基于多元统计分析的3种法定基源黄精化学成分比较研究

杨兴鑫 董金材 胡海波 王鑫 毕倩 李凤娇 魏佳迪 梁丽 王曦 顾雯 俞捷

摘要：目的 比較研究《中华人民共和国药典》规定的3种基源黄精的化学成分差异。方法 利用超声法提取收集到的17批黄精药材，提取液经PS/AL固相萃取小柱净化后，采用超高效液相色谱串联四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱（UPLC-Orbitrap MS）技术分别对其化学成分进行表征，并用多元统计分析处理数据，包括主成分分析（PCA）、偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）、正交校正的偏最小二乘分析（OPLS-DA）及聚类分析（HCA）。结果 从正、负离子模式下的PCA、PLS-DA、OPLS-DA散点图及HCA树状图可见，3种法定基源黄精明显聚为3类。结论 3种基源黄精的化学成分存在明显差异，所建立的分析方法可用于区分3种法定基源黄精。本研究结果可为黄精药材的深入研究及质量标准的制定提供依据。

关键词：黄精；多花黄精；滇黄精；化学成分；超高效液相色谱-质谱联用；比较研究；多元统计分析

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2018.05.016

中图分类号：R284.1 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2018）05-0071-06

Comparative Study on Chemical Constituents in Three Official Materials of

Polygonati Rhizoma by Using Multivariate Statistical Analysis

YANG Xing-xin1，2， DONG Jin-cai1，2， HU Hai-bo3， WANG Xin4， BI Qian1，2， LI Feng-jiao1，2，

WEI Jia-di1，2， LIANG Li1，2， WANG Xi1，2， GU Wen1，2， YU Jie1，2

1. College of Pharmaceutical Science， Yunnan University of Traditional Chinese Medicine， Kunming 650500， China； 2. Kunming Key Laboratory for Metabolic Diseases Prevention and Treatment by Chinese Medicine， Kunming 650500， China； 3. College of Pharmaceutical Science， Gannan Medical University， Ganzhou 341000， China；

4. Beijing Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau， Beijing 100026， China

Abstract： Objective To comparatively study the chemical constituents of the three official materials of Polygonati Rhizoma recorded in the Chinese Pharmacopoeia. Methods The 17 batches of medicinal materials were extracted by ultrasonic method. The extracts were purified by PS/AL column of solid phase extraction， and then analyzed by ultra-high performance liquid chromatography tandem electrostatic field orbital trap high-resolution mass spectrometry （UPLC-Orbitrap MS） to profile their chemical constituents. After that， the obtained data were treated by using multivariate statistical analysis， including principal component analysis （PCA）， partial least squares discriminant analysis （PLS-DA）， orthogonal partial least squares discriminant analysis （OPLS-DA） and hierarchical cluster analysis （HCA）. Results Three official materials of Polygonati Rhizoma clearly clustered as three classes， which were showed in the PCA， PLS-DA and OPLS-DA scatter plots and HCA dendrogram under both positive and negative ion mode. Conclusion There is significant discrepancy in the chemical constituents of the three official materials of Polygonati Rhizoma， and the analytical methods can be used to distinguish the three official medicinal materials. The results will provide basis for the further investigation and scientific development of quality standards of Polygonati Rhizoma.

基金项目：国家自然科学基金（81660596、81460623、81760733）；云南省应用基础研究计划项目[2017FF117-（013）、2016FD050、2014FA035、2014FZ083]；云南省中青年学术和技术带头人后备人才（2015HB053）；云南省高校南药研究协同创新中心（30270100500）

通讯作者：俞捷，E-mail：cz.yujie@gmail.com

Keywords： Polygonati Rhizoma； Polygonatum cyrtonema Hua； Polygonatum kingianum Coll. et Hemsl； chemical constituents； ultra-performance liquid chromatography-mass spectrometry； comparative study； multivariate statistical analysis

黄精具补肾益精、滋阴润燥之功，用于滋补强身和治疗肾虚精亏、肺虚燥咳以及脾胃虚弱之证[1]，是中医临床常用药物之一。现代药理研究表明，黄精具有增强免疫、降低血脂、血糖、延缓衰老等多种药理作用[2]，是重要的药食两用资源。

