劉曉婷,李苗苗,肖 坤,郭強(qiáng)勝,許 旭
(上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,上海 201418)
定量核磁共振波譜法(qNMR)相比于HPLC、GC-MS、LC-MS,具有無(wú)需待測(cè)物的高純標(biāo)準(zhǔn)品等優(yōu)勢(shì)[1-2]。該法根據(jù)不同化學(xué)環(huán)境下質(zhì)子NMR峰面積正比于質(zhì)子數(shù)進(jìn)行定量分析[3],是解決無(wú)標(biāo)樣定量分析問(wèn)題的重要途徑。近年來(lái)qNMR方法被廣泛用于中藥[4-7]、化學(xué)藥[8-9]、食品[10]和代謝組學(xué)[11-13]等的研究。中國(guó)藥典于2010版開(kāi)始將該技術(shù)作為法定標(biāo)準(zhǔn)收載于通則(附錄)中[14-15]。
乳增寧由艾葉、淫羊藿、天冬、柴胡、土貝母等多種中藥組成[16],淫羊藿苷(Icariin)是處方中淫羊藿的主要活性成分[17-18]。近年來(lái),對(duì)乳增寧膠囊中淫羊藿苷含量的測(cè)定已有不少研究,謝東等[19]將樣品超聲提取后采用柱層析和紫外法分析,汪濤等[20]、張玉婷等[21]超聲提取后分別建立HPLC方法進(jìn)行定量分析。但中藥制劑成分復(fù)雜,樣品中的強(qiáng)保留物對(duì)HPLC法柱子損傷較大[22]。李瑋玲、李瑾翡等[23-24]分別使用固相萃取(SPE)后再用HPLC分析樣品中的淫羊藿苷;干劍欽等[25]將腎寶合劑樣品提取后用SPE柱處理后,用HPLC法分析其中的淫羊藿苷。這些HPLC方法在測(cè)定時(shí)均需要淫羊藿苷標(biāo)樣。
qNMR方法無(wú)需待測(cè)物的高純標(biāo)準(zhǔn)品,只需常用的幾種內(nèi)標(biāo)和氘代試劑即可完成定量分析[1],是常用中藥分析方法的重要補(bǔ)充。但用于低含量成分分析時(shí)會(huì)存在靈敏度和干擾等問(wèn)題。禹珊等[26]將兩次丙酮提取后的樣品水浴旋干后溶于少量氘代試劑,通過(guò)提高濃度來(lái)改善靈敏度。Yang等[7]使用氘代三氟乙酸使原本互相干擾的定量峰分離。
固相萃取(SPE)作為一種方便有效的樣品前處理方法,具有凈化樣品和富集濃縮待測(cè)組分等功能。將SPE與qNMR結(jié)合,可以有效地解決qNMR的靈敏度和干擾問(wèn)題。已有一些文獻(xiàn)直接采用SPE/qNMR方法測(cè)定樣品,如van der Hooft等[27]將尿液樣品過(guò)HLB型SPE柱,4 mL甲醇洗脫后采用HPLC-TOF MS-SPE/NMR(1H NMR、2D-NMR)等對(duì)飲茶后人體尿液樣品中的代謝物進(jìn)行直接定性定量分析。Wagner等[28]使用SPE/qNMR分析污染工業(yè)廢水中的原油和正己烷。Godejohann等[29]將SPE結(jié)合HPLC-UV與1H NMR對(duì)污染物進(jìn)行了定量分析。但目前對(duì)SPE/qNMR聯(lián)用方法進(jìn)行系統(tǒng)研究、并做方法驗(yàn)證的文獻(xiàn)報(bào)道不多。Pieri等[30]將樣品提取物用C18型SPE柱凈化富集,以dDMSO洗脫后用qNMR內(nèi)標(biāo)法測(cè)定了朝鮮薊葉提取物中的萊薊苦素。Moura[31]等將加入內(nèi)標(biāo)的樣品溶液用C18型SPE進(jìn)行富集凈化后用qNMR測(cè)定了環(huán)境和生物樣品中的β-N-甲基氨基-L-丙氨酸,并做了方法驗(yàn)證。Li等[32]將收集的42種黨參樣品提取后采用C18型SPE柱處理,用qNMR測(cè)定了4種生物堿。本課題組采用MCX型SPE柱結(jié)合qNMR定量測(cè)定了板藍(lán)根飲片中的表告依春,并對(duì)重復(fù)性、精密度、線性、回收率等作了方法驗(yàn)證[33]。
