目的 分析测定蕲艾根中的挥发性成分、总黄酮和总多糖含量,为蕲艾根的综合开发和利用提供科学依据。
方法 选用顶空固相微萃取技术(HS-SPME)从蕲艾的根部提取挥发性成分,应用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)分析测定根挥发性物成分;提取蕲艾根中的总黄酮和总多糖成分,运用紫外-分光光度法测定根中总黄酮和总多糖含量。
结果 从蕲艾根中分离出44个峰,鉴定出了30个成分,占挥发性成分总量的80.9%;总黄酮含量为9.42%;总多糖含量为11.05%。
结论 经综合考察,蕲艾根挥发性成分中含有丰富的萜烯类化合物,且总黄酮和总多糖含量均较高,具有广阔的开发
艾(Artemisia argyi lévl. et Vant.)又名医草、炙草、辟邪草,为常见的多年生菊科蒿属草本植物。艾在《全国中草药汇编》[1]和《本草经集注》 [2]等著作中均有提及,其叶、籽、花、茎均可入药。李时珍在《本草纲目》[3]中指出:“自成化以来,则以蕲州者为胜,用充方物,天下重之,谓之蕲艾。”从此蕲艾作为道地药材的地位正式确定,且经高温处理后食用无毒[4]。罗月中[5]临床应用中采用野艾根与岗稔果组成的药对,发现其具有良好的止血功效。吴富望[6]采用艾根、积雪草根茎及六月雪根,配伍陈年蚕豆汤治疗水湿型水肿患者,取得良好疗效。徐碧林等[7]研究表明,蕲艾根部内生菌具有良好的抑菌功效;以艾根加清水煎煮,去渣取汁后与煎鸡蛋同服,可用于治疗乳腺炎。据报道,湖北蕲春县蕲艾的种植面积已达20万亩,全产业链年产值超百亿元,品牌价值攀升[8]。艾草全身皆可入药,但目前公众及产业关注点多集中于艾叶,对艾根的重视程度相对不足。现有可搜集的文献资料显示,关于艾根在临床应用方面的直接研究证据仍较为匮乏,其化学成分研究亦不充分。为此,本试验首次采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)技术分析蕲艾根的挥发性成分,并对其总黄酮和总多糖含量进行测定。
1 材料
1.1 主要仪器
HP6890GC/5973MSD型气相色谱-质谱联用仪(美国Hewlett-Packard公司);手动固相微萃取装置和顶空瓶(规格:15 mL)购自德国IKA公司;PDMS/DVB固相微萃取头(美国Supelco公司,规格:65 μm);ALC-210.2型电子天平(赛多利斯科学仪器北京有限公司);SHZ-D(Ⅲ)型循环水真空泵(上海予华仪器设备有限公司);UV-3200型UV-Vis Analyst紫外可见分光光度计(上海美谱达仪器有限公司)。
1.2 主要药品与试剂
本试验所用蕲艾根药材由卢金清教授采自湖北省蕲春县蕲艾基地,并经湖北中医药大学药学院杨红兵教授鉴定为菊科植物艾(Artemisia argyi Lévl. et Vant.)的干燥根,批号:230616;对照品芦丁(批号:B20771-20 mg,纯度≥98%)和无水葡萄糖(批号:B21882-100 mg,纯度≥98%)购自上海源叶生物科技有限公司;亚硝酸钠、九水硝酸铝、氢氧化钠、苯酚、浓硫酸等试剂均为分析纯;水为纯化水。
2 方法与结果
2.1 挥发性成分测定方法
2.1.1 顶空固相微萃取方法
取蕲艾根粗粉0.3 g,置15 mL顶空瓶中,手动插入固相微萃取进样器;在120 ℃下预平衡15 min,伸出萃取头进行顶空萃取15 min;完成萃取步骤后立即将萃取头插入气相色谱仪进样口,于120 ℃解吸3 min,完成进样。
2.1.2 GC-MS条件
①色谱条件。色谱柱为HP-5MS(50 m× 0.2 mm,0.33 μm);载气为高纯氦气(纯度99.999%),流速1.0 mL/min;不分流进样;进样口温度230 ℃;程序升温:初始温度50 ℃,以10 ℃/min升至80 ℃,再以5 ℃/min升至180 ℃。
②质谱条件。离子源为电子轰击源,离子源温度230 ℃,接口温度280 ℃,四极杆温度150 ℃,电子能量70 eV,质量扫描范围35~550 m/z。
2.1.3 测定方法
采用GC-MS法对蕲艾根中的挥发性成分进行分析,经化学工作站进行数据处理和计算,并利用计算机质谱数据库NIST14进行检索,从蕲艾根中共分离出44个色谱峰,鉴定出其中30种成分,占挥发性成分总含量的80.9%。具体结果见图1和表1。
