淫羊藿大花類群花序性狀與黃酮成分含量相關性研究

秦偉瀚，危永勝，陽 勇，李 卿，劉 翔

重慶市中藥研究院，重慶 400065

淫羊藿為小檗科(Berberidaceae)淫羊藿屬(EpimediumL.)多年生草本植物[1]，是我國常用且重要的中藥材，最早記載于《神農本草經》。具有補腎壯陽、祛風除濕之功效；主要用于治療骨質疏松、更年期綜合征、乳房腫塊、高血壓、冠心病等癥[2-6]；藥理學研究證明該藥材具有抗衰老、抗腫瘤、抗艾滋病等作用，因此備受國內外學者關注[7-10]。據統計淫羊藿在中國境內有超過50個種，是世界上淫羊藿屬植物地理分布的中心[11]。按照花型大小可以將淫羊藿分為大花類群(花瓣遠長于內輪萼片，花直徑大于1 cm)和小花類群(花瓣短于內輪萼片，花直徑小于1 cm)，在中國大花類群就有27種之多[12-14]。由于淫羊藿品系繁多，市場上混用的就有10余個種，僅2015年版《中國藥典》就收載了5個品種[15]，藥材質量參差不齊。據文獻報道，小花品種的藥效黃酮含量要明顯高于大花[1]，但有些大花品種如朝鮮淫羊藿、巫山淫羊藿、粗毛淫羊藿等的藥用品質卻并不低，通過進一步研究發現大花類群的花序可以分為總狀花序和圓錐狀花序?；ㄐ?、花序等可作為淫羊藿分類重要標準，表明該屬植物調控花性狀的某種基因是區分不同品種且能穩定遺傳的基因[16]；淫羊藿黃酮醇成分大多具有相同母核(去甲淫羊藿素)，造成花表型與黃酮代謝具有顯著相關性，可能存在某種關聯關鍵基因在進行調控，還有待于進一步研究證明。本研究于重慶、四川、湖南、湖北、吉林等省市實地采集了33個批次14個品種的大花淫羊藿，采用UPLC-MS/MS法對14種含異戊烯基的主要黃酮醇成分進行了含量測定，探討了大花淫羊藿花序類型與黃酮含量的相關性，為淫羊藿質量控制、品種選育等提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 儀器

LC-30A型超高效液相色譜儀(日本，島津公司)：二元高壓泵、自動進樣器、柱溫箱；API4000型三重四極桿串聯質譜儀(美國，Applied Biosystems公司)：Analyst 1.5.2定量處理軟件；BJ-100型超高速中藥粉碎機(中國，德清拜杰電器有限公司)；VGT-2013QT型超聲清洗機(中國，固特超聲公司)；BSA224S-CW型萬分之一分析天平(德國，賽多利斯公司)。

1.2 試藥

對照品淫羊藿苷(批號：489-32-7)、淫羊藿次苷I(批號：56725-99-6)、淫羊藿次苷II(批號：113558-15-9)、朝藿定A(批號：110623-72-8)、朝藿定B(批號：110623-73-9)、朝藿定C(批號：110642-44-9)、箭葉淫羊藿苷A(批號：118525-35-2)、箭葉淫羊藿苷B(批號：118525-36-3)、鼠李糖淫羊藿次苷II(批號：135293-13-9)、寶藿苷II(批號：55395-07-8)、淫羊藿屬苷A(批號：39012-04-9)、去甲淫羊藿素(批號：28610-31-3)、寶藿苷V(批號：118544-18-6)、粗毛淫羊藿苷(批號：143601-07-4)，質量分數均大于98%，均購于成都埃法生物科技有限公司；乙腈(色譜級，德國Merck公司)、甲酸(色譜級，美國ACS公司)，其余試劑為分析純；水為娃哈哈純凈水(杭州娃哈哈集團有限公司)。不同品種淫羊藿樣品均采自于重慶、四川、湖北、湖南等地，經重慶市中藥研究院生藥研究所劉翔副研究員鑒定為小檗科多年生草本植物淫羊藿的地上部分。33批樣品信息見表1。

表1 淫羊藿樣品采集信息表

續表1(Continued Tab.1)

