基于GC-MS密花香薷作为香薷代用品可能性探讨

闫平 张彦 张杰 唐一梅 翟西峰 朱春浩 郑婕 刘君如

香薷始载于《名医别录》是临床常用中药,被称为“夏月之麻黄”,在中国大部分地区均有分布[1]。具有发汗解暑、行水散湿、温胃调中之功,治夏月感寒饮冷、头痛发热、恶寒无汗、胸痞腹痛、呕吐腹泻、水肿脚气等。“菜苏之类,是也。其气香,其叶柔”,故在《食疗本草》中被称为“香柔”,在《千金方中》被称为“香菜”,在《本草纲目》中被称为“蜜蜂草”[2]。《本草纲目》记载：“香薷生山野间,荆湖南北、二川皆有之,汴、洛作圃种之,暑月亦作菜蔬。叶如茵陈,花茸紫,连边成穗,凡四、五十房为一穗,如荆芥穗,别是一种香气。”[3]

《中华人民共和国药典(一部)》中记载唇形科植物石香薷(Mosla chinensis Maxim.)或江香薷(Mosla chinensis‘Jiangxiangru')的干燥地上部分为香薷的基源[4]。而石香薷是石荠苎属植物,并非香薷属,江香薷并未在中国植物志中记载,为石香薷的栽培品种。现在通常是将香薷属植物香薷[Elsholtzia ciliate(Thunb.)Hyland]当做中药香薷的主要基源[5]。该种变种较复杂,有重圆齿、短苞柄、多枝、少花、疏穗等多个变种,历史上常与唇形科石荠苎属植物石香薷和香薷属植物海州香薷[Elsholtzia splendens Nakai(Labiatae)]相混淆[3-7]。

密花香薷(Elsholizia densa Benth)同为香薷属一年生草本植物,主要分布于河北、山西、陕西等北方大部分地区[8]。同样归肺、胃经,具有发汗解表、化湿和中、利水消肿的功效。在中国西北地区有消炎生肌、止血止痒、去腐生新的功效,在西藏、青海地区作为正品香薷的代用品[9]。藏医用全草治培根病、胃病、梅毒性鼻炎、喉炎及寄生虫病,外用治脓疮及皮肤病。该药具有特殊的芳香气味,在西北还常作为蔬菜、茶叶等,是一种药食兼用的植物[10]。

密花香薷作为西北地区习用药,能否作为常用中药香薷的代用品,本团队将用气相色谱仪和质谱仪联用(Gas chromatography and Mass spectrum,GC-MS),利用气相的高分辨率和质谱的高灵敏度,对相同提取条件下提取的密花香薷与香薷挥发油进行定性定量分析,以期阐明上述科学问题,具体研究如下。

1 材料与方法

1.1 仪器

7890A-5975C气相质谱联用仪器(Agilent美国安捷伦)；KQ-250B型超声清洗器(昆明市超声仪器有限公司)；SQP电子天平(赛多利斯科学仪器有限公司)；BCD-301WD冰箱(海尔公司)MHA-1000数显控温电热套(北京科伟永兴仪器有限公司)；超纯水仪(Barnstead MicroPure)Thermo Scientific赛默飞世尔科技；马头牌JYT-10架盘药物天平(上海光正医疗仪器有限公司)；0.45 μm有机相微孔滤膜(上海密粒膜分离技术有限公司)；微量进样器(上海高鸽工贸有限公司)；移液枪(Eppendorf AG德国艾本德股份公司)；挥发油提取器(上海矩源机械设备有限公司)。

1.2 试剂

无水硫酸钠、去离子水(西安医学院药效筛选平台自制)、丙酮(色谱纯,天津市科密欧化学试剂有限公司,20150818)。密花香薷(Elsholizia densa Benth.)由西安医学院生药教研室张彦于2017年采自西安市长安区大峪。香薷[Elsholtzia ciliate(Thunb.)Hyland]由张彦于2017年采自陕西眉县蒿坪,二者均由西安医学院汪兴军讲师鉴定。

1.3 水蒸气蒸馏的方法提取挥发油与GC-MS样品处理

将干燥后的密花香薷与香薷全草粉碎过4号筛,分别称取粉末50.0 g加入400 mL蒸馏水,浸泡2小时,挥发油提取器提取3小时,冷却、静置分层后将挥发油移取至样品瓶,得均匀透明,具有特殊香味的挥发油0.20 mL,密封保存待用。

取无水硫酸钠适量加入挥发油样品瓶中除去水分,取挥发油100 μL至10 mL容量瓶,丙酮定容,得浓度为10 μL/mL的溶液,加无水硫酸钠除水。取上述溶液500 μL至10 mL容量瓶,丙酮定容,得挥发油浓度为0.5 μL/mL,加无水硫酸钠除水,0.45 μm有机相微孔滤膜过滤,终滤液供GC-MS检测。

