炮姜炮制過程中6-姜酚的轉(zhuǎn)化規(guī)律及抗氧化活性變化研究

王學(xué)芹，卜 超，顧從文，黃保生，韓燕全，洪 燕，吳德玲

1安徽中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院 國家中醫(yī)藥管理局中藥制劑三級實驗室，合肥 230031；2安徽中醫(yī)藥大學(xué) 中藥復(fù)方安徽省重點實驗室，合肥 230012

干姜為姜科植物姜ZingiberofficinaleRose.的干燥根莖，味辛，性溫，具有溫中散寒，回陽通脈，溫肺化飲的功效[1]。炮姜是其臨床常用的炮制品，經(jīng)砂燙炮制后可以緩和干姜的辛辣之性，并增加其溫經(jīng)止血之功效。研究表明，姜酚類成分是姜中主要的辛辣和活性成分，包括6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚和12-姜酚等數(shù)十種，其具有抗氧化、抗炎解熱、神經(jīng)保護(hù)和抗腫瘤等多種藥理活性[2-5]。姜中姜酚類成分以6-姜酚含量最高，也是《中國藥典》2020版中生姜、干姜和炮姜含量測定的指標(biāo)成分?？寡趸钚允?-姜酚具有的主要藥理活性之一，6-姜酚分子結(jié)構(gòu)中具有β-羥基酮以及酚羥基的結(jié)構(gòu)，因此在清除羥基自由基、超氧自由基以及脂質(zhì)過氧化物等方面具有很好的效果，還能有效的保護(hù)過氧化氫所致的DNA損傷，是一種性質(zhì)優(yōu)良的天然抗氧化劑[6,7]。課題組前期對干姜炮制前后的化學(xué)成分的定性和定量分析結(jié)果表明，干姜在炮制成炮姜后，姜酚類成分含量明顯降低，其中，6-姜酚的含量降低在15%～42%之間；而6-姜烯酚、8-姜烯酚和10-姜烯酚等成分含量則顯著升高，且在炮制過程中會有新成分姜酮的產(chǎn)生[8]。但是，炮制對炮姜姜酚成分轉(zhuǎn)化的規(guī)律及其活性影響等尚不完全明確，值得進(jìn)一步研究。

干姜炮制成炮姜后，由于其所含姜酚類成分的“質(zhì)”“量”變化，藥效作用也發(fā)生了相應(yīng)的轉(zhuǎn)變。為了探討炮姜炮制過程中姜酚類成分的轉(zhuǎn)化規(guī)律以及其成分轉(zhuǎn)化對活性的影響，本實驗通過測定不同砂燙工藝的炮姜樣品中6-姜酚、6-姜烯酚和姜酮的含量變化，結(jié)合6-姜酚單體模擬炮制方法，探討6-姜酚及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物6-姜烯酚、姜酮隨炮制時間和炮制溫度的變化規(guī)律；同時，采用體外抗氧化的方法，初步驗證成分轉(zhuǎn)化與抗氧化活性的相關(guān)性，以期能為揭示炮姜的炮制機(jī)理提供依據(jù)。

1 材料

1.1 儀器

Waters Acquity UPLC超高效液相色譜儀(美國Waters 公司)；分析天平(1/10萬，上海梅特勒-托利多有限公司，ME55)；超聲波清洗儀(江蘇省昆山超聲儀器有限公司，KQ-300DE)；離心機(jī)(科大創(chuàng)新股份有限公司中傳分公司，KDC-16H)；酶標(biāo)儀(Thermo Fisher Scientific，1510-02261C)。

1.2 試藥

6-姜酚(純度≥ 98.0%，批號13012303)、6-姜烯酚(純度為≥ 98.0%，批號DST190623-030)、姜酮(純度為≥ 98.0%，批號DST190513-032)對照品均購于成都德思特生物技術(shù)有限公司；色譜級甲醇(Sigma，批號67-56-1)；色譜級乙腈(Sigma，批號75-05-8)；屈臣氏蒸餾水(廣州屈臣氏食品飲料有限公司，批號20210302)；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH，上海源葉生物科技有限公司，批號TN1121CB14)；2,2′-聯(lián)氨雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS，批號HA23)、2,4,6-三吡啶基三嗪(TPTZ，批號D1417044)均購于上海笛柏生物科技有限公司。

干姜飲片購于銅陵禾田中藥飲片股份有限公司(批號20191012)，經(jīng)本文通訊作者安徽中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院韓燕全主任中藥師鑒定符合《中國藥典》2020版項下性狀鑒別規(guī)定。

