指紋圖譜測定方法及研究進展

劉健

（遼寧省農業科學院蔬菜研究所，遼寧沈陽110161）

?

·研究綜述·

指紋圖譜測定方法及研究進展

劉健

（遼寧省農業科學院蔬菜研究所，遼寧沈陽110161）

摘要：本文綜述了指紋圖譜的測定方法，重點介紹了薄層色譜（TLC）、高效液相色譜（HPLC）和氣相色譜（GC）技術及其應用現狀；并且對指紋圖譜信息處理的主要技術聚類分析法和主成分分析法進行了概述，為指紋圖譜技術在作物上的應用提供了參考。

關鍵詞：指紋圖譜；薄層色譜；高效液相色譜法；氣相色譜；分析方法

指紋圖譜技術是運用現代分析技術得到的能夠標示某些復雜天然植物的色譜或光譜的圖譜，最終用于評價其質量的科學方法［1］，是近年來伴隨著現代儀器分析技術及信息技術的發展而產生的在復雜物質的質量控制中具有廣泛應用的1項新技術，是對物質或者樣品進行全面的、定量的物質鑒定和質量控制的1種手段，以真實性、同質性來評價產品質量及穩定性，已廣泛應用于食品、藥品等很多領域。

1　指紋圖譜的測定方法

指紋圖譜通常通過使用色譜和光譜等儀器獲得。色譜法包括傳統的薄層色譜法（TLC）、高效液相色譜法（HPLC）、氣相色譜法（GC）、高效毛細管電泳法（HPCE）和高速逆流色譜（HSCCC）等，光譜法包括紫外光譜法、紅外光譜法、X射線衍射法和近紅外光譜法等，還有其它波譜方法，如核磁共振法、質譜等［2］。現階段，TLC、HPLC和GC色譜技術為公認的3種常規的分析手段，是目前研究指紋圖譜優先考慮的方法［3］。

1.1薄層色譜（TLC）指紋圖譜

薄層色譜（TLC）因其具有操作簡單、快速可靠、適用范圍廣等優點成為常用的測定指紋圖譜的方法，它利用中藥各成分性質上的差異在薄層上分離后相對位移值的不同進行鑒別［4］。TLC的優勢是能夠提供直觀形象的可見光或熒光圖像，配合色譜掃描或數碼處理后可得到不同層次的輪廓圖譜和相應積分數據。但由于TLC是1種開放的色譜系統，受外界因素影響較多，因此重現性與精密度差，不能完全滿足指紋圖譜研究的要求，所以目前有關薄層色譜指紋圖譜的研究較少。

周漩等［5］用乙酸乙酯提取不同產地高良姜樣品黃酮類有效成分并以薄層色譜法進行分離分析，建立其TLC特定指紋圖譜，以薄層色譜掃描法對色譜圖進行定量的掃描，結果用主成分分析法進行處理，并從整體上比較各特定指紋圖譜的差異。研究表明，TLC指紋圖譜可有效對高良姜進行產地鑒別及質量評價。關明［6］等運用TLC對不同地理群居的大蒜進行了比較分析，通過分析TLC指紋圖譜的相似度，發現不同地理環境條件下的大蒜在活性成分的相對含量上有不同程度的差異（基本分為5類），同時TLC指紋圖譜可作為分析大蒜來源和質量控制的重要依據。

1.2高效液相色譜（HPLC）指紋圖譜

高效液相色譜（HPLC）適合分析復雜體系，通過與不同檢測器聯用，有針對性地檢測分析復雜體系中的不同化學成分，具有高速、高效、高靈敏度、重現性好等特點，且不受樣品揮發性和熱穩定性的限制。大多數成分均可在HPLC上進行分析檢測，因此HPLG成為指紋圖譜中應用最廣的一類。

張聰［7］等采用HPLC指紋圖譜法對不同品種的中國紅參和高麗紅參進行了對比研究，發現不同品種的中國紅參和高麗紅參的色譜峰重疊率低，僅為60%左右，故用HPLC指紋圖譜可作為區分不同的紅參品種的重要依據。游松等［8］采用HPLC法對銀杏葉注射劑進行了指紋圖譜研究，結果發現所有參數均符合國家食品藥品監督管理局關于中藥注射劑的技術要求。

1.3氣相色譜（GC）及氣相色譜-質譜聯用（GC/ MS）指紋圖譜

GC是1種以氣體為流動相的柱色譜法，多用于揮發性物質的分離檢測，具有高效、高專屬性、高靈敏度、分析速度快等特點。GC不僅可以分析有機物，還可以分析部分的無機物，具體應用時多與質譜技術聯用，即氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）。

黃天來等［9］研究了生姜所含揮發油成分的GC指紋圖譜。結果表明，生姜揮發油成分指紋圖譜由5組峰群組成，各組峰群清晰可辨，分離度較好。該方法準確簡單，為生姜的鑒別和質量評價提供了依據。劉偉等［10］采用GC法建立了懷菊花揮發性成分的指紋圖譜，共確定了27個共有峰，為懷菊花的質量控制標準提供了有效的方法。曹慧等［11］在桂花品種香氣成分的GC-MS指紋圖譜研究中發現金桂中的香氣組分最多，丹桂中最少，3個桂花品種均含有的香氣組分為順-羅勒烯、乙酸-4-己烯酯、順-芳樟醇氧化物、反-芳樟醇氧化物、β-芳樟醇、α-紫羅酮和β-紫羅酮。運用相似度評價法和主成分分析法對桂花香氣成分的GC-MS指紋圖譜進行判別分析可準確歸類鑒別出不同品種的桂花樣本。

