固相萃取法联用UPLC-Triple-TOF/MS法鉴定花菜中自由和结合态植物甾醇

冯思敏1,2,3,吴思杰1,江佳萍1,廖 杰3,孙培龙1,2,邵 平1,2*

1 浙江工业大学食品科学与工程学院 杭州 310014 2 中国轻工业食品大分子资源加工技术研究重点实验室(浙江工业大学) 杭州 310014 3 浙江华才检测技术有限公司 浙江绍兴 311800)

摘要 为探明花菜中植物甾醇的组成,采用固相萃取法(SPE)分离4 种结合状态的甾醇,然后采用超高效液相色谱串联三重四极杆飞行时间质谱(UPLC-Triple-TOF/MS)法鉴定花菜中植物甾醇的种类,分析其结构。结果表明,花菜中含有的游离甾醇(FS)有豆甾醇、菜油甾醇、羽扇豆醇、β-谷甾醇;甾醇酯(SE)有菜油甾醇亚油酸酯、豆甾醇油酸酯、β-谷甾醇油酸酯;甾醇糖苷(SG)有菜油甾醇葡萄糖苷、β-谷甾醇葡萄糖苷;酰化甾醇糖苷(ASG)有菜油甾醇葡萄糖苷棕榈油酸酯、菜油甾醇葡萄糖苷二十碳烯酸酯、豆甾醇葡萄糖苷亚麻酸酯、β-谷甾醇葡萄糖苷二十碳烯酸酯、β-谷甾醇葡萄糖苷亚麻酸酯。

关键词 花菜;植物甾醇;固相萃取;超高效液相色谱-质谱

花菜(Brassica oleracea L.var.botrytis L.),又名花椰菜、菜花、洋花菜,为十字花科芸薹属甘蓝种的一个变种[1]。其适应性强,在我国分布广泛,主要集中于福建、浙江、江苏等沿海地区,以及河北、云南等地区[2]。花菜中含有丰富的维生素、碳水化合物、矿物质等营养成分,以及萝卜硫素[3]、多酚、芥子油苷[4]、植物甾醇[5]等生物活性物质,具有较高的营养价值。

植物甾醇(Phytosterol)是一类以环戊烷多氢菲为骨架的天然活性物质[6],其结构与胆固醇相似,然而功能完全不同,广泛存在于各种植物油、坚果及其它植物性食物中。Han 等[7]发现蔬菜中总植物甾醇含量为1.1~53.7 mg/100 g,其中最高浓度出现在豌豆、花椰菜、西兰花和生菜中。在已报道的200 多种植物甾醇中,谷甾醇、豆甾醇、麦胶甾醇最为常见。有研究表明,植物甾醇具有降低胆固醇[8]、抗肿瘤[9]、抗炎[10]、抗氧化[11]等功效,Feng 等[12]指出植物甾醇能调节胆固醇、脂肪酸、TG 和BA,从而缓解非酒精性脂肪肝、炎症性肠病和肥胖症等不同疾病。由此可见,植物甾醇在疾病防治方面具有重要作用,使其在医学、生命科学、食品等领域日益受到重视,具有广阔的开发前景。然而植物甾醇结构较复杂,国内对该领域的研究与开发较国外相对滞后,用于分析不同类型、形态植物甾醇的方法尚不完善[13],尚需深入研究。

甾醇的生理活性可能受其结构的影响[14]。为进一步扩大植物甾醇在食品、医药、化妆品等领域的应用,对其纯度应有更高的要求。对不同形态植物甾醇的分离、纯化,定量、定性分析以及结构鉴定,具有重要意义。本研究采用固相萃取法(SPE)分离花菜中4 种结合状态的植物甾醇,用超高效液相色谱串联三重四极杆飞行时间质谱 (UPLCTriple-TOF/MS)鉴定其甾醇的种类,分析其结构,为进一步研究花菜及其它蔬菜中植物甾醇提供理论和试验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

