砂仁的化学成分及质量控制方法的研究进展

徐方方 陈伟英 蔡婉娜 马婷 吴云山 刘博

摘要 对砂仁的化学成分、主流国家和地区的药典标准以及质量控制方法研究进展进行系统分析，为进一步完善砂仁的质量评价体系提供参考。

关键词 砂仁;化学成分;药典;质量控制方法;挥发性成分;非挥发性成分;薄层色谱;指纹图谱

Research Progress of Chemical Constituents and Quality Control Method of Villous Amomum Fruit

XU Fangfang1，2，CHEN Weiying1，2，CAI Wanna1，2，MA Ting1，2，WU Yunshan1，2，LIU Bo1，2

（1 The Second Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine，Guangzhou 510006，China; 2 Guangzhou Key Laboratory of Chirality Research on Active Components of Traditional Chinese Medicine，Guangzhou 510006，China）

Abstract To provide the reference and basis for the improving of quality evaluation system of Villous Amomum Fruit，the research progress on the chemical constituents，monographs in main pharmacopoeias and methodology of quality control of the Villous Amomum Fruit was summaried，analyzied and reviewed.

Keywords Villous Amomum Fruit; Chemical constituents; Pharmacopoeias; Methodology of quality control; Volatile components; Non-volatile components; Thin Layer Chromatography; Fingerprint

中图分类号：R284.1文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2020.24.031

砂仁为姜科豆蔻属植物阳春砂（Amomum villosum Lour.）、海南砂仁（Amomum longiligulare T.L.Wu）以及绿壳砂仁[Amomum villosum Lour.var.xanthioiles T.L.Wu et Senjen，又称缩砂密（Amomum xanthioides Wallich（Zingiberaceae）]的干燥成熟果实[1]。砂仁生长于热带、亚热带地区，主要分布在中国南部如广东、广西、云南、福建等地，东南亚如老挝、越南等国家[2]。砂仁药用始载于《药性论》，为歷代常用中药，具有化湿开胃、温脾止泻和理气安胎之功效[1]。广东省阳春市所产砂仁质量最佳，被称阳春砂、春砂仁，是我国“四大南药”之一。作为传统常用药材，每年市场需求量估计超过2 200吨。此外，砂仁是卫健委公布的药食两用中药品种，作为食品以调味料、蜜饯等形式存在于市场。

由于不同地区用药习惯等差异，常将姜科植物益智、草果、长序砂仁以及建砂仁等作为砂仁使用，导致市场上砂仁来源混乱，质量等级不一，严重影响了砂仁临床用药的安全性和有效性。中药的药效作用取决其中所含的化学物质群，通过化学组分建立合理、科学的砂仁质量评价标准是当前工作的重点。本文对砂仁的化学成分研究进行总结，同时对主流国家、地区的药典和地方标准中收录的砂仁情况进行比较和分析，最后对当前砂仁质量控制的热点方法进行简单综述。

1 砂仁的化学成分研究进展

1.1 挥发性成分

挥发性成分是砂仁的特征性成分，也是中华人民共和国药典要求的检出成分[1]。张生潭等[3]用Bligh-Dyer溶剂提取法从干燥成熟的阳春砂仁种子和果壳中共鉴定出138种化学成分，包括乙酸龙脑酯（Bornyl acetate，1）、龙脑（Borneol，2）、樟脑（Camphor，3）、莰烯（Camphene，4）、α-蒎烯（α-pinene，5）、β-蒎烯（β-pinene，6）以及β-石竹烯（β-Caryophyllene，7）等，其中总烯类物质相对含量占总挥发油总成分的10%～40%。付琛[4]比较了不同产地、品种砂仁挥发油的化学成分，发现阳春砂仁中乙酸龙脑酯是所有药材中含量最高的，这可能是阳春砂仁作为道地药材的依据之一，而经炮制后道地药材阳春砂中乙酸龙脑酯在成分比例上变化明显。见图1。

1.2 黄酮类成分 黄酮是砂仁中的非挥发性成分，具有抑菌、抗肿瘤登活性[5]。付琛、李宗主和陈程等在阳春砂仁中发现了4个黄酮类化合物，分别是槲皮素（Quercetin，8），异槲皮苷（Isoquercitrin，9），槲皮苷（Quercitrin，10），异鼠李素-3-O-葡萄糖苷（11）[6-8]。刘金鹏从海南砂仁中得到3，5，7-trihydroxy-4′-methoxyflavone（12），3，5-dihydroxy-7，4′-dimethoxyflavone（13），3，5，3′-trihydroxy-7，4′-dimethoxy flavone（14）[9]。见图2。

