指紋圖譜技術(shù)在黃芩質(zhì)量控制中的應(yīng)用

趙金娟，管仁偉，戴雪梅，林建強(qiáng) ，林慧彬

(1.山東中醫(yī)藥大學(xué)，山東 濟(jì)南250014;2.山東省中醫(yī)藥研究院，山東 濟(jì)南250014;3.山東大學(xué) 微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南250100)

黃芩是我國(guó)的傳統(tǒng)常用中藥材，為唇形科多年生草本植物黃芩(Scutellaria baicalensis Georgi.)的干燥根，具有清熱燥濕、瀉火解毒、止血、安胎等功效。黃芩中含有黃芩苷、黃芩素、漢黃芩苷、漢黃芩素等黃酮化合物以及揮發(fā)油，苯乙醇糖苷類等成分。黃芩質(zhì)量評(píng)價(jià)多以黃芩苷等成分含量的高低來判別。但是，由于黃芩成分的復(fù)雜性，單一成分很難確切的評(píng)價(jià)其質(zhì)量。中藥指紋圖譜技術(shù)以其多成分、綜合性的特點(diǎn)，成為評(píng)價(jià)中藥質(zhì)量較好的一種方法。它將中藥的色譜圖、光譜圖、波譜圖等轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的指紋譜，并由此衍生的一系列參數(shù)和特定的計(jì)算公式所得到的數(shù)據(jù)作為判斷依據(jù)，用于中藥質(zhì)量的控制、中藥材品種的鑒定等［1］。藥用黃芩除黃芩外，部分地區(qū)還使用甘肅黃芩(S. rehderiana Diels)、粘毛黃芩(S. viscidula Bge.)等，此外，不同種質(zhì)的黃芩藥材性狀與成分也有差別。指紋圖譜技術(shù)為黃芩的質(zhì)量控制提供一個(gè)較為有效的方法。

1 黃芩的高效液相指紋圖譜

李化等運(yùn)用了RP - HPLC 建立了黃芩不同生長(zhǎng)期的指紋圖譜，發(fā)現(xiàn)黃芩在生長(zhǎng)發(fā)育過程中苷類成分含量經(jīng)歷了升高-降低-再升高-再降低，苷元類成分含量則發(fā)生了降低-升高-再降低-再升高的變化，雖然二者含量的變化趨勢(shì)明顯不同，但含量最終均在枯黃期恢復(fù)到接近休眠期時(shí)的含量水平［2］。在黃芩不同部位的研究中，運(yùn)用高效液相色譜圖得出，苦芩中黃芩苷的含量比條芩的高，苦芩的根部比苦芩的根莖部膨大部分含量要高;條芩中黃芩苷含量相對(duì)較低，其中主根中含量最多，其次是條芩側(cè)根、條芩根莖連接處、條芩側(cè)根、條芩莖［3］。對(duì)于黃芩的采收期，以黃芩苷為指標(biāo)，建立的陜西省不同采收期黃芩的標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜顯示，秋季采收的黃芩樣品相似度明顯高于春季采收的樣品［4］。在黃芩不同中醫(yī)調(diào)劑品中，生品與酒制樣品在不同的酒制過程中有近一半的成分發(fā)生明顯變化，且主要是極性較小成分的變化;酒炒與酒炒炭樣品無(wú)明顯區(qū)別［5］。

2 黃芩的毛細(xì)管電泳指紋圖譜

毛細(xì)管電泳是以毛細(xì)管為分離通道，以高壓直流電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力的新型分離分析技術(shù)。與傳統(tǒng)的電泳相比，毛細(xì)管電泳以其分離效率高、快速、微量、自動(dòng)化、易微型化、分離模式多樣化等特點(diǎn)在中藥鑒定研究、中藥有效成分的測(cè)定、中成藥研究、中藥指紋圖譜研究、中藥藥理及新藥開發(fā)方面發(fā)揮了重要作用。與高效液相相比，毛細(xì)管電泳的毛細(xì)管柱具有不容易被污染且污染后容易清洗的特點(diǎn)使其適合分析成分復(fù)雜的中藥材及其制劑樣品，因其采用了柱上富集技術(shù)，從而具有了和HPLC 相當(dāng)?shù)撵`敏度，另外毛細(xì)管電泳還可以與質(zhì)譜聯(lián)用，有效地將CE 高分離效率和MS 的定性優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，可以同時(shí)進(jìn)行中藥材及其復(fù)方制劑的指紋圖譜定性和多種成分的多指標(biāo)定量［6］。

