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鄂西北地区竹叶柴胡UPLC-MS指纹图谱研究



全 文 :基金项目:科技部 2010 年度科技型中小企业技术创新基金(编号:10C26214204534);湖北省 2011 计划资助项目(编号:4)
通讯作者:杜士明 Tel:(0719)8801393 E-mail:
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dsmch@ sina. com
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(2014-01-06 收稿 2014-03-10 修回)
鄂西北地区竹叶柴胡 UPLC-MS指纹图谱研究
蔡华1 叶方1 杨光义1 肖凌2 杜士明1 (1.湖北医药学院附属十堰市太和医院 湖北十堰 44200;2.湖北省食品
药品监督检验研究院)
摘 要 目的:对鄂西北地区竹叶柴胡的 UPLC-MS指纹图谱进行研究,建立鄂西北地区竹叶柴胡药材的质量评价体系。方
法:采用 UPLC-MS测定鄂西北竹叶柴胡 10 批样品的指纹图谱。色谱条件为 ACQUITY UPLC RBEH C18色谱柱( 100 mm ×
2. 1 mm,1. 7 μm) ,采用梯度洗脱,流动相为乙腈-0. 3%甲酸水,流速为0. 2 ml·min -1,检测波长为 203 nm;电喷雾离子源: ESI
( -) 。结果:鄂西北地区竹叶柴胡化学成分指纹图谱共检出 8 个分离度良好的共有峰;通过质谱信息结合文献报道,分离鉴定
了 6 个化合物。结论:该方法简便、快速,所得 UPLC-MS指纹图谱及其评价指标为科学评价鄂西北地区竹叶柴胡药材的质量
提供了依据。
关键词 竹叶柴胡; 指纹图谱; 质量控制;超高压液相色谱-质谱法
中图分类号:TQ460. 7 + 2 文献标识码:A 文章编号:1008-049X(2014)05-0797-04
Study on UPLC-MS Fingerprint of Bupleurum Marginatum in Northwest Hubei
Cai Hua1,Ye Fang1,Yang Guangyi1,Xiao Ling2,Du Shiming1(1. Department of Pharmacy,Taihe Hospital Affiliated with Hubei U-
niversity of Medicine,Hubei Shiyan 442000,China;2. Hubei Institute for Food and Drug Supervision and Inspection)
ABSTRACT Objective:To study the UPLC-MS fingerprint of Bupleurum marginatum DC. in northwest Hubei and establish the
quality evaluation system for the herb. Methods:A UPLC-MS method was used to analyze 10 samples of B. marginatum DC with the
following chromatographic conditions:an ACQUITY UPLC RBEH C18 column (100 mm × 2. 1 mm,1. 7 μm)was used,the mobile
phase consisted of acetonitrile-0. 3% formic acid water with gradient elution,the flow rate was 0. 2 ml·min -1,and the detection
wavelength was 203nm with ESI(-). Results:There were 8 common peaks in the UPLC-MS fingerprint of B. marginatum DC. Through
analyzing the information of mass spectrometry and combining the references,6 peaks were identified. Conclusion:The UPLC-MS fin-
gerprint method is simple,rapid and feasible. The acquired UPLC-MS fingerprint of B. marginatum DC. and the evaluation indices can
provide the scientific quality assessment of B. marginatum DC.
