顶空-固相微萃取技术在中药领域的运用

顶空-固相微萃取技术在中药领域的运用内容摘要：

顶空-固相微萃取技术在中药领域的运用 叶 欣＊，卢金清#，曹 利（湖北中医药大学/湖北省药用植物研发中心，武汉 430065） 中图分类号 DOI 摘 R284；R927 文献标志码 A 文章编号 1001-0408（2017）06-0861-04 10.6039/j.issn.1001-0408.2017.06.39 要 目的：为进一步促进顶空-固相微萃取（HS-SPME）技术在中药领域的研究及开发利用提供参考。方法：在国内、外数据库 中检索有关 HS-SPME 技术在中药领域运用的研究文献，并参考相关外文书籍，进行分析、归纳及总结。结果与结论：HS-SPME 技 术通常与气相色谱法联用，具有操作简便快捷、对环境友好等特点，适合于挥发性和半挥发性成分的处理及分析。其在中药挥发 性成分定性、定量研究及中药质量控制上的运用均有较多文献报道。随着 HS-SPME 技术在中药领域的研究及应用不断深入，将 有利于促进中药挥发性成分研究、中药新药开发、中药质量控制及中药材规范化种植的发展。 关键词 顶空-固相微萃取；中药；挥发性成分；气相色谱法 固相微萃取（SPME）技术是在 20 世纪 70 年代的固 相萃取（SPE）技术之上发展而来，它保留了 SPE 集对被 测定组分萃取、浓缩于一体的优点，克服了需要柱填充 物和使用有机溶剂进行解吸的缺点[1]。加拿大 Waterloo 大学 Pawliszyn 研究组最早于 1989 年将该技术用于水 样测定 [2] ，随后该研究组对 SPME 的理论进行了系统 研究 [3-5]。与传统前处理方法相比，SPME 技术具有操作 简便快捷、无需溶剂、样品用量少、对环境友好、可自动 化操作等特点，是一种符合“绿色分析化学”要求的分析 手段 [6]，广受欢迎，在多个领域均有广泛的应用 [7-8]。将 SPME 技术与气相色谱法（GC）联合运用于中药领域的 研究很多，笔者在国内、外数据库中检索有关实际中最 常用的顶空（HS）-SPME 技术在中药领域运用的研究文 献，并参考相关外文书籍，进行分析、归纳及综述，旨在 进一步促进该技术在中药领域的研究及开发利用。 1 网 om 房 c . y 药 mac 国 r a h p 中 a n i h c . w w w HS-SPME 技术用于中药挥发性成分定性研究 单味药材挥发性成分定性研究 解表、温里、补气、芳香化湿、祛风湿等中药材中通 常含有大量挥发油，具有抗氧化、抗菌杀虫、镇痛消炎、 抗肿瘤、提高免疫力、镇静催眠、降压等多种作用。中药 材挥发油传统的提取方法包括压榨法（SM）、溶剂萃取 法（LLE）、水蒸气蒸馏法（SD），其中以 SD 法最为常用， 但因其提取时间长、温度高、系统不密闭，容易造成挥发 油中某些热敏物质成分发生氧化、聚合和分解反应而导 致变性。HS-SPME 技术适合处理及分析挥发性和半挥 发性成分，其具有传统提取方法所不具有的优势，在中 药材挥发性成分检测上的运用已积累了比较成熟的经 验。Song GX 等[9]在考察 HS-SPME 的萃取条件后，使用 100 μm 聚二甲基硅氧烷（PDMS）萃取头，在 60 ℃条件下 萃取 45 min，在 250 ℃进样口解析 3 min 后用 GC-质谱 （MS）联用法分析生姜的挥发性成分，结果共鉴别出 36 1.1 个 成 分 ，含 量 较 多 的 是 姜 烯（27.44％ ）、里 那 醇 （12.17％）、莰烯（11.85％）、α-没药烯（7.96％）、α-姜黄烯 （4.34％）、橙花醛（4.17％）；在最佳条件下经过 4 次重复 性试验，RSD 均＜6％，说明该方法精确度较好。