1.3 酚酸类化合物

付琛、李宗主和陈程等[6-8]在阳春砂仁中得到11个多酚类化合物，包括香草酸（Vanillic acid，15）、香草酸1-O-葡萄糖苷（Vanillicacid-1-β-D-glucopyranosyl ester，16）、原儿茶酸（Protocatechuic acid，17）、对羟基苯甲酸（p-hydroxybenzoic acid，18）、4-羟基-3-乙氧基苯甲酸（4-hydroxy-3-ethoxy benzoic acid，19）、对羟基桂皮（（E）-p-hydroxy-cinnamic acid，20）、对甲氧基桂皮酸（（E）-p-carboxycinnamic acid，21）、3，3′，4，4′，-四羟基联苯（3，3′，4，4′-tetrahydroxybihenyl，22）、虎杖苷（Piceid，23）和benzyl β-D-glucopyranoside（24）。刘金鹏[9]从海南砂仁中得到4-（4-hydroxyphenyl）-2-butanone（25），4-methoxybenzoic acid（26）。见图3。

1.4 香豆素类化合物 陈程[8]在阳春砂仁中得到2个香豆素类化合物为砂仁香豆素（Amomicoumarin，27）和叶枝杉香豆素（Phyllocoumarin，28），付琛[6]从阳春砂仁中得到砂仁脂素（Amomumnin，29）。见图4。

1.5 倍半萜苷成分

日本学者从绿壳砂中共分离得到了6个倍半萜糖苷类化合物（1R，2S，4S，5R）-angelicoidenol 2-O-β-D-glucopyranoside（30）、（1S，2S，4R，6S）-bornane-2，6-diol-2-O-β-D-glucopyrano-side（31）、（1R，4S，6S）-6-hydroxycamphor β-D-glucopyranoside（32）、（1S，4R，6S）-6-hydroxycamphorβ-D-glucopyranoside（33）、（1R，2S，4R，7S）-vicodiol 9-O-β-D-glucopyranoside（34）和（1R，2R，4S，6R）-bornane-2，6-diol 2-O-β-D-glucopyranoside（35）[10]。见图5。

1.6 二苯庚烷类成分

刘金鹏[9]从海南砂仁的二氯甲烷萃取部位得到8个二苯庚烷类化合物3，5-diacetoxy-1，7-bis（3，4-dihydroxyphenyl）heptane（36），3-hydroxy-1，7-bis（4-hydroxyphenyl）heptane（37），3，5-dihydroxy1-（3，4-dihydroxyphenyl）-7-（4-hydroxyphenyl）heptane（38），3，5-dihydroxy-1-（3，4-dihydroxyphenyl）-7-（4-hydroxy-3-methoxyphenyl）heptane（39），1，7-bis（4-hydroxyphenyl）-5-hepten-3-one（40），1-（3，4-dihydroxyphenyl）-7-（4-hydroxyphenyl）-5-hepten-3-one（41），1，7-bis（4-hydroxyphenyl）-3-heptanone（42），1，5-epoxy-1-（3，4-dihydroxyphenyl）-7-（4-hydroxyphenyl）heptane（43），该类化合物具有不同程度的抗氧化作用。见图6。

1.7 其他化合物

付琛、李宗主和陈程等[6-9，11-12]在砂仁中得到β-谷甾醇、豆甾醇、麦角甾醇、胡萝卜苷以及脂肪酸等化合物，李世杰等对砂仁多糖进行了初步研究。

2 砂仁的质量标准现状

目前，主流藥典《中华人民共和国药典》《欧洲药典》《韩国药典》和《日本药典》以及地方标准《香港中药材标准》和《台湾中药典》均收录有砂仁的质量标准。中国部分砂仁产区，如云南、广西等地区也建有砂仁的地区标准，其检测项及标准值均以参考《中华人民共和国药典》为主，在此不赘述。本文对上述标准中收载的砂仁的来源、性状、鉴别、检查、浸出物、含量测定等检查项进行梳理。见表1[1，13-17]。

2.1 各标准收录砂仁的来源和药用部位

各标准收录的砂仁来源不同，其中《中华人民共和国药典》《香港中药材标准》和《台湾中药典》均收录阳春砂、绿壳砂和海南砂3个品种。而《欧洲药典》和《韩国药典》均收录2个品种，分别为阳春砂和海南砂、阳春砂和绿壳砂。而《日本药典》仅收录缩砂密1种。

各标准中规定的药用部位不尽相同。《日本药典》规定砂仁药用部位为种子团，《韩国药典》则使用砂仁的果实或者种子团。其他标准中均要求使用砂仁果实。

2.2 砂仁的薄层鉴别

除《日本药典》外，其他5部标准均有收录砂仁的薄层鉴别法（TLC法）。《欧洲药典》使用乙酸龙脑酯、桉叶油醇和龙脑作为砂仁的薄层鉴别成分，使用乙酸乙酯：甲苯=7∶93作为展开剂，以5%的茴香醛溶液为显色剂。其他标准仅收录了砂仁中乙酸龙脑酯的鉴别方法，使用环己烷：乙酸乙酯（22∶1）作为展开剂，以5%的香草醛-硫酸溶液作为显色剂。

