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中药中糖类定性及定量研究进展

2019-10-16赵春霞余河水王春华

中成药 2019年9期
关键词:单糖寡糖半乳糖

赵春霞, 余河水, 王春华, 李 正

(天津中医药大学中药制药工程学院,天津300193)

中药及制剂中,小分子的脂溶性成分一直作为中药的药效物质基础研究重点,而其中的单糖、寡糖以及多糖的研究成为近年来研究中药药效物质基础的重要研究对象。糖类因其多样的生物活性而受到广泛关注,见表1,但其水溶性强,寡糖及多糖分子量大,结构难确证,成为现代中药研究的难点。本研究综述关于中药中单糖、寡糖、多糖的定性以及多糖的定量分析方法等,总结近年来科研工作者对中药中糖类成分的定性及定量研究进展,以期为中药中糖类成分的定性和定量以及质量控制提供参考,有利于中药物质基础的全面研究以及中药质量控制标准的提升。

1 定性方法

单糖是糖类物质的基本单元,通过共价键结合生成寡糖和多糖。单糖的分析分为游离单糖的分析和多糖中单糖的分析,但对多糖中的单糖分析时须选用合适的降解方法降解多糖后,采用适宜的方法分析单糖。单糖的分析是1种解决糖类物质结构鉴定的重要方法,是分析寡糖和多糖的重要手段[13],它是1 种多羟基醛或酮,无荧光特性,具有很高的亲水性,结构具有相似性,存在差向异构体[14]。单糖的结构导致其分析具有一定难度,近年来,已有很多方法对单糖进行定性及定量分析,如高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱法(GC)、薄层色谱法(TLC)、毛细管电泳法(HPCE)、核磁共振波谱法(NMR) 等。常用的单糖定性方法及优缺点见表2。

表1 主要生物活性

表2 单糖的主要定性方法及优缺点

1.1 HPLC 单糖的HPLC 分析可分为衍生化和不需衍生化两大类,包含多样化的分离模式(离子交换柱、亲水色谱柱、反相柱) 和检测器(用于衍生化单糖检测的二极管阵列检测器、质谱、紫外检测器、荧光检测器和脉冲安培检测器等,用于直接检测的蒸发光散射检测器、示差折光检测器)[14]。单糖几乎无紫外吸收,也无荧光特性,可通过衍生化将其转化成具有紫外吸收或可以产生荧光的物质后,采用色谱进行分离分析,此法可使糖类衍生物通过紫外或荧光的方法痕量检出。液相色谱中常用的糖类物质检测的衍生化试剂包括氨基吡啶类、酰肼类、苯胺类、氨基苯甲酸酯类荧光衍生试剂。Ding 等[15]采用1 种新型荧光试剂4-[ (氨基氧基) 甲基] -6-氯-7-羟基香豆素(AOCC)衍生化单糖生成肟后,用2-甲基吡啶-硼烷进行还原衍生物,并采用HPLC 分析,荧光检测器检测,此方法可用于高精度高灵敏度和高选择性的单糖分析,也为分析其他碳水化合物提供参考。余慧剑等[16]采用CarboPac PA10 分离柱对当归补血汤中的单糖(阿拉伯糖、葡萄糖、果糖、核糖) 和蔗糖进行分离后,用脉冲安培检测器进行检测,结果显示,方法检出限在3.8~200.5 μg/L 范围,此方法简单准确,分离效果好,灵敏度高,适用于当归补血汤中单糖和蔗糖的测定。Tanaka 等[17]介绍了1 种使用常规HPLC 系统区分醛糖对映体的新方法,醛糖与L-半胱氨酸甲酯和芳基异硫氰酸酯的一系列反应产生2-(多羟基烷基) -3-(邻甲苯基硫代氨基甲酰基) -噻唑烷-4-(R) 羧酸甲酯。反应混合物直接用HPLC 分析,在紫外检测器250 nm 处检测区分了醛糖的D-、L-对映异构体。见图1。

