指紋圖譜結合一測多評法評價山楂葉質量Δ

李艷榮 ，段麗穎 ，魏 紅 ，杜義龍 ，趙勝男 ，高 晗 ，潘海峰 #（.承德醫學院中藥研究所/河北省中藥研究與開發重點實驗室，河北 承德 067000；.北京工業大學醫院藥劑科，北京 004；.神威藥業集團有限公司，石家莊 0540）

山楂葉是薔薇科植物山里紅CrataeguspinnatifidaBge.var.majorN.E.Br.或山楂CrataeguspinnatifidaBge.的干燥葉，具有活血化瘀、理氣通脈、化濁降脂之功效[1]。現代研究表明，山楂葉主要含有黃酮類、萜類和有機酸類等化合物[2―3]，具有抗動脈粥樣硬化、降壓降脂、增加冠狀動脈血流量等藥理活性[4―5]，在心腦血管疾病治療領域效果突出[6]。2020年版《中國藥典》（一部）以金絲桃苷含量作為山楂葉藥材的定量指標[1]。由于中藥大多具有化學成分多、作用機制復雜、治療效果多樣等特點，因此單一成分難以全面反映藥材質量，需要對藥材質量進行整體控制[7]。指紋圖譜是符合中藥特點的質量控制模式之一，能夠較全面地反映中藥所含化學成分的種類和數量，從而體現中藥的整體性和復雜性[8]。但指紋圖譜無法表征已知成分的含量[9]，故在其基礎上進行多組分含量測定可以彌補上述不足。多組分含量測定多用外標法，但由于對照品價格昂貴、難以獲得，使得檢測成本較高。一測多評（quantitative analysis of multicomponents by single-marker，QAMS）法只需定量分析1個成分（內參物）即可實現多成分含量的同時測定[10]，可有效解決對照品緊缺和檢測成本高的問題。基于此，本研究對河北省承德市、遼寧省葫蘆島市、山西省運城市、山東省臨沂市4 個主產地的78 批山楂葉藥材進行指紋圖譜研究和灰色關聯分析（grey correlation analysis，GCA）、聚類分析（cluster analysis，CA）、主成分分析（principal component analysis，PCA）、正交偏最小二乘判別分析（orthogonal partial least squares-discriminant analysis，OPLS-DA），采用QAMS 法檢測藥材中5 種主要有效成分（綠原酸、牡荊素葡萄糖苷、牡荊素鼠李糖苷、金絲桃苷和異槲皮素[4―5]）的含量，評價不同產地山楂葉的質量并篩選影響其質量的差異標志物，以期為全面評價山楂葉藥材質量提供依據。

1 材料

1.1 主要儀器

本研究所用主要儀器有Agilent 1200型高效液相色譜（HPLC）儀（美國Agilent公司）、KQ-700型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）、AG-254 型十萬分之一電子分析天平（瑞士Mettler Toledo公司）、HC-2062型高速離心機（科大創新股份有限公司中佳分公司）等。

1.2 主要藥品與試劑

綠原酸對照品（批號18071907）、牡荊素葡萄糖苷對照品（批號20042305）、牡荊素鼠李糖苷對照品（批號20042304）、金絲桃苷對照品（批號19103001）、異槲皮素對照品（批號18062702）均購自成都普菲德生物技術有限公司，純度均不低于98.0%；乙腈、四氫呋喃、甲酸均為色譜純，其余試劑均為分析純，水為純凈水。

