GC-MS和交互移动窗口因子法分析药对枳壳-白术挥发油成分

佘金明^{1, 2}，唐嘉¹，华美玲²，熊峻²，李晓如¹

(1. 中南大学 化学化工学院，湖南 长沙，410083；

2. 常德职业技术学院 药学系，湖南 常德，415000)

摘要：采用气相色谱-质谱法分离检测药对枳壳-白术及其单味药的挥发油成分；利用交互移动窗口因子法对其共有组分进行比较分析；用质谱库结合保留指数进行定性, 并采用面积积分法进行定量分析。研究结果表明： 枳壳、白术和药对枳壳-白术的挥发油分别定性47，46和89个成分，占总峰面积比的92.64 %，92.29%和83.10%；药对枳壳-白术与枳壳、白术的共有组分分别为39和37个； 药对挥发油的主要组分来自枳壳与白术，二者大约各占50%。

关键词：枳壳；白术；药对；气相色谱-质谱；交互移动窗口因子法

中图分类号：O657          文献标志码：A         文章编号：1672-7207(2013)08-3137-05

Analysis of volatile constituents in herbal pair Fructus Aurantii-Rhizoma Atractylodis Macrocephalae

SHE Jinming^{1, 2}, TANG Jia¹, HUA Meiling², XIONG Jun², LI Xiaoru¹

(1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;

2. Department of Pharmacy, Changde Vocational and Technical College, Changde 415000, China)

Abstract: The volatile constituents in herbal pair (HP) and its single herbs were detected and analyzed by the method of gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS) and alternative moving window factor analysis (AMWFA) and by mass spectrometry library combining retention indices. Then, comparison analysis of common volatile constituents in herbal pair (HP) Fructus Aurantii (FA) –Rhizoma Atractylodis Macrocephalae (RAM) and its single herbs was performed. In total, 47, 46 and 89 volatile chemical components in volatile oil of FA，RAM and its herbal pair FA- RAM were separately determined qualitatively, accounting for 92.64 %,92.29% and 83.10% of total contents of volatile oil in FA，RAM and its herbal pair FA- RAM respectively. The results show that there are 39 common volatile constituents in herbal pair and single herb FA, and 37 common volatile constituents in herbal pair and single herb RAM.The volatile chemical components in herbal pair FA-RAM from single herb and FA from single herb RAM are all about 50%.

Key words: Fructus Aurantii;Rhizoma Atractylodis Macrocephalae;herbal pair;gas chromatography-mass spectrometry; alternative moving window factor analysis (AMWFA)

药对又称对药，是中医临床上常用的、相对固定的2个单味药的配伍形式，是复方的最小组成单位^[1]。对药对的化学成分进行研究可为复方的配伍研究提供化学基础。枳壳(Fructus Aurantii, FA)来源于芸香科植物酸橙及其栽培变种的干燥未成熟果实，味苦、辛、酸，性温，归脾、胃经，为中医常用理气药之一。白术(Rhizoma Atractylodis Macrocephalae，RAM)来源于菊科植物白术的干燥根茎，味苦、甘，性温，归脾、胃经，常用于健脾益气、燥湿利水^[2-3]。枳壳与白术配伍形成药对, 临床上称为枳术汤，具有固通并用之功效，主治心下痞闷。挥发油是解表药的有效成分，目前，解表药对枳壳-白术的挥发油成分未见报道。植物挥发油是复杂的分析体系，采用气相色谱-质谱(GC-MS)分析，色谱峰总存在重叠峰，难以解析，导致化合物的定性、定量分析难以进行。引入化学计量学方法(CRM)，可以有效地解决这一问题^[4-9]。GC-MS结合CRM是分析挥发油成分的有效工具^[10-15] ，如采用GC-MS结合CRM分析了陈皮^[6]挥发油，药对川芎-羌活^[7]、荆芥-防风^[8]、麻黄-桂枝^[13]和金银花-金银藤^[15]的挥发油，均取得了很好的效果。本文分别提取单味药枳壳、白术和药对枳壳-白术的挥发油，利用GC-MS对挥发油成分进行检测，并采用交互移动窗口因子分析法(AMWFA)^[4-6]对色谱重叠峰进行分辨，采用质谱库与保留指数^[16]相结合的方法对化合物进行定性，最后采用面积积分法进行定量，从而实现药对与其单味药的共有组分的比较分析。

1  实验部分

1.1  实验材料、试剂和仪器

材料：枳壳和白术，均购自湖南老百姓药业公司。

试剂：正构烷烃C₈-C₂₀和C₂₁-C₄₀(瑞士Fluka Chemika公司生产)；正己烷(分析纯)。

仪器：日本岛津QP20lO型气相色谱仪-质谱仪。

1.2  挥发油提取

单味药挥发油的提取：单味药各取50 g，按《中国药典》—部附录中“挥发油提取法”甲法提取^[17]。

药对挥发油的提取：称取干燥的枳壳、白术各25 g，以体积比1:7加水混合，按上述方法提取。

提取的挥发油溶于正己烷并置于冰箱保存。

1.3  正构烷烃参照系和挥发油的测定条件

色谱柱为OV-I(色谱柱长度×内径为30 m×0.25 mm)。升温程序如下：起始温度为60 ℃，以4 ℃/min的升温速度升至130 ℃，保持8 min，再以3 ℃/min升至230 ℃，维持5 min。载气为氦气，流速为1.0 mL/min，进口温度为250 ℃，界面温度为250 ℃。EI源电子能量为70 eV，离子源温度为200 ℃；倍增电压为0.9 kV，扫描范围为30~400原子质量单位，扫描速率为3.8次/s，溶剂延迟4.5 min。

