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黄连属药用植物化学成分和质量控制的研究进展



全 文 :·综 述·
基金项目:2007年中医药行业科技专项资助项目(200707009)
作者简介:匡艳辉 ,女 ,硕士研究生  *通讯作者:王智民 ,男 ,教授  Tel:(010)84014128  E-mail:zhmw123@ 263.net
黄连属药用植物化学成分和质量控制的研究进展
匡艳辉 1, 2 , 朱晶晶 1 , 王智民 1* , 彭新君 2 (1.中国中医科学院中药研究所 , 北京 100700; 2.湖南中医药大学药学院 , 长沙
410004)
摘要:目的 综述黄连属药用植物的化学成分和质量控制的有关研究进展。方法 查阅国内外近年来大量文献 , 对黄连属
药用植物的化学成分和质量控制的有关方面进行分析和归纳。结果与结论 黄连的主要化学成分是生物碱类 , 还有少量的
木脂素 、 黄酮和香豆素等。 黄连质量控制模式目前主要以单指标质控 、 多指标同步质控 、 指纹图谱为主 , UV、 TLC、
HPLC、 HPCE、 液相色谱与质谱联用 (LC-MS)、 近红外光谱 (NIR)等技术在黄连质量控制中的应用均有了系统的研究 ,
以上结果为黄连的质量控制提供借鉴 , 同时也为本属资源的合理开发利用提供参考。
关键词:黄连;化学成分;质量控制
中图分类号:R284   文献标识码:A   文章编号:1001-2494 (2008)15-1121-05
  黄连的法定品种是毛茛科植物黄连 (Coptischinensis
Franch.)、 三角叶黄连 (C.deltoideaC.Y.ChengetHsiao)
或云连 (C.teetaWall.)的干燥根茎。 味苦 、 性寒 , 具有
清热燥湿 、 泻火解毒之功效。黄连作为临床常用药物 , 用
于湿热痞满 、 呕吐吞酸 、 泻痢 、 黄疸 、 高热神昏 、 心火亢
盛 、 心烦不寐 、 血热吐衄 、 目赤 、 牙痛 、 消渴 、 痈肿疔疮;
外治湿疹 、 湿疮 、 耳道流脓等。 随着对黄连研究的深入 ,
证实它还有抗菌 、 抗炎 、 抗癌 、 抗氧化 、 降血脂 、 降血糖 、
抗血小板聚集等药理活性 , 分子生物学方面 , 最近越来越
多的报道证实黄连中的生物碱对愈伤组织的生成有较大影
响 [ 1] 。笔者在系统的文献调研基础上 , 对黄连属化学成分
和质量控制研究现状进行了总结 , 为黄连的质量控制和评
价提供参考。
据文献统计 , 国内外常作为药用植物资源的黄连共有
10种 , 3变种 , 其中我国有 6 种 2 变种 , 分别为 Coptis
chinensisFranch, C.deltoideaC.Y.ChengetHsia, C.teeta
Wal, C.omeiensis(Chen)C.Y.Cheng, C.quinquefolia
Miq, C.quinquesectaW.T.Wang, C.chinensisvar.brevise-
palaW.T.WangetHsiao和 C.chinensisvar.omeiensisChen。
这些种类主要分布在四川 、 云南 、 西藏和贵州等西南地区 ,
浙江 、 台湾等地也有少量品种 , 由于黄连的大量需求 , 现
在还是以栽培为主。 国外黄连有 C.groenlandica(Oeder)
Fern、 C.occidentalis(Nutt.)Torr.& Gray、 C.japonica
Makino、 C.trifolia(L.)Salisb和 C.japonicavar.dissecta
Nakai, 主要分布在日本等国家。
黄连综述多数是药理方面 , 而其他方面却较少归纳 ,
笔者针对黄连的化学和质量控制 2个方面进行总结归纳。
1 化学成分
其主要化学成分有生物碱和木脂素 2类 , 此外还包括
有酚酸 、 挥发油 、 黄酮类 、 香豆素 、 萜类 、 甾体 、 多糖等。
