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HPLC-TOF/MS对中药猫人参化学成分的快速鉴别



全 文 :中南药学 2014 年 2 月 第 12 卷 第 2 期 Central South Pharmacy. February 2014, Vol. 12 No. 2
165
北京:人民卫生出版社,1998:121.
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(收稿日期:2013-08-20; 修回日期:2013-09-12)

作者简介:吕昉,女,药师,主要从事临床药学工作,Tel:(021)81875577,E-mail:lvfang-2005@163.com * 通讯作者:吕磊,男,
主管药师,主要从事中药药效物质基础及体内代谢研究,Tel:(021)81875584,E-mail:k_owen2002@126.com
HPLC-TOF/MS对中药猫人参化学成分的快速鉴别
吕昉,赵亮,郑磊,吕磊 *(上海东方肝胆外科医院药材科,上海 200438)
摘要:目的 运用高效液相 -高分辨飞行时间质谱(HPLC-TOF/MS)技术快速鉴别中药猫人参化学成分。
方法 色谱分离采用 SHISEIDO MG C18(3.0 mm×100 mm,3 μm)色谱柱;流动相为乙腈和 0.1%甲酸水溶液,
梯度洗脱,0~ 10 min:10%~ 25%A,10~ 35 min:25%~ 90%A,35~ 40 min:90%A;柱温 25 ℃;流
速 0.6 mL·min- 1,柱后分流比为 2 :1。质谱定性采用飞行时间质谱,电喷雾离子源(ESI),正离子模式,
质量数扫描范围 m/z 100~ 1 000。结果 一次性鉴别出猫人参中 15种的化学成分,其中 2种成分首次从猫
人参中发现。结论 建立了一种基于 HPLC-TOF/MS技术对猫人参中化学成分进行快速鉴别的方法,为中药
猫人参的质量控制及体内的深入研究奠定了基础。
关键词:猫人参;化学成分;鉴别;飞行时间质谱
中图分类号:R284.1    文献标识码:A    文章编号:1672-2981(2014)02-0165-04
doi:10.7539/j.issn.1672-2981.2014.02.018
Rapid identifi cation of chemical constituents in Actinidia valvata
Dunn. by HPLC-TOF/MS
LV Fang, ZHAO Liang, ZHENG Lei, LV Lei* (Department of Pharmacy, Eastern Hepatobiliary Surgery Hospital,
Shanghai 200438)
Central South Pharmacy. February 2014, Vol. 12 No. 2 中南药学 2014 年 2 月 第 12 卷 第 2 期
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猫人参又名猫气藤、沙梨藤、糯米饭藤、痈草,为
猕猴桃科植物对萼猕猴桃 Actinidia valvata Dunn.或大籽
猕猴桃 A.macrosperma C.F.Liang的干燥根,主产于浙江、
安徽、江西等地,为《浙江民间常用草药》、《全国中
草药汇编》所收载 [1]。猫人参性寒、味苦,归肺、胃经,
具有清热解毒、祛风除湿的功效,主要用于骨髓炎、疮
疡脓肿、风湿痹痛、肝硬化、妇女白带、腹腔积液、麻
风病等,近年来多用于抗肿瘤治疗 [2]。猫人参为本院肝
癌治疗基本方 “清肝散结方” 的君药成分,其化学物质
基础研究对于临床应用具有重要意义。
目前,对猫人参化学成分的相关报道多局限于挥发
油成分 [3-4]、无机元素 [5]和氨基酸成分分析 [6],而对于猫
人参中具有药效活性的非挥发性天然产物分析较少,仅
有少量采用植物化学分离提取方法的报道 [7-8]。HPLC和
TOF/MS串联技术对于中药的定性鉴定非常有效,它能
在短时间内获得化合物的精确分子量,并通过建立的已
知化合物数据库对被测成分进行鉴别,相比于其他方法
具有操作简便、耗时短、结果准确的优势 [9-10]。猫人参中
现已知的非挥发性成分非常有限,本文运用 HPLC- TOF/
MS技术成功地快速鉴别出猫人参中 15种化学成分。
1 仪器与试药
1.1 仪器
Agilent 1100系列高效液相色谱仪(美国安捷伦公
司,配有在线脱气机、四元泵、自动进样器、柱温箱和
二极管阵列检测器);Agilent 6220 高分辨飞行时间质谱
仪 [美国安捷伦公司,配有标准电喷雾离子源(ESI)、
MassHunter Data Acquisition 在 线 工 作 站 和 Qualiative
Analysis离线分析软件 ]。DJ-04药材粉碎机(上海淀久
公司);METTLER AE240型十万分之一电子天平(瑞
士梅特勒公司);KUDOS-SK2200H 超声发生器(上海
科导超声仪器公司)。
1.2 试药
羟基积雪草酸(批号:110893-201001)、积雪草酸
(批号:110892-201004)、齐墩果酸(批号:110709-
201005)和熊果酸(批号:110742-201016)对照品均购
