李洪兵 安麗華

[摘 要]氨基酸是中藥材的重要成分，在中草藥偽藥鑒別、藥用植物藥性與種屬親緣關(guān)系的研究、地道藥材的區(qū)別研究、新藥材的研究與開發(fā)等方面都具有重要的應(yīng)用價(jià)值。長期以來，學(xué)者們對(duì)中藥中的氨基酸含量進(jìn)行了大量的研究。本文綜述了前人對(duì)中藥材氨基酸含量方面的重要進(jìn)展，并對(duì)常用的氨基酸分析檢測手段進(jìn)行了比較，探討了各種方法的應(yīng)用范圍性以及優(yōu)缺點(diǎn)，以冀引起人們對(duì)中藥材中氨基酸研究的重視，為建立快速、高效的藥材氨基酸分析方法提供參考。

[關(guān)鍵詞]中藥材;氨基酸;檢測;分析

[中圖分類號(hào)]R284 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位和重要的氮代謝物，在植物中主要以結(jié)合氨基酸和游離氨基酸的形式存在。結(jié)合氨基酸指組成多肽或蛋白質(zhì)的氨基酸，而游離氨基酸在維持植物代謝的平衡方面具有重要作用，保證植物在干旱、冷害以及環(huán)境污染等逆境環(huán)境下可以健康生長。長期以來，學(xué)者們對(duì)植物藥中的氨基酸含量進(jìn)行了大量的研究。如中草藥偽藥的鑒別，藥用植物藥性與種屬親緣關(guān)系的研究，地道藥材的區(qū)別研究，新藥材的研究與開發(fā)等。

氨基酸是人體重要的營養(yǎng)物質(zhì)，不僅可合成機(jī)體的組織蛋白質(zhì)，而且可以為人體的生長發(fā)育、新陳代謝等提供物質(zhì)基礎(chǔ)。人們很早就認(rèn)識(shí)到一些植物藥尤其是滋補(bǔ)藥中氨基酸的含量特別豐富，如長白山的草蓯蓉每百克含氨基酸約4.4克，枸杞中含有豐富的甘氨酸，明黨參、太子參和紫蘇葉中精氨酸含量豐富，板藍(lán)根中含有精氨酸、賴氨酸、谷氨酸等多種氨基酸。大量研究表明：植物藥中的氨基酸是治療疾病或滋補(bǔ)營養(yǎng)的主要成分，如北芪、商陸中降壓的主要成分是r-氨基丁酸;黨參、板藍(lán)根及紅棗的水提取液中含有豐富的氨基酸，合理服用可以增強(qiáng)體質(zhì)，提高抗病力。

在植物藥材鑒別方面，由于藥材中存在多種氨基酸，并且在不同科、屬間有明顯差異，因而可以通過氨基酸含量探討一些形態(tài)分類難以區(qū)分的中草藥與偽藥的關(guān)系，并且這種區(qū)分方法相對(duì)簡單，有更廣泛的適用性、統(tǒng)一性及科學(xué)性。另外，測定不同產(chǎn)地、不同器官以及不同發(fā)育階段藥材的氨基酸含量，建立地道藥材的氮基酸含量數(shù)據(jù)庫，也可以規(guī)范藥材的使用以及加工過程，提高藥材的藥效和應(yīng)用。

1 中藥氨基酸含量的研究現(xiàn)狀

1.1 對(duì)不同藥材或同一藥材不同功能氨基酸含量的研究

不同藥材中氨基酸含量差異較大，并且同一藥材的不同功能的氨基酸含量不同。如薄荷中可檢測出16種氨基酸，并且人體必需氨基酸占游離氨基酸的比例各不相同;紅景天中各氨基酸的含量不同，亮氨酸含量最高，而蛋氨酸含量最低。

1.2 對(duì)同一植物藥不同器官或同一器官不同部位氨基酸含量的研究

植物不同器官的氨基酸含量差異很大，并且同一器官的不同部位，氨基酸含量也有差別。如對(duì)紅景天的研究表明：葉中亮氨酸和苯丙氨酸含量高，根中賴氨酸和蘇氨酸含量高，亮氨酸和蘇氨酸在雌株較多一些，而纈氨酸和異亮氨酸在雄株較多一些。薄荷葉中的氨基酸含量大約是莖中的2-4倍;總游離氨基酸含量在薄荷葉、莖、整株中分別為9.81%、3.99%、7.01%。北沙參根不同部位的各種氨基酸含量不同：總氨基酸的含量與非必需氨基酸含量從根莖部至根下部呈降低趨勢(shì)。

