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基于聚类和主成分分析的江西产区防己UPLC指纹图谱研究

2019-09-10梁浩明张文芳吴志权徐彤彤胡梅林碧珊

广东药科大学学报 2019年4期
关键词:防己水提物产地

梁浩明,张文芳,吴志权,徐彤彤,胡梅,林碧珊

(国药集团广东环球制药有限公司,广东 佛山 528303)

防己Stephaniae Tetrandrae Radix为防己科植物粉防己StephaniatetrandraS. Moore的干燥根,具有祛风止痛、利水消肿之功,主要用于风湿痹痛、水肿脚气、小便不利、湿疹疮毒[1]。防己的传统道地产区是江西省,由于野生资源破坏、分布区域缩小、年产量递减、人工种植质量不稳定及品种混杂等不利因素,严重制约着该地区药材的临床应用[2-4]。

目前,中药主要以水作为转化媒介应用至临床和生产。水溶性的双苄基异喹啉类成分-粉防己碱和防己诺林碱是防己的专属性和药效成分[5-6],是2015年版《中国药典》含量测定的指标成分。但经水煎煮后防己的极性成分种类繁多、药理活性各异,仅以2种生物碱为指标难以反映该药材质量和临床疗效。本文拟采用UPLC法,通过收集江西省5市15个产地防己药材,以饮片水煎煮提取物为研究对象,建立了江西产地防己水提物的UPLC指纹图谱,并采用相似度分析、系统聚类分析和主成分分析对其质量进行评价,为防己药材的种质、药材来源及内在质量评价基础提供依据。

1 仪器与试药

ACQUITY UPLC液相系统,Waters公司(二元高压泵,柱温箱,自动进样器和二极管阵列检测器); CORTECS T3 C18色谱柱(2.1 mm×100 mm,1.6 μm),Waters公司; MS105DU型电子分析天平(梅特勒-托利多公司);KQ-500DE型超声清洗仪(昆山超声仪器有限公司);Synergy UV型超纯水制备仪(MILLIPORE公司)。

防己诺林碱对照品(批号110793-201606,质量分数98.8%)、粉防己碱对照品(批号110711-201609,质量分数99.2%)均购自中国食品药品检定研究院;木兰花碱对照品(批号150813,质量分数≥98%,成都普菲德生物技术有限公司);无水乙醇为分析纯;乙腈和磷酸均为色谱纯;超纯水由MILLIPORE纯水仪制备。15批防己药材分别于2016年8月—2018年3月收集于江西不同种植产地,详细信息见表1,经本单位黄国满鉴定均为防己Stephaniae Tetrandrae Radix,按2015年版《中国药典》一部炮制项要求制成饮片。

2 方法与结果

2.1 色谱条件

色谱柱:Waters CORTECS T3 C18色谱柱(2.1 mm×100 mm,1.6 μm);柱温:30 ℃;流动相:乙腈(A)-质量分数0.5%H3PO4水溶液(B),洗脱梯度(0~3 min,0%A;3~5 min,0%→15%A;5~25 min,15%→30%A;25~29 min,30%→80%A);流速:0.2 mL/min;检测波长:210 nm;进样量:0.2 μL。

2.2 溶液的制备

2.2.1 供试品溶液的制备 按2015年版《中国药典》炮制要求[1],除去杂质,稍浸,洗净,润透,切厚片,干燥制得防己饮片。取防己饮片加水煎煮2次,合并煎煮液,减压浓缩,冷冻干燥制得冻干粉,备用。取相当于饮片0.5 g的防己冻干粉,精密称定,置20 mL量瓶中,加入30%(体积分数,下同)乙醇适量使溶解,超声处理(功率500 W,频率40 kHz)10 min,取出,放冷,用30%乙醇定容至刻度,摇匀,滤过,即得。