78 批山楂葉藥材（編號S1～S78）分別來自河北省承德市、山東省臨沂市、遼寧省葫蘆島市、山西省運城市4 個主產地，經全國老中醫藥專家（傳統鑒定）學術經驗繼承人孫寶惠主任藥師鑒定，均為山里紅C.pinnatifidaBge.var.majorN.E.Br.的干燥葉。78 批藥材采自2020年10－11月和2021年10－11月，分別產自河北省承德市隆化縣（編號S1、S4、S8、S10、S19、S22、S26、S28、S37、S39、S42、S44、S63～S67、S76～S78）、河北省承德市承德縣（編號S2、S3、S6、S7、S20、S21、S24、S25、S38、S41、S60～S62）、河北省承德市灤平縣（編號S9、S27、S43）、河北省承德市興隆縣（S5、S23、S40）、河北省承德市鷹手營子鎮（編號S45）、遼寧省葫蘆島市建昌縣（編號S12～S14、S29～S31、S50～S54、S68～S70）、山東省臨沂市費縣（編號S11、S46～S49）、山西省運城市夏縣（編號S15～S18、S32～S36、S55～S59、S71～S75）。

2 方法與結果

2.1 色譜條件

以Agilent ZORBAX SB-C18（250 mm×4.6 mm，5 μm）為色譜柱，以乙腈-四氫呋喃混合溶液（體積比12∶1）為流動相A、0.3%甲酸溶液為流動相B進行梯度洗脫（0～15 min，8%A→12%A；15～25 min，12%A→16%A；25～38 min，16%A→15%A；38～45 min，15%A→20%A；45～50 min，20%A→34%A；50～55 min，34%A→100%A）；流速為1.0 mL/min；柱溫為30 ℃；檢測波長為363 nm；進樣量為10 μL。

2.2 溶液的制備

2.2.1 混合對照品溶液

取綠原酸、牡荊素葡萄糖苷、牡荊素鼠李糖苷、金絲桃苷、異槲皮素對照品各適量，精密稱定，用甲醇溶解并定容，制成質量濃度分別為1.02、1.02、1.07、1.04、0.41 mg/mL 的單一對照品儲備液。分別取上述單一對照品儲備液適量，置于10 mL容量瓶中，以50%甲醇稀釋，制成每1 mL 含綠原酸75.33 μg、牡荊素葡萄糖苷80.18 μg、牡荊素鼠李糖苷115.77 μg、金絲桃苷35.26 μg、異槲皮素12.40 μg的混合對照品溶液，搖勻，即得。

2.2.2 供試品溶液

取山楂葉藥材，粉碎，取粉末（過80 目篩）約1.0 g，精密稱定，置于具塞三角瓶中，精密加入60%甲醇50 mL，稱重，超聲（頻率40 kHz，功率700 W，下同）提取30 min，放至室溫后再次稱重，用60%甲醇補足失重，靜置，以12 000 r/min 離心10 min，取上清液，經0.45 μm 微孔濾膜濾過，取續濾液，即得。

2.3 指紋圖譜分析

2.3.1 方法學考察

（1）精密度試驗：取山楂葉供試品溶液（編號S43），按“2.1”項下色譜條件連續進樣6次，記錄色譜圖。以峰4（保留時間適中且峰面積較大，下同）為參照峰，計算得各共有峰相對峰面積的RSD 均小于1.9%，各共有峰相對保留時間的RSD 均小于0.2%（n＝6），表明方法精密度良好。

（2）重復性試驗：取山楂葉藥材（編號S43），粉碎，取粉末6 份，按“2.2.2”項下方法制備供試品溶液，再按“2.1”項下色譜條件進樣分析，記錄色譜圖。以峰4為參照峰，計算得各共有峰相對峰面積的RSD均小于1.6%，各共有峰相對保留時間的RSD 均小于0.2%（n＝6），表明方法重復性良好。

（3）穩定性試驗：取山楂葉供試品溶液（編號S43），分別于室溫下放置0、2、4、8、12、24 h時按“2.1”項下色譜條件進樣分析，記錄色譜圖。以峰4為參照峰，計算得各共有峰相對峰面積的RSD 均小于1.9%，各共有峰相對保留時間的RSD 均小于0.2%（n＝6），表明供試品溶液在室溫下放置24 h內穩定性良好。

