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Identification of active components in Syngnathus acus by HILIC-ESI-TOF/MS and study on their specific fingerprint chromatograms

HILIC-ESI-TOF/MS测定海龙中的多种成分及其特征指纹图谱研究



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 13 期 2013 年 7 月

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HILIC-ESI-TOF/MS 测定海龙中的多种成分及其特征指纹图谱研究
赵恒强 1, 2,东莎莎 1,崔清华 3,王小如 2,陈军辉 2,苑金鹏 1,耿岩玲 1,王 晓 1*,刘建华 1
1. 山东省科学院 中药过程控制研究中心,山东省大型精密分析仪器应用技术重点实验室,山东省分析测试中心,山东 济
南 250014
2. 国家海洋局第一海洋研究所 青岛市现代分析技术与中药标准化重点实验室,山东 青岛 266061
3. 山东中医药大学药学院,山东 济南 250355
摘 要:目的 建立亲水色谱-电喷雾飞行时间质谱(HILIC-ESI-TOF/MS)联用技术用于海洋中药海龙多种化学成分快速鉴
定及其特征指纹图谱的研究方法。方法 以海龙水提物为研究对象,采用加速溶剂萃取法(ASE)对海龙样品进行提取制备,
采用 HILIC 法对海龙水提物进行快速分离,ESI-TOF/MS 法对海龙水提物中多种化合物进行鉴别,在对已知活性成分进行定
量测定的基础上,建立海龙的 HILIC 特征指纹图谱。结果 应用 HILIC-ESI-TOF/MS 鉴定出海龙水提物中的 10 种成分,对
其中 7 种核苷类成分进行了定量测定;在对多批次海龙药材分析的基础上,建立了其 HILIC 特征指纹图谱,结合相似度分
析实现了海龙的质量评价及其与不同海洋药物的正确区分。结论 本研究为海龙真伪鉴别研究提供了一种新方法。
关键词:亲水色谱;电喷雾飞行时间质谱;加速溶剂萃取法;尖海龙;特征指纹图谱
中图分类号:R286.022 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2013)13 - 1836 - 06
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2013.13.026
Identification of active components in Syngnathus acus by HILIC-ESI-TOF/MS
and study on their specific fingerprint chromatograms
ZHAO Heng-qiang1, 2, DONG Sha-sha1, CUI Qing-hua3, WANG Xiao-ru2, CHEN Jun-hui2, YUAN Jin-peng1,
GENG Yan-ling1, WANG Xiao1, LIU Jian-hua1
1. Key Laboratory for Applied Technology of Sophisticated Analytical Instruments of Shandong Province, Shandong Analysis and
Test Center, Process Control Research Center of Traditional Chinese Medicine of Shandong Academy of Sciences, Jinan 250014,
China
2. Qingdao Key Laboratory of Analytical Technology Development and Standardization of Chinese Medicines, First Institute
Oceanography of State Oceanic Administration, Qingdao 266061, China
3. College of Pharmacy, Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan 250355, China
Abstract: Objective To develop a new method based on hydrophilic interaction chromatography-electrospray ionization-time of
flight-mass spectrometry (HILIC-DAD-ESI-TOF/MS) for the rapid identification of the active components in Syngnathus acus and the
development of their specific fingerprint chromatograms. Methods Samples were extracted by accelerated solvent extraction, and
the extraction conditions were optimized. The developed HILIC-DAD-ESI-TOF/MS method was used to identify the components in
water extract from S. acus, and a chromatographic fingerprint based on HILIC analysis was established. Results Ten compounds in S.
acus extract could be primarily identified by HILIC-DAD-ESI-TOF/MS on-line detection, in which seven nucleosides were
determined. The HPLC characteristic fingerprint was established on the basis of analysis on the multi batches of S. acus, which could
be used to evaluate the quality of S. acus combined with similarity calculation. Conclusion This method is simple and rapid, and is a
powerful tool for the identification of S. acus.
Key words: hydrophilic interaction chromatography; electrospray ionization-time of flight-mass spectrometry; accelerated solvent
extraction; Syngnathus acus Linnaeus; characteristic fingerprint chromatograms