图1 醛糖与L-半胱氨酸甲酯和芳基异硫氰酸酯的反应

1.2 GC 气相色谱分辨率和灵敏度较高,易与不同检测器耦合,适用于复杂混合物的分析,GC 和GC-MS 法可用于气体或低沸点有机物的分析,因单糖的沸点较高,需要将其衍生化处理[18]。Wang 等[19]采用正丙胺和乙酸酐衍生化单糖,用GC 对单糖衍生物进行分析,在最佳优化条件下,可同时获得7 种中性单糖(鼠李糖、阿拉伯糖、岩藻糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖) 和2 种糖醛酸(L-葡萄糖醛酸、L-半乳糖醛酸) 的衍生物,通过GC 法可实现高准确度和高精密度的分离和检测。但此法对酮糖和一些罕见或特殊的单糖,如果糖、古洛糖、塔罗糖、阿洛糖、芹菜糖等的分离和分析效果不理想。

1.3 离子色谱法 单糖分析一般采用高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测法(HPAEC-PAD),近年来发展的1 种新技术,高效阴离子交换色谱串联质谱法(HPAEC-MS) 用于单糖的分析具有简单快速等优点。Zhang 等[20]建立了1种HPAEC-PAD 来分析酸性糖、中性糖和氨基糖,此方法对每种糖的定量限为12.5×10-3nmol,并且在很宽的范围内具有良好的线性关系。且不需要单糖衍生化处理,适用于分析复杂的碳水化合物的单糖组成,如不同的糖胺聚糖、藻酸盐、褐藻糖胶、聚糖等。Xu 等[21]采用高效阴离子交换色谱(HPAEC) 与电喷雾电离(ESI) 质谱(MS) 相结合法,对果胶中的单糖进行分析,并向HPAEC 柱的流出液中加入含有机溶剂的鞘液,提高了ESI-MS 对糖的灵敏度,此法可用于痕量果胶样品中共洗脱单糖的分离和分析。

1.4 HPCE 毛细管电泳法是分析碳水化合物的可行技术,分离机制有毛细管区带电泳 (CZE)、毛细管等速电泳(CITP)、毛细管等电聚焦 (CIEF) 等,糖分析多采用CZE;检测器有紫外(UV) 检测器、激光诱导荧光检测器、电化学检测器、MS 检测器等,糖检测通常使用UV 检测器[22]。Chen 等[23]以8 种标准单糖为对照,采用1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP) 对标准单糖和天冬多糖水解物衍生化处理,然后在40 mmol/L 四硼酸钠缓冲液(pH =10.1)中通过毛细管区带电泳分离,并在245 nm 处通过紫外吸收检测,结果表明,来自天冬的多糖由木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、鼠李糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸组成。这种方法简单快速,可实现高效分离,可用于天冬的质量控制和深度研究。陈乃东等[24]采用PMP 柱前衍生化HPCE 法分析测定多糖的单糖组成,并比较了不同种源霍山石斛、铜皮石斛及野生河南石斛药效物质基础的相似性,结果表明,5 种石斛中共检测出6 种单糖(木糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、半乳糖醛酸、核糖),不同种源的石斛样品单糖组成及含有量明显不同。

1.5 NMR 核磁共振技术已经广泛应用于分析化学、生命科学、医药研发、材料检测等方面,在对化合物定性、定量和结构分析等方面有着重要作用[25]。张宏利等[25]采用NMR 分析技术,邻苯二甲酸氢钾作为内标,对几种果汁中的葡萄糖、蔗糖和果糖定量分析,并与HPLC 测定结果进行比较,结果表明2 种方法的测定结果无明显差异。NMR法样品用量较少,不需要任何处理,分析速度较快,为葡萄糖、蔗糖和果糖的分析提供了可行方法。

2 寡糖的定性方法

寡糖又称低聚糖,由2 ~9 个单糖通过苷键连接而成,是生物体内1 种重要的信息类物质。许多中药中含有寡糖,中药寡糖具有调节免疫系统、抗肿瘤、抗抑郁、血糖调节等多种药理作用[26]。中药寡糖具有的重要且特殊的生物活性,引起食品、保健、医药等领域人员的广泛关注和研究。目前,寡糖的常用定性方法包括TLC、HPLC、离子色谱法、HPCE。

