非水毛细管电泳在中药分析中的应用
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丁香园
毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)自问世以来已有二十多年的使用历史，是一种新型的分离分析方法，其分离效率高，可广泛的应用于无机离子、糖类、氨基酸、药物的分离分析，尤其在生物大分子如多肽、蛋白质、核酸及DNA序列测定中已成为不可取代的重要手段。目前多在水溶液中完成，要求被分析物有一定的亲水性，使应用受到了限制。非水毛细管电泳(nonaqueous capillary electrophoresis, NACE)法是CE中的一个分支，使用非水溶剂作为电泳介质，扩展了毛细管电泳技术可分析对象的范围，使很多疏水化合物有可能用毛细管电泳技术分析。1984年，Walbrobel等首次提出采用非水毛细管电泳的方法，以含盐酸、高氯酸化四甲基胺等电解质的乙腈作为电泳介质对喹啉衍生物进行分离[1]。随着分析工作者的不断研究，现在非水毛细管电泳已成功的对药物及其代谢物、手性物质、有机长链分子、无机离子、弱酸碱等进行了分离。
长期以来，应用于中药分析的方法多种多样，早期有重量法、容量法、滴定法、紫外检测法、红外检测法以及荧光分析法等，随着色谱技术的不断发展，中药分析中逐步引入了TLC、GC、HPLC等色谱方法。现在最常用的是GC和HPLC方法，有大量的文献报道。但是由于中药成分复杂，常有色素和其它物质的沉积，易污染色谱柱，缩短色谱柱的使用寿命。毛细管电泳逐渐进入了中药分析的领域，为中药分析开辟了一个新的天地，中药的有效成分中如生物碱、多糖等在非水毛细管电泳中已得到了良好的分离分析。尤其是当非水介质具有良好的挥发性时，NACE与MS的联用更显示了其独特的优越性。
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1、 NACE中毛细管的前处理 新毛细管柱可先用1mol/L的氢氧化钠水溶液和水先后各洗10min，再用欲使用的非水溶剂冲洗5min，最后用运行缓冲液冲洗2min。由于非水溶剂有挥发性，应常更换运行缓冲液。
2、 有机溶剂的选择 NACE中选择非水溶剂时应考虑多种因素的综合影响，包括溶剂的挥发性、介电常数和粘性、酸碱性、非水介质中的电渗流速度和Zeta电势等。最常用的有机溶剂为甲醇[2]、乙腈[3]、N—甲基甲酰胺、甲酰胺等，二甲亚砜、N,N—二甲基甲酰胺、N,N—二甲基乙酰胺、甲酰胺等也有人使用，在实际应用中，混合溶剂也较常见(如甲醇—乙腈[3，7])，能改善溶解性，分析更广范围的憎水物质。挥发性是NACE中有机溶剂选择的重要指标之一。挥发性较大时由于溶剂的挥发会导致溶液组成的改变，降低重现性，因此在使用挥发性强的溶剂时，必须注意样品池的密封性和分析时间。有机溶剂的介电常数和粘度对分离选择性的影响最为显著，因此有机溶剂的种类常常决定了分析的成败。有机溶剂的自身离解常数一般较大，且一般没有或很少有水对电解质质子迁移行为的均化作用，因此，理化性质接近的化合物的微小差别在非水溶剂中比在水中表现更明显，更利于良好的分离。Schwer等发现，在非水介质与水的混合介质中，随非水溶剂比例增加，Zeta电势下降，电渗流随之改变[4]，直接影响NACE的色谱行为。
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3、 电解质的选择 在有机溶剂中加入电解质使其具有一定的导电性能是实现NACE的必要条件，它可以改变介质的pH和分离选择性。目前，醋酸铵[5]是使用较多的电解质，有时还需加入醋酸钠或醋酸来调节介质的缓冲性能。另外，季铵盐、柠檬酸、甲磺酸也可作为电解质使用。
4、 检测系统的选择 NACE最常见的检测器为紫外检测器[5，6]，此外电化学检测器[2]也多有使用。它还可以与质谱检测器、激光诱导荧光检测器、荧光检测器等联用。NACE比经典的CE检测方法更多，因此更加扩大了分析对象的范围。在进行中药分析时NACE与MS联用可以在对中药的有效成分在分离分析的同时测定结构[3]。
5、 NACE在中药分析中的应用 有关NACE在中药分析中使用的示例见表1，其中包括生物碱[3，5-9]和多羟芪类[2]化合物。
表1
分析对象 溶剂 电解质 检测器 文献
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白藜芦醇(虎杖) THAM-硼酸 醋酸钠、醋酸铵 电导检测器 2
延胡索乙素(延胡索) 甲醇 醋酸、醋酸钠 UV(214nm) 5
麻黄碱(麻黄) 甲醇 醋酸铵 UV(210nm) 6
莨菪碱(洋金花) 甲醇、乙腈 醋酸、醋酸铵 UV 7，8
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阿片类生物碱(阿片) 甲醇-水(3:1) 醋酸、醋酸铵 UV(214nm)
喹诺里西啶(苦参) 甲醇-THF 冰醋酸、醋酸铵 UV 9
澳洲茄次碱(胡颓子) 甲醇-乙腈(1:4) 醋酸铵 UV(195nm) 3
垂茄定(胡颓子) 甲醇-乙腈(1:4) 醋酸铵 ESMS 3
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结论：
从以上示例可见，NACE在中药分析中的应用至今还局限在生物碱，在其它有效成分的分析中少见使用，但是我们已经可以在该领域中看到它显著的优越性。NACE毕竟还是一个相对较新的领域，目前，由于有机溶剂繁多，试剂的选择还有一定的困难。今后，我们还需不断的努力，优化溶剂系统的选择，并把NACE应用到中药其它种类有效成分的分析中去。
