气相色谱-质谱联用法在中药及天然药物分析中的应用

刘慧娟，胡叶青，马 丽，祁冰洁，徐 宁，王 坤

(安庆医药高等专科学校 药学系，安徽 安庆 246052)

气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)因具有GC的高分辨率和MS的高灵敏度，被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定，尤其适合于低分子化合物(分子量<1000)和挥发性成分的分析，目前广泛应用于药物分析的很多方面，包括药物研究过程中组分的分离分析、生产质量控制方法的建立和验证，以及体内药物分析等，特别是在中药挥发性成分的定性定量方面，GC-MS技术的优势显得更为明显。

1 天然药物分析

天然药物为复杂化合物的集合体，通常是协同、拮抗等多种作用机理产生药理作用。目前GC-MS的高灵敏度、高鉴别力成为促进天然药物复杂体系研究的重要手段，在天然药物成分分析、有效部位的分析鉴定以及药代动力学中均已广泛应用。

早在九十年代，张文江等利用GC-MS法验证了大鼠体内海南粗榧新碱衍生物HH07A的代谢途径。尹卫平等以HPLC及GC-MS对天然产物无花果抗肿瘤成分检测分析，分析结果推断其抗癌作用与其芳环类化合物有关。贺敏[1]以止咳平喘类天然药物为研究对象，利用GC-MS结合化学计量学方法用于天然药物复杂体系的解析和毒理研究，确定GC-MS在处理类似复杂成分分析时具有较高的应用价值。文震利用GC-MS技术，对两种常见海洋中药粗吻海龙 ( Trachyrhaphus serratus ) 与多棘海星 ( Asterias amurensis ) 中的甾醇化合物进行了分析，对于探索海龙与海星的活血补益的物质基础具有一定的意义。

2 中药化学成分分析

2.1 中药挥发油等化学成分的定性定量分析

GC-MS联用分析技术作为分离鉴定化学成分的有力技术手段，在中药的研究分析中主要集中在有效成分(挥发油类等)的定性、定量分析以及方法的验证和建立方面，目前研究内容已从化学物质种类的定性和定量[2-7]，扩展到关注中药质量评价新方法的建立和化学成分新功能的开发。

王恩鹏[8]首次采用GC-MS对超临界CO2萃取法(SFE)萃取人参花中的挥发性成分进行了分析鉴定，为进一步摸清人参花活性部位及开发利用该资源奠定了基础。王彬等[9]采用分析石菖蒲主要化学成分，共分离出75个化学成分，其中26个化学成分匹配度在95%以上，占挥发油总量的60.68%。裴建云等[10]通过GC-MS在当归根和须挥发油中分别鉴定出67和65个化学成分，为中药当归加工及临床应用提供科学依据。李勇[11]建立了顶空静态进样针对鬼针草低温易挥发性成分的GC-MS快速分析方法，龚敏[12]等采用顶空固相微萃取法结合GC-MS测定分析百部及其蜜炙品挥发性成分，为药用成分的分离和利用提供基础数据。

吕狄亚[13]首次采用顶空气相色谱-质谱(HS-GC-MS)联用技术分析中药莪术化学成分，建立的方法可以快速、简单、有效的对莪术进行质量控制。Kao Wen-Yi[14]首次利用顶空进样GC-MS分析沉香熏烟的化学成分，为沉香品质分析提供了新的方法。Jarouche Mariam[15]开发了一种结合GC-MS量化关键生物活性分析物的有效方法来定性评估市售枸杞。王晓蕾[16]等首次建立了GC-MS测定金牛眼药、拨云散眼药、特灵眼药中麝香酮含量的方法，完善了针对眼药质量标准中人工麝香相关质控指标。吕磊[17]运用GC-MS技术分析挥发油成分，为扶正平消胶囊的质量控制和临床研究提供了依据。 王淑英[18]等通过明确生产与实验室提取挥发油量的差异，为中成药生产的质量控制建立了有效的GC-MS方法。

郑巍[19]等运用GC-MS法对红花五味子茎低极性部位的主要化学成分进行了分析，周福佳[20]采用GC-MS分析金丝梅石油醚超声提取物的化学成分及抗氧化作用，何钦[21]、张生潭[22]通过GC-MS分别分析中药白鲜皮和砂仁中潜在的抗菌活性挥发油成分，骆杰炉[23]利用毛细管GC-MS技术进一步确定了中药木瓜的化学组成，为药理学的揭示和中药化学成分的全面开发提供了研究基础。