應(yīng)用膠束電動(dòng)毛細(xì)管電泳色譜法對(duì)組織培養(yǎng)誘導(dǎo)獲得的12 個(gè)黃芩多倍體株系、黃芩不同部位和不同采收期進(jìn)行的黃芩苷含量測(cè)定，發(fā)現(xiàn)絕大部分四倍體株系黃芩苷的含量高于二倍體，且明顯高于商品藥材;黃芩主根、須根中黃芩苷的含量最高，根皮次之，莖葉中含量最低;黃芩種子成熟后期和冬季黃芩苷含量較高，春季發(fā)芽前后黃芩苷的含量就開始下降［7］。以254 nm 作為檢測(cè)波長(zhǎng)，以50 mmol/L 硼砂(pH7.94)為運(yùn)行緩沖液，分離電壓20 kV，30 ×103Pa 下壓力進(jìn)樣10 s 的電泳條件，建立的黃芩毛細(xì)管電泳指紋圖譜，對(duì)5 個(gè)產(chǎn)地的黃芩藥材的指紋圖譜進(jìn)行的比較，發(fā)現(xiàn)5 個(gè)產(chǎn)地黃芩藥材的指紋圖譜的圖貌基本一致，但各共有峰的相對(duì)峰面積有所不同，表明黃芩中各成分含量的差異與其生長(zhǎng)環(huán)境密切相關(guān)，不同產(chǎn)地，峰面積比值有較大差異［8］。

3 黃芩的紅外光譜指紋圖譜

紅外光譜突出的特點(diǎn)是具有高度的特征性，除光學(xué)異構(gòu)體外，每種化合物都有自己的紅外吸收光譜，以其對(duì)氣、固、液態(tài)樣品均可進(jìn)行分析，且分析速度快，樣品用量少，操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，在藥物研究和質(zhì)量控制等方面起到了重要作用。在紅外光譜中1 250 cm-1～400 cm-1的低頻區(qū)為指紋區(qū)，各個(gè)化合物在結(jié)構(gòu)的微小差異在指紋區(qū)都會(huì)得到反映。目前紅外光譜在定性分析、純度檢查、定量分析等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

采用紅外光譜、二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜以及二維相關(guān)紅外光譜，對(duì)黃芩生品及酒制品進(jìn)行的三級(jí)鑒定分析表明，在紅外光譜中，黃芩生品及酒制品的紅外光譜十分相似，但通過導(dǎo)數(shù)光譜分析，發(fā)現(xiàn)在1 741 cm-1、1 411 cm-1處吸收峰在經(jīng)過炮制之后向高波數(shù)位移，1 357 cm-1處吸收峰在經(jīng)過炮制之后向低波數(shù)位移;二維紅外譜圖顯示的藥效組分特征差異明顯，生黃芩在1 300 cm-1～800 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)有4 個(gè)特征蜂，以1 575 cm-1最強(qiáng);酒黃芩的自動(dòng)峰有2 個(gè)區(qū)域，且各區(qū)域內(nèi)自動(dòng)峰均為正相關(guān)［9］。而在黃芩的近紅外漫反射光譜研究中，通過與SIMCA聚類分析技術(shù)的聯(lián)用可以識(shí)別不同產(chǎn)域的黃芩，基本達(dá)到了對(duì)不同產(chǎn)地的黃芩以及野生與栽培黃芩的快速無(wú)損鑒別［10］。

4 黃芩的DNA 指紋圖譜

利用RAPD 和AP -PCR 從不同生物樣品中人工合成DNA 片段，而這種DNA 片段的大小、數(shù)目因不同的生物而異，即為“DNA 指紋圖譜技術(shù)”。DNA指紋圖譜技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，鑒別結(jié)果不受環(huán)境因素、樣品形態(tài)、和材料來源的影響，因此可為中藥鑒定提供更加準(zhǔn)確可靠的手段。目前，DNA 指紋圖譜技術(shù)在易淆品種的鑒別、不同產(chǎn)地相同品種的鑒定、藥材道地性鑒定等方面都有了廣泛的應(yīng)用［11］。