2.2 总黄酮的含量测定
2.2.1 测定波长的选择
根据预扫描吸收光谱曲线,总黄酮对照品溶液与蕲艾原药中提取的总黄酮供试品溶液的吸收峰对应波长均为510 nm,故选定510 nm为测定波长,紫外吸收扫描图谱见图2。
2.2.2 对照品溶液的制备
取芦丁对照品适量,精密称定,置50 mL量瓶中,加60%乙醇溶解并稀释至刻度,摇匀,制成每1 mL含0.25 mg芦丁的对照品溶液。
2.2.3 供试品溶液的制备
精密称定蕲艾根粗粉1.0 g,置50 mL锥形瓶中,精密加入60%乙醇50 mL,称定重量,超声(功率:250 W,频率:40 KHZ)处理30 min,取出,放冷后再次称重,用60%乙醇补足减失的重量,摇匀,滤过,精密量取续滤液3 mL,置10 mL量瓶中,加60%乙醇稀释至刻度,摇匀,即得蕲艾根供试品溶液。
2.2.4 线性关系考察
分别取5支20 mL具塞试管,依次精密吸取对照品溶液(0.25 mg/mL)1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL,各管加水至6 mL;依次加入5%亚硝酸钠溶液1 mL,混匀,放置6 min;再加入10%硝酸铝溶液1 mL,摇匀,放置6 min;然后加入氢氧化钠试液10 mL,最后加水定容至刻度,摇匀,放置15 min。以水为空白溶剂,照《中国药典(2025年版)》(以下简称“药典”)四部紫外-可见分光光度法(通则0401)[9],在选定波长处测定吸光度(A)值。以芦丁浓度(C,mg/mL)为横坐标、A为纵坐标,绘制标准曲线,得线性回归方程为A=11.845 7C-0.002 0,r=0.993 1。结果表明芦丁在0.013 9~ 0.069 4 mg/mL范围内线性关系良好。
2.2.5 精密度试验
精密吸取蕲艾根供试品溶液2 mL,共6份,置20 mL具塞试管中,按“2.2.4”项下自“各管加水至6 mL”起操作,测得A值的RSD为0.14%(n=6),结果表明紫外-可见分光光度计精密度良好。
2.2.6 重复性试验
精密称取蕲艾根粗粉1.0 g 6份,按“2.2.3”项下方法制备供试品溶液,并精密吸取2 mL,置20 mL具塞试管中,再按“2.2.4”项下自“各管加水至6 mL”起操作,测定A值。计算得总黄酮的平均含量为9.34%,RSD为1.21%(n=6),结果表明该方法重复性良好。
2.2.7 稳定性试验
精密吸取蕲艾根供试品溶液2 mL,置20 mL具塞试管中,按“2.2.4”项下自“各管加水至6 mL”起操作,从0 h开始,每隔2 h测定1次A值,共7次。测得A值的RSD为2.07%(n=7),结果表明供试品溶液在室温条件下放置12 h稳定性良好。
2.2.8 加样回收率试验
精密称取已知含量9.42%的蕲艾根粗粉0.5 g,共6份,分别加入对照品0.047 5 g,按“2.2.3”项下方法制备,精密吸取供试品溶液2 mL,置20 mL具塞试管中,再按“2.2.4”项下自“各管加水至6 mL”起操作,分别测定A值。计算得总黄酮的平均回收率为99.11%,RSD为2.24%(n=6),结果表明该方法准确度良好。
2.2.9 样品的含量测定
精密吸取供试品溶液2 mL,按“2.2.4”项下方法,自“加水至6 mL”起,同法操作,测定A值。同时,取60%乙醇2 mL同法平行操作,作为空白对照。根据标准曲线方程计算供试品溶液中总黄酮(以芦丁计)的含量。结果显示,3批蕲艾根样品中总黄酮含量分别为9.88%、8.97%、9.41%(n=3)。
2.3 总多糖的含量测定
2.3.1 测定波长的选择
根据预扫描吸收光谱曲线,葡萄糖对照品溶液与蕲艾原药中提取的总多糖供试品溶液的吸收峰对应波长均为487 nm,故选定487 nm为测定波长,紫外吸收扫描图谱见图3。
2.3.2 对照品溶液的制备
取无水葡萄糖对照品适量,精密称定,置10 mL量瓶中,加水溶解并稀释至刻度,摇匀,制成每1 mL含0.10 mg葡萄糖的对照品溶液。
2.3.3 供试品溶液的制备