2.2 中药化学成分的质量影响因素研究

中药的药理作用通常是几种药用成分的配伍结果，而其中主要化学成分的种类及含量比例又受到药用植物不同产地、生长年限以及用药部位、活性成分提取方法的影响，而这些影响因素产生的结果差异对检测方法的要求很高，所以针对高质量药用成分的检测方法建立以及验证，GC-MS的方法有很明显的优势。

赵爱红[24]等采用毛细管GC-MS技术探讨了兴安白芷与祁白芷挥发油共有成分和不同成分之间的差异，杨凌[25]通过建立的茅苍术挥发油化学成分的GC-MS分析方法，对不同生长年限、不同产地以及野生和栽培的茅苍术挥发油化学成分的微小变化进行了系统分析。杨佰娟[26]采用GC-MS法对不同来源的10个川芎样品、7个当归样品和9个木香样品进行挥发油主成分分析和聚类分析，甘丹丹[27]首先采用GC-MS对鱼腥草根、茎、叶、花四个部位的挥发油进行定性分析，共定性35个组分，为鱼腥草用药部位的选择提供参考，梁晟[28]对木香同名异物的三种药材挥发油成分，以及马兜铃毒性不同的地上和地下部分挥发油成分进行了分析，常雅晴[29]等通过GC-MS揭示了祁艾不同采收期挥发油成分的动态变化，为优质中药产地、药用部位和采收期选择提供了数据支撑。

卢樱[30]对几种提取鬼灯檠根茎挥发性成分的提取方法进行GC-MS分析比较，为药用成分提取方法的确定提供了科学依据。孙戡平[31]采用GC-MS比较白术芍药散与未经炮制入药的药材挥发性成分差异，张睿增[32]根据中药广藿香及紫苏挥发性成分的变化规律验证了配伍会影响单味药的化学成分种类和含量，刘晓梅[33]运用HS-GC-MS对不同炮制方法的地龙腥味成分进行分析比较，证实了中药配伍和炮制方式对药用成分的影响。

杨瑞琦[34]通过GC-MS分析不同霉变程度肉豆蔻挥发油的含量及化学成分，石文婷等[35]对鱼腥草挥发油进行GC-MS分析，证实了适度的遮光有利于鱼腥草挥发性有效成分含量的提高，李婧琳[36]等采用GC-MS分析确定了温度对砂仁挥发性成分积累的主要影响，为中药储存以及制剂制备工艺条件提供了参考。

3 指纹图谱分析和复方制剂的质量控制分析

目前各国中药或天然药材质量的控制普遍以指纹图谱作为最有效手段。天然药物指纹图谱是指某些中药材、天然药物或成方制剂经适当处理后，采用一定的分析手段，得到的能够标示其化学特征的色谱图或光谱图，用于评价天然药物质量的真实性、优良性和稳定性。指纹图谱分析是建立在化学成分的研究基础上，所以要求选择的分析方法高效、灵敏和准确，这也加快了中药质量控制方法建立时指纹图谱与GC-MS的结合，促进中药化学成分的快速鉴别和质量分析方法的完善。

王伟萍[37]通过建立苏合香丸挥发油的GC-MS指纹图谱，为有效控制制剂产品质量提供了简单易行的分析方法，刘慧[38]等建立了附子理中丸的GC-MS指纹图谱，为不同厂家附子理中丸的制剂质量比较提供新的依据，袁其堂[39]利用GC-MS结合化学计量学的方法完成了柴胡注射液指纹图谱共有模式的建立，对复方制剂化学成分的确证和质量标准的完善具有重要意义。

Yan Xiaomin[40]通过GC-MS指纹图谱的建立和分析，有助于相似中药川木香和木香的质量控制和鉴别。朱洪彬[41]根据中药马齿苋GC-MS指纹图谱鉴别挥发油的主要成分，明确各成分含量间的关系。赵欧[42]以GC-MS通过对四个产地菊花挥发油的定性定量分析，为菊花挥发油标准的制定提供了较全面的指纹图谱信息。刘新湘[43]对13种常见解表类中药挥发油化学成分的GC-MS研究发现解表类物质指纹图谱差异较大，表明不能以某几种化合物作为此类中药的有效成分。Xia Yong-Gang[44]利用GC-MS、HILIC-ELSD和HR-ESI- MS建立黄芪多糖的指纹图谱，构建了评价多糖成分的有力手段。

