人参炮制的化学成分变化研究主要集中在皂苷和糖类,本文首次从挥发性成分角度阐释了人参不同炮制品的物质基础。 利用气相色谱-质谱联用(GC-MS/MS)方法,对鲜参、生晒参和红参中挥发性成分及其衍生规律进行研究。 采用TG-5SILMS非极性气相色谱柱,以He为载气,通过NIST MS Spectral Database对挥发性成分进行检测并鉴定。 鲜参、生晒参、红参中分别检出30、33和34种挥发性成分,其中生晒参中(-)-斯巴醇含量为鲜参含量的31.98倍,辛醛等8种挥发性成分为鲜参中含量的3倍以上,红参中有环癸等10种挥发性成分为鲜参中含量的3倍以上。 生晒参和红参中各有4种挥发性成分在鲜参中未检出。
The research of chemical changes in ginseng processing has been focusing on saponins and sugars. In this paper, volatile components in ginseng were studied for the first time, which provide a substance basis for different processed ginseng. The volatile components and their derivative paths of fresh ginseng, sun-dry ginseng and red ginseng were studied by gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS/MS). The volatile components were detected and analyzed using TG-5SILMS nonpolar GC column, with He as the carrier gas through the NIST MS Spectral Database. Thirty, thirty-three and thirty-four species of volatile compounds in fresh ginseng, sun-dry ginseng and red ginseng were detected, respectively. The content of (-)-spartak alcohol in sun-dry ginseng is 31.98 times higher than that in the fresh ginseng, while the levels of eight volatile components such as octanal in sun-dry ginseng is three times higher than those in the fresh ginseng. The contents of ten volatile components such as cyclodecanone in red ginseng are 3 times higher than those in the fresh ginseng. Four volatile compounds in sun-dry ginseng and in red ginseng are not detected in fresh ginseng.
人参是多年生五加科草本植物人参( Panax Ginseng C.A. Mey.)的干燥根和根茎,具有生津养血、安神益智和抑制肿瘤等功效[1]。 人参中活性成分主要包括人参皂苷、人参多糖、氨基酸、挥发性成分等[2],其中人参皂苷与人参糖类的研究较多[3,4,5]。 人参挥发性成分气味独特,抗疲劳等功能性产品已上市。 人参中的挥发性成分质量分数仅为0.1%~0.5%,但其消炎、镇咳、抗疲劳、使神经中枢兴奋等作用明显,还能够通过抑制癌细胞的核酸代谢、糖代谢达到抑制癌细胞生长的作用[6],其中 β-榄香烯在抗癌方面得到了较多的研究和关注[7,8]。 人参有生晒参和红参等不同炮制品,功效不同,气味也不同,生晒参中炔醇类物质较蒸制过的炮制品中含量高,其对革兰阳性金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、肺炎双球菌等抑菌作用更强[9],同时其抗肿瘤和神经保护等活性更强[10,11]。 气相色谱-质谱联用(GC-MS/MS)技术与NIST MS Spectral Database结合使用,常用作脂肪酸和挥发性成分的测定[12,13]。 本研究采用水蒸气回流提取法结合气相色谱-三重四极杆质谱联用检测技术[14,15],建立了GC-MS/MS测定人参挥发性成分的方法,应用于对鲜参、生晒参和红参中挥发性成分的比较,明确鲜参及其炮制品挥发性成分的组成,推断生晒参和红参中的挥发性成分衍生路径,为人参炮制机理的研究提供挥发性成分的化学数据。
TRACE 1310 GC-Triple Quadrupole MS型气相色谱串联质谱仪(美国Thermo Science公司)。
正己烷(色谱纯,TEDIA公司),蒸馏水(实验室自制)。鲜参(5年生);生晒参(由同批次鲜参人参挖出洗净放置通风阴凉处阴干后的炮制品);红参(由同批次鲜参经过清洗、分选、蒸制5 h后、50 ℃烘干等工序加工而成)。