樣品編號SampleNo.植物基源Botanicorigin學名Scientificname類群Phyto-group花序類型Inflorescencetype采集地點CollectionlocationS20粗毛淫羊藿E.acuminatumFranch.大花圓錐狀花序重慶市武隆縣白馬鎮S21粗毛淫羊藿E.acuminatumFranch.大花圓錐狀花序重慶市南川區黃草坪S22粗毛淫羊藿E.acuminatumFranch.大花圓錐狀花序重慶市武隆縣蒲板鄉S23粗毛淫羊藿E.acuminatumFranch.大花圓錐狀花序四川省峨眉山市龍池鎮S24湖南淫羊藿E.hunanenseHand.-Mazz.大花圓錐狀花序湖南省新寧縣紫云山S25湖南淫羊藿E.hunanenseHand.-Mazz.大花圓錐狀花序湖南省新寧縣S26湖南淫羊藿E.hunanenseHand.-Mazz.大花圓錐狀花序湖南省新寧縣S27湖南淫羊藿E.hunanenseHand.-Mazz.大花圓錐狀花序湖南省新寧縣S28湖南淫羊藿E.hunanenseHand.-Mazz.大花圓錐狀花序湖南省新寧縣S29單葉淫羊藿E.simplicifoliumYing大花圓錐狀花序重慶市南川區廟壩S30單葉淫羊藿E.simplicifoliumYing大花圓錐狀花序重慶市彭水縣大同鎮S31薄葉淫羊藿E.membranaceumK.Meyer大花圓錐狀花序四川省安縣S32金城山淫羊藿E.jinchengshanense大花圓錐狀花序重慶市渝北區S33巫山淫羊藿E.wushanenseYing大花圓錐狀花序湖北省巴東縣溪丘灣鄉

1.3 測定方法的建立

1.3.1 色譜條件

色譜柱為ACE Execl 3 SuperC18柱(10 mm×2.1 mm，3.0 μm)；柱溫40 ℃；流動相為乙腈-0.1%甲酸水溶液，體積流量0.2 mL/min；梯度洗脫：0～2.0 min，15%乙腈；2.0～15.0 min，15%→80%乙腈；15.0～17.0 min，80%乙腈；17.0～17.1 min，80%→15%乙腈；17.1～20.0 min，15%乙腈；進樣量2 μL。

1.3.2 質譜條件

質譜為電噴霧離子源：正離子模式(ESI+)；多反應監測(MRM)；離子源噴霧電壓5500 V；霧化溫度550 ℃；氣簾氣(CUR)：103.3 kPa；霧化氣(GS1)：378.9 kPa；輔助氣(GS2)：378.9 kPa；碰撞氣(CAD)：27.5 kPa。質譜數據的相關參數見表2。樣品和對照品的14種黃酮成分質譜圖見圖1和圖2。

表2 14種黃酮成分的質譜定量分析方法

圖1 14個黃酮成分標準品質譜圖

1.3.3 混合對照品溶液制備

精密稱取淫羊藿苷、淫羊藿次苷I、淫羊藿次苷II、朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、箭葉淫羊藿苷A、箭葉淫羊藿苷B、鼠李糖淫羊藿次苷II、寶藿苷II、淫羊藿屬苷A、去甲淫羊藿素、寶藿苷V、粗毛淫羊藿苷適量于100 mL容量瓶中，加甲醇-水(1∶1)溶解并稀釋至刻度，得含淫羊藿苷(16 μg/mL)、淫羊藿次苷I(17 μg/mL)、淫羊藿次苷II(14 μg/mL)、朝藿定A(16 μg/mL)、朝藿定B(15 μg/mL)、朝藿定C(14 μg/mL)、箭葉淫羊藿苷A(15 μg/mL)、箭葉淫羊藿苷B(15 μg/mL)、鼠李糖淫羊藿次苷II(15 μg/mL)、寶藿苷II(17 μg/mL)、淫羊藿屬苷A(15 μg/mL)、去甲淫羊藿素(15 μg/mL)、寶藿苷V(16 μg/mL)、粗毛淫羊藿苷(15 μg/mL)的混合對照品溶液，備用，低溫避光保存。

1.3.4 供試品溶液的制備

取淫羊藿樣品粉末約0.1 g，精密稱定，置具塞錐形瓶中，精密加入50%的乙醇水溶液20 mL，密塞，稱定質量，超聲處理(功率：300 W，頻率：40 kHz)60 min，放冷，再次稱定質量，用50%乙醇溶液補足減失質量，搖勻，精密量取1 mL提取液于10 mL容量瓶中，加色譜甲醇定容至刻度，搖勻，用0.22 μm微孔濾膜濾過于進樣瓶中，即得。

