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基于液质联用的金钱草及其习用品的化学成分差异性分析.pdf

1、天然产物研究与开发NatProd Res Dev 2023,35:1669-1678基于液质联用的金钱草及其习用品的化学成分差异性分析周永逸,陈海杰,薛佳,袁嘉欢,吴楠,刘训红1,2*,邹立思,程建明1,2南京中医药大学药学院;江苏省经典名方工程研究中心,南京2 10 0 2 3摘要:基于液质联用(LC-MS)技术,对金钱草及其习用品(小金钱草、连钱草)中化学成分差异性进行研究,为金钱草及其习用品区分鉴别和合理使用提供参考。首先采用超快速液相色谱-三重四级杆飞行时间质谱(UFLC-TripleTOF-MS/MS)结合多元统计分析对金钱草及其习用品中化学成分差异性进行分析,然后建立超快速液相色谱

2、-三重四极杆/线性离子阱质谱(UFLC-QTRAP-MS/MS)同时测定共有差异化学成分含量的方法。结果共鉴定出13个差异化学成分,其中绿原酸、金丝桃苷、芦丁、异皮苷、皮苷和山奈酚-3-0-芸香糖苷为3者共有差异化学成分;同时测定了这6 个共同差异成分的含量,6 个成分在相应的浓度范围内线性关系相关系数()均大于0.9994,精密度、重复性和稳定性良好,平均回收率为99.7 7%10 1.8 9%,且相对标准偏差(RSD)为1.2 7%2.19%。金钱草中芦丁和山奈酚-3-0-芸香糖苷的含量较高,其余4个成分在小金钱草中含量较高,而连钱草中6 个成分的含量均较少。本研究所建立的方法准确、可靠,

3、可为建立金钱草药材的综合品质评价体系提供基础资料。关键词:金钱草;习用品;液质联用;差异化学成分;含量分析中图分类号:R932文献标识码:AD01:10.16333/j.1001-6880.2023.10.003Analysis on the difference of chemical constituents in LysimachiaeHerba and its relative byproducts based on LC-MSZHOU Yong-yil,CHEN Hai-jie,XUE Jia,YUAN Jia-huan,WU Nan,IU Xun-hong*,zOU Li-si,C

4、HEN Jian-ming.1,2文章编号:10 0 1-6 8 8 0(2 0 2 3)10-16 6 9-10I School of Pharmacy,Nanjing University of Chinese Medicine;2 Jiangsu Province Engineering Research Center of Classical Prescription,Nanjing 210023,ChinaAbstract:To research the difference of chemical constituents in Lysimachiae Herba and its

5、relative byproducts(DichondraeHerba and Glechomae Herba)based on LC-MS,and provide reference for the rational use of Lysimachiae Herba and its rela-tive byproducts.The difference of chemical constituents in Lysimachiae Herba and its relative byproducts was analyzed by u-sing ultra-fast liquid chroma

6、tography coupled with triple quadrupole-time of flight tandem mass spectrometry(UFLC-TripleTOF-MS/MS)coupled with multivariate statistical analysis.Besides,a method based on ultra-fast liquid chromatography-tri-ple quadrupole-linear ion trap mass spectrometry(UFLC-QTRAP-MS/MS)was developed for the s

7、imultaneous determinationof common differential constituents in Lysimachiae Herba and its relative byproducts.Finally,a total of 13 constituents were i-dentified and inferred,and six common differential constituents were screened out,which were chlorogenic acid,hyperin,ru-tin,isoquercitrin,quercetin

8、,and kaempferol 3-O-rutinoside.In order to preliminarily explore the possible reasons for thedifferences in the efficacy of Lysimachiae Herba and its relative byproducts,the content of six common differential constituentswas determined simultaneously.The results showed that the linear correlation co

