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开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇化学成分分析论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
【关键词】通光散;C21甾体苷类;化学成分;药理作用
通光散Marsdeniatenacissima是萝藦科牛奶菜属植物,广泛分布于亚洲的热带和亚热带地区,我国云南、贵州、福建、广东、广西、台湾等地也有分布。其藤茎又名乌骨藤,其味苦,性微甘、凉,入肺、胃、膀胱经;具有消炎、清热解毒、止咳平喘、散结止痛等功效。以通光散为主要原料制备而成的中药消癌平,临床用于治疗肝癌、胃癌等各种晚期恶性肿瘤,疗效较好。现对通光散的化学成分及药理作用研究综述如下。
1化学成分研究
1.1C21甾体苷类C21甾体苷类化合物是通光散中研究最多的成分,也是其主要的生理活性物质。从20世纪80年代开始,陆续从该植物的藤茎及种子中分离出50多种C21甾体苷类,含有多种β去氧糖。糖链主要连接在苷元的3位。主要有6种不同结构的苷元:Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ和Ⅵ。见表1。
1.2其它成分[9]从该植物中分离得到两个环醇:牛奶菜醇和二氢牛奶菜醇[9]。三个萜类化合物13(31,32dimethyl30methylene21αδacetoxytetradecanyl)29methylperhydrophenanthr1,3diene[17]、齐墩果18烯3乙酯和a香树脂醇乙酸酯。此外还有琥珀酸、硬脂酸、棕榈酸、二糖cymaroside等[18]成分。
2药理活性研究
2.1抗肿瘤活性现代药理研究表明,通光散所含C21甾体苷类和多糖具有抗肿瘤活性,通光散提取物对多种恶性肿瘤细胞有明显的抑制作用。
罗思齐等[3]测试了6种从通光散中分离得到的C21甾体苷元对KB,KB-VI,P338细胞株的毒性,只有化合物10,11和52对小鼠KB-VI细胞有弱的细胞毒活性,它们的ED50分别为4.1,2.5和3.4μg/ml。
应用MTT法观察通光散70%乙醇提取物的正丁醇萃取部位上大孔树脂后的95%乙醇洗脱部分和乙醚萃取部位对人骨肉瘤细胞Saos-2,人胃癌细胞SGC-7901,人肝癌细胞Bel-7404等的体外细胞毒作用,结果表明通光散对多种肿瘤细胞的生长抑制显示不同的敏感性,并呈现一定的剂量依赖性,其中对人骨肉瘤细胞和人肝癌细胞的作用较强,而对人胃癌细胞作用相对较弱。
用通光散提取物制备的消癌平口服液以20,10,5g生药/kg剂量对小鼠灌胃给药,发现消癌平口服液对小鼠体内移植的S180、胃癌、P388有明显抑制作用[19]。
李茂全等[20]研究了消癌平对SGC-7901胃癌细胞的作用及机制,体外抑制试验结果显示其对SGC-7901胃癌细胞有较好的抑制作用,药物作用7d后的IC50为21mg/ml。采用不同浓度消癌平抑制用胃癌细胞株移植后的昆明种小鼠体内肿瘤,用流式细胞仪检测,发现消癌平能抑制SGC-7901胃癌细胞株的生长,对G1期细胞有明显的阻断作用,使瘤体细胞主要停留在G1期。细胞形态学检查的结果表明消癌平能诱导癌细胞向正常细胞转换。
孙珏等[21]采用MTT比色法和放射免疫法观察消癌平对体外培养的人肝癌Bet-7404细胞、HepG2细胞的作用,以及对人肝癌细胞甲胎蛋白(AFP)分泌的影响,结果显示消癌平对上述肝癌细胞有显著的抑制作用,能显著降低AFP的分泌,提示消癌平在抑制肝癌细胞增殖的同时,能使AFP分泌量降低,可能使肝癌细胞向正常方向分化。
2.2平喘作用用组胺喷雾引喘法,豚鼠通光散苷100mg/kg腹腔注射,有一定的平喘作用。家兔静脉注射60mg/kg,能对抗组胺引起的气管痉挛松弛,还能减弱组胺引起的豚鼠离体肠管收缩。苦味甾体酯苷100~150mg/kg,腹腔注射能预防因组胺喷雾引起的支气管痉挛,有一定的平喘作用;离体豚鼠支气管灌注,对痉挛状态的支气管有解痉作用;对小鼠腹腔注射的LD50为274mg/kg。
2.3降压作用苦味甾体酯苷对离体兔耳血管灌注有直接扩张血管作用。麻醉犬静脉注射通光散苷有短暂、轻度的降压作用,无快速耐受现象,其降压似与中枢无关,离体兔耳血管灌流实验表明,它能直接扩张血管
2.4其他作用本品能明显提高机体的免疫能力,其抗癌作用的实现可能不是通过细胞毒,而是通过加强机体免疫力来达到抗癌效果。此外,尚有止痛、解毒、保肝利尿、恢复肿瘤患者放疗、化疗后白细胞下降作用。通光散总苷对肺炎双球菌和流感杆菌有抑制作用。
表1通光散中的C21甾体苷类化合物(略)
3结语
通光散对胃癌、肝癌、肺癌临床疗效显著,其化学成分和药理作用研究也较多,但是化学成分和药理作用的结合研究报道还比较少,其抗肿瘤的活性成分还没有明确,应加强此方面的研究。
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泥胡菜全草20kg,粉碎后用体积分数为95%的乙醇回流提取3次,提取液浓缩得浸膏2.0kg。浸膏悬浮于水中,依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇萃取。正丁醇萃取部分经反复硅胶柱色谱及SephadexLH20纯化得化合物1(14mg),2(18mg),3(21mg),4(17mg)。
2仪器与材料
药材于2003年采自江西省九江县,经江西九江森林植物研究所谭策铭研究员鉴定为泥胡菜(HemisteptalyrataBunge)。FisherJohns型显微熔点仪(温度未校正),PerkinElmer241型旋光仪,AutospecUltimaETOF质谱仪,INOVA500核磁共振仪。柱色谱硅胶、薄层色谱硅胶板均为青岛海洋化工厂产品,SephadexLH20为Pharmacia公司产品。
3结构鉴定
化合物1:白色粉末,mp195~197℃。FABMSm/z:395[M+Na]+;1HNMR(DMSOd6,500MHz)δ:6.72(2H,s,H3,5),6.45(1H,d,J=16.0Hz,H7),6.33(1H,dt,J=16.0、5.0Hz,H8),4.09(2H,t,J=5.0Hz,H9),3.76(6H,s,OCH3),4.90(1H,d,J=7.5Hz,H1′);13CNMR(DMSOd6,125MHz)δ:128.4(C1),152.7(C2,6),104.4(C3,5),132.6(C4),133.8(C7),130.1(C8),60.9(C9),56.3(OCH3),102.5(C1′),74.1(C2′),76.5(C3′),69.9(C4′),77.2(C5′),61.4(C6′)。根据以上数据及文献[8],鉴定为紫丁香苷。
化合物2:无色针晶,mp190~192℃。FABMSm/z:309[M+Na]+;1HNMR(DMSOd6,500MHz)δ:7.35(1H,d,J=7.5Hz,H3),6.98(1H,t,J=7.5Hz,H4),7.18(1H,t,J=7.5Hz,H5),7.08(1H,d,J=7.5Hz,H6),3.28(2H,m,H7),4.75(1H,d,J=7.5Hz,H1′);13CNMR(DMSOd6,125MHz)δ:154.7(C1),131.6(C2),127.2(C3),121.7(C4),127.7(C5),114.8(C6),58.2(C7),101.4(C1′),73.4(C2′),76.5(C3′),69.8(C4′),77.1(C5′),60.8(C6′)。根据以上数据及文献[9],鉴定为水杨苷。
化合物3:白色粉末,mp234~235℃。EIMSm/z:130(100,M+CO),115(80),87(75),70(43),60(35);1HNMR(DMSOd6,500MHz)δ:10.25(1H,brs,NH1),8.04(1H,s,NH3),5.24(1H,d,J=8.5Hz,H4),6.89(1H,d,J=8.5Hz,NH6),5.79(2H,s,NH28);13CNMR(DMSOd6,125MHz)δ:156.8(C2),62.5(C4),173.6(C5),157.4(C7)。根据以上数据及文献[10],鉴定为尿囊素。
化合物4:白色粉末,mp205~206℃。FABMSm/z:377[M+Na]+;1HNMR(DMSOd6,500MHz)δ:1.76(2H,m,H2),5.06(1H,dt,J=8.5,4.0Hz,H3),3.55(1H,m,H4),3.92(1H,m,H5),1.97(2H,m,H6),7.02(1H,d,J=2.0Hz,H2′),6.75(1H,d,J=7.0Hz,H5′),6.96(1H,dd,J=7.0,2.0Hz,H6′),7.40(1H,d,J=16.5Hz,H7′),6.13(1H,d,J=16.5Hz,H8′);13CNMR(DMSOd6,125MHz)δ:73.4(C1),37.2(C2),70.8(C3),70.3(C4),68.0(C5),36.2(C6),174.9(C7),125.6(C1′),114.7(C2′),145.5(C3′),148.3(C4′),114.2(C5′),121.3(C6′),144.9(C7′),115.7(C8′),165.7(C9′)。根据以上数据及文献[11],鉴定为绿原酸。
【摘要】目的研究泥胡菜的化学成分。方法对泥胡菜全草的95%(体积分数)乙醇提取物的正丁醇萃取部分进行色谱分离,根据光谱数据和理化性质确定各化合物的结构。结果分离并鉴定了4个化合物,分别为:紫丁香苷,水杨苷,尿囊素,绿原酸。结论4个化合物均为首次从本属植物中分离得到。
【关键词】泥胡菜;化学成分;紫丁香苷;水杨苷;尿囊素;绿原酸
Abstract:ObjectiveToinvestigatethechemicalconstituentsofHemisteptalyrata.MethodsTheentireplantswerefirstextractedby95%ofethanol,thenextractedbypetroleumether,chloroform,ethylacetateandnbutanol,respectively.TheresiduefromnbutanolextractionwaspurifiedonsilicagelcolumnchromatographandSephadexLH20column,respectively.StructuresofthepurifiedcompoundswereelucidatedbyMSandNMR.ResultsFourcompoundswereisolatedandidentifiedassyringin(1),salicin(2),allantoin(3)andchlorogenicacid(4).ConclusionCompounds1to4wereisolatedfromthisplantforthefirsttime.
Keywords:Hemisteptalyrata;chemicalconstituents;syringin;salicin;allantion;chlorogenicacid
泥胡菜(HemisteptalyrataBunge)为菊科泥胡菜属植物,广泛分布于我国各地,具有清热解毒、消肿祛瘀的作用,临床用于治疗痔漏、痈肿、疔疮、外伤出血和骨折等[1]。文献[2-4]报道的从泥胡菜中分离得到的成分主要为黄酮、甾醇和木脂素等化合物。作者曾对其95%(体积分数)乙醇提取物的三氯甲烷和乙酸乙酯萃取部分进行了化学成分研究[5-7]。本研究报道从正丁醇萃取部分分离得到的4个化合物:紫丁香苷(1),水杨苷(2),尿囊素(3),绿原酸(4),4个化合物均为首次从本属植物中分离得到。
【参考文献】
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关键词:莲;化学成分;药理作用
0 引言
莲的根茎、花、叶、果实(莲子)、莲蓬等,均具有食用、滋补、医药等多种用途。其中,莲叶性平味苦,含丰富的维生素C及荷叶碱,具有清暑醒脾、凉血止血之用。莲子富含维生素C、蛋白质、铜、锰等矿物质及荷叶碱,可清心安神、保健肠胃。莲藕含有蛋白质、氨基酸、维生素B等成分,可凉血去暑、健胃开脾、活血化瘀。莲蓬可去除体内湿气、活血散瘀。莲心具有清心、降热除躁、祛火气的功能。莲梗可清热解暑、去湿消肿,并能顺畅体内气血循环。
1 莲的化学成分研究
莲之所以有多方面的药理作用,主要含有多种类型的活性成分。
1.1 黄酮类化合物
迄今为止, 从莲的叶、叶脉、花瓣、雄蕊、雌蕊、花托、莲房、种皮、莲子、莲子心、花柄、叶柄和莲藕等部位均检测到类黄酮化合物[1],杨瑞珍、Chen et al和Li et al等人的研究表明在荷花的各组织中类黄酮含量最高的是荷叶, 其次是叶脉、花瓣、雄蕊、雌蕊、花托、莲房和莲子心,花柄、叶柄、种皮和莲藕中含量较低, 莲子中只能检测到微量的类黄酮成分[2-4]。
1.2 多酚类物质
多酚有很强的抗自由基防衰老作用。莲藕、莲房和莲子中均含有多酚性物质,钟怡平通过正交试验优化热回流提取莲房多酚,在最佳工艺条件下,提取率高达5.23%[5]。
1.3 生物碱类化合物
研究显示莲花、莲心和莲叶中含有生物碱,莲的其他部位鲜有生物碱的报道。
1.4 多糖
据文献报道,莲叶、莲子和莲花中均含有大量的多糖类化合物,唐丽君,钟先锋的研究显示多糖在荷叶中的含量可达9%-10%左右,王宇,严浪研究了多糖在莲藕中的含量也高达11%以上,丁利君的研究表明多糖在莲子中含量也高达9%左右。
1.5 有机酸类
谢玮等从莲藕中提取了阿魏酸,阿魏酸相对于干莲藕的提取率0.127mg/g[6]。早期的研究发现荷叶中含有酒石酸、苹果酸、柠檬酸等非挥发性有机酸。
1.6 挥发油
张连文[7]和季爱民分别用溶剂提取法和超临界C02法从莲心中提取油状物质并用GC-MS分析,前者鉴定了17种化合物,后者鉴定14种化合物。曾虹燕提取荷叶中挥发油并对比了超临界C02法和水蒸汽蒸馏法的优劣,发现用超临界C02法萃取荷叶挥发油更具天然性[8]。
1.7 其它成分
林宣贤研究显示,莲花中含有17种氨基酸,丰富的Vc、黄酮甙、微量元素铁等[9]。黄先菊、杨东梅等人的研究发现莲心和莲藕中存在多种无机微量元素[10]。
2 莲的药理作用
2.1 降脂降血压、降血糖
莲叶含有丰富的黄酮类物质,多人研究发现,莲叶提取物具有明显的降脂作用,其中活性物质主要是莲叶黄酮,其次是莲叶生物碱。另外,莲藕乙醇提取物能显著的降低小鼠的血糖水平
2.2 抗氧化、抗衰老
研究发现藕节提取物总酚含量较高,抗氧化能力较强;莲子乙醇提取物也表现较强的抗自由基活性。
2.3 抑菌 、抗炎
临床证明荷叶提取液对牙龈炎、牙周炎、口臭等致病菌有较强抑制作用,该有效成分已被成功的应用于牙膏产品。在碱性环境下,荷叶中的生物碱对细菌、酵母和霉菌也有较强的抑制作用。
2.4 抗艾滋、抗肿瘤
