氣相色譜-質譜法結合直觀推導式演進特征投影法分析牡丹皮和赤芍揮發油成分

和薛 歐陽云 鄒宜志 魏亞男 徐小娜

【摘要】采用水蒸氣蒸餾法分別提取牡丹皮和赤芍的揮發油成分，利用氣相色譜-質譜法（GC-MS）結合直觀推導式演進特征投影法（HELP）對揮發油成分進行定性定量分析。分別在牡丹皮和赤芍的揮發油中鑒定出54種和78種組分，定性組分含量分別占二者揮發油總含量的97.35%和52.45%，共有化合物36種；含量最大的組分為丹皮酚，其在二者中的含量分別為82.19%和13.27%。

【關鍵詞】揮發油成分；氣相色譜-質譜；直觀推導式演進特征投影法；牡丹皮；赤芍

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.02.006

【基金項目】本文受廣西高校中青年教師科研基礎能力提升項目（2023KY0527），桂林醫學院人才引進科研項目（20501020028）資助。

Analysis of Volatile Constituents of Paeonia suffruticosa and Paeonia lactiflora by GC-MS and HELP Method

HE Xue1， OUYANG yun1， ZOU Yizhi1， WEI Yanan2， XU Xiaona1，3*

（1.Guilin Medical University〔The School of Public Health〕， Guilin 541199， China； 2.University of South China〔The School of Public Health〕， Hengyang 421001， China； 3.The Guangxi Key Laboratory of Environmental Exposomics and Entire Lifecycle Health， Guilin 541199， China）

Abstract： The essential oils from Paeonia suffruticosa （PS） and Paeonia lactiflora （PL） were first analyzed by gas chromatographymass spectrometry （GC-MS） and a chemometric resolution method，namely heuristic evolving latent projection （HELP）. In total， 54 and 78 volatile chemical components in essential oils of PS and PL were separated and identified， accounting for 97.35% and 52.45% of total contents of the two tested samples， respectively. There are a total of 36 common compounds. The main volatile constituent is Paeonal， which content in both is 82.19% and 13.27%， respectively.

Keywords： volatile oil； GC-MS； HELP；paeonia suffruticosa； paeonia lactiflora

牡丹皮和赤芍屬臨床常用清熱涼血藥，具有清熱涼血、活血化瘀、消炎、殺菌、清除氧自由基等作用，在藥品、食品、化妝品、保健品等諸多領域具有重要應用價值[1-2]。揮發油成分為牡丹皮及赤芍的主要藥效成分之一。本文采用水蒸氣蒸餾法提取牡丹皮和赤芍中的揮發油，利用氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）和直觀推導式演進特征投影法（HELP）[3]對揮發油化學成分進行定性定量分析和系統比較分析，以期為牡丹皮和赤芍的開發利用提供基礎數據。

1實驗部分

1.1儀器與試劑

Shimadzu 2010A型氣相色譜-QP2010型質譜聯用儀（GC-MS）QP2010島津質譜工作站；NIST05質譜庫；D1810C自動雙重純水蒸餾器；揮發油提取器。

高純氦氣、正己烷和無水硫酸鈉均為分析純（天津市科茂化學試劑廠）；正構烷烴標準溶液（C8-C20，No.04070；C21-C40，No.04071）購于Fluka Chemika公司；二次蒸餾水（自制）。牡丹皮和赤芍藥材購于北京同仁堂（長沙店）。

1.2樣品制備

藥材先置于50℃烘箱中烘干4 h，粉碎。準確稱取50 g藥材粉末，置于500 mL圓底燒瓶中，再加入300 mL蒸餾水，浸泡12 h，按《中華人民共和國藥典》四部“2204揮發油測定法”中的甲法[4]提取4 h，經無水硫酸鈉干燥后存放在樣品瓶中，密封保存于4℃冰箱，備測。

1.3氣相色譜-質譜分析條件

色譜分析條件：DB-5毛細管柱（0.25μm×0.25 mm×30 m）為分析柱；柱溫：初始溫度設置為50℃，保持2 min，然后以4℃/min升至280℃，保持7 min，總分析時間為66.5 min，進樣口溫度設置為250℃，柱流量為1.00 mL/min，總流量為14.0 mL/min，分流比10∶1。尾吹氣流速3.00 mL/min。

質譜條件：離子源溫度設置為200℃，接口溫度設置為250℃，溶劑切除時間為2.5 min，光電倍增管電壓為0.8 kV，數據導出3 min后開始，質量掃描范圍設置為50～500 amu，掃描間隔0.20 s。

2揮發油化學成分分析

2.1定性定量分析

利用Shimadzu GCMS solution工作站，檢索標準質譜庫確定各個色譜峰的結構。純物質的色譜峰按條目在NIST05標準質譜庫中檢索和比對，相似程度在90%以上認為是同一種物質且定性可靠；重疊色譜峰先利用直觀推導式演進特征投影法進行解析分辨，再將解析出來的質譜峰與標準質譜進行比對，實現定性分析；定量分析采用峰面積歸一化法，結果見表1。