花菜,当地农贸市场,热风干燥后粉碎待用。

异丙醇(特级色谱纯),上海阿拉丁生化科技股份有限公司;正己烷(特级色谱纯)、乙腈(特级色谱纯),天津市四友精细化学品有限公司;Silica固相萃取柱(500 mg/3 mL),Phenomenex 公司;Diol固相萃取柱 (500 mg/3 mL),GL Sciences Inc 公司;其余化学试剂均为国产分析纯级。

1.2 仪器与设备

AY220 型电子天平,日本岛津公司;AcquityTM ultra 型超高效液相色谱仪,美国Waters公司;Triple TOF 5600+三重四极杆-高分辨飞行时间质谱仪 (配有大气压力化学电离源),美国ABSCIEX 公司;752N 紫外可见分光光度计,上海仪电分析仪器有限公司;RE-2000A 真空旋转蒸发仪,上海研承仪器有限公司;miVac 真空离心浓缩仪,英国GeneVac 公司;GZX-9076MBE 电热鼓风干燥箱,上海博讯实业有限公司医疗设备厂;CR21N 高速冷冻离心机,日本日立工机株式会社;FS-1200pv 超声波处理器,上海生析超声仪器有限公司;HH-6 数显恒温水浴锅,江苏国华电器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 标准曲线的绘制 配制豆甾醇标准溶液:称取100.0 mg 豆甾醇标样,加入适量无水乙醇,溶解后定容至100 mL。准确吸取10 mL 并用无水乙醇定容至100 mL,此时的溶液作为标准液。

配制磷硫铁显色剂:准确称取10 g 三氯化铁(Ⅲ)六水合物,加入适量浓磷酸(85%),溶解后定容至100 mL。吸取1.5 mL 上述溶液于100 mL 棕色容量瓶,用浓硫酸定容。

称量100.0 mg 豆甾醇标样,加入适量无水乙醇,溶解后定容至100 mL。使用时取10 mL,用无水乙醇定容至100 mL,此时的溶液作为标准液。分别吸取0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 mL 标准液于试管,加入无水乙醇补充至4 mL,再加入2 mL 磷硫铁显色剂显色15 min,于520 nm 波长下测定吸光度,以豆甾醇含量为横坐标,以吸光度为纵坐标,绘制标准曲线。得到回归方程y=0.063x-0.0066,R2=0.9965,表明豆甾醇质量浓度在0~62.5 μg/mL内线性关系良好。

1.3.2 花菜中植物甾醇的提取及总甾醇含量的测定 称取500 mg 花菜粉,各加入2.5 mL 氯仿和甲醇,摇匀,超声20 min,过滤,将滤液转移至圆底烧瓶,45 ℃旋蒸至干,复溶于10 mL 无水乙醇。取1 mL 样品溶液和3 mL 无水乙醇于试管中,按上述方法测其吸光度,得到总甾醇含量。

1.3.3 固相萃取法分离植物甾醇

1.3.3.1 游离甾醇、甾醇酯和酰化甾醇糖苷、甾醇糖苷分离 准确称取花菜粉1.000 g,加入各5 mL 氯仿和甲醇,提取方法如上所述,45 ℃旋蒸,加1 mL 氯仿复溶。硅胶柱中加入5 mL 氯仿活化,上样1 mL,先用氯仿洗脱游离甾醇(FS)和甾醇酯(SE),干燥后,加入1 mL 己烷复溶;再加入丙酮-异丙醇(体积比1∶1)洗脱酰化甾醇糖苷(ASG)和甾醇糖苷(SG),干燥后,加1 mL 庚烷-异丙醇(体积比95∶5)复溶。

1.3.3.2 洗脱 硅胶柱中加入5 mL 己烷活化,将

1.3.3.1 节中的第1 个洗脱组分加入柱内,先用己烷-乙醚(体积比99∶1)洗脱SE,再加入己烷-乙醚(体积比85∶15)洗脱FS。

Diol SPE 柱(500 mg,3 mL)加入5 mL 庚烷活化,将1.3.3.1 节中的第2 个洗脱组分加入柱内,庚烷-异丙醇(体积比97∶3)洗柱后,先加入庚烷-异丙醇(体积比92∶8)洗脱ASG,再加入庚烷-异丙醇(体积比85∶15)洗脱SG。