收稿日期:2012-10-25
基金项目:国家重大新药创制项目(2011ZX09201-201-26);山东省科技攻关计划项目(2011GSF11908);山东省科学院科技发展基金项目(科
基合字[2012]第 15 号);山东省大型分析仪器升级改造项目(2012SJGZ01)
作者简介:赵恒强(1980—),男,博士,助理研究员,主要从事中药分析与质量控制研究,Tel: (0531)82605319 E-mail:hqzhao2007@163.com
*通信作者 王 晓 Tel: (0531)82605319 E-mail: wangx@keylab.net
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 13 期 2013 年 7 月

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海龙为传统名贵中药材,具有温肾壮阳、散结
消肿、镇静安神之功效[1]。《中国药典》2010 年版中
规定海龙是海龙科动物刁海龙 Solenognathus hardw
ickii (Gray)、拟海龙 S. biaculeatus (Bloch) 或尖海龙
Syngnathus acus Linnaeus 的干燥体[2]。现代研究表
明,海龙所含化学成分主要有甾体、脂肪酸、核酸
类、蛋白质、氨基酸、微量元素等[3-4],具有性激素
样、延缓衰老、抗肿瘤、提高机体免疫力等作用[5]。
海龙药材应用广泛,需求量大,但由于资源有限,
价格昂贵,因此市场上伪品、混淆品多见。此外,
海龙为动物类中药,易虫蛀、霉变。《中国药典》2010
年版仅从外观性状方面对海龙药材进行描述[2],目
前,尚无高效、快速、专属性强的真伪鉴别和质量
控制方法。因此,开展海龙药材的真伪鉴别和质量
控制研究具有重要意义。
有关海龙活性成分分析方法及指纹图谱的研究
已有相关报道[6-9]。但是海龙药材化学成分复杂,单
一的分析方法难以全面反映海龙药材的药效、活性
成分。近年来,国内外研究表明,海龙水提取物具
有抗衰老、抗疲劳作用[10-12]。而有关海龙水溶性活
性成分的快速分析、鉴别并应用于其质量控制的研
究未见报道。此外,水溶性成分在反相柱上难以保
留,有关水溶性成分的分析是色谱分离的难点。
亲水色谱法采用极性材料作为固定相,特别适
合强极性和亲水性化合物的分离[13]。另外,流动相
中有机相比例比反相柱高,与质谱联用离子化效率
高。电喷雾飞行时间质谱技术能提供化合物的精确
相对分子质量信息,在没有对照品的情况下,可以
推断出分子式,用于化学成分的快速鉴别[14]。因此,
亲水色谱-电喷雾飞行时间质谱联用技术在中药复
杂体系中强极性活性成分的快速分析、鉴别研究中
显示出明显的优势,且能够快速鉴别以往难以实现
的痕量极性活性物质。
基于此,本研究发展了亲水色谱-电喷雾飞行时
间质谱联用技术快速分析鉴别尖海龙药材水提物中
多种活性成分的方法,在对已知活性成分定量测定
的基础上构建海龙药材的亲水色谱特征指纹图谱。
对于快速探明海龙药材水溶性活性成分,开展其质
量控制和真伪鉴别具有重要意义。
1 仪器与材料
Agilent 1200 型高效液相色谱仪,配有四元泵,
DAD 检测器,自动进样器等(美国 Agilent 公司);
G6520 型飞行时间质谱仪,配有电喷雾离子源(美
国 Agilent 公司);ASE100 加速溶剂萃取仪,配带
34 mL 萃取池(美国 DIONEX 公司);R201 型旋转
蒸发仪(上海申生科技有限公司);FA1104 型电子
天平(上海精天电子仪器厂);Milli-Q(18.2 MΩ)
