基于UPLC/Q—TOF—MS/MS技术快速分析淫羊藿总黄酮胶囊中的化学成分

2017-04-18 17:56于雪娥秦建平李家春黄文哲王振中
中国中药杂志 2016年24期
关键词:淫羊鼠李糖黄酮

于雪娥+秦建平+李家春+黄文哲+王振中+萧伟

[摘要] 应用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用技术(UPLC/Q-TOF-MS/MS),对淫羊藿总黄酮胶囊的化学成分进行分析和鉴定,采用Agilent SB-C18色谱柱 (2.1 mm×100 mm,1.8 μm),以0.1%甲酸水溶液和乙腈为流动相,梯度洗脱,体积流速0.3 mL·min-1,柱温30 ℃,进样量2 μL。质谱采用电喷雾(ESI)离子源,正负离子模式下采集数据,根据精确相对分子质量,二级质谱裂解碎片和色谱峰保留时间等信息结合对照品的碎片裂解规律和文献数据进行结构鉴定。结果共鉴定或推测出46个化合物,包括黄酮苷类、酚酸类以及生物碱类化合物。该结果为淫羊藿总黄酮胶囊的质量控制、后期临床应用提供了技术支持,并为进一步阐明其药效物质基础提供参考。

[关键词] 淫羊藿总黄酮胶囊;UPLC/Q-TOF-MS/MS;黄酮苷;酚酸;生物碱

[Abstract] To analyze and identify the chemical constituents from Yinyanghuo Zonghuangtong capsule by using UPLC/Q-TOF-MS/MS. Chromatographic separation was carried out on an Agilent SB-C18 column (2.1 mm×100 mm,1.8 μm) at the temperature of 30 ℃. The mobile phase was 0.1% formic acid and acetonitrile by gradient elution,with a flow rate at 0.30 mL·min-1,and the injection volume of 2 μL. The MS spectrum was acquired in both negative and positive ion modes using ESI ion source. Based on relative accurate molecular weight,secondary mass spectrometry pyrolysis fragments and chromatographic peak retention time,as well as fragmentation regularity summarized from reference substance and the literature,we could effectively identify the chemical structure of the components under test. As a result,a total of 46 compounds,including flavonoid glycosides,phenolic acids and alkaloids,were successfully identified or tentatively predicted. The results provide technical support for quality control and late-stage clinical application of Yinyanghuo Zonghuangtong capsule,and reference for further expound the pharmacodynamic material basis.

[Key words] Yinyanghuo Zonghuangtong capsule;UPLC/Q-TOF-MS/MS;flavonoid glycosides;phenolic acids;alkaloids

doi:10.4268/cjcmm20162417

淫羊藿總黄酮胶囊由小檗科植物淫羊藿Epimedium brevicornu Maxim.的总黄酮提取物制成,具有温补肾阳、强筋健骨的功效,于2014年获得新药证书,临床用于原发性骨质疏松症肾阳虚证。总黄酮作为淫羊藿的主要活性成分,具有广泛的药理作用,如壮阳,抗骨质疏松,保护神经系统,促进免疫系统,抗癌等[1-5],是最具开发潜力的中药有效部位之一。目前,针对淫羊藿药材化学成分分析的相关研究已有不少报道[6-8],且不同品种的淫羊藿所含化学成分相差较大,而针对淫羊藿总黄酮胶囊全面的化学成分分析还未见报道,物质基础的不明确一定程度上限制了其质量控制及药效物质基础的深入研究。鉴于淫羊藿不同品种化学成分之间的差异性[7],现有文献资料对淫羊藿总黄酮胶囊的质量控制以及后续的药效物质基础深入研究有一定的参考价值但不具指导意义,为了顺利进行淫羊藿总黄酮胶囊进一步的深入研究,加深对产品的认识,为临床用药以及学术推广提供科学依据,有必要对淫羊藿总黄酮胶囊的化学成分进行全面、系统的研究。

超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用(UPLC/Q-TOF-MS/MS)技术具有高分辨率、高灵敏度、用时短、扫描范围广等特点,是一种在定性分析中具有独特优势的液质联用技术,现已广泛运用到中药化学成分分析、血清药物化学、代谢组学等研究领域中[9-11]。本研究拟采用UPLC/Q-TOF-MS/MS技术对淫羊藿总黄酮胶囊的化学成分进行分析,为进一步研究淫羊藿总黄酮胶囊的药效物质基础及质量控制提供依据。

