金花茶叶多酚类成分HPLC指纹图谱研究
喻军1, 莫建光2, 陈秋虹2, 徐慧2, 刘布鸣3     
1. 广西中医药大学药学院, 广西南宁 530001;
2. 广西壮族自治区分析测试研究中心, 广西南宁 530022;
3. 广西中医药研究院, 广西南宁 450103
摘要: 为了建立金花茶叶的HPLC指纹图谱,为评价其质量提供依据,本研究采用HPLC法测定,使用Agilent ZORBAX C18色谱柱(4.6 mm×250 mm,5 μm),以乙腈-0.1%磷酸水溶液为流动相,梯度洗脱,流速1 mL/min,柱温30℃,检测波长254 nm,采用"中药色谱指纹图谱相似度评价系统(2012.1版)"及SPSS软件对10个批次样品进行数据处理,并用UPLC-QTOF-MS对部分共有峰进行初步归属。研究结果表明:10批金花茶叶共标定共有峰10个,通过UPLC-QTOF-MS进一步分析,鉴定出其中5个多酚类成分分别为3'-甲基-鞣花酸-4'-葡萄糖苷、鞣花酸、Okicamellia、3'-甲基鞣花酸、3,4-o,o-次甲基-鞣花酸。10批样品指纹图谱相似度均>0.90。通过聚类分析及主成分分析,将10批样品分为4类。本研究为金花茶药材的全面质量评价提供参考。
关键词: 金花茶    指纹图谱    多酚类成分    聚类分析    主成分分析    
Study on HPLC Fingerprint of Polyphenols in Camellia nitidissima Chi Leaves
YU Jun1, MO Jianguang2, CHEN Qiuhong2, XU Hui2, LIU Buming3     
1. Pharmacy, Guangxi University of Traditional Chinese Medicine, Nanning, Guangxi, 530001, China;
2. Guangxi Zhuang Autonomous Region Analysis and Testing Research Center, Nanning, Guangxi, 530022, China;
3. Guangxi Traditional Chinese Medicine Research Institute, Nanning, Guangxi, 450103, China
Abstract: In order to establish the HPLC fingerprint of the leaves of Camellia sinensis Chi to provide a basis for evaluating its quality, this study was performed by HPLC using an Agilent ZORBAX C18 column (4.6 mm×250 mm, 5 μm) with gradient mobile phase of acetonitrile -0.1% phosphoric acid at a flow rate of 1 mL/min. The detection wavelength was set at 254 nm, and the column temperature was 30℃. Ten batches of Camellia nitidissima Chi samples were processed by similarity evaluation system for chromatographic fingerprint of traditional Chinese medicine (2012.1 Version) and SPSS software, and some common peaks were summarized preliminarily based on the UPLC-QTOF-MS spectra. 10 common peaks were collected from 10 batches of Camellia nitidissima Chi samples, and 5 polyphenolic components were identified by further analysis with UPLC-QTOF-MS, such as 3'-methy-4'-glucoside-ellagic acid, ellagic acid, okicamelliaside, 3'-methy ellagic acid, 3, 4-o, o-methylidyne-ellagic acid. The fingerprint similarity of the 10 batch samples was all higher than 0.90.Samples from different batches were classified into 4 groups based on cluster analysis and principal component analysis. This study provides a reference for the overall quality evaluation of Camellia nitidissima Chi.
Key words: Camellia nitidissima Chi    fingerprint    polyphenols    cluster analysis    principal component analysis    
0 引言

金花茶(Camellia nitidissima Chi)为山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)金花茶组植物(Camellia Section Chrysantha Chang),味微苦、涩,性平,具有清热解毒、利尿消肿之功效,主治痢疾、疮疡等[1],主要分布于我国广西防城港地区[2]。现代研究表明,金花茶含有多种多酚类、黄酮类、皂苷类及其他对人体有益的活性成分,具有抗氧化、抗肿瘤、调节代谢等药理作用[3]。目前,对于金花茶指纹图谱研究有部分关于黄酮类物质的文献报道,邹登峰等[4]对金花茶叶中黄酮类成分进行指纹图谱研究,以芦丁、槲皮素、木犀草素、山奈素为参照物,确定了15个共有峰。杨立芳等[5]采用微波法对金花茶茶花水提液进行有效成分提取,建立了金花茶茶花HPLC特征指纹图谱共有模式,以芦丁为参照物,标示了34个共有峰。而关于金花茶其他成分指纹图谱的研究还鲜有报道。本研究针对金花茶叶中多酚类化合物,建立不同产地金花茶叶HPLC指纹图谱,利用液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)技术对部分共有峰进行结构推测。同时运用聚类分析及主成分分析两种方法,分析金花茶叶药材化学成分种类及含量的差异,为更全面评价金花茶药材的质量提供实验依据。

