鼎藥方枳白黃的GC-MS測定和交互移動窗口因子法分析

張斌，李曉如，梁逸曾

（1. 中南大學 化學化工學院，湖南 長沙，410083；2. 長沙環境保護職業技術學院，湖南 長沙，410004）

鼎藥方枳白黃的GC-MS測定和交互移動窗口因子法分析

張斌1， 2，李曉如1，梁逸曾1

（1. 中南大學 化學化工學院，湖南 長沙，410083；2. 長沙環境保護職業技術學院，湖南 長沙，410004）

鼎藥方是僅含3個單味藥的方劑，是藥對方基礎上的又一種復方基本形式，比藥對能更好地揭示復方的配伍機制，采用GC-MS法分離測定鼎藥方枳白黃（FA-AM-RS）、單味藥枳殼（FA）、白術（AM）和黃芩（RS）的揮發油成分，結合交互移動窗口因子法（AMWFA）對其共有組分進行比較分析， 得到鼎藥方及其3個單味藥的純色譜曲線和質譜圖；用質譜庫結合保留指數進行定性， 采用總體積積分法進行定量。研究結果表明：鼎藥方枳白黃、單味藥枳殼、白術和黃芩分別定性出89，47，46和17種化學成分，分別占揮發油總體積的84.18%，92.64%，92.29% 和80.99%；鼎藥方與枳殼共有組分39個，與白術共有組分37個，與黃芩共有組分8個，其揮發油組分主要來自于枳殼和白術。

鼎藥方；枳殼；白術；黃芩；氣相色譜-質譜（GC-MS）；交互移動窗口因子法（AMWFA）

鼎藥方是指僅含3個單味藥的方劑，是復方中除藥對方外最小的基本單位，是復方的又一種基本形式。對藥對方、鼎藥方的研究為中藥復方的配伍研究提供了最基本、最可靠的模式和依據［1］。多個單味藥的復方配伍關系非常復雜，給研究帶來極大困難，而目前人們對藥對方的研究欠全面。鼎藥方對復方化學成分的研究、中藥配伍規律的掌握及創制新的復方具有非常重要的現實意義［2-3］。鼎藥方枳白黃（由單味藥枳殼、白術和黃芩組成）是中藥燥濕利水的常用復方。枳殼（ fructus aurantii ）味苦、辛、酸，性溫，歸脾、胃經，為中醫常用理氣藥之一。白術（atractylodes macrocephala）味苦、甘，性溫，歸脾、胃經，中藥上常用于健脾益氣、燥濕利水［4］。黃芩（radix scutellariae）味苦、寒，清熱燥濕，瀉火解毒，涼血安胎。本文作者分別提取鼎藥方枳白黃及其單味藥的揮發性成分，利用GC-MS進行分離檢測，結合交互移動窗口因子法（AMWFA）對其共有組分進行比較分析，完成多組分復雜體系的解析，應用質譜庫相似度匹配和計算保留指數對各組分進行定性，采用總體積積分法進行定量［5-8］，比較鼎藥方與單味藥的揮發油成分，分析配伍前后揮發油成分的變化。

1　實驗

1.1儀器和藥材

儀器為日本島津QP2010型氣相色譜儀-質譜儀。藥材為：黃芩、白術、枳殼，均購自九芝堂大藥房；正構烷烴C8～C20和C21～C40（瑞士Fluka Chemika公司）；正己烷（分析純）。

1.2揮發油提取

稱取干燥的鼎藥方（其中，黃芩75 g，白術75 g，枳殼75 g），按文獻［9］中的揮發油提取法提取。

1.3揮發油和正構烷烴參照系的測定條件

色譜條件：色譜柱為 OV-I（長度×內徑為 30.00 m×0.25 mm）。升溫程序如下：起始溫度為40 ℃，以2 ℃/min升至120 ℃，再以10 ℃/min升至230 ℃，維持20 min。載氣為He，流速為1.0 mL/min，進口溫度為250 ℃，界面溫度為280 ℃。質譜條件：EI源電子能量為70 eV，離子源溫度為230 ℃，倍增電壓為1.28 kV，質荷比m/z掃描范圍為20～600，掃描速率為3.8 次/s，溶劑延遲2 min。