分别用3,4,5,6,7,8 mL 的溶剂按照上述流程洗脱甾醇。

1.3.3.3 各组分甾醇含量的测定 按1.3.2 节的方法测定吸光度,记录分析不同体积洗脱液对甾醇洗脱量的影响。

1.3.4 UPLC-Triple-TOF/MS 检测分析

1.3.4.1 超高效液相色谱条件 色谱柱:Agilent eclipseplus C18 柱 (4.6 mm×100 mm,1.8 μm);流动相A:90%甲醇,B 相:乙腈-异丙醇(体积比1∶1);流速:0.6 mL/min;检测器:紫外可见光;检测波长:210 nm;柱温:30 ℃;进样量:10 μL;流动相梯度洗脱见表1。

表1 液相梯度洗脱条件
Table 1 Liquid gradient elution conditions

时间/min 流动相A/% 流动相B/%0 100 0 25 5 95 33 5 95

1.3.4.2 质谱条件 扫描方式:正离子模式(AP-CI),一级全扫描,加自动二级扫描;电喷雾电压:+5.5 kV;扫描范围:m/z 100~1 000;离子源温度:600 ℃;辅助气Gas1 压力:344.75 kPa;辅助气Gas2 压力:344.75 kPa;最大允许误差:±5 ppm 范围内;去簇电压(DP):100 V;聚焦能量:10 V。

1.4 数据统计与分析

除液质分析外,试验所得数据结果采用2 次及以上平行试验,数据表示方法为“平均值±标准差”。使用Peakview 软件进行质谱图分析鉴定,使用Origin 2019 进行数据处理及分析,使用Chem-Draw Professional 17 绘制甾醇结构式。

2 结果与分析

2.1 花菜中总甾醇含量

甾醇提取液与磷硫铁试剂显色反应后,在520 nm 紫外光波长下测吸光度,结果取平均值,总甾醇含量为(5.034±0.097)mg/g,RSD=1.733%。

2.2 SPE 不同体积洗脱液对甾醇洗脱量的影响

由图1(a,b)可知,SE 洗脱量随着洗脱液体积增加呈先增加后稳定的趋势,在5~6 mL 内,洗脱量显著增加(P<0.05),6 mL 后随着洗脱液体积增加,SE 洗脱量无明显变化(P>0.05);FS 洗脱量在洗脱液体积小于5 mL 时呈下降趋势,6 mL 时洗脱量显著增加(P<0.05),在7 mL 时又下降。通过FS 和SE 图像对比分析可知,洗脱液体积小于5 mL 时,SE 未完全洗脱,导致FS 洗脱液中SE 的存在。由此可以解释5 mL 之前FS 洗脱量随洗脱体积增加而下降,在6 mL 之后SE 洗脱量没有发生明显上升,说明在6 mL 左右SE 已洗脱完全,则可将6 mL 定为SE 的最佳洗脱体积,计算此时SE的洗脱量为(334.69±18.09)μg。而FS 洗脱量在6 mL 时出现一个峰值,可将6 mL 定为FS 的最佳洗脱体积,此时FS 的洗脱量为(695.64±31.50)μg。

由图1(c,d)可知,ASG 的洗脱量随着洗脱液体积的增加,在6 mL 处出现最大值,在4~5 mL内,洗脱量显著增加(P<0.05),洗脱液体积大于6 mL 后,洗脱量差异不显著(P<0.05);SG 的洗脱量在洗脱液体积为3~5 mL 时显著减少(P<0.05),5~6 mL 时上升,且之后差异不显著(P>0.05)。通过ASG 和SG 图像对比分析可得,洗脱液体积小于6 mL 时ASG 未完全洗脱,导致SG 中混有ASG,ASG 洗脱量在6 mL 之后变化不大,可认为此时ASG 已洗脱完全,可取6 mL 为其最佳洗脱体积,此时ASG 洗脱量为(1 856.69±38.22)μg。SG 在洗脱液体积为5 mL 时洗脱量最少,5~6 mL 时开始上升,此时应是SG 逐步洗脱的表现,在7 mL 后洗脱量基本不变,可将7 mL 定为其最佳洗脱条件,此时SG 洗脱量为(828.66±32.78)μg。

