GC-MS在中藥研究中的應用

摘 要:GC-MS技術檢測靈敏度高，分離效能好，使之在中藥研究領域的應用越來越受到重視。在化學成分分析方面廣泛應用于揮發油、生物堿、糖類、脂肪酸類、甾類化合物分析， 在未知成分的鑒定、有效成分分析測定、藥效及藥動等方面也多有研究。GC-MS是優化生產工藝、建立中藥質量控制標準、提高中藥復方的質量水平的有效手段之一。

關鍵詞:GC-MS;中藥;質量控制

中圖分類號:TQ

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)09-0362-03

氣相色譜法(Gas chromatography，GC)是近年來應用日趨廣泛的分析技術，特別適用于具有揮發性的復雜組分的分離、分析，由于是以氣體作為流動相，所以傳質速度快，一般的樣品分析可在20-30s左右完成，具有分離效能高，靈敏度高的特點，在有對照品的條件下，可作定性、定量分析，但對重大事件或有爭議的樣品不能做出肯定鑒定報告，必須連接如質譜的檢測器。另外對于不能氣化的樣品則需要作衍生化處理后再分析。質譜(Mass Spectrnum，MS)是強有力的結構解析工具，能為結構定性提供較多的信息，是理想的色譜檢測器。氣相色譜-質譜(GC-MS)聯用利用了色譜的高分離能力和質譜的高鑒別特性，可對復雜的混合樣品進行分離、定性、定量分析的一次完成，是一種完美的現代分析方法。GC-MS的常用測定方法:總離子流色譜法(total ionization chromatography，TIC)—— 類似于GC 圖譜，用于定量。反復掃描法(repetitive scanning method，RSM)——按一定間隔時間反復掃描，自動測量、運算，制得各個組分的質譜圖，可進行定性。質量色譜法(mass chromatography，MC)——記錄具有某質荷比的離子強度隨時間變化圖譜。在選定的質量范圍內，任何一個質量數都有與總離子流色譜圖相似的質量色譜圖。GC-MS技術隨著儀器的不斷完善與發展，檢測技術的成熟與推廣，其應用范圍越來越廣。由于GC-MS技術檢測靈敏度高，分離效能好，使之在中藥研究領域的應用越來越受到重視。在揮發油、生物堿、糖類、脂肪酸類、甾類化合物分析方面均有廣泛應用。在質量控制方面GC-MS也得到了越來越廣泛的應用。

1 化學成分研究

中藥是經過炮制的各類飲片和按照四氣五味、君臣佐使等特性與法則配比而成的方劑藥物，其化學成分復雜且含量差異大，一種儀器的使用往往很難得到準確結果，GC-MS利用了色譜的高分離能力和質譜的高鑒別特性可以快速得到準確結果。

1.1 揮發油分析

GC-MS以其高分辨率、高靈敏度和簡便準確的特點，成為揮發油分析中最常使用的分析方法。

1.1.1 中藥材及中藥未知成分的鑒定

王少軍等用水蒸氣蒸餾法從豆蔻中提取揮發油，用歸一化法測定各組分的相對百分含量，并用氣相色譜-質譜法對其化學成分進行鑒定，共鑒定了71個成分，占揮發油總成分的89%以上。氣相色譜分析條件:色譜柱為ULTKA22 (50 m ×0. 20 mm ×0. 25μm)彈性石英毛細管柱;進樣口溫度220°C;接口溫度250°C;載氣為氦氣，流速0. 9 mL#8226;min-1;分流比60∶1;進樣量0.8μL;升溫程序:柱溫60 °C，保持1 min，以10°C/min升至100 °C，保持2min，再4°C/min升至200°C，保持3min，再20°C/min升至320 °C。質譜條件:電離方式EI，電子轟擊能量70 ev，離子源溫度230°C，加速電壓34.6V，分辨率2500，掃描范圍30～350aum，倍增器電壓1341 v，N IST298標準質譜圖庫。

朱纓用氣相色譜-質譜法對江蘇產蛇床子揮發油化學成分進行分析，用水蒸氣蒸餾法從蛇床子揮發油中提取揮發油，研究其分離分析的條件，對分離的物質用GC-MS鑒定，歸一法確定其相對百分含量，鑒定了27個主要成分。

