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基于HPLC 和LC-Orbitrap-MS 的栀子化学成分定性与定量研究

2024-01-10袁汉文李云耀吕梦颖

湖南中医药大学学报 2023年12期
关键词:栀子红花批号

袁汉文,李云耀*,梁 玲,吕梦颖,王 炜*

1.湖南中医药大学中医药民族医药国际联合实验室,湖南 长沙 410208;2.湖南交通工程学院,湖南 衡阳 421001

中药栀子(Gardeniae Fructus)为茜草科植物栀子(Gardenia jasminoides Ellis)的成熟果实,习称山栀子。栀子为清热泻火药,具有泻火除烦、清热利湿、凉血解毒等功效,常用于热病心烦、湿热黄疸等疾病[1]。研究表明,栀子中主要成分为环烯醚萜类,如京平尼苷(Geniposide)、山栀苷(Shanzhiside)、羟异栀子苷(Gardenoside)等[2]。 此外,栀子中还含有大量的二萜类化合物,如西红花苷Ⅰ、西红花苷Ⅱ、西红花苷Ⅲ等[3]。 栀子具有保肝利胆、抗氧化、抗炎、抗肿瘤、降血脂、抗病原微生物等多种药理作用[4]。 栀子苷被认为是栀子的主要有效成分,在2020 版《中华人民共和国药典》 中,TLC 鉴别主要检测其是否存在栀子苷,HPLC 含量测定规定栀子中栀子苷的含量以干燥品计,不得低于1.8%[1]。 大花栀子(Gardenia jasminoides Eills var.grandiflora Nakai)为栀子的变种,其果实习称水栀子,外形较中药栀子略大,化学成分与中药栀子高度相似,但历来不作药用,是中药栀子最常见的混淆品[5]。

本研究利用HPLC 双波长法对栀子中的主要成分进行了分析,建立了栀子特征图谱,并通过与对照品溶液进行比较鉴定了11 个主要成分。 PCA 和PLS-DA 分析结果表明,山栀子和水栀子主要的化学成分没有明显差异。 此外,本研究还建立了6 个主要成分的含量测定方法,并利用LC-Orbitrap-MS技术从栀子中鉴定了31 个成分。

1 材料

1.1 试剂

HPLC 级甲醇(批号:WXBD9351V)和乙腈(批号:WXBF0117V)购自美国Sigama Aldrich 公司,其他分析纯试剂均购自国药集团化学试剂有限公司(中国上海)。 所有水溶液均使用怡宝纯净水(华润怡宝饮料有限公司)制备。对照品西红花苷Ⅰ(批号:DST191027-142)、栀子苷(批号:DST200713-032)、羟异栀子苷(批号:DST210715-126)、栀子新苷(批号:DST200723-122)、西红花苷Ⅱ(批号:DST200527-012)、西红花苷Ⅲ(批号:DST210210-145)、鸡矢藤次苷甲酯(批号:DST211020-108)、京尼平苷酸(批号:DSTDJ004001)、山栀苷(批号:DST210718-142)购于成都乐美天制药科技有限公司,其他对照品,包括去乙酰车叶酸甲酯(批号:ST19440120),京尼平龙胆双糖苷(批号:ST56070120)购于上海诗丹德生物技术有限公司。 所有对照品经HPLC 测定,其纯度在98%以上。

1.2 药材

15 批山栀子和9 批水栀子课题组收集于湖南、江西、安徽等省份的不同城市,并由湖南中医药大学龚力民副教授鉴定为栀子(Gardenia jasminoides Eills)或大花栀子(Gardenia jasminoides Eills var.grandiflora Nakai)的干燥成熟果实。

1.3 主要仪器

1260 型高效液相色谱仪(安捷伦科技有限公司);AE100S 型电子天平(梅特勒-托利多公司);KQ2200DB 型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);CTH1850 型台式高速离心机(湖南湘立科学仪器有限公司);101 型电热鼓风干燥箱(北京市光明医疗仪器有限公司);Vanquish Flex UHPLC 与Orbitrap Exploris 120 质谱仪联用系统(赛默飞世尔科技)。

2 方法与结果

2.1 色谱与质谱条件

HPLC 分析流动相由乙腈(A)和0.1%甲酸水溶液(B)组成,梯度洗脱程序为:0~30 min,5%~30%A;30~60 min,30%~50% A;60~65 min,50%~95%A;65~70 min,95% A。检测波长为240 nm 和440 nm(0~28.5 min 检测波长为240 nm;28.5~70 min 检测波长为440 nm),流速为1 mL/min,柱温维持在30 ℃,进样量为10 μL。 色谱柱为Agilent 5 TC-C18(5 μm,4.6 cm×250 cm)。

LC-Orbitrap-MS 分析流动相由乙腈(A)和0.1%甲酸水溶液(B)组成,梯度洗脱程序为:0~40 min,5%~50% A;40~45 min,50%~95% A;45~50 min,95% A。 流速为0.3 mL/min,柱温为25 ℃,进样量为1 μL,色谱柱为Hypersil GOLDTM Aq-C18(100 mm×2.1 mm,1.9 μm)。 正负离子模式下喷雾电压分别为2 500 V 和3 500 V;鞘气10 Arb;离子传输管温度,325 ℃;碰撞能量30 eV;MS 扫描范围100~1 000 Da;MS2 扫描范围50~1000 Da。

