烏梅炒炭前后化學成分與藥效變化及其炒炭止血原理研究

李春帥，辛潔萍，王海麗，徐文娟，宋肖樺，葉先文，張海霞，李 千，李向日

烏梅炒炭前后化學成分與藥效變化及其炒炭止血原理研究

李春帥，辛潔萍#，王海麗，徐文娟，宋肖樺，葉先文，張海霞，李 千，李向日*

北京中醫(yī)藥大學 中藥炮制研究中心，中藥品質(zhì)評價北京市重點實驗室，北京 102400

通過對烏梅炒炭前后化學成分及藥效變化進行研究，闡明烏梅炒炭的炮制原理。采用液質(zhì)聯(lián)用技術鑒定烏梅炒炭前后的化學成分并進行多元統(tǒng)計分析，以小鼠腸推進和斷尾實驗比較烏梅炒炭前后藥效的變化。烏梅炒炭前后化學成分具有明顯差異，正交偏最小二乘法-判別分析（orthogonal partial least-squares discrimination analysis，OPLS-DA）將烏梅與烏梅炭化學成分聚為2組并標示出6個主要差異性成分，其中檸檬酸-葡萄糖溶液（acid citrate dextrose，ACD）具有抗凝作用。藥理實驗結(jié)果表明，烏梅水煎液和烏梅炭水煎液均具有澀腸作用，烏梅炒炭后產(chǎn)生了止血作用，止血作用的活性部位為透析袋內(nèi)相對分子質(zhì)量較大的成分。烏梅與烏梅炭均具有澀腸作用，烏梅炭的止血作用可能與其炒炭后ACD等成分含量降低及產(chǎn)生的相對分子質(zhì)量大的物質(zhì)有關。

烏梅；烏梅炭；炒炭止血；炮制原理；正交偏最小二乘法-判別分析

烏梅始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》[1]，是一種常見的藥食同源的中藥，《中國藥典》2020年版中規(guī)定其為薔薇科杏屬植物梅(Sieb.) Sieb. et Zucc.的干燥近成熟果實，具有斂肺、澀腸、生津、安蛔的功效，常用于治療肺虛久咳、久瀉久痢、虛熱消渴、蛔厥、嘔吐、腹痛等癥[2]?，F(xiàn)代藥理學研究表明，烏梅具有抑菌、抗腫瘤、抗氧化、降血糖、抑制腎結(jié)石等作用[3-5]。

宋代《證類本草》[6]中最早提及烏梅炭“燒為末，杵末”?！稖罕静荨穂7]中記載烏梅“治一切惡瘡肉出，以烏梅燒為末，杵末傅”。烏梅及烏梅炭應用歷史悠久，臨床應用中，烏梅具有澀腸止瀉的功效，烏梅炭新增止血功效。炭藥是一類非常具有炮制特色的中藥，具有廣泛的藥理作用，止血作用是其共性。炭藥首次記載于戰(zhàn)國時期的《五十二病方》“止出血者燔發(fā)”[8]。關于炭藥止血理論，學說眾多，通常認為中藥經(jīng)炒炭炮制后，化學成分組成及含量發(fā)生了改變，從而產(chǎn)生止血作用[9]。張向陽等[10]研究發(fā)現(xiàn)地榆炭發(fā)揮止血作用可能與其鞣質(zhì)含量相關。鐘凌云等[11]認為炭藥止血作用是因為高溫炮制后中藥中的草酸鈣或碳酸鈣分解，可溶性鈣鹽含量升高，從而促進血液中的蛋白質(zhì)凝固，激活凝血因子，產(chǎn)生凝血效果。隨著中藥炭藥中納米類成分碳點的研究逐漸興起，研究發(fā)現(xiàn)，碳點存在于多種炭藥中并產(chǎn)生止血作用[12-13]，Cheng等[14]發(fā)現(xiàn)燈心草經(jīng)炭燒處理后在其水提物可產(chǎn)生燈芯炭納米碳點，可抑制血小板的減少和局部出血。

