全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 16 期 2013 年 8 月

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狗脊升华与挥发性成分的 UPLC/Q-TOF-MS 分析
徐 钢 1，单国顺 2，鞠成国 1, 3，周远征 1，张 凡 1，贾天柱 1, 3*
1. 辽宁中医药大学药学院，辽宁 大连 116600
2. 辽宁省中医药研究院，辽宁 沈阳 110034
3. 辽宁省中药炮制工程技术研究中心，辽宁 大连 116600
摘 要：目的 研究狗脊升华与挥发性成分，探寻其炮制过程中产生刺激性成分的来源。方法 采用模拟砂烫、升华、水蒸
气蒸馏、直接提取挥发油 4 种不同方式从狗脊中收集升华与挥发性成分，并用 UPLC/Q-TOF-MS 法进行定性分析。结果 4
种方法共检识 34 个化合物，得出其中 26 个化合物的推荐分子式和名称，主要为有机酸类、有机酸酯类、生物碱类、嘌呤类、
嘧啶类、小分子醛酮类、多酚类、甾体类、单萜类等化合物，相对分子质量集中在 100～400。结论 检识的共有化合物柠
苹酸、6-姜辣素、5-羟甲基糠醛等具有一定刺激性，应该是狗脊炮制过程中产生的刺激性成分。
关键词：狗脊；升华与挥发性成分；UPLC/Q-TOF-MS；炮制；刺激性
中图分类号：R286.023 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2013)16 - 2308 - 05
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2013.16.023
Analysis on sublimation and volatile components of Cibotium barometz
using UPLC/Q-TOF-MS
XU Gang1, SHAN Guo-shun2, JU Cheng-guo1, 3, ZHOU Yuan-zheng1, ZHANG Fan1, JIA Tian-zhu1, 3
1. School of Pharmacy, Liaoning University of Traditional Chinese Medicine, Dalian 116600, China
2. Liaoning Institute of Traditional Chinese Medicine, Shenyang 110034, China
3. Chinese Materia Medica Processing Engineering Center of Liaoning Province, Dalian 116600, China
Abstract: Objective To research on the sublimation and volatile components of Cibotium barometz and to explore its irritant
ingredient sources during the processing. Methods Using the simulation of sand iron, sublimation, steam distillation, and volatile
oil extractor to collect the sublimation and volatile components from C. barometz, and using UPLC/Q-TOF-MS for qualitative
analysis. Results A total of 34 compounds were checked out by the four methods and 26 out of them were recommended
molecular formula and named, mainly including organic acids, organic acid esters, alkaloids, purines, pyrimidines, small molecular
aldehyde ketones, polyphenols, steroids, single terpenes, etc. The molecular volume of the compounds is concentrated within
100—400 ranges. Conclusion Citramalic acid, 6-gingerol, and 5-methylfurfural have the irritation, which should be the produced
irritant components during C. barometz processing.
Key words: Cibotium barometz (L.) J. Sm.; sublimation and volatile components; UPLC/Q-TOF-MS; processing; irritation

