6种黄连饮片中6种生物碱的RP—HPLC含量测定及与“治消渴”药效学的谱—效关系分析

赖先荣+周邦华+杜明胜+郑海杰+耿志鹏+李佳川+孟宪丽+张艺+张静

[摘要] 建立生品、姜炙、醋炙、酒蒸、酒炙、萸炙6種黄连饮片中6种生物碱（盐酸药根碱、盐酸非洲防己碱、盐酸表小檗碱、盐酸黄连碱、盐酸巴马汀、盐酸小檗碱）的含量测定方法，并结合药效学结果探索其与药效学研究结果及中医疗效之间的关系。采用Welch Xtimate_TMC₁₈（4.6 mm×250 mm，5 μm）色谱柱，以0.1%三乙胺溶液（用碳酸氢铵和氨水调节pH 10）为流动相A，乙腈为流动相B，进行梯度洗脱（0～15 min，10%～25%B；15～25 min，25%～30%B；25～40 min，30%～45%B），流速1.0 mL·min^-1，柱温30 ℃，检测波长270 nm。6种生物碱分别在0.85～16.96 mg·L^-1（r=0.999 7），1.25～24.96 mg·L^-1（r=0.999 9），2.05～40.96 mg·L^-1（r=0.999 9），3.65～72.96 mg·L^-1（r=0.999 9），2.88～57.06 mg·L^-1（r=0.999 8），13.25～264.96 mg·L^-1（r=0.999 6）呈现良好的线性关系，平均加样回收率（n=9）分别为102.4%（RSD 1.2%），101.8%（RSD 1.3%），100.3%（RSD 1.8%），100.7%（RSD 1.8%），101.2%（RSD 1.5%），97.90%（RSD 2.0%）。测定6种黄连饮片共36个批次的6种生物碱的平均质量分数分别为3.55，4.49，9.12，19.17，15.69，62.56 mg·g^-1。该文建立含量测定方法准确性高、重复性好，可用于6种黄连饮片中6种生物碱的含量测定。采用主成分分析、分层聚类分析对含量测定及前期药效学研究结果进行数据分析，结果表明酒蒸、酒炙、萸炙3种黄连饮片与生品黄连饮片存在明显差异，酒蒸饮片与生品饮片具有最大的差异，其差异主要与血清甘油三酯（TG）、空腹血糖水平（FBG）有关，另外，盐酸非洲防己碱是6种生物碱成分中影响最大的生物碱成分。酒蒸、酒炙、萸炙3种黄连饮片用于中医临床“治消渴”（防治糖尿病）更有优势，特别是在治疗糖尿病高脂血症方面。

