生命科学仪器 2005 第3卷/第3期
川芎和当归挥发油成分的比较研究
丁明玉*1,马帅武2,刘德麟2
(1.清华大学化学系, 北京 100084; 2.中国中医研究院基础理论研究所, 北京 100700)
摘要 采用气相色谱-质谱法(GC-MS)分析了川芎和当归中的挥发油成分,并对两种药材中挥发油组成的种类和含量的差异做了比较。川芎和当归中挥发油得率分别为0.22%和0.10%,24种主要的挥发油成分得到了鉴定;川芎和当归中最主要的挥发油均为内酯类化合物,但川芎中挥发油成分的种类和含量明显多于当归。这一研究结果为研究川芎和当归药理作用的异同提供了化学基础。
关键词 挥发油,川芎,当归,气相色谱-质谱
川芎和当归都是最常用的中药材,它们的药理作用和化学成分具有很大的类似性。川芎和当归中的化学成分主要为挥发性成分和水溶性成分两大部分。文献所报道的川芎[1-3]和当归[4-6]的挥发油组成和含量依药材产地、研究者和采用的提取方法的不同而有很大差异。不过比较公认的是这两味药材最主要的挥发油成分都是藁本内酯。川芎中的主要挥发油成分还有3-丁叉苯酞、丁基苯酞、川芎内酯、松油烯-4-醇和2-丙叉-1-己酸-3-烯等。当归中的主要挥发油成分还有丁烯基苯酞、丁基苯酞、β-罗勒烯、α-蒎烯和正丁烯酜内酯等。
川芎和当归挥发油成分的药理作用在很大程度上与川芎和当归整体的药理作用相似,因此,川芎和当归挥发油应是这两味中药的重要有效成分。比较川芎和当归挥发油成分的异同之处,对研究这两味中药药理作用的相似性和差异将有重要价值。本文采用气相色谱-质谱法(GC-MS)对川芎和当归的主要挥发油成分进行了对比研究。
1.2
GC-MS分析条件
分离采用HP-5MS毛细管柱(30m×250μm×0.25μm,5%卞基硅烷)。
温度梯度:进样口温度:300℃;质谱离子源温度:230℃;载气(He)流速:1.0ml/min;分流进样,分流比100:1。
全扫描方式检测,质量范围20~400;进样量0.5μL;无溶剂延迟。
1.3川芎和当归挥发油成分的提取
分别采用适用于测定相对密度在1.0以下挥发油的提取器和适用于测定相对密度在1.0以上挥发油的提取器,按下述方法提取川芎和当归中的挥发油。
称取研细的川芎和当归原药材100g,置于烧瓶中,加适量水与数粒玻璃珠,振摇混合后,连接挥发油测定器与回流冷凝管。自冷凝管上端加水使充满挥发油测定器的刻度部分,并溢流入烧瓶时为止。置电热套中缓缓加热至沸,并保持微沸约5小时,至测定器中油量不再增加,停止加热,放置片刻,开启测定器下端活塞,将水缓缓放出,至油层上端到达刻度0线上面5mm处为止。放置1小时以上,再开启活塞使油层下降至其上端恰与刻度0线平齐,读取挥发油量,并计算供试品中含挥发油的百分数。所提挥发油经无水Na2SO4脱水后进行GC-MS分析。
1
1.1
实验部分
仪器与试剂
GC-MS仪器由HP6890气相色谱仪和HP5973质谱仪组成,数据处理与谱图分析采用HP化学工作站。
川芎药材(伞形科植物川芎Ligusticum chuanxiongHort. 的干燥根茎)购于四川灌县。当归药材(伞形科植物当归Angelica sinensis (Oliv) Diels的干燥根茎)购于甘肃岷县。实验中所用试剂为分析纯,水为重蒸去离子水。
*科技部社会公益专项(2001BIB00150)。 通信联系人:丁明玉
38
生命科学仪器 2005 第3卷/第3期
研究论文
2
2.1
结果与讨论
进行了鉴定,解析如下:
3-丁基苯酞:色谱峰19的质谱数据为m/z 190,133,105,77,与文献[7,8]报道的3-丁基苯酞的质谱数据一致。主要碎片离子形成如下:133(M+-C4H9),105(M+-C4H9-CO)。
3-丁叉苯酞:色谱峰20的质谱数据如下:m/z 188(M+,23),159(100),131(23),103(19),77(19),与文献[7]数据对比,确定其为3-丁叉苯酞。
Z-藳本内酯:色谱峰22的质谱数据为190(M+,66),161(100),148(84),133(18),105(51),77(28),55(41)。与文献[3]数据比较,色谱峰22对应于蒿本内酯的两个异构体Z-藳本内酯及E-藳本内酯。据文献[2]报道,GC-MS分析蒿本内酯时,Z-藳本内酯的峰远
气相色谱条件选择