為探究烏梅及烏梅炭化學成分及藥理作用的差異，闡明烏梅炒炭止血的科學內(nèi)涵，本實驗首先采用液質(zhì)聯(lián)用技術初步鑒定烏梅及烏梅炭水煎液中的化學成分，經(jīng)偏最小二乘法統(tǒng)計分析可視化展示烏梅及烏梅炭水煎液化學成分的組間差異并明確了6個差異成分，然而小分子化合物的變化無法充分闡明烏梅炒炭止血的科學內(nèi)涵。其次，以小鼠腸推進實驗和斷尾出血實驗分別評價烏梅及烏梅炭的澀腸與止血作用，結(jié)果顯示烏梅和烏梅炭均有澀腸作用，烏梅炒炭后產(chǎn)生了止血作用，且止血活性部位為烏梅炭透析袋內(nèi)相對分子質(zhì)量較大的成分。最后，采用低分辨透射電子顯微鏡（transmission electron microscope，TEM）、紅外光譜等技術對烏梅炭止血活性部位進行初步結(jié)構(gòu)表征，從相對分子質(zhì)量大的化合物角度為烏梅炒炭止血的原理提供新的視角。

1 儀器與材料

1.1 儀器

Thermo Scientific Q Exactive型質(zhì)譜儀，賽默飛世爾科技有限公司；FA1104型電子天平，上海樂平科學儀器有限公司；HH-S6A型電熱恒溫水浴鍋，北京科偉永興儀器有限公司；SHB-IIIA型循環(huán)水式多用真空泵，上海振捷試驗設備有限公司；Thermo Scientific Nicolet Is10型傅里葉紅外光譜儀、Tecnai G2 20型TEM，美國FEI公司。

1.2 材料

乙腈（色譜純，批號F22M8G206）購自美國Fisher公司；甲酸（色譜純，批號214911）購自賽默飛世爾科技有限公司；純凈水（杭州娃哈哈集團有限公司）；注射用白眉蛇毒凝血酶，購自錦州奧鴻藥業(yè)有限責任公司；蒙脫石散，購自海南先聲藥業(yè)有限公司；0.9%氯化鈉注射液（批號1709283205）購自石家莊四藥有限公司；水合氯醛（批號20210915）購自上海麥克林生化科技有限公司）、墨水、透析袋（截留相對分子質(zhì)量1000）購自北京正程生物科技有限公司；注射用白眉蛇毒血凝酶（hemocoagulase for injector，HI）購自北京正程生物科技有限公司。

共收集6批烏梅樣品（MF1～MF6），經(jīng)北京中醫(yī)藥大學李向日教授鑒定為薔薇科杏屬植物梅.(Sieb.) Sieb. et Zucc.的干燥近成熟果實，烏梅飲片信息見表1。6批烏梅樣品（MF1～MF6）在150～180 ℃下清炒50 min，至烏梅皮肉鼓起，表面焦黑色為止，即得烏梅炭樣品（MFC1～MFC6）。烏梅及烏梅炭樣品如圖1所示。

1.3 實驗動物

SPF級KM小鼠，5周齡60只，4周齡60只，購自斯貝福（北京）生物技有限公司，實驗動物生產(chǎn)許可證號SYXK（京）2016-0038，飼養(yǎng)于北京中醫(yī)藥大學實驗動物中心，室溫22～25 ℃，相對濕度60%，12 h/12 h晝夜循環(huán)，本實驗經(jīng)北京中醫(yī)藥大學實驗動物倫理委員會批準。

2 方法與結(jié)果

2.1 烏梅水煎液和烏梅炭水煎液的制備

取烏梅飲片20.0 g，分別以40倍量水煎煮3次，每次1 h。每次的煎煮液皆用濾紙濾過，合并煎煮液，濃縮成1.0 g/mL（按照生藥量計算），即得烏梅水煎液。于4 ℃冰箱，保存?zhèn)溆谩?/p>