精密称定蕲艾根粗粉0.5 g,置于50 mL圆底烧瓶中,加入25 mL水,回流提取2 h,滤过;滤渣再加25 mL水,继续回流提取1 h,滤过,合并两次滤液;将合并后的滤液浓缩至约20 mL,加入100 mL 95%乙醇,使溶液中乙醇含量不低于80%,静置12 h;之后减压抽滤,所得沉淀用热水溶解,将溶液转移至50 mL量瓶中,加水定容至刻度,摇匀,滤过;精密量取续滤液0.5 mL,置10 mL量瓶中,加水稀释至刻度,摇匀,即得蕲艾根供试品溶液。
2.3.4 线性关系考察
分别取5支20 mL具塞试管,依次精密吸取对照品溶液(0.10 mg/mL)0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL,各管加水至2 mL;依次加入5%苯酚溶液1 mL,混匀后迅速精密加入浓硫酸5 mL,摇匀,静置10 min;随后置于40 ℃水浴中保温15 min;取出后迅速冷却至室温。以去离子水作为空白对照,按药典中紫外-可见分光光度法,在选定波长处测定A值。以葡萄糖浓度(C,mg/mL)为横坐标、A为纵坐标,绘制标准曲线,得线性回归方程A=58.958C-0.041 1,r=0.999 3。结果表明葡萄糖在0.002 5~0.012 5 mg/mL范围内线性关系良好。
2.3.5 精密度试验
精密吸取蕲艾根供试品溶液1 mL,共6份,置20 mL具塞试管中,按“2.3.4”项下自“各管加水至2 mL”起操作,测得A值的RSD为0.39%(n=6),结果表明紫外-可见分光光度计精密度良好。
2.3.6 重复性试验
精密称取蕲艾根粗粉0.5 g 6份,按“2.3.3”项下方法制备供试品溶液,并精密吸取1 mL,置20 mL具塞试管中,再按“2.3.4”项下自“各管加水至2 mL”起操作,分别测定A值。计算得总多糖的平均含量为10.97%,RSD为1.79%(n=6),结果表明该方法重复性良好。
2.3.7 稳定性试验
精密吸取蕲艾根供试品溶液1 mL,置20 mL具塞试管中,按“2.3.4”项下自“各管加水至2 mL”起操作,从0 h开始,每隔2 h测定1次A值,共7次。测得A值的RSD为1.87%(n=7),结果表明供试品溶液在室温条件下放置12 h稳定性良好。
2.3.8 加样回收率试验
精密称取已知含量的11.05%蕲艾根粗粉0.25 g,共6份,分别加入对照品0.028 g,按“2.3.3”项下方法制备,精密吸取供试品溶液1 mL,置20 mL具塞试管中,再按“2.3.4”项下自“各管加水至2 mL”起操作,分别测定A值。计算得总多糖的平均回收率为100.87%,RSD为1.85%(n=6),结果表明该方法准确度良好。
2.3.9 样品的含量测定
精密吸取根供试品溶液1 mL,按“2.3.4”项下方法,自“各管加水至2 mL”起,同法操作,测定A值。同时,取水2 mL同法平行操作,作为空白对照。根据标准曲线方程计算供试品溶液中总多糖(以葡萄糖计)的含量。结果显示,3批蕲艾根样品中总多糖含量分别为10.05%、12.06%、11.04%(n=3)。
3 讨论
本研究采用HS-SPME-GC-MS技术从蕲艾根中共分离出44个色谱峰,鉴定出30种成分,占挥发性成分总含量的80.9%。其主要成分为烯类(67.6%)和酮类(3.93%),其中相对含量较高的组分包括(+)-β-雪松烯(16.12%)、(+)-α-柏木萜烯(12.3%)、1-石竹烯(10.63%)、异丁酸香叶酯(5.81%)、(-)-莎草烯(5.8%)以及长叶烯(5.62%)。蕲艾根所散发的独特香气主要来源于倍半萜类物质,共检出11种,占挥发性成分总量的62.42%;其次为单萜类,共检出9种,占比5.18%。此外,单萜氧化衍生物也参与香气构成,共检出2种,占比3.93%。
通过文献[10-11]对比发现,蕲艾叶与蕲艾根中拥有6种共有挥发性成分,分别为萜品烯、崖柏酮、侧柏酮、α-松油醇、δ-杜松烯和1-石竹烯。但药典中标定艾叶的指标成分桉油精和龙脑并未在蕲艾根中检出,表明二者挥发性成分存在显著差异。
