俞磊明,張娜,李琦,朱光明,黃維,王衛(wèi)華,姜云耀*(.上海市藥材有限公司,上海 0008;.清華大學(xué)藥學(xué)院 中藥研究院,北京 00084;.清華大學(xué)藥學(xué)院 藥物藥學(xué)技術(shù)中心代謝平臺(tái),北京 00084)
中藥麥冬為百合科沿階草屬植物麥冬Ophiopogon japonicus
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)Ker-Gawl.的 干 燥 塊根,在《神農(nóng)本草經(jīng)》中被列為上品。麥冬味甘、微苦、性涼,有養(yǎng)陰生津、清心除煩的功效,且有抗血栓、抗衰老、降血糖、免疫調(diào)節(jié)、心肌保護(hù)等藥理活性。近年來,麥冬市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大,為確保產(chǎn)量,麥冬栽培品中農(nóng)藥、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的使用越來越頻繁。據(jù)報(bào)道,四川栽培的麥冬(川麥冬)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑用量較大,過度使用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑影響麥冬的品質(zhì)和安全性。多效唑是麥冬種植中廣泛應(yīng)用的三唑類植物生長(zhǎng)延緩劑,對(duì)麥冬塊根增產(chǎn)效果顯著,目前已成為麥冬藥材種植中普遍施用的生長(zhǎng)激素。本研究建立了UPLCMS/MS法測(cè)定麥冬中多效唑殘留情況,同時(shí)采用UPLC-QTOF-MS及紫外分光光度法對(duì)麥冬進(jìn)行整體成分分析、總黃酮及總皂苷含量測(cè)定,探討多效唑?qū)湺瘜W(xué)成分的影響,以期為麥冬藥材的質(zhì)量控制及多效唑殘留檢測(cè)提供參考。超高效液相色譜儀(ACQUITY UPLC,美國沃特世公司);三重四極桿質(zhì)譜儀(Qtrap 4500,美國AB SCIEX公司);分析天平(BSA224S,賽多利斯科學(xué)儀器有限公司);超聲波清洗器(SB25-12DTD,寧波新芝生物科技股份有限公司);中草藥粉碎機(jī)(天津市泰斯特儀器有限公司);離心機(jī)(美國賽默飛世爾科技公司);超高效液相-串聯(lián)四極桿飛行時(shí)間高分辨質(zhì)譜儀(Waters Synapt G2 Si,美國沃特世公司);UV-2600紫外分光光度計(jì)(島津儀器蘇州有限公司)。
Ophiopogon japonicus
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)Ker-Gawl.的干燥塊根;多效唑?qū)φ掌罚兌取?5%,批號(hào):Q21M9F61825,上海源葉生物科技有限公司);魯斯可皂苷元(純度≥98%,批號(hào):111909-201906,中國食品藥品檢定研究院);橙皮苷(純度≥98%,批號(hào):K09S11L123847,上海源葉生物科技有限公司);甲醇、乙腈、甲酸、異丙醇(均為質(zhì)譜純,美國Thermo Fisher公司);水為超純水,其他試劑均為分析純。2.1.1 對(duì)照品溶液的制備 精密稱取多效唑?qū)φ掌愤m量,置25 mL量瓶中,用甲醇定容至刻度,配制成1 μg·mL的多效唑?qū)φ掌穬?chǔ)備液,4℃冷藏待用。
2.1.2 供試品溶液的制備 精密稱取麥冬藥材粉末0.2 g,加1.5 mL異丙醇,超聲提取30 min(功 率50 kHz,100 W),13 000 r·min離 心10 min,取上清液1 mL,濃縮至干,加入100 μL 50%的甲醇復(fù)溶,13 000 r·min離心10 min,取上清液,作為供試品溶液備用。
2.1.3 色譜和質(zhì)譜條件 色譜柱:Waters Acquity UPLC BEH C色 譜 柱(50 mm×2.1 mm,1.7μm);流動(dòng)相:乙腈(A)-0.1%的甲酸水溶液(B),梯度洗脫(0~3 min:20%~100%A;3~5 min:100%A;5.1~ 8 min:20%A),流 速0.2 mL·min,柱溫30℃,進(jìn)樣量10 μL。電噴霧正離子電離模式,多反應(yīng)監(jiān)測(cè)法測(cè)定,參數(shù)如下:氣簾氣(CUR)30 psi,離子源溫度(TEM)500℃;錐孔電壓(IS)5500 V;輔助氣(GS1、GS2)50 psi。質(zhì)譜采集參數(shù)見表1,色譜圖見圖1。
