全 文 :3.AdministrativeCentreforChina'sAgenda21,MinistryofScienceandTechnologyofP.R.China,Beijing100089,China)
[Abstract] Objective:AnalysisoftheconstituentsoftheessentialoilextractedfromtheflowersoftheChrysanthemummorifo
liumprocessedbythemicrowaveairflowandthecalefactionaftersteamprocessfromtheStateChrysanthemumGAPbasesinZhejiang
Provinceandtoprovidescientificbasisforqualitycontrol.Method:Theessentialoilwasextractedbywatersteamdistilationandsep
aratedbyGCcapilarycolumnchromatography.Thecomponentswerequantitativelydeterminedwithnormalizationmethod,andidenti
fiedbyGCMS.Result:Fromthemicrowaveairflowdriedsampleandthecalefactivelydriedsampleaftersteamprocess,119and175
componentsweredetected,amongthemfiftyandfiftyfivecomponentswereidentified,whichwerecomposedof6789% and6364%
ofthetotalessentialoil,respectively.Conclusion:Theyieldoftheessentialoilextractedfromthemicrowaveairflowdriedsamplewas
040%,andthatfromthecalefactivelydriedsampleaftersteamprocesswas019%.Theformeris21timeshigherthanthelater.
Thecomponentsoftheessentialoilaresimilarandtherearediferencesbetweenthecontentofcorespondingcompoundsinthetwo
samples.Theresultsshowedthatapplicationofmicrowaveairflowcombineddryingtechnologyremainedoriginalandessentialconstitu
ents.Theproductionbenefitwasimprovedgreatly.ThegradeandqualityofC.morifoliumenhanced,andit'smarketselingpricewas
increasedcomparedtothetraditionaldryingcalefactionaftersteamprocess.
[Keywords] Compositae;Chrysanthemummorifolium;Hangbaiju;essentialoil;capilarychromatography;GCMS
[责任编辑 戴 畅]
朱砂溶出的体外研究
曾克武1,王 旗2,杨晓达1,王 夔1
(1.北京大学 药学院 化学生物学系,北京 100083;
2.北京大学 公共卫生学院 毒理学系,北京 100083)
[摘要] 目的:研究胃肠道中存在的各种化学因素(酸度,蛋白质,氨基酸,离子强度,Na2S)对朱砂溶出的影
响。方法:分别使用紫外可见分光光度仪、纳米粒度仪、质谱仪对朱砂在不同化学体系溶出液中汞的浓度、溶出液
的粒度分布以及溶出物的组成进行分析。结果:朱砂主要不以纳米颗粒形式溶出,含巯基的氨基酸对朱砂的促溶
作用有限,而Na2S对朱砂中汞溶出量的影响显著高于其他,pH对朱砂中汞的溶出量也有较大的影响。结论:推测
朱砂在胃肠道中的溶出物可能主要为汞的各种含硫配合物。
