基于掺硼金刚石电极的差分脉冲伏安法快速定量牛至属植物中迷迭香酸的新方法

《Chemistry & Biodiversity》：A Novel Voltammetric Approach for the Rapid Quantification of Rosmarinic Acid in Origanum micranthum and Origanum minutiflorum

　　

本研究采用互补分析技术，从牛至属植物微花牛至（Origanum micranthum）和小花牛至（Origanum minutiflorum）的提取物中分离并定量测定了迷迭香酸（rosmarinic acid, RA）。研究人员从微花牛至的乙酸乙酯亚提取物中分离出RA后，通过分光光度分析评估了其在不同溶剂馏分中的分布，结果显示两种植物物种的乙酸乙酯提取物中RA均显著富集。此外，研究人员建立了一种基于差分脉冲伏安法（differential pulse voltammetry, DPV）的电化学策略，采用掺硼金刚石（boron-doped diamond, BDD）电极实现RA的快速定量。在优化实验条件下，该方法在0.2–80 μM浓度范围内呈线性关系，检测限为0.061 μM。通过对植物提取物的成功分析验证了所提出方法的适用性，微花牛至的回收率为100.62%，小花牛至的回收率为100.74%。分离、光谱评估与电化学定量的联合使用，为所研究的牛至属提取物中RA的测定提供了高效的分析框架。

迷迭香酸（rosmarinic acid, RA）是一种天然酚类代谢物，广泛分布于紫草科（Boraginaceae）及唇形科（Lamiaceae）荆芥亚科（Nepetoideae）植物中，尤其常见于迷迭香、鼠尾草和香蜂草等药用植物。大量药理学研究表明，RA具有强抗氧化、抗炎、抗癌和抗菌等多种生物活性，在传统和现代治疗体系中均具有重要价值。在传统医学中，富含RA的植物长期用于治疗哮喘、过敏性鼻炎、中耳炎等呼吸系统及炎症性疾病，以及疲劳、虚弱和抑郁等相关症状。随着RA在膳食补充剂、化妆品和药物制剂中的广泛应用，开发准确、快速且可靠的分析方法已成为质量控制和药理学研究的关键需求。

目前，高效液相色谱（HPLC）和气相色谱-质谱联用（GC–MS）是植物材料和食品基质中RA分析最常用的方法，但这些技术往往存在分析时间长、运行成本高、样品前处理复杂和溶剂浪费大等问题，限制了其实际应用。电化学技术因其响应快速、灵敏度高、可小型化和适用于现场分析等固有优势，作为RA测定的替代工具日益受到关注。已有研究采用多种碳基电极和伏安技术，并结合不同的电极修饰策略进行RA测定，但使用未修饰的掺硼金刚石（BDD）电极结合差分脉冲伏安法（DPV）测定RA尚未见报道。

本研究旨在从微花牛至（Origanum micranthum Vogel）中分离RA，对微花牛至和小花牛至（Origanum minutiflorum O. Schwarz & P. H. Davis）的提取物进行RA含量的光谱分析，并开发一种灵敏、快速的电化学方法用于这些提取物中RA的定量测定。

研究人员从微花牛至乙酸乙酯亚提取物中成功分离出RA，通过1H-NMR、13C-NMR和MS分析确认其结构。分光光度分析采用Fe2?–RA络合物形成法，在572 nm处测定吸光度，构建了线性良好的校准曲线（R2 = 0.999）。电化学研究采用BDD电极，系统考察了pH、扫描速率等因素对RA电化学响应的影响。在优化条件下，DPV方法在0.2–80 μM浓度范围内呈现良好线性，检测限为0.061 μM，定量限为0.184 μM。通过加标回收实验验证了方法的准确性，微花牛至和小花牛至的回收率分别为100.62%和100.74%。

分离研究：研究人员从微花牛至乙酸乙酯亚提取物中通过硅胶柱色谱和Sephadex LH-20柱色谱分离得到目标化合物，经1H-NMR、13C-NMR和MS分析确认为迷迭香酸，光谱数据与文献报道值高度一致，证实成功分离了目标化合物。

分光光度研究：采用Fe2?–RA络合物形成法对两种牛至属植物提取物进行定量分析。校准曲线显示吸光度与浓度间具有优异线性（R2 = 0.999），回归方程为A = 0.0026C (μM) ? 0.007。结果表明，微花牛至乙酸乙酯亚提取物（OMC-E）和小花牛至乙酸乙酯亚提取物（OMN-E）的RA含量分别为829.615 ± 3.903 μM和834.359 ± 6.041 μM，显著高于其他提取物，这归因于乙酸乙酯的中间极性有利于酚类化合物如RA的提取。

伏安研究：pH效应研究表明，在pH 8.0的磷酸盐缓冲液（PBS）中RA产生最高且最对称的氧化峰。峰电位与pH呈线性关系，CV和DPV的斜率分别为–68.1 mV pH?1和–63.6 mV pH?1，接近理论值–59 mV pH?1，表明RA在BDD电极上的电化学氧化涉及等电子等质子的质子耦合电子转移过程。扫描速率研究显示，阳极峰电流与扫描速率的平方根呈线性关系，log Ip对log v的斜率为0.395，接近理论值0.5，表明该电化学过程受扩散控制。在优化条件下，DPV方法在0.2–80 μM范围内呈现良好线性（R2 = 0.999），LOD为0.061 μM，LOQ为0.184 μM。日内和日间精密度实验的%RSD值均低于2%，表明方法具有优异的精密度和稳健性。

回收率研究：为验证方法在实际样品分析中的准确性，研究人员对微花牛至和小花牛至的乙酸乙酯亚提取物进行了加标回收实验。向提取物溶液中加入20 μM纯RA标准品后，微花牛至的回收率为100.62%，%RSD为1.27%；小花牛至的回收率为100.74%，%RSD为0.95%。高回收率和低%RSD值表明该方法在所研究提取物中具有可接受的 analytical 性能和可靠的定量能力。

结论：本研究成功从微花牛至乙酸乙酯亚提取物中分离出RA，并在两种牛至属植物提取物中进行了定量测定。基于Fe2?–RA络合物形成的分光光度分析表明，乙酸乙酯馏分中RA显著富集，证实了该溶剂体系对RA选择性提取的适用性。同时，研究人员开发了基于BDD电极的灵敏、快速电化学方法，实现了两种牛至属植物提取物中RA的可靠伏安测定。该方法在宽浓度范围内具有优异线性、低检测限和高回收率，证明了所提出方法的准确性、精密度和稳健性。总体而言，色谱分离、分光光度筛选和电化学定量的整合为RA测定提供了高效分析途径，展示了其在植物化学分析中进一步应用的潜力。值得注意的是，BDD电极因其宽电位窗口、低背景电流和强抗表面污染能力，为RA等多酚类化合物的电化学分析提供了独特优势，这些特性保证了信号稳定性和重现性，支持了所提出的基于DPV的方法在所研究牛至属提取物中RA测定的适用性。