中藥材的氨基酸含量測定與分析技術研究現(xiàn)狀

李洪兵 安麗華

[摘 要]氨基酸是中藥材的重要成分，在中草藥偽藥鑒別、藥用植物藥性與種屬親緣關系的研究、地道藥材的區(qū)別研究、新藥材的研究與開發(fā)等方面都具有重要的應用價值。長期以來，學者們對中藥中的氨基酸含量進行了大量的研究。本文綜述了前人對中藥材氨基酸含量方面的重要進展，并對常用的氨基酸分析檢測手段進行了比較，探討了各種方法的應用范圍性以及優(yōu)缺點，以冀引起人們對中藥材中氨基酸研究的重視，為建立快速、高效的藥材氨基酸分析方法提供參考。

[關鍵詞]中藥材;氨基酸;檢測;分析

[中圖分類號]R284 [文獻標識碼]A

氨基酸是蛋白質的基本組成單位和重要的氮代謝物，在植物中主要以結合氨基酸和游離氨基酸的形式存在。結合氨基酸指組成多肽或蛋白質的氨基酸，而游離氨基酸在維持植物代謝的平衡方面具有重要作用，保證植物在干旱、冷害以及環(huán)境污染等逆境環(huán)境下可以健康生長。長期以來，學者們對植物藥中的氨基酸含量進行了大量的研究。如中草藥偽藥的鑒別，藥用植物藥性與種屬親緣關系的研究，地道藥材的區(qū)別研究，新藥材的研究與開發(fā)等。

氨基酸是人體重要的營養(yǎng)物質，不僅可合成機體的組織蛋白質，而且可以為人體的生長發(fā)育、新陳代謝等提供物質基礎。人們很早就認識到一些植物藥尤其是滋補藥中氨基酸的含量特別豐富，如長白山的草蓯蓉每百克含氨基酸約4.4克，枸杞中含有豐富的甘氨酸，明黨參、太子參和紫蘇葉中精氨酸含量豐富，板藍根中含有精氨酸、賴氨酸、谷氨酸等多種氨基酸。大量研究表明：植物藥中的氨基酸是治療疾病或滋補營養(yǎng)的主要成分，如北芪、商陸中降壓的主要成分是r-氨基丁酸;黨參、板藍根及紅棗的水提取液中含有豐富的氨基酸，合理服用可以增強體質，提高抗病力。

在植物藥材鑒別方面，由于藥材中存在多種氨基酸，并且在不同科、屬間有明顯差異，因而可以通過氨基酸含量探討一些形態(tài)分類難以區(qū)分的中草藥與偽藥的關系，并且這種區(qū)分方法相對簡單，有更廣泛的適用性、統(tǒng)一性及科學性。另外，測定不同產地、不同器官以及不同發(fā)育階段藥材的氨基酸含量，建立地道藥材的氮基酸含量數據庫，也可以規(guī)范藥材的使用以及加工過程，提高藥材的藥效和應用。

1 中藥氨基酸含量的研究現(xiàn)狀

1.1 對不同藥材或同一藥材不同功能氨基酸含量的研究

不同藥材中氨基酸含量差異較大，并且同一藥材的不同功能的氨基酸含量不同。如薄荷中可檢測出16種氨基酸，并且人體必需氨基酸占游離氨基酸的比例各不相同;紅景天中各氨基酸的含量不同，亮氨酸含量最高，而蛋氨酸含量最低。

1.2 對同一植物藥不同器官或同一器官不同部位氨基酸含量的研究

植物不同器官的氨基酸含量差異很大，并且同一器官的不同部位，氨基酸含量也有差別。如對紅景天的研究表明：葉中亮氨酸和苯丙氨酸含量高，根中賴氨酸和蘇氨酸含量高，亮氨酸和蘇氨酸在雌株較多一些，而纈氨酸和異亮氨酸在雄株較多一些。薄荷葉中的氨基酸含量大約是莖中的2-4倍;總游離氨基酸含量在薄荷葉、莖、整株中分別為9.81%、3.99%、7.01%。北沙參根不同部位的各種氨基酸含量不同：總氨基酸的含量與非必需氨基酸含量從根莖部至根下部呈降低趨勢。

