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    基于“質-量”雙標的甘草質量分析方法研究

    2023-11-27 07:43:46賈夢楠李天嬌包永睿韓曉妮孟憲生
    中草藥 2023年22期
    關鍵詞:甘草酸甘草藥材

    賈夢楠,李天嬌, 2, 3,包永睿, 2, 3,王 帥, 2, 3,韓 凌,韓曉妮,孟憲生, 2, 3*

    基于“質-量”雙標的甘草質量分析方法研究

    賈夢楠1,李天嬌1, 2, 3,包永睿1, 2, 3,王 帥1, 2, 3,韓 凌4,韓曉妮4,孟憲生1, 2, 3*

    1. 遼寧中醫(yī)藥大學藥學院,遼寧 大連 116600 2. 遼寧省中藥多維分析專業(yè)技術創(chuàng)新中心,遼寧 大連 116600 3. 遼寧省現(xiàn)代中藥研究工程實驗室,遼寧 大連 116600 4. 華潤三九醫(yī)藥股份有限公司,廣東 深圳 518110

    建立以對照藥材為基準物質的定性和不依賴多種對照品定量的甘草藥材“質-量”雙標控制方法。采用HPLC技術,以對照藥材為基準物質建立甘草特征圖譜,通過Q-TOF-MS技術,鑒定共有峰的化學成分,以對照藥材和供試藥材特征峰的相似度,明確藥材真?zhèn)?,即“質”;對內標成分“甘草酸”進行準確定量,以內標成分計,計算不同批次供試品中各特征峰的相對含量,取“平均數(shù)-標準差”作為特征峰化學成分相對于內標物質化學成分的相對含量下限,依據(jù)特征峰相對含量下限明確甘草藥材優(yōu)劣,即“量”。建立的特征圖譜及含量測定方法符合方法學考察要求;確定了10個共有色譜峰,鑒定出了5個化學成分,分別為芹糖甘草苷、甘草苷、芹糖異甘草苷、異甘草苷、甘草酸,各甘草供試藥材與甘草對照藥材的相似度均大于0.90;規(guī)定了甘草藥材特征峰化學成分相對含量下限。該方法不依賴多種對照品,能清晰、快速地判斷藥材的真?zhèn)蝺?yōu)劣,為甘草的質量控制方法提供參考。

    甘草;對照藥材;質量控制;特征圖譜;芹糖甘草苷;甘草苷;芹糖異甘草苷;異甘草苷;甘草酸

    甘草為豆科植物甘草Fisch.脹果甘草Bat.或光果甘草L.的干燥根及根莖[1],在我國西北、東北、華北地區(qū)均有分布,主產(chǎn)于新疆、甘肅、河北等地[2]。其性平味甘,在臨床上常作為清熱解毒,祛痰止咳之要藥,常用于調和諸藥,現(xiàn)代藥理學表明其具有廣泛的抗腫瘤、抗炎、抗菌、抗病毒、神經(jīng)保護、肝臟保護等藥理作用[3],然而當前不同產(chǎn)地甘草藥材質量參差不齊,影響其在臨床上的合理應用,因此甘草藥材的質量控制十分重要。目前甘草藥材質量控制方法主要包括單指標含量測定法[4]、多指標含量測定法[5-7]、一測多評法[8]和指紋圖譜與含量測定結合法[9-10],雖能夠為甘草藥材的控制提供量化數(shù)據(jù),但存在著單一指標不能反映藥材整體特征、多指標含量測定依賴于多種對照品且某些指標成分不能反映藥效、指紋圖譜不能清晰直觀地判斷藥材真?zhèn)蝺?yōu)劣等問題,且中藥復雜體系質量評控技術難度和高額成本給中藥企業(yè)帶來了巨大的壓力,因而對中藥臨床合理用藥和臨床療效提升的指導和支持作用一直難以體現(xiàn)。

    為彌補目前甘草藥材質量控制的不足,本研究提出了基于“質-量”雙標的甘草質量分析方法研究,緊扣中藥多成分、多功效和整合作用的質量內涵和特點,以能夠反映其藥效的化學成分為指標;采用1種內標物質對特征峰化學成分進行相對定量,盡可能控制供試藥材有效化學成分含量同時,不需要大量購買對照品,在滿足中藥化學成分“整體性”與“清晰性”的同時減輕了中藥復雜體系質量評控成本。本方法以對照藥材為基準物質構建特征圖譜,并以可代表甘草藥效的有限個代表性成分作為特征峰,評價對照藥材和供試藥材特征峰的相似度,可以用于判斷甘草的真?zhèn)危贿x用保留時間穩(wěn)定且價格低廉易獲得的內標物質作為定量評價指標,開展基于內標物質的特征峰化學成分相對定量研究,通過內標物質化學成分準確定量,計算供試藥材特征峰化學成分的相對含量?;凇百|-量”雙標的甘草質量分析方法可有效解決甘草有效成分同時快速測定和中藥復雜體系質量評控成本高的問題。

