基于gc-ms技术的化学成分分析与质量评价

基于gc-ms技术的化学成分分析与质量评价

杏仁是姜科植物的阳春砂和绿壳砂。T.L.WuetSenjen)或缩砂(AmomumxanthioidesWall.)的成熟果实。商品砂仁分国产(阳春砂、绿壳砂的成熟果实)和进口(缩砂的成熟果实)两种。砂仁性味温辛,具有温脾、健胃、行气调中、消食、安胎等功效,是我国常用的重要中药材。国内外对不同品种砂仁中阳春砂的研究较多,涉及栽培种植、药理机制、化学成分、萃取方法、质量评价等,也有用ITS-1测序法对阳春砂和绿壳砂进行比较研究的报道。缩砂作为砂仁的一个进口品种,其相关报道较少。在相同条件下对阳春砂、绿壳砂和缩砂的化学成分进行比较研究未见文献报道。近年来,本研究小组致力于中药药效物质和中药质量控制等领域的研究。本文采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对阳春砂、绿壳砂和缩砂的化学成分进行比较,并对指纹图谱进行分区比较,为不同品种砂仁的质量评价及中药的质量控制提供了科学依据。1实验部分1.1号硫酸钠、醚的合成药材阳春砂(广东)、绿壳砂(云南)和缩砂(越南)均购于广州市清平中药专业市场百草药行,经鉴定分别为AmomumvillosumLour,AmomumvillosumLour.var.xanthioidesT.L.WuetSenjen和AmomumxanthioidesWall.的干燥成熟果实。无水硫酸钠和乙醚为分析纯试剂。HP5890型气相色谱仪,HP5972MSD检测器(美国惠普公司),选用DB-5MS(30m×0.25mm×0.25μm)色谱柱。1.2离子流模式GC条件:进样口温度:280℃;接口温度:250℃;载气为氦气,流速为1mL/min;柱前压为80kPa,分流比30∶1;程序升温:60℃保持5min,以3℃/min升至270℃,再以15℃/min升至280℃,保持5min。MS条件:电离方式:EI;电子能量:70eV;离子源温度:180℃;离子流:200μA;扫描质量范围:50～500u。1.3提取砂仁提取物的要素将药材样品粉碎,按中国药典2000版挥发油提取甲法,分别提取挥发油,经乙醚萃取和无水硫酸钠干燥后得到微白色油状物。2结果与讨论2.1砂体质量控制阳春砂、绿壳砂和缩砂的挥发油收率分别为3.36%、3.11%和2.57%,3个品种砂仁的挥发油收率存在一定的差异。按“1.2”条件对挥发性成分进行分析,得到阳春砂、绿壳砂和缩砂挥发性成分的总离子流色谱图,如图1所示。总离子流色谱图中的各色谱峰经扫描后得到质谱图,经过质谱数据库检索,人工谱图解析,并查阅相关质谱文献,确定出砂仁3个品种的化学组成,并应用峰面积归一化法测定其相对含量,结果见表1。(续表1)由表1可知,3个品种砂仁的挥发性成分有一定的差异。从阳春砂、绿壳砂、缩砂中分别检出36、44、45种挥发性成分。其中,共有挥发性成分25种;相对含量超过1%的共有挥发性成分5种,分别为莰烯、柠檬烯、樟脑、龙脑、乙酸龙脑酯。这5种主要成分的保留时间及相对含量,可作为砂仁鉴别和质量控制的必要条件之一。此外,阳春砂与绿壳砂或缩砂的共有挥发性成分均只有25种,而绿壳砂和缩砂的共有挥发性成分多达44种。从绿壳砂或缩砂中检出的芳樟醇、α-异松油烯、异龙脑等20种挥发性成分在阳春砂中均未检出,这表明阳春砂与绿壳砂或缩砂之间存在差异性,可作为区分阳春砂与绿壳砂或缩砂的条件之一。2.2优质砂粒的质量检测阳春砂中相对含量较高的8种挥发性成分依次是:乙酸龙脑酯、樟脑、莰烯、柠檬烯、龙脑、月桂烯、α-蒎烯、α-古巴烯,其含量占阳春砂检出挥发性成分总量的98.77%。绿壳砂中相对含量较高的8种挥发性成分依次是:樟脑、乙酸龙脑酯、龙脑、柠檬烯、莰烯、月桂烯、芳樟醇、α-蒎烯,其含量占绿壳砂检出挥发性成分总量的96.69%。缩砂中相对含量较高的8种挥发性成分依次是:樟脑、乙酸龙脑酯、龙脑、柠檬烯、莰烯、月桂烯、α-蒎烯、反式石竹烯,其含量占缩砂检出挥发性成分总量的96.70%。