砂仁的化學成分及質量控制方法的研究進展

徐方方 陳偉英 蔡婉娜 馬婷 吳云山 劉博

摘要 對砂仁的化學成分、主流國家和地區的藥典標準以及質量控制方法研究進展進行系統分析，為進一步完善砂仁的質量評價體系提供參考。

關鍵詞 砂仁;化學成分;藥典;質量控制方法;揮發性成分;非揮發性成分;薄層色譜;指紋圖譜

Research Progress of Chemical Constituents and Quality Control Method of Villous Amomum Fruit

XU Fangfang1，2，CHEN Weiying1，2，CAI Wanna1，2，MA Ting1，2，WU Yunshan1，2，LIU Bo1，2

（1 The Second Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine，Guangzhou 510006，China; 2 Guangzhou Key Laboratory of Chirality Research on Active Components of Traditional Chinese Medicine，Guangzhou 510006，China）

Abstract To provide the reference and basis for the improving of quality evaluation system of Villous Amomum Fruit，the research progress on the chemical constituents，monographs in main pharmacopoeias and methodology of quality control of the Villous Amomum Fruit was summaried，analyzied and reviewed.

Keywords Villous Amomum Fruit; Chemical constituents; Pharmacopoeias; Methodology of quality control; Volatile components; Non-volatile components; Thin Layer Chromatography; Fingerprint

中圖分類號：R284.1文獻標識碼：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2020.24.031

砂仁為姜科豆蔻屬植物陽春砂（Amomum villosum Lour.）、海南砂仁（Amomum longiligulare T.L.Wu）以及綠殼砂仁[Amomum villosum Lour.var.xanthioiles T.L.Wu et Senjen，又稱縮砂密（Amomum xanthioides Wallich（Zingiberaceae）]的干燥成熟果實[1]。砂仁生長于熱帶、亞熱帶地區，主要分布在中國南部如廣東、廣西、云南、福建等地，東南亞如老撾、越南等國家[2]。砂仁藥用始載于《藥性論》，為歷代常用中藥，具有化濕開胃、溫脾止瀉和理氣安胎之功效[1]。廣東省陽春市所產砂仁質量最佳，被稱陽春砂、春砂仁，是我國“四大南藥”之一。作為傳統常用藥材，每年市場需求量估計超過2 200噸。此外，砂仁是衛健委公布的藥食兩用中藥品種，作為食品以調味料、蜜餞等形式存在于市場。

由于不同地區用藥習慣等差異，常將姜科植物益智、草果、長序砂仁以及建砂仁等作為砂仁使用，導致市場上砂仁來源混亂，質量等級不一，嚴重影響了砂仁臨床用藥的安全性和有效性。中藥的藥效作用取決其中所含的化學物質群，通過化學組分建立合理、科學的砂仁質量評價標準是當前工作的重點。本文對砂仁的化學成分研究進行總結，同時對主流國家、地區的藥典和地方標準中收錄的砂仁情況進行比較和分析，最后對當前砂仁質量控制的熱點方法進行簡單綜述。

1 砂仁的化學成分研究進展

1.1 揮發性成分

揮發性成分是砂仁的特征性成分，也是中華人民共和國藥典要求的檢出成分[1]。張生潭等[3]用Bligh-Dyer溶劑提取法從干燥成熟的陽春砂仁種子和果殼中共鑒定出138種化學成分，包括乙酸龍腦酯（Bornyl acetate，1）、龍腦（Borneol，2）、樟腦（Camphor，3）、莰烯（Camphene，4）、α-蒎烯（α-pinene，5）、β-蒎烯（β-pinene，6）以及β-石竹烯（β-Caryophyllene，7）等，其中總烯類物質相對含量占總揮發油總成分的10%～40%。付琛[4]比較了不同產地、品種砂仁揮發油的化學成分，發現陽春砂仁中乙酸龍腦酯是所有藥材中含量最高的，這可能是陽春砂仁作為道地藥材的依據之一，而經炮制后道地藥材陽春砂中乙酸龍腦酯在成分比例上變化明顯。見圖1。