2.1 TLC 周斌等[27]采用TLC 对巴戟天中3 种寡糖(蔗果三糖、耐斯糖、1F-果呋喃基耐斯糖) 进行定性定量分析。以正丁醇-异丙醇-水-醋酸为展开剂, (α-萘酚) -硫酸为显色剂,烘烤温度110 ℃,扫描波长577 nm。结果表明,此法操作简单,重复性较好,可用于定量分析巴戟天药材及其产品中3 种寡糖。

2.2 HPLC Tie 等[28]建立了1 种基于新型衍生化预处理(图2) 和超高效液相色谱-高分辨串联质谱(UPLC-HRMS)的新型低聚糖分析方法,用于快速分析淫羊藿寡糖。在温和条件下,寡糖被2,4-双(二乙基氨基) -6-肼基-1,3,5-三嗪衍生化后,不需要纯化,可直接采用UPLC-HRMS 法分析,根据高分辨率质谱数据对52 个淫羊藿样品的寡糖进行分析,这种方法灵敏、高效、可靠,可用于中草药中寡糖的分析。Liang 等[29]采用亲水相互作用液相色谱对泽兰中棉子糖族寡糖进行分离、纯化和定量,结果表明,泽兰地上部分没有低聚糖,根部的总含有量686.5 mg/g,其中棉 子 糖 66.5 mg/g、 水 苏 糖 289.0 mg/g、 毛 蕊 花 糖212.4 mg/g、筋骨草糖118.6 mg/g,此方法有效、灵敏,可用于寡糖的分离,纯化和定量。陈凌霄等[30]采用微波辅助提取法制备棉子糖系列寡糖提取物,高效液相色谱联用电喷雾检测器(HPLC-CAD)对不同植物中(水苏、生地黄、车前草) 棉子糖系列寡糖(RFOs) 定性和定量,结果表明,RFOS 在水苏和生地黄中含有量较高,车前草中含有量极低,建立的HPLC-CAD 方法有利于对RFOs 及其产品进行质量控制。

图2 寡糖衍生过程[28]

2.3 离子色谱 陈梅兰等[31]采用高效阴离子交换色谱-积分脉冲安培检测法(HPAEC-IPAD) 对5 种壳寡糖(聚合度DP =2~6) 标准样品进行分离和检测,建立壳寡糖的保留因子与聚合度的关系,根据建立的相关关系对未知的壳寡糖进行定性分析。结果表明,壳寡糖聚合度的对数值与其保留因子的对数值具有线性关系,利用线性回归方程对样品中的4 种未知壳寡糖样品定性分析,结果为壳七糖、壳八糖、壳九糖和壳十糖。

2.4 毛细管区带电泳法 郭怀忠等[32]建立了1 种1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP)为寡糖衍生化试剂,毛细管区带电泳分离分析中药寡糖的方法,并应用于板蓝根活性多糖的控制降解寡糖产物的分析。结果表明,板蓝根寡糖组分可按照分子量分离,分离效果较好。此法操作简单,高效,可用于中药寡糖样品分析。

3 多糖概述

多糖是由10 个及10 个以上的单糖分子通过糖苷键连接而成的结构复杂的聚合物,一般具有一级、二级、三级、四级结构。由1 种单糖组成的多糖为均多糖,2 种及以上单糖组成的多糖为杂多糖,按照多糖的性质可分为中性多糖、酸性多糖和还原糖。其分子量较大,性质与单糖和低聚糖不同。多糖无甜味、无还原性、无变旋性、有旋光性。分子量较小的多糖易溶于水,分子量较大的多糖难溶于水,不溶于高浓度乙醇。中药中的活性多糖主要存在于菌类、藻类、根茎类药材中。研究表明,中药多糖具有保护血管、免疫调节、抑菌、抗肿瘤等药理作用[33],且不良反应小,因此广泛应用于医药、食品保健等领域。