狗脊为蚌壳蕨科植物金毛狗脊 Cibotium
barometz (L.) J. Sm. 的干燥根茎，作为传统中药，
始载于《神农本草经》，列为草部中品。历版《中国
药典》收载，用于治疗风湿痹痛、腰膝酸软、下肢
无力。狗脊在临床应用前需对其进行炮制[1]，而在
炮制过程中所产生的刺激性成分在一定程度上标志
着其炮制的程度和时间，有必要弄清楚其成分组成。
本研究在前期实验[2-3]基础上，根据狗脊的炮制工艺
和化学成分性质，设计了模拟砂烫、升华、水蒸气
蒸馏[4]和直接提取挥发油 4 种方法，并收集升华与
挥发性成分，采用 UPLC/Q-TOF-MS 对其进行鉴定
分析，以探寻其中的刺激性来源。

收稿日期：2012-10-17
基金项目：国家自然科学基金资助项目（30973938）
作者简介：徐 钢（1988—），男，山东省蓬莱市人，在读硕士研究生。从事中药炮制工艺及原理研究。
Tel: 15840655141 E-mail: xugang.2011@yahoo.cn
*通信作者 贾天柱 Tel: (0411)87586499 E-mail: jiatz@lnutcm.edu.cn
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 16 期 2013 年 8 月

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1 材料与仪器
1.1 材料
生品狗脊饮片购自安徽省亳州市安东药业，经
辽宁中医药大学翟延君教授鉴定为蚌壳蕨类科植物
金毛狗脊 Cibotium barometz (L.) J. Sm. 的干燥根
茎。甲醇为分析纯，乙腈为色谱纯，水为超纯水。
1.2 仪器
Agilent 1290 UPLC-6520/Q-TOF-MS（美国Agilent
公司），Olympus CX31RTS 型光学显微镜（Olympus
公司），微型高速万能试样粉碎机（北京市永光明医
疗仪器厂），ZDHW 型调温电热套（北京市永光明医
疗仪器厂），电子万用炉（天津泰斯特仪器有限公司），
HH—4 数显恒温水浴锅（常州国华电器有限公司），
KQ—250DB 型数控超声波清洗器（昆山是超声仪器
有限公司），电子天平（上海精密科学仪器有限公司）。
2 方法
2.1 样品的制备与收集
2.1.1 模拟砂烫法 取生狗脊饮片（面积大小约 4
cm2）约 100 g，置预先放好砂层（厚约 2.5 cm）的
容器内，然后将自制活性炭罩固定在容器上，用以
吸附挥发性气体[5]。另备温度计测量砂温。先武火
加热，待温度上升到 180 ℃时，调小火力，保持温
度在 180～190 ℃[6]，收集气体 30 min，停止加热。
小心将活性炭转移至具塞锥形瓶中，加入甲醇 20
mL，超声 1 h，滤过，取续滤液过 0.22 μm 微孔滤
膜作为供试品溶液 1 备用。
2.1.2 升华法 取生狗脊粉末（过 3 号筛）约 1.5 g，
平铺于瓶盖内，瓶盖上盖一载玻片[7]，其上置一装有
冷水的小烧杯，加热，载玻片上出现水珠时，迅速用
脱脂棉擦尽后，继续加热，以温度计监测温度。温度
升至 170 ℃时，停止升温，取下载玻片在显微镜下观
察晶体颜色、形状等。之后用 2 mL 甲醇冲洗载玻片，
经 0.22 μm 微孔滤膜滤过，作为供试品溶液 2 备用。
2.1.3 水蒸汽蒸馏法 取生狗脊粉末（过 3 号筛）
约 200 g 放入 1 000 mL 圆底烧瓶，加适量水，按水
蒸气蒸馏法进行蒸馏，持续 20 min，取收集液经 0.22
μm 微孔滤膜滤过，作为供试品溶液 3 备用。
2.1.4 挥发油提取法 取生狗脊粉末（过 3 号筛）
约 200 g 装入 1 000 mL 圆底烧瓶，加适量水，连接
挥发油测定器，加热提取 5 h，得淡黄色固体，2 mL
甲醇溶解后，经 0.22 μm 微孔滤膜滤过，作为供试
品溶液 4 备用。另收集提取器中的下层水溶液经
0.22 μm 微孔滤膜滤过，作为供试品溶液 5 备用。
2.2 UPLC/Q-TOF-MS 检测
2.2.1 色谱条件 色谱柱：Zorbax Eclipse Plus C18
（150 mm×3.0 mm，1.8 μm），流动相：乙腈（A）-
水（B），梯度洗脱，供试品溶液 1、2 的洗脱条件：
0～5 min，5%～55% A；5～7 min，55%～85% A；7～
15 min，85%～100% A；15～20 min，100% A。供
试品溶液 3～5 的洗脱条件：0～5 min，5%～45% A；
5～15 min，45%～90% A；15～20 min，90%～100%
A；20～25 min，100% A。检测波长 254 nm，柱温
50 ℃，体积流量 0.5 mL/min，进样量为 1 μL。
2.2.2 质谱条件 采用 ESI 离子源，正离子检测，
扫描范围 m/z 100～1 000，脱溶剂气温度：350 ℃，
脱溶剂气体积流量：9 L/min，喷雾器压力：240 kPa，
毛细管电压：4 000 V。
2.2.3 数据分析 实验结果均采用仪器自带工作站
进行解谱分析，给出精确相对分子质量，并根据最
新 MassBank 在线液质数据库[8-9]进行归属。
2.3 稳定性试验
精密吸取供试品溶液 1～5 各 1 μL，各分别于 0、
