高效液相色谱指纹图谱结合化学模式识别与多组分定量用于香蕉叶乙酸乙酯提取物质量评价

《Molecules》:Application of HPLC Fingerprint Coupled with Chemical Pattern Recognition and Multicomponent Quantification for Quality Evaluation of Ethyl Acetate Extract of Banana Leaves

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月30日 来源:Molecules 5.1

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  香蕉收获过程中大量香蕉叶作为农业废弃物被丢弃;然而其富含生物活性成分,具有可观开发潜力。乙酸乙酯部位总酚与总黄酮含量最高且抗氧化活性强,是天然抗氧化剂的候选来源。研究人员针对十批香蕉叶乙酸乙酯提取物(BLEA)构建高效液相色谱(HPLC)指纹图谱,并进行指纹相

  
香蕉收获过程中大量香蕉叶作为农业废弃物被丢弃;然而其富含生物活性成分,具有可观开发潜力。乙酸乙酯部位总酚与总黄酮含量最高且抗氧化活性强,是天然抗氧化剂的候选来源。研究人员针对十批香蕉叶乙酸乙酯提取物(BLEA)构建高效液相色谱(HPLC)指纹图谱,并进行指纹相似度评价与共有峰峰面积统计分析。同时建立HPLC定量方法同步测定8种特征成分。十批样品指纹与对照指纹R的相似度为0.791–0.988。聚类分析(CA)与正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)结果一致,不同批次样品呈现明确分离趋势。定量方法中8种特征分析物在各自浓度范围内线性良好(r ≥ 0.9997),平均加样回收率101.6%–104.3%,RSD 0.32%–0.84%,表明方法准确可靠。HPLC指纹图谱联合多组分含量测定为香蕉叶质量评价与生物质高值化提供科学依据。
研究背景与立项依据
香蕉(Musa acuminata Colla,AAA组)属芭蕉科三倍体植物,在热带与亚热带农业生产中占有重要地位。收获期大量香蕉叶被废弃,其生物量与果实产量相当;此类农业废弃物若合理开发,可提升资源利用率并减轻环境污染。已有研究多关注香蕉叶纤维绿色改性、生物复合材料制备、水体污染物吸附及木质纤维素生物精炼,现代研究表明香蕉叶含酚酸、黄酮、萜类与脂肪酸,提取物具抗氧化、抗炎与抗菌潜力。前期比较石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯与正丁醇部位DPPH与ABTS自由基清除能力,乙酸乙酯提取物(BLEA)抗氧化最强。当前香蕉叶质量研究多停留在总酚与总黄酮层面,特征成分不明,且产地、栽培与加工差异导致批次间成分波动,天然药物质量不稳影响药效,亟需质量控制体系。该研究由研究人员在《Molecules》发表,旨在建立集成指纹定性、多组分定量与化学模式识别的质量评价系统,为废弃香蕉叶资源开发提供实验基础。
主要关键技术方法
研究人员收集广东与广西不同产地十批香蕉叶,经阴干、20目过筛、70%乙醇回流提取、依次以石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯萃取获得BLEA。采用Agilent 1100 HPLC仪,Elite Supersil ODS2柱(4.6 mm × 250 mm,5 μm),以乙腈–0.1%磷酸水为流动相梯度洗脱,指纹检测波长226 nm(基于信息熵选优),定量波长264 nm;以中药色谱指纹相似度评价系统(2012.1版)进行峰匹配与相似度计算(向量夹角余弦法);借助HiPlot在线平台行Ward算法聚类分析(CA),以SIMCA 14.1构建正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)模型并作200次置换检验;定量方法以混合对照品建立标准曲线,行精密度、重复性、稳定性与加样回收验证。