1.1 生物碱
迄今为止 , 在黄连属植物中发现的生物碱都是异喹啉
类生物碱 , 其中绝大部分为苄基异喹啉类 , 包括有原小檗
碱类 、 阿朴菲类 、 双苄基异喹啉类 、 苯菲啶类等 , 其中原
小檗碱类又包括有原小檗碱型 、 甲基原小檗碱型 、 假原小
檗碱型 、 氧化原小檗碱型和四氢原小檗碱型等 , 这些大多
是季铵型生物碱。
原小檗碱类生物碱在黄连属植物中的分布最为广泛 ,
主要有黄连碱 、 药根碱 、 小檗碱 、 巴马丁和表小檗碱等 5
个成分 , 它们在黄连总生物碱中高达 70% ~ 80%。 甲基黄
连碱 、 小檗红碱 、 小檗亭 、 异黄连碱 、 氧化小檗碱等只存
在于少数品种中 , 且含量不高;其他类生物碱在黄连属中
含量更少 , 如日本黄连或味连中分别发现阿朴菲类和双苄
基异喹啉类生物碱各只有 1种 , 即木兰碱和小檗胺;血根
碱及其衍生物也都只特征性的存在于黄连属植物的种子中。
除此之外 , 还从黄连 (C.quinquefolia)中分离出一些微量
的苯丙胺类生物碱 [ 2] 。基本母核及其结构式见图 1和表 1。
1.2 木脂素类
除生物碱外 , 黄连还含有大量的木脂素成分 , 其生物
活性与黄连功效具有一定的相关性。目前从黄连中分出的
木脂素主要为二聚体 , 可分为 8-8′相连的木脂素和非 8-8′相
连的新木脂素 , 木脂素包括四氢呋喃类 、 双四氢呋喃类和
芳基四氢萘类 , 新木脂素有苯并呋喃类和苯并二氧六环类;
还含有少量的三聚体 [ 12] 。其结构见图 2和表 2。
1.3 黄酮类
黄连属植物中的少量黄酮 , 主要分布在叶和种子中。
已知的黄酮苷有 3个 , 以金合欢素及槲皮素为苷元 , 以
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图 1 黄连中生物碱的母核
Fig.1 MothernucleusofalkaloidsinCoptis
表 1 黄连中的生物碱
Tab.1 AlkaloidsinCoptis
No.Componds name Mothernucleus Substituentgroup Plantresource Reference
1 Berberine A R1+R2=-OCH2O-, R3=-OCH3, R4=-OCH3, R5=H C.chinensis [ 3]
2 Palmatine A R1=-OCH3, R2=-OCH3, R3=-OCH3, R4=-OCH3,R5=H C.chinensis [ 3]
3 Epiberberine A R1=-OCH3, R2=-OCH3, R3+R4=-OCH2O-, R5=H C.chinensis [ 3]
4 Coptisine A R1+R2=-OCH2O-, R3+R4=-OCH2O-, R5=H C.chinensis [ 3]
5 Jatrorhizine A R1=-OCH3, R2=-OH, R3=-OCH3, R4=-OCH3,R5=H C.chinensis [ 3]
6 Columbamine A R1=-OH, R2=-OCH3, R3=-OCH3, R4=-OCH3,R5=H C.chinensis [ 3]
7 Berberubine A R1+R2=-OCH2O-, R3=-OH, R4=-OCH3 ,R5=H C.chinensis [ 5]
8 Groenlandicine A R1=-OCH3, R2=-OH, R3+R4=-OCH2O-, R5=H C.chinensis [ 5]
9 Thalifendine A R1+R2=-OCH2O-, R3=-OCH3, R4=-OH, R5=H C.japonica [ 4]
10 Berberastin A R1+R2=-OCH2O-, R3=-OCH3, R4=-OCH3, R5=H, 5-OH C.japonica [ 4]