1.2 黃酮類成分 黃酮是砂仁中的非揮發性成分，具有抑菌、抗腫瘤登活性[5]。付琛、李宗主和陳程等在陽春砂仁中發現了4個黃酮類化合物，分別是槲皮素（Quercetin，8），異槲皮苷（Isoquercitrin，9），槲皮苷（Quercitrin，10），異鼠李素-3-O-葡萄糖苷（11）[6-8]。劉金鵬從海南砂仁中得到3，5，7-trihydroxy-4′-methoxyflavone（12），3，5-dihydroxy-7，4′-dimethoxyflavone（13），3，5，3′-trihydroxy-7，4′-dimethoxy flavone（14）[9]。見圖2。

1.3 酚酸類化合物

付琛、李宗主和陳程等[6-8]在陽春砂仁中得到11個多酚類化合物，包括香草酸（Vanillic acid，15）、香草酸1-O-葡萄糖苷（Vanillicacid-1-β-D-glucopyranosyl ester，16）、原兒茶酸（Protocatechuic acid，17）、對羥基苯甲酸（p-hydroxybenzoic acid，18）、4-羥基-3-乙氧基苯甲酸（4-hydroxy-3-ethoxy benzoic acid，19）、對羥基桂皮（（E）-p-hydroxy-cinnamic acid，20）、對甲氧基桂皮酸（（E）-p-carboxycinnamic acid，21）、3，3′，4，4′，-四羥基聯苯（3，3′，4，4′-tetrahydroxybihenyl，22）、虎杖苷（Piceid，23）和benzyl β-D-glucopyranoside（24）。劉金鵬[9]從海南砂仁中得到4-（4-hydroxyphenyl）-2-butanone（25），4-methoxybenzoic acid（26）。見圖3。

1.4 香豆素類化合物 陳程[8]在陽春砂仁中得到2個香豆素類化合物為砂仁香豆素（Amomicoumarin，27）和葉枝杉香豆素（Phyllocoumarin，28），付琛[6]從陽春砂仁中得到砂仁脂素（Amomumnin，29）。見圖4。

1.5 倍半萜苷成分

日本學者從綠殼砂中共分離得到了6個倍半萜糖苷類化合物（1R，2S，4S，5R）-angelicoidenol 2-O-β-D-glucopyranoside（30）、（1S，2S，4R，6S）-bornane-2，6-diol-2-O-β-D-glucopyrano-side（31）、（1R，4S，6S）-6-hydroxycamphor β-D-glucopyranoside（32）、（1S，4R，6S）-6-hydroxycamphorβ-D-glucopyranoside（33）、（1R，2S，4R，7S）-vicodiol 9-O-β-D-glucopyranoside（34）和（1R，2R，4S，6R）-bornane-2，6-diol 2-O-β-D-glucopyranoside（35）[10]。見圖5。

1.6 二苯庚烷類成分

劉金鵬[9]從海南砂仁的二氯甲烷萃取部位得到8個二苯庚烷類化合物3，5-diacetoxy-1，7-bis（3，4-dihydroxyphenyl）heptane（36），3-hydroxy-1，7-bis（4-hydroxyphenyl）heptane（37），3，5-dihydroxy1-（3，4-dihydroxyphenyl）-7-（4-hydroxyphenyl）heptane（38），3，5-dihydroxy-1-（3，4-dihydroxyphenyl）-7-（4-hydroxy-3-methoxyphenyl）heptane（39），1，7-bis（4-hydroxyphenyl）-5-hepten-3-one（40），1-（3，4-dihydroxyphenyl）-7-（4-hydroxyphenyl）-5-hepten-3-one（41），1，7-bis（4-hydroxyphenyl）-3-heptanone（42），1，5-epoxy-1-（3，4-dihydroxyphenyl）-7-（4-hydroxyphenyl）heptane（43），該類化合物具有不同程度的抗氧化作用。見圖6。