国外学者从荷叶中提取出来具有抗艾滋作用的生物碱和黄酮。还有研究报道莲藕中的桦木酸是抗艾滋、抗肿瘤的特效细胞毒素药。
2.5 镇定、解热作用
多人研究发现莲藕和莲藕秆的提取物对小白鼠分别有镇静安抚、和解热作用。
3 结语
莲以其价格便宜,原料易得,在食疗和疾病治疗方面发挥着重要的作用。莲的种类繁多,各个组织含有的活性成分也不尽相同,因此也具有不同药理作用,应用之前,应严格区分,以保证药效和安全。
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论文关键词:芦根,中药,现代研究,综述
芦根为禾本科植物芦苇PhragmitescommunisTrin.新鲜或者干燥根茎,为一种常用中药。据《本草纲目》记载,芦根性寒、味甘,入肺、胃经,具有清热泻火、生津止渴、除烦、止呕、利尿之功效,常用于热病烦渴,肺热咳嗽,肺痈吐痰,胃热呕吐,热淋涩痛。作为中国传统药物,芦根在中医临床治疗中有着广泛的应用。本文就芦根的化学成分、药理作用、质量控制研究以及临床应用等方面进行归纳总结,为芦根的进一步研究与开发提供科学的依据与参考。
1化学成分
芦根的化学成分较为复杂,其中多糖类成分占的比例较大,此外还含有黄酮类、蒽醌类、酚类、甾体类、小分子酚酸以及挥发性成分等多种成分。
1.1多糖类
芦根糖类成分的含量较高,约含51%的多糖,目前关于芦根多糖的提取研究较多。
芦根多糖传统提取方法为醇沉淀法,步骤较为繁琐:芦根水煎浓缩60%醇沉过滤粗多糖水溶解10%Ca(OH)过滤酸化抽滤醇沉沉淀物醇洗醚洗
多糖。耿志华对芦根多糖的提取工艺进行了新的研究,采用了用壳聚糖提取芦根多糖的方法,实验证明该方法比传统的醇沉淀提取法要优越。既经济、简单,又能获得高收率。这对芦根多糖的研究将起良好的推动作用。
沈蔚等对微波法提取芦根多糖进行了研究,通过正交实验优化了提取工艺,结果发现芦根微波提取的最佳工艺为料水比1:3,微波火力大火,提取8min。实验证实微波对芦根中多糖的提取有辅助作用。
传统的凝胶色谱法分离纯化多糖,不仅材料价高,而且操作烦琐、稳定性较差。蛋壳粉柱分离的新方法也被应用到芦根多糖的纯化当中,研究发现该方法纯化多糖有以下优点:①蛋壳粉作吸附剂,不易变质,稳定性好、易保存。②蛋壳粉对多糖的吸附可能类似蛋白质与糖的结合,分子间的键合力较弱,洗脱比较方便。③蛋壳粉制作方便,价值便宜,具有良好前景。
张国升等采用采用苯酚-硫酸反应,用分光光度计对芦根多糖进行含量测定。结果发现样品中芦根多糖平均含量可达756.9mg/g。该方法简便易行,准确,重现性良好,便于实际应用。
1.2甾体类
骆昉通过柱分离得到了β-谷甾醇及胡萝卜苷两种化合物。另外,有报道在芦根提取液中还分离得到了叉蕊皂苷Ⅲ。张国升等利用GC-TOFMS技术鉴定了芦根中四种甾体的结构,其中有24-甲基胆甾醇、24-乙基胆甾醇、豆甾-1,23-二烯-3-醇、豆甾-1-烯-3-酮。
1.3黄酮类
有报道从芦根中分离得到了黄酮类化合物小麦黄素。
1.4蒽醌类
已报道的芦根中分离得到的蒽醌类化合物为大黄素甲醚。
1.5小分子类
目前分离得到的小分子类化合物主要有对羟基苯甲醛、5-羟甲基糠醛、香草醛、阿魏酸、咖啡酸、龙胆酸等。
1.6挥发性成分
王华采用GC-MS联用法对芦根挥发性成分进行了分析,结果共检测出45种成分,其中有糠醛(2.85%)、十六酸(15.7%)、亚油酸甲酯(4.99%)、邻苯二甲酸二辛酯(16.5%)等。李前荣采用气相色谱-飞行时间质谱法测定了芦根中脂肪酸和酯的含量和结构,结果发现,总粒子流图测得芦根提取物中8种脂肪酸和脂肪酯的相对含量为25.7%,通过谱库检索确定这八种化合物分别为十六酸、9,12-十八二烯酸、9,12,15-十八三烯酸、13-甲基-十五酸甲酯、十六酸乙酯、11-甲基-十九酸甲酯、13-(3-环戊烯基)-十三酸甲酯、9,12,15-十八三烯酸甲酯等。
1.7生物碱
研究发现在芦根的提取物中存在生物碱类成分核黄素。
1.8其他类
除以上成分外,已报道的芦根中的化学成分还含有西米杜鹃醇、3α-O-β-D-吡喃葡萄糖基南烛木树脂酚、薏苡素、硫胺等。
2药理作用
已发现的芦根的药理作用主要有抗氧化作用和保肝作用两方面。
2.1抗氧化作用
沈蔚等从清除抑制羟基自由基的产生、还原力和对脂质体抗氧化活性的测定3个方面研究了芦根多糖的体外抗氧化效果,并同VC进行比较,结果发现芦根多糖有一定的抗氧化活性。
2.2保肝作用
已有研究证实,经化学分离提取得到有效成分——芦根多糖有一定的保肝及抗肝纤维化的作用。
张国升等通过研究芦根多糖对四氯化碳小鼠肝损伤的保护作用发现,芦根多糖可增强肝细胞抗损伤能力,降低损伤组肝脏内毒物的含量,提高血清和肝脏GSH-Px活力,进一步将过氧化物氧化成水和无毒醇。研究结果提示由于芦根多糖具有抗氧化损伤能力。
李立华等通过观察芦根多糖对四氯化碳(CCl)致肝纤维化大鼠肝功能及病理形态学的影响,发现芦根多糖大、小剂量均可不同程度保护肝细胞,改善肝功能,降低肝脂肪化程度,抑制肝纤维化。后经进一步研究发现,芦根多糖大、小剂量均可保护肝细胞并有抗氧化作用,大剂量还可降低胶原含量。提示芦根多糖可通过抗氧化、保护肝细胞、抑制胶原沉积等途径来抑制肝纤维化,并通过实验发现,作用机制可能与影响TGF-β/Smads信号通路有关。
3临床应用
芦根性寒、味甘,具有清热泻火、生津止渴、除烦、止呕、利尿之功效,目前临床报道可以治疗感冒、急慢性支气管炎、扁桃腺炎、肺脓疡等症。另经临床实践发现芦根还可用于治疗急慢性肝炎及胆囊炎。
3.1治疗感冒
张福生对芦根冲剂(芦根、黄柏、夏枯草、鱼腥草各60g,白茅根30g)的预防与治疗感冒的作用进行了临床研究,结果发现芦根冲剂治疗效果好,奏效快,解热作用强,无副作用。
另有报道采用鲜芦根(50g)与鲜薄荷叶(10g)代茶饮,可治疗伤风咽痛,胜芳等采用此法治疗伤风咽痛58例,效果明显,且无明显不良反应。
3.2治疗急慢性支气管炎
支气管炎属咳嗽范畴,急、慢性支气管炎病原为各种病毒或细菌,或为混合感染,能引起上呼吸道感染的病原体都可引起,中医辨证多属痰热恋肺。毛伟松采用芦根贝母汤加减治疗急性支气管炎,取得较好的治疗效果。陈松云等采用芦根葶茶饮治疗慢性支气管炎35例,总显效率达85.7%,证明芦根葶茶饮对慢性支气管炎有较好的疗效。
4.3治疗急性扁桃腺炎
杨秀春采用大黄与芦根配伍,治疗急性扁桃腺炎53例,全部治愈。其中38例在服药后12小时体温转正常,15例服药后1~2天即愈。多数患者服药后有一过性大便溏薄,少数患者伴有肠鸣腹痛,但便后即缓解,其它未发现不良反应。
3.4治疗口臭
口臭多由于热病伤津,引起舌燥少津造成,而芦根性味甘寒,有清热生津的作用,王臻等采用芦根冰糖煎剂治疗口臭患者54例,获得较好的疗效。
3.5治疗肺脓疡
曾立昆尝试单味干芦根治疗肺脓疡,效果令人满意。其用法为:成人每日用干芦根300克,文火煎2次,取汁约600ml,分3次服完,疗程1~3个月。
3.6治疗急慢性肝炎及胆囊炎
潘晓华经多年临床实践发现,芦根有清热利湿,退黄,护肝,降低转氨酶作用,还能清热利胆,退黄,消炎,促进胆汁分泌,用于治疗急慢性肝炎及胆囊炎效果良好。
4讨论
芦根作为一种临床常用中药,对多种疾病有良好的疗效,特别在复方治疗呼吸系统疾病中,芦根几乎是必不可少的药物之一,说明其有不同于其他中药的作用,其他药材无法代替。芦根中多糖类成分药理作用研究具有很好的抗氧化及保肝作用,其他成分的研究尚处在初级阶段,有效成分不够明确,因此对芦根进行系统的化学成分的研究与药理研究具有非常重要的意义。通过对其化学成分进行系统研究,配合药理活性的筛选与跟踪,确定其活性的物质基础,为芦根的质量控制研究及复方的进一步研究打下基础。
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[关键词]大黄;大黄95%乙醇提取物;大黄水提取物;大黄素;标准物质;不确定度
[Abstract]The certified reference materials (CRMs) of emodin in rhubarb and its alcohol extract, water extract were developed by using quantity transfer technology from single chemical composition to the complex systems. The CRM of emodin was used for quantity transfer, and high performance liquid chromatography (HPLC) method was used to determine the contents of emodin in different matrix composition. By establishing mathematical model and calculating the parts of uncertainty, the uncertainty values were finally gotten. CRMs of emodin in rhubarb, alcohol extract and water extract were accomplished. The content values of emodin were 0.40% ±0.03%, 1.15%±0.18%, 0.16%±0.08% (k=2,P=0.95), respectively. The established method for quantity transfer has successfully solved the technical problems that the value of active ingredient of traditional Chinese medicine can′t be traced to SI units. The series of CRMs are assigned as grade primary reference materials, which are useful for quality control of the emodin content, also provide the accurate and reliable CRM, materials standard and standard methods.
[Key words]rhubarb; alcohol extract; water extract; emodin; CRM; uncertainty
中药历史悠久,其用药特点是多成分复杂体系协同起效,因此如何进行中药的质量控制成为研究重点与难点,这也成为了制约中药国际化与现代化进程的主要原因。在中药的质量控制中,有效成分含量的控制是关键,用于含量测定的中药对照品的标准化则成为关键中的关键[1-2]。通常情况下,有效成分在中药材中的含量较低,通过水煎、醇提等提取方式可以实现有效成分的富集,但有效成分在水提取物和醇提取物中的含量差异显著。因此对于不同中药产品的质量控制,若均以有效成分的化学纯品进行参照,难免由于含量值数量级的差异而引起较大测量误差与基体误差。
国际对药品质量控制趋势已从仅提供药物的有效成分含量值,发展到需要提供药物有效成分的标准值和不确定度值,即将药品的一般标准提升为计量标准,以保证药品质量控制的量值溯源性和准确性[3]。因此,能够符合国际计量标准并能用于国际交流的中药材相关标准物质将成为中药质量控制的趋势所向。
本文首次完成了大黄、大黄95%乙醇提取物、大黄水提取物中大黄素成分分析国家级标准物质的研制,确定了药材、醇提物、水提物3种不同基质中大黄素成分含量的标准值与不确定度值。大黄不同基质中有效成分含量的系列标准物质研制,使相关中药药品检测更加便捷、准确、可靠,同时也为中药标准品的标准化探索提供了可借鉴的数据与经验。
1材料
高效液相色谱仪:美国Agilent 1200型,DAD检测器,Agilent chemstation工作站;分析用天平:XS105型,Mettler,感量0.01 mg (0≤m≤5 g,0.01mg;5≤m≤20 g,0.02 mg);三用电热恒温水箱:SHH.W21.420,北京精科华瑞仪器有限公司。
国家一级标准物质:大黄素化学纯度标准物质,证书编号GBW09513,纯度标准值及不确定度值:99.54%±0.18%(k=2,P=0.95)[5](经中国医学科学院药物研究所研制)。
大黄中药材,甘肃产(经中国医学科学院药物研究所马林教授鉴定)样品,质量检查符合2010年版《中国药典》规定要求[6]。大黄中药材经除尘、粉碎、并过50目筛,备用。精密称取1 g样品置于棕色安瓿瓶密封包装,共计完成了500支最小包装1 g量的大黄中药材成分分析标准物质候选物样品的制备工作。
大黄醇提取物,取大黄中药材,以5倍量95%乙醇作为提取溶剂,经加热回流提取3次,合并提取液,减压浓缩得浸膏,浸膏真空干燥,粉碎过40目筛,再经温度70 ℃,压力-0.09 MPa下真空干燥,得大黄95%乙醇提取物,备用。精密称取100 mg样品置于棕色安瓿瓶密封包装,共计完成了500支最小包装100 mg量的大黄95%乙醇提取物成分分析标准物质候选物样品的制备工作。
大黄水提取物,取大黄中药材,粉碎,加入6倍量纯净水,煎煮1 h,过滤,得提取液,将药渣再加入与提取液等体积的纯净水,煎煮1 h,过滤,再次向药渣中加入与提取液等体积纯净水,继续煎煮1 h,过滤。合并上述3次提取液,水浴挥干后,75 ℃真空干燥,得大黄水提取物,备用。精密称取100 mg样品置于棕色安瓿瓶密封包装,共计完成了500支最小包装100 mg量的大黄水提取物成分分析标准物质候选物样品的制备工作。
甲醇(Fisher Chemical,色谱纯);磷酸(分析纯,北京化学试剂公司);娃哈哈饮用纯净水(杭州娃哈哈集团有限公司)。
2方法与结果
2.1高效液相色谱法
2.1.1色谱条件[7-8]Agilent SB C18色谱柱 (4.6 mm×250 mm, 5 μm);流动相甲醇-0.1%磷酸 80∶20;流速1.0 mL・min-1;柱温30 ℃;进样量10 μL;检测波长254 nm。
2.1.2溶液制备方法标准储备液制备方法:精密称取大黄素化学纯度标准物质11.08 mg,置于50 mL量瓶中,用色谱级甲醇将样品完全溶解,并定容至刻度,摇匀,配制成大黄素为220.6 mg・L-1的标准储备液。精密移取0.1, 0.5, 1.0, 2.5, 5.0, 10.0 mL分别置于10 mL量瓶中,用色谱级甲醇稀释至刻度,获大黄素为2.2, 11.0, 22.1, 55.2, 110.3, 220.6 mg・L-1的标准溶液。