2 方法與結(jié)果

2.1 不同砂燙工藝對干姜中6-姜酚、6-姜烯酚及姜酮含量的影響

2.1.1 樣品的制備

稱取凈干姜飲片每份100 g，共計10份。留取一份備用，其余參考課題組前期的研究方法[9]，于(170 ± 2)、(190 ± 2)、(210 ± 2)℃分別砂燙6、7、8 min，制備成不同工藝的炮姜(見表1)。實驗中測定離鍋底1.0 cm處溫度設(shè)定為砂燙溫度，不斷翻炒至試驗設(shè)定時間，急出鍋，篩去砂子，放涼，粉碎，過40目篩，即得不同砂燙工藝的炮姜樣品粉末，實驗重復(fù)進(jìn)行兩次，結(jié)果取平均值。

表1 干姜和不同砂燙工藝的炮姜樣品

2.1.2 對照品溶液的制備

精密稱取6-姜酚、6-姜烯酚、姜酮對照品適量，加甲醇制成每1 mL含6-姜酚0.831 mg、6-姜烯酚0.434 mg、姜酮0.170 mg的對照品儲備液，精密移取上述對照品儲備液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 mL 置于10 mL量瓶中，加甲醇定容至刻度，搖勻，得到系列濃度的混合對照品溶液。

2.1.3 供試品溶液制備

取干姜和不同砂燙工藝的炮姜樣品粉末(過40目篩)約0.5 g，精密稱定，置具塞錐形瓶中，精密加入甲醇20 mL，稱定重量，超聲處理(功率150 W，頻率40 kHz)30 min，放冷，再稱定重量，用甲醇補(bǔ)足減失的重量，搖勻，濾過，取續(xù)濾液，即得。

2.1.4 色譜條件

色譜條件：Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18色譜柱(2.1 × 100 mm，1.8 μm)；乙腈(A)-水溶液(B)為流動相，梯度洗脫：0～12 min，10%→75% A；12～17 min，75% A；17～18 min，75%→90% A；18～22 min，90% A；22～23 min，90%→10% A，23～25 min，10% A，檢測波長為280 nm，流速為0.25 mL/min，柱溫為30 ℃，進(jìn)樣量：2 μL，UPLC圖見圖1。

圖1 干姜(S1)、炮姜(S2)和混合對照品(S3)的UPLC圖

2.1.5 方法學(xué)考察

2.1.5.1 檢測限與定量限

分別取6-姜酚、6-姜烯酚、姜酮對照品溶液適量，加入甲醇溶液逐步稀釋，以信噪比 3∶1時對應(yīng)對照品濃度為檢測限(limit of detection，LOD)，以信噪比10∶1時對應(yīng)對照品濃度為定量限(limit of quantitation，LOQ)進(jìn)行測定，結(jié)果見表2。

2.1.5.2 線性關(guān)系考察

分別精密吸取“2.1.2”項下不同質(zhì)量濃度的混合對照品溶液，按“2.1.4”項下色譜條件檢測，測定峰面積，以6-姜酚、6-姜烯酚、姜酮的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(X)，色譜峰面積(Y)為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算回歸方程，回歸方程見表2。

表2 6-姜酚、6-姜烯酚和姜酮的線性回歸方程

2.1.5.3 精密度試驗

精密吸取“2.1.2”項下混合對照品溶液2 μL，按“2.1.4”項下色譜條件連續(xù)進(jìn)樣6次，計算6-姜酚、6-姜烯酚、姜酮峰面積的RSD分別為0.96%、0.73%、0.18%，表明儀器精密度良好。

2.1.5.4 穩(wěn)定性試驗

取10號(J10)供試品溶液，按“2.1.4”項下色譜條件，分別在0、2、4、8、12、24 h進(jìn)樣測定，計算6-姜酚、6-姜烯酚、姜酮的峰面積的RSD分別為2.50%、2.26%、3.16%，表明樣品中這三種姜酚類成分在24 h內(nèi)穩(wěn)定性良好。

2.1.5.5 重復(fù)性試驗

取5號(J5)炮姜樣品粉末，按“2.1.3”項下制備方法制備6份供試品，再按“2.1.4”項下條件測定，計算6-姜酚、6-姜烯酚、姜酮含量的平均值分別為5.02、1.03、0.09 mg/g，RSD分別為1.67%、1.56%、2.58%，表明該方法重復(fù)性良好。

