藥對(duì)防風(fēng)-羌活與其單味藥揮發(fā)油共有組分的分析

陳帥華，余蓮芳，李曉如，梁逸曾

(1. 江西科技師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，江西 南昌，330013；2. 中南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410083)

配伍理論是中藥復(fù)方的核心，藥對(duì)是復(fù)方中的最小配伍單位。研究藥對(duì)配伍后與單味藥成分的差異，將為剖析和理解復(fù)方以及研究中藥配伍機(jī)理打下基礎(chǔ)。防風(fēng)-羌活為常用的辛溫解表藥對(duì)[1]。防風(fēng)(RS)味辛甘、性微溫，具有祛風(fēng)解表、疏肝解痙、殺蟲(chóng)止癢之功效；羌活(RSRN)味辛苦、性溫，具有散寒解表、祛風(fēng)勝濕、除痹止痛之功效[2-3]。揮發(fā)油是解表藥對(duì)的有效成分。本文作者分別提取單味藥防風(fēng)、羌活和藥對(duì)防風(fēng)-羌活的揮發(fā)油，利用GC-MS法對(duì)揮發(fā)油成分進(jìn)行檢測(cè)，并采用交互移動(dòng)窗口因子分析法(AMWFA)[4-7]對(duì)藥對(duì)與其單味藥的共有組分進(jìn)行比較分析，采用質(zhì)譜庫(kù)結(jié)合保留指數(shù)對(duì)化合物進(jìn)行定性分析，最后采用總體積積分法進(jìn)行定量分析。針對(duì)二維色譜-光譜矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行解析的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法[8-10]，均存在組分色譜選擇性信息不夠的問(wèn)題。而AMWFA法是一種可對(duì) 2個(gè)復(fù)雜體系進(jìn)行快速比較的分析方法。它通過(guò)挖掘2個(gè)體系中的選擇性信息，不僅可以獲得不同樣本間的共有組分?jǐn)?shù)，還能同時(shí)得到各物質(zhì)對(duì)應(yīng)的光譜或質(zhì)譜信息，是一種復(fù)雜體系解析和快速比較分析的強(qiáng)有力工具，其原理和分析方法見(jiàn)文獻(xiàn)[4-7]。本文作者采用色譜技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)解析方法和保留指數(shù)分析揮發(fā)油成分，以提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1 材料與方法

1.1 儀器與藥材

儀器為：日本島津 QP2010型氣相色譜儀-質(zhì)譜儀。藥材為：防風(fēng)、羌活，均購(gòu)自河南南陽(yáng)藥材公司，經(jīng)湖南中醫(yī)藥研究院中藥研究所鑒定；正構(gòu)烷烴C8～C20(瑞士Fluka Chemika公司)。

1.2 揮發(fā)油提取

藥對(duì)揮發(fā)油的提?。悍Q取干燥的防風(fēng)、羌活各100 g混合，按中華人民共和國(guó)藥典揮發(fā)油提取法提取[11]。

單味藥揮發(fā)油的提?。悍謩e稱取干燥的防風(fēng)和羌活各100 g，按照上述方法提取。

1.3 正構(gòu)烷烴參照系和藥材揮發(fā)油的測(cè)定條件

色譜柱為OV-1( 30 m×0.25 mm)。升溫程序如下：起始溫度為50 ℃，以2 ℃/min的升溫速度升至130℃，再以10 ℃/min升至230 ℃，維持20 min。載氣為He氣，流速為1.0 mL/min；進(jìn)口溫度為250 ℃，界面溫度為280 ℃。EI源電子能量為70 eV，離子源溫度為 230 ℃。倍增電壓為 1.28 kV，掃描范圍為20～600原子質(zhì)量單位，掃描速率為3.8 次/s，溶劑延遲2 min。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析程序用 Matlab 6.1編寫，所分辨的質(zhì)譜在NIST107標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)中檢索。

2 結(jié)果與討論

2.1 AMWFA法對(duì)藥對(duì)防風(fēng)-羌活與單味藥防風(fēng)揮發(fā)油共有組分的比較與分析

圖 1所示為防風(fēng)、羌活和藥對(duì)防風(fēng)-羌活揮發(fā)油的GC-MS總離子流圖譜(TIC)。選取防風(fēng)TIC中保留時(shí)間為13.331～13.998 min的X峰簇和藥對(duì)防風(fēng)-羌活TIC中保留時(shí)間為13.498～14.162 min的Y峰簇進(jìn)行解析，圖2所示為X和Y 2個(gè)峰簇的放大圖譜。

采用多組分光譜相關(guān)色譜和反投影多組分光譜相關(guān)色譜分析，表明X和Y峰簇幾乎完全被對(duì)方包含。為進(jìn)一步確定 2個(gè)體系中的共有組分?jǐn)?shù)，采用AMWFA法進(jìn)行共有秩分析。圖3所示為共有秩分析結(jié)果。