2.2HELP法解析重疊色譜峰

中藥揮發油是一個成分十分復雜的活性物質體系，牡丹皮和赤芍的揮發油成分亦是如此。在實驗優化的色譜條件下，兩種清熱涼血藥的揮發油成分多數實現了基線分離。赤芍揮發油總離子流圖如圖1所示。

下面以赤芍揮發油總離子流圖中保留時間為9.50～9.62 min色譜峰P為例，簡述HELP法解析分辨重疊色譜峰的一般過程。圖2（a）為峰簇P的總離子流圖，可看出此色譜峰極可能是重疊色譜峰；圖2（b）為峰簇P的二維數據圖，顯示該峰簇峰形比較復雜，至少包含2種化合物。但GC-MS工作站將其視為一個峰簇，定性為4，4，6，6-三甲基雙環[3.1.0]己-2-烯，相對含量0.19%。圖3和圖4分別為峰簇P的演進特征投影圖和秩圖。圖3中兩組分的純組分區域表現為過原點的直線1和直線2，兩組分的重疊區域表現為連接二者的曲線。圖4中區域I、III為組分1和組分2的純組分區域，區域II為二者的重疊區。采用HELP法進一步解析該峰簇，利用解析結果質譜圖與標準質譜比對，鑒定物質1為6，6-dimethyl-2-methylenebicyclo[3，1，1]heptane，物質2為蒈烯，質譜相似度分別為90.62%和95.44%。采用峰面積歸一化法計算得出二者相對百分含量分別為0.18%和0.35%。峰簇P經HELP法解析分辨后的色譜圖如圖5所示。

與峰簇P的解析過程相似，對牡丹皮和赤芍揮發油成分總離子流圖中的其他重疊色譜峰均采用HELP法解析分辨。

3揮發油成分分析

由表1知，牡丹皮揮發油中共定性出54種成分，占揮發油成分總含量的97.35%。主要成分為丹皮酚（82.19%）和Pyrolo[3，2-d]pyrimidin-2，4（1H，3H）-dione（9.15%），兩者占牡丹皮揮發油成分總含量90%以上。分析結果與文獻報道[5]的基本一致，但各物質的含量不同。

赤芍揮發油中鑒定出78個組分，占揮發油成分總含量的52.45%。主要成分為丹皮酚（13.27%）、十八碳二烯酸（7.65%）、抗壞血酸（5.20%）和葡萄籽油（5.02%），其余成分的含量均在5%以下。所得結果與發表的文獻[6]大體相同，但各組分的含量存在差異。

牡丹皮和赤芍兩種清熱涼血藥共有揮發性化學成分36種。其中，含量最大的組分是丹皮酚，在牡丹皮和赤芍中的含量分別為82.19%和13.27%；其次是6，6-dimethyl-2-methylenebicyclo[3，1，1]heptane、D-檸檬烯、芳樟醇、樟腦、乙酸龍腦酯、石竹烯、十五烷、蓽澄茄和抗壞血酸等9種組分，牡丹皮和赤芍中的含量均大于或等于0.1%。推測丹皮酚等36種共有組分可能是牡丹皮和赤芍具有相似藥理藥效作用的物質基礎。

4結束語

中藥揮發油成分分析結果受到多種因素的影響，如藥材的生長環境、加工、儲存、提取、測試以及數據解析技術等。GC-MS聯用技術是目前一種較為成熟和完善的多組分成分分離分析方法，HELP是一種復雜體系分析中廣泛應用的一種化學計量學多元分辨技術，二者結合可有效鑒定中藥揮發性化學成分。

【參考文獻】

[1]劉洋，郭慶梅，宋艷梅.牡丹皮采收加工方法和質量控制研究進展[J].中國藥房，2022，33（23）：2940-2944.

[2]吳玲芳，王子墨，赫柯芊，等.赤芍的化學成分和藥理作用研究概況[J].中國實驗方劑學雜志，2021，27（18）：198-206.

[3]張斌，李曉如，梁逸曾.聯用色譜數據結合化學計量學分析紫蘇化學成分[J].中南大學學報（自然科學版），2016，47（6）：1860-1866.

[4]國家藥典委員會.中華人民共和國藥典：四部[M].北京：中國醫藥科技出版社，2015.

[5]張樹蓉，趙宏蘇，佟沫儒，等.牡丹皮化學成分、藥理作用及其質量標志物（Q-Marker）的預測分析[J].中草藥，2022，53（16）：5215-5224.

[6]陸小華，馬驍，王建，等.赤芍的化學成分和藥理作用研究進展[J].中草藥，2015，46（4）：595-602.

【作者簡介】

和薛，女，2000年出生，學士，研究方向為健康相關物質分析。通信作者：徐小娜，女，1974年出生，副教授，碩士生導師，研究方向為復雜體系多組分成分分離分析。手機：17775832080，電子郵箱：470933401@qq.com。

（編輯：侯睿琪）