基于主成分分析的不同产地千年健GC指纹图谱研究

茅银燕,岳显可

·药学研究·

基于主成分分析的不同产地千年健GC指纹图谱研究

茅银燕1*,岳显可2

目的 采用GC指纹图谱结合主成分分析法(PCA)对不同产地千年健的质量进行研究。方法 采用GC色谱法对所采集的不同产地千年健药材进行指纹图谱研究，建立GC指纹图谱共有峰模式，并进行相似度比较和主成分分析。结果 不同产地的千年健药材的GC指纹图谱有9个共有峰；相似度评价结果表明，不同产地千年健的成分种类上差异不大；但主成分分析结果表明，成分比例和量上差异较大。结论 GC指纹图谱结合聚类分析和主成分分析可以对千年健的质量进行客观、有效的评价。

千年健；气相色谱法；指纹图谱；主成分分析

0 引言

千年健为天南星科植物千年健Homalomenaocculta(Lour.)Schott的干燥根茎[1]，主产于云南、广东、广西、海南等地区。味苦、辛，性温，归肝、肾经，具有祛风湿、壮筋骨等作用，可治疗跌打损伤、骨折、外伤出血、四肢麻木、筋脉拘挛、风湿腰腿痛、类风湿关节炎、胃痛、肠胃炎、痧症等疾病[2-3]。主要含有挥发油成分、倍半萜类化合物、生物碱类化合物、脂肪、多糖及其他类化合物，其中挥发油成分中以芳樟醇、α-蒎烯、β-蒎烯为主，芳樟醇含量最高[4-5]。千年健是我国紧缺的名贵药材之一[6]。为更加合理有效地利用千年健资源，需全面控制其质量。目前单一活性成分(芳樟醇)不能全面反映千年健的质量。本研究通过GC指纹图谱结合主成分分析，对不同产地千年健的质量进行分析。

1 仪器与试药

1.1 仪器 Agilent GC 7890A气相色谱仪，Agilent DB-17毛细管柱子(30 m×0.25 mm×0.25 μm)(50%苯基-50%甲基聚硅氧烷为固定相)购自美国安捷伦科技公司；数控超声波清洗器(昆山超声仪器有限公司)；高速台式离心机(上海安亭仪器厂)；Al-204电子分析天平(梅特勒托利多仪器有限公司)；BP210S十万分之一电子天平(Sartorius公司)。

1.2 试剂 芳樟醇(批号：111503-201603)购自食品药品检定研究院；乙酸乙酯(分析纯)，购自广东光华科技股份有限公司；钢瓶装氮气、氢气。

1.3 药材 千年健分别采集自广东、广西、云南、海南等地，经浙江中医药大学中药饮片有限公司质检科鉴定为天南星科植物千年健的干燥根茎。具体信息见表1。

2 方法和结果

2.1 色谱方法 Agilent DB-17毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，交联50%苯基-50%甲基聚硅氧烷为固定相；检测器(FID)温度为300 ℃；进样口温度为280 ℃；升温程序：初始温度80 ℃，以2 ℃/min的速度升温至100 ℃，载气氮气，分流比5∶1，进样量1 μL。见图1。

表1 千年健样品信息

图1 芳樟醇和千年健样品GC色谱图

2.2 对照品溶液的制备 精密称取芳樟醇对照品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对照品溶液。

2.3 供试品溶液的制备 取千年健粉末(过二号筛)约2.0 g，精密称定，置具塞三角锥形瓶中，精密加入乙酸乙酯20 mL，密塞，称定重量，超声处理(180 W，40 kHz)30 min，放冷，补足失重，摇匀，离心，取上清液，即得。

2.4 方法学考察

2.4.1 精密度试验 取同一批千年健药材(批号：20160201)，按“2.3”项下方法制备供试品溶液，连续进样6次，以“2.1”项色谱条件进行测定，所得共有峰模式图谱相似度均大于0.990，RSD为0.86%，表明仪器精密性良好。

2.4.2 稳定性试验 取同一批千年健药材(批号：20160201)供试品溶液，以“2.1”项色谱条件分别于0、2、4、6、8、12 h测定，所得共有峰模式图谱相似度均大于0.990，RSD为1.24%，表明供试品溶液在12 h内稳定。

2.4.3 重现性试验 取同一批千年健药材(批号：20160201)，平行制备6份供试品溶液，进样测定。所得共有峰模式图谱相似度均大于0.990，RSD为1.51%，表明提取和检测方法重复性良好。