超纯水处理系统(美国 Millipore 公司)。
甲醇(色谱纯)购于美国 Tedia 公司,乙腈(色
谱纯)购于德国 Merck 公司,甲酸(色谱纯)购于
德国 Riedel 公司,醋酸铵(优级纯)购于美国 Sigma
公司,其余试剂均为分析纯,实验用水为 Milli-Q
超纯水(18.2 MΩ);胸腺嘧啶、尿嘧啶、尿苷、腺
苷、次黄嘌呤、黄嘌呤、鸟嘌呤对照品均购于美国
Sigma 公司。本实验所采用的 13 批海龙药材(表 1)
购于山东青岛、济南的不同药店,经中国海洋大学
水产学院曾晓起教授鉴定为尖海龙 Syngnathus acus
Linnaeus。
2 方法与结果
2.1 对照品溶液的制备
分别准确称取 5.0 mg 胸腺嘧啶、尿嘧啶、尿苷、
腺苷、次黄嘌呤、黄嘌呤、鸟嘌呤对照品,置 50 mL
量瓶中,用 20%甲醇定容至刻度,配成各对照品为
100 mg/L 的对照品储存液。分别准确称取 2.5 mg
黄嘌呤和鸟嘌呤对照品,置 50 mL 量瓶中,用 2%
乙酸水溶液溶解并定容至刻度,配成质量浓度为 50
表 1 海龙样品来源
Table 1 Resources of samples
编号 样品 来源 采样时间 编号 样品 来源 采样时间
1 尖海龙 山东青岛 2011-04-10 8 尖海龙 山东济南 2011-09-23
2 尖海龙 山东青岛 2011-04-10 9 尖海龙 山东济南 2011-09-24
3 尖海龙 山东青岛 2011-04-25 10 尖海龙 山东济南 2011-09-24
4 尖海龙 山东青岛 2011-08-06 11 小海马 山东青岛 2011-04-10
5 尖海龙 山东青岛 2011-08-21 12 小海狗 山东青岛 2011-04-25
6 尖海龙 山东青岛 2011-08-21 13 海 燕 山东青岛 2011-04-25
7 尖海龙 山东济南 2011-09-04
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mg/L 的黄嘌呤和鸟嘌呤对照品储存液。分别吸取适
量的上述对照品储存溶液,置于同一量瓶中,用 90%
乙腈稀释至需求的浓度。
2.2 样品溶液的制备
精密称取粉碎并过 20~40 目筛的海龙样品 0.5
g,置于萃取池中,萃取池底部提前加入过滤膜,将
萃取池放在萃取池固定装置上,关闭萃取池门。以
纯水为提取溶剂,设定加速溶剂萃取法(ASE)参
数(包括提取时间、温度、循环次数等),启动加速
溶剂萃取仪,提取完成后自动停止,提取液浓缩至
干,加入 90%乙腈溶液 20 mL,超声 2 min,过 0.22
μm 微孔滤膜后作为供试品溶液。
2.3 亲水色谱-电喷雾飞行时间质谱条件
Waters Xbridge Amide 色谱柱(250 mm×4.6
mm,3.5 μm),流动相为 20 mmol/L 醋酸铵-0.2% 甲
酸水溶液(A)和乙腈(B),体积流量 0.8 mL/min,
室温(20~25 ℃),检测波长为 260 nm,进样量为
10 μL,梯度洗脱程序为 0~15 min,95% B;15~20
min,90% B;20~30 min,80% B;30~50 min,60%
B;50~65 min,50% B。进入高分辨飞行时间质谱
的流动相采用三通分流至 0.4 mL/min。电喷雾正离
子模式;全扫描范围 m/z 100~500;毛细管电压:5.0
kV;喷雾气压:45 psi;干燥气体积流量:11.0 L/min;
干燥气温度:350 ℃;裂解电压:100 V;锥孔电压:
60 V。在优化的色谱、质谱条件下,尖海龙水溶性
成分的 HILIC 图及总离子流图(TIC)如图 1 所示。

