胡小龍,姜 峰,張 敏,王月榮,章弘揚,胡 坪?
(1.華東理工大學化學與分子工程學院,上海市功能材料化學重點實驗室,上海 200237;2.華東理工大學藥學院,上海市新藥設計重點實驗室,上海 200237)
厚樸為木蘭科植物厚樸Magnolia officinalisRehd.et Wils.或凹葉厚樸Magnolia officinalisRehd.et Wils.var.bilobaRehd.et Wils.的干燥干皮、根皮及枝皮,具有燥濕消痰、下氣除滿的功效,在我國已經(jīng)有兩千多年的藥用歷史。厚樸中含有大量木脂素、苯乙醇苷類化合物[1-2],其中的magnoloside A 也稱為木蘭苷A、厚樸苷A,是藥材中最主要的苯乙醇苷類化合物之一,具有良好的抗菌[3]、抗氧化[4]能力,可用于乙酰膽堿抑制劑[5]。
從中藥有效成分中開展新藥研發(fā),是中藥現(xiàn)代化重要途徑。目前,對厚樸中主要活性成分厚樸酚、和厚樸酚的分離、活性、質(zhì)量研究相對較多,而鮮有涉及magnoloside A,這是由于它一般采用制備色譜分離,分離過程復雜[1,4,6],對照品價格貴,不易獲得。
高速逆 流色譜(high-speed countercurrent chromatography,HSCCC)是由Ito[7]博士于1966 年提出的一種液液分配色譜,無需固體支持,進樣量較大,被廣泛應用于抗生素、蛋白質(zhì)、農(nóng)藥、天然產(chǎn)物[8-11]等分離、制備及分析中,已有研究將該方法應用于厚樸中厚樸酚、和厚樸酚的分離制備[12-13]。本實驗首次通過HSCCC 法對厚樸粗提物中的magnoloside A 進行分離制備,以期為該成分后續(xù)研究奠定基礎。
TEB 300C 高速逆流色譜儀(上海同田生物技術股份有限公司);PB1501-N 精密天平(瑞士梅特勒-托利多公司);KQ-500DE 數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司);FD-1A-50 冷凍干燥機(北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司);DLSB 旋轉蒸發(fā)器(上海予華儀器有限公司);實驗室級超純水器(南京易普易達科技發(fā)展有限公司);Agilent 1100 高效液相色譜儀、Eclipse XDB-C18色譜柱(4.6 mm×250 mm,5 μm)(美國Agilent 公司)。
magnoloside A 對照品(自制)。厚樸由河北神威藥業(yè)集團有限公司提供,產(chǎn)地四川都江堰,經(jīng)華東理工大學胡坪教授鑒定為木蘭科植物厚樸Magnolia officinalisRehd.et Wils.的干燥干皮。甲醇為色譜純,購于美國ACS 公司;甲醇、乙醇、正己烷、乙酸乙酯、正丁醇等為分析純,購于上海泰坦科技股份有限公司。
2.1 厚樸粗提物制備 稱取藥材100 g,加入80% 乙醇1 000 mL回流提取2 h,提取液減壓濃縮至100 mL,等體積正己烷萃取3 次,棄去正己烷相,水相再用等體積水飽和正丁醇萃取3 次,合并正丁醇相,減壓濃縮至干,加水復溶后冷凍干燥,即得(8.8 g),得率為8.8%。
2.2 magnoloside A 含有量測定[14]色譜條件為Agilent Eclipse XDB C18色譜柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);流動相醋酸(pH=3.0)(A)-甲醇(B),梯度洗脫(0~40 min,19%~35% B);檢測波長328 nm;體積流量1 mL/min;柱溫35 ℃;進樣量5 μL。粗提物色譜圖見圖1。
