基于主成分分析的不同產地千年健GC指紋圖譜研究

茅銀燕,岳顯可

·藥學研究·

基于主成分分析的不同產地千年健GC指紋圖譜研究

茅銀燕1*,岳顯可2

目的 采用GC指紋圖譜結合主成分分析法(PCA)對不同產地千年健的質量進行研究。方法 采用GC色譜法對所采集的不同產地千年健藥材進行指紋圖譜研究，建立GC指紋圖譜共有峰模式，并進行相似度比較和主成分分析。結果 不同產地的千年健藥材的GC指紋圖譜有9個共有峰；相似度評價結果表明，不同產地千年健的成分種類上差異不大；但主成分分析結果表明，成分比例和量上差異較大。結論 GC指紋圖譜結合聚類分析和主成分分析可以對千年健的質量進行客觀、有效的評價。

千年健；氣相色譜法；指紋圖譜；主成分分析

0 引言

千年健為天南星科植物千年健Homalomenaocculta(Lour.)Schott的干燥根莖[1]，主產于云南、廣東、廣西、海南等地區(qū)。味苦、辛，性溫，歸肝、腎經，具有祛風濕、壯筋骨等作用，可治療跌打損傷、骨折、外傷出血、四肢麻木、筋脈拘攣、風濕腰腿痛、類風濕關節(jié)炎、胃痛、腸胃炎、痧癥等疾病[2-3]。主要含有揮發(fā)油成分、倍半萜類化合物、生物堿類化合物、脂肪、多糖及其他類化合物，其中揮發(fā)油成分中以芳樟醇、α-蒎烯、β-蒎烯為主，芳樟醇含量最高[4-5]。千年健是我國緊缺的名貴藥材之一[6]。為更加合理有效地利用千年健資源，需全面控制其質量。目前單一活性成分(芳樟醇)不能全面反映千年健的質量。本研究通過GC指紋圖譜結合主成分分析，對不同產地千年健的質量進行分析。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 Agilent GC 7890A氣相色譜儀，Agilent DB-17毛細管柱子(30 m×0.25 mm×0.25 μm)(50%苯基-50%甲基聚硅氧烷為固定相)購自美國安捷倫科技公司；數控超聲波清洗器(昆山超聲儀器有限公司)；高速臺式離心機(上海安亭儀器廠)；Al-204電子分析天平(梅特勒托利多儀器有限公司)；BP210S十萬分之一電子天平(Sartorius公司)。

1.2 試劑 芳樟醇(批號：111503-201603)購自食品藥品檢定研究院；乙酸乙酯(分析純)，購自廣東光華科技股份有限公司；鋼瓶裝氮氣、氫氣。

1.3 藥材 千年健分別采集自廣東、廣西、云南、海南等地，經浙江中醫(yī)藥大學中藥飲片有限公司質檢科鑒定為天南星科植物千年健的干燥根莖。具體信息見表1。

2 方法和結果

2.1 色譜方法 Agilent DB-17毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，交聯50%苯基-50%甲基聚硅氧烷為固定相；檢測器(FID)溫度為300 ℃；進樣口溫度為280 ℃；升溫程序：初始溫度80 ℃，以2 ℃/min的速度升溫至100 ℃，載氣氮氣，分流比5∶1，進樣量1 μL。見圖1。

表1 千年健樣品信息

圖1 芳樟醇和千年健樣品GC色譜圖

2.2 對照品溶液的制備 精密稱取芳樟醇對照品61.70 mg，于50 mL容量瓶中，加乙酸乙酯溶解并定容至刻度，配制成每1 mL含1.23 mg對照品溶液。

2.3 供試品溶液的制備 取千年健粉末(過二號篩)約2.0 g，精密稱定，置具塞三角錐形瓶中，精密加入乙酸乙酯20 mL，密塞，稱定重量，超聲處理(180 W，40 kHz)30 min，放冷，補足失重，搖勻，離心，取上清液，即得。

2.4 方法學考察

2.4.1 精密度試驗 取同一批千年健藥材(批號：20160201)，按“2.3”項下方法制備供試品溶液，連續(xù)進樣6次，以“2.1”項色譜條件進行測定，所得共有峰模式圖譜相似度均大于0.990，RSD為0.86%，表明儀器精密性良好。