精密称取大黄中大黄素成分分析标准物质样品150 mg、大黄95%乙醇提取物中大黄素成分分析标准物质样品30 mg、大黄水提取物中大黄素成分分析标准物质样品30 mg,分别置具塞锥形瓶中,精密加甲醇25 mL(水提取物为20 mL),称定质量,加热回流1 h,放冷,再称定质量,用甲醇补足减失的质量,摇匀,滤过。精密量取续滤液5 mL(水提取物为10 mL),置烧瓶中,挥去溶剂,加8%盐酸溶液10 mL,超声处理2 min,再加三氯甲烷10 mL,加热回流1 h,放冷,置分液漏斗中,用少量三氯甲烷洗涤容器,并入分液漏斗中,分取三氯甲烷层,酸液再用三氯甲烷提取3次,每次10 mL,合并三氯甲烷液,减压回收溶剂至干,残渣加甲醇使溶解,转移至10 mL量瓶中,加甲醇至刻度,摇匀滤过,取续滤液,即得。
2.2方法学考察
2.2.1线性关系考察分别精密移取6种不同浓度分标准溶液10 μL注入到液相色谱仪,记录色谱图及峰面积。色谱峰面积分别55.65, 279.07, 564.76, 1 387.77, 2 768.12, 5 371.02,以峰面积(Y)为纵坐标,进行线性回归,获得回归方程为Y=24.365X+26.858,相关系数r为0.999 9(n=6)。标准曲线实验结果表明,大黄素标准溶液在2.2~220.6 mg・L-1线性关系良好。
2.2.2仪器精密度精密吸取浓度为220.6 mg・L-1的大黄素标准储备液1mL至10 mL量瓶,用色谱甲醇稀释至刻度。采用高效液相色谱法,按照2.1.1项下色谱条件,重复测定6次,记录色谱图,获得大黄素的峰面积为564.25, 564.87, 566.85, 568.46, 567.96, 567.08,计算RSD为0.30%,表明仪器精密度良好。
2.2.3方法精密度精密吸取浓度为220.6 mg・L-1的大黄素标准储备液1 mL置于10 mL量瓶,6份,用色谱甲醇稀释至刻度,采用高效液相色谱法,按照2.1.1项下色谱条件,各重复进样3次,分别记录色谱图,获得大黄素的色谱面积均值为560.35,557.10,568.95,566.63,564.17,560.70,计算RSD为0.61%,表明实验方法精密度良好。
2.2.4标准物质溶液制备方法的精密度分别称取大黄中药材、大黄95%乙醇提取物、大黄水提取物样品各6份,按照2.1.2项下的溶液制备方法,按照2.1.1项下色谱条件进行测定。大黄中大黄素成质量分数为0.391%,0.385%,0.403%,0.397%,0.395%,0.402%,平均为0.395%,RSD为1.7%;大黄95%乙醇提取物中大黄素成分质量分数为1.133%,1.150%,1.166%,1.154%,1.130%,1.157%,平均为1.148%,RSD为1.2%;大黄水提取物中大黄素成分质量分数为为0.154%,0.156%,0.159%,0.153%,0.159%,0.159%,平均为0.156%,RSD为1.7%;表明大黄中药材、大黄95%乙醇提取物、大黄水提取物系列标准物质溶液制备方法的重现性良好。
2.2.5标准物质溶液的回收率试验分别称取大黄中药材150 mg、大黄95%乙醇提取物30 mg、大黄水提取物样品30 mg各6份,分别加入大黄素纯度标准物质作为加标样品,其中大黄素纯度标准物质按化学纯度99.54%计。按照2.1.2项下的标准物质溶液制备方法制备样品,采用高效液相色谱法测定大黄素含量,计算回收率。大黄中大黄素回收率为98.79%,96.61%,99.02%,100.3%,100.1%,102.3%,平均回收率为99.52%,RSD为1.9%;大黄95%乙醇提取物中大黄素回收率为97.66%,99.71%,99.76%,98.77%,98.64%,99.94%,平均回收率为99.08%,RSD为0.89%;大黄水提取物中大黄素成分含量的回收率为97.45%, 98.25%,101.5%,96.86%,98.57%,100.8%,平均回收率为98.90%,RSD为1.9%,结果表明建立的系列标准物质中大黄素成分含量测定方法具有较好的准确性。
2.3均匀性试验
从500支标准物质候选物中随机抽取15瓶样品,每瓶样品平行取样3份,均按照2.1.2项下的溶液制备方法,按照2.1.1项下色谱条件测定大黄素成分含量,共分别获得45个均匀性检验数据。大黄中药材、大黄95%乙醇提取物、大黄水提取物的均匀性数据,见表1。
采用单因素方差分析(One Way Anova)[9]对均匀性数据进行组内和组间的统计分析,计算各自的自由度N1(组间)和N2(组内)。查F分布表中相应N1,N2,α(显著性水平)所对应的F临界值,并与计算获得的统计量F进行比较,若统计量F小于临界值F,则瓶―瓶之间样品非均匀引入的离散性与测量方法引入的离散性相比,可以忽略不计,就认为样品是均匀的。反之就是不均匀的。
测定大黄中药材、大黄95%乙醇提取物、大黄水提取物中大黄素含量得F分别为1.75,1.14,0.94;均小于临界值[F0.05(14,30)=2.04],即,F
2.4长期稳定性试验
对密封包装后的标准物质候选物样品放置在常温条件下长期保存,考察样品的稳定性,并分别于0,1,2,4,6,12月随机抽样,每个点随机抽样6瓶照2.1.2项下标准物质溶液制备方法,按照2.1.1项下色谱条件测定大黄素成分含量,以X代表时间,以Y代表成分含量值。试验测定结果见表2。分别拟合2种化学成分的直线,获得直线方程,计算斜率的不确定度[8-9],结果分别为:
大黄中大黄素:Y=-0.000 001X + 0.004,S(a)=s∑ni=1(Xi-X)2=2.87×10-6;
大黄95%乙醇提取物中大黄素:Y=0.000 001X+ 0.011 4,S(a)=s∑ni=1(Xi-X)2=1.03×10-5;
大黄水提取物中大黄素:Y=0.000 005X + 0.001 6,S(a)=s∑ni=1(Xi-X)2=6.26×10-6
三者自由度均为:n -2 = 6-2 = 4和P=0.95(95%置信区间)的t因子等于2.776,由于大黄素含量测定值|a|
2.5成分含量标准值定值
依据国家一级标准物质技术规范,本文采用6家实验室联合定值方法对大黄、大黄95%乙醇提取物、大黄水提取物中大黄素成分进行定值,定值数据见表3。
采用格拉布斯检验,剔除可疑值,并采用科克伦(Cochran)等精度检验,证明大黄素成分含量的测量数据均属等精度数据。计算获得6家联合定值的中药材大黄中大黄素成分含量标准值P=0.403%,S=0.000 227;大黄95%乙醇提取物中大黄素成分含量标准值P=1.151%,S=0.000 273;大黄水提取物中大黄素成分含量标准值P=0.159%,S=0.000 08。
2.6不确定度评定
2.6.1成分含量标准值的不确定度评估大黄、大黄95%乙醇提取物、大黄水提取物中大黄素成分分析标准物质的总不确定度由3个部分组成:第一部分是测量标准值引入的不确定度;第二部分是由样品不均匀性引入的不确定度;第三部分是由样品稳定性引入的不确定度。其中,测量标准值引入的不确定度包含国家一级标准物质引入的不确定度、中药材及其提取物中有效成分提取及含量测定过程引入的不确定度以及联合定值的标准曲线拟合引入的不确定度等方面。
2.6.2标准值的不确定度计算国家一级标准物质引入的不确定度值urelP。大黄素纯度标准物质的量值为99.54%±0.18%,其标准不确定度值为0.18%/2 = 0.09%,相对标准不确定度值为urelP=0.09%/99.54%=0.000 904。
测量数据的不确定度值urelj。数学模型考虑到使用标准曲线测量方法、高效液相峰面积值影响因素而建立。大黄、大黄95%乙醇提取物、大黄水提取物中大黄素成分分析标准物质中大黄素成分含量。
x=(A测-b)×Vx1×Vx3a×m2×Vx2×100%
根据JJF1059-1999 [10]及建立的数学模型,提取及测定过程引入的不确定度评定结果见表4。
联合定值的标准曲线拟合引入的不确定度值urelf。按照指南35 [11]规定,标准曲线拟合的标准偏差计算公式为。
urelf=uc1/c1, 其中
uc1=SAa1m+1n+c1-c02∑ni=1ci-c02
SA=∑ni=1Ai-aci+b2n-2
S(A) :标准溶液峰面积的标准偏差;m中药材大黄、95%乙醇提取物、水提取物溶液的测定次数;n标准溶液的总测定次数;C0标准溶液(μg・mL-1);C1中药材大黄、95%乙醇提取物、水提取物溶液(mg・L-1);i校准溶液的第n次测量。以x代表检测样品的溶液浓度,以y代表检测样品的峰面积,分别拟合标准曲线而获得直线。联合标定单位的标准曲线相对不确定度urel(f)值结果见表5。
按urel=∑ni=1(ureli)2计算获得6家单位标准曲线的不确定度分别为:大黄中大黄素成分分含量标准曲线的不确定度urel(f)=0.027 4。
大黄95%乙醇提取物中大黄素成分分含量标准曲线的不确定度urel(f)=0.076 4。
大黄水提取物中大黄素成分分含量标准曲线的不确定度urel(f)=0.223 1。
合成标准不确定度计算,按照uc(x)=x×urelP2+urelj2+urelf2分别计算大黄、大黄95%乙醇提取物、大黄水提取物中大黄素成分分析标准物质的合成标准不确定度值为0.000 115,0.000 880,0.000 355。
2.6.3样品均匀性引入的不确定度urelSH按照国际标准化组织标准物质指南35规定,由均匀性产生的不确定度计算。
当F=MS组间MS组内大于1时,urelSH=1nMS组间-MS组内;
当F=MS组间MS组内小于1时,urelSH=MS组内n×2v组内。
式中urelSH表示均匀性产生的不确定度,n表示测定次数,MS组间表示组间均方差,MS组内表示组内均方差。大黄、大黄95%乙醇提取物、大黄水提取物中大黄素成分分析标准物质由均匀性产生的不确定度分别为0.000 040 6,0.000 966,0.000 036 4。
2.6.4样品稳定性引入的不确定度urelSt稳定性引入的不确定度计算。
St=t・S(a) ;S(a)=S∑ni=1(Xi-X)2
式中S(a)表示斜率产生的不确定度,S表示直线的标准偏差,Xi表示时间点,X-表示时间均值,St表示稳定性产生的不确定度,t表示时间。大黄、大黄95%乙醇提取物、大黄水提取物中大黄素成分分析标准物质由稳定性产生的不确定度值分别为0.000 034 4, 0.000 123, 0.000 075 1。
2.6.5总合成标准不确定度按照uc(总)=ucx2+urelSH2+urelSt2计算,大黄、大黄95%乙醇提取物、大黄水提取物中大黄素成分分析标准物质的总合成不确定度分别为0.000 126 7,0.000 894,0.000 365。
2.6.6扩展不确定度由总合成不确定度计算扩展不确定度(U),扩展因子k=2,大黄、大黄95%乙醇提取物、大黄水提取物中大黄素成分分析标准物质的扩展不确定度分别为0.000 254, 0.001 79, 0.000 73。
2.7成分含量标准值及不确定度表示
在测量不确定度的最终计算中,一般采用只进不舍的规则。故中药材大黄中,大黄中大黄素成分分析标准物质定值结果:0.40%±0.03%,k=2,P=0.95;大黄95%乙醇提取物中大黄素成分分析标准物质定值结果1.15%±0.18%,k=2,P=0.95;大黄水提取物中大黄素成分分析标准物质定值结果0.16%±0.08%,k=2,P=0.95。
3讨论
本论文采用“单一化学成分(有效或标识化学成分)复杂成分体系(中药材及其提取物)”的量值传递技术路线,成功研制了大黄中大黄素成分分析标准物质GBW(E)090308、大黄95%乙醇提取物中大黄素成分分析标准物质GBW(E)090341、大黄水提取物中大黄素成分分析标准物质GBW(E)090328,解决了中药材及其提取物等复杂体系中的相关化学成分的量值溯源性科学技术难题。
本文研制的大黄及其提取物中大黄素成分分析系列标准物质均含有准确的量值与不确定度,属国家二级计量有证标准物质,具量值溯源和量值传递功能,可用于国际交流,为推动中药的标准化、现代化与国际化,提供了准确可靠的标准物质、物质标准、标准方法。
中药材有证国家级标准物质研究在我国刚刚起步,本论文研制的系列标准物质在我国尚属首次,填补了标准物质领域的品种空白,同时为中药相同类型标准物质的研制起到了一定的指导和示范作用。
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[关键词]东北刺人参;化学成分;药理作用;栽培
东北刺人参Oplopanax elatus Nakai,又名刺参,为五加科刺人参属的一种多年生药用植物,以根及根茎入药[1]。东北刺人参生于海拔1 400~1 500 m落叶阔叶林下。自然分布于我国吉林省长白山区、俄罗斯远东地区和朝鲜北部山区等地,黑龙江省森林植物园也已人工栽培成功[2]。刺人参性温,味辛、苦,具有补气,助阳,兴奋中枢神经等功能,用以治疗神经衰弱、精神抑郁、低血压、阳痿、精神分裂症及糖尿病等,并有类似人参的作用[3]。但近些年来,其野生资源日益减少,加之分布区域狭窄,生态幅度小,已处于濒危状态,被列为国家二级保护植物[4] 。
多年来,国内外专家学者对刺人参的化学成分、药理作用、临床应用及栽培方法等方面进行了大量研究。为了更好的合理开发利用刺人参资源,本文对近30年的研究成果进行整理,现综述如下:
1. 化学成分研究
1.1挥发油类
李淑子等[5]利用水蒸气蒸馏法从刺人参的干燥根及根茎中得到挥发油。经过分离、衍生物的制备,并用中性氧化铝柱层离得到3种成分,即α-蒎烯、β-蒎烯和正-辛醛。
宓鹤鸣等[6]运用气相色谱-质谱-光谱法,通过不同仪器及分离条件核实、分析鉴定了刺人参挥发油的30种成分,证明挥发油中主要组分为单萜烃类、倍半萜类及其含氧衍生物,其中橙花叔醇、榧叶醇、δ-毕澄茄烯、乙酸龙脑子酯和α-十二烯己醛等几个化合物的含量占总油量的50%以上,为刺人参挥发油中的主要成分。
李向高等[7]经GC-MS-COMP联用仪进行气相色谱分离、质谱鉴定、计算机检索并与标准图谱核对,分离得到相似指数高且与标准图谱完全相符的化合物16种。采用归一化法测定挥发油中各种成分的相对含量,经鉴定,其中有7种倍半萜类化合物。在根皮中以β-甜没药烯相对含量最高,γ-依兰烯次之;在全根中以β-金合欢烯含量最高,α-古芸烯和反式β-金合欢次之。
张宏桂等[8]将刺人参茎用750 mL/L乙醇提取,经乙醚萃取后得挥发物,用GC-MS分离出28种挥发性成分,查对质谱标准图谱鉴定了其中10种,并确定了相对含量,分别是甲基环丙烷( 30.13%)、2-甲基-1-丙烯(1.33%)、3-甲基-2-丁烯醛(0.59%)、3-甲氧基-1,2-丁二烯(0.39%)、1,1-二丁氧基乙烷(2.22%)、(E,E)-2-4-己二烯醛(0.62%)、α-芫荽醇-2-戊醇-4-酮(1.11%)、1-乙基-1,3-二甲基-顺-环己烷(0.32%)、2,2-二甲基-3-丙基环氧乙烷(0.73%)、4-甲基-4-乙基-2-环己烯-1-酮(1.39%)。之后,张宏桂等[9]又从野生东北刺人参茎中提得3.1%的挥发油,经气相色谱和红外光谱分析,鉴定出32种化合物,其中25种首次从该植物中鉴定出,其主要成分为α蒎烯(6.2%)、辛醛(8.7%)、二甲基-2-2亚甲基原蒎烷(6.1%)和甲基己醛(5.9%)。