1.4數據分析

數據分析在Gateway T8100計算機上進行，程序用MATLAB 6.5編寫， 用NIST107質譜庫進行檢索。

2　結果與討論

2.1AMWFA原理

交互移動窗口因子分析法（AMWFA法）［10］作為化學計量學的另一種分析二維數據的方法，其實質是多組分光譜相關色譜法［11］（MSCC）的拓展，目標是對 2個體系中的2組二維數據片段進行比較分析，最后得到2組二維數據片段中的共有組分定性結果。其方法為：先在一個體系中確定1個目標矩陣A，再利用單點投影法在另一個體系中找到相關的基本矩陣B，利用矩陣A的信息對矩陣B進行正交投影，從中提取兩者中共有光譜信息，即得到光譜相關色譜圖（MSCC）。反過來，將B作為目標矩陣，A作為基本矩陣進行對比分析，得到反投影多組分光譜相關色譜圖（IP-MSCC）。

2.2AMWFA法對鼎藥方枳白黃與單昧藥白術揮發油共有組分的比較與分析

（3）第一次討論。分發病例資料，列出學習目的，指導學生利用圖書館、網絡等途徑查找資料，并進行篩選整理。

圖1所示為枳殼、白術、黃芩和鼎藥方枳白黃揮發油的GC-MS總離子流圖譜（TIC）。選取白術TIC中的X峰簇（保留時間為51.692～52.300 min）和鼎藥方枳白黃TIC中的Y峰簇（保留時間為51.743～52.222 min）進行解析。

根據方法原理，由AMWFA法獲得的多組分光譜相關色譜圖（MSCC）和反投影多組分光譜相關色譜圖（IP-MSCC）見圖2。由圖2可知：掃描點20～140區域內曲線與橫坐標幾乎平行，中間的凸起是噪聲引起，說明X和Y峰簇互相包含于對方中，所含成分一致。圖3所示為共有秩分析結果，給出了2個體系中共有組分的關系：前3個擬合值幾乎為0，從第4個開始明顯增大，說明X和Y 峰簇有3個共有組分。

下面獲取這 3個共有組分的純質譜。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。以白術的色譜峰簇設為A矩陣，鼎藥方枳白黃的色譜峰簇設為B矩陣，以A矩陣的5～120區域為基矩陣，用移動窗口技術對B矩陣中的5～160區域進行掃描（移動窗口數為3），建立共有組分秩圖（圖4（a））及質譜自相關曲線（圖4（b））。在共有組分秩圖中，有3個共有組分數為 1 的區域，其對應的質譜自相關曲線也出現 3個平臺（見圖4（b）中R1，R2和R3）。可分別從這 3個平臺中任意1點提取出共有組分的純質譜，即組分 1，2 和3的質譜。鑒定出3個共有組分為 2-吡啶乙胺、乙酰丙酮-1，3-丁二烯和葉吡咯，其相似度分別為95.72%，94.45%和98.02%。圖5所示為解析后得到峰簇X和Y的色譜圖，其為1 個3組分重疊形成的峰簇。

圖1　枳殼、白術、黃芩和枳白黃揮發油的總離子圖譜Fig. 1　TICs of volatile oils of FA ， AM， RS and FA-AM-RS

圖2　MSCC和 IP-MSCC分析結果Fig. 2　Results obtained by MSCC and IP-MSCC analysis

2.3保留指數

VANDEN 等［12］定義了程序升溫保留指數：rt=100n+100［（tx-tn）/（tn+1-tn）］。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。本文使用此公式計算程序升溫保留指數。