图1 洗脱液体积对SE(a)、FS(b)、ASG(c)、SG(d)洗脱量的影响
Fig.1 Effects of eluent volume on the elution amount of SE (a),FS (b),ASG (c) and SG (d)

注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

2.3 UPLC-Triple-TOF/MS 分析结果

2.3.1 花菜中植物甾醇总离子流色谱图及解析 花菜中4 种结合状态的甾醇经UPLC-Triple-TOF/MS 分析检测,总离子流图见图2。分析图中各峰,并结合文献中各甾醇二级质谱的特点,筛选出丰度较高且可能是甾醇母离子的离子进行检索,最后通过精确分子质量与实测质荷比的对比,对误差范围在±5 ppm 以内的分子式进行筛选。经筛选得到4 个游离甾醇峰(图2a),1~4 分别为豆甾醇、菜油甾醇、羽扇豆醇、β-谷甾醇;3 个甾醇酯峰(图2b),1~3 分别为菜油甾醇亚油酸酯、豆甾醇油酸酯、β-谷甾醇油酸酯。2 个甾醇糖苷峰(图2c),1~2分别为菜油甾醇葡萄糖苷、β-谷甾醇葡萄糖苷。5个酰化甾醇糖苷峰(图2d),1~5 分别为菜油甾醇葡萄糖苷棕榈油酸酯、菜油甾醇葡萄糖苷二十碳烯酸酯、豆甾醇葡萄糖苷亚麻酸酯、β-谷甾醇葡萄糖苷二十碳烯酸酯、β-谷甾醇葡萄糖苷亚麻酸酯。

图2 花菜中甾醇UPLC-Triple-TOF/MS 总离子流色谱图
Fig.2 UPLC-Triple-TOF/MS total ion current chromatogram of phytosterols from cauliflower

2.3.2 游离甾醇(FS)质谱解析 FS 各峰具体信息见表2,对应的二级质谱图如图3所示,分析图中碎片离子峰,并与相关文献比对,得到其结构式。对化合物1 的[M+H-H2O]+离子峰m/z 395.3368 进行二级质谱裂解分析,得到m/z 121.1012,m/z 147.1163,m/z 161.1325,m/z 175.1474,m/z 257.2260,m/z 297.2565,m/z 353.3215,m/z 379.3372,m/z 395.3668 等碎片离子峰(图3a),根据相关文献[15],与豆甾醇裂解规律相符,因此推断化合物1为豆甾醇(C29H48O)。Mo 等[16]选择[M+H-H2O]+的一个丰富的产物离子作为定量剂,除油菜素甾醇和豆甾醇分别从C17 侧链上除去84 和98 个质量单位形成m/z 297 产物离子外,大多数片段离子是通过切割甾醇C 环形成,还检测到m/z 161 的产物离子,对应于油菜素甾醇和豆甾醇的碳环断裂。对化合物2 的[M+H-H2O]+离子峰m/z 383.3668 进行二级质谱裂解分析,得到m/z 109.1017,m/z 133.1011,m/z 147.1165,m/z 161.1325,m/z 173.1325,m/z 215.1796,m/z 243.2097,m/z 287.2738,m/z 383.3668 等碎片离子峰(图3b),参考相关文献[14,16],其裂解规律与菜油甾醇一致,因此推断化合物2为菜油甾醇(C28H48O)。对化合物3 的[M+H-H2O]+离子峰m/z 409.3822 进行二级质谱裂解分析,得到m/z 109.1015,m/z 121.1013,m/z 137.1319,m/z 149.1321,m/z 163.1476,m/z 175.1484,m/z 245.2257,m/z 259.2412,m/z 353.3205,m/z 409.3822 等碎片离子峰(图3c),其裂解规律与羽扇豆醇相符,因此推断化合物3 为羽扇豆醇(C30H50O)。Khatal 等[17]研究发现,在APCI 阳离子模式下,羽扇豆醇在m/z 409.5 处有一基峰[M+H-H2O]+,二级质谱显示m/z 137.3 是一个突出的产物离子。对化合物4 的[M+H-H2O]+离子峰m/z 397.3821 进行二级质谱裂解分析,得到m/z 133.1018,m/z 135.1165,m/z 147.1173,m/z 203.1791,m/z 215.1793,m/z 243.2105,m/z 255.2100,m/z 287.2723,m/z 397.3821 等碎片离子峰(图3d),其裂解规律与β-谷甾醇一致[16],因此推断化合物4 为β-谷甾醇(C29H50O)。