[关键词] 黄连饮片；HPLC；盐酸药根碱；盐酸非洲防己碱；盐酸表小檗碱；盐酸黄连碱；盐酸巴马汀；盐酸小檗碱；含量测定；药效学；主成分分析；分层聚类分析

[Abstract] To establish a method for determining the contents of six alkaloids （jatrorrhizine hydrochloride，columbamine hydrochloride，epiberberine hydrochloride，coptisine hydrochloride，palmatine hydrochloride，berberine hydrochloride） in six types of Coptidis Rhizoma pieces （crude pieces，ginger juice stir-fried pieces，vinegar stir-fried pieces，wine steamed pieces，wine stir-fried pieces，evodiae juice stir-fried pieces） by RP-HPLC，and explore the relationship with the curative effect of traditional Chinese medicine （TCM） and pharmacodynamics results. The chromatographic column was Welch Xtimate_TMC₁₈ （4.6 mm×250 mm，5 μm），with 0.1% triethylamine solution （adjust pH at 10 with ammonium bicarbonate and ammonia） as mobile phase A and acetonitrile as mobile phase B for gradient elution （0-15 min，10%-25%B；15-25 min，25%-30%B；25-40 min，30%-45%B） at a rate of 1.0 mL·min^-1. The column temperature was set at 30 ℃，and the wavelength was set at 270 nm. The six alkaloids showed a good linear relationship within the range of 0.85-16.96 mg·L^-1 （r=0.999 7），1.25-24.96 mg·L^-1 （r=0.999 9），2.05-40.96 mg·L^-1 （r=0.999 9）， 3.65-72.96 mg·L^-1 （r=0.999 9），2.88-57.60 mg·L^-1 （r=0.999 8），and 13.25-264.96 mg·L^-1 （r=0.999 6） respectively. The average recoveries （n=9） of the six alkaloids were 102.4% （RSD 1.2%），101.8% （RSD 1.3%），100.3% （RSD 1.8%），100.7%（RSD 1.8%），101.2% （RSD 1.5%） and 97.90% （RSD 2.0%） respectively，and their average contents were 3.55，4.49，9.12，19.17，15.69，62.56 mg·g^-1，respectively. This determination method was accurate and repeatable，which could be used for the content determination in six types of Coptidis Rhizoma pieces. Data analysis on contents determination and preliminary pharmacodynamics results was conducted by using principal component analysis （PCA） and hierarchical clustering analysis （HCA）. The analysis results showed that three types of Coptidis Rhizoma pieces （wine steamed pieces，wine stir-fried pieces，and evodiae juice stir-fried pieces） had significant differences with crude pieces，and the wine steamed Coptidis Rhizoma pieces showed most difference with crude pieces especially，mainly related to triglyceride （TG） and fasting blood glucose levels （FBG） in serum. In addition，columbamine hydrochloride was most affected among the six alkaloids. Those three types of Coptidis Rhizoma pieces （wine steamed pieces，wine stir-fried pieces，and evodiae juice stir-fried pieces），had more advantages for "anti-diabetes" in TCM clinical application，especially in the treatment of diabetic hyperlipidemia.

[Key words] Coptidis Rhizoma pieces；HPLC；jatrorrhizine hydrochloride；columbamine hydrochloride；epiberberine hydrochloride；coptisine hydrochloride；palmatine hydrochloride；berberine hydrochloride；content determination；pharmacodynamics data；principal components analysis （PCA）；hierarchical clustering analysis （HCA）

doi：10.4268/cjcmm20162416

黄连系毛茛科植物黄连（味连）Coptis chinensis Franch.、三角叶黄连（雅连）C. deltoidea C.Y.Cheng et Hsiao、云连C. teeta Wall.的干燥根茎，以味连为主流品种。《中国药典》2015年版收载的黄连饮片有生品饮片、姜（炙）饮片、酒（炙）饮片、萸（炙）饮片[1]，此外历代本草文献还收载了其他黄连饮片，如明代《本草纲目》收载了醋（炙）饮片、酒蒸饮片等饮片。

黄连饮片中主要含有小檗碱、巴马汀对照品、药根碱对照品、黄连碱等多种生物碱成分，其含量测定方法主要有薄层扫描法[2-3]、高效液相色谱法[4-7]等。现今文献报道的HPLC测定黄连及其炮制品中生物碱含量的方法，最多同时测定6种主要生物碱含量[7]。本文采用RP-HPLC对6种黄连饮片中的6种主要生物碱的含量进行同时测定，各生物碱峰分离良好，方法准确度高、重复性好，为黄连生品饮片及炮制品饮片的质量控制提供了依据，同时结合黄连“治消渴”药效学结果，进行了谱-效关系的主成分分析、分层聚类分析，探索中医临床用于“治消渴”（防治糖尿病）用途的黄连饮片与其他黄连饮片的差异性及其来源。

1 材料

日本岛津LC-10A高效液相色谱仪（LC-10ATvp输液泵A，B，AT-330柱温箱，SPD-10Avp紫外检测器，7725i手动进样器，N-2000色谱数据工作站，日本岛津公司）；CQ-250型超聲波清洗器（上海必能信公司，功率200 W，频率40 kHz）；BP211D电子天平（1/10万，德国Sartorius公司）；ULUP-I-10T超纯水机（成都超纯科技有限公司）。