乙酸龙脑酯与樟脑组成了砂仁药材的主要成分,二者含量之和在阳春砂、绿壳砂、缩砂中分别占87.41%、75.57%、75.12%。但在含量最高的成分方面,3个品种砂仁有所区别:阳春砂中含量最高的成分是乙酸龙脑酯(59.60%),而绿壳砂和缩砂中含量最高的成分均为樟脑(63.02%和60.23%)。阳春砂的特有成分有α-古巴烯、1-甲基-6-异亚丙基二环[3.1.0]己烷、顺-γ-红没药烯等11种,占检出挥发性成分总量的0.42%;缩砂的特有成分仅有[1aR-(1aα,4aβ,7α,7aβ,7bα)]-1,1,7-三甲基-4-亚甲基-1H-十氢环丙基薁(0.02%)1种;绿壳砂中未检出特有成分。此外,在绿壳砂和缩砂中均能检出但在阳春砂中未检出的挥发性成分有芳樟醇、α-异松油烯、异龙脑等20种。砂仁的主要药效成分是乙酸龙脑酯,起止泻、镇痛、抗炎之功效。阳春砂中乙酸龙脑酯的相对含量高达59.60%,是阳春砂中含量最高的成分;而绿壳砂和缩砂中乙酸龙脑酯的相对含量只占其检出挥发性成分总量的12.55%和14.89%。阳春砂中乙酸龙脑酯的相对含量是绿壳砂或缩砂的4倍多。此外,阳春砂的挥发油收率高于绿壳砂或缩砂,因此阳春砂中的药效成分含量远高于绿壳砂或缩砂。阳春砂的品质最好,故不宜用绿壳砂或缩砂代替阳春砂入药。2.3阳春砂和缩砂指纹图谱检测特征峰在总离子流色谱图(图1)中,阳春砂出峰较少,而绿壳砂和缩砂出峰较多。为了更直观地进行比较分析,用虚线将砂仁的总离子流色谱图分成色谱指纹图谱Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个区(见图1)。第Ⅰ区属峰相似区,保留时间为4～12min。该区3个样品的特征峰均较稳定且峰面积较相近。特征峰包括2、3、5和7号峰,分别为α-蒎烯、莰烯、月桂烯和柠檬烯。第Ⅱ区属主要成分区,保留时间为12～26min,3个样品的特征峰在此区表现出一定的差异。特征峰包括10、11、12、14和16号峰,分别为α-异松油烯、芳樟醇、樟脑、龙脑和乙酸龙脑酯。第Ⅲ区属峰密集区,保留时间为26～50min,该区3个样品出峰较多但峰面积均较小。特征峰包括22、26、38、40、45、52和54号峰,分别为α-古巴烯、反式石竹烯、α-雪松烯、杜松烯、[1aR-(1aα,4aβ,7α,7aβ,7bα)]-1,1,7-三甲基-4-亚甲基-1H-十氢环丙基薁、α-紫穗槐烯和杜松醇。阳春砂、绿壳砂和缩砂的指纹图谱从整体上看具有较大的相似性,但根据特征指纹峰进行统计处理又具有一定的差异,如表2所示。第Ⅰ区的2、3、5和7号峰(α-蒎烯、莰烯、月桂烯和柠檬烯)相对含量相近,使得3个样品的第Ⅰ区最为相似。第Ⅱ区的12、14和16号峰相对含量均较大,但已表现出一定的差异:阳春砂中以16号峰面积最大而绿壳砂和缩砂中以12号峰面积最大,且绿壳砂和缩砂在此区中检出了阳春砂中没有的10和11号峰。第Ⅲ区中22号峰为阳春砂特有,45号峰为缩砂特有;26、38、40、54号峰在3个样品中均检出,但相对含量有差异;52号峰在绿壳砂和缩砂中检出但在阳春砂中未检出。由指纹图谱的分区比较可以看出:缩砂的品质与绿壳砂有较大的相似性,但与阳春砂相比有较大差异。3优质砂的质量标准研究表明,不同品种的砂仁药材既有较好的相似性,又存在一定差异。通过对不同品种砂仁的挥发性成分、主要成分、特有成分和药效成分的比较分析表明,阳春砂与绿壳砂或缩砂的差异较大,且阳春砂的药效成分(乙酸龙脑酯)含量远高于绿壳砂或缩砂,故不宜以绿壳砂或缩砂代替阳春砂入药。阳春砂中含量最高的成分是乙酸龙脑酯(59.60%),而绿壳砂和缩砂中含量最高的成分为樟脑(63.02%和60.23%)。中国药典砂仁质量标准中仅规定其挥发油含量大于3%,不能区分阳春砂中乙酸龙脑酯含量最高而绿壳砂或缩砂中樟脑含量最高的差异性。因此,本文认为应增加乙酸龙脑酯和樟脑的含量作为质量标准中的部分内容,以便对不同品种砂仁进行更精确的质量评价