侯 婭，馬 陽，鄒立思，劉 曉，劉訓(xùn)紅，羅益遠，劉娟秀，蘭才武，袁濟端（.南京中醫(yī)藥大學(xué)，江蘇南京 00；.貴州昌昊中藥發(fā)展有限公司，貴州凱里 556000；.柘榮縣藥業(yè)發(fā)展局，福建柘榮 5500）

基于UPLC-Triple TOF-MS／MS技術(shù)分析不同產(chǎn)地太子參的差異化學(xué)成分

侯 婭1，馬 陽1，鄒立思1，劉 曉1，劉訓(xùn)紅1，羅益遠1，劉娟秀1，蘭才武2，袁濟端3
（1.南京中醫(yī)藥大學(xué)，江蘇南京 210023；2.貴州昌昊中藥發(fā)展有限公司，貴州凱里 556000；
3.柘榮縣藥業(yè)發(fā)展局，福建柘榮 355300）

基于超高效液相色譜-串聯(lián)四極桿飛行時間高分辨質(zhì)譜法（UPLC-Triple TOF-MS／MS）結(jié)合多元統(tǒng)計分析技術(shù)對不同產(chǎn)地太子參的化學(xué)成分差異性進行研究。通過二級串聯(lián)質(zhì)譜分析，對峰匹配、峰對齊、濾噪處理等進行特征峰提取；用主成分分析（PCA）和偏最小二乘法-判別分析（PLS-DA）進行數(shù)據(jù)處理；根據(jù)一級質(zhì)譜精確質(zhì)荷比和二級質(zhì)譜碎片信息，結(jié)合軟件數(shù)據(jù)庫搜索及相關(guān)文獻進行成分鑒定。結(jié)果顯示：3個不同產(chǎn)地太子參樣品間的化學(xué)組成得到有效區(qū)分；初步篩選并鑒定出21個不同產(chǎn)地太子參間差異顯著的化學(xué)成分，其中有麥芽三糖、蔗糖、甲酰原氨酸、次黃苷三磷酸、太子參環(huán)肽甲、太子參環(huán)肽乙、太子參環(huán)肽己、太子參環(huán)肽丁、太子參環(huán)肽A和鞘氨醇等10個共有的差異化學(xué)成分。該結(jié)果可為揭示生態(tài)環(huán)境對太子參代謝物合成積累的影響規(guī)律提供基礎(chǔ)資料。

太子參；超高效液相色譜-串聯(lián)四極桿飛行時間高分辨質(zhì)譜法（UPLC-Triple TOF-MS／MS）；化學(xué)成分

太子參為大宗常用中藥材，系石竹科植物孩兒參Pseudostellaria heterophylla（Miq.）Pax ex Pax et Hoffm的塊根［1］，具有益氣健脾、潤肺生津之功效，以及保護心肌功能、提高免疫力、抗應(yīng)激、治療糖尿病、止咳等藥理作用，臨床上可用于脾虛體倦、食欲不振、病后虛弱、氣陰不足、自汗口渴、肺燥干咳等癥狀的治療［2］。由于太子參野生資源日漸減少，而原藥材市場需求量逐年加大，因此，除在江蘇傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)栽培外，現(xiàn)已在福建、貴州等建立了大規(guī)模的種植基地。隨著太子參栽培地域的擴大，由于生態(tài)環(huán)境的不同導(dǎo)致的太子參有效成分的積累差異較大，藥材質(zhì)量參差不齊，難以實現(xiàn)商品藥材標準化以及保證其臨床使用的有效性。