由此可知,圖中色譜峰數(shù)較多,組成較為復雜,以自制的magnoloside A 為對照品,測得粗提物中該成分含有量為14.3%,回收率為79.5%。稱取一定量粗提物,加入溶劑系統(tǒng)的下相溶劑15 mL,超聲溶解,即得HSCCC 樣品溶液。
圖1 厚樸粗提物HPLC 色譜圖
2.3 溶劑體系篩選 影響HSCCC 分離效果的因素較多,以溶劑體系最為主要。合適的溶劑體系應具備以下特性:樣品在兩相中有合適的分配系數(shù) [一般認為分配系數(shù)(K值)應該在0.5~2 范圍內(nèi)];兩相有較短的分層時間;兩相對樣品的溶解度良好,并且不造成其分解變性[15]。在篩選溶劑體系時,主要考察添加樣品后溶劑分層時間與成分在上下相的K值,公式為K=CS/CM,其中CS、CM分別為目標成分在上、下相中的含有量。
本實驗借鑒苯乙醇苷類化合物常見的HSCCC 分離體系[16-18],結合magnoloside A 極性,選擇乙酸乙酯-正丁醇-乙醇-水作為分離體系,考察其不同比例對magnoloside AK值的影響。取約2 mg 樣品,加入待考察溶劑系統(tǒng)2 mL,搖勻,靜置分層,取下相進行HPLC 分析;再取一定體積上相,氮氣吹干,甲醇復溶,進行HPLC 分析,測量目標成分在兩相中的含有量,計算K值,結果見表1。
表1 magnoloside A 在不同溶劑體系中的K 值
由此可知,溶劑系統(tǒng)2、4 的K值大于3,會使magnoloside A 在體系內(nèi)保留時間過長,從而增加分離時間和溶劑消耗量,其余溶劑體系都比較適合。但由于厚樸提取物成分較復雜,溶劑體系1 的K值過小,magnoloside A 與相鄰雜質(zhì)分離度較差;溶劑體系3、5 對magnoloside A 的分離效果較好,考慮到節(jié)省溶劑和時間,最終確定的溶劑體系為乙酸乙酯-正丁醇-乙醇-水(1∶1∶0.2∶2)。后續(xù)實驗前,在分液漏斗中加入上述兩相溶劑體系,劇烈振搖使其充分混合,靜置分層,上、下相各超聲脫氣20 min,分別作為固定相、流動相,備用。
2.4 流動相體積流量及儀器轉速優(yōu)化 在HSCCC 實際操作過程中,流動相體積流量和儀器轉速會在很大程度上影響固定相保留率。而保留率越高,化合物萃取越充分,所得化合物純度也越高。
本實驗固定體系溫度為25 ℃,選擇轉速700、850、900 r/min,分別以體積流量3、4、5、7 mL/min 泵入流動相直至體系平衡,計算固定相保留率,以固定相的保留率和體積流量的平方根作圖,結果見圖2。由此可知,不同轉速下方程線性關系良好,與文獻[19]報道相符;當轉速為850 r/min、體積流量為3 mL/min 時,固定相保留率最高。
圖2 不同轉速下體積流量平方根與保留率之間的關系
2.5 體系溫度篩選 HSCCC 體系的溫度對固定相保留率也有一定影響。固定轉速850 r/min、體積流量3 mL/min,選擇體系溫度25、30、35、40、45 ℃,泵入流動相直至體系平衡,計算固定相保留率,以溫度和保留率作圖,結果見圖3。由此可知,適當提高溫度在一定程度上可增加固定相保留率,與文獻[16]報道一致;但溫度過高會影響化合物穩(wěn)定性,同時會造成固定相一定程度的揮發(fā),故選取45 ℃作為最佳柱溫,保留率為73.3%。
圖3 溫度與保留率之間的關系
2.6 樣品進樣量篩選 進樣量增大有利于提高制備通量,但同時也可能引起超載,使色譜峰展寬,分離度下降,化合物純度降低。取厚樸粗提物500、750、1 000 mg,溶于15 mL 下相中,在優(yōu)化的分離條件下比較不同進樣量時目標化合物在HSCCC 色譜圖上的分離度,并以其純度和產(chǎn)率為指標篩選進樣量,結果見圖4、表2。由圖4 可知,進樣量由500 mg 升至1 000 mg時,magnoloside A 與其他組分的分離度仍較好;由表2 可知,不同進樣量下magnoloside A純度和產(chǎn)率都比較接近,故可采用較大的進樣量。另外,若只收集峰頂部分的餾分,則純度可大于98%。