2.3 砂仁的指纹图谱

仅《香港中药材标准》采用气相色谱-氢离子火焰检测器（GC-FID）法给出了砂仁的指纹图谱，并指认乙酸龙脑酯，樟脑，石竹烯和龙脑4个成分。其他标准均未收录砂仁的指纹图谱。

2.4 砂仁的含量测定方法

2.4.1 挥发油总量要求

各标准均采用水蒸气蒸馏法提取挥发油，并对砂仁中挥发油的最低含量做了限定。其中《中华人民共和国药典》《欧洲药典》规定阳春砂、绿壳砂中挥发油含量不得低于3.0%，《香港中药材标准》要求二者均不低于1.9%。《中华人民共和国药典》《欧洲药典》和《香港中药材标准》要求海南砂的含量均为不低于1.0%。《韩国药典》和《日本药典》则不区分砂仁品种，要求挥发油总量均为不得低于2.0%。《台湾中药典》要求最低，规定不区分砂仁品种，其挥发油总量不得低于0.7%。

2.4.2 砂仁中指标性成分含量要求

采用GC-FID法测定砂仁中指标性成分的含量。《中华人民共和国药典》要求砂仁中乙酸龙脑酯的含量不得低于0.9%，值得注意的是，该限定值并未区分砂仁品种。《香港中药材标准》要求阳春砂、绿壳砂中乙酸龙脑酯和樟脑的含量总和不得低于1.5%，而海南砂中两成分总量不低于0.58%;《欧洲药典》中则规定乙酸龙脑酯含量不得低于总挥发油的30%。其他标准均对该检测项做要求。

2.5 药材贮藏方式

药材的贮藏方式影响挥发性药材的品质。《中华人民共和国药典》和《台湾中药典》规定的储存方式为冷藏或阴凉干燥处，而《韩国药典》和《日本药典》则要求密封保存。各标准均未规定药材的有效贮藏期。

3 砂仁质量控制方法的研究进展

挥发油是砂仁的主要成分，也是各国药典要求的检测成分，当前对砂仁的研究多集中在其挥发性成分。近年来，学者开始关注砂仁中的非挥发性成分，如酚酸类、黄酮类成分，并在该类成分的质控等方面取得了一定进展。此外，DNA条形码、红外光谱以及电子鼻等新技术，在快速鉴别砂仁真伪、评价质量优劣方面也有一定的应用价值。

3.1 挥发性成分

气相色谱仪（GC）联合氢离子火焰检测器（FID）、质谱（MS）等检测器是研究挥发性成分的普遍方法。利用GC-FID/GC-MS对砂仁以及含有砂仁的复方制剂在同时测定多成分的含量方面取得了一定的进展。王萌萌等建立了同时测定参苓白术散中砂仁的成分樟脑、龙脑和乙酸龙脑酯含量的方法，用以监测砂仁的质量以及复方的有效性[18]。王铁杰团队则建立了同时测定砂仁挥发油中7种活性成分（α-蒎烯、莰烯、月桂烯、柠檬烯、樟脑、龙脑以及乙酸龙脑酯）含量的方法，这些研究进一步提高了砂仁的质控标准[19]。

3.2 非挥发性成分

近年来，砂仁中的非挥发性成分引起一些学者的研究兴趣。王铁杰团队建立了砂仁的高效液相色谱（HPLC）指纹图谱，通过中药色谱指纹图谱相似度评价系统和统计软件，采用逐步判别分析方法提取特征峰，运用判别分析和主成分分析方法成功将砂仁及其伪品进行区分[20]。作者进一步利用HPLC图谱信息结合统计软件对谱图进行相似度分析和聚类分析，从共有峰模式上成功区分阳春砂、海南砂与绿壳砂[21]。这些研究为利用非挥发性成分在砂仁的鉴别分类及质量控制等方面提供了基础。

此外，部分学者对砂仁中非挥发性成分的含量测定方法展开研究。邹晓红、吕乔等利用HPLC建立了砂仁中酚酸类成分原儿茶酸、香草酸以及水楊酸含量测定方法[22-23]。吕珊、陈红等建立了砂仁中的黄酮类成分，如儿茶素、表儿茶素、槲皮苷以及异槲皮苷的HPLC含量测定方法[24-25]。该研究完善了砂仁的质量控制体系及评价方法，为有效、精准地评价砂仁质量提供了基础。