胡鑫尧等[10]对东北刺人参的根皮、根茎、茎和叶各部位分别进行了GC-MS和GC-FTIR分析研究,初步认定根皮和根的组分相似;根茎和茎的组分相似;而叶含有的组分最多。各部位共有的化合物包括己醛、β-蒎烯、2-戊基呋喃、正辛醛、β-罗勒烯、α-芘澄茄烯、橙花叔醇、愈创醇、香榧醇和布藜醇等,以橙花叔醇含量最高,可达挥发油总量的40%左右。
刘昕[11]等采用GC-MS法,从东北刺人参根的挥发油中分离出15种成分,鉴定了14种化合物。其中有12种化合物为首次从该植物根中分得,其中7,ll-二甲基-3-亚甲基-1,6,10-十二碳三烯和7-甲基-3-亚甲基-l,6-辛二烯为主要成分,二者均为含有亚甲基的多烯化合物。
1.2苷类
许颂[12]等对刺人参原生药才进行分离提取,得到化合物V、化合物Ⅵ、化合物Ⅶ。经过鉴定并与文献对照,确认化合物V为紫丁香苷(syringin,V)、化合物Ⅵ为豆甾醇-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、化合物Ⅶ为β谷甾醇-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷。其中化合物Ⅵ、化合物Ⅶ为首次从该植物中分得。
张宏桂[9]等在对野生东北刺人参根、茎化学成分的对比研究中发现木脂素-β-D-吡喃葡萄糖苷。经过进一步的含量测定,该化合物在根中的含量约为茎中的4倍。
王广树等[13]利用热甲醇提取、水与乙醚萃取、硅胶柱层析的方法,从刺人参叶中分离得到2种黄酮甙和1种三萜皂甙,并经物理化学常数及光谱数据测定了结构,黄酮甙分别是山奈黄素-3-O-β-D-吡喃半乳糖基-(1-2)-β-D-吡喃葡萄糖甙、槲皮素-3-O-β-D-吡喃半乳糖基-β-D-吡喃葡萄糖甙,另一种三萜皂甙是3α-羟基羽扇豆-20(29)-烯-23,28-二羧28-O-α-L-吡喃鼠李糖基(1-4)-β-D-吡喃葡萄糖基(16)-β-D吡喃葡萄糖甙。此后,王广树[14]等采用层析分离技术,分得两种皂苷单体A和单体B。经理化常数和光谱解析确定其结构分别鉴定为常春藤皂苷配基-28-氧-α-L-吡喃鼠李糖基(14)-β-D-吡喃葡萄糖基(16)-β-D吡喃葡萄糖苷(A);3-表白桦脂酸-28-氧-α-L-吡喃鼠李糖基(14)-β-D-吡喃葡萄糖基(16)-β-D-吡喃葡萄糖苷(B)。这两种皂苷均为首次从刺人参叶中分离得到。1997年,再次分离出3种新皂苷,分别为丝石竹皂甙元3-O-α-β-D吡喃葡萄糖基-28-0-α-L吡喃鼠李糖基(14)-β-D-吡喃葡萄糖基(16)-β-D吡喃葡萄糖苷、3β-羟基羽扇豆-20(29)-烯-23-醛28酸-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷28-O-α-L吡喃鼠李糖基(14)β-D-吡喃葡萄糖基(16)β-D-吡喃葡萄糖苷和3-O-β-D-吡喃葡萄糖基3β羟基齐墩果-9-(11)[15] ,12-二烯-28-酸-28 O-α-L吡喃鼠李糖基(14)-β-D-吡喃葡萄糖基(16)-β-D-吡喃葡萄糖甙.第三种甙又被命名为刺人参苷S[16]。2004年,王广树[17]等采用大孔树脂、硅胶、ODS柱色谱分离纯化,经理化常数、光谱学方法鉴定结构.从东北刺人参叶中分离得到了4个新三萜皂苷,其结构分别鉴定为3-O-β-D-吡喃葡糖基3β,23-二羟基羽扇豆-20(29)-烯-28-酸-28-O-α-L-吡喃鼠李糖基(14)-β-D-吡喃葡糖基(16)-β-D-吡喃葡糖苷;3-O-β-D-吡哺葡糖基常春藤皂苷元-28-O-α-L-吡喃鼠李糖基(14)-β-D-吡喃葡糖基(16)-β-D-吡喃葡糖苷;3-O-β-D-吡哺葡糖基3β-羟基齐墩果-9(11),12-二烯-28-酸-28-O-α-L-吡喃鼠李糖基(14)-β-D-吡喃葡糖基(16)-β-D-吡喃葡糖苷;3α-羟基齐墩果-12-烯-23,28-二酸-28-D-α-L-吡喃鼠李糖基(14)-β-D-吡喃葡糖基(16)-β-D-吡喃葡糖苷。
1.3甾体类
李向高等[18]将刺人参中分离的组分II经反复硅胶柱层析,用石油醚:乙酸乙酯(9.5:0.5)洗脱,得到结晶II。经过鉴定,综合理化鉴定和光谱解析确认结晶II为β-谷甾醇。
许颂[12]等对刺人参原生药才进行分离提取,得到化合物Ⅷ。经过鉴定并与文献对照,确认化合物Ⅷ为豆甾醇(stigmasterol,Ⅷ)。
刘金平[19]等将东北刺人参根进行提取分离,得到白色结晶型粉末状单体III。将数据与文献对照分析,确定该单体为胡萝卜苷(CHCl3-MeOH)。
1.4蒽醌类
许颂等[20]从刺人参茎、根氯仿萃取中分得4个蒽醌甙元,经理化性质和波谱特征分析鉴定为:大黄酚(chrysophanol,I)、大黄素甲醚(physeion,II)、大黄素(emodin,III)和芦荟大黄素(aloe―emodin,IV)。
武星[21]等对东北刺人参的小分子化合物进行了进一步研究,采用大孔树脂层析,硅胶层析等方法分离纯化得到单体化合物并通过1HNMR、13CNMR、ESI-MS、DEPT、H1-H1COSY等光谱分析,首次确定大黄酸的结构。
1.5 木脂素类
李向高等[18]将刺人参中分离的组分IV经反复硅胶柱层析,用石油醚:乙酸乙酯(9:1)洗脱,得到结晶IV。经过鉴定,综合理化鉴定和光谱解析确认结晶IV为芝麻素。
赵月然[22]等,利用硅胶柱色谱、ODS常规柱、制备液相等手段,通过谱学及化学的方法进行完全的结构分析,并对其信号进行了确定了2个新木脂素类化合物,刺人参苷A,刺人参苷B。其结构为:2,3-二氢-2-(4-O-β-D-吡喃葡萄糖基-3-甲氧基苯基)-3-(4-0-β-D-吡喃葡萄糖基甲基)-5-ω-羟丙基-7-甲氧基-苯并呋喃;(-)erythro-3-methoxy-4-O-β-D-glueopyranosyl-phenyl propane-7,8,9-triol或(-)erthro-guaiacyl glycerol 4-O-β-D-glucopyranoside。
1.6其他成分
1.6.1脂肪酸 张宏桂等[23]用GC-MS分离出35种成分,计算机检索,核对质谱标准谱图鉴定了其中18种脂肪酸,其中主要成分6,9-十八碳二烯酸(34.20%),其它不饱和脂肪酸有油酸、棕榈油酸等。
刘金平等[24],东北刺人参根、茎的总离子图分别给出29个峰和35个峰,质谱图经计算机库存信号检索及文献资料核对,分别从根和茎中鉴定出14种和18种脂肪酸。采用数据处理系统对给出的色谱峰面积进行归一化处理,计算出各种成分的相对百分含量。根部脂肪酸主要成分为异油酸(28.8%)、壬二酸(16.4%)和3-羟基十六酸(6.2%);茎部脂肪酸主要成分为6,9-十八碳二烯酸(34.2%)和棕榈油酸(5.4%)。
许颂[12]等对刺人参原生药才进行分离提取,得到化合物X、化合物XI。经过鉴定并与文献对照,确认化合物X为二十二烷酸(behenieaeid,X)、化合物XI(tetraeosanoieacid,XI)。
1.6.2 脂肪醇 刘金平[19]等将东北刺人参根进行提取分离,得到白色粉末状单体I。将数据与文献对照分析,确定该单体为正二十七烷醇。
1.6.3微量元素 刘建国[25]等用原子吸收分光光度法对东北刺人参和人参的Cu、Fe、Zn、Mn、Cr、Sr、Ag和Al元素进行测定和对比研究时发现,Fe、Zn和Mn是刺人参和人参的主要微量元素成分,且刺人参Mn元素的含量比人参高许多。
2.药理作用研究
2.1 对中枢神经系统的作用
曲淑岩[26]等给小鼠腹腔注射刺人参油乳剂0.67 ml/kg时,可见动物安静、驯服、自主活动减少;剂量为2.76 ml/kg时,动物伏卧、眼睑下垂,保持对外界传入刺激的反应性,能回避有害刺激。刺人参油乳剂对戊巴比妥钠、水合氯醛和氯丙嗪、眠尔通有协同作用,对戊四唑引起的惊厥或电惊厥有拮抗作用。
2.2 抗炎作用
刺人参挥发油或乳剂对角叉菜胶引起的正常大鼠和切除肾上腺的大鼠足肿胀均有抑制作用;对组胺或PGE2引起的大鼠足肿胀也有抑制作用,能降低炎症组织渗出液中组胺或PGE2的含量;并能对抗组胺或PGE2 引起的毛细血管通透性的增加;对白细胞游走及大鼠棉球肉芽肿均有抑制作用[27]。
2.3 抗菌作用
付爱华[28]等经实验研究证明,刺人参挥发油在0.0625%~0.25%低浓度即可对多种皮肤癣菌有显著的抑菌和杀菌作用。用1%刺人参挥发油配制的霜剂对皮肤无刺激性,治疗浅部真菌病有效率为90%。
宓鹤鸣[6]等通过实验研究证实,刺人参挥发油含量在0.062 5%时即可对石膏样小孢子菌、羊毛状小孢子菌、石膏样发癣菌、红色发癣菌及絮状表皮癣菌有明显的抑杀作用.
张宏桂[9]等采用体外抗菌实验证实,野生东北刺人参茎挥发油对红色毛癣菌等7种皮肤癣菌抗菌活性MIC为0.063%~0.125%,MFC为0.125%~0.25%,并且从野生东北刺人参茎挥发油分离得到已知的抗菌有效成分里哪醇(2.4%)和对-聚伞花素(1.8%)。
2.4 对血压的影响
陈霞[29]等通过实验结果表明,刺人参皂苷10mg/kg)静脉注射可使MAP下降,而增加剂量(30、100mg/kg)可引起MAP升高,其结果与人参茎叶皂苷的作用相似。
2.5 抗衰老作用
傅颖新[30]、宓鹤鸣[31]均通过D-半乳糖球后注射对小鼠造成亚急性衰老病理模型对刺人参的抗衰老作用进行了研究。各项检测结果表明,刺人参确有延缓衰老的作用。其中以皮肤羚脯氨酸含量的增加、心肌脂褐质含量下降尤为显著,刺人参组与人参阳性对照组比较,两组呈现一致的抗衰老作用。在降血糖、清除心肌脂褐质以及小鼠游泳时间增加率、耐缺氧时间、耐低温能力等方面刺人参比人参的作用还略强一点。
2.6 解热镇痛作用
曲淑岩[26]等采用醋酸扭体抑制法观察小鼠对化学引起的疼痛反应,结果显示刺人参油乳剂对化学性引起的疼痛有镇痛作用。曲淑岩[26]等亦报道了刺人参挥发油的油乳剂对sc啤酒酵母引起的人工发热有明显的解热作用,并具有降低大鼠正常体温的作用。
2.7 抗辐射
刺人参乙醇和乙醚提取物,在离体条件下有抗辐射的作用[32]。
2.8 对垂体、肾上腺皮质功能的作用
给大白鼠po本品茎的40%醇浸出物10g/kg可使大白鼠两侧肾上腺内维生素C的含量明显降低,当垂体切除后本品的上述作用则消失,表明本品兴奋肾上腺皮质功能是通过垂体或垂体以上部位进行的,预先注射戊巴比妥钠不能阻止刺人参上述兴奋作用,但能被预先注射氯丙嗪加戊巴比妥钠所滞[32]。
3 人工栽培研究
3.1无性繁殖
刺人参无性繁殖是可行的,但离开其适生的自然生态环境不易成活。刺人参是浅根性树种,无性繁殖时根茎不宜埋得太深,最深不能超过3 cm,在湿润土壤上2 cm即可;无性繁殖的最佳根、茎段是老龄段[33]。
刺人参切干移栽成活率较高。移栽一般不受苗龄影响,埋干、扦插都能成活。激素对扦插成活有一定的促进作用,以顶枝扦插成活率较高。刺人参无性繁殖中有假死现象,经一段时间后能恢复生机,平茬和压蔓也可繁殖[34]。
3.2 有性繁殖
采取有性繁殖方法扩大东北刺人参种群数量,是目前所有繁殖方法中最为科学有效的,它可以避免其它繁殖方法破坏现有资源的不足。虽然东北刺人参可以通过有性途径进行繁殖,但由于对其种子成熟、休眠和萌发的机理了解太少、太不透彻,目前种子发芽率还很低,而且幼苗对化学药剂敏感,所以有性繁殖还尚不能成为有效的扩繁手段[35]。
4 展望
通过查阅文献不难发现,对东北刺人参的化学成分和药理作用的研究相对较多,但是对临床应用的研究还是不够,应该加强东北刺人参在临床应用方面的研究。
由于刺人参挥发油中有4种成分与已报的人参挥发油中所含成分相同[36-38],刺人参实验组与人参对照组在抗衰老作用方面呈现一致的抗衰老活性,而且红细胞数,胸腺重量,脑脂褐素量,皮肤中羟脯氨酸量,血糖,血脂等指标,刺人参的作用较人参强[31], 这对刺人参作为具有抗衰老作用的新药的研制和开发具有积极的指导意义。
刺人参挥发油霜剂具有良好的抗真菌活性,且具有纯天然、无毒副作用、生产成本低、治疗有效率高的特点,对多处癣菌有显著的杀菌和抑菌作用,适宜作为抗皮肤癣菌的新药进一步研制。
此外,刺人参油表现出对中枢神经系统的抑制作用,但其产生这一作用的有效成分及作用机理尚不清楚,有待进一步研究。
东北刺人参是我国长白山的道地药材,目前已栽培成功。合理开发和利用这一资源,对发展东北的中药经济具有前瞻性的意义。
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1.黄檗的药用及其他利用价值
1.1 黄檗的生物学特征:黄檗(Phellodendron amurense Rupr.)为落叶乔木,树高10-20m,最高可达30m,胸径1m。主要生长于我国东北地区,河北、内蒙古、山西亦有少量分布。黄檗根系发达,萌发能力强,适合生长在土层深厚、湿润、通气良好、富含腐殖质的中性或微酸性土壤中[1]。
作为我国东北阔叶红松林的重要伴生树种,黄檗是“三大硬阔”之一。黄檗树皮淡灰褐色,内层皮薄呈鲜黄色,髓心黄色;黄檗为雌雄异株,花单性,聚伞状圆锥花序,5基数,黄绿色,雄花退化雄蕊呈鳞片状;浆果状核果近球形,直径lcm,初长为绿色,成熟时蓝黑色,有特殊香气食之味苦。15-20年生黄檗开始结实,即使丰年种子的间隔期亦达2-3年[2]。
目前种子繁殖是黄檗主要的育苗方式,分春季和秋季两个播种时期。春季播种的种子需低温处理,大多采用雪藏或层积处理,未处理过的种子萌发率不足处理过的一半。也有人研究过扦插和嫁接技术,不过尚停留在实验室培育阶段,未进行大规模生产[3]。
1.2 黄檗的化学成分:日本学者村山义温等于1926年从日本产黄檗中得到小檗碱(berberine)及少量巴马亭(palmatine),此后各国学者相继报道了其它化学成分[4],其中小檗碱最为重要。
小檗碱又称黄连素,它是一种异喹啉类季铵型生物碱,分子式为[C20H18NO4]+,大多时以盐酸小檗碱形式存在于小檗科等4科10属的多种植物中[1]。小檗碱存在季铵型、醛型和醇型三种不同形式,其中以季铵型最为稳定[5]。
在黄檗树皮中分离出:小檗碱(berberine)、掌叶防己碱(palmatine)、药根碱(jatrorrhizine)、木兰花碱(thalictrine)、黄柏碱(phellodendrine)、蝙蝠葛任碱(menisperine)7种生物碱;黄柏内酯(citrolimonin)、黄柏酮(obacunoic acid)、kihadanin A,kihadanin B,诺米林(nomilin)5种柠檬苦素类化合物;及3种甾醇和12种酚类衍生物合计27种化学成分。在黄檗根皮中分离出小檗碱、药根碱、黄柏碱,同时发现在黄檗茎皮中也含有有微量小檗碱、药根碱和黄柏碱存在。在黄檗果实中分离出少量小檗碱、巴马亭;另含挥发油约2.16%,已鉴定出23种化合物,主要成分为月桂烯、香茅醇,α-蒎烯等;此外还得到少量柠檬苦素类及原柠檬苦素类化合物[6]。黄檗叶中含10%的黄酮类化合物、少量生物碱以及多糖[7]。
1.3 黄檗的药用价值[8]:黄檗其皮去木栓层后可入药,谓之“黄柏”。《本草纲目》上说,黄柏有清热燥湿,泻火除蒸,解毒疗疮的功效,用于治疗湿热泻痢、湿疹瘙痒、骨蒸劳热、疮疡肿毒,以及黄疸、带下、热淋、脚气、痿辟、盗汗、遗精等。