1.7 其他化合物

付琛、李宗主和陳程等[6-9，11-12]在砂仁中得到β-谷甾醇、豆甾醇、麥角甾醇、胡蘿卜苷以及脂肪酸等化合物，李世杰等對砂仁多糖進行了初步研究。

2 砂仁的質量標準現狀

目前，主流藥典《中華人民共和國藥典》《歐洲藥典》《韓國藥典》和《日本藥典》以及地方標準《香港中藥材標準》和《臺灣中藥典》均收錄有砂仁的質量標準。中國部分砂仁產區，如云南、廣西等地區也建有砂仁的地區標準，其檢測項及標準值均以參考《中華人民共和國藥典》為主，在此不贅述。本文對上述標準中收載的砂仁的來源、性狀、鑒別、檢查、浸出物、含量測定等檢查項進行梳理。見表1[1，13-17]。

2.1 各標準收錄砂仁的來源和藥用部位

各標準收錄的砂仁來源不同，其中《中華人民共和國藥典》《香港中藥材標準》和《臺灣中藥典》均收錄陽春砂、綠殼砂和海南砂3個品種。而《歐洲藥典》和《韓國藥典》均收錄2個品種，分別為陽春砂和海南砂、陽春砂和綠殼砂。而《日本藥典》僅收錄縮砂密1種。

各標準中規定的藥用部位不盡相同。《日本藥典》規定砂仁藥用部位為種子團，《韓國藥典》則使用砂仁的果實或者種子團。其他標準中均要求使用砂仁果實。

2.2 砂仁的薄層鑒別

除《日本藥典》外，其他5部標準均有收錄砂仁的薄層鑒別法（TLC法）。《歐洲藥典》使用乙酸龍腦酯、桉葉油醇和龍腦作為砂仁的薄層鑒別成分，使用乙酸乙酯：甲苯=7∶93作為展開劑，以5%的茴香醛溶液為顯色劑。其他標準僅收錄了砂仁中乙酸龍腦酯的鑒別方法，使用環己烷：乙酸乙酯（22∶1）作為展開劑，以5%的香草醛-硫酸溶液作為顯色劑。

2.3 砂仁的指紋圖譜

僅《香港中藥材標準》采用氣相色譜-氫離子火焰檢測器（GC-FID）法給出了砂仁的指紋圖譜，并指認乙酸龍腦酯，樟腦，石竹烯和龍腦4個成分。其他標準均未收錄砂仁的指紋圖譜。

2.4 砂仁的含量測定方法

2.4.1 揮發油總量要求

各標準均采用水蒸氣蒸餾法提取揮發油，并對砂仁中揮發油的最低含量做了限定。其中《中華人民共和國藥典》《歐洲藥典》規定陽春砂、綠殼砂中揮發油含量不得低于3.0%，《香港中藥材標準》要求二者均不低于1.9%。《中華人民共和國藥典》《歐洲藥典》和《香港中藥材標準》要求海南砂的含量均為不低于1.0%。《韓國藥典》和《日本藥典》則不區分砂仁品種，要求揮發油總量均為不得低于2.0%。《臺灣中藥典》要求最低，規定不區分砂仁品種，其揮發油總量不得低于0.7%。

2.4.2 砂仁中指標性成分含量要求

采用GC-FID法測定砂仁中指標性成分的含量。《中華人民共和國藥典》要求砂仁中乙酸龍腦酯的含量不得低于0.9%，值得注意的是，該限定值并未區分砂仁品種。《香港中藥材標準》要求陽春砂、綠殼砂中乙酸龍腦酯和樟腦的含量總和不得低于1.5%，而海南砂中兩成分總量不低于0.58%;《歐洲藥典》中則規定乙酸龍腦酯含量不得低于總揮發油的30%。其他標準均對該檢測項做要求。

