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基于HPLC指纹图谱结合化学模式识别评价侧柏叶的质量

更新时间:2023年06月29日阅读:1726次 下载:394次 下载 手机版

作者: 王娟弟 1, 2 刘蕊 1, 2 马潇 1, 2 郭朝晖 1, 2 郑健 3 马双成 3

作者单位: 1. 甘肃省药品检验研究院(兰州 730070) 2. 国家药品监督管理局中药材及饮片质量控制重点实验室(兰州 730070) 3. 中国食品药品检定研究院(北京 100050)

关键词: 侧柏叶 高效液相色谱法 指纹图谱 化学模式识别

DOI: 10.19960/j.issn.1005-0698.202308007

基金项目: 兰州市科技计划项目(2022-3-41);甘肃省药品产业技术扶持项目(2019KF008);甘肃省药品科研项目(2022GSMPA0017、2022GSMPA0075);中药材及饮片质量控制重点实验室项目(2022GSMPA-KL10、2022GSMPA-KL12);甘肃省药品科研项目(2022GSMPA0020);中藏药检验检测技术工程实验室项目(2021-ZZY-SFG-02)

引用格式: 王娟弟, 刘蕊, 马潇, 郭朝晖, 郑健, 马双成.基于HPLC 指纹图谱结合化学模式识别评价侧柏叶的质量[J]. 药物流行病学杂志,2023, 32(8): 886-894.DOI: 10.19960/j.issn.1005-0698.202308007.

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摘要| Abstract

目的  建立不同产地侧柏叶的HPLC指纹图谱,并采用化学模式识别评价侧柏叶质量。

方法  采用HPLC法。以ZORBAX Eclipse plus-C18为色谱柱(250 mm× 4.6 mm,5 μm),以乙腈-0.1% 磷酸溶液为流动相,梯度洗脱,流速:1.0 mL·min-1,检测波长:254 nm。利用中药色谱指纹图谱相似度评价系统(2012版)建立24批侧柏叶HPLC指纹图谱并进行相似度评价,结合混合对照品图谱确定共有峰。采用SPSS 25.0软件进行聚类分析。采用Simca-P软件进行主成分分析和偏最小二乘法-判别分析,并筛选影响侧柏叶质量的差异性成分。

结果  侧柏叶指纹图谱中共有13个共有峰,与对照指纹图谱相比,除S2一批外,其余23批药材的相似度均高于0.92。并指认了杨梅苷、槲皮苷、异槲皮苷、穗花双黄酮4个共有峰。聚类分析结果显示24批药材聚为两类,S1、S3-S24聚为一类,同一产地的药材有较大差异,不同产地药材也有相似性;S2聚为一类为圆柏叶。主成分分析结果表明6类主成分的累计方差贡献率为88.412%,可以反映原始色谱峰大部分信息。偏最小二乘法判别分析筛选出5种成分,是24批药材产生质量差异的标志性成分。

结论  所建HPLC指纹图谱方法操作简便、准确,结合化学模式识别可用于侧柏叶的质量控制。峰8等5个成分为影响侧柏叶质量的差异性成分。

全文| Full-text

侧柏叶为柏科植物侧柏Platycladus orientalis(L.)Franco的干燥枝梢和叶,其气清香,味苦涩,归肺、肝、脾经,具有凉血止血、化痰止咳、生发乌发的功效。主要用于治疗吐血、咯血、便血、崩漏下血、肺热咳嗽、血热脱发、须发早白[1]。侧柏叶中含有多类药用活性成分,主要是黄酮类、挥发油、鞣质类等,具有抗炎、抗菌、止血、镇咳祛痰、抗氧化、生发乌发等的药理作用[2-6]。姚慧娟等[7]采用气相色谱-质谱法(GC-MS)对侧柏叶中挥发性成分进行分析研究,分离出20种挥发性成分,鉴定出15种化合物;石典花等[8]采用超高效液相色谱串联四极杆飞行时间质谱联用技术(UPLC-QTOF-MS/MS)对侧柏叶炒炭前后化学成分进行辨识和比较,结果发现黄酮类成分为侧柏叶炒炭前后功效变化的主要原因;王树宁等[9-10]采用响应面法优化超声辅助提取研究了侧柏叶中总黄酮的提取工艺,结果发现超声提取能充分提取侧柏叶中黄酮类成分。上述研究显示,侧柏叶具有诱人的前景,可以应用于医药、农药、化妆品等领域。

