Вторичные метаболиты периллы (Perilla frutescens (L.) Britton) дальневосточного происхождения, идентифицированные методом тандемной масс-спектрометрии

Perilla frutescens – монотипный род однолетних травянистых растений семейства Яснотковые. Приведена одновременная оценка присутствия как фенольных соединений в экстрактах семян P. frutescens, так и соединений других химических классов. Подтверждено, что семена P. frutescens образцов дальневосточного происхождения к-130, к-263, к-326 содержат большое количество полифенольных комплексов, являющихся биологически активными соединениями. Впервые представлен полный метаболомный состав экстрактов семян периллы. В исследовании применен метод тандемной масс-спектрометрии, включающий в себя использование жидкостной хроматографии параллельно с ионной ловушкой. Методом тандемной масс-спектрометрии идентифицировано присутствие 60 соединений, из них 41 представляют группу полифенольных соединений, а также 19 соединений других химических групп в экстрактах периллы. Идентификацию химических компонентов проводили путем сравнения их индекса удерживания, масс-спектров и фрагментации МС с базой данных домашней библиотеки на основе данных других спектроскопических методов, таких как ядерный магнитный резонанс, ультрафиолетовая спектроскопия и масс-спектрометрия. Также впервые найдено 29 химических соединений, из них 16 – полифенольной группы и 13 – других химических групп. Впервые идентифицированы в семенах периллы лигнаны: сирингарезинол и медиорезинол; кумарины: умбеллиферон и 4-гидроксикумарин; флавоны: лютеолин 7-О-глюкозид, диосметин С-гексозид, хризоэриол С-гексозид С-пентозид; флаванолы: ампелопсин, астрагалин и др. Большое разнообразие биологически активных полифенольных соединений открывает богатые возможности для создания новых лекарственных препаратов, биологически активных добавок на основе экстрактов из семян периллы, а также дальнейших исследований по функциональному и специализированному питанию, использующих в своей основе продукты из периллы.

1. Razgonova M.P., Kon’kova N.G., Zakharenko A.M., Golokhvast K.S. Polyphenols of Perilla frutescens of the family Lamiaceae identified by tandem mass spectrometry // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2022. Vol. 26 (7). P. 637–644. DOI: 10.18699/VJGB-22-78.

2. Silinsin M., Bursal E. UHPLC-MS/MS phenolic profiling and in vitro antioxidant activities of Inula graveolens (L.) Desf. // Natural Product Research. 2018. Vol. 32 (12). P. 1467–1471.

3. DOI: 10.1080/14786419.2017.1350673. 3. Huo J.-H., Du X.-W., Sun G.-D., Dong W.-T., Wang W.-M. Identification and characterization of major constituents in Juglans mandshurica using ultra performance liquid chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry (UPLC-ESI-Q-TOF/MS) // Chinese Journal of Natural Medicines. 2018. Vol. 16 (7). P. 0525–0545.

4. Oertel A., Matros A., Hartmann A., Arapitsas P., Dehmer K.J., Martens S., Mock H.P. Metabolite profiling of red and blue potatoes revealed cultivar and tissue specific patterns for anthocyanins and other polyphenols // Planta. 2017. Vol. 246. P. 281–297. DOI: 10.1007/s00425-017-2718-4.

5. Zhao Y., Lu H., Wang Q., Liu H.B., Shen H., Xu W.Б., Ge J., He D. Rapid qualitative profiling and quantitative analysis of phenolics in Ribes meyeri leaves and their antioxidant and antidiabetic activities by HPLC-QTOF-MS/MS and UHPLC-MS/MS // Journal of Separation Science. 2021. Vol. 44. P. 1404–1420. DOI: 1002/jssc.202000962.

6. Liu Y., Li M., Xu J., Liu X., Wang S., Shi L. Physiological and metabolomics analyses of young and old leaves from wild and cultivated soybean seedlings under low-nitrogen conditions // BMC Plant Biology. 2019. Vol. 19. P. 589. DOI: 10.1186/s12870-019-2005-6.

7. Kheyar-Kraouche N., Bento da Silva A., Serra A.T., Bedjou F., Bronze M.R. Characterization by liquid chromatography-mass spectrometry and antioxidant activity of an ethanolic extract of Inula viscosa leaves // Pharm Biomed Analys. 2018. Vol. 156. P. 297–306. DOI: 10.1016/j.jpba.2018.04.047.

8. Burgos-Edwards A., Jimenez-Aspee F., Theoduloz C., Schmeda-Hirschmann G. Colonic fermentation of polyphenols from Chilean currants (Ribes spp.) and its effect on antioxidant capacity and metabolic syndrome-associated enzymes // Food Chemistry. 2018. Vol. 258. P. 144–155. DOI: 10.1016/j.foodchem.2018.03.053.

9. Mekam P.N., Martini S., Nguefack J., Tagliazucchi D., Stefani E. Phenolic compounds profile of water and ethanol extracts of Euphorbia hirta L. leaves showing antioxidant and antifungal properties // South African Journal of Botany. 2019. Vol. 127. P. 319–332. DOI: 10.1016/j.sajb.2019.11.001.