1.3 對炮制藥材氨基酸含量變化的研究

前人對藥材炮制過程氨基酸的變化已有一些研究。首先，中藥飲片炮制采用的各種輔料如黃酒、白酒、米醋及鹽等均含有一定量的氨基酸，炮制過程會提高藥材的氨基酸含量。其次，炮制過程，特別是加熱可能會引起氨基酸揮發(fā)或蛋白質水解，如明黨參鮮根炮制后總游離氨基酸含量顯著下降，而部分蛋白質水解氨基酸可能在炮制加工過程中水解導致其含量增加。另外，對炮制過程中氨基酸的變化的研究，也可揭示傳統(tǒng)炮制過程中的一些問題，優(yōu)化藥材加工，使其更好發(fā)揮作用，如黨參炮制過程的刮皮、蒸煮、切片等加工過程造成氨基酸的大量損失，據此對傳統(tǒng)的參炮制方法加以改進;斑蝥炮制前后蛋白質及氨基酸含量明顯下降，可考慮不經炮制直接入藥，以減少在凈制和米炒過程中其他成分的損失，達到充分利用藥用資源的目的。

1.4 對地道藥材或不同產地植物藥材中氨基酸的比較分析

研究表明不同產地植物藥材中氨基酸的種類基本一致，但氨基酸的含量有很大不同。如不同產地或不同生長環(huán)境下同種板藍根中的總氨基酸含量均存在明顯差異;不同產地的麥冬所含氨基酸種類基本一致，但氨基酸含量不同，其中湖北襄陽與浙江蕭山的總氨基酸及必需氨基酸含量較高，而浙江慈溪和福建南安的含量較低;不同產地澤瀉中氨基酸及游離氨基酸的含量均不相同。因此，產區(qū)的氣候與立地條件在決定藥材品質方面具有重要的作用。臨床醫(yī)生在使用藥材時，應考慮到該藥材的這一特點。

2 中藥氨基酸含量與環(huán)境關系的研究現(xiàn)狀

研究植物藥材氨基酸含量變化與環(huán)境因子的關系，對提高藥材的產量和質量，規(guī)范藥材加工和炮制過程，揭示藥材的作用機制等都具有重要的理論意義和指導價值。目前對氨基酸含量與環(huán)境因子的關系研究較少，可概括為以下幾個方面：

2.1 不同結構的氨基酸合成途徑、合成時消耗的能量不同，與環(huán)境的關系可能存在差異

不同合成途徑的氨基酸其構建所消耗的能量差異較大，正常情況下的細胞會優(yōu)先使用合成耗能較少的氨基酸。對葉片中不同合成途徑氨基酸含量的比較也證實合成耗能較少的谷氨酸族氨基酸含量最高，而耗能較多的芳香族氨基酸含量最低，癌變細胞更傾向于使用合成耗能少的氨基酸;但動物在一些脅迫條件或病變時，這一規(guī)律會發(fā)生改變，支鏈氨基酸含量降低而芳香族氨基酸含量上升。因而環(huán)境改變情景下，植物為了盡快利用和代謝氮元素，該規(guī)律是否會發(fā)生改變，不同合成途徑氨基酸對環(huán)境變化脅迫如何響應等值得研究。

2.2 不同種類的氨基酸功能差異較大，對環(huán)境變化的響應可能不同

不同氨基酸在植物生長和結構建成以及抗逆或防御等方面擔負著不同的功能，如丙氨酸可促進葉綠素的合成，谷氨酸可增強光合作用;脯氨酸在抗旱方面具有重要作用，亮氨酸在抗寒方面具有重要作用，苯丙氨酸、蘇氨酸在防御啃食、降低病蟲害方面有重要作用。另外，同一種氨基酸處于不同狀態(tài)（游離態(tài)和結合態(tài)）時，其功能也存在差異。由于各氨基酸的功能不同，其對環(huán)境篩選的響應可能不同，當環(huán)境發(fā)生改變時，有些氨基酸會比較敏感，而有些會表現(xiàn)出保守性。因此有必要系統(tǒng)探討中藥中不同功能的氨基酸對環(huán)境的響應規(guī)律。