9、efficients(r)of six constituents were greaterthan 0.999 4 and the method featured a good precision,repeatability,and stability;The average recoveries were between 99.77%and 101.89%,with RSD less than 2.19%.The results showed that the content of rutin and kaempferol 3-0-rutinoside收稿日期:2 0 2 3-0 5-0 5

10、基金项目:江苏高校品牌专业建设工程资助项目(PPZY2015A070)*通信作者E-mail:接受日期:2 0 2 3-0 7-2 81670was higher in Lysimachiae Herba,and the other four constituents was higher in Dichondrae Herba,while the content of all sixcomponents was lower in Glechomae Herba.The method established in this study is accurate and reliable,and

11、can providebasic information for the establishment of a comprehensive quality evaluation system for Lysimachiae Herba.Key words:Lysimachiae Herba;relative byproducts;LC-MS;differential chemical constituents;content analysis金钱草系报春花科植物过路黄Lysimachia chris-tinae Hance 的干燥全草,主要产自中国云川贵等地。现代研究表明,金钱草含有黄酮、有机

12、酸、挥发油、质和氨基酸类等化学成分2 ,其主要药效成分为黄酮类和有机酸类成分,有利湿退黄、解毒消肿等功效,临床上用于治疗肝胆结石、湿热黄疽等症3。金钱草作为中医临床配伍常用药,市场上常出现一些习用品或混伪品4。例如,江浙一带将连钱草作为金钱草习用,具有利湿通淋、散瘀消肿和清热解毒等功效5;另有将小金钱草作为金钱草习用,亦具有清热解毒、利湿散瘀等作用6 。这导致金钱草药材使用混乱,影响临床用药的安全、有效。目前,关于金钱草及其习用品、混伪品的鉴别,多采用传统的性状鉴别、显微鉴别7 和薄层色谱(T LC)鉴别8 。此外,还应用红外光谱法9 和DNA条形码技术10 探究金钱草及其习用品、混伪品的比较

13、鉴别。关于金钱草及其习用品的化学成分分析,常采用高效液相色谱法(HPLC),其中测定芦丁、榭皮素和山奈酚等单一或少数黄酮类成分的含量 ,且仪器灵敏度低,分析所需要的时间较长,难以满足日渐提高的中药质量控制要求。近年来,由于液质联用(LC-MS)技术具有液相高分离能力和质谱高选择性、高灵敏度,已广泛应用于中药复杂系统的定性和定量分析12 O本文基于超快速液相色谱-三重四级杆飞行时间质谱(UFLC-Triple TOF-MS/MS)分析金钱草及其习用品中化学成分的差异性,并筛选、鉴定差异化学成分;用超快速液相色谱-三重四极杆/线性离子阱质谱(UFLC-QTRAP-MS/MS)同时测定已鉴定的共有差

14、异成分的含量,并对金钱草与小金钱草、连钱草进行比较分析。本研究可为金钱草及其习用品的药材鉴别和质量控制提供新的方法参考,同时为揭示其药效差异及临床合理用药提供基础资料。1材料与方法1.1 仪器与材料SIL-20AXR超快速液相色谱仪,包括LC-20AD二元输液泵、STL-20AXR自动进样器和CTO-20AC柱温箱(日本岛津公司);TripleTOFTM5600System天然产物研究与开发高分辨四极杆飞行时间质谱仪和ABQTRAP5500三重四极杆线性离子阱质谱仪(配有Analyst1.6.2软件,美国ABSCIEX公司);湘仪H1650-W高速离心机(湖南湘仪实验室仪器开发有限公司);KQ

15、-500B超声波清洗机(昆山超声仪器有限公司)。MS级甲酸(美国ThermoFisher公司);HPLC级甲醇(美国Merck公司),纯度大于99%;蒸馏水(广州屈臣氏食品饮料有限公司)。对照品:绿原酸(chlorogenicacid,批号Y22M8K36544)、金丝桃苷(hyperin,批号P12S11F124379)购于上海源叶生物科技有限公司;皮苷(q u e r c i t r i n,批号111538-2 0 0 30 2)购于中国食品药品检定研究院;异皮苷(isoquercitrin,批号10 2 8 2 4)购于江苏永健医药科技有限公司;芦丁(Rutin,批号0080-9705

