前沿合作 | 岛津成像质谱技术助力连翘活性成分分布和饮片质量控制

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| 导读 

近日，岛津中国创新中心与河北省药检院国家药监局中药材质量监测评价重点实验室研究团队合作，采用成像质谱显微镜（iMScope QT®）研究了连翘中的主要活性成分的分布，并探讨了成像质谱显微镜用于连翘质量控制的新方法，合作成果近期发表在《Journal of Mass Spectrometry》杂志上。

连翘（Forsythia suspensa (Thunb.) Vahl）是木樨科连翘属灌木，广泛分布于山西、河南、陕西等地，以野生资源为主，具有显著的抗炎、抗菌、抗氧化和抗病毒活性。本研究采用iMScope QT测定了连翘饮片中有效成分的分布，对曹川连翘进行了为期四个月的取样，研究了活性成分的变化规律。讨论了采收时间与有效成分含量之间的关系，并提出了全面和准确评估连翘质量的新方法。

| 研究内容 

通过质谱成像分析，在连翘果实中可以检测到多达53种药物活性成分，证明基于大气压MALDI的质谱成像技术是一种评价连翘品质的有效方法。连翘果实包含三个主要部分（果皮（pericarp）、顶部（top）和果核（kernel））。图1显示了15种典型活性成分在青翘全果中的分布。其中，以[M+K]+的形式检测到9个，以[M+Na]+的形式检测到3个，以[M+H]+的形式检测到3个。连翘中钾含量较高，可能高含量的钾促进了MALDI离子源中[M+K]+的生成。

图1 药物活性成分在连翘果实中的分布(曹川，2022)

本研究检测到的26种活性成分根据活性成分变化规律和含量水平可以分为四组，分别命名为G1、G2、G3和G4。G1组包括连翘梾木苷、连翘脂苷、金丝桃苷、槲皮素、化合物A、二氢杨梅素和阿魏酸；G2组包括连翘苷、罗汉松脂苷、毛柳苷和连翘酯苷A；G3组包括Onjixanthone I、羟基熊果酸、白桦脂酸、木犀草素7-O-(6''-丙二酸单酰葡萄糖苷)、鸢尾苷、汉黄芩苷和连翘梾木苷A；G4组化合物包括芦丁、连翘环己醇苷A、连翘环己醇苷B、山茱萸苷、五福花苷酸、熊果酸、橙皮苷和木通苯乙醇苷 A。图2展示了G1和G2组活性成分随采收时间的变化规律。

图2 G1和G2组成分的相对含量与采收时间的关系

（采样日期含“L”的样品为老翘，曹川2019）

活性成分的含量变化与其生物合成和降解密切相关。图3总结了连翘果实中典型成分的生物合成和降解途径。作为生物合成的最终产物，连翘酯苷A、连翘苷和毛柳苷在青翘中的含量高于老翘中的水平是合理的（图2）。一旦生物合成停止（或者当果实成熟时），糖苷类化合物会发生脱糖基化、脱水和水解反应，这些反应有助于老翘中金丝桃苷和槲皮素的积累（图3（a））以及连翘脂素和阿魏酸（图3（d））的增加。连翘梾木苷A（suspensaside A）和木通苯乙醇苷 A（calceolarioside A）也含有糖苷键，但它们的含量变化不大（G3和G4组）。这可能是因为连翘梾木苷（suspensaside）的降解能补偿它们的损失（图3（c））。山茱萸苷（cornoside）、连翘环己醇苷 A（rengyoside A）和连翘环己醇苷 B（rengyoside B）的含量变化也不显著（G4组）。山茱萸苷的氧化可以补偿毛柳苷（salidroside）的损失。对于连翘环己醇苷 A和连翘环己醇苷 B，也许化合物的稳定性足够高，因此从青翘到老翘它们的含量变化不显著（图3（b））。

图3五种成分在连翘果实中的生物合成及降解途径

到目前为止，连翘饮片的保质期尚未确定。在司法鉴定领域，木本中药的保质期不应超过4年。如果储存条件良好，如没有腐败和发霉等情况发生，活性成分的变化应是决定连翘果实保质期的关键因素。在本研究中，比较了2022年收获的连翘果实和1-3年前（2021年、2020年和2019年）收获的连翘果实中的26种活性成分的差异。所有样本均于2023年7月进行了分析。以2022年的连翘果实为例，其保存时间为一年。把log（单个活性成分在收获年份的含量/2022年相应的成分含量）对收获年份绘制聚类热图（图4，每个年份的样品平行测量三次）。可以看出，随着储存时间的延长，大多数活性成分在果实中的含量会显著下降。还有五种成分的呈相反趋势（连翘环己醇苷A/B、连翘苷、橙皮苷和罗汉松脂苷）。显然，考虑到大多数活性成分的变化，建议连翘饮片的保质期为三年；仅考虑连翘酯苷A和连翘苷两种成分的变化，建议其保质期为两年。

图4 野生青翘中活性成分和储存时间的变化关系（曹川）

在2019年7月，分别在洛宁（河南省）和曹川（山西省）两地收集了青翘样品，比较了样品中26种活性成分的相对含量（表1）。对于每种成分，计算洛宁和曹川样品的质谱峰面积比值，并根据以下标准进行评分：（1）如果两个比值超过1，则标记为“L”，否则标记为“C”；（2）如果三个比值均大于1，则标为“L+”，否则标为“C+”。连翘中的两个主要活性成分为连翘苷和连翘酯苷A，通常用这两个化合物比较不同产地连翘饮片质量。在这样的条件下，仅以连翘酯苷A为指标，曹川连翘更好，而仅以连翘苷为指标，洛宁连翘更好。显然，评价指标数量较少，对药材的评价会有失偏颇。如果以26种活性成分为指标进行综合评价，那么洛宁连翘得到8个L+和5个L评分，曹川连翘获得5个C+和8个C评分。

表1青翘中活性成分的含量比值

注: 1) 化合物A: 7-hydroxy-1,2,3-trimethoxyxanthen-9-one; 2) 化合物B: Luteolin 7-O-(6''-malonylglucoside)

| 结论 

在本研究中，使用AP-MALDI MSI评估了连翘活性药物成分的分布。基于MALDI MSI技术，提出了采用26种活性成分评估连翘果实质量的新方法，相比于传统方法，更加简单、有效和客观。

参考文献：

Liu Y, Wang C, Chen Z, et al. Distribution of active ingredients and quality control of Forsythia suspensa with AP-MALDI mass spectrometry imaging. J Mass Spectrom. 2024;59(8):e5073.

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