FRI：中国农大段长青利用靶向代谢组学方法分析干红葡萄酒中花色苷衍生物
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中国农大段长青开发了一种基于HPLC-MS / MS的靶向代谢组学方法分析干红葡萄酒中花色苷衍生物
导 读
2020年4月8日，中国农业大学Zhang Xinke、段长青*等在Food Research International（2区，IF：3.579）发表了题为“HPLC-MS/MS-based targeted metabolomic method for profiling of malvidin derivatives in dry red wines”的研究文章。
该文开发了一种针对花色苷衍生物的代谢组学靶向方法；建立了花色苷衍生物的质谱和色谱数据库；同时分析了总共37种花色苷衍生物；与文献相比，线性，灵敏度和可重复性极好；PLSDA对不同年份的红酒表现出极大的区分度。
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研究背景
花色苷及其衍生物是导致红酒变色最重要的物质。在葡萄酒的陈酿和储存过程中，葡萄的花色苷会不可避免的通过不可逆的化学反应逐渐变化。尽管在橡木桶中陈酿的两年内，葡萄花青素的浓度估计会达到400 mg / L，尽管该浓度在两年内不断降低至不足100 mg / L。然而，酒的颜色不会随着花青素浓度的降低而褪色。长期陈酿后，红葡萄酒的红蓝色通常会变成红宝石色甚至是砖红色，带有淡黄色的色调。人们认为，葡萄酒颜色的演变主要是由于在长时间的陈酿和储存过程中形成了新的色素。葡萄衍生的花色苷，尤其是锦葵色素-3- O-葡萄糖苷及其酰化形式，主要的花色苷在Vitis vinifera葡萄中占62.90–89.08％，在葡萄酒中占64.08–90.83％，可以与葡萄酒中的其他许多物质起反应，例如来自微生物代谢物的小分子代谢物（例如，乙醛，丙酮酸），黄烷醇，和羟基肉桂酸，以形成新色素，即花青素衍生物。据估计，这些色素在一年之内占色密度的比例高达50％，并且随着葡萄酒的陈酿，它们表现得更稳定，并且对整个红酒的颜色贡献更大。
红酒中花色苷及其衍生物的常规检测依赖于分光光度计。然而，通过紫外线检测的相对不可分辨性以及市售色谱柱分离这些化合物的能力有限，准确的定性和定量分析仍然具有挑战性。此外，由于结构相似且没有可用的商业标准品，因此增加了分析难度，并可能出现鉴定错误的现象。此外，某些色素在各个阶段可能以非常低的浓度存在，这超出了分光光度计的检测能力。的确，似乎大多数报道的分析红酒色素的方法都集中在单体花青素及其从葡萄中天然获得的酰化形式上。MS检测器，例如离子阱和四极杆飞行时间（QTOF）以开始应用，但主要用于筛选红酒中的花色苷衍生物。尽管代谢组学方法似乎是一个不错的选择，但同时分析红酒中各种花色苷衍生物的方法仍具有挑战性。
研究思路
代谢组学在葡萄酒科学中的应用较多，例如鉴定，确定风土和地理起源的影响，研究品种和发酵过程以及分析陈酿和年份效应。质谱因其稳定性，专一性和高灵敏度而广泛用于代谢组学研究。QqQ MS靶向代谢组学方法通常以非靶向方式与高分辨率MS结合使用，在MRM模式下可提供非常高的灵敏度。尽管可以通过QqQ MS测定许多葡萄衍生的多酚，由于缺乏标准品和结构复杂，因此没有通过QqQ MS进行葡萄酒中花色苷衍生物靶向分析的分析方法。
因此，本研究旨在开发一种基于HPLC-QqQ-MS / MS的靶向代谢组学方法，以分析由Mv-glc与葡萄和酵母衍生的代谢物反应产生的花色苷衍生物。它们包括有或无乙醛的花色苷-黄酮醇缩合产物，以及各种吡喃花青素。迄今为止，这些色素是过去25年发现的最重要的花色苷衍生物。为此，该团队研究人员首先通过采用HPLC-离子阱和HPLC-QqQ分析模型酒溶液中形成的产物，为锦葵色素-3- O-葡萄糖苷衍生物构建了一个质谱和色谱数据库。然后，采用该数据库来鉴定和分析HPLC-QqQ中的锦葵色素 -3- O-葡萄糖苷衍生物及其在葡萄酒样品中的酰化形式（尤其是乙醛和p-香豆酸）。最后，对商品红葡萄酒进行方法验证和应用。这是首次同时检测红酒中多种花色苷衍生物的研究，其结果将增强葡萄酒科学中的代谢组学方法，并为将来对葡萄酒色素的深入研究提供有效的工具。
研究结论
总之，该文开发了一种基于HPLC-qQq-MS / MS的靶向代谢组学方法，用于分析红酒中花色苷衍生物。首先，通过HPLC-QqQ和HPLC离子阱质谱检测模型酒溶液中形成的花色苷衍生物，建立质谱和色谱数据库。然后，基于所建立的数据库，在HPLC-QqQ中以MRM模式对红酒中的37种化合物进行了鉴定和分析。对30个商业红酒样品进行了参数优化，方法验证和应用。结果显示出良好的线性（R 2 0.9391–0.9998），灵敏度（LOD 0.221–0.604μg/ L和LOQ 0.274–1.157μg/ L相当于Mv-glc）和可重复性（日内和日间RSD分别小于10％和15％）。通过PLSDA模型，该方法在区分不同年份的红酒方面得到了很好的应用，是葡萄酒陈酿和花色苷相关研究中一种很有前途的代谢组学方法。
段长青
段长青 ，1964年10月，博士，教授、博士生导师；国家高级酿酒师、高级品酒师。中国农业大学食品科学与营养工程学院葡萄与葡萄酒研究中心主任；国家葡萄产业技术体系首席科学家；农业部葡萄酒加工重点实验室主任。
研究领域及方向：重点开展产区生态与葡萄品种及酒种适配性、葡萄风味代谢与栽培调控、葡萄果实风味品质评价、葡萄酒品质衍变机制与定向酿造等方向的基础理论研究和相关高新技术研发及推广应用工作。
http://spxy.cau.edu.cn/art/2012/5/16/art_22476_129163.html
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