参考文献：
1、 Walbrohel Y, Jorgenson J W. On-column UV absorption detector for open tubular capillary zone electrophoresis. J Chromatogr A, 1984, 315:135-143
2、 郑妍鹏等 非水毛细管电泳电导检测虎杖中的白藜芦醇 应用化学 2002, 19:585-587
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3、 Cherkaoui-S Nonaqueous capillary electrophoresis with diode array and electrospray mass spectromatic detection for the analysis of selected steroidal alkaloids in plant extracts. Jounal of Chromatography-A, 2001,JUL 13;922(1-2):321-328
4、 Schwer C, Kenndler E. Electrophoresis in fused-silica capillaries: The influence of organic solvents on the electroosmotic velocity and the ζ potential. Anal Chem, 1991, 63:1801
5、 李晓 非水毛细管电泳法测定延胡索中延胡索乙素的含量 药学实践杂志 1999，17(3):155-156
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6、 季一兵等 非水系统毛细管电泳分离麻黄碱类差向异构体 中国药科大学学报 2001, 32(3):213-216
7、 Cherkaoui-S Mateus L. Christem P, et al. Nonaqueous capillary electrophresis for the analysis of selected tropane alkaloids in a plant extract. Chromatographis, 1999, 49:54-60
8、 Chetrkaoui-S, Selectivity manipulation using NACE. Application to tropane alkaloids and amphetamine derivatives. Electrophoresis, 1998, 19(16-17):2900-2906
9、 Song JZ, Xu HX, Tian SJ, et al. Determination of quinolizidine alkaloids in traditional Chinese herbal drugs by nonaqueous capillary electrophoresis, J Chromatogr A. 1999,857:303, 百拇医药
长期以来，应用于中药分析的方法多种多样，早期有重量法、容量法、滴定法、紫外检测法、红外检测法以及荧光分析法等，随着色谱技术的不断发展，中药分析中逐步引入了TLC、GC、HPLC等色谱方法。现在最常用的是GC和HPLC方法，有大量的文献报道。但是由于中药成分复杂，常有色素和其它物质的沉积，易污染色谱柱，缩短色谱柱的使用寿命。毛细管电泳逐渐进入了中药分析的领域，为中药分析开辟了一个新的天地，中药的有效成分中如生物碱、多糖等在非水毛细管电泳中已得到了良好的分离分析。尤其是当非水介质具有良好的挥发性时，NACE与MS的联用更显示了其独特的优越性。
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1、 NACE中毛细管的前处理 新毛细管柱可先用1mol/L的氢氧化钠水溶液和水先后各洗10min，再用欲使用的非水溶剂冲洗5min，最后用运行缓冲液冲洗2min。由于非水溶剂有挥发性，应常更换运行缓冲液。
2、 有机溶剂的选择 NACE中选择非水溶剂时应考虑多种因素的综合影响，包括溶剂的挥发性、介电常数和粘性、酸碱性、非水介质中的电渗流速度和Zeta电势等。最常用的有机溶剂为甲醇[2]、乙腈[3]、N—甲基甲酰胺、甲酰胺等，二甲亚砜、N,N—二甲基甲酰胺、N,N—二甲基乙酰胺、甲酰胺等也有人使用，在实际应用中，混合溶剂也较常见(如甲醇—乙腈[3，7])，能改善溶解性，分析更广范围的憎水物质。挥发性是NACE中有机溶剂选择的重要指标之一。挥发性较大时由于溶剂的挥发会导致溶液组成的改变，降低重现性，因此在使用挥发性强的溶剂时，必须注意样品池的密封性和分析时间。有机溶剂的介电常数和粘度对分离选择性的影响最为显著，因此有机溶剂的种类常常决定了分析的成败。有机溶剂的自身离解常数一般较大，且一般没有或很少有水对电解质质子迁移行为的均化作用，因此，理化性质接近的化合物的微小差别在非水溶剂中比在水中表现更明显，更利于良好的分离。Schwer等发现，在非水介质与水的混合介质中，随非水溶剂比例增加，Zeta电势下降，电渗流随之改变[4]，直接影响NACE的色谱行为。