为了将川芎和当归中的挥发油成分完全分开,选择较慢的程序升温速度,初始温度为60℃,然后以5℃/min的速度升温。川芎和当归的挥发油成分在30min后已较少出峰,此时温度为210℃,在温度升到200℃后可以用较快的升温速度,以此缩短分析时间。本实验采用的温度梯度为:
2.2GC-MS分析川芎和当归中挥发油成分
挥发油提取实验得到川芎和当归中相对密度在1.0以下的挥发油含量分别为0.22%和0.10%(ml/g),川芎和当归中均未提取到相对密度在1.0以上的挥发油,也就是说,当归中的挥发油总量不到川芎的一半。
川芎和当归中的挥发油样品依照上述实验条件进行GC-MS分析,色谱图如图1所示,通过计算机谱
远大于E-藳本内酯,故色谱峰22应为Z-藳本内酯。
洋川芎内酯A:色谱峰23的质谱数据与文献[9]中报道的洋川芎内酯A的质谱数据一致,即192(18),107(100),135(6)。碎片形成如下:192(M+),135(M+-C4H9),107(M+-C4H9-CO),79(M+—C4H9-CO×2)。
新蛇床内酯:对比色谱峰24与文献[9]新蛇床内酯的质谱图,确定色谱峰24为新蛇床内酯。其质谱数据为194(2),137(6.4),108(100),79(58)。主要碎片离子形成有194(M+),137(M+-C4H9),108(M+-C4H9-CHO),79(M+-C4H9-CHO)。
2.3川芎和当归中挥发油成分的
对比分析
前面已经提到当归中挥发油总量不到川芎的一半。从川芎和当归挥发油的GC-MS色谱图(图1)和表1可以进一步看出,川芎和当归中挥发油成分既有相似之处,又有所不同,主要体现在:
图1 川芎(A)和当归(B)挥发油成分的GC-MS
色谱图1.部分挥发油成分只在川芎
或当归中含有,而且川芎中挥发
油的种类明显多于当归。在24种主要挥发油成分中,川芎中有21种,而当归中只有14种。3,4,5,7,8,11,15,21,23和24号峰共10种挥发油成分,在川芎总挥发油中占了约45%,但在当归中却没有检测到这10种挥发油。6,9和12号峰这3种成分,在当归中占总挥发油中的约20%,在川芎中没有检测到它们。
2. 川芎和当归中均含有,
且在二者中所占相对比
39
库检索及与文献质谱数据对比,对24个主要化合物进
行了鉴定,结果列于表1。在川芎中,同时含有Z-藳本内酯、洋川芎内酯A和新蛇床内酯,这3种内酯成分的分离度不高,在计算相对峰面积时作为一个峰计算。
GC-MS谱图中保留较强的几个物质用计算机谱库检索结果的匹配度不高,结合有关文献资料数据分别
研究论文
生命科学仪器 2005 第3卷/第3期
表1 川芎、当归挥发油成分的气相色谱/质谱分析结果
例大致相等的挥发油成分有10,13,14,17和18号峰共5种;在川芎中所占相对比例显著大于当归的挥发油成分有2,16和19号峰3种;在当归中所占相对比例显著大于川芎的挥发油成分有1和22号峰2种。
3.在川芎和当归中,
内酯类挥发油成分所占的相40
对比例相差不大,且都在30%以上,但在川芎中有包
括藳本内酯在内的4种内酯,而在当归中只有藳本内酯一种内酯。
总而言之,川芎和当归的挥发油成分既有明显的相似性,也存在差异。它们有相当一部分的成分是相
生命科学仪器 2005 第3卷/第3期
研究论文
同的,但川芎中挥发油成分的含量比当归高,种类也比当归多。参考文献
[1][2][3]
Hong Zhanying,Wang Xuezhao,Le Jian,et al. J.Chin.Pharm.Sci.,2002, 11(2):31~34
钟凤林,杨连菊,吉力,等. 中国中药杂志,1996,21(3):147~151
石力夫,邓延昭,吴柏生. 药物分析杂志,1995,15(3):26~30
[4][5][6][7][8][9]
刘琳娜,梅其炳,程建峰.中成药,2002,24(8):621~623李桂生,马成俊,刘志峰,等.中草药,2001,32(7):581~583
戴斌,丘翠嫦.中草药,1996,27(2):77~78王普善,高宣亮.中草药,1985,16(3):41~42罗永明,张金梅,潘家祜,等.中国药学杂志,1994,29(12):714~715
李其生,熊文淑,潘家祜,等.中草药,1993,24(4):180~182
Comparison of volatile oil in Ligusticum chuanxiong and Angelica sinensis
Mingyu Ding1, Shuaiwu Ma2, Delin Liu2
