目的 建立UPLC特征图谱及多指标成分含量测定方法,比较不同产地猪殃殃药材的质量差异。
方法 收集13批分别来源于河南、安徽、广西的猪殃殃药材,采用超高效液相色谱法(UPLC)建立特征图谱,并进行相似度评价。以新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸及芦丁为指标性成分,同步进行含量测定。运用主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)对不同产地药材进行化学模式识别,筛选引起质量差异的关键标志物。
结果 建立了猪殃殃的UPLC特征图谱,共标定出9个共有峰,其中指认了新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸及芦丁4个成分。PCA显示,13批不同产地样品的综合得分由高到低依次为:河南产地 > 安徽产地 > 广西产地。进一步通过OPLS-DA筛选出6个质量差异标志物,分别为峰9(芦丁)、峰4(隐绿原酸)、峰7、峰8、峰1(新绿原酸)及峰6。同时,对上述4个指标性成分进行含量测定,结果表明,新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸和芦丁的含量在不同产地间均存在显著差异。
结论 采用UPLC特征图谱联合多指标含量测定的方法,可全面、有效地评价不同产地猪殃殃药材的质量,为完善其质量控制标准提供参考。
猪殃殃别名为八仙草、锯子草、拉拉藤等,为茜草科植物猪殃殃(Galium aparine L.)的干燥全草,在《中国药典》1977年版[1]及河北、湖北、四川、上海等地方标准中均有记载。猪殃殃作为一种传统中草药,主要分布在安徽、贵州、河北、河南、湖南等产地的山坡、旷野、田间、草地,含有挥发油[2]、黄酮类[3]、酚酸类[4]、蒽醌类、萜类和甾体类及烷烃类等化合物成分[5-7],具有清热解毒、利尿消肿的功效,临床常用于治疗肿瘤、痢疾、乳腺炎、尿路感染、妇女闭经、创伤肿胀、胆病、骨病及遗精等[8]。
目前,关于猪殃殃的质量分析研究相对有限,现有报道多聚焦于单一化学成分的测定。部分文献[9-10]以绿原酸为指标成分建立含量测定方法,李建晨等[11]则采用TLC法对猪殃殃药材进行定性鉴别。然而,单一指标成分的含量难以全面反映药材的整体质量,TLC法亦无法系统表征药材的整体化学成分。因此,开展猪殃殃质量控制的系统性研究具有重要的现实意义。近年来,通过构建特征图谱或指纹图谱联合高分辨质谱解析物质基础,已成为中药材质量评价体系建立的主流技术手段[12-14]。基于此,本研究采用该技术模式对不同产地猪殃殃药材进行系统对比分析,旨在为猪殃殃的质量控制与评价提供更全面的科学依据。
1 仪器与试药
1.1 主要仪器
Waters H-Class型高效液相色谱仪(美国沃特斯公司);Thermo Q Exactive Focus Orbitrap型高分辨质谱仪[赛默飞世尔科技(中国)有限公司];ME204E型万分之一天平和XP26型百万分之一天平(瑞士梅特勒-托利多公司);KQ500DE型数控超声波清洗仪(昆山市超声仪器有限公司);HWS28型恒温水浴锅(上海一恒科技有限公司);Mili-Q Direct型超纯水系统(德国默克股份有限公司)。
1.2 主要药品与试剂
绿原酸对照品(批号:110753-202018,纯度96.1%)和芦丁对照品(批号:100080-202012,纯度92.2%)购自中国食品药品检定研究院;新绿原酸对照品(四川省维克奇生物科技有限公司,批号:wkq18030107,纯度98.0%);隐绿原酸对照品(成都乐美天医药科技有限公司,批号:DST210427-035;含量98.24%);甲酸、磷酸和乙腈为色谱纯;其余试剂分析纯;水为超纯水。
本研究收集了13批不同产地的猪殃殃药材,经广东一方制药有限公司孙冬梅主任中药师鉴定,均为茜草科植物猪殃殃(Galium aparine L.)的干燥全草,样品信息见表1。
2 方法与结果
2.1 溶液的配制
2.1.1 混合对照品溶液
取新绿原酸对照品、绿原酸对照品、隐绿原酸对照品、芦丁对照品适量,精密称定,加70%乙醇制成每1 mL各含20 μg的混合对照品溶液。
2.1.2 供试品溶液
取本品粉末(过四号筛)约0.5 g,精密称定,置具塞锥形瓶中,精密加入70%乙醇25 mL,称定重量,加热回流30 min,放冷,再称定重量,用70%乙醇补足减失的重量,摇匀,滤过,取续滤液,即得供试品溶液。
2.2 色谱条件