林茵 等 [10] 分别采用 HS-SPME 法和 SD 法对厚朴炮制前后挥 发性成分进行了分析，均表明厚朴在炮制后挥发性成分 的相对百分含量有所降低，提示其炮制时温度不宜过 高；HS-SPME 法的前处理时间仅 30 min，相较于 SD 法 （需 5 h）所 需 时 间 明 显 缩 短 。 李 颖 等 [11] 首 次 采 用 HS-SPME-GC-MS 技术完成了鱼腥草根、茎、叶、果实中 挥发性成分的分析和比较，其采用 PDMS（100 μm）萃取 头 HS 萃取 40 min（55 ℃）后，在 250 ℃进样口解吸附 30 s，经 GC-MS 分析，分别从 4 个部位鉴定出 66、61、56 和 55 种挥发性成分；各部位含量较高的成分包括萜类、醇 类、醛酮类、脂肪酸等，其中共有成分有 36 种，果实中鱼 腥草素、甲基正壬酮含量最高，其他部位含量则相对较 低。另外，有研究者采用 HS-SPME-GC-MS 技术对麻 黄、苍术、天葵、三七、石菖蒲等中药材中挥发性成分进 行了鉴别[12-16]；卢金清研究团队首次采用 HS-SPME-GCMS 技术完成了对大腹皮、海桐、杭白菊、香荚兰豆、木鳖 子、苦石莲、白芥子、白苏子、川楝子、肉豆蔻、干姜、使君 子等 32 味中药材挥发性成分的鉴别，建立了快速分析方 法 [17-28]，并且该研究团队还分别采用 SD 法和 HS-SPME 法对神农香菊、华中碎米荠、八角茴香、大花红景天等中 药材的挥发性成分鉴别进行了比较[29-32]。朱颖等[33]首次 采用 HS-SPME 技术完成了对 3 个不同生长地神农香菊 挥发性成分的鉴定和分析，其采用 65 μm 的 PDMS/二乙 烯基苯（DVB）纤维头，在 80 ℃下预平衡 10 min，萃取 30 min，插入 250 ℃进样口解吸附 3 min 后，经 GC-MS 分 析，3 个生长地药材中均含有芳樟醇、1-甲基-4-（1-乙酰 氧基-1-甲基乙基）-环己-2-烯醇、α-佛手柑油烯、 （Z）-β-金 合欢烯、大根香叶烯 D 等，而不同生长地药材中所含挥 发性成分在种类和含量上变化较大。 1.2 中药复方制剂中挥发性成分定性研究 中药复方制剂成分复杂，其成分在配伍和制剂过程 ＊硕士研究生。研究方向：中药及制剂活性成分。E-mail：yex in2015@139.com # 通信作者：教授，硕士生导师。研究方向：中药及其制剂活性成 分。电话：027-68890101。E-mail：hbsyyzwyfzx@163.com 中国药房 2017 年第 28 卷第 6 期 China Pharmacy 2017 Vol. 28 No. 6 · 861 · 中均可能发生变化，各单味药所含化学成分有的保持原 有状态，有的因相互影响而产生量或质的变化。中药复 方制剂中挥发性成分含量一般较低，采用 SD 法提取样 品量需求较大、提取时间较长，容易破坏热不稳定或易 氧化的成分，从而无法真实反映制剂中的活性成分，而 HS-SPME 法 能 有 效 弥 补 该 不 足 。 林 杰 等 [34] 采 用 HS-SPME-GC-MS 法对天麻钩藤饮粉剂、颗粒剂和分煎 颗粒剂的挥发性成分进行了比较，分别从 3 种剂型中鉴 定出 52、22、17 个挥发性成分，占各自挥发性成分总量的 70.88％、90.82％、84.85％，结果表明天麻钩藤饮中挥发 性成分在煎煮过程中损失，未得到充分利用，新产生的 在 物质也无明显药理作用。