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RRLC-Q-TOF MS/MS法分析生晒参和大力参中的皂苷类成分



全 文 :收稿日期:2013-09-02;修回日期:2013-12-25
基金项目:吉林省科技发展计划(20120920;20130303101YY)资助
作者简介:郝 颖(1989~),女(汉族),吉林人,硕士研究生,从事人参化学成分分析。E-mail:haoying000@126.com
通信作者:越 皓(1977~),男(汉族),吉林人,研究员,硕士生导师,从事中药化学和色谱质谱研究。E-mail:jlsrskxyjy@126.com
网络出版时间:2014-06-23;网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/doi/10.7538/zpxb.youxian.2014.0037.html
第35卷 第4期
2014年7月
质 谱 学 报
Journal of Chinese Mass Spectrometry Society
Vol.35 No.4
Jul.2014
RRLC-Q-TOF MS/MS法分析生晒参和大力参中的皂苷类成分
郝 颖,于珊珊,戴雨霖,张 颖,钟 薇,刘淑莹,越 皓
(长春中医药大学,吉林省人参科学研究院,吉林 长春 130117)
摘要:利用高分离度快速液相色谱与四极杆-飞行时间质谱(RRLC-Q-TOF MS/MS)联用,对生晒参和大力
参中的人参皂苷类成分进行比较研究。基于人参皂苷Rd和Re、Rf和Rg1 两组同分异构体在串联质谱中的
裂解规律,以及mRd的串联质谱特征,通过标准品保留时间和精确分子质量鉴定了人参中的35种人参皂
苷,进而比较了生晒参和大力参中人参皂苷的相对百分含量差异,并于大力参中检测到稀有人参皂苷,如人
参皂苷Rg5、Rk1、F4、Rg6等。该方法对于大力参类传统中药炮制品的成分研究具有借鉴意义,研究结果能
说明大力参区别于生晒参的物质基础,可以为大力参在临床上合理、有效地使用提供指导。
关键词:生晒参;大力参;人参皂苷;高分离度快速液相色谱-四极杆-飞行时间质谱(RRLC-Q-TOF MS/MS)
中图分类号:O 657.63  文献标志码:A  文章编号:1004-2997(2014)04-0311-06
doi:10.7538/zpxb.youxian.2014.0037
Study on Ginsenosides in White Ginseng and Dali Ginseng
by RRLC-Q-TOF MS/MS
HAO Ying,YU Shan-shan,DAI Yu-lin,ZHANG Ying,ZHONG Wei,LIU Shu-ying,YUE Hao
(Jilin Ginseng Academy,Changchun University of Chinese Medicine,Changchun130117,China)
Abstract:Rapid resolution liquid chromatography coupled with quadrupole-time-of-flight
tandem mass spectrometry(RRLC-Q-TOF MS/MS)was used to compare the white ginseng
with dali ginseng in the composition of ginsenosides.Based on the fragmentation law of the
isomeric compounds,ginsenoside Rd and Re,ginsenoside Rf and Rg1,and the feature of
ginsenoside mRd in MS/MS,35kinds of ginsenosides were identified by the comparison of
the retention time of the standard compound and the accurate mass obtained from RRLC-Q-
TOF MS/MS.The rare ginsenosides were detected by the comparison of white ginseng with
dali ginseng,such as ginsenoside Rg5,Rk1,F4,Rg6etc.The methods has reference signif-
icance for the research of compounds in the processed products of herbs,like dali ginseng.
The results provide the reference for clinical rational drug use.