蕲艾根中的部分挥发性成分具有独特的生物活性:β-蒎烯对微生物具有直接抑菌活性[12];蛇床烯具有良好的抗氧化[13]和抑菌作用[14];金合欢烯可用于害虫防治[15];长叶烯对微生物繁殖有明显的抑制作用,且抑菌率与单体浓度呈正相关 [16]。此外,蕲艾根中含有丰富的萜烯类,研究表明部分烯类具有抗菌杀虫作用,而杜松烯、石竹烯等成分能加快皮肤血流,促进中药挥发油经皮渗透[17]。这些成分研究基础为艾根作为天然抗菌药物和天然药物渗透促进剂的开发提供了理论依据。
植物黄酮与多糖是重要的天然功效成分。已有研究表明艾根多糖具有免疫增强及抗氧化活性 [18]。本试验前期对蕲艾叶中总黄酮和总多糖含量进行了研究[19],结合本次测定结果发现,艾根中的总黄酮含量低于艾叶,而总多糖含量则高于艾叶,显示出良好的开发潜力。有关艾根中黄酮和多糖的药理作用及临床应用尚待进一步探究。
随着人们对天然药物及保健品需求的日益增长,新植物资源的发掘成为研究热点。目前国内外对于蕲艾根的化学成分研究尚不系统。本研究首次采用HS-SPME-GC-MS技术体系分析了蕲艾根的挥发性成分,明确了30种主要成分,并对根中的总黄酮和总多糖含量进行了测定,以期为蕲艾根的进一步研究和资源综合利用率的提升提供科学依据。
1.谢综万, 主编. 全国中草药汇编[M]. 北京: 人民卫生出版社, 1996: 276.
2.梁·陶弘景, 著. 本草经集注[M]. 北京: 人民卫生出版社, 1994: 316.
3.明·李时珍, 著. 本草纲目[M]. 北京: 华夏出版社, 1998: 648-652.
4.杨芳, 李苏, 火彤辉, 等. 蕲艾食用历史追溯调查与安全性评价[J]. 安徽农业科学, 2024, 52(21): 144-148. [Yang F, Li S, Huo TH, et al. Historical tracing investigation and safety evaluation of Artemisia argyi Lévl et Vant. cv. qiai[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2024, 52(21): 144-148.] DOI: 10.3969/j.issn.0517-6611.2024.21.031.
5.罗月中. 野艾根、岗稔果“药对”治疗崩漏100例报告[J]. 广州医药, 1993, (1): 41-42. [Luo YZ. Report on the treatment of 100 cases of metrorrhagia and metrostaxis with the drug pair of the roots of Artemisia argyi and the friuts of Rhodomyrtus tomentosa[J]. Guangzhou Medical Journal, 1993, (1): 41-42.] https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-GZYY199301026.htm.
6.吴富望. 全国民族医药专科专病学术研讨会论文选编[C]. 广西北海: 中国民族医药学会、民族医药报社, 2001: 187-188.
7.徐碧林, 罗周瑜, 彭陈万里, 等. 蕲艾内生细菌的分离鉴定及抑菌活性分析[J]. 广西植物, 2023, 43(1): 68-78. [Xu BL, Luo ZY, Peng CWL, et al. Isolation, identification, and analysis on antibacterial activities of endophytic bacteria from Artemisia argyi var. argyi 'Qiai'[J]. Guihaia, 2023, 43(1): 68-78.] DOI: 10.11931/guihaia,gxzw202112001.
8.张聪, 朱思颖. 蕲春推动蕲艾全产业链融合发展, 全县种植面积超过20万亩[EB/OL]. (2023-11-27) [2025-09-15] http://news.cnhubei.com/huanggang/p/17009441.html.
9.中国药典2025年版. 四部[S]. 2025: 39.