图 1 尖海龙 HILIC 图 (A) 和 TIC 图 (B)
Fig. 1 HILIC (A) and TIC (B) chromatograms of S. acus
2.4 方法学考察
2.4.1 标准曲线及检测限 按“2.3”项色谱条件进
样分析,测定各不同质量浓度的混合对照品溶液中
各核苷类化合物的峰面积,以各核苷类化合物质量
浓度(μg/mL)为横坐标(X),以峰面积为纵坐标
(Y),绘制标准曲线,并求得回归方程(表 2)。将
对照品溶液稀释至低浓度进样,以 3 倍信噪比计算
各核苷成分的检测限,以 10 倍信噪比计算定量限,
结果见表 2。
2.4.2 精密度、重复性、稳定性和加样回收率 在
优化的色谱条件下,以各核苷类化合物色谱峰面积
为考察指标,对 HILIC-DAD 方法的精密度、重复性、
表 2 7 种核苷 HPLC 的回归方程、线性范围及检测限、定量限
Table 2 HPLC analysis on regression equation, linear range, detectability, and limit of quantitation
of seven kinds of nucleoside
编号 化合物 回归方程 线性范围 / (μg·mL−1) 相关系数 (r2) 检测限 / (μg·mL−1) 定量限 / (μg·mL−1)
1 胸腺嘧啶 Y=75.153X+11.333 0 0.05~50 0.999 6 0.010 0.033
2 尿嘧啶 Y=86.212X+27.396 0 0.05~50 0.999 1 0.010 0.033
3 尿苷 Y=122.19X-6.718 4 0.10~50 0.999 9 0.016 0.053
4 腺苷 Y=62.041X+5.662 7 0.10~50 0.999 7 0.024 0.079
5 次黄嘌呤 Y=68.821X+2.477 7 0.10~50 0.999 9 0.023 0.077
6 黄嘌呤 Y=71.781X+0.893 6 0.10~25 0.999 9 0.013 0.043
7 鸟嘌呤 Y=72.766X+5.443 6 0.10~25 0.999 9 0.021 0.070

稳定性和加标回收率分别进行了考察。结果表明,
精密度实验各核苷峰面积的 RSD 值均低于 3.20%;
重复性实验各核苷峰面积的 RSD 值在 4.57%以下;
24 h 内稳定性实验各核苷峰面积的 RSD 值均低于
4.83%;加样回收率试验各核苷回收率的 RSD 值在
92.1%~103.5%,该方法具有较好的精密度、重现性
和稳定性,能满足定量测定及指纹图谱的分析要求。
2.5 样品测定
采用“2.2”项供试品溶液制备方法制备样品溶
液,采用“2.3”项色谱条件分别进样分析,获得 10



0 10 20 30 40 50 60
0 10 20 30 40 50 60
1
2
34
5
6
7
8
9 10
A
B
t / min
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批尖海龙样品中 7 种核苷类化合物色谱峰面积,将
测得结果带入线性回归方程,计算海龙样品中各核
苷类化合物的量(表 3)。
从表 3 可以看出,海龙中嘌呤和嘧啶类化合物
量相对较高,核苷类化合物量相对较低。10 批尖海
龙样品中 7 种核苷类化合物总量在 791.12~1 580.74
μg/g,7 种核苷类化合物平均值为 1 238.05 μg/g。
2.6 ESI-TOF/MS 鉴别
在优化的亲水色谱条件下,采用 HILIC-ESI-
TOF/MS 技术对色谱图中的主要组分进行鉴别,根
据获得的化合物的精确相对分子质量信息,DAD 检
测器获得的紫外吸收信息,并参考相关文献数据[15]
及中国科学院上海有机化学研究所化学专业数据
库,对各化合物进行鉴别,结果见表 4。
表 3 尖海龙中 7 种核苷类化合物的量 (n = 3)
Table 3 Determination of seven nucleosides and nucleobases in S. acus (n = 3)
质量分数 / (μg·g−1) 编号
胸腺嘧啶 尿嘧啶 尿苷 腺苷 次黄嘌呤 黄嘌呤 鸟嘌呤 总计
1 38.55 111.25 9.99 4.73 626.28 312.96 253.76 1 357.52
2 45.62 96.81 14.17 17.26 498.14 282.33 459.14 1 413.47
3 57.54 127.87 14.63 16.43 405.79 348.66 273.33 1 244.25
4 54.31 199.23 8.39 11.95 371.01 433.64 432.59 1 511.12
5 45.92 155.56 14.00 5.89 185.58 247.63 235.00 889.58
6 145.37 186.25 12.37 10.24 387.35 295.53 246.18 1 283.29
7 53.81 152.51 7.38 4.59 172.75 168.62 231.46 791.12
8 162.63 205.14 4.29 2.37 428.69 368.25 409.37 1 580.74
9 52.59 107.38 15.72 15.33 365.23 315.26 340.27 1 211.78
10 57.22 115.79 14.61 14.21 384.73 193.58 317.48 1 097.62

