基于UPLC-QTOF-MS/MS 法的茅苍术与北苍术化学成分分析*

周 洁，汤维维，陈 君

中国药科大学中药学院生药学系，南京210009

苍术为菊科苍术属植物茅苍术Atractylodes lancea（Thunb.） DC.或北苍术Atractylodes chinensis（DC.） Koidz.的干燥根茎，为2020 版《中国药典》所收录，可燥湿健脾、祛风散寒、明目，用于脘腹胀满、泄泻、水肿、风湿痹痛、风寒感冒、眼目昏涩等症[1]。现代药理实验研究表明，苍术具有多种生物学活性，如调整胃肠道运动、降血糖、抗溃疡及抗菌消炎等[2-4]。苍术中含有多种结构类型的化学成分，包括萜类、聚乙烯炔类、三萜及甾体类、芳香族及糖苷类等[5，6]。目前，国内外对苍术中倍半萜及烯炔类等挥发性成分的研究较为深入，而对苍术中非挥发性成分的研究相对较少报道[7，8]。为明晰苍术药材的固有化学成分，有必要对其含有的非挥发性成分进行深入研究，以建立较为完善的苍术质量评价体系。

本实验采用UPLC-QTOF-MS/MS 方法对茅苍术与北苍术75%甲醇提取物中的化学成分进行快速分析，通过高分辨质谱获得各成分的液相色谱保留时间、精确分子质量和特征碎片离子信息，并结合对照品及相关文献数据比对进行成分鉴定[9-13]，可为苍术的物质基础研究和质量控制提供实验依据。

1 仪器与药品、试剂

Agilent 1290 UPLC-6530 QTOF-MS/MS（美国Agilent 公司）；BT-25S 型电子分析天平（0.01 mg，德国Satarious 公司）；Milli-Q 超纯水系统（美国Millipore 公司）。

对照品：绿原酸（批号：MUST-17030620）、新绿原酸 （批号：MUST-17011001）、隐绿原酸 （批号：MUST-17022403）、白术内酯Ⅰ （批号：MUST-17030201）、白术内酯Ⅱ（批号：MUST-17030202）、白术内酯Ⅲ（批号：MUST-17030203）均购自成都曼思特生物科技有限公司（纯度均>98%）。本实验所用茅苍术药材（Atractylodes lancea （Thunb.） DC.）产地湖北，北苍术药材（Atractylodes chinensis （DC.）Koidz.）产地内蒙古，均购自安徽亳州药材市场，经中国药科大学生药学系刘惠娟实验师鉴定确认。

甲醇、乙腈（色谱纯，德国Merck 公司）；甲酸（色谱纯，美国ROE 公司）；去离子水 （18 MΩ）由Milli-Q 超纯水系统（美国Millipore 公司）制备。

2 实验方法

2.1 对照品溶液的制备

分别称取适量的绿原酸、新绿原酸、隐绿原酸、白术内酯Ⅰ、白术内酯Ⅱ、白术内酯Ⅲ对照品，置于2 mL 量瓶中，加入适量甲醇溶解、定容至刻度，混匀，即得对照品储备液。

2.2 供试品溶液的制备

精密称取苍术干燥粉末（过3 号筛）2.0 g，置于100 mL 具塞锥形瓶中，加入75%甲醇40 mL，加塞密封后称重，超声提取40min（功率250W、频率40kHz），冷却至室温，摇匀静置后再称重，用75%甲醇补足失重，离心10 min（4 ℃，13 000 r·min-1）后，取上清液，0.22 μm 微孔滤膜过滤，即得供试品溶液。

2.3 色谱条件

采用Agilent Infinity Lab Poroshell 120EC-C18（2.1 mm×100 mm，2.7 μm） 色谱柱分离；流动相为0.1%甲酸溶液（A）-乙腈（B），采用梯度洗脱，洗脱程序为0～2 min，10%B；2～6 min，10%～14%B；6～9 min，14%～25%B；9～12 min，25%～60%B；12～20 min，60%～72%B；20～22 min，72%～90% B；22～24 min，90%～100%B；24～26 min，100%B。流速：0.3 mL·min-1；柱温：25 ℃；进样体积：1 μL。