采用超高效液相色谱(UPLC)法。色谱条件如下:色谱柱为Waters HSS T3柱(100 mm × 2.1 mm,1.8 μm);流动相为乙腈(A)-0.1%磷酸溶液(B),梯度洗脱(0~5 min,6% A;5~20 min,6%~21% A;20~20.1 min,21%~90% A;20.1~25 min,90% A);检测波长为330 nm;流速为0.3 mL/min;柱温为30 ℃;进样量为1 μL。
2.3 特征图谱方法学验证
2.3.1 精密度试验
取同一份供试品溶液(编号:Z5),按“2.2”项下色谱条件连续进样6次,以2号峰绿原酸为参照峰,计算得9个共有峰的相对保留时间及相对峰面积的RSD均小于3%(n=6),结果表明仪器精密度良好。
2.3.2 重复性试验
取同一批次药材(编号:Z5),按“2.1.2”项下方法平行制备6份供试品溶液,并按“2.2”项下色谱条件进样测定,以2号峰绿原酸为参照峰,计算得9个共有峰的相对保留时间及相对峰面积的RSD均小于3%(n=6),结果表明该方法重复性良好。
2.3.3 稳定性试验
取同一份供试品溶液(编号:Z5),按“2.2”项下色谱条件,分别于室温放置0、2、4、8、12、24 h后进行测定,以2号峰绿原酸为参照峰,计算得9个共有峰的相对保留时间及相对峰面积的RSD均小于3%(n=6),结果表明供试品溶液在室温放置24 h稳定性良好。
2.4 特征图谱的建立
2.4.1 共有峰的标定
取13批猪殃殃样品,按“2.1.2”项下方法平行制备供试品溶液,并按“2.2”项下色谱条件进样测定,记录色谱图。将所得色谱数据导入《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》2012.0版,标定出9个共有峰。以分离度好、响应高且位置居中的2号峰(绿原酸)为参照峰。具体见图1和图2。
2.4.2 相似度评价
采用《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》2012.0版对13批猪殃殃药材的UPLC特征图谱进行数据处理。以平均数法生成对照特征图谱,设置时间窗口为0.1,采用自动匹配模式,计算各批次图谱与对照图谱的相似度。结果显示,13批药材的相似度均大于0.98,表明同一药材不同批次间的化学成分组成基本一致。相似度计算结果见表2。
2.4.3 主成分分析
以13批药材样品中9个共有峰的相对峰面积为变量,进行主成分分析(principal component analysis,PCA),计算相关矩阵的特征值及方差贡献率,结果见表3。分析结果共提取了2个主成分(特征值 > 1),累计方差贡献率达90.850%。由表4的初始因子载荷矩阵结果可知,权重值占比较大(> 0.8)的分别为峰1(新绿原酸)、峰3、峰5、峰7、峰8及峰9(芦丁)。结合上述分析结果,对相关数据进行标准化处理,并计算各样品之间的主成分得分,结果见表5和图3。结果表明得分按产地从高到低排序分别为:河南产地 > 安徽产地 > 广西产地。
2.4.4 偏最小二乘判别分析
在PCA的基础上,建立偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)监督模型,以进一步筛选不同产地猪殃殃药材的差异标志物。模型评价参数如下:R2X(cum)=0.988,R2Y(cum)=0.961,Q²(cum)=0.901,均大于0.5,表明所建模型稳定可靠。如图4所示,13批猪殃殃样品按产地明显分为3组,该结果与PCA分析结果一致,进一步证实了不同产地猪殃殃药材化学成分含量存在差异。以变量投影重要性(variable importance in projection,VIP)值>1.0为筛选标准,从9个共有峰中筛选出6个差异标志物(图5),其VIP值排序依次为:峰9(芦丁) > 峰4(隐绿原酸) > 峰7 > 峰8 > 峰1(新绿原酸) > 峰6。结果表明,上述6个成分为引起不同产地猪殃殃药材质量差异的主要标志物。
2.5 多指标成分含量测定
2.5.1 线性关系考察
分别精密量取含新绿原酸浓度为115.93 μg/mL、绿原酸浓度为330.97 μg/mL、隐绿原酸浓度为238.14 μg/mL、芦丁浓度为110.58 μg/mL的混合对照品溶液0.1、0.5、1.0、2.0、5.0 mL置10 mL量瓶中,用甲醇稀释定容至刻度,按“2.2”项下色谱条件进样分析,以待测成分浓度(X,μg/mL)与峰面积(Y)拟合标准曲线,线性关系考察结果见表6。
2.5.2 精密度试验