2.1.5.6 加樣回收試驗

取6號(J6)炮姜樣品粉末0.25 g左右，精密稱定，共 6 份，加入各對照品母液適量，按“2.1.3”項下方法制備供試品溶液，按“2.1.4”項下色譜條件測定，計算加樣回收率和RSD值，結(jié)果見表3。

表3 6-姜酚、6-姜烯酚和姜酮的加樣回收率實驗結(jié)果

2.1.6 樣品含量測定

取“2.1.3”項下的供試品溶液，按“2.1.4”項下色譜條件測定，進(jìn)樣量為2 μL，根據(jù)外標(biāo)法計算6-姜酚、6-姜烯酚、姜酮的含量，結(jié)果見表4。

表4 不同砂燙溫度和時間對干姜中6-姜酚、6-姜烯酚及姜酮含量的影響(n=2)

結(jié)果表明，隨著砂燙時間的延長和溫度的升高，6-姜酚含量逐漸降低，6-姜烯酚和姜酮的含量逐漸升高。其中，干姜樣品和(170±2)℃砂燙6 min的炮姜樣品中均未檢測到姜酮，在溫度和時間達(dá)到一定程度，即(170±2)℃砂燙7 min和(190±2)℃砂燙6 min時才檢測到姜酮的產(chǎn)生，說明姜酮為干姜經(jīng)炮制后新生成的成分。

2.2 模擬炮制對6-姜酚及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物6-姜烯酚、姜酮含量的影響

2.2.1 6-姜酚模擬炮制供試品的制備

精密稱定6-姜酚對照品 5 mg左右，共21份，置于10 mL容量瓶中，留取一份備用，其余于170、190、210、230 ℃下，分別油浴4、6、8、10、12 min，放冷，加甲醇溶解定容，即得6-姜酚模擬炮制的供試品溶液。

2.2.2 6-姜酚模擬炮制產(chǎn)物的含量測定

取“2.2.1”項下的供試品溶液，按“2.1.4”的色譜條件進(jìn)樣，6-姜酚和其模擬炮制品的代表性UPLC圖見圖2，S2～S5分別為6-姜酚170、190、210、230 ℃油浴8 min的模擬炮制品。

圖2 6-姜酚(S1)和模擬炮制品(S2～S5)的代表性UPLC圖

通過計算6-姜酚模擬炮制品中6-姜酚及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物6-姜烯酚和姜酮的含量，以含量對炮制溫度和時間作圖，得三種成分含量隨炮制時間、溫度的變化趨勢圖，結(jié)果見圖3。

圖3 6-姜酚、6-姜烯酚和姜酮含量變化趨勢(n=2)

圖3結(jié)果顯示，6-姜酚、6-姜烯酚和姜酮的含量隨油浴時間和油浴溫度的變化呈現(xiàn)一定的量變規(guī)律。圖3A可見，6-姜酚在油浴溫度為170 ℃時，隨著油浴時間的延長，含量呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢；油浴溫度達(dá)到190 ℃、6 min時下降趨勢開始加快，當(dāng)溫度達(dá)到230 ℃以上時，6-姜酚含量呈現(xiàn)加快下降趨勢，但6 min之后降低幅度較平緩。

由圖3B可見，6-姜烯酚含量在190 ℃以內(nèi)時，隨著油浴時間的延長逐漸上升，在10 min時達(dá)到平臺期，當(dāng)溫度在210 ℃以上時，上升趨勢進(jìn)一步加快，但在6 min左右時開始呈現(xiàn)下降趨勢；姜酮的量變規(guī)律如圖3C所見，當(dāng)油浴溫度在190 ℃以內(nèi)時，隨著油浴時間的延長呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢，當(dāng)溫度在210 ℃以上時，姜酮的上升速率開始加快，且210 ℃和230 ℃均在10 min 時開始下降。

2.2.3 6-姜酚模擬炮制結(jié)果分析

根據(jù)文獻(xiàn)報道，姜烯酚類成分尤其是6-姜烯酚主要存在于干姜中，生姜中含量較少[10,11]。這可能與生姜在干燥過程中姜酚類成分發(fā)生脫水反應(yīng)生成姜烯酚類有關(guān)，而姜酮只有在加工成炮姜過程中才出現(xiàn)，表明姜酮的產(chǎn)生需要達(dá)到一定的溫度和時間。本實驗?zāi)M炮制的結(jié)果證實了6-姜酚在油浴加熱后生成了6-姜烯酚和姜酮，如圖2和圖3可見，其主要機(jī)理是6-姜酚在一定溫度下會發(fā)生脫水反應(yīng)而生成6-姜烯酚，而在溫度達(dá)到210 ℃左右時，可引發(fā)逆羥醛縮合反應(yīng)生成姜酮和己醛[12]。6-姜酚的轉(zhuǎn)化機(jī)理見圖4。