    1 儀器與材料

    1.1 儀器

    Agilent-1260II高效液相色譜儀;Agilent 6550 Q-TOF-MS質譜儀(美國安捷倫科技有限公司);KQ5200 V超聲儀(昆山市超聲儀器有限公司)。

    1.2 材料

    甘草對照藥材(批號120904-201620,中國食品藥品檢定研究所);甘草藥材信息見表1,經(jīng)遼寧中醫(yī)藥大學中藥鑒定教研室張慧教授鑒定為豆科植物甘草Fisch.的根及根莖;甘草苷對照品(批號111610-201908,質量分數(shù)95.0%),甘草酸銨對照品(批號110731-202021,質量分數(shù)96.2%)均由中國食品藥品檢定研究院提供;對照品芹糖甘草苷(批號PRF9050224)、芹糖異甘草苷(批號PRF9090722)、異甘草苷(批號PRF9062623)均由成都普瑞法科技開發(fā)有限公司提供,質量分數(shù)均≥98%,乙腈(質譜級,德國Merck公司);水(純凈水,杭州娃哈哈集團有限公司)。

    2 方法與結果

    2.1 基于甘草對照藥材的特征圖譜建立

    2.1.1 溶液的制備 取甘草對照藥材粉末0.50 g,精密稱定,置具塞錐形瓶中,精密加入70%乙醇5 mL,稱定質量,超聲(功率200 W,頻率40 kHz)30 min,放冷,再稱定質量,用70%乙醇補足減失質量,搖勻,過0.22 μm微孔濾膜濾過,取續(xù)濾液,作為參照物溶液;取供試藥材粉末(過40目篩)0.50 g,按上述方法制成供試品溶液。取適量芹糖甘草苷對照品、甘草苷對照品、芹糖異甘草苷對照品、異甘草苷對照品、甘草酸對照品精密稱定,置具塞錐形瓶中,精密加入70%乙醇,搖勻,作為混合對照品溶液。

    2.1.2 色譜條件 色譜柱:Agilent SB-C18色譜柱(100 mm×4.6 mm,2.7 μm);流動相為0.1%甲酸水(A)-乙腈(B),梯度洗脫:0~3 min,10%~20% B;3~7 min,20% B;7~9 min,20%~26% B;9~13 min,26% B;13~15 min,26%~34% B;15~19 min,34%~36% B;19~22 min,36%~44% B;22~28 min,44%~48% B;28~40 min,48%~70% B。體積流量0.8 mL/min;柱溫30 ℃;DAD檢測器波長237 nm;進樣量3 μL。

    2.1.3 特征圖譜的建立 將參照物溶液和供試品溶液,每份樣品平行2次,按色譜條件依次進樣檢測,將237 nm波長下的圖譜數(shù)據(jù)由分析檢測儀器中導入中國藥典委員會“中藥指紋圖譜相似度評價軟件”(2012.130727版本),獲得甘草藥材的HPLC特征圖譜,見圖1。以甘草對照藥材的圖譜為參照譜圖,使用中位數(shù)進行自動匹配,加以多點校正,共標定10個共有峰,共有峰面積占特征圖譜的75%以上,其中9號峰穩(wěn)定性、重復性、分離度好、位置居中,故以其為參照峰;生成共有模式,與對照藥材特征圖譜進行比對,見圖2。甘草供試品色譜圖中應呈現(xiàn)10個特征峰,并應與對照藥材色譜圖中的10個特征峰保留時間相對應,見表2。

    圖1 10批供試藥材疊加圖譜

    圖2 對照藥材特征圖譜及供試藥材共有模式

    表2 特征峰保留時間及相對保留時間

    2.2 方法學考察

    2.2.1 專屬性試驗 分別取混合對照品溶液、供試品溶液進行測定,各主峰與雜質峰分離度良好,專屬性強,見圖3。

    2-芹糖甘草苷 3-甘草苷 4-芹糖異甘草苷 5-異甘草苷 9-甘草酸

    2.2.2 精密度試驗 精密吸取同一供試品溶液,按“2.1.2”項下色譜條件測定,連續(xù)進樣6次,測定各色譜峰相對保留時間、相對峰面積,計算RSD。各色譜峰相對保留時間、相對峰面積RSD值在0.8%~0.9%,表明儀器精密度良好。