2.5 指纹图谱的建立

2.5.1 共有峰的标定 取16批千年健药材，按“2.3”项下方法制备供试品溶液，分别进样，按“2.1”项下的色谱条件分析，得到16批千年健的HPLC色谱图。采用国家药典委的《中药色谱指纹图谱相似度评价系统A版》对指纹图谱进行分析，建立共有峰模式，通过比对相对保留时间，指认9号峰为芳樟醇，并确定为参比峰。平均相对保留时间和平均相对峰面积、共有峰模式图见表2、图2。

表2 相对保留时间和相对峰面积统计表

2.5.2 相似度评价 从各批次千年健的HPLC图谱与相似度系数可以看出相似度较高，表明千年健在化学成分组成上差异不明显。见表3。

2.6 主成分分析

2.6.1 特征值和方差贡献率 由表4、图3得知，不同产地千年健有3个主成分，其特征值λ1=3.753，λ2=3.184，λ3=1.230，特征值λ1的贡献率为41.695%，λ2的贡献率为35.373%，λ3的贡献率为13.663%，累计贡献率为90.731%。

图2 不同产地千年健HPLC指纹图谱叠加图

编号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 特征值和方差贡献率

图3 碎石图

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

2.6.2 不同产地千年健的综合评价 以筛选的各主成分方差贡献率为权重系数，对不同产地千年健主成分得分、综合得分进行分析，并对不同产地千年健质量进行排名，结果见表6。

表5 初始因子载荷矩阵

图4 载荷图

编号产地主成分1主成分2主成分3综合得分排名S15海南0．18380．65300．04710．88401S14广西-0．00730．24260．31710．55252S16广东-0．13350．6363-0．02120．48173S11海南0．5855-0．0787-0．05930．44754S10广西-0．22950．6762-0．04180．40495S9广西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广东-0．0945-0．0738-0．1670-0．335212S3广东-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 讨论

千年健是我国传统中药，临床上运用千年健补肾壮骨、化瘀通络、止痹痛等作用治疗股骨头缺血性坏死具有明显的疗效[7]；配合土茯苓、露蜂房可治疗风湿性关节炎[8]；配合狗脊、川续断等可治疗腰间盘突出症[9]。国家已经将千年健列入重点推荐发展品种。

指纹图谱作为一种综合的、可量化的色谱鉴定手段，在中药鉴别与质量控制中起到重要的作用。主成分分析通过降维技术，根据贡献率大小筛选几个代表性的综合指标代替多个原始变量，化繁为简。本研究通过GC指纹图谱结合主成分分析，对不同产地千年健挥发油中的主要成分进行分析，从色谱图及相似度分析中，未发现不同产地千年健药材有明显区别，说明化学成分组成无太大区别；主成分分析筛选3个主成分，并以相应主成分贡献率为权重系数，对不同产地千年健主成分得分、综合得分进行计算，发现化学组分含量存在较大区别，且同一产地的药材质量并不统一，低纬度产千年健药材质量多优于高纬度产的千年健药材。

[1] 国家药典委员会.中华人民共和国药典(一部)[S].北京:中国医药科技出版社,2015:33.

[2] 胡远,李晋奇,张舒涵,等.千年健挥发油对佐剂性关节炎模型大鼠的药效作用及其机制研究[J].中国药房,2016,27(10):1353-1356.

[3] 赵鹏,叶静.千年健药理活性研究进展[J].海峡药学,2016,28(4):107-109.

[4] 佘金明,刘冰,王宪庆,等.HELP与GC-MS法分析千年健挥发油成分[J].中药材,2010,33(9):1421-1424.

[5] 谢丽莎,龚志强,李娉.千年健研究进展[J].上海中医药杂志,2011,45(11):90-92.

[6] 信息文摘.国家重点开发的中药材[J].福建农业,2005,(6):34.

[7] 杨万松,张敏.陈集才主任医师治疗股骨头缺血性坏死的经验[J].云南中医中药杂志,2009,30(11):4-6.

[8] 邓忻.土茯苓配合千年健、露蜂房可治疗类风湿性关节炎[J].中医杂志,2001,43(1):11.

[9] 马尚波,谭训香,刘荣新.中药在腰椎间盘突出症恢复期的应用[J].中医正骨,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.杭州市萧山区中医院，杭州 311201;2.浙江中医药大学，杭州 310006

*通信作者

10.14053/j.cnki.ppcr.201708017