1.3 對(duì)炮制藥材氨基酸含量變化的研究

前人對(duì)藥材炮制過程氨基酸的變化已有一些研究。首先，中藥飲片炮制采用的各種輔料如黃酒、白酒、米醋及鹽等均含有一定量的氨基酸，炮制過程會(huì)提高藥材的氨基酸含量。其次，炮制過程，特別是加熱可能會(huì)引起氨基酸揮發(fā)或蛋白質(zhì)水解，如明黨參鮮根炮制后總游離氨基酸含量顯著下降，而部分蛋白質(zhì)水解氨基酸可能在炮制加工過程中水解導(dǎo)致其含量增加。另外，對(duì)炮制過程中氨基酸的變化的研究，也可揭示傳統(tǒng)炮制過程中的一些問題，優(yōu)化藥材加工，使其更好發(fā)揮作用，如黨參炮制過程的刮皮、蒸煮、切片等加工過程造成氨基酸的大量損失，據(jù)此對(duì)傳統(tǒng)的參炮制方法加以改進(jìn);斑蝥炮制前后蛋白質(zhì)及氨基酸含量明顯下降，可考慮不經(jīng)炮制直接入藥，以減少在凈制和米炒過程中其他成分的損失，達(dá)到充分利用藥用資源的目的。

1.4 對(duì)地道藥材或不同產(chǎn)地植物藥材中氨基酸的比較分析

研究表明不同產(chǎn)地植物藥材中氨基酸的種類基本一致，但氨基酸的含量有很大不同。如不同產(chǎn)地或不同生長環(huán)境下同種板藍(lán)根中的總氨基酸含量均存在明顯差異;不同產(chǎn)地的麥冬所含氨基酸種類基本一致，但氨基酸含量不同，其中湖北襄陽與浙江蕭山的總氨基酸及必需氨基酸含量較高，而浙江慈溪和福建南安的含量較低;不同產(chǎn)地澤瀉中氨基酸及游離氨基酸的含量均不相同。因此，產(chǎn)區(qū)的氣候與立地條件在決定藥材品質(zhì)方面具有重要的作用。臨床醫(yī)生在使用藥材時(shí)，應(yīng)考慮到該藥材的這一特點(diǎn)。

2 中藥氨基酸含量與環(huán)境關(guān)系的研究現(xiàn)狀

研究植物藥材氨基酸含量變化與環(huán)境因子的關(guān)系，對(duì)提高藥材的產(chǎn)量和質(zhì)量，規(guī)范藥材加工和炮制過程，揭示藥材的作用機(jī)制等都具有重要的理論意義和指導(dǎo)價(jià)值。目前對(duì)氨基酸含量與環(huán)境因子的關(guān)系研究較少，可概括為以下幾個(gè)方面：

2.1 不同結(jié)構(gòu)的氨基酸合成途徑、合成時(shí)消耗的能量不同，與環(huán)境的關(guān)系可能存在差異

不同合成途徑的氨基酸其構(gòu)建所消耗的能量差異較大，正常情況下的細(xì)胞會(huì)優(yōu)先使用合成耗能較少的氨基酸。對(duì)葉片中不同合成途徑氨基酸含量的比較也證實(shí)合成耗能較少的谷氨酸族氨基酸含量最高，而耗能較多的芳香族氨基酸含量最低，癌變細(xì)胞更傾向于使用合成耗能少的氨基酸;但動(dòng)物在一些脅迫條件或病變時(shí)，這一規(guī)律會(huì)發(fā)生改變，支鏈氨基酸含量降低而芳香族氨基酸含量上升。因而環(huán)境改變情景下，植物為了盡快利用和代謝氮元素，該規(guī)律是否會(huì)發(fā)生改變，不同合成途徑氨基酸對(duì)環(huán)境變化脅迫如何響應(yīng)等值得研究。

2.2 不同種類的氨基酸功能差異較大，對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)可能不同

不同氨基酸在植物生長和結(jié)構(gòu)建成以及抗逆或防御等方面擔(dān)負(fù)著不同的功能，如丙氨酸可促進(jìn)葉綠素的合成，谷氨酸可增強(qiáng)光合作用;脯氨酸在抗旱方面具有重要作用，亮氨酸在抗寒方面具有重要作用，苯丙氨酸、蘇氨酸在防御啃食、降低病蟲害方面有重要作用。另外，同一種氨基酸處于不同狀態(tài)（游離態(tài)和結(jié)合態(tài)）時(shí)，其功能也存在差異。由于各氨基酸的功能不同，其對(duì)環(huán)境篩選的響應(yīng)可能不同，當(dāng)環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，有些氨基酸會(huì)比較敏感，而有些會(huì)表現(xiàn)出保守性。因此有必要系統(tǒng)探討中藥中不同功能的氨基酸對(duì)環(huán)境的響應(yīng)規(guī)律。