    2.2.3 穩(wěn)定性試驗 精密吸取同一供試品溶液,按“2.1.2”項下色譜條件,分別在0、2、4、8、12、24 h進樣6次檢測,測定各色譜峰相對保留時間、相對峰面積,計算RSD。各色譜峰相對保留時間、相對峰面積RSD值1.0%~1.2%,表明供試品溶液在24 h內穩(wěn)定。

    2.2.4 重復性試驗 按供試品溶液制備方法制備6份供試樣品,按“2.1.2”項下色譜條件,分別進樣檢測,測定各色譜峰相對保留時間、相對峰面積,計算RSD。各色譜峰相對保留時間、相對峰面積RSD值1.9%~2.1%,表明方法重復性良好。

    2.3 相似度評價

    采用中國藥典委員會“中藥指紋圖譜相似度評價軟件”(2012.130727版本)進行數(shù)據(jù)處理,該軟件利用夾角余弦法計算每個色譜圖與對照藥材圖譜相比較的相似度。以甘草對照藥材和供試藥材特征峰的相似度明確甘草藥材真?zhèn)危粗兴幧V指紋圖譜相似度評價系統(tǒng)計算供試品與對照藥材特征圖譜的相似度應不得低于0.90,甘草供試藥材與甘草對照藥材的相似度均大于0.96,說明所收集的甘草供試藥材的特征峰化學成分基本一致,質量相對穩(wěn)定。相似度計算結果見表3。

    2.4 特征峰化學成分解析

    在初步采用Agilent-1260Ⅱ高效液相色譜儀利用相對保留時間與對照品比對的基礎上,采用Agilent 6550 Q-TOF-MS質譜儀,進行質譜分析,運用Agilent MassHunter Qualitative Analysis軟件,通過對照品比對的方法對負離子模式進行化學成分解析,進一步明確特征峰的準確化學成分。

    表3 供試藥材與對照藥材之間的相似度評價結果

    2.4.1 色譜分析條件 色譜柱:Agilent poroshell 120 SB-C18色譜柱(100 mm×2.1 mm,2.7 μm);流動相為0.1%甲酸水(A)-乙腈(B),梯度洗脫:0~3 min,10%~20% B;3~7 min,20% B;7~9 min,20%~26% B;9~13 min,26% B;13~15 min,26%~34% B;15~19 min,34%~36% B;19~22 min,36%~44% B;22~28 min,44%~48% B;28~40 min,48%~70% B;體積流量0.6 mL/min;柱溫30 ℃;進樣量1 μL。

    2.4.2 質譜分析條件 電噴霧離子源(Dual AJS ESI),負離子模式,毛細管電壓(Vcap)為3500 V,干燥氣體體積流量(drying gas flow)為11 L/min,干燥氣體溫度(drying gas temp)為150 ℃,霧化器壓力(neulizer pressure)為172.4 kPa,鞘氣溫度(sheath gas temp)為350 ℃,鞘氣體積流量(sheath gas flow)為10 L/min,質量掃描范圍(mass range)為/100~1000。

    采用auto MS/MS模式,利用對照品比對及數(shù)據(jù)庫查詢等方法對特征峰化學成分進行解析。共鑒定出了10個特征峰中的5個化學成分,其中,2號峰為芹糖甘草苷,3號峰為甘草苷,4號峰為芹糖異甘草苷,5號峰為異甘草苷,9號峰為甘草酸,鑒定結果見表4。

    表4 負離子模式特征峰化學成分解析結果

    S經(jīng)對照品比對

    SThis compound was identified using reference standards

    2.5 基于內標物質的特征峰化學成分相對定量研究

    2.5.1 線性關系試驗 配制甘草酸的6個質量濃度溶液,按“2.1.2”項下色譜條件,分別進樣檢測,以質量為橫坐標(),峰面積為縱坐標(),繪制標準曲線并進行線性回歸,得到線性回歸方程=632.3-30.754、=0.999 6。線性范圍為2.5~15 μg。結果表明進樣量范圍內與峰面積呈良好的線性關系。