2015年版《中华人民共和国药典》规定，黄精来源于百合科植物滇黄精Polygonatum kingianum Coll. et Hemsl.、黄精Polygonatum sibiricum Red.或多花黄精Polygonatum cyrtonema Hua的干燥根茎。根据形状不同，分别习称“大黄精”“鸡头黄精”“姜形黄精”[1]。3种法定基源黄精在我国分布较广，蕴藏量较大。其中，黄精分布于东北、华北、西北、华东以及河南、湖北、四川、贵州；多花黄精分布于华东、中南及四川、贵州等地；滇黄精主产云南，四川、贵州、广西等省区也有分布[3-4]。

黄精主要含有多糖、甾体皂苷、三萜皂苷、黄酮、蒽醌、生物碱、木脂素、氨基酸等成分[5]，其中甾体皂苷、三萜皂苷、黄酮为黄精属植物的特征性成分，甾体皂苷和多糖在黄精中含量较高且通常认为是其主要活性成分。尽管目前已建立了黄精这一植物品种的HPLC指纹图谱[6]及浙江产黄精药材酸水解物的HPLC指纹图谱[7]，且有报道不同产地的黄精植物中薯蓣皂苷元含量差异较大[6]，然而，《中华人民共和国药典》收载的3种法定基源黄精的化学成分是否存在差异尚未见报道。另外，在药材市场上，市售黄精类药材多为片状，难以采用性状鉴别、显微等方法区分、鉴定不同品种药材。为此，本研究采用超高效液相色谱串联四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱（UPLC- Orbitrap MS）技术对收集的17批次不同基源黄精药材的化学成分进行表征分析，并利用主成分分析（PCA）、偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）、正交校正的偏最小二乘分析（OPLS-DA）及聚类分析（HCA）4种多元统计分析方法对数据进行比较分析，探讨不同基源黄精化学成分的差异性，为黄精药材质量标准的制定提供依据，并为进一步的药效评价、资源开发利用奠定基础。

1 仪器与试药

Ultimate 3000超高效液相色谱串联Q Exactive四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱仪（赛默飞世尔科技公司，美国），配有CBM-20A系统控制器、LC-20AD四元泵、SIL-20A自动进样器、CTO-20A柱温箱及SPD-M20A PDA检测器；14-1275超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司）；DK-S24电热恒温水浴锅（上海精宏实验设备有限公司）；N-11000-WD旋转蒸发器（上海爱朗仪器有限公司）；万分之一电子分析天平（德国Sartorius公司）；HR/16M高速冷冻离心机（湖南赫西仪器装备有限公司）；MILLI-Q超纯水系统（美国Millipore公司）。

PS/AL固相萃取小柱（天津博纳艾杰尔科技公司）；色谱级乙腈、色谱级甲醇（德国Merk公司）；超純水由MILLI-Q超纯水系统制备；其余试剂均为分析纯。

17批黄精药材（见表1），其中1～8批经云南中医学院俞捷副教授鉴定为百合科黄精属植物滇黄精Polygonatum kingianum Coll. et Hemsl.，9～11批与12～17批经赣南医学院胡海波老师鉴定分别为百合科黄精属植物多花黄精Polygonatum cyrtonema Hua.和百合科黄精属植物黄精Polygonatum sibiricum Red.，凭证标本均保存于昆明市代谢性疾病中医药防治重点实验室。

2 方法

2.1 供试品溶液的制备

将黄精药材放入50 ℃烘箱烘干至恒重，粉碎，过40目筛。精密称取粉末5 g置锥形瓶中，加入70%乙醇40 mL，摇匀，超声提取（500 W，40 kHz）30 min，放冷，抽滤，收集滤液，滤渣及滤纸一并转移至锥形瓶中，加70%乙醇40 mL，超声30 min提取第2次，放冷，抽滤，收集滤液，合并2次滤液，减压回收溶剂（50 ℃），浸膏用70%甲醇5 mL复溶。取PS/AL固相萃取小柱，用20 mL甲醇活化，20 mL水洗涤，再将5 mL样品溶液倒入固相萃取小柱中，用20 mL纯水淋洗，25 mL甲醇洗脱，收集洗脱液，减压回收溶剂（50 ℃），用70%甲醇复溶并定容至5 mL。0.22 ?m滤膜过滤后得供试品溶液，4 ℃冰箱保存备用。

2.2 分析条件

2.2.1 超高液相色谱条件

色谱柱：Agilent Zorbax SB-C18（250 mm×4.6 mm，5 ?m）；流动相：乙腈（A）-水（B），梯度洗脱（0 min，10%A；20 min，25%A；30 min，35%A；40 min，50%A；50 min，65%A；60 min，85%A；70 min，100%A；75 min，100%A）；流速：1.0 mL/min；柱温：30 ℃；进样体积：10 ?L。