張斌，李曉如，梁逸曾

（1. 中南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410083；2. 長(zhǎng)沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410004）

鼎藥方枳白黃的GC-MS測(cè)定和交互移動(dòng)窗口因子法分析

張斌1， 2，李曉如1，梁逸曾1

（1. 中南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410083；2. 長(zhǎng)沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410004）

鼎藥方是僅含3個(gè)單味藥的方劑，是藥對(duì)方基礎(chǔ)上的又一種復(fù)方基本形式，比藥對(duì)能更好地揭示復(fù)方的配伍機(jī)制，采用GC-MS法分離測(cè)定鼎藥方枳白黃（FA-AM-RS）、單味藥枳殼（FA）、白術(shù)（AM）和黃芩（RS）的揮發(fā)油成分，結(jié)合交互移動(dòng)窗口因子法（AMWFA）對(duì)其共有組分進(jìn)行比較分析， 得到鼎藥方及其3個(gè)單味藥的純色譜曲線和質(zhì)譜圖；用質(zhì)譜庫(kù)結(jié)合保留指數(shù)進(jìn)行定性， 采用總體積積分法進(jìn)行定量。研究結(jié)果表明：鼎藥方枳白黃、單味藥枳殼、白術(shù)和黃芩分別定性出89，47，46和17種化學(xué)成分，分別占揮發(fā)油總體積的84.18%，92.64%，92.29% 和80.99%；鼎藥方與枳殼共有組分39個(gè)，與白術(shù)共有組分37個(gè)，與黃芩共有組分8個(gè)，其揮發(fā)油組分主要來(lái)自于枳殼和白術(shù)。

鼎藥方；枳殼；白術(shù)；黃芩；氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）；交互移動(dòng)窗口因子法（AMWFA）

鼎藥方是指僅含3個(gè)單味藥的方劑，是復(fù)方中除藥對(duì)方外最小的基本單位，是復(fù)方的又一種基本形式。對(duì)藥對(duì)方、鼎藥方的研究為中藥復(fù)方的配伍研究提供了最基本、最可靠的模式和依據(jù)［1］。多個(gè)單味藥的復(fù)方配伍關(guān)系非常復(fù)雜，給研究帶來(lái)極大困難，而目前人們對(duì)藥對(duì)方的研究欠全面。鼎藥方對(duì)復(fù)方化學(xué)成分的研究、中藥配伍規(guī)律的掌握及創(chuàng)制新的復(fù)方具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義［2-3］。鼎藥方枳白黃（由單味藥枳殼、白術(shù)和黃芩組成）是中藥燥濕利水的常用復(fù)方。枳殼（ fructus aurantii ）味苦、辛、酸，性溫，歸脾、胃經(jīng)，為中醫(yī)常用理氣藥之一。白術(shù)（atractylodes macrocephala）味苦、甘，性溫，歸脾、胃經(jīng)，中藥上常用于健脾益氣、燥濕利水［4］。黃芩（radix scutellariae）味苦、寒，清熱燥濕，瀉火解毒，涼血安胎。本文作者分別提取鼎藥方枳白黃及其單味藥的揮發(fā)性成分，利用GC-MS進(jìn)行分離檢測(cè)，結(jié)合交互移動(dòng)窗口因子法（AMWFA）對(duì)其共有組分進(jìn)行比較分析，完成多組分復(fù)雜體系的解析，應(yīng)用質(zhì)譜庫(kù)相似度匹配和計(jì)算保留指數(shù)對(duì)各組分進(jìn)行定性，采用總體積積分法進(jìn)行定量［5-8］，比較鼎藥方與單味藥的揮發(fā)油成分，分析配伍前后揮發(fā)油成分的變化。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1儀器和藥材

儀器為日本島津QP2010型氣相色譜儀-質(zhì)譜儀。藥材為：黃芩、白術(shù)、枳殼，均購(gòu)自九芝堂大藥房；正構(gòu)烷烴C8～C20和C21～C40（瑞士Fluka Chemika公司）；正己烷（分析純）。

1.2揮發(fā)油提取

稱取干燥的鼎藥方（其中，黃芩75 g，白術(shù)75 g，枳殼75 g），按文獻(xiàn)［9］中的揮發(fā)油提取法提取。

1.3揮發(fā)油和正構(gòu)烷烴參照系的測(cè)定條件

色譜條件：色譜柱為 OV-I（長(zhǎng)度×內(nèi)徑為 30.00 m×0.25 mm）。升溫程序如下：起始溫度為40 ℃，以2 ℃/min升至120 ℃，再以10 ℃/min升至230 ℃，維持20 min。載氣為He，流速為1.0 mL/min，進(jìn)口溫度為250 ℃，界面溫度為280 ℃。質(zhì)譜條件：EI源電子能量為70 eV，離子源溫度為230 ℃，倍增電壓為1.28 kV，質(zhì)荷比m/z掃描范圍為20～600，掃描速率為3.8 次/s，溶劑延遲2 min。