李溥等[35]采用 HS-SPME 法， 60 ℃萃取条件下提取鸡胚地龙膏中挥发性成分 ，经 GC-MS 分析，共鉴定出 56 个成分，占挥发性成分总量的 90.069％。何志海等 [36] 首次采用 HS-SPME 法提取藿香 正气口服液的挥发性成分，经 GC-MS 分离出 103 个成 分，鉴定了其中的 80 个，占挥发性成分总量的 94.03％。 贾伟娜等[37]首次采用 HS-SPME 法萃取连花清瘟胶囊制 剂原料中的挥发性成分，通过 GC-MS 分析快速鉴定出 53 种化合物，占挥发性成分总量的 98.30％，含量最高的 是 L-Menthol（94.84％）。 肖 宇 硕 等 [38] 分 别 采 用 HSSPME 法与 SD 法结合 GC-MS 对复方加味温胆汤中挥发 性成分进行了分析，结果采用 HS-SPME-GC-MS 法鉴定 出 85 个挥发性成分，明显多于 SD-GC-MS 法（鉴定出 66 个挥发性成分），表明 HS-SPME-GC-MS 法更适合快速 检测中药复方制剂中的主要挥发性成分；此外，作者还 采用该法对煎煮前后的挥发性成分进行比较，发现煎煮 后的复方制剂挥发性成分有损失，为有效利用加味温胆 汤中挥发性成分提供了参考。 2 含量为 60.34 μg/g，同分光光度法测定结果一致，为其他 含氰昔类样品含量测定提供了参考。 3 HS-SPME 技术在中药质量控制上的运用 3.1 中药材真伪鉴别 中药材的真伪鉴别是确保中药临床疗效的关键，中 药材掺假混用的现象严重危害了广大人民群众的身体 健康，对此除采用经验鉴别、显微鉴别和理化鉴别等方 法外，采用 HS-SPME 技术联合 GC 法进行快速鉴别也有 报道。魏宁漪等[42]采用 HS-SPME 法联合 GC-MS 法对麝 香和掺伪麝香进行了鉴别，结果表明掺伪麝香中添加有 液体石蜡、甘油、苯甲酸、苯酚、樟脑和龙脑等物质。该 技术取样量少，节省时间且环保，一次进样就可获取大 量的信息，尤其适合贵重药材的鉴别，对于麝香的掺伪 检测和麝香中各种物质的定量分析均有独特优势。佟 鹤芳等[43]采用 HS-SPME 法结合 GC-MS 法对人参和西洋 参特有挥发性成分进行了鉴别，从人参中鉴别出 18 个萜 类成分（49％），特有成分为β-榄香烯和蛇麻烯，而从西 洋参中鉴别出 5 个萜类成分（46％），特有成分为β-甜没 药烯、β-倍半水芹烯，同 SD 法、索氏提取法和顶空吹扫 捕集法相比较，HS-SPME 法更加快捷，故可用于辅助区 别人参与西洋参。许俊洁等[44]针对市面上香加皮、五加 皮 和 地 骨 皮 3 种 中 药 易 混 淆 的 现 象 ，采 用 HS-SPME-GC-MS 法，以每种药材的典型挥发性成分为 标准来鉴定其真伪混用，结果为五加皮挥发性成分中 3蒈烯（43.35％）含量最高，香加皮挥发性成分中 4-甲氧基 水杨醛（88.74％）含量最高，而地骨皮挥发性成分中含量 较 高 的 是 2- 乙 酰 氨 基 嘧 啶（24.26％）、α- 细 辛 醚 （22.39％），表明 3 种中药材的挥发性成分差异很大。陈 蓓等 [45] 首次采用 HS-SPME-GC-MS 法对同一产地华细 辛、毛细辛和铜钱细辛不同部位挥发性成分进行了比 较， 为毛细辛和铜钱细辛替代华细辛入药提供了依据。 3.2 GC 指纹图谱的建立 中药的活性成分是以整体为概念，单靠测定某种有 效成分来考察质量的稳定性是片面的，反映中药全貌的 指纹图谱鉴别体系已成为国