2.4.2 穩(wěn)定性試驗 取同一批千年健藥材(批號：20160201)供試品溶液，以“2.1”項色譜條件分別于0、2、4、6、8、12 h測定，所得共有峰模式圖譜相似度均大于0.990，RSD為1.24%，表明供試品溶液在12 h內穩(wěn)定。

2.4.3 重現性試驗 取同一批千年健藥材(批號：20160201)，平行制備6份供試品溶液，進樣測定。所得共有峰模式圖譜相似度均大于0.990，RSD為1.51%，表明提取和檢測方法重復性良好。

2.5 指紋圖譜的建立

2.5.1 共有峰的標定 取16批千年健藥材，按“2.3”項下方法制備供試品溶液，分別進樣，按“2.1”項下的色譜條件分析，得到16批千年健的HPLC色譜圖。采用國家藥典委的《中藥色譜指紋圖譜相似度評價系統(tǒng)A版》對指紋圖譜進行分析，建立共有峰模式，通過比對相對保留時間，指認9號峰為芳樟醇，并確定為參比峰。平均相對保留時間和平均相對峰面積、共有峰模式圖見表2、圖2。

表2 相對保留時間和相對峰面積統(tǒng)計表

2.5.2 相似度評價 從各批次千年健的HPLC圖譜與相似度系數可以看出相似度較高，表明千年健在化學成分組成上差異不明顯。見表3。

2.6 主成分分析

2.6.1 特征值和方差貢獻率 由表4、圖3得知，不同產地千年健有3個主成分，其特征值λ1=3.753，λ2=3.184，λ3=1.230，特征值λ1的貢獻率為41.695%，λ2的貢獻率為35.373%，λ3的貢獻率為13.663%，累計貢獻率為90.731%。

圖2 不同產地千年健HPLC指紋圖譜疊加圖

編號S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S16DZS11．000———————————————0．998S20．9951．000——————————————0．999S30．9961．0001．000—————————————0．999S40．9961．0001．0001．000————————————1．000S51．0000．9950．9960．9961．000———————————0．998S60．9930．9880．9890．9890．9931．000——————————0．993S70．9940．9890．9900．9910．9941．0001．000—————————0．994S80．9980．9930．9930．9940．9980．9930．9941．000————————0．996S91．0000．9950．9960．9961．0000．9930．9940．9981．000———————0．998S100．9860．9980．9970．9970．9860．9790．9810．9840．9861．000——————0．995S110．9961．0001．0001．0000．9960．9890．9910．9940．9960．9971．000—————1．000S120．9961．0001．0001．0000．9960．9890．9900．9930．9960．9971．0001．000————0．999S130．9961．0001．0001．0000．9960．9890．9900．9940．9960．9971．0001．0001．000———1．000S141．0000．9950．9960．9961．0000．9930．9940．9981．0000．9870．9960．9960．9961．000——0．998S150．9890．9990．9980．9980．9890．9820．9830．9870．9891．0000．9980．9980．9980．9901．000—0．996S160．9880．9980．9980．9970．9880．9810．9820．9860．9881．0000．9970．9980．9970．9891．0001．0000．995DZ0．9980．9990．9991．0000．9980．9930．9940．9960．9980．9951．0000．9991．0000．9980．9960．9951．000

表4 特征值和方差貢獻率

圖3 碎石圖

由表5、圖4可知，第1主成分主要反映4、7、8、9(芳樟醇)號峰信息，第2主成分主要反映1、3、5、6號峰信息，第3主成分主要反映2號峰信息。

2.6.2 不同產地千年健的綜合評價 以篩選的各主成分方差貢獻率為權重系數，對不同產地千年健主成分得分、綜合得分進行分析，并對不同產地千年健質量進行排名，結果見表6。

表5 初始因子載荷矩陣

圖4 載荷圖

編號產地主成分1主成分2主成分3綜合得分排名S15海南0．18380．65300．04710．88401S14廣西-0．00730．24260．31710．55252S16廣東-0．13350．6363-0．02120．48173S11海南0．5855-0．0787-0．05930．44754S10廣西-0．22950．6762-0．04180．40495S9廣西0．5458-0．32960．13930．35556S2云南0．2753-0．0509-0．06350．16097S1云南0．3266-0．29210．12260．15718S12海南0．2803-0．1143-0．16030．00579S5福建0．1149-0．21210．0790-0．018210S13福建0．2530-0．1536-0．1463-0．046811S4廣東-0．0945-0．0738-0．1670-0．335212S3廣東-0．0808-0．0836-0．1727-0．337113S6福建-0．3676-0．31750．1463-0．538814S8福建-0．7582-0．1982-0．0232-0．979715S7云南-0．8938-0．30400．0037-1．194216

