荆防散与其单味药活性成分的比较分析

李晓如，张  斌，周  涛，邹  桥，梁逸曾

(中南大学 化学化工学院，湖南 长沙，410083)

摘  要：利用GC/MS法分离检测荆防散、单味药荆芥和防风的活性挥发油成分，采用交互移动窗口因子分析法(AMWFA)对药对与单味药活性挥发油成分的共有组分进行解析、定性，采用总体积积分法定量。研究结果表明：荆芥、防风和荆防散鉴定的化合物数目分别为36，29和42个，定性组分含量分别占荆芥、防风和荆防散挥发油总含量的81.80%，82.62%和85.98%；荆防散与荆芥、防风的共有活性组分分别为22和14个；荆防散的挥发油成分主要来自荆芥。

关键词：荆防散；气相色谱/质谱；交互移动窗口因子分析法；挥发油；共有组分

中图分类号：O657      文献标识码：A         文章编号：1672-7207(2008)05-0923-05

Comparison analysis of common active constituents between recipe Jingfangsan and its single herbs

LI Xiao-ru, ZHANG Bin, ZHOU Tao, ZOU Qiao, LIANG Yi-zeng

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

Abstract: Comparison analysis of common active constituents, between recipe Jingfangsan and its single herbs Herba Schizonepetae (HS) and Radix Saposhnikoviae (RS), was performed by GC-MS and the method of alternative moving window factor analysis (AMWFA). In total, 36, 29 and 42 volatile active components in essential oil of HS, RS and Jingfangsan were respectively determined qualitatively and quantitatively, accounting for 81.80%, 82.62% and 85.98% total contents of essential oil of HS, RS and Jingfangsan, respectively. The results show that there are 22 common active constituents between Jingfangsan and single herb HS, and 14 common active constituents between Jingfangsan and single herb RS. The volatile active components of Jingfangsan in number are almost the sum of that of two single herbs, and are mainly from single herb HS.

Key words: Jingfangsan; GC-MS; AMWFA; essential oil; common active constituents

配伍理论是中医基础理论的精华。单味药配伍后，复方的化学成分与单味药有何关系，合煎过程中发生什么变化，值得深入研究。荆防散为常用辛温解表复方^[1]。荆芥祛风解表，宣毒透疹，理血止痉，防风祛风解表，疏肝解痉，杀虫止痒^[2]。荆芥与防风配伍，既能散风寒，又能祛风热。二药配伍应用于临床，称为荆防散。荆防散的挥发油具有抗炎作用^[3]，但其化学成分未见报道。在此，本文作者采用GC/MS法分离检测复方荆防散、单味药荆芥(Herba Schizonepetae，HS)和防风(Radix Saposhnikoviae，RS)的挥发油成分，利用交互移动窗口因子分析法(alternative moving window factor analysis，AMWFA)^[4-6]对荆防散与其单味药荆芥和防风挥发油成分的共有组分进行比较分析，最后采用总体积积分法对各个共有组分定量。

1  实验部分

1.1  仪器与药品

仪器为日本岛津QP2010型气相色谱仪-质谱仪。荆芥和防风购自长沙市九芝堂药店，经湖南中医药研究院中药研究所鉴定。

1.2  挥发油提取

荆防散挥发油的提取：称取干燥的荆芥，防风各50 g，混合，按文献[7]中的方法提取。

单味药挥发油的提取：分别称取干燥的荆芥和防风各100 g，按照文献[7]中的方法提取。

1.3  挥发油的测定条件

色谱条件：色谱柱OV-1(长度×内径为30 m×0.25 mm)。 程序升温：起始温度40 ℃，以2 ℃/min升至120 ℃，再以10 ℃/min升至230 ℃，维持15 min。载气：He，流速为1.0 mL/min，进口温度为250 ℃，界面温度为280 ℃。质谱条件：EI源电子能量为70 eV，离子源温度为230 ℃，倍增电压为1.28 kV，扫描范围为20~400 原子质量单位；扫描速率为3.8 次/s，溶剂延迟2 min。

1.4  数据分析

数据分析在PentiumШ850计算机上进行，程序用Matlab6.1编写，所分辨的质谱在NIST107标准质谱库中检索。

2  结果与讨论

2.1  AMWFA法对荆防散与单味药防风挥发油共有组分的比较分析

由于解析二维色谱/光谱矩阵数据的化学计量学方法^[8-10]，均存在组分色谱选择性信息不够的问题，故本文作者建立了AMWFA法。该方法是一种可对2个复杂体系之间进行快速比较的分析方法，是多组分光谱相关色谱法(multi-component spectral correlative chromatography，MSCC)和子窗口因子分析法的结合和延伸。它通过挖掘2个体系中的选择性信息，不仅可以获得不同样本间的共有组分数，还能同时得到各物质对应的光谱或质谱信息，是一种针对复杂体系解析和快速比较分析的有力工具，其原理和分析方法见文献[4-6]。联用色谱技术结合化学计量学解析方法是分析中药复杂成分的常用而有效的工具^[11-14]，AMWFA法的提出是化学计量学解析方法的新发展。