KEY WORDS Bupleurum marginatum;Fingerprint;Quality control;UPLC-MS
柴胡是传统大宗药材,在中国、韩国、日本等地
广范应用于解热、镇痛,保肝护肝等疾病的治疗。在
柴胡的药用历史上,药材的来源比较复杂,除多数为
伞形科柴胡属植物外,还有石竹科等其他科植
物[1]。目前我国药材市场上的柴胡主要包括伞形
科植物北柴胡(BupLeurum chinese DC.)、狭叶柴胡
(B. scorzonerifoLium willd.)和竹叶柴胡(B. mar-
ginatum WaLL. ex DC.)三大品种,但我国药典只收
录了北柴胡和狭叶柴胡作为正品柴胡。虽然没有明
确收录竹叶柴胡(B. marginatum WaLL. ex DC.),但
在我国的云南、贵州、四川北部、陕西南部、湖北等多
个地区均广泛使用,资源调查结果也显示鄂西北地
区称为“北柴胡”的柴胡药材实际均为竹叶柴胡,没
有在鄂西北地区发现北柴胡生长[2],而鄂西北“北
柴胡”以品质优良而远销海内外,说明竹叶柴胡的
药用价值在药材市场上已获得广泛认可。另一方
面,柴胡药材面临着用量在逐年增加、而野生资源日
益减少的矛盾[3],如何解决这个矛盾是一个重要的
课题。扩大柴胡的药材资源、推广中药材优良生产
质量管理规划(good agricultural practice,GAP)种植
是解决这一矛盾的重要手段。根据资源调查的结果
可知,竹叶柴胡是鄂西北地区柴胡药材的优势品种,
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中国药师 2014 年第 17 卷第 5 期 China Pharmacist 2014,Vol. 17 No. 5
可以充分利用本地区良好的气候、地理条件,大力推
广 GAP种植。由于指纹图谱具有综合、宏观、“模
糊”的非线形特征[4],适合进行中药的质量控制研
究。本试验利用超高效液相-质谱联用(UPLC-MS)
建立竹叶柴胡的指纹图谱,为本地区竹叶柴胡规范
使用、质量控制和 GAP种植提供理论基础。
1 仪器与试药
UPLC Xevo TQ 液相色谱-质谱联用仪 (美国
Waters 公司)和 Masslynx软件数据处理系统;GWA-
UN型超纯水机(北京普析通用);AUW120D型电子
天平(岛津公司);CQX25-06 型超声波震荡器(上海
必能信超声有限公司)。
柴胡皂苷 a(SSa)对照品(中国食品药品检定研
究院,批号:110777-200406);柴胡皂苷 d(SSd)对照
品(中国食品药品检定研究院,批号:110778-
200505);柴胡皂苷 c(SSc)对照品(上海源叶生物科
技有限公司,批号:20120726)。
不同产区柴胡样品见表 1,经湖北中医药大学
中药资源和中药复方教育部重点实验室陈科力教授
鉴定。样品粉碎,过 4 号筛备用。乙腈、甲醇、甲酸
为色谱醇,水为自制超纯水,其他试剂均为分析纯。
表 1 柴胡样品及来源表
样品
编号 药材品种 拉丁名 样品产地 样品来源
1 竹叶柴胡 B. marginatumWaLL. ex DC.
湖北房县野人
谷镇野生
秋季
现采
2 竹叶柴胡 B. marginatumWaLL. ex DC.
湖北保康
高桥镇种植
秋季
采集
3 竹叶柴胡 B. marginatumWaLL. ex DC.
湖北秭归
县野生
湖北神农本草饮
片有限公司提供
4 竹叶柴胡 B. marginatumWaLL. ex DC. 郧西安家 秋季采集
5 竹叶柴胡 B. marginatumWaLL. ex DC. 神家架 1
湖北神农本草饮
片有限公司提供
6 竹叶柴胡 B. marginatumWaLL. ex DC. 郧县大柳 秋季采集
7 竹叶柴胡 B. marginatumWaLL. ex DC. 郧县鲍峡 秋季采集
8 竹叶柴胡 B. marginatumWaLL. ex DC. 神农架 2
湖北神农本草饮
片有限公司提供
9 竹叶柴胡 B. marginatumWaLL. ex DC. 丹江凉水河 秋季采集
10 竹叶柴胡 B. marginatumWaLL. ex DC. 竹溪水平 秋季采集
2 方法与结果
2. 1 液相色谱与质谱联用条件和系统适应性试验
色谱柱:ACQUITY UPLC RBEH C18(100 mm ×
