中草药  2015, Vol. 46 Issue (23): 3475-3481
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短瓣金莲花化学成分的UPLC-Q-TOF-MS分析
任晓蕾1, 霍金海1, 孙国东1, 魏文峰1, 王伟明1,2     
1. 黑龙江省中医药科学院 中药研究所, 黑龙江 哈尔滨 150036;
2. 黑龙江省林下经济资源研发与利用协同创新中心, 黑龙江 哈尔滨 150040
摘要: 目的 应用超高效液相色谱仪联用四级杆串联飞行时间质谱仪(UPLC-Q-TOF-MS)在正负离子模式下分离分析短瓣金莲花药材甲醇提取物成分。方法 采用ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱(100 mm×2.1 mm,1.7 μm),以0.1%甲酸水(A)-0.1%甲酸甲醇(B)溶液为流动相,梯度洗脱0~5 min,95%~60% A;5~13 min,60%~45% A;13~20 min,45%~0% A;20.1~25 min,95% A;体积流量0.3 mL/min,进样量2 μL。通过正、负离子质谱信息及元素组成,与相关文献数据对照,分析化合物信息。结果 结合UPLC-Q-TOF-MS提供的化合物准确相对分子质量,鉴定短瓣金莲花提取物中14个化合物,分别为藜芦酸、香草酸、荭草苷、荭草素-2"-O-β-L-半乳糖苷、荭草苷-2"-O-β-D-吡喃木糖苷、槲皮素、金丝桃苷、牡荆苷、芹菜素、木犀草素、刺槐素-7-O-新橙皮糖苷、刺槐素、柳穿鱼黄素、鼠尾草素。结论 该法为短瓣金莲花饮片的质量控制、后期临床应用提供技术支持,并为阐明其药效物质基础提供参考。
关键词: 短瓣金莲花     化学成分     UPLC-Q-TOF-MS     黄酮     藜芦酸     香草酸     荭草苷    
Analysis on chemical constituents from flowers of Trollius ledebouri by UPLC-Q-TOF-MS
REN Xiao-lei1, HUO Jin-hai1, SUN Guo-dong1, WEI Wen-feng1, WANG Wei-ming1,2    
1. Insititute of Chinese Materia Medica, Heilongjiang Academy of Traditional Chinese Medicine, Harbin 150036, China;
2. Center of Forest Resources Research and Development of Heilongjiang, Harbin 150040, China
Abstract: Objective The chemical constituents in the methanol extract from the flowers of Trollius ledebouri were rapidly identified using UPLC-Q-TOF-MS in positive and negative ion modes. Methods The analysis was performed on an ACQUITY UPLC BEH C18 reverse phase column (100 mm ×2.1 mm, 1.7 μm). The mobile phase consisted of methanol and 0.1% formic acid was used for gradient elution, 0—5 min, 95%—60% A;5—13 min, 60%—45% A;13—20 min, 45%—0% A;20.1—25 min, 95% A. The flow rate was 0.3 mL/min, the injection volume was 2 μL. The information of the compounds was analyzed by the positive and negative ion mass spectra and elements composition. Results The results indicated that 14 compounds in the extract from the flowers of T. ledebouri had been identified by direct comparison in both positive and negative ion mass data, they were vevatric acid, vanillic acid, orietin, orietin-2"-O-β-L-galactopyranoside, orietin-2"-O-β-D-xylopyranoside, quercetin, hyperoside, vitexin, apigenin, luteolin, acacetin-7-O-neohesperidoside, acacetin, pectolinarigenin, and salvigenin. Conclusion UPLC-Q-TOF-MS could be used to analyze the constituents in the extract from flowers of T. ledebouri and to provide the protection for the quality control of the pieces as well as the stability and efficacy in the late stage clinical application, and to provide a reference for clarifying the material basis of its efficacy.
Key words: flowers of Trollius ledebouri     chemical constituents     UPLC-Q-TOF-MS     flavone     vevatric acid     vanillic acid     orietin    