2.3.2 指紋圖譜建立、共有峰指認和相似度評價

取78批山楂葉藥材樣品，粉碎，取粉末，按“2.2.2”項下方法制備供試品溶液，再按“2.1”項下色譜條件進樣分析，記錄色譜圖。將圖譜結果以“AIA”格式導出，利用《中藥色譜指紋圖譜相似度評價系統（2012 版）》，以S1樣品圖譜為參照，設定時間窗寬度為0.2 min，以中位數法結合多點校正，生成疊加指紋圖譜和對照指紋圖譜（R），具體見圖1。共標定共有峰8 個，經對比混合對照品溶液色譜圖（同法進樣所得，具體見圖2），指認了其中5個，分別為綠原酸（峰1）、牡荊素葡萄糖苷（峰3）、牡荊素鼠李糖苷（峰4）、金絲桃苷（峰7）、異槲皮素（峰8）。利用《中藥色譜指紋圖譜相似度評價系統（2012 版）》進行相似度評價，結果（表1）顯示，78批樣品指紋圖譜與對照指紋圖譜的相似度為0.871～0.998。

表1 78批山楂葉樣品相似度評價及GCA分析結果

圖1 78批山楂葉藥材的HPLC疊加指紋圖譜和對照指紋圖譜（R）

圖2 混合對照品溶液的HPLC圖

2.3.3 指紋圖譜的化學模式識別分析

（1）GCA：以78 批山楂葉藥材的8 個共有峰峰面積（采用均值法進行歸一化處理）為評價指標并構建單元序列，選擇最優參考序列和最差參考序列（其中最優、最差參考序列分別是所有樣品的最大、最小值），計算各評價單元相對于最優、最差參考序列的相對最優、最差關聯度及相對關聯度，并對相對關聯度進行排序，其中相對關聯度大的樣品質量較優[11]。結果（表1）顯示，不同產地山楂葉藥材的相對關聯度為0.382～0.645，排前3位的S3、S7、S77 樣品均產自河北省承德市。78 批樣品中，河北省承德市、遼寧省葫蘆島市、山西省運城市、山東省臨沂市樣品的平均相對關聯度分別為0.538、0.528、0.462、0.435。由此可知，河北省承德市樣品的質量整體較優，其次為遼寧省葫蘆島市、山西省運城市、山東省臨沂市樣品。

（2）CA：CA 熱圖可對數據進行篩選、提取和降維，通過橫向聚類來反映各樣品之間的關系，縱向聚類來反映各化學成分之間的關系，該圖通過漸變的藍紅色條來直觀呈現數據結果，成分含量越高則條帶顏色越紅，反之越藍[12]。本研究將4個主產地（河北省承德市、遼寧省葫蘆島市、山東省臨沂市、山西省運城市）的78批山楂葉藥材的8 個共有峰峰面積導入MetaboAnalyst 5.0 工具，相關數據經篩選、歸一化處理后，得到CA熱圖（圖3A）。由圖3A可見，78批樣品可分為2類，河北省承德市和遼寧省葫蘆島市樣品大致分為一類，山東省臨沂市和山西省運城市樣品大致分為一類；結合熱圖的條帶顏色可知，河北省承德市和遼寧省葫蘆島市樣品中峰1、3、5、6、7、8 代表成分含量較高，山東省臨沂市和山西省運城市樣品中這6個成分含量則較低。

圖3 78批山楂葉藥材的CA熱圖和PCA得分圖

（3）PCA：采用SPSS 19.0 軟件，以78 批山楂葉藥材的8 個共有峰峰面積為變量進行PCA，并進行KMO 檢驗及Bartlett 球形檢驗。結果顯示，KMO 度量值為0.616，Bartlett 球形檢驗的P＜0.001，可進行PCA[13]。將8 個共有峰峰面積導入MetaboAnalyst 5.0 工具，相關數據經篩選、歸一化處理后，得到PCA得分圖（圖3B）。由圖3B 可見，河北省承德市和遼寧省葫蘆島市樣品大致可分為一類，山東省臨沂市和山西省運城市樣品大致可分為一類，與CA熱圖結果基本一致。