1 材料与方法 1.1 仪器与试剂

Waters2695型高效液相色谱系统(美国Waters公司);Waters UPLC-QTOF-MS仪(型号XEVO G2-S);KQ520013型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);XS205电子分析天平(1/10万天平,瑞士梅特勒-托利多公司);DHG9246A(立式)电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)、RE-52AA旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)。

所用试剂除甲醇、乙腈为色谱纯外,其余为分析纯。对照品3, 4-o, o-次甲基-鞣花酸-4′-葡萄糖苷(okicamelliaside)由广西中医药研究院重点实验室提供,经UV、IR、1HNMR、13CNMR、MS波谱鉴定结构,经HPLC进样进行峰面积归一化法检测,纯度在98%以上。

10批不同产地金花茶叶均由广西中医药研究院赖茂祥研究员鉴定,金花茶叶来源信息及采集时间见表 1

表 1 金花茶叶产地 Table 1 Producing areas of Camellia nitidissima Chi leaf
No. 产地Producing areas 采集时间Acquisition time
S1 广西防城区Fangcheng District, Guangxi Province 2016.06
S2 广西防城区Fangcheng District, Guangxi Province 2016.08
S3 广西东兴市Dongxing City, Guangxi Province 2016.06
S4 广西东兴市Dongxing City, Guangxi Province 2016.08
S5 广西南宁市金花茶公园Camellia nitidissima Chi park of Nanning, Guangxi Province 2016.06
S6 广西防城港市南山景区Nanshan scenic spot of Fangchenggang City, Guangxi Province 2016.08
S7 广西防城港市南山景区Nanshan scenic spot of Fangchenggang City, Guangxi Province 2016.06
S8 广西上林县Shanglin county, Guangxi Province 2016.08
S9 广西防城港市炮台镇Fort town of Fangchenggang City, Guangxi Province 2016.09
S10 广西防城港市炮台镇Fort town of Fangchenggang City, Guangxi Province 2016.08

1.2 方法 1.2.1 色谱条件

采用Agilent ZORBAX C18色谱柱(4.6 mm×250 mm, 5 μm),流动相:乙腈(A)-0.1%磷酸水溶液(B),梯度洗脱,其中流动相A的比例变化为0—5 min,4%;5—47 min,4%~18%;47—65 min,18%~30%;65—75 min,30%~40%;75—90 min,40%~70%;90—91 min,70%~4%;流速:1 mL/min;柱温:30℃;检测波长:254 nm;进样量:10 μL,记录时间90 min。

1.2.2 质谱色谱条件

色谱柱:Acquity HSS T3 C18(100 mm×2.1 mm, 1.7 μm),流动相:乙腈(A)-0.1%甲酸水溶液(B),梯度洗脱,其中流动相A的比例变化为0.0—6.0 min,4%~18%;6.0—10.8 min,18%~30%;10.8—13.0 min,30%~40%;13.0—15.0 min,40%~70%;15.0—15.1 min,70%~4%;15.1—18.0 min,4%;流速:0.5 mL/min;柱温:30℃,分析时间为18 min,样品用0.22 μm滤膜过滤。进样量0.8 μL,采用自动进样方式。

质谱参数:电喷雾电离离子源(ESI),负离子模检测,质量扫描范围m/z 100~1 500 Da,毛细管电压2.8 kV,锥孔电压40 V,离子源温度100℃,脱溶剂温度350℃,脱溶剂气体流速700 L/h,在线校准物质为亮氨酸脑啡肽,低能量碰撞能6 V,高能量碰撞能35~50 V。

1.2.3 溶液制备

(1) 对照品溶液的制备

精密称取okicamelliaside对照品适量,加甲醇溶液制成每1 mL含okicamelliaside 2.621 mg的对照品溶液。

(2) 供试品溶液的制备

将金花茶叶置于电热恒温鼓风干燥箱中65℃干燥,粉碎机粉碎后过40目筛备用。取金花茶叶粗粉0.5 g,精密称定,置于100 mL具塞锥形瓶中,加入50%乙醇-0.1 mol/min盐酸(1:1)溶液35 mL,密塞,超声提取90 min,抽滤,减压浓缩至干,甲醇溶解定容至10 mL容量瓶中,经0.45 μm微孔滤膜滤过,即得。

