Heracles Neo超快速氣相電子鼻對(duì)不同產(chǎn)地、生長(zhǎng)年限及采收期黃芪藥材品質(zhì)評(píng)價(jià)研究

余亦婷，趙乙萌，袁 曦，曹麗娟，李西文，陸兔林，嚴(yán)國(guó)俊

Heracles Neo超快速氣相電子鼻對(duì)不同產(chǎn)地、生長(zhǎng)年限及采收期黃芪藥材品質(zhì)評(píng)價(jià)研究

余亦婷1，趙乙萌1，袁 曦1，曹麗娟2，李西文3，陸兔林1，嚴(yán)國(guó)俊1*

1.南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 南京 210023 2.盛實(shí)百草藥業(yè)有限公司，天津 300301 3.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所，北京 100700

建立以氣味特征為指標(biāo)的黃芪藥材品質(zhì)評(píng)價(jià)方法。采用Heracles Neo超快速氣相電子鼻技術(shù)，獲取黃芪藥材氣味色譜信息，進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）、判別因子分析（discriminant factor analysis，DFA）、聚類(lèi)分析（cluster analysis，CA），對(duì)不同產(chǎn)地、生長(zhǎng)年限及采收期黃芪藥材進(jìn)行品質(zhì)評(píng)價(jià)。產(chǎn)地為山西南坪村、生長(zhǎng)年限為4年、采收期為秋季的黃芪藥材綜合評(píng)分最高。Heracles Neo超快速氣相電子鼻能夠快速、準(zhǔn)確地區(qū)分不同來(lái)源的黃芪藥材，能用于黃芪的品質(zhì)評(píng)價(jià)，對(duì)黃芪藥材質(zhì)量標(biāo)志物（quality marker，Q-Marker）的確立提供參考。

黃芪；超快速氣相電子鼻；生長(zhǎng)年限；采收期；質(zhì)量標(biāo)志物；正己醛

黃芪為豆科植物蒙古黃芪(Fisch.) Bge.var.(Bge.) Hsiao或膜莢黃芪(Fisch.) Bge.的干燥根[1]。作為常用傳統(tǒng)中藥之一，黃芪味甘、性平，有明顯的“豆腥”氣味特征，具有補(bǔ)氣固表、利尿托毒、排膿、斂瘡生肌等功效。黃芪主產(chǎn)于山西、甘肅、內(nèi)蒙古等地，受生態(tài)環(huán)境等影響，不同產(chǎn)地間黃芪質(zhì)量存在著差異，同時(shí)，生長(zhǎng)年限、采收期對(duì)黃芪藥材的質(zhì)量也具有較大的影響。

“藥性”是中藥功能屬性的重要體現(xiàn)，藥性和氣味具有直接的關(guān)聯(lián)，“聞以辨質(zhì)”是評(píng)價(jià)中藥品質(zhì)的傳統(tǒng)手段之一。以電子鼻等為代表的嗅覺(jué)仿生手段可對(duì)藥物的氣味特征進(jìn)行客觀、量化地表征，嗅覺(jué)仿生模型能夠?qū)χ兴幍摹罢鎸?shí)五味”進(jìn)行表征和界定[2]。藥材氣味與所含化學(xué)成分具有直接關(guān)系，能直接反映藥物內(nèi)在本質(zhì)，是中藥材外在質(zhì)量表現(xiàn)與內(nèi)在物質(zhì)基礎(chǔ)的關(guān)聯(lián)點(diǎn)[3]。通過(guò)中藥氣味特征的識(shí)別，再結(jié)合藥效和藥動(dòng)學(xué)從分子、細(xì)胞、組織、器官、機(jī)體多個(gè)層面研究[4]，尋找與“藥性”相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)志物（quality marker，Q-Marker）[5]，對(duì)于有明顯氣味特征的中藥質(zhì)量評(píng)價(jià)具有積極意義。

電子鼻是一種模擬嗅覺(jué)的儀器，通過(guò)使用一組嵌入式氣體傳感器來(lái)檢測(cè)和識(shí)別復(fù)雜的氣味。當(dāng)傳感器陣列受到氣味刺激影響時(shí)，產(chǎn)生氣味指紋，該氣味指紋是傳感器陣列的響應(yīng)，代表每個(gè)樣本的電子指紋特征[6]。其具有實(shí)時(shí)信息處理的特點(diǎn)，在醫(yī)藥衛(wèi)生[7-9]、農(nóng)業(yè)和食品[10-12]、公安[13]和環(huán)境監(jiān)測(cè)[14-15]等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。作為一種機(jī)器嗅覺(jué)系統(tǒng)，電子鼻能夠“嗅”出中藥材的全部氣味，然后建立氣味提取中藥揮發(fā)性成分信息的指紋圖譜[16]，從而達(dá)到對(duì)不同中藥材的鑒別和中藥材真?zhèn)悟?yàn)證的目的[17]。

