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菟丝子提取物UPLC指纹图谱建立及抗氧化谱效关系研究

更新时间:2023年12月27日阅读:962次 下载:429次 下载 手机版

作者: 吴晓英 张雪兰 莫秋怡 黄贵发 文珊 张正 林伟雄 陈清怡

作者单位: 广东一方制药有限公司/广东省中药配方颗粒企业重点试验室(广东佛山 528244)

关键词: 菟丝子提取物 超高效液相色谱法 谱效关系 灰色关联度 正交偏最小二乘法

DOI: 10.12173/j.issn.1008-049X.202306054

引用格式: 吴晓英,张雪兰,莫秋怡,黄贵发,文 珊,张 正,林伟雄,陈清怡.菟丝子提取物UPLC指纹图谱建立及抗氧化谱效关系研究[J]. 中国药师,2023, 26(11):225-232.DOI: 10.12173/j.issn.1008-049X.202306054.

Xiao-Ying WU, Xue-Lan ZHANG, Qiu-Yi MO, Gui-Fa HUANG, Shan WEN,Zheng ZHANG, Wei-Xiong LIN, Qing-Yi CHEN.UPLC fingerprint establishment of extract of Cuscutae Semen and study on the relationship between antioxidant spectrum and effect[J].Zhongguo Yaoshi Zazhi,2023, 26(11):225-232.DOI: 10.12173/j.issn.1008-049X.202306054.[Article in Chinese]

摘要| Abstract

目的  建立菟丝子提取物的超高效液相色谱(UPLC)指纹图谱,分析其与抗氧化活性的谱效关系。

方法  采用UPLC法测定11批菟丝子提取物的指纹图谱,以1,1-二苯基-2-苦基肼自由基、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐法测定菟丝子体外抗氧化活性,结合正交偏最小二乘法(OPLS)以及灰色关联度法分析指纹图谱与抗氧化活性的关联度,筛选出对抗氧化活性贡献较大的关键物质。

结果  菟丝子提取物相似度均在0.97以上,共有21个共有峰,通过与对照品对比,指认了10个峰,其中峰5为新绿原酸,峰8为绿原酸,峰9为隐绿原酸,峰10为咖啡酸,峰12为对香豆酸,峰15为金丝桃苷,峰16为异槲皮苷,峰17为紫云英苷,峰20为槲皮素,峰21为山奈素。灰色关联度以及OPLS结果表明,峰8、15、16、18与抗氧化活性呈现正相关,为主要药效成分。

结论  菟丝子抗氧化活性是多组分联合效应的结果,通过指纹图谱与抗氧化谱效分析,可为后面菟丝子的进一步研究提供数据参考。

全文| Full-text

菟丝子为旋花科植物南方菟丝子Cuscuta australis R. Br.或菟丝子Cuscutae Semen Lam.的干燥成熟种子,其性辛、甘、平,归肝、肾、脾经,可补益肝肾,固精缩尿,安胎,明目,止泻,主治肝肾不足、腰膝酸软、阳痿遗精、遗尿尿频、肾虚胎漏、胎动不安、目昏耳鸣、脾肾虚泻等症状[1-2]。现代药理研究表明,菟丝子含有丰富的黄酮类成分、酚酸类以及多糖等活性物质,其中黄酮类以及酚酸类物质种类较多且含量较高,对心血管、免疫系统以及生殖系统等方面有一定的调节作用[3]。中药配方颗粒是在中医药理论的指导下,结合现代技术对药材采取提取、浓缩、喷干等一系列操作加工制备而成的颗粒剂[4]。提取物作为直接影响配方颗粒成品最终质量的产物,目前针对其谱效关系的研究较少[5]。本试验从菟丝子提取物的指纹图谱入手,研究其图谱中各共有峰与抗氧化活性之间的谱效关系,筛选出贡献较大的活性物质,以期为菟丝子的进一步质量控制研究提供依据。

1 仪器与试药

1.1 仪器

Waters型超高效液相色谱仪[沃特世科技(上海)有限公司];MiliQ Direct 8型超纯水机(德国Merck有限公司);KQ-500DE型数控超声清洗器(昆山市超声仪器有限公司);B-290 型喷雾干燥仪(瑞士步琪有限公司);XP26百万分之一天平、ME204E型万分之一天平(瑞士梅特勒-托利多公司);UV-2600i型紫外-可见分光光度计(日本岛津公司);YRE-501型旋转蒸发仪(巩义市予华仪器有限责任公司);DLSB-5/20型低温冷却液循环水泵(郑州长城科工贸有限公司)。

