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      清火梔麥片中化學(xué)成分的SPE—HPLC—ESI—MSn快速識別與鑒定

      2013-04-22 02:28:40張加余,喬延江,高曉燕,張倩,馬群,盧建秋
      中國中藥雜志 2013年2期
      關(guān)鍵詞:固相萃取高效液相色譜

      張加余,喬延江,高曉燕,張倩,馬群,盧建秋

      [摘要] 目的:建立一種固相萃取-高效液相色譜-電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜(SPE-HPLC-ESI-MSn)分析方法,對清火梔麥片中主要的化學(xué)成分進(jìn)行快速識別與鑒定。方法:根據(jù)HPLC-ESI-MSn負(fù)離子模式下的分子離子峰以及碎片離子獲得化合物的結(jié)構(gòu)信息,并通過與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)或?qū)φ掌穼φ?,確定化合物可能的結(jié)構(gòu)。結(jié)果:通過對清火梔麥片及其組方藥味進(jìn)行比較分析,歸屬并鑒定了其中的39個化學(xué)成分,包括7個咖啡??崴帷?個環(huán)烯醚萜、6個二萜內(nèi)酯、5個高異黃酮、13個甾體皂苷以及1個黃酮類成分。結(jié)論:該研究為鑒別清火梔麥片中的化學(xué)成分提供了一種簡便、快速的方法。

      [關(guān)鍵詞] 高效液相色譜-電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜;固相萃取;清火梔麥片;化學(xué)成分鑒定

      中藥是通過“多成分、多靶點、多途徑”模式來發(fā)揮整體藥效的。因此,闡明中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)是中藥現(xiàn)代研究的重點基礎(chǔ)性工作。近年來,液相色譜-電噴霧質(zhì)譜(HPLC-ESI-MS)聯(lián)用技術(shù)將高效液相色譜優(yōu)秀的分離能力與質(zhì)譜高靈敏度和高專屬性的檢測有機地結(jié)合在一起,為中藥復(fù)雜體系中化學(xué)成分的快速識別和鑒定提供了重要的方法[1-7]。

      清火梔麥片收載于2010年版《中國藥典》一部,由穿心蓮、梔子、麥冬3味藥組成,方中穿心蓮清熱解毒、涼血消腫,梔子瀉火除煩、清肝明目,麥冬養(yǎng)陰生津、潤肺清心,3味藥合用共奏清熱解毒、涼血消腫之功效,主要用于肺胃熱盛所致的咽喉腫痛、發(fā)熱、牙痛、目赤等[8]。目前,該制劑的物質(zhì)基礎(chǔ)研究工作比較薄弱,僅有數(shù)篇針對制劑中主要成分穿心蓮內(nèi)酯、脫水穿心內(nèi)酯、梔子苷的含量測定方法研究[9-10]。為了闡明清火梔麥片的藥效物質(zhì)基礎(chǔ),本研究采用SPE-HPLC-ESI-MSn對其中主要的化學(xué)成分進(jìn)行了快速歸屬和鑒定。

      1 材料

      Agilent 1100 series液相色譜儀系統(tǒng);Agilent XCT plus型電噴霧離子阱質(zhì)譜儀系統(tǒng);KQ-300DE型醫(yī)用數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司), Waters Sep-Pak-C18固相萃取柱。色譜級乙腈和甲醇均購自Fisher Scientific,乙酸購自Sigma Aldrich,超純水由Milli-Q超純水系統(tǒng)(Millipore, USA)制得。

