中藥女貞子的B—Z化學(xué)振蕩指紋圖譜研究

摘要：研究了中藥女貞子-KBrO3-MnSO4-H2SO4-CH3COCH3體系的B-Z化學(xué)振蕩反應(yīng)，考察了女貞子提取液不同濃度和反應(yīng)溫度對(duì)女貞子振蕩指紋圖譜的振蕩誘導(dǎo)期、平均振蕩周期、振蕩壽命的影響。結(jié)果表明，中藥女貞子可以在一定濃度和溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生明顯的化學(xué)振蕩，振蕩誘導(dǎo)期與濃度呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系；計(jì)算得到的振蕩誘導(dǎo)期表觀活化能為33.37 kJ/mol，平均振蕩周期的表觀活化能為74.20 kJ/mol，并討論了反應(yīng)機(jī)理。

關(guān)鍵詞：化學(xué)振蕩；女貞子；指紋圖譜

中圖分類號(hào)：O657.15；S567.1+9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）14-3357-04

中草藥具有治療疾病的作用是由于它參與了人體或動(dòng)物的血液循環(huán)及代謝過(guò)程；人體的活動(dòng)如心跳、情緒、飲食等都存在著周期性的變化，這種生物節(jié)律可通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)手段予以顯現(xiàn)，如心電圖是心臟跳動(dòng)時(shí)的體電流與時(shí)間的周期性波動(dòng)行為，實(shí)質(zhì)上是人體或動(dòng)物的振蕩行為[1]。人體若產(chǎn)生病變，則人體相應(yīng)的振蕩波形會(huì)出現(xiàn)紊亂，外在表現(xiàn)是生理上出現(xiàn)不適。而中草藥通過(guò)補(bǔ)充或增強(qiáng)人體機(jī)能，可以糾正這些異常的振蕩[2]；所以研究中草藥的振蕩行為顯得十分必要。

女貞子（Fructus ligustri lucidi）為木犀科（Oleaceae）女貞屬（Ligustrum L.）植物女貞（L. lucidum Ait.）的果實(shí)，是一種傳統(tǒng)的中草藥，具有補(bǔ)益肝腎、清熱明目的功效，主治頭昏目眩、腰膝酸軟、遺精、耳鳴、須發(fā)早白等病征[3]。女貞子藥用組分復(fù)雜[4-6]，有效成分、作用機(jī)制和活性原理目前還不太清楚。如果把女貞子作為一個(gè)整體，采用化學(xué)振蕩方法研究女貞子的化學(xué)振蕩行為，確定其振蕩反應(yīng)的濃度范圍，就可以從理論上得到女貞子的最佳用量范圍，進(jìn)而探討女貞子用量對(duì)振蕩圖譜的影響，給出女貞子化學(xué)振蕩反應(yīng)的振蕩參數(shù)，并繪制出能顯示藥物特性的振蕩指紋圖譜[7-12]，這樣既具有中醫(yī)藥的特點(diǎn)、又具有高科技的特征，這對(duì)于中醫(yī)治療疾病的理論闡述及機(jī)理研究有一定的現(xiàn)實(shí)意義。因此試驗(yàn)采用以Mn2+為催化劑的B-Z（Belousov-Zhabotinsky）振蕩反應(yīng)體系（呈現(xiàn)化學(xué)振蕩現(xiàn)象的含溴酸鹽的反應(yīng)系統(tǒng)）獲得中藥女貞子化學(xué)振蕩的指紋圖譜，通過(guò)在反應(yīng)體系里考察女貞子提取液濃度和反應(yīng)溫度對(duì)指紋圖譜的影響，得到女貞子發(fā)生化學(xué)振蕩反應(yīng)時(shí)的提取液濃度和反應(yīng)溫度范圍，并計(jì)算出振蕩誘導(dǎo)期和平均振蕩周期相對(duì)應(yīng)的表觀活化能等振蕩參數(shù)，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

