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基于UPLC-Q/Orbitrap/MS/MS 对白虎加人参汤的全成分分析及化学成分鉴定

更新时间:2023年02月15日阅读:620次 下载:253次 下载 手机版

作者: 王力彬 1 冯甜 2 王芳 1 张小瑞 3

作者单位: 1. 陕西能源职业技术学院(陕西咸阳 712000) 2. 中国人民解放军空军军医大学天然药化教研室(西安 710032) 3. 中国人民解放军空军第986医院药剂科(西安 710032)

关键词: 白虎加人参汤 四极杆静电场轨道阱质谱 化学组分分析

DOI: 10.19960/j.issn.1005-0698.202302010

基金项目: 陕西省自然科学基金项目(2021JQ-887、2021JQ-888);陕西省教育厅一般专项项目(21JK0578)

引用格式: 王力彬, 冯甜, 王芳, 张小瑞.基于UPLC-Q/Orbitrap/MS/MS 对白虎加人参汤的全成分分析及化学成分鉴定[J]. 药物流行病学杂志,2023, 32(2): 198-206.DOI: 10.19960/j.issn.1005-0698.202302010.

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摘要| Abstract

目的  采用超高效液相串联-四极杆静电场轨道阱质谱(UPLC-Q/Orbitrap/MS/MS)技术,建立了一种高效的检测方法,对白虎加人参汤的化学成分进行了分析鉴定。

方法  采用Waters UPLC BEH C18(100 mm×2.1 mm,1.7 μm)色谱柱,在0.1%甲酸水溶液和0.1%甲酸乙腈溶液中以0.4 mL·min-1的速度进行梯度洗脱,正负离子模式同时进行检测;根据一级高分辨质谱准确的质荷比数据、二级高分辨质谱碎片离子、色谱保留时间,结合文献报道,对检出的化合物成分进行鉴定。

结果  检测到74个化合物成分,包含黄酮类、生物碱类、查耳酮类、山酮类、酚类、苯丙素类、萜类、三萜类、环烯醚萜类、氨基酸类、芳香族化合物等。

结论  利用UPLC–Q/Orbitrap/MS/MS技术对中药复方鉴定,为其物效机制、药理作用及其质量控制的进一步研究提供了初步的理论依据。

全文| Full-text

白虎加人参汤处方由人参(9 g)、知母(18 g)、甘草(6 g)、石膏(45 g)和粳米(12 g)组成,功能清热泻火、益气生津;主治伤寒或温病、里热盛而气阴不足、发热、烦渴、口舌干燥、汗多、脉大无力,以及暑病津气两伤、汗出恶寒、身热而渴等症[1]。近年来,白虎加人参汤被广泛用于糖尿病的治疗[2]。

中药方剂服用前需要煎煮,这会极大改变中药方剂的化学成分与比例[3]。为了明确中药方剂煎煮后的效应物质基础,需要一种技术手段对中药汤剂进行化学组分分析。白虎加人参汤作为传统中药方剂,目前尚无其汤剂的化学组分研究,这对其基础物质研究和临床应用存在着极大问题。超高效液相串联-四极杆静电场轨道阱质谱具有高灵敏度、碎片离子化程度高、选择性强、重现性好等优点。目前被广泛应用于代谢物测定、中药组分分析鉴定研究。本文基于超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱串联质谱(UPLC-Q/Orbitrap/MS/MS)技术,对白虎加人参汤的中药煎剂进行了化学成分鉴定,确定了其中74种成分。本研究以期为该组方的物效机制、药效基础以及临床开发应用提供理论依据。

1 仪器与试药

安捷伦1290四元超高压液相色谱系统(美国安捷伦公司),Thermo Fisher Scientific Q Exactive Focus超高分辨质谱仪(美国Thermo Scientific公司),Heraeus Fresco17型高速离心机(美国Thermo Scientific公司),BSA124S-CW型电子天平(德国Sartorius公司),YM-080S型超声仪(深圳市方奥微电子有限公司)。

人参、知母、甘草、石膏等药材购自西京医院药学部中药房(批号分别为201201、20210701、20210524、2107001),粳米由空军军医大学天然药物化学教研室提供,所有中药材经陕西中医药大学药学院宋小妹教授鉴定,均符合中国药典相关标准。甲醇、乙腈(质谱级,德国CNW公司),甲酸(色谱级,美国Sigma公司),超纯水由纯水机(德国Merck Millipore公司)制备。

2 方法与结果

2.1 样品的制备

取人参9 g、知母18 g、甘草6 g、石膏45 g和粳米12 g,加入纯水750 mL,浸泡30 min,100 ℃下回流1 h,提取3次,合并滤液并过滤。利用旋转蒸发仪除去多余水分,浓缩至2 g·mL-1

取1 mL浓缩提取液涡旋30 s后,4 ℃、13 800×g离心15 min;取上清300 μL于EP管中,加入1 000 μL提取液(甲醇 ∶ 水=4 ∶ 1);涡旋30 s后冰水浴超声5 min,4℃、13 800×g离心15 min;取上清液经0.22 μm微孔滤膜过滤;取5 μL进样。