盐酸药根碱对照品、盐酸巴马汀对照品、盐酸小檗碱对照品（均由中国食品药品检定研究院提供，均为供含量测定用，批号分别为0733-200005，110732-200506，110713-200609）；盐酸非洲防己碱、盐酸表小檗碱、盐酸黄连碱（均由重庆市中药研究院中药药物化学研究所罗维早研究员提供，面积归一化法RP-HPLC检测其纯度>98%）。乙腈为色谱纯，甲醇、盐酸、碳酸氢铵、氨水、三乙胺等其他试剂均为分析纯，水为超纯水。生品、姜炙、醋炙、酒蒸、酒炙、萸炙6种黄连饮片各6批，由成都中医大惠康药业有限公司提供，按照《中国药典》2010年版一部附录规定的炮制方法，采用同一批次黄连药材（味连）加工制备而成，味连药材经成都中医药大学张艺研究员鉴定为黄连（味连）C. chinensis。

2 方法与结果

2.1 色谱条件

Welch Xtimate_TMC₁₈（4.6 mm×250 mm，5 μm）色谱柱；流动相A-0.1%三乙胺溶液（用碳酸氢铵和氨水调pH 10），流动相B-乙腈，梯度洗脱（0～15 min，10%～25% B；15～25 min，25%～30% B；25～40 min ，30%～45% B）；检测波长270 nm；流速1.0 mL·min^-1；柱温30 ℃；6种生物碱的混合对照品以及6种黄连饮片HPLC图见图1。

1.盐酸小檗碱；2.盐酸巴马汀；3.盐酸黄连碱；4.盐酸表小檗碱；5.盐酸非洲防己碱；6.盐酸药根碱；A.混合对照品；B.生品饮片；C.姜炙饮片；D.醋炙饮片；E.酒蒸饮片；F.酒炙饮片；G.萸炙饮片。

2.2 对照品溶液的制备

精密称取盐酸药根碱、盐酸非洲防己碱、盐酸表小檗碱、盐酸黄连碱、盐酸盐酸巴马汀、盐酸小檗碱对照品适量，以盐酸-甲醇（1∶100）分别制成质量浓度为1.060，1.040，0.256，0.456，0.480，0.552 g·L^-1的溶液，做为对照品储备液，备用。分别精密吸取上述6种生物碱对照品储备液适量，以盐酸-甲醇（1∶100）分别制成质量浓度为16.96，24.96，40.96，72.96，57.6，264.96 mg·L^-1的混合溶液，作为混合对照品储备液备用。

2.3 供试品溶液的制备

取本品（酒蒸饮片）粉末（过3号筛，下同）约0.1 g，精密称定，置具塞锥形瓶中，加入盐酸-甲醇（1∶100）50 mL，密塞，称定质量，超声处理30 min，放冷，称定质量，用盐酸-甲醇（1∶100）补足失重，摇匀，0.45 μm滤膜滤过，取续滤液作为供试品溶液。

2.4 方法与结果

2.4.1 线性关系考察 精密量取6种生物碱混合对照品储备液0.5，1，2.5，5 mL置10 mL量瓶中，加盐酸-甲醇（1∶100）稀释至刻度，摇匀，制成不同浓度的混合对照品溶液。分别精密吸各混合对照品溶液各10 μL，按上述色谱条件，注入高效液相色谱仪，记录峰面积。以峰面积（Y）为纵坐标，各生物碱质量浓度（mg·L^-1）（X）为横坐标，绘制标准曲线，计算相关系数（r）。结果表明，6种生物碱分别在0.85～16.96 mg·L^-1（r=0.999 7），1.25～24.96 mg·L^-1（r=0.999 9），2.05～40.96 mg·L^-1（r=0.999 9），3.65～72.96 mg·L^-1（r=0.999 9），2.88～57.06 mg·L^-1（r=0.999 8），13.25～264.96 mg·L^-1（r=0.999 6）呈现良好的线性关系。

2.4.2 精密度试验 精密吸取混合对照品溶液10 μL，重复进样5次，记录峰面积，结果6种生物碱峰面积的RSD分别为1.1%，0.96%，0.53%，1.8%，0.61%，0.61%（n=5），均小于2.0%，结果表明仪器精密度良好。

2.4.3 稳定性试验 按2.3供试品制备方法制备供试品溶液，分别于0，2，4，8，12 h进样分析，记录峰面积，结果6种生物碱峰面积的RSD分别为0.25%，1.7%，1.6%，1.4%，1.8%，1.6%（n=5），均小于2.0%，表明供试品溶液在12 h内稳定性良好。

