李新曄 ,孔富康 ,張彤 ,浦益瓊,
1.上海中醫(yī)藥大學中藥學院,上海 201203; 2.上海中醫(yī)藥大學教學實驗中心,上海 201203
落花生枝葉為豆科植物落花生Arachis hypogaeaL.的干燥地上部分,在我國多數(shù)地區(qū)均有種植,資源豐富[1]。該藥具有清熱解毒、寧神降壓功效,研究表明其有鎮(zhèn)靜催眠、降血壓、止血、增強機體免疫功能、調(diào)節(jié)血糖、抗氧化等藥理作用[2-5],主治跌打損傷、癰腫瘡毒、失眠、高血壓,臨床用于落花安神合劑、欣夢安神顆粒和花丹安神合劑等復方制劑中治療失眠[6-8],療效顯著且無明顯不良反應(yīng)、毒性或依賴性。落花生枝葉成分復雜,主要包括萜、黃酮、苷、甾醇、酚酸和脂肪酸等類化學成分[9-14]。文獻表明,在對氯苯丙氨酸小鼠失眠模型中,阿魏酸可顯著延長戊巴比妥鈉誘導的睡眠時間、縮短睡眠潛伏期、提高睡眠率[15],酚酸類成分具有鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛作用,是改善睡眠的主要活性成分[16-17]。
目前該中藥品種尚未被《中華人民共和國藥典》收錄,僅在1993年版《河南省中藥材標準》[18]、2009年版《湖南省中藥材標準》[19]、2018年版《寧夏中藥材標準》[20]等地方標準有記載,且上述標準中均無含量測定項目規(guī)定,使落花生枝葉的質(zhì)量控制較困難。指紋圖譜結(jié)合模式識別方法能真實、形象地反映中藥質(zhì)量差異,揭示復雜化合物之間的規(guī)律,已被逐漸應(yīng)用于藥物的質(zhì)量控制、差異標志物的篩選等中藥質(zhì)量研究中,為相關(guān)中藥的質(zhì)量標準提升提供了有效策略[21-23]。因此,本研究收集多產(chǎn)地的落花生枝葉藥材,建立HPLC指紋圖譜,有效分離色譜峰,指認其化學成分,同時結(jié)合化學計量學對數(shù)據(jù)進行深入分析,篩選出引起產(chǎn)地差異的標志性成分,以期為落花生枝葉藥材資源的開發(fā)利用及質(zhì)量控制標準的制定提供依據(jù)。
對照品單咖啡酰酒石酸(批號JOT-10951,含量以98.59%計),成都普菲德生物技術(shù)有限公司;原兒茶酸(批號ST04100120,含量以98%計)、菊苣酸(批號ST01970120,含量以98%計),上海詩丹德標準技術(shù)服務(wù)公司;對香豆酸(批號112037-201801,含量以99.3%計)、咖啡酸(批號110885-201703,含量以99.7%計)、阿魏酸(批號110773-201915,含量以99.4%計),中國食品藥品檢定研究院;HPLC級甲醇,德國Merck公司;其他試劑均為分析純,國藥集團化學試劑有限公司;純凈水,自制。27批落花生枝葉藥材均為自采,經(jīng)上海中醫(yī)藥大學中藥學院張紅梅博士鑒定為豆科植物落花生Arachis hypogaeaL.的干燥地上部分。樣品來源信息見表1。
表1 27批落花生枝葉樣品來源信息
采用ZORBAX Eclipse XBD-C18色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),流動相為甲醇(A)-0.5%甲酸水溶液(B),梯度洗脫(0~30 min,8%→15%A;30~36 min,15%A;36~83 min,15A%→29%A;83~105 min,29%A),檢測波長0~16 min為260 nm、16~120 min為310 nm,流速1.0 mL/min,柱溫35 ℃,進樣量10 μL。
