藥對防風-羌活與其單味藥揮發油共有組分的分析

陳帥華，余蓮芳，李曉如，梁逸曾

(1. 江西科技師范學院 化學化工學院，江西 南昌，330013；2. 中南大學 化學化工學院，湖南 長沙，410083)

配伍理論是中藥復方的核心，藥對是復方中的最小配伍單位。研究藥對配伍后與單味藥成分的差異，將為剖析和理解復方以及研究中藥配伍機理打下基礎。防風-羌活為常用的辛溫解表藥對[1]。防風(RS)味辛甘、性微溫，具有祛風解表、疏肝解痙、殺蟲止癢之功效；羌活(RSRN)味辛苦、性溫，具有散寒解表、祛風勝濕、除痹止痛之功效[2-3]。揮發油是解表藥對的有效成分。本文作者分別提取單味藥防風、羌活和藥對防風-羌活的揮發油，利用GC-MS法對揮發油成分進行檢測，并采用交互移動窗口因子分析法(AMWFA)[4-7]對藥對與其單味藥的共有組分進行比較分析，采用質譜庫結合保留指數對化合物進行定性分析，最后采用總體積積分法進行定量分析。針對二維色譜-光譜矩陣數據進行解析的化學計量學方法[8-10]，均存在組分色譜選擇性信息不夠的問題。而AMWFA法是一種可對 2個復雜體系進行快速比較的分析方法。它通過挖掘2個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數，還能同時得到各物質對應的光譜或質譜信息，是一種復雜體系解析和快速比較分析的強有力工具，其原理和分析方法見文獻[4-7]。本文作者采用色譜技術結合化學計量學解析方法和保留指數分析揮發油成分，以提高分析結果的準確性。

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-質譜儀。藥材為：防風、羌活，均購自河南南陽藥材公司，經湖南中醫藥研究院中藥研究所鑒定；正構烷烴C8～C20(瑞士Fluka Chemika公司)。

1.2 揮發油提取

藥對揮發油的提取：稱取干燥的防風、羌活各100 g混合，按中華人民共和國藥典揮發油提取法提取[11]。

單味藥揮發油的提取：分別稱取干燥的防風和羌活各100 g，按照上述方法提取。

1.3 正構烷烴參照系和藥材揮發油的測定條件

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原子質量單位，掃描速率為3.8 次/s，溶劑延遲2 min。

1.4 數據分析

數據分析程序用 Matlab 6.1編寫，所分辨的質譜在NIST107標準質譜庫中檢索。

2 結果與討論

2.1 AMWFA法對藥對防風-羌活與單味藥防風揮發油共有組分的比較與分析

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

采用多組分光譜相關色譜和反投影多組分光譜相關色譜分析，表明X和Y峰簇幾乎完全被對方包含。為進一步確定 2個體系中的共有組分數，采用AMWFA法進行共有秩分析。圖3所示為共有秩分析結果。

獲得了2個體系中的共有組分數后，再解析物質的純質譜。按照AMWFA法，在共有組分數為1的區域，可以從其特征向量中獲取對應的純質譜。直接以X峰簇轉換的二維數據為基矩陣，用移動窗口技術對整個Y矩陣(即Y峰簇轉換的二維數據)進行掃描(移動窗口數為3)，得到保留時間與共有組分數關系的共有組分秩圖，如圖 4(a)所示。在移動窗口掃描過程中，通過公式計算，得到各個時間點的質譜和相鄰2點質譜的相似度。以相似度和保留時間作圖，得到質譜自相關曲線，如圖4(b)所示。在共有組分秩圖中，可以獲得 3個共有組分數為 1的區域(13～38，88～111，132～144)。其對應的質譜自相關曲線也出現了3個平臺，且相似度幾乎為1。可從這3個平臺中的任意一點分別提取共有組分的純質譜，將解析出的質譜與NIST107標準庫進行匹配，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個三組分重疊形成的峰簇。

2.2 保留指數

Vanden等[12]定義了程序升溫保留指數：

式中：t為保留時間；x為待分析的化合物的碳原子數；n和n+1分別為正構烷烴的碳原子數。

本文使用的程序升溫保留指數計算方法就是采用此公式。利用保留指數對質譜圖相近的同分異構體進行鑒別，結果較文獻中的傳統方法更加準確、可靠[13-14]。

圖1 防風、羌活與藥對防風-羌活揮發油總離子流圖譜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 共有秩分析結果Fig.3 Results of common rank analysis

圖4 共有組分解析結果Fig.4 Resolution results of common components

2.3 揮發油組分的定量分析

對解析后的所有色譜采用總體積積分法積分，可得到各個組分的定量分析結果，防風、羌活和藥對防風-羌活鑒定的化合物數量分別為 79，70和74個，定性組分含量(體積分數)分別占防風、羌活和藥對防風-羌活揮發油總含量的85.81%，87.35%和86.76%。三者的揮發油主要化學成分見表1。

2.4 藥對與單味藥之間揮發性成分的比較與分析

由表1可見，防風揮發油主要組分為：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)-環己烯(4.86%)等；羌活揮發油主要組分為：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-環己-1-醇(5.74%)，γ-松油烯(4.83%)和莰烯(3.28%)等；藥對防風-羌活揮發油主要組分為：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。從揮發油組分數及含量來看，藥對揮發油組分主要來自于單味藥羌活，但化學成分種類基本為2個單味藥的加和，單味藥揮發油組分的含量在藥對中發生了變化。

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

藥對防風-羌活與單味藥防風共有的揮發油組分為44個，與單味藥羌活共有的揮發油組分為53 個。單味藥中有些成分在藥對中消失，同時，藥對中也有一些新成分產生，其原因可能是合煎中的化學反應(如氧化反應、還原反應、縮合反應和水解反應等)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一步研究[15-16]。

表1 防風、羌活與藥對防風-羌活揮發油的主要化學成分Table 1 Main chemical components of volatile oils from RS, RSRN and HP RS-RSRN

3 結論

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

(2) 藥對與單味藥防風共有組分為44個，與單味藥羌活共有組分為53個。

(3) 藥對揮發油組分主要來自于單味藥羌活，但化學成分種類基本為2個單味藥的加和，而單味藥揮發油組分的含量在藥對中發生了變化。

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