當歸根部中主要有效成分的動態(tài)積累和轉化研究

雒 軍，王引權, 3，吳國泰，王 艷，王振恒，荔淑楠，彭 桐

當歸根部中主要有效成分的動態(tài)積累和轉化研究

雒 軍1, 2，王引權1,2, 3*，吳國泰1，王 艷1，王振恒1，荔淑楠1，彭 桐1

1. 甘肅中醫(yī)藥大學，甘肅 蘭州 730000 2. 甘肅省中藥質量與標準研究重點實驗室，甘肅 蘭州 730000 3. 西北中藏藥協(xié)同創(chuàng)新中心, 甘肅 蘭州 730000

分析當歸中阿魏酸和藁本內(nèi)酯等主要有效成分在其根部的積累規(guī)律和轉化機制。采用HPLC法測定不同生長期當歸根部中阿魏酸、阿魏酸松柏酯和藁本內(nèi)酯等8種苯酞類揮發(fā)油成分的含量，結合體外轉化研究成果進行分析。阿魏酸和阿魏酸松柏酯含量從苗期到根膨大期沿著相同的方向不斷增加，而從根膨大期到收獲期分別逐漸降低和升高，朝2個相反的方向變化，提示在當歸體內(nèi)可能存在阿魏酸和松柏醇轉化為阿魏酸松柏酯的過程。藁本內(nèi)酯和5種轉化產(chǎn)物含量總體隨生長期呈現(xiàn)上升趨勢，尤其從根膨大期到成藥期增長速度極快，符合成藥期特性；藁本內(nèi)酯含量遠遠大于其他6種苯酞類轉化產(chǎn)物洋川芎內(nèi)酯I、洋川芎內(nèi)酯H、阿魏酸松柏酯、洋川芎內(nèi)酯A、正丁基苯酞、歐當歸內(nèi)酯的含量，提示在當歸活體內(nèi)藁本內(nèi)酯的轉化程度不高，具體轉化機制有待進一步研究。阿魏酸和藁本內(nèi)酯在不同生長期具有不同的積累和轉化規(guī)律，可為當歸藥材生產(chǎn)、炮制和質量評價提供理論支持。

當歸；阿魏酸；阿魏酸松柏酯；藁本內(nèi)酯；藥效成分；轉化；洋川芎內(nèi)酯I；洋川芎內(nèi)酯H；洋川芎內(nèi)酯A；正丁基苯酞；歐當歸內(nèi)酯

藥用植物中藥用成分大多為植物生長過程中面對各種生物和非生物脅迫產(chǎn)生的次生代謝物質，在特定的自然生態(tài)環(huán)境和栽培方法長期干預下，植物會產(chǎn)生適應性進化，產(chǎn)生特定的基因型和特定的基因表達模式，調(diào)控藥用植物活體內(nèi)藥效物質的積累和轉化[1]。而這些藥效物質在藥材加工過程中也會在體內(nèi)生物酶和物理、化學等因素的作用下發(fā)生化學反應和相互轉化[2]。因此，研究藥效物質在藥用植物生長發(fā)育過程中藥用部位的累積和轉化規(guī)律對研究中藥材品質形成理論及其調(diào)控等均具有重要現(xiàn)實意義。