3.1 多糖定性 多糖的定性方法有近红外光谱法、糖谱法、高效液相色谱法、核磁共振波谱法、黏度计法、多糖转化氰醇测定法等[34]。常用的多糖定性方法及优缺点见表3。

3.1.1 近红外光谱 近红外光谱是在780 ~2 526 nm 波长范围吸收光谱,由于近红外光谱图复杂,信号重叠严重,很难找出光谱图吸收峰的归属直接分析样品信息,通常需要建立模型才能进行定性和定量[35]。鲁亮等[36]采集了102 组中药提取物口服液样品的近红外光谱,结合多糖化学检测结果,应用偏最小二乘法,通过考察和优化不同光谱预处理方法,得到近红外光谱技术快速测定口服液中多糖的最佳模型。结果表明,通过近红外光谱技术结合化学计量学方法建立口服液中多糖快速测定方法具有一定可行性。

3.1.2 糖谱法 糖谱法通过系列定位酶切技术联用高效分子排阻色谱法(HPSEC)、高效薄层色谱法(HPTLC)、荧光辅助凝胶电泳(PACE) 等色谱分析,实现对多糖的定性分析,对中药多糖及其产品进行质量控制。由于多糖对不同酶定位水解的响应差异和水解产物的色谱特征,实现对不同来源的多糖进行鉴别分析。PACE 适用于高聚合度的糖分析,而HPTLC 适合低聚合度糖和单糖的分析,因此将PACE 和HPTLC 组合使用可全面分析多糖的水解特征[37-38]。Wu 等[38]采用糖谱法对7 种天然虫草和培养虫草的多糖进行了研究和比较,经α-淀粉酶,β-葡聚糖酶和果胶酶降解后,用PACE 和HPTLC 法进行分析,获得多糖水解产物的综合概况和特征,结果表明天然和培养的冬虫夏草,培养的蛹虫草,天然虫草中都含有1,4-α-D-葡萄糖苷、1,4-β-D-糖苷、1,4-α-D-半乳糖苷键,根据糖谱可区分不同种类的天然虫草和培养虫草,有助于深入了解冬虫夏草不同种类的多糖结构特征,提高天然虫草和培养虫草多糖的质量控制。Wu 等[39]采用糖谱法对51 批次中国枸杞水溶性多糖进行研究和比较,经部分酸水解,单一和复合酶降解后,用PACE 和HPTLC 法进行分析,结果表明,中国枸杞多糖中存在β-1,3-糖苷、α-1,4-半乳糖醛酸和α-1,5-阿拉伯糖苷键,多糖相似性很高,基于PACE 和HPTLC 的糖谱法可作为多糖质量控制的常规方法。

3.1.3 高效液相色谱法 每个化合物具有特定的图谱,可利用其保留值的特性,采用标准样品的色谱图对检测样品定性[34]。栗园等[40]采用异硫氰酸荧光素(FITC) 标记太子参均一多糖,高效液相色谱-荧光检测方法对太子参均一多糖进行检测,考察了不同溶剂、流动相、色谱柱对检测结果的影响,确定了最佳检测条件,结果表明,此方法准确有效,可用于检测分析太子参均一多糖,为太子参的进一步研究提供依据。秦垂新等[41]建立了黄精多糖水解物柱前衍生HPLC 指纹图谱,黄精多糖柱前衍生指纹图谱标示出10 个共有峰,鉴别了7 个共有峰(D-甘露糖、D-半乳糖醛酸、L-鼠李糖、D-半乳糖、D-葡萄糖、D-木糖、D-阿拉伯糖)。

表3 多糖主要定性方法及优缺点

3.2 多糖的单糖组成分析 单糖组成是多糖一级结构研究的重要内容。研究单糖组成对研究多糖的结构特征、理化性质及构效关系具有重要意义。分析时,一般需将多糖降解,目前已有的降解方法为碱水解、酸水解、酶解和电磁辐射、超声波裂解法等[42]。单糖组成的分析方法主要包括高效液相色谱法、离子色谱法、气相色谱法、薄层色谱法、毛细管电泳法,核磁共振波谱法等。

