李洪兵 安丽华

[摘 要]氨基酸是中药材的重要成分，在中草药伪药鉴别、药用植物药性与种属亲缘关系的研究、地道药材的区别研究、新药材的研究与开发等方面都具有重要的应用价值。长期以来，学者们对中药中的氨基酸含量进行了大量的研究。本文综述了前人对中药材氨基酸含量方面的重要进展，并对常用的氨基酸分析检测手段进行了比较，探讨了各种方法的应用范围性以及优缺点，以冀引起人们对中药材中氨基酸研究的重视，为建立快速、高效的药材氨基酸分析方法提供参考。

[关键词]中药材;氨基酸;检测;分析

[中图分类号]R284 [文献标识码]A

氨基酸是蛋白质的基本组成单位和重要的氮代谢物，在植物中主要以结合氨基酸和游离氨基酸的形式存在。结合氨基酸指组成多肽或蛋白质的氨基酸，而游离氨基酸在维持植物代谢的平衡方面具有重要作用，保证植物在干旱、冷害以及环境污染等逆境环境下可以健康生长。长期以来，学者们对植物药中的氨基酸含量进行了大量的研究。如中草药伪药的鉴别，药用植物药性与种属亲缘关系的研究，地道药材的区别研究，新药材的研究与开发等。

氨基酸是人体重要的营养物质，不仅可合成机体的组织蛋白质，而且可以为人体的生长发育、新陈代谢等提供物质基础。人们很早就认识到一些植物药尤其是滋补药中氨基酸的含量特别丰富，如长白山的草苁蓉每百克含氨基酸约4.4克，枸杞中含有丰富的甘氨酸，明党参、太子参和紫苏叶中精氨酸含量丰富，板蓝根中含有精氨酸、赖氨酸、谷氨酸等多种氨基酸。大量研究表明：植物药中的氨基酸是治疗疾病或滋补营养的主要成分，如北芪、商陆中降压的主要成分是r-氨基丁酸;党参、板蓝根及红枣的水提取液中含有丰富的氨基酸，合理服用可以增强体质，提高抗病力。

在植物药材鉴别方面，由于药材中存在多种氨基酸，并且在不同科、属间有明显差异，因而可以通过氨基酸含量探讨一些形态分类难以区分的中草药与伪药的关系，并且这种区分方法相对简单，有更广泛的适用性、统一性及科学性。另外，测定不同产地、不同器官以及不同发育阶段药材的氨基酸含量，建立地道药材的氮基酸含量数据库，也可以规范药材的使用以及加工过程，提高药材的药效和应用。

1 中药氨基酸含量的研究现状

1.1 对不同药材或同一药材不同功能氨基酸含量的研究

不同药材中氨基酸含量差异较大，并且同一药材的不同功能的氨基酸含量不同。如薄荷中可检测出16种氨基酸，并且人体必需氨基酸占游离氨基酸的比例各不相同;红景天中各氨基酸的含量不同，亮氨酸含量最高，而蛋氨酸含量最低。

1.2 对同一植物药不同器官或同一器官不同部位氨基酸含量的研究

植物不同器官的氨基酸含量差異很大，并且同一器官的不同部位，氨基酸含量也有差别。如对红景天的研究表明：叶中亮氨酸和苯丙氨酸含量高，根中赖氨酸和苏氨酸含量高，亮氨酸和苏氨酸在雌株较多一些，而缬氨酸和异亮氨酸在雄株较多一些。薄荷叶中的氨基酸含量大约是茎中的2-4倍;总游离氨基酸含量在薄荷叶、茎、整株中分别为9.81%、3.99%、7.01%。北沙参根不同部位的各种氨基酸含量不同：总氨基酸的含量与非必需氨基酸含量从根茎部至根下部呈降低趋势。