分別精密稱取原兒茶酸、單咖啡酰酒石酸、咖啡酸、對香豆酸、阿魏酸和菊苣酸對照品適量于5 mL容量瓶中,加50%甲醇水溶解并稀釋至刻度,制得各對照品母液;再精密吸取6種對照品母液適量,加50%甲醇水稀釋,制得原兒茶酸為30.31 μg/mL、單咖啡酰酒石酸為121.76 μg/mL、咖啡酸為35.43 μg/mL、對香豆酸為6.91 μg/mL、阿魏酸為6.72 μg/mL、菊苣酸為80.18 μg/mL的混合對照品溶液。
取落花生枝葉粉末(過4號篩)約 1.0 g,精密稱定,置具塞錐形瓶中,精密加入50%甲醇水溶液10 mL,稱定質(zhì)量,超聲處理(功率400 W,頻率40 kHz)30 min,取出,放冷,再稱定質(zhì)量,用50%甲醇水補足減失質(zhì)量,搖勻,過濾,取續(xù)濾液,即得。
2.4.1 精密度試驗
取同一批藥材(S4)粉末,按“2.3”項下方法制備供試品溶液,按“2.1”項下色譜條件連續(xù)進樣6次,記錄指紋圖譜。以單咖啡酰酒石酸的保留時間和峰面積為參照,計算樣品中所含12個共有峰的相對保留時間和相對峰面積。各共有峰相對保留時間RSD為0.02%~0.16%,相對峰面積RSD為0.17%~2.63%,表明儀器精密度良好。
2.4.2 重復性試驗
雪螢焦急地說:“別聽他的,他這種人什么事做不出來?!”一杭說:“聽到了嗎?如果你的話可信,看守公廁的老人能被殺?夏冰能被送進監(jiān)獄?我能落到今天這個地步?”
取同一批藥材(S4)粉末,按“2.3”項下方法平行制備6份供試品溶液,按“2.1”項下色譜條件,分別進樣6次,測定指紋圖譜。以單咖啡酰酒石酸的保留時間和峰面積為參照,計算樣品中所含12個共有峰的相對保留時間和相對峰面積。各共有峰相對保留時間RSD為0.11%~0.20%,相對峰面積RSD為0.84%~1.87%,表明方法重復性良好。
2.4.3 穩(wěn)定性試驗
取一批藥材(S4)粉末,按“2.3”項下方法制備供試品溶液,分別于0、2、4、6、8、10、12、24 h測定指紋圖譜,以單咖啡酰酒石酸的保留時間和峰面積為參照,計算樣品中所含12個共有峰的相對保留時間和相對峰面積。各共有峰相對保留時間RSD為0.05%~0.26%,相對峰面積RSD為0.25%~2.23%,表明樣品24 h內(nèi)穩(wěn)定性良好。
2.5.1 指紋圖譜建立及共有峰標定
分別取27批不同產(chǎn)地的落花生枝葉藥材1.0 g,按“2.3”項下方法制備供試品溶液,按“2.1”項下色譜條件進樣測定,記錄色譜圖。將27批落花生枝葉藥材指紋圖譜依次導入國家藥典委員會《中藥色譜指紋圖譜相似度評價系統(tǒng)》(2012版)軟件,設(shè)定S1為參照圖譜,采用平均數(shù)法,時間窗寬度為0.1,進行多點校正和色譜峰匹配,得到落花生枝葉藥材指紋圖譜疊加圖(見圖1),并生成落花生枝葉藥材的對照指紋圖譜(見圖2)。
圖2 落花生枝葉藥材對照指紋圖譜
查閱相關(guān)文獻報道[12,24-25],并與對照品的保留時間進行比對,確定峰2為原兒茶酸,峰4為單咖啡酰酒石酸,峰6為咖啡酸,峰8為對香豆酸,峰9為阿魏酸,峰11為菊苣酸。由于單咖啡酰酒石酸色譜峰面積最大、分離度較好,因此選擇單咖啡酰酒石酸色譜峰為參照峰,標定出12個共有指紋峰。
2.5.2 相似度評價
