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槲叶雪莲花挥发油化学成分色谱保留值的预测



全 文 :症早期血管通透性亢进和水肿有关,但具体的抗炎机制还需进一
步阐明;各极性部位中只有醋酸乙酯部位对两个炎症模型均有非
常显著的抑制作用,说明醋酸乙酯部位可能为山地五月茶的抗炎
活性部位。前期的研究工作表明[9],山地五月茶乙醇提取物中
含有黄酮、蒽醌、甾萜类等具有抗炎活性的化学成分,据此推测其
抗炎作用很可能与其含有的这些化学成分有关。为阐明山地五
月茶抗炎作用的物质基础,本课题组目前正在对醋酸乙酯部位的
抗炎活性成分进行提取分离。
综上所述,本实验为进一步进行该植物抗炎活性成分的提取
分离提供了实验基础,为开发利用该植物提供了有力的科学依
据。
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收稿日期:2011-10-06; 修订日期:2012-01-15
基金项目:江苏省自然科学基金(No. 09KJD150012) ;
徐州工程学院培育(No. XKY2011102)
作者简介:陈 艳(1968-) ,女(汉族) ,江苏太仓人,现任徐州工程学院化
学化工学院教授,硕士学位,主要从事污染物、药物和食品构效关系研究
工作.
槲叶雪莲花挥发油化学成分色谱保留值的预测
陈 艳
(徐州工程学院·化学化工学院,江苏 徐州 221008)
摘要:依据价连接性指数(Xi)和电性拓扑状态指数(En)构建 56 种槲叶雪莲花挥发性组分色谱保留时间(tR)的数学预
测模型,tR = - 10. 219 + 2. 933X1 + 0. 488E13 + 0. 690E14 + 0. 319E16。该模型的相关系数 R = 0. 974,LOO(levae - one -
out)交互验证相关系数 Rcv为 0. 978,证明所建模型具有良好的稳健性及预测能力。结果表明,价连接性指数和电性拓扑
状态指数能够较全面地表征分子结构特征,有效揭示影响化合物色谱保留时间的本质因素。
关键词:槲叶雪莲花; 分子价连接性指数; 电性拓扑状态指数; 保留时间; 定量结构 -保留相关
DOI标识:doi:10. 3969 / j. issn. 1008-0805. 2012. 06. 032
中图分类号:R284. 2 文献标识码:A 文章编号:1008-0805(2012)06-1393-02
Prediction of Chromatographic Retention Time of Volatile Compounds in Essential Oil
from Saussurea Quercifolia
CHEN Yan
(School of Chemistry and Chemical Engineering,Xuzhou Institute of Technology,Xuzhou 221008,China)
Abstract:Objective On the basis of molecular valence connectivity index(Xi)and electro - topological state index(En) ,A
methamathic prediction model of chromatographic retention time of volatile compounds in essential oil from Saussurea Quercifolia
was built. tR = - 10. 219 + 2. 933 X1 + 0. 488 E13 + 0. 690E14 + 0. 319 E16 . The correlation coefficient (R)and cross - valida-
tion correlation coefficient (RCV)of leave - one - out(LOO)were 0. 974 and 0. 969,respectively. The model was highly reliable
and had favorable prediction capability. The regression result shows that the Xi and En can characterize molecular structure and
explain the nature of chromatographic retention time.