2. 1 mm,1. 7 μm);检测波长:203 nm;柱温:30℃,样
品室温度 10℃;以乙腈为流动相 A,以0. 3%甲酸水为
流动相 B,梯度洗脱:0 ~ 20 min,25 ~ 90% A;20 ~ 22
min,90 ~ 25% A;22 ~ 25 min,25% A;流速:0. 2 ml·
min -1;进样量 2 μl;电喷雾离子源:ESI(-)。柴胡药
材和柴胡皂苷 c、a、d对照品的 TIC图谱见图 1。
A.对照品 B.竹叶柴胡药材
2.柴胡皂苷 c 3.柴胡皂苷 a 6.柴胡皂苷 d
图 1 LC-MS色谱图
2. 2 对照品溶液的制备
精密称取 SSa、SSd、SSc 适量,加甲醇制成每 ml
含 SSa 0. 48 mg和 SSd 0. 48 mg、SSc 0. 46 mg的溶
液,摇匀,0. 22 μm滤膜滤过即得对照品贮备液。
2. 3 供试品溶液的制备
精密称取柴胡粉末(四号筛)0. 5 g,置具塞锥形
瓶中,加入 5%浓氨试液的甲醇溶液 25 ml,密塞,
30℃水温超声处理(200 W,40 kHz)30 min,滤过,用
甲醇 20 ml分两次洗涤容器及药渣,洗液与滤液合
并,回收溶剂至干,残渣加甲醇溶解,转移至 5 ml量
瓶中,加甲醇至刻度,摇匀,0. 22 μm滤过,取续滤液
5 μl加 25%乙腈至 1 000 μl,即得供试品溶液。
2. 4 方法学考察
2. 4. 1 精密度试验 取房县野人谷镇的同一批供
试品溶液,按“2. 1”项下方法连续进样 6 次。结果 8
个共有峰相对保留时间的 RSD 小于0. 5%,图谱峰
相对峰面积 RSD 均小于 5%;采用国家药典委员会
“中药指纹图谱相似度评价系统(2004A 版)”软件
处理结果表明,其相似度均 > 0. 95,符合指纹图谱技
术要求,说明精密度良好。
2. 4. 2 重复性试验 取房县野人谷乡柴胡样品 6
份,按“2. 3”项下方法制备供试品溶液,按“2. 1”项
下方法进样测定。结果 8 个共有峰相对保留时间的
RSD小于0. 6%,图谱峰相对峰面积 RSD 均小于
5%;将测量结果采用国家药典委员会“中药指纹图
谱相似度评价系统(2004A 版)”软件处理,结果表
明,其相似度均 > 0. 95,符合指纹图谱技术要求,说
明重复性良好。
2. 4. 3 稳定性试验 取同一样品溶液在 0,4,8,
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12,24 h分别进样,按“2. 1”项下方法进样测定。结
果 8 个共有峰相对保留时间的 RSD 小于0. 5%,图
谱峰相对峰面积 RSD 均小于 5%;将测量结果采用
国家药典委员会“中药指纹图谱相似度评价系统
(2004A版)”软件处理,结果表明,其相似度均 >
0. 95,符合指纹图谱技术要求,表明样品供试品溶液
在 24 h内检测对结果无影响,稳定性良好。
2. 5 指纹图谱相似性评价
2. 5. 1 竹叶柴胡药材指纹图谱的建立及对照指纹
图谱的生成 按“2. 1”项下色谱条件,对 1 ~ 10 批
竹叶柴胡供试品进样分析,记录 TIC 图谱。采用
《中药色谱指纹图谱相似度评价系统 2004 版》软件
对所有图谱进行比较,根据 10 批供试品溶液的 TIC
图谱给出的相关技术参数,采用自动匹配法生成共
有指纹图谱 R并分析各样品之间共有峰和相似度,
确定共有峰。结果发现 10 批供试品有共有峰 8 个
(图 2)。通过保留时间定性可知 5. 79、7. 69、
10. 17 min时分别为柴胡皂苷 c、a、d 的图谱峰,SSa
的图谱峰峰形较好,含量较高,将其设为参照峰
(S),计算各共有峰对它的相对保留时间和相对峰
面积,便于用数字统一标定各个柴胡样本的指纹图
谱特征,结果见表 2、表 3。
表 2 竹叶柴胡指纹图谱共有峰相对保留时间
峰号
样品号
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10
RSD
(%)
1 0. 165 0. 165 0. 165 0. 165 0. 165 0. 166 0. 166 0. 165 0. 165 0. 165 0. 26
2 0. 766 0. 766 0. 766 0. 766 0. 768 0. 767 0. 767 0. 766 0. 768 0. 766 0. 11
