現代分析技術在冬蟲夏草質量評價中的應用△

錢正明，廖娜，李文慶，艾中，田野，李文佳

(廣東東陽光藥業有限公司，廣東 東莞 523808)

現代分析技術在冬蟲夏草質量評價中的應用△

錢正明，廖娜，李文慶，艾中，田野，李文佳*

(廣東東陽光藥業有限公司，廣東 東莞 523808)

冬蟲夏草為我國傳統名貴中藥，其具有良好的藥用功效及經濟價值。本文介紹了現代分析技術在冬蟲夏草質量評價研究中的應用，包括色譜技術(薄層色譜、液相色譜、氣相色譜和電泳色譜)、波譜技術(紫外-可見光譜、紅外光譜、核磁共振譜、原子光譜和質譜)和分子生物技術(核酸分子鑒定技術和蛋白質分子鑒定技術)。

冬蟲夏草；色譜技術；波譜技術；分子生物技術

冬蟲夏草為我國傳統名貴中藥，具有補腎益肺、止血化痰的功能[1]。現代研究表明其具有免疫調節、抗腫瘤、抗衰老等作用[2-6]。由于冬蟲夏草良好的藥用功效和人們健康意識的提高，近年來市場需求量逐年增加，供不應求。目前市場上冬蟲夏草品類繁多，質量參差不齊，因此其品質評價研究已經引起了人們越來越多的重視。現代分析技術也被大量運用于冬蟲夏草質量評價研究，如：色譜技術、波譜技術和分子生物技術。本文就近年來現代分析技術在冬蟲夏草質量評價研究中的應用進行了介紹和總結，為冬蟲夏草質量評價研究工作提供科學參考。

1 色譜技術

色譜分析技術已成為中藥質量評價中最為常用的技術，其在冬蟲夏草定性和定量研究中得到了廣泛的應用，主要包括薄層色譜法、高效液相色譜法、氣相色譜法和電泳色譜法。

1.1 薄層色譜法

薄層色譜法具有操作方便、結果直觀、多樣品同時分析等特點，在冬蟲夏草定性定量分析中均有應用。

本研究組采用薄層色譜技術建立了鑒別冬蟲夏草存儲年限的定性分析方法[7]。首先制備冬蟲夏草供試品溶液和麥角甾醇對照品溶液，然后對供試品溶液和對照品溶液進行薄層層析，在365 nm紫外燈下檢視，通過比較冬蟲夏草供試品溶液中麥角甾醇斑點和麥角甾醇緊鄰斑點在薄層色譜上的亮度，即可判斷冬蟲夏草儲存年限在1年以內、2年以內或2年以上。傅道珍[8]建立了一種可以鑒別冬蟲夏草和4種偽品的薄層色譜分析方法，在其建立的薄層分析條件下冬蟲夏草有8個紫紅色斑點，新疆蟲草有6個紫紅色斑點和1個藍色斑點，而亞香棒蟲草、地蠶和人工偽制品則沒有明顯斑點。Wu D T等[9]將薄層色譜和糖凝膠電泳技術應用于冬蟲夏草多糖特征分析，結果顯示冬蟲夏草多糖中存在1，4-α-D-葡萄糖苷鍵、1，4-β-D-葡萄糖苷鍵和1，4-α-D-半乳糖苷鍵，冬蟲夏草和蟲草菌絲體的多糖薄層圖譜不一致。

薄層色譜在冬蟲夏草定量分析方面也有文獻報道。米莉莉等[10]建立了冬蟲夏草核苷類成分的薄層色譜定量分析方法，對冬蟲夏草核苷類成分進行薄層分離后，在270 nm處進行薄層掃描測定，結果顯示冬蟲夏草中主要核苷為腺苷和尿苷。汪寶琪等[11]采用薄層色譜技術對冬蟲夏草中D-甘露糖進行分離后，用高碘酸鉀-聯苯胺顯色，在295、370 nm處進行雙波長反射法鋸齒形薄層掃描，測得西藏產冬蟲夏草中甘露醇的含量為8.4%。