圖4 magnoloside A 流出曲線
表2 不同進樣量下magnoloside A 產(chǎn)率、純度測定結果
2.7 magnoloside A 分離純化 以正丁醇-乙酸乙酯-乙醇-水(1∶1∶0.2∶2)上相作為固定相,下相作為流動相,采用頭進尾出、正轉的模式,泵入固定相,待上相完全充滿整個逆流色譜柱后,打開色譜儀,設置轉速850 r/min、體積流量3 mL/min、檢測波長327 nm、溫度45 ℃,將下相泵入螺旋管中,待流動相開始從檢測器尾端持續(xù)流出時,表明螺旋管內(nèi)兩相溶劑達到流體動力學平衡。取溶解于下相、質(zhì)量濃度為1 000 mg/15 mL 的厚樸粗提物溶液,通過進樣閥進樣,持續(xù)泵入流動相開始分離。收集206~260 min餾分,減壓回收溶劑,冷凍干燥,得到化合物121.9 mg,純度達95.8%(圖5),回收率為81.7%,完成一次進樣時長為270 min。
圖5 magnoloside A HPLC 色譜圖
2.8 結構鑒定 化合物為淡黃色粉末,易溶于水、甲醇、乙醇等極性溶劑。水溶液中最大吸收波長為217、290、328 nm。ESI-MSm/z:623 [M-H]-,分子式為C29H36O15。紅外KBrmax(cm-1):3 410(OH),1 686(C=O),1 634(C=C),1 604,1 523(苯環(huán))。1H-NMR(400 MHz,D2O)δ:1.27(3H,d,6.1 Hz),2.83(2H,t,6.4 Hz),3.48(2H,t,9.6 Hz),4.11(1H,q,9.2 Hz),4.99(1H,bs),5.80(1H,bs),6.44(1H,d,15.6 Hz),6.73(1H,d,7.6 Hz),6.84(1H,d,7.6 Hz),6.85(1H,bs),6.94(1H,d,7.6 Hz),7.10(1H,d,7.6 Hz),7.18(1H,bs),7.66(1H,d,16.0 Hz);13C-NMR(400 MHz,D2O)δ:16.52,34.59,60.73,65.19,68.92,69.98,70.07,70.13,70.59,71.84,72.64,74.19,97.04,98.93,113.85,115.09,115.86,116.11,116.49,121.03,122.76,126.76,131.25,142.24,143.79,144.18,146.69,147.16,186.70。以上數(shù)據(jù)與文獻[20]一致,確定為magnoloside A。
厚樸具有多種藥理作用,而magnoloside A 被認為是其活性成分之一,故建立其高效的分離制備方法具有重要意義。本實驗采用HSCCC 法對magnoloside A 進行分離純化,它相比于制備液相色譜對樣品前處理要求低,經(jīng)簡單的回流提取和萃取富集后即可進樣,省去了文獻報道的柱層析前處理操作,極大簡化了流程,提高了效率。
在HSCCC 分離研究中,本實驗對兩相溶劑系統(tǒng)、流動相體積流量、儀器轉速、體系溫度、進樣量等參數(shù)進行了系統(tǒng)考察,發(fā)現(xiàn)在兩相溶劑系統(tǒng)乙酸乙酯-正丁醇-乙醇-水(1∶1∶0.2∶2)、轉速850 r/min、體積流量3 mL/min、溫度45 ℃條件下,固定相保留率高達73.3%,為后續(xù)實際樣品的高效分離奠定了基礎。
同時,HSCCC 法樣品前處理步驟簡單,分離制備1 次僅需270 min,單次進樣量達1 g,可制備得純度為95.8%的magnoloside A 121.9 mg,逆流分離純化回收率達81.7%,方法總回收率為65.0%。該方法具有操作簡便、節(jié)省時間藥材、產(chǎn)率和回收率高等特點,可大大降低分離成本,為該成分高效制備提供了新方法。