本實(shí)驗(yàn)將SPE與qNMR結(jié)合,以乳增寧膠囊為樣品,用SPE凈化樣品并富集濃縮待測(cè)組分含量,建立了SPE/qNMR測(cè)定乳增寧膠囊中有效成分淫羊藿苷含量的方法。對(duì)所建立方法的精密度、線性范圍、靈敏度、回收率等進(jìn)行了驗(yàn)證。本實(shí)驗(yàn)無(wú)需對(duì)照品即可實(shí)現(xiàn)對(duì)乳增寧膠囊中淫羊藿苷的定量測(cè)定。
Bruker AVANCE Ⅲ 500MHz核磁共振譜儀(德國(guó)Bruker公司);U-3000高效液相色譜儀(Thermo-Fisher公司);M2p高精密天平(精度0.001 mg,德國(guó)Startoriu公司);AB204-N精密天平(精度0.1 mg,上海世義精密儀器有限公司);VGT-2120QT超聲波清洗儀(廣東固特超聲實(shí)業(yè)有限公司);800B高速臺(tái)式離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠);DC-12氮吹儀(上海安譜科學(xué)儀器有限公司)。CNWBOND HC-C18固相萃取柱(2 g,10 mL,上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司);Innoval Neo XD高效液相色譜C18色譜柱(150 mm×4.6 mm,Agela Technologies)。
淫羊藿苷(Icariin,中國(guó)廣州分析測(cè)試中心科力技術(shù)開(kāi)發(fā)公司);2,3,5-三碘苯甲酸(>98%,上海阿拉丁生化科技股份有限公司);鄰苯二甲酸氫鉀(基準(zhǔn)物質(zhì),99.95%~100.05%,上海泰坦科技股份有限公司);氘代二甲基亞砜(d6-DMSO,99.9%D,Cambridge Isotope Lab.Inc.);甲醇(HPLC級(jí),阿達(dá)瑪斯試劑有限公司);乙腈、乙醇為國(guó)產(chǎn)分析純。實(shí)驗(yàn)室用水為屈臣氏蒸餾水。乳增寧膠囊樣品1(蚌埠豐原涂山制藥有限公司,批號(hào):161104);樣品2(修正藥業(yè)集團(tuán)長(zhǎng)春高新制藥有限公司,批號(hào):160901);樣品3(蚌埠豐原涂山制藥有限公司,批號(hào):161024)。
1.2.1樣品處理精密稱取乳增寧膠囊內(nèi)容物0.25 g,置于具塞錐形瓶中,加入10%乙醇10 mL,稱重,超聲提取40 min,取出放冷后再稱重,加10%乙醇補(bǔ)充損失的質(zhì)量。4 000 r/min離心5 min后,收集上層清液,過(guò)濾除去初濾液,收集續(xù)濾液。
依次用10 mL甲醇和10 mL水活化CNWBOND HC-C18SPE固相萃取柱(2 g,10 mL)。將6 mL上述續(xù)濾液過(guò)柱,加壓控制流速大約為3秒/滴。之后用2 mL水對(duì)柱子進(jìn)行淋洗。依次用2 mL乙腈和2 mL 45%乙腈進(jìn)行洗脫。洗脫液用氮?dú)獯抵?.1 mL,加入0.4 mL氘代DMSO,再加入精密稱取的2,3,5-三碘苯甲酸作為內(nèi)標(biāo),混合均勻后轉(zhuǎn)移至核磁管中。
1.2.2HPLC檢測(cè)條件參考2015版中國(guó)藥典[16]以及相關(guān)文獻(xiàn)[25],選擇用于考察SPE操作方法的HPLC檢測(cè)條件為:Innoval Neo XD C18色譜柱(150 mm×4.6 mm),流動(dòng)相甲醇-水(60∶40,體積比);流速1.0 mL/min;進(jìn)樣量10 μL;柱溫35 ℃,檢測(cè)波長(zhǎng)270 nm。