1.4數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析在Gateway T8100計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，程序用MATLAB 6.5編寫， 用NIST107質(zhì)譜庫(kù)進(jìn)行檢索。

2　結(jié)果與討論

2.1AMWFA原理

交互移動(dòng)窗口因子分析法（AMWFA法）［10］作為化學(xué)計(jì)量學(xué)的另一種分析二維數(shù)據(jù)的方法，其實(shí)質(zhì)是多組分光譜相關(guān)色譜法［11］（MSCC）的拓展，目標(biāo)是對(duì) 2個(gè)體系中的2組二維數(shù)據(jù)片段進(jìn)行比較分析，最后得到2組二維數(shù)據(jù)片段中的共有組分定性結(jié)果。其方法為：先在一個(gè)體系中確定1個(gè)目標(biāo)矩陣A，再利用單點(diǎn)投影法在另一個(gè)體系中找到相關(guān)的基本矩陣B，利用矩陣A的信息對(duì)矩陣B進(jìn)行正交投影，從中提取兩者中共有光譜信息，即得到光譜相關(guān)色譜圖（MSCC）。反過(guò)來(lái)，將B作為目標(biāo)矩陣，A作為基本矩陣進(jìn)行對(duì)比分析，得到反投影多組分光譜相關(guān)色譜圖（IP-MSCC）。

2.2AMWFA法對(duì)鼎藥方枳白黃與單昧藥白術(shù)揮發(fā)油共有組分的比較與分析

（3）第一次討論。分發(fā)病例資料，列出學(xué)習(xí)目的，指導(dǎo)學(xué)生利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等途徑查找資料，并進(jìn)行篩選整理。

圖1所示為枳殼、白術(shù)、黃芩和鼎藥方枳白黃揮發(fā)油的GC-MS總離子流圖譜（TIC）。選取白術(shù)TIC中的X峰簇（保留時(shí)間為51.692～52.300 min）和鼎藥方枳白黃TIC中的Y峰簇（保留時(shí)間為51.743～52.222 min）進(jìn)行解析。

根據(jù)方法原理，由AMWFA法獲得的多組分光譜相關(guān)色譜圖（MSCC）和反投影多組分光譜相關(guān)色譜圖（IP-MSCC）見圖2。由圖2可知：掃描點(diǎn)20～140區(qū)域內(nèi)曲線與橫坐標(biāo)幾乎平行，中間的凸起是噪聲引起，說(shuō)明X和Y峰簇互相包含于對(duì)方中，所含成分一致。圖3所示為共有秩分析結(jié)果，給出了2個(gè)體系中共有組分的關(guān)系：前3個(gè)擬合值幾乎為0，從第4個(gè)開始明顯增大，說(shuō)明X和Y 峰簇有3個(gè)共有組分。

下面獲取這 3個(gè)共有組分的純質(zhì)譜。按照AMWFA 法，在共有組分?jǐn)?shù)為1 的區(qū)域，可以從其特征向量中獲取對(duì)應(yīng)的純質(zhì)譜。以白術(shù)的色譜峰簇設(shè)為A矩陣，鼎藥方枳白黃的色譜峰簇設(shè)為B矩陣，以A矩陣的5～120區(qū)域?yàn)榛仃?，用移?dòng)窗口技術(shù)對(duì)B矩陣中的5～160區(qū)域進(jìn)行掃描（移動(dòng)窗口數(shù)為3），建立共有組分秩圖（圖4（a））及質(zhì)譜自相關(guān)曲線（圖4（b））。在共有組分秩圖中，有3個(gè)共有組分?jǐn)?shù)為 1 的區(qū)域，其對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜自相關(guān)曲線也出現(xiàn) 3個(gè)平臺(tái)（見圖4（b）中R1，R2和R3）。可分別從這 3個(gè)平臺(tái)中任意1點(diǎn)提取出共有組分的純質(zhì)譜，即組分 1，2 和3的質(zhì)譜。鑒定出3個(gè)共有組分為 2-吡啶乙胺、乙酰丙酮-1，3-丁二烯和葉吡咯，其相似度分別為95.72%，94.45%和98.02%。圖5所示為解析后得到峰簇X和Y的色譜圖，其為1 個(gè)3組分重疊形成的峰簇。