表 4 尖海龙提取物中 10 个化合物的 HILIC-ESI-TOF/MS 测量结果
Table 4 HILIC-ESI-TOF/MS results of 10 compounds in extract of S. acus
峰号 保留时间 / min 化合物 选择离子 化学式 理论值 m/z 实验值 m/z 误差×10−6 最大吸收波长 / nm
1 9.13 胸腺嘧啶 [M+H]+ C5H7N2O2 127.050 2 127.050 0 1.57 260
2 9.66 尿嘧啶 [M+H]+ C4H5N2O2 113.034 6 113.034 8 1.77 260
3 17.82 尿苷 [M+H]+ C9H13N2O6 245.076 8 245.076 5 −1.22 260
[M-C5H8O4+H]+ C4H5N2O2 113.034 6 113.034 9 2.65
4 18.63 腺苷 [M+H]+ C10H14N5O4 268.104 0 268.103 6 −1.49 260
C5H6N5 136.061 8 136.061 6 −1.47
5 22.44 次黄嘌呤 [M+H]+ C5H5N4O 137.045 8 137.046 1 2.19 255
[2M+H]+ C10H9N8O2 273.084 3 273.084 6 1.10
6 23.68 黄嘌呤 [M+H]+ C5H5N4O2 153.040 7 153.040 9 1.31 270
7 25.25 未知 [M+H]+ C5H9N2O 114.078 8 114.078 5 −2.63
8 32.72 鸟嘌呤 [M+H]+ C5H6N5O 152.056 7 152.056 9 1.32 265
[2M+H]+ C10H11N10O2 303.106 1 303.106 4 0.99
9 47.85 异亮氨酸或亮氨酸 [M+H]+ C6H14NO2 132.101 9 132.101 6 −2.27
10 53.40 脯氨酸 [M+H]+ C5H10NO2 116.070 6 116.070 3 −2.58
[M+Na]+ 138.052 6 138.052 2 −2.90
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2.7 指纹图谱的建立
采用“2.2”项供试品处理方法对 10 批尖海龙
样品进行处理,按“2.3”项色谱条件进样分析,建
立尖海龙药材的亲水色谱特征指纹图谱(图 2)。在
建立的分析系统下,尖海龙水提物亲水色谱图主要
有 10 个色谱峰(图 1),这 10 个色谱峰即构成尖海
龙的特征图谱,也是鉴别真伪、评价尖海龙质量的
主要指标。从图 2 可以看出,不同海龙样品指纹图
谱的各特征峰量存在明显差别,但其整体轮廓特征
一致。
为了探讨尖海龙指纹图谱辨别海龙真伪的可行
性,采用本文建立的 HILIC 方法对不同海洋药物样
品进行分析,得到各样品的 HILIC 指纹图谱,结果
见图 3。
2.8 相似度评价
通过“中药色谱指纹图谱相似度评价系统”(《中
国药典》2004 A 版)对 10 批尖海龙药材及不同的
海洋药物指纹图谱进行相似度分析。首先将色谱工
作站数据导入中药指纹图谱相似度计算软件,选定
上述 10 个共有峰进行谱峰匹配,采用共有模式作为
对照指纹图谱,用于 10 批海龙药材相似度评价,见
表 5。
3 讨论
3.1 提取条件优化
ASE 是 1995 年提出的一种从固体和半固体基