表2 FS 一级质谱图表
Table 2 FS first-order mass spectrometry chart

编号 保留时间/min 实测质荷比(m/z)[M+H-H2O]+ 理论质荷比(m/z) 甾核母离子 误差/ppm 1 26.869 395.3668 395.3672 C29H47+-1.1 2 28.157 383.3668 383.3672 C28H47+-1.1 3 29.424 409.3822 409.3829 C30H49+-1.7 4 31.702 397.3821 397.3829 C29H49+-2.0

图3 FS 各峰二级质谱图
Fig.3 Secondary mass spectrogram of each peak of FS

2.3.3 甾醇酯(SE)质谱解析 甾醇酯在APCI 正离子模式下形成[M-FA+H]+碎片离子[18],可通过甾核母离子[M-FA+H]+的质荷比,区分不同甾醇核的酯。对化合物1 进行二级质谱裂解分析,得到m/z 109.1017,m/z 133.1011,m/z 135.1169,m/z 147.1167,m/z 189.1644,m/z 203.1787,m/z 243.2105,m/z 257.2261,m/z 281.2482,m/z 301.2899,m/z 383.3671,m/z 663.6085 等碎片离子峰(图4a),m/z 383.3671为菜油甾醇特征峰,m/z 281.2484 为亚油酸(C18H32O2)特征峰,m/z 663.6085 为分子离子峰,根据相关文献[19],与菜油甾醇亚油酸酯分子质量理论值相当,因此推断化合物1 为菜油甾醇亚油酸酯(C46H78O2)。Rocha 等[20]采用ESI-MS 和串联质谱对菜籽油中的甾醇酯进行分析,质谱结果显示SE的铵加化合物([M+NH4]+)是基峰,串联质谱显示了[(M+NH4)-NH3]+(m/z 663.7)片段的形成,特别是甾醇片段离子[(M+NH4)-NH3-FA]+(m/z 383.4)的形成,可鉴定该化合物为18∶2-菜油酯。对化合物2 进行二级质谱裂解分析,得到m/z 105.0704,m/z 147.1161,m/z 187.1481,m/z 189.1632,m/z 203.1788,m/z 243.2102,m/z 255.2110,m/z 283.2644,m/z 363.3059,m/z 395.3674,m/z 677.6236 等碎片离子峰 (图4b),m/z 395.3674 为豆甾醇特征峰,m/z 283.2644 为油酸(C18H34O2)特征峰,m/z 677.6236 为分子离子峰,与豆甾醇油酸酯分子质量相符,因此推断化合物2 为豆甾醇油酸酯,分子式为C47H80O2。Tan 等[21]以响应性、信噪比和线性度为选择标准研究植物甾醇酯的最佳特性离子,选择了m/z 394,m/z 255,m/z 43 作为豆甾醇油酸酯的特征离子。对化合物3 进行二级质谱裂解分析,得到m/z 161.1331,m/z 175.1490,m/z 189.1631,m/z 203.1786,m/z 257.2258,m/z 261.2564,m/z 283.2622,m/z 315.3060,m/z 355.3364,m/z 397.3824,m/z 679.6389 等碎片离子峰 (图4c),其中m/z 397.3824 为β-谷甾醇特征峰,m/z 283.2622 为油酸(C18H34O2)特征峰,m/z 679.6389 为分子离子峰,参考相关文献[22],与β-谷甾醇油酸酯分子质量相当,因此推断化合物3 为β-谷甾醇油酸酯(C47H82O2)。