采用《中藥色譜指紋圖譜相似度評價系統(tǒng)》(2012版)軟件進行評價,計算27批落花生枝葉藥材指紋圖譜的相似度,結(jié)果見表2。共有峰峰面積占77.42%,計算各共有峰的相對保留時間和相對峰面積。結(jié)果顯示,共有峰的相對保留時間較穩(wěn)定(RSD為0.06%~0.20%),但共有峰的相對峰面積差異較大 (RSD為23.09%~120.11%)。不同批次落花生枝葉與對照指紋圖譜比較,除河北邢臺、河北唐山和河南南陽三產(chǎn)地樣品外,相似度均大于0.9,提示不同產(chǎn)地之間落花生枝葉整體化學組分類似,藥材質(zhì)量穩(wěn)定,但部分地區(qū)樣本存在一定差異。
表2 27批落花生枝葉藥材相似度
2.6.1 聚類分析
使用SPSS20.0軟件,以12個共有峰峰面積為變量,采用Z得分法進行數(shù)據(jù)標準化處理,以組間聯(lián)接法進行系統(tǒng)聚類分析(HCA),結(jié)果見圖3??梢钥闯觯幽夏详枺á馻)、江蘇泰州(Ⅰb)、河北唐山(Ⅰc)、上海(Ⅰd)、河北邢臺(Ⅰe)、遼寧營口(Ⅰf)、廣西玉林(Ⅱa)、廣東湛江、韶關(guān)(Ⅱb)落花生枝葉樣品分別各自聚成一小類,江西贛州、湖南長沙和福建福州、泉州的落花生枝葉樣品聚成一小類(Ⅰg)。分類結(jié)果明顯與藥材產(chǎn)地密切相關(guān),27批落花生枝葉藥材被聚成兩大類(Ⅰ和Ⅱ組),廣西玉林和廣東湛江、韶關(guān)產(chǎn)地距離較近被分成一大類,并和其他產(chǎn)地差距明顯較大。
圖3 27批落花生枝葉藥材HCA樹狀圖
2.6.2 主成分分析
為進一步分析27批落花生枝葉間的差異,將27批落花生枝葉藥材作為研究對象,把共有峰的峰面積作為變量導入SIMCA14.1統(tǒng)計軟件進行無監(jiān)督模式的主成分分析(PCA)建模,前3個主成分累積貢獻率R2X達90.5%,Q2為0.856,說明模型有效,結(jié)果見圖4。結(jié)果顯示,右側(cè)廣西玉林和廣東湛江、韶關(guān)的落花生枝葉(S10~S12、S22~S23)明顯與其他產(chǎn)地差異較大,與聚類分析結(jié)果相符,表明不同產(chǎn)地落花生枝葉藥材化學成分存在較大差異。
圖4 落花生枝葉藥材PCA得分圖
2.6.3 正交偏最小二乘-判別分析
為更好分析廣東、廣西與其他產(chǎn)地落花生枝葉藥材的差異性,以12個共有指紋峰的峰面積為變量,導入SIMCA14.1軟件,將不同產(chǎn)地落花生枝葉藥材分成兩組,建立有監(jiān)督模式識別的正交偏最小二乘-判別分析(OPLS-DA)模型進行分析,得到27批OPLS-DA得分圖,該OPLS-DA模型的R2X=0.903,R2Y=0.958,Q2=0.94,表明該模型具有較好的解釋能力和預(yù)測能力。為防止該模型過擬合造成假陽性結(jié)果,設(shè)置分類Y矩陣變量隨機排列200次做置換檢驗,得置換檢驗圖(見圖5),R2回歸線在Y軸截距為0.076 8、Q2回歸線在Y軸截距為-0.384,表明所建立的模型沒有出現(xiàn)過擬合現(xiàn)象,可用于判別分析27批樣品的組間差異。
圖5 OPLS-DA模型置換檢驗