3.2.1 高效液相色谱法 HPLC 适用于大多数糖类的单糖组成分析,具有分析速度快、重复性好等优点[42],可分为需要柱前衍生化和不需要柱前衍生化两大类。柱前衍生化HPLC 法是检测多糖中单糖组成的常用方法,但需要选择合适的分析柱以及衍生化方法,才能实现较好的分离和检测结果。PMP 是还原性糖的衍生化试剂之一,在碱性条件下与单糖缩合成单糖-PMP 衍生物后,可用高效液相色谱法进行检测[43],不需柱前衍生化方法常选用氨基色谱柱等分离单糖,通过示差折光检测器、蒸发光散射检测器或质谱检测器等通用检测器进行检测[44]。邝婷婷等[45]用硫酸水解蔓菁多糖后,加入PMP 试剂进行衍生化,采用反相高效液相色谱法分析蔓菁多糖中单糖的衍生物,结果表明,蔓菁多糖由半乳糖、D-甘露糖、鼠李糖、阿拉伯糖、D-无水葡萄糖、D-葡萄糖醛酸、D-半乳糖醛酸7 种单糖组成,其物质的量之比1 ∶0.26 ∶0.54 ∶1.06 ∶0.84 ∶0.05 ∶4.17。此研究建立了1 种准确可靠的单糖分析方法,适用于蔓菁多糖中单糖组成的测定。任红等[46]首先将银杏叶中多糖水解成单糖,采用液相色谱法分离单糖,蒸发光散射检测器进行检测,建立了1 种稳定准确、重复性好的HPLC-ELSD法分析银杏叶多糖的单糖种类及含有量,可用于银杏叶的质量控制。

3.2.2 离子色谱法 离子色谱是用于分析阴离子和阳离子的1 种液相色谱方法,多糖水解后产生的单糖在碱性条件下可解离成带有不同负电荷的阴离子,可采用阴离子交换柱实现分离,脉冲安培法进行检测[47]。离子色谱-脉冲安培检测法简便快捷,灵敏度较高,且不需衍生化,可直接对单糖进行定性和定量。饶君凤等[48]采用水提醇沉法提取三青叶块根,叶子中的粗多糖,在100 ℃下用2 mmol/L 硫酸水解粗多糖后,采用CarboPac PA10 分析柱分离,脉冲安培法测定其多糖的单糖组成,结果表明,三叶青块根和叶中多糖由岩藻糖、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖6 种单糖组成,叶子中还含有果糖,多糖各单糖组分的摩尔比具有一定差异。Xie 等[49]建立了1 种简单、快速、灵敏的HPAEC-PAD 法用于测定青钱柳多糖中的单糖组成,结果表明,青钱柳多糖由鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖和木糖组成,物质的量之比1.00 ∶1.85 ∶3.26 ∶3.12 ∶0.85 ∶0.29。何连军等[50]采用超声辅助水浴提取多花黄精粗多糖,经硫酸水解后,用HPAECPAD 测定其多糖中单糖的组成,结果表明,不同产地的多花黄精多糖均由鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖和果糖组成,此方法分离效果好,灵敏度较高,可用于多花黄精的单糖组成的分析。

3.2.3 气相色谱法 气相色谱法用于多糖中单糖的组成,具有灵敏度和准确度较高,所需试样较少等优点,因此广泛应用于多糖的研究[51]。因单糖挥发性较小,需通过衍生化增加其挥发性后用于气相色谱分析,对于易挥发的有机物可以直接测定。梁军等[52]采用三氟乙酸水解麻黄根多糖,将水解物经三甲基硅醚化法衍生后,用GC-MS 法对单糖组成进行分析,准确测定出麻黄根多糖中单糖的种类和组成比例,麻黄根多糖主要由阿拉伯糖、鼠李糖、半乳糖醛酸组成,物质的量之比7.59 ∶5.93 ∶9.94,还含有少量的半乳糖、葡萄糖、甘露糖,此方法简单稳定,重复性较好,是1 种酸性杂多糖分析测定的有效方法。王鑫彤等[53]采用硫酸水解肉苁蓉多糖后,用GC 法测定肉苁蓉多糖中单糖组分,结果表明肉苁蓉多糖的单糖组成主要有甘露糖、葡萄糖、半乳糖,物质的量之比2.01 ∶5.72 ∶2,此方法准确可靠,可用于肉苁蓉多糖中单糖组成分析。

