一种人参叶中皂苷类活性成分的提取检测方法
技术领域
本发明涉及植物提取技术领域,尤其涉及一种人参叶中皂苷类活性成分的提取检测方法。
背景技术
人参的不同种类和部位被认为具有不同的药用特性,有研究表明人参可以缓解或改善免疫、内分泌、心血管和中枢神经系统的疾病。中国药典中,人参叶和人参,取自叶和人参的根部,都可以作为中药。值得一提的是,亚洲人已经使用了近2000多年的植物或草药来处理一些常见的疾病。而研究者们对人参的活性成分也进行了广泛的研究,如人参皂苷、聚乙炔、酸性多糖、胰岛素样酸肽、抗氧化芳香族化合物,特别是人参皂苷,这类成分具有很多生物活性,包括抗糖尿病、抗衰老、抗肿瘤、抗疲劳、抗应激、促进DNA、RNA和蛋白质合成活动等。此外,以前的研究主要集中在人参方面,对人参叶的研究较少。
有文献指出可以通过加压液体萃取方法成功从人参叶中提取到多种人参皂苷。一般来说,由于中药成分的复杂性,中药分析所需的时间较长。因此,对人参叶中的有效成分进行质量控制和质量研究,样品的快速制备和分离是必不可少的。
基质固相分散萃取是一种简单和廉价的快速样品制备技术,其原理是将分散剂与样品基质共同研磨,混合均匀后,将所得混合物转移到固相萃取空柱中,然后用小体积的溶剂对各种待测物进行洗脱。基质固相分散萃取可一步完成样品的提取、净化和过滤,不仅减少了溶剂消耗,也简化了分析过程。基质固相分散萃取中分散剂与药材的研磨,促使活性表面的增加,改善了提取动力学,从而减少了分散剂和药材的用量,节约成本,是一种环境友好型的提取方法。而在检测上,根据研究报道显示,近二十年来,高效液相色谱法被广泛应用于人参皂苷的分析。
中国专利文献上公开了“一种人工林树皮皂苷类成分的提取方法”,其公告号为CN108836994A,该发明利用超声辅助的机械作用、空化作用、热效应和化学效应,促进了固有原料的粉碎和乳化,利用酶的耦合处理进一步破坏了植物细胞壁,有效提高了总皂苷的提取率。但是该发明的重现性、准确性不高。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术中存在的问题,提供了一种人参叶中皂苷类活性成分的提取检测方法,该方法环境污染小,对于微量的人参叶样品,就可以达到较高的提取效率,通过超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱联用技术作为目标分析物的检测手段,检测灵敏度高,简单快速且有效。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种人参叶中皂苷类活性成分的提取检测方法,包括以下步骤:
(1)将人参叶样品粉碎成粉末并过筛,避光干燥保存,备用;
(2)称取步骤(1)处理后的人参叶样品,加入吸附剂,研磨得混合粉末;
(3)将研磨后得混合粉末转移至固相萃取空柱中,上下筛板压实,采用60~100%(v:v)得甲醇水溶液淋洗固相萃取小柱并收集洗脱液,离心,得上清液;最优选为80%(v:v)甲醇水溶液作为洗脱溶剂;所述洗脱溶剂的用量均为200μL;人参皂苷活性成分中既有亲水性又有疏水性基团,所以对于选择洗脱溶剂中,掺加一定比例的水可以达到最好的洗脱效果。当甲醇在洗脱溶液中的体积比例为80%的时,洗脱效果最好,提取效率最高;
(4)转移上清液至进样瓶中,通过超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱分析目标化合物。
本发明的目的旨在建立一种绿色环保、简单高效的新型中药提取技术,在本发明中,采用吸附剂结合基质固相分散萃取法,用于提取人参叶中的皂苷类活性成分,这一方法解决了常用的中药传统提取方法中存在的诸多问题,例如提取时间长,提取效率低,溶剂用量大,操作过程繁琐等。所述人参叶中的皂苷类有效成分为人参皂苷Rg2、人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rd和人参皂苷Rb1。在本发明研究中,要点在于将人参叶粉末与吸附剂共同研磨一定时间;研磨后将混合物转移至固相萃取空柱中,用一定量的甲醇进行洗脱;洗脱液进行高速离心,上清液通过超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱联用进行分析检测。
作为优选,步骤(4)中,所述超高效液相色谱分析条件为:
流动相由A组分和B组分组成,所述A组分为0.1%的甲酸水溶液,所述B组分为乙腈,流动相流速保持在0.400mL/min。洗脱梯度条件为:0-1min,20%B;1-2min,20%-25%B;2-3min,25%-30%B;3-4min,30%-35%B;4-5min,35%B;5-6min,35%-40%B;6-7min,40%-60%B;7-8min,60%-100%B;8-9min,100%B;9-10min,100%-20%B;进样体积为2μL,检测波长为203nm;
所述四级杆飞行时间质谱分析条件为:
负离子模式运行,质量扫描范围设定为m/z 100-1500;毛细管电压,4000V;雾化器气压,45psig;干燥气流速,12L/min,干燥气温度,350℃;skimmer电压,65V;碰撞能,165V;八级杆RF电压,750V。