當歸為傘形科植物當歸(Oliv.) Diels的干燥根。當歸主要藥效成分為有機酸（酚）類、揮發(fā)油類和當歸多糖類成分等[3-4]?！吨袊幍洹?020年版規(guī)定當歸中含揮發(fā)油不得少于0.4%（mL/g），含阿魏酸不得少于0.05%（按干燥品計）[5]。當歸揮發(fā)油中以活性組分藁本內(nèi)酯含量為最高，道地藥材岷歸中的藁本內(nèi)酯含量可達1%以上?，F(xiàn)代藥理研究證實阿魏酸和藁本內(nèi)酯均具有廣泛的藥理活性[6-8]，也是評估當歸藥材質量的主要含量指標。目前，有關當歸加工干燥過程中阿魏酸和藁本內(nèi)酯轉化的研究較多。王濤等[9]和李韶菁等[10]報道在當歸加工過程中阿魏酸含量會增加，其機制是阿魏酸松柏酯在光照和高溫下極易分解為阿魏酸，引起阿魏酸含量增加。藁本內(nèi)酯為苯酞類物質，具有不穩(wěn)定的苯酞結構，易發(fā)生氧化、脫氫、水解等或異構化為其他結構相似的苯酞類化合物。唐力英等[11]報道鮮切干燥加工相比傳統(tǒng)陰干后切片加工當歸藥材藁本內(nèi)酯含量可因藥材離體且內(nèi)部暴露于光、熱條件下分解而下降。房鑫等[12]報道藁本內(nèi)酯室溫放置1個月后采用色譜法測定轉化物，基本全部轉化為14個組分，其中主要包括7’-羧基-芎萘呋內(nèi)酯、歐當歸內(nèi)酯A、洋川芎內(nèi)酯I、-丁烯基苯酞和洋川芎內(nèi)酯A等。然而，就阿魏酸和藁本內(nèi)酯在當歸生長期內(nèi)根部的積累和轉化規(guī)律鮮見報道。本研究重點開展了當歸在不同生長期阿魏酸和藁本內(nèi)酯以及各自主要相互轉化產(chǎn)物的動態(tài)含量變化，初步探討當歸藥效成分生物合成和積累規(guī)律及可能的生物轉化機制，為當歸藥材采收時間、加工炮制和質量控制提供科學依據(jù)。

1 儀器與材料

1.1 儀器

Agilent1260型高效液相色譜儀（美國Agilent科技公司）；AgilentTC-C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm，美國Agilent）；KQ-500DB型超聲波提取儀（昆山市超聲儀器有限公司）；BP121S型電子分析天平（德國賽多利斯公司）；XS-02型多功能藥材粉碎機（上海兆申科技有限公司）。

1.2 試劑

對照品阿魏酸（批號B20007）、阿魏酸松柏酯（批號B20126）、藁本內(nèi)酯（批號B20492）、洋川芎內(nèi)酯A（批號B21461）、洋川芎內(nèi)酯H（批號B21462）、洋川芎內(nèi)酯I（批號B21463）、歐當歸內(nèi)酯A（批號B20927）、正丁基苯酞（批號B21649）均購自上海源葉生物科技公司，質量分數(shù)均大于98%。色譜級甲醇、乙腈、甲酸購自賽默飛世爾科技有限公司，超純水由超純水機制備。

1.3 供試當歸樣品

當歸藥材品種為“岷歸1號”，種植地點位于當歸道地產(chǎn)區(qū)甘肅岷縣西寨鎮(zhèn)（海拔2380 m，北緯34o49'，東經(jīng)104o08'）。2018年4月行常規(guī)施肥（N：156 kg/hm2，P：144 kg/hm2，K：60 kg/hm2）后移栽種苗，之后行田間常規(guī)管理。分別在4月（苗期）、6月（葉叢期）、8月（根膨大期）、10月（成藥期）和11月（收獲期）采取新鮮植株10株，迅速去掉地上部分，用去離子水清洗根部泥土后，帶回實驗室后儲藏于?80 ℃超低溫冰箱用作HPLC分析材料。本研究所用當歸經(jīng)甘肅中醫(yī)藥大學王引權教授鑒定為傘形科植物當歸(Oliv.) Diels的根。

2 方法

2.1 對照品溶液的制備

精密稱取適量阿魏酸、阿魏酸松柏酯、藁本內(nèi)酯、洋川芎內(nèi)酯A、洋川芎內(nèi)酯H、洋川芎內(nèi)酯I、歐當歸內(nèi)酯A和正丁基苯酞對照品，置5 mL棕色量瓶中，緩慢加入適量甲醇，輕輕搖晃至完全溶解，并定容至刻度即得質量濃度分別為2.070 0、0.870 0、8.256 8、1.151 0、1.586 2、1.245 0、0.685 2、1.942 5 mg/mL的對照品溶液。