供試女貞子在黃州市藥材市場(chǎng)購(gòu)得；試劑主要有KBrO3、MnSO4、H2SO4、CH3COCH3等，均為分析純；儀器主要是ZD-BZ振蕩實(shí)驗(yàn)裝置（南京桑力電子設(shè)備廠）、SYC-15B超級(jí)水浴恒溫槽（南京桑力電子設(shè)備廠）、SWQ智能數(shù)字恒溫控制器（南京桑力電子設(shè)備廠，恒溫誤差±0.1 K）、213型鉑電極（上海精密科學(xué)儀器有限公司）、217型飽和氯化鉀甘汞電極（上?？祵庪姽饧夹g(shù)有限公司）、AR5120電子天平 （上海精科儀器廠）。

1.2 方法

1.2.1 女貞子提取液制備 女貞子提取液通過(guò)最傳統(tǒng)的煎煮方式得到。稱取若干重量的女貞子，放入燒杯中，加200 mL的去離子水，用電爐先大火煮45 min，然后再小火煎15 min，冷卻后轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中稀釋至刻度，待用。

1.2.2 女貞子提取液在振蕩反應(yīng)體系中的特征振蕩指紋圖譜構(gòu)建 化學(xué)振蕩反應(yīng)在外帶SYC-15B超級(jí)水浴恒溫槽的夾層玻璃反應(yīng)器中進(jìn)行，溫度由超級(jí)水浴恒溫槽控制，反應(yīng)體系溫度控制在（310.00+0.15）K，恒定攪拌速度。先將10 mL KBrO3（0.25 mol/L）加到夾層玻璃反應(yīng)器中并恒溫10 min，再依次加入反應(yīng)物MnSO4（0.02 mol/L）、CH3COCH3（0.54 mol/L）、H2SO4 （0.90 mol/L）、女貞子提取液（0.040 g/mL）各10 mL，混合后組成振蕩反應(yīng)體系，用213型鉑電極與217型飽和氯化鉀甘汞電極測(cè)定反應(yīng)體系的電位（E）隨時(shí)間（t）的變化（計(jì)時(shí)電位法），并由計(jì)算機(jī)記錄E-t曲線[13]。

1.2.3 女貞子提取液濃度對(duì)化學(xué)振蕩的影響 固定振蕩反應(yīng)體系中各反應(yīng)物KBrO3、MnSO4、H2SO4、CH3COCH3的濃度，反應(yīng)體系溫度控制在（310.00+0.15）K，通過(guò)改變女貞子提取液的濃度研究振蕩反應(yīng)的變化；女貞子提取液的濃度分別是0.040、0.048、0.054、0.060 g/mL。為保證圖譜的重現(xiàn)性和準(zhǔn)確性，要求做到以下幾點(diǎn)：①溶樣時(shí)間應(yīng)相同；②攪拌充分且速度應(yīng)恒定；③取同一批次女貞子提取液；④加樣順序不變[2]。

1.2.4 反應(yīng)體系溫度對(duì)化學(xué)振蕩的影響 在振蕩反應(yīng)體系中固定女貞子提取液濃度為0.040 g/mL，在ZD-BZ振蕩實(shí)驗(yàn)裝置中調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度分別為（305.00+0.15）、（310.00+0.15）、（315.00+0.15）、（321.00+0.15）K，以比較反應(yīng)體系里不同溫度對(duì)振蕩反應(yīng)的影響。利用公式ln（1/t）=-E/RT+C，分別以振蕩平均周期的自然對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，以反應(yīng)溫度的倒數(shù)為橫坐標(biāo)，探討誘導(dǎo)期和平均振蕩周期與反應(yīng)溫度的關(guān)系。計(jì)算誘導(dǎo)期和平均振蕩周期的表觀活化能[14，15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 女貞子提取液特征振蕩指紋圖譜

