GC-MS結合化學計量學分析厚樸湯化學成分

羅志翔，李曉如

(中南大學化學化工學院，湖南 長沙 410083)

中醫藥學在中國有上千年的歷史，是廣大人民群眾經驗的積累，通過不斷的實踐摸索和理論研究，所形成的一個藥學體系。中藥的基礎是單味藥，而在具體的應用中往往是采用多味藥材復合使用，其中最為基礎的則是藥對。藥對是將兩個單味藥配伍使用，藥物之間的配伍存在著復雜的關系[1-2]：相須可以共同增強藥效；相使可以增強主要藥物的功效；相畏和相殺是相對應的概念，相畏相殺可以降低藥物的有害性；相惡會降低藥物的功效；相反將產生有害的效果。對藥對及其中各單味藥的揮發油進行檢測，分析找出三者之間的差異，有助于提高對中藥藥物的配伍機理和藥理活性的理解[3]。厚樸(Magnoliae Officmalis Cortex，MOC)，別稱川樸、烈樸、重皮、赤樸、厚皮，味苦、辛，性溫，用于濕滯傷中，脘痞吐瀉，食積氣滯，腹脹便秘，痰飲喘咳[4]。白術(Rhizoma Atractylodis Macrocephalae，RAM)，又名于術、浙術、天薊、山姜、山連、冬白術，味苦、甘，性溫，用于脾虛食少，腹脹泄瀉，痰飲眩悸，水腫，自汗，胎動不安[5]。厚樸與白術配伍組成厚樸湯，最早出現在《圣濟總錄》上，用于調理脾胃、嘔逆等。到目前為止，二者配伍后其揮發油成分的變化還沒有發現相關報道。本文采用氣質聯用技術(GC-MS)結合化學計量學中的交互移動窗口因子分析法(alternative moving window factor analysis，AMWFA)對厚樸湯和單味藥白術、厚樸的揮發油成分進行定性和定量分析，并對三者的共有組分進行了比較[6-12]。

1 實 驗

1.1 儀器與藥材

QP20l0型氣相色譜儀-質譜儀,日本島津。厚樸(MOC)、白術(RAM)均購自長沙九芝堂藥店。

1.2 揮發油的提取

分別稱取一定量的厚樸(50 g)、白術(50 g)和藥對(厚樸25 g、白術25 g)，以1:8加水混合，按照《中國藥典》[13]提取方法來提取。

1.3 GC-MS測定條件

色譜測定條件：色譜柱，OV-I型(30 m×0.25 mm，膜厚0.25 μm)；載氣，高純氦氣；載氣流速，以1.0 mL/min進入系統；程序升溫過程，起始溫度60 ℃，以10 ℃/min的速率升溫至280 ℃，保持5 min，總時間27 min；進口溫度，230 ℃；界面溫度，280 ℃。

EI源電子能量為70 eV，離子源溫度為230 ℃。倍增電壓為0.8 kV，掃描范圍M/Z：35～800，掃描速率為3.8次/s。溶劑延遲，3 min。

1.4 數據處理

利用MATLAB 6.5編程進行比對分析，采用NIST107質譜庫檢索成分。

2 結果與討論

2.1 交互移動窗口因子分析法(AMWFA)

交互移動窗口因子分析法[14-15](AMWFA法)是一種化學計量學方法。該方法通過對處于不同體系的二維數據組進行比對處理，能夠定性分析出這兩者擁有的相同組分。分析方法的原理見參考文獻[14-15]。

圖1 厚樸、白術和藥對厚樸-白術揮發油的總離子流圖

從圖1中可以看出揮發油的成分較為復雜，且很多相鄰的峰之間有明顯的重疊、嵌入現象。直接分析色譜峰，會因為重疊和嵌入現象而漏掉一些隱藏的峰，使得定性分析結果不準確。下面用AMWFA法進行處理以獲得準確的分析結果，以厚樸總離子流圖中的A峰簇(11.550～11.688 min)和藥對厚樸-白術總離子流圖中的B峰簇(11.550～11.692 min)(見圖2)為例，對該法進行闡述。

圖2 峰簇A和峰簇B的離子流截圖

圖3 峰簇A和峰簇B背景消除后的秩圖

在消除了背景噪音后的秩圖中，每存在一條高于代表噪音水平的特征曲線，就表示有一種組分存在，而秩圖中同時存在多條特征曲線高于噪音水平特征曲線，則說明有多種組分同時存在。如圖3所示，在扣除了背景噪音的秩圖中區域1+2存在2條與其它曲線分離的特征曲線，這表示在此處存在2個組分重疊。從圖3中亦可以得知，存在兩個純組分區，即區域1和區域2對應純組分1和純組分2，以及1個混合區域，即區域1+2。