1.2.3核磁共振定量核磁共振(NMR)采集條件:脈沖寬度P1=14.1 μs,延遲時(shí)間d1=1 s,掃描次數(shù)NS=256,譜寬SW=20 ppm,中心頻率O1=3 090 Hz,采樣時(shí)間AQ=3.17 s,于室溫下測(cè)得核磁共振圖譜。用Topspin軟件將定量峰處的基線調(diào)平,然后選擇相應(yīng)質(zhì)子峰的積分區(qū)間,將每個(gè)峰積分3~5次,當(dāng)RSD < 1%時(shí)取平均值。采用2010版中國(guó)藥典定量核磁共振技術(shù)的絕對(duì)定量公式(1)計(jì)算淫羊藿苷的含量[14-15]:
Ws=Wr×(As/Ar)×(Es/Er)
(1)
式中,Wr為內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量,Es為供試品的質(zhì)子當(dāng)量重量(分子量除以特征峰的質(zhì)子數(shù)),Er為內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)子當(dāng)量重量,As為供試品的峰面積,Ar為內(nèi)標(biāo)峰的峰面積。
2.1.1樣品提取條件的優(yōu)化乳增寧中淫羊藿苷的提取方法以超聲波提取為主[19-21],本實(shí)驗(yàn)用“1.2.2”的HPLC檢測(cè)條件考察了提取次數(shù)影響。稱取乳增寧膠囊內(nèi)容物0.25 g,按“1.2.1”對(duì)樣品進(jìn)行前處理后,檢測(cè)續(xù)濾液。結(jié)果顯示,第2次超聲后續(xù)濾液中淫羊藿苷的峰面積僅為第1次提取的1/70。因此本實(shí)驗(yàn)選擇1次超聲提取。
中國(guó)藥典中對(duì)淫羊藿苷采用超聲提取(功率360 W,頻率50 kHz) 40 min[16]。本實(shí)驗(yàn)超聲儀器功率為400 W,根據(jù)藥典分別考察超聲提取10、20、30、40、50、60 min對(duì)淫羊藿苷提取效果的影響。根據(jù)峰面積估計(jì)淫羊藿苷的含量。結(jié)果顯示,超聲40 min時(shí),直接HPLC測(cè)定的淫羊藿苷峰面積較大,繼續(xù)增加時(shí)間響應(yīng)值(峰面積)差異不大。故選擇超聲時(shí)間為40 min。
綜合以上實(shí)驗(yàn),最終選擇乳增寧膠囊中淫羊藿苷的提取方法為:40 min超聲提取1次。棄去前2 mL初濾液,取續(xù)濾液6 mL過(guò)固相萃取小柱。
2.1.2固相萃取條件的選擇優(yōu)化了SPE柱的類型及其活化、樣品溶劑類型、上樣量、柱淋洗劑的類型、柱洗脫劑的類型、洗脫劑用量7個(gè)條件,以選擇合適的固相萃取條件。
SPE柱及其活化:文獻(xiàn)中[23-25]多采用C18柱純化淫羊藿苷,本實(shí)驗(yàn)使用C18柱也取得了較好的效果,因此選擇C18柱。通過(guò)比較,選擇用10 mL甲醇與10 mL水活化平衡C18固相萃取柱。
樣品溶劑的選擇:考察了30%乙腈、60%甲醇、水、5%乙醇、10%乙醇、70%乙醇6種溶劑溶解乳增寧膠囊內(nèi)容物時(shí)對(duì)淫羊藿苷的保留效果。結(jié)果顯示,用30%乙腈、60%甲醇、70%乙醇作為樣品溶劑進(jìn)行上樣時(shí)均有大量的淫羊藿苷漏下。用水、5%乙醇與10%乙醇作為溶劑上樣時(shí)對(duì)淫羊藿苷的保留效果最好,但由于水與5%乙醇對(duì)于乳增寧中淫羊藿苷的提取率比10%乙醇差,所以實(shí)驗(yàn)選用10%乙醇。
上樣量:將8 mL續(xù)濾液過(guò)柱,分別接第2、4、6、8 mL流出液進(jìn)行檢測(cè),前6 mL淫羊藿苷均能夠很好地保留在柱上,后2 mL會(huì)有少量淫羊藿苷漏出,所以最終選擇上樣量為6 mL。
