麻黃“上沫”成分的熱分析TG-DTG-DSC及熱解-GC-MS研究*

俞勵(lì)平 ，梁曉亮，曾永長(zhǎng) ，羅佳波

(1.南方醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院，廣東 廣州 510515; 2.中山大學(xué)藥物開發(fā)中心，廣東 廣州 510080;3.中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣東 廣州 510640;4.中國(guó)科學(xué)院研究生院, 北京 100049)

麻黃為麻黃科植物草麻黃EphedrasinicaStapf、中麻黃EphedraintermediaSchrenk et C.A.Mey.或木賊麻黃EphedraequisetinaBge.的干燥草質(zhì)莖，性溫，味辛、微苦，具發(fā)汗解表、宣肺平喘、利水消腫之功效。漢代張仲景《傷寒論》中麻黃入藥均要求“麻黃去節(jié)，先煮麻黃，去上沫”，《本草經(jīng)集注》、《備集千金藥方》等古醫(yī)書均認(rèn)為麻黃應(yīng)“除上沫，沫令人煩”， 去“上沫”能減輕麻黃悍烈之性。自古至近代，醫(yī)者大都強(qiáng)調(diào)按仲景所述煎藥，但目前對(duì)于麻黃是否需先煎及去“上沫”還沒有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)[1]，有認(rèn)為去“上沫”是因?yàn)闈崮钊藧盒腫2]；有認(rèn)為去沫與否，影響不大[3-4]；也有認(rèn)為“上沫”是麻黃堿溢出所致，去沫會(huì)導(dǎo)致功效降低[5-6]。迄今為止，尚未見對(duì)麻黃“上沫”為何種物質(zhì)提出確實(shí)的證據(jù)，前人解析麻黃化學(xué)成分的主要分析手段是GC-MS[7]，需經(jīng)過前處理，提取分離有效部位，再進(jìn)行檢測(cè)。由于麻黃“上沫”收集不易，樣品量較少，且采取何種前處理方法尚無法確定，故本文探討采用熱分析手段及熱解-GC-MS對(duì)麻黃“上沫”組分直接進(jìn)行解析，為麻黃入藥時(shí)是否“去上沫”提供參考依據(jù)。

1 材料與儀器

1.1 材料

麻黃樣品2009年9月采自內(nèi)蒙古通遼市庫(kù)倫旗，經(jīng)廣州中醫(yī)藥大學(xué)譚樹輝教授鑒定為麻黃科植物草麻黃EphedrasinicaStapf的干燥草質(zhì)莖。

1.2 儀器

Netzsch STA 409PC同步熱分析儀，德國(guó)耐馳儀器制造有限公司生產(chǎn)。HP 6890GC/5973MSD氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)安捷倫公司生產(chǎn)。PYR-2A管式裂解器，日本島津公司生產(chǎn)。NIST 08.l標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖庫(kù)。

2 方 法

2.1 麻黃“上沫”的制備

取上述草麻黃藥材4 kg，以藥材10倍量水將麻黃浸泡30 min，煎煮至微沸開始出現(xiàn)“上沫”，以定量濾紙刮出“上沫”，煎煮麻黃50 min。收集“上沫”，在0 ℃條件下真空干燥，以瑪瑙研缽研磨至顆粒大致相同的細(xì)粉，備用。

2.2 TG-DTG-DSC熱分析

2.2.1 方法 稱取麻黃“上沫”約5 mg置于Al2O3坩堝中。按實(shí)驗(yàn)條件程序升溫，對(duì)樣品進(jìn)行TG-DSC測(cè)試。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)條件 測(cè)量范圍：30～1 000 ℃；升溫速率：10 ℃·min-1；空氣氣氛；以Al2O3坩堝做基線，消除坩堝影響。對(duì)TG曲線作一階微分，得到DTG曲線。

2.3 熱解-GC-MS分析

2.3.1 實(shí)驗(yàn)方法 取麻黃“上沫”粉末置進(jìn)樣器，進(jìn)入熱解器中，熱解后通過GC-MS檢測(cè)。

2.3.2 實(shí)驗(yàn)條件 熱解條件: 熱解溫度450 ℃，熱解時(shí)間為10 s，進(jìn)樣量為約10 mg。GC條件: 色譜柱HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，起始柱溫50 ℃，程序升溫8 ℃·min-1，至240 ℃，保持10 min，進(jìn)樣口溫度250 ℃，載氣He，柱前壓60 kPa，進(jìn)樣模式：不分流進(jìn)樣。MS條件: EI離子源，電子能量70 eV，掃描范圍29～550 u，四極桿溫度150 ℃，離子源溫度230 ℃，電子倍增器電壓1 500 V，GC/MS接口溫度280 ℃。