圖4所示為由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)。圖4中顯示出從掃描時間5分到25分之間，除去噪音引起的小幅波動外，曲線走向近乎平直，這表示A和B峰簇互相包含于對方中，所含成分一致。

圖4 MSCC和 IP-MSCC分析結果

從圖5可見，第一和第二個擬合值均為0，直到第3個才出現變化，逐漸增大，這表明共有組分是2個，與前面秩圖分析的結果一致。

圖5 共有秩分析結果

圖6 共有組分解析結果

圖7 Phenol,2,4-bis[1,1-dimethylethy]-(C14H22O)的標準質譜圖和解析質譜圖

圖8 9-Cedranone (C15H24O)的標準質譜圖和解析質譜圖

圖6是依據AMWFA 法獲得的共有組分秩圖和質譜自相關曲線圖，其目的是為了獲取對應物質的純質譜。在圖6(a)中，有2個共有組分數為 1 的區域，其對應的圖6(b)中存在R1和R2兩個水平曲線段，基本一致。可分別從R1和R2中提取出對應的純質譜，分別為：Phenol,2,4-bis[1,1-dimethylethy]-(C14H22O)和9-Cedranone (C15H24O) ，前者相似度為99.066%，后者相似度為85.121%。相應的標準質譜圖和解析質譜圖見圖7和圖8。

2.2 揮發油組分的定量分析

表1 厚樸、白術及其藥對揮發油主要化學成分

續表1

14Octanoic Acid辛酸C8H16O2//0.106.93715Borneol冰片C10H18O1.20/0.607.030163-Cyclohexen-1-ol,4-methyl-1-(1-methylethyl)-4-甲基-1-(1-甲基乙基)-3-環己烯-1-醇C10H18O0.150.12/7.16217Benzenemethanol,.alpha.,.alpha.,4-trimethyl-α,α,4-三甲基-苯甲醇,C10H14O0.16//7.243183-Cyclohexene-1-methanol,.alpha.,.alpha.,4-trimethyl-,(S)-(S)-α,α,4-三甲基-3-環己烯-1-甲醇C10H18O1.380.210.697.34619Bicyclo[3.1.1]hept-2-ene-2-methanol,6,6-dimethyl-6,6-二甲基雙環[3.1.1]庚-2-烯-2-甲醇C10H16O0.31/0.087.44320Bicyclo[3.1.1]hept-2-ene-2-carboxaldehyde,6,6-dimethyl-6,6-二甲基雙環[3.1.1]庚-2-烯-2-甲醛C10H14O0.14/0.067.47421Bicyclo[3.1.1]hept-3-en-2-one,4,6,6-trimethyl-4,6,6-三甲基雙環[3.1.1]庚-3-烯-2-酮C10H14O//0.057.654222-Cyclohexen-1-ol,2-methyl-5-(1-methylethenyl)-,trans-反式-2-甲基-5-(1-甲基乙烯基)-2-環己烯-1-醇C10H16O0.32//7.72123Phenol,4-(2-propenyl)-4-(2-丙烯基)苯酚C9H10O2.03/0.828.13724Phenol,4-ethyl-2-methoxy-4-乙基-2-甲氧基苯酚C9H10O20.11/0.068.56025Bornylacetate乙酸龍腦酯C12H20O2/0.020.298.67826Benzene,1-methoxy-4-(1-propenyl)1-甲氧基-4-(1-丙烯基)苯C12H12O3.78//8.70027Cyclohexane,1-methylene-3-(1-methylethenyl)-,(R)-(R)-1-亞甲基-3-(1-甲基乙烯基)環己烷,C10H16/0.140.129.36528Phenol,2-methoxy-3-(2-propenyl)-2-甲氧基-3-(2-丙烯基)苯酚C12H12O2/0.210.059.626292,6-Octadien-1-ol,3,7-dimethyl-,acetate,(E)-(E)-3,7-二甲基-乙酸酯2,6-辛二烯-1-醇C12H20O2/0.030.069.86930Bicyclo[7.2.0]undec-4-ene,4,11,11-trimethyl-8-methylene-4,11,11-三甲基-8-亞甲基雙環[7.2.0]十一碳-4-烯C15H240.26/0.3910.56631Germacrene B大根香葉烯BC15H24/8.752.0610.661324,7,10-Cycloundecatriene,1,1,4,8-tetramethyl-,cis,cis,cis-順式,順式,順式-1,1,4,8-四甲基-4,7,10-環十一碳三烯C15H240.18/0.2611.00533Cyclohexane,1-methyl-2,4-bis(1-methylethenyl)-1-甲基-2,4-雙(1-甲基乙烯基)-環己烷C13H22//0.2911.176

