基于GC-MS密花香薷作為香薷代用品可能性探討

閆平 張彥 張杰 唐一梅 翟西峰 朱春浩 鄭婕 劉君如

香薷始載于《名醫別錄》是臨床常用中藥,被稱為“夏月之麻黃”,在中國大部分地區均有分布[1]。具有發汗解暑、行水散濕、溫胃調中之功,治夏月感寒飲冷、頭痛發熱、惡寒無汗、胸痞腹痛、嘔吐腹瀉、水腫腳氣等。“菜蘇之類,是也。其氣香,其葉柔”,故在《食療本草》中被稱為“香柔”,在《千金方中》被稱為“香菜”,在《本草綱目》中被稱為“蜜蜂草”[2]。《本草綱目》記載：“香薷生山野間,荊湖南北、二川皆有之,汴、洛作圃種之,暑月亦作菜蔬。葉如茵陳,花茸紫,連邊成穗,凡四、五十房為一穗,如荊芥穗,別是一種香氣。”[3]

《中華人民共和國藥典(一部)》中記載唇形科植物石香薷(Mosla chinensis Maxim.)或江香薷(Mosla chinensis‘Jiangxiangru')的干燥地上部分為香薷的基源[4]。而石香薷是石薺苧屬植物,并非香薷屬,江香薷并未在中國植物志中記載,為石香薷的栽培品種。現在通常是將香薷屬植物香薷[Elsholtzia ciliate(Thunb.)Hyland]當做中藥香薷的主要基源[5]。該種變種較復雜,有重圓齒、短苞柄、多枝、少花、疏穗等多個變種,歷史上常與唇形科石薺苧屬植物石香薷和香薷屬植物海州香薷[Elsholtzia splendens Nakai(Labiatae)]相混淆[3-7]。

密花香薷(Elsholizia densa Benth)同為香薷屬一年生草本植物,主要分布于河北、山西、陜西等北方大部分地區[8]。同樣歸肺、胃經,具有發汗解表、化濕和中、利水消腫的功效。在中國西北地區有消炎生肌、止血止癢、去腐生新的功效,在西藏、青海地區作為正品香薷的代用品[9]。藏醫用全草治培根病、胃病、梅毒性鼻炎、喉炎及寄生蟲病,外用治膿瘡及皮膚病。該藥具有特殊的芳香氣味,在西北還常作為蔬菜、茶葉等,是一種藥食兼用的植物[10]。

密花香薷作為西北地區習用藥,能否作為常用中藥香薷的代用品,本團隊將用氣相色譜儀和質譜儀聯用(Gas chromatography and Mass spectrum,GC-MS),利用氣相的高分辨率和質譜的高靈敏度,對相同提取條件下提取的密花香薷與香薷揮發油進行定性定量分析,以期闡明上述科學問題,具體研究如下。

1 材料與方法

1.1 儀器

7890A-5975C氣相質譜聯用儀器(Agilent美國安捷倫)；KQ-250B型超聲清洗器(昆明市超聲儀器有限公司)；SQP電子天平(賽多利斯科學儀器有限公司)；BCD-301WD冰箱(海爾公司)MHA-1000數顯控溫電熱套(北京科偉永興儀器有限公司)；超純水儀(Barnstead MicroPure)Thermo Scientific賽默飛世爾科技；馬頭牌JYT-10架盤藥物天平(上海光正醫療儀器有限公司)；0.45 μm有機相微孔濾膜(上海密粒膜分離技術有限公司)；微量進樣器(上海高鴿工貿有限公司)；移液槍(Eppendorf AG德國艾本德股份公司)；揮發油提取器(上海矩源機械設備有限公司)。

1.2 試劑

無水硫酸鈉、去離子水(西安醫學院藥效篩選平臺自制)、丙酮(色譜純,天津市科密歐化學試劑有限公司,20150818)。密花香薷(Elsholizia densa Benth.)由西安醫學院生藥教研室張彥于2017年采自西安市長安區大峪。香薷[Elsholtzia ciliate(Thunb.)Hyland]由張彥于2017年采自陜西眉縣蒿坪,二者均由西安醫學院汪興軍講師鑒定。

1.3 水蒸氣蒸餾的方法提取揮發油與GC-MS樣品處理

將干燥后的密花香薷與香薷全草粉碎過4號篩,分別稱取粉末50.0 g加入400 mL蒸餾水,浸泡2小時,揮發油提取器提取3小時,冷卻、靜置分層后將揮發油移取至樣品瓶,得均勻透明,具有特殊香味的揮發油0.20 mL,密封保存待用。

取無水硫酸鈉適量加入揮發油樣品瓶中除去水分,取揮發油100 μL至10 mL容量瓶,丙酮定容,得濃度為10 μL/mL的溶液,加無水硫酸鈉除水。取上述溶液500 μL至10 mL容量瓶,丙酮定容,得揮發油濃度為0.5 μL/mL,加無水硫酸鈉除水,0.45 μm有機相微孔濾膜過濾,終濾液供GC-MS檢測。

