合理构建毛细管电泳法测定亚麻籽木脂素的电泳体系

《Food Chemistry》：Rational construction of an electrophoretic system for the determination of flaxseed lignans by capillary electrophoresis

　　电迁移系统构建取代了孤立的参数优化。亚麻籽木脂素的复杂选择性得到了合理实现。一种稳健的毛细管电泳（CE）方法被验证用于亚麻籽木脂素分析。水解亚麻籽饼提取物得到了成功分析。场放大样品进样技术扩展了分析适用性。引言过去几十年来，人们对食物中天然存在的生物活性化合物的兴趣显著增长，增加了对能够提供其化学组成可靠图景的分析方法的需求。在许多情况下，这要求从单一化合物的测定转向完整的植物化学组分的表征，其中结构相关的成分必须在同一分析系统内被识别和分离。木脂素是这一挑战的代表性例子。木脂素存在于各种可食用植物中，加之其哺乳动物代谢产物的生物学相关性，使其成为食品化学和营养研究中的重要目标（Kajla等，2015年；Kauser等，2024年；Yeung等，2018年）。在含有木脂素的食物中，亚麻籽（*Linum usitatissimum* L.）是一个特别相关的模型，因为它含有在常见食用食物中报告的最高膳食木脂素浓度（Muir，2006年；Touré和Xueming，2010年）。虽然七叶交联木脂素二葡萄糖苷（SDG）是主要木脂素，但亚麻籽还含有数种结构相关的木脂素，含量较低，包括松脂醇（PINO）、刺柏脂醇（LARI）、松脂醇单甲醚（MATA）和去甲氧基七叶交联木脂素（SECO）（Milder等，2005年；Smeds等，2007年；Touré和Xueming，2010年）。这些化合物共同定义了特征性的木脂素谱，其可靠表征对于理解亚麻籽的化学组成以及支持对其营养和功能特性的研究至关重要。然而，建立这一谱系并不简单，因为亚麻籽木脂素主要以糖苷化成分的形式存在于复杂的寡聚大分子结构中，而非游离的苷元形式。在该结构中，SDG单元通过涉及3-羟基-3-甲基戊二酸（HMGA）的酯键相连，并与其他酚类成分相关，包括源自对香豆酸、咖啡酸和阿魏酸的羟基肉桂酸葡萄糖苷，以及芹菜素二葡萄糖苷（HDG）和松脂醇二葡萄糖苷（PDG）（Cheng等，2024年；Prasad，2004年；Ramsay等，2017年；Struijs，2008年）。根据分析目标的不同，亚麻籽木脂素的表征通常涉及水解处理，以从酯键相连的寡聚复合物中释放木脂素糖苷，和/或将糖苷化形式转化为相应的苷元后再进行分析。水解并不能简单地降低样品复杂度，而是可以产生包含残余糖苷、中间水解产物、苷元、酚酸和其他基质衍生化合物的混合物。因此，所得提取物构成了一个具有挑战性的分析基质，其中必须区分结构相关的物种，并在适当时进行定量测定（Li等，2008年；Ramsay等，2017年；Struijs，2008年）。液相色谱（LC）目前代表了植物来源食品中木脂素测定的主要分析平台，高效液相色谱（HPLC）和超高效液相色谱（UHPLC）与紫外（UV）/二极管阵列检测（DAD）或质谱（MS）检测联用是最广泛使用的方法之一（Patyra等，2022年；Yang等，2025年）。HPLC-DAD仍然适用于亚麻籽主要木脂素的常规定量测定（Abtahi和Mirlohi，2024年），而液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）和高分辨质谱提供了更高的灵敏度和结构鉴定能力，并能够同时测定或表征更广泛的木脂素和酚类谱（Cheng等，2024年；Kim等，2024年）。尽管如此，互补的分析方法仍然具有实际意义，特别是在拥有毛细管电泳仪器但对更复杂分析平台获取受限的实验室中。在这种情况下，毛细管电泳（CE）提供了一种基于有效电泳淌度差异的替代分离机制，同时在常规分离过程中仅需少量的样品和背景电解质（BGE）。尽管CE与UV检测相比LC-MS方法通常提供较低的浓度灵敏度和结构鉴定能力，但其高分离效率和可调节的电泳选择性使其对结构相关可电离化合物的区分具有潜在吸引力。尽管具有这些特征，CE在亚麻籽木脂素分析中的探索相对较少（Müller等，2008年；Rybarczyk等，2008年）。T?ma（2025年）最近强调了CE对植物来源化合物分析的重要性，他回顾了电泳方法在初级和次级代谢物（包括具有生物活性的植物化学物质）测定方面的进展。水解处理后，所得提取物中存在的木脂素物种构成了一个具有挑战性的电泳分离问题，因为它们密切相关的分子结构和在分离条件下相似的电离行为导致有效电泳淌度差异较小。