基于荧光技术的当归属药用植物有效成分测定及质量评价研究

Three-dimensional fluorescent spectroscopy and fluorescent imaging analysis of medicinal plants has cause great attention in the field of botany. Angelica L. medicinal plants have abundant resources and huge medicinal value with the effect of dehumidification, blood circulation and blood circulation. Angelica sinensis (Oliv.) Diels, Angelica pubescens Maxim, f. biserrata Shan et Yuan, Angelica dahurica ( Fisch. ex Hoffm. ) Benth. et Hook. f .or Angelica dahurica (Fisch. ex Hoffm. )Benth. et Hook. f. var. formosana (Boiss.) Shan et Yuan and Peucedanum decursivum. (Miq. )Maxim. have been accredited by Chinese Pharmacopoeia. Coumarins as the main effective constituents of Angelica L. medicinal plants with various biological activities, such as anti-tumor, anti-inflammatory, anti-oxidation and etc., which have been acted as one of important index for quality evaluation of medicinal plants. In this study, the fluorescence characteristics of coumarins and other effective constituents were used as clues, and the changes of coumarins content in Angelica L. medicinal plants powder, extract and tissue sections were studied by three-dimensional fluorescence analysis and laser scanning confocal fluorescence imaging technique combined with chemometrics and image processing. The relationship between the content of coumarin and other main components was studied by high performance liquid chromatography (HPLC) to establish the new model of multiple indexes for quality control and evaluation of Angelica L. medicinal plants. Through this project, the research method of Angelica L. medicinal plants would be enriched, the qualitative, quantitative analysis and tissue localization of coumarins and other effective constituents in Angelica L. medicinal plants would be realized, a new basis for the quality control and high quality cultivation of Angelica L. medicinal plants would also be provided.

药用植物的三维荧光光谱分析和荧光成像分析是近几年发展起来的一种植物学研究的新技术。当归属植物资源丰富，药用价值巨大，大多具有祛风除湿、补血活血的功效，当归、白芷、独活和紫花前胡等药材已被收入中国药典。香豆素类化合物是当归属植物主要有效成分，具有抗肿瘤、抗炎、抗氧化等多方面的生物学活性，其含量高低已经成为当归属药材品质评价的重要指标之一。本课题以香豆素类等有效成分的荧光特性为线索，道地药材为参照模型，利用荧光分析法和激光扫描共聚焦荧光成像技术结合化学计量学和图像处理等手段研究不同产地当归属药用植物提取物、粉末和组织切片中香豆素等有效成分的含量变化规律。利用高效液相色谱法研究香豆素类化合物和其他主要有效成分含量的相关性，以期建立多指标中药质量评价模式。通过本项目的研究，丰富了当归属药物植物的研究方法，实现对香豆素等有效成分的定性定量分析和组织定位，为当归属中药材质量评价和优质栽培提供新的依据。

本项目以当归属药用植物当归、白芷、独活和紫花前胡为研究对象，采用荧光成像等新技术对其挥发油和香豆素等有效成分进行快速、原位检测，对中药全面质量评价具有重要意义。首先，以新鲜植物根、茎、叶为研究材料，建立了当归、白芷和独活等药用植物的冰冻切片方法。在此基础上，建立了挥发油和香豆素等成分的荧光成像分析方法，揭示了其分布和积累情况。当归次生木质部油管中挥发油的相对含量始终为归头中最高，次生韧皮部分泌腔中挥发油的含量以收获期的归尾中最高，除归身中的挥发油含量在6月稍有下降后逐渐上升外，其他药用部位中的挥发油含量均在成药期阶段呈上升趋势。采用质谱成像和气质联用分析手段阐明收获期当归的归头、归身、归尾及根皮中的化合物多为烯烃类、酯类等挥发油类化合物及少数有机酸类和糖类，其分布规律存在差异性。白芷根中香豆素主要分布在分泌组织中，并且不同时期白芷根中香豆素含量呈“S”型曲线增长，在9月上旬香豆素含量达到最高。质谱成像结果表明白芷主根和侧根含有不同的香豆素类成分，并且白芷主根中的香豆素含量高于侧根。白芷主根中的香豆素集中分布在周皮、皮层和韧皮部，而侧根中香豆素集中分布在韧皮部。独活香豆素类成分主要存在于独活根的木栓层与次生韧皮部分泌腔。不同时期香豆素类成分含量变化存在差异，4月至8月香豆素含量增幅缓慢，进入8月以后香豆素含量增幅较大，独活地上部分生长趋于缓慢，益于根中营养物质的积累，10月之后独活地上部分的营养转化结束，含量趋势逐渐下降。其次，综合采用低共熔溶剂和酶处理，超声波和微波辅助提取的方式对挥发油、多糖和香豆素等成分进行了优化提取，建立了绿色高效提取方法，提取率和抗氧化活性优于传统的水蒸气蒸馏法和溶剂提取法。最后，采用定量核磁共振波谱法和“一测多评法”对四种中药材及相关中成药进行多指标含量测定和质量评价，为当归属中药材质量控制提供了一种快速、有效的新方法。