2.2 供試品溶液制備

取出儲藏于超低溫冰箱的當歸根，在相同部位取大約5 g置于液氮預冷卻的研缽中，在液氮保護下迅速研磨為粉末。取0.5 g粉末置于小三角瓶，加入5 mL甲醇后超聲（220 W、80 Hz、室溫）提取40 min，提取完成后提取液經(jīng)0.22 μm有機相濾膜濾過，濾液裝于小棕瓶用于HPLC分析。對于測定總阿魏酸的樣品，研磨后加入5 mL甲醇-2%碳酸氫鈉溶液（95∶5）替代甲醇，以使阿魏酸松柏酯水解為阿魏酸，其他方法同上。

2.3 色譜條件

采用Agilent 1260 HPLC系統(tǒng)分析，分離柱為AgilentTC-C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動相為0.1%甲醇水（A）-乙腈（B），梯度洗脫：0～20 min，19%B；20～60 min，19%～95%B；60～75 min，95%～100%B；波長為280 nm；柱溫30 ℃，體積流量1.0 mL/min，進樣量10 μL；色譜圖見圖1。

1-阿魏酸 2-洋川芎內(nèi)酯I 3-洋川芎內(nèi)酯H 4-阿魏酸松柏酯 5-洋川芎內(nèi)酯A 6-正丁基苯酞 7-藁本內(nèi)酯 8-歐當歸內(nèi)酯A

2.4 方法學考察

2.4.1 標準曲線的繪制 精密移取“2.1”項中8種對照品母液適當體積于同一量瓶并加甲醇定容至5 mL成為混合對照品溶液；將混合對照品溶液依次以2倍梯度稀釋成為7個質量濃度的混合對照品，微孔濾膜過濾后行HPLC分析，記錄色譜峰峰面積；以各對照品進樣質量濃度為橫坐標（），以對應的色譜峰峰面積為縱坐標（）繪制標準曲線并進行回歸分析。結果表明各對照品在檢測質量濃度范圍內(nèi)線性關系良好（表1）。

表1 標準曲線回歸方程

2.4.2 空白試驗 精密吸取甲醇溶液10 μL，在“2.3”項的色譜條件下進樣檢測，結果表明在實驗條件下甲醇溶劑對紫外檢測器檢測結果無影響。

2.4.3 精密度試驗 精密吸取配制好的同一混合對照品，在“2.3”項的色譜條件下連續(xù)進樣6次，記錄共有峰的相對保留時間和相對峰面積，并計算RSD值。8種成分保留時間和峰面積RSD均在0.7%～2.0%，說明儀器精密度良好。

2.4.4 穩(wěn)定性試驗 配制混合對照品，在“2.3”項的色譜條件下立即上機測定（即為0 h），然后在1、2、4、8、12、24 h進樣測量。記錄峰面積，計算RSD值。結果顯示所有成分12 h內(nèi)較穩(wěn)定，8種成分峰面積RSD在0.8%～2.5%。為保證檢測樣品的穩(wěn)定性，本實驗所有樣品均為新鮮提取、配制，并用棕色瓶于4 ℃避光冷藏，于2 h內(nèi)完成測定。

2.4.5 重復性試驗 精密稱取相同質量當歸粉末6份，按照“2.2”項方法制備樣品溶液，按照“2.3”項色譜條件進樣測定，記錄試驗測定各種化學成分的質量分數(shù)并計算其RSD值。8種成分質量分數(shù)RSD均在0.9%～2.0%。