1.3.5 線性關系考察

精密吸取“1.3.3”項下的混合對照品溶液5 mL，置于10 mL容量瓶中，加色譜甲醇定容至刻度，搖勻后按照此方法以2倍比例逐級稀釋至1.5 ng/mL；即得系列質量濃度的混合對照品溶液。分別吸取上述系列混合對照品溶液各2 μL，注入液相色譜儀，記錄峰面積值，并以峰面積為縱坐標(Y)，質量濃度為橫坐標(X)，進行線性回歸，回歸方程見表3。

1.3.6 精密度實驗

精密吸取同一混合對照溶液(1.5 μg/mL)2 μL，重復進樣6次，記錄峰面積。結果顯示，淫羊藿苷、淫羊藿次苷I、淫羊藿次苷II、朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、箭葉淫羊藿苷A、箭葉淫羊藿苷B、鼠李糖淫羊藿次苷II、寶藿苷II、淫羊藿屬苷A、去甲淫羊藿素、寶藿苷V、粗毛淫羊藿苷的峰面積RSD值分別為0.56%、1.02%、1.13%、0.49%、0.73%、1.27%、0.84%、1.42%、1.29%、0.53%、0.75%、0.77%、1.06%、1.01%，表明儀器精密度良好。

表3 淫羊藿中14種主要黃酮成分的線性方程

1.3.7 穩定性實驗

精密吸取同一供試品溶液(S18號)各2 μL，按“1.3.1”和“1.3.2”項下色譜質譜條件分別于0、2、4、8、10、12、18、24 h進樣檢測，結果顯示淫羊藿苷、淫羊藿次苷I、淫羊藿次苷II、朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、箭葉淫羊藿苷A、箭葉淫羊藿苷B、鼠李糖淫羊藿次苷II、寶藿苷II、淫羊藿屬苷A、去甲淫羊藿素、寶藿苷V、粗毛淫羊藿苷的平均質量分數RSD均小于1.5 %，表明供試品溶液在24 h內穩定。

1.3.8 重復性實驗

取淫羊藿樣品(S18號)6份，按照“1.3.4”項下方法制備供試品溶液，按照“1.3.1”和“1.3.2”項下的色譜質譜條件進樣檢測，結果顯示，淫羊藿苷、淫羊藿次苷I、淫羊藿次苷II、朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、箭葉淫羊藿苷A、箭葉淫羊藿苷B、鼠李糖淫羊藿次苷II、寶藿苷II、淫羊藿屬苷A、去甲淫羊藿素、寶藿苷V、粗毛淫羊藿苷的平均質量分數的RSD分別為1.33%、1.45%、1.02%、1.10%、0.78%、0.96%、1.52%、1.18%、0.55%、1.42%、1.07%、0.89%、0.91%、0.74%，表明該方法重復性良好。

1.3.9 加樣回收率實驗

取淫羊藿樣品(S18號)6份，每份約0.05 g，精密稱定，按照已知質量分數的50%加入對照品溶液，按照“1.3.4”項下方法制備供試品溶液，按照“1.3.1”和“1.3.2”項下的色譜質譜條件進樣檢測，計算回收率。淫羊藿苷、淫羊藿次苷I、淫羊藿次苷II、朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、箭葉淫羊藿苷A、箭葉淫羊藿苷B、鼠李糖淫羊藿次苷II、寶藿苷II、淫羊藿屬苷A、去甲淫羊藿素、寶藿苷V、粗毛淫羊藿苷的平均回收率分別為95.4%、97.2%、101.5%、102.3%、96.3%、97.1%、102.1%、100.8%、98.8%、99.2%、101.4%、95.8%、96.2%、101.3%，RSD分別為0.55%、1.01%、0.89%、0.98%、1.14%、0.62%、0.88%、0.75%、1.15%、0.92%、0.72%、1.24%、1.21%、0.64%，表明方法回收率良好。