侧柏叶作为传统中药材其含有复杂的化学成分,采用单一化学成分很难准确地评价其质量。中药指纹图谱具有信息量大、特征性强、整体性和模糊性的特点,能较为全面地反映中药中化学成分信息,已被广泛用于中药材及中药复方的质量控制和评估领域,采用中药指纹图谱的研究改进侧柏叶的质量标准,为其药材和饮片的质量控制提供有效方法,保障了其在临床上的应用。查阅文献发现有关侧柏叶指纹图谱的研究报道比较少,本文主要建立了侧柏叶的指纹图谱并结合指纹图谱相似度分析、聚类分析以及主成分分析,分析了不同产地侧柏叶之间的差异,为充分发挥其药用价值,同时为中药材侧柏叶的质量控制提供科学依据。

1 仪器与试药

1.1 仪器

Agilent 1260高效液相色谱仪(美国安捷伦公司);RE-52AA型旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂);ME24-102/XS205Du型电子分析天平(瑞士梅特勒)。

1.2 试药

杨梅苷(中国食品药品检定研究院,批号:111860-201001,含量以92.3 %计算);异槲皮苷(中国食品药品检定研究院,批号:111809-201403,含量以92.9%计算);槲皮苷(中国食品药品检定研究院,批号:111538-200504);穗花双黄酮(上海源叶生物科技有限公司,批号:PA0819RB13,含量以98.0%计算);水为超纯水,乙腈为色谱纯,其他试剂均为分析纯。

24批药材采集自不同产地,经兰州大学蒲训教授鉴定S2为圆柏Sabina chinensis(L.)Ant的干燥枝梢和叶,其余23批为侧柏Platycladus orientalis(L.)Franco的干燥枝梢和叶。药材信息见表1。

  • 表格1 24批侧柏药材样品来源信息
    Table 1.Sample information of 24 batches of Platycladus orientalis

2 方法与结果

2.1 HPLC指纹图谱的建立

2.1.1 色谱条件

色谱柱:ZORBAX Eclipse Plus-C18 (250 mm ×4.6 mm,5 μm);流动相:乙腈(A)-0.1%磷酸溶液(B),梯度洗脱程序见表2;检测波长:254 nm;柱温:30℃;流速:1.0 mL·min-1;进样量:10 μL。

  • 表格2 梯度洗脱程序
    Table 2.Gradient elution programme

2.1.2 混合对照品溶液的制备

精密称取杨梅苷对照品10.39 mg、异槲皮苷对照品11.04 mg、槲皮苷对照品10.26 mg、穗花双黄酮对照品11.82 mg,分别置于10 mL量瓶中,甲醇溶解并定容,得各单一对照品贮备液。分别精密吸取上述各单一对照品贮备液适量,加甲醇稀释,制成杨梅苷、异槲皮苷、槲皮苷、穗花双黄酮质量浓度分别为33.25,4.12,98.50,7.57 µg·mL-1的混合对照品溶液。

2.1.3 供试品溶液的制备

取24批样品,粉碎,取粉末(过四号筛),精密称取0.3 g,加入30 mL 70% 甲醇,超声处理(功率:700 W,频率:80 kHz)30 min,过滤,收集滤液,蒸干,加70%甲醇溶解并转移至10 mL量瓶中,定容至刻度,摇匀,作为供试品溶液。

2.1.4 精密度试验

取样品粉末(编号: S21)按“2.1.3”项下方法制备供试品溶液,按“2.1.1”项下色谱条件连续进样测定 6次,以槲皮苷为参照峰,计算各共有峰的相对保留时间和相对峰面积。结果显示13个共有峰相对保留时间RSD均小于0.86%(n=6)和相对峰面积RSD均小于2.61%(n=6)。表明方法精密度良好。