Heracles Neo超快速氣相電子鼻作為一種新型的氣味分析儀器，具有檢測(cè)靈敏和分析時(shí)間極短等優(yōu)勢(shì)，可將氣相所得色譜峰作為傳感器，其替代了傳統(tǒng)傳感器型電子鼻中有限的傳感信號(hào)，可以得出更多的化合物信號(hào)，同時(shí)將保留時(shí)間換算成Kovats保留指數(shù)，經(jīng)正構(gòu)烷烴校準(zhǔn)后，通過(guò)AroChemBase數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行定性分析，得出可能化合物及相對(duì)應(yīng)的感官描述信息，有利于進(jìn)一步深入研究其性質(zhì)[18]。同時(shí)，可以此為基礎(chǔ)進(jìn)行化學(xué)計(jì)量學(xué)分析，建立聚類(lèi)分析（cluster analysis）、主成分分析（principal component analysis，PCA）、判別因子分析（discriminant factor analysis，DFA）等模型，達(dá)到對(duì)藥材品質(zhì)評(píng)價(jià)的目的。張淑娟等[19]運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和指紋圖譜研究方法，從生物信息及化學(xué)角度2個(gè)方面對(duì)黃芪的潛在Q-Marker進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，初步預(yù)測(cè)非揮發(fā)性成分黃芪甲苷、毛蕊異黃酮葡萄糖苷、芒柄花苷是黃芪潛在的Q-Marker。本研究采用Heracles Neo超快速氣相電子鼻對(duì)不同產(chǎn)地、生長(zhǎng)年限及采收期的黃芪藥材進(jìn)行氣味分析，以建立氣味特征為指標(biāo)的快速、高效黃芪藥材品質(zhì)評(píng)價(jià)方法，同時(shí)通過(guò)氣味與藥性的關(guān)聯(lián)，為黃芪藥材的揮發(fā)性Q-Marker的確定提供參考。

1 材料與儀器

正構(gòu)烷烴C6～C16混合對(duì)照品，RESTEK公司。Heracles Neo超快速氣相電子鼻、PALRSI全自動(dòng)頂空進(jìn)樣器，Alpha MOS公司；DFY-400高速中藥粉碎機(jī)，江蘇益勇儀器設(shè)備有限公司。

黃芪藥材經(jīng)南京中醫(yī)藥大學(xué)中藥鑒定學(xué)教研室周婧副教授鑒定為蒙古黃芪(Fisch.) Bge.var.(Bge.) Hsiao的干燥根。22批黃芪藥材信息見(jiàn)表1。

2 方法

2.1 供試品制備

取不同批次的黃芪藥材進(jìn)行打粉，過(guò)4號(hào)篩，密封備用。

2.2 單因素試驗(yàn)考察

本研究為頂空進(jìn)樣實(shí)驗(yàn)，由于黃芪無(wú)揮發(fā)油，為使樣品具有良好的分析效果，得到較好的色譜信息，本研究在超快速氣相電子鼻檢測(cè)固定稱(chēng)樣量為1.0 g條件下，分別對(duì)樣品的進(jìn)樣量、孵化溫度以及孵化時(shí)間進(jìn)行了單因素考察。

2.2.1 進(jìn)樣量考察 稱(chēng)取黃芪樣品1.0 g，孵化溫度60 ℃，孵化時(shí)間20 min，分別以不同進(jìn)樣量（1000、2 000、3000、4000、5000 μL）進(jìn)行分析。結(jié)果隨著進(jìn)樣量增加，樣品峰面積相應(yīng)增大，最終選取5000 μL為本研究的最終進(jìn)樣量。

2.2.2 孵化溫度考察 稱(chēng)取黃芪樣品1.0 g，孵化時(shí)間20 min，進(jìn)樣體積5000 μL，分別在不同孵化溫度（45、50、55、60、65、75 ℃）下進(jìn)行分析。結(jié)果顯示60 ℃時(shí)色譜峰峰形良好，若繼續(xù)升高溫度，不利于基于其真實(shí)氣味的分析，易對(duì)結(jié)果造成影響，因此，選取60 ℃作為本實(shí)驗(yàn)孵化溫度。

