不同产地黄芪的电化学指纹图谱研究

胡俊平 李国凯 任云

摘要：在BrO3--Mn2+-H+-CH3COCH3振荡体系中加入黄芪为反应底物，通过电化学工作站测定黄芪的电化学指纹图谱，设计正交试验考察建立黄芪电化学指纹图谱的条件并考察黄芪加入量、药材粒度对黄芪电化学指纹图谱的影响。结果表明，黄芪加入量0.5 g，粒度为80目时可以取得理想的电化学指纹图谱。在此测定条件下，研究不同产地黄芪的电化学指纹图谱，通过分析图谱中的特征物理参数，达到鉴定黄芪真伪和对不同产地黄芪进行质量评价的目的。

关键词：电化学指纹图谱;黄芪;不同产地;质量评价;正交试验;真伪鉴定;质量评价;产地鉴别

中图分类号： S567.23+9.01  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）12-0224-04

黄芪（Radix Astragali）为豆科植物膜荚黄芪或蒙古黄芪的干燥根，具有健脾补中、利水消肿、升阳举陷、利尿之功效，主要分布在山西、甘肃、黑龙江、吉林、辽宁、河北、内蒙等地。黄芪的化学成分为黄芪皂苷、黄酮、多糖、单糖、生物堿、叶酸、多种氨基酸以及人体所需要的微量元素[6]。本研究分析了黄芪在BrO3--Mn2+-H+-CH3COCH3体系中做振荡反应的电化学指纹图谱，其特征物理量为（1）诱导时间（t诱导）：从加入试剂到振荡发生的时间;（2）振荡寿命（t振荡）：振荡开始到振荡结束的时间;（3）最高电位（Emax）：振荡曲线的电位最高值;（4）平衡电位（E平衡）：振荡结束时所对应的电位。同时，本研究探讨了振荡体系各物质浓度、温度、药材粒度、加入量等对电化学指纹图谱的影响，分析了不同产地黄芪电化学指纹图谱的特征，结果表明不同产地黄芪的电化学指纹图谱有明显区别，该方法可用于黄芪药材的产地鉴别[7]。

1 仪器与材料

1.1 仪器

WK-600A高速药物粉碎机（山东省青州市精诚机械有限公司）;DF-101S聚热式恒温加热磁力搅拌器（河南省巩义市予华仪器有限公司）;电化学工作站（瑞士万通204）;烧杯;容量瓶;玻璃棒;滴管。

1.2 试剂与材料

硫酸锰（优级纯，天津市北方天医化学试剂厂），硫酸（分析纯，山东省烟台市双双化工有限公司），溴酸钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），丙酮（分析纯，山东省烟台市双双化工有限公司）;蒸馏水。内蒙古固阳黄芪、吉林安图黄芪、山西沁源黄芪、甘肃陇西黄芪均从河北省邯郸仁泰大药房购买，河北涉县黄芪由德路康中药材种植有限公司提供。

2 方法与结果

2.1 电化学指纹图谱的测定

在转速为300 r/min的磁力搅拌下， 控制（37±0.05） ℃的反应温度，分别加入1.000 0 g干燥至恒质量的黄芪粉末、0.4 mol/L 的丙酮溶液5 mL和0.04 mol/L的硫酸锰溶液 5 mL 于恒温反应器中，开启电化学工作站，10 min后，通过注射器迅速加入0.2 mol/L的溴酸钾溶液10 mL，立即开始记录反应电压和时间数据至振荡反应结束，即获得电化学指纹图谱[8]，如图1所示。

2.2 电化学指纹图谱的重现性

按照“2.1”节步骤，平行测定黄芪电化学指纹图谱5次，如图2所示。在相同试验条件下，电化学指纹图谱的各种特征物理参数相差较小，RSD≤5%，具体数据见表1，结果显示试验的重现性良好[5]。

2.3 正交试验设计

根据Field等的研究[9-10]得出的化学振荡体系配方，对黄芪电化学指纹图谱的检测条件进行正交试验，选取温度、丙酮、硫酸锰、溴酸钾、硫酸为考察因素，各个因素选取4个水平（表2），正交试验设计见表3。