Key words:Saussurea Quercifolia; Molecular valence connectivity index; Electro - topological state index; Chromato-
graphic retention time; QSRR
雪莲花是高山地区的民间药用植物,具有抗癌、扩张血管、降
血压、抗疲劳等作用。雪莲花属菊科风毛菊属雪兔子亚属高山植
物,其名称随产地而别,云南雪莲花称槲叶雪莲花[1]。达娃卓玛
等[2]采用水蒸气蒸馏法提取其挥发油,并通过 GC - MS 联用技
术对其化学成分进行分析研究,分离出大约 70 个化合物,通过质
谱检索和分析并参考文献报道共鉴定出 56 个化合物,其中含量
较大的化学成分有植酮、姜醇、红没药醇、芹烯等,这些挥发油成
分中有许多具有一定的药理活性[3]。
Randic[4]最早将分子连接性指数(mXt)用于醇类气相色谱保
留指数(RI)的研究,随后许多学者相继建立了烃及其衍生物的
定量结构 - 色谱保留指数相关性模型(QSRR)[5 ~ 8],现已成为色
谱科学领域中十分活跃的课题[9]。本研究利用 Kier 等[10]提出
的价连接性指数(Xi)和 Hall 等[11,12]提出的电性拓扑状态指数
(En)与 56 种雪莲花挥发油化学成分的气相色谱保留时间(tR)
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LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2012 VOL. 23 NO. 6 时珍国医国药 2012 年第 23 卷第 6 期
拟合,建立了满意的 QSRR预测模型。
1 材料与方法
1. 1 材料 56 个槲叶雪莲花挥发油化学成分的色谱保留时间
(tR /min)引自文献[2]。
1. 2 方法
1. 2. 1 拓扑指数的计算 首先应用 Chem3D Ultra 9. 0 软件分别
构建 56 个槲叶雪莲花挥发性成分的分子结构,存为. mol 文件,
然后在 Matlab环境下,调用上述分子结构,应用文献[13,14]的
方法编制程序,计算得到 10 种分子连接性指数(以 Xi 表示) ,4
种分子形状指数(以 Km表示)和 12 种电性拓扑状态指数(56 个
化合物所具有的原子类型,以 En 表示) ,共有 26 个描述子。根
据统计学原理,变量值的个数少于 5%的自变量,其对因变量的
贡献可以忽略不计。因此首先对自变量集中自变量值少于 3(56
× 5%)的自变量予以剔除,剩余 24 个描述子来表征分子的结构。
1. 2. 2 定量结构 -保留相关性(QSRR)分析 将每个挥发性化
合物的 24 种描述子作为自变量,相应的 tR 为因变量,采用最佳
子集回归(Leaps - and - Bounds regression)选择最佳变量组合,
建立相应定量结构 -保留指数相关性(QSRR)模型,引入 Kubinyi
函数(Kubinyi function,FIT)[15,16]判断其稳定性和预测能力,其计
算公式:
1. 2. 3 定量结构 -保留相关性(QSRR)分析
FIT = R
2(y - b - 1)
(y + b2) (1 - R2)
(1)
式中:y为化合物数,b 为变量数。FIT 值越大,所建的模型越稳
定,预测能力越高。
用逐一剔除法(LOO)交互验证进一步检验判断其稳定性与
预测能力。
2 结果
2. 1 槲叶雪莲花挥发性成分 QSRR预测模型的建立
应用 SPSS13. 0 统计分析软件,就上述化合物数据集进行多
元统计分析,经最佳变量子集回归构建 QSRR 模型见表 1。由表
1 中 FIT值的递变规律,得出最佳四元数学模型[模型(4) ]:
tR = - 10. 219 + 2. 933 X1 + 0. 488 E13 + 0. 690E14 + 0. 319 E16
(2)
n = 56,R = 0. 974,R = 0. 955,S = 2. 129,F = 237. 863
式中,n、R、R2、s、F 依次为样本数、相关系数、判定系数、估计标准
误差 Fisher 检验值及 FIT值。
表 1 RI与 Xi、Km及 En的最佳变量子集回归结果
No. R R2 s F FIT Vaiable
1 0. 927 0. 859 3. 439 330. 028 5. 7716 X1
2 0. 948 0. 898 2. 950 234. 454 7. 7768 X1,E13
3 0. 966 0. 934 2. 404 244. 548 11. 3212 X1,E13,E16