11 Isocoptisine A R1+R2=-OCH2O-, R3=H, R4+R5=-OCH2O- C.groenlandica [ 6]
12 10-Hydroxyl-12-methoxylcoptisine A R1+R2=-OCH2O-, R3+R4=-OCH2O-, R5=OH, 12-OCH3 C.groenlandica [ 6]
13 Worenine A R1+R2=-OCH2O-, R3=H, R4+R5=-OCH2O-, 13-CH3 C.japonica [ 7]
14 Thalifaurine A R1=-OCH3, R2=-OCH3, R3=H, R4+R5=-OCH2O- C.quinquefolia [ 8]
15 Oxyberberine B R1+R2=-OCH2O-, R3=-OCH3, R4=-OCH3 C.japonica [ 9]
16 8-Oxo-epiberberine B R1=-OCH3, R2=-OCH3, R3+R4=-OCH2O- C.japonica [ 9]
17 8-Oxocoptisine B R1+R2=-OCH2O-, R3+R4=-OCH2O- C.japonica [ 9]
18 Magnoflorine C R1=-OH, R2=-OCH3, R3=H, R4=-OCH3 , R5=-OH C.chinensis [ 3]
19 Berbamine D C.chinensis [ 10]
20 Sanguinarine E R1+R2=-OCH2O-, R3+R4=-OCH2O- C.japonicavar.dissecta [ 11]
21 Norsanguinarine F R1+R2=-OCH2O-, R3+R4=-OCH2O- C.japonicavar.dissecta [ 11]
22 Oxysanguinarine G R1+R2=-OCH2O-, R3+R4=-OCH2O-, 5-carbonyl C.japonicavar.dissecta [ 11]
23 6-Acetonyl-5, 6-dihydrosanguinarine G R1+R2=-OCH2O-, R3+R4=-OCH2O-, 6-acetonyl C.japonicavar.dissecta [ 11]
24 Noroxyhydrastinine H C.quinquefolia [ 2]
D-葡萄糖 , D-半乳糖 , L-鼠李糖为配糖体 , 分别命名为
coptisideⅠ 、 Ⅱ [ 17]和 woorenosideXII[ 14];黄酮苷元有 2个 ,
分别为二氢黄酮和二氢查尔酮 [ 18] 。
1.4 酸性成分
黄连中酚酸类主要由东莨菪素 、 阿魏酸 、 氯原酸 、 乳
酸 、 龙胆酸等组成。
1.5 挥发油
用气相色谱法从黄连根茎中分离并鉴定出 52种挥发油
成分 , 它们绝大部分为芳香族化合物 , 以 m-acetylanisole成
分为主 , 占挥发油的 47.41% [ 19] 。
1.6 香豆素
黄连中有香豆素类 (如 fraxin[ 2])及其与葡萄糖 、 果糖
和鼠李糖等结合的苷类 (如 C.trifolia中的 2种特殊香豆素
苷 , 在其 7位上连接有香叶醇)和杂香豆素 (cleomiscosin
Aandaquillochin由香豆素和木脂素结合而来的)。
1.7 其他
黄连属植物中还含有苯丙醇糖苷类衍生物 、 半萜糖苷
类 、 β-谷甾醇 、 鞣质 、 树脂 、 蛋白质 、 淀粉 、 色素以及微
量的 Si, Fe, Al, Ca, Mg和 K等无机元素。
2 质量评价和控制
2.1 质量控制模式
基于中药化学 、 分析化学 、 药理学 、 计算机科学 、 化
学计量学 、 基因工程技术等多学科结合研究黄连质量方面
已取得了可喜的成果。 有代表性的黄连质量控制模式有:
单指标质控 、 多指标同步质控 、 指纹图谱和生物测定等。