16、)购于中国生物制品检定所;山奈酚-3-0-芸香糖苷(kaempferol3-O-rutinoside,批号DST200619-075)购于成都德斯特生物技术有限公司,以上标准品纯度均大于98%。金钱草(S1)和小金钱草(S2)样品均在2 0 2 2 年1月10 日于四川省巴中市采集,连钱草(S3)样品在2022年1月16 日于江苏省淮安市采集,每一药材均有4个批次,采集后筛选出杂质并立即晒干。药材样品均经南京中医药大学刘训红教授鉴定,金钱草为报春花科植物过路黄Lysimachia christinaeHance的干燥全草,小金钱草为旋花科植物马蹄金Dichondra repensForst.的

17、干燥全草,连钱草为唇形科植物活血丹Glechoma longituba(Na k a i)K u p r.的干燥地上部分。以上样品均留存样本于南京中医药大学中药鉴定实验室,标本编号分别为2 0 2 2 0 110 0 0 12 0 2 2 0 110 0 0 4(S1)、2 0 2 2 0 110 0 0 5 2 0 2 2 0 110 0 0 8(S2),20220116001 20220116004(S3)。1.2溶液制备1.2.1对照品溶液的制备称取对照品适量置容量瓶中,精密称定后加人80%甲醇溶解分别配制成对照品储备液,置于4冰箱中保存备用。取上述对照品储备液适量,定容至10 mL容量

18、瓶中配成混合对照品溶液,摇匀后加80%甲醇逐级稀释,以0.2 2 m微孔滤膜过滤后注Vol.35Vol.35人UFLC系统。1.2.2供试品溶液的制备取金钱草、小金钱草和连钱草药材,用粉碎机粉碎后过三号筛。称取药材粉末0.5g置具塞锥形瓶中,精密称定后加人5mL的8 0%甲醇,称量,室温下超声(50 0 W,40kHz)60min,用相同浓度的甲醇补足重量,摇匀过滤,滤液离心(12 0 0 0 r/min,8min),以0.2 2 m微孔滤膜过滤后注人UFLC系统。1.3木样品化学成分的UFLC-TripleTOF-MS/MS定性分析1.3.1色色谱条件Agilent ZORBAX SB-Ci

19、s柱(4.6 mm 250 mm,5m);流动相由甲醇(A)和0.1%甲酸水(B)组成,梯度洗脱程序:0 2 min,5%30%A;225min,30%55%A;25 30 min,55%-5%A;30 32 min,5%A。进样10 L;流速为0.8 mL/min;检测波长为36 0 nm;柱温为30。1.3.2质谱条件电喷雾离子源(ESI)负离子模式;喷雾电压(I S):450 0 V;离子源温度(TEM):6 0 0;脱簇电压(DP):-10 0 V;帘气流速(CUR):40 p s i;雾化气体流速(GS1):60 psi;辅助气体流量(GS2):60 psi;离子喷射电压浮动(ISV

20、F):450 0 V;数据采集时间32min。1.3.3统计分析使用Peakview1.2和MarkerView1.2.1对原始数据进行峰匹配、峰对齐和滤噪处理,结果进一步导人SIMCA-P13.0软件。在定性结果的基础上,使用主成分分析(PCA)和偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)对数据进行降维分析,以获得关于组间差异的信息。首先采用PCA初步观察各样品的聚集情况,表现金钱草、小金钱草、连钱草之间的化学组成差异;再用PLS-DA对各样品进行分类,根据模型得到的变量重要性投影(variable importance for the pro-jection,VIP)值和t检验结果,以VIP1且