Key words:white ginseng;dali ginseng;ginsenosides;RRLC-Q-TOF MS/MS
  人参为五加科人参属植物人参(panax gin-
seng C.A.Meyer)的干燥根,是我国名贵的中
药材之一,具有安神益智、抗肿瘤、调节免疫系
统、心血管系统等功效[1-2],而人参皂苷是人参中
的主要活性成分[3]。人参皂苷属三萜类化合物,
按照其皂苷元结构的不同,可大致分为3类,分
别是 原 人 参 二 醇 型 皂 苷 (Protopanaxadiol,
PPD),原人参三醇型皂苷(Protopanaxatriol,
PPT)和齐墩果烷型人参皂苷(Oleanolic acid)。
同时,按其 C-20位结构的不同,又可分为20
(S)-和20(R)-型,其中20(S)-构型为人参中天
然的人参皂苷构型。大力参是将新鲜的人参经
沸水浸煮或汽烫后晒干而成,又称为烫通参或烫
参[4]。据研究表明,大力参具有降血脂和肝糖原
等作用,其药效“中和平稳”,介于生晒参和红参
之间,但加工大力参对原料要求较高。目前,仅
有少量研究[4-5]对大力参中的人参皂苷成分进行
分析。本实验利用高分离度快速液相色谱与四
极杆-飞行时间质谱(RRLC-Q-TOF MS/MS)联
用技术对生晒参和大力参中的人参皂苷类成分
进行鉴别和对比分析,从化学角度阐释了大力参
区别于生晒参的物质基础,为探索大力参的质量
评价和临床安全有效地使用提供一定的科学
依据。
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
Agilent 1200型快速分离液相色谱系统,
Agilent 6520Q-TOF质谱仪:美国Agilent公司
产品。
人参皂苷Rg1、Rg2、Rb1、Rb2、Re和Rd等
对照品(纯度大于98%):购自南京泽朗医药科
技有限公司;乙腈为色谱纯;其他试剂为分析纯。
1.2 样品溶液的制备
分别精密称取1g生晒参和大力参粉末,置
于索氏提取器中,乙醚提取2h,弃去乙醚液,再
用甲醇浸泡过夜,提取3h,蒸发皿中蒸干甲醇
提取液,再用少量蒸馏水溶解后,用水饱和的正
丁醇萃取4次,合并浓缩水饱和正丁醇层溶液,
用色谱甲醇定容至10mL,待测。
1.3 实验条件
1.3.1  液 相 色 谱 条 件   色 谱 柱:Agilent
Eclipse Plus C18柱(2.1mm×100mm×3.5
μm);梯度洗脱;流动相:0.1%甲酸水溶液(A),
乙腈(B);流动相梯度:0~3min、25%~30%
(B),3~6min、30%~32%(B),6~7min、32%
~35%(B),7~13min、35%~37%(B),13~19
min、37%~48%(B),19~22min、48%~90%
(B),22~25min、90%(B),30min、25%B;柱温
30℃;流速0.3mL/min;进样量5μL。
1.3.2 质谱条件 采用电喷雾负离子扫描模式
(ESI-),干燥气(N2)流速9L/min,干燥气温度
300℃,雾化气压力2.41×105 Pa,毛细管电压
为3.5kV,碎裂电压175V,锥孔电压65V,质
量扫描范围m/z 100~2 000。实验数据采用
Masshunter Qualitative Analysis(B.03.01)软
件分析处理。
2 结果与分析
由于ESI是一种软电离技术,在负离子模
式下的一级质谱图中,其准分子离子主要以[M
-H]-和[M+HCOOH-H]-的形式存在[6-7]。
通过ESI和飞行时间质谱分析可获得皂苷类化
合物的精确分子质量信息。为了获得更多的碎
片离子结构信息,需进行串联分析,得到二级质
谱数据。实验数据采用提取离子流(EIC)方法
进行分析。
分别对人参皂苷Rd、Re标准对照品进行质
谱分析,人参皂苷Rd和Re的理论分子质量均
为946.550 1,且元素组成一致,二者在一级质谱
图中产生[M+HCOOH-H]- 离子(理论值
m/z991.548 3),其准分子离子峰的质量数均为
991,很难对两者进行辨认和区分。但人参皂苷
Rd和Re分别属于二醇型人参皂苷和三醇型人
参皂苷,分别对m/z991的分子离子进行串联分
析。人参皂苷Rd和Re在二级串联质谱条件下
得到的质谱图示于图1。
在图1a中,观察到分别丢失1-3分子中性
葡萄糖 (162u)得到的碎片离子 (Y0α/Y1β)
m/z783、(Y1β)m/z621和(Y0β)m/z459,其中
m/z459离子为二醇型人参皂苷的特征碎片离
子[8]。在图1b中,可以观察到 m/z 945、799、
783、637、475等碎片离子,推测分子离子 m/z
991连续脱去一分子甲酸、一分子146u的脱氧
六碳糖(鼠里糖 Rha)以及两分子中性葡萄糖
(162u),而m/z 475离子是三醇型人参皂苷的
特征碎片离子。
213 质 谱 学 报                 第35卷 
图1 负离子模式下,人参皂苷Rd(a)和人参皂苷Re(b)的 MS/MS质谱图
Fig.1 The MS/MS spectrum of ginsenoside Rd(a)and ginsenoside Re(b)in negative ion mode
  丙二酰基人参皂苷Rd(mRd)为二醇型人参
皂苷,其C-3位取代为一分子丙二酰基和两分子
葡萄糖所形成的侧链,C-20位为一分子葡萄糖。
丙二酰基人参皂苷mRd的二级串联质谱示于图