2.4.6 加樣回收率試驗 將樣品按照“2.2”項制備6份供試品溶液，分別精密加入混合對照品溶液制得樣品，進樣分析，計算阿魏酸、洋川芎內(nèi)酯I、洋川芎內(nèi)酯H、阿魏酸松柏酯、洋川芎內(nèi)酯A、正丁基苯酞、藁本內(nèi)酯、歐當歸內(nèi)酯8個成分的平均加樣回收率，依次為99.88%、99.75%、99.91%、99.77%、100.91%、99.88%、99.91%、99.88%，RSD分別為0.74%、1.01%、1.03%、1.32%、0.82%、0.91%、1.01%、1.03%。

2.5 數(shù)據(jù)分析

3 結果與分析

3.1 當歸中8種單體成分的測定

采用HPLC分析了當歸阿魏酸、阿魏酸松柏酯和6種苯酞類揮發(fā)油成分的含量。在測定條件下能夠有效地分離檢測到6種化學成分，未檢測到洋川芎內(nèi)酯H和正丁基苯酞2種成分（圖1）。在檢測到的6種成分中，含量最高者為藁本內(nèi)酯，其次為阿魏酸和阿魏酸松柏酯，其他3種成分含量極低。根據(jù)文獻報道洋川芎內(nèi)酯H和正丁基苯酞成分在干燥后的當歸藥材中能夠檢出，而本實驗未能檢出，其原因可能是洋川芎內(nèi)酯H和正丁基苯酞是藥材在離體干燥過程中轉化的產(chǎn)物，本實驗所用當歸為新鮮冷凍當歸樣品，藁本內(nèi)酯未完成有效轉化。

3.2 阿魏酸含量動態(tài)積累和轉化分析

測定了6種藥效物質在當歸不同生長期4月（苗期）、6月（葉叢期）、8月（根膨大期）、10月（成藥期）和11月（收獲期）含量動態(tài)變化（圖2）。由圖可見當歸主要藥效物質阿魏酸含量（圖2-A）從苗期到根膨大期快速持續(xù)上升，之后到成藥期和收獲期緩慢下降；而阿魏酸松柏酯含量（圖2-B）從苗期開始持續(xù)上升，到收獲期達到最大值；從苗期到根系膨大期二者含量沿著相同的方向不斷增加，而從根膨大期到收獲期分別逐漸降低和升高，朝2個相反的方向變化，說明二者可能存在相互轉化的現(xiàn)象。

A-阿魏酸 B-阿魏酸松柏酯 C-藁本內(nèi)酯 D-洋川芎內(nèi)酯A E-洋川芎內(nèi)酯I F-歐當歸內(nèi)酯A

3.3 藁本內(nèi)酯及轉化產(chǎn)物含量動態(tài)積累和轉化分析

結果顯示藁本內(nèi)酯含量（圖2-C）從苗期到根膨大期緩慢上升，從膨大期到成藥期急速上升，到收獲期達到最大值。洋川芎內(nèi)酯I和歐當歸內(nèi)酯A總體呈現(xiàn)隨生長期逐漸上升的趨勢，洋川芎內(nèi)酯A隨生長期呈現(xiàn)不規(guī)則的變化趨勢（圖2-D～F）。

3.4 藥效物質與生長期相關性分析

Poisson相關性分析（表2）表明蒿本內(nèi)酯、阿魏酸松柏酯和總阿魏酸（游離阿魏酸與轉化的阿魏酸之和）含量與當歸生長期呈現(xiàn)極顯著的相關性（＜0.01），阿魏酸含量與當歸生長期呈現(xiàn)顯著的相關性（＜0.05）；總阿魏酸與阿魏酸松柏酯含量之間存在極顯著的相關性（＜0.01），與阿魏酸含量之間存在顯著的相關性（＜0.05）；阿魏酸和阿魏酸松柏酯含量之間存在中等強度的相關性，相關系數(shù)為0.62。

