全 文 ：茅苍术挥发油的气相色谱-质谱指纹图谱研究
欧阳臻 1* , 杨　凌 1 , 宿树兰1 , 冯　煦 2 , 王　鸣 2
(1. 江苏大学 药学院 制药工程系 , 江苏 镇江 212013;2. 江苏省中国科学院植物研究所 , 江苏 南京 210094)
摘要:用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分析不同产地 17个茅苍术样品 , 研究茅苍术挥发油的指纹图谱 , 为
茅苍术的内在质量评价和鉴定提供特征性数据。采用 “中药指纹图谱相似性计算”软件进行模式分析及相似度计算
并进行 SPSS聚类分析;建立道地茅苍术的特征指纹图谱并研究有效成分之间的配比。建立了 5批道地茅苍术的共
有指纹图谱模式 ,挥发油中苍术酮 、茅术醇 、 β-桉叶醇和苍术素 4种有效成分呈一特定的配比关系 , 即(0.89 ～ 1. 12)∶
(0.11 ～ 0. 15)∶(0.48 ～ 0. 61)∶1;相似度计算结果表明不同产地茅苍术与道地的相比差异明显;聚类分析结果可分
为 2大类 , 道地产区可与江苏汤山的和江苏南山的聚为一类 , 安徽和湖北的聚为一类。茅苍术指纹图谱的建立和有
效成分配比关系分析结合聚类分析的方法可用于茅苍术质量控制 ,为全面有效评价茅苍术质量提供可靠依据。
关键词:茅苍术;挥发油;GC-M S;指纹图谱
中图分类号:R917　　　文献标识码:A　　　文章编号:0513 - 4870(2007)09 - 0968 -05
收稿日期:2007-02-26.
基金项目:江苏省科技厅自然科学基金资助项目(BK2004062).
*通讯作者　Tel:86 - 511 - 8791564,
E-m ai l:yshkong@u js. edu. cn
F ingerprint of volatile oil ofAtractylodes lancea by GC-MS
OUYANG Zhen
1* , YANG Ling1 , SU Shu-lan1 , FENG Xu2 , WANG M ing2
(1. D epartm ent of Pharm aceuticEngineering , College of Pharmacy, J iangsu Un iversity, Zhen jiang 212013 , Ch ina;
2. J iangsu Institute of Botany, China Academ y of Sciences, Nanjing 210014 , China)
Abstract:To study the finge rprin t of the vo latile o il of Atracty lodes lancea (Thunb. ) DC. , and to
offer the characteristic data for the quality evalua tion, GC-MS ana ly sis w as perfo rmed for 17 samples o f
diffe rent areas used as Atracty lodes lancea (Thunb. )DC. N ine k inds o f same components w ere se lected.
TIC pro files w ere eva luated by “Computer A ided Sim ilarity C alcula tion”. The charac te ristic peaks in
chromatograms we re iden tified by comparingm ass da taw ith literatures. H ierarchica l clustering ana ly sisw as
performed by SPSS based on the rela tive peak area (RPA) of identified peak to a tractydin in 17 samples.
Themutualmode fingerprint p lo ts of genu ine Atracty lodes lancea (Thunb. )DC. have been established,
the match ing of active components w as characte ristic that atracty lon, hineso l, β-eudesmo l, a tractydin as
(0.89 - 1.12)∶(0.11 - 0.15)∶(0.48 -0.61)∶1. The diffe rence of resemblance o f not genuine samp les
w ith genuine samples w as rem arkable. Tw o ca tego riza tions we re c lustered. Atracty lodes lancea (Thunb. )
DC. from genu ine and Tangshan andNanshan, Jiang su Prov. w e re in a group, while those from Anhu i and
Hubei P rov. w ere in anothe r g roup. The characteristic fingerprin to f genuine Atracty lodes lancea (Thunb. )
DC. comb ined w ith the study o f the m atching of active components fo r the qua lity con tro l and the
resemb lance calcu lation o f fingerp rints and SPSS hie rarch ica l c luste ring ana ly sis prov ided a new analytic
me thod for the quality evaluation and d iscrim ination o fAtracty lodes lancea (Thunb. ) DC.