因此，要实现这些化合物之间的充分区分，需要通过影响分析物电离、电渗流（EOF）和分析物-介质相互作用的变量，仔细控制电泳环境（Galindo等，2025年；Vera-Candioti等，2016年）。特别是，BGE组成、pH值、有机改性剂含量和毛细管表面化学可以改变结构相关分析物的相对淌度，从而影响关键峰对的分离度。因此，分析挑战不仅仅是检测亚麻籽木脂素，而是构建一个电泳系统，使其能够在化学复杂的水解基质存在下提供充分、稳定和可重复的选择性（Acunha等，2015年；Müller等，2008年；Rybarczyk等，2008年）。开发这样的系统不仅仅需要调整个别实验参数。由于控制EOF、分析物淌度和选择性的变量之间存在强烈的相互依赖性，修改一个因素通常会改变其他因素的影响，使得传统的单因素逐一优化方法对于合理的方法开发是不够的。此外，CE还受到许多仪器和物理化学变量的影响，除了用于优化的变量之外，使得穷尽性实验探索既不实际也不具有科学信息量（Grossman和Colburn，2012年；Orlandini等，2014年）。因此，方法开发依赖于识别和理解在明确的实验条件下主要控制分离的因素。在这种情况下，多变量实验设计提供了更合适的框架，因为它允许系统地探索实验因素之间的相互作用（Vera-Candioti等，2014年）。序贯实验设计（DoE）不仅仅是一种纯统计练习，它使方法开发的每个阶段都建立在前期产生的知识之上，逐步指导电泳分离系统的构建（Myers和Montgomery，2009年）。仅靠实验努力并不一定转化为分析理解；有意义的进展取决于设计能够揭示系统行为的实验。基于上述考虑，本工作的目的是开发一种经过合理优化的CE方法，用于分离五种结构相关的亚麻籽木脂素（PINO、LARI、MATA、SECO和SDG），并将其应用于水解亚麻籽饼提取物的分析。采用序贯多变量优化策略，通过BGE组成、动态毛细管涂层和有机改性剂含量系统地控制电泳选择性。优化后的方法随后用于SECO和SDG的定量测定验证，这两种木脂素是在所研究的亚麻籽饼提取物中可定量浓度检出的成分。最后，探讨了场放大样品进样（FASI）作为一种在线预浓缩策略，以评估其在提高微量木脂素可检测性方面的潜力。化学与试剂超纯水来自Milli-Q纯化系统（Millipore，马萨诸塞州贝德福德，美国）。所有化学品均为分析试剂级。四硼酸钠、磷酸氢二钠、柠檬酸钠、盐酸（HCl）、氢氧化钠（NaOH）、甲醇（MeOH）、乙醇（EtOH）和石油醚购自Cicarelli（阿根廷圣洛伦索）。聚（二烯丙基二甲基氯化铵）（PDADMAC，平均分子量200,000–350,000）购自Sigma-Aldrich（圣……）。电泳系统构建同时分离亚麻籽主要木脂素代表了一个特别具有挑战性的电泳选择性问题，因为目标分析物具有密切相关的分子结构、相似的酸碱性质，因此有效电泳淌度差异很小。在碱性水解和顺序碱-酸水解之后，这种复杂性进一步增加，产生了包含额外酚类和……的更复杂电泳图谱。结论本工作的主要贡献在于通过序贯整合物理化学知识和多变量实验设计，合理构建了一个用于复杂分析选择性问题的电泳系统。该策略没有优化孤立的实验变量，而是逐步建立了背景电解质组成、动态毛细管修饰和有机改性剂含量，提供了一个可重复的电泳系统……CRediT作者贡献声明**Luciana Vera-Candioti：** 写作——审阅与编辑、写作——初稿撰写、方法论、调查研究、资金获取、正式分析。**Emilse Negro：** 调查研究。**Claudio Bernal：** 写作——审阅与编辑、指导、资金获取。资金来源本工作由*圣费尔南多科学、技术与生产创新局*（研究导向项目IO-2018-00089，*木脂素获取以用于补充剂和/或功能食品*）资助，*国立里奥哈大学*（CAI + D 定向2021，亚麻油提取废物的增值：一种潜在的功能性非常规化合物来源，用于配制具有可持续性和高营养价值的创新补充剂；以及CAI + D……利益冲突声明作者声明他们没有已知的可能影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。致谢作者感谢*国立里奥哈大学（UNL）*和*国家科学和技术研究委员会（CONICET）*提供的支持。作者还感谢Pablo Kler在稿件修订过程中对PeakMaster计算提供的宝贵协助。Luciana Vera-Candioti | Emilse Negro | Claudio Bernal