离子色谱HPAEC-PAD法测定杨树细胞壁非纤维素单糖组分

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2023.05.015

植物研究 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (5): 787-793.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.05.015

离子色谱HPAEC-PAD法测定杨树细胞壁非纤维素单糖组分

金小玲, 吴慧敏, 杨潮锋, 张进, 卢孟柱, 曾为()

浙江农林大学林业与生物技术学院，亚热带森林培育国家重点实验室，杭州 311300

收稿日期:2022-12-13 出版日期:2023-09-20 发布日期:2023-09-05
通讯作者: 曾为 E-mail:zengw@zafu.edu.cn
作者简介:金小玲（1998—）女，硕士研究生，主要从事植物代谢物生化分析方面的研究。
基金资助:
浙江省“十四五”育种专项林木协作组课题(2021C02070-1);国家自然科学基金项目(31971619);高等学校学科创新引智计划项目（111基地,D18008）

Analysis of Non-Cellulosic Monosaccharide Composition of Poplar Cell Wall by HPAEC-PAD

Xiaoling JIN, Huimin WU, Chaofeng YANG, Jin ZHANG, Mengzhu LU, Wei ZENG()

The State Key Laboratory of Subtropical Silviculture，College of Forestry and Biotechnology，Zhejiang A&F University，Hangzhou 311300

Received:2022-12-13 Online:2023-09-20 Published:2023-09-05
Contact: Wei ZENG E-mail:zengw@zafu.edu.cn
About author:E-mail：zengw@zafu.edu.cn
JIN Xiaoling（1998—），female，graduate student，mainly engaged biochemical analysis of plant metabolites.
Supported by:
Zhejiang Provincial “14th Five-Year” Forestry Breeding Collaborative Grant(2021C02070-1);Natural Science Foundation of China(31971619);Discipline Innovation（111 Project,D18008）

摘要/Abstract

摘要：

为建立杨树（Populus spp.）细胞壁中非纤维素单糖的离子交换色谱-脉冲安培检测方法（HPAEC-PAD），通过对分离条件的优化，细胞壁中主要9种单糖可以通过一次进样，达到基线分离的效果。试验采用Dionex CarboPac^TM PA100（4 mm×250 mm）分析柱，以氢氧化钠为淋洗液进行梯度洗脱，流速为1.0 mL·min^-1，柱温为30 ℃的色谱条件，测定不同杨树种类细胞壁中单糖组分。结果表明，9种主要细胞壁单糖在0.5~150.0 mg·L^-1线性范围内线性关系良好，相关系数R²为0.999 0~0.999 3，方法的重现性（RSD）为1.09%~3.96%，加标回收率为91.32%~109.25%，最低检出限为1.57×10^-3~1.41×10^-2 mg·L^-1。试验结果表明杨树组培苗茎段细胞壁中半乳糖醛酸占比最高，其次为木糖，葡萄糖醛酸占比最低。本研究建立的方法适用范围广，操作简单，可用于杨树及其他物种细胞壁中单糖的检测。

关键词: 杨树, 细胞壁, 离子色谱, 中性糖, 糖醛酸

Abstract:

To establish an ion exchange chromatography-pulsed amperometric detection （HPAEC-PAD） method for non-cellulosic monosaccharides in poplar（Populus spp.） cell walls， the 9 main cell wall monosaccharides could be base-line separated in one run by optimizing the separation conditions. Dionex CarbiPac^TM PA100 （4 mm×250 mm） with sodium hydroxide analytical column was used for gradient elution at flow rate is 1.0 mL·min^-1 and the column temperature of 30 ℃ was used for the determination of monosaccharide fraction in the cell wall of different poplar species. The results showed that the 9 monosaccharides had a good linear relationship in the linear range of 0.5-150.0 mg·L^-1， the correlation coefficient R² was 0.999 0-0.999 3， the reproducibility（RSD） of the method was 1.09%-3.96%， and the recovery rate by standard addition was 91.32%-109.25%. The detection limit was 1.57×10^-3-1.41×10^-2 mg·L^-1. Galacturonic acid was the highest composition followed by xylose， and the glucuronic acid content was the lowest monosaccharide. The method developed in this study was widely applicable and simple， and could be used for the detection of monosaccharides in the cell walls of poplar and other species.

Key words: poplar, cell wall, ion chromatography, neutral sugar, uronic acid

中图分类号:

S792.11

金小玲, 吴慧敏, 杨潮锋, 张进, 卢孟柱, 曾为. 离子色谱HPAEC-PAD法测定杨树细胞壁非纤维素单糖组分[J]. 植物研究, 2023, 43(5): 787-793.

Xiaoling JIN, Huimin WU, Chaofeng YANG, Jin ZHANG, Mengzhu LU, Wei ZENG. Analysis of Non-Cellulosic Monosaccharide Composition of Poplar Cell Wall by HPAEC-PAD[J]. Bulletin of Botanical Research, 2023, 43(5): 787-793.