1、2、4、12、20 h 进样检测，各色谱峰的保留时间
的RSD值均小于0.3%，峰面积的RSD值均小于3.0%。
2.4 精密度试验
精密吸取 1 μL 供试品溶液 3，依法连续进样 6
次，各色谱峰的保留时间的 RSD 值均小于 0.3%，
峰面积的 RSD 值均小于 3.0%。
2.5 重复性试验
按“2.1”项下各方法制备供试品溶液各 6 份，
精密吸取供试品溶液 1～5 各 1 μL，分别依法检测，
各色谱峰的保留时间的 RSD 值均小于 0.3%，峰面
积的 RSD 值均小于 3.0%。
3 结果与分析
4 种方法制备供试品共检识化合物 34 个，给出
其中 26 个化合物的推荐分子式和名称。结果见表
1～4。色谱图见图 1。
从实验结果中看到狗脊中的升华与挥发性成分
包括了有机酸类、有机酸酯类、生物碱类、嘌呤类、
嘧啶类、小分子醛酮类、多酚类、甾体类、单萜类
等化合物，相对分子质量集中在 100～400。除棕榈
酸、亚油酸、β-谷甾醇等曾有报道[1]，多数为本次
新检出的化合物，其中，柠苹酸、6-姜辣素、5-羟
甲基糠醛在模拟砂烫法等 2 种以上的样品收集方法
中均有检出，柠苹酸、6-姜辣素、月桂酸、5-羟甲
基糠醛这几个化合物通过 Merck Index 检索等资料
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 16 期 2013 年 8 月

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表 1 狗脊模拟砂烫样品分析结果
Table 1 Results of sand iron simulation
编 号 tR / min 离 子 测定值 (m/z) 理论值 (m/z) 偏差 / 10−6 分子式 化合物
1 2.240 [M]+ 126.031 4 126.031 6 −1.6 C6H6O3 5-羟甲基糠醛
2 6.339 [M]+ 200.196 1 200.195 2 4.5 C12H24O2 月桂酸
3 7.792 [M]+ 228.226 9 228.226 5 1.8 C14H12O3 白藜芦醇
4 8.551 [M＋H]+ 303.294 2 303.293 5 2.3 C17H21NO4 可卡因
5 9.100 [M＋H]+ 148.019 5 148.019 7 −1.4 C5H8O5 柠苹酸
6 9.343 [M＋H]+ 332.332 9 － － － 未知
7 10.715 [M]+ 360.355 2 360.355 0 1.4 C21H28O5 可的松
8 12.863 [M＋H]+ 136.108 5 136.108 8 −2.2 C10H16 柠檬烯
9 14.285 [M]+ 391.276 4 － － － 未知
表 2 狗脊升华样品分析结果
Table 2 Results of sublimation sample
编号 tR / min 离 子 测定值 (m/z) 理论值 (m/z) 偏差 / 10−6 分子式 化合物
1 2.235 [M]+ 126.031 2 126.031 6 −3.2 C6H6O3 5-羟甲基糠醛
10 2.842 [M＋H]+ 109.057 6 109.057 8 −1.8 C6H7NO 氨基苯酚
11 3.827 [M]+ 215.087 0 215.086 8 0.9 C10H9N5O 6-糠胺嘌呤
12 4.021 [M]+ 215.087 3 215.086 8 2.3 C10H9N5O 激动素
13 4.118 [M]+ 141.051 8 141.051 0 5.7 C5H7N3O2 6-氨基-1-甲基尿嘧啶
14 4.554 [M＋H]+ 256.097 3 256.097 4 −0.4 C16H32O2 棕榈酸
15 5.023 [M]+ 208.092 6 208.092 0 2.9 C12H16O3 戊基水杨酸酯
16 5.168 [M]+ 241.102 5 241.102 1 1.7 C15H15NO2 甲灭酸
17 5.378 [M]+ 255.081 8 255.081 6 0.8 C15H13NO3 氨芬酸
18 6.169 [M＋H]+ 182.061 8 182.062 0 −1.1 C9H10O4 丁香醛
19 6.411 [M＋H]+ 248.071 6 － － － 未知
20 7.364 [M＋H]+ 294.114 0 294.114 1 −0.3 C17H26O4 6-姜辣素
21 7.542 [M＋H]+ 264.102 5 264.102 0 1.9 C15H24N2O2 丁卡因
22 7.752 [M＋H]+ 227.228 5 － － － 未知
5 9.108 [M＋H]+ 148.020 4 148.019 7 4.7 C5H8O5 柠苹酸
23 9.512 [M]+ 332.325 9 － － － 未知
24 14.341 [M＋H]+ 390.277 7 390.277 5 0.5 C23H34O5 异羟基洋地黄毒苷元
表 3 狗脊水蒸气蒸馏及挥发油提取器水层样品分析结果
Table 3 Results of steam distillation and water layer of volatile oil extractor samples