2 結果與討論

2.1 樣品含測結果及與花序性狀相關性探討

取收集到的33批淫羊藿樣品，按照“1.3.4”項下方法制備供試品溶液，按照“1.3.1”和“1.3.2”項下的色譜質譜條件進行進樣檢測，用外標法計算樣品中淫羊藿苷、淫羊藿次苷I、淫羊藿次苷II、朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C、箭葉淫羊藿苷A、箭葉淫羊藿苷B、鼠李糖淫羊藿次苷II、寶藿苷II、淫羊藿屬苷A、去甲淫羊藿素、寶藿苷V、粗毛淫羊藿苷的含量，結果見表4。根據2015年版中國藥典淫羊藿項下規定，巫山淫羊藿中朝藿定C的含量不得低于1.0%[15]，課題組僅采集到了一個批次的巫山淫羊藿，其朝藿定C的含量為0.5%，未達到藥典要求，可能與樣品數量、氣候、環境等因素相關，并不能全面反映巫山淫羊藿藥材的質量；藥典對淫羊藿、箭葉淫羊藿、柔毛淫羊藿及朝鮮淫羊藿的淫羊藿苷的要求為不得低于0.5%[15]，本研究中所有批次樣品僅朝鮮淫羊藿(0.56%)、粗毛淫羊藿(0.85%、0.59%、1.26%)、湖南淫羊藿(0.53%)達到藥典要求；成分含量最高的是粗毛淫羊藿(S22)的朝藿定C，為24 282.9 μg/g，該樣品總黃酮含量也是最高，為4.54%，接近藥典5%的要求[15]。與課題組前期研究結果相比較，證明大花類群多個品種的藥用質量同樣優良。

按照大花淫羊藿花序類型對所有黃酮成分的含量進行疊加，建立黃酮生物量的柱狀圖(圖2)，由柱狀圖可以看出，圓錐狀花序的總黃酮含量是總狀花序的10倍，說明兩種花序類別的黃酮總量上有著巨大差異，朝鮮淫羊藿雖然屬于大花總狀，但其一個品種就占到了總狀花序黃酮總量的25%。按照淫羊藿品種，將所有成分含量進行平均后，擬合出3D折線圖(圖3)，由該圖可以看出，除了朝鮮淫羊藿外，所有總狀花序品種的折線趨勢都較為平坦，且與圓錐狀花序品種差異明顯；再按照花序類型對化學成分含量平均后擬合成2D折線圖(圖4)，并將朝鮮淫羊藿單列，由該圖可以看出圓錐狀花序、總狀花序和朝鮮淫羊藿在化學成分含量及變化趨勢上有明顯差異。由上述結果可知，淫羊藿大花類群總狀花序與圓錐狀花序化學差異明顯，且圓錐狀花序的藥用品質明顯要優于總狀花序品種。中國藥典收錄了2個淫羊藿的大花品種，一個是巫山淫羊藿(大花圓錐狀)，一個是朝鮮淫羊藿(大花總狀)，巫山淫羊藿被藥典單列出來，檢測指標由淫羊藿苷變為了朝藿定C；朝鮮淫羊藿雖然屬于總狀花序品種，但其藥用品質同樣優良，可能與獨特的品種類型及生長環境等因素相關，該研究結果也佐證了藥典收錄兩個大花品種的合理性。

圖2 總黃酮含量柱狀圖

圖3 14個大花品種樣品的3D折線圖

圖4 總狀花序和圓錐狀花序樣品折線圖

表4 淫羊藿中14種黃酮有效成分的含量測定結果(n=3)

續表4(Continued Tab.4)

樣品編號SampleNo.質量分數Massfraction(μg/g)淫羊藿苷Icariin淫羊藿次苷IIcarisideI淫羊藿次苷IIIcarisideII朝藿定AEpmedinA朝藿定BEpmedinB朝藿定CEpmedinC箭藿苷ASagittatosideA箭藿苷BSagittatosideB鼠李糖基淫羊藿次苷II2''-O-RhamnosylicarisideII寶藿苷IIBaohuosideII淫羊藿屬苷AEpimedosideA去甲淫羊藿素Desmethylicaritin寶藿苷VBaohuosideV粗毛淫羊藿苷Acuminatin總黃酮Totalflavonoids(%)S245335.60.4681.15451.97552.511626.82011.7571.7601.616.8196.7-904.34.03.50S253255.6-192.13458.43701.311243.91449.6354.1737.74.7199.3-637.0-2.52S262984.5-556.22298.72679.09121.22042.7564.41339.527.7139.1-1014.5-2.28S273245.5-495.93398.04017.412677.32466.0777.9996.629.0151.4-966.7-2.92S282501.0-259.43352.34281.811262.2727.3566.9743.610.9121.3-878.4-2.47S291450.8-413.71320.51645.86026.1574.3532.11778.04.629.6-212.1-1.40S302795.54.0316.92666.73640.89946.3411.8434.91349.91.668.0-642.0-2.23S311610.9-195.5885.31631.85897.5153.7116.7399.57.1105.4-432.4-1.14S32234.0-6.5145.2115.117360.61.4-1125.5-12.3-1614.5-2.06S332972.0-111.52026.61586.15010.6259.0202.81020.3-211.9-295.61.11.37