2.3 不同植物因?yàn)榇x過程的不同，各氨基酸的含量不同，對(duì)環(huán)境的響應(yīng)也有所不同

高肖飛指出不同生活型植物對(duì)施氮的響應(yīng)不同：細(xì)葉小羽蘚優(yōu)先將多余的氮儲(chǔ)存在精氨酸和天冬酰胺中，桑優(yōu)先儲(chǔ)存在精氨酸和谷氨酰胺中，而皺葉狗尾草優(yōu)先儲(chǔ)存在賴氨酸和谷氨酰胺中;Nasholm等發(fā)現(xiàn)灌木在高氮環(huán)境中更容易累積精氨酸和谷氨酰胺，而草本植物更容易積累天冬酰胺和谷氨酰胺。已有研究表明：對(duì)所有植物整體分析時(shí)往往會(huì)淡化或掩蓋了植物性狀對(duì)環(huán)境的響應(yīng)信號(hào)，而以生活型或功能型分類進(jìn)行分析時(shí)，其相關(guān)系數(shù)明顯增加。因此，對(duì)不同植物加以區(qū)分，明確不同生活型、不同功能型植物的氨基酸變化規(guī)律是探討生態(tài)系統(tǒng)水平藥用植物氨基酸-環(huán)境關(guān)系的關(guān)鍵。

3 氨基酸分析測試方法

氨基酸的分析檢測是監(jiān)控各類植物藥材及中藥制劑有效成分的重要手段。近年來，隨著儀器分析靈敏度的不斷提高，氨基酸分析無論檢測手段還是衍生方法均趨于完善。本文綜述了氨基酸自動(dòng)分析儀、高效液相色譜、液質(zhì)聯(lián)用、氣質(zhì)聯(lián)用、離子交換色譜及毛細(xì)管電泳等較常用的氨基酸檢測分析技術(shù)的特點(diǎn)及在中藥材方面的應(yīng)用。

3.1 氨基酸自動(dòng)分析技術(shù)

氨基酸自動(dòng)分析儀具有靈敏度高、快速分析、結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，是中藥氨基酸分析的最常用方法。如劉繼紅等采用氨基酸自動(dòng)分析儀檢測了蜈蚣、全蝎、地龍3種動(dòng)物中藥材的氨基酸含量分布。趙麗采用高效氨基酸自動(dòng)分析儀測定了蜂乳中17種氨基酸的含量。但氨基酸自動(dòng)分析儀存在管路較細(xì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受緩沖液pH影響較大等缺點(diǎn);并且不同儀器測定的氨基酸譜圖可能存在差異，該儀器較昂貴，排放的有機(jī)溶劑也易造成環(huán)境污染。

3.2 離子交換色譜技術(shù)

陽離子交換色譜技術(shù)是最早的氨基酸分析方法，并且可避免其他物質(zhì)的干擾，適合分析檢測復(fù)雜樣品中的氨基酸，具有重現(xiàn)性好、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，適用于大多數(shù)氨基酸的測定。但此法對(duì)衍生反應(yīng)條件要求苛刻，并且此方法靈敏度低，一般為100 pmol級(jí)別。近年來用熒光胺或鄰苯二甲醛替代茚三酮，反應(yīng)的靈敏度已得到大幅度的提高。

陰離子交換色譜檢測法是近年發(fā)展起來的一種氨基酸直接分析方法。本方法避免了衍生化反應(yīng)帶來的許多問題，具有分辨率高、重復(fù)性好、定性定量準(zhǔn)確、費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)主要是電極難以清理，難以重復(fù)利用。在應(yīng)用方面，鐘天華等采用陰離子交換色譜法分析了金線蓮中的游離氨基酸，共檢測出17種氨基酸。

3.3 高效液相色譜技術(shù)

反相高效液相色譜是中藥氨基酸檢測最為常用的高效液相色譜技術(shù)，具有靈敏度高、分析時(shí)間短、衍生試劑種類多樣等優(yōu)點(diǎn)，目前已逐步取代柱后茚三酮衍生化離子交換色譜法。該方法一般采用C18或C8鍵合硅膠為固定相，非極性溶劑/弱酸鹽緩沖液為流動(dòng)相，通過選擇適當(dāng)?shù)难苌鷦?，調(diào)節(jié)pH、流動(dòng)相極性、流速、柱溫等，使氨基酸衍生物可以在不同時(shí)間從鍵合硅膠柱上洗脫下來，進(jìn)而達(dá)到分離氨基酸的效果。