Key words:A tractylodes lancea;vo latile oil;GC-MS;fingerprint
　　茅苍术药材为菊科植物茅苍术 [ Atracty lodes
lancea (Thunb. )DC. ]的干燥根茎 ,有燥湿健脾 、祛
风散寒 、明目的功能[ 1] 。以产于江苏茅山地区质量
最优 ,故茅山为其历史道地产区 。郭兰萍等 [ 2]曾采
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用主成分分析和聚类分析的方法 ,对茅苍术有效成
分挥发油 [ 3 ～ 5]进行分析 ,揭示茅苍术道地性特征 。
本文采用超声提取法 (SC)代替传统的水蒸气蒸馏
法 (SD)提取茅苍术挥发油 ,对不同产地的 17个样
品进行 GC-MS分析 ,采用指纹图谱技术和 SPSS聚
类分析方法 [ 6 ～ 8]以 18个特征成分为指标建立了道
地茅苍术挥发油的 GC-MS特征指纹图谱 ,研究了主
要有效成分之间的配比 ,以相对含量较高的 9种共
有成分为指标 ,对不同产地茅苍术进行聚类 ,为全面
有效地评价茅苍术的质量提供基础性研究依据 。
材料与方法
仪器　美国 Ag ilent 6890N气相色谱仪和 5973
型质谱联用仪 (GC-MS),谱库为 N IST 98和 W iley
138。
药材和试剂　5批道地茅苍术药材均采自江苏
省句容市茅山地区 ,其余 12批样品分别采自湖北英
山 、湖北罗田 、安徽亳州 、江苏汤山 、江苏南山 ,经欧
阳臻教授鉴定为菊科植物茅苍术 A tractylodes lancea
(Thunb. )DC. 的干燥根茎 。药材来源见表 1。
色谱条件 　DB-1毛细管色谱柱 (0.25 mm ×
30 m ×0.25 μm);载气为氦气 (99.999%), 流速
1 mL min- 1;进样口温度 250℃;分流比进样 , 分
流比为 40 ∶1;进样量 2 μL;柱升温程序:起始
85 ℃, 保留 5m in, 以 3 ℃ m in-1升温至 185 ℃,
保持 10m in , 再以 5℃ m in-1升温至 250℃, 保持
5 m in。
质谱条件 　E I离子源 ,源温 230 ℃,电子能量
为 70 eV ,连接器温度 280 ℃,溶剂延迟 5m in,扫描
范围 33 ～ 350 amu,电子倍增器电压为 2.4 kV。
供试液制备　取茅苍术粗粉约 10 g,精密称定 ,
置具塞锥形瓶中 ,加入石油醚 400 mL,超声 (功率
160W ,频率 50 kHz) 3次 ,每次 30 m in,合并提取
液 ,抽滤 ,回收石油醚后得红棕色油状物。取挥发油
200mg置于 10mL量瓶中 ,乙酸乙酯溶解并定容至
刻度 , 0.45 μm滤膜过滤后供 GC-MS分析用。
对照品溶液的制备 　精密称取苍术素对照品
100mg于 5 mL量瓶中 ,乙酸乙酯溶解并定容至刻
度 , 0.45 μm滤膜过滤后供 GC-MS分析用 。
数据处理　图谱采用 “中药色谱指纹图谱相似
性计算 ”软件 (由国家药典委员会主持开发 ,浙江大
学制药工程研究所 、沈阳药科大学 、北京禾普康天然
药物技术开发有限公司等承制)。 SPSS 12.0统计
软件。用峰面积归一化法定量 。
结果与讨论
1　精密度考察
取同一道地茅苍术供试品溶液 ,连续进样 6次 ,
每次 2 μL,考察茅苍术挥发油中 18个特征成分色
谱峰的保留时间和峰面积的 RSD平均值分别为
1.56%, 1.79%,精密度良好 。
2　重复性考察
取同一道地茅苍术样品 6份 ,按 “供试液制备 ”
项下方法制备供试液 ,分别进样 2 μL, 18个特征成
分色谱峰的保留时间和峰面积的 RSD平均值分别
为 1.93%和 2.01%,重复性良好 。
3　稳定性考察
取同一道地茅苍术供试品溶液 ,分别于 0, 1,
2, 4, 8, 16和 24 h各进样 2μL。 18个特征成分色
谱峰的保留时间和峰面积的 RSD平均值分别为
1.98%和 2.31%, 表明 24 h内稳定性良好。
4　加样回收率的考察
精密吸取 20 mg mL -1苍术素乙酸乙酯溶液
1mL, 待溶剂挥干后 , 加入道地茅苍术粉末 5 g。
按 “供试液制备 ”项下方法制备供试液 , 分别进样
2μL, 计算加样回收率 , 结果苍术素的加样回收率
为 99.5%。
5　GC-MS分析
取不同来源的茅苍术 ,粉碎 ,按照 “供试液制
备”项下方法制备供试液 ,分别进样 2μL,得 GC-MS
数据 。 17个茅苍术样品的总离子流图 (TIC)如图
1。
Table 1　O rig in o fAtracty lodes lancea (Thunb. )DC.