(1. Department of Chemistry , Tsinghua University , Beijing 100084; 2. Institute of Basic Theory of TCM, China Academy of
Traditional Chinese Medicine, Beijing 100700)
Abstract The volatile oils in Ligusticum chuanxiong and Angelica sinensis were analyzed using gas chromatography-massspectrometry(GC-MS), and the class and content of the volatile oils in the two medicinal materials were compared. The yields of volatileoil were 0.22% and 0.10% for Ligusticum chuanxiong and Angelica sinensis, respectively, and 24 kinds of volatile oils were identified.The most volatile oil are lactones both in Ligusticum chuanxiong and Angelica sinensis, but the class and content of volatile oils inLigusticum chuanxiong is much than in Angelica sinensis. This results can provide a chemical groundwork for researching thedifferences and homologies of Ligusticum chuanxiong and Angelica sinensis in pharmacological actions.Keywords GC-MS, volatile oil, Ligusticum chuanxiong, Angelica sinensis
新闻动态
我国自主研发出兴奋剂检测芯片
在奥运会的百年历史上,在全球的大规模运动会上,还从未同时对所有的运动员进行过兴奋剂检测。
清华大学医学院教授、生物芯片北京国家工程研究中心主任程京告诉记者,采用我国自主研发的生物芯片,完全可以做到对大型运动会的所有运动员进行兴奋剂筛查。
在日前的博奥公司与全球最大的生物芯片制造商美国昂飞公司合作协议签约仪式上,程京介绍说,兴奋剂检测芯片的研制工作始于两年前,是“科技奥运”计划的一部分,目前该生物芯片及相关的设备、软件均已开发完毕。采用生物芯片进行兴奋剂筛查,与传统的检测手段相比,可以直接将数据输入计算机,迅速筛选出可疑的样本。在此基础上,再将可疑样本送到精密的检测仪器上进行复查,具有速度快、效率高的特点。他认为,一旦宣布采用这项技术,将对所有试图使用兴奋剂的运动员产生巨大的震慑力。
兴奋剂检测生物芯片的研制者是北京博奥生物芯片公司(暨生物芯片北京国家工程研究中心),它成立于2000年,是国家发改委批准的第一家以公司方式注册并运营的国家工程研究中心,目前已成为全球知名的生物芯片提供商和我国最大的生物芯片骨干企业,申请国内外专利62项。
程京表示,这项技术能否在2008年北京奥运会上得到应用,关键不在技术,而在于还有很多程序性的工作要做。4月25日,国际奥委会的相关官员考察了博奥公司,对这项技术很看好。根据有关规程,还需要全球多个兴奋剂检测方面的权威实验室试用,将兴奋剂检测芯片的结果与传统方法的结果进行比对,并出具独立评估报告,最后由国际奥委会的相关部门和北京奥组委决定是否采用。
生物芯片是一项集中了微加工技术、信息技术、生物技术的高新技术,被公认为生命科学领域的一次革命,由于起步较早,以及一批优秀的海外留学归国人员的加盟,目前我国的生物芯片研究水平处于世界前列。
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川芎和当归挥发油成分的比较研究
丁明玉*1,马帅武2,刘德麟2