1.4 GC-MS檢測

1.4.1 色譜條件 色譜柱：HP-5MS石英毛細管(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣：氦氣；流速：1 mL/min；程度升溫：起始溫度50℃,保持2分鐘,以4℃/min升溫至 120℃,保留至 3分鐘,以3℃/min升溫至160℃,保留至5分鐘,以8℃/min升至270℃,保持3分鐘；進樣口溫度：250℃；分離比：采用不分流進樣和分流進樣(10∶1)；進樣量1 μL。 溶劑延遲：3 分鐘。

1.4.2 質譜條件 標準EI源,電子能量70 eV,離子源溫度 230℃；四級桿溫度 150℃,接口溫度280℃；掃描質量范圍35～500 m/z；將揮發油樣品過0.45 μm有機膜后,按上述條件進行GC-MS測定,用NIST標準質譜圖庫進行檢索,用峰面積歸一化法測定各成分的相對百分含量。

2 結果

2.1 密花香薷與香薷揮發油總離子流圖

密花香薷與香薷揮發油GC-MS總離子流圖見圖1、圖2。

圖1 密花香薷揮發油GC-MS總離子流圖

圖2 香薷揮發油GC-MS總離子流圖

2.2 密花香薷與香薷揮發油成分的異同點比較

見表1、表2,共檢出7種共同成分,分別占密花香薷和香薷總揮發性成分的98.941%和98.630%。故密花香薷和香薷的主成分基本相同,密花香薷可作為香薷的代用品。在7種共有成分中含量最高的為β-去氫香薷酮,在密花香薷中高達15.408%,在香薷中高達16.007%,與有關的國內外其它產地樣品的多數報道一致[11-14],該成分為具青草香氣的天然活性抑菌和抗氧化活性成分。該成分是香薷屬植物特征性成分,反之在石薺苧屬石香薷中該成分未見[15-17]。此外,香薷酮分別在密花香薷和香薷中占0.380%和1.370%,2,3,5,6-四甲基苯酚分別占4.153%和0.737%,同為香薷屬特征性成分[18]。香薷酮具有廣譜抗菌性,2,3,5,6-四甲基苯酚是合成維生素E的中間體,上述成分均可作為香薷質量控制的主要指標[19]。

密花香薷與香薷的不同成份僅占揮發油的1%左右,差異較小。其中所含的芳樟醇、石竹烯等均有良好藥理作用。如芳樟醇有鎮痛,石竹烯有抗腫瘤和腦保護等作用[20]。

3 討論

3.1 本研究結論

《中華人民共和國藥典(一部)》(2015版)將石薺苧屬而非香薷屬植物石香薷及中國植物志中未查閱到的栽培品種江香薷作為香薷的基源,并規定用氣相色譜法測定揮發油中麝香草酚與香荊芥酚的總量作為質控標準,本研究團隊認為這是錯誤的。建議在藥典下一輪修訂時,將香薷及其變種作為香薷的主要基源。密花香薷作為中國北方分布較廣,在西北地區有一定民間用藥習慣的民間藥、民族藥其主成分與同屬植物香薷基本相同,含量相近,可作為其另一個基源。此外,海州香薷在中國被長期當做藥材香薷的基源植物,能否作為另一個植物基源有待進一步研究。

在密花香薷與香薷揮發性成分中測得主成分為β-去氫香薷酮與香薷酮,與文獻報道相符。這些可作為植物的鑒別,對香薷屬化學分類具有一定的參考價值和意義。亦可作為香薷屬植物內在質量控制標準的考核指標,為該屬資源的開發利用提供借鑒。香薷與密花香薷均有發汗解表,化濕和中,利水消腫的功效,可能與其揮發性成分中均含有β-去氫香薷酮與香薷酮等成分有關,以上成分均有良好的抗菌抗炎等藥理活性。

表1 密花香薷與香薷共有成分

表2 密花香薷與香薷不同成分

3.2 討論

本研究創新性的通過GC-MS對兩種香薷屬植物揮發性成分做以比較,闡明其植物基源與成分之間的相關性,有一定科研價值。但本研究還存在不足,本團隊僅從揮發性成分的角度對密花香薷與香薷進行了對比分析,尚未對兩者其他成分如黃酮、有機酸、生物堿等進行比較。此外還需要對兩者進行抗氧化抗炎等藥理藥效的實驗,從而進一步確認密花香薷代替香薷的可行性。

本團隊在研究中發現市售香薷來源復雜,實際生產中所用品種與藥典規定差別較大。本次檢測的結果與文獻進行對比之后發現,并未檢出他人報道的麝香草酚、香荊芥酚、愈創木酚等成分[5,8,15-16]。原因可能因為實驗所用得藥材由于采集的時間、地點、儲存方式等不同而造成的差異。另外,可能是植物基源選擇時與本實驗有差異,種源不同、產地不同、采收時間不同和試驗方法不同等從而導致成分的差異[8,14,16,18]。中國約有香薷屬植物33種,并有15變種及5變型,其中僅香薷及其變種就達7種[20],呼吁加大對香薷屬植物的系統研究,以供《中華人民共和國藥典(一部)》(2020版)修訂。

在采集過程中,團隊人員發現香薷比密花香薷的香氣要濃郁。在對比分析時發現,香薷中存在0.2%左右的芳樟醇,密花香薷中并未檢出。芳樟醇作為一種具鈴蘭香味芳香劑,具有濃郁的香氣,常用于調配香精與合成香料,是香薷香氣較為濃郁的主要原因[21]。