獲得了2個(gè)體系中的共有組分?jǐn)?shù)后，再解析物質(zhì)的純質(zhì)譜。按照AMWFA法，在共有組分?jǐn)?shù)為1的區(qū)域，可以從其特征向量中獲取對(duì)應(yīng)的純質(zhì)譜。直接以X峰簇轉(zhuǎn)換的二維數(shù)據(jù)為基矩陣，用移動(dòng)窗口技術(shù)對(duì)整個(gè)Y矩陣(即Y峰簇轉(zhuǎn)換的二維數(shù)據(jù))進(jìn)行掃描(移動(dòng)窗口數(shù)為3)，得到保留時(shí)間與共有組分?jǐn)?shù)關(guān)系的共有組分秩圖，如圖 4(a)所示。在移動(dòng)窗口掃描過(guò)程中，通過(guò)公式計(jì)算，得到各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的質(zhì)譜和相鄰2點(diǎn)質(zhì)譜的相似度。以相似度和保留時(shí)間作圖，得到質(zhì)譜自相關(guān)曲線，如圖4(b)所示。在共有組分秩圖中，可以獲得 3個(gè)共有組分?jǐn)?shù)為 1的區(qū)域(13～38，88～111，132～144)。其對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜自相關(guān)曲線也出現(xiàn)了3個(gè)平臺(tái)，且相似度幾乎為1?？蓮倪@3個(gè)平臺(tái)中的任意一點(diǎn)分別提取共有組分的純質(zhì)譜，將解析出的質(zhì)譜與NIST107標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)進(jìn)行匹配，可知：組分1，2和3分別為 Furan，2-pentyl-，Octanal和beta-Myrcene，其相似度分別為99.47%，94.83%和95.21%。最后得到峰簇X和Y的色譜流出曲線，如圖5所示。表明X和Y均為1個(gè)三組分重疊形成的峰簇。

2.2 保留指數(shù)

Vanden等[12]定義了程序升溫保留指數(shù)：

式中：t為保留時(shí)間；x為待分析的化合物的碳原子數(shù)；n和n+1分別為正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)。

本文使用的程序升溫保留指數(shù)計(jì)算方法就是采用此公式。利用保留指數(shù)對(duì)質(zhì)譜圖相近的同分異構(gòu)體進(jìn)行鑒別，結(jié)果較文獻(xiàn)中的傳統(tǒng)方法更加準(zhǔn)確、可靠[13-14]。

圖1 防風(fēng)、羌活與藥對(duì)防風(fēng)-羌活揮發(fā)油總離子流圖譜Fig.1 Total ion chromatograms patterns of volatile oils of RS, RSRN and HP RS-RSRN

圖2 放大的X峰簇和Y峰簇的總離子流圖譜Fig.2 Total ion chromatograms for X peak cluster and Y peak cluster

圖3 共有秩分析結(jié)果Fig.3 Results of common rank analysis

圖4 共有組分解析結(jié)果Fig.4 Resolution results of common components

2.3 揮發(fā)油組分的定量分析

對(duì)解析后的所有色譜采用總體積積分法積分，可得到各個(gè)組分的定量分析結(jié)果，防風(fēng)、羌活和藥對(duì)防風(fēng)-羌活鑒定的化合物數(shù)量分別為 79，70和74個(gè)，定性組分含量(體積分?jǐn)?shù))分別占防風(fēng)、羌活和藥對(duì)防風(fēng)-羌活揮發(fā)油總含量的85.81%，87.35%和86.76%。三者的揮發(fā)油主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。

2.4 藥對(duì)與單味藥之間揮發(fā)性成分的比較與分析

由表1可見(jiàn)，防風(fēng)揮發(fā)油主要組分為：苯亞甲基苯甲醛(14.85%)，鐮葉芹醇(10.78%)，D-檸檬烯(5.53%)，辛醛(4.98%)和(S)-1-甲基-4-(5-甲基-1-亞甲基-4-己烯基)-環(huán)己烯(4.86%)等；羌活揮發(fā)油主要組分為：α-蒎烯(20.93%)，D-檸檬烯(9.57%)，α-萜品醇(8.05%)，4-甲基-1-(異丙基)-3-環(huán)己-1-醇(5.74%)，γ-松油烯(4.83%)和莰烯(3.28%)等；藥對(duì)防風(fēng)-羌活揮發(fā)油主要組分為：α-蒎烯(22.32%)，α-萜品醇(8.18%)，D-檸檬烯(7.71%)，4-甲基-1-(異丙基)-3-環(huán)己-1-醇(5.98%)，莰烯(3.38%)，乙酸龍腦酯(2.36%)和辛醛(1.89%)等。從揮發(fā)油組分?jǐn)?shù)及含量來(lái)看，藥對(duì)揮發(fā)油組分主要來(lái)自于單味藥羌活，但化學(xué)成分種類基本為2個(gè)單味藥的加和，單味藥揮發(fā)油組分的含量在藥對(duì)中發(fā)生了變化。

圖5 解析后的X峰簇和Y峰簇的色譜Fig.5 Resolved chromatograms for peak clusters X and Y

藥對(duì)防風(fēng)-羌活與單味藥防風(fēng)共有的揮發(fā)油組分為44個(gè)，與單味藥羌活共有的揮發(fā)油組分為53 個(gè)。單味藥中有些成分在藥對(duì)中消失，同時(shí)，藥對(duì)中也有一些新成分產(chǎn)生，其原因可能是合煎中的化學(xué)反應(yīng)(如氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、縮合反應(yīng)和水解反應(yīng)等)與物理變化(如増溶作用、吸附作用等)，其具體作用類型有待進(jìn)一步研究[15-16]。

表1 防風(fēng)、羌活與藥對(duì)防風(fēng)-羌活揮發(fā)油的主要化學(xué)成分Table 1 Main chemical components of volatile oils from RS, RSRN and HP RS-RSRN

3 結(jié)論

(1) 防風(fēng)、羌活和藥對(duì)中鑒定的化合物數(shù)量分別為79，70和74個(gè)，定性組分含量分別占防風(fēng)、羌活和藥對(duì)揮發(fā)油總含量的85.81%，87.35%和86.76%。

(2) 藥對(duì)與單味藥防風(fēng)共有組分為44個(gè)，與單味藥羌活共有組分為53個(gè)。

(3) 藥對(duì)揮發(fā)油組分主要來(lái)自于單味藥羌活，但化學(xué)成分種類基本為2個(gè)單味藥的加和，而單味藥揮發(fā)油組分的含量在藥對(duì)中發(fā)生了變化。

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