一測多評法在食品研究中的應用進展

熊 靜,龔易昕悅,王潤月,梁 健,謝 靜,*(.成都醫學院藥學院,四川成都 60500;.中國科學院成都生物研究所,四川成都 6004)

一測多評法(Quantitative Analysis of Multi-components by Single marker,QAMS)是王智民教授于2006年首次提出的一種多成分質量評價新方法[1]。十余年來,經過國內外科研工作者的不懈努力,QAMS已被廣泛地應用于中藥(中藥材、飲片、提取物及成方制劑)的質量評價。《中國藥典》(2010年版)首次將QAMS用于黃連藥材的含量測定標準,2015年版藥典在其基礎上,新增了8個使用QAMS的藥材,代表該方法正式獲得國家法定檢驗機構的認可,并用于行業生產實際。在國際上,QAMS也獲普遍認可,如《美國藥典》(34版)、《歐洲藥典》(7.0版)分別有25個、9個天然藥物標準使用QAMS。

絕大多數食品也是來源于天然植物,與中藥一樣具有成分復雜的特征。受QAMS法對于中藥質量控制應用的啟發,國內外科研工作者從2012年開始使用QAMS對植物源食品中的多個成分進行了定量分析,取得了較好的效果。本文以傳統的食品和衛健委公布的101種“既是食品又是藥品的物品”(《按照傳統既是食品又是中藥材物質目錄管理辦法》(征求意見稿)國衛辦食品函〔2014〕975號)為對象,檢索了中國知網CNKI數據庫和Web of Science數據庫,對國內外公開發表的食品研究領域的QAMS相關文獻進行分析,綜述QAMS在食品研究中的熱點、值得注意的問題與發展趨勢。

1 QAMS原理及其優勢

QAMS的原理是多成分體系中,各成分的含量與檢測器響應值在一定范圍內成正比,因此可選取其中某一種成分為內標物,通過使用對照品,在與實際樣品相同分析條件下測定該內標成分與其它待測成分的含量與響應值函數關系,從而建立彼此間的相對校正因子(relative correction factor,RCF,fkm,公式1):

式(1)

其中,Ck、Ak分別為內標成分的濃度和響應值,Cm、Am分別為待測成分的濃度和響應值。

通過測定對照品并計算出待測成分與內標成分的fkm值后,即可將公式(1)變形為公式(2),從而計算出樣品中其它待測成分的絕對含量:

式(2)

從上述QAMS的基本原理與測定方法,可見QAMS法的最明顯優勢是在解決了多成分定量分析中對照品短缺和檢測成本高的問題,只需要1個廉價而易得的對照品,即可實現多成分的同時測定,如Li等[2]使用表沒食子基兒茶素沒食子酸酯實現了綠茶中8個兒茶素類化合物的定量測定,Ning等[3]使用人參皂苷Rg1實現了人參中18個三萜皂苷類化合物的定量測定。另外,由于減少了對照品的使用,QAMS還可以大大降低實驗人員的工作量,提高分析檢測的效率。

2 基于QAMS的食品研究進展

2.1 QAMS應用于相關食品研究的論文發表情況

雖然QAMS早于2006年就應用于中藥研究,但其首次應用于食品研究是2012年。截止2020年1月,在中國知網CNKI數據庫和Web of Science數據庫上共檢索到75篇文獻(剔除重復收載后),其中以中文和英文分別發表58篇和17篇(均作為參考文獻列入本文)。發表這些論文的期刊,不乏Talanta、Phytomedicine、Journal of Chromatography A等高水準的SCI期刊,中文的絕大多數也是北大核心期刊,這說明基于QAMS的食品研究受到了廣大學者和期刊編輯的重視和好評。從文章的年度分布來看,如圖1所示,2012～2015年的研究較少,4年共計僅12篇;2016年一躍上升到19篇,其后2017～2019年雖然有所下降,但也平均在15篇左右,這說明基于QAMS的食品研究工作還有待進一步的加強。

圖1 2012～2019年度基于QAMS的食品研究論文發表情況Fig.1 Publication on food research papers based on QAMS in 2012～2019

2.2 基于QAMS研究的食品范圍

目前已發表的75篇文獻均為研究論文,涉及到56種傳統食品及“既是食品又是藥品的物品”,所涉及的化學成分類型包括苯丙酸類、香豆素類、黃酮類、揮發油類、蒽醌類、生物堿類、三萜及其皂苷類等,具體匯總于表1。不同的學者在研究同一個食品時可能選用了不同的內標物,或者選用同一個內標物定量了不同的其它化合物。從人參皂苷類化合物的定量分析,最為體現QAMS法在解決昂貴對照品上的凸出優勢。

