现代分析技术在中药药效成分检测中的应用进展

张伟，黄金林

（1. 淮安市食品药品检验所，江苏淮安 223300； 2. 扬州大学生物科学与技术学院，江苏扬州 225009）

中医药是中国独特的医药资源和科学的文化瑰宝，在中华民族几千年的繁衍传承中发挥着重要作用，对世界医药科学的发展产生了巨大的推动作用。而作为中医药文化体系的重要组成部分，中药一直以来都是医药工作人员的研究主体。尤其自中国正式成为WTO 成员后，中药现代化成为中药研究的重要方向。但在与国际接轨的发展过程中，中药的质量控制及其疗效的评价标准问题在现代化中药科学研究中日益突出[1]。早期，中药现代化研究以中药有效成分的提取、分离以及中药质量控制为主。经过多年的研究，中药中的化学组分越分越细，中药的有效成分也由单一组分到多个组分。但以上研究只是将中药看成了各种组分的简单加和，而忽视了中药各组分之间的相互协同作用。这种割裂式的研究，忽视了事物之间普遍联系规律与相互作用的关系，也不符合中药的整体观理念，因此近年来，在中药组分研究充分的基础上，中药现代化研究进入更新的与更深的发展阶段—中药药效成分的研究。

中药药效成分与中药有效成分是两个概念，不能完全等同[2]。尤其在中药成方制剂中，多种中药之间的关系、中药多种组分之间关系更需要科学的检出方法。目前，这种方法主要是中药谱效关系学。它以现代分析技术为基础，运用中药指纹图谱技术与药效学研究手段分别获取中药指纹图谱中的化学组分的信息与中药的整体药效信息，然后应用生物信息学将这些化学信息与药效信息有机结合起来构建谱效关系，最后筛选出中药中的药效成分[3]。查阅近些年的研究成果，可以佐证中药中一些药效成分是有效成分，但也有很多未知的药效成分并不是“有效成分”。

如今现代分析技术在药品研发、药品生产、药品监管等领域都得到了广泛的应用。作为中药现代化研究领域的热点，中药药效成分的研究成果也越来越多。但一直以来，检出中药药效成分的现代分析技术应用情况缺少一个全面的总结，因此笔者对近十年来现代分析技术在中药药效成分检测中的研究成果做一概述，以供中药研究人员参考。

1 色谱分析技术的应用

色谱分析是20 世纪发展起来的一种有效的分析与分离技术，其主要原理是利用目标组分在固定相与流动相之间的分配系数的差异来实现相互分离。按照分离原理可以分为分配色谱、吸附色谱、离子交换色谱、分子排阻色谱等；按照流动相分子聚集状态可以分为液相色谱、气相色谱、超临界流体色谱法等[4]。目前，色谱法已经成为中国药典收载最多的现代分析方法，也是中药药效成分检测应用最广泛的现代分析方法。

1.1 液相色谱 (HPLC) 法

液相色谱法是一种以液体作为流动相的分离技术，具有选择性好，灵敏度、分离效率高等优势[5]。液相色谱仪常用的检测器有紫外检测器（UV）、二极管阵列检测器（DAD）、电化学检测器(ECD)、蒸发光检测器(ELSD)等[6]。

赵茜等[7]在研究昆仑山雪菊抗氧化药效成分时，采用高效液相色谱仪，利用吸附色谱法原理将雪菊中的化学成分进行有效分离，并用紫外分光光度计将各个成分检出并建立指纹图谱，最后用灰色关联度法将雪菊的化学信息与药效信息有机结合起来，构建了雪菊的抗氧化谱效关系模型。结果显示，雪菊中有5个组分可以作为抗氧化药效物质基础。

杨锡金等[8]在景天三七抗氧化活性的谱效关系研究中，根据吸附色谱法原理，用高效液相色谱仪将三七中的化学组分分离，然后用电化学检测器检出各组分并建立指纹图谱。通过偏最小二乘回归分析和灰色关联度法研究指纹图谱与抗氧化活性之间的谱效关系。结果表明，表没食子儿茶素、没食子酸酯、杨梅苷、异槲皮苷、迷迭香酸和槲皮苷等化合物为景天三七抗氧化活性的关键成分。

曹阳洋等[9]在分析红药子抗氧化活性药效物质时，采用高效液相色谱仪将红药子的化学组分在吸附色谱中得到有效分离，借助二极管阵列检测器建立了红药子指纹图谱。通过偏最小二乘法构建了红药子的谱效关系，挖掘出绿原酸、岩白菜素、隐绿原酸为红药子抗氧化活性的药效物质。