圖4 6-姜酚轉(zhuǎn)化機(jī)理圖

2.3 抗氧化活性測定

2.3.1 供試品溶液的制備

按照“2.1.3”方法制備不同砂燙工藝的炮姜樣品供試品溶液，按照“2.2.1”的方法制備6-姜酚模擬炮制產(chǎn)物供試品溶液，再用甲醇分別稀釋至1 mg/mL和30 μg/mL。

2.3.2 DPPH自由基清除活性

參考文獻(xiàn)的方法，稍加改進(jìn)[13]。在96孔板中分別加入100 μL 0.1 mmol/L的DPPH-甲醇溶液和100 μL“2.3.1”項下供試品溶液，充分混勻，置酶標(biāo)儀中避光孵育30 min，在517 nm 測定反應(yīng)溶液的吸光度值(A)，以100 μL甲醇和100 μL供試品溶液為對照組(A1)。以100 μL DPPH溶液和100 μL甲醇為空白組(A0)。每組平行設(shè)置三個復(fù)孔，按清除率公式計算各樣品的清除率：DPPH清除率=[1-(A-A1)/A0]×100%，結(jié)果見圖5。

圖5 不同砂燙工藝的炮姜樣品和6-姜酚模擬炮制產(chǎn)物對DPPH的清除作用

炮姜樣品和6-姜酚模擬炮制產(chǎn)物的DPPH清除率均隨炮制時間的延長和溫度的升高逐漸降低。由圖5A所示，當(dāng)砂溫度在190 ℃、時間7 min以內(nèi)時，炮姜樣品的DPPH清除率會緩慢降低，當(dāng)溫度在210 ℃、時間8 min以上時，DPPH清除率則會顯著降低；由圖5B所示，6-姜酚模擬炮制產(chǎn)物比炮姜樣品更易受溫度和時間的影響，其DPPH清除率在油浴190 ℃、4 min時即出現(xiàn)顯著下降變化。

2.3.3 ABTS 自由基清除活性

參考文獻(xiàn)的方法，稍加改進(jìn)[14]。將7.4 mmol/L ABTS溶液與2.6 mmol/L過硫酸鉀溶液混合，置于暗處孵育12 h，得ABTS儲備液。使用前將ABTS儲備液用蒸餾水稀釋至ABTS工作液。在96孔板中分別加入20 μL供試品溶液和180 μL的ABTS工作液，于室溫孵育6 min后，在734 nm處測量反應(yīng)溶液的吸光度值(A)，以20 μL供試品溶液和180 μL蒸餾水為對照組(A1)，以20 μL ABTS和180 μL蒸餾水為空白組(A0)，按清除率公式計算各樣品的清除率：ABTS清除率=[1-(A-A1)/A0]×100%，結(jié)果見圖6。

圖6 不同砂燙工藝的炮姜樣品和6-姜酚模擬炮制產(chǎn)物對ABTS的清除作用

由圖6A所示，炮姜樣品的ABTS清除率變化趨勢與DPPH清除率結(jié)果相似，其中下降最顯著的為210 ℃砂燙8 min的炮姜樣品，下降了16.32%，相同時間下，溫度越高，ABTS清除率下降越顯著；由圖6B可見，6-姜酚模擬炮制產(chǎn)物的ABTS清除率變化趨勢總體呈逐漸下降的趨勢，并隨著油浴時間的延長和溫度的升高逐漸顯著。

2.3.4 總還原能力測定(FRAP法)

參考文獻(xiàn)的方法，稍加改進(jìn)[15]。將100 mL 300 mmol/L乙酸鹽緩沖液，10 mL 10 mmol/L TPTZ工作液，10 mL 20 mmol/L FeCl3溶液混合，避光保存，得FRAP工作液，于96孔板中分別加入20 μL供試品溶液和180 μL的FRAP工作液，振搖混勻，在室溫下反應(yīng)30 min，于593 nm處測定吸光度值(A樣)；以甲醇為空白組記(A0)。