2.2.3 孵化時(shí)間考察 稱(chēng)取黃芪樣品1.0 g，孵化溫度60 ℃，進(jìn)樣體積5000 μL，分別在不同孵化時(shí)間（5、10、15、20、25、30 min）進(jìn)行分析。結(jié)果顯示20 min時(shí)色譜峰趨于飽和，因此選取20 min作為本實(shí)驗(yàn)孵化時(shí)間。

2.3 Heracles Neo超快速氣相電子鼻實(shí)驗(yàn)條件

通過(guò)單因素試驗(yàn)考察，建立黃芪藥材的Heracles Neo超快速氣相電子鼻方法（表2），對(duì)樣品進(jìn)行分析。

2.4 方法學(xué)考察

2.4.1 精密度考察 按“2.1”項(xiàng)下方法制備1批供試品粉末，分別裝于6個(gè)電子鼻專(zhuān)用頂空進(jìn)樣瓶中，每份稱(chēng)取1 g，精密稱(chēng)量，用隔墊密封，放置在自動(dòng)進(jìn)樣器上，按“2.3”項(xiàng)下方法進(jìn)樣分析，測(cè)定特征峰的峰面積。結(jié)果表明，2～6號(hào)特征峰的峰面積RSD分別為1.5%、1.8%、2.2%、2.4%、3.1%，表明儀器精密度良好。

表1 22批黃芪藥材信息

表2 Heracles Neo超快速氣相色譜電子鼻實(shí)驗(yàn)參數(shù)

2.4.2 重復(fù)性考察 按“2.1”項(xiàng)下方法平行制備6批供試品粉末，分別裝于6個(gè)電子鼻專(zhuān)用頂空進(jìn)樣瓶中，每份稱(chēng)取1 g，精密稱(chēng)量，用隔墊密封，放置在自動(dòng)進(jìn)樣器上，按“2.3”項(xiàng)下方法進(jìn)樣分析，測(cè)定特征峰的峰面積。結(jié)果表明，2～6號(hào)特征峰的峰面積RSD分別為2.3%、2.6%、1.8%、2.4%、2.7%，表明該方法重復(fù)性良好。

2.4.3 穩(wěn)定性考察 按“2.1”項(xiàng)下方法制備1批供試品粉末，分別在0、2、4、8、12、24 h裝入6個(gè)電子鼻專(zhuān)用頂空進(jìn)樣瓶中，每份稱(chēng)取1 g，精密稱(chēng)量用隔墊密封，放置在自動(dòng)進(jìn)樣器上，按“2.3”項(xiàng)下方法進(jìn)樣分析，測(cè)定特征峰的峰面積。結(jié)果表明，2～6號(hào)特征峰的峰面積RSD分別為1.2%、3.1%、3.5%、3.3%、2.7%，表明供試品粉末在制備后24 h內(nèi)穩(wěn)定性良好。

3 結(jié)果與分析

3.1 氣味特征指紋圖譜分析

3.1.1 氣味特征指紋圖譜 Heracles Neo超快速氣相色譜電子鼻系統(tǒng)采用2根不同極性的色譜柱MXT-5和MXT-1701，分別長(zhǎng)10 m，柱徑18 μm。MXT-5為非極性色譜柱，MXT-1701為弱極性色譜柱，升溫速度達(dá)10 ℃/s；檢測(cè)器為2個(gè)氫火焰檢測(cè)器，一次注射進(jìn)樣，雙柱同時(shí)分析，譜圖同時(shí)呈現(xiàn)2根色譜柱的分離結(jié)果。通過(guò)Heracles Neo超快速氣相色譜電子鼻對(duì)不同產(chǎn)地、不同生長(zhǎng)年限及采收期黃芪藥材進(jìn)行氣味分析，將22批黃芪藥材氣相色譜圖導(dǎo)入“中藥色譜指紋圖譜相似度評(píng)價(jià)系統(tǒng)”2012版進(jìn)行色譜峰匹配，得到黃芪藥材指紋圖譜，見(jiàn)圖1。對(duì)獲得的指紋圖譜進(jìn)行處理后共標(biāo)定并指認(rèn)8個(gè)共有峰，見(jiàn)圖2。

