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近红外漫反射光谱法测定甘西鼠尾草药材及总酚酸提取物中迷迭香酸和丹酚酸B含量



全 文 :基金项目:南京军区医学科技创新经费资助项目(编号:12MA027) ;解放军第 97 医院院内科研课题经费资助项目(编号:YN2012028)
通讯作者:杨阳 Tel:(0516)83349031 E-mail:newyyang@ 163. com
近红外漫反射光谱法测定甘西鼠尾草药材及总酚酸提取物中
迷迭香酸和丹酚酸 B含量
朱斌 杨阳 蒋平 (解放军第 97 医院药剂科 江苏徐州 221004)
摘 要 目的:建立近红外漫反射光谱法测定甘西鼠尾草药材及总酚酸提取物中迷迭香酸和丹酚酸 B 的含量。方法:设立
校正样品集与测试样品集,采集近红外光谱数据,运用偏最小二乘法建立数学模型,对测试样品样品集进行预测。结果:迷迭
香酸:校正样品集的最佳主成分数 Rank = 12,内部交叉验证均方差 RMSECV = 0. 129、决定系数 R2 = 99. 95。丹酚酸 B:校正样
品集的最佳主成分数 Rank = 9,内部交叉验证均方差 RMSECV = 0. 426、决定系数 R2 = 99. 26。结论:采用近红外漫反射光谱
法对甘西鼠尾草药材及总酚酸提取物进行质量控制,方法简明、方便快捷、数据准确,适用于大量、快速、方便的药材质量鉴
定。
关键词 近红外漫反射光谱法;甘西鼠尾草;总酚酸提取物;迷迭香酸;丹酚酸 B;含量测定
中图分类号:R917 文献标识码:A 文章编号:1008-049X(2016)01-0058-04
Content Determination of Rosmarinic Acid and Salvianolic Acid B in Salvia Przewalskii and Total Phenolic
Acid Extract by NIRDRS
Zhu Bin,Yang Yang,Jiang Ping(Department of Pharmacy,the 97th Hospital of PLA,Jiangsu Xuzhou 221004,China )
ABSTRACT Objective:To establish a method to determine the content of rosmarinic acid and salvianolic acid B in Salvia przewal-
skii and total phenolic acid extract (SPE)by near infrared diffuse reflectance spectroscopy (NIRDRS).Methods:The NIR spectra da-
ta of the calibration samples and testing samples were collected and treated by partial least squares. A math model was established and
tested. Results:As for rosmarinic acid,the Rank of the calibration samples was 12,the root mean square error of cross validation was
0. 129 and the coefficient of determination was 99. 95 for the internal cross-validation set. As for salvianolic acid B,the Rank of the
calibration samples was 9,the root mean square error of cross validation was 0. 042 6 and the coefficient of determination was 99. 26 for
the internal cross-validation set. Conclusion:The method is concise,convenient and quick. The data are accurate in controlling the
quality of Salvia przewalskii and total phenolic acid extract by NIRDRS.
