白术生、制品的DCBI—MS鉴别

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[摘要] 目的 建立白术生、制品的解吸附电晕束离子化质谱（DCBI-MS）（秒级）快速鉴别方法。 方法 采用原位跟踪技术跟踪苍术酮的转化，初步探讨白术的最佳炮制温度；采用DCBI-MS法对白术生、制品的化学成分进行分析。 结果 白术最佳的炮制温度为120～140℃。60批样品中包括对照药材1批，生药材27批，土炒白术19批，麸炒白术13批；与生品相比较，加热炮制品中苍术酮的含量均有不同程度的降低，白术内酯Ⅱ（atractylenolide Ⅱ）和白术内酯Ⅲ（atractylenolide Ⅲ）的相对响应丰度值有显著增高；生白术的相似度为0.90～0.95，土炒白术的相似度为0.83～0.90，而麸炒白术的相似度为0.71～0.82，且可直观地将白术生品、土炒白术和麸炒白术分为三类。 结论 DCBI-MS法可有效跟踪炮制过程中苍术酮向白术内酯（atractylenolide）Ⅰ～Ⅲ转化的情况，获得其最佳炮制参数，并可有效辨别白术生、制品，可作为炮制条件优化的快速检测工具，为中药材的质量控制提供参考。

[关键词] DCBI-MS；白术；苍术酮；白术内酯

[中图分类号] R283.1 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2018）12（a）-0032-05

白术为菊科植物白术（Atractylodes macrocephala Koidz）的干燥根茎，其性温，味甘苦，具有健脾益气，燥湿利水，止汗，安胎之功效，常用于脾虚食少、腹胀泄泻、痰饮眩悸、水肿、自汗、胎动不安等[1-3]。白术炮制的机制及其主要目的是“减酮减燥，增酯增效”[4-6]。目前，白术的鉴别方法主要有液相色谱[7-9]、UPLC-MS/MS[10-12]、气相色谱及气质联用技术[13]等。其具有耗时、耗力、低通量、有机溶剂消耗大、不环保等缺点，且分析通量低，无法对药材直接分析，无法实现快速筛查和真伪鉴别。近年来开发的敞开式质谱技术（ambient mass spectrometry，AMS）可以在常温常压环境条件下将处于固态或液态的样品直接电离，无需或仅需很少的样品制备过程；该技术具有分析速度快、前处理少、高通量、原位检测等优点，应用广泛[14-18]。本研究以白术为研究对象，考察了解吸附电晕束离子化质谱（DCBI-MS）作為超快速质量控制方法的可行性。解吸附电晕束离子源（DCBI）具有可见电晕束，可以方便地进行样品表面定位；结合ChemPattern计量学软件处理，可直观有效地区分炮制品和生品，跟踪炮制过程中的成分变化，对炮制饮片质量控制的意义重大。

1 仪器与试药

1.1 仪器

Thermo finnigan-LCQ离子阱质谱，配LCQ-tune工作站（菲尼根，美国），DCBI离子源及控制器（岛津分析技术研发（上海）有限公司）。

1.2 试药

白术生品购自邵东宏盛民中药材有限公司，其主要产地是湖南、江西、福建、安徽、四川等。所有样品经九芝堂股份有限公司药材检验员陈湘林鉴定均为菊科植物白术（Atractylodes macrocephala Koidz）的干燥根茎。土炒和麸炒白术按中国药典白术药材炮制方法进行炮制。白术的化学成分白术内酯Ⅰ～Ⅲ、苍术酮的分子信息见表1。

2 方法与结果

2.1 炮制方法

土炒白术：先将土置于锅内，用中火加热，炒至黄土粉呈灵活状态，投入同一批次的生白术片，炒至白术表面均匀挂上土粉，取出，筛去土粉，放凉。每100 g白术片，用黄土25 g。

麸炒白术：先将锅用中火烧热，撒入麦麸，待冒烟时投入同一批次的生白术片，不断翻动，炒至焦黄色、透出焦香气，取出，筛去麦麸，放凉。每100 g白术片，用麦麸10 g。

2.2 DCBI-MS检测方法

2.2.1 质谱条件 离子源：DCBI，氦气流速：1.5 mL/min，热解析温度：20℃，正离子模式，电流：30 μA，毛细管温度：250℃，毛细管电压：10 V。

2.2.2 测定 用镊子夹住切好的一小片白术（长约1.5 cm，厚约3 mm，宽5 mm），固定于进样夹板后置DCBI源的薄的紫色的可视电晕束下，按“2.1.1”项下质谱条件，开启扫描，进行质谱响应信号采集（图1）。DCBI可直接对药材进行分析，操作简单、快速。

2.3 结果分析

2.3.1 白术生、制品的鉴别 为了消除不同批次不同产地的样品带来的差异性的影响，土炒白术和麸炒白术均取同一批次生白术由九芝堂制药有限公司的专家按照“2.1”项下方法炮制；按照“2.2”项下方法进行检测。

经加热炮制后，样品中苍术酮的离子的相对丰度值降低，提示样品中苍术酮均有不同程度的降低（表2），白术内酯Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ含量都有所增加（图2），其原因可能是生白术在加热炮制过程转化为白术内酯类成分。其中麸炒白术中的苍术酮降低最多，即：麸炒白术<土炒白术<生白术。苍术酮含量降低，消除了对胃肠的刺激性，缓和燥性；白术内酯类含量增加，增强了健脾和胃作用，此结果与文献报道一致[19-20]。