圖1是KBrO3、MnSO4、H2SO4、CH3COCH3各反應(yīng)物溶液10 mL組合在反應(yīng)溫度控制在（310.00+0.15）K時(shí)、加入0.040 g/mL女貞子提取液10 mL組成的振蕩反應(yīng)體系于ZD-BZ振蕩實(shí)驗(yàn)裝置中得到的典型指紋圖譜。從圖1可以明顯看出，該反應(yīng)體系的振蕩反應(yīng)誘導(dǎo)期短，其周期和振幅隨著反應(yīng)的進(jìn)程逐漸變??；而在實(shí)際過(guò)程中觀察到，反應(yīng)體系溶液顏色隨反應(yīng)的進(jìn)程逐漸變淺，在反應(yīng)停止后，溶液顏色已接近無(wú)色透明。并且在振蕩停止后，若再次加入女貞子提取液進(jìn)行振蕩，又可以產(chǎn)生女貞子的特征指紋圖譜；重復(fù)若干次，其振蕩特征參數(shù)的誘導(dǎo)期、周期、振幅及最高電位的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于2.0%。但如果在振蕩結(jié)束時(shí)補(bǔ)充加入KBrO3或CH3COCH3等反應(yīng)物，則化學(xué)振蕩反應(yīng)不再發(fā)生，沒(méi)有起振。這個(gè)結(jié)果充分表明，試驗(yàn)得到的指紋圖譜是中藥女貞子的特征B-Z化學(xué)振蕩圖譜，而且特征指紋圖譜穩(wěn)定、重現(xiàn)性良好、數(shù)據(jù)可靠，是中藥女貞子特性的體現(xiàn)。

2.2 女貞子提取液濃度對(duì)化學(xué)振蕩的影響

圖2是反應(yīng)體系溫度控制在（310.00+0.15） K時(shí)固定反應(yīng)物KBrO3、MnSO4、H2SO4、CH3COCH3濃度及加樣順序等條件只改變女貞子提取液濃度的化學(xué)振蕩指紋圖譜。從圖2可見，女貞子提取液的濃度對(duì)反應(yīng)體系振蕩的誘導(dǎo)期、振蕩周期和振蕩壽命參數(shù)都有影響；隨著女貞子提取液濃度的增加，誘導(dǎo)期和平均振蕩周期也增加，但振蕩壽命變短，具體結(jié)果見表1。從表1中可以清楚看到，在高濃度時(shí)振蕩幅度低，振蕩壽命短；而在低濃度時(shí)振蕩幅度高，振蕩壽命較長(zhǎng)。依據(jù)這一特點(diǎn)可以給醫(yī)生提供建議，在給病人用藥的時(shí)候可以依據(jù)病情的輕重來(lái)調(diào)整用藥量，對(duì)重癥疾病加大用藥量，促使藥物快速吸收循環(huán)，達(dá)到迅速控制之目的；而對(duì)慢性疾病可降低藥量，盡量保持藥效持久，以利達(dá)到最好的治療效果[6]。

當(dāng)然，在該振蕩體系中，并不是任意濃度的女貞子提取液都可以產(chǎn)生化學(xué)振蕩的，只有在一定的濃度范圍內(nèi)才能發(fā)生[16]。經(jīng)試驗(yàn)得出的提取液濃度范圍為0.036～0.072 g/mL。當(dāng)女貞子提取液濃度大于0.072 g/mL或小于0.036 g/mL，均不能產(chǎn)生振蕩。這說(shuō)明女貞子只有在一定劑量范圍才能起到有效作用，任意的減少或增加其劑量，則治療作用會(huì)減弱甚至消失。特別要提出的是試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，女貞子提取液濃度與振蕩誘導(dǎo)期呈現(xiàn)出較好的線性關(guān)系（圖3），這有望建立一種新的方法來(lái)分析中藥女貞子的藥用成分含量。

