白術(shù)生、制品的DCBI—MS鑒別

曾星星 陳波 谷陟欣 劉靖婧 王建芬

[摘要] 目的 建立白術(shù)生、制品的解吸附電暈束離子化質(zhì)譜（DCBI-MS）（秒級(jí)）快速鑒別方法。 方法 采用原位跟蹤技術(shù)跟蹤蒼術(shù)酮的轉(zhuǎn)化，初步探討白術(shù)的最佳炮制溫度；采用DCBI-MS法對(duì)白術(shù)生、制品的化學(xué)成分進(jìn)行分析。 結(jié)果 白術(shù)最佳的炮制溫度為120～140℃。60批樣品中包括對(duì)照藥材1批，生藥材27批，土炒白術(shù)19批，麩炒白術(shù)13批；與生品相比較，加熱炮制品中蒼術(shù)酮的含量均有不同程度的降低，白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ（atractylenolide Ⅱ）和白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ（atractylenolide Ⅲ）的相對(duì)響應(yīng)豐度值有顯著增高；生白術(shù)的相似度為0.90～0.95，土炒白術(shù)的相似度為0.83～0.90，而麩炒白術(shù)的相似度為0.71～0.82，且可直觀地將白術(shù)生品、土炒白術(shù)和麩炒白術(shù)分為三類(lèi)。 結(jié)論 DCBI-MS法可有效跟蹤炮制過(guò)程中蒼術(shù)酮向白術(shù)內(nèi)酯（atractylenolide）Ⅰ～Ⅲ轉(zhuǎn)化的情況，獲得其最佳炮制參數(shù)，并可有效辨別白術(shù)生、制品，可作為炮制條件優(yōu)化的快速檢測(cè)工具，為中藥材的質(zhì)量控制提供參考。

[關(guān)鍵詞] DCBI-MS；白術(shù)；蒼術(shù)酮；白術(shù)內(nèi)酯

[中圖分類(lèi)號(hào)] R283.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210（2018）12（a）-0032-05

白術(shù)為菊科植物白術(shù)（Atractylodes macrocephala Koidz）的干燥根莖，其性溫，味甘苦，具有健脾益氣，燥濕利水，止汗，安胎之功效，常用于脾虛食少、腹脹泄瀉、痰飲眩悸、水腫、自汗、胎動(dòng)不安等[1-3]。白術(shù)炮制的機(jī)制及其主要目的是“減酮減燥，增酯增效”[4-6]。目前，白術(shù)的鑒別方法主要有液相色譜[7-9]、UPLC-MS/MS[10-12]、氣相色譜及氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)[13]等。其具有耗時(shí)、耗力、低通量、有機(jī)溶劑消耗大、不環(huán)保等缺點(diǎn)，且分析通量低，無(wú)法對(duì)藥材直接分析，無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速篩查和真?zhèn)舞b別。近年來(lái)開(kāi)發(fā)的敞開(kāi)式質(zhì)譜技術(shù)（ambient mass spectrometry，AMS）可以在常溫常壓環(huán)境條件下將處于固態(tài)或液態(tài)的樣品直接電離，無(wú)需或僅需很少的樣品制備過(guò)程；該技術(shù)具有分析速度快、前處理少、高通量、原位檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛[14-18]。本研究以白術(shù)為研究對(duì)象，考察了解吸附電暈束離子化質(zhì)譜（DCBI-MS）作為超快速質(zhì)量控制方法的可行性。解吸附電暈束離子源（DCBI）具有可見(jiàn)電暈束，可以方便地進(jìn)行樣品表面定位；結(jié)合ChemPattern計(jì)量學(xué)軟件處理，可直觀有效地區(qū)分炮制品和生品，跟蹤炮制過(guò)程中的成分變化，對(duì)炮制飲片質(zhì)量控制的意義重大。

1 儀器與試藥

1.1 儀器

Thermo finnigan-LCQ離子阱質(zhì)譜，配LCQ-tune工作站（菲尼根，美國(guó)），DCBI離子源及控制器（島津分析技術(shù)研發(fā)（上海）有限公司）。

1.2 試藥

白術(shù)生品購(gòu)自邵東宏盛民中藥材有限公司，其主要產(chǎn)地是湖南、江西、福建、安徽、四川等。所有樣品經(jīng)九芝堂股份有限公司藥材檢驗(yàn)員陳湘林鑒定均為菊科植物白術(shù)（Atractylodes macrocephala Koidz）的干燥根莖。土炒和麩炒白術(shù)按中國(guó)藥典白術(shù)藥材炮制方法進(jìn)行炮制。白術(shù)的化學(xué)成分白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ～Ⅲ、蒼術(shù)酮的分子信息見(jiàn)表1。

2 方法與結(jié)果

2.1 炮制方法

土炒白術(shù)：先將土置于鍋內(nèi)，用中火加熱，炒至黃土粉呈靈活狀態(tài)，投入同一批次的生白術(shù)片，炒至白術(shù)表面均勻掛上土粉，取出，篩去土粉，放涼。每100 g白術(shù)片，用黃土25 g。