近年來，液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)廣泛應(yīng)用于中藥復(fù)雜體系的定性和定量分析中，常用的質(zhì)譜技術(shù)有四極桿質(zhì)譜、離子阱質(zhì)譜、飛行時間質(zhì)譜，以及復(fù)合式串聯(lián)質(zhì)譜等［3］。與得到較少碎片離子的低分辨率四極桿質(zhì)譜和離子阱質(zhì)譜相比，高分辨率質(zhì)譜能夠測得化合物的精確分子質(zhì)量，進而獲得化合物的分子式，且根據(jù)多級質(zhì)譜給出的化合物裂解碎片，并結(jié)合相關(guān)文獻資料，能夠快速地鑒定其中大部分化合物的結(jié)構(gòu)［4］。目前，對于太子參的品質(zhì)研究主要集中在化學(xué)成分含量測定和指紋圖譜［5-8］，而對不同產(chǎn)地太子參化學(xué)成分的整體變化或顯著差異性化學(xué)成分研究較少。本研究借鑒植物代謝組學(xué)的研究思路和方法，以傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)及主要栽培基地種植的太子參為研究對象，采用超高效液相色譜-串聯(lián)四極桿飛行時間高分辨質(zhì)譜（UPLC-Triple TOF-MS／MS）技術(shù)分析3個不同產(chǎn)地太子參化學(xué)成分的差異性，通過多元統(tǒng)計分析找出變化顯著的差異化學(xué)成分及其變化規(guī)律，希望為揭示生態(tài)環(huán)境對太子參代謝物合成積累的影響規(guī)律及探討太子參藥材的品質(zhì)形成機制提供基礎(chǔ)資料。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

Aquity UPLCTM超高效液相色譜儀：美國Waters公司產(chǎn)品；Triple TOFTM5600System-MS／MS電噴霧飛行時間高分辨質(zhì)譜儀、Peakview 1.2數(shù)據(jù)處理工作站：美國AB Sciex公司產(chǎn)品；SIMCA-P11.5數(shù)據(jù)處理軟件：瑞士Umetrics公司產(chǎn)品；Anke TGL-16B離心機：上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品；BSA224S電子天平：德國賽多利斯公司產(chǎn)品；R-210旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：瑞士步琦公司產(chǎn)品；HH-S型水浴鍋：鞏義市英峪予華儀器廠產(chǎn)品；KQ-500B型超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司產(chǎn)品。

乙腈、甲酸（色譜純）：德國Merck公司產(chǎn)品；甲醇（批號081110865，化學(xué)純）：南京化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；實驗用水：由Millipore純水器制備的超純水。

太子參樣品：分別于2013年7月下旬采自江蘇句容（JSJR）、福建柘榮（FJZR）和貴州施秉（GZSB），每個產(chǎn)地采集樣品7份，經(jīng)南京中醫(yī)藥大學(xué)劉訓(xùn)紅教授鑒定為石竹科太子參Pseudostellaria heterophylla（Miq.）Pax ex Pax et Hoffm.的塊根，留樣保存于南京中醫(yī)藥大學(xué)中藥鑒定實驗室。

1.2 供試品溶液的制備

取太子參藥材樣品，粉碎，過80目篩。精密稱取1.0g干燥恒重粉末于150mL錐形瓶中，加50 mL甲醇，超聲處理（功率500 W，頻率40kHz）45min后，冷卻過濾。濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至干，殘渣加甲醇溶解并轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，加入甲醇稀釋至刻度，搖勻，備用。

1.3 實驗條件

1.3.1 色譜條件 ODS C18色譜柱（100mm× 2.1mm×1.8μm）；流動相：含0.1%甲酸的水（A）和乙腈（B）；梯度洗脫程序：0～6min、85%～60%A，6～10min、60%～50%A，11～20min、50%～85%A；流速0.3mL／min；柱溫35℃；進樣量10μL；檢測波長203nm。

1.3.2 質(zhì)譜條件 電噴霧離子源（ESI）正離子模式，質(zhì)量掃描范圍m／z 100～1 000，噴霧電壓4.5kV，氣簾氣流速35L／min，霧化氣流速55L／min，輔助氣流速55L／min，離子源溫度400℃，碰撞電壓30V，射入電壓10V。

