胡俊平 李國凱 任云

摘要：在BrO3--Mn2+-H+-CH3COCH3振蕩體系中加入黃芪為反應(yīng)底物，通過電化學(xué)工作站測定黃芪的電化學(xué)指紋圖譜，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)考察建立黃芪電化學(xué)指紋圖譜的條件并考察黃芪加入量、藥材粒度對黃芪電化學(xué)指紋圖譜的影響。結(jié)果表明，黃芪加入量0.5 g，粒度為80目時可以取得理想的電化學(xué)指紋圖譜。在此測定條件下，研究不同產(chǎn)地黃芪的電化學(xué)指紋圖譜，通過分析圖譜中的特征物理參數(shù)，達(dá)到鑒定黃芪真?zhèn)魏蛯Σ煌a(chǎn)地黃芪進(jìn)行質(zhì)量評價的目的。

關(guān)鍵詞：電化學(xué)指紋圖譜;黃芪;不同產(chǎn)地;質(zhì)量評價;正交試驗(yàn);真?zhèn)舞b定;質(zhì)量評價;產(chǎn)地鑒別

中圖分類號： S567.23+9.01 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）12-0224-04

黃芪（Radix Astragali）為豆科植物膜莢黃芪或蒙古黃芪的干燥根，具有健脾補(bǔ)中、利水消腫、升陽舉陷、利尿之功效，主要分布在山西、甘肅、黑龍江、吉林、遼寧、河北、內(nèi)蒙等地。黃芪的化學(xué)成分為黃芪皂苷、黃酮、多糖、單糖、生物堿、葉酸、多種氨基酸以及人體所需要的微量元素[6]。本研究分析了黃芪在BrO3--Mn2+-H+-CH3COCH3體系中做振蕩反應(yīng)的電化學(xué)指紋圖譜，其特征物理量為（1）誘導(dǎo)時間（t誘導(dǎo)）：從加入試劑到振蕩發(fā)生的時間;（2）振蕩壽命（t振蕩）：振蕩開始到振蕩結(jié)束的時間;（3）最高電位（Emax）：振蕩曲線的電位最高值;（4）平衡電位（E平衡）：振蕩結(jié)束時所對應(yīng)的電位。同時，本研究探討了振蕩體系各物質(zhì)濃度、溫度、藥材粒度、加入量等對電化學(xué)指紋圖譜的影響，分析了不同產(chǎn)地黃芪電化學(xué)指紋圖譜的特征，結(jié)果表明不同產(chǎn)地黃芪的電化學(xué)指紋圖譜有明顯區(qū)別，該方法可用于黃芪藥材的產(chǎn)地鑒別[7]。

1 儀器與材料

1.1 儀器

WK-600A高速藥物粉碎機(jī)（山東省青州市精誠機(jī)械有限公司）;DF-101S聚熱式恒溫加熱磁力攪拌器（河南省鞏義市予華儀器有限公司）;電化學(xué)工作站（瑞士萬通204）;燒杯;容量瓶;玻璃棒;滴管。

1.2 試劑與材料

硫酸錳（優(yōu)級純，天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠），硫酸（分析純，山東省煙臺市雙雙化工有限公司），溴酸鈉（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），丙酮（分析純，山東省煙臺市雙雙化工有限公司）;蒸餾水。內(nèi)蒙古固陽黃芪、吉林安圖黃芪、山西沁源黃芪、甘肅隴西黃芪均從河北省邯鄲仁泰大藥房購買，河北涉縣黃芪由德路康中藥材種植有限公司提供。

2 方法與結(jié)果

2.1 電化學(xué)指紋圖譜的測定

在轉(zhuǎn)速為300 r/min的磁力攪拌下， 控制（37±0.05） ℃的反應(yīng)溫度，分別加入1.000 0 g干燥至恒質(zhì)量的黃芪粉末、0.4 mol/L 的丙酮溶液5 mL和0.04 mol/L的硫酸錳溶液 5 mL 于恒溫反應(yīng)器中，開啟電化學(xué)工作站，10 min后，通過注射器迅速加入0.2 mol/L的溴酸鉀溶液10 mL，立即開始記錄反應(yīng)電壓和時間數(shù)據(jù)至振蕩反應(yīng)結(jié)束，即獲得電化學(xué)指紋圖譜[8]，如圖1所示。

2.2 電化學(xué)指紋圖譜的重現(xiàn)性

按照“2.1”節(jié)步驟，平行測定黃芪電化學(xué)指紋圖譜5次，如圖2所示。在相同試驗(yàn)條件下，電化學(xué)指紋圖譜的各種特征物理參數(shù)相差較小，RSD≤5%，具體數(shù)據(jù)見表1，結(jié)果顯示試驗(yàn)的重現(xiàn)性良好[5]。

2.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)Field等的研究[9-10]得出的化學(xué)振蕩體系配方，對黃芪電化學(xué)指紋圖譜的檢測條件進(jìn)行正交試驗(yàn)，選取溫度、丙酮、硫酸錳、溴酸鉀、硫酸為考察因素，各個因素選取4個水平（表2），正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表3。