1.3.1 抗菌作用。黄檗抗菌有效成分为小檗碱。体外试验对金黄色葡萄球菌、草绿色链球菌、溶血性链球菌、肺炎双球菌、白喉杆菌、痢疾杆菌、脑膜炎双球菌、霍乱弧菌、炭疽杆菌均有较强的抑制作用;对破伤风杆菌、枯草杆菌、百日咳杆菌等芽孢菌亦有抑制作用;对鸟型结核杆菌虽无直接抑制作用,但可使菌数减少。采用黄柏治疗结核病人,其临床症状及X线检查均有好转,且效果优于黄连。据报道,使用黄柏酸碱法提取物制成1:1黄柏液,以灌肠法治疗菌痢,一般2-4d可痊愈。用直流电导入黄柏理疗液治疗慢性前列腺炎,总有效率达97.3%。
关黄柏和川黄柏的乙醚浸提物对红色发癣菌和新型隐球菌具有较强的抑制作用,效果比制霉菌素好,但对白色念珠菌的抑制作用较弱。
1.3.2 降压作用。对动物注射黄柏提取液,可产生显著而持久的降压作用。对季铵型的黄柏碱合成的昔罗匹林降压迅速、效果显著,此外,昔罗匹林还有较强的抗肾上腺素样作用,对窒息、压迫颈动脉、电刺激大内脏神经引起的升压反应及由注射肾上腺素或电刺激颈上交感神经节导致的肌膜收缩反应均有较好的抑制作用。
1.3.3 抗滴虫作用。用10%的黄柏煎剂与滴虫培养液1:1混和,能抑制阴道毛滴虫的增殖。
1.3.4 抗肝炎作用。黄柏碱对慢性肝炎有一定疗效,6.25-100%的黄柏煎剂体外试验,对HBV有抑制作用。
1.3.5 抗溃疡作用。黄柏提取物(去小檗碱)100、1000mg/kg灌胃或皮内注射,对乙醇、阿斯匹林或幽门结扎引发的大鼠胃溃疡有抑制作用。
1.3.6 其它作用。黄柏碱及昔罗匹林对中枢神经系统有抑制作用。注射昔罗匹林后小鼠的自发活动、各种反射均受到抑制;而家兔的脑电波出现振幅慢波,且黄柏碱有轻度的箭毒样作用,能抑制由乙酰胆碱引起的收缩反应。此外,黄柏粉可使离体兔肠振幅增强,其中黄柏酮可增强其张力及振幅;而黄柏内酯则能抑制肠管振幅。此外,黄柏还有促进胰腺分泌、保护血小板、健胃、利尿、外用促进皮下溢血吸收等作用。
1.4 黄檗的其他应用:川黄檗除了有较高的药用价值,也是具有观赏价值的园林树种。川黄檗主产于四川,云南,湖北等地,其树形高大,树冠宽阔,枝叶开展。川黄檗夏季枝繁叶茂,浓荫覆盖,聚伞状的淡黄色圆锥形花序生于枝顶,花香清淡怡人;秋季树叶变黄,在自然风景区中与红松、落叶松、花曲柳等混交,形成丰富的景观层次。川黄檗生长较快,且耐阴,耐寒,适应性很强,在贫瘠和干燥的条件下都能生长。在四川海拔350~1900m的范围内都有栽培[9]。此外,果实所含有的异丁基酰胺类化合物有较强的杀灭家蝇与杀菌作用。川黄檗也是对以SO2、铅为主复合物染污的抗性树种[10],很适于作为园林树种推广应用。
2.黄檗资源现状及可持续利用对策
作为具有很高药用价值经济价值的黄檗,其资源却是十分紧缺的。采得的黄柏基本用来提取小檗碱,黄柏的制取大多是采用环剥法,于立夏至夏至期间采收栽植10年以上的树皮,趁鲜刮去粗皮,晒干而得。每株树经过剥皮后需休养4-5年才能再次剥取,一次剥去的干树皮约15~20Kg。2010年黄柏的产量为6000t,由于价格压低的缘故实际产量只有3000t,但是市场需求量却达到12000t,这必然加大供给求关系带来的矛盾。在利益的驱使下,黄檗资源遭到了极为严重的破坏,野生黄檗资源日渐稀少;与此同时黄檗的栽培仍处于较低水平。黄檗主要繁殖方式为种子繁殖,即使丰年结种也需要间隔3年左右,且扦插技术还处于研究阶段,至使未能大面积生产。另外由于地区差异、栽培品种以及采收时节的不同,制得的黄柏有效成分含量常存在有较大差异,质量难以控制,这就加剧了人们对野生黄檗资源的掠取。1984年,野生黄檗已被列入国家二级濒危保护物种,严禁破坏。在满足市场需求又保护野生资源的同时,合理的开发利用、科学的人工培育以及寻找其他替代途径成为解决该矛盾的主要对策,并使黄檗资源得到可持续发展。
做到资源可持续发展,可以从下面几个方面入手:①加强对黄檗野生资源的重视程度,实施就地保护:在野生黄檗的分布集中的区域内,可以建立各种类型的自然保护区、森林公园或风景名胜区,从而实现野生黄檗的就地保护。②加强生物学方面的研究和利用:结合黄檗的生态学特性,从物种进化的角度深入分析黄檗的生态状况和濒危程度,以解决黄檗资源濒危的内在机制问题[11]。③大力发展黄檗人工种植:1998年的调查结果显示全国黄柏天然林面积不足五千亩,人工林为零,可见发展黄檗人工培植有广阔的空间。人工种植需要科技的指导,例如雪藏技术、扦插技术都可以大大提高黄檗造林的成活率,这是使黄檗资源做到可持续发展的主要途径。④寻找药源替代途径:中药黄连中含有与黄檗相近的某些成分,而黄连又较易种植,可以在一定程度上替代黄檗;而研究表明对从黄檗中分离得到的内生真菌进行发酵,其代谢产物含有黄柏药效成分小檗碱。因此,将植物内生真菌与基因工程技术、发酵工程技术相结合,对于获得药用成分的新途径和内生真菌的理论研究都将有重大突破。
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[论文摘要]电站锅炉在运行过程中,由于多种因素的影响会导致各种各样缺陷的产生,既有有关承压部件的,也有有关水汽质量的,针对汽包焊缝裂纹典型案例做好深入地分析,将有利于雷同缺陷及时、妥善处理。
在役电站锅炉实际检验过程中,经常会遇到各种各样的实际检验问题,但归结起来主要有几类比较典型的情况。下面选取定期检验过程中发现及处理过的汽包焊缝裂纹案例,深入探讨了典型承压部件损坏的部位、损坏的原因、修理的具体方案等,对这类典型问题的深入研究,有助于雷同问题的及时、快速、正确处理,确保被检锅炉按期、安全的投入运行。
某厂电站锅炉汽包在停炉内部检验中发现了严重的焊缝裂纹缺陷,采取措施进行修复后,保证了汽包的安全运行,现将这一技术措施剖析如下:
一、汽包缺陷检查
该厂锅炉系1997年制造、安装,1998年投入使用,2007年8月停炉检验时,经磁粉和超声检测发现,汽包第2道环焊缝上部外侧坡口热影响区有一条明显的腐蚀氧化裂纹,裂纹长450mm、宽0.02mm,最深处达20-25dB,最浅处3dB,在第2条环焊缝上部内侧存在熔合线表面裂纹缺陷6处;其它焊缝也存在多处表面和埋藏缺陷,但未超标。分析表明:从开裂的第2条环焊缝,焊缝外观很不规则,焊缝比母材高出许多,形成了一个突变的台阶,在焊缝的融合线附近存在较多表面缺陷;这样,在锅炉频繁的启停中,汽包受到周期性的加热、冷却,在交变应力的作用下导致开裂,继而发展。鉴于上述情况,采用了两种方案:(1)对于未超标的埋藏缺陷作重点记录,以便日后检验中作重点检查;如发现缺陷发展、开裂,立即处理。(2)对开裂的缺陷,制定补焊工艺措施,对裂纹进行挖补修复。
二、缺陷挖补前的各项工作检查
(1)汽包母材化学成分(%):C-0.20,Si-0.46,Mn-1.15,P-0.008,S-0.0180
(2)汽包焊缝化学成分(%):C-0.66,Si-0.60,Mn-1.50,P-0.022,S-0.0130,化学成分分析结果符合J507焊条成分要求。
(3)金相检查:焊缝:铁素体+珠光体,珠光体呈带状分布,带状组织2-3级,晶粒度6级。熔合线:铁素体+珠光体,珠光体呈网状分布,熔合线两侧有脱碳。热影响区:铁素体+珠光体,组织欠均匀,晶粒度5-6级。母材:铁素体+珠光体,组织尚均匀,晶粒度6~7级。以上所检查的组织皆属正常。
(4)硬度测试:母材:HB125。热影响区:HB115。焊缝区:HB125。以上所测的硬度值均符合要求。计算结果证明,19Mn5钢无再热裂纹倾向。
(5)19Mn5钢产生冷裂纹倾向和焊接热影响区淬硬倾向计算表明,汽包材料基本无冷裂倾向。
三、缺陷挖除
(一)开槽挖除工作所用的设备和材料
500A直流电焊机1台;0.75m3空压机1台;碳棒直径6mm、8mm,100根。
(二)缺陷开槽挖除方法及技术要求
①由于19Mn5钢的塑性较好,开槽挖除裂纹前不必钻孔止裂。②开槽方法:电弧气刨后,砂轮磨光。③为了减少电弧气刨的激热影响,应将温度预热到200℃以上再进行开槽,在挖掉缺陷的同时,应尽可能使槽开得规整、光滑,并尽量减少开槽的体积。
四、缺陷挖除后的补焊工艺
(一)焊条材料选择低氢型J507焊条。打底用中Φ3.2mm的焊条,其余用Φ4mm的焊条。
(二)施焊工艺:焊条在350℃烘烤2小时,烘烤的焊条放入保温箱内,随时使用。补焊过程中,始终保持预热温度,最低温度150℃,施焊中采取多层多道焊。先沿U形坡口焊三层,使坡口宽度变窄,以减少收缩变形引起的应力,然后由下至上多层多道焊。每道焊缝用分段焊法,分段时填空焊的焊接方向应与原分段焊的方向相反。各焊道分段应错开,可减少焊接应力的过大累积。打底焊采用中3.2mm焊条,焊道宽度控制在6-8mm左右,熔深控制在2-3mm之内。为减少收弧次数,每根焊条一次焊完。焊完一道,必须清渣进行检查,确认无缺陷时继续施焊。
五、焊后热处理
焊后热处理采用局部整段内加热法,使用框架式电阻加热器,总容量108kvA,9路输出,每路12kVA,输入电压220V,自动控温表2块,温度记录仪1台,热电偶17支,使用HM1300×355×88mm框架型加热块6块,平稳地置于汽包上半周,加热块与电源连接引出线用Φ10mm圆钢,套上Φ12mm的瓷管,然后与镶套铜电缆连接,铜电缆接到控温设备上。为了减少热量损失,在加热带的两端设计两块堵板,堵板用3mm厚的钢板制成Φ1600mm的圆板,将圆板分割4块在汽包内组装;在圆板每300mm×400mm的面积上焊中6×170mm的钢丝若干根,以固定保温材料;保温材料选用硅酸铝耐热材料。电源连接线和热电偶连接均从圆板的孔通过。
六、热处理后的各项工作检查
(一)表面检测:对补焊区内、外壁做磁粉检测,未发现任何缺陷。
(二)超声波检验:用超声波对内外壁进行检验未发现超标和可记录缺陷。
(三)金相检验:焊缝、熔合线、热影响区、母材等金相组织属正常范围之内。
(四)硬度检验:焊缝HB130,热影响区HB120,母材HB120。
(五)热位移、挠度、椭圆度测量:热处理升温到600℃,甲侧向西位移5mm,乙侧向东位移7mm;热处理完,汽包温度降到室温,甲乙侧位移恢复到补焊前。挠度:热处理后,甲侧0,中部0.02,乙侧0.02,正常。椭圆度a:原始值=0.22%;焊后值=0.25%;热处理后值=0.25%。补焊后椭圆度变化不大,在允许值范围内。
(六)残余应力测试:通过实测熔合线处残余应力为190MPa,偏离焊缝的近缝区应力为170MPa,焊缝平均最大应力为180MPa其残余应力水平与原始态相符,说明补焊工艺、热处理工艺、补焊质量都符合要求。
七、裂纹修复后的结论分析
汽包裂纹挖补修复后,各项技术指标均符合规定要求:
(1)补焊焊缝质量达到JBI152-81标准的I级焊缝要求。
(2)硬度最高为HB130,远远小于线材硬度+100的规定,残余应力最大为190MPa,大大小于245MPa规定,金相组织也没有变化,由所有这些检查结果推知,补焊焊缝具有良好的综合机械性能,没有产生任何永久变形。
(3)该汽包裂纹挖补修复后运行至今已近一年,在今年5月停炉检修时再次对裂纹剔除的补焊部位进行了磁粉和超声检测,同时对有记录缺陷部位进行了跟踪检查,均未有异常情况出现。由此可以说明,针对此次汽包检查出来的缺陷所采取的处理方案不仅符合标准,而且修复具体措施的实施是成功的。
参考文献
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【摘要】 目的对丹参药材的种源分布及道地性进行考察研究。方法通过对安国中药材市场调研和文献查阅,探讨目前丹参药材的种源及分布概况。结果丹参商品药材除正品外,尚有多种代用品流通使用,同时也有部分伪品干扰市场。结论丹参种源复杂,商品的来源及质量标准有待进一步研究确定。
【关键词】 丹参; 正品; 伪品; 种源分布
丹参是重要传统中药之一,具有活血化淤、通经止痛、抗菌消炎的功效,对心脑血管、血液系统疾病及感染有显著疗效。历版药典收载丹参Salvia miltiorrhiza Bge.的干燥根及根茎为中药丹参唯一来源,但在民间应用和地方入药中,同属多种植物的根均作丹参用,据报道药用植物达25种(含变种、变型)。商品调查发现,丹参药材来源植物约10种(含变种、变型),有丹参、甘西鼠尾、滇丹参、南丹参、三叶丹参及其变种或变型等。其中丹参和甘西鼠尾为主流品种,在全国流通,其余则为地方用药[1]。
丹参主要成分有脂溶性和水溶性两类,其中脂溶性成分主要有二氢丹参酮Ⅰ(1,2Dihydrotanshinone Ⅰ)、隐丹参酮(Cryptotanshinone)、丹参酮Ⅰ(Tanshinone Ⅰ)、丹参酮ⅡA(Tanshinone ⅡA),具有抗菌消炎的作用;水溶性成分主要为酚酸类,有丹参酚(salviol)、丹参酸甲、乙、丙(salvianicA,B,C)、丹参酚酸A(salvianolic acid A)、原儿茶醛(protocatechuical dehyde)、原儿茶酸(protocatechuic acid),丹参素(3,4二羟苯基乳酸)、熊果酸(ursolicacid)、异阿魏酸(isoferalic acid)等,具有活血化淤的作用,对组织细胞再生有调节作用,可用于肝、肺等组织纤维化、皮肤创伤、疤痕、术后粘连、消化道黏膜溃疡等方面的治疗。2005年版《中国药典》含量测定项下制规定丹参酮ⅡA不得少于0.20%,将其作为药材质量鉴定的法定标准之一。
1 丹参正品类
1.1 丹参Salvia miltiorrhiza Bge.为唇形科鼠尾草属植物,分野生丹参和家种两种商品规格。一般野生品有效成分高于栽培品,但家种药材的栽种规模较大,生长条件稳定,产量大,所以成为目前市场主要商品来源。不同产地及一产地不同地区的丹参药材中丹参酮ⅡA含量存在明显差异,自0.08%~0.67%不等,但其含量与水溶性成分含量无正相关性[2]。
野生丹参的生态适应强,广泛分布于我国华北、华东、中南,西北、西南部分省区也有分布。其商品条短粗,有分枝,表面红棕色,外皮疏易剥落,质轻脆。从市场调查来看有山东平邑、沂南、沂水、莱芜,河南卢氏、灵宝、活宁、嵩县,湖北武当山等地商品[3,4]。
随着野生资源的减少,20世纪70年代中期丹参已经供不应求,在全国许多地区都开始栽培,栽培种源多来自于当地野生居群,尚没有进行人工选择。栽培品较粗壮,少分枝,表面紫红色,有纵皱纹,皮细不易剥落,质坚实。全国栽培丹参产量大的有山东、四川、河南、河北、山西、陕西、湖北、安徽等省。商品调查来源有山东临沂、平邑,河南灵宝、卢氏、洛宁、嵩县,山西黄城,四川中江、德阳、成都,河北安国、行唐、承德,陕西蒲城、汉中,辽宁凌源,安徽亳州等地。其中川丹参和鲁丹参为流通中的2大品牌,一般认为川丹参优于鲁丹参。现代成分分析发现,山东、河南、山西产丹参的脂溶性成分的含量较高,河北、陕西、四川产丹参的水溶性成分的含量较高[5]。砂质土壤中生长的丹参有效成分含量较高[6]。