自中国食品药品检定研究院(纯度均 > 99.0%),乙腈
和甲酸为色谱纯(Fisher,USA),其余试剂均为分析纯(上
海国药集团化学试剂有限公司),水为纯水。猫人参药
材(产自浙江,上海雷允上大药房,批号:20120503)
经第二军医大学生药教研室黄宝康副教授鉴定为猕猴桃
科植物对萼猕猴桃 Actinidia valvata Dunn. 的干燥根。
2 方法
2.1 对照品溶液的制备
分别精密称取羟基积雪草酸、积雪草酸、齐墩果酸
和熊果酸对照品 5.11、5.20、5.05、5.16 mg,置 10 mL
量瓶中,加甲醇稀释定容,配成浓度分别为 511、520、
505、516 μg·mL- 1的混合母液,精密吸取母液 1 mL置
于 100 mL量瓶,加甲醇定容后,即得对照品混合溶液。
2.2 供试品溶液的制备
精密称取猫人参药材粉末 100 g(过 40目筛),置
3 000 mL圆底烧瓶中,加 70%乙醇 1 000 mL,加热回流
处理 2 h,放置室温,补足失重,摇匀,经 0.22 μm微孔
滤膜滤过,取续滤液,即得猫人参样品溶液。
2.3 色谱条件
色谱柱:SHISEIDO MG C18(3.0 mm×100 mm,3 μm)
(A3RA01131);流动相 A相为乙腈,B相为水(含
0.1%甲酸),梯度洗脱,0~ 10 min:10%~ 25%A,
10~ 35 min:25%~ 90%A,35~ 40 min:90%A;进
样量:5 μL;流速:0.6 mL·min- 1;柱温 25 ℃;运行
时间 40 min;柱后分流比为 2 :1。
2.4 质谱条件
采用 ESI源,正离子模式,雾化气为高纯氮气。具
体质谱参数:毛细管电压 3 500 V,干燥气温度 350 ℃,
干燥气流速 10 L·min- 1,雾化气压力 40 psi,碎片电压
180 V;参比离子 m/z 121.050 8、m/z 922.009 7;质量数扫
描范围 m/z 100~ 1 000。测定样品之前,使用调谐液校
准质量轴,以保证质量精度误差< 1 ppm。
2.5 猫人参化学成分数据库的建立
根据国外专业数据库 Pubmed、ChemSpider、中科院
化学专业数据库等及国内外相关研究文献,收集了猫人
参中各种非挥发性化学成分名称及分子式共 25个。采用
安捷伦“formula-database generator”软件(含各元素精
确质量数),根据各成分碳、氢、氧的个数,计算精确
分子量,建立了包括化合物名称、分子式、精确分子量、
M+ H和M+ Na准分子离子峰分子量的相应的化学成
分数据库。
3 结果和讨论
3.1 试验条件的优化
对于提取方法,本试验首先考察了超声法和回流法,
结果发现回流法可获得的峰容量明显高于超声法,而且
Abstract: Objective To analyze the chemical constituents in Actinidia valvata Dunn. by high-performance liquid
chromatography-time of fl ight mass spectrometry (HPLC-TOF/MS). Methods The separation was performed on a SHI-
SEIDO MG C18 reverse phase column (3.0 mm×100 mm, 3 μm). The mobile phase consisted of water (containing 0.1%
formic acid) and acetonitrile was used as gradient elution: 0- 10 min: 10%- 25%A; 10- 35 min: 25%- 90%A;
35- 40 min: 90%A. The fl ow rate was 0.6 mL·min- 1, the post-column split ratio was 2 :1, and the temperature of
column was 25 ℃ . Time-of-fl ight mass spectrometer (TOF/MS) and electrospray ion source (ESI) were applied in quali-
tative analysis under positive ion mode, and mass scan range was m/z 100- 1 000. Results A total of 15 of the major
chemical constituents in Actinidia valvata Dunn., including 2 new compounds, were identifi ed by HPLC-TOF/MS. Con-
clusion A rapid and effi cient HPLC-TOF/MS method to determine the chemical constituents in Actinidia valvata Dunn.
has been established, which paves a way for the quality control and further studies of the herb in vivo.