1.2.1 样品提取 精密称取粉碎后过150 μm筛的样品100 g,加入600 mL水,水蒸气回流提取8 h,将提取到的挥发性转移至离心管中,并用2 mL正己烷冲洗容器内壁,涡旋3 min,取正己烷层,从中准确吸取20 μL于1 mL容量瓶中,用正己烷稀释并定容,即得供试品溶液。 生晒参和红参按照炮制前后重量比例提取制备。
1.2.2 GC-MS操作条件 GC条件:TG-5SILMS非极性色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。进样口温度为250 ℃,初始温度50 ℃,保持3 min;升温程序,从50 ℃开始,先以5 ℃/min升至120 ℃,再以1 ℃/min升至125 ℃,保持3 min,再以1 ℃/min升至130 ℃,保持3 min,再以1 ℃/min升至135 ℃,保持3 min,再以1 ℃/min升至140 ℃,保持3 min,再以1 ℃/min升至145 ℃,保持3 min,再以1 ℃/min升至150 ℃,保持3 min;载气为He,载气流量为1.2 mL/min;分流比为35,进样量为1 μL。
MS条件:EI离子源,进样口温度270 ℃,离子源温度250 ℃,传输线温度250 ℃,扫描范围50~500 m/z。
从图1可以看出,鲜参、生晒参和红参中的挥发性成分差异较大,在化合物数量和含量方面,炮制前后及不同方法炮制均对挥发性成分有显著的影响。
| 图1 鲜参总离子色谱图( A)、生晒参总离子色谱图( B)和红参总离子色谱图( C)Fig.1 The total ion chromatography of the fresh ginseng( A), the sun-dry( B) and the red ginseng( C) |
GC-MS由于具有恒定的70 eV电离能和标准数据库,因此能够不使用标准对照品,鉴定挥发性成分[16,17]。 本研究通过GC-MS/MS一级质谱图分子量和二级串联质谱子离子信息,与NIST MS Spectral Database数据库比对,鉴定了40个人参中的挥发性化合物,具体如表1所示。
| 表1 鲜参、生晒参、红参挥发性成分定性分析 Table 1 The volatile components in qualitative analysis of fresh ginseng, sun-dry ginseng and red ginseng |
| 图2 鲜参、生晒参、红参挥发性成分定性分析比较Fig.2 The comparison of the volatile compounds in fresh ginseng, sun-dry ginseng and red ginseng |
由表1和图2可知,鲜参、生晒参和红参中共检测出40种挥发性成分,其中烯类22种,醛类1种,酮类3种,醇类8种,杂环类6种。 鲜参共中检测出烯类20种挥发性成分,醛类1种,酮类1种,醇类4种,杂环类4种,共30种挥发性成分;生晒参中检测出烯类20种,醛类1种,酮类3种,醇类4种,杂环类5种,共33种挥发性成分;红参中检测出烯类19种,醛类1种,酮类3种,醇类8种,杂环类3种,共34种挥发性成分。
由图2中发性成分研究结果可知,生晒参在阴干或晾干过程中挥发性成分有部分损失,使含量降低或挥发性成分种类减少,有少数新挥发性成分生成;红参由于经过高温蒸制及低温烘干等热处理后,一部分挥发性成分含量明显增高,推测是由与其结构相似的挥发性成分转化而来,使其含量增加。 推断炮制后部分发现的新挥发性成分的衍生途径如表2。
| 表2 挥发性成分存在的转化关系 Table 2 Transformation relationship of volatile components |
炮制过程中,鲜参中具有不饱和双键的挥发性成分,加热条件下,易发生加成反应,生成饱和的或部分饱和的加成产物。 人参中化学成分含量较多且相互作用复杂,红参的炮制过程中化学成分之间相互作用,有大量酶参与反应,故一些含量较高的成分不能确定是由结构相似的化合物转化而得,其生成过程有待进一步研究和讨论。
生晒参中(-)-斯巴醇含量为鲜参含量的31.98倍,为红参含量的5.84倍,是生晒参中检测出最多的挥发性成分。 研究表明,(-)-斯巴醇属聚炔醇类化合物,是五加科植物中较常见的成分,具有很强的抗肿瘤活性,可抑制血管紧张素II诱导的血管收缩,降低自发性高血压大鼠平均动脉压,同时还具有抗炎及抗血小板凝集活性。 人参脂溶性成分(含聚醇类)具明显促进神经细胞生长的活性,可降低血压、降血脂及对冠心病患者有食疗作用[18,19,20,21]。 由于鲜参、生晒参和红参中艾里莫酚烯含量均相对较高,且可能转化为(-)-斯巴醇,由此可见鲜参在晾晒成生晒参时,一部分艾里莫酚烯转化为(-)-斯巴醇,使生晒参在抗肿瘤活性、降血压、降血脂方向的作用更加明显。
红参中金合欢烯是鲜参和生晒参中均不含有的特有成分,有报道[22]称金合欢醇具有消炎健胃作用,民间将金合欢醇用于治疗风湿扭伤等病,符合无梗五加在《中华本草》中传统药理的记载。 由于鲜参中不含该成分,不具有该功效,但由于鲜参中含有的 α-榄香烯含量较红参高,且在鲜参炮制成红参的过程中可能转化为金合欢烯,故红参较鲜参增加了消炎健胃的作用。
本文通过气相色谱-质谱联用方法,检测了鲜参、生晒参、红参中的挥发性成分,并对炮制前后差异较大的化合物进行了衍生规律推测,结合已报道的化合物生物活性,从挥发性成分的角度阐释了人参炮制品的物质基础,为人参的临床应用和规范化炮制质量控制提供了化学数据支持。
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