[关键词] 朱砂;硫化汞;溶出;多硫化汞
[中图分类号]R284.1 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)03023104
[收稿日期] 20061023
[基金项目] 国家“十五”科技攻关课题资助项目(2001BA701
A57);国家自然科学基金资助项目(30672653)
[通讯作者] 王旗,Tel:(010)82801527,Email:wangqi@bj
mu.edu.cn
朱砂(cinnabar)是一种重要的传统矿物中药,
具有清心镇惊、安神解毒之功效。近年关于朱砂对
肾脏、中枢神经系统及生殖系统的毒性屡见报
道[1,2]。但朱砂的药理和毒理作用与可溶性汞盐有
何不同,二者之间有何关系,这两方面的机制至今还
不清楚。而解决上述问题就需要研究口服朱砂是以
何种形式溶出并被人体吸收的。
朱砂系天然辰砂矿石,主要成分为 α硫化汞
(αHgS)[3],αHgS在水中的解离度极小(溶度积
logKsp=-5203)。但动物实验表明
[4,5],朱砂口服
后其中的汞可经胃肠道吸收,且吸收的汞量远大于
按溶度积计算的理论值。有报道[6]研究炮制朱砂
在人工胃液以及人工肠液中的溶出情况,发现朱砂
在人工胃液中有可溶性汞溶出,但在人工肠液中溶
解极少。也有文献[7]指出,朱砂可能会与体内含巯
基的氨基酸(半胱氨酸)和谷胱甘肽形成比较稳定
的配合物。此外,环境化学研究发现[810],环境中的
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汞会以各种多硫化物的形式发生迁移。这些信息均
为研究朱砂的溶出提供了新的思路。
为了深入探讨口服朱砂的溶出情况并对其主要
的溶出形式进行推测,有必要系统地比较胃肠道中
各种化学因素对朱砂溶出的影响。为此,本研究研
究了朱砂在不同 pH值,离子强度,氨基酸,蛋白质
以及硫化物溶液中的溶出能力,并与纯硫化汞进行
了对比。结果提示朱砂在肠道中的溶出物可能为
Hg(SH)+,HgS(OH)-,HgS2(OH)
-,HgS3(OH)
-
等,而朱砂在胃中的溶出物可能为Hg2SOH
+。
1 仪器和材料
ZEN3600纳米粒度及电位分析仪(英国Malvern
公司);752紫外可见分光光度仪(上海精密科学仪
器有限公司);LCMS2010质谱仪(日本岛津公
司);THZ-C恒温振荡器(江苏太仓市实验设备
厂)。
贵州米朱砂(中国药品生物制品检定所中药室
提供,经 X射线荧光分析,原品 HgS含量 ≥
9716%,其 他 杂 质 Si110%,Sb053%,Se
035%,Ca030%,Fe022%,Na016%);红色硫
化汞[贵州同仁化学试剂厂,含量≥985%,其中灼
烧残渣(硫酸盐)005%,Fe0005%,重金属以 Pb
计)0005%,未检出游离汞及高汞盐];汞单元素标
准溶液(国家标准物质研究中心,1000μg·
mL-1)。其他试剂均为分析纯。
2 方法
2.1 双硫腙储备液及工作液的配制 双硫腙储备
液:取065g双硫腙溶于100mL氯仿中,避光低温
保存。双硫腙工作液:取20mL双硫腙储备液于分
液漏斗中,加入2%的氨水50mL振摇萃取,弃去有
机相,将水相提取过滤后即得(使用前新鲜配制)。
2.2 朱砂的溶出 取朱砂约100g(均做3个平行
样),准确称重后与不同溶出液100mL混合,于37
℃,200r·min-1振摇6h[11],再在室温下,15000r
·min-1离心10min,取上清液,待测。
为研究pH,离子强度,蛋白质/氨基酸以及硫化
物的影响,溶出液分别为用盐酸和硫酸配制的不同
pH的溶液,用氯化钠,氯化钾和硝酸钠配制的不同
离子强度的溶液,含不同浓度牛血清白蛋白(BSA),
胃蛋白酶(pepsin),胰蛋白酶(trypsin),半胱氨酸
(cysteine)和甘氨酸(glycine)的溶液及不同浓度的
硫化钠(Na2S)溶液。
2.3 汞的测定 按文献方法[12],取待测溶液100
μL,加入10mL王水消化,蒸干并除去过量酸后加
入10mL金属掩蔽溶液(EDTA50g·L-1,柠檬酸
钠50g·L-1,酒石酸钠50g·L-1),20mL60mol
·L-1氢氧化钠溶液和20mL双硫腙工作液。加高
纯水定容至100mL,混匀后以空白溶液为对照测
定波长551nm处的吸收值。