10.刘梦菲, 江汉美, 肖宇硕, 等. HS-SPME-GC-MS联用技术分析不同产地艾叶挥发性成分[J]. 中国实验方剂学杂志, 2018, 24(10): 79-89. [Liu MF, Jiang HM, Xiao YS, et al, Comparative analysis of volatile components of Artemisiae Argyi folium from different origins using HS-SPME-GC-MS[J]. Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae, 2018, 24(10): 79-89.] DOI: 10.13422/j.cnki.syfjx.20180917.
11.曹利, 卢金清, 叶欣. HS-SPME-GC-MS联用分析不同栽培品种与蕲艾不同部位的挥发性成分[J]. 中国实验方剂学杂志, 2017, 23(2): 62-68. [Cao L, Lu JQ, Ye X. HS-SPME-GC-MS analysis on volatile components of different varieties and different parts of Artemisia argyi[J]. Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae, 2017, 23(2): 62-68.] DOI: 10.13422/j.cnki.syfjx.2017020062.
12.叶子怡, 范晓静, 卓涛, 等. 柑橘次级代谢产物β
13.-蒎烯对柑橘溃疡病菌的生长抑制作用与机理初探[J]. 武夷科学, 2022, 38(1): 25-30. [Ye ZY, Fan XJ, Zhuo T, et al. Citrus metabolite β-pinene exerts a dual function on citrus canker pathogen Xanthomonas citri subsp. citri[J]. Wuyi Science Journal, 2022, 38(1): 25-30.] DOI: 10.15914/j.cnki.wykx.2022.01.04.
14.许俊洁, 卢金清, 李肖爽, 等. 神农香菊挥发油体外抗氧化活性的谱效关系研究[J]. 药物分析杂志, 2016, 36(10): 1823-1830. [Xu JJ, Lu JQ, Li XS, et al. Study on spectrum-effect relationship between fingerprints of essential oil from Shennong Xiangju and the in vitro antioxidant activities[J]. Chinese Journal of Pharmaceutical Analysis, 2016, 36(10): 1823-1830.] DOI: 10.16155/j.0254-1793.2016.10.17.
15.向平, 娄桂群, 王仕艳, 等. 香薷、野草香挥发油分析及其生物活性评价[J]. 中成药, 2017, 39(9): 1880-1884. [Xiang P, Lou GQ, Wang SY, et al. Analysis of volatile oils in Elsholtzia ciliata and Elsholtzia cypriani and evaluation of their biological activities[J]. Chinese Traditional Patent Medicine, 2017, 39(9): 1880-1884.] DOI: 10.3969/j.issn.1001-1528.2017.09.025.
16.黄奕文, 张国栋, 张以涵, 等. 几种单萜类化合物对蚜虫的生物活性研究进展[J]. 农药学学报, 2025, 27(5): 763-780. [Huang YW, Zhang GD, Zhang YH, et al. Research progress on the bioactivity of monoterpenoids against aphids[J]. Chinese Journal of Pesticide Science, 2025, 27(5): 763-780.] DOI: 10.16801/j.issn.1008-7303.2025.0061.
17.郭阿君. 4种园林树木挥发性有机物释放动态及其抑菌作用的研究[D]. 哈尔滨: 东北林业大学, 2007. https://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10225-2007187557.htm.
18.方蕾. 含乳香没药挥发油九分散方经皮吸收行为研究[D]. 南昌: 江西中医药大学, 2020. https://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10412-1021543458.htm.
19.马盖凡, 姜雪莲, 孟燕, 等. 艾根多糖的结构特征及免疫活性研究[J]. 中国医院药学杂志, 2023, 43(8): 848-854. [Ma GF, Jiang XL, Meng Y, et al. Structural characteristics and immunomodulatory activity of polysaccharides from the root of Artemisia argyi[J]. Chinese Journal of Hospital Pharmacy, 2023, 43(8): 848-854.] DOI: 10.13286/j.1001-5213.2023.08.04.
20.龚敏, 卢金清. 不同年份陈艾的总黄酮、总多糖研究[J]. 湖北农业科学, 2019, 58(13): 114-116, 121. [Gong M, Lu JQ. Studies on total flavonoids and total polysaccharides of reserved folium Artemisia Argyi in different years[J]. Hubei Agricultural Sciences, 2019, 58(13): 114-116, 121.] DOI: 10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.13.024.