图 2 尖海龙 HILIC 指纹图谱
Fig. 2 HILIC fingerprints of S. acus

图 3 不同海洋药物 HILIC 指纹图谱
Fig. 3 HILIC fingerprints of different marine drugs
表 5 相似度评价结果
Table 5 Similarity evaluation
编号 样品 相似度 编号 样品 相似度
1 尖海龙 0.992 8 尖海龙 0.964
2 尖海龙 0.993 9 尖海龙 0.982
3 尖海龙 0.992 10 尖海龙 0.993
4 尖海龙 0.991 11 小海马 0.824
5 尖海龙 0.975 12 小海狗 0.671
6 尖海龙 0.985 13 海燕 0.551
7 尖海龙 0.965

质中提取分析物的新的样品萃取技术[16]。其原理是
在密闭容器内,在提高温度(50~200 ℃)和压力
(6.89~20.7 MPa)的条件下,用溶剂萃取固体或半
固体样品的新颖样品前处理方法。具有耗时少、消
耗溶剂少、提取效率高、操作模式多样化以及操作
过程自动化等优点。目前,已广泛应用于中药材有
效成分的提取、制备。本研究采用 ASE 法用于尖海
龙水溶性成分的提取制备研究。采用本实验优化所
得最佳色谱-质谱条件进样分析表明,尖海龙水提物
中特征性显著的化合物较多,所得到的特征图谱即
有明显的指纹特征,又能反映尖海龙的多种活性成
分。因此,采用纯水作为尖海龙药材的提取溶剂。
进一步考察了不同提取温度(70 、90、110、130、
150 ℃),提取时间(5、7、10、12 min)和循环次

0 10 20 30 40 50 60
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
t / min







0 10 20 30 40 50 60
0 10 20 30 40 50 60
0 10 20 30 40 50 60
海燕
小海狗
小海马
尖海龙
0 10 20 30 40 50 60
t / min
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数(1、2、3 次)的影响,研究表明,当提取温度
为 110 ℃,提取时间为 10 min,提取 1 次时,尖海
龙水提物中活性成分已基本提取完全,各化合物色
谱峰强度较高。
3.2 色谱条件优化
反相柱常用于天然药物化学成分分离研究,本
研究首先考察了不同类型反相柱对海龙水提物的分
离效果。结果表明,海龙水提物在反相柱上的保留
效果较差,虽然采用高比例的水可以提高其保留时
间,但会影响柱子寿命。进一步考察了 3 种不同类
型亲水柱(Waters Xbridge Amide、Waters Xbridge
HILIC、Merck ZIC-HILIC)对海龙水提物的分离效
果,结果表明,采用 Waters HILIC Amide 色谱柱,
海龙水提物各化学成分分离较好,因此用于进一步
研究。海龙水提物化学成分复杂,采用等度洗脱难
以实现其分离,因此本研究选择梯度洗脱用于其分
离研究。考察了流动相 pH 值和缓冲盐浓度等对亲
水色谱分离效果的影响,结果表明,选择 20 mmol/L
醋酸铵-0.2%甲酸作为流动相时海龙水提取物中各
化合物分离度较好,峰型尖锐。采用二极管阵列检
测器考察海龙样品在不同波长(190~400 nm)下
的亲水色谱图,在 260 nm 处色谱峰较多,各峰分
离度较好,基线平稳,因此,选择 260 nm 用于海
龙亲水色谱指纹图谱研究。
3.3 不同样品的辨别
由图 3 可知,尖海龙指纹图谱与海燕和小海狗
样品指纹图谱差异显著,与小海马指纹图谱有一定
的相似性,但各共有峰分布特征存在明显差别。相
似度分析表明,10 批海龙药材相似度评价结果均在
0.964 以上,说明 10 批尖海龙药材的质量差别不明
显。尖海龙与小海狗、海燕的相似度较低,在 0.671
以下,与小海马的相似度为 0.824,说明建立的尖海
龙HILIC特征指纹图谱结合相似度计算可用于尖海
龙的真伪鉴别及质量评价。
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