1.4 譜圖處理與統(tǒng)計分析

將原始質(zhì)譜數(shù)據(jù)和色譜圖導(dǎo)入Peakview 1.2數(shù)據(jù)處理工作站進行峰匹配、峰對齊、濾噪處理等，結(jié)果保存為文本格式。將文本文件（調(diào)整格式后）導(dǎo)入SIMCA-P 11.5數(shù)據(jù)處理軟件進行分析。采用主成分分析法（PCA），通過初步觀察各樣品的聚集情況，直觀地表達不同產(chǎn)地太子參的化學(xué)組成差異；隨后以偏最小二乘辨別分析法（PLS-DA）分別對各樣品進行分類，其中R2X、R2Y越接近1，表示模型越穩(wěn)定，Q2＞0.5表示預(yù)測率高。根據(jù)PLS-DA模型得到的變量權(quán)重值（VIP＞1）找出潛在的差異化學(xué)成分。采用t檢驗來驗證多維統(tǒng)計中找到的差異化學(xué)成分是否在單位統(tǒng)計中具有顯著性差異，其中P＜0.05表示有顯著性差異［9］。

1.5 差異化學(xué)成分的鑒定

通過一級質(zhì)譜確定精確相對分子質(zhì)量，二級質(zhì)譜獲得裂解信息，結(jié)合HMDB（http：∥www.hmdb.ca／）和METLIN（http：∥metlin.Scripps.edu／）數(shù)據(jù)庫搜索及已有的文獻推測化合物的結(jié)構(gòu)式信息。差異成分的量以各產(chǎn)地間所對應(yīng)的峰強度數(shù)值表示，對不同產(chǎn)地太子參樣品間同一物質(zhì)峰強度的平均值和標準差進行計算，得到差異化學(xué)成分在不同產(chǎn)地間的相對百分含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品處理方法的選擇

在供試品溶液的制備中，分別考察了100%、90%、80%、70%、50%、30%甲醇-水溶液作為溶劑的情況，結(jié)果表明，以100%甲醇為溶劑的色譜峰峰形優(yōu)于其他溶劑。同時考察了15、30、45、60、75、90min超聲提取時間，其中超聲提取45min的相對峰面積最大。

2.2 色譜條件的優(yōu)化

分別考察了甲醇-水、乙腈-水、甲醇-0.1%甲酸水、乙腈-0.1%甲酸水等溶液作為流動相，結(jié)果表明，乙腈-水和乙腈-0.1%甲酸水的峰形類似，但乙腈-0.1%甲酸水的分離度較好，因此確定其為流動相。在正離子模式下，3個不同產(chǎn)地太子參樣品的UPLC-Triple TOF-MS／MS基峰強度離子流（BPI）色譜圖示于圖1。

2.3 PCA分析

主成分分析也稱主分量分析，旨在利用降維的思路設(shè)法將原來變量重新組合成一組新的互相無關(guān)的幾個綜合變量，同時根據(jù)實際情況從中選取幾個較少的綜合變量，盡可能多的反映原來變量信息的統(tǒng)計方法［10］。本研究采用PCA多變量模式識別方法對3個不同產(chǎn)地太子參樣品進行降維分析，其得分圖（t［1］：40.6%；t［2］：32.9%）示于圖2。3個不同產(chǎn)地樣品分布在不同區(qū)域，分類結(jié)果較為理想，說明這3個產(chǎn)地太子參的化學(xué)成分存在明顯差異。相對于福建柘榮太子參，江蘇句容和貴州施秉的樣本分布比較集中，說明這兩個地區(qū)太子參的組內(nèi)均一性較好，即化學(xué)物質(zhì)組成接近；而福建柘榮太子參組遠離其他兩組，說明該組太子參與江蘇句容和貴州施秉太子參的化學(xué)成分差異較大。

2.4 PLS-DA分析

PLS-DA分析是一種有監(jiān)督的模式識別方法，在本研究中用于確定不同產(chǎn)地太子參之間的差異變量，即差異化學(xué)成分［11］。常用變量載荷評價參數(shù)（VIP）值是用來描述變量的貢獻程度，當VIP＞1，一般可認為這個變量是重要的［9］，即認為存在潛在的差異化學(xué)成分。

圖1 不同產(chǎn)地太子參樣品的UPLC-Triple TOF-MS／MS基峰強度離子流（BPI）色譜圖Fig.1 UPLC-Triple TOF-MS／MS base peak intensity（BPI）chromatogram of Pseudostellariae Radixsamples in different areas