圖1 22批黃芪藥材氣味特征指紋圖譜

圖2 22批黃芪藥材氣味特征對(duì)照?qǐng)D譜

3.1.2 相似度評(píng)價(jià) 將22批黃芪藥材氣相色譜圖導(dǎo)入“中藥色譜指紋圖譜相似度評(píng)價(jià)系統(tǒng)”2012版，利用中位數(shù)法，以S1號(hào)樣品色譜圖為參照譜圖，采用多點(diǎn)校正后進(jìn)行自動(dòng)匹配，生成對(duì)照譜圖，以此作為黃芪藥材的對(duì)照指紋圖譜（圖2），進(jìn)行相似度評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表3。22批黃芪藥材氣味特征指紋圖譜相似度均高于0.844，相似度總體上良好。

表3 22批黃芪藥材氣味特征相似度

3.2 基于整體圖譜的PCA及DFA分析

3.2.1 PCA PCA是一種多元統(tǒng)計(jì)方法，可以將采集的多指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和降維，并對(duì)降維的特征向量進(jìn)行線(xiàn)性分類(lèi)，捕捉整個(gè)數(shù)據(jù)集間的最大差異，呈現(xiàn)兩維圖或三維圖。PCA分析可以在沒(méi)有任何樣品信息的條件下，迅速瀏覽所有數(shù)據(jù)，找出它們之間的相關(guān)性，建立一個(gè)合理的模型[20-22]。在經(jīng)過(guò)超快速氣相電子鼻檢測(cè)得到不同批次黃芪藥材的色譜峰面積以及峰數(shù)量后，篩選出區(qū)分能力強(qiáng)（discrimination power＞0.900）且峰面積較大（range＞1000）、分離效果較好的色譜峰作為傳感器[23]，進(jìn)行PCA分析。

將22批藥材按照產(chǎn)地分為5組，分別為山西南坪村、甘肅梅川村、甘肅新天樂(lè)村、甘肅包家族村、甘肅哈地窩村；按照生長(zhǎng)年限分為3組，分別為2、3、4年；按照采收期分為2組，分別為春季、秋季。不同產(chǎn)地、生長(zhǎng)年限及采收期下的黃芪藥材氣味特征PCA分析結(jié)果見(jiàn)圖3。橫、縱坐標(biāo)分別表示PCA轉(zhuǎn)換得到的第1主成分（PC1）和第2主成分（PC2）的貢獻(xiàn)率。一般情況下，總體貢獻(xiàn)率超70%～85%的方法即可使用。圖3中PC1的方差貢獻(xiàn)率為87.538%，PC2的方差貢獻(xiàn)率為6.525%，二者累積方差貢獻(xiàn)率為94.063%，能夠較好地反映所測(cè)樣品中氣味信息。從圖3-A可知，山西南坪村的黃芪藥材跨度最大，甘肅梅川村藥材間隔較大，而甘肅新天樂(lè)村、包家族村、哈地窩村的藥材間隔較小，提示藥材氣味特征與產(chǎn)地有較大的關(guān)系。從圖3-B可知，2年、3年、4年生黃芪藥材氣味之間間隔較大，提示藥材氣味特征與生長(zhǎng)年限有較大的關(guān)系。從圖3-C可知，春季與秋季采收的藥材無(wú)明顯區(qū)分。

3.2.2 DFA DFA是判定個(gè)體所屬類(lèi)別的統(tǒng)計(jì)分析方法，通過(guò)2個(gè)或多個(gè)已知類(lèi)別的樣本數(shù)據(jù)優(yōu)化區(qū)分，使組間距離最大同時(shí)保證組內(nèi)差異最小，用于定性判別。DFA是在主成分分析的基礎(chǔ)上，縮短組內(nèi)樣品間距離，增大組間差距[24]。

將22批藥材進(jìn)行分組，分組同“3.2.1”項(xiàng)。不同產(chǎn)地、生長(zhǎng)年限及采收期下的黃芪藥材氣味特征DFA分析結(jié)果見(jiàn)圖4。