表2 Poisson相關性分析

*表示相關系數(shù)具有統(tǒng)計學意義（＜0.05），**表示相關系數(shù)具有統(tǒng)計學意義（＜0.01）

*Indicates that the correlation coefficient is statistically significant (< 0.05),**Indicates that the correlation coefficient is statistically significant (< 0.01)

4 討論

研究表明在含有阿魏酸的當歸、川芎等中藥材的體外干燥過程中阿魏酸和阿魏酸松柏酯存在相互轉化作用，其機制是阿魏酸松柏酯可以在光照、高溫等作用下容易水解為阿魏酸和松柏醇，也有研究表明除物理因素外藥材體內(nèi)可能含有生物酶促進二者的轉化[13]。故有些學著提出了“游離阿魏酸”和“總阿魏酸”的概念，將植物體中本來就含有的那部分阿魏酸認為是游離阿魏酸，將游離阿魏酸和其他途徑分解生成的阿魏酸之和稱作總阿魏酸，建議在用化學分析方法評價中藥質量時，應優(yōu)先采用“總阿魏酸”的含量作為評價指標[14]，基于《中國藥典》2020年版未對當歸含量測定內(nèi)容修訂，因此以阿魏酸含量評價當歸藥材質量應該注意此問題。阿魏酸在體內(nèi)的代謝通路研究表明阿魏酸在植物體內(nèi)經(jīng)4-香豆酸輔酶A連接酶（4CL）催化成為阿魏酰輔酶A（feruloyl-CoA），再經(jīng)過肉桂酰輔酶A還原酶（cinnamoyl-CoAreductase，CCR）和肉桂醇脫氫酶（cinnamyl alcohol dehydrogenase，CAD）轉化為松柏醇，松柏醇再經(jīng)過過氧化物酶/漆酶聚合為G-木質素[15-16]。綜合阿魏酸在體內(nèi)和體外的已知相互轉化過程，在當歸體內(nèi)還可能存在阿魏酸和松柏醇轉化為阿魏酸松柏酯的過程，以此推斷在當歸根膨大期到成藥期和收獲期，阿魏酸轉化為阿魏酸松柏酯，一方面阿魏酸松柏酯作為阿魏酸的庫存方式，在機體需要的時候又可以轉化為阿魏酸，另一方面減少木質素的合成，減少當歸根部的木質化程度，這種轉化可能對當歸生殖特性、抽薹機制和藥用部位的形成具有重要的作用。

藁本內(nèi)酯是當歸藥材最主要的揮發(fā)油成分，其與阿魏酸和阿魏酸松柏酯在當歸藥材的質量控制和藥效成分開發(fā)方面具有重要地位[17-18]。藁本內(nèi)酯作為苯酞類化合物，化學特性決定其具有不穩(wěn)定性的因素，房鑫等[12]報道藁本內(nèi)酯室溫放置1個月后采用色譜法測定轉化物，基本全部轉化為本研究測定的5種產(chǎn)物得能共14個組分。但李桂生等[19]研究發(fā)現(xiàn)在藁本內(nèi)酯在提取當歸總揮發(fā)油中性質在常溫下基本穩(wěn)定，未出現(xiàn)純品狀態(tài)下的異構化反應，可能原因是揮發(fā)油本身含有一定比例的藁本內(nèi)酯異構化產(chǎn)物，使異構化反應趨于平衡所致。本研究測定了藁本內(nèi)酯及其5個主要轉化成分洋川芎內(nèi)酯A、洋川芎內(nèi)酯H、洋川芎內(nèi)酯I、歐當歸內(nèi)酯A和正丁基苯酞在當歸不同生長期含量動態(tài)變化。洋川芎內(nèi)酯I和歐當歸內(nèi)酯A總體呈現(xiàn)隨生長期逐漸上升的趨勢，洋川芎內(nèi)酯A隨生長期呈現(xiàn)不規(guī)則的變化趨勢，但這些轉化產(chǎn)物的總體含量很低。藁本內(nèi)酯含量遠遠大于轉化產(chǎn)物的含量，由此說明在當歸活體內(nèi)藁本內(nèi)酯的轉化程度不高，是揮發(fā)油的核心組成成分。藁本內(nèi)酯含量在膨大期到成藥期極速增長，說明當歸揮發(fā)油類藥效物質積累主要發(fā)生在成藥期，但其體內(nèi)具體轉化機制有待進一步探究。

