不同產(chǎn)地黃芪的電化學指紋圖譜研究

胡俊平 李國凱 任云

摘要：在BrO3--Mn2+-H+-CH3COCH3振蕩體系中加入黃芪為反應底物，通過電化學工作站測定黃芪的電化學指紋圖譜，設計正交試驗考察建立黃芪電化學指紋圖譜的條件并考察黃芪加入量、藥材粒度對黃芪電化學指紋圖譜的影響。結(jié)果表明，黃芪加入量0.5 g，粒度為80目時可以取得理想的電化學指紋圖譜。在此測定條件下，研究不同產(chǎn)地黃芪的電化學指紋圖譜，通過分析圖譜中的特征物理參數(shù)，達到鑒定黃芪真?zhèn)魏蛯Σ煌a(chǎn)地黃芪進行質(zhì)量評價的目的。

關(guān)鍵詞：電化學指紋圖譜;黃芪;不同產(chǎn)地;質(zhì)量評價;正交試驗;真?zhèn)舞b定;質(zhì)量評價;產(chǎn)地鑒別

中圖分類號： S567.23+9.01 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）12-0224-04

黃芪（Radix Astragali）為豆科植物膜莢黃芪或蒙古黃芪的干燥根，具有健脾補中、利水消腫、升陽舉陷、利尿之功效，主要分布在山西、甘肅、黑龍江、吉林、遼寧、河北、內(nèi)蒙等地。黃芪的化學成分為黃芪皂苷、黃酮、多糖、單糖、生物堿、葉酸、多種氨基酸以及人體所需要的微量元素[6]。本研究分析了黃芪在BrO3--Mn2+-H+-CH3COCH3體系中做振蕩反應的電化學指紋圖譜，其特征物理量為（1）誘導時間（t誘導）：從加入試劑到振蕩發(fā)生的時間;（2）振蕩壽命（t振蕩）：振蕩開始到振蕩結(jié)束的時間;（3）最高電位（Emax）：振蕩曲線的電位最高值;（4）平衡電位（E平衡）：振蕩結(jié)束時所對應的電位。同時，本研究探討了振蕩體系各物質(zhì)濃度、溫度、藥材粒度、加入量等對電化學指紋圖譜的影響，分析了不同產(chǎn)地黃芪電化學指紋圖譜的特征，結(jié)果表明不同產(chǎn)地黃芪的電化學指紋圖譜有明顯區(qū)別，該方法可用于黃芪藥材的產(chǎn)地鑒別[7]。

1 儀器與材料

1.1 儀器

WK-600A高速藥物粉碎機（山東省青州市精誠機械有限公司）;DF-101S聚熱式恒溫加熱磁力攪拌器（河南省鞏義市予華儀器有限公司）;電化學工作站（瑞士萬通204）;燒杯;容量瓶;玻璃棒;滴管。

1.2 試劑與材料

硫酸錳（優(yōu)級純，天津市北方天醫(yī)化學試劑廠），硫酸（分析純，山東省煙臺市雙雙化工有限公司），溴酸鈉（分析純，國藥集團化學試劑有限公司），丙酮（分析純，山東省煙臺市雙雙化工有限公司）;蒸餾水。內(nèi)蒙古固陽黃芪、吉林安圖黃芪、山西沁源黃芪、甘肅隴西黃芪均從河北省邯鄲仁泰大藥房購買，河北涉縣黃芪由德路康中藥材種植有限公司提供。

2 方法與結(jié)果

2.1 電化學指紋圖譜的測定

在轉(zhuǎn)速為300 r/min的磁力攪拌下， 控制（37±0.05） ℃的反應溫度，分別加入1.000 0 g干燥至恒質(zhì)量的黃芪粉末、0.4 mol/L 的丙酮溶液5 mL和0.04 mol/L的硫酸錳溶液 5 mL 于恒溫反應器中，開啟電化學工作站，10 min后，通過注射器迅速加入0.2 mol/L的溴酸鉀溶液10 mL，立即開始記錄反應電壓和時間數(shù)據(jù)至振蕩反應結(jié)束，即獲得電化學指紋圖譜[8]，如圖1所示。

