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研究黃精炮制前后呋喃類化學成分的變化論文
黃精是百合科黃精屬多種植物的根莖。2010年版中國藥典收載了滇黃精PolygonatumkingianumColl.etHemsl.、黃精PolygonatumsibiricumRed.、多花黃精Polygonatumcyrtonema Hua的干燥根莖入藥。黃精為臨床常用補益藥,其性味甘平,有補氣養陰、健脾、潤肺、益腎等功效,主治脾胃氣虛、體倦乏力、胃陰不足、口干食少、肺虛燥咳、勞嗽咳血、精血不足、腰膝酸軟、須發早白、內熱消渴等癥。黃精炮制過程加熱時間長,溫度較高,含有大量的糖類成分,提示炮制過程中可能產生了還原糖與氨基酸的Maillard(美拉德)反應,測定制黃精中5-羥甲基糠醛(5-HMF)的含量也進一步證實了Maillard反應的發生。有研究表明,糖和氨基酸通過Maillard反應產生呋喃、甲基呋喃、乙醛和羥乙醛等化合物。本實驗通過頂空靜態進樣-氣相色譜-質譜法(HS-GC-MS法)研究3種來源黃精在兩種炮制方法炮制前后的呋喃類成分,鑒定揮發性成分43種,包括呋喃類、醛類、酮類等,其中呋喃類成分所占比例大,因此利用庚酸甲酯為內標,半定量測定糠醛、5-甲基糠醛、5-羥甲基糠醛等11種呋喃類成分含量。通過研究黃精炮制過程中的揮發性Maillard反應產物,為進一步進行黃精的炮制過程化學成分變化研究提供了依據。
1 儀器與試藥
7697A-7890A-5975C頂空-氣相色譜-質譜聯用儀(美國Agilent公司),自帶EnhancedData質譜數據處理軟件(配有NIST11譜庫);SartoriusCP225D型電子天平(德國Sartorius公司)。無水乙醇(HPLC 級,美國J.T.Baker公司);庚酸甲酯對照品(美國Sigma公司,質量分數≥99.8%)。黃精藥材購自江西省樟樹市藥材市場,經江西中醫藥大學藥學院付小梅副教授鑒定,分別為百合科植物滇黃精Polygonatum kingianum Coll.etHemsl.、黃精Polygonatumsibiricum Red.、多花黃精Polygonatumcyrtonema Hua的干燥根莖。
2 方法與結果
2.1 不同黃精炮制品的制備
2.1.1 炆黃精:
取黃精藥材,凈選后,清水漂1d,取出,瀝干,放入炆藥罐內炆24h,至藥熟透汁盡,取出,50℃干燥,加20%黃酒噴灑均勻,悶潤,待酒吸盡,蒸制4h,燜一夜,取出,放入烘箱內50℃干燥,低溫粉碎,過40目篩,備用。
2.1.2 蒸黃精:
取黃精藥材,凈選后,加20%黃酒噴灑均勻,悶潤,待酒吸盡,蒸制24h,取出,稍晾,拌回蒸液,再晾至六成干,放入烘箱內50℃干燥,低溫粉碎,過40目篩,備用。2.2 HS-GC-MS條件2.2.1 頂空進樣條件:爐溫:100 ℃;平衡時間:40min;振搖速度:中速;進樣閥溫度:120 ℃;進樣傳輸線溫度:150℃。樣品瓶填充模式:流量至壓力,加壓壓力:15psi;壓力平衡時間:0.1min。定量環填充壓力:10.5psi;平衡時間:0.05min,進樣時間:1min。
2.2.2 色譜條件:
色譜柱:HP-VOC(60m×320μm,0.25μm);進樣口溫度:250 ℃;分流比:5∶1;載氣為99.999%高純氦氣,恒流模式,流速:1.0mL/min;升溫程序:40 ℃保持3min后,以4 ℃/min升至250℃,保持5min。
2.2.3 全掃描模式質譜條件:
掃描范圍:35~450amu;電離方式:EI(70eV);溶劑延遲7min;離子源溫度:230℃;四級桿溫度:150℃。
2.2.4 選擇性離子掃描質譜條件:
選擇待測的11種呋喃類化合物的特征離子各兩個,一個用于定量分析,一個用于輔助定性分析,離子駐留時間:30ms。
2.3 內標溶液(IS)的制備