2.3 反應(yīng)溫度對(duì)化學(xué)振蕩的影響

反應(yīng)溫度對(duì)化學(xué)振蕩的影響結(jié)果見表2。從表2可以明顯看出，隨著反應(yīng)溫度的增加，振蕩誘導(dǎo)期在逐漸縮短，并且平均振蕩周期也在縮短。說(shuō)明在女貞子提取液濃度相同的條件下，隨著溫度的升高，反應(yīng)速率在加快。根據(jù)公式ln（1/t）=-E/RT+C[2]，分別以振蕩平均周期的自然對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)、以反應(yīng)溫度的倒數(shù)為橫坐標(biāo)，得到了振蕩誘導(dǎo)期和平均振蕩周期與溫度的關(guān)系（圖4），并計(jì)算出振蕩誘導(dǎo)期表觀活化能為33.37 kJ/mol，平均振蕩周期的表觀活化能為74.20 kJ/mol，兩者的相關(guān)系數(shù)均大于0.988。

2.4 化學(xué)振蕩機(jī)理的探討

由于多糖和苷類無(wú)還原性，而其水解產(chǎn)物還原糖具有還原性。根據(jù)試驗(yàn)實(shí)際，反應(yīng)體系的電勢(shì)發(fā)生了連續(xù)變化，從而斷定多糖或苷類結(jié)構(gòu)中的結(jié)合鍵首先因水解而發(fā)生斷裂，形成了具有還原性的葡萄糖（或果糖）及苷元2種產(chǎn)物；葡萄糖中的醛基易于氧化，它可使Mn3+還原成Mn2+、Br2還原成Br-；與此同時(shí)，丙酮分子中的氫極易接受親電的Br2與Mn3+，還會(huì)因BrO3-與Mn2+在H+存在下再次產(chǎn)生Br2與Mn3+，這種周而復(fù)始的反應(yīng)就形成了化學(xué)振蕩圖譜。

3 小結(jié)

通過(guò)對(duì)女貞子-KBrO3-MnSO4-H2SO4-CH3COCH3體系B-Z化學(xué)振蕩體系的研究，發(fā)現(xiàn)中藥女貞子提取液在一定濃度和溫度范圍內(nèi)能產(chǎn)生明顯的振蕩反應(yīng)，反應(yīng)溫度和女貞子提取液濃度均能對(duì)女貞子的振蕩指紋圖譜產(chǎn)生一定的影響。其中振蕩誘導(dǎo)期與女貞子提取液濃度呈現(xiàn)出較好的線性關(guān)系，并計(jì)算出振蕩誘導(dǎo)期表觀活化能為33.37 kJ/mol，平均振蕩周期的表觀活化能為74.20 kJ/mol。

中草藥化學(xué)信息是由多種化學(xué)成分綜合構(gòu)成的，目前研究較多的是利用高效液相色譜法（HPLC）建立中草藥的指紋圖譜。然而HPLC法使用的儀器昂貴，分析樣品時(shí)柱前處理過(guò)程復(fù)雜，分析結(jié)果及重復(fù)性的精度對(duì)試驗(yàn)操作人員要求較高。而中草藥化學(xué)振蕩技術(shù)瞄準(zhǔn)中草藥應(yīng)用中存在的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，利用靈敏度高、選擇性強(qiáng)的振蕩技術(shù)獲得中草藥振蕩特征圖譜，綜合考慮了混合體系多組分的相互影響，使復(fù)雜問(wèn)題變得簡(jiǎn)單化、經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題科學(xué)化。同時(shí)克服了目前其他方法所得到的指紋圖譜不能表明中草藥成分來(lái)源的弊端，使中草藥特性及協(xié)同作用真正體現(xiàn)在指紋圖譜之中[10]。在此基礎(chǔ)上，如果進(jìn)一步開展譜效學(xué)研究，可使中草藥質(zhì)量與其藥效真正結(jié)合起來(lái)，有助于闡明中草藥的作用機(jī)理[19]?？傊?，振蕩指紋圖譜是對(duì)中草藥指紋圖譜的補(bǔ)充與發(fā)展，它反映了藥物體系的綜合特征，較好地表達(dá)了中草藥的特性，為中草藥的指紋圖譜研究找到了一條新路，這對(duì)于提高中草藥質(zhì)量、促進(jìn)中草藥現(xiàn)代化具有重要意義。

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