1.2 白花丹参S.miltiorrhiza f.alba是丹参的变型,它主要分布在山东莱芜山区。白花丹参为优良品种,其(脂溶性和水溶性)有效成分高于原种紫花丹参[7],在治疗上又能有独到之处,所以近年引起医药工作者和商家的广泛关注并被逐渐开发利用,已作为一个新品种被收录进《山东省中药材标准》(2000年版),但其野生数量少,现山东莱芜市苗山镇有人工栽培20 ha,周边乡镇分散栽培27 ha,泰安,临沂引种白花丹参13 ha。这些乡镇有种植丹参的传统,现在多将白花丹参与紫花丹参混种,收获后再分开销售。人工栽培及引种的白花丹参与野生的白花丹参相比较,有效成分种类、含量均无明显差异[8]。
2 丹参代用品类
2.1 甘西鼠尾(大紫丹参、甘肃丹参)S.przewalskii Maxim.及其变种目前作为丹参代用品已成为大量商品药材之一。甘西鼠尾分布在甘肃文县、舟曲、康县、微县,四川、云南、西藏、青海等地,主产于甘肃、四川、云南,销往全国。调查结果表明,该品已在全国11个省区作丹参使用。其变种褐毛甘西鼠尾S.przewalskii var.mandarinorum与甘西鼠尾极相似,药材性状甘西鼠尾亦无明显差异,分布于甘肃、云南、青海、四川、西藏等省。甘西鼠尾与丹参的化学成分不尽相同[9,10],理化鉴定和抑菌效果相差很大[11,12],药材功效不完全一致[13]。但因其丹参酮ⅡA(0.3%~1.24%)和隐丹参酮(1.60%)含量均较高[14,15],正对川丹参和鲁丹参产生较大冲击[16]。有学者强烈建议将其增补为药材丹参的来源之一[10][17]。从药源开发角度考虑,研究提取其总丹参酮和急丹参酮单体成分[18],为丹参制剂提供原料,也可充分利用这一宝贵资源。
2.2 滇丹参(紫丹参)S.yunnanensis C.H.Wight分布于云南、四川、贵州海拔1800~2900 m的草地、林缘及疏林干燥地上,属高山丹参类,在云南地区具有悠久的使用历史,分布广,资源丰富,具有较高的开发利用价值。成分分析显示,滇丹参与正品丹参相比总丹参酮含量略高,总酚酸含量高约一倍,滇丹参酮ⅡA含量略高,原儿茶醛含量高两倍[19],是丹参替代品中质量较高品,与甘西鼠尾一样已成为当前丹参商品药材主流品种之一。已有多篇报道研究其药材性状、显微及理化特征[20]和改善急性心肌缺血作用等[21],为滇丹参药材的医用价值、鉴别及药材质量标准的规范化研究提供了科学依据。
2.3 南丹参S.bowleyane Dunn在浙江和江西等南方省区作丹参药用。有研究者报道从南丹参根中分得16个化合物,经光谱和理化分析测定,鉴定了其中的10个与丹参相同的两大类成分[22],说明其开发利用的意义。但也有报道检测10余批次南丹参药材,其丹参酮ⅡA含量在0.09%~0.12%之间,不符合药典标准,以其投料生产的复方丹参片也检测不出丹参酮ⅡA[23]。现流通的南丹参商品药材大多为野生,也有部分地区栽培(四川中江)。利用秋水仙碱诱导南丹参多倍体,试图在改变原种生物特性基础上提高有效成分含量,进而开发利用丹参代用品资源的研究在正在进行之中[24]。
2.4 三叶鼠尾(小红丹参)S.trijuga Diels产于大理、合庆、剑川、洱川、洱源、迪庆、中旬、丽江等地区,在大理、丽江、中甸地区作丹参药用已有较长的历史。经调查分析,小红丹参中含有效成分丹参酮ⅡA和隐丹参酮,有学者建议可作为丹参的药用资源加入国家药品标淮[25]。
3 伪品类
据调查[1],[3],以根和根茎作丹参类入药的种较多,且成分含量不一而论,主要种摘录如下:戟叶鼠尾草S.bulleyana,雪山鼠尾草S.evanaiana,裂瓣鼠尾草S.schiaochila,毛地黄鼠尾草S.digitaloides,少毛甘西鼠尾草S. przewalskii var.glabrescens,白花甘西鼠尾草S.przewalskii var.alba,橙色鼠尾草S.aerea,栗色鼠尾草S.castana,荞麦地鼠尾草S.kiaometiensis,黄花鼠尾草S.flava,长冠鼠尾草S.plectranthoides,河南鼠尾草S.honania,单叶丹参S.paramiltiorrhiza f.prupureoruba,浙皖丹参S.sinica,紫花浙皖丹参S.sinica f.purparea等。以上种分属弧隔鼠尾亚属和荔枝草亚属,主要分布于中低山丘陵,药材主根不明显,纺锤形或圆柱形,多分枝,二萜醒类成分大都较低。与正品丹参比较,形似而质次,部分品种作代用品在全国或各省区流通使用。因近年丹参的开发利用较为活跃,如从以上品种中提取分离有效成分,均可为补充丹参制剂原料和扩大丹参药材资源提供新途径。
另有非丹参类本属植物,如红根草S.prionitis,血盆草S.cavaleriei var.simplicifolia,石见穿S.chinensis,关公须S.kiangsiensis,地梗鼠尾草S.scapiformis,佛光草S.substolonifera,鼠尾草S.japonica,荔枝草S.plebeia等,多以全草入药,具祛风湿、补肺肾、清热毒、消痈肿等功效,二萜醌类成分含量低或未检出。这些种类的成分和功效均与丹参有显著不同,在临床中使用增加了丹参药源的混乱,所以,应进行严格控制,杜绝进入丹参药材流通市场。
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【关键词】 代谢组学技术;中药研究;应用
人类对复杂生命体的认识循着从器官/组织、细胞到基因的方式,现在又回到了以整体性研究为特点的系统生物学(system Biology)的时代,其鲜明的特征是各种“组学”(-omics)研究的繁荣。代谢组学(metabonomics)是继基因组学(genomics)、转录组学(transcriptomics)和蛋白质组学(proteomics)后新兴的一种组学方法,是系统生物学的重要组成部分,由Nicholson于1999年首次提出[1]。代谢组学研究的核心思想在于利用现代分析技术定量测定生物体液(如尿液、血浆、组织提取液等)中的内源性代谢产物,考察生物体在不同状态下(生理病理状态、给药前后等)其代谢产物的变化,通过代谢物图的整体分析直接认识生理病理及生化状态,结合化学信息学分析方法确定内源性小分子代谢物成分的变化模式,获得相应的生物标记物群(biomarkers),表征或揭示生物体在特定时间、环境下整体的功能状态[1,2]。其后又出现了针对植物的代谢组学研究(metabolomics)[3]。如今代谢组学已在药物毒性及安全性评价、疑难疾病诊断、新药研发及药物作用机制研究等生命科学的多个领域展示了广阔的应用前景[4,5]。
完整的代谢组学分析流程应包括样品的采集、预处理、仪器分析与鉴定、数据分析及生物标记物意义解读,最终认识机体生化反应机理和生命现象[6]。主要研究手段包括核磁共振谱(NMR)、气相色谱-质谱(GCMS)和液相色谱-质谱(LCMS)等各种高通量、高分辨、高灵敏度的谱学技术[7],特别是UPLCQTOF/MS以其灵敏度高、分析速度快、样品无需衍生化等优点,受到众多研究者的关注[8]。主成分分析(PCA) 及偏最小二乘法判别分析(PLSDA) 等多元模式识别方法是代谢组学常用的数据降维和信息挖掘方法[9]。
中药“多组分、多靶点、整合调节作用”的特点及中医药理论的“整体观、动态观、辨证观”与代谢组学整体性、系统性、综合性相吻合。因此,以代谢组学为主体的系统生物学研究方法可能是现代科学中可以概括中医药抽象整体观思想的重要途径。作者遴选了近年来国内外学者在中药代谢组学研究领域颇具代表性的论文作一综述,希望能够为读者提供一定参考。
1 代谢组学技术在现代中药研究中的应用
1.1 代谢组学与中医证候模型的研究
辨证论治是中医药的特色与精华,“证”是机体在疾病发展过程中某一阶段的病理概括。建立中医“证”动物模型是开展符合中医药理论药效评价的重要前提,由于中医“证”的主观不确定性,缺乏合适的动物模型建立与评价方法,根据不同种属、不同品系动物模型与人的代谢状态的差异,以特征性标记物为参考,寻找模拟人类疾病且适用于药效和毒性等研究的动物模型,将成为代谢组学的重要应用领域之一。Chen[10] 应用经典的氢化可的松造大鼠肾阳虚证模型方法,采用GCMS和模式识别技术对模型大鼠的尿液进行内源性代谢物分析,发现在氢化可的松诱导下动物初期的代谢活动尤其是能量相关代谢明显增强,儿茶酚胺生物合成通路在药物诱导下加速,肾阳虚模型大鼠造模前后,代谢网络明显偏离出给药前的平衡状态并随时间不断变化。对慢性束缚应激大鼠(肝郁脾虚模型)的血浆代谢表型改变的研究发现:模型组醋酸、乳酸、酪氨酸、低密度脂蛋白等发生较大变化,提示动物能量代谢及脂肪、蛋白质代谢功能异常,与已知的应激状态动物体内代谢的调节过程及结果相一致[11]。
1.2 代谢组学与中药整体疗效、药效物质基础及作用机制的研究
对中药疗效的评价、物质基础及作用机制的研究基本上都是沿用化学药的方法,即使引入了细胞分子生物学的研究加深了认识,但从目前的研究结果分析,中药基本上没有优于化学药的作用特点可言,可能我们忽视了其“君臣佐使”、“升降沉浮”等理论和整体性作用机制很难在单一机制的药理模型和分子水平加以诠释,这就需要建立适用于中药多组分、多靶点整体综合效应的药效评价体系,采用代谢组学的方法来对比分析服用中药前后机体内体液之间所存在的不同,来证实中药的疗效,可能成为未来系统生物学研究中药的重要手段。利用GCMS方法观察人参总皂苷对急性冷应激的作用发现[12]:大鼠处于-10 ℃环境中2 h,一方面交感神经系统活动的增强导致儿茶酚胺代谢通路的上调,可以调动机体抵御外来侵害;另一方面,糖皮质激素分泌的增加,尤其是兴奋性氨基酸的大量分泌会对神经内分泌系统、海马区和血脑屏障造成潜在的损害;三羧酸循环和色氨酸代谢可以发挥自身代偿调节机制;肠道菌群在冷应激反应中也发挥了重要作用。预防性给予人参总皂苷(100 mg/kg)14 d,可以有效减弱机体对急性冷应激的反应。Zhao[13]利用UPLCQTOF/MS技术研究了沙棘对急性血瘀症引起的代谢紊乱的逆转作用,且呈剂量相关性,涉及的代谢通路有胆汁酸的生物合成、氨基酸如苯丙氨酸、色氨酸和犬尿酸等的代谢,这些都与血脂水平息息相关。羊藿可以使氢化可的松致肾阳虚大鼠代谢谱的偏移恢复到正常位置[14]。以金黄色葡萄球菌为实验对象,结合9种已知抗菌机制的抗生素,基于HPLCDAD技术和PCA来确证尖萼耧斗菜(Aquilegia oxysepala)和彭县雪胆(Hemsleya pengxianensis W.J. Chang)的抗菌作用模式和主要活性成分。发现前者与氯霉素、红霉素等的作用机制相同即作用于细菌蛋白质合成过程[15],后者抑制细胞壁合成与万古霉素作用机制类似[16]。利用代谢组学方法确证了两种植物的主要活性成分分别是木兰花碱(magnoflorine)和雪胆素甲(dihydrocucurbitacin F25Oacetate)。角叉菜胶致大鼠足肿胀是考察药物抗炎作用常用的方法,Xie[17]利用实验室常用的HPLCUV技术结合PCA观察到六味地可以有效恢复炎症引起的代谢网络的改变。二甲肼诱发大肠癌模型组大鼠的代谢谱具有随时间逐步偏离起始点的趋势,而金复康口服液干预组大鼠的代谢谱则表现出先偏离再回归起始点的代谢谱变化轨迹,研究结果与病理实验结果一致。三羧酸循环、色氨酸循环、多胺代谢等代谢通道的波动,以及肠道菌群代谢的紊乱与二甲肼诱导的大肠癌癌前病变相关[18]。四氯化碳致小鼠肝损伤后,小鼠机体能量代谢、氨基酸代谢及脂类代谢都受到不同程度的影响,水飞蓟宾能有效地缓解四氯化碳所造成的体内线粒体功能及氨基酸代谢紊乱[19]。
1.3 代谢组学与中药安全性和毒性研究
由于历史、习惯、地域等原因,同一种药材可能来自不同的植物,不同的药材间也存在代用、混用等问题,这为中药的安全性埋下了隐患,但长久以来并未引起足够的重视。在20世纪90年代初出现了在比利时服用含中药广防己的减肥药导致肾功能衰竭的报道[20],中草药的安全性问题引起了国内外的广泛关注,而且对中草药的声誉造成极大的损害。现在认为引起毒性的主要是马兜铃酸类成分。灌服马兜铃酸大鼠的尿样代谢物发生明显改变,同型半胱氨酸形成和叶酸循环加速,而同型半胱氨酸的再甲基化和花生四烯酸的生物合成减少,这些均与潜在的肾损伤有关[21]。关木通染毒大鼠的尿液中氧化三甲胺、柠檬酸 牛磺酸、肌酐、甜菜碱等代谢物均有不同程度的下降,而醋酸、丙氨酸则显著上升,这些化合物的变化与已报道的肾毒性化合物引起的变化相似[22]。朱砂[23]和雄黄[24]是常用的矿物药,其主要成分分别是HgS和As2S2,利用NMR技术结合PCA、PLSDA可以观察到它们可能对机体能量代谢、氨基酸代谢和肠道菌群产生“扰动”作用,对肝、肾产生一定的毒性作用。
1.4 代谢组学与中药质量控制研究
同一种药材由于生长环境、采收季节及加工方式等的不同,其所含化学成分可能有很大差异。现阶段中药的质量控制主要是对一个或几个指标成分或活性成分进行定性鉴别和定量测定,这种方式的缺点是显而易见的。近年来国家大力推广指纹图谱技术,但应用还不十分广泛。Holmes E[25]和Kooy van der F[26]综述了近年来基于NMR和MS技术的中药质量控制的代谢组学研究,文中详细阐述了各种技术的优缺点、实验方法与步骤,其中的实例可提供一定的参考。对不同生长阶段的青蒿和法呢基焦磷酸合酶过渡表达的转基因青蒿的研究显示:两类植物在5个生长阶段化学成分都有明显的变化,两类植物在花蕾期和开花期成分差别明显,从青蒿酸和二氢青蒿酸转化为青蒿素的转存率在生长期间可能存在制约瓶颈[27]。采自不同地域(气候条件不同)和采用不同加工方式的日本当归(Angelica acutiloba),首先由经验丰富的药工判断为高、中、低不同的品质,然后利用GCTOF/MS技术结合PCA分析其质量的差异。质量差的当归(采自寒冷地区)果糖和葡萄糖的含量远高于中、高质量的当归,提示温暖的气候有利于当归品质的提升。不同干燥方式的当归质量也有很大的差异[28]。
在长期的用药实践中,中药形成了自己独特的炮制工艺。中药炮制主要的目的一方面是增强或改变药物的性能,另一方面是降低毒性,这必然涉及化学成分的变化。借鉴代谢组学的思路与技术,结合多变量统计分析方法,就可能识别并鉴定炮制过程中发生变化的成分甚至是微量成分。针对生、熟三七(Panax notoginseng)在传统中药中作用的不同,Chan[29]利用UPLCQTOF/MS技术结合PCA对二者化学成分进行了全面综合的研究。文章首先探讨了UPLC技术在化合物保留时间高重现性的优势,对人参皂苷类化合物,负离子扫描模式灵敏度比正离子模式高7~18倍,但正离子模式可以提供更多的结构碎片信息以辅助结构解析。最后,从生、熟三七中分别找到了74和146个标志性化合物用以区分二者,并对其中的部分化合物如Rh4、Rk3进行了结构鉴定。
1.5 代谢组学与中药活性成分代谢产物研究