2.4 质谱条件

采用电喷雾离子源（ESI），在正、负离子模式下分别采集数据，质量扫描范围：50～1500 m/z。ESI 离子源参数： 干燥气温度：350 ℃；干燥气流速：10 L·min-1；鞘气温度：350 ℃；鞘气流速：10 L·min-1；雾化气压力：241.3 kPa；毛细管电压：正离子模式4000 V、负离子模式3500 V；裂解电压：120 V；碰撞能量：5、10、20、40 eV。

在进样分析前，利用调谐液对QTOF-MS/MS 的质量轴进行校正，数据采集过程中采用参比离子进行实时校准。在正离子模式下选择m/z 121.050 8 与m/z 922.009 8 离子作为实时校正质量数；负离子模式下选择m/z 112.988 5 与m/z 1 033.988 1 离子作为实时校正质量数。质谱检测时与理论相对分子质量数误差应小于±5 ppm。

3 结果

3.1 UPLC-QTOF-MS/MS 分析

运用建立的UPLC-QTOF-MS/MS 方法对茅苍术与北苍术75%甲醇提取物进行分析。图1～2 分别为茅苍术与北苍术提取物在正、负离子模式下的总离子流图（TIC）。

采用对照品比对化合物极性大小、质谱裂解规律及特征碎片离子分析，以及比对相关化合物结构鉴定文献及数据库查阅等方法，对质谱数据进行解析。此外，质谱检测时分别设定5、10、20、40 V 四个二级电压，通过比较不同电压时的离子丰度，快速寻找化合物的特征碎片离子。所鉴定化合物的保留时间（tR）、相对分子质量、分子式、质量偏差（ppm）以及特征碎片等信息见表1、表2。

从茅苍术与北苍术中均鉴定出78 个化学成分，包括16 个萜类化合物、10 个聚乙烯炔类化合物、25 个有机酸类化合物、17 个糖苷类化合物和10个其它类化合物。

3.2 化合物鉴定

3.2.1 单萜及倍半萜类 在ESI+模式下，单萜类化合物如峰12 得到m/z 179[M+H]+，其二级质谱得到m/z 161[M+H-H2O]+，m/z 151[M+H-CO]+，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为（4R，S）-4-isopropyl-trans-bicyclo[4.3.0]-2-nonen-8-one。桉叶烷型结构的倍半萜类化合物较多，一般以母核脱H2O，CO 为主，产生m/z 175 的特征碎片离子，通过对各峰的分子离子峰及二级质谱分析，可见峰7、8、10、13、20、22、23、24、25、28、32 均有脱去H2O 及CO等基团后的特征碎片离子，以峰25 为例，在ESI+模式下得到m/z 231[M+H]+，其二级质谱得到m/z 213[M+H-H2O]+，m/z 203[M+H-CO]+，结合精确相对分子质量及与对照品对比，鉴定其为白术内酯Ⅰ。采用类似的方法，通过比较得到的母离子和二级质谱信息，推测峰7 为eudesm-4（15），7-diene-9α，11-diol，峰8 为eudesm-4（15），7-diene-11-ol-9-one，峰10 为白术内酯Ⅲ，峰13 为白术内酰胺，峰20 为3β-羟基苍术酮，峰22 为白术内酯Ⅱ，峰23 为8βethoxyasterolid，峰24 为8β-甲氧基白术内酯Ⅰ，峰28 为芹子二烯酮，峰32 为苍术酮。此外，峰27 得到m/z 259[M+H]+，其二级质谱得到m/z 231[M+H-CO]+，结合精确相对分子质量及与文献[11]对比，鉴定其为7-methoxy-2-methyl-2-（4-methylpent-3-enyl）-2Hchromene。峰29 得到m/z 215[M+H]+，其二级质谱得到m/z 197[M+H-H2O]+，m/z 187[M+H-CO]+，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为呋喃二烯酮。峰34 得到m/z 259[M+H]+，其二级质谱得到m/z 241[M+H-H2O]+，结合精确相对分子质量及与文献[11]对比，鉴定其为2-（3，7-dimethylocta-2，6-dien-1-yl）-6-methylcyclohexa-2，5-diene-1，4-dione。在ESI-模式下，峰33 得到m/z 231[M-H]-，其二级质谱得到m/z 187[M-H-CO2]-，结合精确相对分子质量及与文献[10，12]对比，鉴定其为木香烃内酯。