表1 15个不同产地防己样品信息

Table1Information of Stephaniae Tetrandrae Radix from fifteen origins

编号产地/类型收集时间S1江西省吉安泰和县2016-08S2江西省宜春市樟树县2017-11S3江西省抚州市金溪县2017-10S4江西省抚州市南丰县2017-08S5江西省宜春市高安市2017-11S6江西省景德镇市2017-11S7江西省吉安市泰和县2016-08S8江西省景德镇市2017-11S9江西省景德镇市2017-09S10江西省吉安市遂川县2017-10S11江西省吉安市遂川县2017-10S12江西省吉安市遂川县2017-11S13江西省景德镇市2018-03S14江西省上饶市鄱阳县2018-03S15江西省上饶市鄱阳县2018-03

2.2.2 对照品溶液的制备 取防己诺林碱、粉防己碱、木兰花碱对照品适量,精密称定,加甲醇制成质量浓度分别为19.9、300.6、141 μg/mL的混合对照品溶液,即得。

2.3 方法学考察

2.3.1 精密度试验 取防己水提物样品,按“2.2.1”项下方法制备供试品溶液各1份,按“2.1”项下色谱条件连续进样6次,以11号峰(粉防己碱)为参照峰,测得11个共有峰的相对保留时间的RSD值均小于0.3%,相对峰面积的RSD值均小于2.5%,表明仪器精密度良好。

2.3.2 重复性试验 取防己水提物样品共6份,按“2.2.1”项下方法制备供试品溶液各6份,按“2.1”项下色谱条件进样测定,以11号峰(粉防己碱)为参照峰,测得11个共有峰的相对保留时间的RSD值均小于0.4%,相对峰面积的RSD值均小于4.0%,表明方法重复性良好。

2.3.3 稳定性试验 取防己水提物样品,按“2.2.1”项下方法制备供试品溶液各1份,按“2.1”项下色谱条件,分别在0、2、4、8、12、16、20、24 h进样测定,以11号峰(粉防己碱)为参照峰,测得11个共有峰的相对保留时间的RSD值均小于0.6%,相对峰面积的RSD值均小于3.0%,表明供试品溶液在24 h内稳定性良好。

2.4 指纹图谱的建立与相似度评价

对表1中15个产地的防己水提取物,按“2.2.1”项下方法制备供试品溶液,按“2.1”项下色谱条件进样测定,记录色谱图,通过比对确定15个防己水提物指纹图谱,见图1。其中,出峰时间基本一致、峰面积相对较大且分离度符合要求的11个色谱峰设为共有特征色谱峰,通过对比对照品与样品指纹图谱中的色谱峰,确定样品特征色谱图中7号峰为木兰花碱,10号峰为防己诺林碱,11号峰为粉防己碱,结果见图2。

1110987654321420400380360340320300280260240220200180160140120100806040200RS15S14S13S11S10S9S8S7S6S5S4S3S2S10246810121416182022242628t/minU/mV

图115个产地防己水提物和参比(R)UPLC指纹图谱

Figure1UPLC fingerprints of 15 batches of Stephaniae Tetrandrae Radix aqueous extracts and their reference fingerprint

7.木兰花碱; 10.防己诺林碱; 11.粉防己碱。

图2混合对照品溶液(A)和防己水提物供试品溶液(B)的UPLC色谱图

Figure2UPLC chromatograms of mixed reference solution(A)and Stephaniae Tetrandrae Radix sample solution (B)

采用“中药色谱指纹图谱相似度评价系统”(2012 版)对15个防己水提物样品UPLC指纹图谱建立共有模式,作为对照指纹图谱,各批次样品与其比较,进行相似度评价,结果见表2。根据相似度大小,来源于江西省东北部景德镇市和上饶市的6批样品相似度大于0.985,归为I类 ,其余地区批次归为Ⅱ类。