测定结果取均值,测定误差以标准偏差表示,
并使用Origin60对数据进行处理。分别以溶出液
中各共存溶质的浓度、离子强度和 pH值作为横坐
标,朱砂/HgS在该种溶出液中的溶出汞与其在纯水
中的溶出汞的比值,即汞的相对溶出度(relative
mercurysolubility)作为纵坐标绘图。
2.4 朱砂粒度分布的测定 将待测溶出液真空脱
气4h后于纳米粒度及电位分析仪上进行测量。
2.5 溶出液的质谱测定 使用 ESI离子源对朱砂
在10mmol·L-1Na2S中的溶出液进行质谱测定,N2
流量为 15L·min-1,管道流量为 007mL·
min-1。
3 结果
3.1 pH对朱砂和 HgS溶出的影响 结果表明,随
着pH的降低,朱砂和 HgS的溶出量明显增加。此
结果和人工胃液中汞的溶出量研究结果一致[6]。
但在 pH<2时,朱砂溶出的增加量明显大于纯
HgS。这可能是由于朱砂矿物中含有了其他形式的
汞化合物杂质而造成的(见图1)。
图1 pH对朱砂(A)和HgS(B)溶出的影响
3.2 蛋白质和氨基酸对朱砂和 HgS溶出的影响
在消化道中有很多的蛋白质和氨基酸,这些物质特
别是含巯基的物质对于汞均有结合能力。因此作者
研究了蛋白质(BSA,pepsin,trypsin)和氨基酸(cys
teine,glycine)对朱砂和 HgS的溶出影响,发现半胱
氨酸对朱砂的溶出有一定的促进作用(与glycine相
比),但是不够明显。蛋白质对溶出量影响不大(见
图2)。
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图2 朱砂(A)(C)和HgS(B)(D)分别在不同蛋白质和
氨基酸溶液中的溶出曲线
3.3 离子强度对朱砂和 HgS溶出的影响 虽然在
消化道中的可溶性盐类作为电解质背景有可能影响
溶解平衡,但图3结果说明,不同盐(氯化钠,氯化
钾,硝酸钠)的离子强度变化对于朱砂和 HgS的溶
出量影响不大。此外,氯化钠和氯化钾对朱砂的促
溶作用仅在高浓度时才稍大于硝酸钠,说明 Cl-可
能对朱砂的溶出有微弱的促进作用,但意义不大。
图3 朱砂(A)和HgS(B)在不同离子强度
溶液中的溶出曲线
3.4 低浓度 Na2S溶液对朱砂和 HgS溶出的影响
由于在肠内经细菌代谢后会产生硫化物,而 HgS
具有与S2-形成多硫化物的性质,所以研究了朱砂
和HgS在不同浓度的 Na2S溶液中的溶解度。从图
4可以看出,朱砂和HgS的溶出量均随Na2S浓度的
增加而增加。当 Na2S的浓度大于 005mol·L
-1
后,朱砂和 HgS的溶出量升高幅度较大。如再加入
单质硫可进一步增加朱砂中汞的溶出。在10mmol
·L-1的 Na2S溶液中,当 S
0/HgS的比例达到 1∶3
后,朱砂的汞溶出量要比在纯水中高出4~5倍之
多,说明在Na2S参与的条件下 S
0对朱砂有较强的
助溶作用(见图4)。
3.5 朱砂在Na2S溶液中可能溶出物种的测定 用
图4 朱砂(A)和HgS(B)在低浓度Na2S
溶液中的溶出曲线
ESIMS对朱砂在10mmol·L-1Na2S中的溶出液进
行测定,质谱图见图5。其中质荷比 m/z为2329,
2490,2794,3124的质谱峰,分别与 Hg(SH)+
(m/z=233),HgS(OH)-(m/z=249),HgS2(OH)
-
(m/z=281),HgS3(OH)
-(m/z=313)相对应。
图5 朱砂在10mmol·L-1Na2S中溶出物的ESIMS谱
3.6 溶出液中微粒的存在和粒度分布 为观察
HgS溶出的形式是可溶性物种还是悬浮微粒,对悬
浮在溶出液中微粒的粒度分布进行了测定。朱砂和
HgS的溶出液中均有微粒存在,尺寸主要在直径
01~10μm。颗粒数目和溶出液中总汞浓度没有
相关性(数据未显示),说明朱砂主要不是以纳米矿
物的颗粒形式溶出的。
4 讨论
以上实验结果表明:离子强度、蛋白质(BSA,
pepsin,trypsin)、非巯基氨基酸(glycine)对朱砂溶出
影响很小;含巯基的氨基酸(cysteine)虽具有一定的
促溶作用,但不明显。因此可以认为在胃肠道中促
进朱砂溶出的主要因素包括:
第一,胃中较低的 pH。上述结果表明,朱砂和
HgS的汞溶出量均随 pH降低而增加。在酸性条件
下,HgS可发生如下反应[13]:
2HgS+H++H2O=Hg2SOH
++H2S
在酸中溶出的汞可归因于发生上述反应。但
HgS在盐酸中溶出度略大于硫酸,可能因溶液中
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Cl-与汞具有一定的配位能力(HgCl4
2-的 logK稳为
1447[14]),形成可溶性配合物而增加溶出,不过具
体的配合物形式还有待进一步研究。
第二,肠道中的弱碱性和富 S2-环境。上述实
验结果表明,Na2S和 S
0对朱砂具有较大的促溶作
用,而且比含巯基氨基酸更强,这可能是因为汞与
HS-的配合稳定常数(logK稳 =368)大于汞与有机
配体 的 配 合 稳 定 常 数 (如 cysteinelogK稳 =
142)[15]。质谱数据提示,朱砂在低浓度Na2S条件
下可能形成多种汞的含硫配合物,如 Hg(SH)+,
HgS(OH)-,HgS2(OH)
-,HgS3(OH)
-等。在人体
肠道内存在形成汞多硫化物的条件,包括弱碱性环
境(pH≈84)和肠内细菌分解所产生的大量 H2S
(主要以HS-的形式存在)。因此可以推测,多硫化
汞配合物可能是朱砂在体内的一种重要形式。
总之,通过比较胃肠道中存在的各种化学因素对
朱砂和HgS溶出的影响,提示朱砂在肠道中的形式可
能为汞的各种含硫配合物;而这些形式在以前的研究
中没有受到重视。至于汞的含硫配合物能否在肠道
中吸收并发挥药理作用还有待进一步去证实。
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InvestigationondissolutionofcinnabarInvitro
ZENGKewu1,WANGQi2,YANGXiaoda1,WANGKui1
(1.DepartmentofChemicalBiology,PekingUniversitySchoolofPharmaceuticalSciences,Beijing100083,China;
2.DepartmentofToxicology,PekingUniversitySchoolofPublicHealth,Beijing100083,China)
[Abstract] Objective:Tostudyefectsofdiferentchemicalfactorsingastrointestinaltract,i.e.pH,protein,aminoacid,i
onicstrength,Na2S,onthedissolutionofcinnabar.Method:Thecontentoftotalmercuryinvariousdissolutionofcinnabarwereana
lyzedbyUV/VISSpectrophotometer.TheparticledistributionsindissolutionofcinnabarweremeasuredbyLaserParticleSizeAnaly
zer.TheconstituentsofdissolublesubstanceofcinnabarinpresenceofNa2SweredeterminedusingESIMS.Result:Thesolubilityof
cinnabarcouldbeincreasedsignificantlyinthepresenceofNa2S/S
0,andstrongacidicpH,respectively.Whiletheinfluenceofthiol
aminoacidonpromotingdissolutionremainsrelativelylow.Cinnabardidn'tdissolvemainlyintheformofnanoparticle.Conclusion:
Wepostulatedthatcinnabarcouldbedissolvedinvariousformsofmercurycomplexescontainingsulphur.
[Keywords] cinnabar;mercurysulphide;dissolution;mercurypolysulfide [责任编辑 戴 畅]
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