21、P1且 P0.05为条件筛选具有差异性表达的化合物,并对符合条件的差异化学成分进行-30图2 金钱草及其习用品负离子模式下PCA得分图-3.000-2.000a-3000-3000-20-10001000-2.000-1000-2:000-1000图3金钱草及其习用品PLS-DA得分图(a)和VIP得分图(b)-102.003.00010002.0001110000t1过建立代谢物表达量与样品类别之间的关系模型,从而来实现对样品类别的预测。实验对金钱草、小金钱草和连钱草样品两两进行PLS-DA分析,结果如图3所示。模型验证结果(RY=0.999、0.98 9、0.998,Q=0.9990.98

22、6、0.997)表明该模型有效可靠。4.5b3.532.521.50.53:5321.50.53.000S22.000300010b3.5b32.521.50.5鉴定,最终鉴定出13个化学成分,结果见表3。其中6 种成分为它们的共有差异化学成分,分别是绿原酸、金丝桃苷、芦丁、异皮苷、皮苷和山奈酚-2030VarID(Primary)VarID(Primary)VarID(Primary)Vol.353-0-芸香糖苷。Table 3Identification of the different chemical constituents in Lysimachiae Herba and its

23、relative byproducts分子式峰号tr(min)Peak No.13.0523.5234.6148.1259.87614.39715.20816.83917.761018.771119.081219.181321.84注:*为共有差异化学成分。Note:*Common differential chemical constituents.2.3共有差异成分的定量分析2.3.1色谱-质谱条件的优化为了让6 种成分在较短的分析时间内达到最佳的分离,实验对色谱柱、流动相进行了考察。首先考察了 Waters XBridge mm,3.5 m)、ZO RBA X Ex-tend-Cis(2

24、.1 mm 100 mm,1.8 m)和 Thermo Ac-claimTM RSLC 120 Cis(2.1 mm 150 mm,2.2 m)色谱柱对6 个目标成分的分离效果。结果显示,前者色谱柱检测灵敏度高,分离效果优于后两者;同时,实验考察了在梯度洗脱下不同流动相(甲醇-0.4%甲酸水、乙醇-水、乙腈-0.4%甲酸水和乙腈-水)对样品中各峰分离度的影响,结果显示以甲醇成分Constituent绿原酸Chlorogenic acid金丝桃苷Hyperin芦丁Rutin异皮苷Isoquercitrin皮苷Quercitrin山奈酚-3-0-芸香糖苷Kaempferol 3-O-rutinos

25、ide周永逸等:基于液质联用的金钱草及其习用品的化学成分差异性分析表3金钱草及其习用品中差异化学成分的鉴定误差MolecularMS(m/z)formulaC,H/2 07C,Hio OsC30 H26 0 14 Ci6Hi:0,C2;H2 O11Cg:H4o O20C2i H20 O13C,H40 O19C27 H3o O1sC2;H2o O 12C27H30 O16C2;H2o 0 12C2;H2o O MolecularformulaCieHi:O,C2;H20 O 12C27 H30 O16C2;H20 O12C2;H2o Ol1C2,H3o O 151675成分MS(m/z)Erro

26、r(10)59.017 7,75.011 9,195.051 4129.021 8,177.043 6149.045 973.0329,89.027 3,105.021 8609.124 0177.023 5,305.071 4,423.077 685.031 1,161.023 1、353.086 6179.039 1,191.059 6449.105 9269.049 8,287.059 9755.2041255.033 4,271.028 6,301.040 2479.082 5271.029 4,287.024 9,317.036 6739.205 1227.038 2,255.032

27、 9,285.043 1593.149 5285.039 3463.087 2301.040 8609.146 1151.003 5,301.035 3463.088 7301.049 8447.090 1301.040 2作为洗脱剂A,0.4%的甲酸水作为洗脱剂B色谱峰的分离度最好。取6 种成分的单独标准品溶液,在MSOnly模式下,将溶液注UFLC 系统,调整质谱条件获得各化合物的母离子信息。将母离子进行碰撞诱导,之后寻找合适的特征子离子,再通过优化碰撞能量、去簇电压等条件,得到各成分的特征碎片离子及相应的质谱条件。实验前期分别在正离子和负离子模式下对6 种成分标准溶液进行全扫描,观察其响