橫、縱坐標(biāo)分別表示DFA轉(zhuǎn)換得到的第1區(qū)分指數(shù)（DF1）和第2區(qū)分指數(shù)（DF2）。圖4-A中DF1的區(qū)分指數(shù)為64.634% ， DF2 的區(qū)分指數(shù)為29.634%，二者累積區(qū)分指數(shù)為94.268%，說(shuō)明DFA分析法能夠更好地區(qū)分對(duì)不同批次黃芪藥材的差異。圖4-B 中DF1 的區(qū)分指數(shù)為97.103%，DF2 的區(qū)分指數(shù)為2.697%，二者累積區(qū)分指數(shù)為100%，說(shuō)明DFA 分析法能夠更好地區(qū)分對(duì)不同批次黃芪藥材的差異。圖4-C 中DF1 的區(qū)分指數(shù)為100%，DF2 的區(qū)分指數(shù)為0，二者累積區(qū)分指數(shù)為100%，說(shuō)明DFA 分析法能夠更好地區(qū)分對(duì)不同批次黃芪藥材的差異。從圖4-A 可以看出山西南坪村、甘肅新天樂(lè)村、甘肅包家族村、甘肅哈地窩村距離相差較大，甘肅梅川村與之距離也較大，可見(jiàn)藥材產(chǎn)地不同，其氣味差異較大。由圖4-B 可知，生長(zhǎng)年限不同，氣味差異也較大。由圖4-C 可知，采收期與氣味特征具有一定的聯(lián)系。由此可見(jiàn)，不同產(chǎn)地、生長(zhǎng)年限黃芪藥材可通過(guò)超快速氣相電子鼻進(jìn)行快速鑒別，而且區(qū)分效果較好，所得趨勢(shì)及結(jié)果與PCA 基本相同，使PCA 結(jié)果得到進(jìn)一步驗(yàn)證。

圖3 不同產(chǎn)地(A)、生長(zhǎng)年限(B)及采收期(C)黃芪藥材樣品PCA分析

圖4 不同產(chǎn)地(A)、生長(zhǎng)年限(B)及采收期(C)黃芪藥材樣品DFA分析

3.3 共有峰分析

以不同批次的黃芪藥材氣味特征指紋圖譜的8個(gè)共有峰的峰面積為特征，得到22×8階原始數(shù)據(jù)矩陣，運(yùn)用SPSS 24.0分析軟件對(duì)其進(jìn)行聚類(lèi)分析和PCA。

3.3.1 聚類(lèi)分析 采用組間連接法，以歐式平方距離為測(cè)度，標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)樣品進(jìn)行聚類(lèi)分析，結(jié)果見(jiàn)圖5。當(dāng)組間距離為10，22個(gè)黃芪藥材樣品總共可以聚為2類(lèi)，批號(hào)為S4、S5、S6、S7、S8、S9（山西省南坪村4年生）為1類(lèi)，其余批號(hào)聚為1類(lèi)。

3.3.2 PCA 對(duì)于黃芪藥材共有峰峰面積標(biāo)準(zhǔn)化處理后，計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣、主成分特征值、累積貢獻(xiàn)率等。

圖5 22批黃芪藥材指紋圖譜的聚類(lèi)分析樹(shù)狀圖

（1）相關(guān)性分析：相關(guān)系數(shù)矩陣見(jiàn)表4。色譜峰1與色譜峰5具有較大的正相關(guān)性；色譜峰2與色譜法3、4、6、7、8具有較大的正相關(guān)性。

表4 相關(guān)系數(shù)矩陣

（2）特征值、方差貢獻(xiàn)率：相關(guān)系數(shù)的特征值和方差貢獻(xiàn)率見(jiàn)表5。以特征值＞1為提取標(biāo)準(zhǔn)，得到前2個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為85.095%＞85%，故選取前2個(gè)主成分即可進(jìn)行評(píng)價(jià)，代表了黃芪藥材中8個(gè)成分量的85.095%的信息量，具有很好的代表性，足以評(píng)價(jià)黃芪藥材的品質(zhì)。

根據(jù)因子荷載矩陣，推測(cè)影響黃芪藥材氣味差異的并不是單一成分，而是多成分的協(xié)同作用的結(jié)果。從表6和圖6可以看出，第1主成分的信息主要來(lái)自于色譜峰1、2、3、4、5、7、8；第2主成分的信息主要來(lái)自色譜峰6。

3.4 不同產(chǎn)地黃芪藥材的綜合評(píng)價(jià)

用2個(gè)主成分對(duì)黃芪藥材進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，將得到的特征向量與標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)相乘，得到主成分表達(dá)式，再以每個(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征值占提取主成分的特征值之和的比例作為權(quán)重得到了主成分綜合模型，根據(jù)主成分綜合模型計(jì)算22批黃芪藥材的主成分得分及綜合得分，見(jiàn)表7。在表7的基礎(chǔ)上，按照不同產(chǎn)地、生長(zhǎng)年限及采收期對(duì)綜合評(píng)分進(jìn)行分類(lèi)、平均，得到平均得分，見(jiàn)表8。

