[發明專利]一種解析混合物中單體化合物結構的方法

在審

• 申請號: 201910033608.7
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109632860A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 胡凱鋒;李興;羅歡;黃滔;徐莉;施孝活
• 申請（專利權）人: 中國科學院昆明植物研究所
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08;G01N30/88
• 代理公司: 昆明協立知識產權代理事務所(普通合伙) 53108
• 代理人: 馬曉青

本發明公開了一種解析混合物中單體化合物結構的方法，該方法包括下述步驟：樣品制備；采集NMR(1D ¹³C、DEPT90、DEPT135、¹H?¹³C HSQC、¹H?¹H TOCSY)和LC?MS(正、負離子模式)數據；采用Matlab代謝組工具箱和XCMS分別完成NMR、LC?MS數據的前處理，獲得相應峰列表數據；采用自主開發的Matlab腳本完成峰列表數據融合(NMR和LC?MS)和統計相關分析及去卷積單體化合物譜圖的重構；結合去卷積單體化合物NMR譜圖所提供的碳原子、氫?碳連接、氫?氫相關信息及去卷積單體化合物MS譜圖所提供的分子量、保留時間信息，解析單體化合物的結構。本發明利用Matlab和R語言腳本可實現數據的快速批量化前處理，采用統計相關策略實現混合物樣品中單組分的虛擬分離，結合去卷積重構的NMR和MS譜圖所提供的多種結構信息，提高解析混合物中單體化合物結構的效率和可靠性。

技術領域

本發明屬于分析化學方法領域，具體涉及采用核磁共振技術和液質聯用技術分析檢測一系列混合物樣品，基于在一定濃度范圍內同一化合物的NMR和LC-MS信號隨濃度變化而相關性變化的原理，利用統計相關策略，可從混合物樣品圖譜數據中提取獲得單個組分的NMR和LC-MS譜圖，實現化合物結構解析。更具體地說，涉及一種NMR和LC-MS數據的融合處理分析方法，從混合物樣品的譜圖中去卷積分離并重構獲得單個組分的譜圖，實現混合物中單體化合物結構解析目的。

背景技術

代謝組學研究的主要目的之一是鑒別和定量實驗處理組(如基因修飾、藥物、應激等)和對照組生物樣品中差異代謝物，尋找潛在的生物標志物。如何快速、準確地鑒別代謝組樣品(混合物樣品)中差異代謝物結構是該領域的核心科學問題。尤其，對于未知代謝物的結構鑒定已成為代謝組學領域的瓶頸問題。核磁共振技術(NMR)和液質聯用技術(LC-MS)同時兼具定性和定量分析能力，被廣泛用于代謝組學研究，用于差異代謝物的發現和結構確認。NMR技術可提供豐富的定性信息，包括不同化學環境中的¹³C、¹H核化學位移、氫-碳連接及相關信息、自旋-自旋耦合常數及擴散馳豫等，用于代謝物的結構鑒定。由于質譜檢測的高靈敏度、高分辨率及色譜分離可減少基質抑制效應、分離代謝物異構體等優點，LC-MS是代謝組學領域另一種重要的分析技術。LC-MS主要可提供有助于結構鑒定的準確分子量、分子式、同位素分布及加合物離子等信息。這些信息與NMR提供的信息互補，加強解析代謝物結構的可靠性。在一定的質譜、色譜條件下，LC-MS還可以提供可靠的定量信息，即在一定濃度范圍內化合物的響應強度與濃度成正比關系。本發明方法集成利用NMR和LC-MS所提供的互補性的化學結構信息，采用統計相關策略可直接實現混合物樣品中單組分化學結構的快速解析。本發明方法利用模式代謝物混合物進行方法驗證，該方法的原理可廣泛應用于其他相關領域的研究，比如天然產物粗提物分段流分的混合物樣品中單體化合物結構解析。與傳統的天然產物結構解析方法相比，本發明方法可避免盲目性和重復性的耗時的分離、純化步驟，實現混合物樣品中單組分化學結構的快速解析。

發明內容

本發明的目的在于快速直接地解析混合物中單體化合物的結構。主要涉及采用核磁共振技術和液質聯用技術分析檢測一系列混合物樣品，基于在一定濃度范圍內同一化合物的NMR和LC-MS信號隨濃度變化而相關性變化的原理，利用統計相關策略融合處理分析NMR和LC-MS數據，提取單個組分的NMR和LC-MS譜圖信息，實現對混合物中單體化合物進行化學結構鑒定。本發明利用Matlab代謝組工具箱、基于R語言的XCMS程序包及自主開發的統計相關分析腳本，可實現快速從混合物圖譜數據中提取單個組分的NMR和LC-MS圖譜，進行結構解析。

為了實現本發明的上述目的，本發明提供了如下的技術方案：