付文鹏[10]在美洲大蠊抗肝纤维化活性部位（PA-B）物质基础初探及谱效研究中，运用吸附色谱原理，借助高效液相色谱仪将美洲大蠊抗肝纤维化活性部位进行组分分离，通过蒸发光检测器检出并建立指纹图谱。利用灰色关联度法与偏最小二乘回归法研究其谱效关系，确认4种化合物是PA-B发挥抗肝纤维化作用的药效成分。

孙杰[11]在研究莲藕多糖的药效组分时，根据分子排阻色谱法原理，运用高效液相色谱仪建立HPSEC-PDA指纹图谱。采用多元线性回归分析莲藕多糖指纹特征与体外活性的相关性发现:多糖中半乳糖醛酸有助于增强抗氧化活性；多糖中甘露糖含量与其HepG2 细胞抑制活性存在显著正相关性;蛋白和/或结合蛋白与莲藕多糖的抗氧化活性密切相关等。

1.2 气相色谱（GC）法

气相色谱法是以气体作为流动相的色谱分析方法,主要用于分析气体、挥发性或半挥发性液体，不适合难挥发与不稳定性物质的分析[12]。

尹莲[13]等研究加味四妙丸有效部位群配伍药效物质基础时，采用GC技术建立指纹图谱，运用数理统计方法（多元回归分析与相关分析）构建加味四妙丸的谱效关系，确认了指纹图谱中21个化学组分具有抗炎、阵痛、降尿酸药效。

1.3 超高效液相色谱 (UPLC) 法

超高效液相色谱法与高效液相色谱法原理相同，两者的主要差别在于色谱柱填料粒子大小，但超高效液相色谱法分析时间更少、灵敏度更高、分离度更好[14]。

王惠等[15]采用UPLC技术研究蝉花抑菌抗氧化物质基础，建立人工蝉花不同部位的UPLC 指纹谱图。通过聚类分析与灰色关联度分析建立了人工蝉花的相关谱效关系，确认鸟苷、腺苷等物质是抑菌、抗氧化功能的药效成分。

1.4 超高效合相色谱（UPC2）法

超高效合相色谱法是以超临界流体CO2为主要流动相的分离技术，它将GC 与LC 技术完美结合，同时打破了GC 与LC 技术限制，实现了高沸点、低挥发、遇热不稳定、柱效低等更多物质的色谱分离[16]。

张小艺[17]采用UPC2 技术研究藁本类药材药效物质，建立了藁本、辽藁本及新疆藁本药材指纹图谱。通过典型的相关分析方法构建藁本类药材谱效关系，明确了洋川芎内酯A、阿魏酸、阿魏酸松柏酯等化学物质具有抗炎活性；丁烯基苯酞、藁本内酯洋、川芎内酯C等化学物质具有镇痛活性。

2 色谱联用技术的应用

2.1 液相色谱-质谱联用(LC-MS)法

液相色谱-质谱联用技术是将液相色谱技术与质谱技术相结合，既可以实现对被测成分的有效分离，又能对分离开的各个有机化合物进行分析，最后得到每一个有机化合物的结构信息[18]。

刘林莉等[19]采用UPLC -MS/MS 液质联用技术研究白及正丁醇提取物止血作用成分，建立了16批白及的指纹图谱。再采用灰色关联度分析法、双变量相关分析法及偏最小二乘回归分析法研究白及正丁醇提取物的谱效关系，确认白及止血活性成分为天麻素、GymnosideⅠ、Militarine。

南敏伦等[20]采用HPLC-MS/MS 液质联用仪研究忍冬叶不同溶剂提取物抗氧化物质基础，建立忍冬叶11 种不同极性溶剂提取物的指纹图谱。通过灰色关联度法和偏最小二乘法联合分析抗氧化作用的谱效关系，确认3,4-二羟基肉桂酸、绿原酸、3,4-二咖啡酰奎宁酸、木犀草素、槲皮素等可能是抗氧化的主要活性成分。

2.2 气相色谱-质谱 (GC-MS) 联用法

气相色谱-质谱联用是在气相色谱与质谱的基础上，充分利用气相色谱高效分离优势与质谱对化合物的结构鉴定能力，进而快速完成物质的分离与鉴定[21]。目前，气质联用技术与液质联用技术已经成为实验室分析鉴定的主力，尤其应用于保健食品、化妆品及药品中非法添加药物成分的检出。

