半夏主要化学成分及检测方法研究进展

李东梅 张思维 高向娜 孙建云 李拥军 李卫平

摘要：半夏作为一种常用的中药材，化学成分种类繁多且复杂，了解其化学组分及其检测方法，使其在临床等各方面的应用更加安全和可靠极为重要。因此通过检索和分析近年来国内外有关半夏研究报告的文献，并进行归纳与整理，结果发现，目前对半夏的研究主要关注在其栽培和组织培养等方面，对其化学组分的药理作用方面的研究也比较成熟，但关于其有效成分的作用机理及检测方法扩展和优化方面的研究较少。因此本论述通过系统归纳和总结目前半夏的化学成分、检测方法和研究进展，为更深入地了解半夏的药理作用和药物安全性提供参考价值。

关键词：半夏；化学成分；检测方法；研究进展

中图分类号：R93                              文献标志码：A

半夏是一种天南星科植物半夏[1]（Pinelliaternata （Thunb）Breit ）的干燥块茎，别名守田、羊眼半夏、地文、麻芋果等，是记载于《神农本草经》的一味经典中草药。其有毒、归结与脾、味道辛辣，气微、性温燥，具有止呕降逆、化痰燥湿、消痞散结、抗早孕和抗心律失常[2]、祛痰平喘[3]等作用。国内大部分地区都是半夏的生产之地，其主要产地四川、河南、安徽、山东等省份，野生半夏在内蒙古、新疆和青海也有分布。半夏是一种生长在海拔2500 m 以下的干燥地面上的杂草，通常见于草坡、杂地、玉米地、田野或稀疏的森林，另外，朝鲜、日本也被发现。

半夏作为一种传统的中药材，在我国已被广泛使用数千年，常用的药物入药部位为半夏的干燥块茎。半夏药材的化学成分种类多且复杂[4-5]，近年来有关药理研究显示，半夏中药材含有半夏蛋白、无机元素、挥发油、氨基酸、多糖和核苷类[6]等多种活性成分、具有范围较广的药理作用，其药理作用主要包括抗氧化、抗炎症、抗肿瘤、抗肥胖等，临床上主要用于治疗痰多咳喘、呕吐反胃、风痰眩晕和镇静催眠等[7]。

近年来，针对半夏所发表的相关综述文献内容多侧重于其化学成分、药理作用、炮制方法、中药栽培与鉴定等，而对其化学成分及其检测方法的总结不够直接和全面、针对性也不强。因此，本论述以半夏的“化学成分”、“检测方法”和“研究进展”等为关键词，通过查阅 CNKI、维普网、万方资源库、ScienceDirect 和 PubMed 等数据库来检索近年来发表的相关文献，对半夏的化学成分、检测方法和研究进展给予更加全面系统的综述，为今后中药材半夏化学成分的药用价值以及检测方法的研究进展提供理论依据和参考。

1半夏的化学成分

1.1生物碱

半夏的活性成分多种多样，其中生物碱是其主要活性组分的一种，经大量的科学研究表明，半夏的许多药理作用主要体现于这种活性物质。对于生物碱这种活性物质而言，半夏药理活性的体现主要源于生物碱的代谢产物。其具有抵抗肿瘤发生，抗各种细菌感染，抗生物氧化和抑制糖苷酶等的活性作用[8]。我国四川、江西、山东、江苏等省份都是半夏药材的生产之地，但有科学研究表明，不同生产地半夏生物碱含量会有所不同。王俊斐[9]等利用紫外-可见分光光度法对半夏中药材中含有的总生物碱成分进行测定，结果发现：不同生产地的半夏药材总生物碱浓度在0.0147%～0.0428%，平均浓度为0.0238%，四川样品所含有的总生物碱浓度最高，湖北样品当中的总生物碱浓度最低，不同的生产地之间具有较大的差异性；最低与最高含量差异达3倍。

1.2有机酸

有机酸是半夏药材中的有效成分之一。许多科学研究证实，脂肪酸存在于半夏块茎中，其组分含量比较丰富，根据存在位置不同、化学结构不同和稳定性不同，可将其分为饱和性脂肪酸和不饱和性脂肪酸。张科卫等[10]利用气相色谱（GS）与质谱分析的联用技术，对半夏药材进行成分提取与分离，然后对其中的甲醇提取物质进行鉴定与分析，最终鉴定出了19种脂肪酸，包括15种饱和性脂肪酸和4种不饱和性脂肪酸，总结得出：半夏药材中含有相对含量占49.152%的不饱和脂肪酸，其中，亚油酸占比为37.096%，而饱和脂肪酸则以棕榈酸为主（15.157%）。吴皓[11]等采用经典的柱层析方法对半夏醇提物的乙酸乙酯提取物进行了化学成分的分离和研究，结果从半夏药材中首次分离得到琥珀酸和 N-乙酰谷氨酸。