短瓣金莲花Trollius ledebouri Reichb.为毛茛科(Ranunculaceae)金莲花属Trollius L. 植物的干燥花,属野生的多年生草本植物,主要分布于黑龙江及内蒙古东北部等地区[1, 2, 3]。现代研究表明,金莲花属植物主要含有黄酮类、挥发油、生物碱、鞣质、黄色素及有机酸等化学成分,具有抗菌、抗病毒、抗氧化及抗癌等活性,其中黄酮及有机酸为其主要有效成分[4, 5, 6]

目前针对短瓣金莲花的化学成分研究仅见于植化分离,随着药理作用的深入研究,其化学成分的全面快速鉴定成为亟待解决的问题。液质联用技术在化学成分研究中的应用已显优势,是中药物质基础研究的有力手段,超高效液相联用四级杆串联飞行时间质谱仪(UPLC-Q-TOF-MS)具有高分辨率、高灵敏度、高选择性、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仪[7, 8]。本实验采用UPLC-Q-TOF-MS技术对短瓣金莲花药材提取物中化学成分进行分析,根据化学成分的质谱信息及与对照品、相关文献数据比对,鉴定其醇提物中14个化合物,为其饮片的质量控制提供快速鉴定方法,并为进一步阐明其药效物质基础提供有力证据。

1 仪器与试药

AB SCIEX Triple TOF质谱仪(美国AB公司);超高效液相色谱仪(Waters公司);色谱柱ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱(100 mm×2.1 mm,1.7 μm);分析软件:Chemspider;KQ-300DB型数控超声仪(昆山市超声仪器有限公司);BSAZ24S-CW型电子天平 [赛多利斯科学仪器(北京)有限公司];BP211D型电子天平(德国Sartorius公司);ATC2-5-U超纯水机(美国艾科浦国际有限公司);色谱甲醇和甲酸(Merck公司);超纯水(自制)。

短瓣金莲花于2014年8月采自黑龙江省加格达奇市林区,经黑龙江省中医药科学院王伟明研究员鉴定为毛茛科植物短瓣金莲花Trollius ledebouri Reichb. 的全花。

2 方法

2.1 UPLC检测条件

Waters ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱(100 mm×2.1 mm,1.7 μm);流动相为0.1%甲酸水(A)- 0.1%甲酸甲醇(B);梯度洗脱0~5 min,95%~60% A;5~13 min,60%~45% A;13~20 min,45%~0 A;20~25 min,95% A;体积流量0.3 mL/min,进样量2 μL。

2.2 MS检测条件

电喷雾离子源(ESI),正/负离子模式,IDA扫描,离子喷雾电压分别为(ESI+)5 500 V、(ESI)4 500 V;去簇电压(DP)分别为80 V/−80 V;碰撞电压(CE)为35 eV;雾化气(gas1)379.23 kPa;辅助加热气(gas2)379.23 kPa;气帘气(CUR)为241.33 kPa。去溶剂温度(TEM)为550 ℃;扫描范围(TOF MASSES):60~1 500;碰撞活化扫描(CES)为15 eV。

2.3 样品溶液制备

称取5 g金莲花粉末,加入甲醇40 mL,超声提取30 min,室温放置,取续滤液,用0.22 μm微孔滤膜滤过,即得。

3 结果 3.1 短瓣金莲花化学成分分析

采用UPLC-ESI-MS对短瓣金莲花药材醇提成分进行定性分析,(+) ESI-MS、(−) ESI-MS的质谱总离子流图(TIC)见图 1。通过UPLC-ESI-Q- TOF-MS检测得到短瓣金莲花中各化学成分的保留时间和质谱信息,结合提取离子流图及相关文献数据对比进行化学成分确认,结果见表 1

图 1 短瓣金莲花正 (A)(B) 离子模式下TIC流图Fig.1 Total ion current chromatogram in positive (A) and negative (B) ion modes for extract from flowers of T.ledebouri