3 討論

千年健是我國傳統(tǒng)中藥，臨床上運用千年健補腎壯骨、化瘀通絡、止痹痛等作用治療股骨頭缺血性壞死具有明顯的療效[7]；配合土茯苓、露蜂房可治療風濕性關節(jié)炎[8]；配合狗脊、川續(xù)斷等可治療腰間盤突出癥[9]。國家已經將千年健列入重點推薦發(fā)展品種。

指紋圖譜作為一種綜合的、可量化的色譜鑒定手段，在中藥鑒別與質量控制中起到重要的作用。主成分分析通過降維技術，根據貢獻率大小篩選幾個代表性的綜合指標代替多個原始變量，化繁為簡。本研究通過GC指紋圖譜結合主成分分析，對不同產地千年健揮發(fā)油中的主要成分進行分析，從色譜圖及相似度分析中，未發(fā)現不同產地千年健藥材有明顯區(qū)別，說明化學成分組成無太大區(qū)別；主成分分析篩選3個主成分，并以相應主成分貢獻率為權重系數，對不同產地千年健主成分得分、綜合得分進行計算，發(fā)現化學組分含量存在較大區(qū)別，且同一產地的藥材質量并不統(tǒng)一，低緯度產千年健藥材質量多優(yōu)于高緯度產的千年健藥材。

[1] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典(一部)[S].北京:中國醫(yī)藥科技出版社,2015:33.

[2] 胡遠,李晉奇,張舒涵,等.千年健揮發(fā)油對佐劑性關節(jié)炎模型大鼠的藥效作用及其機制研究[J].中國藥房,2016,27(10):1353-1356.

[3] 趙鵬,葉靜.千年健藥理活性研究進展[J].海峽藥學,2016,28(4):107-109.

[4] 佘金明,劉冰,王憲慶,等.HELP與GC-MS法分析千年健揮發(fā)油成分[J].中藥材,2010,33(9):1421-1424.

[5] 謝麗莎,龔志強,李娉.千年健研究進展[J].上海中醫(yī)藥雜志,2011,45(11):90-92.

[6] 信息文摘.國家重點開發(fā)的中藥材[J].福建農業(yè),2005,(6):34.

[7] 楊萬松,張敏.陳集才主任醫(yī)師治療股骨頭缺血性壞死的經驗[J].云南中醫(yī)中藥雜志,2009,30(11):4-6.

[8] 鄧忻.土茯苓配合千年健、露蜂房可治療類風濕性關節(jié)炎[J].中醫(yī)雜志,2001,43(1):11.

[9] 馬尚波,譚訓香,劉榮新.中藥在腰椎間盤突出癥恢復期的應用[J].中醫(yī)正骨,2003,15(5):48.

GC fingerprint combined with principal component analysis in the study forHomalomenaoccultafrom different habitats

MAO Yin-yan1*,YUE Xian-ke2

(1.Hangzhou Xiaoshan Hospitol of TCM,Hangzhou 311201,China;2. Zhejiang Chinese Medical University,Hangzhou 310006,China)

Objective To assess the quality ofHomalomenaoccultafrom different habitats by GC fingerprint combined with principal component analysis (PCA).Methods GC method was used to determine the fingerprints ofHomalomenaoccultafrom different habitats.The common peaks were confirmed;similarity comparison and principal component analysis were performed.Results There were 9 common peaks of GC chromatographic fingerprints ofHomalomenaoccultafrom different habitats.The fingerprint similarity evaluation indicated that theHomalomenaoccultafrom different habitats had the same composition,but the principal component analysis indicated that the samples had different quantity proportion of ingredients.Conclusion GC fingerprint combined with PCA can objectively and effectively assess the quality ofHomalomenaoccultafrom different habitats.

Homalomenaocculta;GC;Fingerprint;Principal component analysis (PCA)

2016-11-23

1.杭州市蕭山區(qū)中醫(yī)院，杭州 311201;2.浙江中醫(yī)藥大學，杭州 310006

*通信作者

10.14053/j.cnki.ppcr.201708017