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图 2 黄连中木脂素类的母核
Fig.2 MothernucleusoflignanoidsinCoptis
表 2 黄连中的木脂素
Tab.2 LignanoidsinCoptis
No.Componds name Mothernucleus Substituentgroup Plantresource Reference
1 Lariciresinolglycoside I R1=-H, R2=-Glu C.japonica [ 13]
2 ClemastaninB I R1=-Glu, R2=-Glu C.japonicavar.dissecta [ 14]
3 Pinoresinol J R1=-OCH3, R2=-OH, R3=-H, R4=-OCH3, R5=-OH, R6=-H C.japonica [ 13]
4 Pinoresinolglycoside J R1=-OCH3, R2=-Glu, R3=-H, R4=-OCH3 , R5=-Glu, R6=-H C.japonica [ 13]
5 Syringaresinolglycoside J R1=-OCH3, R2=-Glu, R3=-OCH3, R4=-OCH3, R5=-OCH3, R6=-OCH3 C.japonica [ 13]
6 Isolariciresinol K C.japonica [ 13]
7 WoorenosideⅠ L R1=-OCH3, R2=-OCH3, R3=-OCH3 , R4=-H, R5=-Glu C.japonicavar.dissecta [ 15]
8 WoorenosideⅡ L R1=-OCH3, R2=-OCH3, R3=-OCH3 , R4=-acetyl, R5=-Glu C.japonicavar.dissecta [ 15]
9 WoorenosideⅢ L R1=-OCH3, R2=-OCH3, R3 =-OCH3, R4 =-H, R5 =-[ 6-O-(4-hydroxy-
2-methylenebuanoyl)-Glu
C.japonicavar.dissecta [ 15]
10 WoorenosideⅣ L R1=-OCH3, R2=-OCH3, R3 =-OCH3, R4=-acetyl, R5=-[ 6-O-(4-hydroxy-
2-methylenebuanoyl)-Glu
C.japonicavar.dissecta [ 15]
11 WoorenosideⅤ L R1=-OCH3, R2=-OCH3, R3 =-OCH3, R4=-H, R5 =-[ 6-O-(4-hydroxy-2-
methylenebuanoyl)-Glu
C.japonicavar.dissecta [ 15]
12 WoorenogeninⅠ L R1=-OCH3, R2=-OCH3, R3=-OCH3 , R4=-H, R5=-H C.japonicavar.dissecta [ 15]
13 CleomiscosinA M R=-H C.japonicavar.dissecta [ 16]
14 Aquilochin M R=-OCH3 C.japonicavar.dissecta [ 16]
15 Woorenol N C.japonicavar.dissecta [ 12]
  在单成分或总成分质量控制中 , 有以总生物碱 [ 18]含量
作为评价黄连内在质量的主要指标 , 测定不同品种和不同
产地黄连中的总生物碱含量 , 结果表明 7个黄连样品的含
量在 5.80% ~ 9.31%之间;有用 HPLC测定生黄连 、 酒黄
连 、 姜黄连 、 萸黄连中的盐酸小檗碱 [ 20]来评价不同炮制品
的质量 , 且这 4种炮制品的盐酸小檗碱含量分别为 5.67%,
5.86%, 5.72%和 5.67%, 为黄连炮制品有效成分含量考