載荷圖可以根據(jù)變量離原點的距離判斷變量對主成分的影響權(quán)重,距離原點越遠的變量對主成分的影響權(quán)重越大。分析各變量對主成分1的影響權(quán)重,最大為峰11,其次為峰4,見圖6。根據(jù)變量重要性投影(VIP),以VIP>1.0為顯著影響,共找出不同產(chǎn)地落花生枝葉藥材2個差異性標志物,分別為峰11和峰4,且峰11>峰4,提示可能因為峰4(單咖啡酰酒石酸)和峰11(菊苣酸)面積相對較大,對其結(jié)果影響較為明顯,見圖7。
圖6 落花生枝葉藥材色譜峰變量載荷圖
圖7 27批落花生枝葉藥材各成分VIP
本試驗通過二極管陣列檢測器(DAD)進行全波長掃描,在波長310 nm處可以較全面地反映酚酸類成分,色譜峰信息全面,各峰吸收均勻,整體峰形良好,考慮到原兒茶酸最大吸收波長為260 nm且峰面積較小,為較全面反映峰面積信息,所以在前16 min波長為260 nm,同時比較了甲醇-水、乙腈-水、乙腈-0.5%甲酸水溶液、甲醇-0.5%甲酸水溶液等流動相系統(tǒng)梯度洗脫情況,發(fā)現(xiàn)甲醇-0.5%甲酸水溶液為流動相進行梯度洗脫時色譜峰分離度較好、對稱性最好,雜質(zhì)干擾較小,確定流動相通過最終優(yōu)化建立較全面的落花生枝葉藥材HPLC指紋圖譜。
本試驗前期考察回流法、超聲提取法的提取效果,結(jié)果2種提取方式峰個數(shù)差異不大,超聲相對回流更方便省時,所以最終選擇超聲作為提取方式。同時對提取溶劑30%、50%、70%甲醇水和甲醇進行綜合考察,發(fā)現(xiàn)以50%甲醇水為提取溶劑、液料比為1∶50時,提取效果最佳,色譜峰基線較為平穩(wěn)、雜質(zhì)干擾較少,因此選擇50%甲醇水為提取溶劑。
對11個產(chǎn)地27批落花生枝葉藥材建立指紋圖譜,共確定12個共有峰,共有峰峰面積占比77.42%,能較好代表落花生枝葉整體質(zhì)量;通過對照品比對,指認出原兒茶酸、單咖啡酰酒石酸、咖啡酸、對香豆酸、阿魏酸、菊苣酸6個成分。
采用不同分析方法對落花生枝葉藥材12個共有峰進行多元統(tǒng)計分析,考察樣品整體性與差異性。結(jié)果27批樣品相似度在0.846~0.985,表明27批藥材整體化學組分類似,藥材質(zhì)量穩(wěn)定,但可能由于受到氣候降水量[26]、土壤[27]、地勢地貌等環(huán)境因素影響,花生品種[28]、種植方式[29]及采收加工過程中人為因素的影響,導致藥材內(nèi)在化學成分的含量存在一定差異。
為更好辨識藥材之間的質(zhì)量差異,采用HCA和PCA,將27批落花生枝葉樣品分成兩大類,結(jié)果顯示,廣西(玉林)和廣東(湛江、韶關(guān))兩省與其他地區(qū)差異明顯。相關(guān)文獻調(diào)查表明,我國南方7個花生主產(chǎn)區(qū)(廣東、廣西、江西、福建、云南、湖南和海南)屬于南方春秋花生產(chǎn)區(qū),廣西、廣東兩地氣溫較高,氣候具有光照充足、雨量充沛、無霜期長等特點,使該地花生產(chǎn)業(yè)的溫、光、水、氣條件較其他花生產(chǎn)區(qū)具有一定優(yōu)勢[30]。此外,通過OPLS-DA篩選出2個差異性質(zhì)量標志物,分別是4號峰(單咖啡酰酒石酸)和11號峰(菊苣酸),可作為鑒別和區(qū)分落花生枝葉飲片質(zhì)量的指標。
本研究采用HPLC建立不同批次落花生枝葉指紋圖譜,結(jié)合HCA、PCA和OPLS-DA方法,有效評價不同批次落花生枝葉的整體質(zhì)量,并快速篩選出不同批次落花生枝葉差異性質(zhì)量標志物,可為落花生枝葉藥材的質(zhì)量控制提供方法學與試驗依據(jù)。