2.5 藥材貯藏方式

藥材的貯藏方式影響揮發性藥材的品質。《中華人民共和國藥典》和《臺灣中藥典》規定的儲存方式為冷藏或陰涼干燥處，而《韓國藥典》和《日本藥典》則要求密封保存。各標準均未規定藥材的有效貯藏期。

3 砂仁質量控制方法的研究進展

揮發油是砂仁的主要成分，也是各國藥典要求的檢測成分，當前對砂仁的研究多集中在其揮發性成分。近年來，學者開始關注砂仁中的非揮發性成分，如酚酸類、黃酮類成分，并在該類成分的質控等方面取得了一定進展。此外，DNA條形碼、紅外光譜以及電子鼻等新技術，在快速鑒別砂仁真偽、評價質量優劣方面也有一定的應用價值。

3.1 揮發性成分

氣相色譜儀（GC）聯合氫離子火焰檢測器（FID）、質譜（MS）等檢測器是研究揮發性成分的普遍方法。利用GC-FID/GC-MS對砂仁以及含有砂仁的復方制劑在同時測定多成分的含量方面取得了一定的進展。王萌萌等建立了同時測定參苓白術散中砂仁的成分樟腦、龍腦和乙酸龍腦酯含量的方法，用以監測砂仁的質量以及復方的有效性[18]。王鐵杰團隊則建立了同時測定砂仁揮發油中7種活性成分（α-蒎烯、莰烯、月桂烯、檸檬烯、樟腦、龍腦以及乙酸龍腦酯）含量的方法，這些研究進一步提高了砂仁的質控標準[19]。

3.2 非揮發性成分

近年來，砂仁中的非揮發性成分引起一些學者的研究興趣。王鐵杰團隊建立了砂仁的高效液相色譜（HPLC）指紋圖譜，通過中藥色譜指紋圖譜相似度評價系統和統計軟件，采用逐步判別分析方法提取特征峰，運用判別分析和主成分分析方法成功將砂仁及其偽品進行區分[20]。作者進一步利用HPLC圖譜信息結合統計軟件對譜圖進行相似度分析和聚類分析，從共有峰模式上成功區分陽春砂、海南砂與綠殼砂[21]。這些研究為利用非揮發性成分在砂仁的鑒別分類及質量控制等方面提供了基礎。

此外，部分學者對砂仁中非揮發性成分的含量測定方法展開研究。鄒曉紅、呂喬等利用HPLC建立了砂仁中酚酸類成分原兒茶酸、香草酸以及水楊酸含量測定方法[22-23]。呂珊、陳紅等建立了砂仁中的黃酮類成分，如兒茶素、表兒茶素、槲皮苷以及異槲皮苷的HPLC含量測定方法[24-25]。該研究完善了砂仁的質量控制體系及評價方法，為有效、精準地評價砂仁質量提供了基礎。

3.3 DNA條形碼技術

DNA條形碼（DNA barcoding）是近年來國際上快速發展的物種鑒定技術，具有準確、客觀的優點。目前已經形成完善的DNA條形碼鑒定體系，作為中藥傳統鑒定方法（性狀鑒定、顯微鑒定以及理化鑒定）的重要補充[26]。楊振艷等采用DNA條形碼技術，發現matK、rbcL-α以及tmH-psbA 3個片段聯合的鑒定準確度最高，可作為候選條形碼用于砂仁屬物種的鑒定[27]。韓建萍等對3種砂仁及其常見混淆品的ITS2序列進行分析，發現砂仁的3個基源以及混淆品在二級結構上有顯著差異，該技術能夠用于砂仁及偽品的鑒別區分[28]。

3.4 紅外光譜法

近年來，近紅外光譜技術（Near infrared spectroscopy）由于無損樣品、綠色、快速等優點迅速發展，廣泛用于中藥活性成分的鑒別、純化等方面。程存歸等利用利用傅里葉變換紅外光譜法（FTIR）成功鑒別砂仁真偽[29]。嚴婭娟等應用導數光譜對FTIR圖譜進行轉換處理后出現明顯的差異特征，成功鑒別不同產區的砂仁樣品[30]。樊明月等運用FTIR圖結合偏最小二乘法，成功建立砂仁中乙酸龍腦酯的定量分析模型[31]。