童星用氣相色譜-質譜聯用技術測定了最佳提取條件下所得常春藤揮發油的化學成分及其相對質量分數，共分離出30種成分并鑒定出其中21種，主要是萜烯類化合物以及環氧衍生物(33.17%)，鄰苯二甲酸異丁基酯(18.89%)，氧化石竹烯(15.10%)，花生酸(13.65%)，香紫蘇內酯(6.17%)，匙葉桉油烯醇(4.77%)，葎草烯(2.49%)，α-石竹萜烯(1.41%)。說明GC-MS穩定可靠，重現性好，適用于中藥揮發油的化學成分分析。

1.1.2 中藥有效成分分析測定

欽旦新等使用GC-MS法，對緬甸產樟屬兩種植物cinnamomun multiflorum，C.bejolghota(鈍葉桂)莖皮與中藥肉桂(C.cassis)這3種植物的乙醚提取物進行定性、定量分析，根據IR及MS圖譜對所含化合物進行鑒別，根據峰面積計算化合物的相對含量，結果表明在鑒定的62個化合物中，C.multiflorum的主要成分為單萜及其衍生物(53.18%)，其中桂皮醛的含量(29.57%)甚至高于肉桂(22.36%)，C.bejolghota的主要成分為倍半萜及其衍生物(58.18%)，其中丁香酚含量為三者最高。明確了C.multiflorum與C.bejolghota的揮發性、半揮發性成分的化學組成，提示C.multiflorum、C.bejolghota可作為肉桂的代用品。對中藥有效成分測定可為尋找稀缺藥材代用品提供線索。

對中藥有效成分測定可為探索中藥配伍提供線索。如魏鳳環等建立氣相色譜 -質譜法 (GC- MS)測定麻黃湯中桂皮醛含量的方法，研究配伍對桂皮醛含量的影響。采用GC- MS法測定桂皮醛的含量，并用 MS鑒定其他色譜峰，用 L8(2 7)正交設計安排試驗，統計軟件(SPSS10.0 )分析麻黃、杏仁、甘草及兩兩交互作用對桂皮醛含量的影響，p H計測定各組合的 p H值。結果表明麻黃、杏仁顯著降低桂皮醛的含量 ，甘草及交互作用則對其含量的降低無統計學意義。色譜/質譜條件: 色譜柱: HP-5 彈性石英毛細管(30 mm ×0.5 mm ×0.25 mm )， 進樣量: 1μL ，無分流進樣， 進樣口溫度: 220℃， 載氣: He， 載氣為恒流模式，柱流量: 110mL/m in。柱初溫: 120℃，以8℃/m in 升至250℃，接口溫度: 280℃，離子源:EI，電離能量: 70eV ，倍增電壓: 1675 V。

李吉來等建立麻黃湯煎液中麻黃堿與偽麻黃堿的GC-MS定量方法，測定麻黃湯及麻黃與其它各味中藥配伍后構成的組方中麻黃堿與偽麻黃堿的煎出量，并考查其煎出量的變化，GC-MS選用特征離子定量法進行測定。結果麻黃單煎液中麻黃堿與偽麻黃堿的溶出量較與杏仁合煎液中顯著減少，較與桂枝合煎液中顯著增多，較與甘草合煎液中無明顯變化。說明該法準確、可靠，可作為麻黃湯中麻黃堿與偽麻黃堿的定量方法 。

1.1.3 藥效及藥動研究

賀豐等用GC-MS法測定麻黃堿(ephedrine，E)、偽麻黃堿(pseudoephedrine，PE)人血藥濃度，所得數據用WinNonlin4.0.1藥代動力學程序處理，求出有關參數，E、PE分別在5～1000ng/mL，2.5～500ng/mL的范圍內線性關系良好(r2=0.9985，r2=0.9994)，加樣回收率分別為107.5%～96.2%，102.5%～93.9%，兩者日內、日間精密度的RSD<5%，血漿樣品60d內穩定，符合生物樣本分析要求，表明GC-MS穩定、準確，靈敏度高，適于E、PE的血藥濃度測定。

曹興華建立氣相色譜-質譜(GC-MS)法測定異丙酚血漿藥物濃度的方法學，為研究異丙酚的藥代-藥效動力學提供科學的分析技術。氣相色譜(GC)的色譜柱為HP-5石英毛細管柱(30m×0.25mm×0.25μm)，載氣為高純氦(99.999%)，柱流量為1ml#8226;min～(-1)，進樣口壓力為7.99p.s.i，進樣口溫度為240℃，進樣方式為手動無分流進樣，進樣量為1.0μl。程序升溫，起始55℃維持1min，以20℃/min速度升至150℃，維持3min，共運行8.75min。質譜(MS)為電離方式EI，電子能量70ev，接口溫度280℃，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，選擇離子采集(SIM)。用于異丙酚和麝香草酚定性的檢測離子分別為:異丙酚碎片離子m/z為163、分子離子m/z為178;麝香草酚碎片離子m/z為135、分子離子m/Z為150;異丙酚與內標物峰面積的比值作為定量參數。