利用RAPD 技術(shù)對(duì)黃芩種內(nèi)的種質(zhì)資源進(jìn)行的遺傳多樣性分析，發(fā)現(xiàn)不同種源黃芩樣品的主譜帶基本一致，但不同樣品的次譜帶之間存在著不同程度的差異，利用隨機(jī)引物對(duì)不同物種基因組DNA 進(jìn)行擴(kuò)增，其多態(tài)性表現(xiàn)不同，實(shí)驗(yàn)中所選的黃芩材料間的多態(tài)性為80%，其遺傳多樣性較高，表明各種源黃芩間存在著較大的遺傳差異［12］。

段蓮華通過對(duì)黃芩的DNA 指紋分析發(fā)現(xiàn)，高、中、低緯度的黃芩內(nèi)部用同一引物擴(kuò)增出的條帶基本相同;在高、中、低緯度的黃芩之間，僅有少數(shù)引物得到可以明確區(qū)分3 者的不同條帶，即不同緯度黃芩間的遺傳有一定的變異，而居群內(nèi)部的變異很小;而DNA 指紋圖譜與質(zhì)量相關(guān)性研究結(jié)果表明，雖然不同品種的同一引物擴(kuò)增出的條帶基本相同，但有少數(shù)引物擴(kuò)增出的條帶在黃芩苷含量高低品種間有明顯區(qū)別;質(zhì)量好、含量高的DNA 指紋圖譜具有一條特異帶，而其他的黃芩無(wú)此帶［13］。

在對(duì)黃芩種子的研究中，蛋白質(zhì)電泳發(fā)現(xiàn)黃芩種子圖譜中一級(jí)帶6 條，二級(jí)帶1 條，黃芩種子的RAPD 擴(kuò)增，S4 為引物，黃芩種子有3 個(gè)條帶，以S11 為引物，黃芩種子有3 個(gè)條帶，2 個(gè)亮帶［14］。

5 黃芩的X 射線衍射指紋圖譜

粉末X 射線衍射Fourier 指紋圖譜分析方法是利用中藥材中的成分對(duì)X 射線的衍射效應(yīng)而進(jìn)行的鑒定分析。龔寧波等采用該方法對(duì)黃芩藥材進(jìn)行了鑒定分析并對(duì)黃芩苷成分進(jìn)行了研究，獲得其特征性衍射數(shù)據(jù)，利用粉末X 射線衍射Fourier 圖譜分析方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)黃芩藥材中黃芩苷的定量分析［15］。

6 結(jié) 語(yǔ)

6.1 中藥指紋圖譜的建立，是對(duì)中藥質(zhì)量控制的補(bǔ)充和提高。目前施行的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在一定程度上反映了原藥材、中間體及生成品的質(zhì)量，但由于中藥自身所含成分的復(fù)雜性，任何單一的活性成分或指標(biāo)成分都難以準(zhǔn)確、全面地評(píng)價(jià)中藥質(zhì)量，不僅不能進(jìn)行真?zhèn)舞b別和優(yōu)劣判別;有很多情況所檢測(cè)的指標(biāo)成分還不具有“唯一性”，如熊果酸、齊墩果酸等同屬其他植物也均含有該成分。中藥指紋圖譜的建立可以全面反映中藥所含內(nèi)在化學(xué)成分的種類和數(shù)量，進(jìn)而反映中藥的質(zhì)量，尤其是在現(xiàn)階段中藥的有效成分絕大多數(shù)沒有明確，采用中藥指紋圖譜的方式，將有效地表征中藥質(zhì)量，同時(shí)指紋圖譜也為國(guó)際社會(huì)所認(rèn)可，有利于中藥及其產(chǎn)品進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)［16］。

6.2 植物藥與動(dòng)物藥均屬生物類物質(zhì)，除有門、綱、目、科、屬、種等系統(tǒng)分類的不同外，還受到諸多因素如光照、溫度、濕度、地理?xiàng)l件、病蟲害、人為因素等對(duì)其生長(zhǎng)培育的影響，因此生物樣品即使是同一品種也還存在個(gè)體差異和可變性，造成品質(zhì)上的顯著不同或較大的波動(dòng)，不可能像化學(xué)合成藥品那樣具有一個(gè)特定不變的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［1］。此外，中藥混淆品種，偽劣藥材以及人為摻雜時(shí)有出現(xiàn)，如何區(qū)分真?zhèn)蝺?yōu)劣，保證藥品質(zhì)量已成為燃眉之急。鑒于此，進(jìn)行中藥材指紋圖譜的深入研究對(duì)于建立更加完善有效的藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)與鑒別方法十分必要。