3 結(jié) 果

3.1 熱分析結(jié)果

圖1為麻黃“上沫”的熱重(TG)與微分熱重(DTG)曲線。TG曲線顯示：在250～560 ℃，麻黃“上沫”的質(zhì)量丟失率為94.77 %，是主要熱分解階段。DTG曲線顯示“上沫” 在87.4 ℃開始失去水分及一些低揮發(fā)性組分，質(zhì)量丟失率為4.25 %；在主要質(zhì)量丟失溫度段，出現(xiàn)兩個(gè)質(zhì)量丟失速率最大的溫度，分別是305 ℃和506.3 ℃，質(zhì)量丟失速率分別達(dá)到5.64 %·min-1和4.18 %·min-1。

圖1 麻黃“上沫”TG-DTG曲線

圖2為麻黃“上沫”的DSC曲線，顯示“上沫”在364.8 ℃及508.2 ℃有兩個(gè)明顯的放熱峰。在空氣氣氛的加熱條件下，“上沫”最后未見有殘?jiān)釄遒|(zhì)量與進(jìn)樣前一致。

圖2 麻黃“上沫”DSC曲線

3.2 熱解-GC-MS檢測(cè)結(jié)果

麻黃“上沫”的熱解-GC-MS總離子流圖見圖3。檢索NIST 08.l標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖庫(kù)，對(duì)分離的化合物進(jìn)行圖譜解析，確認(rèn)了28種化學(xué)成分，鑒定出的化合物及相對(duì)峰面積見表1。從表1可見，450 ℃條件下，麻黃“上沫”主要的熱解產(chǎn)物包括苯甲醛、2,6-二氫苯并呋喃、4-甲基苯甲醛、苯乙腈等，其中苯甲醛所占比例最高，達(dá)45.28 %，4-甲基苯甲醛的相對(duì)峰面積也達(dá)到14.60 %。

圖3 麻黃“上沫”質(zhì)譜總離子流圖(450 ℃熱解)

表1 不同溫度下麻黃“上沫”的熱解產(chǎn)物

Table 1 Different temperature Pyrolysis products ofEphedrascum

序號(hào)450 ℃化合物名稱相對(duì)含量/%500 ℃化合物名稱相對(duì)含量/%600 ℃化合物名稱相對(duì)含量/%1己醛1.54苯乙烯0.65吡啶3.352乙苯1.33丙基苯1.023-甲基丁烯腈2.513未鑒定1.98乙烯基甲苯6.102-己酮0.954苯乙烯1.78苯甲醛37.97己醛1.235庚醛0.86檸檬烯1.06二甲苯3.546丙基苯0.74甲基環(huán)戊烯醇酮0.46吡咯8.297乙烯基甲苯1.86苯乙酮0.31未鑒定0.898苯甲醛45.28γ-松油烯0.60苯乙烯2.999檸檬烯0.872,-甲氧基苯酚0.873-甲基-2-環(huán)戊酮1.4710甲基環(huán)戊烯醇酮0.482,4-二甲氧基苯酚0.37丙基苯0.3611苯乙酮0.28萜品油烯0.44苯甲醛19.0412γ-松油烯0.61苯基丙酮3.33檸檬烯0.35132,-甲氧基苯酚0.37苯乙腈0.52丙烯基苯1.9414萜品油烯1.161-甲基-4(1-甲基乙基)-3-環(huán)己烯1-醇0.46未鑒定1.4415苯基丙酮2.934-甲氧基苯乙烯0.35未鑒定0.5216苯乙腈3.47α-松油烯0.89苯基丙酮0.90171-甲基-4(1-甲基乙基)-3-環(huán)己烯1-醇0.95β-松油烯0.42苯酚7.16184-甲氧基苯乙烯0.26α-松油醇0.252-甲基苯酚0.7819α-松油烯0.314-甲基苯甲醛21.564-乙烯基愈創(chuàng)木酚1.4720β-松油烯2.402-十一酮9.064-甲基苯甲醛6.21214-甲基苯甲醛3.434-乙烯基愈創(chuàng)木酚2.352-吡咯烷酮0.63222-十一酮1.17萜品6.08苯甲腈1.40234-乙烯基愈創(chuàng)木酚 2.182,6-二甲氧基苯酚1.152-十一酮8.0624萜品2.802,2-二甲基色胺0.73未鑒定1.77252,6-二氫苯并呋喃14.60肉桂酸甲酯1.42吲哚5.19262,2-二甲基色胺0.634-烯丙基-2,6-二甲氧基苯酚0.87甲基吲哚2.5627肉桂酸甲酯0.91甲胺苯丙酮0.71未鑒定3.11284-烯丙基-2,6-二甲氧基苯酚0.89肉桂酸甲酯3.2529甲胺苯丙酮3.92未鑒定2.2130未鑒定2.9731未鑒定3.46

4 討 論

1)熱分析及熱解-GC-MS方法在國(guó)外用于一些植物樣品中的生物油類成分的分析[8-9]，熱分析方法在國(guó)內(nèi)也有用于藥材鑒別[10-11]，文獻(xiàn)[12]用熱解-GC-MS分析藥材中的化學(xué)成分。熱解-GC-MS法直接對(duì)中藥樣品進(jìn)行分析，不需經(jīng)過分離、萃取等前處理步驟，比較簡(jiǎn)便，是一個(gè)值得探討的方法。

