西红花,又称藏红花,是世界上最昂贵的香料之一,其花朵呈现一种精致的紫色色调,内部的丝状红色柱头非常珍贵。在秋天,红色柱头通过手工采摘并分离,生产一磅(0.45公斤)的西红花柱头需要7万朵花。这些红色柱头可以用作香料、染料并且具有药用价值。

  西红花内有非常多的提取物,主要成分为西红花苷、苦番红花素、西红花酸等。其中许多化合物有公认的药理活性, 比如西红花苷在治疗心血管疾病方面具有一定的作用。

  用甲醇对西红花柱头的主要成分进行了提取后,得到的多数为极性化合物。图4为紫外波长 440nm 下的分离图。在前18分钟,由于流动相为弱极性(86- 82% CO2),紫外检测器下无化合物被洗脱下来。当流动相的极性通过梯度增加时,几种极性化合物被依次洗脱。其中的主要提取物西红花酸易与几种糖(葡萄糖、龙胆二糖和三氯蔗糖)结合形成西红花苷。因为西红花酸与糖分子的共价键导致极性的强烈增加,并使西红花苷具有亲水性,所以在氨基柱上的分离出峰时间比较晚[7-9]。

  在质谱检测上,我们使用电喷雾离子源(ESI),这是一种常压下的温和电离方法,可以在正离子(ESI+)或负离子(ESI-)下进行。在正离子模式下,通常会形成钠加合物([M+Na]+)或质子加合物([M+H]+)。在负离子模式下,([M-H]-)离子通常是由于失去一个质子而形成的。根据样品及其性质的不同,也可以形成多种带电产物。

  图5与图6展示了西红花甲醇提取物通过 Sepiatec SFC-50 结合 MS 检测器后的分离图谱,信号基于不同的 m/z(质子数/电荷数)。根据质谱结果我们可以推断出表1的结构式结果。

  西红花苷Ⅰ是由西红花酸和两个龙胆二糖分子组成。在图5中,该化合物 ESI+ 模式下的检测 m/z 为 999-999.5,其加合物由钠(m/z 23 g/mol)和样品分子(m/z 976.4 g/mol)组成。在 ESI- 模式下也可以检测到西红花苷Ⅰm/z 为975.5-976。其对应的图6质谱图为(a)与(b)。

  在 ESI 过程中,样品分子会被碎片化,特别是在 ESI- 模式中。例如,西红花苷Ⅰ和西红花苷Ⅱ上的葡萄糖基团在ESI-模式下的脱离,导致其在图5(g) m/z 651.4-651.9[M-H]- 中也被鉴定出来。

  Sepiatec SFC-50 可以有效分离西红花柱头内结构相似的提取物,为了鉴别里面的未知成分,采用 SFC-UV/MS 结合的形式,适用于多数天然产物应用。相比 HPLC 的流动相,超临界二氧化碳具有高扩散系数和低粘度的特点,并且得益于二氧化碳的弱酸性,无需加入甲酸也能获得不错的峰型。在选择性上,由于 SFC 属于正相色谱,在出峰顺序和时间上与传统的 RP-LC 完全不同,这使得 SFC 在分离一些化合物组分时具备出峰时间上的优势。比如本次分离中的西红花苷Ⅲ,在图2的 RP-LC 中,出峰顺序靠后,时间在 60 分钟之后;而在图5的 SFC 中,其出峰顺序靠前,时间在 28-29 分钟。这在分离一些极性偏弱的化合物时可以节省很多时间。

  叶潇,张东,冯伟红,梁曜华,刘晓谦,李春,王智民.栀子类药材中西红花苷类成分的定性定量分析[J/OL].中国中药杂志.

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