基于1 H NMR代谢指纹图谱结合化学计量学的当归不同生长期次生代谢物动态变化研究

本研究针对当归(Angelica sinensis)因生长阶段差异导致的次生代谢物动态变化问题，采用1 H NMR代谢指纹图谱结合PCA/PLS-DA分析技术，首次系统解析三年生长期样本(n=27)的代谢特征，发现阿魏酸(ferulic acid)、藁本内酯(ligustilide)等关键质量标志物(Q-markers)的积累规律，为中药材质量控制提供非破坏性分析新范式。

　　

在传统中药宝库中，当归(Angelica sinensis (Oliv.) Diels)素有"十方九归"的美誉，是治疗贫血和缺血性疾病的核心药材。其药理活性主要来源于阿魏酸(ferulic acid)、藁本内酯(ligustilide)等次生代谢物，但这些成分的含量受地理来源、采收部位和生长阶段的显著影响。目前质量控制主要依赖HPLC等破坏性检测方法，难以全面反映代谢物动态变化。更关键的是，当归三年生长周期中代谢物积累规律尚未系统解析，导致最佳采收时机的科学依据不足。

为解决这些问题，甘肃省某研究机构团队在《Journal of Chromatography B》发表研究，首次采用¹
H NMR代谢指纹图谱结合化学计量学方法，系统分析27份不同生长期当归样本。通过400 MHz NMR采集DMSO-d₆
溶解样本的光谱数据，采用0.01 ppm分段积分预处理，结合PCA和PLS-DA等多变量统计分析，发现生长阶段特异性代谢标志物，并建立相对定量模型。样本来自甘肃岷县栽培的1-3年生当归根，按生长期分为幼苗期(1年生n=4)、成熟期(2年生n=15)和留种期(3年生n=8)三组。

3.1 当归提取物成分
¹
H NMR指纹图谱显示，同年份样本具有高度相似性。通过化学位移比对鉴定出糖类(δ 3.27-5.19 ppm)、阿魏酸(δ 3.79-7.28 ppm)、藁本内酯(δ 1.02-6.18 ppm)等特征代谢物，其中糖类占比最高，levistilide A(δ 0.89-3.25 ppm)含量最低。

3.2 潜在标志物识别
PCA分析能区分2年与3年生样本，但1年生样本存在重叠。PLS-DA模型(R²
X>0.97, Q²

0.8)显示糖类、阿魏酸和藁本内酯是区分1年生样本的关键变量，而levistilide A对3年生样本判别贡献显著。

3.3 代谢物定量
相对定量揭示动态变化规律：1年生样本中糖类、阿魏酸和藁本内酯含量较高；2年生样本在5-7月因营养生长需求出现含量低谷，10月采收期回升；3年生样本在7-9月种子成熟期显著积累，但开花期(7-8月)因生殖消耗出现暂时性降低。levistilide A作为发育阶段特异性Q-marker，在3年生样本中显著富集。

该研究创新性地建立了基于¹
H NMR的当归质量评价体系，证实次生代谢物积累与生长阶段存在强关联。发现传统10月采收期(2年生)并非所有活性成分峰值期，为优化采收策略提供理论依据。采用非破坏性检测技术，克服了传统色谱方法需衍生化、破坏样本的局限。研究不仅为当归质量控制提供新方法，其"生长阶段-代谢特征"关联模型更为其他多年生药用植物研究提供范式。未来需通过2D NMR(如HSQC/HMBC)进一步验证微量成分，并探索标志物动态阈值与药效的量化关系。