离子色谱法在中药化学成分分析中的应用进展

颉东妹，魏晗婷，王宁丽，刘建飞，郭 玫，邸多隆

(1.甘肃中医药大学 药学院，甘肃 兰州 730000；2.中国科学院 兰州化学物理研究所，中国科学院西北特色植物资源化学重点实验室/甘肃省天然药物重点实验室，甘肃 兰州 730000)

离子色谱(ion chromatography，IC)是基于离子性化合物与固定相表面离子性功能基团之间的电荷相互作用,从而实现离子性物质分离和分析的色谱方法，最初常用于测定样品中的阴阳离子，后来发展到测定样品中的糖类、有机酸碱、氨基酸等，是一种新型高效液相色谱技术[1].IC法简单快速、灵敏度高、选择性好、能同时分析多种离子化合物，其分离模式分为离子交换色谱(HPIC)、离子排斥色谱(HPIEC)和离子对色谱(MPIC).HPIC应用离子交换的原理，采用低交换容量的离子交换树脂来分离离子，这在离子色谱中应用最广泛，适用于中药中阴阳离子的分析.HPIEC的分离机理主要是离子排斥，分离介质与化合物间被假定存在一层Donnan膜，强酸电解质向填料渗透时被膜排斥，而弱酸电解质可穿透膜进入填料，因此产生了色谱保留，适用于中药中有机酸、无机弱酸及醇类的分析.MPIC是基于待测组分在分析柱上的吸附作用不同的原理进行分离，适用于具有表面活性的阴阳离子和金属配合物的分析[2-4].

近年来，IC法在中药分析中的应用主要包括金属离子、无机阴离子、有机酸类、糖类等成分的检测.本文综述了近年来国内外离子色谱技术在中药化学成分分离分析中的应用进展，以期为中药分析工作提供借鉴.

1 IC法在中药金属离子分析中的研究进展

中药中的金属元素主要为碱金属、碱土金属、重金属以及过渡金属离子等，这些金属元素对中药中多种生物分子的活性起到关键调控作用，例如酶的催化活性、蛋白质的合成及功能稳定、神经传导、肌肉运动和营养物质的代谢[5].

2 IC法在中药二氧化硫残留分析中的研究进展

中药饮片在加工和流通贮存过程中，硫磺熏蒸或浸泡是中药饮片漂白、保湿、防虫的传统加工方法之一[11].但近年来中药材的硫磺熏蒸滥用现象已对用药安全造成了严重影响，过量二氧化硫会对人体的心血管系统、血液系统、肺组织、生殖系统等产生不同程度的损伤[12].因此，测定中药材中因硫磺熏蒸或浸泡而产生的亚硫酸盐残留量对于保证中药材质量和用药安全具有非常重要的意义.