按照“2.1”節(jié)步驟，以黃芪為試驗(yàn)對象，獲得相應(yīng)的電化學(xué)指紋圖譜的誘導(dǎo)時間和振蕩壽命的數(shù)據(jù)見表3。由表3可知，影響電化學(xué)指紋圖譜的誘導(dǎo)時間最明顯的因素為丙酮濃度和反應(yīng)溫度，優(yōu)化組合為A4B2C1D2E3。為了盡可能縮短試驗(yàn)時間，同時獲得豐富的圖譜信息，應(yīng)綜合考察誘導(dǎo)時間與振蕩壽命的參數(shù)，根據(jù)正交試驗(yàn)的結(jié)果得出建立黃芪電化學(xué)指紋圖譜的最佳條件：溫度45 ℃，0.2 mol/L丙酮溶液7 mL，0.05 mol/L 硫酸錳溶液3 mL，0.2 mol/L溴酸鉀10 mL，4 mol/L 硫酸12 mL。

2.4 中草藥加入量對指紋圖譜的影響

分別稱取黃芪粉末0、0.3、0.5、0.8、1.0 g，在最優(yōu)條件組合下，利用“2.1”節(jié)步驟進(jìn)行試驗(yàn)來繪制電化學(xué)指紋圖譜，得到圖3，數(shù)據(jù)見表4。

通過圖4誘導(dǎo)時間和振蕩壽命與黃芪加入量的關(guān)系可以看出，隨著黃芪加入量的增多，誘導(dǎo)時間和振蕩壽命在逐漸減小。進(jìn)一步分析表4數(shù)據(jù)，可推到出誘導(dǎo)時間和振蕩壽命與黃芪加入量之間具有一定的線性關(guān)系。根據(jù)表4數(shù)據(jù)，黃芪用量（m）與誘導(dǎo)時間、振蕩壽命之間的關(guān)系進(jìn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)線性回歸結(jié)果表明，誘導(dǎo)時間和振蕩壽命與黃芪用量均有良好的線性關(guān)系，線性方程分別為

2.5 粒度對電化學(xué)指紋圖譜的影響

精確稱量0.500 0 g黃芪粉末，分別選用40、60、80目粒度的粉末測定其電化學(xué)指紋圖譜（圖4）。

分析圖5可知，隨著粉末粒度的增加，其誘導(dǎo)時間和振蕩壽命均有減少的趨勢，為了指紋圖譜在短時間包含較多信息，選擇80目為最佳測定粒度。

2.6 不同產(chǎn)地黃芪的電化學(xué)指紋圖譜研究

由正交試驗(yàn)和黃芪加入量及粒度的試驗(yàn)可得最佳控制條件為溫度45 ℃，0.2 mol/L丙酮溶液7 mL，0.05 mol/L硫酸錳溶液3 mL，0.2 mol/L溴酸鉀10 mL，4 mol/L硫酸12 mL，黃芪加入量為0.5 g，粒度80目。在相同的條件下按照“2.1”節(jié)方法分別測定甘肅隴西縣、吉林安圖縣、山西沁源縣、河北涉縣、內(nèi)蒙古固陽縣黃芪電化學(xué)指紋圖譜，測定結(jié)果見圖6，特征物理參數(shù)見表5。

由圖6可看出，不同產(chǎn)地或來源的中藥對振蕩反應(yīng)的影響不同，導(dǎo)致E-t曲線的誘導(dǎo)時間、振蕩壽命、最大電位、平衡電位等可量化信息和誘導(dǎo)曲線、振蕩曲線、振蕩波形等直觀信息的變化不同，其電化學(xué)指紋圖譜具有特征性，故可以利用電化學(xué)指紋圖譜對不同產(chǎn)地黃芪進(jìn)行鑒定。

通過比較表5不同產(chǎn)地黃芪電化學(xué)指紋圖譜參數(shù)可知，誘導(dǎo)時間和振蕩壽命隨黃芪產(chǎn)地呈相似的變化規(guī)律，產(chǎn)地甘肅隴西縣的黃芪電化學(xué)指紋圖譜誘導(dǎo)時間最短，僅為 6.897 min，振蕩壽命也最短，為9.868 min。而其他4個產(chǎn)地的黃芪電化學(xué)指紋圖譜的誘導(dǎo)時間和振蕩壽命較長，故可表明甘肅省隴西縣產(chǎn)地的黃芪參加反應(yīng)的有效成分較多，其反應(yīng)最為迅速，可初步推斷隴西縣產(chǎn)地黃芪質(zhì)量較好。

3 結(jié)論

本研究利用封閉體系中的丙二酸作為耗散物的B-Z振蕩體系詳細(xì)研究了不同產(chǎn)地黃芪的電化學(xué)指紋圖譜，并對電化學(xué)指紋圖譜測定條件及定量分析進(jìn)行討論。研究結(jié)果表明電化學(xué)指紋圖譜適用于不同產(chǎn)地黃芪的鑒別，且具有操作簡單、重現(xiàn)性好和直觀等特點(diǎn)。電化學(xué)指紋圖譜反映了中藥材中所有成分對振蕩體系的綜合影響，包含了豐富的定量定性信息。因此，中藥電化學(xué)指紋圖譜技術(shù)是一種通用、經(jīng)濟(jì)、簡便、易行和有效的鑒別和評價中藥的方法，有著廣闊的前景。

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