麩炒白術(shù)：先將鍋用中火燒熱，撒入麥麩，待冒煙時(shí)投入同一批次的生白術(shù)片，不斷翻動(dòng)，炒至焦黃色、透出焦香氣，取出，篩去麥麩，放涼。每100 g白術(shù)片，用麥麩10 g。

2.2 DCBI-MS檢測(cè)方法

2.2.1 質(zhì)譜條件 離子源：DCBI，氦氣流速：1.5 mL/min，熱解析溫度：20℃，正離子模式，電流：30 μA，毛細(xì)管溫度：250℃，毛細(xì)管電壓：10 V。

2.2.2 測(cè)定 用鑷子夾住切好的一小片白術(shù)（長(zhǎng)約1.5 cm，厚約3 mm，寬5 mm），固定于進(jìn)樣夾板后置DCBI源的薄的紫色的可視電暈束下，按“2.1.1”項(xiàng)下質(zhì)譜條件，開(kāi)啟掃描，進(jìn)行質(zhì)譜響應(yīng)信號(hào)采集（圖1）。DCBI可直接對(duì)藥材進(jìn)行分析，操作簡(jiǎn)單、快速。

2.3 結(jié)果分析

2.3.1 白術(shù)生、制品的鑒別 為了消除不同批次不同產(chǎn)地的樣品帶來(lái)的差異性的影響，土炒白術(shù)和麩炒白術(shù)均取同一批次生白術(shù)由九芝堂制藥有限公司的專(zhuān)家按照“2.1”項(xiàng)下方法炮制；按照“2.2”項(xiàng)下方法進(jìn)行檢測(cè)。

經(jīng)加熱炮制后，樣品中蒼術(shù)酮的離子的相對(duì)豐度值降低，提示樣品中蒼術(shù)酮均有不同程度的降低（表2），白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ含量都有所增加（圖2），其原因可能是生白術(shù)在加熱炮制過(guò)程轉(zhuǎn)化為白術(shù)內(nèi)酯類(lèi)成分。其中麩炒白術(shù)中的蒼術(shù)酮降低最多，即：麩炒白術(shù)<土炒白術(shù)<生白術(shù)。蒼術(shù)酮含量降低，消除了對(duì)胃腸的刺激性，緩和燥性；白術(shù)內(nèi)酯類(lèi)含量增加，增強(qiáng)了健脾和胃作用，此結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道一致[19-20]。

為了證實(shí)該方法的可行性，本研究檢測(cè)了九芝堂公司提供的3個(gè)批次的生白術(shù)和同批次自制的加熱炮制品。白術(shù)加熱炮制后白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ的含量高于蒼術(shù)酮，即加熱炮制前的白術(shù)蒼術(shù)酮豐度值/白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ的比值>1；而加熱炮制后的蒼術(shù)酮豐度值/白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ的比值<1。詳見(jiàn)表2。比值越小，說(shuō)明在加熱過(guò)程中蒼術(shù)酮轉(zhuǎn)化成其他成分越多。為更好地鑒別和評(píng)價(jià)白術(shù)炮制前后的化學(xué)成分的變化，本研究采用原位跟蹤技術(shù)跟蹤蒼術(shù)酮的轉(zhuǎn)化，初探蒼術(shù)酮的轉(zhuǎn)化機(jī)制。

2.3.2 原位跟蹤蒼術(shù)酮的轉(zhuǎn)化機(jī)制 蒼術(shù)酮在加熱條件下會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，主要轉(zhuǎn)化為白術(shù)內(nèi)酯類(lèi)物質(zhì)。通過(guò)分析蒼術(shù)酮的氧化反應(yīng)機(jī)制，結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道，發(fā)現(xiàn)這是由于蒼術(shù)酮有兩個(gè)共軛雙鍵，易與水發(fā)生1，4加成反應(yīng)，得到半縮醛羥基產(chǎn)物；而水的存在使得半縮醛羥基不穩(wěn)定，開(kāi)環(huán)并導(dǎo)致C-O鍵斷裂，生成羰基，羰基氧化生成羧基[21-23]。原因可能是羧基上的碳原子為sp2雜化，羥基可從兩面進(jìn)攻生成的羧基，羥基與羧基發(fā)生分子內(nèi)脫水反應(yīng)，生成白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ，其7位碳上的氫活潑，易被水中的羥基取代，生成的白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ發(fā)生分子內(nèi)脫水失去1分子水而生成白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ。蒼術(shù)酮的轉(zhuǎn)化機(jī)制圖見(jiàn)圖3。

2.3.3 市售樣品中的生、炮制品的快速鑒別 為驗(yàn)證該方法的實(shí)際可用性和檢測(cè)的可靠性、穩(wěn)定性，本研究檢測(cè)了60批樣品。結(jié)果表明蒼術(shù)酮在加熱的條件下向內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化，土炒白術(shù)的炮制程度百分比（生品與炮制品的蒼術(shù)酮豐度值的比值）為38.59%～58.60%，而麩炒白術(shù)的炮制程度百分比為42.81%～67.21%。