表 1 短瓣金莲花化学成分的UPLC-ESI-Q-TOF-MS鉴定结果 Table 1 Identification of chemical constituents from flowers of T. ledebouri by UPLC-ESI-Q-TOF-MS
3.2 化合物的质谱裂解特征 3.2.1 藜芦酸

tR为4.65 min,正离子模式下准分子离子峰为m/z 183 [2M+H]+,脱去1分子水后形成特征碎片m/z 165 [M+H-H2O]+,脱去羧基形成特征碎片m/z 139 [M+H-COO]+,再脱去甲基形成124 [M+H-COO-CH3]+ 等碎片离子峰,见图 2。根据元素组成分析,该化合物分子式为C9H10O4,相对分子质量理论值为183.065 19,实测值为183.064 87,误差为0.174%,据文献报道[9]金莲花中存在藜芦酸,其相对分子质量为182,相同质谱条件下藜芦酸对照品与其裂解规律一致,因此判断该化合物为藜芦酸。

图 2 藜芦酸的MS2(ESI+)Fig.2 MS2 spectra (ESI+) of veratric acid
3.2.2 香草酸

tR为4.89 min,正离子模式下准分子离子峰为m/z 169 [2M+H]+,脱去甲基和羧基形成特征碎片m/z 110 [M+H-CH3-COO]+,见图 3,根据元素组成分析,该化合物分子式为C8H8O4,相对分子质量理论值为169.049 54,实测值为169.049 27,误差为0.160%,据文献报道[10]金莲花中存在香草酸,其相对分子质量为168,因此推测该化合物可能为香草酸。

图 3 香草酸的MS2(ESI+)Fig.3 MS2 spectra (ESI+) of vanillic acid
3.2.3 荭草苷

tR为5.81 min,正离子模式下准分子离子峰为m/z 449 [2M+H]+,脱去1分子水后形成特征碎片m/z 431 [M+H-H2O]+,再脱去1分子水形成特征碎片m/z 413 [M+H-2H2O]+,见图 4,根据元素组成分析,该化合物分子式为C21H20O11,相对分子质量理论值为449.107 84,实测值为449.107 53,误差为0.069%,据文献报道[11]金莲花中主要成分为荭草苷,其相对分子质量为448,相同质谱条件下荭草苷对照品与其裂解规律一致,因此判断该化合物为荭草苷。

图 4 荭草苷的MS2(ESI+)Fig.4 MS2 spectra (ESI+) of orientin
3.2.4 荭草素-2″-O-β-L-半乳糖苷

tR为5.93 min正离子模式下准分子离子峰为m/z 611 [2M+H]+,脱去半乳糖后形成荭草苷特征碎片m/z 449 [M+H-gal]+,脱去1分子水形成特征碎片m/z 431 [M+H-gal-H2O]+,再脱去1分子水形成特征碎片m/z 413 [M+H-gal-2H2O]+,见图 5。根据元素组成分析,该化合物分子式为C27H30O16,相对分子质量理论值为611.160 66,实测值为611.160 08,误差为0.095%,据文献报道[11]金莲花中含有荭草素-2″-O-β-L-半乳糖苷,其相对分子质量为610,因此推测该化合物可能为荭草素-2″-O-β-L-半乳糖苷。

图 5 荭草素-2″-O-β-L-半乳糖苷的MS2(ESI+)Fig.5 MS2 spectra (ESI+) of orietin-2″-O-β-L-galacto- pyranoside
3.2.5 荭草素-2″-O-β-D-吡喃木糖苷

tR为5.98 min,正离子模式下准分子离子峰为m/z 581 [2M+H]+,脱去木糖后形成荭草苷特征碎片m/z 449 [M+H-xyl]+,脱去1分子水形成特征碎片m/z 431 [M+H-xyl+H2O]+,再脱去1分子水形成特征碎片m/z 413 [M+H-xyl-2H2O]+,见图 6,根据元素组成分析,该化合物分子式为C26H28O15,相对分子质量理论值为581.150 1,实测值为581.149 12,误差为0.169%,据文献报道[12]金莲花中含有荭草素-2″-O-β-D-吡喃木糖苷,其相对分子质量为580,因此推测该化合物可能为荭草素-2″-O-β-D-吡喃木糖苷。