2.2 色谱条件

色谱柱:Waters UPLC BEH C18(100 mm× 2.1 mm,1.7 μm);柱温:35 ℃;进样体积;5 μL;流动相:0.1%甲酸水溶液∶ 0.1%甲酸乙腈溶液,在Agilent超高效液相1290 UPLC控制下按表1程序进行分析;流速:0.4 mL·min-1

  • 表格1 白虎加人参汤全成分分析色谱梯度洗脱程序
    Table 1.Chromatographic gradient elution procedure for full component analysis of Bai-hu-jia-Renshen decoction

2.3 质谱条件

质谱仪能够在控制软件(Xcalibur,Thermo Fisher Scientific)控制下基于FullScan-ddMS2功能进行一级、二级质谱数据采集。详细参数:鞘气速率 45 Arb;辅助气流速率 15 Arb;毛细管温度 400℃;Full ms 分辨率 70 000 FWHM;MS2分辨率 17 500 FWHM;循环次数 3;m/z扫描范围:100~1 500 Da;碰撞能量:NCE模式下15%,30%,45%;喷雾电压:4.0 kV(+)或-3.6 kV(-)。

2.4 结果

对白虎加人参汤复方水煎液中进行正负离子检测模式同时扫描,通过一级质谱的质荷比,二级质谱的裂解碎片,对比文献,初步鉴定化合物74个,11类。结果见图1和表2。

  • 图1 白虎加人参汤基峰正离子模式(A)和负离子模式(B)的离子流图
    Figure 1.Total ion chromatogram of Baihu-jia-Renshen decoctionin positive (A) and negative (B) mode

  • 表格2 白虎加人参汤UPLC-Q/Orbitrap/MS/MS鉴定成分
    Table 2.Identification components of Baihu-jia-Renshen decoctionin by UPLC-Q/Orbitrap/MS/MS

2.4.1 生物碱类化合物

本试验从白虎加人参汤中鉴定了2个生物碱类化合物,为化合物3烟酸和化合物65三七素。以化合物3烟酸为例分析,保留时间tR=0.87 min,实测值[M+H]+(m/z)=124.039,二级碎片有m/z 78.034,80.049,96.044。烟酸结构较为简单,质谱规律清晰,大多碎片为失去一分子水减去18的碎片,或脱掉羰基减少28的碎片。m/z 96.044为母离子脱去羰基的碎片,继续失去一分子水得到m/z 78.034。结合文献[4]和Thermo Scientific数据库检索分析可知,推断该化合物为烟酸。

2.4.2 氨基酸类化合物

本试验从白虎加人参汤中鉴定了5个氨基酸类化合物,分别为异亮氨酸、L-脯氨酸、L-异亮氨酸、L-色氨酸、L-缬氨酸。5种氨基酸均在正离子模式下发现,保留时间分别为0.75,0.75,1.03,2.34,26.14 min。二级碎片中均有[M+H-COOH]+或[M+H-NH3]+[5]。

2.4.3 酚类化合物

本试验从白虎加人参汤中鉴定了1个酚类化合物,为化合物32没食子酸。tR=2.77 min,实测值[M-H]-(m/z)=169.041,二级碎片为151.004和125.024。负离子模式下,母离子脱掉一分子水得到碎片151.004。母离子脱掉-COO·后得到碎片125.024[6]。

2.4.4 苯丙素类化合物

本试验从白虎加人参汤中鉴定了4个苯丙素类化合物,分别为肉桂酸、隐绿原酸、邻香豆酸、刺五加苷E。以隐绿原酸为例分析,tR=3.16 min,实测值[M-H]-(m/z)=353.088,二级碎片为191.054,179.035,173.045,135.046,93.036。结合文献[7-8]报道,碎片191.054为C7H11O6·,继续脱掉一分子水后得到碎片173.035。碎片179.035为C9H7O4·,继续脱掉-COO·后得到碎片m/z 135.046,侧链与羟基进一步脱去后得到的碎片为C6H5O-,m/z为93.036。

2.4.5 查尔酮类化合物

本试验从白虎加人参汤中鉴定了3个查尔酮类类化合物,分别为甘草查尔酮B、异甘草素、异甘草苷。以异甘草素为例分析,tR=7.64 min,实测值[M+H]+(m/z)=257.081,二级碎片为239.069,211.076,147.045,137.023,119.049,92.65。母离子脱去一分子水得到碎片239.069。结合文献[9-10]可知137.023,119.049,92.65  3个碎片为异甘草素常见质谱二级碎片,分别为C7H5O3+,C8H7O·,C6H4O·故确定该结构为异甘草素。

2.4.6 芳香族化合物

本试验从白虎加人参汤中鉴定了1个芳香族化合物,为化合物31苯乙酸。tR=2.63 min,实测值[M-H]-(m/z)=135.045,二级碎片为107.049,91.054。母离子脱掉羰基得到碎片107.049,继续脱掉O-离子得到碎片91.054。