      梔子苷(批號 110749-200714),穿心蓮內(nèi)酯(批號 110797-200307),脫水穿心蓮內(nèi)酯(批號 110854-200306)購自中國食品藥品檢定研究院;綠原酸,新綠原酸,異綠原酸A,異綠原酸C,山梔苷,京尼平苷等對照品購自成都普瑞法科技開發(fā)有限公司,純度均大于98%;麥冬皂苷D,麥冬皂苷C,sprengerinin C,14-hydroxy sprengerinin C,麥冬黃烷酮A,甲基麥冬高異黃酮A,甲基麥冬二氫高異黃酮B等對照品均為從麥冬藥材中分離得到,其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H-NMR,13C-NMR等手段得以確定,經(jīng)HPLC歸一化法檢測,純度均大于95%,可作對照品使用。清火梔麥片購自廣西圣民制藥有限公司,批號110301;穿心蓮Andrographis paniculata和梔子Gardenia jasminoides Ellis購自北京同仁堂藥店,麥冬Ophiopogon japonicus購自四川新荷花中藥飲片股份有限公司,經(jīng)北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院喬延江教授鑒定,均符合2010年版《中國藥典》規(guī)定。

      2 方法

      2.1 色譜條件

      采用Agilent-Zorbax Extend C18(4.6 mm×250 mm,5 μm)色譜柱;流動相A為乙腈-甲醇(3∶1)混合溶液,B為0.2%乙酸水溶液;線性梯度洗脫,0~5 min,2%~8% A;5~10 min,8%~12% A;10~20 min,12%~15% A;20~25 min,15%~21% A;25~36 min,21%~24% A;36~42 min,24%~24% A;42~56 min,24%~36% A;56~72 min,36%~36% A;72~90 min,36%~49% A;90~120 min,49%~81% A。流速1.0 mL·min-1;柱溫30 ℃;二極管陣列檢測器(DAD)記錄200~400 nm紫外光譜圖,檢測波長為254 nm。

      2.2 質(zhì)譜條件

      負(fù)離子模式檢測;霧化氣和干燥氣均為氮氣,碰撞氣為氦氣;干燥氣流速11 L·min-1;霧化室壓力275.79 kPa;霧化溫度350 ℃;毛細(xì)管電壓3 500 eV;目標(biāo)質(zhì)量數(shù)m/z 500,全掃描范圍為m/z 100~1 400;多級質(zhì)譜為3級;化合物穩(wěn)定性(compound stability)為100%;離子阱驅(qū)動水平(trap drive level)為50%。流動相進(jìn)入質(zhì)譜檢測器的量為0.25 mL·min-1。

      2.3 對照品溶液的配制

      分別取各對照品適量,精密稱定,加甲醇制成約0.1 g·L-1的儲備液。將對照品儲備液用甲醇稀釋10倍后進(jìn)樣,進(jìn)樣量為5 μL。

      2.4 清火梔麥片及其組方藥味供試品溶液的制備

      取清火梔麥片,除去糖衣,研細(xì),取2.0 g,精密稱定,置50 mL的具塞錐形瓶中,精密加入70%甲醇25 mL,超聲提取30 min,放冷,搖勻,濾過,水浴揮至近干后用2 mL水溶解,過固相萃取小柱(預(yù)先以2 mL甲醇和2 mL水平衡),依次用水和90%甲醇各5 mL洗脫,收集90%甲醇洗脫部分,水浴濃縮,轉(zhuǎn)移至1 mL量瓶中,加甲醇稀釋至刻度,即得制劑供試品溶液。按處方量分別稱取單味藥材,同法制成梔子、穿心蓮、麥冬供試品溶液。所有供試品溶液均以0.22 μm微孔濾膜濾過,進(jìn)樣量為5 μL。

      3 結(jié)果與分析

      3.1 供試品溶液制備條件的優(yōu)化

      清火梔麥片處方中梔子和穿心蓮(處方量一半)是原粉形式入藥的,而麥冬和另一半的穿心蓮藥材則是以水提物制成制劑的。由于麥冬藥材中含有大量的多糖,其主要的指標(biāo)性成分甾體皂苷和高異黃酮都極易被掩蓋而難以被檢測到。為了在HPLC-ESI-TIC圖中更好地體現(xiàn)出3味中藥的配伍應(yīng)用,實驗采用固相萃取法除去制劑中的糖類等的干擾,從而檢出麥冬中的甾體皂苷和高異黃酮類成分。