4 结合代谢组学的中药药物分析

代谢组学是对某一生物或细胞在一特定生理时期内所有低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新学科，近几年发展迅速并渗透到疾病诊断、医药研制开发、毒理学等相关领域，常见于用药后体内代谢产物种类、数量及变化规律的研究[45]。目前基于GC-MS技术的代谢组学研究已应用于中药药效物质作用机制和复方制剂配伍规律等方面。

芦林林[46]利用血液及尿液组织中内源性代谢物的GC-MS分析，验证了逍遥散抗抑郁的作用机理。王静[47]对大鼠尿样中内源性物质的GC-MS定量分析表明，黄连除具有降糖和降血脂的作用，还有抗氧化作用，为抑制糖尿病合并症的发生和发展提供了新的研究方向。郑莹等[48]对枳壳进行GC-MS分析证实柠檬烯的含量与枳壳的促胃肠动力作用呈一定的正相关性，曲丽萍[49]应用GC-MS分析手段对复方制剂中辛夷药代动力学、药效学和作用机制进行了系统研究，结果为其他中药复方制剂的药效学研究提供了方法依据。因此，基于代谢组学对药物的GC-MS分析为药物活性成分药理作用的全面开发和新药研究提出了新思路。

周春娜[50]等用优化的GC-MS代谢组学方法检测产地及采收时间对墨旱莲代谢物的差异，为墨旱莲代谢组学的进一步研究提供了基础。Tao Yi[51]等利用GC-MS对牛膝治疗骨质疏松和骨折中代谢特征进行了研究。王天明[52]等通过采用HS-SPDE-GC-MS测定大鼠血浆中龙脑、异龙脑和代谢物樟脑的浓度，探讨了甘草与冰片合用的药代动力学和配伍使用的规律。Ran Shan[53]、姚梦雪[54]等在代谢组学水平上利用GC-MS分析干姜和苓甘五味姜辛汤对寒哮的治疗作用差异，为药物体内代谢和配伍研究提供了参考依据。

缪潇瑶[55]首次建立了当归补血汤的GC-MS代谢组学分析方法，对当归补血汤的代谢调控关键节点和分子作用机制进行了探究。 徐佳[56]利用GC-MS测定二至丸代谢物探讨抗衰老的可能机制。Jin Hua[57]建立基于GC-MS的尿液代谢组学图谱，分析了附子用于治疗类风湿关节炎的作用机制。Yi Min[58]通过血浆代谢物成分的分析，探讨了血腑逐瘀汤治疗冠心病血瘀证的代谢机制。Tian Gang[59]利用GC-MS结合代谢组学方法完善代谢途径，蒲地蓝消炎口服液，有助于揭示其抗炎作用机制。夏伯候[60]等基于GC-MS检测技术结合代谢组学方法，对妇科千金胶囊治疗混合菌诱导的盆腔炎代谢调控途径给予了新的参考，同时验证了基于代谢组学的GC-MS技术对系统分析中药及其制剂的药理作用机制是可行的。

5 展望

为加快中药新药开发和临床药理作用研究，也为了适应国际对中药质量控制的高标准，中药药用痕量成分的明确和药效成分作用机制的揭示需要现代化先进分析手段的融合。GC技术中样本提取方法和制备技术已经呈现多样化，以不断完善的质谱谱库作为基础，GC-MS检测技术已经能满足大多数中药成分分析和指纹图谱建立等方面的适应性试验要求。同时，GC-MS技术也对未知活性成分的分离和药理作用研究提供了坚实的技术支持。

另外，近几年气相色谱-质谱联用技术已经作为体内药物分析的常规检测方法[61]。基于代谢组学，结合计算机数据分析以及化学计量法的GC-MS技术已经广泛应用于中药体内代谢过程和代谢途径的阐明，所以GC-MS技术在中药的药代动力学和体内作用机制方面仍然有广阔的研究前景，有望推动中药药用成分体内作用机制的揭示和中医药现代化、国际化进程。