图/表 8

图1

图2

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表1

表2

表3

表4

图4

参考文献 19

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标准品 Standards	线性范围 Linear range /（mg·L^-1）	线性方程 Linear equation	相关系数 R²	检出限 Limit of detection /（mg·L^-1）	定量限 Limit of quantification /（mg·L^-1）	重现性 RSD（n=6） /%	保留时间 Retention time /min
岩藻糖 L-fucose	0.5~5.0	y=0.901 9x+0.067 5	0.999 2	1.57×10^-3	4.71×10^-3	1.09	5.43
鼠李糖 L-rhamnose	0.5~5.0	y=0.507 3x+0.024 2	0.999 3	5.77×10^-3	1.73×10^-2	1.76	11.72
阿拉伯糖 L-arabinose	5.0~25.0	y=0.865 4x+1.697 3	0.999 1	3.21×10^-3	9.63×10^-3	2.36	12.37
半乳糖 D-galactose	5.0~30.0	y=1.011 7x+1.608 6	0.999 0	2.14×10^-3	6.42×10^-3	1.64	16.00
葡萄糖 D-glucose	2.0~15.0	y=1.143 1x+0.676 7	0.999 1	3.49×10^-3	1.05×10^-2	1.75	18.07
木糖 D-xylose	5.0~40.0	y=0.7050x+3.079 2	0.999 0	6.28×10^-3	1.88×10^-2	2.11	21.68
甘露糖 D-mannose	0.5~5.0	y=0.803 7x-0.026 2	0.999 2	1.41×10^-2	4.22×10^-2	3.07	22.76
半乳糖醛酸 D-galacturonic acid	40.0~150.0	y=0.724 8x-4.107 8	0.999 1	7.76×10^-3	2.32×10^-2	3.84	33.07
葡萄糖醛酸 D-glucuronic acid	0.5~5.0	y=0.903 4x-0.101 8	0.999 3	5.17×10^-3	1.55×10^-2	3.96	35.89

分析物 Analytes	样品质量浓度 Found/（mg·L^-1）	加标量 Add/（mg·L^-1）	测定值 Measured value/（mg·L^-1）	加标回收率 Recovery/%	重现性 RSD（n=3）/%
岩藻糖 L-fucose	2.40	2.5	5.03	105.52	1.90
鼠李糖 L-rhamnose	1.81	2.0	3.97	109.25	4.86
阿拉伯糖 L-arabinose	8.42	10.0	17.70	91.51	2.92
半乳糖 D-galactose	13.74	15.0	29.61	105.80	1.69
葡萄糖 D-glucose	4.73	5.0	10.00	105.83	2.36
木糖 D-xylose	13.60	10.0	22.42	91.32	3.83
甘露糖 D-mannose	0.78	0.8	1.56	98.01	2.00
半乳糖醛酸 D-galacturonic acid	72.05	70.0	140.60	97.98	1.69
葡萄糖醛酸 D-glucuronic acid	1.57	1.5	3.15	105.19	3.96

分析物 Analytes	84K杨 84K poplar /（mg·L^-1）	山新杨 Shanxin poplar /（mg·L^-1）	银中杨 Yinzhong poplar /（mg·L^-1）	717杨 717 poplar /（mg·L^-1）	南林895杨 Nanlin 895 poplar /（mg·L^-1）
岩藻糖 L-fucose	3.40	3.28	2.48	3.37	2.40
鼠李糖 L-rhamnose	1.15	1.87	2.06	1.39	1.81
阿拉伯糖 L-arabinose	12.72	13.60	12.04	6.65	8.41
半乳糖 D-galactose	15.93	19.59	15.62	17.56	13.74
葡萄糖 D-glucose	9.04	8.71	6.95	9.48	4.73
木糖 D-xylose	35.37	20.03	14.69	30.19	13.60
甘露糖 D-mannose	1.73	1.45	1.94	1.81	0.78
半乳糖醛酸 D-galacturonic acid	79.90	84.71	81.87	44.85	72.05
葡萄糖醛酸 D-glucuronic acid	2.74	2.25	2.07	0.86	1.57

杨树种类 Poplar varieties	岩藻糖 L-fucose /%	鼠李糖 L-rhamnose /%	阿拉伯糖 L-arabinose /%	半乳糖 D-galactose /%	葡萄糖 D-glucose /%	木糖 D-xylose /%	甘露糖 D-mannose /%	半乳糖醛酸 D-galacturonic acid /%	葡萄糖醛酸 D-glucuronic acid /%
84K杨 84K poplar	2.44	0.74	9.99	5.92	5.92	27.78	1.13	44.41	1.66
山新杨 Shanxin poplar	2.60	1.33	11.77	6.28	6.29	17.33	1.05	51.86	1.51
银中杨 Yinzhong poplar	1.95	1.62	10.36	11.20	4.98	12.64	1.39	54.48	1.38
717杨 717 poplar	2.42	1.26	7.33	8.70	8.71	33.25	1.66	34.96	0.73
南林895杨 Nanlin 895 poplar	2.22	1.67	8.51	11.58	3.99	13.76	0.66	56.37	1.23

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Analysis of Non-Cellulosic Monosaccharide Composition of Poplar Cell Wall by HPAEC-PAD

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