圖2 不同產(chǎn)地的太子參PCA得分圖Fig.2 PCA scores of Pseudostellariae Radixsamples in different areas

首先，對福建柘榮和貴州施秉太子參進行PLS-DA聚類分析，結(jié)果示于圖3a。模型驗證結(jié)果（R2Y＝0.986，Q2＝0.828）顯示其可靠有效。與無監(jiān)督的主成分分析相比，兩個產(chǎn)地的太子參樣品得到了更大程度的分離，這有助于尋找差異化學(xué)成分。PLS-DA的VIP得分圖示于圖3b，VIP＞1的共有111個特征峰。

圖3 福建柘榮與貴州施秉太子參樣品的PLS-DA（a）和VIP（b）得分圖Fig.3 PLS-DA scores plot（a）and variable importance plot（b）of samples from FJZR and GZSB

其次，對福建柘榮和江蘇句容太子參進行PLS-DA分析，在散點圖中兩者可以明顯區(qū)分，示于圖4a。模型驗證結(jié)果（R2Y＝0.819，Q2＝0.691）顯示其有效可靠。同樣，對VIP得分圖進行考察，VIP＞1的共有87個特征峰，示于圖4b。

貴州施秉與江蘇句容太子參樣品在PCA得分圖中的距離較近，但由于地域之間的差異，兩者在PLS-DA分析的散點圖中區(qū)分較大，示于圖5a。模型驗證結(jié)果（R2Y＝0.847，Q2＝0.596）證明其可靠程度較高。同樣，對VIP得分圖進行考察，VIP＞1的共有102個特征峰，示于圖5b。

圖4 福建柘榮與江蘇句容太子參樣品的PLS-DA（a）和VIP（b）得分圖Fig.4 PLS-DA scores plot（a）and variable importance plot（b）of samples from FJZR and JSJR

圖5 江蘇句容與貴州施秉太子參樣品的PLS-DA（a）和VIP（b）得分圖Fig.5 PLS-DA scores plot（a）and variable importance plot（b）of samples from JSJR and GZSB

2.5 差異化學(xué)成分的鑒定

通過HMDB和METLIN數(shù)據(jù)庫及文獻報道搜索差異成分的精準質(zhì)荷比，對VIP＞1的差異顯著化學(xué)成分進行結(jié)構(gòu)鑒定，初步鑒定出21個化學(xué)成分，其質(zhì)譜數(shù)據(jù)和相對含量變化等詳細信息列于表1。其中3個產(chǎn)地的太子參中共有10個差異化學(xué)成分，包括麥芽三糖、蔗糖、甲酰原氨酸、次黃苷三磷酸、太子參環(huán)肽甲、太子參環(huán)肽乙、太子參環(huán)肽己、太子參環(huán)肽丁、太子參環(huán)肽A和鞘氨醇。

在10個共有的差異化學(xué)成分中，麥芽三糖、蔗糖和甲酰原氨酸的相對含量以貴州施秉太子參較高；次黃苷三磷酸和太子參環(huán)肽甲的相對含量以江蘇句容太子參較高；太子參環(huán)肽乙、太子參環(huán)肽己、太子參環(huán)肽丁、太子參環(huán)肽A和鞘氨醇的相對含量以福建柘榮太子參較高。采用t檢驗驗證上述結(jié)果：麥芽三糖、太子參環(huán)肽乙和太子參環(huán)肽己3個化學(xué)成分的含量具有極顯著性差異（P＜0.01）；蔗糖、太子參環(huán)肽A、甲酰原氨酸和鞘氨醇的含量具有顯著性差異（P＜0.05）。

表1 不同產(chǎn)地太子參中差異顯著化學(xué)成分的鑒定及相對含量變化Table1 Lrlentification of the different chenical consit tuents and the relative content of sampies from Psendostellariae radix in different areas

3 小結(jié)