1 材料

Agilent 1290 超高效液相色谱仪(DAD检测器,美国安捷伦公司);Agilent 6538 Q-TOF质谱仪(美国安捷伦公司);Mettler Toledo XP6电子分析天平(瑞士梅特勒公司);Mettler Toledo MS-105DU电子分析天平(瑞士梅特勒公司);KQ-250 DB数控超声波清洗器(昆山超声仪器有限公司);H1650-W台式高速离心机(湖南湘仪实验室仪器开发有限公司);Milli-Q Academic 纯水机(美国密理博公司)。色谱乙腈(德国默克公司);色谱甲酸(美国天地公司)。

淫羊藿苷(批号110737-201516),朝藿定C(批号111780-201503),宝藿苷Ⅰ(批号111852-201102)对照品由中国食品药品检定研究院提供;朝藿定A1(批号MUST-1509113),朝藿定A(批号MUST-15010408),朝藿定B(批号MUST-15010409),淫羊藿次苷Ⅰ(批号MUST-15041511)对照品均由成都曼斯特生物科技有限公司提供;鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ(批号20150320)购自宝鸡市辰光生物科技有限公司。

淫羊藿总黄酮胶囊(批号150501)购自江苏康缘阳光药业有限公司。

2 方法

2.1 色谱条件

Agilent Zorbax SB-C18色谱柱(2.1 mm×100 mm,1.8 μm),流动相为0.1%甲酸水(A)-乙腈(B),梯度洗脱(0~14 min,15%~30% B;14~21 min,30%~39% B;21~26 min,39%~44% B;26~35 min,44%~80% B),流速0.3 mL·min-1,柱温30 ℃,进样量2 μL,检测波长270 nm。

2.2 质谱条件

电喷雾离子源(ESI),正/负离子模式,扫描范围m/z 100~2 000;干燥气温度350 ℃;干燥气体积流量10 L·min-1;雾化气压力310 kPa;毛细管电压,负离子模式3 500 V,正离子模式4 000 V;碎片电压135 V,锥孔电压65 V;MS/MS分析中的碰撞能根据不同化合物的需要在10~55 eV设定;质谱数据采集的频率为每0.5 s采集1次图谱;仪器分辨率大于2万。

2.3 供试品溶液的制备

取本品10粒,去胶囊壳,内容物混合研细,取约20 mg,精密称定,置于25 mL量瓶中,加甲醇适量,超声处理30 min,放冷,甲醇稀释至刻度,摇匀,12 000 r·min-1离心5 min,上清液过0.22 μm滤膜,取续滤液,即得。

2.4 对照品溶液的制备

分别取朝藿定A1,朝藿定A,朝藿定B,朝藿定C,淫羊藿苷,鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ,淫羊藿次苷Ⅰ和宝藿苷Ⅰ对照品适量,精密称定,加甲醇分别制成含各成分质量浓度依次为59.8,52.5,40.7,57.6,47.2,54.3,47.9,47.6 mg·L-1的单标溶液以及含各成分质量浓度为10~25 mg·L-1的混合对照品溶液。

3 结果与分析

为了便于对淫羊藿总黄酮胶囊中的化学成分进行系统、快速的分析,首先对现有对照品的质谱裂解规律进行了分析,结合相关研究资料推导可能的裂解途径及规律。查阅相关文献资料及公共数据库,建立已从淫羊藿药材中分离鉴定得到的化合物数据库,总结化合物结构特征并分类。再对淫羊藿总黄酮胶囊样品进行UPLC/Q-TOF-MS/MS分析,通过一级质谱给出的精确相对分子质量信息进行元素组成分析,得到可能分子式,选择偏差在5以内的进行数据库自动匹配,得到候选化合物。再利用二级质谱提供的丰富的碎片离子信息,结合对照品裂解规律及相关文献资料对目标化合物进行鑒定和确证,并对未知化合物的结构进行分析与推测。

淫羊藿总黄酮胶囊供试品溶液及对照品溶液的TIC图和UPLC图见图1,2。大多数色谱峰在负离子模式下有较高响应,个别成分在正离子模式下响应较好,选择负离子模式作为主要分析对象,正离子模式辅助进行化合物的结构鉴定。