1.3 对炮制药材氨基酸含量变化的研究

前人对药材炮制过程氨基酸的变化已有一些研究。首先，中药饮片炮制采用的各种辅料如黄酒、白酒、米醋及盐等均含有一定量的氨基酸，炮制过程会提高药材的氨基酸含量。其次，炮制过程，特别是加热可能会引起氨基酸挥发或蛋白质水解，如明党参鲜根炮制后总游离氨基酸含量显著下降，而部分蛋白质水解氨基酸可能在炮制加工过程中水解导致其含量增加。另外，对炮制过程中氨基酸的变化的研究，也可揭示传统炮制过程中的一些问题，优化药材加工，使其更好发挥作用，如党参炮制过程的刮皮、蒸煮、切片等加工过程造成氨基酸的大量损失，据此对传统的参炮制方法加以改进;斑蝥炮制前后蛋白质及氨基酸含量明显下降，可考虑不经炮制直接入药，以减少在净制和米炒过程中其他成分的损失，达到充分利用药用资源的目的。

1.4 对地道药材或不同产地植物药材中氨基酸的比较分析

研究表明不同产地植物药材中氨基酸的种类基本一致，但氨基酸的含量有很大不同。如不同产地或不同生长环境下同种板蓝根中的总氨基酸含量均存在明显差异;不同产地的麦冬所含氨基酸种类基本一致，但氨基酸含量不同，其中湖北襄阳与浙江萧山的总氨基酸及必需氨基酸含量较高，而浙江慈溪和福建南安的含量较低;不同产地泽泻中氨基酸及游离氨基酸的含量均不相同。因此，产区的气候与立地条件在决定药材品质方面具有重要的作用。临床医生在使用药材时，应考虑到该药材的这一特点。

2 中药氨基酸含量与环境关系的研究现状

研究植物药材氨基酸含量变化与环境因子的关系，对提高药材的产量和质量，规范药材加工和炮制过程，揭示药材的作用机制等都具有重要的理论意义和指导价值。目前对氨基酸含量与环境因子的关系研究较少，可概括为以下几个方面：

2.1 不同结构的氨基酸合成途径、合成时消耗的能量不同，与环境的关系可能存在差异

不同合成途径的氨基酸其构建所消耗的能量差异较大，正常情况下的细胞会优先使用合成耗能较少的氨基酸。对叶片中不同合成途径氨基酸含量的比较也证实合成耗能较少的谷氨酸族氨基酸含量最高，而耗能较多的芳香族氨基酸含量最低，癌变细胞更倾向于使用合成耗能少的氨基酸;但动物在一些胁迫条件或病变时，这一规律会发生改变，支链氨基酸含量降低而芳香族氨基酸含量上升。因而环境改变情景下，植物为了尽快利用和代谢氮元素，该规律是否会发生改变，不同合成途径氨基酸对环境变化胁迫如何响应等值得研究。

2.2 不同种类的氨基酸功能差异较大，对环境变化的响应可能不同

不同氨基酸在植物生长和结构建成以及抗逆或防御等方面担负着不同的功能，如丙氨酸可促进叶绿素的合成，谷氨酸可增强光合作用;脯氨酸在抗旱方面具有重要作用，亮氨酸在抗寒方面具有重要作用，苯丙氨酸、苏氨酸在防御啃食、降低病虫害方面有重要作用。另外，同一种氨基酸处于不同状态（游离态和结合态）时，其功能也存在差异。由于各氨基酸的功能不同，其对环境筛选的响应可能不同，当环境发生改变时，有些氨基酸会比较敏感，而有些会表现出保守性。因此有必要系统探讨中药中不同功能的氨基酸对环境的响应规律。

2.3 不同植物因为代谢过程的不同，各氨基酸的含量不同，对环境的响应也有所不同

高肖飞指出不同生活型植物对施氮的响应不同：细叶小羽藓优先将多余的氮储存在精氨酸和天冬酰胺中，桑优先储存在精氨酸和谷氨酰胺中，而皱叶狗尾草优先储存在赖氨酸和谷氨酰胺中;Nasholm等发现灌木在高氮环境中更容易累积精氨酸和谷氨酰胺，而草本植物更容易积累天冬酰胺和谷氨酰胺。已有研究表明：对所有植物整体分析时往往会淡化或掩盖了植物性状对环境的响应信号，而以生活型或功能型分类进行分析时，其相关系数明显增加。因此，对不同植物加以区分，明确不同生活型、不同功能型植物的氨基酸变化规律是探讨生态系统水平药用植物氨基酸-环境关系的关键。