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3、 电解质的选择 在有机溶剂中加入电解质使其具有一定的导电性能是实现NACE的必要条件，它可以改变介质的pH和分离选择性。目前，醋酸铵[5]是使用较多的电解质，有时还需加入醋酸钠或醋酸来调节介质的缓冲性能。另外，季铵盐、柠檬酸、甲磺酸也可作为电解质使用。
4、 检测系统的选择 NACE最常见的检测器为紫外检测器[5，6]，此外电化学检测器[2]也多有使用。它还可以与质谱检测器、激光诱导荧光检测器、荧光检测器等联用。NACE比经典的CE检测方法更多，因此更加扩大了分析对象的范围。在进行中药分析时NACE与MS联用可以在对中药的有效成分在分离分析的同时测定结构[3]。
5、 NACE在中药分析中的应用 有关NACE在中药分析中使用的示例见表1，其中包括生物碱[3，5-9]和多羟芪类[2]化合物。
表1
分析对象 溶剂 电解质 检测器 文献
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白藜芦醇(虎杖) THAM-硼酸 醋酸钠、醋酸铵 电导检测器 2
延胡索乙素(延胡索) 甲醇 醋酸、醋酸钠 UV(214nm) 5
麻黄碱(麻黄) 甲醇 醋酸铵 UV(210nm) 6
莨菪碱(洋金花) 甲醇、乙腈 醋酸、醋酸铵 UV 7，8
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阿片类生物碱(阿片) 甲醇-水(3:1) 醋酸、醋酸铵 UV(214nm)
喹诺里西啶(苦参) 甲醇-THF 冰醋酸、醋酸铵 UV 9
澳洲茄次碱(胡颓子) 甲醇-乙腈(1:4) 醋酸铵 UV(195nm) 3
垂茄定(胡颓子) 甲醇-乙腈(1:4) 醋酸铵 ESMS 3
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结论：
从以上示例可见，NACE在中药分析中的应用至今还局限在生物碱，在其它有效成分的分析中少见使用，但是我们已经可以在该领域中看到它显著的优越性。NACE毕竟还是一个相对较新的领域，目前，由于有机溶剂繁多，试剂的选择还有一定的困难。今后，我们还需不断的努力，优化溶剂系统的选择，并把NACE应用到中药其它种类有效成分的分析中去。
参考文献：
1、 Walbrohel Y, Jorgenson J W. On-column UV absorption detector for open tubular capillary zone electrophoresis. J Chromatogr A, 1984, 315:135-143
2、 郑妍鹏等 非水毛细管电泳电导检测虎杖中的白藜芦醇 应用化学 2002, 19:585-587
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3、 Cherkaoui-S Nonaqueous capillary electrophoresis with diode array and electrospray mass spectromatic detection for the analysis of selected steroidal alkaloids in plant extracts. Jounal of Chromatography-A, 2001,JUL 13;922(1-2):321-328
4、 Schwer C, Kenndler E. Electrophoresis in fused-silica capillaries: The influence of organic solvents on the electroosmotic velocity and the ζ potential. Anal Chem, 1991, 63:1801
5、 李晓 非水毛细管电泳法测定延胡索中延胡索乙素的含量 药学实践杂志 1999，17(3):155-156
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6、 季一兵等 非水系统毛细管电泳分离麻黄碱类差向异构体 中国药科大学学报 2001, 32(3):213-216
7、 Cherkaoui-S Mateus L. Christem P, et al. Nonaqueous capillary electrophresis for the analysis of selected tropane alkaloids in a plant extract. Chromatographis, 1999, 49:54-60
8、 Chetrkaoui-S, Selectivity manipulation using NACE. Application to tropane alkaloids and amphetamine derivatives. Electrophoresis, 1998, 19(16-17):2900-2906
9、 Song JZ, Xu HX, Tian SJ, et al. Determination of quinolizidine alkaloids in traditional Chinese herbal drugs by nonaqueous capillary electrophoresis, J Chromatogr A. 1999,857:303, 百拇医药
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