目前，国家标准GB 2760—2014检测中药材及饮片中亚硫酸盐残留量(以二氧化硫计)的限量为不得超过100 mg/kg[13].中华人民共和国药典2020版检测中药材及饮片中亚硫酸盐残留量(以二氧化硫计)的限量为不得超过150 mg/kg[14].常规方法耗时、选择性差、测定过程中使用的乙酸铅对实验室环境造成污染，并对实验人员造成潜在的危害.李梅花等[15]比较了酸碱滴定、IC法测定中药制剂中的二氧化硫残留量的适用性及结果.离子色谱条件为使用Thermo Scientific阴离子色谱柱，0.010 74 mol/L氢氧化钠滴定液为淋洗液，1.0 mL/min流速，测得平均回收率为83.09%，相对标准偏差(RSD)为2.53%.酸碱滴定法测定的结果高于离子色谱法.IC法灵敏度、精密度、准确性高，适用于验证方法.酸碱滴定法由于其自身方法的限制，重复性偏差较大，滴定结果误差较大，样品组分多样，其中一些挥发性酸对结果有很大影响，更加适用于中药制剂中二氧化硫残留量的初筛.王欣美等[16]使用IonPac AS11-HC型离子交换柱测定甘草、制天南星和金银花等多种中药中二氧化硫残留量，所用淋洗液为15 mmol/L KOH，流速为1.0 mL/min，测得3种中药中二氧化硫残留量分别为93.1、162.0、129.9 mg/kg，检测限为0.53 mg/kg，平均回收率为103.7%.传统方法(碘量法和碱量法)需专门制作全玻璃蒸馏装置，且取样量大(10 g以上)，蒸馏时间长(1 h以上)，误差较大，准确性不高.而IC法测定中药中二氧化硫的方法取样量少(2 g以内)，耗时短(30 min以内)，采用仪器方法进行前处理和检测，具有可控性和专属性强、误差小、灵敏度和准确度高的优点.滕南雁等[17]使用IonPac AS11-HC色谱柱测定中药西瓜霜硫酸盐的含量，以30 mmol/L氢氧化钠为淋洗液，流速为1.0 mL/min，测得硫酸盐的含量在89.99%～91.67%之间.传统的硫酸钡重量法操作复杂，耗时长，采用离子色谱测定硫酸根，操作简便，灵敏度和准确度高，平均加样回收率达到99.9%，可对含硫酸盐的中药材及其制剂的检测提供高效率的方法.IC法在测定中药材及其制剂的二氧化硫残留时具有灵敏度高、操作简便、重现性好等优点，近年来已被广泛使用.目前IC法是测定二氧化硫残留量较好的方法，可准确测定当归等中药材中二氧化硫的残留量，为制定相关的残留量国家标准提供数据支持[18].

3 IC在中药无机阴离子分析中的研究进展

4 IC法在中药有机酸分析中的研究进展

5 IC在中药糖类物质分析中的研究进展

糖类是自然界广泛存在的重要的有机化合物，具有抗肿瘤、抗氧化、增强免疫等多种生物活性.由于糖类物质的紫外吸收十分微弱，直接采用紫外检测器-HPLC法测定糖类成分，灵敏度较低[33].示差检测器-HPLC法虽然可以解决糖类成分紫外吸收弱，导致灵敏度较低的问题，但该方法检测限较低[34].高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测法具有操作简便、准确度和灵敏度高、无需衍生等优点，目前，一般采用该类方法对糖类含量进行分析[35].

5.1 中药单糖分析

李艺等[36]使用Dionex CarboPac PA200分析柱分离测定糊精中的还原糖，以纯化水为流动相A，0.25 mol/L NaOH溶液为流动相B，0.25 mol/L醋酸钠溶液为流动相C，流速为0.4 mL/min.该方法样品制备简单，灵敏度和准确度高，所测成分之间的分离度好，平均回收率分别为98.4%、99.2%、100.9%、98.9%、99.1%.传统重量法影响结果的因素较多，如煮沸反应时间、过滤、洗涤、干燥等步骤都可能对结果造成影响，而IC法简单快速且专属性较高，排除了人为操作对结果的影响.Cataldi等[37]使用CarboPac PA1分析柱检测乳制品中的单糖与双糖含量，碱性淋洗液在使用前，用氦气冲洗约20 min，将用于洗脱剂制备的纯水脱气，加入适量标记的无碳酸50% NaOH，将洗脱液保存在塑料容器中，并用Dionex洗脱组织剂(EO1)使其饱和，使CO2吸附量最小化，流速为1.0 mL/min，所采用的洗脱液组成可以为所选样品提供最佳分离，而不受基质组分的干扰.Xu等[38]采用高效阴离子交换色谱与电喷雾电离质谱相结合法，CarboPacPA1分析柱对果胶中的单糖进行分析，单碳水合物分析使用10 mmol/L NaOH溶液(0～25 min)作为淋洗液，二碳水合物分析使用100 mmol/L NaOH(25～45 min)作为淋洗液，流速为0.30 mL/min，柱子的流出液中加入含有机溶剂的鞘液，可以提高电喷雾电离质谱对糖的灵敏度.