1.2 材料

对照品:新绿原酸(批号:DSTDX001503,纯度98.0%)、隐绿原酸(批号:DST2104027-035,纯度98.0%)、对香豆酸(批号:DST 210508-057,纯度99.94%)、紫云英苷(批号:DSTDZ000101,纯度99.19%)均购自成都乐美天医药有限公司;绿原酸(批号:110753-202018,纯度96.1%)、咖啡酸(批号:110885-201703,纯度99.7%)、金丝桃苷(批号:111521-201809,纯度94.9%)、山奈素(批号:110861-202013,纯度93.2%)、异槲皮苷(批号:111809-201804,纯度97.2%)、槲皮素(批号:100081-201610,纯度99.1%)、维生素C(批号:100425-202105,纯度98.0%)均购自中国食品药品检定研究院;1,1-二苯基-2-苦基肼自由基(DPPH)清除能力试剂盒(批号:G20220621YG)、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)清除能力试剂盒(批号:G20220621YG)均购自苏州格锐思生物科技有限公司。

11批菟丝子饮片均为市售样品(编号:S1~S11),产自内蒙古,经广东一方制药有限公司孙冬梅主任中药师鉴定为菟丝子Cuscutae Semen Lam.的干燥成熟种子;取菟丝子饮片加入适量的纯化水煎煮提取,冷却过滤,提取液全部转移至真空浓缩,清膏加入适量的糊精搅拌均匀后喷雾干燥,得到菟丝子提取物。

2 方法与结果

2.1 色谱条件

采用UPLC法,色谱柱:ACQUITY UPLC HSS T3柱(100 mm×2.1 mm, 1.8 m),以乙腈(A)-0.2%甲酸水溶液(B)为流动相,梯度洗脱(0~4 min,7%→9%A;4~6 min,9%→11%A;6~18 min,11%→12%A;18~23 min,12%→ 14%A;23~34 min,14%→15%A;34~44 min,15%→24%A,44~49 min,24%→30%A;49~ 55 min,30%→31%A);检测波长:0~20 min为325 nm,20~55min为360 nm ;流速:0.3 mL·min-1;进样量:1 μL;柱温:30℃。

2.2 溶液的制备

2.2.1 对照品溶液

分别取新绿原酸、隐绿原酸、绿原酸、金丝桃苷、山奈素、槲皮素、异槲皮苷、紫云英苷、对香豆酸、咖啡酸适量,精密称定,加甲醇溶解,制成浓度分别为0.018 9,0.010 2,0.010 0,0.018 7,0.009 8,0.010 0,0.099 5,0.010 3,0.097 5,0.011 2 mg·mL-1的对照品混合溶液。

2.2.2 供试品溶液

取菟丝子提取物0.5 g,精密称定,置于具塞锥形瓶中,精密加入80%甲醇50 mL,称定重量,超声处理(功率:300 W,频率:40 kHz)30 min后取出,放冷,再称定重量,以80%甲醇补足减失重量,摇匀,经0.22 μm滤膜滤过,取续滤液,即得。

2.3 方法学考察

2.3.1 稳定性试验

取编号为S6的菟丝子提取物,精密称定,按照“2.2.2”项下方法制备供试品溶液,分别在0,2,4,8,12,24,48 h时,按“2.1”项下色谱条件进样检测,以金丝桃苷为参照(S)峰,计算得各共有峰与S峰之间相对保留时间的RSD为0.1%~0.92%(n=7),相对峰面积的RSD为0.59%~3.79%(n=7),说明供试品溶液在48 h内稳定性良好。

2.3.2 重复性试验

取编号为S6的菟丝子提取物,精密称定,按照“2.2.2”项下方法分别制备6份供试品溶液,并按“2.1”项下色谱条件进样检测,计算得各共有峰与S峰之间相对保留时间的RSD为0.15%~1.0%(n=6),相对峰面积的RSD为0.58%~4.01%(n=6),说明方法重复性良好。

2.3.3 精密度试验

取编号为S6的菟丝子提取物,精密称定,按照“2.2.2”项下方法制备供试品溶液,并按“2.1”项下的色谱条件连续进样6次,计算得各共有峰与S峰之间相对保留时间的RSD为0.05%~0.93%(n=6),相对峰面积的RSD为0.12%~3.16%(n=6),说明仪器精密度良好。