3.2.4 TLC 薄层色谱法用于单糖组成的分析,具有简单、快速、成本低等优点, 是1 种有效的定性分析方法[54],但TLC 法灵敏度较低,含有量较少的成分的斑点会比较模糊。贾伟等[51]采用三氟乙酸水解金银花多糖后,用TLC 法对金银花多糖的单糖组成进行初步确定,并采用盐酸羟胺和乙酸酐制备了糖腈乙酸酯衍生物进行GC 分析,结果表明,金银花多糖的单糖由葡萄糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖、木糖及阿拉伯糖组成,物质的量之比23.6 ∶3.3 ∶1.8 ∶2.3 ∶1.0 ∶4.2,此方法的建立为金银花多糖的进一步研究提供了参考。肖作奇等[55]采用硫酸水解矮地茶多糖后,用薄层色谱法和1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮柱前衍生化高效液相色谱法分析矮地茶多糖的单糖组成,结果2种方法都表明矮地茶多糖由葡萄糖和半乳糖组成,高效液相色谱测得葡萄糖和半乳糖物质的量之比1 ∶2.36。TLC 法具有简单快速的优点,但是只能用于多糖中单糖组成的定性分析,不能对单糖组成进行定量分析;HPLC 法灵敏度和准确度较高,可用于多糖的单糖组成的定性与定量分析。

3.2.5 HPCE 该法具有样品用量少、灵敏度高、分离效果好等优点,可用于多糖的单糖组成分析[56]。郑春英等[57]采用盐酸水解茯苓多糖,水解产物经PMP 衍生化后,用高效毛细管电泳分析,结果表明,茯苓多糖由葡萄糖、甘露糖和半乳糖组成,物质的量之比为2.657 ∶1.000 ∶2.362,此方法准确可靠、重现性较好,可用于茯苓多糖中单糖组成的分析。张晖等[58]采用三氟乙酸水解药桑多糖后,经PMP 衍生化,HPCE 分析药桑多糖的单糖组成,结果表明,药桑多糖主要由木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、鼠李糖、甘露糖、半乳糖、半乳糖醛酸组成,此法可用于准确快速测定药桑多糖的单糖组成,为其他糖类的分析提供了参考。

3.2.6 NMR de Souza 等[59]探讨了硫酸水解多糖的最佳条件以使多糖的糖苷键最大程度的水解,同时使单糖的降解最小化。最终,提出1 种普遍适用的水解多糖的方法,并采用1H-NMR 法对单糖进行定量分析,建立了1 种精确定量测定多糖单体组成的方法。

4 多糖含有量测定

多糖含有量测定方法包括比色法、滴定法、HPLC 法、光谱法等。常用的多糖含有量测定方法及优缺点见表4。

4.1 比色法 苯酚-硫酸法是多糖在硫酸作用下水解成单糖,快速脱水生成糠醛衍生物,衍生物与苯酚缩合后生成有色化合物,在一定范围内,有色化合物的吸收值与糖浓度成线性关系,可用来测定多糖含有量。此法不易受蛋白质等物质的干扰,显色稳定,因此在多糖含有量测定中应用较为广泛[60]。庞逸敏等[61]采用超声辅助提取法提取多糖,并以葡萄糖为对照品,苯酚-硫酸法对罗汉松实中的多糖进行含有量测定,结果表明,罗汉松实多糖的平均含有量4.74 mg/g,此方法操作简单、重复性较好,具有实际利用价值。王国凯等[62]采用水提醇沉法提取马兰多糖,以葡萄糖为对照品,利用苯酚-硫酸法建立了简单、可靠、重复性好的马兰中多糖含有量测定方法。