表1 烏梅樣品信息

圖1 烏梅及烏梅炭樣品

將烏梅炭飲片20.0 g，同法制成烏梅炭水煎液。于4 ℃冰箱，保存?zhèn)溆谩?/p>

將烏梅炭水煎液置于透析袋（截留相對分子質(zhì)量1000）內(nèi)透析，每隔一段時間換1次水，直至透析袋外溶液無色，收集每次換取的袋外溶液，濃縮至1.0 g/mL（按照炭藥量計算），得到烏梅炭透析袋外溶液（MFC-O）；同時收集透析袋內(nèi)溶液，濃縮至1.0 g/mL（按照炭藥量計算），得到烏梅炭透析袋內(nèi)溶液（MFC-I）；MFC-O和MFC-I均放于4 ℃冰箱中，保存?zhèn)溆谩?/p>

2.2 液質(zhì)聯(lián)用（LC-MS）分析

2.2.1 色譜條件 Waters Acquity UPLC BEH C18色譜柱（100 mm×2.1 mm，1.7 μm）；柱溫30 ℃；樣品室溫度15 ℃；進樣量3 μL；以甲醇-0.1%甲酸水溶液為流動相，梯度洗脫：0～6 min，3%～15%甲醇；6～20 min，15%～30%甲醇；20～27 min，30%～95%甲醇；27～28 min，95%～3%甲醇；28～30 min，3%甲醇；體積流量為0.2 mL/min。

2.2.2 質(zhì)譜條件 采用電噴霧離子源（ESI），負離子模式掃描，毛細管溫度350 ℃，鞘氣和輔助氣均為氮氣（質(zhì)量分數(shù)＞99%），鞘氣流速35 arb，輔助氣流速10 arb，噴霧電壓3200 V，最大噴射電流100 A，掃描范圍為/100～1500，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為Xcalibur 4.1。

2.3 成分解析

使用Xcalibur 4.1與MZmine-2.53-Windows軟件對質(zhì)譜數(shù)據(jù)進行處理，通過查閱文獻[15-18]和質(zhì)譜相關網(wǎng)站，根據(jù)相關化合物的準分子離子峰、二級碎片離子峰、離子峰豐度比等質(zhì)譜信息，初步推測化合物結(jié)構(gòu)。

烏梅及烏梅炭水煎液質(zhì)譜總離子流圖見圖2，水煎液中初步鑒別出的化合物匯總見表2。

2.4 烏梅與烏梅炭化學成分正交偏最小二乘法-判別分析（orthogonal partial least-squares discrimination analysis，OPLS-DA）

烏梅和烏梅炭水煎液的質(zhì)譜數(shù)據(jù)（Raw格式）通過QI軟件進行標準化處理，處理后的數(shù)據(jù)以usp格式導入SIMCA 14.1軟件進行多元統(tǒng)計分析。將烏梅和烏梅炭水煎液2組樣品進行OPLS-DA，結(jié)果見圖3，并繪制S-plot散點圖以顯示2組樣品的差異性成分，結(jié)果見圖4。

圖2 烏梅及烏梅炭質(zhì)譜總離子流圖

表2 烏梅及烏梅炭水煎液中鑒別出的化合物

“+”表示存在，“?”表示不存在，“↑”表示含量上升，“↓”表示含量下降

“+” indicates presence, “?” indicates absence, “↑” indicates increasing content, “↓” indicates a decrease in content

從OPLS-DA圖（圖3）中可以看出，烏梅和烏梅炭水煎液可明顯分為2類，提示烏梅炮制后成分含量或組成發(fā)生了較大的變化。S-plot散點圖（圖4）表明二者之間存在6個顯著差異性成分，分別為苯甲基-β-櫻草糖苷（峰25）、枸櫞酸（峰9）、檸檬酸-葡萄糖溶液（acid citrate dextrose，ACD，峰7）、番石榴酸（峰19）、3-羥基戊二酸（峰10）、2--阿魏酸-羥基檸檬酸（峰24），其中ACD具有抗凝作用[19-22]，且經(jīng)炒炭炮制后含量降低。