(1.清华大学化学系, 北京 100084; 2.中国中医研究院基础理论研究所, 北京 100700)
摘要 采用气相色谱-质谱法(GC-MS)分析了川芎和当归中的挥发油成分,并对两种药材中挥发油组成的种类和含量的差异做了比较。川芎和当归中挥发油得率分别为0.22%和0.10%,24种主要的挥发油成分得到了鉴定;川芎和当归中最主要的挥发油均为内酯类化合物,但川芎中挥发油成分的种类和含量明显多于当归。这一研究结果为研究川芎和当归药理作用的异同提供了化学基础。
关键词 挥发油,川芎,当归,气相色谱-质谱
川芎和当归都是最常用的中药材,它们的药理作用和化学成分具有很大的类似性。川芎和当归中的化学成分主要为挥发性成分和水溶性成分两大部分。文献所报道的川芎[1-3]和当归[4-6]的挥发油组成和含量依药材产地、研究者和采用的提取方法的不同而有很大差异。不过比较公认的是这两味药材最主要的挥发油成分都是藁本内酯。川芎中的主要挥发油成分还有3-丁叉苯酞、丁基苯酞、川芎内酯、松油烯-4-醇和2-丙叉-1-己酸-3-烯等。当归中的主要挥发油成分还有丁烯基苯酞、丁基苯酞、β-罗勒烯、α-蒎烯和正丁烯酜内酯等。
川芎和当归挥发油成分的药理作用在很大程度上与川芎和当归整体的药理作用相似,因此,川芎和当归挥发油应是这两味中药的重要有效成分。比较川芎和当归挥发油成分的异同之处,对研究这两味中药药理作用的相似性和差异将有重要价值。本文采用气相色谱-质谱法(GC-MS)对川芎和当归的主要挥发油成分进行了对比研究。
1.2
GC-MS分析条件
分离采用HP-5MS毛细管柱(30m×250μm×0.25μm,5%卞基硅烷)。
温度梯度:进样口温度:300℃;质谱离子源温度:230℃;载气(He)流速:1.0ml/min;分流进样,分流比100:1。
全扫描方式检测,质量范围20~400;进样量0.5μL;无溶剂延迟。
1.3川芎和当归挥发油成分的提取
分别采用适用于测定相对密度在1.0以下挥发油的提取器和适用于测定相对密度在1.0以上挥发油的提取器,按下述方法提取川芎和当归中的挥发油。
称取研细的川芎和当归原药材100g,置于烧瓶中,加适量水与数粒玻璃珠,振摇混合后,连接挥发油测定器与回流冷凝管。自冷凝管上端加水使充满挥发油测定器的刻度部分,并溢流入烧瓶时为止。置电热套中缓缓加热至沸,并保持微沸约5小时,至测定器中油量不再增加,停止加热,放置片刻,开启测定器下端活塞,将水缓缓放出,至油层上端到达刻度0线上面5mm处为止。放置1小时以上,再开启活塞使油层下降至其上端恰与刻度0线平齐,读取挥发油量,并计算供试品中含挥发油的百分数。所提挥发油经无水Na2SO4脱水后进行GC-MS分析。
1
1.1
实验部分
仪器与试剂
GC-MS仪器由HP6890气相色谱仪和HP5973质谱仪组成,数据处理与谱图分析采用HP化学工作站。
川芎药材(伞形科植物川芎Ligusticum chuanxiongHort. 的干燥根茎)购于四川灌县。当归药材(伞形科植物当归Angelica sinensis (Oliv) Diels的干燥根茎)购于甘肃岷县。实验中所用试剂为分析纯,水为重蒸去离子水。
*科技部社会公益专项(2001BIB00150)。 通信联系人:丁明玉
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研究论文
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2.1
结果与讨论
进行了鉴定,解析如下:
3-丁基苯酞:色谱峰19的质谱数据为m/z 190,133,105,77,与文献[7,8]报道的3-丁基苯酞的质谱数据一致。主要碎片离子形成如下:133(M+-C4H9),105(M+-C4H9-CO)。
3-丁叉苯酞:色谱峰20的质谱数据如下:m/z 188(M+,23),159(100),131(23),103(19),77(19),与文献[7]数据对比,确定其为3-丁叉苯酞。
Z-藳本内酯:色谱峰22的质谱数据为190(M+,66),161(100),148(84),133(18),105(51),77(28),55(41)。与文献[3]数据比较,色谱峰22对应于蒿本内酯的两个异构体Z-藳本内酯及E-藳本内酯。据文献[2]报道,GC-MS分析蒿本内酯时,Z-藳本内酯的峰远
气相色谱条件选择