蒽酮-硫酸法是多糖在硫酸的作用下水解为单糖,单糖迅速脱水成糠醛或糠醛类似物,再与蒽酮缩合成蓝绿色化合物。在合适的波长和一定范围内,有色化合物的吸收值与糖浓度呈线性关系,可比色测定多糖含有量[63]。但蛋白质等物质的存在会干扰蒽酮-硫酸法对多糖含有量的测定,因此在测定前应对样品进行预处理去除蛋白质。靳淑敏等[64]采用醇沉法提取多糖,以无水葡萄糖为对照品,蒽酮-硫酸比色法对三黄糖敏汤中的多糖进行含有量测定,结果表明,三黄糖敏汤中多糖的平均质量浓度8.6 mg/mL,该方法简单易行,可用于三黄糖敏汤中的多糖含有量测定。

3,5-二硝基水杨酸法是在中性或碱性条件下,还原性糖与3,5-二硝基水杨酸生成棕红色的3-氨基-5-硝基水杨酸,在一定范围内,有色物质在540 nm 吸收度值与还原糖浓度呈线性关系。张文芳等[65]采用苯酚-硫酸法测定茯苓中总糖含有量,采用3,5-二硝基水杨酸法测定还原糖含有量,总糖含有量与还原糖含有量之差为多糖含有量,建立了1 种准确可靠的茯苓多糖含有量测定方法。王法琴等[66]采用苯酚-硫酸法、蒽酮-硫酸法、3,5-二硝基水杨酸法对五味子中多糖进行定量测定,并对定量结果进行比较,结果表明苯酚-硫酸法测定结果更为灵敏,准确。因此,苯酚-硫酸法是比较理想的定量测定五味子中多糖的比色方法。

4.2 滴定法 滴定法包括斐林滴定法和间接碘量法等。斐林滴定法是1 种还原滴定法,不能排除还原糖的干扰,且此方法需在沸腾状态下滴定,易受温度和滴定速度的影响[67]。间接碘量法是基于氧化还原反应原理的分析方法,可以定量总糖和单糖含有量,两者之差为多糖含有量。此法在一定程度上可排除还原糖的干扰,但在操作过程中滴定速度,振摇速度等都会导致测量误差,因此在滴定过程中应操作规范,以减小实验误差[68]。

4.3 HPLC 高效液相色谱是中药质量控制的重要手段,可以测定多糖含有量及分子量分布。高效分子排阻色谱-示差折光检测器(HPSEC-RID) 和高效分子排阻色谱-蒸发光散射检测器(HPSEC-ELSD) 法是通过选用凝胶排斥色谱柱,以不同分子量的葡聚糖作为标准,在RID 或ELSD 检测器中检测样品[69]。杨树娟等[70]采用水提醇沉透析法制备多糖,以葡聚糖为标样,高效凝胶渗透色谱法对库拉索芦荟中的多糖进行分子量和含有量测定,结果表明,此方法专属性强、精密准确、重复性较好,可作为芦荟多糖分子量和含有量的测定方法。Xu 等[71]采用高效凝胶渗透色谱法对铁皮石斛中的糖类成分进行定性和定量分析,首次将HPGPC 用于天然多糖的直接定量分析, 结果表明,HPGPC 法有是1 种高效、稳定、方便的分析方法,可用于对铁皮石斛的鉴定和质量评价。

HPSEC-RID 和HPSEC-ELSD 法需要建立相应多糖对照品的标准曲线,通过标准曲线对多糖定量。但由于多糖较为复杂,很难获的相应多糖的对照品。因此,Cheong 等[72]建立了1 种准确且不需要多糖对照品的HPSEC-MALLS-RID多糖定量方法,此法首先通过HPSEC 分离多糖后,采用MALLS 测定多糖的相对分子质量,最后采用多糖浓度与多糖比折光指数增量值的关联方程求算出多糖含有量,结果表明HPSEC-MALLS-RID 结合多糖通用dn/dc 值对不同多糖对照品及混合多糖对照品进行测定,回收率90.6%~98.3%,并且可以准确测定不同组分的比例。Deng 等[73]采用 HPSEC-MALLS-RID、 GC-MS、 NMR、 基 于 PACE 和HPTLC 的糖谱法对10 批霍山石斛特定多糖的进行定性和定量分析。另外,这些方法也可以用于其他药用植物中多糖的质量控制。