表3 SE 一级质谱图表
Table 3 SE first-order mass spectrometry chart

编号 保留时间/min 实测质荷比(m/z)[M+H-FA]+ 理论质荷比(m/z) 甾核母离子 误差/ppm 1 28.470 383.3671 383.3672 C28H47+-0.3 2 30.470 395.3674 395.3672 C29H47+ 0.4 3 31.751 397.3824 397.3829 C29H49+-1.3

图4 SE 各峰二级质谱图
Fig.4 Secondary mass spectrogram of each peak of SE

2.3.4 甾醇糖苷(SG)质谱解析 在SG 的最常见形式中,糖单体(通常是D-吡喃葡萄糖)连接到甾醇的C3 羟基上,SG 可水解生成甾醇[23]。SG 各峰具体信息见表4,为获得更多结构信息,需对其进行二级质谱裂解分析。对化合物1,裂解得到m/z 109.1009,m/z 135.1164,m/z 161.1324,m/z 175.1482,m/z 189.1645,m/z 203.1794,m/z 215.1804,m/z 243.2099,m/z 257.2264,m/z 273.2574,m/z 301.2880,m/z 383.3674,m/z 563.4326 等碎片离子峰(图5a),与相关文献[24-25]比对,甾醇糖苷的甾核母离子为菜油甾醇,m/z 563.4326 为分子离子峰,因此推断化合物1 为菜油甾醇葡萄糖苷(C34H58O6)。化合物2 的[M+HGlc]+离子峰m/z 397.3832 进行二级质谱裂解分析,得 到m/z 107.0854,m/z 147.1164,m/z 161.132,0,m/z 189.1630,m/z 203.1787,m/z 215.1794,m/z 243.2099,m/z 257.2259,m/z 261.2568,m/z 287.2730,m/z 315.3052,m/z 397.3832,m/z 577.4461 等碎片离子峰(图5b),结合相关文献[24,26]其裂解规律与β-谷甾醇相符合,甾醇糖苷的甾核母离子为β-谷甾醇,m/z 577.4461 为分子离子峰,因此推断化合物2 为β-谷甾醇葡萄糖苷(C35H60O6)。Munger 等[14]对以上3 种甾醇糖苷的研究表明,MS/MS 谱中主要的特征峰为m/z 147 和m/z 161,表示它们的△5 结构,谷甾醇糖苷和菜油甾醇糖苷侧链的缺失导致的特征峰为m/z 257,而豆甾醇糖苷的特征峰为m/z 255 表示C22 不饱和侧链。豆甾醇葡糖苷的进一步特征是m/z 297 的显性出现,这是区分不饱和侧链甾醇和饱和侧链甾醇的另一个特征。

表4 SG 一级质谱图表
Table 4 SG first-order mass spectrometry chart

编号 保留时间/min 实测质荷比(m/z)[M+H-Glc]+ 理论质荷比(m/z) 甾核母离子 误差/ppm 1 18.810 383.3674 383.3672 C28H47+ 0.6 2 20.041 397.3832 397.3829 C29H49+ 0.8

