鼎药方枳白黄的GC-MS测定和交互移动窗口因子法分析

张斌，李晓如，梁逸曾

（1. 中南大学 化学化工学院，湖南 长沙，410083；2. 长沙环境保护职业技术学院，湖南 长沙，410004）

鼎药方枳白黄的GC-MS测定和交互移动窗口因子法分析

张斌1， 2，李晓如1，梁逸曾1

（1. 中南大学 化学化工学院，湖南 长沙，410083；2. 长沙环境保护职业技术学院，湖南 长沙，410004）

鼎药方是仅含3个单味药的方剂，是药对方基础上的又一种复方基本形式，比药对能更好地揭示复方的配伍机制，采用GC-MS法分离测定鼎药方枳白黄（FA-AM-RS）、单味药枳壳（FA）、白术（AM）和黄芩（RS）的挥发油成分，结合交互移动窗口因子法（AMWFA）对其共有组分进行比较分析， 得到鼎药方及其3个单味药的纯色谱曲线和质谱图；用质谱库结合保留指数进行定性， 采用总体积积分法进行定量。研究结果表明：鼎药方枳白黄、单味药枳壳、白术和黄芩分别定性出89，47，46和17种化学成分，分别占挥发油总体积的84.18%，92.64%，92.29% 和80.99%；鼎药方与枳壳共有组分39个，与白术共有组分37个，与黄芩共有组分8个，其挥发油组分主要来自于枳壳和白术。

鼎药方；枳壳；白术；黄芩；气相色谱-质谱（GC-MS）；交互移动窗口因子法（AMWFA）

鼎药方是指仅含3个单味药的方剂，是复方中除药对方外最小的基本单位，是复方的又一种基本形式。对药对方、鼎药方的研究为中药复方的配伍研究提供了最基本、最可靠的模式和依据［1］。多个单味药的复方配伍关系非常复杂，给研究带来极大困难，而目前人们对药对方的研究欠全面。鼎药方对复方化学成分的研究、中药配伍规律的掌握及创制新的复方具有非常重要的现实意义［2-3］。鼎药方枳白黄（由单味药枳壳、白术和黄芩组成）是中药燥湿利水的常用复方。枳壳（ fructus aurantii ）味苦、辛、酸，性温，归脾、胃经，为中医常用理气药之一。白术（atractylodes macrocephala）味苦、甘，性温，归脾、胃经，中药上常用于健脾益气、燥湿利水［4］。黄芩（radix scutellariae）味苦、寒，清热燥湿，泻火解毒，凉血安胎。本文作者分别提取鼎药方枳白黄及其单味药的挥发性成分，利用GC-MS进行分离检测，结合交互移动窗口因子法（AMWFA）对其共有组分进行比较分析，完成多组分复杂体系的解析，应用质谱库相似度匹配和计算保留指数对各组分进行定性，采用总体积积分法进行定量［5-8］，比较鼎药方与单味药的挥发油成分，分析配伍前后挥发油成分的变化。

1　实验

1.1仪器和药材

仪器为日本岛津QP2010型气相色谱仪-质谱仪。药材为：黄芩、白术、枳壳，均购自九芝堂大药房；正构烷烃C8～C20和C21～C40（瑞士Fluka Chemika公司）；正己烷（分析纯）。

1.2挥发油提取

称取干燥的鼎药方（其中，黄芩75 g，白术75 g，枳壳75 g），按文献［9］中的挥发油提取法提取。

1.3挥发油和正构烷烃参照系的测定条件

色谱条件：色谱柱为 OV-I（长度×内径为 30.00 m×0.25 mm）。升温程序如下：起始温度为40 ℃，以2 ℃/min升至120 ℃，再以10 ℃/min升至230 ℃，维持20 min。载气为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，质荷比m/z扫描范围为20～600，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Gateway T8100计算机上进行，程序用MATLAB 6.5编写， 用NIST107质谱库进行检索。

2　结果与讨论

2.1AMWFA原理

交互移动窗口因子分析法（AMWFA法）［10］作为化学计量学的另一种分析二维数据的方法，其实质是多组分光谱相关色谱法［11］（MSCC）的拓展，目标是对 2个体系中的2组二维数据片段进行比较分析，最后得到2组二维数据片段中的共有组分定性结果。其方法为：先在一个体系中确定1个目标矩阵A，再利用单点投影法在另一个体系中找到相关的基本矩阵B，利用矩阵A的信息对矩阵B进行正交投影，从中提取两者中共有光谱信息，即得到光谱相关色谱图（MSCC）。反过来，将B作为目标矩阵，A作为基本矩阵进行对比分析，得到反投影多组分光谱相关色谱图（IP-MSCC）。