在本发明研究中,建立了一种快速的基于基质固相分散萃取和超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用同时测定人参叶中的五种皂苷类成分的方法,五种成分分别是人参皂苷Rg2、人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rd和人参皂苷Rb1。此外,本发明的技术方案是通过多个单因素实验和响应曲面法评估和优化了几个实验参数,包括吸附剂的种类和用量的考察、洗脱剂及研磨时间的优化所得出的,所提出的方法的验证是根据线性、精密度、重现性、准确性检测限和定量限这些方面进行的。
作为优选,步骤(1)中,所述过筛为人参叶粉末通过100目筛。
作为优选,步骤(2)中,所述人参叶样品与吸附剂得质量比为1:(0.4~1.2)。最优选为人参叶样品25mg,吸附剂10~30mg,吸附剂最优选为20mg。
吸附的用量从10.0mg增加至20.0mg的过程中,目标分析物的总体提取效率均明显增加;当大于20.0mg时并增大至30.0mg范围内,对于目标分析物的提取效率变化不大,吸附能力太强导致洗脱难度增加。
作为优选,步骤(2)中,研磨时间控制在40~100s,最优选为60s。
当研磨时间为60s时,可以使对人参叶中皂苷类成分的提取效率达到最大值。而当研磨时间超过60s后,提取效率降低,吸附效果减弱。
作为优选,步骤(3)中,离心转速为11000~13000rpm,优选13000rpm;离心时间为3~5min,优选5min。
作为优选,步骤(4)中,所述的上清液转移至进样瓶前,使用0.22μm滤膜过滤上清液。
作为优选,步骤(2)中,所述吸附剂选自金属有机骨架MOF-808、碳纳米管、石墨烯、硅胶和弗罗里硅土中的一种。
优选采用金属有机骨架MOF-808作为吸附剂。
金属有机骨架主要是由于它特殊的性质而被开发和使用。金属离子和有机连接分子的多样性可以包含在这种化合物中,会产生许多模块化功能和可调整的框架结构。通过极高的表面积,可调孔径和不同的化学功能,使金属有机骨架适合应用在各种领域,如气体应用的储存与分离、传感器技术、催化和药物分离提取等。
作为优选,所述金属有机骨架MOF-808的合成方法,包括以下步骤:
(1)按照质量比55:80分别称取均苯三甲酸(H3BTC)和八水合氯化氧锆(ZrOCl2·8H2O);
(2)配制10mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和甲酸的混合溶液(体积比1:1),并将步骤(1)称取的苯三甲酸和八水合氯化氧锆加入到混合溶液中,超声使其溶解完全;
(3)所得溶液转移至玻璃瓶中并密封,在80~100℃下反应七天;
(4)反应结束后,溶液冷却并离心,除去上清液,获得白色胶絮状固体,风干后,变为白色固体;
(5)对白色固体使用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)每天洗涤三次,持续三天;
(6)连续三天使用丙酮浸泡,每天换三次丙酮溶剂,除去金属有机骨架孔道中的溶剂分子;
(7)在真空恒温干燥箱中于120~150℃烘干至恒重,即得金属有机骨架MOF-808。
因此,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明制备得到新型的金属有机骨架MOF-808并结合使用基质固相分散萃取法,通过实验测试,利用本发明方法得到的金属有机骨架MOF-808作为有效吸附剂,可以从复杂的中药材(人参叶样品)基质中提取和富集得到有效活性成分;
(2)与常用的常规提取方法相比,基质固相分散萃取结合金属有机骨架作为吸附剂,可以同时有效地提取和富集人参叶中皂苷类活性成分,并且研究过程中可以尽可能少地使用有机溶剂,环境污染小,对于微量的人参叶样品,就可以达到较高的提取效率。此外,通过超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱联用技术作为目标分析物的检测手段,检测灵敏度高,简单快速且有效。
附图说明
图1是实施例1制得的金属有机骨架MOF-808的晶体构型。
图2是实施例1制得的金属有机骨架MOF-808的X射线衍射图。
图3是实施例1制得的金属有机骨架MOF-808的扫描电镜图。
图4是浓度为100μg/mL混合标准对照品溶液的液相色谱图。
图5是人参叶样品粉末小型化基质微固相分散后的液相色谱图。
图6是对比例人参叶样品粉末用甲醇传统提取法后的液相色谱图。
图中,1,2,3,4,5分别代表人参叶样品粉末中不同的有效成分,化合物1为人参皂苷Rg2,化合物2为人参皂苷Rg1,化合物3为人参皂苷Re,化合物4为人参皂苷Rd,化合物5为人参皂苷Rb1。
具体实施方式
下面通过具体实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中,若非特指,所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的,下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域常规方法。
实施例1
(1)对照品混合溶液的制备:分别称取人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rg2、人参皂苷Rb1和人参皂苷Rd对照品适量,精密称定,分别置于棕色量瓶中,各自加入甲醇配制成每1mL含1000μg的对照品溶液,4℃条件下储存备用;图4是浓度为100μg/mL混合标准对照品溶液的液相色谱图;