表1 苍术提取物的UPLC-QTOF-MS/MS 定性分析结果（正离子模式)

续表1 苍术提取物的UPLC-QTOF-MS/MS 定性分析结果（正离子模式)

表2 苍术提取物的UPLC-QTOF-MS/MS 定性分析结果（负离子模式）

续表2 苍术提取物的UPLC-QTOF-MS/MS 定性分析结果（负离子模式）

3.2.2 聚乙烯炔类 在ESI+模式下，峰6 得到m/z 217[M+H]+，其二级质谱得到m/z 203[M+H-CH2]+，m/z 199[M+H-H2O]+，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为（4E，6E，12E）-tetradecatriene-8，10-diyne-1，3-dio。峰9、16、19 得到m/z 183[M+H]+，三者为同分异构体，其二级质谱得到m/z 165[M+H-H2O]+，结合精确相对分子质量及与文献[9，10]对比，推测分别为7-phenyl-2-heptene-4，6-diyn-1-ol、（1Z）-苍术素和苍术素。峰15 得到m/z 289[M+H]+，其二级质谱得到m/z 271[M+H-H2O]+，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为二乙酰苍术素醇。峰18 得到m/z 359[M+H]+，其二级质谱得到m/z 341[M+H-H2O]+，m/z 323[M+H-2H2O]+，结合精确相对分子质量及与文献[9，10]对比，鉴定其为（4E，6E，12E） -1 -acetoxy -3 -isovaleryloxytetradeca -4，6，12-trien-8，10-diyn-14-ol。峰21 得到m/z 241[M+H]+，其二级质谱得到m/z 213[M+H-CO]+，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为乙酰苍术素醇。峰26 得到m/z 303[M+H]+，其二级质谱得到m/z 261[M+H-C3H6]+，结合精确相对分子质量及与文献[9，10]对比，鉴定其为（6E，12E）-tetradecadiene-8，10-diyne-1，3-diol-diacetate。峰31 得到m/z 301[M+H]+，其二级质谱得到m/z 283[M+H-H2O]+，m/z 259[M+H-C3H6]+，结合精确相对分子质量及与文献[9，10]对比，鉴定其为（4E，6E，12E）-tetradecatriene-8，10-diyne-1，3-diol-diacetate。峰33 得到m/z 275 [M+H]+，其二级质谱得到m/z 257 [M+HH2O]+，结合精确相对分子质量及与文献[9，10]对比，鉴定其为2-[（2'E）-3'，7'-dimethyl-2'，6'-octadienyl]-4-methoxy-6-methylphenol。