3 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 0. 00
4 1. 084 1. 084 1. 084 1. 084 1. 084 1. 086 1. 084 1. 084 1. 086 1. 084 0. 08
5 1. 179 1. 177 1. 176 1. 175 1. 176 1. 195 1. 204 1. 176 1. 176 1. 192 0. 88
6 1. 323 1. 321 1. 322 1. 321 1. 322 1. 324 1. 323 1. 323 1. 323 1. 321 0. 08
7 1. 404 1. 403 1. 403 1. 401 1. 403 1. 405 1. 406 1. 402 1. 404 1. 403 0. 10
8 1. 601 1. 597 1. 600 1. 598 1. 601 1. 623 1. 616 1. 615 1. 615 1. 614 0. 59
表 3 竹叶柴胡指纹图谱共有峰相对峰面积
峰号
样品号
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10
RSD
(%)
1 0. 419 0. 390 0. 392 0. 368 0. 432 0. 504 0. 642 0. 386 0. 379 0. 852 32. 72
2 0. 087 0. 112 0. 090 0. 197 0. 091 0. 060 0. 086 0. 090 0. 309 0. 076 63. 59
3 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 1. 000 0. 00
4 0. 299 0. 132 0. 036 0. 533 0. 190 0. 157 0. 094 0. 124 0. 304 0. 131 72. 02
5 0. 046 0. 054 0. 078 0. 024 0. 032 0. 022 0. 053 0. 056 0. 017 0. 023 48. 80
6 0. 849 0. 872 0. 973 1. 131 0. 916 0. 904 0. 886 0. 906 0. 921 1. 014 8. 86
7 0. 299 0. 171 0. 082 0. 653 0. 200 0. 117 0. 145 0. 200 0. 393 0. 171 69. 76
8 0. 148 0. 135 0. 147 0. 162 0. 166 0. 194 0. 208 0. 136 0. 181 0. 295 27. 06
由表 2、表 3 可知,10 批竹叶柴胡各共有峰平均
相对保留时间的 RSD小于0. 90%,而相对峰面积的
RSD较大,表明各样品主要成分基本一致,但各成分
含量有较大区别,证明相同品种不同产区柴胡的化
学成分含量有明显影响。
2. 5. 2 相似度分析 将 10 批竹叶柴胡供试品的图
谱数据导入“中药色谱指纹图谱相似度评价系统
(2004A)”,经校正后采用自动匹配模式,生成匹配
图谱(图 2),对色谱峰差异性和整体相似性进行评
价。结果 10 批样品与共有指纹图谱的相似度在
0. 91 ~ 0. 99之间,其他各样品间的相似度均大于
0. 86,说明各样品间相似程度较高,结果见表 4。
2. 5. 3 聚类分析 采用组间连接法(Between-
groups linkage)选取欧氏距离平方和作为样品的测
度,运用 SPSS16. 0 对竹叶柴胡指纹图谱数据进行聚
类分析,结果见图 3。聚类分析将 11 批竹叶柴胡分
为两类,湖北神农架林区、房县野人谷乡、湖北保康
的样本为一类,郧县鲍峡、郧县大柳、竹溪水平的样
本为一类,郧西安家乡、丹江口市凉水河镇和湖北秭
图 2 竹叶柴胡相似度比较图
归的样本为一类,该结果与指纹图谱的相似度分析
结果相似。
2. 6 指纹图谱共有峰的 UPLC-MS结构鉴定及各成分
以神农架产的样品供试品溶液进行检测,通过
分析 MS 与 MS /MS,并参考文献[5],分析化合物质
谱裂解规律,推测其可能的化学结构。结果对 8 个
共有峰中的 6 个主要峰的结构进行了鉴定,另有两
个峰未能归属来源。能够归属来源的 6 个成分均为