Key words: Actinidia valvata Dunn.; chemical constituent; identifi cation; TOF/MS
中南药学 2014 年 2 月 第 12 卷 第 2 期 Central South Pharmacy. February 2014, Vol. 12 No. 2
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部分主峰的响应也更佳,故放弃了简单的超声法而选择
回流提取。对于回流法,采用三因素三水平的正交设计,
考察了不同提取溶剂(甲醇、50%甲醇及 70%乙醇),
提取时间(1、2、3 h)以及提取溶剂量(5、10、20倍)
对提取效果的影响。结果发现采用药材量 10倍体积 70%
乙醇回流提取 2 h,获得的峰容量大,提取效果最佳,故
选为提取方法。
对色谱条件的摸索,首先比较了甲醇 -水、乙腈 -
水系统,发现乙腈的洗脱效果优于甲醇,且各色谱峰分
离效果更好,加入 0.1%甲酸可以改善峰拖尾,并提高
质谱响应,故采用乙腈 -水(0.1%甲酸)为流动相。流
动相比例的确定经过了反复摸索和微调整,最终的梯度
洗脱程序出峰完全且分布均匀。质谱检测比较了正、负
离子 2种扫描模式,结果发现正离子模式下峰容量大、
质谱响应更好,故试验最终选择在正离子模式下进行。
猫人参样品溶液的总离子流图见图 1。
3.2 方法学考察
3.2.1 系统适用性试验 根据样品溶液中所鉴别出的 15
个峰的提取离子流图(EIC)计算系统适用性,15个峰
的理论塔板数均> 10 000,分离度均> 1.5,脱尾因子为
1.013±0.035,符合方法学要求。
3.2.2 专属性考察 进样溶剂 70%乙醇,获得空白对照图
谱,空白溶剂对所鉴别出的 15个峰无干扰,并且 15个
成分的准分子离子峰均为基峰,证明方法的专属性良好。
3.2.3 检测限考察 将各标准品混合溶液进行逐级稀释,以
信噪比 3 :1确定其检测限,结果羟基积雪草酸、积雪草酸、
齐墩果酸和熊果酸的检测限分别为 2.55、2.60、2.53、2.58
ng·mL- 1,证明该方法的检测限可< 5 ng·mL- 1。
3.2.4 耐用性考察 考察 4个因素的微小改变对试验结果
的影响,包括色谱柱批号(A3RA01081、A3RA01131、
A3RA01251), 流 速(0.5、0.6、0.7 mL·min - 1),
水相甲酸比例(0.08%、0.1%、0.12%)及柱温(20、
25、30 ℃),结果显示,15个峰的峰面积及保留时间
的 RSD均< 10%,系统适用性参数符合方法学要求,
证明方法的耐用性良好。
3.3 利用对照品鉴别化合物
试验中利用已有的 4个对照品,无偏差的鉴别出
羟基积雪草酸(madecassic acid)、积雪草酸(asiatic
acid)、齐墩果酸(oleanolic acid)和熊果酸(ursolic
acid)4个化合物,混合对照品的总离子流图见图 2。
图 1 猫人参药材提取物 TOF/MS总离子流图
Fig 1 Total ion current chromatography of Actinidia valvat. Dunn extract
×106
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39
count vs acquisition time /min
图 2 猫人参混合对照品 TOF/MS总离子流图
Fig 2 Total ion current chromatography of mixed reference substance
4.羟基积雪草酸(madecassic acid);6.积雪草酸(asiatic acid);11.
齐墩果酸(oleanolic acid);12.熊果酸(ursolic acid)
×106
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39
count vs acquisition time /min
3.4 利用精确质量数和同位素分布鉴别化合物
以 2号峰(tR= 4.51 min)为例说明猫人参中色谱
峰的鉴别过程。TIC图中保留时间为 4.51 min的色谱峰
显示的准分子离子为 291.086 1,利用 Qualiative Analysis
软件的分析工具(calculator)计算精确质量数的可能
元素组成(< 5 ppm),确定分子式为 C15H10O6。计算
C15H10O6的同位素分布情况,与实际情况进行比对,从
图 3A可以看出同位素分布的理论值(方框所示)与实际
值(方框内峰所示)吻合良好,比对数据库中已知化合
物的信息,确定此峰为 Cianidanol或 L-Epicatechin。由于
猫人参数据库中同分异构体较多,作者通过计算油水分
配系数(logP),根据化合物的极性进行初步区分,后
期可考虑调节碎片电压获得化合物的裂解规律进一步确
认。在鉴别过程中,作者发现保留时间为 12.95 min(N1)
和 19.94 min(N2)的 2个峰响应较高,而未能在数据库
中找到归属。其准分子离子分别为 313.143 3和 457.331 5,
计算出的元素组成为 C19H20O4和 C29H44O4,初步推断为
同属植物所含成分Miltionone Ⅱ和 Goreishic acid Ⅲ,其
精确分子量及同位素分布见图 3B和 3C。
图 3 峰 2(A)、峰 N1(B)和峰 N2(C)的准确质量及同位素分布图
Fig 3 Accurate mass and isotopic distribution mass spectrogram of peak 2(A),peak N1(B)and peak N2(C)