为了将川芎和当归中的挥发油成分完全分开,选择较慢的程序升温速度,初始温度为60℃,然后以5℃/min的速度升温。川芎和当归的挥发油成分在30min后已较少出峰,此时温度为210℃,在温度升到200℃后可以用较快的升温速度,以此缩短分析时间。本实验采用的温度梯度为:
2.2GC-MS分析川芎和当归中挥发油成分
挥发油提取实验得到川芎和当归中相对密度在1.0以下的挥发油含量分别为0.22%和0.10%(ml/g),川芎和当归中均未提取到相对密度在1.0以上的挥发油,也就是说,当归中的挥发油总量不到川芎的一半。
川芎和当归中的挥发油样品依照上述实验条件进行GC-MS分析,色谱图如图1所示,通过计算机谱
远大于E-藳本内酯,故色谱峰22应为Z-藳本内酯。
洋川芎内酯A:色谱峰23的质谱数据与文献[9]中报道的洋川芎内酯A的质谱数据一致,即192(18),107(100),135(6)。碎片形成如下:192(M+),135(M+-C4H9),107(M+-C4H9-CO),79(M+—C4H9-CO×2)。
新蛇床内酯:对比色谱峰24与文献[9]新蛇床内酯的质谱图,确定色谱峰24为新蛇床内酯。其质谱数据为194(2),137(6.4),108(100),79(58)。主要碎片离子形成有194(M+),137(M+-C4H9),108(M+-C4H9-CHO),79(M+-C4H9-CHO)。
2.3川芎和当归中挥发油成分的
对比分析
前面已经提到当归中挥发油总量不到川芎的一半。从川芎和当归挥发油的GC-MS色谱图(图1)和表1可以进一步看出,川芎和当归中挥发油成分既有相似之处,又有所不同,主要体现在:
图1 川芎(A)和当归(B)挥发油成分的GC-MS
色谱图1.部分挥发油成分只在川芎
或当归中含有,而且川芎中挥发
油的种类明显多于当归。在24种主要挥发油成分中,川芎中有21种,而当归中只有14种。3,4,5,7,8,11,15,21,23和24号峰共10种挥发油成分,在川芎总挥发油中占了约45%,但在当归中却没有检测到这10种挥发油。6,9和12号峰这3种成分,在当归中占总挥发油中的约20%,在川芎中没有检测到它们。
2. 川芎和当归中均含有,
且在二者中所占相对比
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库检索及与文献质谱数据对比,对24个主要化合物进
行了鉴定,结果列于表1。在川芎中,同时含有Z-藳本内酯、洋川芎内酯A和新蛇床内酯,这3种内酯成分的分离度不高,在计算相对峰面积时作为一个峰计算。
GC-MS谱图中保留较强的几个物质用计算机谱库检索结果的匹配度不高,结合有关文献资料数据分别
研究论文
生命科学仪器 2005 第3卷/第3期
表1 川芎、当归挥发油成分的气相色谱/质谱分析结果
例大致相等的挥发油成分有10,13,14,17和18号峰共5种;在川芎中所占相对比例显著大于当归的挥发油成分有2,16和19号峰3种;在当归中所占相对比例显著大于川芎的挥发油成分有1和22号峰2种。
3.在川芎和当归中,
内酯类挥发油成分所占的相40
对比例相差不大,且都在30%以上,但在川芎中有包
括藳本内酯在内的4种内酯,而在当归中只有藳本内酯一种内酯。
总而言之,川芎和当归的挥发油成分既有明显的相似性,也存在差异。它们有相当一部分的成分是相
生命科学仪器 2005 第3卷/第3期
研究论文
同的,但川芎中挥发油成分的含量比当归高,种类也比当归多。参考文献
[1][2][3]
Hong Zhanying,Wang Xuezhao,Le Jian,et al. J.Chin.Pharm.Sci.,2002, 11(2):31~34
钟凤林,杨连菊,吉力,等. 中国中药杂志,1996,21(3):147~151
石力夫,邓延昭,吴柏生. 药物分析杂志,1995,15(3):26~30
[4][5][6][7][8][9]
刘琳娜,梅其炳,程建峰.中成药,2002,24(8):621~623李桂生,马成俊,刘志峰,等.中草药,2001,32(7):581~583
戴斌,丘翠嫦.中草药,1996,27(2):77~78王普善,高宣亮.中草药,1985,16(3):41~42罗永明,张金梅,潘家祜,等.中国药学杂志,1994,29(12):714~715
李其生,熊文淑,潘家祜,等.中草药,1993,24(4):180~182
Comparison of volatile oil in Ligusticum chuanxiong and Angelica sinensis