编号 tR / min 离 子 测定值 (m/z) 理论值 (m/z) 偏差 / 10−6 分子式 化合物
25 5.137 [M]+ 396.792 3 － － － 未知
26 13.341 [M＋H]+ 280.166 5 280.166 4 0.4 C18H32O2 亚油酸
5 13.615 [M＋H]+ 148.019 8 148.091 7 0.7 C5H8O5 柠苹酸
27 13.648 [M＋H]+ 300.134 9 300.134 3 2.0 C16H16N2O4 甜菜宁
28 15.198 [M＋H]+ 340.259 6 340.259 0 1.8 C22H44O2 山嵛酸
表 4 狗脊挥发油样品分析结果
Table 4 Results of volatile oil samples
编号 tR / min 离 子 测定值 (m/z) 理论值 (m/z) 偏差 / 10−6 分子式 化合物
29 1.816 [M]+ 173.958 1 173.958 4 −1.7 C7H10O5 莽草酸
30 6.964 [M＋H]+ 347.267 2 － － － 未知
31 7.739 [M]+ 205.121 4 205.121 0 2.0 C10H15N5 玉米素
32 12.132 [M]+ 267.165 9 267.165 5 1.5 C17H17NO2 脱水吗啡
20 12.778 [M＋H]+ 294.114 4 294.114 1 1.0 C17H26O4 6-姜辣素
33 16.229 [M]+ 323.251 6 － － － 未知
34 19.771 [M]+ 414.258 3 414.258 2 0.2 C29H50O β-谷甾醇
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图 1 狗脊中升华与挥发性成分色谱图
Fig.1 Chromatograms of sublimation and volatile
components in C. barometz

查阅发现其均具有一定的刺激性，应该为狗脊炮制过
程中刺激眼睛成分的主要来源，可见炮制过程降低了
狗脊本身的副作用而同时增加了有效成分[10-13]。
4 讨论
本实验采用 UPLC/Q-TOF-MS 作为分析仪器，
其具备了高分离度、高速度、高灵敏度、精确相对
分子质量等众多特点[14]，尤其适用于中药多组分、
复杂成分的分离，定性鉴别。
本实验自创了模拟砂烫法用以收集其在烫制
过程中升华与挥发性成分，装置简易可行，操作中
要注意将生狗脊饮片均匀插入容器内，保证其既与
河砂接触受热，又留有部分与空气充分接触，逼真
地模拟了砂烫全过程，很好地收集了供试品成分。
在升华实验中，笔者通过显微镜观察，发现如贾天
柱[3]、张昌禧[16]所述淡黄色菱状针晶，而生品粉末
中并不存在，可作为狗脊药材定性鉴别依据之一。
在各方法收集的样品处理上关键是要注意不再浓
缩，以避免二次受热影响结果准确性。
狗脊炮制过程中可产生刺激性成分，可能是一
种或几种物质。其途径无非是升华或挥发，故本实
验设计了 4 种方法，力图全面收集炮制过程中产生
的各种试样。这 4 种样品收集方法各有特点，从不
同角度对狗脊中升华与挥发性成分进行了较全面的
考察，并对各实验方法进行了观察及结果比较。
在对实验过程中气味物质比较及实验结果的分
析处理过程中，发现供试品溶液 3 和 5 的气味和图
谱高度相似，这提示水蒸气蒸馏法提取收集的水溶
液与挥发油提取后的下层水溶液可能是相同的，这
一研究发现可以为简化实验装置，合并实验方法提
供参考，即采用挥发油提取器法同时得到其油层和
水层，而不另进行水蒸气蒸馏法考察。当然，这一
发现还需要大量实验进行重复验证。
对比这 4 种方法制备的物质，其中模拟砂烫和
升华法中收集的产物主要以升华性成分为主，而水
蒸汽蒸馏和挥发油提取器提取的产物则主要以挥
发性成分为主。这里的挥发性成分主要指的是液体
性成分如挥发油等，以区别于升华物。从实验结果
看，认为后 2 种方法中酚、酸类化合物检出较多，
相比之下，前 2 种方法得到的化合物种类更为繁
杂，这可能就与实验中用到的提取溶媒水相关。狗
脊炮制过程中刺激性的产生，实际就是一个固体升
华和液体挥发的过程。这其中既包括狗脊中自身具
有的刺激性物质如柠苹酸、6-姜辣素、月桂酸等通
过简单的物理变化受热挥散出来，同时又存在受热
过程中发生的化学反应由糖分解产生糠醛类物质
如 5-羟甲基糠醛等小分子醛酮类化合物[13]，其同
样具有刺激性。
综上所述，中药狗脊炮制过程中会产生刺激眼
睛现象，导致该现象的化学物质应该是一系列刺激
性升华物与挥发性成分组成的混合组分，其来源于
自身存在及化学反应生成，标志了炮制过程中的物
质变化，值得关注。
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砂烫法
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水蒸气蒸馏法
挥发油提取法
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