10. Bodalska A., Kowalczyk A., Wlodarczyk M., Fecka I. Analysis of Polyphenolic Composition of a Herbal Medicinal Product – Peppermint Tincture // Molecules. 2020. Vol. 25. P. 69. DOI: 10.3390/molecules25010069.

11. El-Hagrassy A.M., Elkhateeb A., Hussein S.R., Abdel-Hameed E.-S.S., Marzouk M.M. LC-ESI-MS profile, antioxidant activity and cytotoxic screening of Oligomeris linifolia (Vahl) Macbr. (Resedaceae) // Food Chemistry. 2017. Vol. 7 (08). P. 043–047. DOI: 10.7324/JAPS.2017.70807.

12. Belmehdi O., Bouyahya A., Jeko J., Cziaky Z., Zengin G. Synergistic interaction between propolis extract, essential oils, and antibiotics against Staphylococcus epidermidis and methicillin resistant Staphylococcus aureus // International journal of secondary metabolite. 2021. Vol. 8 (3). P. 195–213. DOI: 10.21448/ijsm.947033.

13. Huang Y., Yao P., Leung K.W., Wang H., Kong X.P. The Yin-Yang Property of Chinese Medicinal Herbs Relates to Chemical Composition but Not Anti-Oxidative Activity: An Illustration Using Spleen-Meridian Herbs // Frontiers in Pharmacology. 2018. Vol. 9. Article 1304. DOI: 10.3389/fphar.2018.01304.

14. Cai Z., Wang C., Zou L., Liu X., Chen J., Tan M., Mei Y., Wei L. Comparison of Multiple Bioactive Constituents in the Flower and the Caulis of Lonicera japonica Based on UFLC-QTRAPMS/MS Combined with Multivariate Statistical Analysis // Molecules. 2019. Vol. 24. P. 1936. DOI: 10.3390/molecules24101936.

15. Aita S.E., Capriotti A.L., Cavaliere C., Cerrato A., Giannelli Moneta B., Montone C.M., Piovesana S., Lagana A. Andean Blueberry of the Genus Disterigma: A High-Resolution Mass Spectrometric Approach for the Comprehensive Characterization of Phenolic Compounds // Separations. 2021. Vol. 8. P. 58. DOI: 10.3390/separations8050058.

16. Stallmann J., Schweiger R., Pons C.A., Müller C. Wheat growth, applied water use efficiency and flag leaf metabolome under continuous and pulsed deficit irrigation // Scientific reports. 2020. Vol. 10 (1). P. 1–13. DOI: 10.1038/s41598-020-66812-1.

17. Wang X., Zhang, X., Hou H., Ma X., Sun S., Wang H., Kong L. Metabolomics and gene expression analysis reveal the accumulation patterns of phenylpropanoids and flavonoids in different colored-grain wheats (Triticum aestivum L.) // Food Research International. 2020. Vol. 138. P. 109711. DOI: 10.1016/j.foodres.2020.109711.

18. Razgonova M.P., Navaz M.A., Sabitov A.S., Zinchenko Y.N., Rusakova E.A., Petrusha E.N., Golokhvast K.S., Tikhonova N.G. The Global metabolome profiles of four varieties of Lonicera caerulea, established via tandem mass spectrometry // Horticulturae. 2023. Vol. 9. P. 1188. DOI: 10.3390/horticulturae9111188.

19. Xu J.L., Shin J.-S., Park S.-K., Kang S., Jeong S.-C., Moon J.-K., Choi Y. Differences in the metabolic profiles and antioxidant activities of wild and cultivated black soybeans evaluated by correlation analysis // Food Research International. 2017. Vol. 100. P. 166–174. DOI: 10.1016/j.foodres.2017.08.026.

20. Hamed A.R., El-Hawary S.S., Ibrahim R.M., Abdelmohsen U.R., El-Halawany A.M. Identification of Chemopreventive Components from Halophytes Belonging to Aizoaceae and Cactaceae Through LC/MS – Bioassay Guided Approach // Journal of Chromatographic Science. 2021. Vol. 59 (7). P. 618–626. DOI: 10.1093/chromsci/bmaa112.

21. Qin D., Wang Q., Li H., Jiang X., Fang K., Wang Q., Li B., Pan C., Wu H. Identification of key metabolites based on non-targeted metabolomics and chemometrics analyses provides insights into bitterness in Kucha [Camellia kucha (Chang et Wang) Chang] // Food Research International. 2020. Vol. 138 (B). P. 109789. DOI: 10.1016/j.foodres.2020.109789.

22. Said R.B., Hamed A.I., Mahalel U.A., Al-Ayed A.S., Kowalczyk M., Moldoch J., Oleszek W., Stochmal A. Tentative Characterization of Polyphenolic Compounds in the Male Flowers of Phoenix dactylifera by Liquid Chromatography Coupled with Mass Spectrometry and DFT // International Journal of Molecular Sciences. 2017. Vol. 18. P. 512. DOI: 10.3390/ijms18030512.