按照“2.1”节步骤，以黄芪为试验对象，获得相应的电化学指纹图谱的诱导时间和振荡寿命的数据见表3。由表3可知，影响电化学指纹图谱的诱导时间最明显的因素为丙酮浓度和反应温度，优化组合为A4B2C1D2E3。为了尽可能缩短试验时间，同时获得丰富的图谱信息，应综合考察诱导时间与振荡寿命的参数，根据正交试验的结果得出建立黄芪电化学指纹图谱的最佳条件：温度45 ℃，0.2 mol/L丙酮溶液7 mL，0.05 mol/L 硫酸锰溶液3 mL，0.2 mol/L溴酸钾10 mL，4 mol/L 硫酸12 mL。

2.4 中草药加入量对指纹图谱的影响

分别称取黄芪粉末0、0.3、0.5、0.8、1.0 g，在最优条件组合下，利用“2.1”节步骤进行试验来绘制电化学指纹图谱，得到图3，数据见表4。

通过图4诱导时间和振荡寿命与黄芪加入量的关系可以看出，随着黄芪加入量的增多，诱导时间和振荡寿命在逐渐减小。进一步分析表4数据，可推到出诱导时间和振荡寿命与黄芪加入量之间具有一定的线性关系。根据表4数据，黄芪用量（m）与诱导时间、振荡寿命之间的关系进。试验数据线性回归结果表明，诱导时间和振荡寿命与黄芪用量均有良好的线性关系，线性方程分别为

2.5 粒度对电化学指纹图谱的影响

精确称量0.500 0 g黄芪粉末，分别选用40、60、80目粒度的粉末测定其电化学指纹图谱（图4）。

分析图5可知，随着粉末粒度的增加，其诱导时间和振荡寿命均有减少的趋势，为了指纹图谱在短时间包含较多信息，选择80目为最佳测定粒度。

2.6 不同产地黄芪的电化学指纹图谱研究

由正交试验和黄芪加入量及粒度的试验可得最佳控制条件为温度45 ℃，0.2 mol/L丙酮溶液7 mL，0.05 mol/L硫酸锰溶液3 mL，0.2 mol/L溴酸钾10 mL，4 mol/L硫酸12 mL，黄芪加入量为0.5 g，粒度80目。在相同的条件下按照“2.1”节方法分别测定甘肃陇西县、吉林安图县、山西沁源县、河北涉县、内蒙古固阳县黄芪电化学指纹图谱，测定结果见图6，特征物理参数见表5。

由图6可看出，不同产地或来源的中药对振荡反应的影响不同，导致E-t曲线的诱导时间、振荡寿命、最大电位、平衡电位等可量化信息和诱导曲线、振荡曲线、振荡波形等直观信息的变化不同，其电化学指纹图谱具有特征性，故可以利用电化学指纹图谱对不同产地黄芪进行鉴定。

通过比较表5不同产地黄芪电化学指纹图谱参数可知，诱导时间和振荡寿命随黄芪产地呈相似的变化规律，产地甘肃陇西县的黄芪电化学指纹图谱诱导时间最短，仅为 6.897 min，振荡寿命也最短，为9.868 min。而其他4个产地的黄芪电化学指纹图谱的诱导时间和振荡寿命较长，故可表明甘肃省陇西县产地的黄芪参加反应的有效成分较多，其反应最为迅速，可初步推断陇西县产地黄芪质量较好。

3 结论

本研究利用封闭体系中的丙二酸作为耗散物的B-Z振荡体系详细研究了不同产地黄芪的电化学指纹图谱，并对电化学指纹图谱测定条件及定量分析进行讨论。研究结果表明电化学指纹图谱适用于不同产地黄芪的鉴别，且具有操作简单、重现性好和直观等特点。电化学指纹图谱反映了中药材中所有成分对振荡体系的综合影响，包含了丰富的定量定性信息。因此，中药电化学指纹图谱技术是一种通用、经济、简便、易行和有效的鉴别和评价中药的方法，有着广阔的前景。

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