2。mRd 理论分子质量为 1 032.550 5,在
Q-TOF-MS一级谱图中主要以[M-H]-离子的
形式存在,[M-H]-理论值为1 031.543 2,测
得值为1 031.543 8,误差为0.58×10-6。从图
2中可以观察到m/z945、927、783、765、621、459
等碎片离子。其中,m/z 1 031离子脱去丙二酰
基(86u)产生了m/z945[M-malonyl-H]-特
征碎片离子;脱去丙二酰基和水形成了m/z 927
离子;脱去1-3分子葡萄糖残基以及水分子产生
了m/z765、783、621、459碎片离子。
图2 人参皂苷mRd的 MS/MS质谱图
Fig.2 The MS/MS spectrum of ginsenoside mRd
人参皂苷Rf和Rg1 的理论分子质量数均
为800.492 2,在一级质谱图中均产生[M+
HCOOH-H]-离子(理论值m/z 845.490 4)。
人参皂苷Rf和Rg1 均为三醇型人参皂苷,其区
别主要是C-6和C-20位取代的糖基侧链不同。
人参皂苷Rf的C-6位为两分子葡萄糖残基形成
的糖基侧链,而人参皂苷Rg1 的C-6位和C-20
位各有一分子葡萄糖残基取代。人参皂苷Rg1
(a)和人参皂苷Rf(b)的二级串联质谱图示于图
3。从图3a、3b中均可观察到碎片离子 m/z
799、637、475。m/z 799离子为人参皂苷 Rf和
Rg1 的脱氢离子[M-H]-,随即连续脱去两分
子葡萄糖生成碎片离子m/z637、475。但是,在
图3a中,碎片离子m/z 637的相对丰度要明显
高于m/z 475,而在图3b中却呈现出相反的现
象。其原因可能是,由于人参皂苷 Rg1 的2个
葡萄糖残基分别连在不同的碳位上,即C-6和
C-20,因此较易形成脱去一分子中性葡萄糖的
m/z637离子。而人参皂苷Rf的两分子葡萄糖
残基连在了同一个碳链上(C-6位),因此更易形
成脱去两分子中性葡萄糖的m/z475碎片离子。
  人参皂苷 Rk3和 Rh4的理论分子质量为
620.428 8,在质谱中以[M+HCOOH-H]-形
式存在,其理论值为665.427 0。大力参的提取
离子流图示于图4,可以观察到,在17~19min
出现了人参皂苷Rk3 和Rh4,而在生晒参的提取
离子流图中该保留时间并未出现化合物。
通过与文献数据[9-14]、标准对照品的比较,
并根据高分辨 Q-TOF-MS获得的精确分子质
量、MS/MS质谱数据,对大力参和生晒参中的
人参皂苷进行鉴定和分析,根据峰面积来比较各
人参皂苷的含量,结果列于表1。
  从表1可以观察到,在生晒参和大力参中,
大多数的人参皂苷在含量上并无非常大的差异,
尤其是mRb1、mRd等丙二酰基人参皂苷。由于
大力参的炮制过程中未经过煎煮,因此大力参的
皂苷类成分中还存在着天然的丙二酰基类人参
皂苷。但是,大力参在炮制过程中仍会有一部分
丙二酰基类人参皂苷水解脱去了丙二酰基,生成
313 第4期      郝 颖等:RRLC-Q-TOF MS/MS法分析生晒参和大力参中的皂苷类成分
图3 人参皂苷Rg1(a)和人参皂苷Rf(b)的 MS/MS质谱图
Fig.3 The MS/MS spectrum of ginsenoside Rg1(a)and ginsenoside Rf(b)
图4 大力参的提取离子流图 (m/z 665.427 0)
Fig.4 The EIC spectrum
of dali ginseng at m/z 665.427 0
了相应的人参皂苷,如 mRb2经水解生成了
Rb2,因此在大力参中像Rb2 这样相应生成的人
参皂苷的含量会有明显的增加。此外,丙二酰基
类人参皂苷在串联质谱中会产生脱去丙二酰基
(86u)的特征碎片离子[M-malonyl-H]- [15]。
可以看出,只有少数的人参皂苷在含量上具有较
大差异,如人参皂苷Rg3、Ro,并且在大力参中存
在着一些生晒参中未检测出的皂苷类成分,例如
F4、Rg6、Rg5、Rk1 等。这是由于人参皂苷Re的
C-20位糖基不稳定,水解后生成了人参皂苷
Rg2[16],其C-20又进一步发生了脱水,生成了不
饱和的人参皂苷F4 与Rg6;人参皂苷Rb1、Rc、
Rd、Rb2 的C-20位糖基水解丢失生成了Rg3,同
时Rg3 又脱去了C-20位的羟基形成双键,从而
生成了人参皂苷Rk1 与Rg5。而与生晒参相比
较,存在于大力参中的这些含量、成分不同的人
参皂苷,有些在红参中也存在着相应的变
化[17-18],如Rg3、Rg6、Ro。
表1 负离子模式下,35种人参皂苷的 MS/MS数据
Table 1 The MS/MS data of 35kinds of ginsenosides in negative ion mode
序号 人参皂苷 分子式 WG  DG
[M-H]-/[M+HCOOH-H]-
(m/z)质量精确度<10-5
MS/MS质谱特征(m/z)
1 Ra0 C60H102O28 - + 1 269.648 5/1 315.654  1 107,945,783,621,459
2 Ra1 C58H98O26 ++ ++ 1 209.627 4/1 255.632 8  1 077,945,783,621,459
3 Ra2 C58H98O26 + ++ 1 209.627 4/1 255.632 8  1 077,945,783,621,459