2.2 对照品溶液制备

精确称取对照品适量,并将其单独溶解在甲醇中,以获得储备溶液。 此后,通过混合和稀释储备溶液获得一系列混合标准溶液,所有标准溶液于4 ℃避光保存。

2.3 样品溶液制备

山栀子与水栀子药材粉碎后过80 目筛,即得样品粉末。 取样品粉末1.000 0 g,置于50 mL 锥形瓶中,加25 mL 甲醇,超声提取30 min,10 000 r/min 离心10 min 后,取上清液,即得。

2.4 特征图谱建立

对柱温、进样量、流动相、提取溶剂等进行了考察,为保证各色谱峰的分离效率,最终确定的最佳色谱条件如2.1 项下所示,栀子的HPLC 色谱图如图1所示。取同一份样品,连续进样6 次,考察其精密度。取同一份样品,分别在0、4、8、12、24、48 h 进样分析以考察稳定性。 取同一样品,平行制备6 份,进样分析考察重复性。取同一份样品,使用3 种不同的色谱柱,在两台不同品牌的液相仪器上进行进样分析,考察方法的耐用性。记录色谱图,以及各共有色谱峰的保留时间(Rt)和峰面积(PA)。 并以栀子苷为参照物,计算各色谱峰相对保留时间(RRT)和相对峰面积(RPA)的相对标准偏差(RSD),结果见表1。 耐用性考察中1 号峰和3 号峰RRT 略大于5%,分别为5.95%和6.12%,其余各项考察各色谱峰RPA 和RRT 的RSD 值均小于5%,说明该方法稳定可靠。 将15 批山栀子与9 批水栀子按上述方法制备样品溶液并进样分析,记录色谱图并将其导入到中药色谱指纹图谱相似性评价系统(2004 A 版)软件中进行分析,建立其特征图谱(图2)。 大部分山栀子在图2—9 方框1 和方框2 标记处分别有3 个小峰,而在水栀子中这些位置均没有明显的峰,但山栀子中也有在这些位置没有峰的样品如S15 和S6,故仅利用这些特征也难以准确地鉴别山栀子和水栀子。

图1 栀子HPLC 色谱图

图2 山栀子(A)和水栀子(B)指纹图谱

表1 方法学考察各色谱峰相对保留时间RSD(%)

将11 个主要成分的峰面积数据导入Simca-p 14.1 软件中进行PCA 和PLS-DA 分析,其得分图如图3 所示,山栀子和水栀子样品在图中没有明显的分离趋势,说明山栀子和水栀子化学成分差异不明显。

图3 PCA(A)和PLS-DA(B)得分图

2.5 含量测定

对6 个最主要的成分,包括栀子苷、羟异栀子苷、京尼平双糖苷、西红花苷Ⅰ、西红花苷Ⅱ、西红花苷Ⅲ进行了含量测定。 各化合物校正曲线、线性范围、LOD 和LOQ 考察结果如表2 所示。 将已知量的各对照品加入准确称量的样品中,并通过所述方法制备6 份,用于HPLC 分析。 回收率计算如下:回收率(%)=(测得量-样品中的量)/加入量×100%。 其回收率分别为95.9%、98.5%、98.0%、95.3%、99.3%、95.3%。 综上,各成分线性良好,该方法稳定可靠,可用于栀子的含量测定。含量测定结果表明(图4),栀子中主要成分为栀子苷、羟异栀子苷和西红花苷Ⅰ,栀子苷的含量高达7.25 mg/g,栀子苷和羟异栀子苷在山栀子和水栀子中含量没有明显差异。

图4 各样品含量测定结果(mg·mL-1)

表2 主要成分的校正曲线、线性范围、LOD、LOQ 结果

2.6 LC-Orbitrap-MS 分析

栀子将LC-Orbitrap-MS 总离子图如图5 所示,数据导入Compound Discoverer 软件中,进行空白扣除、峰对齐、解卷积、峰提取、谱库搜索(mzCloud、mzVault)、化合物匹配。 筛选mzClound best match≥90 且mzClound best match confidence≥60 或者mzVualt best match≥90 的化合物,得到初步鉴定的成分。排除可信度相对较低的成分,如某些化合物难以裂解产生二级碎片,或二级质谱图相应低,则会造成主要依靠母离子进行匹配而导致匹配度较高的假阳性结果,故可限定子离子匹配的个数,提高鉴定的准确性;另外,栀子中主要为含C、H、O、N 的成分,可排除含其他元素的成分,最终从栀子中鉴定了31个成分(表3)。

图5 栀子正离子模式(A)和负离子模式(B)总离子流图

表3 LC-Orbitrap-MS 鉴定结果

3 讨论

本文以大宗果实类药材栀子为研究对象,利用HPLC 对其主要成分进行分析,建立了栀子特征图谱,通过与对照品溶液进行比较鉴定了11 个主要成分,包括栀子新苷、山栀苷、京尼平苷酸、去乙酰车叶酸甲酯、羟异栀子苷)、鸡矢藤次苷甲酯、京尼平龙胆双糖苷、栀子苷、西红花Ⅰ、西红花苷Ⅱ、西红花苷Ⅲ,并建立了其中6 个最主要成分的含量测定方法。水栀子是山栀子的变种,研究结果也表明,二者主要化学成分高度相似,仅部分微量成分有细微差异,水栀子能否作药用并代替山栀子有待深入研究。此外,本研究利用LC-Orbitrap-MS 结合Compound Discoverer 分析平台和mzCloud 和mzVault 二级质谱数据库对栀子中的成分进行了分析,并鉴定了31 个成分。 本研究建立的方法稳定可靠,可为木瓜和栀子的质量标准的提升提供理论依据,并能助力其国际化与现代化。

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