（4）OPLS-DA：為進一步明確差異標志物，本研究將78 批山楂葉藥材的8 個共有峰峰面積導入SIMCA 14.1軟件，建立OPLS-DA模型。由模型驗證參數可知，模型的穩定性較好（R2X＝0.843，R2Y＝0.725）且交叉驗證預測能力較強（Q2＝0.532）[14]。置換檢驗的R2擬合直線在Y坐標軸上的截距為0.049 6（＜0.3），說明所建模型可靠；Q2擬合直線在Y坐標軸上的截距為－0.188 0（＜0.05），說明所建模型不存在過度擬合，可用于分析樣品的組間差異[15]。提取OPLS-DA 模型中8 個共有峰的變量重要性投影（variable importance in the projection，VIP）值，以VIP 值＞1 且誤差線不超過原點為標準[16]進行差異標志物篩選，結果（圖4）顯示，峰1（綠原酸）、峰2、峰3（牡荊素葡萄糖苷）、峰5的VIP值均大于1，其對應成分為差異標志物，可能是影響山楂葉藥材質量的主要化學成分。

圖4 78批山楂葉藥材8個共有峰的VIP值

2.4 5種有效成分含量的測定

2.4.1 方法學考察

（1）專屬性試驗：取山楂葉供試品溶液（編號S43）、混合對照品溶液和空白溶液（60%甲醇），按“2.1”項下色譜條件進樣分析，記錄色譜圖（圖略）。結果顯示，空白溶液對各待測成分的測定無干擾，表明方法專屬性良好。

（2）線性關系考察：精密吸取“2.2.1”項下5種單一對照品儲備液各適量，置于同一10 mL 容量瓶中，以50%甲醇溶解并稀釋，制成每1 mL含綠原酸192.00 μg、牡荊素葡萄糖苷204.00 μg、牡荊素鼠李糖苷300.00 μg、金絲桃苷131.82 μg、異槲皮素64.36 μg 的混合對照品溶液，記為1號混合對照品溶液；取1號混合對照品溶液適量，用50%甲醇分別稀釋2、4、8、16、32、64、128 倍，分別記為2～8號混合對照品溶液。分別取上述1～8號混合對照品溶液，按“2.1”項下色譜條件進樣分析，記錄峰面積。以待測成分質量濃度為橫坐標（X）、峰面積為縱坐標（Y）進行線性回歸，結果見表2。

表2 5種待測成分的回歸方程與線性范圍

（3）精密度試驗：取山楂葉供試品溶液（編號S43），按“2.1”項下色譜條件連續進樣6次，記錄峰面積。結果顯示，綠原酸、牡荊素葡萄糖苷、牡荊素鼠李糖苷、金絲桃苷、異槲皮素峰面積的RSD 分別為0.41%、0.29%、0.36%、0.39%、0.53%（n＝6），表明方法精密度良好。

（4）重復性試驗：精密稱取山楂葉藥材樣品（編號S43），共6份，分別按“2.2.2”項下方法制備供試品溶液，再按“2.1”項下色譜條件進樣分析，記錄峰面積并按外標法計算各成分含量。結果顯示，綠原酸、牡荊素葡萄糖苷、牡荊素鼠李糖苷、金絲桃苷、異槲皮素含量的RSD分別為1.57%、2.48%、2.34%、2.44%、1.93%（n＝6），表明方法重復性良好。

（5）穩定性試驗：取山楂葉供試品溶液（編號S43），分別于室溫下放置0、2、4、8、12、24 h時按“2.1”項下色譜條件進樣分析，記錄峰面積。結果顯示，綠原酸、牡荊素葡萄糖苷、牡荊素鼠李糖苷、金絲桃苷、異槲皮素峰面積的RSD 分別為0.63%、0.56%、0.84%、0.66%、1.29%（n＝6），表明供試品溶液在室溫下放置24 h內穩定性良好。