精密稱取庚酸甲酯對照品6.8mg于10mL量瓶中,加無水乙醇溶解并定容至刻度,搖勻,制成濃度為680μg/mL的溶液。
2.4 供試品的制備
取黃精藥材粉末0.5g,精密稱定,置20mL頂空瓶中,加入20μL內標儲備液,用壓蓋器壓緊后,進樣分析。
2.5 結果
2.5.1 HS-GC-MS定性結果:
采用HS-GC-MS聯用儀在全掃描模式下,分析加熱至100℃時滇黃精的揮發性化學成分。經NIST11譜庫檢索,結合保留時間鎖定,共鑒定出43個化合物,另有兩個化合物因匹配度較低未能定性。采用峰面積歸一化法計算各化合物的相對百分含量。滇黃精的揮發性成分主要為呋喃類、酮類、有機酸類、醛類、酯類、醇類等成分,其中呋喃類成分含量最多,且糠醛的百分含量最高,為16.29%。呋喃類成分是Maillard反應的初級產物,它們與氨基化合物反應后能聚合生成大分子的類黑精類成分。研究表明,呋喃類化合物多具有較強的生物學活性,如:糠醛有角質促成以及止癢、殺蟲、滅菌等作用,用于神經性皮炎、銀屑病、慢性濕疹及角化性皮膚病等。但糠醛蒸氣有強烈的刺激性,并有麻醉作用,動物吸入、攝入或經皮膚吸收均可引起急性中毒,表現有呼吸道刺激、肺水腫、肝損害、中樞神經系統損害、呼吸中樞麻痹,以致死亡。5-羥甲基糠醛是一種能有效防治神經退行性疾病、認知損害和抗心肌缺血的心血管病藥物,但同時對人體橫紋肌和內臟有損害。因此,研究并控制呋喃類成分的含量對于制定黃精的質量標準具有重要的意義。
2.5.2 黃精揮發性成分中呋喃類化合物的分析:
為考察呋喃類成分在不同種類的黃精和炮制前后的變化情況,采用選擇離子法,以庚酸甲酯為內標,對黃精揮發性成分中11種呋喃類化合物進行了半定量分析。各化合物的特征離子,選擇離子流圖。各黃精中成分含量最高的是糠醛,經過兩種方法炮制后,除部分情況1-(2-呋喃基)-乙酮及2-戊基呋喃含量減少,其余9種呋喃類成分含量大多有所增加。多花黃精和滇黃精中糠醛含量很高,但黃精中糠醛含量較低,高低相差近20倍,可見不同來源的黃精所含糠醛類成分含量差異很大,多花黃精≈滇黃精>黃精。對于不同的炮制方法,糠醛類成分含量,蒸法>炆法。
3 討論
3.1 黃精揮發性成分中呋喃類化學成分的定量方法
由于缺少相關的對照品,實驗中以庚酸甲酯為內標,采用內標法對呋喃類化學成分進行了半定量分析。為保證分析結果的穩定可靠,按照“2.4”項下方法平行制備6個樣品,進樣分析。對于得到的選擇離子流圖,提取各化合物的定量離子,記錄峰面積,各化合物與內標峰面積相比后,以內標加入量為參照,計算各化合物的相對含量,進而考察方法的重復性。11種呋喃類化合物半定量結果的相對標準偏差在2.34%~4.75%之間,可以滿足定量分析的要求。
3.2 靜態頂空進樣技術的運用
傳統分析揮發性成分的方法是采用水蒸氣蒸餾或有機溶劑提取再進行氣相色譜分析。水蒸氣蒸餾和有機溶劑提取會損失掉一些相對分子質量低的萜類和小分子量的酯類等易揮發的化合物,小分子化合物對揮發油的氣味起著重要的作用。采用頂空分析(headspaceanalysis)法分析揮發性產物,可以為中藥氣味組成提供化學信息,提供中藥藥性判定的物質基礎依據。頂空分析包括靜態頂空分析、動態頂空分析(又名吹掃捕集)、頂空-固相微萃取三大類。頂空靜態進樣技術在樣品前處理方面具有操作簡單、快捷、節約藥材等優點。本研究結果表明,在對黃精炮制前后揮發性成分分析過程中,樣品消耗量僅為0.5g,并且整個提取過程高度自動化,減少了人為因素的影響。對11種呋喃類化合物的半定量研究表明,本法可作為快速檢測黃精揮發性成分的方法,不同來源的黃精經過不同的炮制后,11種呋喃類化合物的含量變化明顯。呋喃類化合物作為黃精炮制過程中發生的Maillard反應產物,為黃精炮制過程中Maillard反應的進一步研究提供了物質基礎,同時為科學制訂黃精的質量標準提供可靠的依據。
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