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目的:砂仁作为大宗常用的中药材,市场需求量大。但目前我国砂仁销售市场较为混乱,市场上存在大量东南亚进口的劣质砂仁,对我国优质、道地砂仁药材的种植及销售造成极大冲击,严重影响砂仁临床用药的安全性和有效性。本研究基于"辨状论质",将智能感官技术(电子鼻、电子舌)和现代色谱分析技术(气质联用、液质联用)相结合,实现砂仁药材气、味的模糊信息数字化,从外观性状、化学指纹图谱、气味特征数值化、应用质谱技术进行的多成分定性分析和药效活性等方面综合评价砂仁药材的质量,同时建立砂仁药材的电子鼻、电子舌快速鉴定方法,为进一步提高砂仁药材的质量评价标准提供依据,以推动砂仁药材的资源开发及品种保护。方法:1.砂仁产地、市场调查与性状鉴别。通过产地采集,市场购买等方式,收集有代表性的进口、国产砂仁药材共22批;采用传统经验鉴别方法,邀请多名中药鉴定专家对收集到的砂仁进行性状鉴别和等级评定。2.基于化学成分的砂仁质量评价研究。通过测定22批砂仁样品中挥发油、乙酸龙脑酯和槲皮苷等成分的含量,建立砂仁的高效薄层色谱指纹图谱等研究,对所收集的砂仁样品进行质量评价。3.基于砂仁药材原粉"气"的比较研究。采用电子鼻及自动顶空-气相色谱-质谱联用(HS-GC/MS)分析技术分别从整体香气轮廓和具体香气成分两个方面分析砂仁中的香气物质,采用双标图分析样品-传感器-挥发性化合物三者之间的联系,建立客观、快速、数字化的砂仁电子鼻分析的质量评价方法。4.基于砂仁水提物"味"的比较研究。采用电子舌分析砂仁水提物并结合统计分析对砂仁样品的"味"进行表征;采用高效液相色谱-串联四级杆飞行时间质谱(HPLC-Quard TOF-MS/MS)对不同产地砂仁水提物的化学组成进行比较分析,提取不同产地砂仁水提物的特征性成分,为阐明砂仁水提物"味"的物质基础提供实验依据。5.云南阳春砂和缅甸砂仁水提物对人胃癌细胞SGC-7901凋亡影响的比较研究利用四甲基偶氮唑蓝(MTT)法比较云南砂仁和缅甸砂仁的水提物对SGC-7901人胃癌细胞增殖的抑制作用,Hoechst33342染色后置荧光显微镜观察SGC-7901细胞凋亡特性,利用流式细胞术检测砂仁水提物诱导SGC-7901细胞凋亡和周期变化的影响。成果:1.本研究共收集到砂仁药材22批,其中云南阳春砂7批,广东阳春砂4批,缅甸的长序砂仁6批,越南的珠母砂3批,老挝的阳春砂和绿壳砂各1批。调查结果表明近年来广东和云南的阳春砂产量和种植面积减少,导致价格持续走高,但药材市场上销售的砂仁多为东南亚进口砂仁,价格较低。本研究采用性状鉴别法对22批砂仁药材进行初步的质量评价,将各批次砂仁分为三个等级:第一等级砂仁果实卵圆形饱满,表面软毛刺密生,种子团油润软粘,气浓,口尝辛凉感明显,有辛辣感。广东和云南阳春砂均为第一等级;第二等级砂仁果实卵圆形饱满度不够,表面软毛刺较少,种子团油润度较低,有香气,口尝辛凉感较轻。老挝两批引种的阳春砂和绿壳砂为第二等级;第三等级砂仁果实长圆形果皮硬,毛刺短且少,种子团干瘪,气无,口尝没有辛凉感。缅甸砂仁和越南砂仁均为第三等级。2.