28、应程度。由于待测化合物大多含有羟基,氢质子易失去,所以6 种成分在负离子模式下有更好的响应。得到优化后的质谱参数和保留时间见表4,提取离子色谱图见图4。表46 种成分的质谱检测参数Table 4Optimized mass spectrometric parameters of six constituents分子式tR(min)1.126.236.887.099.119.34Constituent0.36D-甘露酸D-Mannonic acid4.362-Deoxy-pentonic acid-1.62原飞燕草素B1Prodelphinidin B1-1.73绿原酸Chlorogenic a

29、cid*-4.16马里苷Marein0.11Quercetin 3-O-robinoside-7-O-rhamnopyranoside-1.27-2.44-2.85-2.16-0.02-2.26-3.65离子对去簇电压DPMass data(m/z)(V)305.100/125.000-35.00463.000/300.000-160.00609.060/300.000-170.00463.000/300.000-180.00447.000/301.000-165.00595.000/287.200-220.00杨梅素-3-0-半乳糖苷Myricetin 3-O-galactosideKaem

30、pferol 3-rutinosyl-7-O-alpha-L-rhamnoside山奈酚-3-0-芸香糖苷Kaempferol 3-O-rutinoside*金丝桃苷Hyperoside*芦丁Rutin*异皮苷Isoquercetin*皮苷Quercitrin*碰撞能量CE(eV)-20.00-36.0048.00-36.00-30.00-35.00离子模式lon modeESIESIESIESIESIESI每种成分的含量均最少。从共有差异化学成分含量16760Fig.4 The extracted-ion chromatogram of six constituents注:1-绿原酸;2-金

31、丝桃苷;3-芦丁;4-异皮苷;5-皮苷;6-山奈酚-3-O-芸香糖苷。Note:1-Chlorogenic acid;2-Hyperin;3-Rutin;4-Isoquercitrin;5-Quercitrin;6-Kaempferol 3-0-rutinoside.成分Constituent绿原酸 Chlorogenic acid金丝桃苷Hyperin芦丁Rutin异皮苷Isoquercitrin皮苷Quercitrin山奈酚-3-0-芸香糖苷Kaempferol 3-O-rutinoside天然产物研究与开发2.3.2样品含量测定3根据表1中线性方程计算样品中各个成分的含量,最终结果如表5

32、,含量堆积图如图5所示。图中可以清晰看出,6 种化学成分含量在金钱草、小金钱6草和连钱草样品中存在明显差异,在金钱草样品中芦丁和山奈酚-3-0-芸香糖苷这的含量较高,其余的4种成分在小金钱草样品中含量较高,而连钱草中24时间Time(min)图46 种成分的提取离子色谱图Table 5Determined results of six constituents(x s,n=4)S13.95 0.1917.04 0.17127.16 1.3320.32 0.801.89 0.2366.52 0.60200-150-100-Vol.3568表56 种成分的含量测定结果(xs,n=4)含量 Cont

33、ent(g/g)S2151.69 1.0187.66 0.3353.64 0.50103.88 0.26177.30 0.4213.53 0.37绿原酸Chlorogenicacid金丝桃苷Hyperin芦丁Rutin异榭皮苷Isoquercitrin柳皮Qucreitrin山森酚-3-0-芸香糖苷Kaempferol3-O-rutinoside10总量来分析,小金钱草中6 种成分的含量总量最多,而连钱草中6 种成分的含量总量最少。3讨论与结论本文首先参考了植物代谢组学的思路,建立了UFLC-Triple TOF-MS/MS方法,首先运用PCA,结果显示金钱草、小金钱草、连钱草样品分布在坐标轴