注：RC為相對含量；RT為保留時間；“/”為未檢出。

采用總體積積分法分析每種化學成分的相對含量。鑒定出厚樸中的揮發性成分共54種，白術中的53種，藥對厚樸-白術中的62種。其中厚樸中鑒定出的成分的含量占揮發油總含量的90.43%；白術中鑒定出的成分的含量占揮發油總含量的91.83%；藥對厚樸-白術中鑒定出的成分的含量占揮發油總含量的91.60%。鑒定出的主要化學成分見表1。

2.3 藥對與單味藥之間揮發性成分的比較分析

由表1可見，厚樸揮發油的主要組分有：2-十氫萘-1,2,3,4,4a,5,6,7-α，α-4a,8-四甲基-脫氫衍生物(31.52%)；石竹烯氧化物(4.98%)；茅術醇(3.99%)；1-甲氧基-4-(1-丙烯基)苯(3.78%)；2,5,9-三羥甲基十一烷-4,8-二烯酮(3.44%)；5α-雄甾烷-17-酮，3-乙基-3-羥基(2.80%)；馬萘雌甾酮(2.44%)；3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇酯(2.24%)；α-蒎烯(2.05%)；4-(2-丙烯基)-丙烯基石炭酸(2.03%)；

白術揮發油的主要組分有：反-6-乙烯基-4,5,6,7-氫-3,6-二甲基-5-異丙烯基苯并呋喃(37.01%)；白菖烯(8.90%)；大根香葉烯(8.75%)；8,9-脫氫-環異長葉烯(5.11%)；8,9-脫氫-9-甲酰基-環異長葉烯(4.27%)；桉雙烯酮(3.17%)；吉馬酮-1(10)(2.79%)；十六氫-芘(2.45%)；(+)-香橙烯(2.24%)；9,12-十八烷二烯酸(2.24%)；

藥對厚樸-白術揮發油的主要組分有：沉香螺萜醇(26.72%)；2-十氫萘-1,2,3,4,4a,5,6,7-α，α-4a,8-四甲基-脫氫衍生物(12.88%)；8,9-脫氫-9-甲酰基-環異長葉烯(6.21%)；[3aS-(3aR,6E,10E,11aS)]-3a,4,5,8,9,11a-六氫-6,10-二甲基-3-亞甲基-環癸[b]呋喃-2(3H)-酮；5α-D-Norandrostan-16-one,(3.58%)；石竹烯氧化物(2.75%)；長葉醛(2.57%)；2,5,9-三羥甲基十一烷-4,8-二烯酮(2.29%)；9β-乙酰氧基-3,5-α，8-三甲基三環萜醛[6.3.1.0(1,5)] 十二烷-3-烯(2.23%)；大根香葉烯(2.06%)；

藥對與單味藥厚樸、白術之間的共有組分和化學成分的變化情況見表2。

表2 厚樸、白術及其藥對揮發油中化學成分的變化

3 結 論

利用AMWFA對復雜體系進行解析，在共有秩分析中確定共有組分數，并獲得質譜圖進而定性，為不同體系中獲得相同組分提供了一種新方法。本文利用該法對藥對厚樸-白術及其單味藥的分析結論如下：

(1)藥對厚樸-白術、單味藥厚樸和白術分別定性出62、54和53個組分，分別對應占各自揮發油總含量的91.60%、90.43%和91.83%。

(2)厚樸與白術揮發油中可找到6種共有組分，這6種組分最終均出現在藥對中，占藥對總含量的6.54%；厚樸與藥對揮發油中可找到35種共有組分，這35種組分占藥對總含量的34.48%；白術與藥對揮發油中可找到20種共有組分，這20種組分占藥對總含量的20.85%。

(3)藥對揮發油與單味藥相比多出了14種新組分，同時藥對揮發油相對于單味藥厚樸有19種組分消失；藥對揮發油相對于單味藥白術有33種組分消失。還有49種組分含量發生了較大的變化，其中在配伍后藥對揮發油中含量增高的有8種，降低的有41種。藥對配伍之后所含的成分從質和量兩方面都發生了變化，本文可以為藥對厚樸-白術與其單味藥的藥效差異研究提供物質基礎。