刘昱等[22]应用GC-MS 联用技术研究艾叶挥发油抑菌的质量标志物，建立15批艾叶挥发油样品的指纹图谱。采用灰色关联度法分析其谱效关系，确认艾叶挥发油抑菌活性的潜在质量标志物是樟脑和龙脑。

2.3 电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS)法

电感耦合等离子体质谱技术联合运用了电感耦合等离子体原子发射光谱技术和质谱技术。该法灵敏度高，适合各类药品从痕量到微量元素的分析，尤其是痕量重金属元素的测定。它可以与其它色谱分离技术联用，进行多种元素同时测定以及元素形态、价态的分析[23]。

陈祥晖等[24]采用ICP-MS 技术研究矿物药白矾体外抗宫颈癌药效组分，建立不同产地白矾中差异元素轮廓谱。再用灰色关联度法将不同产地矿物药白矾元素轮廓谱与抑制率关联，确定Cr、Ca、Al、K元素是白矾能够抑制宫颈癌细胞生长的药效物质基础。

3 光谱技术的应用

物质与电磁辐射相互作用时，物质内部易发生量子化的能级跃迁而产生光谱学效应[25]。光谱分析技术就是通过利用光谱学原理来对物质进行定性、定量和结构分析的方法[26]，包括紫外分光光度法、红外光谱法、原子吸收光谱法、荧光光谱法、拉曼光谱法等。

纪亮等[27]运用红外光谱技术研究栀子仁抗氧化活性物质，采集了甘草汁炮制前后的栀子仁红外光谱。利用聚类分析、主成分分析、偏最小二乘回归分析等方法解析红外光谱信息与抗氧化药效信息之间的关系，确认西红花苷是栀子抗氧化活性成分。

王聃等[28]采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES) 法研究自然铜及其煅淬品中Fe、Zn、Mg、Cu 等多种金属元素与促进成骨细胞增殖的谱效关系。通过采用偏最小二乘回归法对含药血清中的金属元素含量与血清对成骨细胞的增殖作用进行谱效相关性分析，得出自然铜生品与煅淬品均能促进成骨细胞增殖,与其所含Fe、Zn、Mg、Cu等金属元素有关，且与Fe的相关性最大的结论。

4 核磁共振波谱技术的应用

核磁共振波谱是一种基于特定原子核在外磁场中吸收了与其裂分能级间能量差相对应的射频场能量而产生共振现象的分析方法，主要有氢谱（1HNMR）和碳谱（13C-NMR）两种。氢谱是发展最早，应用最广泛的核磁共振波谱，也是物质结构分析最重要的工具之一[29]。

郑晓芬等[30]运用氢谱（1H-NMR）研究逍遥散乙醇提取物的乙酸乙酯萃取物(XYE-E)的抗抑郁药效物质基础。采用灰色关联分析、相关性分析及回归分析方法将1H-NMR 图谱中各组分特征峰的相对峰面积与药效信息相关联，确定了与XYE-E抗抑郁药效密切相关的物质是柴胡皂苷和白术内酯。

5 结论

近年来，越来越多的研究成果证实现代分析技术已经成为现代中药研究与中药现代化研究的重要手段。尤其以液相色谱、气相色谱、液相色谱与质谱联用、气相色谱与质谱联用技术为主体的现代分析技术在中药中药效成分的检出中发挥着主导作用。这不仅是中药药效成分有效分离的需要，更是指纹图谱技术及其药效组分化学信息获取的需要。但是查阅文献，分离中药药效成分与建立指纹图谱还有很多其它的现代分析技术，如电化学技术[31-33]、薄层色谱法[34]、毛细管电泳法[35-38]、高速逆流色谱法[39-40]等。但是这些现代技术还未能广泛应用于中药药效成分的检出。

中药来源复杂，组分多且含量低，很难有单一的方法可以将其药效成分全部检出。目前，已有的研究成果表明，单一的现代分析技术所检出的中药药效成分是不完全的[17]；同时，中药药效成分的研究成果中存在很多药效组分名称未知的问题[41-43]。因此，多种现代分析技术的联合应用，建立多种不同分析原理与技术的中药指纹图谱，构建多维化的中药谱效关系，是中药药效组分全面检出的重要思路，也是未知中药药效组分名称确认的有效方法。

中药药效成分的研究关乎中药的质量，因此概述近年来的研究进展对其具有现实的指导意义与显著的参考作用，同时也希望现代分析技术在中药药效成分检出中具有更广阔的应用前景。