1.3挥发油

挥发油作为半夏的主要化学组分之一，主要存在于半夏块茎中，其内含有2-甲基吡嗪、β-榄香烯、棕榈酸乙酯、戊醛肟等多种成分。目前，国内外有关半夏挥发油的研究报道也越来越多，涉及不同种类半夏挥发油成分的提取和检测等。彭加兵等[12]利用几种不同的蒸馏方法，如水汽蒸馏法和同步蒸馏水萃取法等，对颍半夏中所含有的挥发油组分进行提取，同时，采用气相色谱-质谱联用法（GC-MS）对挥发油组分加以解析，从而计算各组分的相对浓度，实验结果显示：水汽蒸馏法并未获得挥发油类。同步蒸馏水萃取法提炼的颍半夏挥发性油共分离出13个化学组分，其中大部分为酯类，挥发性油得率为1.33%、占66.41%。同时乙醚萃取法获得的颍半夏挥发油共11个化学组成，大部分为烃类，挥发油得率为1.67%、占55.36%。同样，蒸馏萃取法与乙醚萃取法所获得的相同化学成分有7个，但相对浓度却有所不同。

1.4氨基酸

氨基酸是蛋白质和肽类的重要成分，也是半夏的化学成分之一。目前的科学研究已经证实，半夏药材中含有的氨基酸组分比较丰富，其中，有7种氨基酸是人體不可缺少的；与此同时，有关科学研究证实，半夏中药草当中的氨基酸组分与疾病的治疗息息相关，甚至对于某些疾病的治疗尤为关键，被称之为主要的有效成分或辅助成分[13-14]。目前，有研究表示，许多药理活性的体现有时会受到氨基酸浓度的影响，其中，天冬氨酸本身含有镇咳与去痰的临床效果，但随着其浓度的高低，半夏的功效强弱[15]也有所差异。另有研究表明，不同生产地的半夏药材中含有的氨基酸种类基本一致，但每一种氨基酸的浓度相对有差异[16]。王俊斐[9] 等研究发现，不同生产地半夏药材氨基酸浓度差异性较大，如果以氨基酸浓度为评价指标，S1甘肃产地样品品质最优、S11贵州产地品质最次。另外，有研究表明，对半夏中药材采用不同的加工方法，其氨基酸组分的含量也会因此受到影响，张浩波[17]等研究结果显示，采用两种不同的加工方法时，例如硫磺熏制与焦亚硫酸钠拌制，会大幅度使半夏中药材中的氨基酸浓度降低，并因此在较大程度上影响半夏的药理作用效果，但发现，当硫磺熏制的保质期不一致时，并不会对半夏中药材当中的氨基酸浓度造成较大影响。

1.5其他

半夏中药材的化学组分除了有机酸、挥发油和氨基酸之外，还包括甾醇类、刺激性成分、无机元素等多种化学成分、脑苷类成分以及多糖类成分等。目前科学研究发现，采用不同的炮制方法时，将会对半夏药材中含有的β-谷甾醇含量产生影响。张素清[18]等采用紫外分光光度法对半夏的3种炮制品中β-谷甾醇浓度进行测定，结果发现：清半夏中β-谷甾醇浓度最高，法半夏浓度次之，姜半夏浓度最低。另一方面，近年来有关半夏毒性成分的研究也越来越多，许多科学研究表明，其毒性主要体现在对皮肤和黏膜的刺激，但直到目前为止，关于其毒性成分的说法却一直存在较大争议。吴皓[11]等在利用溶剂提取法的基础上，结合 X-衍射、电镜扫描等多种方法，对半夏的化学成分进行测定，实验结果显示，存在于半夏中药材中的草酸钙针晶是使其表现出刺激性的一种物质，该物质的晶形大小和浓度高低都会影响半夏药材的刺激性。

