石菖蒲挥发油化学成分的GC-MS分析*

★ 唐怡 任刚 黄群 杨改红 刘校妃 袁金斌* 罗小泉 陈海芳 严志宏

(1.江西中医药大学现代中药制剂教育部重点实验室 江西 南昌 330004；2.江西中医药大学实验动物科技中心 江西 南昌 330006)

石菖蒲为天南星科植物石菖蒲(AcorusTatarinowiiSchott.)的干燥根茎，具有化湿开胃、开窍豁痰、醒神益智之功效[1]。石菖蒲治疗老年性痴呆疗效显著，在所有抗老年性痴呆中药中的使用频率最高，而且大都为主药[2]。有文献报道：石菖蒲总挥发油是镇静、催眠、抗惊厥作用的主要药效部位[3,4]。

研究人员已采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分离和鉴定了石菖蒲挥发油中的部分化合物[5-8]，魏刚建立了石菖蒲的GC-MS指纹图谱[7,8]，发现石菖蒲挥发油的主要成分为甲基丁香酚、顺式甲基异丁香酚、反式甲基异丁香酚、γ-细辛醚、β-细辛醚和α-细辛醚等。本文采用水蒸汽蒸馏法提取石菖蒲根茎的挥发油，应用GC-MS方法进行分离和分析鉴定，并通过气相色谱面积归一法测定了各成分的相对含量。

1 仪器与试药

Agilent 7890A/5975C型气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)(美国安捷伦公司)；色谱柱为DB-5石英毛细管柱(0.25μm×250μm×30.0m)；MH-1000型1000mL可调式电热套(北京科伟永兴仪器有限公司)；TG328A型万分之一电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)。

乙醚(西陇化工股份有限公司)、无水硫酸钠(天津市大茂化学试剂厂)均为市售分析纯；水蒸气蒸馏装置(自制)；蒸馏水(自制)。

石菖蒲，2013年10月购买于湖南振兴中药饮片公司，产地为中国四川，由江西中医药大学曹岚副教授鉴定为AcoriTatarinowiiRhzizoma的根茎。购买后，贮存于阴凉、干燥处备用。

2 方法与结果

2.1 挥发油的提取 按2010版《中国药典》提取挥发油的方法[1]，称取石菖蒲叶粉末(过2号筛)1 g，加水500 mL于1000 mL电热套中，于挥发油提取器中提取4 h，取0.1 mL精油用少量乙醚将析出的挥发油反复溶出，并用无水硫酸钠脱水过夜，并经0.45 μm的微孔滤膜滤过，装入样品瓶中，密封保存。

2.2 气相色谱条件 石英毛细管柱(0.25 μm×250 μm×30.0 m)，载气为高纯氦气(99.999%)，柱流量1.0 mL/min，汽化室温度250 ℃。升温程序为：柱温90 ℃，保持1min，以3 ℃/min速率升至120 ℃，后以2 ℃/min的速率升至140 ℃，保持3 min，然后以5 ℃/min的速率升至190 ℃，最后以10 ℃/min的速率升至260 ℃，保持2 min。分流比50∶1，进样量1.0 μL。

2.3 质谱条件 电离方式为电子轰击(EI)，电子能量70 eV，离子源温度230 ℃，四级杆温度150 ℃，接口温度280 ℃，质量扫描范围m/z 40～350 amu，全扫描方式，NIST11质谱库。

表1 石菖蒲的挥发油成分及相对含量

图1 石菖蒲挥发油的GC-MS色谱图

2.4 分析结果 在气相色谱法中，化合物一般按照沸点的高低先后流出色谱柱，柱温是最重要的分离参数。为改善复杂体系中化合物的分离和缩短分析时间，常采用程序升温。本实验对升温程序进行了系统优化，获得了2.2项下的色谱分离条件。如图1所示，各化合物得到了较好的分离，峰形较好，分析时间适中。