1.2 高效液相色譜法

高效液相色譜具有分離效率高、分析速度快和靈敏度高等優點，是目前冬蟲夏草質量評價中運用最多的分析技術。同時高效液相色譜技術可以根據分析物性質的不同采用不同檢測器進行檢測分析。

紫外檢測器是液相色譜最常用的檢測器，通常用來檢測具有紫外吸收的物質，如冬蟲夏草中的核苷類和甾醇類化合物。核苷類成分腺苷是《中華人民共和國藥典》規定的冬蟲夏草含量測定項的指標[1]，其分析通常采用反相色譜模式分離，檢測波長多為260 nm[12-14]。本研究組[12]建立了高效液相色譜-紫外檢測法同時測定冬蟲夏草中5種核苷類成分的含量，色譜柱為ZORBAX SB-Aq，檢測波長為260 nm，并用所建立的方法對6批冬蟲夏草樣本的不同部位進行了核苷含量測定，結果顯示冬蟲夏草子座中總核苷含量>全草總核苷含量>蟲體總核苷含量。常規液相色譜柱分析冬蟲夏草核苷類成分耗時較長，需30～60 min[13-14]。本研究組[15]在前期研究基礎上利用高效液相色譜-紫外檢測技術建立了一種快速分析冬蟲夏草中核苷類成分的方法，色譜柱為Poroshell，檢測波長為260 nm，在15 min內完成了6種核苷成分(尿嘧啶、尿苷、肌苷、鳥苷、腺苷和蟲草素)的分離，并成功運用于冬蟲夏草樣本中的核苷含量的測定。甾醇也是冬蟲夏草中的一類重要活性成分，通常采用反相液相模式進行檢測，檢測波長在280 nm左右。張薇薇等[16]測定了11批冬蟲夏草中麥角甾醇的含量，結果顯示不同批次間冬蟲夏草麥角甾醇含量差異明顯。此外，也有報道用高效液相色譜-紫外檢測技術結合柱前衍生的方法分析冬蟲夏草中原本無紫外吸收的化合物。Guan J等[17]采用1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP)柱前衍生結合高效液相-紫外檢測器的方法，對冬蟲夏草多糖酶解后的單糖成分進行了分析。王麗等[18]采用柱前鄰苯二甲醛和氯甲酸芴甲酯在線自動衍生結合高效液相色譜-二極管陣列檢測器-熒光檢測器的方法，對5種不同產地的冬蟲夏草氨基酸含量進行了分析。

冬蟲夏草中沒有紫外吸收的化合物，通常使用示差折光檢測器(RID)和蒸發光散射檢測器(ELSD)進行檢測。劉謀盛等[19]建立了HPLC-RID法測定冬蟲夏草中甘露醇含量，樣品水提液經反相C18柱預分離后，采用陽離子交換柱進行分離，RID檢測，結果顯示2個冬蟲夏草樣本中甘露醇含量分別為6.52%和6.38%。周丹蕾[20]采用HPLC-ELSD對冬蟲夏草中海藻糖、甘露醇和麥芽三糖進行了分析，結果顯示該方法不僅可用于多個糖類成分的同時測定，同時還首次發現了冬蟲夏草中海藻糖的存在。Guan J等[21]采用HPLC-ELSD對冬蟲夏草水溶性多糖進行了分析，測試樣本經由凝膠柱分離，ELSD檢測，結果顯示冬蟲夏草水溶性多糖主要分為2個色譜峰，第一個多糖峰分子量大于400 kDa，第二個多糖峰分子量在10～80 kDa。