3.1 对照品UPLC/Q-TOF-MS/MS裂解规律解析

朝藿定A1,朝藿定A,朝藿定B,朝藿定C,淫羊藿苷,淫羊藿次苷Ⅰ,鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ和宝藿苷Ⅰ均为8-异戊烯基取代的黄酮苷类化合物,是淫羊藿黄酮的特征性成分[12],结构式见图3。8个对照品具有相同的苷元母核,anhydroicaritin(8-异戊烯基取代的山柰素),区别在于3位和7位所连的糖基不同,在MS/MS分析中也表现出了类似的裂解行为。在负离子模式下,均能给出[M-H]-准分子离子峰,有的显示较高丰度的[M+HCOOH-H]-分子离子峰。另外,发现负离子模式下朝藿定A1,朝藿定A,朝藿定B,朝藿定C,淫羊藿苷和淫羊藿次苷Ⅰ7-位的葡萄糖基很容易丢失而产生丰度很高的[M-glu-H]-特征离子,可以作为MS/MS分析的前体离子。而正离子模式下,该类化合物更倾向于丢失3位上的糖基,这可能与不同位置酚羟基的酸性不同有关(7,4′-二羟基>7-或 4′-羟基>3-羟基>5-羟基)[6]。MS/MS分析中,8个化合物均能给出特征性碎片离子m/z 367 [anhydroicaritin-H]-或m/z 366 [anhydroicaritin-H]-,由3-位和7-位上的糖基全部丢失得到。不同的是,淫羊藿苷还给出了m/z 409的碎片离子,可能由m/z 529 [M-H-rha]17-位上的葡萄糖分子裂解,丢失C4H8O4碎片而得到。特征碎片m/z 367 [anhydroicaritin-H]-或m/z 366 [anhydroicaritin-H]-进一步可以裂解得到碎片离子m/z 352或351以及m/z 323,分别归因于4′-位CH3和4-位CO的丢失。对比发现m/z 367 [anhydroicaritin-H]-和m/z 366 [anhydroicaritin-H]-的裂解行为并不相同,分别以朝藿定C和淫羊藿次苷Ⅰ为例,推导其可能的裂解途径,见图4,5。8个对照品在负离子模式下的质谱裂解规律见表1。

3.2 淫羊藿总黄酮胶囊样品UPLC/Q-TOF-MS/MS分析及鉴定

淫羊藿总黄酮胶囊样品的总离子流图中共检测出了响应较好的化合物峰有49个,通过仔细分析,鉴定出了46种化合物,主要为黄酮苷类,还有3个酚酸类和1个生物碱类成分,见表2。淫羊藿总黄酮胶囊中的黄酮苷类化合物根据母核构架不同可以分为以anhydroicaritin(8-异戊烯基山柰素)、demethylanhydroicaritin(8-异戊烯基山柰酚)、3′-hydroxyicariine(3′-羟基-8-异戊烯基山柰素)、山柰酚以及槲皮素為苷元的黄酮苷类,前三类是已有相关文献报道[6-7]的淫羊藿药材中主要存在的三大类具异戊烯基取代的黄酮苷类化合物,5种苷元结构见图3。

3.2.1 以anhydroicaritin为苷元的黄酮苷类 这类化合物的苷元离子是m/z 366或m/z 367,结构特点及裂解规律在3.1项已讨论过。峰24~27,29,43,45和48通过与对照品比对,分别确定为朝藿定A1,朝藿定A,朝藿定B,朝藿定C,淫羊藿苷,淫羊藿次苷Ⅰ,鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ和宝藿苷Ⅰ。通过总结分析发现淫羊藿总黄酮胶囊中同为此类型的黄酮苷类化合物还有峰22,28,30,32~34,41,42,44,46以及49。

化合物通过依次丢失3-位和7-位上连接的糖基得到苷元离子,根据碎片离子的质量差,可以判断所连糖基的类型,结合正负离子模式的碎片特征,保留时间信息以及相关文献数据,可对其化学结构进行解析。

