生物标志物分析——让传统药物焕发新生

中药是祖先为我们留下的一个巨大的医药宝藏和文化传承，时至今日，还不断为人类的健康贡献积极力量。此外，全球各地都有很多传统的民间药材。这些药材的种植、制备和使用都是基于经验，其中的具体机理和化学成分并不被人所知。随着现代科学的发展，很多药材的有效成分也渐渐被大家所认识，同时也为现代医学增添了很多新的疗法和化学成分。

但由于传统药材基质比较复杂，常规分析方法经常会遇到干扰，导致测定结果不准确。而且中药材中起作用的往往是多种化合物的共同作用，而不是一两种组分，而这也要求检测方法不仅仅着眼于几个目标物，而是需要几乎所有组分的信息。全二维气相色谱（GCxGC）作为一种“全景式”的分析方法，其优点也恰恰是能够体现样品中化学组成的全貌。因此，通过GCxGC来分析中药组分及其药用价值也已成为目前中药研究中的前沿课题，得到了较快的发展。

具体来讲，和西药不同的是，中药完全是个天然产物，其品质和成分受到很多因素的影响，无法做到完全一致，这些因素包括植物品种、种植条件、气候环境、采摘时间、制作方法、保存条件等等。举一个简单的例子，传统的中草药涉及到很多处理和加工方法，而这些不同条件下的加工方法对中药的品质产生了很大的影响。

来自浙江中医药大学的课题组研究了白术（读作Bai Zhu, 一种常用重要的大宗中药材，具补脾健胃、燥湿利水、止汗安胎等功能）的主要化学成分 [1]。选用了原料药材（未经处理）和经过蜂蜜麸皮炒制后（一种常用的中药制作工艺）的药材，经过吹扫捕集（purge & trap）进样和GCxGC-TOFMS分析，发现了原料和炒制后药材中分别含有224和171种不同的化合物，经过加工后，消失了52种原有的物质，新增了15种新的物质。这些信息可以帮助我们更好地改进中药制作工艺，更好地保留有效成分。

当归也是一种著名的中药材，为了延长保存时间，去除害虫和真菌的危害，经常会经过硫磺熏制的加工过程。

Cai 等研究人员对自然晒干和硫磺熏制两种条件下的当归进行了挥发性有机物筛查 [2]。通过水蒸气蒸馏提取精油后进样到GCxGC-TOFMS上，两种方式下的当归中检测到的有机物种类展现出非常明显的区别，两种样品的差异谱图更容易发现这些不同的化合物。

结果发现经过硫磺熏制后的样品中减少了很多重要的挥发性有机物，另外还生成了很多含硫的有害化合物，可能对人体产生一定的危害。研究人员建议今后要对硫磺熏制这种传统中药处理方法进行更多的监管和控制。

红景天是一种用途广泛的食材和药材，它的根具有消炎，抗氧化，调节免疫力的作用，对心血管和神经系统也有好处。来自西班牙的科研团队研究了红景天(Sedum roseum) 根的典型活性成分——小分子糖和苯烷基糖苷 [3]。

对样品进行极性物质提取和衍生化后，用GC-MS和GCxGC-TOFMS检测。其中GC-MS确定了37种主要的碳水化合物和糖苷类物质，包括葡萄糖、果糖、蔗糖等，另外还发现了一些戊糖和多醇类。而通过GCxGC-TOFMS，除了GC-MS发现的所有物质外，还额外检测出48种新物质，展示了全二维技术更强大的分离能力。

最后再说一个国外的民间药材。小豆蔻（Cardamom）原产于东南亚，是一种印度及东南亚美食中常用的香料。除了作为食材，这种植物还有抗氧化、消炎等多种药效，在当地作为一种常见的药材使用。但是其药用机理目前还不清楚。

印度的Kandikattu等学者系统研究了豆蔻中重要的活性物质 [4]，采用GCxGC-TOFMS分析其中的多酚、类黄酮、萜类等，初步推断了豆蔻的消炎和抗氧化机理。

我们相信，在最先进的检测技术的帮助下，祖先为我们留下的这些珍贵的遗产将继续为人类奉献更多的价值。

参考文献

[1] G. Cao, Z. Xu, X. Wu, Q. Li, X. Chen, Capture and identification of the volatile components in crude and processed herbal medicines through on-line purge and trap technique coupled with GC × GC-TOF MS, Nat. Prod. Res. 28 (2014)1607–1612

[2] H. Cai, G. Cao, H. Zhang, Qualitative analysis of a sulfur-fumigated Chinese herbal medicine by comprehensive two-dimensional gas chromatography and high-resolution time of flight mass spectrometry using colorized fuzzy difference data processing, Chin. J. Integr. Med. 23 (2017) 261–269

[3] C. Carrero-Carralero, S. Rodríguez-Sánchez, I. Calvillo, I. Martínez-Castro, A.C.Soria, L. Ramos, M.L. Sanz, Gas chromatographic-based techniques for the characterization of low molecular weight carbohydrates and phenylalkanoid glycosides of Sedum roseum root supplements, J. Chromatogr. A 1570 (2018)116–125

[4] H.K. Kandikattu, P. Rachitha, G.V. Jayashree, K. Krupashree, M. Sukhith, A.Majid, N. Amruta, F. Khanum, Anti-inflammatory and anti-oxidant effects of Cardamom (Elettaria repens (Sonn.) Baill) and its phytochemical analysis by 4D GCXGC TOF-MS, Biomed. Pharmacother. 91 (2017) 191–201

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