2.3 不同植物因為代謝過程的不同，各氨基酸的含量不同，對環(huán)境的響應也有所不同

高肖飛指出不同生活型植物對施氮的響應不同：細葉小羽蘚優(yōu)先將多余的氮儲存在精氨酸和天冬酰胺中，桑優(yōu)先儲存在精氨酸和谷氨酰胺中，而皺葉狗尾草優(yōu)先儲存在賴氨酸和谷氨酰胺中;Nasholm等發(fā)現(xiàn)灌木在高氮環(huán)境中更容易累積精氨酸和谷氨酰胺，而草本植物更容易積累天冬酰胺和谷氨酰胺。已有研究表明：對所有植物整體分析時往往會淡化或掩蓋了植物性狀對環(huán)境的響應信號，而以生活型或功能型分類進行分析時，其相關系數明顯增加。因此，對不同植物加以區(qū)分，明確不同生活型、不同功能型植物的氨基酸變化規(guī)律是探討生態(tài)系統(tǒng)水平藥用植物氨基酸-環(huán)境關系的關鍵。

3 氨基酸分析測試方法

氨基酸的分析檢測是監(jiān)控各類植物藥材及中藥制劑有效成分的重要手段。近年來，隨著儀器分析靈敏度的不斷提高，氨基酸分析無論檢測手段還是衍生方法均趨于完善。本文綜述了氨基酸自動分析儀、高效液相色譜、液質聯(lián)用、氣質聯(lián)用、離子交換色譜及毛細管電泳等較常用的氨基酸檢測分析技術的特點及在中藥材方面的應用。

3.1 氨基酸自動分析技術

氨基酸自動分析儀具有靈敏度高、快速分析、結果準確等優(yōu)點，是中藥氨基酸分析的最常用方法。如劉繼紅等采用氨基酸自動分析儀檢測了蜈蚣、全蝎、地龍3種動物中藥材的氨基酸含量分布。趙麗采用高效氨基酸自動分析儀測定了蜂乳中17種氨基酸的含量。但氨基酸自動分析儀存在管路較細、結構復雜、受緩沖液pH影響較大等缺點;并且不同儀器測定的氨基酸譜圖可能存在差異，該儀器較昂貴，排放的有機溶劑也易造成環(huán)境污染。

3.2 離子交換色譜技術

陽離子交換色譜技術是最早的氨基酸分析方法，并且可避免其他物質的干擾，適合分析檢測復雜樣品中的氨基酸，具有重現(xiàn)性好、準確度高的特點，適用于大多數氨基酸的測定。但此法對衍生反應條件要求苛刻，并且此方法靈敏度低，一般為100 pmol級別。近年來用熒光胺或鄰苯二甲醛替代茚三酮，反應的靈敏度已得到大幅度的提高。

陰離子交換色譜檢測法是近年發(fā)展起來的一種氨基酸直接分析方法。本方法避免了衍生化反應帶來的許多問題，具有分辨率高、重復性好、定性定量準確、費用較低等優(yōu)點。缺點主要是電極難以清理，難以重復利用。在應用方面，鐘天華等采用陰離子交換色譜法分析了金線蓮中的游離氨基酸，共檢測出17種氨基酸。

3.3 高效液相色譜技術

反相高效液相色譜是中藥氨基酸檢測最為常用的高效液相色譜技術，具有靈敏度高、分析時間短、衍生試劑種類多樣等優(yōu)點，目前已逐步取代柱后茚三酮衍生化離子交換色譜法。該方法一般采用C18或C8鍵合硅膠為固定相，非極性溶劑/弱酸鹽緩沖液為流動相，通過選擇適當的衍生劑，調節(jié)pH、流動相極性、流速、柱溫等，使氨基酸衍生物可以在不同時間從鍵合硅膠柱上洗脫下來，進而達到分離氨基酸的效果。

