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基于HS-SPME-GC-MS和主成分分析蒲公英、夏枯草及其药对挥发性成分

更新时间:2023年09月12日阅读:557次 下载:266次 下载 手机版

作者: 黄振阳 江汉美 何嘉伟 曾格格 戴全武

作者单位: 湖北中医药大学药学院(武汉 430065)

关键词: 蒲公英 夏枯草 药对 顶空固相微萃取 气相色谱-质谱联用 挥发性成分

DOI: 10.19960/j.issn.1005-0698.202310007

引用格式: 黄振阳, 江汉美, 何嘉伟, 曾格格, 戴全武.基于 HS-SPME-GC-MS 和主成分分析蒲公英、夏枯草及其药对挥发性成分[J]. 药物流行病学杂志,2023, 32(10): 1135-1143.DOI: 10.19960/j.issn.1005-0698.202310007.

Zhen-Yang HUANG, Han-Mei JIANG, Jia-Wei HE, Ge-Ge ZENG, Quan-Wu DAI.Analysis of volatile components in Taraxacum mongolicum, Prunella vulgarisL. and their medicinal pairs based on HS-SPME-GC-MS and principal component analysis[J].Yaowu Liuxingbingxue Zazhi,2023,32(10):1135-1143.DOI: 10.19960/j.issn.1005-0698.202310007.[Article in Chinese]

摘要| Abstract

目的  比较蒲公英、夏枯草及其药对挥发性成分的相对百分含量,探讨夏枯草-蒲公英药对配伍的意义。

方法  采用顶空固相微萃取技术与气相色谱-质谱联用法,分析蒲公英、夏枯草及其药对的挥发性成分。采用面积归一化法计算各挥发性成分的相对百分含量,并对所测得的挥发性成分进行主成分分析。

结果  从蒲公英、夏枯草及其药对中分别鉴定出63,47,60种挥发性成分,各占总挥发性成分含量的88.51%, 81.35% 和 99.59%,药对中有 13 种挥发性成分含量相比于单味药有所增加。PCA分析结果显示药对因子得分最高。

结论  蒲公英和夏枯草配伍前后,单味药与药对的挥发性成分及含量存在差异。从挥发性成分变化推测,夏枯草和蒲公英配伍后具有一定的协同增效作用。

全文| Full-text

蒲公英Taraxacum mongolicum为菊科多年生草本植物,性寒,味苦、甘,入肝、胃经,具有清热解毒、健胃消炎、消肿之功效,以及抑菌抗炎、抗癌、抗氧化、降血糖等多种药理作用[1-4]。夏枯草Prunella vulgaris L.为唇形科植物,性寒,味辛、苦,归肝、胆经,具有清肝泻火、明目、散结消肿之功效,具有抗肿瘤、抗菌、抗炎、抗氧化、降血压等多种药理作用[5-8]。蒲公英、夏枯草是用于治疗妇科疾病的常见药对之一,现代药理学研究结果表明,上述两味中药有强大的抗肿瘤活性[9]。两者均为苦寒之品,共起清热散结、凉血止血之功,具有同类相须的配伍特点,临床多用于治疗痰热瘀滞型子宫肌瘤、乳痈及乳腺增生等症[10]。

目前,对蒲公英、夏枯草单味药挥发性成分提取的方法主要有水蒸气蒸馏法、超临界流体法等[11-14],但未见对其配伍前后挥发性成分变化的文献报道。本文采用顶空固相微萃取(HS-SPME)技术与气相色谱-质谱联用(GC-MS)法,分析蒲公英、夏枯草配伍前后的挥发性成分变化,所建立的方法集样品的萃取、浓缩、进样功能于一体,高效简便。本文从挥发性成分角度探讨蒲公英、夏枯草药对配伍合理性及其配伍规律,为探索其协同增效的药效物质基础提供科学依据,也为后续含蒲公英、夏枯草药对复方制剂的开发及临床应用提供参考。