質譜檢測器具有能提供結構信息、靈敏度高等優點。本研究組[22]采用高效液相-四級桿飛行時間質譜技術(HPLC-QTOF/MS)建立了冬蟲夏草高效液相特征圖譜，利用和對照品或文獻核對質譜數據的方法，鑒定了其中的9個化合物，包括尿嘧啶、尿苷、肌苷、鳥嘌呤、鳥苷、脫氧鳥苷、腺苷、腺嘌呤和蟲草素，其中脫氧鳥苷為首次從冬蟲夏草中發現。Fan H等[23]采用高效液相-質譜技術(HPLC-MS)對冬蟲夏草中的核苷類成分進行定性和定量分析，樣品采用加壓溶劑萃取法提取，經ZORBAX Eclipse XDB-C18柱分離后MS檢測，結果在冬蟲夏草中檢測出43種核苷類化合物，鑒定了其中的16種成分，并對13種核苷類成分進行了定量分析，結果顯示質譜檢測器定量具有準確靈敏的優點。Hu H K等[24]采用高效液相-質譜技術對冬蟲夏草樣品進行了分析，并在冬蟲夏草樣品中首次發現了環丙氨酸-亮氨酸-鼠李糖苷和苯丙氨酸-葡萄糖苷。

液相色譜可以同時連接多個檢測器，對冬蟲夏草中的多類成分同時進行分析。顧振宇等[25]采用HPLC-DAD-RID法同時分析了冬蟲夏草中蟲草素和蟲草酸的含量，蟲草素采用紫外檢測器進行檢測，蟲草酸則用示差檢測器進行檢測。Wang S等[26]建立了一種HPLC-DAD-ELSD聯用同時定量分析冬蟲夏草中8種核苷及其堿基、3種糖類及多球殼菌素的方法，采用Prevail Carbohydrate ES糖柱對冬蟲夏草中的成分進行分離，使用DAD在254 nm處檢測核苷類成分，ELSD檢測糖類及多球殼菌素。陳林琤等[27]采用HPLC-UV-MS法對西藏冬蟲夏草中的麥角固醇及其衍生物進行了定性定量分析，首先用高效液相-質譜對冬蟲夏草提取物液中的化合物進行定性分析，對冬蟲夏草中麥角固醇及其衍生物進行了質譜鑒定，并用高效液相-紫外檢測器技術對其中的麥角固醇進行了含量測定。

1.3 氣相色譜法

氣相色譜(GC)是一種以氣體為流動相的色譜法，由于其靈敏度高、分析速度快、樣品量少而得到廣泛的應用。冬蟲夏草中的脂肪酸、甾醇、糖類及揮發性成分均可用GC進行分析。

Yang F Q等[28]采用氣相色譜技術對冬蟲夏草中4種甾醇和10種脂肪酸進行了定量分析，結果發現棕櫚酸、亞油酸、油酸、硬脂酸是冬蟲夏草中主要的脂肪酸，麥角甾醇是其主要的甾醇類化合物。Guan J等[29]建立了GC-MS分析冬蟲夏草中的糖類成分的方法，通過加壓溶劑萃取法提取冬蟲夏草中多糖，三氟乙酸水解，鹽酸羥胺衍生化，然后采用GC-MS進行分析檢測，結果顯示冬蟲夏草中多糖的主要組成糖為葡萄糖、半乳糖和甘露糖。凌建亞等[30]采用超臨界CO2萃取結合GC-MS技術對冬蟲夏草子座中揮發性成分進行了分析，從中鑒定了39種化合物，它們主要為不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸、酯及烷烴類化合物。

1.4 電泳色譜法

電泳色譜是指根據化合物在單位電場強度作用下遷移速度的不同從而達到分離的分析方法。目前在冬蟲夏草分析中較為常用的有毛細管電泳和平板電泳。

1.4.1 毛細管電泳法 毛細管電泳(CE)具有高效、快速、有機溶劑消耗少等特點。Gong Y X等[31]采用高效毛細管區帶電泳法同時分析了冬蟲夏草中6種核苷和堿基，發現緩沖液濃度、pH值和改性劑乙腈的濃度是影響實驗的關鍵性因素，并確定了最佳實驗條件，電泳緩沖鹽為500 mmol·L-1硼酸，pH值為8.6，改性劑乙腈為12.2%。Yang F Q等[32]利用CE-MS聯用技術建立了同時測定冬蟲夏草中包括胞嘧啶、腺嘌呤、蟲草素、腺苷等12種核苷及堿基的定量分析方法，分析結果顯示CE-MS不僅具有CE的優點，同時兼備了MS定性及高靈敏度的優勢。此外，毛細管電泳色譜(CEC)也被成功運用于冬蟲夏草核苷類成分的定量分析[33]。