6.3 在黃芩的生產(chǎn)、采收、產(chǎn)地加工、貯存、炮制、調(diào)劑、制劑等過程中，質(zhì)量是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程。用指紋圖譜技術(shù)考查這個(gè)動(dòng)態(tài)變化過程的研究還較少，部分研究多集中在HPLC 指紋圖譜，而在光譜指紋圖譜、DNA 指紋圖譜的研究較少，開展這方面的研究對(duì)于全面提高黃芩的質(zhì)量控制水平意義重大。

6.4 研究中藥質(zhì)量的影響因素，探討中藥質(zhì)量的變化規(guī)律，進(jìn)而對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行全程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與調(diào)控，是確保中藥質(zhì)量穩(wěn)定、均一和可控的關(guān)鍵，中藥指紋圖譜技術(shù)是質(zhì)量控制的可行手段。以系統(tǒng)的化學(xué)成分研究和藥理學(xué)研究為依托，采用中藥指紋圖譜技術(shù)對(duì)黃芩質(zhì)量進(jìn)行控制，對(duì)建立全面的系統(tǒng)的黃芩質(zhì)量控制體系有重要作用，有利于黃芩現(xiàn)代化研究，為黃芩走向國(guó)際化市場(chǎng)提供了有利條件。

［1］ 洪筱坤，王智華.中藥數(shù)字化色譜指紋譜［M］. 上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2003:2 -9.

［2］ 李化，黃璐琦，蔣金成，等.黃芩不同生長(zhǎng)發(fā)育期的指紋圖譜研究［J］.中國(guó)藥學(xué)雜志2008，43(15):1140 -1142.

［3］ 宋興良，馮尚彩，廖冬麗.不同部位黃芩中黃芩苷含量的測(cè)定及其HPLC 指紋圖譜的建立［J］.臨沂師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，29(6):44 -49.

［4］ 楊亞麗，吳芳，楊瑞瑞. 不同采收期黃芩HPLC 指紋圖譜比較研究［J］.陜西中醫(yī)2011，32(7):901 -902.

［5］ 任子瑜，秦雪梅，薛黎明，等.黃芩不同中醫(yī)調(diào)劑品的HPLC 指紋圖譜比較研究［C］∥第十屆全國(guó)中藥和天然藥物學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集，2009:126 -132.

［6］ 季一兵.中藥毛細(xì)管電泳分析技術(shù)與應(yīng)用［M］. 北京:中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2009:2 -6，111.

［7］ 高山林，劉峻，謝小群.高效毛細(xì)管電泳法測(cè)定黃芩多倍體株系中黃芩苷的含量［J］.藥物生物技術(shù)，2002，9(6):349 -352.

［8］ 王麗聰，曹玉華.黃芩藥材的毛細(xì)管電泳指紋圖譜研究［J］.天津化工，2010，24(4):24 -27.

［9］ 圖雅，張艷玲，雷雨，等.黃芩炮制前后的紅外光譜與二維相關(guān)光譜的對(duì)比分析［C］∥2009 年北京光譜年會(huì)論文集，2009:93-96.

［10］ 周群，汪穎，秦竹，等. 近紅外漫反射光譜法和聚類分析技術(shù)快速無(wú)損鑒別黃芩產(chǎn)域［J］. 廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2003，21(4):306 -307.

［11］ 邵鵬柱，曹暉. 中藥分子鑒定［M］. 上海:復(fù)旦大學(xué)出版社，2004:8.

［12］ 邵愛娟，李欣，黃璐琦，等.不同種源黃芩的RAPD 分析(中藥鑒定理論與實(shí)踐)［C］∥第七屆全國(guó)中藥鑒定學(xué)術(shù)研討會(huì)暨第六屆全國(guó)中藥鑒定學(xué)教學(xué)研討會(huì)論文集:第2 卷，2005:88-92.

［13］ 段蓮華.黃芩DNA 指紋分析及質(zhì)量相關(guān)研究［D］.哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

［14］ 趙麗麗，聶鳳褆.黃芩與粘毛黃芩種子的PAGE 及RAPD 鑒定研究［J］.中草藥，2006，37(增刊):299 -302.

［15］ 龔寧，波楊寧，季思偉，等.黃芩X 射線粉末衍射鑒定與黃芩苷定量分析研究［J］.中國(guó)藥師，2010，13(5):607 -611.

［16］ 周玉新. 中藥指紋圖譜研究技術(shù)［M］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002:3 -17.