1.2 生物堿分析

生物堿是源自動植物機體內的具有強烈生理效能的堿性物質，其結構比較復雜，分子極性相差較大，常用GC-MS分析，具有不需標準品的優點。

朱全紅等建立 GC-MS 測定麻黃湯代謝產物麻黃類生物堿濃度的方法。方法:尿樣經5 mol#8226;L～(-1)氫氧化鉀堿化后，用乙酸乙酯萃取。以二苯胺為內標，采用 GC-MS 分離并同時測定了人體口服麻黃湯后尿中5種麻黃堿的濃度，檢測方式為選擇離子(m/z 44，m/z 58，m/z 72，m/z 169)，色譜條件:色譜柱為 DB-5MS 毛細管柱(30 m×250μm，0.25μm)，載氣為 He(1 mL#8226;min～(-1))，無分流進樣，進樣量1μL。起始溫度70℃(1 min)125℃(5min)270℃(5 min)。用該方法測定6名健康志愿者單次口服麻黃湯后尿液中麻黃堿類代謝產物的濃度，在24 min 內去甲偽麻黃堿(NMP)、去甲麻黃堿(NME)、麻黃堿(E)、偽麻黃堿(PE)和甲基麻黃堿(ME)達到良好分離，五種麻黃類生物堿的回收率均在88.74%-102.70%之間，日內和日間精密度均10%。表明GC-MS簡單、靈敏、準確，重復性好，可用于麻黃中藥復方代謝產物麻黃類生物堿的測定。

趙寶玉等采用GC-MS聯用技術從牛心樸子的全草中分離鑒定出12種生物堿，分別為2，4，6-三甲基吡啶;2，6-二乙基吡啶;4-(1-哌啶)-2-丁酮;苯并噻唑;3-正丙基-2，6-二苯基吡啶;娃兒藤定堿;2，2，6，6-四甲基-4-哌啶酮;Diazen，butyl[1-(2，2-dimethylhydr)];5，10-Diethoxy-2，3，7，8-tetrahydro-1H，6H-dipyrrolo[1，2-a;1`，2`-d]pyrazine;9-Azabicyclo[3，3，1]nonane，9-methyl-;Piperidino[2，3-b]2，3-dihtdroindene，1-methyl-4，4a-diethyl-6-methyl-;7，14-Methano-4H，6H-dipyrido[1，2-a:1`，2`-E][1，5]diazocin-4-one，7，7a，8，9，10，11，13，14-oc-tahydro-，[7R-(7，alpha，7a，alpha，14，alpha)]。其中后6種為首次從該植物中分得。表明GC-MS可用于對牛心樸子的全草生物堿分離。

1.3 脂溶性成分分析

張小燕等采用氣質聯用技術對中藥麥冬的三氯甲烷部位進行化學成分分析，通過質譜棒圖分析及NIST98譜庫檢索，確定了氣質聯用分析條件，從麥冬塊根的三氯甲烷部位測得32個脂溶性成分。表明GC-MS解析了麥冬低極性部位的化學成分，為全面反映麥冬的化學成分提供依據。

洪永福等采用氣相色譜-質譜(GC-MS)從 3種木瓜的乙醚提取部位中首次分離與鑒定出61個化合物，其中皺皮木瓜 (Chaenomeles lagenaria)40個化合物，宣木瓜 (C.lagenaria產自安徽宣州) 34個化合物，光皮木瓜 (C.sinensis) 23個化合物。有10個化合物在 3種木瓜中都含有，但相對含量差別大。它們是乙酸、苯甲醛、正葵酸、14-甲基十五烷酸甲酯、丙三醇、苯甲酸、6，9-十八碳二烯酸甲酯、角鯊烷、硬脂酸和二十烷基油酸酯。表明GC-MS解析了3種木瓜低極性部位的化學成分，為全面反映木瓜的化學成分提供依據。

丁旭光等以石油醚為溶劑，采用索氏提取法提取中藥木鱉子中脂肪酸，經甲酯化處理后，用GC-MS聯用儀對中藥木鱉子中脂肪酸組成進行了分析和鑒定共分離出14種脂肪酸，占脂肪酸總量的89.23%。