2.2AMWFA法对鼎药方枳白黄与单昧药白术挥发油共有组分的比较与分析

（3）第一次讨论。分发病例资料，列出学习目的，指导学生利用图书馆、网络等途径查找资料，并进行筛选整理。

图1所示为枳壳、白术、黄芩和鼎药方枳白黄挥发油的GC-MS总离子流图谱（TIC）。选取白术TIC中的X峰簇（保留时间为51.692～52.300 min）和鼎药方枳白黄TIC中的Y峰簇（保留时间为51.743～52.222 min）进行解析。

根据方法原理，由AMWFA法获得的多组分光谱相关色谱图（MSCC）和反投影多组分光谱相关色谱图（IP-MSCC）见图2。由图2可知：扫描点20～140区域内曲线与横坐标几乎平行，中间的凸起是噪声引起，说明X和Y峰簇互相包含于对方中，所含成分一致。图3所示为共有秩分析结果，给出了2个体系中共有组分的关系：前3个拟合值几乎为0，从第4个开始明显增大，说明X和Y 峰簇有3个共有组分。

下面获取这 3个共有组分的纯质谱。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。以白术的色谱峰簇设为A矩阵，鼎药方枳白黄的色谱峰簇设为B矩阵，以A矩阵的5～120区域为基矩阵，用移动窗口技术对B矩阵中的5～160区域进行扫描（移动窗口数为3），建立共有组分秩图（图4（a））及质谱自相关曲线（图4（b））。在共有组分秩图中，有3个共有组分数为 1 的区域，其对应的质谱自相关曲线也出现 3个平台（见图4（b）中R1，R2和R3）。可分别从这 3个平台中任意1点提取出共有组分的纯质谱，即组分 1，2 和3的质谱。鉴定出3个共有组分为 2-吡啶乙胺、乙酰丙酮-1，3-丁二烯和叶吡咯，其相似度分别为95.72%，94.45%和98.02%。图5所示为解析后得到峰簇X和Y的色谱图，其为1 个3组分重叠形成的峰簇。

图1　枳壳、白术、黄芩和枳白黄挥发油的总离子图谱Fig. 1　TICs of volatile oils of FA ， AM， RS and FA-AM-RS

图2　MSCC和 IP-MSCC分析结果Fig. 2　Results obtained by MSCC and IP-MSCC analysis

2.3保留指数

VANDEN 等［12］定义了程序升温保留指数：rt=100n+100［（tx-tn）/（tn+1-tn）］。式中：t为保留时间；x为待分析的化合物的碳原子数；n和n+1分别为正构烷烃的碳原子数。本文使用此公式计算程序升温保留指数。

2.4挥发油组分的定量分析

2.5鼎药方与单味药之间挥发性成分的比较分析

由表1可见：鼎药方枳白黄挥发油主要组分为D-苧烯（25.67%，质量分数，下同），松油烯（2.75%），大根香叶烯 D（5.32%）和 1，2，3，4-四氢-1-丁基异喹啉（15.67%）；枳壳挥发油主要组分为D-苧烯（23.90%），反-1，2-二（1-甲基乙烯基）-环丁烷（30.66%），γ-萜烯（11.37%）和 β-沉香醇（11.55%）；白术挥发油主要组分为大根香叶烯 D（7.56%），α-衣兰油烯（5.35%），1，2，3，4-四氢-1-丁基异喹啉（60.37%）和桉叶油醇（5.60%）；黄芩挥发油的主要组分为乙酰苯（44.24%）、萘（4.96%）、十七烷（5.30%）和十三烷酸（10.47%）；从挥发油组分数及含量看，鼎药方挥发油组分来自于单味药枳壳和白术，大约各占一半，黄芩的成分很少。单味药中有些成分在鼎药方中消失，同时鼎药方中也有一些新成分产生，其原因可能在于合煎中发生了化学变化。

图3　共有秩分析结果Fig. 3　Results of common rank analysis

图4　共有组分解析结果Fig. 4　Resolution results of common components

表1　枳壳、白术、黄岑及其鼎药方主要化学成分Table 1 Main chemical components of volatile oils in FA， AM， RS and FA-AM-RS

图5　解析后的X峰簇和Y峰簇的色谱图Fig. 5　Resolved chromatograms for X and Y peak clusters

3　结论

1） 鼎药方枳白黄、单味药枳壳、白术和黄芩分别定性出89，47，46和17种组分，定性组分体积分别占鼎药方枳白黄、枳壳、白术和黄芩挥发油总体积的84.18%，92.64 %，92.29%和80.99%。

2） 鼎药方与单味药枳壳共有的挥发油组分为 39个，与单味药白术共有的挥发油组分为37个，与单味药黄芩共有的挥发油组分为8个。

3） 鼎药方挥发油组分主要来自于单味药枳壳和白术，大约各占一半，来自黄芩的挥发油组分很少，原因可能在合煎过程中发生了化学变化。

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（编辑 陈灿华）

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）：国家自然科学基金资助项目（20175036，20235020）（Projects （20175036， 20235020） supported by the National Natural Science Foundation of China）

李晓如，教授，从事天然药物化学研究；E-mail：xrli@csu.edu.cn