1.4.2 平板電泳技術 任艷等[34]運用雙向電泳技術對不同產地、不同加工方式的冬蟲夏草中可溶性蛋白質進行了分析，發現不同產地和不同加工方法會造成冬蟲夏草的可溶性蛋白的差異。石繼紅等[35]采用SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳法對天然冬蟲夏草和冬蟲夏草菌絲體中的蛋白質亞基進行了分析，發現天然冬蟲夏草中含有9種亞基，而后者只有7種。

2 波譜技術

波譜分析是現代分析中一類極其重要的分析手段，其主要利用物質的波譜特征進行定性或定量分析。常見的波譜分析方法包括紫外-可見光譜、紅外光譜、核磁共振譜、原子光譜和質譜。

2.1 紫外-可見光譜

該法是根據待測物溶液對紫外光的吸收特性所建立起來的一種定性和定量分析方法。紫外光譜具有操作簡單和儀器普及的優點。本研究組利用紫外光譜技術開發了定性鑒別冬蟲夏草中是否混有發酵冬蟲夏草菌粉的分析方法[36]。首先將一定濃度的腺苷溶液作為參比溶液在220～350 nm進行紫外掃描，再對待測冬蟲夏草粉末樣本30%乙醇提取液進行紫外掃描，觀察其紫外光譜在275～250 nm區段內是否存在負吸收值，如果樣本無負吸收值則表明冬蟲夏草粉末中混入了發酵冬蟲夏草粉。此外也有文獻報道利用紫外光譜技術對冬蟲夏草與其他蟲草進行定性鑒別分析，如冬蟲夏草95%乙醇提取液在200～400 nm波長有4個最大吸收波長，而亞香棒蟲草95%乙醇提取液在此波段只有兩個最大吸收波長[37]。

紫外-可見光譜除了用于冬蟲夏草定性鑒別外，還被用于冬蟲夏草活性成分的含量測定。索菲婭等[38]建立了冬蟲夏草中甘露醇、多糖含量的紫外測定法，以高碘酸鈉為反應試劑在412 nm處測定D-甘露醇的含量；苯酚-硫酸為反應試劑在490 nm處測定冬蟲夏草多糖含量，并用所建立的方法對3個不同產地冬蟲夏草樣本中的甘露醇和多糖進行了含量測定。白云娥等[39]用硫酸-蒽酮作為反應試劑，以624 nm為檢測波長也成功建立了冬蟲夏草多糖含量測定方法。

2.2 紅外光譜

紅外光譜是根據化合物在紅外光照射下，分子中的化學鍵或官能團振動的原理來顯示結構信息。根據波長的不同可分為近紅外光譜、中紅外光譜和遠紅外光譜。目前應用在冬蟲夏草質量評價研究中的技術主要為近紅外光譜技術和中紅外光譜技術。

王鋼力等[40]建立了冬蟲夏草近紅外光特征譜，并用TQ定量分析軟件對102批不同產地(青海和西藏)冬蟲夏草樣品近紅外光譜進行了判別分析，結果顯示所建立方法可以對不同產地的冬蟲夏草進行較好的區分。石巖等[41]利用近紅外光譜技術建立了冬蟲夏草中總氨基酸及主要氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸和精氨酸)的含量測定方法，首先對樣本特征波段的近紅外光譜數據和通過氨基酸自動分析儀獲得的總氨基酸及各氨基酸含量數據進行數學建模，獲得相關數學模型；然后利用所得數學模型和待測冬蟲夏草樣本近紅外光譜數據即可獲得待測樣本的氨基酸含量。此外，Xie C Q等[42]采用傅里葉變換近紅外技術對發酵冬蟲夏草菌絲體中精氨酸的含量進行了測定。