34、上S366.83 0.471.58 0.131.79 0.132.06 0.060.12 0.010.42 0.0250-310S1图5金钱草及其习用品中6 种成分的含量柱状图Fig.5 Histogram of six constituents in Lysimachiae Herba and its relative byproducts的三个不同区域,说明它们之间的化学成分存在差异。并根据PLS-DA后得到的VIP值和t检验结果,筛选并鉴定出了13种差异化学成分,其中6 种为共S2有差异化学成分,即绿原酸、金丝桃苷、芦丁、异皮苷、皮苷和山奈酚-3-0-芸香糖苷。6 种成分可以进一步分类为

35、1个有机酸类化合物和5个黄酮类化S3Vol.35合物,黄酮和有机酸类化合物在抗肿瘤、抗炎、保护血管和抗氧化方面有显著贡献17,18 。文献记载,金钱草、小金钱草和连钱草对治疗结石都有效果,其中连钱草在临床上治疗尿路结石效果更佳,金钱草更适宜治疗肝胆结石19。除此以外,小金钱草在苗族民间为治疗肝炎的常用药。化学成分和含量的差异可能是导致三者功效及临床使用不一致的原因,因此对这6 种共有差异化学成分的含量进行同时测定,分析金钱草及其习用品中差异化学成分的含量变化,为探究金钱草、小金钱草及连钱草的药效差异的物质基础具有一定意义。建立UFLC-QTRAP-MS/MS同时测定6 种差异化学成分含量的方法

36、,结果显示,芦丁和山奈酚-3-0-芸香糖苷这2 种成分在金钱草中的含量比较高,其余4种成分在小金钱草中含量较高。其中,金钱草样品中芦丁的含量最高,平均含量为12 7.16 g/g,是小金钱草的2.4倍,连钱草的7 1倍;小金钱草样品中皮苷含量最高,平均含量为17 7.30 g/g;连钱草样品中绿原酸的含量最高,平均含量为66.83g/g。现代药理学研究表明,芦丁具有很强的抗氧化能力,具有抗炎、抗菌、抗病毒、抗肿瘤等药理作用2 0 ;Yu等2 1 通过体外细胞实验验证了山奈酚-3-0-芸香糖苷具有抗炎以及内皮保护的药理活性,同时芦丁和山奈酚-3-0-芸香糖苷都具有神经保护的作用2 ;金丝桃苷能够

37、改善心血管功能,具有抗肿瘤、抗抑郁等功效2 3;绿原酸能够治疗代谢类的疾病,且具有抗菌、抗炎等药理作用2 4;皮苷与金丝桃苷药效类似,具有抗肿瘤、抗抑郁等功效外,还有潜在的降血糖、降血脂等作用2 5;异皮苷具有保护心血管、抗应激、降血糖及抗过敏等多种药理作用2 6 。6 个成分在含量上存在显著差异,都具有广泛的药理作用,可能是导致药材功能和主治不一致的原因,但是由于中药中含有多个成分和靶点,其疗效的发挥是协同作用的结果,所以产生临床疗效变化差异的物质基础仍需要更深人的研究。本文基于 UFLC-Triple TOF-MS/MS 结合 PCA、PLS-DA探究金钱草及其习用品中化学成分的差异性,并

38、用UFLC-QTRAP-MS/MS同时测定6 个共有差异成分的含量。本研究可为金钱草及其习用品的药材鉴别和质量控制提供新的方法参考,同时为揭示其药效差异及临床合理用药提供基础资料。参考文献1 Chinese Pharmacopoeia Commission.Pharmacopoeia of the周永逸等:基于液质联用的金钱草及其习用品的化学成分差异性分析材),2 0 2 0,43:1336-1342.11 Yan YJ,Cui T,Ding Q,et al.Comprehensive quality evalua-tion of Lysimachia christinae based on

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