劉君等采用GC-MS法分析了中藥螞蟥脂肪酸的組成，鑒定了19個組分，其中不飽和脂肪酸占71.84%，飽和脂肪酸占20.71%。

文震等利用氣相色譜-質譜 (GC-MS) 聯用，對兩種常見海洋中藥粗吻海龍 ( Trachyrhaphus serratus ) 與多棘海星 ( Asterias amurensis ) 中的甾醇化合物進行了分析。經鑒定，海龍的甾醇成分主要為膽甾醇類，海星甾醇主要為△7-脫氫膽甾醇、麥角甾醇與豆甾醇類化合物。

1.4 糖類化合物分析

糖類化合物是多數中草藥中的成分，糖分為單糖、寡糖和多糖。質譜由于選擇性良好、靈敏度高、專一性強，傳統的GC-MS一直是糖類衍生物痕量分析選擇的方法。由于糖類本身沒有足夠的揮發性，必須將其轉化為揮發性衍生物才能進行GC-MS分析;多糖要首先降解為單糖或簡單的寡糖然后衍生。

郭方遒等采用紅外、氣質聯用技術分析了枸杞水溶性多糖中單糖組成及其含量。結果表明，枸杞多糖里含有的單糖包括阿拉伯糖，鼠李糖，木糖，甘露糖，半乳糖，葡萄糖，其含量比例為13.19∶3.41∶2.92∶10.53∶18.92∶9.82。

周斌等對煙草中的糖類用水超聲提取，用C18SPE柱預分離，衍生化后用GC-MS分析測定。結果表明，方法的檢出限范圍是4.7～7.6 ng，加標回收率為96%～106%，相對標準偏差(RSD)為4.63%～6.06%。實驗證明GC-MS分析煙草中的糖類具有較高的準確度、快速和簡便的特點。

2 質量控制研究

2.1 中藥指紋圖譜研究

中藥指紋圖譜是一種綜合的量化的色譜鑒別手段，以達到鑒別真偽、評價原料藥材、半成品和成品質量的均一性和穩定性為目的。中藥指紋圖譜技術能夠有效鑒別樣品的真偽或產地，能夠有效控制中藥及復方樣品的質量，能確保中藥產品及復方制劑質量的相對穩定。因此，在有效成分不完全明確的前提下，測定中藥材或中成藥的特征指紋圖譜具有重大的意義。目前指紋圖譜已成為國際公認的控制中藥或天然藥物質量的有效手段。

氣相色譜質譜聯用(GC-MS)技術作為中藥指紋圖譜研究的先進手段之一，日益走向技術應用的前臺。一般而言，中藥揮發油大多含有幾十到一百個成分，且這些成分隨藥材品種、產地、采收時節、炮制方法等不同在很大程度上也會發生變化。揮發油雖然所含成分數量不少，但其實都有為數不多(幾個到十幾個)的特征性成分，以這些含量大、為數不太多的特征指標成分群開展揮發油指紋圖譜的研究，切實可行、簡便實用。

魏剛探討GC-MS建立中藥特征指紋圖譜色譜條件的參數設置，在石菖蒲、廣藿香等實例研究的基礎上，對溶劑的種類和數量，以及升溫程序、電離電壓、柱前壓與流速、離子源溫度、進樣口溫度等儀器參數進行比較，結果升溫程序、電離電壓、柱前壓與流速等對特征指紋圖譜的影響較大，而離子源溫度、進樣口溫度的影響較小，表明用GC-MS建立中藥特征指紋圖譜方法先進、可靠。

魏剛采用GC-MS制定了麝香芳香水中麝香酮的含量限度， 同時建立了石菖蒲揮發油的特征指紋圖譜，麝香芳香水中麝香酮可控制在 0 .16 6～ 0 .2 0 2mg/mL之間，3批成品麝香酮含量差異RSD =4.49%，不超過10 % ，以甲基丁香酚、順式甲基異丁香酚、反式甲基異丁香酚、欖香素、β-細辛醚、α-細辛醚 6個主要成分的出峰先后順序及其相對含量為特征構成了石菖蒲揮發油的特征指紋圖譜，以上特征在成品中可以重復。