宋文軍[43]運用中紅外光譜技術對冬蟲夏草進行了分析，得到了冬蟲夏草的特征吸收峰，分別為脂類(1746、1656 cm-1)、蛋白質(1549、1155 cm-1)和多糖(1082、1023 cm-1)。Yang P等[44]對冬蟲夏草和偽品(地蠶和草石蠶)進行了二維紅外圖譜分析，結果發現冬蟲夏草二維紅外光譜670～780 cm-1×1400～1700 cm-1段的吸收峰可用于鑒別冬蟲夏草和偽品，正品冬蟲夏草在該波段有數個顯著的峰值，而偽蟲草則無顯著峰值。

2.3 核磁共振譜

核磁共振譜是利用化合物原子核對射頻輻射的吸收而建立起來的波譜技術，它是目前對化合物結構進行定性、定量分析的最強有力的工具之一。本研究組[45]通過對21批野生冬蟲夏草(西藏7批、青海7批和四川7批)進行氫譜分析，建立了冬蟲夏草核磁特征圖譜，并找到了其核磁特征吸收峰；再利用所建立的冬蟲夏草特征譜圖對30批冬蟲夏草野生撫育品和4種冬蟲夏草混淆品(中華被毛孢菌絲粉、蟲草花、蟬花、蝙蝠蛾擬青霉菌絲粉)進行核磁譜特征峰對比分析，結果表明野生冬蟲夏草和冬蟲夏草野生撫育品核磁特征譜特征峰一致，而冬蟲夏草混淆品則存在明顯的核磁特征峰缺失，因此該方法可用于定性鑒別冬蟲夏草真偽。Nie S P等[46]使用核磁共振技術對冬蟲夏草多糖進行了分析，結果顯示冬蟲夏草極性多糖的主鏈是由葡萄糖以1-4和1-3糖苷鍵連接，支鏈的葡萄糖主要連接在主鏈葡萄糖的2、6位上，微量甘露糖和半乳糖一般隨機連接在支鏈上。

2.4 原子光譜

原子光譜是由原子中的電子在能量變化時所發射或吸收的一系列波長的光所形成的光譜。其包括原子吸收光譜、原子發射光譜和原子熒光光譜。原子吸收光譜具有選擇性強、靈敏度高和分析范圍廣等優點，已被成功應用于冬蟲夏草微量元素和重金屬元素的測定。卑占宇等[47]利用該技術成功分析了冬蟲夏草中6種微量元素(鐵、銅、鋅、錳、鎂、鈣)的含量。王鋼力等[48]用原子吸收分光光度法對14批不同產地冬蟲夏草中的砷、汞、銅、鉛和鎘的殘留量進行了測定，結果顯示所有冬蟲夏草樣本中汞、銅、鉛和鎘的殘留量較低，但砷的含量14批樣品中有13批超過藥用植物及制劑綠色行業標準。此外，原子發射光譜和原子熒光光譜也有用于冬蟲夏草微量元素和重金屬殘留分析。韓濤等[49]用電感耦合等離子體-原子發射光譜法(ICP-AES)測定冬蟲夏草中微量元素(鈣、鉀、鎂、鈉、磷、銅、鐵、錳、鎳、鋅、砷、鎘)含量，結果發現冬蟲夏草中鈉、磷、鈣、鉀、鎂含量豐富。師存杰等[50]采用原子熒光光譜法測定冬蟲夏草中砷和汞，并成功運用于4個冬蟲夏草樣本的檢測。

2.5 電感耦合等離子體質譜

電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)具有靈敏度高、同時測定多元素及測定同位素比值的優點。潘清靈等[51]用微波消解ICP-MS法測定22個西藏不同地區的冬蟲夏草中12種微量元素，結果顯示對人體有益的鉀、鈉、鈣、鎂、鋁、鐵元素在冬蟲夏草中含量較為豐富。汪瓊等[52]也用該技術對冬蟲夏草不同部位中的30個微量元素進行了分析，結果顯示冬蟲夏草中含有11種人體必需的微量元素(釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、硒、鉬、錫)，其子座和蟲體中微量元素的含量差異較大。