2.4 菟丝子提取物指纹图谱的建立及相似度评价

2.4.1 指纹图谱的建立

分别取11批菟丝子提取物,按照“2.2.2”项下方法制备供试品溶液,并按“2.1”项下色谱条件进样检测,标记色谱图基本信息。将色谱图文件导入《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》(2012版),以S6样品为参照,采取平均数法进行标记峰匹配,得到11批菟丝子提取物的叠加指纹图谱以及对照图谱(图1)。结果显示,指纹图谱中含20个共有峰,与对照图谱对比,指认峰5为新绿原酸,峰8为绿原酸,峰9为隐绿原酸,峰10为咖啡酸,峰12为对香豆酸,峰15为金丝桃苷,峰16为异槲皮苷,峰17为紫云英苷,峰20为槲皮素,峰21为山奈素。

  • 图1 11批菟丝子提取物叠加图谱(A)及对照图谱(B)
    Figure 1.Overlapping atlas (A) and control atlas (B) of 11 batches of Cuscutae Semen extract
    注:5:新绿原酸;8:绿原酸;9:隐绿原酸;10:咖啡酸;12:对香豆酸;15:金丝桃苷;16:异槲皮苷;17:紫云英苷;20:槲皮素;21:山奈素

2.4.2 相似度评价

以对照图谱为参照,结合《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》(2012版)分析各样品之间的差异性。结果各共有峰之间的相似度在0.972~0.999之间,均大于0.97,表明不同批次的样品整体较为稳定。

2.5 体外抗氧化活性

2.5.1 供试品溶液的制备

按照“2.2.2”项下方法,用80%甲醇分别稀释制备成浓度为0.05,0.50,1.00,5.00,1.00 mg·mL-1的供试品溶液。

2.5.2 阳性对照溶液的制备

取维生素C适量,精密称定,加80%甲醇溶解,制成浓度为0.300 mg·mL-1的维生素C母液。取维生素C母液分别稀释,制备成浓度为0.012,0.030,0.060,0.300 mg·mL-1的DPPH法阳性对照溶液;取维生素C母液分别稀释制备成浓度为0.006,0.012,0.075,0.150 mg·mL-1的ABTS法阳性对照溶液。

2.5.3 DPPH自由基清除率试验

称取DPPH粉末适量,溶于无水乙醇中,超声混匀,得DPPH工作液。取“2.5.1”项下不同浓度供试品溶液各0.4 mL,加入0.6 mL的DPPH工作液,混匀,记为测定管;取“2.5.1”项下不同浓度供试品溶液各0.4 mL,加入0.6 mL无水乙醇稀释,混匀,记为对照管;取无水乙醇0.4 mL,加入DPPH工作液0.6 mL,混匀,记为空白管。以上试液于室温25℃避光静置30 min,精密量取试液0.8 mL至玻璃比色皿中,于紫外分光光度计517 nm处测定吸光度(A)值。取“2.5.2”项下的DPPH阳性对照溶液,按以上方式测得阳性对照溶液的A值。每个样品平行测定3次,按照公式[(1-(A测定-A对照)/A空白)×100%]计算不同浓度供试品溶液以及阳性对照溶液的清除率,根据清除率以及供试品溶液(维生素C)浓度拟合曲线计算得半抑制浓度(IC50),结果见表1。

  • 表格1 11批菟丝子提取物的IC50(mg·mL-1)
    Table 1.IC50 of 11 batches of Cuscutae Semen seed extract (mg·mL-1)

2.5.4 ABTS自由基清除率试验

取硫酸钾粉末适量,溶于1.47 mL蒸馏水中,振荡混匀,得储备液1;取ABTS粉末适量,溶于2.86 mL蒸馏水中,振荡混匀,得储备液2;临用前将蒸馏水溶解后的储备液1与储备液2按照比例1 ∶ 1混合,避光反应12 h后,再用无水乙醇稀释30倍,得ABTS工作液。取“2.5.1”项下不同浓度供试品溶液各0.05 mL,加入0.95 mL的ABTS工作液,混匀,记为测定管;取“2.5.1”项下不同浓度供试品溶液各0.05 mL,加入0.95 mL无水乙醇稀释,混匀,记为对照管 ;取无水乙醇0.05 mL,加入ABTS工作液0.95 mL,混匀,记为空白管。以上试液于室温25℃避光静置,全部移取至玻璃比色皿中,于紫外分光光度计734 nm处测定A值。取“2.5.2”项下的ABTS阳性对照溶液,按以上方式测得阳性对照溶液的A值。每个样品平行测定3次,按照“2.5.3”项下公式计算不同浓度下的供试品溶液以及阳性对照溶液的清除率,根据清除率以及供试品溶液(维生素C)浓度拟合曲线计算得IC50,结果见表1。