2.4.4 重复性试验 取同一批号酒蒸饮片粉末，按2.3项供试品制备方法平行制备供试品溶液，记录峰面积，计算含量。结果6种生物碱含量的RSD分别为1.3%，1.1%，1.3%，0.83%，1.6%，1.2%（n=6）。结果表明供试品溶液的制备方法重复性良好。

2.4.5 加样回收率试验 取已知含量的酒蒸饮片粉末，取0.05 g（6份），精密称定，置具塞锥形瓶中，精密加入6种生物碱对照品溶液（以μg计）各169.6，200.0，512.0，980.4，816.0，3 372.8 μg，按2.3项供试品溶液的制备方法制成回收率测定样品，按上述色谱条件，注入高效液相色谱仪，记录峰面积，计算回收率，结果6种生物碱平均回收率（n=6）分别为102.4%（RSD 1.2%），101.8%（RSD 1.3%），100.3%（RSD 1.8%），100.7%（RSD 1.8%），101.2%（RSD 1.5%），97.90%（RSD 2.0%），表明本法具有较好的回收率。

2.4.6 样品测定 分别称取6种黄连饮片各6批样品粉末分别约0.1 g，按2.3项下供试品制备方法制备供试品，按上述色谱条件进行测定，测定6批样品中6种生物碱的含量，结果见表1。测定6种黄连饮片共36个批次的6种生物碱的平均质量分数分别为3.55，4.49，9.12，19.17，15.69，62.56 mg·g^-1。

2.4.7 生物堿含量-药效学数据分析 主成分分析（principal components analysis，PCA）是一种多元多维数据挖掘技术，通过具有一定相关性多维数据的降维处理，较少的互不相关的新变量（主成分）来代替原有的多个变量，尽可能多地反映原来变量的信息[8]。分层聚类分析（hierarchical cluster analysis，HCA）属于另一类基于定量分类学的数据挖掘技术，通过衡量不同数值变量间的相似性，将不同分组变量降维处理分类到不同的类，同类对象具有很大的相似性、不同类对象有很大的相异性。因此，PCA，HCA可以较好地处理本文的多维相关数据。

本文前期对6种黄连饮片进行了与“治消渴”作用有关的药效学研究[9]，结果见表2，分别观察了6种黄连饮片对高浓度葡萄糖诱导的小鼠急性高血糖模型、四氧嘧啶诱导的糖尿病小鼠模型和链脲佐菌素联合高脂饮食诱导的糖尿病小鼠模型相关生化指标的影响[9]；由于生物碱含量与药效学结果之间存在一定的相关性，通过适当的数据挖掘方法，可以发现其中的相关性；本文采用Unscrambler 9.7及SPSS 22多元数据统计学分析软件[10]，对6种黄连炮制品中生物碱含量数据与“治消渴”作用有关的药效学数据进行主成分分析（PCA）、分层聚类分析（HCA），以优选发现“治消渴”作用相关的黄连饮片及其相关的主要生物碱成分，进一步指导临床用药。

但是2类数据（含量测定数据与药效学数据）之间的量纲单位、数量级决定了不可能进行直接分析、比较，必须采用适当的数据标准化变换对各指标数值进行无量纲化处理，以解决数据指标之间的可比性问题。常用的数据数据标准化有对数标准化、反正切标准化、偏差标准化、离差标准化[11-12]，本文采用4种数据标准化方法对表1，2的原始数据进行数据标准化预处理（药效学各数据为逆指标，即数据越大药效越差，按要求预处理结果将指标的正负号对调），对主成分的方差贡献率进行了比较，结果见表3。

结果表明2种数据标准化方法（对数标准化、反正切标准化，其PC1的方差贡献率在80%以上），适合本文2类数据的预处理，其中优选对数标准化为本文适用的数据标准化方法，对数变换后结果的数值在[-1，1]内，各指标均处于同一数量级，适合进行综合对比评价，对数标准化变换后的数值见表4。