23. Zengin G., Leyva-Jimenez F.J., Fernandez-Ochoa A., Bouyahya A., Yildiztugay E., Carretero A.S., Mahomoodally M.F., de la Luz Cadiz-Gurrea M. UHPLC-ESI-QTOF-MS metabolite profiles of different extracts 2 from Pelargonium endlicherianum parts and their biological activities // Molecules. 2023. Vol. 28. DOI: 10.1002/ardp.202300728.

24. Li X., Li S., Wang J., Chen G., Tao X., Xu S. Metabolomic Analysis Reveals DomesticationDriven Reshaping of Polyphenolic Antioxidants in Soybean Seeds // Antioxidants. 2023. Vol. 12. P. 912. DOI: 10.3390/antiox12040912.

25. Li X., Tian T. Phytochemical Characterization of Mentha spicata L. Under Differential Dried-Conditions and Associated Nephrotoxicity Screening of Main Compound with Organ-on-a-Chip // Frontiers in Pharm. 2018. Vol. 9. Article 1067. DOI: 10.3389/fphar.2018.01067.

26. Wang F., Huang S., Chen Q., Hu Z., Li Z., Zheng P., Liu X., Li S., Zhang S., Chen J. Chemical characterisation and quantification of the major constituents in the Chinese herbal formula Jian-Pi-Yi-Shen pill by UPLC-Q-TOFMS/MS and HPLC-QQQ-MS/MS // Phytochemical Analysis. 2020. Vol. 31. P. 915–929. DOI: 10.1002/pca.2963.

27. Razgonova M.P., Tekutyeva L.A., Podvolotskaya A.B., Stepochkina V.D., Zakharenko A.M., Golokhvast K.S. Zostera marina L. Supercritical CO2-Extraction and Mass Spectrometric Characterization of Chemical Constituents Recovered from Seagrass // Separations. 2022. Vol. 9. P. 182. DOI: 10.3390/separations9070182.

28. Dokwal D., Cocuron J.-C., Alonso A.P., Dickstein R. Metabolite shift in Medicago truncatula occurs in phosphorus deprivation // Journal of Experimental Botany. 2022. Vol. 73 (7). P. 2093–2111. DOI: 10.1093/jxb/erab559.

29. Xu L.L., Xu J.J., Zhong K.R., Shang Z.P., Wang F., Wang R.F., Liu B. Analysis of nonvolatile chemical constituents of Menthae Haplocalycis herba by ultra-high performance liquid chromatography – high resolution mass spectrometry // Molecules. 2017. Vol. 22. P. 1756. DOI: 10.3390/molecules22101756.

30. Perchuk I., Shelenga T., Gurkina M., Miroshnichenko E., Burlyaeva M. Composition of Primary and Secondary Metabolite Compounds in Seeds and Pods of Asparagus Bean (Vigna unguiculata (L.) Walp.) from China // Molecules. 2020. Vol. 25. P. 3778. DOI: 10.3390/molecules25173778.

31. Razgonova M.P., Cherevach E.I., Tekutyeva L.A., Fedoreev S.A., Mishchenko N.P., Tarbeeva D.V., Demidova E.N., Kirilenko N.S., Golokhvast K.S. Maackia amurensis Rupr. et Maxim.: Supercritical CO2-extraction and Mass Spectrometric Characterization of Chemical Constituents // Molecules. 2023. Vol. 28. P. 2026. DOI: 10.3390/molecules28052026.

32. Okhlopkova Z.M., Ercisli S., Razgonova M.P., Ivanova N.S., Antonova E.E., Egorov Y.A., Kucharova E.V., Golokhvast K.S. Primary Determination of the Composition of Secondary Metabolites in the Wild and Introduced Artemisia martjanovii Krasch: Samples from Yakutia // Horticulturae. 2023. Vol. 9. P. 1329. DOI: 10.3390/horticulturae9121329.

33. Zengin G., Mahomoodally M.F., Sinan K.I., Ak G., Etienne O.K. Chemical composition and biological properties of two Jatropha species: Different parts and different extraction methods // Antioxidants. 2021. Vol. 10. P. 792. DOI: 10.3390/antiox10050792.

34. Okhlopkova Z.M., Razgonova M.P., Rozhina Z.G., Egorova P.S., Golokhvast K.S. Dracocephalum jacutense Peschkova from Yakutia: Extraction and Mass Spectrometric Characterization of 128 Chemical Compounds // Molecules. 2023. Vol. 28. P. 4402. DOI: 10.3390/molecules28114402.

35. Sun L., Tao S., Zhang S. Characterization and quantification of polyphenols and triterpenoids in thinned young fruits of ten pear varieties by UPLC-Q TRAP-MS/MS // Molecules. 2019. Vol. 24 (1). P. 159. DOI: 10.3390/molecules24010159.

36. Wu Y., Xu J., He Y., Shi M., Han X. Metabolic Profiling of Pitaya (Hylocereus polyrhizus) during Fruit Development and Maturation // Molecules. 2019. Vol. 24. P. 1114. DOI: 10.3390/molecules24061114.