取同一混合对照品溶液(新绿原酸浓度为57.96 μg/mL、绿原酸浓度为165.498 μg/mL、隐绿原酸浓度为119.07 μg/mL、芦丁浓度为55.29 μg/mL),按“2.2”项下色谱条件连续进样6次,测定峰面积,计算得新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、芦丁峰面积的RSD分别为0.21%、0.37%、0.28%、0.41%(n=6),均小于3%,结果表明仪器精密度良好。
2.5.3 重复性试验
取同一批样品(编号:Z5),按“2.1.2”项下方法平行制备6份供试品溶液,并按“2.2”项下色谱条件进样分析,计算得新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、芦丁的平均含量分别为0.498、3.916、0.989、0.432 mg/g,RSD分别为1.18%、0.95%、1.23%、1.06%(n=6),均小于3%,结果表明该方法重复性良好。
2.5.4 稳定性试验
取同一供试品溶液(编号:Z5),于室温放置0、2、4、8、12、24 h后按“2.2”项下色谱条件进样分析,计算得新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、芦丁峰面积的RSD分别为0.85%、1.03%、0.97%、0.58%(n=6),均小于3%,结果表明供试品溶液室温放置24 h稳定性良好。
2.5.5 加样回收试验
精密称取已知含量的样品0.5 g(编号:Z5)6份,分别加入一定量对照品溶液,按“2.1.2”项下方法制备供试品溶液,并按“2.2”项下色谱条件进样分析,并计算回收率。结果得到新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、芦丁的平均回收率分别为97.68%、98.82%、100.87%、98.33%,RSD分别为2.78%、2.12%、2.57%、2.41%(n=6),均小于3%,结果表明方法准确性良好。
2.5.6 样品的含量测定
取13批不同产地的猪殃殃药材,按“2.1.2”项下方法制备供试品溶液,并按“2.2”项下色谱条件进样测定,以外标法计算4个指标成分的含量,结果见表7。结果显示,不同批次间各成分含量均存在一定差异。以RSD评价其离散程度,新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸和芦丁的RSD分别为59.86%、58.35%、60.07%和40.75%。
2.5.7 不同产地猪殃殃药材指标成分含量差异分析
以4种指标成分含量为检验变量,产地为分组变量,采用GraphPad Prism 9.0进行单因素方差分析(One-way ANOVA),并以Tukey's多重比较检验进行两两比较,显著性水平α=0.05,结果见图6。统计分析表明:河南与安徽产地间,新绿原酸和芦丁含量存在极显著差异(P < 0.01);河南与广西产地间,绿原酸和芦丁含量存在极显著差异(P < 0.01);隐绿原酸在3个产地两两之间均存在极显著差异(P < 0.01)。综上,不同产地猪殃殃药材中4种指标成分含量具有显著统计学差异,表明产地因素对化学成分积累有重要影响。
3 讨论
本研究在建立特征图谱及含量测定方法时,系统考察了不同流动相体系(乙腈-水、乙腈-0.05%磷酸水、乙腈-0.1%磷酸水和乙腈-0.1%乙酸水),最终选择乙腈-0.1%磷酸水溶液作为洗脱系统,该条件下各色谱峰分离度良好、峰形最优。
目前,猪殃殃质量分析多限于单一成分测定或TLC鉴别。本研究首次将UPLC特征图谱系统应用于猪殃殃药材,成功指认新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸及芦丁4个特征成分。上述成分具有抗菌抗炎、抗氧化、抗肿瘤等明确药理活性,可能是猪殃殃清热解毒、利尿消肿功效的主要物质基础,作为指标成分具有科学合理性[15-17]。
本研究首次将PCA与OPLS-DA引入猪殃殃质量评价。PCA显示13批药材按产地明显聚类,综合得分排序:河南 > 安徽 > 广西;OPLS-DA筛选出6个质量差异标志物(芦丁、隐绿原酸、峰7、峰8、新绿原酸、峰6),为揭示产地间质量差异提供了数据支撑。同时,本研究实现了特征图谱与多指标含量测定的协同应用,经方差分析验证产地间差异具有极显著统计学意义,形成了“图谱-含量-统计”三位一体的系统评价模式。
本方法操作简便、重复性好、灵敏度高,适用于不同产地猪殃殃药材的快速鉴别与质量比较。河南产地4种指标成分含量均显著高于安徽与广西产地,为优质产地筛选及产业化开发提供了依据。所建立的技术路线具有较强的普适性,可推广应用于其他中药材的质量评价研究。
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