峰22,母离子为m/z 983 [M-H]-,根据元素组成分析,可能的分子式为C45H60O24,通过与数据库对比判断其可能为acuminatoside。正离子模式下显示较高丰度的m/z 693 [M+H-2rha]+,印证其3-位上连有的2个鼠李糖基,负离子模式下的碎片离子m/z 675 [M-H-glu-rha]-,m/z 367 [M-H-2glu-2rha]-则进一步确证了该成分。类似地,峰44鉴定为sagittatoside B。峰32,母离子为m/z 851 [M-H]-,可能的分子式为C39H48O21,碎片离子m/z 513可能是由母离子丢失1个葡萄糖基(162)和1个葡萄糖醛酸(176)而产生,m/z 513继续丢失1个鼠李糖基(146)得到苷元离子m/z 367;正离子模式下碎片离子m/z 531可能是由母离子m/z 853 [M+H]+丢失1个葡萄糖醛酸(176)和1个鼠李糖基(146)而得到,结合正负离子模式的碎片离子信息,推测峰32的可能结构为anhydroicaritin-3-O-rhamnopyranosyl-glucuronic acid-7-O-glucopyranoside。类似地,峰49结构式推测为anhydroicaritin-3-O-rhamnopyranosyl-furan acid。其中存在不少同分异构体,在此只能通过其保留时间的差异结合文献数据进行区分,如峰41和42,分子离子峰m/z 675 [M-H]-,同为淫羊藿苷的同分异构体,且具有相同的特征碎片m/z 367,352,323,根据色谱峰出峰顺序[13],初步鉴定为baohuoside Ⅶ和sagittatoside A;峰28和33,同为朝藿定C的同分异异构体,分别鉴定为baohuoside Ⅵ和hexandraside D[7,14];峰30和34为一对同分异构体,通过与相关文献数据[7]比对,分别鉴定为anhydroicaritin-3-O-rhamnopyranosyl(1-4)-furan acid-7-O-glucopyranoside和anhydroicaritin-3-O-rhamnopyranosyl(1-2)-furan acid-7-O-glucopyranoside;峰46与鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ表现出了几乎相同的裂解行为,判断其为鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ的一个同分异构体。

3.2.2 以demethylanhydroicaritin为苷元的黄酮苷类 峰13~17,23,36,37,39和40具有相同的特征碎片离子m/z 353或352,归为以demethylanhydroicaritin为苷元的黄酮苷类化合物。demethylanhydroicaritin与上述anhydroicaritin结构相比,少了4′-位的甲基,但质谱裂解规律相似。峰13,14,15,16,17,39和40通过与现有数据库比对,MS/MS解析验证,分别鉴定为hexandraside E,rouhuoside,epimedoside E,diphylloside B,epimedoside A,demethylanhydroicaritin-3-O-rhamnopyranosyl-xylopyranoside和ikarisoside A。峰23为m/z 835 [M-H]-,特征碎片离子有m/z 673 [M-H-glu]-,m/z 515 [M-H-xyl-rha(Ac)]-和m/z 353 [M-H-glu-xyl-rha(Ac)]-,正离子模式中观察到较高丰度的m/z 705 [M-H-xyl]-碎片离子,说明乙酰化的是鼠李糖基,故推测该化合物的结构为demethylanhydroicaritin-7-O-glucopyranosyl-3-O-acetylated rhamnopyranosyl-xylopyranoside。峰36和37准分子离子均为m/z 661 [M-H]-,且色谱出峰时间相近,MS/MS解析判断可能为ikarisoside B及其同分异构体。

3.2.3 以3′-hydroxyicariine为苷元的黄酮苷类 3′-hydroxyicariine是淫羊藿黄酮的第3种主要苷元类型,在淫羊藿总黄酮胶囊中鉴定出了4种此类型的黄酮苷类化合物。峰19准分子离子m/z 691 [M-H]-,可能的分子式为C33H40O16,碎片离子有m/z 545 [M-H-rha]-,m/z 529 [M-H-glu]-,m/z 425 [M-H-rha-C4H8O4]-和m/z 383 [M-H-rha-glu]-。正离子模式下,m/z 547 [M+H-rha]+碎片离子在一级质谱中就有较高丰度,说明鼠李糖基可能是连接在3-位的。因此峰19的结构推测为3′-hydroxyicariine-3-O-rhamnopyranosyl-7-O-glucopyranoside (sagittasine C)。峰18的准分子离子为m/z 837 [M-H]-,可能的分子式为C39H50O20,其MS/MS裂解行为与峰19相近,比峰19多了1个鼠李糖基,故推测其结构为3′-hydroxyicariine-3-di-O-rhamnopyranosyl-7-O-glucopyranoside。峰35和38的碎片裂解行为也比较相似,相差了1个鼠李糖基,分别鉴定为3′-hydroxyicariine-3-di-O-rhamnopyranoside和3′-hydroxyicariine-3-O-rhamnopyranoside。