主要药效成分含量测定结果显示,云南和广东产的阳春砂挥发油含量均比进口砂仁高,道地产区金花坑的阳春砂挥发油含量最高,达到7.7±0.2%,而缅甸砂仁中有5批不合格;云南和广东产的阳春砂乙酸龙脑酯含量比进口砂仁要高,而缅甸砂仁中有6批含量不合格;各批次砂仁药材间的槲皮苷HPLC含量测定结果无明显规律性,含量范围在0.0098-0.0682mg/g之间。本研究所建立的砂仁高效薄层指纹图谱能直观看到各批次砂仁在指标成分相对含量上的差异。相似度评价、聚类分析和主成分分析(PCA,principal component analysis)结果一致,将砂仁药材分为3类,其中广东和云南阳春砂的整体化学成分接近,缅甸砂仁和阳春砂仁整体化学成分差别最大。3.电子鼻的PCA分析结果显示,不同来源的砂仁能较好地被区分,识别指数达到83.90%,国产阳春砂归为一类,进口砂为一类;HS-GC/MS分析共鉴别包含萜烯、酯、醇、酮及烷烃类等70种挥发性化合物,各类成分及其含量在不同来源的砂仁中有明显不同,分类结果与电子鼻分析结果一致;PLS双标图显示传感器S14和S8/S6/S3与萜烯类、酯类和醇类成分的高度相关性揭示了传感器与香气物质之间的内在关系。4.电子舌的PCA分析结果显示,电子舌能区分砂仁药材伪品艳山姜,但对不同产地不同品种的砂仁药材区分效果不理想;本研究采用高效液相色谱-串联四级杆飞行时间高分辨质谱技术对不同产区砂仁药材水提物进行研究,结果表明不同产区砂仁药材能被正确区分开,分类结果一定程度上反映了砂仁药材在地区间的差异性,共获得26种差异性成分,初步推断出其中11种差异化合物,包括叶枝衫香豆素,染料木苷,(1R S.5S)-6-oxa-3-azabicyclo[3.1.0]hexane-2-carboxylic acid,1,6-脱水-β-D-葡萄糖,香草酸-1-β-D葡萄糖酯苷,龙胆酸,对羟基苯甲酸,表儿茶素,异槲皮苷,槲皮苷,3,5-Dihydroxy-7-(4"-hydroxy-3"-methoxyphenyl)-1-(3’,4’-dihydroxyphenyl)heptane。5.云南阳春砂和缅甸砂仁的水提物均能抑制SGC-7901肿瘤细胞的增殖,有浓度依赖性,MTT法、Hoechst33342染色法和流式细胞仪测细胞凋亡结果都显示云南阳春砂水提物对SGC-7901肿瘤细胞增殖的抑制作用比缅甸砂仁水提物的强,细胞周期实验结果提示云南砂仁水提物将SGC-7901细胞阻滞于G2/M期,而缅甸砂仁水提物则阻滞于S期。结论:本研究基于"辨状论质",围绕砂仁药材的性状、气味和滋味等三个方面,采用智能感观技术电子鼻和电子舌并结合现代色谱分析技术对其进行了整体质量评价,并对优选得到的云南阳春砂和品质较差的进口缅甸砂仁进行了药效对比实验研究。研究结果显示优质的砂仁药材果实外观呈卵圆形,顶端有果柄连接,表面棕褐色,有不明显的三棱,密布呈圆形的软毛刺,气味香浓,口尝甘、辛、酸、苦、咸五味俱全,有辛凉感,微苦。本研究采用的电子鼻提取砂仁药材香气的特征参数,建立品质与嗅觉信息之间耦合的关系,使砂仁的香气信息实现了数字化,使传统性状鉴别经验科学化和客观化。研究结果表明云南阳春砂与广东道地药材阳春砂在感官性状、整体化学成分上无明显差异,品质极为接近,而进口砂仁价格虽然价格便宜但在外观性状、整体化学成分、药效等方面均与阳春砂相差甚远。近年来云南省在砂仁种植上的管理日渐规范化,加上地理环境的种植优势,云南地区的砂仁产量大,价格适中,本论文为推动云南省砂仁药材的资源开发提供了理论依据。