3.3 DNA条形码技术

DNA条形码（DNA barcoding）是近年来国际上快速发展的物种鉴定技术，具有准确、客观的优点。目前已经形成完善的DNA条形码鉴定体系，作为中药传统鉴定方法（性状鉴定、显微鉴定以及理化鉴定）的重要补充[26]。杨振艳等采用DNA条形码技术，发现matK、rbcL-α以及tmH-psbA 3个片段联合的鉴定准确度最高，可作为候选条形码用于砂仁属物种的鉴定[27]。韩建萍等对3种砂仁及其常见混淆品的ITS2序列进行分析，发现砂仁的3个基源以及混淆品在二级结构上有显著差异，该技术能够用于砂仁及伪品的鉴别区分[28]。

3.4 红外光谱法

近年来，近红外光谱技术（Near infrared spectroscopy）由于无损样品、绿色、快速等优点迅速发展，广泛用于中药活性成分的鉴别、纯化等方面。程存归等利用利用傅里叶变换红外光谱法（FTIR）成功鉴别砂仁真伪[29]。严娅娟等应用导数光谱对FTIR图谱进行转换处理后出现明显的差异特征，成功鉴别不同产区的砂仁样品[30]。樊明月等运用FTIR图结合偏最小二乘法，成功建立砂仁中乙酸龙脑酯的定量分析模型[31]。

3.5 电子鼻等技术

邹慧琴等利用电子鼻（Electronic Nose，EN）技术将砂仁中的乙酸龙脑酯、樟脑与气味数字化特征值结合，建立砂仁“品与质”电子鼻判别模型，完成了对阳春砂道地与非道地样品的区别，并对乙酸龙脑酯进行半定量分析，实现了不同品质砂仁的快速鉴别和品质评价[32]。刘梦楚等成功利用电子鼻检测技术结合化学计量学分析法区分不同产地的砂仁药材，并结合顶空-气质联用色谱法，利用PLS双标图分析法得到砂仁气味电子鼻响应的物质基础[33]。

4 讨论

通过对比可以发现，当前主流药典以及地方标准存在多种问题。1）《日本药典》和《韩国药典》中规定的用药部位为种子团。去皮的砂仁种子团不仅易掺假、鉴别难度高，而且挥发油含量低、不易保存，建议应规范砂仁用药部位，逐渐取缔种子团的药用形式[34]。2）薄层鉴别项薄弱。除《欧洲药典》要求鉴别3个成分外，其他标准仅要求鉴别乙酸龙脑酯，单一成分的薄层鉴别一方面难以反应药材质量，同时也给药材造假留下了一定空间。建议增加对照药材或者对照提取物作为参考进行真伪鉴别，以提高辨识准确度。3）检查项严重缺失。《香港中药材标准》《韩国药典》和《日本药典》对部分检查项做了限量规定外，其他标准中缺少安全性检查项目。应提高对农药残留、重金属、二氧化硫以及霉菌毒素等检查项的重视度，为中药安全性提供基础保障。4）指纹图谱评价缺失。除《香港中药材标准》外，其他标准均缺少砂仁的指纹图谱信息。指纹图谱在鉴定药材真伪、评估药材优劣方面有重要价值，构建砂仁特征性指纹图谱在完善砂仁质量控制体系方面有重要价值。5）含量测定指标单一。目前，仅部分标准规定了砂仁的含量测定项，大多采用乙酸龙脑酯作为指标成分。建立砂仁多指标成分或者多有效成分的含量测定方法，提高砂仁检测方法的专属性，对砂仁整体性评价有重要意义。6）规范砂仁贮存方式及增加砂仁贮藏有效期。挥发性成分不稳定，贮藏环境的通风性、温度以及药材的暴露面积等，都会影响药材中的挥发性成分含量，从而影响药材的质量[35-36]。探索挥发性药材科学合理的贮存方式和贮藏保质期，对保障挥发性药材的临床有效性有重要意义。7）建议增加DNA条形码等准确性高、专属性强的鉴别方法。

中药的有效性与安全性是中医药现代化的基础。找到影响中药标准的关键点和不足点，制定科学、合理的中药质量标准，对中医药传承与发展有重要意义。

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（2020-03-03收稿 责任编辑：徐颖）

基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFC1707900）;国家自然科学基金项目（81703379）;广东省科技计划项目（2017B030314166）;广东省中医药局科研项目（2018112）;广东省中医院中医药科技专项基金项目（YN2016QJ05）;广州中医药大学一流学科重点项目（XK2018019）作者简介：徐方方（1986.10—），女，博士，副研究员，研究方向：中药物质基础及质量标准研究，E-mail：xudubfang@163.com通信作者：刘博（1979.06—），男，博士，研究员，研究方向：中药活性物质化学研究与结构优化，E-mail：doctliu@263.net