图 6 荭草素-2″-O-β-D-吡喃木糖苷的MS2(ESI+)Fig.6 MS2 spectra (ESI+) of orietin-2″-O-β-D-xylopyranoside
3.2.6 槲皮素

tR为6.29 min,正离子模式下准分子离子峰为m/z 303 [2M+H]+,脱去1分子水后形成特征碎片m/z 285 [M+H-H2O]+,再脱去1分子CO形成特征碎片m/z 257 [M+H-H2O-CO]+;脱去2分子CO形成特征碎片m/z 247 [M+H-2CO]+,再脱去1分子水形成特征碎片m/z 229 [M+H-2CO-H2O]+,见图 7。根据元素组成分析,该化合物分子式为C15H10O7,相对分子质量理论值为303.049 93,实测值为303.049 58,误差为0.115%,据文献报道[13]金莲花中含有槲皮素,其相对分子质量为302,相同质谱条件下槲皮素对照品与其裂解规律一致,因此判断该化合物为槲皮素。

图 7 槲皮素的MS2(ESI+)Fig.7 MS2 spectra (ESI+) of quercetin
3.2.7 金丝桃苷

tR为7.06 min,正离子模式下准分子离子峰为m/z 465 [2M+H]+,脱去1分子gal后形成槲皮素特征碎片m/z 303 [M+H-gal]+,见图 8。根据元素组成分析,该化合物分子式为C21H20O12,相对分子质量理论值为465.102 75,误差为0.202%,实测值为465.101 81,据文献报道[11]金莲花中含有金丝桃苷,其相对分子质量为464,因此推测该化合物可能为金丝桃苷。

图 8 金丝桃苷的MS2(ESI+)Fig.8 MS2 spectra (ESI+) of hyperoside
3.2.8 牡荆苷

tR为7.07 min,正离子模式下准分子离子峰为m/z 433 [2M+H]+,脱去1分子水后形成特征碎片m/z 415 [M+H-H2O]+,脱去第2分子水形成特征碎片m/z 397 [M+H-2H2O]+,再脱去1分子CH2O形成特征碎片m/z 367 [M+H-2H2O-CH2O]+,见图 9。根据元素组成分析,该化合物分子式为C21H20O10,相对分子质量理论值为433.112 92,实测值为433.112 61,误差为0.072%,据文献报道[11]牡荆苷为金莲花中主要黄酮类成分,其相对分子质量为432,因此推测该化合物可能为牡荆苷。

图 9 牡荆苷的MS2(ESI+)Fig.9 MS2 spectra (ESI+) of vitexin
3.2.9 芹菜素

tR为7.81 min,正离子模式下准分子离子峰为m/z 271 [2M+H]+,脱去1分子CO后形成特征碎片m/z 243 [M+H-CO]+,见图 10,根据元素组成分析,该化合物分子式为C15H10O5,相对分子质量理论值为271.060 1,实测值为271.059 88,误差为0.081%,据文献报道[14]金莲花中含有芹菜素,其相对分子质量为270,因此推测该化合物可能为芹菜素。

图 10 芹菜素的MS2(ESI+)Fig.10 MS2 spectra (ESI+) of apigenin
3.2.10 木犀草素

tR为8.26 min,正离子模式下准分子离子峰为m/z 287 [2M+H]+,脱去1分子水后形成特征碎片m/z 269 [M+H-H2O]+,脱去1分子 CO后形成特征碎片m/z 241 [M+H-H2O-CO]+,再脱去1分子CO后形成特征碎片m/z 213 [M+H-H2O-2CO]+,见图 11。根据元素组成分析,该化合物分子式为C15H10O6,相对分子质量理论值为287.055 01,实测值为287.055 17,误差为0.056%,据文献报道[14]金莲花中含有木犀草素,其相对分子质量为286,因此推测该化合物可能为木犀草素。

图 11 木犀草素的MS2(ESI+)Fig.11 MS2 spectra (ESI+) of luteolin
3.2.11 刺槐素-7-O-新橙皮糖苷

tR为10.73 min,正离子模式下准分子离子峰为m/z 593 [2M+H]+,脱去1分子新橙皮糖(neo)后形成刺槐素特征碎片m/z 285 [M+H-neo]+,见图 12,根据元素组成分析,该化合物分子式为C28H32O14,相对分子质量理论值为593.186 48,实测值为593.186 68,误差为0.034%,据文献报道[11]金莲花中含有刺槐素-7-O-新橙皮糖苷,其相对分子质量为593,因此推测该化合物可能为刺槐素-7-O-新橙皮糖苷。