（6）加樣回收率試驗：取已知含量的山楂葉藥材樣品（編號S43）約0.5 g，共6 份，精密稱定，分別加入單一對照品儲備液適量（加入量與已知量相等），按“2.2.2”項下方法制備供試品溶液，再按“2.1”項下色譜條件進樣分析，記錄峰面積并計算加樣回收率。結果顯示，綠原酸、牡荊素葡萄糖苷、牡荊素鼠李糖苷、金絲桃苷和異槲皮素的平均加樣回收率分別為97.37%、101.44%、102.18%、96.79%、102.00%，RSD 分別為0.51%、0.67%、0.46%、0.72%、2.67%（n＝6），表明方法準確度良好。

2.4.2 相對校正因子的計算

以牡荊素鼠李糖苷為內參物（含量較高），取“2.4.1（2）”項下1～8 號混合對照品溶液，按“2.1”項下色譜條件進樣分析，記錄峰面積并按下式計算相對校正因子（fK/S）：fK/S＝（CK×AS）/（CS×AK）（CS為內參物的質量濃度，AS為內參物的峰面積，Ck為待測成分的質量濃度，Ak為待測成分的峰面積）。結果顯示，綠原酸、牡荊素葡萄糖苷、金絲桃苷、異槲皮素的平均相對校正因子分別為0.401、0.993、1.670、1.615，RSD 分別為1.58%、0.64%、0.38%、0.39%（n＝8）。

2.4.3 不同試驗條件對相對校正因子的影響

取“2.4.1（2）”項下1～8號混合對照品溶液，按“2.1”項下色譜條件進樣分析，考察不同儀器（Agilent 1200、1100、1220 型HPLC 儀）、不同色譜柱[Agilent ZORBAX SB-C18、Agilent 5 HC-C18（2）、Shiseido CAPCELL PAKC18，規格一致]、不同流速（0.8、1.0、1.2 mL/min）、不同柱溫（25、30、35 ℃）對相對校正因子的影響。結果顯示，在上述條件下，綠原酸、牡荊素葡萄糖苷、金絲桃苷、異槲皮素的相對校正因子分別為0.374～0.404、0.979～1.003、1.626～1.725、1.579～1.647，RSD 分別為2.32%、0.67%、1.56%、1.24%（n＝12），表明方法耐用性良好。

2.4.4 色譜峰定位

采用相對保留時間法進行色譜峰定位。取“2.4.1（2）”項下1～8 號混合對照品溶液，按“2.1”項下色譜條件進樣分析，記錄峰面積。以牡荊素鼠李糖苷為內參物，計算其余4個成分的相對保留時間。結果顯示，綠原酸、牡荊素葡萄糖苷、金絲桃苷、異槲皮素的相對保留時間分別為0.422、0.930、1.540、1.218，RSD 分別為0.04%、0.02%、0.04%、0.15%（n＝8）。

2.4.5 樣品含量測定及比較

取78 批山楂葉藥材的供試品溶液，按“2.1”項下色譜條件進樣分析，記錄峰面積，分別采用外標法和QAMS 法計算5 種成分的含量（內參物含量僅以外標法計算），并計算2 種方法結果的相對偏差（relative deviation，RD）。各樣品平行測定2 次，結果以平均值展示。結果（圖5）顯示，78 批樣品中，4 種成分的2 種方法含量測定結果較接近，除2批樣品（S39和S41）中異槲皮素含量的RD值超過5%外，其余成分含量的RD值均不高于5%，提示2種檢測方法結果無明顯差異。

