色谱图及其一、二级质谱图( 见图1~图11)。根据裂解机理,并参考文献[9–12],共鉴定出5 种硫苷,结果见表1。

  2.3质谱碎片离子裂解机理

  二级质谱特征离子,对于鉴别硫苷具有重要意义。在MS2 中,母离子先后失去SO3(80 Da) 和C6H10O5(162 Da) 后产生242 Da 中性分子丢失,氢重排后出现相对应的R—C(SH)=N—O— 离子。另一裂解途径是硫苷上的氢发生重排后,失去C6H11O5(163 Da) 和C6H12O5S(196 Da) 中性碎片。与此同时,二级质谱中还能观察到m/z 195,241,259,275,291 的特征离子,这些离子是由于硫与相邻碳原子发生断裂,并伴有氢重排形成的。硫代葡萄糖苷负离子模式下主要特征二级碎片离子裂解机理见图12[13–14]。

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