samples co llected
No. O rigin N o. Orig in
1 M aoshan, Jiangsu 10 Luotian, H ubei
2 M aoshan, Jiangsu 11 Luotian, H ubei
3 M aoshan, Jiangsu 12 Y ingshan, H ubei
4 M aoshan, Jiangsu 13 Tangsh an, Jiangsu
5 M aoshan, Jiangsu 14 Tangsh an, Jiangsu
6 Nanshan, J iangsu 15 Tangsh an, Jiangsu
7 Luotian, H ubei 16 B ozhou, Anhu i
8 Yingshan, Hubei 17 B ozhou, Anhu i
9 Yingshan, Hubei
6　主要特征成分的检识
对 17个样品的 GC-MS结果进行分析 ,对检出
的每个色谱峰经 HP-MSD化学工作站检索质谱图库
并与文献 [ 9 ～ 11]核对确定化合物。从 17个 GC-MS结
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果中共检识出 9种主要共有成分 ,分别为:β-丁香
烯 (β-caryophy llene)、 α-丁香烯 (α-caryophy llene)、
β-桉叶烯 (β-eudesmen)、 β-倍半水芹烯 (β-ses-
quiphe llandrene)、大根香叶烯 (germacrene B)、苍术
酮 (atrac ty lon)、 茅术醇 (h ineso l)、 β-桉叶醇 (β-
eudesmo l)和苍术素 (atractyd in)。以这 9种指标成
分对 17种样品进行 SPSS聚类分析 。同时对 5批道
地茅苍术进行共有峰的检识 ,共检出 18种共有成
分 ,以出峰先后依次为 β-丁香烯 (β-caryophyllene)、
α-榄香烯 (α-e lemen)、 α-丁香烯 (α-caryophyllene)、
β-桉叶烯 (β-eudesmen)、 β-愈创木烯 (β-guaiene)、
β-倍半水芹烯 (β-sesqu iphe llandrene)、异喇叭烯 ( iso-
ledene)、3, 7(11)-蛇床二烯 [ 3, 7(11)-se linadiene] 、
8, 9-去氢新异长叶烯 (8, 9-dehydroneo iso long ifo lene)、
大根香叶烯 (germ acrene B)、 α-古芸烯 (α-guriun-
ene)、 β-榄香醇 (β-elemo l)、石竹烯氧化物 (caryo-
phy llene oxide)、苍术酮 (a tractylon)、茅术醇 (h ine-
sol)、 β-桉叶醇 (β-eudesmo l)、苍术素 (atrac tydin)、
杜松-1(10), 6, 8-三烯 [ cad ina-1(10), 6, 8-triene] 。
以此为指标建立道地茅苍术的特征指纹图谱。
F igure 1　TIC pro files o f 17 samp les of Atracty lodes
lancea (Thunb. ) DC. derived from diffe rent p laces
after standardization. GC condition: DB-1 (0.25
mm ×30m ×0.25 μm) co lumn;Pulse sp lit (40 ∶1)
in let (2 μL) w ith 250 ℃ inlet temperature. The
co lumn tempera turew as at 85℃ and he ld fo r 5m in for
in jec tion , then prog rammed at 3 ℃ m in-1 to 185 ℃
and held fo r 10 m in at the tempe rature o f 185℃, then
at 5 ℃ m in-1 to 250 ℃ and he ld for 5 m in at the
temperature of 250℃. M S:E Imode;the scan range
w as 33 - 350 amu;the ion ization energy w as 70 eV.
The tempe rature of in le t and ionization source w ere
230℃ and 280 ℃
7　SPSS聚类分析
对 17个样品的 9个共有成分的 GC-MS数据以
苍术素 (因其峰面积相对较大 ,较稳定 )为参照峰进
行归一化 ,所得结果进行 SPSS聚类分析 ,结果见图
2。从聚类结果可以看出:5批道地茅苍术先与江苏
汤山产地的聚为一类 ,再与江苏南山产地的聚为一
大类;产地为湖北罗田先与安徽亳州的聚为一类 ,再
与湖北英山的聚为一大类。
F igure 2　Dendrog ram s resu lting from average linkage
w ithin groups h ierarchical cluste r analy sis. The
hie ra rch ica l clustering was done by SPSS softwa re. A
method named as w ithin-groups linkage w as applied,
and squared Euclidean d istance was chosen as
measu rement
8　指纹图谱的建立
将 17个茅苍术样品 GC-MS数据导入 “中药指
纹图谱相似度计算 ”软件 ,以 1号道地药材为参照 ,
经校准后得图 1,相似度计算结果见表 2。由表可
知 , 5批道地药材的相似度极高 ,可以建立道地茅苍
Table 2　Eva luation of resemblance among d ifferen t
samples o f Atracty lodes lancea ( Thunb. ) DC.