2.1.5 重复性试验

取样品粉末6份(编号:S21),按“2.1.3”项下方法制备供试品溶液,再按“2.1.1”项下色谱条件进样测定,以槲皮苷为参照峰,计算各共有峰的相对保留时间和相对峰面积。结果显示13个共有峰相对保留时间的RSD均小于2.62%(n=6),相对峰面积的RSD均小于2.81%(n=6)。表明方法重复性良好。

2.1.6 稳定性试验

取样品粉末(编号:S21)按“2.1.3”项下方法制备供试品溶液,分别于室温下放置0,2,4,8,12,24 h,按“2.1.1”项下色谱条件进样测定,以槲皮苷为参照峰,计算各共有峰的相对保留时间和相对峰面积。结果显示13个共有峰相对保留时间的RSD均小于1.85%(n=6),相对峰面积的RSD均小于2.01%(n=6)。表明供试品溶液于室温下放置24 h内稳定良好。

2.1.7 指纹图谱的建立

分别取24批药材粉末,按照“2.1.3”项下方法制备供试品溶液,按照“2.1.1”项下色谱条件进样测定,记录色谱图。将24批样品的色谱图导入中药色谱指纹图谱相似度评价系统(2012版)进行分析,设置S9为参照指纹图谱,采用中位数法,时间宽度为0.2 min,多点校正自动匹配,系统生成24批样品的叠加指纹图谱和对照指纹图谱。结果显示,24批样品共有13个共有峰。详见图1和图2。

  • 图1 24批侧柏叶药材的HPLC叠加指纹图谱
    Figure 1.HPLC superimposed fingerprint of 24 batches of Platycladus orientalis

  • 图2 侧柏叶对照指纹图谱
    Figure 2.Reference fingerprint of Platycladus orientalis
    注:4. 杨梅苷;5. 异槲皮苷;6. 槲皮苷;9. 穗花双黄酮

2.1.8 共有峰的指认

经与混合对照品色谱图(取“2.1.2”项下混合对照品溶液同法测定所得,见图3)比对,共指认了4个共有峰,分别为杨梅苷(峰4)、异槲皮苷(峰5)、槲皮苷(峰6)、穗花双黄酮(峰9)。选择中国药典2020年版规定的槲皮苷为参照峰,计算各共有峰相对峰面积的RSD为28%~250%,差异较大,说明不同产地的侧柏叶中成分具有较高的相似度,但含量差异较大。

  • 图3 混合对照品色谱图
    Figure 3.Mixed reference chromatograms
    注:1. 杨梅苷;2. 异槲皮苷;3. 槲皮苷;4. 穗花双黄酮

2.1.9 相似度评价

采用中药色谱指纹图谱相似度评价系统(2012版)对24批样品相似度评价。结果显示,与对照指纹图谱(R)相比,23批(编号:S1,S3-S24)样品的相似度大于0.92,1批(编号:S2)次相似度为0.486。表明不同产地侧柏叶的色谱特征相似,其化学成分组成大致相同、质量稳定、差异较小。结果见表3。

  • 表格3 24批侧柏叶的相似度评价结果
    Table 3.Similarity evaluation results of 24 batches of Platycladus orientalis

2.2 聚类分析

采用SPSS 25.0 软件,将共有峰的峰面积相对标准化处理后,进行聚类分析,结果见图4。当类间距为10时,分为3类,I类为S4、S6-S14、S16-S24,主要产区为河南、海南、山西、安徽、湖北、重庆、河北、湖南;Ⅱ类为S1、S3、S5、S15,主要产区为河南、山西;两类产地有交叉;Ⅲ类为S2,来自湖南。当类间距为20时,样品可分为2类,S1、S3-S24为第一类,该23批为侧柏叶;S2为第二类,该药材为圆柏叶,有别于其余23批药材。聚类结果表明同一产地的药材有较大差异,不同产地药材也有相似性,同时可以区分侧柏叶与圆柏叶,这为侧柏叶与圆柏叶的区分提供技术支撑。