图1所示为荆芥、防风和荆防散挥发油成分GC/MS总离子流图(TIC)。现以防风TIC中保留时间为41.53~42.40 min的X峰簇和荆防散TIC中41.50~42.30 min的Y峰簇(图2)为例进行解析。

图1  荆芥、防风和荆防散挥发油的总离子流图

Fig.1  TICs of volatile oils from HS, RS and Jingfangsan

图2  图1(b)中X峰簇(41.53~42.40 min)和图1(c)中Y峰簇(41.50~42.30 min)的总离子流图

Fig.2  TICs for X peak cluster within 41.53-42.40 min in Fig.1(b) and Y peak cluster within 41.50-42.30 min in Fig.1(c)

利用MSCC和IP-MSCC(反投影多组分光谱相关色谱图)得图3, 说明X 峰簇和Y峰簇具有相同的化学组分。采用AMWFA法进行共有秩分析，可进一步确定2个体系中的共有组分数。图4所示为共有秩分析的结果。图4中前2个拟合值几乎为0，从第3个拟合值开始逐渐增大，说明X 峰簇和Y峰簇包含有2个共有组分。

图3  MSCC和IP-MSCC的分析结果图

Fig.3  Results obtained by MSCC and IP-MSCC analysis

图4  共有秩分析结果图

Fig.4  Results of common rank analysis

获得了2个体系中的共有组分数后，随后解析物质的纯质谱。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。以X中的5~40区域为基矩阵，用移动窗口技术对Y中5~40区域进行扫描(移动窗口数为2)，得到保留时间与共有组分数关系的共有组分秩图(见图5(a))。在移动窗口扫描过程中，通过公式计算，得到各个时间点的质谱和相邻两点质谱的相似度。以相似度和保留时间作图，得到质谱自相关曲线(见图5(b))。在共有组分秩图中，可获得2个共有组分数为1的区域(11~42和46~82)。其对应的质谱自相关曲线也出现2个平台(如R₁和R₂所示)，且相似度几乎为1。可分别从这2个平台中的任意一点提取出共有组分的纯质谱，即组分1和组分2的质谱。最后得到峰簇X和Y的色谱图(图6)，X 和 Y均为二组分重叠峰簇。

图5  共有组分解析结果

Fig.5  Resolution results of common components

图6  解析后的X峰簇和Y峰簇的色谱图

Fig.6  Resolved chromatograms for X and Y peak clusters

2.2  挥发油组分的定量分析

对解析后的所有色谱采用总体积积分法积分，可得到各个组分的定量分析结果，荆芥，防风和荆防散鉴定的化合物数目分别为36、29和42个，定性组分含量分别占荆芥，防风和荆防散挥发油总含量的81.80%，82.62% 和85.98%，三者的主要成分见表1。

表1  荆芥，防风和荆防散挥发油的主要化学成分

Table 1  Main chemical components of volatile oils in RS, HS and Jingfangsan

2.3  荆防散与单味药荆芥和防风挥发油组分的比较

由表1可见，荆芥挥发油主要组分为：右旋薄荷酮、薄荷酮、2-辛醛、(2R-反)-5-甲基-2-(1-甲基乙烯基)环己酮、2-异亚丙基-5-甲基环己酮等；防风挥发油主要组分为：镰叶芹醇、苯亚甲基苯甲醛、正辛醛、正己醛、2，4-癸二烯醛等；荆防散挥发油主要组分为：(2R-反)-5-甲基-2-(1-甲基乙烯基)环己酮、右旋薄荷酮、辛酸、2-异亚丙基-5-甲基环己酮、(R)-1-甲基-4-(1-甲基乙烯基)环己烯、5-甲基-2-(1-甲基乙烯基)环己酮、镰叶芹醇等。

从挥发油组分数量及含量来看，荆防散挥发油组分主要来自于单味药荆芥，但化学组分种类基本为2个单味药的加和。

荆防散与单味药荆芥共有的挥发油组分为22个，与单味药防风共有的挥发油组分为14个。荆防散中挥发油还产生了一些新物质，如辛酸、5-甲基-2-(1-甲基乙烯基)环己酮和5-甲基-2-(1-甲基乙烯基)环己醇等。

3  结  论

a. 荆防散挥发油主要组分为：(2R-反)-5-甲基- 2-(1-甲基乙烯基)环己酮、右旋薄荷酮、辛酸、2-异亚丙基-5-甲基环己酮、(R)-1-甲基-4-(1-甲基乙烯基)环己烯、5-甲基-2-(1-甲基乙烯基)环己酮、镰叶芹醇等。

b. 荆防散挥发油组分主要来自于单味药荆芥，但化学组分种类基本上为2个单味药的加和。

c. 荆防散与单味药荆芥共有的挥发油组分为22个，与单味药防风共有的挥发油组分为14个。

参考文献：

[1] 胥庆华, 刘丽云, 赵瑞华. 中药药对大全[M]. 北京: 中国中医药出版社, 1996: 360.
XU Qing-hua, LIU Li-yun, ZHAO Rui-hua. Collection of drug pairs in traditional Chinese medicine[M]. Beijing: China Press of Traditional Chinese Medicine, 1996: 360.