淋洗劑:選擇2 mL水進(jìn)行淋洗,并將流出液收集進(jìn)行檢測(cè),均未檢測(cè)到淫羊藿苷。
洗脫劑:考察了用甲醇、乙腈、45%乙腈洗脫淫羊藿苷和后續(xù)吹干的效果,發(fā)現(xiàn)用相同體積的甲醇或乙腈不能完全洗脫淫羊藿苷,最終選擇用乙腈與45%的乙腈相結(jié)合的方法進(jìn)行洗脫。
洗脫劑用量:先用乙腈2 mL洗脫,然后用45%乙腈4 mL分2次,每次2 mL繼續(xù)洗脫,收集洗脫液,并對(duì)洗脫液進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果顯示,第5~6 mL洗脫液中淫羊藿苷的峰面積大約為第1~2 mL洗脫液的0.3%,因此本實(shí)驗(yàn)選擇的洗脫劑用量為乙腈和45%乙腈各2 mL。
綜上所述,固相萃取的最終條件為:活化:10 mL甲醇、10 mL水;上樣:6 mL 10%乙醇;淋洗:2 mL水;洗脫:2 mL乙腈,2 mL 45%乙腈。
將得到的4 mL洗脫液氮?dú)獯蹈珊笥貌煌碾軇┤芙猓鶧MSO能很好地溶解產(chǎn)物,并對(duì)定量峰無(wú)干擾,因此實(shí)驗(yàn)選擇氘代DMSO作為溶劑。
考察了幾種常用的內(nèi)標(biāo)物(鄰苯二甲酸氫鉀、苯甲酸和2,3,5-三碘苯甲酸)的效果,其中前兩者的NMR峰均會(huì)與樣品NMR峰有重疊,而2,3,5-三碘苯甲酸與樣品組分互相不干擾,因此選擇2,3,5-三碘苯甲酸作為內(nèi)標(biāo)物。
圖1 淫羊藿苷標(biāo)液與內(nèi)標(biāo)2,3,5-三碘苯甲酸的1H NMR譜圖Fig.1 NMR spectra of icariin standard and 2,3, 5-triiodobenzoate internal standardA.icariin;B.2,3,5-triiodobenzoate;C.the mixture of A and B
圖2 乳增寧膠囊樣品及其加標(biāo)混合物的1H NMR譜圖Fig.2 NMR spectra of Ruzengning capsule sample and mixed chemical referencesA.sample;B.the enlarge part of Fig.A;C.mixture of sample and 2,3,5-triiodobenzoate;D.mixture of icariin and 2,3,5-triiodobenzoate
2.4.1NMR峰歸屬采用“1.2.3”方法分別測(cè)定淫羊藿苷標(biāo)準(zhǔn)品、內(nèi)標(biāo)2,3,5-三碘苯甲酸以及兩者混合物的NMR譜圖(見(jiàn)圖1)。對(duì)比圖1中的核磁圖,并參考文獻(xiàn)[34],歸屬混合物(圖1C)中的各信號(hào)峰。
淫羊藿苷的峰:δ1.607(5”-H,s,3H);δ1.691(4”-H,s,3H);δ3.861(OCH3,s,3H);δ5.013(Glc-1-H,d,1H);δ5.165(2”-H,t,1H);δ5.287(Rha-1-H,d,1H);δ6.638(6-H,s,1H);δ7.126~7.143(3’,5’-H,d,2H);δ7.890~7.909(2’,6’-H,d,2H);δ12.574(5-OH,s,1H)。
2,3,5-三碘苯甲酸峰:δ7.749~7.751(d,1H);δ8.330~8.338(d,1H)。
2.4.2定量峰的確認(rèn)采用“1.2”方法,測(cè)得樣品1的NMR圖譜見(jiàn)圖2A,樣品和內(nèi)標(biāo)物混合物的NMR譜圖見(jiàn)圖2D。