    2.5.2 精密度試驗 同“2.2.2”項下方法,計算甘草酸相對峰面積RSD值1.1%~1.2%,表明儀器精密度良好。

    2.5.3 穩(wěn)定性試驗 同“2.2.3”項下方法,計算甘草酸相對峰面積RSD值2.3%~2.6%,表明供試品溶液在24 h內穩(wěn)定。

    2.5.4 重復性試驗 同“2.2.4”項下方法,計算甘草酸相對峰面積RSD值2.2%~2.5%,表明方法重復性良好。

    2.5.5 加樣回收率試驗 精密稱定甘草藥材粉末6份,分別精密加入甘草酸對照品適量,按“2.1.1”項下方法制備供試品溶液,按“2.1.2”項下色譜條件,分別進樣檢測,計算得到甘草酸的平均加樣回收率為99.10%,RSD為2.30%。

    2.5.6 耐用性試驗 精密吸取同一供試品溶液,考察不同規(guī)格的色譜柱(Agilent poroshell 120 SB-C18、Agilent poroshell 120 EC-C18)、不同的高效液相色譜儀(Agilent-1260Ⅱ高效液相色譜儀、Agilent-1290型高效液相色譜儀)、不同柱溫(25、30、35 ℃)及不同體積流量(0.6、0.8、1.0 mL/min)對檢測結果的影響。結果顯示,指認出的5個化學成分的相對保留時間的RSD值2.1%~2.3%,相對峰面積的RSD值2.6%~2.7%,表明該方法的耐用性良好。

    2.5.7 含量測定 根據(jù)《中國藥典》2020年版甘草“含量測定”項下方法檢測,10批產(chǎn)地供試品均能符合藥典規(guī)定(含甘草苷不得少于0.50 %,甘草酸不得少于2.0%)。9號峰甘草酸為《中國藥典》2020版中甘草“含量測定”項下的指標之一,該峰分離效果好、保留時間穩(wěn)定、標準品價格低廉,故以其作為內標物質,開展基于內標物質的特征峰相對定量研究。取供試品藥材,按“2.1.1”項下方法制備供試品溶液,按“2.1.2”項下色譜條件分析測定甘草酸含量,每個供試品平行2份,結果見表5。計算每個供試品中特征峰化學成分的相對含量[特征峰化學成分相對含量=特征峰峰面積×(甘草酸含量/甘草酸峰面積)],結果見表6。取“平均數(shù)-標準差”作為特征峰化學成分相對于內標物質化學成分的相對含量下限,供試藥材根據(jù)此方法測得的特征峰相對含量不低于該含量下限[11]。

    表5 內標物質甘草酸的準確定量結果(n=2)

    表6 基于內標物質的特征峰相對定量結果(, n = 3)

    3 討論

    甘草一藥始載于漢《神農(nóng)本草經(jīng)》[12],被列為上品,具有調和諸藥、解毒等作用,在復方中出現(xiàn)頻率很高,被稱為“國老”,因此其質量好壞直接影響到諸多方劑的臨床療效。然而甘草的成分復雜多樣,其品種來源、生長環(huán)境、生長年限、儲藏方式均可能導致藥效成分含量發(fā)生變化,影響甘草藥材(飲片)的質量及其在臨床合理使用。目前,《中國藥典》2020年版中質量控制項僅對甘草藥材(飲片)中一種或幾種成分進行含量測定,不易判斷真?zhèn)?。而對多種成分進行含量測定,雖可以更全面地對藥效成分進行定量,但存在有些對照品價格昂貴、穩(wěn)定性差且專屬性不強等問題,增加了甘草藥材(飲片)檢測成本,為中藥企業(yè)帶來經(jīng)濟負擔。

    為解決以上問題,本研究提出了基于“質-量”雙標的甘草質量分析方法。通過構建甘草對照藥材及10個不同產(chǎn)地甘草供試藥材的特征圖譜,以價格低廉的對照藥材為基準物質,通過評價對照藥材和供試藥材特征峰的相似度,可以用于判斷甘草藥材的真?zhèn)危础百|”。通過準確定量1種內標物質化學成分,計算甘草藥材其余各特征峰的相對含量,確定的各特征峰相對含量的下限能夠區(qū)分甘草藥材優(yōu)劣,即“量”。本研究所提出的甘草藥材的“質-量”控制方法能夠有效判斷藥材的真?zhèn)蝺?yōu)劣,形成一個科學、可控的中藥質量控制體系。