表1 已報道的基于QAMS研究的食品研究情況Table 1 Reported food research based on QAMS

續表

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3 QAMS法應用的關鍵問題

現有的研究報道,均對QAMS方法進行了一系列的方法學驗證,尤其是對其RCF的耐用性進行了重點考察,包括對不同的實驗室、不同的實驗人員、不同的儀器設備、不同的色譜柱、不同的流動相流速、不同的檢測波長、不同的柱溫等因素的考察,同時通過與常規外標法的測定結果進行比較,結果表明QAMS法具有很好的普適性,能夠作為外標法的替代方法用于多成分的定量分析。本文在此基于研究體會和相關文獻報道,針對QAMS應用中的一些關鍵問題進行一些探討。

3.1 待測色譜峰的定位問題

待測樣品的峰位確定是QAMS法的首要至關重要問題。目前,幾乎所有的文獻報道均采用的是相對保留時間RCF定峰位,包括內標峰與待測峰的差值和比值兩種定位方案。雖然這兩種方案簡便易行,但其普適性仍然具有一定的不足:如果保留時間相差太大的話,無論差值和比值的RCF的RSD都會變大,甚至有可能超過合理允許范圍;不同儀器之間,尤其是不同色譜柱之間,差值和比值的RSD將會顯著上升,從而有可能降低QAMS方法的普適性。因此,建議在使用不同色譜柱對成分復雜的、保留時間差異大的多個待測成分進行定位時,最好采用校正保留時間的絕對誤差的辦法,以提高色譜峰定位的準確性(推薦中國科學院大連化學物理研究所提出的線性校正法[77]);另外,也可以選用定性用的對照品或“對照提取物”進行校正[78]。

3.2 紫外低吸收化合物QAMS檢測的問題

目前報道的QAMS法,主要針對紫外共軛吸收強的多酚類化合物,使用HPLC/UV或UPLC/UV法進行測定。但食品中還有大量紫外吸收弱、甚至無吸收的化合物。目前,已有的1篇使用HPLC/ELSD[58]、2篇使用GC[66,71]和3篇使用LC/MS[3,28-29]報道,說明換檢測器對弱紫外吸收化合物的QAMS檢測是可行的。特別是MS具有UV無法比擬的準確性和檢測限,因此,基于LC/MS的QAMS分析應該成為國內外學者們研究的重點。

3.3 不同類型(母核)化合物的QAMS問題

以目前的研究報道來看,QAMS應用于同類型化合物(母核相同、僅僅是取代基的差異)的同時測定是完全沒有問題的,而對于不同類型的化合物,現有研究結果尚無法得出確定性的結論。雖然有不少研究表明QAMS對不同類型化合物具有很好的適宜性,但也有少量報道得出了相反的結論,如張瀟等[16]明確指出“一測多評法不適用于忍冬中不同類型化合物之間含量測定,其應用有一定局限性”;Yi等[25]分別使用蘆丁、廣藿香苷A、異綠原酸C三個化合物為內標物QAMS測定3類共15個化合物,Stekolshchikova等[29]分別使用人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1、人參皂苷F11三個化合物為內標物QAMS測定3類共14個人參皂苷,這為不同類型化合物的QAMS提供了一個有益的參考:首先考察選用一個內標的情況,看是否能滿足不同類型化合物的QAMS需求;如果不行的話,那就選擇多個內標,分別測定同類型的化合物。總體上,不同類型(母核)化合物的QAMS問題還需要更深入的探討,尤其是使用MS作為檢測器的時候。

3.4 內標化合物與待測化合物含量差距大的問題

這個問題在目前的文獻報道中尚未獲得足夠的重視。待測樣品中內標化合物與待測化合物含量差距過大,會因微小的體系變化而導致RCF變動很大,從而使得測定結果的準確性降低,為此,QAMS的提出者王智民教授提出“待測成分應有相對較高的含量,原則上應≥1 mg/g”[78],在應用實踐中卻不可忽視。

4 展望

QAMS在部分食品的多成分的檢測中得到了成功應用,特別是解決了多成分定量分析中對照品短缺和檢測成本高的問題。雖然QAMS作為一種新穎、高效、低成本的整體質量評價方法,已經展現出了自身的優勢,但其色譜峰定位、結構含量懸殊的多成分之間及不同測定儀器之間的普適性等問題還需更深入的研究。相信經過各位專家學者的不斷研究與努力完善,QAMS將會越來越廣泛地運用于食品科研和生產實踐中。