(2)金属有机骨架MOF-808的制备:分别称取均苯三甲酸55mg和八水合氯化氧锆80mg,超声溶解在10mL的N,N-二甲基甲酰胺和10mL的甲酸混合溶液中,将溶液转移至玻璃瓶中密封,100℃下反应七天。反应结束后,冷却,以13000rpm离心5min。离心后,除去上层澄清液体,保留白色胶絮状固体,风干后,得到白色固体。然后每天使用N,N-二甲基甲酰胺洗涤三次,持续三天。结束后,连续三天使用丙酮浸泡,每天换三次丙酮溶剂,除去金属有机骨架孔道中的溶剂分子。最后,在真空恒温干燥箱中设置烘干温度150℃,真空烘干24h至恒重,得到活化后的金属有机骨架MOF-808,密封干燥,避光储存备用;金属有机骨架MOF-808的晶体构型如图1所示;(a)以均苯三甲酸为有机配体,连接节点;(b)四个金属连接点包裹形成中间空腔;(c)多个b类型小空腔可以形成中空的大空腔;金属有机骨架MOF-808的X射线衍射图如图2所示;SEM图如图3所示;
(3)将人参叶样品粉碎成粉末并过100目筛,避光干燥保存,备用;图5是人参叶样品粉末小型化基质微固相分散后的液相色谱图;
(4)称取25mg人参叶样品,称量20mg步骤(2)制备的金属有机骨架MOF-808,混合后加入到石英研钵中,研磨60s;
(5)研磨后将混合粉末分别转移至五根固相萃取空柱中,上下筛板压实;
(6)用200μL甲醇溶液淋洗固相萃取小柱并收集洗脱液,对洗脱液进行离心获得提取液;
(7)将提取液通过0.22μm一次性尼龙滤膜过滤获得样品溶液,转移至液相进样瓶中,分别通过超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱分析检测。
分析检测是通过安捷伦1290超高效液相色谱和安捷伦6530四级杆飞行时间质谱对人参叶样品粉末(或对照品混合溶液)中有效成分的含量来进行表征的。
超高效液相色谱分析条件为:
本发明采用的仪器为安捷伦1290超高效液相色谱(圣克拉拉,美国),配备有真空抽气泵、自动进样器、恒温柱温箱、紫外检测器。目标分析物的分离在安捷伦SB-C18(4.6×50mm,1.8μm)色谱柱,柱温为40℃条件下进行。流动相由0.1%(v/v)甲酸水溶液(A)和乙腈(B)组成,流动相流速保持在0.400mL/min。洗脱梯度条件为:0-1min,20%B;1-2min,20%-25%B;2-3min,25%-30%B;3-4min,30%-35%B;4-5min,35%B;5-6min,35%-40%B;6-7min,40%-60%B;7-8min,60%-100%B;8-9min,100%B;9-10min,100%-20%B。进样体积为2μL,检测波长为203nm。
四级杆飞行时间质谱分析条件为:
本实验采用的仪器为安捷伦6530四级杆飞行时间质谱(圣克拉拉,美国),双电喷雾离子化(Dual ESI)。负离子模式运行,质量扫描范围设定为m/z 100-1500。毛细管电压,4000V;雾化器气压,45psig;干燥气流速,12L/min,干燥气温度,350℃;skimmer电压,65V;碰撞能,165V;八级杆RF电压,750V。
在本实施例中,经分析测定,人参叶样品粉末中人参皂苷Rg2的含量为0.4454mg/g,人参皂苷Rg1的含量为1.6349mg/g,人参皂苷Re的含量为2.214mg/g,人参皂苷Rd的含量为0.5698mg/g,人参皂苷Rb1的含量为1.3403mg/g。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于,所述吸附剂为碳纳米管,其余工艺步骤完全相同。
在本实施例中,经分析测定,人参叶样品粉末中人参皂苷Rg2的含量为0.4012mg/g,人参皂苷Rg1的含量为1.235mg/g,人参皂苷Re的含量为2.014mg/g,人参皂苷Rd的含量为0.4859mg/g,人参皂苷Rb1的含量为1.1250mg/g。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于,所述吸附剂为石墨烯,其余工艺步骤完全相同。
在本实施例中,经分析测定,人参叶样品粉末中人参皂苷Rg2的含量为0.4275mg/g,人参皂苷Rg1的含量为1.2450mg/g,人参皂苷Re的含量为2.0856mg/g,人参皂苷Rd的含量为0.5456mg/g,人参皂苷Rb1的含量为1.3403mg/g。
对比例对比例采用甲醇传统提取法提取人参叶中皂苷类活性成分,结果如图6所示。
为了进一步验证本发明方法的可行性,进行了方法学的考察包括日内精密度、日间精密度、重现性、定量限和检测限以及加样回收率。