在應用方面，王翠芬等采用Hypersil C18色譜柱，梯度洗脫，測定了阿膠中6種氨基酸，表明此方法可用于阿膠制劑的質量控制和檢驗。在中藥復方制劑分析方面，汪家春等采用C18反相柱梯度分離，用外標法測定冬蟲夏草口服液中23種游離氨基酸。

3.4 氣相色譜-質譜聯(lián)用技術

氣相色譜法是一種簡單有效的定性、定量手段，前處理方法簡單，線性范圍較寬，且線性良好。不僅具有分離時間短、柱效高等特點，更重要的是可和質譜儀聯(lián)用。在測定氨基酸時，將氨基酸衍生為易揮發(fā)但又不容易發(fā)生分解的衍生物，衍生化反應靈敏，可在水中發(fā)生反應，色譜柱壽命長，測定費用低，但缺點是與羥基、吲哚基反應不徹底。

在應用方面，張佳等建立了氣相色譜-質譜聯(lián)用技術測定茶葉中游離氨基酸的方法。張紅漫等采用該方法定性定量分析沙苑子中的氨基酸。周芳等采用該方法測定了4個不同產地的杜仲葉中氨基酸含量，共檢測出15種氨基酸。

3.5 液相色譜-質譜聯(lián)用技術

液相色譜-質譜聯(lián)用技術具有較高的靈敏度和選擇性，具有方便、簡潔、快速等優(yōu)點。并且隨著同位素稀釋質譜法的應用，可進一步提高氨基酸分析的準確度和精確度。目前采用液相色譜-質譜聯(lián)用技術可檢測中藥材中痕量氨基酸，彌補高效液相色譜技術的缺陷。如采用液相色譜-質譜聯(lián)用技術檢測煙草中的20種游離氨基酸等。

3.6 毛細管電泳法

毛細管電泳法是繼高效液相色譜技術之后發(fā)展起來的一種新興的分離分析方法。利用石英毛細管在電場的作用下，不同樣品遷移速度的不同，而達到分離的目的。本方法可與質譜聯(lián)用進行檢測，可用于復雜樣品中氨基酸的分析，具有分離效率高、分析速度快、樣品及試劑用量少等特點，可用于質量控制為目的的中藥制劑中氨基酸成分的定量測定。在中藥材應用方面，丁娟娟等使用毛細管電泳-熒光檢測法測定中藥制劑中氨基酸成分，衍生的5種氨基酸在50min內可得到很好的分離和測定。

總之，氨基酸的檢測分析方法研究雖取得了很大進展，但每種檢測分析方法各有其利弊，選擇合適的分析方法需綜合考慮多種因素的影響。由于中藥中氨基酸的種類較多，并且不同產地、不同發(fā)育階段、不同器官的氨基酸含量均有差異，因而氨基酸含量測定在控制中藥材質量、打擊假冒偽劣產品等領域有很好的應用前景。

4 研究不足及展望

截至目前，學術界對植物藥材氨基酸含量的研究雖取得了一些進展，但研究的氨基酸種類有限，對藥材中人體必需氨基酸含量的研究較多，而對結合氨基酸研究較少;對不同生境的藥用植物中氨基酸的變化規(guī)律沒有從氨基酸的結構和功能方面加以區(qū)分研究;對不同植物氨基酸含量對環(huán)境的響應規(guī)律也缺乏深入探討。特別是在藥用植物的氨基酸含量與環(huán)境因子的關系方面研究很少，對全球變化背景下的藥材氨基酸變化規(guī)律尚不清楚。

工業(yè)革命以來，伴隨著人類社會的飛速發(fā)展，全球變暖、CO2濃度升高、氮沉降增加、紫外線增加、土壤侵蝕和海平面上升等全球變化現(xiàn)象越發(fā)明顯，這些變化正深刻改變著各類生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分利用情況，進而改變植物的生長狀況。在此背景下，全球變化的生態(tài)學效應越來越受到全世界各領域科學家的關注。近年來國內外相繼建成多個全球變化野外觀測和實驗平臺，通過人工實驗模擬全球變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響，但在藥用植物方面報道不是很多，對全球變化情景下藥材的氨基酸含量會如何變化尚不清楚，匱待加強。

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