2.2 電化學指紋圖譜的重現(xiàn)性

按照“2.1”節(jié)步驟，平行測定黃芪電化學指紋圖譜5次，如圖2所示。在相同試驗條件下，電化學指紋圖譜的各種特征物理參數(shù)相差較小，RSD≤5%，具體數(shù)據(jù)見表1，結(jié)果顯示試驗的重現(xiàn)性良好[5]。

2.3 正交試驗設計

根據(jù)Field等的研究[9-10]得出的化學振蕩體系配方，對黃芪電化學指紋圖譜的檢測條件進行正交試驗，選取溫度、丙酮、硫酸錳、溴酸鉀、硫酸為考察因素，各個因素選取4個水平（表2），正交試驗設計見表3。

按照“2.1”節(jié)步驟，以黃芪為試驗對象，獲得相應的電化學指紋圖譜的誘導時間和振蕩壽命的數(shù)據(jù)見表3。由表3可知，影響電化學指紋圖譜的誘導時間最明顯的因素為丙酮濃度和反應溫度，優(yōu)化組合為A4B2C1D2E3。為了盡可能縮短試驗時間，同時獲得豐富的圖譜信息，應綜合考察誘導時間與振蕩壽命的參數(shù)，根據(jù)正交試驗的結(jié)果得出建立黃芪電化學指紋圖譜的最佳條件：溫度45 ℃，0.2 mol/L丙酮溶液7 mL，0.05 mol/L 硫酸錳溶液3 mL，0.2 mol/L溴酸鉀10 mL，4 mol/L 硫酸12 mL。

2.4 中草藥加入量對指紋圖譜的影響

分別稱取黃芪粉末0、0.3、0.5、0.8、1.0 g，在最優(yōu)條件組合下，利用“2.1”節(jié)步驟進行試驗來繪制電化學指紋圖譜，得到圖3，數(shù)據(jù)見表4。

通過圖4誘導時間和振蕩壽命與黃芪加入量的關(guān)系可以看出，隨著黃芪加入量的增多，誘導時間和振蕩壽命在逐漸減小。進一步分析表4數(shù)據(jù)，可推到出誘導時間和振蕩壽命與黃芪加入量之間具有一定的線性關(guān)系。根據(jù)表4數(shù)據(jù)，黃芪用量（m）與誘導時間、振蕩壽命之間的關(guān)系進。試驗數(shù)據(jù)線性回歸結(jié)果表明，誘導時間和振蕩壽命與黃芪用量均有良好的線性關(guān)系，線性方程分別為

2.5 粒度對電化學指紋圖譜的影響

精確稱量0.500 0 g黃芪粉末，分別選用40、60、80目粒度的粉末測定其電化學指紋圖譜（圖4）。

分析圖5可知，隨著粉末粒度的增加，其誘導時間和振蕩壽命均有減少的趨勢，為了指紋圖譜在短時間包含較多信息，選擇80目為最佳測定粒度。

2.6 不同產(chǎn)地黃芪的電化學指紋圖譜研究

由正交試驗和黃芪加入量及粒度的試驗可得最佳控制條件為溫度45 ℃，0.2 mol/L丙酮溶液7 mL，0.05 mol/L硫酸錳溶液3 mL，0.2 mol/L溴酸鉀10 mL，4 mol/L硫酸12 mL，黃芪加入量為0.5 g，粒度80目。在相同的條件下按照“2.1”節(jié)方法分別測定甘肅隴西縣、吉林安圖縣、山西沁源縣、河北涉縣、內(nèi)蒙古固陽縣黃芪電化學指紋圖譜，測定結(jié)果見圖6，特征物理參數(shù)見表5。