4.4 光谱法 近红外光谱技术主要是利用一定数量光谱结合方法建立模型来预测未知的样品,已在烟草、食品、农业等多个领域得到了较广泛应用[74-75]。康玉资等[76]建立并且优化茯苓中水溶性和碱溶性多糖的分光光度含有量测定方法,采用建立的分光光度法对90 个批次样品中水溶性和碱溶性多糖进行含有量测定,结果表明,所建立的方法简便快速,适用于茯苓中水溶性多糖和碱溶性多糖的质量控制。Zhang 等[77]基于近红外光谱法,并采用苯酚-硫酸法作为参考方法,对甘草中多糖进行定量分析和预测,结果表明,近红外光谱结合化学计量学可以有效地用于分析甘草多糖的含有量。

高光谱图像技术具有多波段、高分辨率、图谱合一等有优点,可对多糖含有量快速无损的检测。陈东等[78]利用高光谱图像采集系统获得何首乌的高光谱图像,基于不同波段下图像的平均光谱反射值建立BP 神经网络预测模型,研究何首乌中多糖和总糖含有量的检测方法,结果表明,该研究能够有效预测何首乌中多糖和总糖含有量,为其含有量的无损检测提供依据。于慧春等[79]基于高光谱图像光谱与纹理信息检测枸杞多糖和总糖含有量,根据相关系数筛选出最适宜的特征来提高模型的预测性能,减少计算的复杂性,此研究为枸杞整体品质的快速无损检测提供了参考。

表4 多糖主要含有量测定方法及优缺点

多糖含有量测定法除上述方法外,还有气相色谱法、毛细管电泳法、薄层扫描法等,测定方法的适用范围和条件不同,应根据多糖及其化学成分的性质进行选择。中性多糖的含有量测定常采用苯酚-硫酸法和蒽酮-硫酸法,酸性多糖的测定常采用硫酸咔唑法和联苯硫酸法。多糖含有量测定时应尽量排除其他水溶性成分和杂质的影响,并选用合适的对照品。苯酚-硫酸法用于测定均多糖时,以其组成糖为对照品;测定复杂杂多糖时,应尽量明确多糖组成,采用和杂多糖组成相同的混合多糖作为对照品[80]。蒽酮-硫酸法对照品不能选择与样品组成差异较大的作为对照;当样品组成无法确定时,选择DNS 法较好[81]。色谱法与滴定法和比色法相比具有更好的专一性和准确性。HPLC可用于多糖的分离纯化、单糖组成分析、定量分析、相对分子量测定等,是分析糖类物质的最主要方法[82]。HPCE在蛋白质、多肽、核酸等大分子物质的分析中应用较多,而很少用于糖分析。近年来,常采用HPCE 经柱前衍生或非衍生化直接或间接的紫外检测、荧光检测、电极脉冲安培检测对多糖进行分析[67]。

5 总结

糖类是中药中普遍存在的成分,多糖的分子量较大、结构复杂、稳定性差,使多糖的定性和定量具有一定困难。多糖的生物活性不仅与其初级结构(分子量大小与分布、单糖组成、糖苷键连接方式、结构单元和分支度) 有关,与高级结构如链的空间构象及柔韧度等也有密切关系。中药多糖具有调节机体免疫、抗氧化、抗肿瘤、抗病毒等生物活性,药效显著且不良反应较小,使多糖不断地被开发利用,多糖的质量控制显得更加重要。本研究对中药中单糖、寡糖及多糖的定性以及多糖的定量分析方法进行综述,各种定性与定量分析方法的适用条件不同,有时采用1 种方法往往达不到理想结果,多种方法联用才能够弥补各种方法的不足。因此在选择分析方法时,应考虑样品本身的物理、化学性质及使用条件,在综合考虑实验条件与方法的基础上建立样品分析的方法,使样品糖类成分的定性定量的分析结果更加准确可靠,以期为中药中糖类成分的质量控制提供一定的理论依据。

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