1 仪器与试药

1.1 仪器

手动固相微萃取进样装置(德国IKA公司);ThermoFisher Trace 1310型气相质谱联用仪(美国ThermoFisher公司);顶空瓶(15 mL)、65 μm聚二甲基硅氧烷-二乙烯基苯萃取纤维头(美国Supelco公司);ALC-210.2型万分之一电子天平(北京赛多利斯天平有限公司)。

1.2 试药

蒲公英(批号:211224)和夏枯草(批号:210423)药材购于湖南省松龄堂中药饮片有限公司,经湖北中医药大学鉴定教研室杨红兵教授鉴定,分别为菊科多年生草本植物蒲公英Taraxacum mongolicum以及唇形科植物夏枯草Prunella vulgaris L.的干燥果穗。

2 方法与结果

2.1 样品前处理

将蒲公英和夏枯草分别用粉碎机粉碎,过60目筛,备用。

2.2 试验方法

精密称取药对混合粗粉0.8 g(1 ∶ 1),置于15 mL顶空瓶中,插入装有65 μm PDMS/DVB萃取纤维头的手动进样器,在100℃下加热平衡10 min,再压缩手柄伸出萃取头萃取15 min,取出,立即插入气相色谱仪进样口解吸3 min。单味药材的试验条件与药对相同。

2.3 GC-MS条件

2.3.1 GC条件

色谱柱为TG-1701 MS毛细管柱(30 m× 0.32 mm,0.25 μm) ;载气 :高纯度氦气(99.999%),柱流速:1.0 mL·min-1,进样口温度:250℃;升温程序:初始温度50℃,保留2.5 min,以10℃·min-1升温至250℃。

2.3.2 MS条件

电子轰击电离源,电子能量:70 eV,温度:250℃,采用全扫描模式采集数据,扫描范围:m/z 40~600。

2.4 数据处理方法

采用峰面积归一化法计算各组分的相对百分含量,并通过Mainlib谱库对所出峰的质谱图进行检索,以鉴定各组分;使用SPSS 21.0软件进行主成分分析(PCA)。

2.5 结果

以HS-SPME和GC-MS联用分析了蒲公英、夏枯草配伍前后挥发性成分,经数据处理并用峰面积归一化法从总离子流图中计算各组分相对百分含量;按各峰的质谱图经Mainlib谱库检索,初步鉴定出了100种化合物,结果见表1。蒲公英、夏枯草及其药对的总离子流图见图1。

  • 表格1 蒲公英、夏枯草及其药对的挥发性成分
    Table 1.Volatile components of Taraxacum mongolicum, Prunella vulgaris L. and their medicinal pairs
    注:“-”表示未检到该成分

  • 图1 蒲公英、夏枯草及其药对挥发性成分的总离子流图
    Figure 1.Total ion flow diagram of volatile components of Taraxacum mongolicum,
    Prunella vulgaris L. and their medicinal pairs

2.5.1 蒲公英、夏枯草及其药对的挥发性成分的定量分析

从蒲公英-夏枯草药对中鉴定出挥发性成分60个,从蒲公英中鉴定出挥发性成分63个,从夏枯草中鉴定出挥发性成分47个,分别占挥发性成分总量的99.59%,88.51%和81.35%。

其中,药对中挥发性成分含量最高的是L(-)-樟脑(14.32%),其次为萜品油烯(9.74%)、(-)-4-萜品醇(8.06%)、(-)-α-雪松烯(6.21%)、(+)-β-雪松烯(5.28%)等;蒲公英中挥发性成分含量最高的是反式-肉桂醛(9.80%),其次为萜品油烯(6.31%)、(-)-4-萜品醇(6.03%)、β-石竹烯(5.01%)、苯甲醇(3.91%)等;夏枯草中挥发性成分含量最高的是D(+)-樟脑(21.57%),其次为(+)-β-雪松烯(7.60%)、(+)-1,7-二表-β-雪松烯(7.09%)、(-)-α-雪松烯(5.81%)、(-)-4-萜品醇(4.35%)等。