3.2.3 有机酸类 在ESI+模式下，峰6 得到m/z 169[M+H]+，其二级质谱得到m/z 151[M+H-H2O]+，m/z 141[M+H-CO]+，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为香草酸。在ESI-模式下，峰1 得到m/z 191[M-H]-，其二级质谱得到m/z 173[M-HH2O]-，m/z 155[M-H-2H2O]-，结合精确相对分子质量及与文献[13]对比，鉴定其为奎宁酸。峰2 得到m/z 133[M-H]-，其二级质谱得到m/z 115[M-H-H2O]-，结合精确相对分子质量及与文献[12，13]对比，鉴定其为苹果酸。峰12 得到m/z 337[M-H]-，其二级质谱得到m/z 191 奎宁酸特征性碎片离子，结合精确相对分子质量及与文献[13]对比，鉴定其为肉桂酰奎宁酸。峰22得到m/z 193[M-H]-，其二级质谱得到m/z 149[MH-CO2]-，结合精确相对分子质量及与文献[12，13]对比，鉴定其为阿魏酸。峰27 得到m/z 187[M-H]-，其二级质谱得到m/z 169[M-H-H2O]-，结合精确相对分子质量及与文献[12，13]对比，鉴定其为壬二酸。峰31得到m/z 329[M-H]-，其二级质谱得到m/z 311[MH-H2O]-，m/z 293[M-H-2H2O]-，结合精确相对分子质量及与文献[12，13]对比，鉴定其为三棱酸。峰32 得到m/z 263[M-H]-，其二级质谱得到m/z 235[M-HCO]-，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为naphthol。峰38 得到m/z 455[M-H]-，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，推测为齐墩果酸。峰39 得到m/z 227[M-H]-，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，推测为肉豆蔻酸。峰3、7、9 在ESI-模式下得到m/z 353[M-H]-，三者为同分异构体，均为单咖啡酰奎宁酸类化合物，并且具有m/z 191、179和135 的特征性碎片离子，通过参考相关文献及与对照品比对，新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸的极性依次降低，鉴定化合物3、7、9 分别为新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸。峰8、15、18 在ESI-模式下分子离子峰均为367，具有m/z 191、179、135 的特征性碎片离子，该化合物可能为阿魏酰奎宁酸类，参考其在反相色谱柱的洗脱规律，进而判断上述化合物分别为5-O-阿魏酰奎宁酸、3-O-阿魏酰奎宁酸、4-O-阿魏酰奎宁酸。峰14、26、28 在ESI-模式下分子离子峰均为515，均会失去两分子咖啡酰基、生成m/z 353 的碎片离子峰，继续裂解产生m/z 191、179 的特征碎片离子，推断化合物14、26 和28 分别为异绿原酸B、异绿原酸A 和异绿原酸C。峰36 得到m/z 295[M-H]-，其二级质谱得到m/z 277[M-H-H2O]-，m/z 259[M-H-2H2O]-，结合精确相对分子质量及与文献[11]对比，鉴定其为9，10-环氧-12（Z）-十八碳烯酸。峰37 得到m/z 293[M-H]-，其二级质谱得到m/z 275[M-H-H2O]-，结合精确相对分子质量及与文献[11]对比，鉴定其为（9Z，11E，15Z）-13-羟基-9，11，15-十八碳三烯酸。峰41、42、43、44 的二级质谱中产生一系列m/z 相差14 的碎片离子峰，推测其可能为链状结构，结合精确相对分子质量及与文献[10，11]对比，推测其分别为十八碳-9，12-二烯酸、十六碳烯酸、棕榈酸和十八碳-9-烯酸。

3.2.4 糖苷类 在ESI-模式下，峰6 得到m/z 331[M-H]-，其二级质谱得到m/z 285[M-H-CH2O2]-，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为（1R，2R，4S）-2-hydroxy-1，8-cineole-β-D-glucopyranoside。峰20 得到m/z 371[M-H]-，其二级质谱得到m/z 335[M-H-2H2O]-，结合精确相对分子质量及与文献[9，10]对比，鉴定其为紫丁香苷。峰40 得到m/z 397[M-H]-，其二级质谱得到m/z 379[M-H-H2O]-，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为（5R，7R，10S） -isopterocarpolone -β -D -glucopyranoside。峰4、5、13、19、23、24、25、29、30 均有脱去葡糖基 （Glc）m/z 162 后的特征碎片离子，以峰5 为例，在ESI-模式下得到m/z 447[M-H]-，其二级质谱得到m/z 285[M-H-C6H10O5]-，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为苍术苷A。采用类似的方法，通过比较得到的母离子和二级质谱信息，推测峰4 为（1R，4S，6R）-1，3，3-trimethyl-2-oxabicyclo [2.2.2]oct-6-yl-6-O-β-D-glucopyranosyl-β-Dglucopyranoside，峰13 为 （1S，4S，5S，7R，10R）-10，11，14-trihydroxyguai-3-one-11-O-β-D-glucopyranoside，峰19 为苍术苷I，峰23 为苍术苷F，峰24 为苍术苷E，峰25 为 （1S，5R，7R，10R）-secoatractylolactone-11-O-β-D-glucopyranoside，峰29 为苍术苷G 2-O-β-D-glucopyranoside，峰30 为苍术苷G。峰10、11、16、17、21 均有脱去芹糖基（Api）m/z 132 或芹糖基-（1→6）葡糖基（Api1—6Glc）后的特征碎片离子，以峰17 为例，在ESI-模式下得到m/z 709[M-H]-，其二级质谱得到m/z 577[M-H-C5H8O4]-，m/z 415[M-H-C5H8O4-C6H10O5]-，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为苍术苷H。采用类似的方法，通过比较得到的母离子和二级质谱信息，推测峰10 为二氢紫丁香苷，推测峰11 为淫羊藿次苷F2，推测峰16 为淫羊藿次苷D1，推测峰21 为（2E）-decene-4，6-diyne-1，8-diol-8-O-β-D-apiofuranosyl-（1→6）-β-D-glucopyranoside。