      3.2 液質(zhì)分析條件的優(yōu)化

      常規(guī)的反相色譜流動相多采用甲醇-水或乙腈-水系統(tǒng),但實驗結(jié)果表明,采用乙腈-甲醇-水三元系統(tǒng)時樣品的色譜峰數(shù)量最多,且各色譜峰分離度好,保留時間適中,故選擇乙腈-甲醇-水梯度系統(tǒng)為流動相。同時,為減少黃酮等酸性成分在色譜柱上的拖尾情況,并提高各類成分的質(zhì)譜檢測響應(yīng)強度,實驗采用乙酸作為改性劑。制劑中的高異黃酮、環(huán)烯醚萜以及咖啡??崴岬瘸煞衷贒AD上響應(yīng)較強,而甾體皂苷類成分在MS上響應(yīng)較好,綜合考慮以上因素,并優(yōu)化了液相分析條件,選擇254 nm作為檢測波長,結(jié)果見圖1。

      實驗還對質(zhì)譜的干燥氣流速、霧化室壓力、霧化溫度以及毛細(xì)管電壓等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,確定采用負(fù)離子模式進(jìn)行檢測。制劑中的各類成分均有較高的響應(yīng)值,利于后續(xù)的LC-MS數(shù)據(jù)分析,見圖2。

      3.3 化學(xué)成分的鑒定

      清火梔麥片是由3味中藥原粉或提取物制成的,所含的化學(xué)成分類型繁多,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在HPLC-ESI-MSn分析過程中,通過分析ESI-MS/MS提供的化合物分子量信息、多級質(zhì)譜裂解碎片的種類以及相對豐度等信息,并結(jié)合文獻(xiàn)報道,從其中快速鑒定了39個化學(xué)成分,結(jié)果見表1。

      3.3.1 咖啡奎尼酸類成分的鑒定 咖啡酰奎尼酸類(caffeoylquinic acids)化合物是一類由奎尼酸和不同數(shù)目的咖啡酸通過酯化反應(yīng)縮合而成的酚酸類化合物,廣泛存在于自然界植物中,具有顯著的抗氧化活性[11]。從制劑和各藥味的TIC色譜圖對比可以看出,成方中的該類成分均來源于穿心蓮和梔子藥材。

      化合物1的tR為2.9 min,表明其極性非常大,其[M-H]-離子在MS 2譜和MS 3譜中均可見中性丟失水分子(18 Da)的反應(yīng),說明該化合物結(jié)構(gòu)中含有較多的羥基基團,因此將其鑒定為咖啡??崴犷惓煞稚锖铣傻脑现弧崴帷?/p>

      化合物4,8,9均產(chǎn)生相同的[M-H]-離子m/z 353,同時在MS 2譜中還產(chǎn)生m/z 191 [奎尼酸-H] -離子或m/z 179 [咖啡酸-H] -等,表明它們?yōu)閱慰Х弱?崴犷惓煞?。一般說來,當(dāng)咖啡?;〈?或5位時,都會產(chǎn)生m/z 191的基峰離子,但前者產(chǎn)生的m/z 179豐度較后者要高,而當(dāng)咖啡酰基取代在4位時,m/z 173 [191-H2O]-是其MS 2譜的基峰離子[12]。據(jù)此推斷它們分別為新綠原酸、綠原酸和隱綠原酸,這和通過與對照品比對得出的結(jié)論一致。

      化合物13,14,16均產(chǎn)生相同的[M-H]-離子m/z 515以及m/z 353離子,據(jù)此可斷定它們?yōu)槎Х弱?崴犷惓煞帧乃槠x子的種類以及數(shù)量來看,三者基本相同,但所產(chǎn)生的離子豐度存在較大差異。化合物14的MS 3譜中只產(chǎn)生了m/z 191的基峰離子,推斷咖啡酰基取代位置位于3,5位,因此可以將其鑒定為異綠原酸A。而其他2個化合物,ESI-MS 3譜均產(chǎn)生m/z 179,173的碎片離子,可確定它們結(jié)構(gòu)中的一個咖啡?;〈恢梦挥?位。由于異綠原酸A在反相柱上較異綠原酸C容易被洗脫下來[13],因此推斷化合物13,16分別為異綠原酸B和異綠原酸C。上述推斷也與通過與對照品比對得出的結(jié)論相符。