2.4揮發油組分的定量分析

2.5鼎藥方與單味藥之間揮發性成分的比較分析

由表1可見：鼎藥方枳白黃揮發油主要組分為D-苧烯（25.67%，質量分數，下同），松油烯（2.75%），大根香葉烯 D（5.32%）和 1，2，3，4-四氫-1-丁基異喹啉（15.67%）；枳殼揮發油主要組分為D-苧烯（23.90%），反-1，2-二（1-甲基乙烯基）-環丁烷（30.66%），γ-萜烯（11.37%）和 β-沉香醇（11.55%）；白術揮發油主要組分為大根香葉烯 D（7.56%），α-衣蘭油烯（5.35%），1，2，3，4-四氫-1-丁基異喹啉（60.37%）和桉葉油醇（5.60%）；黃芩揮發油的主要組分為乙酰苯（44.24%）、萘（4.96%）、十七烷（5.30%）和十三烷酸（10.47%）；從揮發油組分數及含量看，鼎藥方揮發油組分來自于單味藥枳殼和白術，大約各占一半，黃芩的成分很少。單味藥中有些成分在鼎藥方中消失，同時鼎藥方中也有一些新成分產生，其原因可能在于合煎中發生了化學變化。

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

表1　枳殼、白術、黃岑及其鼎藥方主要化學成分Table 1 Main chemical components of volatile oils in FA， AM， RS and FA-AM-RS

圖5　解析后的X峰簇和Y峰簇的色譜圖Fig. 5　Resolved chromatograms for X and Y peak clusters

3　結論

1） 鼎藥方枳白黃、單味藥枳殼、白術和黃芩分別定性出89，47，46和17種組分，定性組分體積分別占鼎藥方枳白黃、枳殼、白術和黃芩揮發油總體積的84.18%，92.64 %，92.29%和80.99%。

2） 鼎藥方與單味藥枳殼共有的揮發油組分為 39個，與單味藥白術共有的揮發油組分為37個，與單味藥黃芩共有的揮發油組分為8個。

3） 鼎藥方揮發油組分主要來自于單味藥枳殼和白術，大約各占一半，來自黃芩的揮發油組分很少，原因可能在合煎過程中發生了化學變化。

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（編輯 陳燦華）

Analysis of triherbal recipe fructus aurantii-atractylodes macrocephala-radix scutellariae by gaschromatography-mass spectrometry and alternative moving window factor

ZHANG Bin1， 2， LI Xiaoru1， LIANG Yizeng1

（1. School of Chemistry and Chemical Engineering， Central South University， Changsha， 410083， China；2. College of Changsha Environmental Protection， Changsha 410004， China）

Considering that triherbal recipe is the prescription of three herbs and fundamental form of compound prescription that is used to study herbal-pair prescriptions， and it can more effectively reveal compatibility mechanism of compound prescription than herbal-pair prescriptions， the volatile components in triherbal recipe Fructus Aurantii-Atractylodes Macrocephala-Radix Scutellariae （FA-AM-RS） were analyzed， single herb FA and AM and RS were performed with two-dimensional gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） data coupled with alternative moving window factor analysis（AMWFA）. The results show that， by means of these methods two-dimensional data， 89， 47， 46 and 13 volatile chemical components in essential oil of triherbal recipe FA-AM-RS， FA， AM and RS are determined qualitatively and quantitatively， accounting for 84.18%， 92.64%， 92.29% and 80.99% total contents of essential oil of triherbal recipe FA-AM-RS， FA， AM and RS， respectively. There are 39 common active constituents between triherbal recipe FA-AM-RS and single herb FA， and 37 common active constituents between FA-AM-RS and single herb AM， 8 common active constituents between FA-AM-RS and single herb RS. The major volatile chemical components in FA-AM-RS are mainly from that of single herbs FA and AM.

triherbal recipe； fructus aurantii； atractylodes macrocephala； radix scutellariae； gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）； alternative moving window factor analysis （AMWFA）

O629.9

A

1672-7207（2016）04-1100-05

10.11817/j.issn.1672-7207.2016.04.003

2015-04-20；

2015-06-26

（Foundation item）：國家自然科學基金資助項目（20175036，20235020）（Projects （20175036， 20235020） supported by the National Natural Science Foundation of China）

李曉如，教授，從事天然藥物化學研究；E-mail：xrli@csu.edu.cn