2.6 灰色关联度分析

2.6.1 数据标准化

基于原始数据的单位以及量纲不同,采用SPSS 20.0软件对其进行Z分数标准化处理,变换后的参考序列记为X0(t),比较序列记为Xi(t)。以标准化后的抗氧化指标IC50作为参考序列,各共有峰面积为比较序列,分析对抗氧化活性贡献较大的物质基础[6]。

2.6.2 关联系数的计算

根据以下公式计算灰色关联系数:

式中:ηi(k)是第k个样品的第i个峰面积与IC50的关联系数,θ0(k)为菟丝子的抗氧化指标IC50相反数;θi(k)为菟丝子各共有峰峰面积;ρ为分辨系数0.5;minmin|θ0(k)-θi(k)|、maxmax|θ0(k)-θi(k)|分别表示参考序列与比较序列差的第二级最小差值和最大差值。

2.6.3 关联度计算

根据以下公式计算关联度(r):

关联度的范围在0~1内,随着关联度的增加,则表示参考序列与比较序列的关联度较大。结果显示,所有峰与抗氧化指标的关联度均大于0.57,说明各个共有峰对ABTS以及DPPH清除率有一定的贡献,且菟丝子的抗氧化功能是综合多组分的共同效应。ABTS关联系数≥0.7时,有11个共有峰,关联度由大到小排列依次是14>13>9>3>7>8>6>5>16>15>18。DPPH关联系数大于0.68时,有11个共有峰,由大到小排序分别是18>20>5>2>10>8>1>4>15>16>19。综合分析,5、8、15、16、18这几个峰与抗氧化能力关联较为密切,可初步将这几个关联度较大的共有峰作为指纹图谱的药效控制点,具体见表2。

  • 表格2 11批菟丝子提取物与IC50的灰色关联度
    Table 2.Grey correlation between 11 batches of Cuscutae Semen extract and IC50

2.7 正交偏最小二乘积法分析

灰色关联度较为直观地反映不同峰与抗氧化作用的关联度大小,但无法呈现两者的正负相关性,故需结合偏最小二乘积法(optimized potentials for liquid simulation, OPLS)综合分析。将Z分数标准化后的数据,导入SIMCA 14.1软件进行OPLS分析,以菟丝子不同批次的共有峰峰面积为自变量,抗氧化指标IC50为因变量,根据模型拟合得到变量投影重要性指标(variable importance in projection, VIP)值以及回归系数。图2结果显示,与DPPH清除率呈现正相关的有13个峰,贡献度由大到小排列分别为13>14>15(金丝桃苷)>8(绿原酸)>11>9(隐绿原酸)>16(异槲皮苷)>7>5>6(新绿原酸)>3>4>18,其余的峰与DPPH呈现负相关,依次为21(山奈素)>20(槲皮素)>17(紫云英苷)>2>1>10(咖啡酸)>19>12(对香豆酸),方程y=-0.026x1-0.029x2+0.023x3+0.012x4+0.026x5+0.024x6+0.028x7+0.032x8+0.030x9-0.026x10-0.032x11-0.011x12+0.03x13+0.033x14+0.033x15-0.030x16-0.031x1-0.012x18-0.024x19-0.032x20-0.036x21,其中x代表各共有峰,y代表抗氧化清除率,回归系数绝对值越大则表示自变量的贡献度越大。结合图3分析,与ABTS清除率呈现正相关的有12个峰,贡献度由大到小分别为18>4>8>14>17>19>16>15>13>21>5>9,其余的峰与ABTS呈现负相关,依次为12>20>2>3>6>11>1>10>7,回归方程为y= -0.046x1-0.150x2-0.116x3+0.234x4+0.084x5-0.109x6-0.002x7+0.207x8+0.001x9-0.025x10-0.056x11-0.382x12-0.105x13+0.205x14-0.120x15-0.153x16+0.170x17-0.595x18-0.160x19-0.211x20+0.087x21。VIP值是反映自变量对因变量解释能力的重要指标之一,VIP值>1,则说明该自变量在解释因变量时具有显著重要性 [7]。在以DPPH清除率为指标时,VIP>1的共有峰从大到小依次为13、9、17、10、7、6、19、3、14、15、21、2,具体见图4。在以ABTS清除率为指标时,VIP>1的共有峰从大到小依次为18、8、16、14、15、1、13,具体见图5。综上所述,结合各共有峰对DPPH以及ABTS清除率的作用分析,8、9、13、14、15、16、18是影响菟丝子抗氧化能力较为重要的物质基础,与其呈现正相关。综合以上两种分析手段,筛选出峰8、15、16、18对菟丝子抗氧化能力具有较大的贡献度。整体来看,OPLS与灰色关联度的结果较为一致。