由圖6可看出，不同產(chǎn)地或來源的中藥對振蕩反應的影響不同，導致E-t曲線的誘導時間、振蕩壽命、最大電位、平衡電位等可量化信息和誘導曲線、振蕩曲線、振蕩波形等直觀信息的變化不同，其電化學指紋圖譜具有特征性，故可以利用電化學指紋圖譜對不同產(chǎn)地黃芪進行鑒定。

通過比較表5不同產(chǎn)地黃芪電化學指紋圖譜參數(shù)可知，誘導時間和振蕩壽命隨黃芪產(chǎn)地呈相似的變化規(guī)律，產(chǎn)地甘肅隴西縣的黃芪電化學指紋圖譜誘導時間最短，僅為 6.897 min，振蕩壽命也最短，為9.868 min。而其他4個產(chǎn)地的黃芪電化學指紋圖譜的誘導時間和振蕩壽命較長，故可表明甘肅省隴西縣產(chǎn)地的黃芪參加反應的有效成分較多，其反應最為迅速，可初步推斷隴西縣產(chǎn)地黃芪質(zhì)量較好。

3 結(jié)論

本研究利用封閉體系中的丙二酸作為耗散物的B-Z振蕩體系詳細研究了不同產(chǎn)地黃芪的電化學指紋圖譜，并對電化學指紋圖譜測定條件及定量分析進行討論。研究結(jié)果表明電化學指紋圖譜適用于不同產(chǎn)地黃芪的鑒別，且具有操作簡單、重現(xiàn)性好和直觀等特點。電化學指紋圖譜反映了中藥材中所有成分對振蕩體系的綜合影響，包含了豐富的定量定性信息。因此，中藥電化學指紋圖譜技術(shù)是一種通用、經(jīng)濟、簡便、易行和有效的鑒別和評價中藥的方法，有著廣闊的前景。

參考文獻：

[1]張南平，肖新月，張 萍，等. 中藥材質(zhì)量評價與標準研究進展[J]. 中國藥事，2005，19（1）：47-50.

[2]屈 晶，周光明. 離子色譜法測定中草藥成分的研究[J]. 食品工業(yè)科技，2010（7）：357-359，362.

[3]Ruan G H，Li G K. The study on the chromatographic fingerprint of Fructus xanthii by microwave assisted extraction coupled with GC-MS[J]. Journal of Chromatography B，Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences，2007，850（1/2）：241-248.

[4]張?zhí)┿懀阂菰?，?斌，等. 中藥電化學指紋圖譜的原理、特點和用途[J]. 科學通報，2007，52（13）：1513-1522.

[5]張?zhí)┿?，梁逸曾，?斌，等. 中藥電化學指紋圖譜的檢測方法和條件因素[J]. 科學通報，2007，52（9）：1012-1020.

[6]張 薔，高文遠，滿淑麗. 黃芪中有效成分藥理活性的研究進展[J]. 中國中藥雜志，2012，37（21）：3203-3207.

[7]杜寶中，屈敏佳，馬國營. 基于BrO3--MnSO4-H2SO4-丙二酸體系的中藥電化學指紋圖譜[J]. 科學通報，2012（11）：904-909.

[8]胡俊平，劉友星，毛海香，等. 不同產(chǎn)地柴胡的電化學指紋圖譜研究[J]. 煤炭與化工，2016，39（8）：8-10，160.

[9]Field R J，Koros E，Noyes R M. Oscillations in chemical systems.Ⅱ.Thorough analysis of temporal oscillation in the bromate-cerium-malonic acid system[J]. Journal of the Chemical Society，1972，94（25）：8649-8664.

[10]Wang J，Yang S T，Cai R X，et al. A new method for determination of uric acid by the lactic acid-acetone-BrO3--Mn2+-H2SO4 oscillating reaction using the analyte pulse perturbation technique[J]. Talanta，2005，65（3）：799-805.