      3.3.2 環(huán)烯醚萜類成分的鑒定 環(huán)烯醚萜類(iridoids)化合物是一類具有環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)單元的單萜衍生物,是梔子的主要有效成分。在清火梔麥片的ESI-TIC譜中,化合物3和6的[M-H]-離子分別為m/z 389,373,裂解方式也存在差異:后者在MS 2譜中先中性丟失CO2,形成m/z 345,其后在MS 3譜中繼續(xù)丟失1分子葡糖糖殘基和1分子H2O,得到m/z 165,而前者的裂解順序正好顛倒。在上述裂解過程中,前者中性丟失了2分子CO2,而后者只脫掉了1分子CO2,表明后者分子結(jié)構(gòu)中有可能比后者少1個羧基,故將兩者分別鑒定為secologanoside和 secologanic acid[14]?;衔?,5,7,10,11在負(fù)離子模式下的二級碎片多為丟失葡萄糖殘基 (162 Da),生成穩(wěn)定的[M-H-glu]-或[M-H-2glu]-離子,同時伴有中性丟失H2O和CO2等。根據(jù)對照品比對結(jié)果和文獻(xiàn)報道[15],上述化合物的結(jié)構(gòu)均得到了準(zhǔn)確鑒定或推斷。

      3.3.3 二萜內(nèi)酯類成分的鑒定 二萜內(nèi)酯類(diterpenoid lactones)化合物是穿心蓮主要的藥理活性成分。在負(fù)離子模式下,該類化合物極易產(chǎn)生豐度最大的[M+CH3COO]-離子,同時通過中性丟失乙酸(60 Da)、葡萄糖殘基(162 Da)或H2O(18 Da)等而產(chǎn)生診斷離子m/z 331(穿心蓮內(nèi)酯類)或m/z 317(新穿心蓮內(nèi)酯類)。根據(jù)ESI-MS/MS提供的分子量和離子碎片信息,結(jié)合已知化合物穿心蓮內(nèi)酯和脫水穿心蓮內(nèi)酯的ESI-MS/MS裂解特征,對制劑中的二萜內(nèi)酯類化合物進(jìn)行了鑒定或嘗試性指認(rèn)[16-18]。

      3.3.4 高異黃酮類成分的鑒定 高異黃酮類(homoisoflavonoids)化合物是麥冬藥材的特征性化學(xué)成分。有關(guān)高異黃酮類化合物電噴霧離子阱質(zhì)譜的裂解規(guī)律已有較多的文獻(xiàn)研究[19-21]。研究表明,其裂解途經(jīng)與普通黃酮類化合物有顯著的差別,二氫高異黃酮及高異黃酮有各自獨特的裂解途徑,見圖3。結(jié)合上述裂解規(guī)律,從制劑中檢測到5個高異黃酮類成分,通過與對照品對照比對準(zhǔn)確鑒定了3個化合物的結(jié)構(gòu),并結(jié)合保留時間、質(zhì)譜裂解規(guī)律對其余2個化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了推測。

      3.3.5 甾體皂苷類成分的鑒定 甾體皂苷類(steroidal saponins)成分是麥冬藥材的另一類特征性化學(xué)成分。在負(fù)離子模式下,它們的ESI-MS譜主要生成[M-H]-及[M+CH3COO]-準(zhǔn)分子離子。不同化合物準(zhǔn)分子離子的多級質(zhì)譜裂解途徑非常相似,均表現(xiàn)為一系列糖殘基(葡萄糖、鼠李糖、木糖等)的丟失。對于糖鏈部分有乙?;〈幕衔?,[M-H]-離子在它們的MS/MS譜中會丟失乙烯酮基(42 Da)特征碎片,此外尚可觀察到[M-H-CH2CO-H2O]-離子信號。根據(jù)上述規(guī)律,共從制劑中檢測到了13個甾體皂苷類成分。通過與對照品比對保留時間以及多級質(zhì)譜數(shù)據(jù),準(zhǔn)確鑒定了4個甾體皂苷的結(jié)構(gòu),并參考文獻(xiàn)對其余9個化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了推斷[22-24]。