KEY WORDS NIRDRS;Salvia przewalskii;Total phenolic acid extract;Rosmarinic acid;Salvianolic acid B;Content determination
甘西鼠尾草 Salvia przewalskii Maxim. 为唇形科
Labiatae鼠尾草属 Salvia 植物,又名大紫丹参、紫丹
参、甘肃丹参,多年生草本,主要产自我国甘肃西部、
四川西部、云南西北部及西藏等地,根和根茎入药,味
微苦,性微寒,具有调经、活血、散瘀、镇静止痛的功
效[1,2]。甘西鼠尾草主要含有挥发油,脂溶性二萜醌
类[3 ~ 6]和水溶性酚酸类[7 ~ 9]等化学成分,为区域性药
材,药用历史远久,品质优良且资源丰富,具有十分诱
人的研究及开发应用前景[10]。
本课题组对甘西鼠尾草进行了较为系统的研究,
制备了主要含有迷迭香酸和丹酚酸 B 等酚酸类成分
的甘西鼠尾草总酚酸提取物(total phenolic acid ex-
tract of S. przewalskii,SPE)。研究证实,该提取物对
血清病性肾小球肾炎模型大鼠具有较好的治疗作
用[11],能够明显降低正常大鼠的全血黏度、改善血液
循环状态,对水负荷大鼠具有温和的利尿作用[12]。
课题组前期研究采用高效液相色谱法测定了甘
西鼠尾草药材及其 SPE 中迷迭香酸和丹酚酸 B 的
含量,证实了不同产地的甘西鼠尾草药材中迷迭香
酸、丹酚酸 B含量具有较大差异[13]。由于提取物的
制备工艺固定,故而药材的品质差异直接导致了提
取物的质量差异。为了快速、无耗、有效控制甘西鼠
尾草药材质量,便于实际工作中选取品质较佳的药
材用以制备 SPE或控制 SPE 质量,课题组在运用高
效液相色谱法进行含量测定研究的基础上,运用近
红外漫反射光谱法(near-infrared diffuse reflectance
spectrometry,NIRDRS)[14 ~ 16],建立数学模型测定甘
西鼠尾草药材及其 SPE 中迷迭香酸和丹酚酸 B 含
量,报道如下。
1 仪器与材料
1. 1 仪器
Sartorius Quintix224-1CN 电光分析天平(德国
85
www. zgys. org 研究论文
赛多利斯公司) ,最大载荷 220 g,分度值0. 1 mg。
Bruker Vector22 /N 傅立叶变换近红外光谱仪(德国
布鲁克公司) ,配置漫反射积分球附件与 OPUS 分析
软件。Waters 液相色谱仪(美国沃特世公司) ,PDA
检测器,Empower 工作站,Dikma Diamonsil C18色谱
柱(250 mm ×4. 6 mm,5 μm)。微孔滤膜(Dikma 公
司) ,0. 45 μm。
1. 2 试剂
HP-20 大孔吸附树脂,日本三菱化学公司产品。
水为重蒸水,乙腈为色谱纯,提取用乙醇为医用级,
其他试剂为分析纯。
1. 3 试药
1. 3. 1 药材 甘西鼠尾草药材于 2009 年 9 ~ 10 月
采购于甘肃、四川、青海、云南等 16 个市县地区(编
号:SP-01 ~ SP-16) ,经第二军医大学药学院生药学
教研室张汉明教授鉴定为唇形科鼠尾草属植物甘西
鼠尾草 Salvia przewalskii Maxim.的干燥根和根茎,标
本存放于第二军医大学药学院生药学教研室标本
室。
1. 3. 2 总酚酸提取物制备[13] 选取药材品质较佳
的甘肃临夏、甘肃康乐、甘肃文县产地的甘西鼠尾草
药材,取干燥根和根茎药材 5 kg,粉碎后过 10 目筛,
常温下经 50%乙醇溶液浸泡 48 h 后,用 50%乙醇
溶液 75 L渗滤提取 3 次,合并提取液,减压浓缩得
流浸膏0. 6 kg。流浸膏加水溶解,离心后上清液进
行大孔吸附树脂柱色谱,先用 100 L 纯水洗脱除去
糖分及杂质,再用 100 L的 50%乙醇溶液进行洗脱,
洗脱液浓缩干燥后,即得棕褐色粉末状甘西鼠尾草
SPE 90 g。按照上述方法共计制备 15 个批次的 SPE
(编号:SPE-b01 ~ SPE-b15)。
1. 3. 3 对照品 迷迭香酸对照品、丹酚酸 B 对照
品,本课题组自制[5],经高效液相色谱检查(面积归
一化法) ,纯度均大于 99%。
2 方法与结果
2. 1 实验条件
测定方式:积分球漫反射,分辨率 8 cm -1,扫描
次数 64 次,扫描范围 3 700 ~ 12 000 cm -1,温度
20℃,空气湿度 70%。
2. 2 实验方法
将甘西鼠尾草药材及总酚酸提取物粉碎,过 80
目筛,分别取约 2 g置测量杯中,按照实验条件进行
扫描,每个样品重复 5 次,求得平均光谱。采用高效
液相色谱法分别测定扫描后的甘西鼠尾草药材及
SPE中迷迭香酸和丹酚酸 B 含量[13]。色谱条件:流