2　指紋圖譜的數據處理方法

對指紋圖譜的數據處理必須依靠統計學和計算機方法，海量、多維的原始數據經過統計學軟件的分析才能得到適合的、能充分反應差異以及統一性的結論。因此，在得到樣品的指紋圖譜信息后如何計算各圖譜間的相似度、量化他們之間的差異是關鍵環節之一。目前，用于指紋圖譜信息處理的主要技術有聚類分析法、主成分分析法等。

2.1聚類分析法

聚類分析是把未進行信息分類的資料按相似程度歸類。聚類分析所用的方法大致分為兩類：系統聚類法和非系統聚類法。對同一數據選用不同的聚類方法進行分析得到的結果很有可能不同，只有選用合適的聚類分析方法才能得到理想的處理結果［12］。邢旺興等［13］對紅曲基原菌的鑒別采用了GC—模糊聚類分析法，具有一定的實用價值。李玉鋒等［14］利用HPLC法分析測定了11種貝母樣品，根據得到的HPLC圖譜對不同化學組分的保留時間、相對峰面積采用化學計量學方法計算相鄰兩個色譜峰分離的程度和質量，并進行聚類分析。結果證實聚類分析的結果與其植物學分類是相一致的。

2.2主成分分析法

在研究中會經常遇到多指標問題，指標間往往存在一定相關性，直接分析可能會導致多元共線性而不能得出正確結論。主成分分析利用降維思想通過線性變換將原始數據中的多個指標組合成相互獨立并能充分反映總體樣本信息的幾個少數指標，既不丟掉主要信息又能避免共線性的問題。主成分分析只能作為中間手段，提取出的主成分只要能包含主要信息即可，便于進一步分析，不一定有準確的實際意義［12］。

曹慧等［11］在桂花品種香氣成分的GC-MS指紋圖譜研究中以特征峰的相對峰面積作為參量，分別利用指紋圖譜相似度評價法和主成分分析法對桂花樣本進行歸類和鑒別，對我國桂花資源開發利用提供了重要的科學根據。

植物指紋圖譜技術已有許多成功應用的先例。隨著儀器分析及指紋圖譜技術的日漸成熟，借助指紋圖譜技術對作物進行質量控制和定位就顯得尤為重要。因此，對作物中芳香類物質標準指紋圖譜的研究及致香物質對作物質量穩定性控制的方法研究，定將成為作物品質判斷及風格特色定位等領域研究的重點。

參考文獻

［1］劉帥帥.烤煙GC/MS指紋圖譜構建與驗證［D］.中國農業科學院，2012.

［2］羅莎.四種紅木抽提物的FTIR與GC-MS指紋圖譜鑒別研究［D］.中南林業科技大學，2013.

［3］周玉新.中藥指紋圖譜研究技術［M］.北京：化學工業出版社，2002.

［4］武炕，黎曉敏.中藥指紋閣濟的研究進展［J］.海南醫學院學報，2005，11（6）：549～552.

［5］周漩，梁漢明，瑪毅凡，等.高良姜薄層色譜特定（指紋）圖譜的研究［J］.藥物分析雜志，2005，25（8）：916～919.

［6］關明，王鳳琳，陳堅.不同地理居群大蒜藥材高效薄層色譜指紋圖譜研究［J］.藥物分析雜志，2011，31（10）：1924～1929.

［7］張聰，王智華，金德莊.中國紅參與高麗紅參的指紋譜（HPLC-FPS）比較研究［J］.中成藥，2001，23（3）：160.

［8］游松，王亮，蔣雅紅，等.銀杏葉注射劑指紋圖譜研究［J］.中草藥，2003，33（3）：216～218.

［9］黃天來，洪馨，王寧生.生姜揮發油成分氣相色譜指紋圖譜研究［J］.中藥新藥與臨床藥理，2003，14（2）：123～124.

［10］劉偉，邢志霞，陳志紅，等.懷菊花揮發性成分的GC指紋圖譜研究［J］.中草藥，2007，38（8）：1174～1177.

［11］曹慧，李祖光，沈德隆.桂花品種香氣成分的GCMS指紋圖譜研究［J］.園藝學報，2009，36（3）：391～398.

［12］孔維婷.信陽毛尖香氣特征及其成分GC-MS指紋圖譜的研究［D］.西南大學，2012.

［13］邢旺興，必鶴鳴，陳斌等.氣相色譜一模糊聚類分析法用于紅曲基原菌的鑒別［J］.中國中藥雜志，2000，25（6）：329～333.

［14］李玉鋒，顏舫，唐琳.化學計量學方法應用于貝母化學特征指紋圖譜的研究［J］.中藥材，2006，29（3）：216～218.