  • 图4 24批侧柏叶聚类分析树状图
    Figure 4.Dendrogram of cluster analysis of 24 batches of Platycladus orientalis

2.3 主成分分析

将24批样品根据产地分为6组,在聚类分析的基础上,利用SPSS 25.0软件进行主成分分析。特征值及提取载荷平方和见表4,载荷矩阵见表5。从表4可知提取的6类主成分的累计方差贡献率为88.412%,从表5可知,第一类主成分为色谱峰4、5、6和7,第二类主成分为色谱峰3、8和9,第三类主成分为色谱峰10和13,第四类主成分为色谱峰9和11,第五类主成分为色谱峰12,第六类主成分为色谱峰3,表明样品指纹图谱中绝大部分的化学信息可通过该6类主成分反映出来;也是引起不同产地不同批次侧柏叶的差异性的主要原因。

  • 表格4 主成分分析特征值及提取载荷平方和
    Table 4.Principal component eigenvalue and variance contribution rate

  • 表格5 主成分分析载荷矩阵
    Table 5.Principal component analysis load matrix

采用Simca-P 14.1软件对侧柏叶进行主成分分析,绘制主成分得分图。由图5可知,除了海南的侧柏叶,其他不同产地的侧柏叶基本上比较聚集,说明海拔、温湿度对侧柏叶的质量有一定的影响;同时由图5可知,S2与其他23批样品未聚为一类,说明该方法可以有效的区别侧柏叶与圆柏叶,结果验证了聚类分析的结果。得分图见图5。

  • 图5 24批侧柏叶主成分得分图
    Figure 5.PLS-DA scoring plot of 24 batches of Platycladus orientalis

2.4 偏最小二乘法-判别分析

建立24批样品等级分类与标定的13个成分的多元线性关系,将数据导入Simca-P 14.1软件,进行偏最小二乘法-判别分析回归分析。模型R2X(cum)=1、Q2(cum)=0.996,得到13个化合物的贡献情况依次为P8>P6>P9>P3>P4>P5>P10>P11>P13>P12>P1>P7>P2。结果见图6。以贡献值>1为标准得到5个成分,其中有3个峰已指认,分别为6-槲皮苷、9-穗花双黄酮、4-杨梅苷。说明这5个成分是影响侧柏叶质量的主要标志性成分。

  • 图6 24批侧柏叶样品中13个共有峰的变量重复性投影得分图
    Figure 6.VIP values of 13 common peaks in 24 batches of Platycladus orientalis

3 讨论

3.1 提取工艺及色谱条件考察

本试验通过考察并查阅相关文献,采用不同浓度的甲醇溶液对侧柏叶中化学成分的提取进行比较,结果发现采用70%甲醇时,指纹图谱中的化学成分较多。关于有机流动相的选择,经查阅文献[11-13],采用乙腈比采用甲醇的分离效果好,各个成分的峰型没有拖尾现象,因此,流动相的有机相选择乙腈。在190~800 nm进行全波长扫描,结果在254 nm时色谱峰较多,分离度较好,故选择波长为254 nm。超声提取[14-16]对黄酮类成分的提取较回流提取理想,故选择采用超声提取的方式。

3.2 化学计量学分析

对24批药材进行相似度分析,结果除了S2药材外,23批药材相似度均大于0.92,相似度良好,表明建立的指纹图谱方法可靠。对共有的13种化学成分进行聚类分析、主成分分析和偏最小二乘法-判别分析,结果表明单一的化学成分不能完全评价侧柏叶的质量,同时评价侧柏叶的质量不能单考虑化学成分含量高的。建立的中药指纹图谱可以全面地评价侧柏叶的质量。

综上,本试验建立了侧柏叶的指纹图谱,并结合中药指纹图谱相似度分析和聚类分析、主成分分析及最小二乘法-判别分析,全面研究了不同产地侧柏叶之间的差异,为侧柏叶的质量控制提供参考。


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