动相为乙腈-0. 05%磷酸水溶液,梯度洗脱,流速为
1. 0 ml·min -1,检测波长为 288 nm,柱温为 30℃;
峰面积按外标法计算。
2. 3 数据处理
应用 Bruker OPUS /QUANT-2 定量分析软件进
行数据处理,其中 26 份样品作为校正样品集,其余
7 份样品为预测样品集。经最优化运算,确定最佳
参数,谱区选择9 079. 9 ~ 6 487. 8 cm -1、6 148. 4 ~
4 134. 9 cm -1;对光谱数据做 First Derivative +
Straight Line Subtraction 预处理;进行 F 检验,检查
溢出值;用校正样品集进行内部交叉验证,确定最佳
主成分数;用预测样品集作外部验证,检验模型的预
测能力。
2. 4 甘西鼠尾草药材及总酚酸提取物的 NIRDRS
图谱
甘西鼠尾草药材及其 SPE 中的主要成分均与
含氢基团有关,NIRDRS 可以获得含氢基团的全部
信息,First Derivative + Straight Line Subtraction 预处
理图谱见图 1。
图 1 甘西鼠尾草药材及其 SPE的
NIRDRS预处理光谱图
2. 5 建立校正方程
应用 Bruker OPUS /QUANT-2 定量分析软件中
95
中国药师 2016 年第 19 卷第 1 期 China Pharmacist 2016,Vol. 19 No. 1
PLS法进行数据处理,结果:迷迭香酸,最佳主成分
数(Rank)= 12,内部交叉验证均方差(RMSECV)=
0. 129,决定系数 R2 = 99. 95;丹酚酸 B,最佳主成分
数(Rank)= 9,内部交叉验证均方差(RMSECV)=
0. 426,决定系数 R2 = 99. 26。
当迷迭香酸的 Rank值为 12、丹酚酸 B 的 Rank
值为 9 时进行建模,校正样品集中预测值与理论值
之间的相关性见图 2。
2. 6 评价校正方程
为了检验模型的可靠性,对预测样品进行预测,
结果:迷迭香酸,预测均方差(RMSEP)= 0. 187,决
定系数 R2 = 99. 98,评估均方差(RMSEE)= 0. 146;
丹酚酸 B,预测均方差(RMSEP)= 0. 184,决定系数
R2 = 99. 47,评估均方差(RMSEE)= 0. 313。预测样
品集中样品迷迭香酸和丹酚酸 B 含量预测结果见
表 2。外部验证预测值与理论值的相关系数分别为
R1 = 0. 996 7、R2 = 0. 994 3。
2. 7 精密度及回收率试验
取甘西鼠尾草药材(SP-04)、SPE(SPE-b08)样
品,分别重复 7 次测量其 NIRDRS,将所得光谱代入
建立的校正模型计算含量,以考察方法的精密度。
测得甘西鼠尾草药材中迷迭香酸的 RSD = 2. 78%、
丹酚酸 B的 RSD = 1. 03%;甘西鼠尾草总酚酸提取
物中迷迭香酸的 RSD = 2. 35%、丹酚酸 B 的 RSD =
0. 90%(n = 7)。
以 NIR预测值与 HPLC测定值之间的比值计算
回收率,7 份预测样品中迷迭香酸的平均回收率为
(100. 77 ± 1. 55)%、丹酚酸 B 的平均回收率为
(101. 78 ± 3. 23)%(n = 7) ,结果见表 2。
图 2 迷迭香酸和丹酚酸 B含量校正
集预测值与真实值相关图
表 2 迷迭香酸和丹酚酸 B含量预测结果及回收率
文件名 编号 成分 HPLC测定值 NIR预测值 绝对误差 回收率(%) 平均回收率(%)
Yyc2 SP-02 0. 77 0. 79 0. 02 102. 60
Yyc6 SP-13 0. 50 0. 51 0. 01 102. 00
Yyc14 SP-11 0. 11 0. 11 0 100. 00
Yyc16 SP-04 迷迭香酸 0. 45 0. 46 0. 01 102. 22 100. 77 ± 1. 55
Tqw4 SPE-b04 5. 91 5. 89 - 0. 02 99. 66
Tqw8 SPE-b08 5. 76 5. 67 - 0. 09 98. 44
Tqw12 SPE-b12 19. 83 19. 92 0. 09 100. 45
Yyc2 SP-02 0. 23 0. 241 0. 011 104. 78
Yyc6 SP-13 0. 07 0. 073 0. 003 104. 29
Yyc14 SP-11 0. 04 0. 042 0. 002 105. 00
Yyc16 SP-04 丹酚酸 B 0. 05 0. 048 -0. 002 96. 00 101. 78 ± 3. 23