圖5 PCA(A)和PLS-DA(B)的得分圖

2.2 聚類分析結果及討論

采用無監督PCA方法對淫羊藿大花類群總狀花序品種和圓錐狀花序品種間進行統計學分析。結果發現PCA得分圖(圖5A)中總狀花序(I)與圓錐狀花序樣品點(II、III)區分明顯，說明淫羊藿大花總狀花序品種的黃酮醇類成分含量與圓錐狀花序品種有明顯差異，由得分圖可以看出大花總狀花序(I)的所有數據點均聚于一處，而朝鮮淫羊藿(IIII)雖然同屬于大花總狀，但其數據點遠離總狀和圓錐狀樣品的聚集區域，SIMCA軟件將其單獨聚類，說明朝鮮淫羊藿主要有效成分與其它品種有較大差異。圓錐狀花序品種被劃分為了兩個較集中的區域(II、III)，其中巫山、薄葉、金城山及部分粗毛和單葉淫羊藿相對比較接近(II)。為了進一步探討兩類淫羊藿之間的變量差異，利用PLS-DA進行有監督的模式識別，由PLS-DA得分圖(圖5B)可以看出，聚類結果與PCA分析一致。為了驗證該模型的準確性、有效性，對PLS-DA進行排列檢驗，結果見圖6；R2Y及Q2原始值分別為0.875、0.722，說明模型的擬合能力和預測能力良好，50次隨機排列后R2和Q2的截距為0.171和-0.612，表明所建模型無過度擬合。同時按該模型某X變量對Y變量的解釋能力(Variable influence on projection，VIP)大小進行排序(圖7)，VIP值大于1的成分分別為朝藿定C、朝藿定B、朝藿定A、鼠李糖淫羊藿次苷II、淫羊藿苷、寶藿苷V，表明這些成分對分類具有重要貢獻。

圖6 PLS-DA的排列檢驗圖

圖7 PLS-DA的VIP圖

通過PCA、PLS-DA分析可以發現，除朝鮮淫羊藿數據點外，大花類群總狀花序品種(I)完全聚為一類，表明這7個總狀花序品種化學成分比較相似；圓錐狀花序品種又大致聚為兩類(II、III)，巫山淫羊藿樣品點與薄葉、金城山及部分粗毛和單葉淫羊藿較為靠近，而朝鮮淫羊藿雖然屬于總狀花序品種，其數據點既不靠近總狀也不靠近圓錐狀，SIMCA軟件將其單獨聚為一類，該聚類結果與含量分析結果一致，這應與朝鮮淫羊藿在淫羊藿屬中歸于sect.Macroceras組，而其它中國種類屬于sect.Diphyllon組有關。當然由于朝鮮淫羊藿樣品采集于吉林省臨江市臥虎山，該地的自然環境與南方省市有較大差異，也可能是造成朝鮮淫羊藿化學成分差異的原因，當地特殊的土壤、氣候、海拔、光照等因素與黃酮醇類次生代謝產物積累的相關性，還有待課題組作進一步驗證。

3 結論

淫羊藿是我國一個重要的中藥品種，其功效確切，為歷版藥典所收載，但由于品種混雜，藥材質量難以得到有效控制。課題組前期研究發現，淫羊藿小花類群品種的黃酮含量要明顯高于大花，但有些大花品種藥用品質卻同樣優良[16]，進一步探討發現，大花總狀和圓錐狀花序品種黃酮成分含量存在較大差異，本研究采用LC-MS/MS法對8個總狀花序和6個圓錐狀花序品種中14種主要黃酮成分含量進行比較分析，結果顯示除朝鮮淫羊藿外，總狀花序品種的藥效成分含量、藥用品質要明顯低于圓錐狀花序品種。課題組擬在后期結合轉錄組和代謝組的方法解析同時調控花型性狀和黃酮代謝的關聯關鍵基因，以期通過表達和過表達目的基因以提高淫羊藿的藥用品質，本研究實驗結果為淫羊藿質量控制、品種選育等提供科學參考。