以不同濃度FeSO4溶液的吸光度值為縱坐標(biāo)，質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪標(biāo)準(zhǔn)曲線，F(xiàn)eSO4的回歸方程為A= 0.837 5X+ 0.057 3(r= 0.999 1)，在質(zhì)量濃度為0.239～1.217范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。以公式A=A樣-A0計算，代入上述標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算FeSO4當(dāng)量，結(jié)果見圖7。

圖7 不同砂燙工藝的炮姜樣品和6-姜酚模擬炮制產(chǎn)物的總還原能力

由圖7A所示，炮姜樣品的總還原能力的變化趨勢與DPPH和ABTS清除率變化趨勢一致，210 ℃的炮姜樣品的總還原能力隨砂燙時間的延長逐漸降低后趨于穩(wěn)定；在圖7B中，模擬炮制產(chǎn)物的總還原能力在油浴時間較短時，沒有明顯的變化規(guī)律，當(dāng)油浴時間延長至10、12 min時，總還原能力才呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。

2.4 6-姜酚含量與抗氧化性相關(guān)性分析

為了排除干姜和炮姜樣品中其他成分對抗氧化活性的影響，實驗以6-姜酚及其模擬炮制產(chǎn)物作為研究對象，采用SPSS 23.0軟件對模擬炮制產(chǎn)物中6-姜酚含量與DPPH清除率、ABTS清除率和總還原能力等抗氧化性指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，Prism graphpad 8.0.1繪圖，結(jié)果見表5和圖8。

表5 6-姜酚含量與抗氧化性相關(guān)性分析

圖8 6-姜酚含量與抗氧化性相關(guān)性分析熱圖

由表5和圖8可知，6-姜酚含量與ABTS清除率在0.01水平極顯著正相關(guān)，6-姜酚含量與DPPH清除率、FRAP 清除率在0.05水平顯著正相關(guān)，因此6-姜酚含量與抗氧化性之間存在相關(guān)性。

3 討論與結(jié)論

課題組前期在炮制溫度180～200 ℃，炮制時間6、7、8 min中優(yōu)選炮姜的炮制工藝，本實驗在此基礎(chǔ)上選取了170±2、190±2、210±2 ℃分別炮制6、7、8 min的工藝，制備不同砂燙工藝的炮姜樣品。預(yù)實驗對6-姜酚模擬炮制的溫度和時間進(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)油浴溫度在170 ℃以下時，6-姜酚模擬炮制產(chǎn)物中未能檢測到姜酮，當(dāng)油浴溫度在250 ℃，油浴時間15 min時，6-姜酚模擬炮制產(chǎn)物已出現(xiàn)碳化現(xiàn)象，因此我們選取油浴溫度170、190、210、230 ℃，時間4、6、8、10、12 min 來作為6-姜酚模擬炮制的條件考察。

通過不同砂燙工藝炮姜樣品中6-姜酚含量及抗氧化活性結(jié)果分析，可以看出當(dāng)砂燙溫度在(190±2)℃、時間7 min以內(nèi)時，炮姜樣品的外觀符合炮制品質(zhì)量要求，其6-姜酚的含量也滿足炮姜的質(zhì)量控制要求，對抗氧化活性的影響也較小。因此，在確定炮姜的炮制工藝時，砂燙溫度應(yīng)選擇在190 ℃左右，砂燙時間7 min為宜，這與課題組前期優(yōu)選的炮姜炮制工藝195 ℃，7 min相近。6-姜酚模擬炮制結(jié)合體外抗氧化實驗的結(jié)果表明，其含量與抗氧化活性之間存在顯著正相關(guān)，即隨著炮制時間的延長和炮制溫度的升高，6-姜酚部分轉(zhuǎn)化為6-姜烯酚和姜酮，使得炮姜的抗氧化活性也逐漸降低減弱，這表明炮制加工會在一定程度上減弱炮姜樣品的抗氧化活性。

本文對6-姜酚模擬炮制產(chǎn)物中6-姜酚及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物6-姜烯酚和姜酮的量變規(guī)律及對抗氧化活性的影響進(jìn)行了初步研究，因6-姜酚含有酚羥基和β-羥基酮，有較明確的抗氧化活性，因此選擇了體外抗氧化這一指標(biāo)，能夠初步體現(xiàn)其活性變化。由于干姜炮制成炮姜，主要增強(qiáng)了其溫經(jīng)止血功效，我們后續(xù)將更有針對性地選擇與炮姜功效相關(guān)的指標(biāo)如凝血、止血等，通過細(xì)胞實驗和整體動物實驗綜合評價炮制過程中姜酚類成分轉(zhuǎn)化對炮姜功效的影響。