3 氨基酸分析测试方法

氨基酸的分析检测是监控各类植物药材及中药制剂有效成分的重要手段。近年来，随着仪器分析灵敏度的不断提高，氨基酸分析无论检测手段还是衍生方法均趋于完善。本文综述了氨基酸自动分析仪、高效液相色谱、液质联用、气质联用、离子交换色谱及毛细管电泳等较常用的氨基酸检测分析技术的特点及在中药材方面的应用。

3.1 氨基酸自动分析技术

氨基酸自动分析仪具有灵敏度高、快速分析、结果准确等优点，是中药氨基酸分析的最常用方法。如刘继红等采用氨基酸自动分析仪检测了蜈蚣、全蝎、地龙3种动物中药材的氨基酸含量分布。赵丽采用高效氨基酸自动分析仪测定了蜂乳中17种氨基酸的含量。但氨基酸自动分析仪存在管路较细、结构复杂、受缓冲液pH影响较大等缺点;并且不同仪器测定的氨基酸谱图可能存在差异，该仪器较昂贵，排放的有机溶剂也易造成环境污染。

3.2 离子交换色谱技术

阳离子交换色谱技术是最早的氨基酸分析方法，并且可避免其他物质的干扰，适合分析检测复杂样品中的氨基酸，具有重现性好、准确度高的特点，适用于大多数氨基酸的测定。但此法对衍生反应条件要求苛刻，并且此方法灵敏度低，一般为100 pmol级别。近年来用荧光胺或邻苯二甲醛替代茚三酮，反应的灵敏度已得到大幅度的提高。

阴离子交换色谱检测法是近年发展起来的一种氨基酸直接分析方法。本方法避免了衍生化反应带来的许多问题，具有分辨率高、重复性好、定性定量准确、费用较低等优点。缺点主要是电极难以清理，难以重复利用。在应用方面，钟天华等采用阴离子交换色谱法分析了金线莲中的游离氨基酸，共检测出17种氨基酸。

3.3 高效液相色谱技术

反相高效液相色谱是中药氨基酸检测最为常用的高效液相色谱技术，具有灵敏度高、分析时间短、衍生试剂种类多样等优点，目前已逐步取代柱后茚三酮衍生化离子交换色譜法。该方法一般采用C18或C8键合硅胶为固定相，非极性溶剂/弱酸盐缓冲液为流动相，通过选择适当的衍生剂，调节pH、流动相极性、流速、柱温等，使氨基酸衍生物可以在不同时间从键合硅胶柱上洗脱下来，进而达到分离氨基酸的效果。

在应用方面，王翠芬等采用Hypersil C18色谱柱，梯度洗脱，测定了阿胶中6种氨基酸，表明此方法可用于阿胶制剂的质量控制和检验。在中药复方制剂分析方面，汪家春等采用C18反相柱梯度分离，用外标法测定冬虫夏草口服液中23种游离氨基酸。

3.4 气相色谱-质谱联用技术

气相色谱法是一种简单有效的定性、定量手段，前处理方法简单，线性范围较宽，且线性良好。不仅具有分离时间短、柱效高等特点，更重要的是可和质谱仪联用。在测定氨基酸时，将氨基酸衍生为易挥发但又不容易发生分解的衍生物，衍生化反应灵敏，可在水中发生反应，色谱柱寿命长，测定费用低，但缺点是与羟基、吲哚基反应不彻底。

在应用方面，张佳等建立了气相色谱-质谱联用技术测定茶叶中游离氨基酸的方法。张红漫等采用该方法定性定量分析沙苑子中的氨基酸。周芳等采用该方法测定了4个不同产地的杜仲叶中氨基酸含量，共检测出15种氨基酸。