药物代谢产物的研究主要有体外(主要利用肝细胞、微粒体和重组人细胞色素P450等)和体内(主要利用放射性同位素标记的方法)方法,对于中药这样复杂的体系而言,都存在明显的缺陷。正常动物给药前后其体液成分会发生明显的变化,这种变化来自于两个方面,一方面是药物代谢的产物,另一方面是药物引起的机体内源性成分的变化。利用现代各种高通量、高分辨、高灵敏度的仪器如UPLCQTOF/MS并结合多变量统计分析就可以很容易检测并鉴定这些变化。Plumb[30]首先提出利用代谢组学的方法进行药物代谢产物研究的设想,并利用化学物GSKX(一个处于研发阶段的药物)验证了这种思路的可行性,与放射性同位素标记的方法相比可以得到同样的代谢产物。Chen[31]对以上的设想进行了发展,提出了4种基于代谢组学方法的药物代谢产物研究的方法,并详细论述了其操作方式。基于以上的这些思路,对槟榔碱和槟榔次碱的代谢产物进行了研究,共鉴定槟榔碱代谢产物11个,新的代谢产物N甲基哌啶甲酸来自于碳碳双键的还原反应,新的槟榔次碱的代谢产物是其单酰甘油酯[32]。对槟榔碱1氧化物的研究发现了哺乳动物中新的代谢途径:羧基还原成醛基[33]。
2 讨论与展望
代谢组学作为一种新兴的学科,其新颖的学术思想和强大的发展潜力已吸引了全世界众多科学家的关注,国际知名学术刊物Nature、Journal of Proteome Research、Analytical Chemistry等在近几年连续出版了有关代谢组学的综述和研究论文。国内起步也相对较早,已有多所大学和科研院所进行了相关的研究。从国家自然基金的资助情况看,据作者统计,2003年开始有1项获资助,2007和2008年分别为24和20项(数据来自国家自然科学基金委网站),相信随着研究的深入,在今后一段时间将会有更多的项目获得资助。
从目前的研究结果来看,已利用代谢组学的方法对证候动物模型、中药的整体疗效及作用机制、安全性及质量控制等进行了一定的研究,获得了相关“证模型”的生物标志物,为阐释中医证候的生物学本质和病症治疗提供了证据;初步建立了适用于中药多组分、多靶点整体综合效应的药效评价及作用机制研究、安全性评价及质量控制的方法[10-28]。把代谢组学的技术即高分辨、高灵敏度的现代仪器分析技术如NMR、LCMS等和多变量统计分析方法引入中药炮制和代谢产物的研究,可以说是一种延伸,利用这种方法可以发现炮制过程中发生变化的微量活性成分和微量代谢产物,目前开展的工作虽然并不是很多,但已显示了其巨大的潜力[29,32,33]。
众所周知,中医药认识疾病的方法、理论均缺乏合适的现代科学表达体系,目前仍是一种不能与现代医学相兼容、相通的“语言”。中医药和代谢组学的学术思想方法具有内在相通性:整体性,因而,以代谢组学为主体的系统生物学研究方法可能是认识中医药抽象整体观思想的重要途径。长期以来,对中药药效和作用机制的研究一直沿用化学药物的方法,试图证明哪些成分在起作用,作用于哪个靶点,但是传统用药一般是口服,药物首先要经过胃肠道的吸收才能发挥作用,肠道微生态菌群[34]有可能是一个被忽略的区域,中药有可能通过非直接作用对机体产生效应,引入反映整体观念的代谢组学有可能解开中药作用的神秘面纱。运用代谢组学研究技术,根据不同种属、不同品系动物模型与人的代谢状态的差异,以特征性标记物为参考, 结合传统的中医理论,探索新型中医证动物模型的制作方法将具有十分重要的科学意义。代谢组学方法比传统方法能更快、更准确地发现毒性物质和毒性规律,尤其是多层次、多靶点的综合毒性反应,结合经典的分子生物学手段,将对中药毒性进行整体-局部-系统的全面理解,进而指导中药临床安全用药。代谢组学最成功的应用是英帝国理工大学的Nicholson主持的COMET(consortium for metabonomic toxicology)研究[4],这项研究由辉瑞等5家制药厂资助,旨在利用NMR技术获取具有肝肾毒性的化学品所致的啮齿类动物血液和尿液代谢指纹图谱,建立专家预测系统用以临床前候选化合物的毒性筛选,以降低新药研发的风险和费用。《神农本草经》中记载的“下品”多有毒性,中药所致毒性与化学品是否相同?还是有自己独特的特点?我们能否借鉴COMET研究的经验建立具有中医药特色的专家预测系统?这同样可以降低新药研发的风险和不良反应的发生。应用代谢组学技术对药材不同生长状态下的不同代谢物组作为一个整体来进行考察,用于药材质量控制,注重中药指纹图谱所忽视的分子本质和初生代谢物的影响,更具全面性和优越性,将更进一步解决中药质量控制的复杂性难题,占领传统药物质量技术标准制定的制高点。
目前,中药代谢组学的研究已取得了喜人的成果,但也应看到,当前代谢组学的研究还处于模式识别和生物标记物鉴定的层次,即无效或有效、对哪些代谢通路产生了影响,如何基于代谢组学研究结果,对中药整体药效作用进行定量表征,阐明中药整体药效作用区别于相应单靶点化学药物的作用特点,如何与经典的形态、功能学相联系,如何与基因组学、转录组学、蛋白质组学整合获得中药作用的全面综合的认识,可能是下一步需要思考的问题,探索性的研究为我们提供了一定的参考[35]。
代谢组学为广大的从事中药研究的科研工作者提供了崭新的思路与视角,在现有化学、药理或毒理的研究基础之上,引入系统生物学尤其是代谢组学的研究思路,伴随着各种高分辨率、高灵敏度的分析技术、多变量统计分析方法[36]和代谢网络数据库[37]的不断完善及各种技术标准[6,38-41]的建立,有可能搞清楚中药的物质基础、 作用机理、配伍规律、代谢产物和毒副作用等,它有可能使有着几千年历史、以经验为基础的中药治病向以科学的方法和标准为基础的现代化的中药治病转变,从而对中医药事业长远地健康发展产生深远的影响。
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【关键词】 金银花;质量控制;指纹图谱;多成分质量评价;综述
金银花,又名忍冬花,为忍冬Lonicera japonica Thunb.的干燥花蕾,收载于《中华人民共和国药典》(以下简称“《中国药典》”)1963年版中,1977-2000年历年版《中国药典》从临床疗效、地区习惯用药和商品供应等方面综合考虑,规定把忍冬(Lonicera japonica Thunb.)、红腺忍冬(L.hypoglauca Miq.)、山银花(L.confusa DC.)和毛花柱忍冬(L.dasystyla Rehd.)的干燥花蕾或带初开的花作为金银花的基原。为了正本清源,2005年版《中国药典》[1]又改回忍冬L.Japonica Thunb.作为金银花的唯一来源,而其他品种则作为山银花的基原。事实上,全国各地习用品种远不止于此。全球忍冬属植物约200种,我国有98种,广泛分布于全国各省区,而以西南部种类最多,习用品种多达47种。笔者在系统查阅国内外文献的基础上,就金银花在质量控制方面的研究进行了总结归纳,并对其中存在的问题提出一些拙见,仅供参考。
1 金银花质量控制采用的主要方法
近年来,业界对于金银花成品质量的评价主要集中在化学分析方面,特别是对绿原酸含量测定已相对成熟。绿原酸是金银花的主要有效成分之一,不但作为其原药材的质量控制指标,也是一些成药和制剂的质量控制指标。但研究发现,金银花中含有较大量的三萜皂苷类和环烯醚萜类等成分,它们和酚酸类成分一起共同构成了金银花的有效成分群。因此,仅以绿原酸作为唯一控制指标是不全面的。为了弥补采用单一成分含量测定来评价药材质量之不足,近几年,对金银花指纹图谱的研究成为了焦点,以期利用指纹图谱来控制药材的质量。然而,指纹图谱的模糊性和缺乏谱-效的研究基础,使其在实际质量控制中难以广泛推广。为此,学术界又提出了多指标质量控制模式,它也将成为2010年版《中国药典》修订的趋势和导向,以期使我国的药品标准更能反映中药的内在质量。目前在质量控制技术和手段上主要包括紫外-可见分光光度(UV-Vis)法、薄层扫描(TLCS)法、毛细管电泳(CE)法、傅立叶变换红外分光光度(FTIR)法、气相色谱(GC)法、高效液相色谱(HPLC)法、液-质联用技术(HPLC-MS)等,且以HPLC法最为普及。
1.1 紫外-可见分光光度法
UV-Vis法主要有单波长和差示导数分光光度法,如绿原酸的含量测定方法在不断改进后,使分析的精密度明显提高。UV法测得的是具有相同发色团的总含量,而不是单一成分的含量,所得到的含量测定结果有时也仅是参考,如金银花在煮沸后绿原酸降解54.05%(HPLC法),而UV法却显示其含量未变[2]。为增强UV测定法的专属性,近年来在其测定原理、介质选择、特征性显色剂[3]等方面进行了研究,如利用钨酸钠与绿原酸瞬间反应后发生特征峰位移,而其他成分则不发生反应[4];绿原酸在柠檬酸钠介质中更稳定[5]。
1.2 薄层扫描法
此方法集中在对金银花的主要成分绿原酸的含量测定上。色谱及扫描条件:吸附剂主要有硅胶 G和聚酰胺薄膜,前者多以醋酸丁酯-甲酸-水的上层溶液为展开剂,常见比例28∶10∶10,多采用单波长330 nm作为检测波长,反射法程序扫描[6-7];后者多以异丙醇-甲酸(10∶0.5)为展开剂,用荧光光度法方式锯齿扫描,激发波长为254 nm[8-9],试验中采用荧光光度法检测,灵敏度较高,可消除黄酮类成分引起的背景干扰。
1.3 毛细管电泳法
采用CE法,以含有10 mmol/L磷酸盐和20 mmol/L硼酸盐的pH 7.0的缓冲溶液为背景电解质,可以在15 min内完成金银花和含金银花的8种中成药绿原酸的测定[10]。在CE中,有机溶剂常作为改性剂加到缓冲液中,以改善分离。研究表明,随着缓冲溶液中乙醇浓度增加,绿原酸的迁移时间呈现增长,但当缓冲溶液中乙醇含量过高时,会导致绿原酸的迁移时间过长,不利于快速分析[11]。
1.4 红外光谱法
目前该法主要用于鉴别上,如用FTIR可根据峰形、频率,结合指纹区吸收峰的差别,快速、准确地辨别金银花道地性。四川产金银花与道地品的谱图在波数和吸收峰形状上都有较明显的差异,河北与山东产金银花谱图基本一致。道地品在1734/cm处有一弱吸收,山东、河北两地品种在此处几乎无吸收;在1522/cm处,道地品是一组弱小的吸收组峰,其他产地的吸收峰为强度略强的独立峰或分裂峰;在1155~1045/cm范围内,道地品的峰形较尖窄,山东、河北品种的吸收峰是较宽平的分裂峰[12]。
1.5 气相色谱法
GC可用于金银花中蒎烯、龙脑、芳樟醇、柠檬烯等挥发性成分的测定。田氏等[13]以芳樟醇为参照物,建立的金银花气相指纹图谱稳定性、重现性好、特征性强、峰面积比值及其差值、非共有峰面积均符合规定,能够系统反映其挥发性成分的全貌,结果稳定可靠。刑氏等[14]采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对水蒸气蒸馏法(SD)所提金银花挥发油的化学成分进行了分析,共鉴定了21个成分,占全油的92.02%,并确定了各成分在挥发油中的百分含量。
1.6 高效液相色谱法
绿原酸类成分的HPLC分析始于20世纪70年代末,在分离定量方面具有分离效果好、精密度高、准确、快速、样品制备简单等优点,从而得到广泛的发展和应用。绿原酸类成分的分析检测正相、反相HPLC均有应用,所使用的层析柱和固定相有近10种,应用较多的为ODS柱等。在分析中,流动相采用最多的为乙腈-水。采用ODS柱时,多采用梯度洗脱,另在流动相中加入磷酸盐缓冲液等可较好地改善分离度。
为了适宜复方成分复杂的需要,近年来在新型检测器应用方面的发展很快,如运用二极管阵列检测器(DAD)可得到三维图谱,适用于成分复杂、且无紫外吸收的成分分析;对于复杂体系分离的另一个共性技术就是采用梯度洗脱,以保障分析对色谱峰的要求[15-16]。
在质量控制指标方面,结合木犀草素等黄酮类成分的药理作用和金银花的功效,有人认为它亦是金银花的有效成分之一[17-18],因此,2005年版《中国药典》(一部)增加了用该指标来控制金银花的质量。其实,木犀草素等黄酮类成分在忍冬叶中的含量较高,而在金银花中的含量很低,但采集金银花时是不能有叶的,因此以木犀草素作为金银花的控制指标之一是值得商榷的。
1.7 液-质联用法
HPLC-MS法因其灵敏度高、能提供丰富的碎片峰信息、兼顾定性定量双重作用的优势,在金银花质量控制中得到了越来越广泛应用。如分析不同时期金银花中酸性成分及含量变化以及发现和验证了绿原酸的2个同分异构体和异绿原酸的2个同分异构体[19],并对不同时期金银花中6种成分的含量变化进行了考察,在不同时期金银花中该6种成分的含量由高到低的顺序应该是三青期、二白期、大白期、银花期、金花期。因此,金银花采摘的最佳时期应该为花开的早期阶段,该结论与其他文献报道一致。
其他方法还有流动注射化学发光分析法[20]、微柱高效液相色谱法[21]、胶束薄层色谱扫描法[22]等。
2 存在的问题
综合上面的研究报道,在金银花的质量控制方面,单一有效成分含量测定已经有了比较成熟的方法,近几年,学术界对金银花液相色谱指纹图谱做了较多的研究,但主要集中于以绿原酸单一化学成分为指标的指纹图谱。然而研究发现,黄酮类、三萜皂苷类和环烯醚萜苷类成分亦是金银花的有效成分,因此,仅以绿原酸作为质量控制指标存在一定的局限性。目前已有用多个成分同步测定来控制金银花质量者,但这种质量控制方法很难应用到实际的科研、生产和市场监督中,其中一个重要原因就是这些对照品的供应严重不足,限制了该方法的应用。对照品的奇缺已经成为制约多成分质量控制方法在金银花品质评价、生产和监督中应用的瓶颈。多指标定量评价模式适合于中药的质量控制,但该方法要求有足够量的化学对照品的供应。目前,单成分质量控制尚缺乏对照品供应,更不用说多指标成分的质量控制模式。化学对照品由于分离难度大、单体稳定性差,导致市场供应缺乏、价格昂贵,难以满足生产、质量监督和科研的需求,造成“研究论文多,实际应用少”的尴尬局面,因此,该模式也仅限于科研,难以应用到实际质量监督和评价中。那么,如何合理表达金银花的质量,建立什么样的质量评价体系才能尽快满足金银花的生产、应用和市场监控等的需要是一个值得深入研究的技术难题。
3 展望
能否通过中药有效成分间存在的内在函数关系和比例关系,仅测定1个成分(对照品可以得到者),来实现对多个成分(对照品没有或难以得到者)的同步监控,这是“一测多评”的基本设计思想。一测多评的研究思路侧重从量上阐明主要成分或药效成分间的相互关系,校正因子的运用能够实现在对照品短缺的情况下多指标成分的含量测定。王氏等[23]以木通药材为例,采用一测多评模式对其中3种皂苷类成分进行同步测定,对该技术适用性和应用可行性进行了探索和评价。一测多评的研究思路在木通药材中得到验证,有望成为适合中药特点的多指标质量评价新模式。此方法正尝试应用于金银花及其制剂的质量控制。
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关键词 电喷雾 质谱 定性分析 药物代谢 蛋白质研究
近年来,随着医药的不断发展,天然药物化学中天然产物的提取产物,药物分析中生物体内的代谢研究,还有生物化学中具有生理活性的多肽和蛋白质,逐渐成为当前研究热点[1];后基因组学的蛋白组学,在目前也显得相当活跃,而其中很多高极性、难挥发、热不稳定的大分子有机化合物出现,对其检测有难度。质谱作为一种分析检测手段已经出现几十年,电喷雾质谱(ESI-MS)也已发展十几年,成为一种通用质谱技术,它所涵盖的分析应用领域极其广泛,电喷雾质谱的出现解决不挥发和热不稳定等化合物的分析,应用于中、高极性的化合物,可以检测的分子质量范围从300~2000u的小分子化合物到分子质量超过15000u的生物大分子[2],对于蛋白质、核酸等生物大分子在电喷雾质谱中容易形成多电荷峰,分子量测定准确度高,现今电喷雾质谱成为药学和生物医学研究领域重要的标志性工具,在定性肿瘤差异蛋白方面更是重要的工具,拥有良好的前景。