3 分子生物學技術

分子生物學技術在冬蟲夏草質量研究中主要用于其真偽鑒別。按照技術特征可以分為核酸分子鑒定技術和蛋白質分子鑒定技術，該內容本研究組在前期發表的論文中已進行了詳細綜述[53]，在此僅作簡單總結。核酸分子鑒定技術在冬蟲夏草中的應用主要包括：基于ITS序列的條形碼技術、基于聚合酶鏈式反應(PCR)分子鑒定技術及環介導等溫擴增法(LAMP)鑒定技術[54-58]。Li X等[54]采用基于ITS序列的條形碼技術成功鑒別冬蟲夏草和5種偽品(古尼蟲草、蟬蛹草、垂蟲草、蛹蟲草和羅伯茨蟲草)。PCR分子鑒定技術在冬蟲夏草中的應用包括隨機擴增多態性技術(RAPD)和擴增片段長度多態性技術(AFLP)，Feng K等[55]利用RAPD技術對冬蟲夏草及其混淆品進行了很好的區分。Wong Y L等[56]利用PCR結合側向流層析技術建立了快速鑒別冬蟲夏草和偽品(古尼蟲草和蛹蟲草)的分析方法。李奎等[59]采用環介導等溫擴增(LAMP)實現了冬蟲夏草特異性擴增，可用于區別冬蟲夏草混淆品。此外，李楊[60]利用蛋白免疫技術對冬蟲夏草進行了鑒別研究，首先對冬蟲夏草中的抗原進行提取、純化，并制備抗體，采用金標法檢測待測樣本中冬蟲夏草抗原，由此判定冬蟲夏草的真偽。

4 結語

綜上所述，隨著科學技術的發展，大量現代化分析技術被運用于冬蟲夏草的質量評價研究，這為市場上冬蟲夏草及其相關產品的品質評價提供了技術支撐，有利于提升冬蟲夏草行業的質量評價水平。但目前報道的冬蟲夏草分析方法大多集中于成分的分析，對其性狀評價仍然為傳統方法，存在著主觀經驗為主，難以客觀化和標準化的問題。現代感官評價技術，如電子鼻、電子舌和電子眼等現代技術可以彌補以上缺點，近年來這些技術已有報道應用于其他中藥材的質量評價研究[61-63]，未來也可嘗試用于冬蟲夏草的質量評價研究。總之，冬蟲夏草質量評價研究將隨著現代分析技術的發展不斷完善，新技術的應用及多技術的聯合應用將成為冬蟲夏草質量評價方法發展的重要方向。

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ApplicationofModernInstrumentalAnalyticalTechniquesinQualityEvaluationofCordycepssinensis

QIAN Zhengming，LIAONa，LIWenqing，AIZhong，TIANYe，LIWenjia*

(GuangdongSunshineLakePharmaCo.，LTD，Dongguan523808，China)

Cordycepssinensisis a traditional and valuable Chinese medicine，which has a good medicinal and economic value.This paper reviewed the modern instrumental analytical techniques in quality evaluation ofC.sinensis，including chromatographic technique (thin layer chromatography，high performance liquid chromatography，gas chromatography and electrophoresis)，spectroscopic technique (ultraviolet spectroscopy，infrared spectroscopy，nuclear magnetic resonance spectroscopy，atomic spectroscopy and mass spectrum) and molecular biological technique (identification of nucleic acid and protein).

Cordycepssinensis；chromatographic technique；spectroscopic technique；molecular biological technique

2015-09-25)

中醫藥行業科研專項(201507002)

*

李文佳，工程師，研究方向：中藥資源與開發；E-mail：liwenjia@hecpharm.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2016.5.032