圖1　枳殼、白術(shù)、黃芩和枳白黃揮發(fā)油的總離子圖譜Fig. 1　TICs of volatile oils of FA ， AM， RS and FA-AM-RS

圖2　MSCC和 IP-MSCC分析結(jié)果Fig. 2　Results obtained by MSCC and IP-MSCC analysis

2.3保留指數(shù)

VANDEN 等［12］定義了程序升溫保留指數(shù)：rt=100n+100［（tx-tn）/（tn+1-tn）］。式中：t為保留時(shí)間；x為待分析的化合物的碳原子數(shù)；n和n+1分別為正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)。本文使用此公式計(jì)算程序升溫保留指數(shù)。

2.4揮發(fā)油組分的定量分析

2.5鼎藥方與單味藥之間揮發(fā)性成分的比較分析

由表1可見：鼎藥方枳白黃揮發(fā)油主要組分為D-苧烯（25.67%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），松油烯（2.75%），大根香葉烯 D（5.32%）和 1，2，3，4-四氫-1-丁基異喹啉（15.67%）；枳殼揮發(fā)油主要組分為D-苧烯（23.90%），反-1，2-二（1-甲基乙烯基）-環(huán)丁烷（30.66%），γ-萜烯（11.37%）和 β-沉香醇（11.55%）；白術(shù)揮發(fā)油主要組分為大根香葉烯 D（7.56%），α-衣蘭油烯（5.35%），1，2，3，4-四氫-1-丁基異喹啉（60.37%）和桉葉油醇（5.60%）；黃芩揮發(fā)油的主要組分為乙酰苯（44.24%）、萘（4.96%）、十七烷（5.30%）和十三烷酸（10.47%）；從揮發(fā)油組分?jǐn)?shù)及含量看，鼎藥方揮發(fā)油組分來(lái)自于單味藥枳殼和白術(shù)，大約各占一半，黃芩的成分很少。單味藥中有些成分在鼎藥方中消失，同時(shí)鼎藥方中也有一些新成分產(chǎn)生，其原因可能在于合煎中發(fā)生了化學(xué)變化。

圖3　共有秩分析結(jié)果Fig. 3　Results of common rank analysis

圖4　共有組分解析結(jié)果Fig. 4　Resolution results of common components

表1　枳殼、白術(shù)、黃岑及其鼎藥方主要化學(xué)成分Table 1 Main chemical components of volatile oils in FA， AM， RS and FA-AM-RS

圖5　解析后的X峰簇和Y峰簇的色譜圖Fig. 5　Resolved chromatograms for X and Y peak clusters

3　結(jié)論

1） 鼎藥方枳白黃、單味藥枳殼、白術(shù)和黃芩分別定性出89，47，46和17種組分，定性組分體積分別占鼎藥方枳白黃、枳殼、白術(shù)和黃芩揮發(fā)油總體積的84.18%，92.64 %，92.29%和80.99%。

2） 鼎藥方與單味藥枳殼共有的揮發(fā)油組分為 39個(gè)，與單味藥白術(shù)共有的揮發(fā)油組分為37個(gè)，與單味藥黃芩共有的揮發(fā)油組分為8個(gè)。

3） 鼎藥方揮發(fā)油組分主要來(lái)自于單味藥枳殼和白術(shù)，大約各占一半，來(lái)自黃芩的揮發(fā)油組分很少，原因可能在合煎過(guò)程中發(fā)生了化學(xué)變化。

［1］ 胥慶華， 劉麗云， 趙瑞華.中藥藥對(duì)大全［M］. 北京： 中國(guó)中醫(yī)藥出版社， 1996： 360.

XU Qinghua， LIU Liyun， ZHAO Ruihua. Collection of drug pairs in traditional Chinese medicine［M］. Beijing： Traditional Chinese Medicine Press， 1996： 360.

［2］ 徐國(guó)龍. 試論中藥藥對(duì)組成的原則與方式［J］. 中國(guó)中醫(yī)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)雜志， 2002， 8（3）： 61-63. XU Guolong. Discussion on the composing principle and manner of Chinese drug pair［J］. China Journal of Basic Medicine in Traditional Chinese Medicine， 2002， 8（3）： 61-63.

［3］ 孫洋， 陳婷， 徐強(qiáng). 從藥對(duì)的角度考察復(fù)方配伍規(guī)律［J］. 世界科學(xué)技術(shù)： 中醫(yī)藥現(xiàn)代化， 2004， 6（1）： 17-20. SUN Yang， CHEN Ting， XU Qiang. Appraisal of studies on rules for compatibility of compound prescriptions of chinese medicines from point of pair-medicinal-herb［J］. World Science and Technology：Modernization of TCM， 2004， 6（1）： 17-20.