qNMR定量峰需滿足分離度較好,信噪比≥150等要求。圖2C中識(shí)別的兩個(gè)淫羊藿苷的特征峰1和2均能滿足要求,由于峰1處的基線較平,更適合做定量峰,因此選擇δ7.890~7.909(2’,6’-H,d,2H)(圖2C峰1)作為定量峰。同樣,根據(jù)條件選擇δ8.330~8.338(d,1H)作為內(nèi)標(biāo)的定量峰(圖2C峰IS)。
2.4.3核磁實(shí)驗(yàn)參數(shù)的影響分別考察了脈沖寬度P1、延遲時(shí)間d1和掃描次數(shù)NS對(duì)積分面積的影響。當(dāng)P1≥14.1 μs,d1=1 s,NS≥256時(shí),淫羊藿苷定量峰和內(nèi)標(biāo)定量峰的信噪比可以達(dá)到定量要求(S/N≥150),且測(cè)定的Ar與As值趨于穩(wěn)定。故實(shí)驗(yàn)選定核磁參數(shù)P1=14.1 μs,d1=1 s,NS=256。
2.4.4對(duì)2,3,5-三碘苯甲酸及淫羊藿苷純品的含量校正實(shí)驗(yàn)使用的淫羊藿苷和內(nèi)標(biāo)采用qNMR法進(jìn)行含量校正。在“1.2.3”實(shí)驗(yàn)條件下,以DMSO為溶劑,基準(zhǔn)物質(zhì)鄰苯二甲酸氫鉀的NMR峰H-4,5(7.502~7.520,dd,2H)與三碘苯甲酸的NMR定量峰互不干擾。所以選擇鄰苯二甲酸氫鉀作為校準(zhǔn)2,3,5-三碘苯甲酸(定量峰為H-4(δ7.695~7.699,d,1H ))和淫羊藿苷(定量峰δ7.126~7.143(3’,5’-H,d,2H))含量的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)。采用定量核磁共振技術(shù)的絕對(duì)定量模式對(duì)內(nèi)標(biāo)和淫羊藿苷純品進(jìn)行含量校正。重復(fù)試驗(yàn)6次,取平均值。實(shí)驗(yàn)測(cè)得內(nèi)標(biāo)的含量為99.3%,RSD為0.59%;淫羊藿苷純品含量為96.4%,RSD為0.65%。以下實(shí)驗(yàn)使用校正后的含量值進(jìn)行。
2.5.1精密度取樣品1按照“1.2.1”方法制成待測(cè)樣品,分別在日內(nèi)和日間各做6組測(cè)試,以淫羊藿苷定量峰δ7.890~7.909(2’,6’-H,d,2H)與內(nèi)標(biāo)峰δ8.330~8.338(d,1H)的積分面積(As/Ar)為指標(biāo),驗(yàn)證qNMR方法的精密度。日內(nèi)RSD為0.43%,日間RSD為0.75%。表明定量核磁共振技術(shù)的精密度好,樣品的穩(wěn)定性好。
2.5.2線性與分析性能稱取6組淫羊藿苷(0.403 3~2.111 mg)和1.5 mg內(nèi)標(biāo),溶解于0.5 mL氘代DMSO中,超聲溶解后,按“1.2”方法獲得核磁共振譜圖。選擇淫羊藿苷與2,3,5-三碘苯甲酸質(zhì)量比(x)為橫坐標(biāo),核磁共振圖譜中淫羊藿苷與2,3,5-三碘苯甲酸峰面積比(y)為縱坐標(biāo),進(jìn)行線性擬合。得到標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=1.432 7x,相關(guān)系數(shù)r=0.999 9。
根據(jù)“1.2.3”公式(1)理論計(jì)算出淫羊藿苷線性曲線的斜率(Es/Er)為1.477 3,與實(shí)驗(yàn)中測(cè)得淫羊藿苷標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率值接近,說(shuō)明在實(shí)際樣品測(cè)定時(shí),可以采用qNMR技術(shù)的絕對(duì)定量公式來(lái)直接計(jì)算淫羊藿苷的含量,而不必使用對(duì)照品。