  • 图2 菟丝子提取物各共有峰与DPPH的OPLS回归系数
    Figure 2.OPLS regression coefficient of common peaks of Cuscutae Semen extract and DPPH

  • 图3 菟丝子提取物各共有峰与ABTS的OPLS回归系数
    Figure 3.OPLS regression coefficient of common peaks of Cuscutae Semen extract and ABTS

  • 图4 菟丝子提取物各共有峰的VIP值(DPPH)
    Figure 4.VIP (DPPH) of common peaks of Cuscutae Semen extract

  • 图5 菟丝提取物各共有峰的VIP值(ABTS)
    Figure 5.VIP (ABTS) of common peaks of Cuscutae Semen extract

3 讨论

本文通过比较不同的制样方式对其特征图谱的影响,其中溶剂为80%甲醇,超声时间为30 min,功率为300 W方法较优。在何广铭等[8]的研究基础上,考察不同的流动相体系对色谱峰的分离效果,结果乙腈-0.2%甲酸体系较优。文献[9-10]报道,菟丝子中含有的酚酸类以及黄酮类物质分别在波长为325 nm和360 nm处响应值较高,采取分段波长融合更有利于样品分析。

研究表明,菟丝子提取物能够降低老年秀丽隐杆线虫细胞内活性氧的水平,在预防衰老方面具有一定的临床研究价值[11-12]。11批菟丝子提取物中DPPH所对应IC50的浓度范围为0.296 6~ 0.579 0 mg·mL-1,ABTS对应IC50的浓度范围为0.945 5~1.373 2 mg·mL-1,说明不同批次间的菟丝子提取物存在一定的差异,可能与采收季节、贮存环境等因素有关。抗氧化能力与物质浓度成反比,在同等清除率的情况下,所需浓度越高,则抗氧化能力越低;维生素C常作为抗氧化能力研究的阳性对照药物,在清除率为50%时,菟丝子喷干粉两种抗氧化自由基IC50均高于维生素C,有一定的差异,但都具有较明显的抗氧化效果。

以灰色关联度作为化学评价手段,菟丝子提取物中各共有峰与DPPH以及ABTS的关联度均大于0.57,表明各共有峰与抗氧化指标具有较大的相关性,揭示菟丝子中抗氧化活性为多组分联合效应,并非单一物质主导。为进一步反映共有峰与抗氧化能力的正负相关性,结合OPLS分析,其中1、2、10、20与抗氧化呈现负相关,4、5、8、9、13、14、15、16、18则呈现正相关。结合VIP>1的结果,峰8(绿原酸)、9(隐绿原酸)、13、14、15(金丝桃苷)、16(异槲皮苷)、18对抗氧化指标IC50有显著影响,为主要的药效基础。物质药效往往与化学结构息息相关,据报道,酚羟基的位置以及数量可影响抗氧化的活性大小 [13]。在绿原酸、隐绿原酸、金丝桃苷以及异槲皮苷化学结构中,均含有两个及以上的酚羟基,这可能为其抗氧化贡献度较大的原因之一。在指纹图谱中,峰8、9、15含量较高,而峰13、14、16、18含量偏低,说明指纹图谱能较为直观地体现药材内在化学成分的种类与数量,但无法阐述药材成分与药理活性存在绝对的内在关联 [14]。本研究仅指认一部分有效峰,具有一定的局限性,以期后面从质谱等高分辨手段入手,结合药效分析各化学成分结构骨架,进一步确定抗氧化的活性物质。

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