啤酒中代谢组学检测方案(气相色谱仪)

LAAN-A-GC091 ApplicationnNNo.G309News用户服务热线电话： 800-810-0439第一版发行日：2019年8月400-650-0439 GC-FID 法研究食品代谢组学 包括食品在内的生物源产品含有多种成分，通过对这些成分进行全面分析，可以了解批次和制造方法差异对产品的影响，并根据成分模式预测未知产品的特征等。此类研究最近正在食品领域盛行，这类研究通常被称为代谢组学，研究时需要结合如多元分析和机器学习等分析软件，是最热门的分析方法之一。 质谱仪(如LC-MS 和 GC-MS) 已被视为代谢组学必不可少的工具。质谱仪具有出色的定性能力，在对检测到的成分进行识别时发挥着强大的功能。但另一方面，质谱仪也存在一些问题，如装置容易积蓄污垢，更新仪器调谐信息前后数据的质量有很大变化，所以不适合用于长期获取大量数据。特别是在GC-MS中，样品需通过三甲基硅烷化处理 (TMS化)来测定代谢物，但在衍生化后，多数 TMS 化的化合物峰强度会随着时间的推移而降低。为了获得良好的测定结果，在衍生化后必须尽快完成分析。 在本文中，我们研究了是否可以用 GC-FID 代替 GC-MS 进行代谢组学分析，结果发现 GC-FID可以检测到与 GC-MS相当数量的化合物，并且无论衍生后的样品放置数小时或者数天，这些峰的强度都比 GC-MS 所得结果稳定。这表明 GC-FID的稳定性可使其成为代谢组学中长期获取大量数据的有效工具。 T. Sakai， Y. Takemori |样品的前处理和分析 准备市售的啤酒作为样品，并按下述方法进行提取和衍生化。 取已通过超声仪脱碳的50uL啤酒于 1.5 mL微管中。添加10pL的2-异丙基苹果酸水溶液(0.5mg/mL)作为内标后，再添加250 uL比例为2.5：1：1的甲醇：水：氯仿溶液，并在37℃下震荡30分钟。在16，000G 下离心3分钟后，移取225uL上清液，并向其中加入200 uL超纯水。充分混合后，将混合物在16，000G 下再次离心3分钟，移取250 pL上清液于浓缩离心机中干燥过夜。 将80 uL的甲胺盐酸盐吡啶溶液(20 mg/mL)加入干燥的样品中，在30℃下震荡90分钟。随后，添加40uL的N-甲基-N-三甲基甲硅烷基三氟乙酰胺 (MSTFA) 在37℃下震荡30分钟，16，000G下离心3分钟，使溶液中的残留物沉淀，移取100 pL 上清液于 GC-MS分析瓶中备用。 在相同的GC 条件下，分别通过 GC-FID 和GC-MS对该样品进行分析，并比较分析结果。 分析条件 分析条件如表1所示。GC条件参考自岛津GC-MS软件产品 Smart Metabolites DatabaseTM。 表1测定条件 -GC- Column ： DB-5(30m×0.25 mm，1um) Inj.Mode ： Splitless Inj. Port Temp. ： 250℃ Oven Program ： (1)100℃ (4 min)→(10℃/min)→ 320℃(11 min) ： (2) 100℃(4 min)→(4℃/min)→ 320℃(11 min) Carrier Gas Flow ：Linear Velocity (39.0 cm/sec) Purge Flow ： 3.0mL/min -FID- lemperature ： 330℃ Sampling Rate ： 40 msec FID H2 Flow Rate ： 32.0 mL/min FID Makeup Flow Rate ： 24.0mL/min FID Air Flow Rate ：200.0mL/min -MS- Analysis Mode ： Scan (m/z35-500) lon Source Temp. ：200℃ Interface Temp. ：280C Loop Time ： 0.3sec 衍生化后的时间稳定性 图1为GC-FID的色谱图和 GC-MS的总离子流图。