化合物的鉴定过程如下：总离子流色谱图中的各峰经质谱扫描后得到相应的质谱图，经过计算机质谱数据系统检索(质谱数据库：NIST11库)，结合保留时间及相关文献资料，确定其归属。在默认的积分设置下，石菖蒲挥发油中可检测到100多个化合物，但相当一部分化合物的含量非常低。本文仅报道相对含量在0.01%以上的化合物的鉴定结果，合计为25个化合物(见表1)。表1所给出的化合物鉴定结果的匹配度均大于85%，相对含量为默认积分设置下的归一化计算结果。

如表1所示，已鉴定的25个化学成分占石菖蒲挥发油总量的93.27%。从化学类型来看，石菖蒲挥发油中主要含单萜氧化物、倍半萜氧化物、苯丙素类衍生物以及脂肪族醛酮类。结果显示石菖蒲挥发油主要含有甲基异丁香酚、异丁香酚甲醚、β-细辛醚、α-细辛醚等4个特征成分，占挥发油总量的91.86%。β-细辛醚和α-细辛醚和榄香素互为同分异构体(分子式C12H16O3，分子量208.1)，三者占挥发油总量的87.18%。其中，含量最高的是β-细辛醚(54.73%)，能明显降低动脉粥样硬化症、改善高年血症以及降低心肌组织损伤程度和坏死率；其次是α-细辛醚(32.18%)，其常用作抗癫痫病的治疗等。

3 讨论

气相色谱柱的柱温是最重要的分离参数。实验中，为改善石菖蒲挥发油中组分的分离和缩短分析时间，对升温程序进行了系统优化。程序升温的速率、初温和终温的设置是根据样品的组成与含量而确定的。柱温的初温一般要设为组分里面所有物质的最低沸点，终温则是所有物质的最高沸点。参考魏刚等[7,8]的数据，设置初温和终温分别为90℃和260℃。结果发现，石菖蒲挥发油在120℃～140℃时流出色谱柱的的成分居多，所以降低了该区段的升温速率，使得分离度得到改善。

对比参考文献[5-8]，本实验检测到了六个新的化合物：β-榄香烯、白菖烯、隐绿原酸、丹香酚、巴伦西亚橘烯和异喇叭烯(见表1)。其中，β-榄香烯具有降低肿瘤细胞有丝分裂能力，诱发肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞生长的作用。隐绿原酸具有良好抗氧化、抗炎、抗微生物等生物活性[9]。这些新组分的发现有利于进一步解释石菖蒲的药理活性。

[1]国家药典委员会.中国药典[S].北京:化学工业出版社,2005:57.

[2]刘柳芳，魏刚，张琼丹，等．含石菖蒲复方煎剂中β-细辛醚的含量测定研究[J].中药新药与临床药理，2012,23(2):194-197.

[3]胡锦官，顾健，王志旺．石菖蒲及其有效成分对中枢神经系统作用的实验研究[J].中药药理与临床，1999,15(3):19.

[4]林晨，安红梅．石菖蒲的中枢神经系统药理作用研究[J].长春中医药大学学报，2014,30(2):230-233.

[5]王睿，费洪新，李晓明，等.石菖蒲的化学成分及药理作用研究进展[J].中华中医药学刊,2013,31(7):1 606-1 610.

[6]吴奇端，王淑英，袁德俊,等.石菖蒲挥发油质量研究[J].广州中医药大学学报，2013，30(1):72-76.

[7]魏刚．石菖蒲挥发油GC-MS特征指纹图谱在复方制剂中的应用模式研究[J].中成药，2006,28(10):1 411-1 413.

[8]魏刚，林双峰，方永奇，等.GC-MS建立石菖蒲挥发油质量标准研究[J].中国中药杂志，2005,30(10):794-796.

[9]张鞍灵,马琼，高锦明.绿原酸及其类似物与生物活性[J].中草药，2001，32(2):173-176.