2半夏化学成分的检测方法

2.1高效液相色谱法

高效液相色谱法（HPLC）又称为高压液相色谱法，是通过高压泵的作用将流动相由进样器输送进色谱柱，等待基线等条件基本平稳后，将待测样品从进样口注入，由流動相将其带入高效的色谱柱，进而这些成分不同的物质会被分离，分离后的各组分将依次进入高灵敏度的检测器，此时浓度会被转化为电信号，进而通过数据处理系统将数据采集与记录，最后得到相应的色谱图进行分析。HPLC 分析具有灵敏度高、定量准确、分析速度快的特点，适用于沸点高、分子量大、非挥发性和热不稳定性组分的分析。如今，随着科学技术和检测方法的不断进步与发展，该方法在生物学和医学、食品科学、药物研究以及环境研究中应用极为广泛，如氨基酸、多糖等的测定与分析。周霞[19]等通过建立高效液相色谱法测定半夏药材中β-谷甾醇的浓度，实验结果显示：β-谷甾醇在0.200～2.000μg/mL 内具有很好的直线相关性，r=0.9996，平均回收率为101.07%（n=5），RSD 为2.96%。孙全[20]等采用高效液相色谱法同时测定半夏中的3种核苷，结果发现：尿苷、鸟苷、腺苷分别在6.19～43.33μg/mL、5.09～35.63μg/mL、1.37～9.60μg/mL，与峰面积的线性关系良好，线性方程分别为：Y=40.8110X-1.0926（r=0.9999），Y=49.5173X +2.1714（r=0.9999），Y=49.5006X+0.1857（r=0.9999），然后计算3种核苷加样回收率的平均值，依次为尿苷（97.83%）、鸟苷（97.15%）和腺苷（98.08%）。

2.2氨基酸分析仪

氨基酸分析仪，是利用经典的茚三酮柱后衍生法，对蛋白质水解液以及各种游离氨基酸的成分进行测定与分析。通常是指用来计算蛋白质、多肽及其他药物制剂中的氨基酸构成量及浓度的方法。该方法的主要机理为：使用 L-8500式氨基酸分析仪将氨基酸洗脱后通过与茚三酮溶液发生显色反应，在得到的有色物质所对应的光吸收强度和洗脱后产生的各氨基酸的含量之间，遵循了朗伯-比尔定律的相互关联。由此，即可对氨基酸各部分进行定性或定量分析。该方法在整个过程中全部是自动化的形式，并且具有操作简便、重现性好、误差小和干扰少的优点。氨基酸作为半夏的主要化学成分之一，截至目前为止，很多研究者利用这一方法对半夏中药材中氨基酸组分的浓度进行测定和分析。许卫锋[21]等采用 L-8800全自动氨基酸分析仪，测定同一生产地但批号不同的半夏和水半夏药材中所含氨基酸浓度，并对两者进行比较分析，结果发现：半夏药材中的总氨基酸浓度比水半夏中的低。魏运姣[22]等采用日立 L-8500型高速氨基酸分析计对半夏进行了测定，实验结果显示：法半夏当中含有的氨基酸种类有16种，并且占总含量的4.876%，其中，有7种氨基酸是人体所不可缺少的，占比为34.91%，大多数氨基酸的药理活性都比较强，尤其以天门冬氨酸含量最高。

2.3紫外-可见分光光度法

紫外-可见分光光度法（UV-VIS）是依据各物质分子对紫外光谱和可见光谱区电磁辐射的吸收特征以及吸收程度，而发展起来的一种定性和定量分析的方法。该方法与其他光谱分析方法相比，其仪器设备和操作过程都比较简单易于掌握，且具有花费小、准确度高、重现性好和分析速度快等优点，因此已被广泛应用于药物分析、食品分析及生物技术等领域。王俊斐[9]等利用紫外-可见分光光度计，对不同生产地半夏药材中所含有的总生物碱和总多糖浓度进行测定，实验结果显示：不同生产地半夏药材中总生物碱浓度为0.0147%～0.0428%；S6四川样品浓度最高，S5山西样品浓度最低。不同生产地半夏药材所含总多糖浓度为14.60%～27.67%，S5山西样品总生物碱组分浓度最高， S8湖北样品总生物碱组分浓度最低。曹玮娟[23]等利用紫外-可见分光光度方法，对山珠半夏中药材中所含总游离氨基酸的浓度进行测定，实验结果表明：该方法直线相关性良好，并且具有回收率高，稳定性好等优点。