图 12 刺槐素-7-O-新橙皮糖苷的MS2(ESI+)Fig.12 MS2 spectra (ESI+) of acacetin-7-O-neohesperidoside
3.2.12 刺槐素

tR为11.09 min,正离子模式下准分子离子峰为m/z 285 [2M+H]+,脱去甲基后形成刺槐素特征碎片m/z 270 [M+H-CH3]+,再脱去1分子CO后形成特征碎片m/z 270 [M+H-CH3+CO]+,见图 13,根据元素组成分析,该化合物分子式为C16H12O5,相对分子质量理论值为285.075 75,实测值为285.075 47,误差为0.098%,据文献报道[15]金莲花中含有刺槐素,其相对分子质量为285,因此推测该化合物可能为刺槐素。

图 13 刺槐素的MS2(ESI+)Fig.13 MS2 spectra (ESI+) of acacetin
3.2.13 柳穿鱼黄素

tR为14.75 min,正离子模式下准分子离子峰为m/z 315 [2M+H]+,脱去甲基后形成特征碎片m/z 300 [M+H-CH3]+,再脱去1分子水形成特征碎片m/z 282 [M+H-CH3-H2O]+,再脱去1分子CO形成特征碎片m/z 254 [M+H-CH3-H2O-CO]+;脱去1分子CO2形成特征碎片m/z 271 [M+H-CO2]+,见图 14,根据元素组成分析,该 化合物分子式为C17H14O6,相对分子质量理论值为315.086 31,实测值为315.086 44,误差为0.041%,据文献报道[15]金莲花中含有柳穿鱼黄素,其相对分子质量为314,因此推测该化合物可能为柳穿鱼黄素。

图 14 柳穿鱼黄素的MS2(ESI+)Fig.14 MS2 spectra (ESI+) of pectolinarigenin
3.2.14 鼠尾草素

tR为16.76 min,正离子模式下准分子离子峰为m/z 329 [2M+H]+,脱去甲基后形成特征碎片m/z 314 [M+H-CH3]+,再脱去1分子水形成特征碎片m/z 296 [M+H-CH3-H2O]+,见图 15,根据元素组成分析,该化合物分子式为C18H16O6,相对分子质量理论值为329.101 96,实测值为329.101 77,误差为0.058%,据文献报道[14]金莲花中含有鼠尾草素,其相对分子质量为328,因此推测该化合物可能为鼠尾草素。

图 15 鼠尾草素的MS2(ESI+)Fig.15 MS2 spectra (ESI+) of salvigenin
4 讨论

本实验采用UPLC-Q-TOF-MS,利用质谱的高分辨率优势全面地分析了短瓣金莲花药材醇提物中存在的化学成分,根据色谱峰的准分子离子峰,再通过二级质谱扫描并根据碎片离子加以确定,在正负离子模式下检测化学成分,将标准品于相同质谱条件下比对,确定藜芦酸、荭草苷、槲皮素3种化合物;由准确相对分子质量(误差<0.3%)及元素组成分析根据文献报道推测出11个可能含有的化合物,这11个化合物分别为香草酸、荭草素-2″-O- β-L-半乳糖苷、荭草苷-2″-O-β-D-吡喃木糖苷、金丝桃苷、牡荆苷、芹菜素、木犀草素、刺槐素-7-O-新橙皮糖苷、刺槐素、柳穿鱼黄素、鼠尾草素。从总离子流图可以看出,色谱峰主要集中在正离子模式下,还有一些响应较好的色谱峰,可推测为有机酸、生物碱及香豆素类成分,其具体裂解规律有待进一步研究。

本实验采用UPLC-Q-TOF-MS技术对短瓣金莲花药材提取物中化学成分进行分析,为其饮片的质量控制、后期临床应用提供保障,并为进一步阐明其药效物质基础提供有力证据。

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