日内精密度精密称定人参皂苷Rg2、人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rd和人参皂苷Rb1的对照品适量,分别置于棕色量瓶中,各自加入甲醇制成每1mL含1000μg的标准对照品溶液。分别移取100μL的对照品溶液置于同一棕色量瓶中,再加入900μL的甲醇制成100μg/mL的标准对照品混合溶液,即可用超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱联用对其进行分析检测。在同一天内对同一对照品混合溶液连续进样6次,获得日内精密度,其结果如表1所示。人参皂苷Rg2的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.22%和1.02%。人参皂苷Rg1的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.07%和2.30%。人参皂苷Re的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.29%和3.83%。人参皂苷Rd的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.28%和3.02%。人参皂苷Rb1的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.38%和1.53%。
日间精密度精密称定人参皂苷Rg2、人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rd和人参皂苷Rb1的对照品适量,分别置于棕色量瓶中,各自加入甲醇制成每1mL含1000μg的标准对照品溶液。分别移取100μL的对照品溶液置于同一棕色量瓶中,再加入900μL的甲醇制成100μg/mL的标准对照品混合溶液,即可用超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱联用对其进行分析检测。对于同一混合标准品连续进样5天,每天进样1次,获得日间精密度,其结果如表1所示。人参皂苷Rg2的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.13%和1.99%。人参皂苷Rg1的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.03%和2.78%。人参皂苷Re的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.20%和4.48%。人参皂苷Rd的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.10%和2.56%。人参皂苷Rb1的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.16%和4.48%。
定量限和检测限在最优条件下,根据标准溶液的浓度及其测量的峰面积绘制校准曲线,求出直线回归方程式。所有标准曲线都具有良好的线性,且相关系数r2均高于0.99。以3倍和10倍的信噪噪声(S/N)来确定每个分析物的检测限(LOD)和定量限(LOQ)。其结果如表1所示,人参皂苷Rg2的LOD和LOQ分别为0.087μg/mL和0.292μg/mL,人参皂苷Rg1的LOD和LOQ分别为0.094μg/mL和0.315μg/mL,人参皂苷Re的LOD和LOQ分别为0.092μg/mL和0.306μg/mL,人参皂苷Rd的LOD和LOQ分别为0.107μg/mL和0.356μg/mL,人参皂苷Rb1的LOD和LOQ分别为0.114μg/mL和0.379μg/mL。
重现性称量20mg的金属有机骨架MOF-808和25mg的人参叶样品粉末混合后加入到石英研钵中,研磨60s。研磨后将混合粉末分别转移至五根固相萃取空柱中,上下筛板压实。使用200μL体积比为80%的甲醇水洗脱溶液淋洗固相萃取小柱并收集洗脱液,对洗脱液进行离心获得提取液,然后将提取液通过0.22μm一次性尼龙滤膜过滤获得样品溶液,转移至液相进样瓶中,通过超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱分析检测。参照上述实验步骤,平行做三组,进行考察,其结果如表1所示。人参皂苷Rg2的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.13%和6.70%。人参皂苷Rg1的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.16%和1.91%。人参皂苷Re的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.20%和3.15%。人参皂苷Rd的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.09%和12.02%。人参皂苷Rb1的保留时间和峰面积的相对标准偏差(RSD)为0.24%和4.37%。
加样回收率表1中所列的经过最优条件提取的人参叶样品粉末中五种目标分析物人参皂苷Rg2、人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rd和人参皂苷Rb1的含量分别为0.4454mg/g、1.6349mg/g、2.214mg/g、0.5698mg/g和1.3403mg/g。通过在样品中加入低和高浓度的两种对照品混合溶液,对目标分析物的回收率进行了测试,并通过超高效液相色谱进行检测。在实验研究中,人参叶样品粉末的加标回收率达到87.04%-103.78%,其结果如表1所示。
表1方法的线性回归数据、精密度、检测限、定量限及样品含量、重现性和加样回收率
结果显示本发明方法是一种可靠,准确,灵敏的方法,重现性好,回收率高,提取效率高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。