圖5 78批山楂葉藥材中5種有效成分含量的QAMS法與外標法測定結果比較（n＝2）

3 討論

3.1 指紋圖譜結果分析

我國山楂栽培產地大致可分為京津冀、吉遼、中原等五大產區，主要產地有河北、遼寧、吉林、山東、山西等地[17]。本研究收集了2020年10－11月、2021年10－11月河北省承德市、山東省臨沂市、遼寧省葫蘆島市、山西省運城市4個山楂葉主產地的78批樣品，樣品跨越2個年份且樣品量充足，具有一定的代表性。中藥指紋圖譜具有整體性、全面性和系統性特點，能夠全面反映中藥材和中成藥的質量[18]。本研究通過考察提取溶劑、提取方法、提取時間和色譜柱、流速、柱溫、流動相比例等條件，對供試品溶液制備和色譜條件進行了優化，并建立了78 批山楂葉藥材的指紋圖譜，確定了8 個共有峰，指認了其中5個成分；各批樣品的相似度為0.871～0.998，提示4個產地的山楂葉藥材存在一定差異。本研究所建指紋圖譜簡單、易行，且HPLC法普適性強，可用于山楂葉藥材的質量評價。

3.2 化學模式識別結果分析

指紋圖譜結合化學模式識別能真實、形象地反映中藥的質量差異，揭示其復雜成分之間的潛在規律，已被廣泛用于中藥質量控制及差異標志物的篩選[12]。GCA結果顯示，78 批樣品中，相對關聯度為0.382～0.645，排前3位的S3、S7、S77樣品均產自河北省承德市。各產地的平均相對關聯度分別為河北省承德市0.538、遼寧省葫蘆島市0.528、山西省運城市0.462、山東省臨沂市0.435，即藥材質量優劣排序為河北省承德市、遼寧省葫蘆島市、山西省運城市、山東省臨沂市樣品。CA熱圖顯示，78 批樣品可分為2 類，河北省承德市和遼寧省葫蘆島市樣品大致分為一類，山西省運城市和山東省臨沂市樣品大致分為一類；PCA 分類結果與聚類分析結果一致。筆者分析認為，分類結果可能與海拔、經緯度、光照、氣候等藥材生長環境因素有關。OPLS-DA 結果顯示，峰1（綠原酸）、峰2、峰3（牡荊素葡萄糖苷）、峰5 的VIP 值均大于1，表明其對應成分可能是影響山楂葉藥材質量的差異標志物，后續可對上述2個未知成分進行鑒定，有助于對藥材進行全面質量控制和溯源。同時，本研究結果提示，在控制山楂葉藥材質量時，可考慮增加含量較高的共有性成分（如牡荊素鼠李糖苷）和差異性成分（如牡荊素葡萄糖苷）作為檢測指標，從而更科學、全面地評價不同產地山楂葉藥材的品質。

3.3 含量測定結果分析

中藥成分復雜，具有多成分、多靶點作用的特點，僅用單一成分無法全面表征其質量的優劣，而多成分檢測因對照品不易獲得、價格昂貴、溶液配制耗時等不足導致檢測成本較高。山楂葉的主要有效成分為黃酮類化合物，牡荊素鼠李糖苷為山楂葉中含量較高的共有性成分[4―5]，故本研究以該成分為內參物，同時測定了綠原酸、牡荊素葡萄糖苷、金絲桃苷和異槲皮素的含量。本研究結果顯示，不同儀器、色譜柱、流速、柱溫條件下，各成分相對校正因子的RSD 均小于2.5%；外標法與QAMS 法比較，除2 批樣品（S39、S41）中異槲皮素含量的RD 值超過5%外，其余成分的測定結果均無明顯差異，說明QAMS法可用于山楂葉藥材中多種有效成分的含量測定。

綜上，所建HPLC 指紋圖譜結合QAMS 法操作簡單，可用于山楂葉藥材的質量評價；河北省承德市樣品質量較優；綠原酸（峰1）、牡荊素葡萄糖苷（峰3）和峰2、5對應成分可能是影響山楂葉藥材質量的差異標志物。