3.5 液相色谱-质谱联用技术

液相色谱-质谱联用技术具有较高的灵敏度和选择性，具有方便、简洁、快速等优点。并且随着同位素稀释质谱法的应用，可进一步提高氨基酸分析的准确度和精确度。目前采用液相色谱-质谱联用技术可检测中药材中痕量氨基酸，弥补高效液相色谱技术的缺陷。如采用液相色谱-质谱联用技术检测烟草中的20种游离氨基酸等。

3.6 毛细管电泳法

毛细管电泳法是继高效液相色谱技术之后发展起来的一种新兴的分离分析方法。利用石英毛细管在电场的作用下，不同样品迁移速度的不同，而达到分离的目的。本方法可与质谱联用进行检测，可用于复杂样品中氨基酸的分析，具有分离效率高、分析速度快、样品及试剂用量少等特点，可用于质量控制为目的的中药制剂中氨基酸成分的定量测定。在中药材应用方面，丁娟娟等使用毛细管电泳-荧光检测法测定中药制剂中氨基酸成分，衍生的5种氨基酸在50min内可得到很好的分离和测定。

总之，氨基酸的检测分析方法研究虽取得了很大进展，但每种检测分析方法各有其利弊，选择合适的分析方法需综合考虑多种因素的影响。由于中药中氨基酸的种类较多，并且不同产地、不同发育阶段、不同器官的氨基酸含量均有差异，因而氨基酸含量测定在控制中药材质量、打击假冒伪劣产品等领域有很好的应用前景。

4 研究不足及展望

截至目前，学术界对植物药材氨基酸含量的研究虽取得了一些进展，但研究的氨基酸种类有限，对药材中人体必需氨基酸含量的研究较多，而对结合氨基酸研究较少;对不同生境的药用植物中氨基酸的变化规律没有从氨基酸的结构和功能方面加以区分研究;对不同植物氨基酸含量对环境的响应规律也缺乏深入探讨。特别是在药用植物的氨基酸含量与环境因子的关系方面研究很少，对全球变化背景下的药材氨基酸变化规律尚不清楚。

工业革命以来，伴随着人类社会的飞速发展，全球变暖、CO2浓度升高、氮沉降增加、紫外线增加、土壤侵蚀和海平面上升等全球变化现象越发明显，这些变化正深刻改变着各类生态系统的养分利用情况，进而改变植物的生长状况。在此背景下，全球变化的生态学效应越来越受到全世界各领域科学家的关注。近年来国内外相继建成多个全球变化野外观测和实验平台，通过人工实验模拟全球变化对生态系统的影响，但在药用植物方面报道不是很多，对全球变化情景下药材的氨基酸含量会如何变化尚不清楚，匮待加强。

[参考文献]

[1] Miflin B J， Lea P J. Amino acid metabolism. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology，2003（01）.

[2] 王镜岩，朱圣庚，徐长法.生物化学（第三版）[M].高等教育出版社，2002.

[3] 范镇基.应重视中药成分中的氨基酸[J].中成药研究，1988（06）.

[4] 赵克斌，杨海平.几种中草药水提取液中氨基酸的分析研究[J].临床医药实践，1998（03）.

[5] 郭亚力，李聪，马衡.中草药中水解氨基酸与药植物科属关系的初步研究[J].红河学院学报，1992（02）.

[6] 陈秋林，姚成.薄荷中微量元素的测定[J].广东微量元素科学，2003（09）.

[7] 鲁京兰，许明子，刘宪虎，等.高山红景天中必需氨基酸的分布特点[J].北方园艺，2011（22）.

[8] 张永清.北沙参根中化学成分分布规律探讨[J].山东中医药大学学报，2002（03）.

[9] 李曼玲，刘美兰.中药炮制常用辅料中的氨基酸和微量元素[J].中国中药杂志， 1990（03）.

[10] 邹卫宁，钟桂英.炮制对中药成分的影响[J].黑龙江医学，1998（02）.

[11] 王艳杰，董欣，刘晓波，等.斑蝥炮制前后蛋白质及氨基酸含量测定[J].吉林中医药， 2010（10）.

[12] 王斌，张腾霄，宋相周，等.不同产地板蓝根中多糖及总氨基酸含量的分析比较[J].南方农业学报，2014（01）.