中藥效物質在藥材離體干燥過程中會在體內(nèi)生物酶和物理、化學等因素的作用下發(fā)生分解和相互轉化，該過程對中藥材加工炮制具有重大的影響和意義，而藥效物質在藥效部位得動態(tài)積累和轉化則是藥效物質形成的基礎。本研究發(fā)現(xiàn)當歸主要藥效物質阿魏酸和藁本內(nèi)酯含量與當歸生長期具有密切的相關性，而且在當歸不同生長階段具有不同的積累規(guī)律和可能的轉化機制，本研究可為當歸藥材采收時間、加工炮制、質量控制和種質資源的選育提供一定的科學依據(jù)。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Dynamic accumulation and transformation of ferulic acid and ligustilide in root of

LUO Jun1, 2, WANG Yin-quan1, 2, 3, WU Guo-tai1, WANG Yan1, WANG Zhen-heng1, LI Shu-nan1, PENG Tong1

1. Gansu University of Chinese Medicine, Lanzhou 730000, China 2. Key Laboratory of Chemistry and Quality for Traditional Chinese Medicines of the College of Gansu Province, Lanzhou 730000, China 3.Northwest Chinese Tibetan medicine Collaborative Innovation Center, Lanzhou 730000, China

To analyze the accumulation rule and possible transformation mechanism of ferulic acid and ligustilide, the main pharmacodynamic components ofroot.The contents of ferulic acid, coniferyl ferulate and six phthalides in roots ofat different growth stages were analyzed by HPLC combined with the results of in vitro transformation studies.The content of ferulic acid and coniferyl ferulate increased in the same direction from seedling stage to root enlargement stage, while gradually decreased and increased from root enlargement stage to harvest stage changing in two opposite directions. It was suggesting that there may be a process of conversion of ferulic acid and coniferyl alcohol into coniferyl ferulate in the root of. The content of ligustilide and five transformed products showed an increasing trend with the growth period, especially from the root enlargement stage to the medication stage, which accorded with the characteristics of medication stage. The content of ligustilide was much greater than that of the other five phthalides, suggesting that the transformation degree of ligustilide inin vivo was not high, and the specific transformation mechanism needs to be further clarified.Ferulic acid and ligustilide have different accumulation and transformation rules in different growth periods. This study can provide theoretical support for the production, processing and quality evaluation ofmedicinal materials.

(Oliv.) Diels; ferulic acid; ligustilide; pharmacodynamic component; transformation; senkyunolide I; senkyunolide H; coniferyl ferulate; senkyunolide A; butylphthalide; levistolide A

R286.2

A

0253 - 2670(2021)21 - 6663 - 06

10.7501/j.issn.0253-2670.2021.21.024

2021-03-03

國家重點研發(fā)計劃項目“中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究”專項（子課題）（2017YFC1700705）；甘肅省教育廳雙一流重大科研項目（GSSYLXM-05）；甘肅中醫(yī)藥大學扶貧科技專項（2019FPZX-1）；甘肅省教育廳高等學校創(chuàng)新能力提升項目（2019B-101）；甘肅中醫(yī)藥大學中青年基金項目（ZQ2015-5）

雒 軍，男，博士研究生，研究方向為中藥質量綜合評價研究。E-mail: luojunnwnu@126.com

王引權，男，教授，博士生導師，博士，研究方向為中藥質量綜合評價研究。Tel: (0931)8768293 E-mail: kjkfpp@163.com

[責任編輯 時圣明]