3.5 電子鼻等技術

鄒慧琴等利用電子鼻（Electronic Nose，EN）技術將砂仁中的乙酸龍腦酯、樟腦與氣味數字化特征值結合，建立砂仁“品與質”電子鼻判別模型，完成了對陽春砂道地與非道地樣品的區別，并對乙酸龍腦酯進行半定量分析，實現了不同品質砂仁的快速鑒別和品質評價[32]。劉夢楚等成功利用電子鼻檢測技術結合化學計量學分析法區分不同產地的砂仁藥材，并結合頂空-氣質聯用色譜法，利用PLS雙標圖分析法得到砂仁氣味電子鼻響應的物質基礎[33]。

4 討論

通過對比可以發現，當前主流藥典以及地方標準存在多種問題。1）《日本藥典》和《韓國藥典》中規定的用藥部位為種子團。去皮的砂仁種子團不僅易摻假、鑒別難度高，而且揮發油含量低、不易保存，建議應規范砂仁用藥部位，逐漸取締種子團的藥用形式[34]。2）薄層鑒別項薄弱。除《歐洲藥典》要求鑒別3個成分外，其他標準僅要求鑒別乙酸龍腦酯，單一成分的薄層鑒別一方面難以反應藥材質量，同時也給藥材造假留下了一定空間。建議增加對照藥材或者對照提取物作為參考進行真偽鑒別，以提高辨識準確度。3）檢查項嚴重缺失。《香港中藥材標準》《韓國藥典》和《日本藥典》對部分檢查項做了限量規定外，其他標準中缺少安全性檢查項目。應提高對農藥殘留、重金屬、二氧化硫以及霉菌毒素等檢查項的重視度，為中藥安全性提供基礎保障。4）指紋圖譜評價缺失。除《香港中藥材標準》外，其他標準均缺少砂仁的指紋圖譜信息。指紋圖譜在鑒定藥材真偽、評估藥材優劣方面有重要價值，構建砂仁特征性指紋圖譜在完善砂仁質量控制體系方面有重要價值。5）含量測定指標單一。目前，僅部分標準規定了砂仁的含量測定項，大多采用乙酸龍腦酯作為指標成分。建立砂仁多指標成分或者多有效成分的含量測定方法，提高砂仁檢測方法的專屬性，對砂仁整體性評價有重要意義。6）規范砂仁貯存方式及增加砂仁貯藏有效期。揮發性成分不穩定，貯藏環境的通風性、溫度以及藥材的暴露面積等，都會影響藥材中的揮發性成分含量，從而影響藥材的質量[35-36]。探索揮發性藥材科學合理的貯存方式和貯藏保質期，對保障揮發性藥材的臨床有效性有重要意義。7）建議增加DNA條形碼等準確性高、專屬性強的鑒別方法。

中藥的有效性與安全性是中醫藥現代化的基礎。找到影響中藥標準的關鍵點和不足點，制定科學、合理的中藥質量標準，對中醫藥傳承與發展有重要意義。

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（2020-03-03收稿 責任編輯：徐穎）

基金項目：國家重點研發計劃項目（2018YFC1707900）;國家自然科學基金項目（81703379）;廣東省科技計劃項目（2017B030314166）;廣東省中醫藥局科研項目（2018112）;廣東省中醫院中醫藥科技專項基金項目（YN2016QJ05）;廣州中醫藥大學一流學科重點項目（XK2018019）作者簡介：徐方方（1986.10—），女，博士，副研究員，研究方向：中藥物質基礎及質量標準研究，E-mail：xudubfang@163.com通信作者：劉博（1979.06—），男，博士，研究員，研究方向：中藥活性物質化學研究與結構優化，E-mail：doctliu@263.net