［4］ 譚同來(lái)， 劉慶林. 常用中藥配對(duì)與禁忌［M］. 太原： 山西科技出版社， 2004： 41. TAN Tonglai， LIU Qinglin. Pairing and tatoo of common chinese medicine［M］. Taiyuan： Shanxi Press of Science and Technology， 2004： 41.

［5］ LI Xiaoru， LIANG Yizeng， ZHOU Tao， et al. Comparative analysis of volatile constituents between recipe Jingfangsan and its single herbs by GC-MS combined with AMWFA Method［J］. Journal of Separation Science， 2009， 32（2）： 258-266.

［6］ YU Lianfang， LI Xiaoru， LIANG Yizeng， et al. Comparative analysis of essential components between herbal pair Radix Saposhnikoviae-Rhizoma seu Radix Notopterygii and its single herbs by GC-MS combined with chemometric resolution method［J］. Analytical Methods， 2009， 1（1）： 45-51.

［7］ 李曉如， 張斌， 周濤， 等. 荊防散與其單味藥活性成分的比較分析［J］. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2008， 39（5）： 923-927. LI Xiaoru， ZHANG Bin， ZHOU Tao， et al. Comparison analysis of common active constituents between recipe Jingfangsan and its single herbs［J］. Journal of Central South University， 2008，39（5）： 923-927.

［8］ LI Xiaoru， LAN Zhenggang， LIANG Yizeng. Analysis of the volatile chemical constituents of radix paeoniae rubra by GC-MS and chemometric resolution［J］. Journal of Central South University， 2007， 14（1）： 57-61.

［9］ 中華人民共和國(guó)藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典： 第 1部［M］. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2010： 57-58. Pharmacopoeia Committee of People’s Republic of China. Pharmacopoeia of People's Republic of China： Part I［M］. Beijing：Chemical Industry Press， 2010： 57-58.

［10］ ZENG Zhongda， LIANG Yizeng， WANG Yali， et al. Alternative moving window factor analysis for comparison analysis between complex chromatographic data［J］. J Chromatogr， 2006，1107（1/2）： 273-285.

［11］ HU Y， LIANG Y Z， LI B Y， et al. Multicomponent spectral correlative chromatography applied to complex herbal medicines［J］. Agric Food Chem， 2004， 52（26）： 7771-7776.

［12］ VANDEN D H， KRATZ P D. A generalization of the retention index system including linear temperature programmed gas-liquid partition chromatography［J］. J Chromatogr， 1963，11（2）： 463-471.

（編輯 陳燦華）

Analysis of triherbal recipe fructus aurantii-atractylodes macrocephala-radix scutellariae by gaschromatography-mass spectrometry and alternative moving window factor

ZHANG Bin1， 2， LI Xiaoru1， LIANG Yizeng1

（1. School of Chemistry and Chemical Engineering， Central South University， Changsha， 410083， China；2. College of Changsha Environmental Protection， Changsha 410004， China）

Considering that triherbal recipe is the prescription of three herbs and fundamental form of compound prescription that is used to study herbal-pair prescriptions， and it can more effectively reveal compatibility mechanism of compound prescription than herbal-pair prescriptions， the volatile components in triherbal recipe Fructus Aurantii-Atractylodes Macrocephala-Radix Scutellariae （FA-AM-RS） were analyzed， single herb FA and AM and RS were performed with two-dimensional gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS） data coupled with alternative moving window factor analysis（AMWFA）. The results show that， by means of these methods two-dimensional data， 89， 47， 46 and 13 volatile chemical components in essential oil of triherbal recipe FA-AM-RS， FA， AM and RS are determined qualitatively and quantitatively， accounting for 84.18%， 92.64%， 92.29% and 80.99% total contents of essential oil of triherbal recipe FA-AM-RS， FA， AM and RS， respectively. There are 39 common active constituents between triherbal recipe FA-AM-RS and single herb FA， and 37 common active constituents between FA-AM-RS and single herb AM， 8 common active constituents between FA-AM-RS and single herb RS. The major volatile chemical components in FA-AM-RS are mainly from that of single herbs FA and AM.

triherbal recipe； fructus aurantii； atractylodes macrocephala； radix scutellariae； gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）； alternative moving window factor analysis （AMWFA）

O629.9

A

1672-7207（2016）04-1100-05

10.11817/j.issn.1672-7207.2016.04.003

2015-04-20；

2015-06-26

（Foundation item）：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（20175036，20235020）（Projects （20175036， 20235020） supported by the National Natural Science Foundation of China）

李曉如，教授，從事天然藥物化學(xué)研究；E-mail：xrli@csu.edu.cn