2.5.2 蒲公英、夏枯草及药对挥发性成分种类及含量的差异

由表2可知,三者挥发性成分大致可分为11类,包括烃类、烯类、醇类、醛类、酮类、酯类、芳烃类、酸类、醚类、酚类及其他类化合物。蒲公英、夏枯草及其药对挥发性成分中烯类成分的相对含量均最高,其中蒲公英占20.65%,夏枯草占34.35%,药对占比为41.20%。

  • 表格2 蒲公英、夏枯草及其药对挥发性成分种类和相对含量
    Table 2.Types and relative contents of volatile components of Taraxacum mongolicum, Prunella vulgaris L. and their medicinal pairs

2.5.3 蒲公英、夏枯草及其药对挥发性成分中共有成分和特有成分分析

蒲公英、夏枯草及其药对的挥发性成分中有22种共有成分,为萜品油烯、(-)-4-萜品醇、α-松油醇、(-)-α-蒎烯、(-)-α-雪松烯、β-榄香烯、棕榈酸等,三者共有成分的含量有所差异。将蒲公英、夏枯草及药对的挥发性成分进行比较,药对中有12种特有成分,占总挥发性含量的5.08%,主要有油酸、β-松油醇、β-杜松烯、异丁香酚甲醚等。

2.5.4 夏枯草、蒲公英及其药对挥发性成分的PCA

使用SPSS 21.0软件对3组样品的100种挥发性成分相对含量进行PCA,结果见表3。两个主成分的初始特征值均>1,第1主成分的贡献率为66.563%,第2主成分的贡献率为32.021%,累积贡献率为98.584%,能够反映样品的整体信息,故取这两个主成分作为有效成分进行数据分析。各特征向量(挥发性成分相对含量)数据通过SPSS 21.0统计软件标准化以及公式计算后,得到各因子得分和因子综合得分,见表4。在主成分综合评价中,药对因子综合得分排名第1且与单味药材得分差异较大,说明药对与单味药的挥发性成分含量之间的差异较大。

  • 表格3 主成分特征值和方差贡献率
    Table 3.Principal component eigenvalues and variance contribution rates

  • 表格4 蒲公英、夏枯草及药对挥发性成分
    Table 4.主成分因子得分和综合得分
    Table 4. Factor scores and composite scores of principal components of volatile components of Taraxacum mongolicum, Prunella vulgaris L. and their medicinal pairs

3 讨论

本研究采用HS-SPME和GC-MS联用技术,对蒲公英、夏枯草药对配伍前后挥发性组分进行分析,鉴定出蒲公英挥发性成分63种,夏枯草挥发性成分47种,蒲公英、夏枯草药对挥发性成分60种,分别占挥发性成分总含量的88.51%,81.35%和99.59%。通过对比药对与单味药的挥发性成分含量,发现药对中有13种挥发性成分含量相比于单味药有所增加,包括(-)-4-萜品醇、α-松油醇、α-蒎烯、(-)-α-雪松烯、β-榄香烯等,并且从药对中鉴定出了12种特有成分。与单味药相比较,药对中含量增加的α-蒎烯具有抗菌、抗肿瘤、抗氧化以及抗哮喘等多种药理作用[15-17],(-)-4-萜品醇有镇咳平喘和抗过敏作用[18],β-榄香烯具有联合抗癌作用[19]。此外,药对的特有成分油酸具有抗菌作用[20],β-杜松烯具有祛痰作用,异丁香酚甲醚具有止泻、抗氧化等作用[21-22]。结合三者的共有成分推测,蒲公英、夏枯草配伍前后挥发性成分变化可能是因为混合药材粉末在高温萃取过程中发生以化学变化为主的一系列反应,导致醛类以及其他物质转变成烯类物质。PCA结果显示,蒲公英、夏枯草及其药对挥发性成分含量之间差异较大,从挥发性成分变化角度,可以推测蒲公英和夏枯草配伍具有一定的协同增效作用。

本研究从挥发性成分角度,初步探讨了蒲公英、夏枯草药对配伍的合理性,为后续含该药对复方制剂的开发及临床应用提供了参考,并为其配伍规律及药效机制的深入研究奠定基础。

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