[13] 张敏红，李美琴.麦冬类药材氨基酸分析[J].现代中药研究与实践， 2000（02）.

[14] 高喜凤.对比不同产地的泽泻中氨基酸的种类和含量[J].当代医药论丛，2017（13）.

[15] Raiford D W. Do amino acid biosynthetic costs constrain protein evolution in Saccharomyces cerevisiae[J]. Journal of Molecular Evolution， 2008（06）.

[16] Zhang H， Wang Y R， Li J， et al. Biosynthetic energy cost for amino acids decreases in cancer evolution[J].Nature Communications，2018（01）.

[17] Noguchi Y， Zhang Q W， Sugimoto T， et al. Network analysis of plasma and tissue amino acids and the generation of an amino index for potential diagnostic use[J]. American Journal of Clinical Nutrition，2006（08）.

[18] 高玉葆，任安芝，刘峰，等.黑麦草叶内游离脯氨酸含量对于不同类型和强度的水分胁迫的生理生态响应[J].植物生态学报，1999（03）.

[19] 高肖飞.植物叶片中游离氨基酸的测定及其对大气氮沉降的响应[D].南昌大学，2015.

[20] Nasholm T， Edfast A B， Ericsson A， et al. Accumulation of amino acids in some boreal forest plants in response to increased nitrogen availability[J]. New Phytologist， 1994（01）.

[21] Ma J J， Ji C J， Han M， et al. Comparative analyses of leaf anatomy of dicotyledonous species in Tibetan and Inner Mongolian grasslands[J].Science China Life Sciences，2012（01）.

[22] 刘继红，尚娟，贾斌， 等. 蜈蚣、全蝎、地龙氨基酸含量测定[J].郑州大学学报，2005（03）.

[23] 赵丽.蜂王浆中氨基酸含量的测定[J].食品研究与开发，2014（05）.

[24] 姜涛，冯永健，何学超，等.氨基酸自动分析仪快速分析方法的研究[J].化学研究与应用， 2012（07）.

[25] 暴海霞， 戴新华. 氨基酸检测方法的进展和现状[J].化学试剂，2013（07）.

[26] 钟天华，黄丽英，房静.阴离子色谱-积分脉冲安剖法测定珍惜药材金线莲中游离氨基酸[J]. 分析测试技术与仪器， 2011（02）.

[27] 王翠芬，吕彩莲，彭思梅，等. HPLC法测定阿胶中6种氨基酸的含量[J].中国现代药物， 2014（09）.

[28] 汪家春，陈雅琳，杨睿倩.冬虫夏草口服液游离氨基酸和微量元素的分析比较[J].生物技术通讯，2013（03）.

[29] 张佳，王川丕，阮建云. GC-MS及GC测定茶叶中主要游离氨基酸的方法研究[J].茶叶科学，2010（06）.

[30] 张红漫，于文涛，欧阳平凯，等.气相色谱-质谱法测定中药沙菀子中的氨基酸[J].氨基酸和生物资源，2004（02）.

[31] 周芳，刘韶，邓梦茹，等.GS-MS/SIM法测定不同产地杜仲叶中的氨基酸[J].中南药学，2012（04）.

[32] 黄翼飞，胡静.液相色譜-电喷雾离子阱串联质谱同时分析烟草中的20种游离氨基酸[J].色谱，2010（06）.

[33] 陈久武，王志强.毛细管电泳在氨基酸分析检测中的应用进展[J].氨基酸和生物资源，2004（03）.

[34] 丁娟娟，金葆康，康经武.毛细管电泳-激光诱导荧光用于中药制剂中氨基酸成分的分析[J].化学学报，2009（09）.

[35] IPCC. Climate Change 2013： The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovern-mental Panel on Climate Change. Cambridge University Press， Cambridge， United Kingdom， 2013， 1535 pp.

[36] Tian D， Du E Z， Jiang L， et al. Responses of forest ecosystems to increasing N deposition in China： A critical review[J].Environmental Pollution，2018（24）.

[37] Wright RF， Rasmussen L.Introduction to the NITREX and EXMAN projects[J]. Forest Ecology and Management，1998（1-3）.