    本研究將與對照藥材相似度好、信噪比大于10、分離度大于1.5作為特征峰的選取依據(jù),共確定了10個特征峰。本實驗采用質譜技術指認出的特征峰化學成分主要為黃酮類和三萜皂苷類[13],其中黃酮類化合物包括芹糖甘草苷、甘草苷、芹糖異甘草苷、異甘草苷,該類化合物具有鎮(zhèn)咳祛痰[14-15]、抗炎[16-18]、抗腫瘤[19-20]、抗氧化[21]、抗纖維化[22]等多種藥理活性。三萜皂苷類化合物為甘草酸,該化合物具有抗炎、解毒、免疫調節(jié)、抗病毒、保肝和穩(wěn)定細胞膜等作用[23-25]。上述化學成分均為甘草發(fā)揮其“清熱解毒,祛痰止咳”功效和抗腫瘤、抗炎、抗菌、抗病毒、肝臟保護等藥理作用的主要生物活性成分,說明本方法選擇的特征峰能夠較為科學地反映甘草藥材的藥效。

    本實驗所收集的市面所售不同產(chǎn)地供試品,旨在建立基于“質-量”雙標的甘草質量分析方法,所收集的甘草供試藥材與甘草對照藥材的相似度均大于0.90[26],說明所收集的甘草供試藥材的特征峰化學成分基本一致,但僅采用10批不同產(chǎn)地的藥材規(guī)定特征峰相對含量下限,缺乏全面性,因此,需要更進一步大量收集不同產(chǎn)地、不同批次的藥材,完善該套方法,以期有效判斷藥材的真?zhèn)蝺?yōu)劣,形成一個科學、可控的中藥質量控制體系,在滿足藥材多項質量控制項的同時減輕企業(yè)需大量購買對照品的經(jīng)濟壓力,推動中醫(yī)藥事業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

    利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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    Research on quality analysis method ofbased on “quality- quantity” double standard

    JIA Meng-nan1, LI Tian-jiao1, 2, 3, BAO Yong-rui1, 2, 3, WANG Shuai1, 2, 3, HAN Ling4, HAN Xiao-ni4, MENG Xian-sheng1, 2, 3

    1. College of Pharmacy, Liaoning University of Traditional Chinese Medicine, Dalian 116600, China 2. Liaoning Multi-dimensional Analysis of Traditional Chinese Medicine Technical Innovation Center, Dalian 116600, China 3. Liaoning Modern Traditional Chinese Medicine Research and Engineering Laboratory, Dalian 116600, China 4. China Resources Sanjiu Medical & Pharmaceutical Co., Ltd., Shenzhen 518110, China

    To establish a “quality-quantity” double standard control method of, which is qualitative based on the reference traditional Chinese medicinal materials (TCMM) as standard substances and quantitative without relying on multiple reference substances.HPLC technology was used to establish the characteristic chromatogram ofbased on the reference TCMM as standard substances. The chemical constituents of common peaks were identified by Q-TOF-MS technology, and the authenticity ofwas determined by the similarity of characteristic peaks of the reference TCMM and the tested TCMM. The above statement is “quality”. The relative content of each characteristic peak in different batches of the tested TCMM was calculated by accurate quantition of internal standard component glycyrrhizic acid. The “average value-standard deviation” was taken as the lower limit of the relative content of characteristic peak chemical components relative to chemical composition of internal standard substance, and the quality ofwas determined according to the lower limit of the relative content of characteristic peak. The above statement is “quantity”.The characteristic chromatogram and content determination method met the requirements of methodology investigation. A total of ten common chromatographic peaks were determined, and five chemical components were identified, which were liquiritin apioside, liquiritin, isoliquiritin apioside, isoliquiritin, glycyrrhizic acid. The similarity between the tested TCMM and reference TCMM was greater than 0.90. The lower limit of relative content of chemical components ofcharacteristic peak was defined.The method can judge the authenticity of medicinal materials clearly and quickly without many reference substances, and provide reference for quality control of.

    Fisch.; reference traditional Chinese medicinal materials; quality control; characteristic chromatogram; liquiritin apioside; liquiritin; isoliquiritin apioside; isoliquiritin; glycyrrhizic acid

    R286.2

    A

    0253 - 2670(2023)22 - 7306 - 07

    10.7501/j.issn.0253-2670.2023.22.005

    2023-05-06

    遼寧省科技創(chuàng)新領軍人才(XLYC1902116)

    賈夢楠,女,碩士研究生,主要從事藥物分析研究。Tel: 13898369060 E-mail: 657314839@qq.com

    通信作者:孟憲生,男,博士生導師,主要從事藥效物質組學和作用機制整合研究。E-mail: mxsvvv@126.com

    [責任編輯 時圣明]

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