4 0. 974 0. 949 2. 129 237. 863 13. 1806 X1,E13,E16,E14
5 0. 977 0. 955 2. 025 211. 620 13. 100 X1,E13,E16,E14,K1
6 0. 980 0. 960 1. 931 194. 812 11. 200 X1,E13,E16,E14,K1,K3
用式(2)计算雪莲花挥发性成分的色谱保留时间(见表 2) ,
和文献值基本吻合,平均误差为 1. 67 min。
2. 2 模型的稳健性检验
2. 2. 1 模型中变量自相关性的检验 用变异膨胀因子(variance
inflation factors,VIF)[17]评价模型的稳定性及变量是否存在自相
关性。
如 VIF = 1,表明各自变量间完全不相关;当 VIF < 5 时,说明变量
间没有明显的自相关性,所建模型是稳定的;当 VIF > 5 时,说明
变量间存在明显的共线性,所建模型不能用于估算与预测。VIF
的定义为:
VIF = 1 /(1 - R2) (3)
式中,R2 为自变量 X 中某一变量与余下变量的判定系数。
模型(4)中各自变量的自相关矩阵(VIF 值和自相关系数 R2)见
表 3。
表 2 雪莲花挥发性成分的拓扑指数和色谱保留时间
序号 化合物 X1 E13 E14 E16
色谱保留时间 tR /min
文献值 计算值 误差
1 2 -乙基 -己醇 6. 560 8. 753 0. 000 0. 000 8. 40 13. 69 5. 29
2 壬醛 6. 935 0. 000 0. 000 9. 894 10. 74 13. 70 2. 96
3 壬醇 7. 104 8. 469 0. 000 0. 000 13. 14 15. 18 2. 04
4 癸醛 7. 642 0. 000 0. 000 9. 940 14. 16 15. 83 1. 67
5 正十三烯 9. 356 0. 000 0. 000 0. 000 17. 00 17. 78 0. 78
6 2 -十一酮 8. 565 0. 000 0. 000 10. 579 17. 15 18. 80 1. 65
7 白菖油烯 10. 638 0. 000 0. 000 0. 000 19. 85 21. 62 1. 77
8 香橙烯 10. 422 0. 000 0. 000 0. 000 20. 30 20. 98 0. 68
9 正十四烷 10. 485 0. 000 0. 000 0. 000 20. 51 21. 17 0. 66
10
6,10 -二甲基 -
2 -十一酮
10. 306 0. 000 0. 000 10. 729 20. 75 24. 05 3. 30
11 α -柏木烯 10. 638 0. 000 0. 000 0. 000 20. 94 21. 62 0. 68
12 β -柏木烯 10. 475 0. 000 0. 000 0. 000 21. 22 21. 13 0. 09
13 α -香柠檬烯 10. 638 0. 000 0. 000 0. 000 21. 65 21. 62 0. 03
14 β -檀香烯 10. 475 0. 000 0. 000 0. 000 21. 94 21. 13 0. 81
15 巴比伦西亚橘烯 10. 475 0. 000 0. 000 0. 000 21. 14 21. 13 0. 01
16 β -金合欢烯 10. 475 0. 000 0. 000 0. 000 21. 26 21. 13 0. 13
17 γ -杜松烯 10. 422 0. 000 0. 000 0. 000 22. 44 20. 98 1. 46
18 α -榄香烯 10. 475 0. 000 0. 000 0. 000 23. 06 21. 13 1. 93
19 α -姜黄烯 10. 378 0. 000 0. 000 0. 000 23. 17 20. 85 2. 32
20 β -芹子烯 10. 312 0. 000 0. 000 0. 000 23. 30 20. 65 2. 65
21 姜烯 10. 585 0. 000 0. 000 0. 000 23. 57 21. 47 2. 10
22 β -倍半水芹烯 10. 422 0. 000 0. 000 0. 000 24. 50 20. 98 3. 52
23 β -马阿里烯 10. 690 0. 000 0. 000 0. 000 24. 83 21. 78 3. 05
24 β -木香醇 10. 466 9. 191 0. 000 0. 000 25. 07 25. 59 0. 52
25 土青木香烯氧化物 11. 046 0. 000 6. 199 0. 000 25. 45 27. 12 1. 67