2.4.7 环烯醚萜类化合物

本试验从白虎加人参汤中鉴定了1个环烯醚萜类化合物,为化合物37龙胆苦苷。tR=4.65 min,实测值[M-H]-(m/z)=355.104,二级碎片为177.055,149.019,119.009。龙胆苦苷醚键断裂后得到碎片C10H9O3·,m/z为177.055,该碎片支链脱去后得到碎片C8H5O3·,m/z为149.019,继续裂解得到碎片C7H3O22·,m/z为119.009。结合文献[11]可知,该化合物为龙胆苦苷。

2.4.8 萜类化合物

本试验从白虎加人参汤中鉴定了27个萜类化合物,分别为拟人参皂苷F11、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rg3、人参皂苷Rg5、人参皂苷Re、甘草皂苷G20、人参皂苷Rf、竹节人参皂苷ⅣA、知母皂苷元、知母皂苷A-Ⅲ、人参皂苷Rk1、20(S)-人参皂苷CK、土荆皮乙酸、洋地黄皂苷、知母皂苷BⅡ、苍术苷A、人参皂苷F3、人参皂苷Rh1、人参皂苷Rb1、人参皂苷Rc、人参皂苷Rg2、人参皂苷RO、人参皂苷Rb2、人参皂苷F1、木皂苷A、人参皂苷Rg3、地肤子皂苷。以人参皂苷 Rg1为例,tR=8.4 min,实测值[M+Na]+(m/z)=823.482,二级碎片为643.594,497.363。人参皂苷Rg1母离子[M+Na]+脱掉Na+和断掉醚键失去一分子六碳糖后得到碎片C36H61O9·,m/z为643.594。人参皂苷Rg1母离子[M+Na]+两个醚键断裂失去两分子六碳糖后得到碎片C30H50O4Na·,m/z为497.363。结合文献[12]可知,该化合物为人参皂苷Rg1

2.4.9 三萜类化合物

本试验从白虎加人参汤中鉴定了1个三萜类化合物,为化合物54蒺藜皂苷K。tR=7.68 min,实测值[M-H]-(m/z)=1 077.513,二级碎片为915.456,753.409。蒺藜皂苷母离子断掉醚键失去一分子六碳糖后得到碎片C45H71O19·,m/z为915.456。蒺藜皂苷母离子断掉两个醚键失去两分子六碳糖后得到碎片C39H60O142·, m/z为753.409[13]。

2.4.10 山酮类化合物

本试验从白虎加人参汤中鉴定了3个山酮类化合物,分别为新芒果苷、芒果苷、异芒果苷。与文献对比,在正离子模式下新芒果苷有二级碎片567.122,405.088。芒果苷与异芒果苷为同分异构体,与文献[14-16]对比,在正离子模式下存在387.069,339.049,303.05,273.041等主要二级碎片。因此可断定,化合物6、7、8分别为新芒果苷、芒果苷、异芒果苷。

2.4.11 黄酮类化合物

本试验从白虎加人参汤中鉴定了26个黄酮类化合物,分别为甘草苷、甘草素、山奈素、光甘草酮、甘草黄酮A、甘草查尔酮A、豆苷、异荭草素、棉花皮苷、荭草苷、牡荆素、金丝桃苷、射干苷、黄豆黄苷、异牧荆素、蒙花苷、橙皮素、(S )-柚皮素、山奈酚、异脱水淫羊霍素、去水淫羊藿黄素、新补骨脂异黄酮、黄腐酚、马卡因、光甘草定、桑黄酮。以山奈酚为例,tR=8.10 min,实测值[M-H]-(m/z)=285.040,二级碎片为185.063,151.004,109.029。山奈酚除了基准离子峰外,其余二级碎片离子峰的丰度较低,根据文献[7, 17]报道,185.063是其特征性的碎片离子。

3 讨论

中药组方绝对不是各味药材化学成分的简单叠加,在共同煎煮过程中,其成分可能会产生复杂的化学变化与比例改变。白虎加人参汤作为传统经典名方,目前尚无其煎煮液的组分鉴定研究,这极大的限制了该组方在临床上的应用与进一步开发。试验完全模拟临床上该组方的组成比例与给药剂型,利用水煎法进行提取,水煎液经过处理后进行化学成分分析。本试验利用UPLC-Q Exactive Focus高分辨率液质联用系统,首次对白虎加人参汤煎煮液进行了组分测定。通过对色谱峰精确分子质量、二级碎片离子信息,色谱保留时间,以及结合文献分析对比,确证了74个化合物,包括2个生物碱类化合物,5个氨基酸类化合物,1个酚类化合物,4个苯丙素类化合物,3个查尔酮类类化合物,1个芳香族化合物,1个环烯醚萜类化合物,27个萜类化合物,1个三萜类化合物,3个山酮类化合物,26个黄酮类化合物。本课题组在获得以上结果的基础上,通过与芒果苷、知母皂苷A-III、甘草苷、人参皂苷Rb1、山奈酚、没食子酸、人参皂苷Re、人参皂苷Rg1等标准品的保留时间与碎片离子对比,数据全部吻合,进一步确证了试验的准确性。本研究对该方剂的再次开发提供了药效物质基础与质量控制信息,确保了该方剂应用中的稳定性、安全性、有效性。

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