在應(yīng)用方面，王翠芬等采用Hypersil C18色譜柱，梯度洗脫，測定了阿膠中6種氨基酸，表明此方法可用于阿膠制劑的質(zhì)量控制和檢驗(yàn)。在中藥復(fù)方制劑分析方面，汪家春等采用C18反相柱梯度分離，用外標(biāo)法測定冬蟲夏草口服液中23種游離氨基酸。

3.4 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)

氣相色譜法是一種簡單有效的定性、定量手段，前處理方法簡單，線性范圍較寬，且線性良好。不僅具有分離時(shí)間短、柱效高等特點(diǎn)，更重要的是可和質(zhì)譜儀聯(lián)用。在測定氨基酸時(shí)，將氨基酸衍生為易揮發(fā)但又不容易發(fā)生分解的衍生物，衍生化反應(yīng)靈敏，可在水中發(fā)生反應(yīng)，色譜柱壽命長，測定費(fèi)用低，但缺點(diǎn)是與羥基、吲哚基反應(yīng)不徹底。

在應(yīng)用方面，張佳等建立了氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測定茶葉中游離氨基酸的方法。張紅漫等采用該方法定性定量分析沙苑子中的氨基酸。周芳等采用該方法測定了4個(gè)不同產(chǎn)地的杜仲葉中氨基酸含量，共檢測出15種氨基酸。

3.5 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)具有較高的靈敏度和選擇性，具有方便、簡潔、快速等優(yōu)點(diǎn)。并且隨著同位素稀釋質(zhì)譜法的應(yīng)用，可進(jìn)一步提高氨基酸分析的準(zhǔn)確度和精確度。目前采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)可檢測中藥材中痕量氨基酸，彌補(bǔ)高效液相色譜技術(shù)的缺陷。如采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測煙草中的20種游離氨基酸等。

3.6 毛細(xì)管電泳法

毛細(xì)管電泳法是繼高效液相色譜技術(shù)之后發(fā)展起來的一種新興的分離分析方法。利用石英毛細(xì)管在電場的作用下，不同樣品遷移速度的不同，而達(dá)到分離的目的。本方法可與質(zhì)譜聯(lián)用進(jìn)行檢測，可用于復(fù)雜樣品中氨基酸的分析，具有分離效率高、分析速度快、樣品及試劑用量少等特點(diǎn)，可用于質(zhì)量控制為目的的中藥制劑中氨基酸成分的定量測定。在中藥材應(yīng)用方面，丁娟娟等使用毛細(xì)管電泳-熒光檢測法測定中藥制劑中氨基酸成分，衍生的5種氨基酸在50min內(nèi)可得到很好的分離和測定。

總之，氨基酸的檢測分析方法研究雖取得了很大進(jìn)展，但每種檢測分析方法各有其利弊，選擇合適的分析方法需綜合考慮多種因素的影響。由于中藥中氨基酸的種類較多，并且不同產(chǎn)地、不同發(fā)育階段、不同器官的氨基酸含量均有差異，因而氨基酸含量測定在控制中藥材質(zhì)量、打擊假冒偽劣產(chǎn)品等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。

4 研究不足及展望

截至目前，學(xué)術(shù)界對(duì)植物藥材氨基酸含量的研究雖取得了一些進(jìn)展，但研究的氨基酸種類有限，對(duì)藥材中人體必需氨基酸含量的研究較多，而對(duì)結(jié)合氨基酸研究較少;對(duì)不同生境的藥用植物中氨基酸的變化規(guī)律沒有從氨基酸的結(jié)構(gòu)和功能方面加以區(qū)分研究;對(duì)不同植物氨基酸含量對(duì)環(huán)境的響應(yīng)規(guī)律也缺乏深入探討。特別是在藥用植物的氨基酸含量與環(huán)境因子的關(guān)系方面研究很少，對(duì)全球變化背景下的藥材氨基酸變化規(guī)律尚不清楚。

工業(yè)革命以來，伴隨著人類社會(huì)的飛速發(fā)展，全球變暖、CO2濃度升高、氮沉降增加、紫外線增加、土壤侵蝕和海平面上升等全球變化現(xiàn)象越發(fā)明顯，這些變化正深刻改變著各類生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分利用情況，進(jìn)而改變植物的生長狀況。在此背景下，全球變化的生態(tài)學(xué)效應(yīng)越來越受到全世界各領(lǐng)域科學(xué)家的關(guān)注。近年來國內(nèi)外相繼建成多個(gè)全球變化野外觀測和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過人工實(shí)驗(yàn)?zāi)M全球變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，但在藥用植物方面報(bào)道不是很多，對(duì)全球變化情景下藥材的氨基酸含量會(huì)如何變化尚不清楚，匱待加強(qiáng)。

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