圖1 多效唑?qū)φ掌罚ˋ)和麥冬樣品(B)的UPLC-MS/MS色譜圖Fig 1 UPLC-MS/MS chromatograms of paclobutrazol(A)and Ophiopogonis Radix(B)
表1 目標(biāo)化合物質(zhì)譜檢測(cè)離子和采集參數(shù)
Tab 1 Spectrum acquisition parameters for target compound
參數(shù) 值Q1 294.3 Q3 70.1 DP/V 120 CE/V 46 CXP/V 11
2.1.4 線性關(guān)系考察 精密吸取多效唑?qū)φ掌穬?chǔ)備液,用50%甲醇稀釋成質(zhì)量濃度為500、200、50、10、2、0.5、0.2 ng·mL的多效唑?qū)φ掌啡芤?,按?.1.3”項(xiàng)下色譜條件測(cè)定。以多效唑?qū)φ掌愤M(jìn)樣量(ng)為橫坐標(biāo),定量離子對(duì)峰面積為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸,得到多效唑的回歸方程為Y
=87.02X
+5.354(r
=0.9973)。結(jié)果表明,多效唑在0.002~5 ng與峰面積呈良好的線性關(guān)系。2.1.5 精密度試驗(yàn) 精密吸取多效唑?qū)φ掌啡芤?0 μL,按“2.1.3”項(xiàng)下色譜條件連續(xù)進(jìn)樣6次,記錄對(duì)照品峰面積。結(jié)果多效唑峰面積的RSD
值為0.80%,表明儀器精密度良好。2.1.6 穩(wěn)定性試驗(yàn) 取11號(hào)麥冬藥材樣品,按“2.1.2”項(xiàng)下方法制備供試品溶液。分別于0、2、4、8、12、24 h按“2.1.3”項(xiàng)下色譜條件測(cè)定。結(jié)果顯示,多效唑峰面積的RSD
值為1.4%,表明供試品溶液在24 h內(nèi)穩(wěn)定。2.1.7 重復(fù)性試驗(yàn) 取11號(hào)麥冬藥材樣品,按“2.1.2”項(xiàng)下方法平行制備6份供試品溶液。按“2.1.3”項(xiàng)下色譜條件測(cè)定,計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)。結(jié)果顯示,多效唑峰面積的RSD
值為1.1%,表明該方法重復(fù)性良好。2.1.8 加樣回收試驗(yàn) 取11號(hào)麥冬藥材樣品6份,每份約0.1 g,精密稱定,分別加入相當(dāng)于供試品中多效唑含量100%的對(duì)照品。按“2.1.2”項(xiàng)下方法制備成供試品溶液,進(jìn)樣測(cè)定,并計(jì)算回收率和RSD
值。結(jié)果多效唑平均回收率為98.0%,RSD
值為1.8%,表明該方法的加樣回收率良好。2.1.9 樣品含量測(cè)定 取16批麥冬藥材樣品,按“2.1.2”項(xiàng)下方法制備成供試品溶液,按“2.1.3”項(xiàng)下色譜條件測(cè)定,計(jì)算各樣品中多效唑的含量。結(jié)果見表2,在四川栽培的麥冬藥材樣品中全部檢測(cè)到多效唑的殘留,而在湖南和上海的野生麥冬樣品中均未檢測(cè)到多效唑的殘留。
表2 麥冬樣品中多效唑殘留情況
Tab 2 Content of paclobutrazol in Ophiopogonis Radix
樣品編號(hào) 產(chǎn)地 多效唑含量/(mg·kg-1)1234567891 0 11 12 13 14 15 16四川綿陽三臺(tái)縣四川綿陽三臺(tái)縣四川綿陽三臺(tái)縣四川綿陽三臺(tái)縣四川綿陽四川綿陽四川綿陽四川綿陽四川綿陽四川(萬仕城1號(hào))四川(萬仕城2號(hào))四川(代代為本特級(jí))四川(代代為本一級(jí))四川(代代為本一級(jí))湖南(野生)上海(野生)0.006 0.012 0.013 0.015 0.015 0.015 0.049 0.016 0.019 0.007 0.027 0.005 0.002 0.014未檢出未檢出