1.2.4 方法学考察

取金花茶叶(广西防城区,2016-06),按1.2.3节方法制备供试品溶液,按“1.2.1”项色谱条件:(1)连续进样6次,记录色谱图,考察仪器的精密度情况;(2)进样分析,记录色谱图,考察该方法的重复性情况;(3)分别于0 h,2 h,4 h,8 h,12 h,24 h进样10 μL,记录色谱图,考察该供试品溶液在24 h内的稳定性情况。

1.2.5 指纹图谱的建立及相似度分析

取10批金花茶叶(S1~S10),按1.2.3节的方法制备供试品溶液,按1.2.1节色谱条件进行测定,得到10批金花茶的指纹图谱;采用“中药色谱指纹图谱相似度评价系统(2012.1版)”对10批样品进行谱图处理分析,采用平均数相关系数法,时间窗宽度为0.2 min,经多点校正和数据匹配生成金花茶的色谱指纹共有模式。

1.2.6 指纹图谱主要成分初步推断

为了得到更加丰富的共有峰成分信息,采用Waters UPLC-QTOF-MS仪对金花茶指纹图谱中共有峰化学成分进行分析鉴定。应用MassLynx 4.1软件对上述色谱峰进行成分推测,联合元素组成、质谱裂解途径分析并参考相关文献做进一步鉴定。

1.2.7 金花茶药材指纹图谱聚类分析及主成分分析

以10批样品的10个明显的共有色谱峰面积为指标,运用SPSS 22.0统计分析软件,进行聚类分析,采用Ward法,平方Euclidean距离度量标准进行聚类分析。应用SPSS统计分析软件对10批金花茶药材进行了主成分分析。

2 结果与分析 2.1 方法学考察结果 2.1.1 精密度考察

测试结果显示,共有峰相对保留时间的RSD<0.29%,相对峰面积的RSD<1.80%,小于指纹图谱规定的1%和3%,说明该仪器的精密度符合分析方法的要求。

2.1.2 重复性考察

测试结果显示,主要色谱峰相对保留时间的RSD为<0.52%,相对峰面积的RSD为<2.50%,小于指纹图谱规定的1%和3%,说明该方法重复性良好。

2.1.3 稳定性考察

测试结果显示,主要色谱峰相对保留时间的RSD为<0.46%,相对峰面积的RSD为<1.62%,各指标RSD均小于指纹图谱规定的1%和3%,表明该供试品溶液在24 h内稳定性良好。

2.2 指纹图谱的建立及相似度分析

图 1图 2所示,10批金花茶叶共标定共有峰10个,其中,7号色谱峰(Okicamellia)与相邻峰分离度最好,分离度>1.5。10批金花茶叶中,Okicamellia含量均最高,稳定性好且保留时间居中,因此将其定为参照峰。将S1号样品色谱图设为参照图谱,经相似度计算,10批样品相似度为0.905~0.995。共有峰相对保留时间及相对标准偏差、共有峰相对峰面积及相对标准偏差分别详见表 2表 3

5号峰:3′-甲基鞣花酸-4′-葡萄糖苷;6号峰:鞣花酸;7号峰:Okicamellia;8号峰:3′-甲基鞣花酸;10号峰:3, 4-o, o-次甲基-鞣花酸 Peak No.5:3′-methyl ellagic acid-4′-glucoside; Peak No.6:ellagic acid; Peak No.7:Okikilimia; Peak No.8:3′-methyl ellagic acid; Peak No.10:3, 4-o, o-methine-ellagic acid 图 1 对照指纹图谱 Fig. 1 Comparison of fingerprint