為了更直觀地鑒別白術(shù)生、制品，本研究將所測(cè)得的60個(gè)批次樣品的質(zhì)譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為CDF格式，導(dǎo)入ChemPattern化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件，建立質(zhì)譜解決方案。以對(duì)照藥材的質(zhì)譜圖為代表性樣品，計(jì)算60批樣品間的相似度，生白術(shù)的相似度為0.90～0.95，土炒白術(shù)的相似度為0.83～0.90，而麩炒白術(shù)的相似度為0.71～0.82（圖4）。因此，本方法在實(shí)際應(yīng)用中是可行的。

3 討論

3.1 DCBI源溫度的選擇

源溫度直接影響解吸附效率。本研究以生白術(shù)為模型，在20～200℃考察了10個(gè)不同的源溫度對(duì)生白術(shù)中化學(xué)活性成分的影響。DCBI離子源為大氣壓力化學(xué)電離源（APCI），主要得到準(zhǔn)分子離子峰，通過(guò)ESI-MS驗(yàn)證和參考文獻(xiàn)報(bào)道，可以確定m/z=217、233、249和231分別為蒼術(shù)酮、白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ、白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ和白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ的準(zhǔn)分子離子峰[10-12]。隨著溫度的升高，響應(yīng)信號(hào)增強(qiáng)。當(dāng)溫度為160℃時(shí)，響應(yīng)信號(hào)最佳，但在溫度升高的過(guò)程中，各化學(xué)成分的相對(duì)豐度值也發(fā)生變化；在溫度為60℃時(shí)，蒼術(shù)酮的絕對(duì)豐度值開(kāi)始降低，即出現(xiàn)轉(zhuǎn)化；當(dāng)溫度達(dá)到80℃時(shí)，轉(zhuǎn)化明顯；當(dāng)溫度達(dá)到120～140℃時(shí)，響應(yīng)信號(hào)明顯增強(qiáng)，轉(zhuǎn)化達(dá)到穩(wěn)定水平；當(dāng)溫度達(dá)到160℃時(shí)，響應(yīng)值達(dá)到最高。即m/z=217（蒼術(shù)酮）的相對(duì)豐度值隨著溫度的升高明顯降低，而m/z=231（白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ），m/z=233（白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ），m/z=249（白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ）的相對(duì)豐度值卻明顯升高，尤其是m/z=233。原因在于蒼術(shù)酮化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，在加熱的過(guò)程中易轉(zhuǎn)化為白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。因此，在檢測(cè)中不宜選擇高溫，否則會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2 氦氣流速的選擇

解吸附電暈束電離質(zhì)譜法基本原理是加熱的氦氣經(jīng)電場(chǎng)產(chǎn)生等離子體，在DCBI源的空心針/環(huán)電極結(jié)構(gòu)形成一可見(jiàn)薄的紫色電暈束，快速將存在于氣體、液體、固體或材料表面的化合物解吸并離子化。因此，氦氣流速的選擇對(duì)解吸附效率的影響不容忽視。DCBI源的氣流控制有3個(gè)流速，即0.6、0.9、1.5 L/min。經(jīng)過(guò)比較，選擇質(zhì)譜信號(hào)最佳的氦氣流速。

3.3 原位跟蹤蒼術(shù)酮的轉(zhuǎn)化機(jī)制

白術(shù)炮制的目的是“減酮減燥，增酯增效”。實(shí)時(shí)原位跟蹤蒼術(shù)酮的轉(zhuǎn)化，該結(jié)果可用于炮制溫度的考察及轉(zhuǎn)化率的跟蹤。根據(jù)蒼術(shù)酮與白術(shù)內(nèi)酯豐度的比值的降低程度來(lái)判斷蒼術(shù)酮的轉(zhuǎn)化率受溫度的影響強(qiáng)弱，比值降低越快，轉(zhuǎn)化率增加越明顯；同時(shí)，蒼術(shù)酮與白術(shù)內(nèi)酯的比值越低，轉(zhuǎn)化的就越多。在20～200℃范圍內(nèi)，蒼術(shù)酮與白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ的比值始終比白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ和Ⅲ低，說(shuō)明蒼術(shù)酮轉(zhuǎn)化為白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ是最多的，原因與其機(jī)制有關(guān)，羥基與羧基發(fā)生分子內(nèi)脫水反應(yīng)，先生成白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ，其7位碳上的氫活潑，易被水中的羥基取代，生成白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ轉(zhuǎn)化成白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ，生成的白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ發(fā)生分子內(nèi)脫水失去1分子水而生成白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ。隨溫度的升高，各個(gè)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率增加，其中白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ轉(zhuǎn)化率增加最多，其次是白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ，白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ轉(zhuǎn)化率增加不明顯。在120℃時(shí)，其向白術(shù)內(nèi)酯Ⅰ的轉(zhuǎn)化存在1個(gè)拐點(diǎn)；當(dāng)溫度大于140℃時(shí)，白術(shù)內(nèi)酯Ⅲ的轉(zhuǎn)化存在1個(gè)拐點(diǎn)，而白術(shù)內(nèi)酯Ⅱ則一直處于穩(wěn)定轉(zhuǎn)化過(guò)程。因此，炮制溫度的控制是炮制品生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。

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（收稿日期：2018-04-09 本文編輯：王 蕾）