采用Unscrambler 9.7软件，对6种黄连饮片生物碱含量-药效学数据的对数标准化变换数据进行PCA分析，结果见图2，3，表5。图2表示经过降维处理后6种黄连饮片在二维空间的分布情况，图中横坐标表示每种黄连饮片的第一主成分得分值，纵坐标表示每种黄连饮片的第二主成分得分值，主成分1（PC1）解释了总变异（方差）的86%、主成分2（PC2）解释了总变异的9%，可以看出酒蒸饮片、酒炙饮片、萸炙饮片为一类，生品饮片、姜炙饮片、醋炙饮片为一类，可以看出生品饮片与其他饮片（酒蒸饮片、酒炙饮片、萸炙饮片）存在明显差异。图3，表5表示各数据变量与主成分的相关性，代表各数据变量的影响程度，可以看出C-TG，A-FBG，B-FBG对主成分1（PC1）的载荷最大，表明C-TG，A-FBG，B-FBG是6种黄连饮片的主要药效学差异，说明黄连饮片在治疗糖尿病高脂血症方面可能疗效较好，而具有较大影响的生物碱成分中是盐酸非洲防己碱。

同时，对表4的数值，采用SPSS 22数据统计学分析软件，对6种黄连饮片进行HCA分析，应用wards方法，生成dendrogram分层聚类谱系图，见图4。

由图4可知，HCA可将6种黄连饮片聚类分成2类：酒蒸饮片、酒炙饮片、萸炙饮片为一类，生品饮片、姜炙饮片、醋炙饮片为一类，可以看出生品饮片与其他饮片（酒蒸饮片、酒炙饮片、萸炙饮片）基于生物碱含量-药效学数据的对数标准化变换数据。

存在明显差异，其中酒蒸饮片与生品饮片差异最大，甚至可以单独聚合成一类，说明酒蒸饮片在6种黄连饮片中独具“个性”，在糖尿病及其并发症的防治方面，具有进一步深入研究的必要。

从PCA，HCA的分析结果可以看出，本文使用的这2种数据挖掘方法都能够为6种黄连饮片的分类提供一个可信的规律：生品饮片与其他饮片（酒蒸饮片、酒炙饮片、萸炙饮片，其中特别是酒蒸饮片可以单独聚为一类）存在明显差异；酒蒸饮片是历代本草收载的饮片品种，6种黄连饮片中，生品黄连饮片与酒蒸黄连饮片之间存在最大的差异；对STZ 高脂复合小鼠糖尿病模型的血清甘油三酯（C-TG）、对四氧嘧啶致小鼠糖尿病模型的空腹血糖水平（B-FBG）、对高浓度葡萄糖致小鼠急性血糖升高模型的空腹血糖水平（A-FBG）的影响是6种黄连饮片在药效学方面的主要差异。同时，PCA结果还提示，具有较大影响的生物碱成分是盐酸非洲防己碱，但是，该成分是否与糖尿病及其并发症防治的药效学结果密切相关，有待进一步深入研究。

3 讨论

文献[5-6]报道的HPLC测定的黄连及其炮制品的方法中多采用離子对色谱法，但是该条件下黄连中盐酸药根碱和盐酸非洲防己碱的分离度达不到要求，而且加入离子对试剂（《中国药典》2015年版一部黄连项下采用十二烷基硫酸钠）的操作及干扰比较复杂。本文与文献[7]均采用三乙胺为流动相改性剂，在碱性条件下对6种黄连饮片中6种生物碱进行分离，可将盐酸药根碱、盐酸非洲防己碱完全分离，实现了同一色谱条件下同时测定6种黄连饮片中6种主要生物碱的含量。本文还考察了大连依利特C₁₈色谱柱、Diamonsil C₁₈色谱柱，结果表明Xtimate_TMC₁₈色谱柱能够适应宽pH范围（其允许的范围为1.5～12），可以在碱性流动相条件下抑制生物碱成分的离子化，与离子对试剂有相近的效果，从而在Xtimate_TMC₁₈色谱柱上实现了生物碱成分的良好分离，而前2种色谱柱可耐受的pH范围较窄（仅为pH 2～8）。