2.4其他检测方法

目前，半夏中药材的检测方法主要是测定其各种化学成分的含量与种类等，如芳香族类、有机酸、多糖、挥发油、石油醚和甾醇类等。应用较多的检测方法除了高效液相色谱法（HPLC）、氨基酸分析仪（茚三酮柱后衍生法）和紫外-可见分光光度法以外，还有电位滴定法[24]、固相萃取-液相色谱-荧光检测法[25]和气相色谱法等。王俊斐[9]等利用 UHPLC-QTRAP-MS/MS 测定半夏药材中15种氨基酸和9种核苷类成分，结果发现：不同产地半夏药材氨基酸含量与核苷含量差异性均较大。若以氨基酸含量为评价指标，S1甘肃产地样品品质最优，S11贵州产地品质最次；若以核苷含量为评价指标，S2甘肃产地样品品质最优，S7四川产地样品品质最次。郁红礼等[26]利用电位返滴定法，对半夏生品和两种炮制品当中所含总游离有机酸的浓度进行测定，结果显示：相对于测定的三批半夏生品而言，两种半夏的炮制品，包括姜半夏和清半夏，所含总游离有机酸浓度得到提高，加样回收率为95.20%、RSD=1.81%。

3结论与展望

半夏是我国中药宝库中的一味重要药材，资源丰富，分布广泛，千百年来广为流传。目前的研究表明，半夏的化学成分复杂且多样，常见的如有机酸、黄酮类、脂多糖类、蛋白类、芳香族类、半夏淀粉、甾醇类和核苷类等。目前，许多药理学试验研究表明，半夏的药理作用包括止呕降逆、化痰利湿、消肿止痛、抗早孕、抗心律异常、祛痰平喘和抗肿瘤等。也有研究显示，半夏生品具有毒性，而相关药理学研究发现，半夏毒性可归纳总结为对肝、肾及妊娠的毒性损害，相对于前者毒性而言，关于后两者毒性的研究较少，同时对于半夏毒性这一说法尚存在不少争议，因此，关于其毒性物质的理论基础知识以及作用机理仍需要进一步研究和探索[27]。基于此，目前临床上应用最为广泛的是半夏加工产品，常见的加工产品除生半夏、仙半夏和苏半夏外，还有京半夏、陶弘景、半夏曲、胆制半夏和熟半夏等。由于每种加工后的产品所对应的临床疗效有所差异，故通过改变半夏药材的加工和炮制方法，可以达到提高临床效率的目的。除此之外，大量研究表明半夏的化学成分含量可能受到不同因素的影响，如光照强度[28]、炮制方法[29]、不同居群[30]和不同产地[31]、栽培方式[32]和不同干燥方法[33]等。

根據目前国内外研究表明，对半夏尚未有直接的检测方法，本论述通过检索相关文献报道发现，大多数研究都是对半夏化学成分含量进行测定，主要的测定方法有高效液相色谱法[34-36]、紫外-分光光度法[37]、电位滴定法[37]、超高液相色谱法[38]、反相高效液相色谱法[39]和顶空气相色谱法[40]等。研究表明，这些方法各自具有简便、快速、准确、可靠、高效等特点，能够从不同程度、不同方面对半夏中的一种或多种化学成分含量定量或定性测定和分析，从而为控制不同产地和规格半夏中药材的质量提供科学依据。

迄今为止，许多学者对半夏的研究多侧重于半夏的活性组分、药理作用以及种植栽培等，并在这些方面获得了一定的研究成果，但仍有部分问题尚未解决。首先，对半夏中有效成分的代谢和作用机理的相关研究较少，应加强对这方面的研究和探索；其次，虽有研究表明半夏具有抗肿瘤和抗癌的药理作用，并且有毒性和刺激性，但对于抗肿瘤和抗癌活性基因的结构、作用机制及含量的研究比较缺乏，需要进一步研究，同时，对于半夏具有毒性的说法有待进一步证实；再者，根据目前的大量研究表明，半夏及其化学组分的浓度和产量会被许多外来条件和因素干扰，故要依据半夏的生物特性和生长环境，在半夏的生产上对其合理而系统的研究，以便加强半夏优良品种资源的选择；最后，由于目前半夏的检测方法都较难全面而直接的反映其有效成分的结构和功能，故期望以后的研究方向能够对半夏的检测方法进行优化和更新，比如在目前已有的方法上考虑多种方法的联合使用，以期为今后半夏药材资源的开发和利用及药材质量的控制提供更好的条件和参考价值。

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