图5 SG 各峰二级质谱图
Fig.5 Secondary mass spectrogram of each peak of SG

2.3.5 酰化甾醇糖苷(ASG)质谱解析 D-葡萄糖单体通过糖苷键与甾醇体中C3 的羟基结合,糖部分的C6 羟基进一步被脂肪酸酰化,从而形成ASG。ASG 各峰具体信息见表5,对化合物1 进行二级质谱裂解分析,得到m/z 109.1010,m/z 135.1174,m/z 161.1331,m/z 175.1473,m/z 243.2115,m/z 257.2262,m/z 273.2581,m/z 301.2888,m/z 383.3673,m/z 799.6435 等碎片离子峰(图6a),m/z 383.3673 为[M+H-Glc-FA]+离子峰,甾核为菜油甾醇,m/z 799.6435 为分子离子峰[M+H]+,因此推断化合物1 为菜油甾醇葡萄糖苷棕榈油酸酯(C50H86O7)。Usuki 等[27]在对发芽糙米麸皮中酰化甾醇糖苷结构分析中,m/z 818.3 的MS/MS 谱图中,前体离子(m/z 818.3)为[棕榈酰化菜油酯 基 β-葡萄糖苷+NH4]+,m/z 401.2 和m/z 383.2 分别为[棕榈酰化β-葡萄糖-H2O+H]+和[菜油甾醇-H2O+H]+。对化合物2 进行二级质谱裂解分析,得到m/z 109.1012,m/z 135.1167,m/z 161.1319,m/z 189.1643,m/z 203.1787,m/z 215.1792,m/z 273.2573,m/z 383.3670,m/z 855.7095等碎片离子峰 (图6b),m/z 383.3670 为[M+HGlc-FA]+离子峰,裂解规律同化合物1,甾核为菜油甾醇,m/z 855.7095 为分子离子峰[M+H]+,因此推断化合物2 为菜油甾醇葡萄糖苷二十碳烯酸酯(C54H94O7)。对化合物3 进行二级质谱裂解分析,得到m/z 107.0852,m/z 147.1166,m/z 161.1318,m/z 173.1323,m/z 187.1747,m/z 201.1640,m/z 257.2253,m/z 273.2578,m/z 395.3676,m/z 835.6471等碎片离子峰 (图6c),m/z 395.3676 为[M+HGlc-FA]+离子峰,甾核为豆甾醇,m/z 835.6471 为分子离子峰[M+H]+,因此推断化合物3 为豆甾醇葡萄糖苷亚麻酸酯(C53H86O7)。对化合物4 进行二级质谱裂解分析,得到m/z 109.1016,m/z 135.1166,m/z 147.1169,m/z 189.1644,m/z 203.1784,m/z 257.2265,m/z 287.2744,m/z 315.3036,m/z 397.3837,m/z 869.7251 等碎片离子峰(图6d),m/z 397.3837 为[M+H-Glc-FA]+离子峰,其裂解规律与β-谷甾醇相符,甾核为β-谷甾醇,m/z 869.7251为分子离子峰[M+H]+,因此推断化合物4 为β-谷甾醇葡萄糖苷二十碳烯酸酯(C55H96O7)。对化合物5 进行二级质谱裂解分析,得到m/z 109.1015,m/z 133.1007,m/z 147.1165,m/z 161.1323,m/z 203.1795,m/z 215.1785,m/z 355.3371,m/z 397.3829,m/z 837.6576 等碎片离子峰(图6e),m/z 397.3829 为

表5 ASG 一级质谱图表
Table 5 ASG first-order mass spectrometry chart

编号 保留时间/min 实测质荷比(m/z)[M+H-Glc-FA]+ 理论质荷比(m/z) 甾核母离子 误差/ppm 1 17.934 383.3673 383.3672 C28H47+ 0.2 2 18.363 383.3670 383.3672 C28H47+-0.7 3 17.225 395.3676 395.3672 C29H47+ 1.0 4 31.490 397.3837 397.3829 C29H49+ 2.0 5 31.894 397.3829 397.3829 C29H49+ 0.0

图6 ASG 各峰二级质谱图
Fig.6 Secondary mass spectrogram of each peak of ASG

[M+H-Glc-FA]+离子峰,甾核为β-谷甾醇,m/z 837.6576 为分子离子峰[M+H]+,因此推断化合物5为β-谷甾醇葡萄糖苷亚麻酸酯 (C53H88O7)。Yamauchi 等[28]采用LC-MS 法从红甜椒中检测出β-谷甾醇基(6'O-亚麻酸酰基)葡萄糖苷,得到如下质谱数据m/z 859([M+Na]+),m/z 411([C29H47O]+),m/z 397([C29H49]+),m/z 215([C16H23]+),m/z 261([R]+),[R]+为脂酰部离子。其裂解规律与化合物5 基本符合,m/z 859([M+Na]+-Na+H)即为m/z 837([M+H]+)。