3.2.5 其它类 在ESI+模式下，峰1 得到m/z 166[M+H]+，峰3 得到m/z 205[M+H]+，结合精确相对分子质量及与文献[9]对比，鉴定其分别为L-苯丙氨酸、D-色氨酸。峰4 得到m/z 177[M+H]+，其二级质谱得到m/z 159[M+H-H2O]+，m/z 149[M+H-CO]+，结合精确相对分子质量及与文献[12]对比，鉴定其为羟甲香豆素。峰5 得到m/z 193[M+H]+，其二级质谱得到m/z 165[M+H-CO]+，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为莨菪亭。峰11 得到m/z 163[M+H]+，其二级质谱得到m/z 135[M+H-CO]+，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为黄樟素。峰14得到m/z 127[M+H]+，其二级质谱得到m/z 109[M+H-H2O]+，m/z 81[M+H-H2O-CO]+，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为5-羟甲基-2-呋喃甲醛。峰17 得到m/z 197[M+H]+，其二级质谱得到m/z 167[M+H-CH2O]+，结合精确相对分子质量及与文献[11]对比，鉴定其为2-（联苯基-4-基）乙醛。峰30 得到m/z 279 [M+H]+，其二级质谱得到m/z 261[M+H-H2O]+，结合精确相对分子质量及与文献[10]对比，鉴定其为邻苯二甲酸二丁酯。

在ESI-模式下，峰34 得到m/z 723[M-H]-，其二级质谱得到m/z 677[M-H-CH2O2]-，结合精确相对分子质量及与文献[12]对比，鉴定其为（8Z，8'Z）-1，1'，6，6' -tetrahydroxy -5，5' -diisopropyl -3，3' -dimethyl-8，8'-bis{[（1-phenylethyl）amino]methylene}-2，2'-binaphthalene-7，7'（8H，8'H）-dione。峰35 得到m/z 677[M-H]-，其二级质谱得到m/z 593[M-HC5H8O]-，结合精确相对分子质量及与文献[12]对比，鉴定其为galnon。

4 讨论

本实验对苍术药材的提取条件进行了优化，最终采用75%甲醇作为提取溶剂、超声提取40 min 的方法，该方法具有提取时间短、提取效率高的特点。为了获取更丰富的离子信息，更加全面地推测化合物的结构，本实验同时选用了正、负离子两种质谱扫描模式。另外，通过考察不同流动相体系，最终选用了能有效改善峰形和离子化效果的0.1%甲酸溶液作为水相。

苍术中化学成分较为复杂，各类成分的极性相差较大，通过优化洗脱条件，使尽可能多的成分在色谱柱上实现较好分离。

本研究采用UPLC-QTOF-MS/MS 联用技术对两种苍术基原药材的化学成分进行了快速定性分析，结合各成分在正、负离子模式下的精确分子质量、碎片离子以及保留时间等信息，并通过对照品以及现有文献和相关数据库比对分析，从茅苍术与北苍术75%甲醇提取物中共鉴定出78 个化学成分，其中包括16 个萜类化合物、10 个聚乙烯炔类化合物、25 个有机酸类化合物、17 个糖苷类化合物、10 个其它类化合物。

茅苍术与北苍术中均鉴定得到78 个共有化学成分，各成分相对含量上存在差异，但未鉴定得到非共有成分，可能系两者基原存在种属差异，但在化学成分上并没有本质的差异[10]，后续可结合植物代谢组学方法进行差异成分的探讨。