289 290 291 292 293 294 295
count vs mass-to charge(m/z)
311 312 313 314 315 316 317
count vs mass-to charge(m/z)
455 456 457 458 459 460 461
count vs mass-to charge(m/z)
×105
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
×104
6.5
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
×105
7
6.5
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
CBA291.086 1
[M+H ]+
292.088 6
[M+H ]+ 293.098 0
[M+H ]+
313.143 3
[M+H ]+
314.147 0
[M+H ]+
315.150 0
[M+H ]+
457.331 5
[M+H ]+
458.334 2
[M+H ]+
459.335 0
[M+H ]+
3.5 猫人参中化学成分的鉴别结果
根据飞行时间质谱测得精确的相对分子量,应用
Qualiative Analysis质谱分析软件计算分子组成,结合
同位素分布情况比对所建数据库,并在上述对照品鉴
Central South Pharmacy. February 2014, Vol. 12 No. 2 中南药学 2014 年 2 月 第 12 卷 第 2 期
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别结果及油水分配系数对同分异构体初步区分的基础
上,对猫人参药材在正离子模式下所得色谱图中的色
谱峰进行分析,初步鉴别出 15个化学成分,其中峰 N1
MiltiononeⅡ和峰 N2 Goreishic acid Ⅲ为首次在猫人参中
发现,鉴别结果见表 1。
4 结论
本文运用 HPLC-TOF/MS技术快速鉴别出猫人参中
15种化学成分,包括 2种首次在该药材中发现的成分。
该方法在传统的植物化学分离提取基础上对色谱峰进一
步明确化,为猫人参药材的质量控制及体内的深入研究
奠定了良好的基础。

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(收稿日期:2013-09-11; 修回日期:2013-10-30)
表 1 猫人参药材提取物中各化学成分的鉴别分析结果
Tab 1 Qualitative analysis of chemical constituents in Actinidia valvata Dunn.
No.
tR
/min
鉴别
(identifi cation)
分子式
(formula) M+ X
理论值
(theoretical)
(m/z)
试验值
(experimental)
(m/z)
误差
(error)
/ ppm
1 3.30 异它乔糖苷 C13H18O8 M+ Na 325.089 9 325.091 5 4.92
2 4.51 儿茶素 C15H14O6 M+ H 291.086 3 291.086 1 - 0.65
M+ Na 313.068 3 313.068 4 0.37
3 6.22 表儿茶素 C15H14O6 M+ H 291.086 3 291.087 6 4.46
4 18.50 羟基积雪草酸 C30H48O6 M+ H 505.352 4 505.350 4 - 4.32
M+ Na 527.334 9 527.332 8 - 3.98
5 20.93 远志酸 C30H48O6 M+ Na 527.334 3 527.333 6 - 1.32
6 21.70 积雪草酸 C30H48O5 M+ H 489.357 5 489.356 0 - 2.90
M+ Na 511.339 4 511.338 4 - 2.12
7 22.50 阿江榄仁酸 C30H48O5 M+ H 489.357 5 489.358 2 1.50
M+ Na 511.339 4 511.338 1 - 2.72
8 23.22 caulophyllogenin C30H48O5 M+ H 489.357 5 489.356 8 - 1.43
M+ Na 511.339 4 511.337 6 - 3.52
9 26.99 3β-香豆素酰基 -2α,24-二羟基熊果酸 C39H54O7 M+ H 635.394 2 635.395 8 2.40
M+ Na 657.376 2 657.375 4 - 1.07
10 28.08 3β-香豆素酰基 -2α,23-二羟基熊果酸 C39H54O7 M+ H 635.394 2 635.391 5 - 4.25
M+ Na 657.376 2 657.374 2 - 2.90
11 28.46 齐墩果酸 C30H48O3 M+ H 457.367 6 457.367 3 - 0.74
12 28.92 熊果酸 C30H48O3 M+ H 457.367 6 457.369 4 3.93
13 34.79 胡萝卜苷 C35H60O6 M+ Na 599.428 8 599.431 5 4.50
N1 12.95 丹参醌酚Ⅱ C19H20O4 M+ H 313.143 4 313.143 3 - 0.32
N2 19.94 五灵脂三萜酸Ⅲ C29H44O4 M+ H 457.331 2 457.331 5 0.65
注(Note):误差(error)/ppm:(experimental molecular mass- theoretical molecular mass)/ theoretical molecular mass×106.