3 结论

本研究采用固相萃取法(SPE)分离花菜中4种结合状态的植物甾醇,再用UPLC-Triple-TOF/MS 法分析鉴定其甾醇的种类与结构。结果表明,通过紫外分光光度法粗测花菜中甾醇含量为(5.034±0.097)mg/g。固相萃取法分离纯化4 种结合状态的甾醇最佳洗脱条件为6 mL 己烷-乙醚(99∶1)洗脱SE,6 mL 己烷-乙醚(85∶15)洗脱FS,6 mL 庚烷-异丙醇(92∶8)洗脱ASG,7 mL 庚烷-异丙醇(85∶15)洗脱SG。在最佳洗脱条件下得到的甾醇的洗脱量分别为SE:(334.69±18.09)μg,FS:(695.64±31.50)μg,ASG:(1856.69±38.22)μg,SG:(828.66±32.78)μg。花菜中主要含有的游离甾醇(FS)有豆甾醇、菜油甾醇、羽扇豆醇、β-谷甾醇,含有的甾醇酯(SE)有菜油甾醇亚油酸酯、豆甾醇油酸酯、β-谷甾醇油酸酯,含有的甾醇糖苷(SG)有菜油甾醇葡萄糖苷、β-谷甾醇葡萄糖苷,含有的酰化甾醇糖苷(ASG)有菜油甾醇葡萄糖苷棕榈油酸酯、菜油甾醇葡萄糖苷二十碳烯酸酯、豆甾醇葡萄糖苷亚麻酸酯、β-谷甾醇葡萄糖苷二十碳烯酸酯、β-谷甾醇葡萄糖苷亚麻酸酯。

参 考 文 献

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Identification of Free and Bound Phytosterols in Cauliflower by Solid Phase Extraction Combined with UPLC-Triple-TOF/MS

Feng Simin1,2,3,Wu Sijie1,Jiang Jiaping1,Liao Jie3,Sun Peilong1,2,Shao Ping1,2*
1College of Food Science and Engineering,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310014 2Key Laboratory of Processing Technology of Food Macromolecule Resources in China Light Industry(Zhejiang University of Technology),Hangzhou 310014 3Zhejiang Huacai Testing Technology Co.LTD,Shaoxing 311800,Zhejiang)

Abstract Phytosterols have been widely concerned for their efficacy in lowering cholesterol,anti-tumor,anti-inflammatory and anti-oxidation.In order to find out the composition of phytosterols in cauliflower,both free and three kinds of conjugated phytosterols were separated by solid phase extraction,and then the species and structure of phytosterols in cauliflower were identified and analyzed by UPLC-Triple-TOF/MS.The results showed that the free phytosterol (FS) in cauliflower were stigmasterol,campesterol,lupeol and β-sitosterol.Campesterol linoleate,stigmasterol oleate and βsitosterol oleate were identified as three phytosterol esters (SE).Campesterol glucoside and β-sitosterol glucoside were identified as phytosterol glycosides (SG).Acylated sterol glycosides (ASG) include campesterol glucoside palm oleyl ester,campesterol glucoside eicosapentaenoic acid ester,stigmasterol glucoside linolenic acid ester,β-sitosterol glucoside eicosapentaenoic acid ester and β-sitosterol glucoside linolenic acid ester.

Keywords cauliflower;phytosterols;solid phase extraction;UPLC-MS

文章编号 1009-7848(2022)01-0238-13

DOI:10.16429/j.1009-7848.2022.01.026

收稿日期:2021-01-17

基金项目:浙江省重点研发计划项目(2019C02070,2021C02019);国家自然科学基金青年科学基金项目(31801536)

作者简介:冯思敏(1989—),男,博士生,副研究员

通信作者:邵平 E-mail:pingshao325@zjut.edu.cn