綜合得分越高，表明質(zhì)量越好。從表7可知，綜合排名前3的藥材批次為S4、S5、S6。從表8可知，不同產(chǎn)地的平均得分中，山西南坪村黃芪得分1.78，為最高；不同生長(zhǎng)年限的平均得分中，4年生黃芪得分1.42，得分最高；不同采收期的平均得分結(jié)果顯示秋季高于春季。綜合評(píng)分結(jié)果與已有黃芪藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)研究相一致，李燕敏等[25]分析發(fā)現(xiàn)山西黃芪中的揮發(fā)性成分種類(lèi)多于甘肅黃芪，田文倉(cāng)[26]對(duì)不同生長(zhǎng)年限黃芪研究發(fā)現(xiàn)高年限黃芪藥材成分含量較高。黃芪藥材不同采收期研究表明黃芪宜秋季采收[27-28]。

表5 特征值和方差貢獻(xiàn)率

表6 初始因子荷載矩陣

圖6 樣本在2個(gè)主成分的平面分布圖

表7 主成分得分、綜合得分排序

表8 不同產(chǎn)地、生長(zhǎng)年限及采收期的黃芪平均得分

不同來(lái)源的黃芪藥材再按綜合得分進(jìn)行聚類(lèi)分析，聚類(lèi)結(jié)果見(jiàn)圖7。22批黃芪藥材分為2類(lèi)，綜合得分排前6的S4、S5、S6、S7、S8、S9（山西省南坪村4年生）聚為1類(lèi)，其余批號(hào)聚為1類(lèi)，與上述聚類(lèi)分析結(jié)果一致。

3.5 可能的氣味信息

根據(jù)圖1可知，不同批次黃芪藥材色譜圖中的色譜峰位置基本未發(fā)生變化，說(shuō)明其基于氣味的定性較為類(lèi)似，采用正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)溶液（C6～C16）進(jìn)行校準(zhǔn)，將保留時(shí)間轉(zhuǎn)換為Kovats保留指數(shù)后，經(jīng)AroChemBase數(shù)據(jù)庫(kù)得出定性結(jié)果。保留指數(shù)（retention index，RI）是以一系列緊密相連的正構(gòu)烷烴的測(cè)定結(jié)果做尺度來(lái)反映物質(zhì)在固定液上的保留行為的定性參數(shù)。將正構(gòu)烷烴的RI定為其碳數(shù)的100倍，以色譜圖上位于待測(cè)物質(zhì)兩側(cè)的相鄰正構(gòu)烷烴的保留值為基準(zhǔn)，用對(duì)數(shù)內(nèi)插法求得[29-30]。結(jié)合表4可知，峰2、4的相關(guān)性較大（相關(guān)系數(shù)為0.988），由圖2可知，峰2、4的峰面積在8個(gè)共有峰中排前2，推測(cè)其為黃芪藥材氣味主要成分，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)定性結(jié)果，篩除其他相關(guān)性較小的化合物。根據(jù)表9可知，黃芪藥材氣味中，峰2、4對(duì)應(yīng)的可能化合物為1-戊烯-3-酮、正己醛，其中正己醛的相關(guān)指數(shù)為96.19%，推測(cè)黃芪揮發(fā)性成分主要為正己醛。研究表明，黃芪藥材中含有117種揮發(fā)性成分，其中正己醛、2-戊基呋喃、丁香酚、正己醇、1-辛烯-3-醇等揮發(fā)性成分對(duì)黃芪的特征氣味貢獻(xiàn)較大[25,31]。黃芪豆腥味源于其中的多不飽和脂肪酸的酶促反應(yīng)物，而黃芪主要揮發(fā)性成分正己醛含量與酶促反應(yīng)物有顯著正相關(guān)性，且與黃芪的主要活性化學(xué)成分（黃芪甲苷和多糖）含量、黃芪產(chǎn)地和生長(zhǎng)年限有關(guān)[32-34]。由于氣相色譜圖是多個(gè)揮發(fā)性成分共同作用的結(jié)果，故推測(cè)主要揮發(fā)性成分正己醛是導(dǎo)致不同產(chǎn)地、生長(zhǎng)年限及采收期黃芪藥材氣味差異的主要因素。