[2] 田代华. 实用中药辞典[M]. 北京: 人民卫生出版社, 2000: 805-807, 1254-1256.
TIAN Dai-hua. Practical dictionary of traditional Chinese herbs[M]. Beijing: Publishing House of People’s Healthy, 2000: 805-807, 1254-1256.

[3] 沈映君. 中药解表方药研究[M]. 北京: 中国中医药出版社, 2005: 198-199.
SHEN Ying-jun. Study on exterior-releasing drugs and prescriptions in traditional Chinese medicine[M]. Beijing: China Press of Traditional Chinese Medicine, 2005: 198-199.

[4] Zeng Z D, Liang Y Z, Wang Y L, et al. Alternative moving window factor analysis for comparison analysis between complex chromatographic data[J]. J Chromatogr A, 2006, 1107: 273-285.

[5] 易伦朝, 梁逸曾, 曾仲大, 等. 交互移动窗口因子分析法用于二维数据重叠色谱峰的比较分析[J]. 高等学校化学学报, 2006, 27(11): 2052-2055.
YI Lun-zhao, LIANG Yi-zeng, ZENG Zhong-da, et al. AMWFA method applied to comparative analysis of two-dimensional data with overlapped peaks[J]. Chem J Chin Univ, 2006, 27(11): 2052-2055.

[6] 李晓如, 周 涛, 梁逸曾, 等. 药对川芎-羌活与其单味药挥发油共有组分的分析[J]. 药学学报, 2007, 42(10): 1082-1086.
LI Xiao-ru, ZHOU Tao, LIANG Yi-zeng, et al. Analysis of common volatile constituents in herbal pair chuanxiong rhizoma-notoperygium root and its single herb[J]. Acta Pharm Sin, 2007, 42(10): 1082-1086.

[7] 中华人民共和国药典委员会. 中华人民共和国药典: 一部[M]. 北京: 化学工业出版社, 2000: 675.
Pharmacopoeia Committee of People’s Republic of China. Pharmacopoeia of People’s Republic of China: Part Ⅰ[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2000: 675.

[8] XU Chen-jian, JING Jian-hui, LIANG Yi-zeng. Evolving window orthogonal projections method for two-way data resolution[J]. Analyst, 1999, 124(10): 1471-1476.

[9] LIANG Yi-zeng, Kvalheim O M, Keller H R, et al. Heuristic evolving latent projections—Resolving 2-way multicomponent data. 2. Detection and resolution of minor constituents[J]. Anal Chem, 1992, 64(8): 946-953.

[10] Manne R, Shen H L, Liang Y Z. Subwindow factor analysis[J]. Chemometr Intell Lab Syst, 1999, 45(1/2): 171-176.

[11] LI Xiao-ru, LAN Zheng-gang, LIANG Yi-zeng. Analysis of the volatile chemical constituents of radix paeoniae rubra by GC-MS and chemometric resolution[J]. J Cent South Univ Technol, 2007, 14(1): 57-61.

[12] LI Xiao-ru, LIANG Yi-zeng, GUO Fan-qiu. Analysis of volatile oil in rhizoma ligustici chuanxiong–radix paeoniae rubra by gas chromatography-mass spectrometry and chemometric resolution [J]. Acta Pharm Sinica, 2006, 27(4): 491-498.

[13] CHEN Yong, LI Xiao-ru, ZHAO Jun, et al. Chemical components analysis of volatile oil in drug pair herba ephedrae-ramulus cinnamomi by GC-MS and CRM[J]. J Cent South Univ Techol, 2007, 14(4): 509-513.

[14] 李晓如, 梁逸曾, 郭方遒, 等. 气相色谱/质谱与化学计量学法分析测定药对桃仁-红花挥发油[J]. 分析化学, 2007, 35(4): 532-536.
LI Xiao-ru, LIANG Yi-zeng, GUO Fan-qiu, et al. Analysis of volatile oil in semen persicae-flos carthami by GC-MS and CRM[J]. Anal Chem, 2007, 35(4): 532-536.

通信作者：李晓如(1963-)，男，湖南武冈人，教授，从事天然药物化学研究；电话：0731-8836376；E-mail: xrli@mail.csu.edu.cn