《Analytical Biochemistry》:Rapid Classification of Four Ficus Species by UV-Spectral Fingerprinting Coupled with Chemometrics
编辑推荐:
•紫外线指纹技术可快速对四种无花果品种进行分类•主成分分析能够从紫外线光谱特征中清晰呈现物种聚类情况•偏最小二乘回归可将紫外线参数与DPPH抗氧化活性值关联起来•紫外线化学计量法具有快速、低成本且环保的特点引言无花果属(桑科)植物广泛分布于热带和亚热带地区,被大量用作功能性食品和
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紫外线指纹技术可快速对四种无花果品种进行分类
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主成分分析能够从紫外线光谱特征中清晰呈现物种聚类情况
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偏最小二乘回归可将紫外线参数与DPPH抗氧化活性值关联起来
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紫外线化学计量法具有快速、低成本且环保的特点
引言
无花果属(桑科)植物广泛分布于热带和亚热带地区,被大量用作功能性食品和传统药物。多种无花果品种的果实具有抗氧化、抗炎、抗菌和抗糖尿病等多种功效,这些功效主要源于其富含黄酮类、酚酸、单宁及其他多酚类等次生代谢物[1]、[2]。由于不同物种中这类生物活性化合物的种类和浓度存在差异,每种无花果类群都呈现出独特的植物化学特征,而这些特征正是其具备特定健康益处的基础[3]、[4]。
传统的植物化学分析方法,如薄层色谱法、HPLC-UV/DAD、液相色谱-质谱法等,虽然能提供有价值的化合物层面信息,但通常需要更长时间的样品制备过程、更多的溶剂使用量以及更为复杂的仪器设备[5]、[6]、[7]。对于植物材料的常规筛查、鉴定及初步质量控制而言,基于指纹图谱的分析方法更为实用,因为该方法能评估整体的化学特征,而非仅依赖某一种标志化合物[8]、[9]。近期关于草药质量控制的综述指出,植物材料在化学组成上十分复杂,因此对色谱或光谱指纹图谱进行多元分析,往往比单独检测某种化合物更为合适[10]。
紫外-可见光谱法尤其适合作为快速筛查技术,因为该技术可通过光谱数据捕捉植物提取物中芳香族和共轭化合物的电子跃迁现象[11]、[12]、[13]。当与主成分分析、偏最小二乘回归等化学计量学方法结合使用时,紫外-可见光谱数据可以被解卷积,从而揭示隐藏的规律,实现可靠的物种分类,并在无需预先分离单个化合物的情况下预测其功能特性。据我们所知,目前尚无研究将紫外线光谱指纹技术与人机协同的主成分分析/偏最小二乘回归方法相结合,用于区分和分类无花果属物种(无花果、褐无花果、帕达纳无花果、总状无花果),并预测它们的抗氧化能力,而本研究正是提供了这样一种快速且环保的替代传统色谱分析的方法。
章节要点
样品制备
我们在相同的成熟度阶段采集了无花果、褐无花果、帕达纳无花果和总状无花果的成熟果实。这些样本在ANDA Limau Manis Padang植物标本馆进行了鉴定,对应的鉴定编号分别为327/K-ID/ANDA/VII/202(无花果Blume)和648/K-ID/ANDA/XI/2025(褐无花果Reinw ex. Blume、帕达纳无花果Burm f.以及总状无花果L.)。随后对这些果实进行清洗并冷冻干燥60小时,之后将干燥后的果实研磨成
无花果果实的紫外线光谱特征
这四种无花果提取物的紫外线光谱在紫外区域显示出宽吸收带(见图1)。四种无花果品种的吸收带存在明显差异,其中无花果的吸收强度高于其他品种。
在260-290纳米波长范围内,无花果的峰值强度最高,这一特征对应于酚类化合物中芳香环的π→π*电子跃迁。这一现象表明
结论
研究结果表明,将紫外线光谱分析与多元分析相结合,是一种用于物种分类及确定植物代谢组指纹图的快速且环保的方法。主成分分析能够清晰区分不同物种,可解释总方差的94.3%,其中PC1和PC2分别贡献了57.6%和36.7%的方差。对这四种无花果品种的抗氧化活性测试显示,总状无花果、帕达纳无花果和褐无花果均具有较强的抗氧化活性
作者贡献说明
Adlis Santoni: 文章撰写——审阅与编辑、研究指导、正式分析、概念构思。Daimon Syukri: 文章撰写——审阅与编辑、软件应用、方法设计、概念构思。Yusti Atika: 文章撰写——初稿撰写、数据可视化、软件应用、项目管理、方法设计、资金申请、数据整理
利益冲突声明
本项研究得到了印度尼西亚高等教育、科学和技术部研究与发展总局下属的研究与社会服务局的财政支持,资助编号为060/C3/DT.05.00/PL/2025
致谢
本项研究得到了印度尼西亚高等教育、科学和技术部研究与发展总局下属的研究与社会服务局的资金支持,资助编号为060/C3/DT.05.00/PL/2025
Yusti Atika|Daimon Syukri|Adlis Santoni