核磁共振技术在植物研究中的应用进展(9)

技术分析不同生态型拟南芥代谢物差异的相关性，在脂肪族物质和碳水化合物中均发现了差异，说明植物代谢物和生态型差异的相关性。Yang等[28]通过核磁共振氢谱技术对不同生长周期的共27个当归(Angelicasinensis)样品进行分析，发现1H-NMR能够清晰地反映出当归植株不同生长时期相应的代谢产物变化。在进行核磁共振检测过程中，有些基团中质子容易与溶剂发生化学变化甚至不含质子，使信号检测不出，高效液相-核磁共振-质谱(HPLC-NMR-MS)联用技术的出现弥补了这些不足，质谱可提供化合物的分子量，碎片峰包含了大量的结构信息。肖超妮等[29]采用液相色谱质谱与核磁共振联用技术(LC-MS-NMR)发现牡丹不同根部位的代谢物组成具有明显差异，对牡丹主根、一级侧根和二级侧根甲醇提取物的1H-NMR谱图进行比较得出不同根部位的代谢物类型大致相似，但是蔗糖(sucrose)和苯乙酰类成分(acetophenones)等代谢物信号强度具有明显差异，该研究为牡丹根皮的等级划分提供了重要的科学依据。3核磁共振碳谱(13C-NMR)核磁共振碳谱不仅可提供有机物碳核类型、核间关系、碳分布信息外，还能区分立体异构体的微细结构。并且13C-NMR能够测定含碳较多的有机物及不含氢的官能团，可反映出氢谱无法反映的结构，如季碳原子结构，羰基等功能基[30]。通过对核磁共振碳谱中有机物主要碳基团化学位移的分析，有机物的碳化学位移主要分为4个部分：烷基碳区(0～50 ppm)、烷氧基碳区(50～110 ppm)、芳香碳区(110～160 ppm)、羰基碳区(160～220 ppm)[31-32]。3.113C-NMR在木素研究中的应用20世纪70年代13C-NMR开始用于木素结构研究领域，由于13C-NMR图谱化学位移变化较大，获得的光谱吸收峰锐利，可以辨别出结构上的细微差别，因此有利于有机化合物结构的鉴定和图谱的解析[33]。并且13C-NMR能实现对木素的各官能团的定量计算，可比较木素在预处理过程中的结构变化规律以及潜在的断裂机理[34]。张求慧等[35]对杉木和三倍体毛白杨的苯酚液化物进行核磁共振碳谱分析，结果表明2种木材液化后生成物在碳谱中只是在强度上有些差异，化学位移位置变化不大；在毛白杨液化物碳谱中出现的4个化学位移比杉木液化物的谱线强度要大一些，说明毛白杨液化物中的碳原子较多。许凤等[36]通过13C-NMR图谱显示的有机溶剂法获得的麦草木素上碳原子信号峰与木素碳谱中碳的化学位移、强度及归属进行对照，分析得到木素的主要成分为紫丁香基、愈创木基及少量对羟苯基结构单元；酯键连接木素与对香豆酸，酯键和醚键连接木素与阿魏酸。可见13C-NMR不仅可以对木素的结构进行分析，还可以测定其内部的键连方式。异核单量子关系(HSQC)属于NMR谱图中的一种，可探究直接相连的碳氢之间的关系。缪正调等[37]通过13C-1H HSQC谱图对经过不同水热环境处理的核桃壳木素样品进行分析，发现水热处理过程可以使木素和碳水化合物之间的连接键断裂，适当提高温度能提取较高纯度的木素。徐强等[38]通过13C-1H HSQC谱图发现在碱木素侧链区域甲醛和对羟基肉桂酸或阿魏酸单元侧链的双键发生反应形成了羟甲基；在芳香区域和对羟基苯基的C-3、C-5，愈创木基的C-5上发生反应形成了羟甲基。通过HSQC谱图对木素中的结构单元进行辨别以及归属，能够有效探究木素羟甲基化反应过程及改性前后的结构变化。3.213C-NMR在植物化学结构研究中的应用传统化学提取方法会对原始样品进行热解，导致样品的结构组成信息的损坏。而13C-NMR可以直接分析植物样品中的官能团组成，避免了提取过程中所带来的结构变化问题，其分析结果更接近于真实状态。孙庆雷等[39]发现金银花提取物13C-NMR图谱能鉴别出金银花的特征化学成分，由于金银花提取物的碳谱图具有高度的特征性和重现性，可作为其质量鉴定的相对标准图谱。随后孙庆雷等[40]发现黄芩特征提取物的13C-NMR图谱包含了黄芩提取物中所有物质的碳信号，其特征峰能反映黄芩的特征信号；将黄芩特征提取物的碳谱与其黄酮类主要有效成分碳谱中的特征峰进行比较，即可以了解黄芩的整体面貌，也可以从其局部特征成分进行鉴别和指认。13C-NMR可以直接测量碳骨架，近年来开始用于有机质结构对污染物吸附影响的研究。廖晓勇等[41]利用13C-NMR技术发现蜈蚣草离体鲜根样品中的有机质中比例最多的为烷氧基碳，其次为芳香碳和烷基碳，羧基碳比例较低；但是羧基碳含量随着菲和砷的加入而升高。由于碳谱信号峰重叠机率较小，其图谱的特征信号更容易辨别和指认，逐渐成为鉴别植物样品质量及其结构的有力工具。翁瑞旋等[42]为研究云南束花石斛的化学成分，确定其化学结构，采用核磁共振碳谱和氢谱相结合的方法，

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