察提供实验数据。
在质量控制指标上 , 主要集中在小檗碱上 , 而其他几
种生物碱 (小檗碱 、 黄连碱 、 巴马亭 、 药根碱 、 表小檗碱
等占总碱含量的一半以上)的研究较少。因此对黄连生物
碱的全面分析 , 才有助于了解黄连的内在质量 , 如用 RP-
HPLC同步测定四川味连中 5种生物碱 [ 21]即小檗碱 、 黄连
碱 、 巴马亭 、 药根碱 、 表小檗碱的含量 , 总结出 5种生物
碱 的 含 量 分 别 为 4.56%, 2.43%, 1.86%, 1.21%,
1.17%, 这些信息为黄连品质的综合评价提供了依据。
在指 纹图 谱 研究 上 , 主要 有 高 效毛 细 管 电泳
(HPCE)[ 22] 、 HPLC[ 23] 、 核磁 共 振 (NMR)[ 24] 和 红外
(IR)[ 25]等方法 , 它们为系统控制和评价黄连的质量提供方
法和技术上的有益探索。
在生物测定方面 , 有以生物热力学方法 [ 26]来探索黄连
质量评价者 , 并认为不同生长年份黄连作用于大肠杆菌生
长代谢过程的部分热动力学参数与热生物活性和化学成分
之间具有显著的相关性;小檗碱有抑制小鼠血浆中碱性磷
酸酶活性的作用 , 也可通过其活性的测定来推测其中小檗
碱的含量 , 用于黄连品质的评价。
2.2 现代分析技术
现代分析仪器的发展 , 极大地提升了黄连质量控制水
平和能力 , 如 UV、 TLC、 HPLC、 HPCE、 液相色谱与质谱
联用 (LC-MS)、 近红外光谱 (NIR)等技术在黄连质量控
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制中的应用均有了系统的研究。
2.2.1 UV 复方中成分复杂 , 直接用紫外分光光度法测定
时干扰较大 , 过氧化铝柱后 , 可有效地排除酸性成分的干
扰;黄连的某些复方制剂在某些情况下由于受实际测定条
件的限制 , 也可采用离子对萃取分光光度法测定。
2.2.2 TLC 主要有单波长 、 双波长薄层扫描法 、 薄层-导
数荧光分光光度法以及微乳薄层色谱法 [ 27];还有以 2%氯
化十六烷基吡啶-乙酸乙酯 (9∶1)胶束溶液为展开剂 , 在
聚酰胺薄膜上成功地分离了小檗碱 、 巴马汀和药根碱 , 以
345nm为测定波长 , 550 nm为参比波长进行扫描测定 , 同
时测定黄连及其制剂中小檗碱 、 巴马汀和药根碱的胶束薄
层扫描法 [ 28] 。
2.2.3 HPLC 是黄连质量控制中最常见的方法。在测定
生物碱时 , 流动相的基础溶剂一般为乙腈和水 , 考虑到它
们大部分为季铵型生物碱 , 属于强碱 , 加碱不足以使其游
离出来 , 常采用反相离子对色谱法进行测定 , 即在流动相
中加酸使生物碱质子化后与离子对试剂形成易于保留在色
谱柱上的离子对化合物 , 从而延长保留时间 , 有利于生物
碱的分离。 如采用 Shim-packCLCODS柱 , 在乙腈-50
mmol· L-1磷酸二氢钾溶液 (磷酸调 pH=3.0)(50∶50)的
混合溶液中 , 分别加入不同浓度 (2 ~ 30mmol· L-1)十二
烷基磺酸钠 (SDS)作为流动相 , 取药根碱 、 黄连碱 、 巴
马亭 、 小檗碱 、 表小檗碱 5种生物碱 [ 29]对照品溶液进样 ,
结果表明只有当加入 SDS浓度接近 25 mmol· L-1时 , 才能
使 5种生物碱完全分离开;也有用硫氰酸钴试剂 [ 30]萃取出
小檗碱和巴马汀后再用 HPLC分析 , 这样可排除药材或制
剂中其他组分的干扰。在黄连复方中 , 由于含有的成分比
较复杂 , 大多含有酸性或中性物质 , 简单的加入离子对试
剂不足以使其分离 , 常采用多元梯度洗脱 , 如曹现峰等 [ 31]
试图建立一个可将黄连解毒汤中三大有效部分:生物碱类 、
黄酮类和环烯醚萜类的主要成分分离并表现出来 , 结果表
明所用条件测指纹图谱可初步将三大有效部分的主要成分
分离 , 表现出复方的三大有效部分。