5.2 中药寡糖分析

寡糖具有调节肠道菌群、增强造血功能、抗氧化、抗抑郁、抗肿瘤、抗炎菌、抗病毒、降血糖和免疫增强等多种药理、生理活性.熊建飞等[39]建立阴离子交换色谱-脉冲安培检测法，采用METROSEP CARB 1阴离子交换柱测定了玄参中水苏糖的含量，淋洗液为30 mmol/L NaOH，流速为1.0 mL/min，峰面积的RSD为0.56%～9.01%，加标回收率在96.52%～109.56%之间.该方法预处理简单，准确度高，适用于快速测定中药中的低聚寡糖.

5.3 中药多糖分析

中药多糖具有抗肿瘤、增强免疫、调节肠道微环境、抗氧化等作用，建立含有多糖类成分的中药分析方法，是中药现代化质量控制水平提高的有效措施[40].乐胜锋等[41]采用水提醇沉法提取芦荟鲜叶中的多糖，经三氟乙酸水解，利用Dionex CarboPac PA10高效阴离子色谱柱色谱柱分离，氢氧化钠梯度淋洗，流速为1.0 mL/min，建立了芦荟多糖中岩藻糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖和木糖7种常见单糖的测定方法，加标回收率为97.5%～102.5%，实现了芦荟多糖中7种单糖的分离和定量分析.IC法无需进行衍生化操作，简单且灵敏度高，为单糖的定性定量分析及多糖的单糖组成分析提供了一种快速可靠的方法.Xie等[42]采用Carbo PACTMPA10分析柱测定青钱柳多糖中的单糖组成，淋洗液为12.5 mmol/L NaOH，流速为0.25 mL/min.试验结果表明，青钱柳多糖由鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖和木糖组成，物质的量之比为1.00∶1.85∶3.26∶3.12∶0.85∶0.29，建立的高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测器(HPAEC-PAD)法简单、快速、灵敏.该方法的最大优点是不需要标记分析物进行检测，极大简化了样品清理过程，缩短了总分析时间，样品不需要衍生化且运行时间仅20 min.经验证该方法具有良好的线性(R2为0.998 7～0.999 9)，精确度高(RSD<3.8%)、灵敏度高(2.57～7.86 nmol/L).试验结果表明所建立的方法非常适合于多糖的测定，也可用于同时测定其他单糖组成的多糖测定.何连军等[43]采用超声辅助水浴提取多花黄精粗多糖，经硫酸水解后，采用CarboPac PA1色谱柱测定其多糖中单糖的组成，采用梯度洗脱，淋洗液为250 mmol/L NaOH溶液，流速为1.0 mL/min，经验证该方法的加样回收率为88.36%～111.3%，测得各单糖在1～100 mg/L线性关系良好(r>0.999)，最低检出限为0.015～0.025 mg/L，RSD为1.35%～2.80%.试验建立的HPAEC-PAD法不需将糖衍生化，操作简便，分离效果好，灵敏度高，可用于多花黄精中多糖的单糖组成的分析.

6 总结

IC在中药化学成分分析的应用如表1所列.从现有的文献可以看出，目前IC法主要应用于中药中金属离子、无机阴离子、有机酸和糖类成分的研究.

表1 IC在化学成分分析中的应用

续表1

基于中药基质的复杂性，近年来离子色谱技术在中药分析中的应用愈加广泛.与传统分析方法相比，离子色谱技术在中药金属离子、无机阴离子、有机酸、糖类等成分的分离分析中表现出独特的优势.展望未来，预期离子色谱技术的重要发展方向：一是离子色谱-质谱联用技术将成为中药分离分析和结构鉴定应用与研究中的重要方法.二是新型离子色谱柱的研究将为离子色谱更广泛的应用提供支撑.三是离子色谱技术在中药学方面的研究将会受到重视.