本文建立了6种黄连饮片中6种生物碱成分的含量测定方法，需要使用6种生物碱对照品，日常测定中常有生物碱对照品供应问题，为简化含量测定操作，以盐酸小檗碱为内参物s，用一测多评法进行了计算，结果表明盐酸小檗碱、盐酸巴马汀、盐酸黄连碱、盐酸表小檗碱等4种生物碱成分符合《指南》[13]的RSD方面的要求，但是，本文由于黄连饮片样品的批次数量不符合《指南》要求（每种黄连饮片仅有6批样品），不能建立6种黄连饮片中这4种生物碱成分的一测多评法，仅适合建立传统含量测定方法。《指南》在建立方法环节要求代表性样品数量必须符合统计学要求 “原则上拟建立质量标准的药材样品不低于40批”。在验证标准环节要求 “测定样品应≥30 批”，而盐酸药根碱、盐酸非洲防己碱2种生物碱成分暂不符合《指南》对RSD方面的要求，因此，本文没有建立黄连饮片的一测多评法。在《中国药典》2015年版一部黄连项下也仅建立了以小檗碱、表小檗碱、黄连碱、巴马汀等4种生物碱成分的一测多评法，是否也是因为盐酸药根碱、盐酸非洲防己碱2种生物碱成分的RSD超过了规定的5%，或是其他原因，这些都需要进一步深入研究。

酒蒸黄连是历代本草、医籍收载品种[14]，明代《玉机微义》记载：“酒蒸黄连丸，治消渴，饮水无度至二三升，小便五七十次，发热瘦弱，口干，食已如饥，此名消瘅。今用味苦无毒，除热正气，消渴厚肠。消渴之人，脾胃恶湿，黄连为对。黄连净，半斤，酒一升，汤重蒸。伏时晒干用，右末，滴水丸，梧子大，每五十丸食前温水下。”明代李时珍也认识到不同黄连饮片之间的临床功能存在差异，总结历代对黄连用药经验，在《本草纲目》中记载“治消渴，用酒蒸黄连”。由PCA，HCA的分析结果可知3种黄连饮片（酒蒸饮片、酒炙饮片、萸炙饮片）与生品饮片之间存在差异，特别是酒蒸饮片甚至可以单独聚为一类，差异主要来源于药效学结果中对STZ 高脂复合小鼠糖尿病模型的血清甘油三酯（C-TG）、对四氧嘧啶致小鼠糖尿病模型的空腹血糖水平（B-FBG）、对高浓度葡萄糖致小鼠急性血糖升高模型的空腹血糖水平（A-FBG）的影响，药理研究结果表明酒蒸饮片、酒炙饮片、萸炙饮片都有明显的降低空腹血糖水平的作用[9]，而且本文PCA，HCA的结果表明这3种黄连饮片与生品饮片的药效学差异主要在明显降低对STZ高脂复合小鼠糖尿病模型的血清甘油三酯（C-TG），对糖尿病模型的血脂、血糖具有明显的影响，加之中医临床中应用黄连“治消渴”（治疗糖尿病）有着悠久的历史[14-15]，对酒蒸黄连治消渴作用更是“言之凿凿”，因此，酒蒸、酒炙、萸炙3种黄连饮片用于中医临床“治消渴”（防治糖尿病）更有优势，特别是在治疗糖尿病高脂血症方面的用途。可以预见，酒蒸饮片、酒炙饮片、萸炙饮片在中医临床应用中必将发挥其应有的作用[16-18]。

本文的含量测定与前期药效学研究发现酒蒸、酒炙、萸炙3种黄连炮制品饮片与生品饮片的化学成分并未发生显著变化，但在改善糖脂代谢紊乱等方面作用均明显优于生品饮片[19]，而且，在糖尿病及其并发症防治方面，中医古籍与现代研究均显示出这3种黄连饮片具有良好的应用前景，提示炮制可能改变了药物在体内的生物利用度。同时，PCA结果表明，6种生物碱成分中，具有较大影响的是盐酸非洲防己碱，但是，目前非洲防己碱在糖尿病相关的生物活性方面研究不够深入，该成分是否与糖尿病及其并发症防治相关？是否还有其他成分的协同作用？有待进一步系统研究。

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[责任编辑 孔晶晶]