歐陽臻等用氣相色譜-質譜聯用技術(GC-MS)分析不同產地17個茅蒼術樣品，研究茅蒼術揮發油的指紋圖譜，為茅蒼術的內在質量評價和鑒定提供特征性數據。采用\"中藥指紋圖譜相似性計算\"軟件進行模式分析及相似度計算并進行SPSS聚類分析;建立道地茅蒼術的特征指紋圖譜并研究有效成分之間的配比。建立了5批道地茅蒼術的共有指紋圖譜模式，揮發油中蒼術酮、茅術醇、β-桉葉醇和蒼術素4種有效成分呈一特定的配比關系，即(0.89～1.12)∶(0.11～0.15)∶(0.48～0.61)∶1;相似度計算結果表明不同產地茅蒼術與道地的相比差異明顯;聚類分析結果可分為2大類，道地產區可與江蘇湯山的和江蘇南山的聚為一類，安徽和湖北的聚為一類。茅蒼術指紋圖譜的建立和有效成分配比關系分析結合聚類分析的方法可用于茅蒼術質量控制，為全面有效評價茅蒼術質量提供可靠依據。

2.2 生產工藝研究

中藥指紋圖譜必將成為中藥質量評價的發展趨勢，規范、標準的中藥指紋圖譜的實施，將會有力地促進實現中藥現代化的進程。原料藥材質量的提高和穩定是制劑指紋圖譜能否成功建立的首要問題;生產工藝的規范和優化是研究實施指紋圖譜的另一個重要環節。GC-MS在生產工藝研究上的應用加快了質量控制的規范化進程并且作為指紋圖譜的一個環節促進指紋圖譜研究發展從而進一步規范質量控制。

曾經考等采用GC -MS對加味蒼耳子散、清上祛痛膠囊、腸炎靈片、健中瘍愈片等復方制劑揮發油進行分析，結果發現單味藥揮發油的特征成分或主要成分基本能從復方揮發油中檢出;而在一些成品中僅檢出脂肪酸類揮發性成分，表明其制劑工藝未對揮發油進行收集或揮發油損失過多，有待改進。研究結果表明GC-MS可廣泛應用于中藥復方制劑揮發油的工藝研究與質量控制 。

魏剛等采用GC-MS對加味蒼耳子散組方中每味藥材所含揮發油的主要成分進行追蹤，確定加味蒼耳子散揮發油提取工藝為:辛夷、丹皮粉碎成粗粉，合并薄荷采用水蒸氣蒸餾法提油，收集 13倍的初蒸餾液，再收集3倍量的重蒸餾液;川芎揮發油采用醇提;蒼耳子、白芷含揮發油很少，同時為避免蒼耳子水提產生毒性及白芷香豆素類成分遭破壞，其油不予提取。表明GC-MS是追蹤優化中藥復方揮發油提取工藝的強有力工具，值得推廣。

3 結語

GC-MS結合GC的高柱效、高分離性能與MS的定性功能，對揮發性未知成分與微量成分的結構確定有獨到之處。在化學成分分析方面不僅廣泛應用于揮發油分析還由于其不需要標準品的優點與HPLC、TLC等共同用于生物堿分析，還可用于糖類和脂肪酸類的衍生化后分析。

在中藥現代化越來越成為中藥發展的關鍵步驟的今天，對中藥質量控制的規范化提出了越來越高的要求。GC-MS在指紋圖譜研究和生產工藝控制方面起著不可或缺的作用。采用GC-MS制定了有效成分含量限度，以主要成分的出峰先后順序及其相對含量為特征構成了中藥的特征指紋圖譜，以上特征在成品中可以重復。GC-MS是優化生產工藝、建立中藥質量控制標準、提高中藥復方的質量水平的有效手段之一。

由于中藥成分的復雜性使得GC-MS的應用具有一定的局限性，往往難以提供精確的結構信息，隨著應用范圍的擴展和新藥研究的深入，GC-MS已由單純的提供數據，上升到從數據、圖譜中獲得有用的信息和因素，以解決新藥研究中的實際問題。GC-MS應用于中藥指紋圖譜的研究還有許多理論問題需要解決以及如何盡快提高學術研究向生產實踐轉化的能力，建立多維、多息特征譜能較系統、較好地解決中藥制劑保證藥效和質量的難題;并可解決中藥研究中缺乏標準品的難題，采用多種色譜聯用，不必取得純品就可實現對混合物中化學成分的確認。隨著電子計算機和儀器裝置不斷升級，GC-MS及多種色譜聯用形成越來越廣泛的應用范疇，未來的GC-MS仍將顯示其蓬勃的生命力。

參考文獻

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