4 Ra3 C59H100O27 + ++ 1 239.637 9/1 285.643 4  1 107,1 077,945,783,621,459
5 Rb1 C54H92O23 ++ +++ 1 107.595 7/1 153.601 1  945,783,621,459
6 Rb2 C53H90O22 ++ +++ 1 077.585 1/1 123.590 6  945,783,621,459
7 Rb3 C53H90O22 ++ +++ 1 077.585 1/1 123.590 6  945,783,621,459
8 Rc  C53H90O22 + ++ 1 077.585 1/1 123.590 6  945,783,621,459
9 Rd  C48H82O18 +++ +++ 945.542 8/991.548 3  783,621,459
10 Rg3 C42H72O13 + ++ 783.49/829.495 5  621,459
11 Rs1 C55H92O23 ++ ++ 1 119.595 7/1 165.601 1  1 077,1 059,945,783,621,459
12 Rs2 C55H92O23 ++ ++ 1 119.595 7/1 165.601 1  1 077,1 059,945,783,621,459
13 Rs3 C44H74O14 - + 825.500 6/871.506 1  783,621,459
14 mRb1 C57H94O26 +++ +++ 1 193.596 1/- 1 107,945,783,621,459
15 mRb2 C56H92O25 +++ +++ 1 163.585 5/- 1 077,915,783,621,459
16 mRb3 C56H92O25 +++ +++ 1 163.585 5/- 1 077,915,783,621,459
413 质 谱 学 报                 第35卷 
  续表
序号 人参皂苷 分子式 WG  DG
[M-H]-/[M+HCOOH-H]-
(m/z)质量精确度<10-5
MS/MS质谱特征(m/z)
17 mRc  C56H92O25 +++ ++ 1 163.585 5/- 1 077,915,783,621,459
18 mRd  C51H84O21 +++ +++ 1 031.543 2/- 945,783,765,621,459
19 Rg1 C42H72O14 +++ +++ -/845.490 4  637,475
20 Rf  C42H72O14 +++ +++ 799.484 9/845.490 4  637,475
21 Rg2 C42H72O13 +++ +++ 783.49/829.495 5  637,475
22 Re  C48H82O18 +++ +++ 945.542 8/- 799,783,637,475
23 Noto R1 C47H80O18 ++ +++ 931.527 2/977.532 7  799,637,475
24 Noto R2 C41H70O13 +++ +++ 769.474 4/815.479 8  637,475
25 mRg1 C45H74O17 +++ +++ 885.485 3/- 781,637,475
26 mRf  C45H74O17 +++ +++ 885.485 3/- 781,619,475
27 mRe  C51H84O21 + + 1 031.543 2/- 945,799,637,475
28  20-Glc-Rf  C48H82O19 +++ +++ 961.537 8/1 007.543 2  799,637,475
29  Ro C48H76O19 +++ ++ 955.490 8/- 793,613,569,453
30 F4/Rg6 C42H70O12 - + 765.479 5/811.484 9  619,457
31 F4/Rg6 C42H70O12 - + 765.479 5/811.484 9  619,457
32 Rg5/Rk1 C42H70O12 - + 765.479 5/811.484 9  603,441
33 Rg5/Rk1 C42H70O12 - + 765.479 5/811.484 9  603,441
34 RH4/Rk3 C36H60O8 - + -/665.427  457
35 Rh4/Rk3 C36H60O8 - + -/665.427  457
  注:1.WG=White ginseng,DG=Dali ginseng;2.编号1~18为二醇型人参皂苷,编号19~28为三醇型人参皂苷,编号29为齐墩
果烷型人参皂苷,编号30~35为其他类型人参皂苷;3.“-”代表未检测到,“+”代表峰面积为 (0~3)×105,“++”代表峰
面积为(3~10)×105,“+++”代表峰面积大于10×105
3 结论
本实验利用LC-ESI-MSn 技术对生晒参和
大力参中的人参皂苷类成分进行了比较分析。
研究表明,生晒参中主要的人参皂苷在大力参中
均可找到,且多数人参皂苷含量相差不大,但大
力参中含有一些在生晒参中未检测到的人参皂
苷,如人参皂苷F4、Rg6、Rg5、Rk1等。本工作建
立了大力参中皂苷类成分的快速分析方法,为探
索大力参的质量评价和药效物质基础提供了一
定的科学依据。
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