皂苷类成分(图 1)。其中 2 个色谱峰与对照品比
较,保留时间、MS与MS / MS质谱均一致,分别
997
中国药师 2014 年第 17 卷第 5 期 China Pharmacist 2014,Vol. 17 No. 5
表 4 10 批竹叶柴胡的相似度结果
编号 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10
S1 1
S2 0. 968 1
S3 0. 922 0. 978 1
S4 0. 951 0. 931 0. 888 1
S5 0. 978 0. 980 0. 955 0. 933 1
S6 0. 900 0. 925 0. 921 0. 860 0. 924 1
S7 0. 890 0. 898 0. 899 0. 834 0. 907 0. 913 1
S8 0. 971 0. 987 0. 969 0. 930 0. 984 0. 921 0. 912 1
S9 0. 966 0. 967 0. 931 0. 971 0. 959 0. 894 0. 878 0. 962 1
S10 0. 902 0. 934 0. 940 0. 868 0. 928 0. 919 0. 914 0. 931 0. 903 1
对照图谱 0. 967 0. 995 0. 981 0. 930 0. 985 0. 933 0. 915 0. 990 0. 964 0. 947
图 3 竹叶柴胡 LC-MS指纹图谱聚类图
鉴定为:SSa、SSd。其他图谱峰的解析如下:
峰 2 质谱解析:m/z:927. 5[M-H]-,脱去吡喃
环,得到 m/z:781. 5的碎片,可归属为柴胡皂苷 F
(SSF)。
峰 4 和峰 7 质谱解析:m/z:821. 4[M-H]-,
761. 4[M-H-OAc]-,761. 4[M-H-OAc-OH]-,再失
去吡喃环,产生 m/z:617. 4的碎片,可归属为 3 ˊ-
O-乙酰基柴胡皂苷 A(3 ˊ-OAcSSa)和 6 ˊ-O-乙酰
基柴胡皂苷 A(6 ˊ-OAcSSa)两种异构体成分。
峰 5 质谱解析:m/z:763. 5[M-H]-,脱去吡喃
糖,得到 m/z:601. 6的碎片,再脱去吡喃环并发生重
排反应得到 m/z:457. 4的碎片,可归属为柴胡皂苷
E(SSe)。
3 讨论
3. 1 根据对竹叶柴胡的 UPLC-MS指纹图谱分析结
果显示,10 批竹叶柴胡共标定了 8 个共有指纹峰,
各共有峰的相对保留时间的 RSD 均小于 1%,说明
本方法有较好的重复性和稳定性。但其相对峰面积
RSD值较大,说明不同产区的同一品种柴胡的化学
成分含量有很大差异,引起这种差异的原因是否与
产地、采收时期、炮制方法等相关还有待进一步考
察。聚类分析结果显示,房县野人谷乡、神农架林
区、保康县这几个毗邻区域的竹叶柴胡聚为一类,资
源调查结果也证明竹叶柴胡是本地区的优势品种,
说明适合在本地实行竹叶柴胡的 GAP种植研究。
3. 2 根据多维指纹图谱的观点[6],采用超高效液
相色谱与质谱联用进行指纹图谱研究,可以获得更
丰富的信息,除分析各批样品之间的共有峰外,还可
以根据质谱特性归属共有峰可能的化学成分类别。
本试验对 8 个共有峰其中的 6 个共有峰分析出了相
应的化学成分,可以更准确地进行中药材的质量信
息控制分析。
3. 3 鄂西北地区位于原始森林神农架林区和道教
圣地武当山之间,是南水北调中线工程的上游区域,
得天独厚的生态环境是中药材优良品质的基础。通
过对竹叶柴胡的指纹图谱研究,建立稳定可控的质
量标准控制体系,在此基础上,推动 GAP种植,固定
药材的品种、产地以及固定的采收季节和加工处理
方法,就可以突破中医药的现代化发展瓶颈,具有一
定的经济价值和社会价值[7,8]。
3. 4 试验中,对照品溶液中有柴胡皂苷 C,但在做
指纹图谱分析时,S9 号样品中 SSc 没有在相应的位
置出现吸收,因此没有作为共有峰分析。在对共有
峰的化学成分归属时,峰 3 和峰 7 为同分异构体,由
于没有对照品,所以暂定峰 4 为 3 ˊ-OAcSSa,峰 7
为 6 ˊ-OAcSSa。
参 考 文 献
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www. zgys. org 中药资源与鉴定专栏