2.5 小鼠腸推進實驗

5周齡KM小鼠按體質(zhì)量隨機分為對照組、蒙脫石散組、MF組、MFC組、MFC-O組以及MFC-I組，每組6只。對照組將生理鹽水與50%墨水1∶1混合，以2 g/kg的劑量給藥。蒙脫石散組取1.75 g蒙脫石散用生理鹽水稀釋成17.5 mg/mL的溶液，與50%墨水1∶1混合，以0.5 g/kg的劑量給藥。MF、MFC、MFC-O和MFC-I給藥組將“2.1”項下溶液用生理鹽水稀釋，得到質(zhì)量濃度為700 mg/mL（按原藥材的質(zhì)量計算）的溶液，與50%墨水1∶1混合，以2 g/kg的劑量單次給藥。實驗前12 h禁食，自由飲水。給藥30 min后將各組小鼠以頸椎脫臼法處死。立即解剖取出上端自幽門，下端至回盲部的全部小腸腸管，用卷尺測量小腸腸道全長及墨汁在腸道內(nèi)推進長度，依公式計算墨汁推進率。

圖3 烏梅(MF)與烏梅炭(MFC)的OPLS-DA圖

圖中數(shù)字代表峰號，與表2同

墨汁推進率＝腸管染黑長度/小腸腸管總長度

實驗結(jié)果如表3所示。與對照組相比，蒙脫石散、MFC組在澀腸作用方面具有顯著性差異（＜0.05），MF組在澀腸作用方面具有極顯著性差異（＜0.001）；MFC-I組和MFC-O組無顯著性差異，但均有明顯的下降趨勢。說明烏梅炭的澀腸作用是透析袋內(nèi)和透析袋外2部分成分共同發(fā)揮作用的。

表3 小鼠腸推進實驗結(jié)果(, n = 6)

與對照組比較：*＜0.05**＜0.01***＜0.001，下表同

*< 0.05**< 0.01***< 0.001control group, same as below tables

2.6 小鼠斷尾止血實驗

4周齡KM小鼠按照體質(zhì)量隨機分為對照組、HI組、MF組、MFC組、MFC-O組以及MFC-I組，每組7只，其中對照組ig生理鹽水，給藥劑量0.5 mL/只。HI組用10 mL的生理鹽水分次溶解1 kU HI粉末，配制成0.1 kU/mL的溶液，置于錫箔紙包裹的離心管中，給藥劑量0.2 mL/只。MF、MFC、MFC-O以及MFC-I給藥組：將“2.1”項下溶液用生理鹽水稀釋，得到質(zhì)量濃度為100 mg/mL（按原藥材的質(zhì)量計算）的溶液，給藥劑量0.5 mL/只，均為單次給藥。給藥方式為sc給藥，給藥2 h后，將小鼠用10%水合氯醛以0.01 g/g的劑量ip麻醉，平放于手術臺上，用剪刀于距離小鼠1 cm尾尖處剪斷，待血液開始自行溢出時計時，每30 s用濾紙吸附尾尖血滴1次，直至再無血液流出（即濾紙吸附時無血跡出現(xiàn)）。從斷尾血液流出開始到出血時間停止，此段時間即為出血時間，記錄實驗結(jié)果。

從小鼠斷尾血液開始流出到流血停止流出為出血時間，6組小鼠斷尾出血時間記錄如表4所示。與對照組相比，MF組小鼠斷尾出血無顯著的差異，HI組和MFC組的小鼠斷尾出血時間明顯縮短（＜0.01），說明烏梅炒炭后產(chǎn)生了止血作用；而MF組和MFC-O組小鼠斷尾出血時間無顯著性差異，說明烏梅水煎液和烏梅炭透析袋外溶液并不能起到止血作用；MFC-I組小鼠斷尾出血時間明顯縮短（＜0.01），說明烏梅炭止血作用的活性部位是透析袋內(nèi)大分子成分。