2)在熱分析中，升溫速率對(duì)熱譜曲線的形狀及相鄰峰的分離有著直接的影響[9-10]，本文對(duì)樣品的升溫速率進(jìn)行了預(yù)實(shí)驗(yàn)，選擇了5、10和20 ℃·min-1三個(gè)條件，通過比較峰形及相鄰峰的分離效果，并考慮分析時(shí)間，最終選定10 ℃·min-1作為最終測(cè)試的升溫速率。為全面考察麻黃“上沫”的熱譜變化，且考察是否含無機(jī)物質(zhì)成分，本研究把升溫范圍設(shè)為30～1 000 ℃。

3) 在氮?dú)饧訜釛l件下，“上沫”組分最后殘?jiān)鼮樘嘉镔|(zhì)；空氣加熱條件下， “上沫”組分發(fā)生氧化反應(yīng)，最后未見有殘?jiān)釄逯亓颗c進(jìn)樣前一致。表明“上沫”基本不含有無機(jī)組分，為有機(jī)化合物。

364.8 ℃的譜峰可能是“上沫”一些揮發(fā)性成分，而508.2 ℃的譜峰可能是“上沫”發(fā)生熱解產(chǎn)生的。

4)文獻(xiàn)[12]認(rèn)為，一般化合物的裂解發(fā)生在400 ℃以上，溫度越高，裂解和再化合越嚴(yán)重，在對(duì)麻黃“上沫”的熱分析研究中，發(fā)現(xiàn)400 ℃質(zhì)量丟失大約在56 %左右，在500 ℃，質(zhì)量幾乎達(dá)到丟失，因此本實(shí)驗(yàn)選取450、500及600 ℃作為樣品的熱解溫度篩選最佳分析條件。結(jié)果表明，450 ℃條件下，分離檢測(cè)出29種組分，鑒定出28種；500 ℃條件下，分離鑒定出27種組分；600 ℃條件下，分離檢測(cè)出31種組分，鑒定出23種。在450 ℃、500 ℃條件的熱解產(chǎn)物大致相同，而600 ℃條件下的熱解產(chǎn)物有較大差別，除有些化合物可能在此溫度條件下可于樣品中裂解出來外，也可能有化合物在此條件下發(fā)生了裂解或組成一些新的化合物。筆者在另一文的實(shí)驗(yàn)中，通過對(duì)麻黃水提浸膏在各溫度下的熱解-GC-MS分析，浸膏在500 ℃條件以下(含500 ℃)不同溫度的熱解產(chǎn)物可找到麻黃堿及偽麻黃堿峰，而600 ℃條件下則未發(fā)現(xiàn)，由此推論，認(rèn)為450 ℃或500 ℃熱解-GC-MS解析的結(jié)果更能反映樣品的化學(xué)成分。

5 小 結(jié)

本文以熱分析對(duì)麻黃“上沫”的熱性質(zhì)進(jìn)行了研究，并以熱解-GC-MS對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行了解析。麻黃“上沫”為有機(jī)化合物，熱解結(jié)果初步解析出28種化學(xué)成分，首次為麻黃入藥需先煎去“上沫”的制法提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]張苗海.對(duì)麻黃“去節(jié) 先煮 去上沫”的認(rèn)識(shí)與研究[J].遼寧中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，10(11)：11-12.

[2]李心機(jī)，李桂芳.麻黃先煮去沫與“沫令人煩”考釋[J].山東中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，22(5)：339-340.

[3]張鎖慶.麻黃的臨癥應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)[J].甘肅中醫(yī)，2006，19(12)：34.

[4]李錦成.麻黃運(yùn)用之我見[J].四川中醫(yī)，2003，21(3)：22.

[5]陸維承.麻黃入藥須先煎[J].吉林中醫(yī)藥，1997(1)：39.

[6]李廣勝，孟杰，胡兆祥.小議《傷寒雜病論》中麻黃之用法[J].河南中醫(yī)藥學(xué)刊，1995，10(1)：12-13.

[7]羅佳波，李吉來，陳飛龍，等.麻黃湯中化學(xué)成分的GC-MS分析[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志，2001，7(1)：1～3.

[8]IVANOIU I A, BANDUR G, RUSNAC L M.Thermal analysis of biodiesel from soybean and sunflower oils [J].Revista de Chimie, 2010，61(9)：872-876.

[9]MURADOV N, FIADLGO B, GUJAR A C, et al.Pyrolysis of fast-growing aquatic biomass-Lemnaminor(duckweed): Characterization of pyrolysis products [J].Bioresource Technology, 2010，101(21)：8424-8428.

[10]宋愛新，張經(jīng)緯，李明靜，等.熱分析方法對(duì)幾種不同產(chǎn)地山藥的鑒別[J].中草藥，2003，34(2)：169-171.

[11]李維峰，王玉蓉，杜守穎.熱分析法鑒別丹參藥材及其提取物[J].北京中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，30(11)：778-779.

[12]李明靜，王勇，趙東保，等.懷山藥成分的熱解氣相色譜-質(zhì)譜分析[J].化學(xué)研究，2008，19(1)：77-79.