2  结果与讨论

2.1  药对白术-枳壳与单昧药枳壳挥发油共有组分的比较与分析

图1所示为枳壳、白术和药对枳壳-白术挥发油的GC-MS总离子流图谱(TIC)。选取枳壳TIC中保留时间为21.721~22.680 min的X峰簇和药对枳壳-白术TIC中保留时间21.548~22.047 min的Y峰簇进行解析。

采用多组分光谱相关色谱和反投影多组分光谱分析，X和Y峰簇几乎完全互相包含于对方当中，说明所含成分一致。为进一步确定2体系中的共有组分数，采用AMWFA法进行共有秩分析。共有秩分析的结果表明X和Y 峰簇有3个共有组分。

图1  挥枳壳、白术和药对枳壳-白术发油的总离子图

Fig. 1  TIC curves of volatile oils of FA , RAM and HP FA-RAM

在获得2个体系中的共有组分数之后，再解析物质的纯质谱。按照AMWFA法，在共有组分数为1的区域，可以从其特征向量中获取对应的纯质谱。直接以X峰簇转换的二维数据为基矩阵，用移动窗口技术对整个Y矩阵(药对Y峰簇转换的二维数据)进行扫描(移动窗口数为3)，得到保留时间与共有组分数关系的共有组分秩图，如图2 (a)所示。在移动窗口扫描过程中，通过计算，得到各个时间点的质谱和相邻2点质谱的相似度。以相似度和保留时间作图，得到质谱自相关曲线，如图2(b)所示。在共有组分秩图中，可以获得3个共有组分数为l的区域(79~112，174~178和213~225)。其对应的质谱自相关曲线也出现了3个平台(R1，R2和R3)，且相似度几乎为100%。可从这3个平台中的任意一点分别提取共有组分的纯质谱，将解析出的质谱与NISTl07标准库进行匹配，可得到组分l，2和3分别为Trans-carveol，2-ethenyl-6-methyl-5- hepten-1-ol和Nerol，其相似度分别为95.722%，94.45%和98.02%。最后得到峰簇X和Y的色谱流出曲线，如图3所示。表明X和Y均为一个三组分重叠形成的峰簇。

图2  共有组分解析结果

Fig. 2  Resolution results of common components

图3  解析后的X峰簇和Y峰簇的色谱图

Fig. 3  Resolved chromatograms for X and Y peak clusters

2.2  组分的定量分析

对解析后的所有色谱采用面积积分法积分，可得到各个组分的定量分析结果，枳壳、白术和药对枳壳-白术中定性的化合物数分别为47，46和89个，定性组分分别占枳壳、白术和药对枳壳-白术挥发油总峰面积比的92.64 %，92.29%和83.10%。三者挥发油的主要化学成分见表1。

2.3  药对与单味药之间挥发性成分的比较

据表1，枳壳挥发油主要组分(峰面积比)为：D-苧烯(24.1%)；反-1,2-二(1-甲基乙烯基)-环丁烷；(34.66%)；γ-萜烯(10.43%)；β-沉香醇(12.45%)；β-月桂烯/(1.93%)。白术挥发油主要组分为：1,2,3,4-四氢-1-丁基异喹啉(63.21%)；大根香叶烯 D(7.42%)；α-衣兰油烯(4.43%)；6-异丙烯基-4,8a-二甲基-4a,5,6,7,8,8a-六氢-1H-萘-2-酮(4.66%)；石竹烯(1.56%)；棕榈酸(1.15%)。药对枳壳-白术挥发油主要组分为：D-苧烯(34.88%)；1,2,3,4-四氢-1-丁基(22.31%)异喹啉；里哪醇(6.17%)；大根香叶烯 D(4.74%)；6-异丙烯基-4,8a-二甲基-4a,5,6,7,8,8a-六氢-1H-萘-2-酮(2.41%)；γ-萜烯(1.77%)；反-1,2-二(1-甲基乙烯基)-环丁烷(1.40%)。从挥发油组分数及峰面积比看，药对挥发油组分来自于单味药枳壳和白术大约各占50%，单味药挥发油组分的峰面积比在药对中部分发生了变化。单味药中有些成分在药对中消失，同时，药对中也有一些新成分产生，其原因有待进一步研究。

表1  枳壳、白术及其药对挥发油主要化学成分

Table 1  Main chemical components of volatile from FA，RAM and HP FA-RAM

3  结论

(1) 枳壳、白术和药对中鉴定的化合物数量分别为47，46和89个，定性组分峰面积比分别占枳壳、白术和药对挥发油总含量的92.64%，92.29%和83.10%。

(2) 药对与单味药枳壳共有的挥发油组分为39个，与单味药白术共有的挥发油组分为37个。药对挥发油组分来自于单味药枳壳和白术大约各占50%，且单味药挥发油组分的峰面积比在药对中发生了变化。

(3) 通过AMWFA解析重叠色谱峰后进行定性定量分析，能大大提高分析的可靠性与准确度。GC-MS 技术结合化学计量学方法已成为研究药对中挥发油成分种类、含量变化及其机理的有力工具。

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State Pharmacopoeia Committee of the People’s Republic of China: Part I [M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2010: Appendix 17.

(编辑  陈灿华)

收稿日期：2012-11-12；修回日期：2013-01-15

基金项目：湖南省科技厅基金资助项目(2011SK3043)；常德市科技局基金资助项目(2012SK20)

通信作者：李晓如(1963-)，男，湖南武冈人，博士，教授，从事天然药物化学研究；电话：13055161032； E-mail：xrli@csu.edu.cn