2.5.3檢出限與定量下限根據(jù)2015版中國(guó)藥典四部通則[14],qNMR的檢出限(LOD)和定量下限(LOQ)由基于響應(yīng)值標(biāo)準(zhǔn)偏差和標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率的公式LOD = 10δ/S,LOQ = 3.3δ/S得到,式中δ采用標(biāo)準(zhǔn)曲線的剩余標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)計(jì)算。得淫羊藿苷的LOD=0.020 3 mg,LOQ=0.061 4 mg。本實(shí)驗(yàn)中內(nèi)標(biāo)的用量約為1.5 mg,溶劑0.5 mL計(jì)算得淫羊藿苷的LOD=0.061 g/L,LOQ=0.184 g/L。英國(guó)藥典[35]對(duì)qNMR方法要求信噪比S/N≥150∶1,這也被認(rèn)為是LOQ的指標(biāo),以樣品1的NMR測(cè)定譜峰信噪比,根據(jù)定量核磁共振技術(shù)的絕對(duì)定量公式[14-15]計(jì)算得淫羊藿苷的LOQ為0.173 g/L。綜上,可以認(rèn)為本方法對(duì)淫羊藿苷的LOQ為0.184 g/L,LOD為0.061 g/L。按照本實(shí)驗(yàn)中約0.5 mL溶劑的量和約0.25 g乳增寧的樣品量,可算出本法測(cè)定乳增寧膠囊中淫羊藿苷含量的LOD為0.122 mg/g;LOQ為0.368 mg/g,相當(dāng)于0.036 8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。
表1 樣品提取后的qNMR方法回收率(n=3)Table 1 Recovery of icariin by qNMR after the sample extraction(n=3)
表2 包括樣品提取過(guò)程的SPE/qNMR方法回收率(n=3)Table 2 Recovery of icariin including the extraction process(n=3)
2.5.4樣品提取后qNMR方法的回收率取樣品用“1.2”方法測(cè)定其中淫羊藿苷的含量,然后將相同的樣品提取溶液再取3份,在每份溶液中加入淫羊藿苷標(biāo)準(zhǔn)品(淫羊藿苷對(duì)照品含量為96.4%)后再測(cè)定含量,計(jì)算除去樣品提取過(guò)程的qNMR方法的加標(biāo)回收率,結(jié)果見(jiàn)表1。淫羊藿苷的回收率為98.1%~100.2%,RSD為1.1%。
2.5.5包括樣品提取過(guò)程的SPE/qNMR方法回收率分別準(zhǔn)確稱取3份0.25 g樣品1,每份均加入一定量的淫羊藿苷標(biāo)準(zhǔn)品,用“1.2”提取分析方法對(duì)樣品進(jìn)行定量。結(jié)果如表2,得到包括樣品SPE預(yù)處理過(guò)程的淫羊藿苷的回收率為99.8%~103.0%,RSD為1.6%。
按“1.2”方法,稱取不同廠家和批號(hào)不同的乳增寧膠囊內(nèi)容物,重復(fù)測(cè)定3次樣品1、2、3的平均值分別為3.95、4.39、4.11 mg/g,RSD分別為1.9%、1.4%和0.75%。按照2015版中國(guó)藥典每粒乳增寧膠囊中的淫羊藿苷的測(cè)定不低于1.5 mg/g[16]的規(guī)定,3個(gè)樣品均符合要求。
建立了SPE/qNMR測(cè)定乳增寧膠囊中淫羊藿苷含量的方法,將樣品通過(guò)SPE進(jìn)行富集純化,改善了qNMR的檢測(cè)靈敏度。方法精密度好,定量分析結(jié)果可靠,在實(shí)際樣品測(cè)定時(shí),可以不用淫羊藿苷對(duì)照品,直接以qNMR絕對(duì)定量公式來(lái)計(jì)算淫羊藿苷的含量。
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