图 2 10批金花茶叶的指纹图谱 Fig. 2 10 batches fingerprint of Camellia nitidissima Chi leaf

表 2 共有峰相对保留时间及相对标准偏差 Table 2 Common peak relative retention time and relative standard deviation
样品Sample 1 2 3 4 5 6 7(S) 8 9 10
S1 0.195 0.249 0.380 0.597 0.811 0.831 1.000 1.031 1.141 1.199
S2 0.195 0.250 0.380 0.596 0.811 0.830 1.000 1.031 1.141 1.198
S3 0.196 0.250 0.380 0.596 0.811 0.830 1.000 1.031 1.141 1.198
S4 0.195 0.250 0.379 0.596 0.811 0.830 1.000 1.031 1.141 1.198
S5 0.195 0.249 0.379 0.595 0.811 0.831 1.000 1.031 1.141 1.198
S6 0.194 0.249 0.379 0.595 0.811 0.830 1.000 1.031 1.142 1.198
S7 0.195 0.249 0.380 0.597 0.810 0.829 1.000 1.031 1.141 1.198
S8 0.195 0.249 0.379 0.595 0.811 0.830 1.000 1.031 1.142 1.198
S9 0.195 0.250 0.379 0.596 0.811 0.829 1.000 1.031 1.141 1.198
S10 0.195 0.250 0.379 0.596 0.811 0.830 1.000 1.031 1.141 1.198
平均值
Average
0.195 0.250 0.379 0.596 0.811 0.830 1.000 1.031 1.141 0.195
RSD (%) 0.18 0.17 0.10 0.10 0.03 0.06 0.00 0.01 0.03 0.00

表 3 共有峰相对峰面积及相对标准偏差 Table 3 Common peak relative peak area and relative standard deviation
样品Sample 1 2 3 4 5 6 7(S) 8 9 10
S1 0.133 0.208 0.273 0.198 0.259 0.290 1.000 0.064 0.043 0.274
S2 0.108 0.174 0.254 0.172 0.175 0.562 1.000 0.092 0.056 0.496
S3 0.191 0.214 0.294 0.063 0.290 0.427 1.000 0.090 0.021 0.335
S4 0.114 0.169 0.233 0.045 0.293 0.473 1.000 0.075 0.032 0.250
S5 0.193 0.201 0.282 0.082 0.272 0.274 1.000 0.076 0.037 0.277
S6 0.190 0.128 0.181 0.035 0.267 0.562 1.000 0.083 0.026 0.350
S7 0.145 0.156 0.213 0.054 0.253 0.239 1.000 0.049 0.078 0.193
S8 0.278 0.389 0.652 0.101 0.234 1.416 1.000 0.114 0.069 0.410
S9 0.286 0.538 0.752 0.186 0.234 0.534 1.000 0.097 0.109 0.349
S10 0.144 0.367 0.569 0.171 0.201 0.637 1.000 0.097 0.085 0.377
RSD (%) 35.22 51.97 55.56 57.93 15.19 62.15 0.00 22.23 52.18 35.22

2.3 指纹图谱主要成分初步推断

初步鉴定了5个色谱峰,通过与对照品保留时间、特征离子等相关信息比对可确认5号峰为3′-甲基鞣花酸-4′-葡萄糖苷、6号峰为鞣花酸、7号峰为okicamelliaside、8号峰为3′-甲基鞣花酸、10号峰为3, 4-o, o-次甲基鞣花酸(表 4~5)。

表 4 共有峰主要信息汇总 Table 4 Summary of common peak information
编号
No.
时间
Time(min)
分子量
Mr
分子式
Molecular formula
一级碎片
Primary debris
二级碎片
Secondary debris
推测化合物
Speculative compound
1 6.8 478 C21H18013 477.06 477.06, 315.01, 299.99, 270.96, 242.99, 199.55 3′-甲基鞣花酸-4′-葡萄糖苷
3′-methyl ellagic acid-4′-glucoside
2 7.0 301 C14H6O8 300.99 623.19, 300.99, 254.99, 245.00, 229.00, 216.00 鞣花酸
Ellagic acid
3 8.5 476 C21H16O13 475.05 475.05, 312.99, 285.00, 254.99, 240.00, 212.01 Okicamellia
4 8.9 316 C15H8O8 315.01 315.01, 299.98, 270.96, 244.00, 216.00, 200.01 3′-甲基鞣花酸
3′-methyl ellagic acid
5 10.9 314 C15H6O8 312.99 312.99, 285.00, 254.99, 241.01, 213.01, 185.02 3, 4-o, o-次甲基-鞣花酸
3, 4-o, o-methine-ellagic acid

表 5 化合物母核及取代 Table 5 Compound nucleus and substitution
母核Nucleus 化合物Compound R1 R2 R3 R4
3′-甲基鞣花酸-4′-葡萄糖苷
3′-methyl ellagic acid-4′-glucoside
H H CH3 Glc
鞣花酸Ellagic acid H H H H
Okicamellia -CH2- -CH2- H Glc
3′-甲基鞣花酸
3′-methyl ellagic acid
H H CH3 H
3, 4-o, o-次甲基-鞣花酸
3, 4-o, o-methine-ellagic acid
-CH2- -CH2- H H