表4 小鼠斷尾實驗結(jié)果(, n = 7)

2.7 烏梅炭透析袋內(nèi)成分的結(jié)構(gòu)表征

透析袋是由半透膜制成袋狀容器，樣品溶液在透析過程中相對分子質(zhì)量較大的分子被截留在袋內(nèi)，鹽和小分子物質(zhì)不斷擴散并從袋中透析出來，直到袋內(nèi)外的濃度達到平衡。小鼠斷尾出血實驗結(jié)果顯示，烏梅炭止血作用的活性部位主要為透析袋內(nèi)相對分子質(zhì)量較大的成分，故而對烏梅炭透析袋內(nèi)成分進行結(jié)構(gòu)表征。

2.7.1 TEM分析 以去離子水為溶劑，將制備的MFC-I溶液稀釋成一定質(zhì)量濃度，超聲30 min，用0.22 μm微孔濾膜濾過。將獲取的MFC-I溶液滴于銅網(wǎng)上，陰干后利用TEM分析。由圖5可以看出，MFC-I中分布著外形近球形的顆粒，在水中具有良好的分散度，粒徑小于5 nm。

2.7.2 紅外光譜（FTIR）分析 電子分析天平稱取溴化鉀粉末100 mg；將1滴MFC-I與100 mg溴化鉀混合，烘干后碾磨成細粉，置于模具中壓片。盡量避免樣片長時間暴露于空氣中，然后迅速放入紅外測試儀的樣品架中測定其FTIR。從圖6可以看出，該部分的官能團吸收峰位于3 425.09、2 969.93、2 925.04、2 854.41、1 734.89、1 617.59、1 410.23、1 086.54、1 049.90、880.93 cm?1等。通過分析可知，波數(shù)為3 425.09 cm?1的吸收峰，是-OH或-NH的伸縮振動峰，與分子間氫鍵的伸縮振動相關；波數(shù)為2 925.04、2 854.41 cm?1的吸收峰與-CH3和-CH2的對稱和不對稱伸縮有關；波數(shù)為1 734.89 cm?1由 C＝O的伸縮振動引起；波數(shù)為1 617.59 cm?1吸收峰由C＝C的伸縮振動引起，波數(shù)在1010～667 cm?1的為C＝H的面外彎曲振動引起。同時在1650～1430 cm?1區(qū)域內(nèi)只存在1 617.59 cm?11個吸收峰，故推測MFC-I中的成分不含苯環(huán)。綜上MFC-I的表面活性基團主要以C＝O、-OH或-NH以及C＝C為主。

圖5 MFC-I的低分辨電鏡圖(×200 000, A; ×300 000, B)

圖6 MFC-I的FTIR圖

3 討論

烏梅性平，味酸澀，具有斂肺、澀腸、生津、安蛔的功效，炒炭后產(chǎn)生了止血的功效[23]。通過對烏梅和烏梅炭水煎液中的化學成分進行解析，可以看出烏梅中多數(shù)成分為有機酸類化合物，符合烏梅味酸澀的特點。對比烏梅與烏梅炭水煎液的化學成分可以發(fā)現(xiàn)，赤蘚糖醇、2′-脫氧肌苷、柚皮素等成分在烏梅炭水煎液中并未檢識到，推測可能在炒制的過程中發(fā)生了分解和轉(zhuǎn)化。

小鼠腸推進實驗表明，烏梅與烏梅炭均具有澀腸作用。MFC-I溶液和MFC-O溶液與MFC組相比無顯著差異，但仍有澀腸作用，說明烏梅炭的澀腸作用是由透析袋內(nèi)和透析袋外2部分共同組成。液質(zhì)數(shù)據(jù)分析烏梅炒炭前后化學成分的變化，發(fā)現(xiàn)烏梅與烏梅炭有機酸化合物基本一致，推測這些化合物是烏梅與烏梅炭澀腸作用的共同物質(zhì)基礎。