圖7 22批黃芪藥材指紋圖譜主成分聚類(lèi)圖

表9 黃芪中可能化合物及感官描述信息

4 討論

生長(zhǎng)環(huán)境和地理因素，如緯度、海拔、地形地貌、土壤、氣候、水分、礦物質(zhì)分布情況等，在中藥材的生長(zhǎng)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。自然生態(tài)環(huán)境與中藥資源的質(zhì)量（有效成分的形成和積累）、數(shù)量密切相關(guān)，是其生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的客觀基礎(chǔ)，也是藥材生產(chǎn)區(qū)劃分的關(guān)鍵所在[35]。不同產(chǎn)地的同種中藥可能含有不同的揮發(fā)性成分，而生長(zhǎng)年限和采收期是中藥材采收過(guò)程中2個(gè)關(guān)鍵時(shí)間指標(biāo)，3者均是影響中藥材質(zhì)量的重要因素。使用電子鼻系統(tǒng)進(jìn)行不同來(lái)源藥材品質(zhì)評(píng)價(jià)是一種快速、準(zhǔn)確的方法。

采用Heracles Neo超快速氣相電子鼻對(duì)不同來(lái)源黃芪藥材粉末樣品的色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，分析后得出，各批次黃芪粉末的可能成分基本相同，僅含量存在一定差別。此外，通過(guò)PCA、DFA，將不同產(chǎn)地、不同生長(zhǎng)年限及采收期的黃芪藥材粉末進(jìn)行快速區(qū)分，得到產(chǎn)地為山西省南坪村，生長(zhǎng)年限為4年，采收期為秋季的黃芪藥材氣味綜合評(píng)分最高。所得結(jié)果與已有黃芪藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)研究相一致，表明基于樣品的整體氣味，電子鼻技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)中藥氣味信息的數(shù)字化，為定性分析提供客觀依據(jù)，與中醫(yī)基礎(chǔ)理論“整體觀念”相吻合。Heracles Neo超快速氣相電子鼻技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)黃芪藥材氣味特征識(shí)別并進(jìn)行品質(zhì)評(píng)價(jià)，同時(shí)通過(guò)對(duì)氣味信息的分析，再結(jié)合藥性、藥效和藥動(dòng)學(xué)的深入研究，對(duì)黃芪Q-Marker的確立具有重要的參考意義。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Quality evaluation offrom different origins, growth years and harvesting periods by Heracles Neo ultra-fast gas phase electronic nose

YU Yi-ting1, ZHAO Yi-meng1, YUAN Xi1, CAO Li-juan2, LI Xi-wen3, LU Tu-lin1, YAN Guo-jun1

1.School of Pharmacy, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210023, China 2.Shengshibai Herbal Medicine Co., Ltd., Tianjin 300301, China 3.Institute of Chinese Materia Medica China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100700, China

Objective To establish the quality evaluation method of Huangqi ()based on odor characteristics.Methods Using Heracles Neo ultra-fast gas phase electronic nose to obtain odor chromatographic information of, and then using principal component analysis (PCA), discrimination factor analysis (DFA) and cluster analysis (CA) to conduct quality evaluation offrom different origins, growth years and harvesting periods.Results Comprehensive score ofNanping Village, Shanxi Province, growing for 4 years, and harvesting in autumn was the highest.Conclusion Heracles Neo ultra-fast gas phase electronic nose can quickly and accurately distinguishfrom different sources.This method could be used for quality evaluationof, and referred for the establishment of quality markers (Q-Marker) of.

; ultra-fast gas phase electronic nose; growth year; harvest time; quality marker;-hexylaldehyde

R286.2

A

0253 - 2670(2022)05 - 1328 - 10

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.05.006

2021-08-09

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助（2019YFC1710603）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（81773910，82074004）；江蘇高校“青藍(lán)工程”項(xiàng)目（2020）；2020年江蘇省研究生科技創(chuàng)新計(jì)劃（KYCX20_1612）

余亦婷（1998—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)橹兴幣谥茖W(xué)。Tel: 18851692216 E-mail: 745889164@qq.com

通信作者：嚴(yán)國(guó)俊，教授，主要從事中藥飲片及制劑品質(zhì)傳遞過(guò)程及評(píng)價(jià)方法研究。Tel: (025)85811524 E-mail: yanguojun@njucm.edu.cn

[責(zé)任編輯 潘明佳]