2.4 金花茶药材指纹图谱聚类分析

图 3可以看出,10批样品可以分为4类:S3、S4、S7为一类,S6为一类,S7为一类,S1、S2、S5、S9、S10号样品为一类。原因可能是不同产地与不同月份采摘药材的差异。

图 3 样品聚类分析 Fig. 3 Analysis of sample cluster

2.5 金花茶药材指纹图谱主成分分析

表 6分析结果可知,前5个成分累积贡献率可达97.90%,其中前3个成分贡献较大。将提取的10个成分和对应的特征值做散点图(图 4),观察散点图发现前3个成分的斜率非常陡,第4,5个成分的斜率较缓,而剩余的其他成分之间的斜率则非常平缓。斜率越陡贡献率越大,主要是前3个成分贡献。

表 6 特征值与贡献率 Table 6 Eigenvalue and contribution rate
成分
Component
初始特征值
Initial eigenvalue
特征值
Eigenvalue
贡献率
Contribution rate (%)
累积贡献率
Cumulative contribution rate (%)
1 4.912 49.116 49.116
2 2.895 28.952 78.068
3 1.176 11.763 89.831
4 0.502 5.022 94.853
5 0.305 3.045 97.898
6 0.126 1.265 99.163
7 0.080 0.796 99.960
8 0.004 0.038 99.998
9 0.000 0.002 100.000
10 4.314E-17 4.314E-16 100.000

图 4 金花茶叶特征值散点图 Fig. 4 Scatter diagram of characteristic value of Camellia nitidissima Chi leaves

通过SPSS统计分析软件计算出因子负荷矩阵,见表 7,可以看出1,5,6,7,8,10号色谱峰在主成分1中有明显的正相负荷,表明其增加,第一主成分增大;4号色谱峰在第一主成分中有明显的逆相负荷,表明其增加,第一主成分减少;其他的色谱峰对第一主成分影响相对较小。2,3,4,6,9号色谱峰在主成分2中有明显的正相负荷,表明其增加,第二主成分增大;5,7号色谱峰在第二主成分中有明显的逆相负荷,表明其增加,第二主成分减少;其他的色谱峰对第二主成分影响相对较小。对数据矩阵进行PCA后,以第一、二主成分(贡献值较大成分)建立坐标系即将得所有样本的PCA平面得分图见图 5

表 7 因子负荷矩阵 Table 7 Factor load matrix
峰号
Peak number
成分1
Component 1
成分2
Component 2
成分3
Component 3
1 0.904 0.286 0.109
2 0.282 0.928 0.041
3 0.288 0.940 -0.073
4 -0.625 0.564 -0.067
5 0.807 -0.388 0.375
6 0.701 0.310 -0.464
7 0.839 -0.326 0.415
8 0.961 0.022 -0.235
9 0.041 0.616 0.694
10 0.877 -0.132 -0.296

图 5 主成分平面分析 Fig. 5 Plane analysis of principal component

3 结论

本研究通过对10批金花茶叶进行指纹图谱分析,共标识出10个共有指纹峰,10批样品的相似度均大于0.900,说明不同产地金花茶叶的化学组成一致性较好。在建立指纹图谱的基础上,采用UPLC-QTOF-MS技术分析金花茶叶中共有成分,鉴定出其中5个多酚类成分。本实验采用指纹图谱对金花茶叶质量进行控制,通过考察,该方法简便且专属性强,所建立的指纹图谱具有较好的稳定性,对进一步研究其药效物质基础有重要意义。

参考文献
[1]
张可锋, 陈旭. 金花茶叶中3种黄酮苷元的含量测定[J]. 中国实验方剂学, 2011, 17(23): 60-62. DOI:10.3969/j.issn.1005-9903.2011.23.018
[2]
贺栋业, 王丽丽, 曹振辉, 等. 金花茶抗肿瘤功效研究进展[J]. 亚太传统医药, 2015, 11(3): 68-72.
[3]
韦锦斌, 农彩丽, 苏志恒, 等. 金花茶体外抗肿瘤活性及物质基础的初步研究[J]. 中国实验方剂学杂志, 2014, 20(10): 169-174.
[4]
邹登峰, 张伟, 梁臣艳, 等. 金花茶叶中黄酮类成分的HPLC指纹图谱研究[J]. 华西药学杂志, 2015, 30(4): 462-464.
[5]
杨立芳, 刘洪存, 罗佳, 等. 金花茶茶花HPLC指纹图谱的研究[J]. 食品工业科技, 2016, 37(6): 86-89.