为了研究目标化合物的时间稳定性，我们先对色谱图中红色标记的化合物绘制了峰强度随时间的变化(图2)。 图1GC-FID色谱图和 GC-MS的总离子流图(通过升温程序(1)分析) 图2图1中红色标记的化合物峰强度变化(衍生化后的时间为0时的强度值为1) 图1中，红色标记的化合物在60小时后 GC-MS中的相对峰强度值降为0.65， 而GC-FID 为 0.99，非常稳定，几乎与60小时前相同。 随后，对色谱图中其他峰进行了相同的验证。结果发现，GC-MS 中约80%的化合物相对峰强度值在60小时后降至0.65左右，而GC-FID 中约80%的化合物维持在0.8-1.2左右，可以发现有很多稳定化合物存在(图3)。 图360小时后 GC-MS 和 GC-FID 检测到的所有化合物的相对峰强度分布 日间稳定性 储存经过上述前处理的干燥啤酒样品，11天后以相同的方式进行衍生化和仪器分析，结果如图4所示。在 GC-FID中，化合物峰高几乎与11天前相同，而 GC-MS中呈现峰高降低的趋势。 图5显示了所有化合物的峰高度。 GC-MS 中超过半数的峰的变化趋势较大，而 GC-FID 中超过半数的峰维持在0.9-1.2左右。 Smart Metabolites Database 是岛津制作所株式会社在日本及其他国家的商标。 图411天后对同一样品进行衍生化和分析时的 GC-FID 以及 GC-MS色谱图(通过升温程序(2)分析) 图5511天后GC-MS 以及 GC-FID检测到的所有化合物的相对峰强度分布 GC-FID 研究代谢组学 选取5种不同厂家的同类型啤酒，按照上述前处理步骤处理，并分别通过 GC-FID 和 GC-MS 进行测定。对测定数据进行峰挑选，分析主要成分，得到如图6所示的得分图。可以看出， GC-FID 和GC-MS的得分图分布相对接近。 GC-FID 和 GC-MS 研究代谢组学基本可以获得相同的定性结果，但 GC-FID分析的数据稳定性可能更优于 GC-MS。 图65种不同厂家的同类型啤酒的得分图 (样品分别表示为11-1、11-2、12-1、17-1和26-1) 岛津应用云 ( 免责声明： ) ( 岛津企业管理(中国)有限公司岛津(香港)有限公司 ) ( http：//www.shimadzu.com.cn ) *本资料未经许可不得擅自修改、转载、销售； *本资料中的所有信息仅供参考，不予任何保证。 ( 如有变动，恕不另行通知。 ) 包括食品在内的生物源产品含有多种成分，通过对这些成分进行全面分析，可以了解批次和制造方法差异对产品的影响，并根据成分模式预测未知产品的特征等。此类研究最近正在食品领域盛行，这类研究通常被称为代谢组学，研究时需要结合如多元分析和机器学习等分析软件，是最热门的分析方法之一。质谱仪（如LC-MS和GC-MS）已被视为代谢组学必不可少的工具。质谱仪具有出色的定性能力，在对检测到的成分进行识别时发挥着强大的功能。但另一方面，质谱仪也存在一些问题，如装置容易积蓄污垢，更新仪器调谐信息前后数据的质量有很大变化，所以不适合用于长期获取大量数据。特别是在GC-MS中，样品需通过三甲基硅烷化处理（TMS化）来测定代谢物，但在衍生化后，多数TMS化的化合物峰强度会随着时间的推移而降低。为了获得良好的测定结果，在衍生化后必须尽快完成分析。在本文中，我们研究了是否可以用GC-FID代替GC-MS进行代谢组学分析，结果发现GC-FID可以检测到与GC-MS相当数量的化合物，并且无论衍生后的样品放置数小时或者数天，这些峰的强度都比GC-MS所得结果稳定。这表明GC-FID的稳定性可使其成为代谢组学中长期获取大量数据的有效工具。