2.2.4 HPCE 此法的分析速度更快 , 分离结果好 , 易于
接受。近年随着科学技术的进一步发展 , HPCE分析大多采
用内径更细的毛细管 (50 μm), 这样使焦耳热降低到最低
程度 , 改善了以前谱带展宽等问题 , 柱效得以提高。魏英
勤等 [ 22]采用了这种毛细管检测了中药黄连的 HPCE指纹图
谱 , 为黄连中药材的鉴定及其质量控制提供了更有效的手
段。
2.2.5 LC-MS 仅用 HPLC或 HPCE指纹图谱来表征中药
质量具有很大的局限性。随着新仪器 、 新方法 、 新技术的
应用 , 特别是联用技术在黄连质控中的应用 , 有力地促进
了其质控水平的提高 。如运用 LC-MS[ 32]同时检测出黄连中
小檗胺 、 巴马汀 、 黄连碱 、 表小檗碱 、 药根碱 、 非洲防己
碱 、 5-羟 (基)小檗碱 7种原小檗碱型生物碱 , 考虑到磷
酸缓冲盐对 MS有影响 , 一般采用醋酸缓冲盐 , LC-MS具有
检测灵敏度高的特点 , 可用于血浆中生物碱的药物代谢动
力学研究中。
2.2.6 NIR 是近年来迅速发展的一种原位快速分析技术 ,
不需要经过复杂的样品制备和预处理工作 , 可直接对包装
材料中的样品进行无损检测 , 分析时间短 , 适合于复杂天
然产物的定性。如采用 NIR对黄连浸膏粉中小檗碱 、 巴马
亭 、 药根碱和总生物碱含量进行快速无损检测 [ 33] , 以
HPLC分析值作参比 , 采用偏最小二乘回归算法建立二阶导
数光谱信息与各组分含量间的定量校正模型 , 并对未知样
品中各组分含量进行预测 , 结果表明该法重现性好 , 适用
于工业现场的原位和在线检测。
3 结 语
黄连确切的临床疗效 , 快速提升了国内外对它的需求 ,
进而野生资源的过度采挖及旅游开发等诸多因素 , 使黄连
的自然环境遭到破坏 , 野生资源状况堪忧。市场紧缺的需
求和 GAP的倡导 , 国家和地方也加大了黄连人工栽培的支
持力度 , 使其黄连的资源状况得到了缓解。然而人工栽植
品种和野生品种是否等效 , 黄连的品质如何综合评价 , 在
制剂中如何甄别黄连和黄柏 、 小檗碱代替黄连;此外 , 随
着科学的发展 , 黄连的质量控制模式还有待进一步优化 ,
鉴于目前单成分质量控制尚缺乏对照品供应 , 更不用说多
指标成分的质量控制模式 , 该模式也仅限于科研 , 难以应
用到实际质量监督和评价中 , 针对这种现状最近提出了
“一测多评” [ 34]法在中药中的应用 , 那么黄连的质量控制是
否也能用这种模式 , 这值得我们去认真探索和思考。
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(收稿日期:2008-02-01)
作者简介:张云峰 ,女 ,硕士研究生  *通讯作者:姬胜利 ,男 ,教授  Tel:(0531)88380288  Fax:(0531)88380288  E-mail:shengliji@
sdu.edu.cn
生物质谱在糖药物学分析中的应用
张云峰 , 姬胜利* (山东大学生化与生物技术药物研究所 , 济南 250012)
摘要:目的 介绍快原子轰击 、 电喷雾离子化 、 基质辅助激光解吸 、 串联质谱等生物质谱技术在糖类药物分析中的应用。
方法 对近年来有代表性的文献进行分析 、 归纳。结果与结论 在糖类结构研究的诸多方法中 , 生物质谱被认为是一个重
要的不可缺少的手段 , 在糖类结构的分析中有广阔的应用前景。
关键词:生物质谱;糖药物学;糖类化合物;结构分析
中图分类号:R927.2   文献标识码:A   文章编号:1001-2494 (2008)15-1125-05
  近几年来 , 随着糖药物学 、 糖生物学 、 糖化学 、 糖工 程学及分子生物学的发展 , 越来越多的研究表明 , 糖类化
·1125·中国药学杂志 2008年 8月第 43卷第 15期              ChinPharmJ, 2008August, Vol.43No.15