2.5 系统聚类分析

以11个共有特征峰为变量,采用SPSS19.0软件,选择离差平方和法(Ward’s method)为聚类方法、欧氏距离平方法(Squared Euclidean Distance)为测量距离方法进行聚类分析,聚类结果见图3。可见,15个产地防己样品被分为两大类,Ⅰ类包括S6、S8、S9、S13、S14、S15,均来源于景德镇和上饶市;Ⅱ类包括其余批次样品,来源于吉安市、宜春市和抚州市,分类结果与相似度评价结果一致,可区分不同产地防己的来源。

表2 江西15个不同产地防己样品相似度评价结果

Table2Similarity results of Stephaniae Tetrandrae Radix samples from 15 origins in Jiangxi province

编号相似度分类编号相似度分类S10.971ⅡS90.992ⅠS20.962ⅡS100.952ⅡS30.982ⅡS110.977ⅡS40.965ⅡS120.956ⅡS50.978ⅡS130.985ⅠS60.995ⅠS140.991ⅠS70.960ⅡS150.990ⅠS80.996Ⅰ

2.6 主成分分析

以防己水提物11个共有峰峰面积为变量,运用SPSS19.0软件,选择特征值和贡献率为依据进行主成分提取,以根据载荷量计算综合得分,见表3。主成分个数的提取原则为其对应的特征值大于1,故取前4个作为主成分,其累积贡献率达到87.696%,基本可说明各指标的所有信息。特征向量表可知,主成分1主要反映4号、8号、9号和10号(防己诺林碱)色谱峰,主成分2反映5号、6号、7号(木兰花碱)色谱峰,主成分3反映1号和2号色谱峰,主成分4则反映3号和11号(粉防己碱)色谱峰。综合得分排序结果见表4。可见,来源于景德镇市和上饶市的S6、S8、S9、S13、S14、S15共6批防己的综合得分较高,结合相似度与聚类分析结果,推断上述2个地区的防己质量较优。

S13S15S14S8S9S6S1S2S3S7S10S5S11S12S41015202505Ⅰ类Ⅱ类

图315个产地防己水提物聚类分析树状图

Figure3Cluster analysis tree of Stephaniae Tetrandrae Radix samples from 15 origins

表3 主成分特征值及贡献率结果

Table3Eigenvalue and contribution rate of principal component analysis

主成分特征值贡献率/%累计贡献率/%14.32839.34739.34722.11919.26558.61331.75115.91974.53241.44813.16487.696

表4 综合得分排序Table 4 Scores of principal component analysis

3 讨论

2015年版《中国药典》收录的防己含量测定指标成分是粉防己碱和防己诺林碱,本文采用UPLC法建立防己水提物指纹图谱,在法定标准基础上进一步提升江西产区防己药材的质量控制手段。本研究结果显示,15个不同产地防己水提物指纹图谱的相似度较高,均大于0.95,说明主产区内不同产地间的化学组成较一致,可以作为防己药材来源。聚类分析既适用于药材产地区分,也用于不同等级、规格的鉴别;主成分分析则将多指标凝聚成较强的信息作为综合评价指标[7]。本文的主成分分析结果显示,4个主成分累计方差贡献率为87.696%,粉防己碱和防己诺林碱则分布于2个不同主成分内,表明《中国药典》含量测定项下采用的2种成分贡献率有限,而采用指纹图谱更有利于防己的整体质量控制;结合相似度评价和聚类分析显示,景德镇市和上饶市防己药材成分组成和含量一致,综合评价得分高,表明江西东北部此2个产地的药材质量更优,可区分于其他产地药材,为该产区防己的种质、药材来源以及相关制品的质量稳定性提供参考依据。

近年来,有研究报道通过比较防己水提物及其活性单体的毒效关系,发现防己水提物的镇痛效果更优,粉防己碱作为防己的主要组分并不能够完全表征防己的药效;防己水提物停药后的肝脏毒性可逆性是粉防己碱停药后所不具备的,提示其水溶性强、极性大的生物碱类成分起了协同和持续的作用[8-9]。因此,本文通过江西产区防己UPLC指纹图谱的建立与分析,为进一步研究防己有效物质成分奠定了基础。

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