26 石竹烯氧化物 10. 883 0. 000 5. 864 0. 000 25. 66 26. 40 0. 74
27 匙叶桉油烯醇 10. 792 10. 621 0. 000 0. 000 26. 17 27. 27 1. 10
28 月桂酸 9. 427 8. 413 0. 000 10. 206 26. 32 25. 36 0. 96
29 正十六烷 11. 899 0. 000 0. 000 0. 000 26. 57 25. 40 1. 17
30 樟烯酮 11. 098 0. 000 0. 000 12. 055 26. 89 26. 85 0. 04
31 姜醇 11. 162 9. 827 0. 000 0. 000 27. 21 27. 99 0. 78
32 红没药醇 11. 215 10. 558 0. 000 0. 000 27. 69 28. 50 0. 81
33 T -紫穗槐醇 11. 162 10. 526 0. 000 0. 000 27. 99 28. 33 0. 34
34 香橙烯氧化物 10. 831 0. 000 5. 938 0. 000 28. 26 26. 29 1. 97
35 α -杜松醇 11. 162 10. 526 0. 000 0. 000 28. 36 28. 33 0. 03
36 1 -正十七烯 13. 299 0. 000 0. 000 10. 139 28. 89 32. 83 3. 94
37 十八醛 13. 299 0. 000 0. 000 10. 139 29. 85 32. 83 2. 98
38 肉豆蔻酸 10. 841 8. 457 0. 000 10. 260 31. 60 29. 63 1. 97
39 正十八烷 13. 314 0. 000 0. 000 0. 000 32. 40 29. 63 2. 77
40 植酮 14. 004 0. 000 0. 000 10. 877 33. 30 35. 17 1. 87
41 正十五烷酸 11. 548 8. 475 0. 000 10. 281 34. 05 31. 76 2. 29
42 2 -十七酮 12. 808 0. 000 0. 000 10. 745 34. 71 31. 55 3. 16
43 5,9,13 -三烯 -植酮 13. 383 0. 000 0. 000 10. 833 35. 12 33. 30 1. 82
44 棕榈酸甲酯 13. 216 0. 000 4. 618 10. 891 35. 28 36. 00 0. 72
45 棕榈酸 12. 255 8. 491 0. 000 10. 301 36. 69 33. 89 2. 8
46 亚麻酸甲酯 13. 852 0. 000 4. 612 10. 905 38. 92 37. 91 1. 01
47 亚油酸甲酯 14. 111 0. 000 4. 616 10. 909 39. 05 38. 69 0. 36
48 植醇 15. 328 8. 829 0. 000 0. 000 39. 28 39. 97 0. 69
49 油酸 13. 410 8. 508 0. 000 10. 324 39. 92 37. 37 2. 55
50 硬脂酸 13. 669 8. 517 0. 000 10. 333 40. 02 38. 15 1. 87
51 正二十二烷 16. 142 0. 000 0. 000 0. 000 40. 48 38. 10 2. 38
52 正二十三烷 16. 849 0. 000 0. 000 0. 000 41. 72 40. 21 1. 51
53 正二十五烷 18. 263 0. 000 0. 000 0. 000 43. 76 44. 45 0. 69
54 正二十六烷 18. 971 0. 000 0. 000 0. 000 44. 64 46. 56 1. 92
55 正二十七烷 19. 678 0. 000 0. 000 0. 000 45. 49 48. 68 3. 19
56 正二十八烷 20. 385 0. 000 0. 000 0. 000 47. 48 50. 80 3. 32
表 3 模型(4)中各描述符的自相关矩阵与 VIF值
变量 X1 E13 E14 E16 R2 VIF
X1 1 0. 027 1. 028
E13 0. 163 1 0. 069 1. 074
E14 0. 033 0. 206 1 0. 050 1. 053
E16 0. 014 0. 025 0. 080 1 0. 008 1. 008
由表 3 可知,各自变量的 VIF值均大于 1 且小于 5,说明所得