2.2.1 供試品溶液的制備 采用UPLC-QTOFMS植物代謝組學(xué)法初步研究多效唑施用與否對(duì)麥冬整體化學(xué)成分的影響,麥冬樣品信息見表3。取麥冬藥材樣品粉末0.2 g于15 mL離心管中,加入5 mL70%甲醇溶液,超聲提取30 min,混勻,取1 mL超聲提取液12 000 r·min離心15 min后,取上清液備用。另等量吸取各供試品溶液100 μL,混勻,制成質(zhì)量控制(quality control,QC)樣品,用于監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)和方法的穩(wěn)定性。
表3 施用不同濃度多效唑的麥冬樣品信息
Tab 3 Information of Ophiopogonis Radix samples treated with different concentrations of paclobutrazol
樣品編號(hào) 多效唑施用量/(g·m-2)D0 D1 D2 D3 0 1.0 4.0 8.0
2.2.2 檢測(cè)條件 色譜條件:Waters ACQUITY BEH C色譜柱(2.1 mm×100 mm,1.7 μm),流動(dòng)相為0.1%的甲酸水溶液(A)-0.1%的甲酸乙腈溶液(B),梯度洗脫(0~5 min,2%~40%B;5~17 min,40%~98%B;17~20 min,98%B;20.1~21 min,2%B),流速為0.3 mL·min,柱溫40℃,進(jìn)樣量2.0μL。質(zhì)譜條件:離子源為電噴霧(electrospray ionization,ESI)源;采用MS負(fù)離子掃描模式,毛細(xì)管電壓2.0 kV,離子源溫度120℃,脫溶劑氣溫度450℃,脫溶劑氣流速800 L·h,錐孔電壓40 V,錐孔氣流速50 L·h,采集模式質(zhì)量范圍m
/z
50~1500,掃描時(shí)間0.2 s,高能通道碰撞電壓10~75 V,亮氨酸-腦啡肽m
/z
556.2615[M-H]作質(zhì)量實(shí)時(shí)校正。2.2.3 數(shù)據(jù)采集與分析
① 數(shù)據(jù)采集:分析樣品前測(cè)試空白溶劑樣品,扣除色譜柱和系統(tǒng)中的殘留污染干擾。連續(xù)進(jìn)樣10次QC樣品,待儀器檢測(cè)穩(wěn)定后,進(jìn)行實(shí)際樣品檢測(cè)。實(shí)際樣品隨機(jī)排列,并按采樣數(shù)量等間隔插入QC樣品。
② 數(shù)據(jù)分析:將LC-MS的原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入Progenesis QI 軟件(Version 2.0,Waters)進(jìn)行預(yù)處理,得到包含保留時(shí)間、質(zhì)荷比和峰強(qiáng)度的二維數(shù)據(jù)矩陣,保存為.csv格式,MetaboAnalyst 4.0(https://www.metaboanalyst.ca)網(wǎng)站有監(jiān)督的偏最小二乘判別分析(partial least square discriminant analysis,PLS-DA),通過多元統(tǒng)計(jì)分析判斷多效唑施用對(duì)麥冬整體化學(xué)成分的影響。多元統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見圖2,結(jié)果中清水對(duì)照組麥冬與多效唑不同濃度的麥冬分布在不同區(qū)域,可見,施用多效唑?qū)湺w化學(xué)成分存在顯著的影響。
圖2 多效唑?qū)湺w化學(xué)成分影響的多元統(tǒng)計(jì)分析(PLS-DA)Fig 2 Multivariate statistical analysis of the effect of paclobutrazol on the whole chemical constituents of Ophiopogonis Radix(PLS-DA)
采用紫外分光光度法對(duì)“2.2.1”項(xiàng)下的麥冬藥材進(jìn)行總皂苷和總黃酮的含量測(cè)定,分析多效唑施用對(duì)麥冬總皂苷和總黃酮的影響??傇碥諛悠分苽浼皺z測(cè)方法參照2020年版《中國藥典》,總黃酮樣品制備及檢測(cè)方法參考文獻(xiàn)報(bào)道,采用橙皮苷為對(duì)照品進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果見表5,施用多效唑后麥冬總黃酮含量明顯降低,而麥冬總皂苷含量無變化。
