J. Future Foods | 基于HPLC指纹图谱和模式识别相结合的四种食用菌的对比分析

01

Introduction

食用菌含有丰富的蛋白质、膳食纤维、维生素、矿物质等营养成分以及甾醇、萜类、多糖等活性物质，同时其脂肪、热量和胆固醇含量较低，被认为是重要的健康食物来源。食用菌不仅在居民膳食结构中占有重要地位，在提高居民健康水平方面也发挥了积极作用，如在中国、韩国、日本等国家，一些食用菌被用于预防和治疗慢性疾病。由于食用菌独特的营养和药用价值，食用菌的消费和生产一直在持续增长，而中国是世界上最大的食用菌消费国和生产国。

化学指纹图谱是一种综合的、可量化的分析技术，在中药化学成分及质量分析研究中已经得到了广泛应用，但在食用菌中应用较少。由于指纹图谱的复杂性，仅通过传统分析方法往往会忽略微小差异而不能够有效评估，而模式识别技术通过提取最大有用信息和挖掘特征因素可以实现。

北京大学药学院张庆英教授等以黑木耳、毛木耳、玉木耳和银耳四种食用菌为研究对象，建立了黑木耳、毛木耳、玉木耳和银耳小分子的HPLC指纹图谱分析方法，并采用相似度评价（SE）、聚类分析（HCA）和主成分分析（PCA）对四种食用菌进行了对比分析，为黑木耳、毛木耳、玉木耳和银耳4食用菌化学成分的整体表征和有效区分提供了可行方法。

02

Results and discussion

HPLC指纹图谱分析方法的优化与建立

以黑木耳为供试样品，系统考察了HPLC指纹图谱的色谱条件（不同色谱柱、流动相系统、洗脱梯度、柱温、检测波长等）及供试品溶液制备方法（不同提取溶剂、料液比、提取方法、超声时间），建立了基于小分子化学成分的食用菌HPLC-UV指纹图谱分析方法，并对方法学的精密度、重复性及稳定性等进行了验证。

特征峰及相似度分析

特征峰及相似度分析结果（图1和表1）表明，黑木耳有9个共有峰，毛木耳有11个共有峰，玉木耳有6个共有峰，银耳有9个共有峰，四种食用菌之间有5个共有峰；四种食用菌种内相似度均大于0.95，但不同食用菌之间的相似度差异较大，尤其是银耳与其他3种食用菌相似度相对较低（介于0.326~0.491之间），而黑木耳、毛木耳和玉木耳则更为相似（介于0.691~0.877之间），说明同一种食用菌虽然产地不同，但其小分子化学成分总体差异不大，而不同食用菌之间的化学成分存在一定差异，且与它们的遗传关系相吻合。

图1四种食用菌的对照指纹图谱 A. 黑木耳, B. 毛木耳, C. 玉木耳, D. 银耳

表 1 四种食用菌的种内和种间相似度

聚类分析（HCA）

HCA结果（图2）表明，黑木耳与其他3种食用菌的区分最为明显，银耳次之，而毛木耳和玉木耳的数据则有一定混杂，可能是由于玉木耳是毛木耳的白色变种，基原接近，因此其成分具有更多的相似性。

图2四种食用菌的HCA分析图 A. 黑木耳, B. 毛木耳, C. 玉木耳, D. 银耳

主成分分析（PCA）

PCA结果（图3）表明，黑木耳、毛木耳、玉木耳和银耳四种食用菌可以明显区分开来，其中黑木耳分布较散，毛木耳次之，玉木耳和银耳分布则非常紧凑，其原因应该和产地及种植方式的多样性相关。黑木耳、毛木耳在我国有着历史悠久的食用和种植历史，目前在我国多地都有人工种植，且其产区分布较为复杂，样品受地域及人工因素的影响较大；玉木耳在我国的种植时间较短，产区较少，样品指纹图谱的一致性较好；而银耳在我国有着历史悠久的食用和种植历史，其人工栽培目前以福建古田县最为著名，且古田县是全国人工栽培银耳的发源地和主产区，主产区固定使得其指纹图谱的一致性也较好。

图2四种食用菌的PCA得分图 A. 黑木耳, B. 毛木耳, C. 玉木耳, D. 银耳

03

Conclusion

HPLC指纹图谱和模式识别分析方法相结合不仅可以整体表征黑木耳、毛木耳、玉木耳和银耳的小分子成分，而且能够对不同食用菌进行有效区分。但值得注意的是，不同模式识别分析方法所得结果可能有所不同。

第一作者简介

司夏利，女，北京大学药学院2014级本硕连读生，研究方向为天然药物活性成分及质量分析，参与国家重点研发计划和国家自然科学基金项目的相关研究工作，发表研究论文3篇，其中共同第一作者论文1篇。

刘新宇，男 ，北京大学药学院2 014 级本硕连读生，研究方向为天然药物活性成分，参与国家自然科学基金和国家重点研发计划项目的相关研究工作，发表研究论文 5 篇，其中第一或共同第一作者论文 3篇 。

通信作者简介

张庆英，女，北京大学药学院教授，博士生导师，中国植物学会药用植物及植物药专委会副秘书长，中国菌物学会食用菌采后与加工产业分会副会长，《食品科学》、《药学研究》等刊编委。主要从事中草药和民族药的药效物质基础、作用机制和质量评价技术相关研究，作为项目或课题负责人先后承担国家自然科学基金面上项目6项、国家重大研发计划项目课题1项、国家重大新药创制项目课题1项、国家中药标准化项目子课题1项、工业和信息化部中药材项目课题1项、药典委员会中药材质量标准课题3项、发改委和中医药管理局实施新兴产业重大工程包项目课题1项等，获授权发明专利2项，发表研究论文100余篇。

Comparative analysis of four edible mushrooms based on HPLC fingerprint and pattern recognition analysis

Xiali Si1 , Xinyu Liu1, Shuangyu Shao, Zhiyong Du, Pengfei Tu, Qingying Zhang*

State Key Laboratory of Natural and Biomimetic Drugs and Department of Natural Medicines, School of Pharmaceutical Sciences, Peking University Health Science Center, Beijing 100191, China

*Corresponding author.

Abstract

A high performance liquid chromatography-ultraviolet (HPLC-UV) fingerprint method for the overall chemical analysis of edible mushrooms was established based on Auricularia heimuer for the first time, and then applied to analyze 60 batches of A. heimuer, Auricularia cornea, Auricularia cornea ʻYu Muerʼ and Tremella fuciformis. A total of 9 characteristic peaks of A. heimuer, 11 characteristic peaks of A. cornea, 6 characteristic peaks of A. cornea ʻYu Muerʼ, and 9 characteristic peaks of T. fuciformis were designated. Then, a combinatory analysis, including similarity evaluation, hierarchical cluster analysis and principal component analysis, revealed the chemical consistency and difference between samples from the same and different species. The HPLC fingerprint method established in this paper could be used to characterize the components of A. heimuer, A. cornea, A. cornea ʻYu Muerʼ, and T. fuciformis and discriminate the 4 edible mushrooms effectively in combination with pattern recognition analysis.

Reference:

SI X L, LIU X Y, SHAO S Y, et al. Comparative analysis of four edible mushrooms based on HPLC fingerprint and pattern recognition analysis[J]. Journal of Future Foods, 2024, 4(1): 105-110. DOI:10.1016/j.jfutfo.2023.05.008.

文章编译内容由作者提供

编辑：王佳红；责任编辑：张睿梅

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