模型是稳健的。
2. 2. 2 模型的交互检验 采用逐一剔除法(LOO)对模型(4)进
行交互验证,得到交叉验证相关系数 RCV为 0. 969,比原模型的相
关系数 0. 974 略低,交叉验证标准偏差 SCV值为 2. 273,也只是比
原模型的标准误差 2. 219 略大,这说明所建模型的稳定性与预测
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能力均较为理想。
3 讨论
在气相色谱分析中,色谱保留时间和溶质分子与固定相之间
的作用力有关。分子间力越大,分子的保留时间越长。分子间作
用力包括取向力、诱导力、色散力和氢键。槲叶雪莲花中所含 56
个挥发性化合物除了少部分的非极性分子外,多数为弱极性分
子,所以分子间的作用力以色散力为主。色散力主要和分子的大
小有关,分子越大,色散力越大。进入模型的分子价连接性指数
X1 主要反应分子的大小,所以其值可以表征色散力的大小,进入
模型的另外三个指数 E13、E14、E16,他们对应的子结构片段为:-
OH,- O -,C = O,均为极性基团,可以表征诱导力和色散力的大
小,所以色谱保留时间和这四种指数均正相关,这些已被式(2)
中,四种指数钱的系数均为正及 X1 前的系数大于 E13、E14、E16前
的系数所证实。两种指数联合使得式(2)的削减误差比例(即
R2)为 94. 9%,只有 5. 1%的影响 tR 的其他因素未被揭示,可以
认为 X1、E13、E14和 E16较好地表征了影响 tR 的本质因素。
本研究用连接性指数和电拓扑状态指数所建的数学预测模
型具有良好的预测能力和较强的稳健性,可以用于预测槲叶雪莲
花挥发成分色谱保留时间的预测,同时该方法还可以用于其他天
然产物中挥发性组分色谱保留值的预测,具有一定的普适性。
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收稿日期:2011-08-08; 修订日期:2011-12-07
基金项目:江西省教育厅科技计划项目(No. GJJ11653) ;
江西省卫生厅中医药科研重点项目(No. 2011Z07)
作者简介:李淑雯(1975-) ,女(汉族) ,江苏南昌人,现任江西中医药高等
专科学校副教授,博士学位,主要从事中药复方药理研究工作.
香附醋制前后对肝细胞膜通透性的影响
李淑雯,胡志方
(江西中医药高等专科学校,江西 抚州 334000)
摘要:目的 通过研究香附醋制对肝细胞膜通透性的影响,初步阐明“醋制入肝”理论的机制。方法 采用 MTT法检测生
品与醋制品含药血清对肝细胞活性的影响;并采用流式细胞仪分别检测正常组、生品组,低、中、高浓度醋制品组含药血
清对肝细胞通透性的影响。结果 与正常组比较,香附生品及醋制品含药血清均可增加肝细胞膜通透性,且醋制品作用
更加明显。结论 香附醋制后可增强肝细胞膜的通透性,表明“醋制入肝”的作用机制可能与影响肝细胞膜通透性有关。
关键词:香附; 醋制; 肝细胞膜通透性
DOI标识:doi:10. 3969 / j. issn. 1008-0805. 2012. 06. 033
中图分类号:R285. 5 文献标识码:B 文章编号:1008-0805(2012)06-1395-02
香附为莎草科植物 Cyperus rotundus L. 的干燥根茎,始载于
《名医别录》。香附本为行气药,但经过辅料加工炮制后,又能入
血分,前人称其为“血中气药”,为妇科调经止痛的要药,有“气病
之总司,女科之主帅”之美称,临床应用需炮制入药。醋制是香
附的主要制法之一,自宋代以来记载有醋汤煎、醋盐煮、酒醋炒、
醋炒、醋煮等方法。醋制法是一种以醋为辅料的传统中药炮制技
术。《素问·至真要大论》曰:“酸先入肝……。”《医学入门》载
有“入肝用醋”,香附醋制能增强疏肝理气止痛作用[1]。可见,醋
制不仅仅是一种简单的炮制方法,更是中药配伍方式的一种体
现,通过醋制,可引药直达肝经,发挥更大的药效。本研究就香附
醋制前后对肝细胞膜通透性的影响进行了探讨,以期初步阐明
“醋制入肝”理论的作用机制,为中药炮制引经机理的研究提供
依据。
1 材料与仪器
1. 1 动物 SD大鼠,SPF级,雌雄各半,体质量 160 ~180 g,由江西
省医学实验动物中心提供,合格证号:SCXXK(赣)2008 -0001。
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LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2012 VOL. 23 NO. 6 时珍国医国药 2012 年第 23 卷第 6 期