compared w ith those inmutua lmode
No. Resemb lance(S) /% N o. Resem b lance(S) /%
1 100 10 82. 4
2 98.7 11 81. 3
3 99.2 12 84. 6
4 98.5 13 92. 5
5 98.0 14 91. 6
6 89.3 15 92. 1
7 76.5 16 75. 2
8 85.2 17 79. 3
9 83.5
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术的标准指纹图谱。江苏汤山和南山的茅苍术与道
地茅苍术相似度较高为 89.3% ～ 92.5%,其次为湖
北英山 ,湖北罗田 ,安徽亳州。这与 SPSS聚类分析
结果相符。
将茅苍术 1 ～ 5号样品导入 “中药色谱指纹图
谱计算机相似性评价系统 ”。经校准后 ,生成并输
出道地茅苍术的共有模式图如图 3,道地茅苍术指
纹图谱如图 4。苍术酮 、茅术醇 、 β-桉叶醇和苍术
素是主要活性成分[ 12, 13] , 其配比关系为 (0.89 ～
1.12)∶(0.11 ～ 0.15)∶(0.48 ～ 0.61)∶1,四者占据
了挥发油总量的平均值为 59.91%,在收集的不同
产地的茅苍术中含量最高 ,且苍术酮加苍术素与茅
术醇加 β-桉叶醇的比值在 25.05 ～ 29.40之间 ,苍术
F igure 3　Mu tual mode graph o f genuine Atracty lodes
lancea (Thunb. )DC.
F igure 4　GC-MS finge rprin t g raphs of 5 samp les of
genuine Atracty lodes lancea (Thunb. )DC. . 1:β-
Caryophy llene;2:α-E lemen;3:α-Caryophy llene;4:
β-Eudesmen;5:β-Gua iene;6:β-Sesquiphe llandrene;
7: Iso ledene;8:3 , 7 (11)-Se linadiene;9:8, 9-
Dehydroneoiso longifo lene, ;10:G ermacrene B;11:
α-Guriunene; 12: β-E lemo l; 13: Ca ryophy llene
ox ide;14:A tracty lon;15:H inesol;16:β-Eudesmo l;
17:A tractydin;18:Cadina-1(10), 6 , 8-triene
酮加苍术素的含量较高;而与茅苍术药材产量较大
的湖北茅苍术比较 , 其苍术酮加苍术素与茅术醇加
β-桉叶醇的比值为 0.56 ～ 0.76 ,茅术醇加 β-桉叶醇
的含量较高。由此可体现出道地茅苍术的特征性 。
讨论
本文比较了超声提取法 (SC)和传统的水蒸气
蒸馏法(SD),结果表明:SC法提取的挥发油收率为
7.52%, SD法为 5.21%;SC法所得提取物检出 82
个色谱峰 , SD法检出 83个色谱峰;SC法提取的挥
发油内苍术酮 、茅术醇 、β-桉叶醇和苍术素的相对百
分含量为 57.94%, SD法为 52.17%;且 SC法所需
温度较低 ,萃取时间短 ,操作简便。因此 ,本文采用
SC法提取茅苍术挥发油。
聚类分析表明道地茅苍术与非道地茅苍术在挥
发油含量及组成上有明显不同。道地茅苍术的挥发
油含量高;且挥发油中苍术酮 、茅术醇 、 β-桉叶醇和
苍术素 4种成分的配比关系也与非道地的明显不
同 ,总含量也是道地的最高。因此茅苍术的产地和
品质 、药效之间的关系还有待进一步研究。
本文针对茅苍术的道地性特征 ,采用 GC-MS分
析确定了茅苍术的特征性成分 ,建立了道地茅苍术
的特征指纹图谱 ,为道地茅苍术的质量鉴别和评价
及与伪品及混淆品的区别提供了依据。并为茅苍术
的相关药效研究 、规范化种植 、药材的认证和生产过
程控制提供基础研究资料。本文仅研究了苍术中不
同产地的茅苍术样品 ,关于苍术中的另一个品种北
苍术的研究及与茅苍术的比较和成分与药效之间的
关系还有待进一步研究 。
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