表5 多效唑施用量對(duì)麥冬總皂苷、總黃酮的影響(=3)
Tab 5 Effect of paclobutrazol on total saponins and flavonoids of Ophiopogonis Radix(=3)
樣品編號(hào) 總皂苷含量/% 總黃酮含量/%D0 D1 D2 D3 0.40 0.40 0.40 0.40 0.021 0.014 0.014 0.014
本研究前期采用液相方法檢測(cè)麥冬藥材中多效唑殘留情況,發(fā)現(xiàn)色譜峰無法準(zhǔn)確定量,故選擇采用質(zhì)譜儀建立麥冬多效唑殘留的檢測(cè)方法??疾炝思状?、80%甲醇、異丙醇3種不同提取溶劑對(duì)麥冬中多效唑殘留提取效率的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)異丙醇提取效率最高,故提取溶劑選擇異丙醇。多效唑殘留在果蔬和土壤中的檢測(cè)報(bào)道較多,近幾年,中藥材尤其是川麥冬中多效唑殘留檢測(cè)方法研究增多,大都采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法。由于樣品中多效唑殘留量較低,文獻(xiàn)報(bào)道的麥冬多效唑檢測(cè)方法多采用液液萃取法和QuEChERS法提取,方法復(fù)雜,且耗時(shí)長(zhǎng)。本研究采用異丙醇為溶劑,直接超聲提取,濃縮富集后測(cè)定,方法更加簡(jiǎn)便、快捷。
多效唑是一種三唑類植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,20世紀(jì)80年代研制出后被廣泛用于塊根類植物增產(chǎn),其機(jī)制是通過抑制植物內(nèi)源性激素赤霉素的合成提高植物組織中吲哚乙酸氧化酶活性,從而減弱植物頂端分裂活性,促進(jìn)植物塊根形成。多效唑具有低毒性,人體每日允許攝入量為0.1 mg·kg,我國規(guī)定部分果蔬中多效唑檢出限量為0.05 mg·kg。中藥材中尚無相關(guān)限量標(biāo)準(zhǔn),據(jù)報(bào)道,多效唑施用后在土壤中殘留情況較為嚴(yán)重,殘留年限可達(dá)2年,對(duì)土壤微生物及后茬作物均有影響。因此,加快建立中藥材多效唑殘留限量標(biāo)準(zhǔn),對(duì)中藥材安全性控制和土壤環(huán)境安全保護(hù)均有一定的價(jià)值。本研究檢測(cè)結(jié)果中四川麥冬栽培品普遍可檢出多效唑殘留,殘留量在0.002~0.05 mg·kg,而湖南和上海的野生麥冬則無多效唑殘留檢出。這說明,川麥冬藥材栽培品施用多效唑情況較為普遍,藥材種植過程中多效唑施用量各不相同。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,川麥冬種植過程存在多效唑?yàn)E用情況,有學(xué)者采用質(zhì)譜法測(cè)定了60批川麥冬中108種植物生長(zhǎng)激素殘留,其中多效唑檢出率高達(dá)100%,檢出質(zhì)量濃度在0.004 18~0.0639 mg·kg,在108種激素中施用情況最為嚴(yán)重。也有學(xué)者采用QuEChERS提取與反相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法測(cè)定麥冬藥材中多效唑和烯效唑的殘留,在33批藥材樣品中多效唑的檢出率為94%,而烯效唑的檢出率僅為27%,多效唑殘留量在0.02~0.208 mg·kg。本研究結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道具有高度一致性。因此,本研究建立的快速測(cè)定麥冬多效唑殘留的方法可為中藥材生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑限量評(píng)估提供研究基礎(chǔ),為國家監(jiān)管部門形成針對(duì)中藥材生長(zhǎng)激素殘留限量的標(biāo)準(zhǔn)提供一定參考。
本試驗(yàn)通過UPLC-QTOF-MS植物代謝組學(xué)技術(shù)和多元統(tǒng)計(jì)分析方法研究多效唑施用對(duì)麥冬整體化學(xué)成分的影響,發(fā)現(xiàn)多效唑施用后對(duì)麥冬的化學(xué)成分存在影響,通過測(cè)定麥冬總皂苷、總黃酮的含量,初步判斷施用多效唑后麥冬總黃酮含量下降。