为了证实该方法的可行性，本研究检测了九芝堂公司提供的3个批次的生白术和同批次自制的加热炮制品。白术加热炮制后白术内酯Ⅱ的含量高于苍术酮，即加热炮制前的白术苍术酮丰度值/白术内酯Ⅱ的比值>1；而加热炮制后的苍术酮丰度值/白术内酯Ⅱ的比值<1。详见表2。比值越小，说明在加热过程中苍术酮转化成其他成分越多。为更好地鉴别和评价白术炮制前后的化学成分的变化，本研究采用原位跟踪技术跟踪苍术酮的转化，初探苍术酮的转化机制。

2.3.2 原位跟踪苍术酮的转化机制 苍术酮在加热条件下会发生转化，主要转化为白术内酯类物质。通过分析苍术酮的氧化反应机制，结合文献报道，发现这是由于苍术酮有两个共轭双键，易与水发生1，4加成反应，得到半缩醛羟基产物；而水的存在使得半缩醛羟基不稳定，开环并导致C-O键断裂，生成羰基，羰基氧化生成羧基[21-23]。原因可能是羧基上的碳原子为sp2杂化，羟基可从两面进攻生成的羧基，羟基与羧基发生分子内脱水反应，生成白术内酯Ⅱ，其7位碳上的氢活泼，易被水中的羟基取代，生成的白术内酯Ⅲ发生分子内脱水失去1分子水而生成白术内酯Ⅰ。苍术酮的转化机制图见图3。

2.3.3 市售样品中的生、炮制品的快速鉴别 为验证该方法的实际可用性和检测的可靠性、稳定性，本研究检测了60批样品。结果表明苍术酮在加热的条件下向内酯的转化，土炒白术的炮制程度百分比（生品与炮制品的苍术酮丰度值的比值）为38.59%～58.60%，而麸炒白术的炮制程度百分比为42.81%～67.21%。

为了更直观地鉴别白术生、制品，本研究将所测得的60个批次样品的质谱数据转化为CDF格式，导入ChemPattern化学计量学软件，建立质谱解决方案。以对照药材的质谱图为代表性样品，计算60批样品间的相似度，生白术的相似度为0.90～0.95，土炒白术的相似度为0.83～0.90，而麸炒白术的相似度为0.71～0.82（图4）。因此，本方法在实际应用中是可行的。

3 讨论

3.1 DCBI源温度的选择

源温度直接影响解吸附效率。本研究以生白术为模型，在20～200℃考察了10个不同的源温度对生白术中化学活性成分的影响。DCBI离子源为大气压力化学电离源（APCI），主要得到准分子离子峰，通过ESI-MS验证和参考文献报道，可以确定m/z=217、233、249和231分别为苍术酮、白术内酯Ⅱ、白术内酯Ⅲ和白术内酯Ⅰ的准分子离子峰[10-12]。随着温度的升高，响应信号增强。当温度为160℃时，响应信号最佳，但在温度升高的过程中，各化学成分的相对丰度值也发生变化；在温度为60℃时，苍术酮的绝对丰度值开始降低，即出现转化；当温度达到80℃时，转化明显；当温度达到120～140℃时，响应信号明显增强，转化达到稳定水平；当温度达到160℃时，响应值达到最高。即m/z=217（苍术酮）的相对丰度值随着温度的升高明显降低，而m/z=231（白术内酯Ⅰ），m/z=233（白术内酯Ⅱ），m/z=249（白术内酯Ⅲ）的相对丰度值却明显升高，尤其是m/z=233。原因在于苍术酮化学性质不稳定，在加热的过程中易转化为白术内酯Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。因此，在检测中不宜选择高温，否则会影响结果的准确性。

3.2 氦气流速的选择

解吸附电晕束电离质谱法基本原理是加熱的氦气经电场产生等离子体，在DCBI源的空心针/环电极结构形成一可见薄的紫色电晕束，快速将存在于气体、液体、固体或材料表面的化合物解吸并离子化。因此，氦气流速的选择对解吸附效率的影响不容忽视。DCBI源的气流控制有3个流速，即0.6、0.9、1.5 L/min。经过比较，选择质谱信号最佳的氦气流速。

3.3 原位跟踪苍术酮的转化机制

白术炮制的目的是“减酮减燥，增酯增效”。实时原位跟踪苍术酮的转化，该结果可用于炮制温度的考察及转化率的跟踪。根据苍术酮与白术内酯丰度的比值的降低程度来判断苍术酮的转化率受温度的影响强弱，比值降低越快，转化率增加越明显；同时，苍术酮与白术内酯的比值越低，转化的就越多。在20～200℃范围内，苍术酮与白术内酯Ⅱ的比值始终比白术内酯Ⅰ和Ⅲ低，说明苍术酮转化为白术内酯Ⅱ是最多的，原因与其机制有关，羟基与羧基发生分子内脱水反应，先生成白术内酯Ⅱ，其7位碳上的氢活泼，易被水中的羟基取代，生成白术内酯Ⅱ转化成白术内酯Ⅲ，生成的白术内酯Ⅲ发生分子内脱水失去1分子水而生成白术内酯Ⅰ。随温度的升高，各个物质的转化率增加，其中白术内酯Ⅰ转化率增加最多，其次是白术内酯Ⅲ，白术内酯Ⅱ转化率增加不明显。在120℃时，其向白术内酯Ⅰ的转化存在1个拐点；当温度大于140℃时，白术内酯Ⅲ的转化存在1个拐点，而白术内酯Ⅱ则一直处于稳定转化过程。因此，炮制温度的控制是炮制品生产的关键因素之一。

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（收稿日期：2018-04-09 本文编辑：王 蕾）