1 电喷雾质谱特点
1.1 电喷雾质谱的发展
电喷雾和质谱成功地结合,是由Dole及其合作者在1968年中首次阐述;1984年Yamashita和Fenn发表的论文更清晰地阐述电喷雾电离机理,并认为可以用作液质联用(LC/MS)的接口;20世纪90年代,仪器制造和实际应用都表现出高速增长和全面发展的态势。1989年,报告ESI离子源与傅里叶变换离子回旋共振质谱联用成功范例;1991年,Sin,Boyle和Whitehouse报道电喷雾/飞行时间质谱,实现更高的准确度,更高的分辨率;随后离子阱电喷雾质谱、电喷雾-四级杆-飞行时间串联质谱仪(ESI-Q-TOF-MS)为代表的仪器在各行业应用开来。
1.2 电喷雾过程
将溶于极性、挥发性溶剂(如甲醇,乙腈,丙酮等)的样品溶液通过电喷针传输,在电场作用下形成泰勒锥,在电喷针尖部形成雾状正或负离子富集,液滴通过溶剂的挥发逐渐缩小,其表面上的电荷密度不断增大;当电荷之间的排斥力克服表面张力时,液滴分裂,产生单个多电荷离子;生出的样品气相离子经质量分析器分析,从而测出它们的质荷比[3~6] 。
1.3 电喷雾电离的优势
电喷雾电离为一种软电离方式,即给样品较小的电离能量,可以得到不稳定化合物的分子离子峰,且谱图简单,主要用于定性分析。Loo等 [7]归纳出电喷雾质谱的4“S”特点:即灵敏( Sensitivity)、快(Speed) 、专一(Specificity),并能直接给出化学计量比(stoichiomotry)。电喷雾质谱的成功在于2个重要的部分,电喷雾提供相对简单的方法使非挥发性的溶剂形成气态,与此同时质谱提供更直接、灵敏度好的检测[8]。电喷雾质谱可以检测阿摩尔级别浓度的样品[2],并且ESI可在一级质谱(MS)条件下获得很强的待测物准分子离子峰,并且可借助MSn(n=2~10)对准分子离子进行多级裂解,进而获得更为丰富的结果信息[9]。ESI已成为一种成熟、高灵敏、快速的质谱技术。比较质谱的离子源(见表1),可以看出ESI的优势所在。
2 近期电喷雾质谱进展
近年来,电喷雾质谱已经不限于小分子的检测,伴随着蛋白组学、基因组学的发展,带动生物大分子分析的发展。蛋白等大分子化合物样品量少,不适合过于复杂的预处理过程,很多专家致力于提高该技术的离子化效率及减少样品预处理过程,能对复杂基体中的分析物进行简单、快速、实时分析。新发展出极低流速下的电喷雾质谱,被称为纳升电喷雾质谱(nanoESI/MS),电喷雾流速采用纳升级流速,流速低,产生的液滴体积小,稳定液流的流量越低,则电离效率几乎随之成比例地提高,对于蛋白样品量小的物质可以减少样品消耗量,又不会减弱信号强度,导致去溶剂化效率、离子化效率及离子转移至分析器的效率都比常规ESI源高,而且喷雾稳定性好[10]。对于电喷雾电离方式也发展出电喷雾解吸电离DESI、电喷雾萃取电离EESI 等,表2中按先后顺序总结电喷雾电离方式的发展。这些电离方式大多不经过样品预处理,可以进行实时、快速的质谱分析。
电喷雾的首要问题是样品的高纯度,因为一些不纯的物质易导致毛细管喷雾堵塞。近些年来,为避免ESI 堵塞,出现一些非毛细管喷射技术,这些技术利用不同的材料尖端形成电喷雾,如铜线及不锈钢针,用放电针为材料,直接离子化,避免毛细管堵塞现象,样品损失也减少,更适合微量样品的检测。最近,纸、牙签等尖端喷雾技术都成功地用于复杂混合样品的分析,使纸兼有导电和分离的作用,这项技术可以检测很多组织,对于医药中穿刺活检都可以进行检测,使得检测更方便、快捷[11]。
电喷雾质谱一般与液相质谱联用较多,进行分离鉴定,而一些新的液相色谱( LC) 分离技术,例如超高效液相色谱( UPLC) 和快速高分离液相色谱( RRLC),研究新液相色谱和电喷雾质谱的连接,更好、更快地完成医药测定鉴定过程。郭小芳等[12]采用RRLC-ESI-MS方式在20min测定生物碱类成分,马长振等[13]用UPLC-ESI-MS测定白茅根的分析,仅在35min内完成鉴定工作。这些新出现的电喷雾质谱都为更好、更快、更高效地进行分离鉴定做出积极贡献。
3 电喷雾质谱在医药中的应用
3.1 定性分析药物及天然产物
电喷雾质谱可以进行多级质谱,电喷雾软电离方式,导致一级全扫描质谱中主要得到的是分子离子峰,这种分子离子峰能反映被测物组成的分子量信息;二级串联质谱(MS2)可直接对粗分离物中的已知成分进行快速鉴定,还可以对样品中具有相同生药来源的未知化合物进行结构预测。这为天然产物的物质组成分析提供一种简单、快速、灵敏的方法,简化繁琐的分离、纯化过程[14]。
天然产物是新药开发的重要部分,目前使用的很多药物都直接或间接来自天然产物。许国旺等[15]人采用傅里叶变换电喷雾质谱用于鉴定丙二酰基人参皂苷,加入甲酸铵流动相进行优化,选定浓度为15mM,谱图效果最好,电喷雾为负离子模式,丙二酰基人参皂苷的多级质谱具有特征的中性丢失信息,中性丢失44,根据此特点,可用于该类化合物的定性分析,而最终测定结果均通过准确质量验证,实验测定值与理论值偏差小于2ppm,提供准确、灵敏的方法。张道来等[16]人采用正离子模式,在60min内鉴定罗氏车盘车样品的13种化合物,还对刺身皂苷进行分析,实验证明高效液相色谱-电喷雾质谱法能克服皂苷类物质分子内由于寡糖链存在导致难鉴别的困难,对于皂苷类化合物的鉴别及结构分析中显示越来越重要的作用。李娟等[17]等对青蒿素类药物的质谱裂解特征进行分析,采用注射泵直接进样,正离子分析模式,对准离子峰进行碰撞诱导解离(CID) 研究,更好、更快地研究青蒿素的代谢以及结构分析。大黄类化合物也是天然产物,马小红等[18]采用正负离子全扫描,同样进行CID二级扫描,负离子扫描得到谱图更清晰,更好地做好特征分析。胡杨等[19]等发现采用负离子模式,川穹质谱响应度高,进而对川穹进行化学成分分析。吴茱萸也是传统中药,高鹏等[20]采用正负离子模式分别研究裂解方式,并发现负离子的响应更高、定量更好,对今后半萜吲哚类生物碱的鉴定检测提供一定实验基础。李丽等[21]利用电喷雾质谱分析鉴定防风中的未知成分,采用正离子模式。
而对于抗生素,廖琼峰等[22]人研究庆大霉素采用电喷雾正离子模式,对其碎片峰进行分析,二级离子打碎,打碎脱去C环(氨基葡萄糖)碎片,说明C环与脱氧链霉胺之间的碳-氧键容易断裂,可更好地用于今后庆大霉素定性和定量分析。抗生素在食品中的应用近年来也大受关注,采用UPLC/MS/MS,乙腈、七氟丁酸水溶液作为流动相,采用正离子电喷雾模式,多反应离子监测(MRM),仅需时3min,精确度、准确度良好。方东升[23]利用电喷雾质谱为软电离方式,在全扫描一级质谱图上主要得到的是分子离子峰,通过分析直接得到化合物的分子量,从而推测出金霉素样品中的杂质成分,快速地对金霉素进行监控。朱侃等[24]采用质谱等一系列方式测定头孢克洛的结构,采用正离子模式得到头孢克洛的特征峰和纯度。霍佳丽等[25]采用ESI-Q-TOF-MS青霉素类抗生素、头孢菌素类抗生素及喹诺酮类药物进行稳定性研究。显示出快速稳定、所需样品少等优点,为今后电喷雾质谱在抗生素方面的应用做一定基础研究。
电喷雾质谱在中药配伍方面也有很重要的影响,越皓等[26]人研究附子不同配伍药对生物碱的影响和附子中双酯型生物碱毒性,研究配伍减毒使其更好地发挥药效作用,通过分析生附子水煎液的电喷雾质谱图,可以看出生附子中主要的3类生物碱(双酯型、单酯型和脂类生物碱),以及其他小分子的化合物,然后分别和各种药材配伍测定验证,乌头碱类生物碱在电喷雾条件下形成的离子峰相对强度与其物质的量成正比例关系,电喷雾质谱图中各离子的相对丰度可以说明对应离子的相对含量变化,来看清双酯型是否减少,是否有配伍无毒性。甘遂甘草配伍[27]研究水煎液中巨大戟二萜醇型化合物在质谱中离子强度的变化,对萜醇类能更好地检测。中药黄芪与当归配伍采用正离子模式一级扫描,得到特征峰后进行二级串联质谱分析,碰撞能量20%~40%,查看异丙酮类的成分变化,质谱谱图清晰、准确、灵敏度高[28]。闫静等[29]根据生物碱类化合物具有较强质子亲和势的特点,利用电喷雾质谱在电喷雾电离条件下极易形成质子化分子,进行马钱子与甘草的配伍测定,测定出有毒的成分降低。综上,利用电喷雾质谱技术可以很好地说明中药的配伍原则。
3.2 现代药物代谢和药物动力学
ESI电离特别温和,成为分析不稳定共轭代谢物的适合方法,确定药物在体内的代谢,以评估药物的安全性、有效性。ESI电离技术效率高,可以获得更低的检测下限,可以用于范围更大的结构类型。Karthick Vishwanathan
等[30]人运用电喷雾质谱测定人血浆中的莫西沙星,运用洛美沙星做内标,定量限为1ng/mL,能更好地检测出代谢产物,定量采用正离子模式,因为存在氨基和酮基,很容易质子化,而且检测时间短,仅用4min,时间短,灵敏度高。李秋莎等[31]应用LC-MS/MS法研究茶多酚在大鼠体内的多组分药动学,运用负离子模式,特异性很高,分析样品仅需4min,大大缩短分析时间,LLOQ能达到5ng/mL,检测灵敏度得以提高。
万益群等[32]对人体尿液中黄蝶呤与异黄蝶呤进行测定,蝶呤类化合物采用电喷雾质谱起到双重定性的作用,通过选择离子来进行定量,能提高灵敏度,2种蝶呤正离子信号较负离子信号相对强的多,经实验证明,黄蝶呤与异黄蝶呤在ESI+模式中全扫描质谱以离子峰[M+H]+稳定存在,采用健康人和癌症的尿液,分别进行定量分析,方法快捷、准确。
ESI离子源能电离80%~90% 的化合物,属于通用型离子源,适用于多组分筛选[33]。沈保华等[34]用电喷雾质谱对血液及尿液中及其代谢物的筛选及确证,采用正离子电喷雾,测定56种化合物绝大部分最低检测限小于0.1ng/mL,建立包含及其代谢物共61种化合物的精确相对分子质量数据库分析方法,Jun Qian等测定紫杉醇在人血浆中的药代动力学,0.3mL血浆,定量下限为1ng/mL。
马海英等[35]检测粪中黄山药总皂苷及其代谢产物。整体给予大鼠灌服黄山药总皂苷于给药后不同时间,采集尿及血清样品,用ESI- MS检测吸收入血成分,测定时选择负离子方式检测,先用全扫描一级质谱方式获得待测物的准分子离子峰[M- H]–,离子源温度为120℃,然后用ESI- MSn离子阱技术对准分子离子峰及其碎片离子峰进行多级质谱分析,获得相应的子离子质谱图。
高博彦等[36]测定复方酸枣仁汤的血浆代谢情况,在负离子模式下,仅进样10μL,在60min内,梯度洗脱,5%~90%乙腈溶液,检测到各色谱峰在负离子模式下的分子离子峰[M-H]–、[M+Cl]–,由分子峰测定可能的分子量,推断一定的结果,对比原有成分和人血吸收成分,有些许不同,含皂苷类的物质如酸枣仁,一般以原型或者苷元形式存在,一些含挥发油的物质入血较少。
周丽君等[37]测定注射用艾普拉唑钠用丁螺环酮作为内标,用比格犬做实验,最低浓度可以达到5μg/L,且在5min内出峰,采用电喷雾质谱简单快捷,特异性好,进行血药浓度的测定,与剂量呈线性。
陈永婧等[38]利用高分辨电喷雾四级杆飞行时间质谱,正离子扫描模式对膀胱癌血清和尿液代谢组学进行研究,对潜在的标志物进行筛选、鉴定,对代谢产物进行分析,对于电喷雾质谱而言非常快捷、方便。杨杰等[39]研究小柴胡汤对抑郁的影响,收集尿液,收集血液,正负离子同时扫描,看是否能应用于现在流行的抑郁疾病。
3.3 蛋白质方法
电喷雾特点在于可产生大分子化合物(肽,蛋白质)的多电荷离子,根据不同电荷数离子的质荷比可准确计算大分子化合物的分子质量和分析复杂生物介质中的样品,跟传统的质谱相比,扩大检测的Mr 范围,提高灵敏度,根据马安德等研究多肽的相对分子量问题,用电喷雾质谱测定蛋白质和多肤的相对分子质量,精确度可达到0.10%~0.01%。远比精度只有大约5%的聚丙烯酞膝凝胶电泳、凝胶过滤、蔗糖密度离心法等经典的蛋白质相对分子质量测定技术更快捷、更精确[40]。它还可与高效液相色谱(HPLC) 和高效毛细管电泳(CE) 等高效的分离方法相连接,结合2种系统分离和高灵敏、高准确度的优点,扩大质谱在生物领域的应用[7]。
电喷雾质谱对于鉴定凝胶电泳所分离的蛋白质提供有力的分析手段,通常途径是采用双向电泳的方式,分离出的斑点用胰蛋白酶酶解、提取,再用ESI-MS进行测定。孙明忠等[41]采用双向胶内差异凝胶电泳检测2,4-二硝基苯磺酸刺激人角质形成细胞HaCaT反应情况,选取的胶条做质谱分析,胶条的等电点、分子量和质谱分析的等电点、分子量基本吻合,进而继续对肽段进行研究。曾嵘等[42]结合双向电泳,测定胶内人肝癌细胞的蛋白组学,覆盖率达到72.5%,通过正常的肝细胞和肝癌细胞进行比对。牟芝蓉等检测维甲酸诱导肿瘤细胞分化有关蛋白质,用毛细管液相色谱和纳升电喷雾源串联的质谱。所有测定均在正离子方式下进行,经检测质量准确度小于0.1。何晓光[43]采用电喷雾质谱,正离子喷雾模式,筛选鉴定卵巢癌细胞乳源调节肽,为肿瘤等一系列因素提供治疗手段和依据。郭晔等[44]也用凝胶电泳和电喷雾质谱的方法对儿童急性淋巴细胞白血病的差异细胞蛋白进行分析测定。而对于N端封闭,测序仪不能很好地测序蛋白,电喷雾质谱可以结合软件更好地完成测序工作。现在更多采用免疫共沉淀方法(CO-IP)结合ESI-MS查看蛋白质之间的相互作用。电喷雾质谱允许在混合蛋白中蛋白质和蛋白质之间的反应,如乳清蛋白[45],用电喷雾质谱结合有关生化技术可以进行氨基酸序列分析、蛋白质翻译后修饰的结构推断等。孙伟等[46]对牛血清蛋白和马细胞色素C进行优化实验,采用5%~30%的乙腈洗脱梯度,使得胰酶酶切多肽更好地鉴定出来;进行重复性实验时,主要洗脱峰的保留时间差别不超过1min,表明重复性良好;并研究丰度抑制与高丰度蛋白分子量之间的关系,验证高丰度蛋白导致丰度抑制多,结合质谱数据依赖的鉴定技术,导致高丰度的蛋白重复,低丰度可能检测不到,检测结果冗余蛋白较多。
在应用质谱做蛋白组学实验、鉴定肽实验的时候,离子带电荷数受实验条件影响,比如说,仪器所使用的电压,还有溶液的浓度和流速等等。明显的是,ESI过程中肽的性质会很大程度地影响电荷数,比如说氨基酸数目和种类还有肽的形成等,ESI中肽电荷数量可以扩大质谱仪的检测极限[47]。
4 展望
医药生物领域迅速发展,电喷雾质谱的应用会更加发挥它相应作用。如何保证样品损失量少和分析速度快、分析量多是发展方向。为推断化学合成药物杂质结构提供有效依据;为现有药物含量测定提供标准;对药物代谢研究痕量成分提供准确定量要求;对于更复杂成分的中药提供检测手段,解决一定的分析难点;对基因重组蛋白及蛋白组的研究等,在这些方面,电喷雾质谱有重要理论和实际应用意义[48]。
目前电喷雾质谱的应用还存在一些问题,譬如对于大分子样品消耗较大,分析时间长,蛋白重复性不好,小分子低丰度蛋白经常漏检等。如何更快、更好地[49]建立高通量的药物筛选方法、寻找以致病蛋白为靶点的药物前体分子提供新的手段[50]、建立药物毒性安全方案等等,以便更好地服务医药行业是今后需要提升的方面。
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