研究结果
2.1 指纹方法学验证
以S4为代表性样品,连续进样6次考察精密度,0、2、4、8、10、12、24 h考察稳定性,6份平行制备考察重复性;共有峰相对保留时间与相对峰面积RSD均<3%,表明方法精密度、重复性与室温稳定性良好。
2.2 定量方法学验证
配制PCA、PHBA、EC、CA、RT、HR、KGR、IQ梯度混合对照品,以浓度对峰面积回归,各成分r ≥ 0.9997;峰面积精密度RSD 0.29%–0.77%,保留时间RSD 0.17%–0.38%;重复性RSD 1.2%–2.1%;24 h稳定性峰面积RSD 0.37%–1.8%;加样回收率101.6%–104.3%,RSD<1%,方法准确可靠。
2.3 HPLC指纹建立
2.3.1 共有峰辨识
十批BLEA导入相似度系统,以S4为参照、中位数法生成对照指纹R,标出27个共有峰(累积峰面积>总峰面积80%)。比对对照品定位9个:原儿茶酸(PCA,峰5)、对羟基苯甲酸(PHBA,峰8)、七叶内酯(EC,峰10)、对香豆酸(CA,峰13)、芦丁(RT,峰17)、山奈酚-3-O-葡萄糖鼠李糖苷(KGR,峰18)、金丝桃苷(HR,峰19)、异槲皮苷(IQ,峰20)与反式肉桂酸(TCA,峰27)。
2.3.2 指纹相似度分析
十批与R相似度0.791–0.988,多数>0.9,仅1批0.791,表明批次间化学轮廓基本一致、整体质量可接受。
2.4 化学模式识别
2.4.1 聚类分析(CA)
以27个共有峰面积为变量,Ward法平方欧氏距离聚类,十批分两类:Cluster I(S8、S10、S7、S9、S1、S5)与Cluster II(S6、S2、S3、S4),揭示产地批次间存在化学画像差异。
2.4.2 正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)
SIMCA建模型:R2X=0.814,R2Y=0.999,Q2=0.92;得分图同样聚为两类,与CA一致。变量投影重要度(VIP)>1筛出9个差异峰:峰20(IQ)、峰18(KGR)、峰21、峰24、峰17(RT)、峰16、峰25、峰12、峰3。200次置换检验R2与Q2右端高于左端、Q2回归截距<0,模型无过拟合。
2.5 BLEA中8成分含量测定
8成分中PCA、PHBA、CA为酚酸,EC为香豆素类,RT、HR、KGR、IQ为黄酮苷,均涉抗氧化/抗炎(NF-κB、Nrf2、NLRP3通路)及心肝肾保护、血管内皮与呼吸道炎症调节等活性。十批含量测定显示批次间有差,IQ普遍最高(最高614.9 mg/g),提示香蕉叶适作天然抗氧化功能原料。
讨论与结论翻译
讨论指出,香蕉叶为农业废弃物但具抗氧化、免疫调节、抗菌、降脂与降糖潜质;既往香蕉叶质控多限于总酚总黄酮,特征成分不清。该研究成功建立BLEA的HPLC指纹,十批与R相似度0.791–0.988,CA与OPLS-DA对27特征峰分析显示9个峰(IQ、KGR、峰21、峰24、RT、峰16、峰25、峰12、峰3)批次差异显著,其中6个未鉴定;8成分批次含量受产地、采收期与叶成熟度影响。样本量有限,后续需扩大产区、采收期与栽培条件以溯源质量变异并筛选高活性原料。
结论(译):香蕉叶作为农业废弃物备受关注,其上所含活性成分赋予香蕉抗氧化、免疫调节、抗菌、降脂与降糖等功能,但香蕉叶质控研究仍稀缺。本文研究BLEA的HPLC指纹并建立8活性成分定量方法,为香蕉叶药用价值开发奠定实验基础。研究以HPLC指纹联合化学模式识别与多组分定量评价质量;十批指纹与R相似度0.791–0.988,批次成分存异;CA与OPLS-DA分析27特征峰,9个共有成分(IQ、KGR、峰21、峰24、RT、峰16、峰25、峰12、峰3)呈批次差异,6个未明待鉴;8成分批次含量受产地、采收期与叶成熟度影响。本研究样本源多样且数据稳,但样本量有限,差异成因需后续扩样深挖,以甄别高活性优质原料,为香蕉叶在健康领域开发利用提供科学证据。
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