3.2.4 其他黄酮苷类 峰12为m/z 677 [M-H]-,可能的分子式为C32H38O16,MS/MS分析中产生了m/z 530 [M-H-rha]-,m/z 515 [M-H-glu]-,m/z 411 [M-H-rha-C4H8O4]-以及m/z 369 [M-H-rha-glu]-等碎片离子;正离子模式下,对应地产生了m/z 533 [M+H-rha]+,m/z 371 [M+H-rha-glu]+等碎片离子,判断其苷元离子为m/z 369 [M-H-rha-glu]-,比anhydroicaritin多了2个质量数,推测其可能的结构为dihydroanhydroicaritin-3-O-rhamnopyranosyl-7-O-glucopyranoside。峰31準分子离子为m/z 531 [M-H]-,产生了碎片离子m/z 384 [M-H-rha]-,m/z 367 [M-H-rha-H2O]-,和m/z 311 [M-H-rha-H2O-C4H8]-,推测其结构为icaritin-3-O-rhamnopyranoside。

除了具异戊烯基取代的黄酮苷类,淫羊藿总黄酮胶囊中还鉴定出了7个一般黄酮苷类化合物,分别是山柰酚-3-O-鼠李糖-葡萄糖-7-O-鼠李糖苷或其同分异构体(峰4和7),山柰酚-3-O-二鼠李糖苷(峰9),槲皮素-3,7-O-二鼠李糖苷(峰5),金丝桃苷(峰8)和槲皮素-3-O-鼠李糖苷(峰11)。峰20准分子离子为m/z 465 [M-H]-,脱去1个鼠李糖基和1分子水后产生m/z 285特征碎片离子;在正离子模式下,母离子为m/z 484 [M+NH4]+,对应生成特征碎片m/z 287 [M+H-glu-H2O]+,推测其结构为二氢槲皮素-7-O-葡萄糖苷或其同分异构体。

3.2.5 酚酸类和生物碱类化合物 通过与文献数据进行对比,鉴定出了3个酚酸类和1个生物碱类化合物。峰1和3显示了相同的碎片离子m/z 191,173,对应为奎尼酸[quinic acid-H]-,[quinic acid-H-H2O]-的特征碎片,结合文献[6],分别鉴定为绿原酸和5-p-coumaroylquinic acid。峰6准分子离子m/z 163 [M-H]-,分子式为C9H8O3,丢失CO2片段显示碎片离子m/z 119,推测其结构为对羟基肉桂酸。峰2在正离子模式下的响应较负离子模式要好,分子式为C20H23NO4,结合文献[15]数据,鉴定为木兰碱。

4 讨论

本实验采用UPLC/Q-TOF-MS/MS技术,利用UPLC的高效分离能力和Q-TOF的高分辨率以及其在结构解析上提供的丰富信息,系统、全面地分析了淫羊藿总黄酮胶囊中存在的化学成分。根据精确相对分子质量、质谱碎片结构和保留时间等信息,结合对照品的裂解规律和参考相关文献,成功地鉴定或推测了淫羊藿总黄酮胶囊中46个化合物,其中42个化合物为黄酮苷类(35个为具异戊烯基取代的黄酮苷),3个化合物为酚酸类还有1个生物碱类。具异戊烯基取代的黄酮苷类化合物裂解机制呈现出明显的规律性,负离子模式下较易丢失7-位上的糖基而正离子模式下更倾向于脱去3-位上的糖基,苷元离子的继续裂解主要以脱去4′-位的CH3,4-位的CO以及8-位异戊烯基的裂解为主。基于总结的裂解规律,对4个新化合物(峰12,23,32,49)可能的结构式进行了推测。此外,淫羊藿总黄酮胶囊中尚存在一些响应较好的色谱峰为未知成分,有待进一步的研究。本实验建立的方法,准确、快速、灵敏,为淫羊藿总黄酮胶囊的质量控制提供了新的方法和途径,实验结果为进一步阐明其药效物质基础、作用机制等提供参考。

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[责任编辑 孔晶晶]

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