1.4 GC-MS检测

1.4.1 色谱条件 色谱柱：HP-5MS石英毛细管(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；载气：氦气；流速：1 mL/min；程度升温：起始温度50℃,保持2分钟,以4℃/min升温至 120℃,保留至 3分钟,以3℃/min升温至160℃,保留至5分钟,以8℃/min升至270℃,保持3分钟；进样口温度：250℃；分离比：采用不分流进样和分流进样(10∶1)；进样量1 μL。 溶剂延迟：3 分钟。

1.4.2 质谱条件 标准EI源,电子能量70 eV,离子源温度 230℃；四级杆温度 150℃,接口温度280℃；扫描质量范围35～500 m/z；将挥发油样品过0.45 μm有机膜后,按上述条件进行GC-MS测定,用NIST标准质谱图库进行检索,用峰面积归一化法测定各成分的相对百分含量。

2 结果

2.1 密花香薷与香薷挥发油总离子流图

密花香薷与香薷挥发油GC-MS总离子流图见图1、图2。

图1 密花香薷挥发油GC-MS总离子流图

图2 香薷挥发油GC-MS总离子流图

2.2 密花香薷与香薷挥发油成分的异同点比较

见表1、表2,共检出7种共同成分,分别占密花香薷和香薷总挥发性成分的98.941%和98.630%。故密花香薷和香薷的主成分基本相同,密花香薷可作为香薷的代用品。在7种共有成分中含量最高的为β-去氢香薷酮,在密花香薷中高达15.408%,在香薷中高达16.007%,与有关的国内外其它产地样品的多数报道一致[11-14],该成分为具青草香气的天然活性抑菌和抗氧化活性成分。该成分是香薷属植物特征性成分,反之在石荠苎属石香薷中该成分未见[15-17]。此外,香薷酮分别在密花香薷和香薷中占0.380%和1.370%,2,3,5,6-四甲基苯酚分别占4.153%和0.737%,同为香薷属特征性成分[18]。香薷酮具有广谱抗菌性,2,3,5,6-四甲基苯酚是合成维生素E的中间体,上述成分均可作为香薷质量控制的主要指标[19]。

密花香薷与香薷的不同成份仅占挥发油的1%左右,差异较小。其中所含的芳樟醇、石竹烯等均有良好药理作用。如芳樟醇有镇痛,石竹烯有抗肿瘤和脑保护等作用[20]。

3 讨论

3.1 本研究结论

《中华人民共和国药典(一部)》(2015版)将石荠苎属而非香薷属植物石香薷及中国植物志中未查阅到的栽培品种江香薷作为香薷的基源,并规定用气相色谱法测定挥发油中麝香草酚与香荆芥酚的总量作为质控标准,本研究团队认为这是错误的。建议在药典下一轮修订时,将香薷及其变种作为香薷的主要基源。密花香薷作为中国北方分布较广,在西北地区有一定民间用药习惯的民间药、民族药其主成分与同属植物香薷基本相同,含量相近,可作为其另一个基源。此外,海州香薷在中国被长期当做药材香薷的基源植物,能否作为另一个植物基源有待进一步研究。

在密花香薷与香薷挥发性成分中测得主成分为β-去氢香薷酮与香薷酮,与文献报道相符。这些可作为植物的鉴别,对香薷属化学分类具有一定的参考价值和意义。亦可作为香薷属植物内在质量控制标准的考核指标,为该属资源的开发利用提供借鉴。香薷与密花香薷均有发汗解表,化湿和中,利水消肿的功效,可能与其挥发性成分中均含有β-去氢香薷酮与香薷酮等成分有关,以上成分均有良好的抗菌抗炎等药理活性。

表1 密花香薷与香薷共有成分

表2 密花香薷与香薷不同成分

3.2 讨论

本研究创新性的通过GC-MS对两种香薷属植物挥发性成分做以比较,阐明其植物基源与成分之间的相关性,有一定科研价值。但本研究还存在不足,本团队仅从挥发性成分的角度对密花香薷与香薷进行了对比分析,尚未对两者其他成分如黄酮、有机酸、生物碱等进行比较。此外还需要对两者进行抗氧化抗炎等药理药效的实验,从而进一步确认密花香薷代替香薷的可行性。

本团队在研究中发现市售香薷来源复杂,实际生产中所用品种与药典规定差别较大。本次检测的结果与文献进行对比之后发现,并未检出他人报道的麝香草酚、香荆芥酚、愈创木酚等成分[5,8,15-16]。原因可能因为实验所用得药材由于采集的时间、地点、储存方式等不同而造成的差异。另外,可能是植物基源选择时与本实验有差异,种源不同、产地不同、采收时间不同和试验方法不同等从而导致成分的差异[8,14,16,18]。中国约有香薷属植物33种,并有15变种及5变型,其中仅香薷及其变种就达7种[20],呼吁加大对香薷属植物的系统研究,以供《中华人民共和国药典(一部)》(2020版)修订。

在采集过程中,团队人员发现香薷比密花香薷的香气要浓郁。在对比分析时发现,香薷中存在0.2%左右的芳樟醇,密花香薷中并未检出。芳樟醇作为一种具铃兰香味芳香剂,具有浓郁的香气,常用于调配香精与合成香料,是香薷香气较为浓郁的主要原因[21]。