Mingyu Ding1, Shuaiwu Ma2, Delin Liu2
(1. Department of Chemistry , Tsinghua University , Beijing 100084; 2. Institute of Basic Theory of TCM, China Academy of
Traditional Chinese Medicine, Beijing 100700)
Abstract The volatile oils in Ligusticum chuanxiong and Angelica sinensis were analyzed using gas chromatography-massspectrometry(GC-MS), and the class and content of the volatile oils in the two medicinal materials were compared. The yields of volatileoil were 0.22% and 0.10% for Ligusticum chuanxiong and Angelica sinensis, respectively, and 24 kinds of volatile oils were identified.The most volatile oil are lactones both in Ligusticum chuanxiong and Angelica sinensis, but the class and content of volatile oils inLigusticum chuanxiong is much than in Angelica sinensis. This results can provide a chemical groundwork for researching thedifferences and homologies of Ligusticum chuanxiong and Angelica sinensis in pharmacological actions.Keywords GC-MS, volatile oil, Ligusticum chuanxiong, Angelica sinensis
新闻动态
我国自主研发出兴奋剂检测芯片
在奥运会的百年历史上,在全球的大规模运动会上,还从未同时对所有的运动员进行过兴奋剂检测。
清华大学医学院教授、生物芯片北京国家工程研究中心主任程京告诉记者,采用我国自主研发的生物芯片,完全可以做到对大型运动会的所有运动员进行兴奋剂筛查。
在日前的博奥公司与全球最大的生物芯片制造商美国昂飞公司合作协议签约仪式上,程京介绍说,兴奋剂检测芯片的研制工作始于两年前,是“科技奥运”计划的一部分,目前该生物芯片及相关的设备、软件均已开发完毕。采用生物芯片进行兴奋剂筛查,与传统的检测手段相比,可以直接将数据输入计算机,迅速筛选出可疑的样本。在此基础上,再将可疑样本送到精密的检测仪器上进行复查,具有速度快、效率高的特点。他认为,一旦宣布采用这项技术,将对所有试图使用兴奋剂的运动员产生巨大的震慑力。
兴奋剂检测生物芯片的研制者是北京博奥生物芯片公司(暨生物芯片北京国家工程研究中心),它成立于2000年,是国家发改委批准的第一家以公司方式注册并运营的国家工程研究中心,目前已成为全球知名的生物芯片提供商和我国最大的生物芯片骨干企业,申请国内外专利62项。
程京表示,这项技术能否在2008年北京奥运会上得到应用,关键不在技术,而在于还有很多程序性的工作要做。4月25日,国际奥委会的相关官员考察了博奥公司,对这项技术很看好。根据有关规程,还需要全球多个兴奋剂检测方面的权威实验室试用,将兴奋剂检测芯片的结果与传统方法的结果进行比对,并出具独立评估报告,最后由国际奥委会的相关部门和北京奥组委决定是否采用。
生物芯片是一项集中了微加工技术、信息技术、生物技术的高新技术,被公认为生命科学领域的一次革命,由于起步较早,以及一批优秀的海外留学归国人员的加盟,目前我国的生物芯片研究水平处于世界前列。
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