      3.3.6 其他類成分的鑒定 在制劑中,尚有其他類成分存在。如化合物12(tR=30.6 min),其ESI-MS中的準(zhǔn)分子離子峰為m/z 609,其在進(jìn)一步的裂解中通過丟失蕓香糖殘基而產(chǎn)生m/z 301,并接著發(fā)生一系列與黃酮類成分相似的ESI-MS/MS裂解反應(yīng)。因此將其鑒定為蘆?。╮utin)。

      4 討論

      實驗表明,本文應(yīng)用建立的SPE-HPLC-ESI-MSn從清火梔麥片中快速鑒定了39個化合物,包括7個咖啡??崴帷?個環(huán)烯醚萜、6個二萜內(nèi)酯、5個高異黃酮、13個甾體皂苷以及1個黃酮類成分。在這些化合物中,來源于穿心蓮藥材的有14個,來源于梔子藥材的有15個,來源于麥冬藥材的有18個,其中有8個化合物來源于穿心蓮和梔子2味藥材。

      同時,由于紫外檢測器的局限和對照品的缺乏,采用傳統(tǒng)的HPLC根本無法闡明該中藥制劑的物質(zhì)基礎(chǔ)。而本研究所建立的SPE-HPLC-ESI-MSn不僅將固相萃取法應(yīng)用于樣品前處理過程中,而且將靈敏度高、檢測范圍廣的ESI-MS/MS技術(shù)應(yīng)用于成分的快速識別和鑒定中,通過質(zhì)譜檢測器提供的分子離子峰以及離子碎片獲得化合物的結(jié)構(gòu)信息,結(jié)合文獻(xiàn)報道的化學(xué)成分以及質(zhì)譜裂解數(shù)據(jù),對清火梔麥片中的化學(xué)成分進(jìn)行了深入研究,為闡明清火梔麥片的物質(zhì)基礎(chǔ)提供了一種簡便、快速的方法。

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      Rapid recognition and identification of chemical constituents in

      Qinghuo Zhimai tablets by SPE-HPLC-ESI-MSn

      ZHANG Jia-yu1,2, QIAO Yan-jiang1*, GAO Xiao-yan2, ZHANG Qian1, MA Qun1, LU Jian-qiu2*

      (1.School of Chinese Pharmacy, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102, China;

      2.Center of Scientific Experiment, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029, China)

      [Abstract] Objective: To establish a method for analyzing solid phase extraction-high performance liquid chromatography-electrospray ionization tandem mass spectrometry (SPE-HPLC-ESI-MSn), in order to recognize and identify the main chemical constituents in Qinghuo Zhimai tablets.Method: The possible structures of the compounds were determined according to the structure information of compounds observed from molecular ion peaks and fragment ions in HPLC-ESI-MSn negative ion mode and by comparing with literature data or control samples.Result: Through the comparative analysis on Qinghuo Zhimai Tablets and components of its formula, 39 chemical constituents were identified, including 7 caffeoylquinic acids, 7 iridoids, 6 diterpenoid lactones, 5 homoisoflavonoids, 13 steroidal saponins and 1 flavone glycoside.Conclusion: This study provides a simple and rapid method for identifying chemical components in Qinghuo Zhimai tablets.

      [Key words] HPLC-ESI-MSn; SPE; Qinghuo Zhimai tablets; identification of chemical constituents

      doi:10.4268/cjcmm20130209

      [責(zé)任編輯 曹陽陽]

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