建立了基于UPLC-Triple TOF-MS／MS結(jié)合多元統(tǒng)計分析技術(shù)的不同產(chǎn)地太子參化學(xué)成分差異的分析方法，并從樣品制備、色譜圖分析、數(shù)據(jù)處理等方面進行探討。經(jīng)PCA分析，3個不同產(chǎn)地太子參組內(nèi)均一性較好，但福建柘榮太子參組遠離其他兩組，說明該組太子參樣品與江蘇句容和貴州施秉太子參間的差異較大；為進一步確定差異化學(xué)成分，通過PLS-DA分析得到3個不同產(chǎn)地太子參間的21個差異化學(xué)成分。其中，福建柘榮太子參中的α-天冬氨酸、太子參環(huán)肽乙、太子參環(huán)肽己、太子參環(huán)肽丁、太子參環(huán)肽A、β-谷甾醇、Isovaierylcarnitine和鞘氨醇的含量相對較高；貴州施秉太子參中的麥芽三糖、蔗糖、蘆丁、角黃素、CE（16∶1（9Z））、甲酰原氨酸、太子參環(huán)肽B、太子參環(huán)肽丙和太子參環(huán)肽D的含量相對較高；江蘇句容太子參中的太子參環(huán)肽庚、太子參環(huán)肽戊、太子參環(huán)肽甲和次黃苷三磷酸的含量相對較高。該實驗可為復(fù)雜體系樣品分析、差異化學(xué)成分的鑒定提供一種可靠、準確的方法參考，該結(jié)果可為揭示生態(tài)環(huán)境對太子參代謝物合成積累的影響規(guī)律以及研究太子參藥材的品質(zhì)形成機制提供基礎(chǔ)資料。

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Difference of Chemical Compositions in Pseudostellariae Radix from Different Origins by UPLC-Triple TOF-MS／MS

HOU Ya1，MA Yang1，ZOU Li-si1，LIU Xiao1，LIU Xun-hong1，LUO Yi-yuan1，LIU Juan-xiu1，LAN Cai-wu2，YUAN Ji-duan3
（1.Nanjing University of Chinese Medicine，Nanjing210023，China；2.Guizhou Chang Hao Chinese Medicine Co.，Ltd.，Kaili 556000，China；3.Zherong Pharmaceutical Development Bureau，Zherong355300，China）

The difference of chemical compositions in Pseudostellariae Radixfrom different origins was researched by UPLC-Triple TOF-MS／MS.Through the analysis of the multistage tandem mass spectrometry，the characteristic peaks were extracted with mass spectrometry data peak matching，peak alignment，noise filtering.Principal component analysis（PCA）and partial least-squares discriminant analysis（PLS-DA）were used for data processing.The components were identified according to MS accurate mass and MS／MS spectrometry fragmentation information，combined with the software of database search and literature.The results show that the chemical compositions in Pseudostellariae Radix from different origins are clearly distinguished.Kinds of 21 chemical compositions are indentified.Among of them，there are 10kinds of common difference of chemical compositions，such as maltotriose，sucrose，thyronine，inosine triphosphate，pseudostellarin A，pseudostellarin B，pseudostellarin D，pseudostellarin F，heterophyllin A and sphinganine.This study provides experimental data to reveal the ecological environment on metabolite biosynthesis and influence of genetic variation on Pseudostellariae Radix.

Pseudostellariae Radix；UPLC-Triple TOF-MS／MS；chemical composition

O657.63

A

1004-2997（2015）04-0359-08

10.7538／zpxb.youxian.2015.0019

2014-08-11；

修回日期：2014-11-26

國家自然科學(xué)基金項目（81274016，81473312）；國家科技支撐計劃項目（2011BAI13B04）；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項目（ysxk-2014）資助

侯 婭（1989—），女（漢族），山西太原人，碩士研究生，從事中藥品質(zhì)評價研究。E-mail：YP0317＠163.com

劉訓(xùn)紅（1959—），男（漢族），江蘇濱海人，教授，從事中藥鑒定與品質(zhì)評價研究。E-mail：liuxunh1959＠sohu.com

時間：2015-05-26

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