Tqw4 SPE-b04 2. 62 2. 64 0. 02 100. 76
Tqw8 SPE-b08 2. 74 2. 78 0. 04 101. 46
Tqw12 SPE-b12 10. 91 10. 93 0. 02 100. 18
3 讨论
甘西鼠尾草药材因受品种、产地、生长情况、采收
期、采收加工、贮藏等自然因素和人为因素的影响,不
同样品中的主要成分含量具有一定差异,使得药材的
质量难以控制,而药材的质量将会直接影响到制备的
SPE质量。如采用 HPLC 法对甘西鼠尾草药材进行
含量测定,需要相应的专业人员,设备条件要求高、检
测速度慢、测定费用高、且操作繁琐,不利于药品流通
领域进行甘西鼠尾草药材的质量控制。
近红外漫反射光谱法在中药的道地性和质量控
制等方面具有独特优势[17],本文运用近红外漫反射
光谱法建立数学模型对甘西鼠尾草药材及其 SPE 中
的迷迭香酸、丹酚酸 B进行了快速、无耗的含量测定,
其方法简明、方便快捷,计算结果准确,符合检测精度
要求,特别适用于甘西鼠尾草药材大批量购销时的品
质评价及质量控制,也适用于 SPE制备时的工艺判定
及质量控制,因而具有良好的应用推广价值。
(下转第 69 页)
06
www. zgys. org 研究论文
表 2 各组对小鼠足趾肿胀及 PGE2的影响(珋x ± s,n =8)
组别
剂量
(g·kg -1)
足趾肿胀值
(mg)
抑制率
(%) PGE2(A)
模型组 - 39. 76 ±6. 84 - 0. 353 ±0. 052
阿司匹林组 0. 4 24. 15 ±2. 55b 39. 26 0. 213 ±0. 038b
石油醚部位组 0. 4 32. 28 ±9. 62 18. 81 0. 290 ±0. 045
0. 8 31. 17 ±8. 22 21. 60 0. 285 ±0. 051
氯仿部位组 0. 4 31. 56 ±8. 86 20. 62 0. 267 ±0. 042
0. 8 30. 60 ±9. 53 23. 04 0. 258 ±0. 071
乙酸乙酯部位组 0. 4 28. 42 ±10. 34a 28. 52 0. 278 ±0. 056
0. 8 27. 47 ±7. 68a 30. 91 0. 251 ±0. 064a
正丁醇部位组 0. 4 26. 39 ±8. 02b 33. 63 0. 240 ±0. 059b
0. 8 24. 87 ±6. 41b 37. 45 0. 235 ±0. 066b
注:与模型组比较,aP < 0. 05,bP < 0. 01。
3 讨论
二甲苯致小鼠耳廓肿胀及角叉菜胶诱发小鼠足
趾肿胀是常用的炎症模型实验,是研究药物的抗炎
作用的方法之一。炎症反应的机制错综复杂,能够
引起机体损伤的因素均可导致炎症反应。PGE2是
一个重要的炎症介质,其合成与释放主要受 COX途
径调节,当机体受到有害刺激时,PGE2被释放出来
导致炎症反应[9]。
柴葛解肌处方来源于《伤寒论》,主治外感风寒
表实,郁而化热之证。课题组对其研究多年,发现其
有良好的抗炎功效[10,11]。本实验对其抗炎部位进
行了探讨,并对其机制进行了初步研究。结果显示
柴葛解肌方乙酸乙酯及正丁醇部位有较好的抗小鼠
耳廓肿胀及足趾肿胀的作用,能降低小鼠炎症足趾
组织中 PGE2的含量,提示柴葛解肌处方可能通过阻
断 PGs的合成与释放达到抗炎效果。
参 考 文 献
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(2015-07-24 收稿 2015-11-01 修回
櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊
)
(上接第 60 页)
本试验由于标准品较少而未测定迷迭香酸和丹
酚酸 B 的近红外漫反射光谱,二者的近红外漫反射
光谱的特征峰无法在药材和提取物中明显的反映出
来,因药材和提取物属于复杂的灰色体系,谱带较宽
且重叠,特征峰完全被掩盖,须利用一定的化学计量
学方法才能将样品的 NIR 信息挖掘出来。因此,本
文主要运用偏最小二乘法的计算方法,通过 OPUS
软件对迷迭香酸和丹酚酸 B 两种成分的近红外信
息进行提取、运算得出迷迭香酸和丹酚酸 B 的相关
数据,通过化学计量学的方法进行定量测定。
由于甘西鼠尾草药材主产地在我国的西部欠发
达地区,药材的采购、收集均不方便,致使本文中的
药材及提取物的建模样品数量偏少,样品代表性不
够全面。因此,还需进一步增加样本量、拓展数据
库,对此模型不断进行完善。
参 考 文 献
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