小鼠斷尾出血實驗表明，烏梅本身并沒有止血作用，炒炭后產(chǎn)生了止血作用，烏梅炭止血作用的活性部位主要是烏梅炭透析袋內(nèi)成分。烏梅炭水煎液經(jīng)由透析袋透析，相對分子質(zhì)量較大的分子被截留在袋中，對烏梅炭透析袋內(nèi)成分進行結(jié)構(gòu)表征，發(fā)現(xiàn)其在TEM下為粒徑小于5 nm的近球形顆粒，在水中分散度良好。FTIR顯示，烏梅炭透析袋內(nèi)成分的表面活性基團主要以C＝O、-OH或-NH以及C＝C為主，且不含苯環(huán)。由此推測烏梅炒炭后可能產(chǎn)生了某些相對分子質(zhì)量較大的物質(zhì)，該物質(zhì)具有止血作用。此外，液質(zhì)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，烏梅中具有抗凝作用的化合物ACD在炒炭后含量降低，從而導致烏梅炭抗凝作用減弱，這也可能是烏梅炭產(chǎn)生止血作用的原因之一。

以上實驗結(jié)果說明了烏梅炒炭前后化學成分和藥理作用的變化，對烏梅炭止血作用的有效部位，即透析袋內(nèi)的相對分子質(zhì)量較大的化合物，進行了初步的結(jié)構(gòu)表征，為烏梅炒炭止血理論提供新的研究思路。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Changes in chemical composition and medicinal effect ofbefore and after charcoal frying andits principle of hemostasis

LI Chun-shuai, XIN Jie-ping, WANG Hai-li, XU Wen-juan, SONG Xiao-hua, YE Xian-wen, ZHANG Hai-xia, LI Qian, LI Xiang-ri

Research Center of Chinese Medicine Processing, Beijing Key Laboratory for Quality Evaluation of Chinese Meteria Medica, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 102400, China

To elucidate the concoction principle of fried charcoal of Wumei () by investigating the changes of chemical composition and medicinal effect before and after fried charcoal.The chemical constituents ofbefore and after charcoal frying were identified by liquid mass spectrometry and analyzed by multivariate statistical analysis, and the changes in the medicinal effects ofbefore and after charcoal frying were studied by intestinal propulsion and tail break experiments in mice.The results showed significant differences in the chemical composition ofbefore and after charcoal frying, and orthogonal partial least-squares discriminant analysis (OPLS-DA) clustered the chemical composition ofand Wumeitan () into two groups and labeled six major differential components. Among them, acid citrate dextrose (ACD) had an anticoagulant effect. The results of pharmacological experiments showed that both the aqueous decoction ofand the aqueous decoction ofhad an astringent effect, and the fried charcoal ofproduced a haemostatic effect, with the active site of the haemostatic effect being mainly the large molecular weight substances in the dialysis bag.Bothandhave astringent effects, and the haemostatic effect ofmay be related to its reduced content of components such as ACD and the large molecular weight substances produced after frying.

;; charcoal medicine to stop bleeding; principle of concoction; orthogonal partial least squares discriminant analysis

R283.1

A

0253 - 2670(2022)24 - 7714 - 07

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.24.009

2022-06-02

國家重點研發(fā)計劃中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究重點專項（2019YFC1711500）

李春帥，女，碩士研究生，從事中藥炮制與中藥品質(zhì)評價研究。Tel: 13693300317 E-mail: 1107224618@qq.com

李向日，女，博士生導師，教授，從事中藥炮制與中藥品質(zhì)評價研究。Tel: 13601326248 E-mail: lixiangri@sina.com

#共同第一作者：辛潔萍，女，碩士研究生，從事中藥炮制與中藥品質(zhì)評價研究。Tel: 17812003625 E-mail: xinjieping09@163.com

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