基于主成分分析与聚类分析的不同产地白芍质量评价研究※

●方达锋 马恩耀 冯 冲 陈玉娥 杨诗慧 欧晓华 马学森 周劲松※※

（1.广州采芝林药业有限公司 广东 广州 510360；2.广东汉潮中药科技有限公司 广东 广州 510360）

白芍为毛茛科植物芍药（Paeonia lactifloraPall·）的干燥根，其性微寒，味苦、酸，具有养血柔肝、敛阴止汗、平抑肝阳之功效；临床多用于治疗血虚萎黄、月经不调、自汗、盗汗、胁痛、腹痛、四肢挛痛、头痛眩晕等症[1]。现代研究表明，白芍含有鞣酸、单萜及其苷类等化学成分，没食子酸、芍药苷、芍药内酯苷、苯甲酰芍药苷等是主要活性成分[2-3]，主要具有抗炎、镇痛、调节免疫、抗肿瘤、保肝、补血等作用[4]。同时，白芍作为常用40 种大宗药材之一，临床应用广泛，其主产于安徽、浙江、四川、山东等地[5]，受不同产地土壤、气候及生态环境等影响，药材品质存在一定的差异[6]。

目前浙江、安徽两地白芍的质量评价体系不成熟，多数仅以白芍主要药效成分作为评价指标，由于权重系数的不确定性，使得该法具有一定的局限性，难以全面、客观地反映不同产地白芍药材的质量，且目前尚无不同产地白芍质量的优劣比较。主成分分析法（Principal component analysis，PCA）常被应用于综合评价，是药材质量评价的主要手段之一，该法主要利用降维思想，通过研究指标体系的内在结构关系，在不损失或尽量少损失原有指标信息的情况下把多指标转化成少数几个互相独立而且包含原有指标大部分信息（70%～85%）的综合指标，以避免在综合评价时主观加权的弊端。因此，本试验参照《中国药典》（2020年版）白芍的相关检测项，应用主成分分析与聚类分析结合法（Principal component analysis-cluster analysis，PCA-CA）对浙江、安徽两地的白芍药材的质量进行系统评价与比较，为优质白芍药材的产地筛选提供参考。

1 仪器与材料

1.1 仪器

手提式高速中药粉碎机（温岭铭大药材机械设备有限公司，DMF-4B），电子天平（梅特勒，XSR204/C036973714），数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司，KQ-300DA），电热恒温水浴锅（上海博讯实业有限公司医疗设备厂，HHS-21-6/180482），数显鼓风恒温干燥箱（上海博迅实业有限公司医疗设备厂，GZX-9070MBE/180078），高效液相色谱仪（美国戴安公司，UltiMate 3000），百万分－微量分析天平（梅特勒-托利多，XBR36），箱式电阻炉（上海博讯实业有限公司医疗设备厂，SX2-4-10Z）。

1.2 试剂

芍药苷对照品 （中国食品药品鉴定研究院，批号110736-202044，标准品浓度94·60%）；磷酸（色谱纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；乙腈（色谱纯，德国CNW 科技公司）；水（超纯水），其他试剂均为分析纯。

1.3 样品

白芍药材收集自不同产地，产地信息见表 1，经鉴定为毛茛科植物芍药（Paeonia lactifloraPall·）的干燥根。

表1 白芍样品产地信息

2 方法

2.1 水分测定

参照《中国药典》（2020年版）四部通则0832第二法测定。

2.2 总灰分测定

参照《中国药典》（2020年版）四部通则2302测定。

2.3 二氧化硫残留量测定

参照《中国药典》（2020年版）四部通则2331第一法测定。

2.4 浸出物测定

参照《中国药典》（2020年版）四部通则2201下的热浸法测定。

2.5 芍药苷含量测定

2.5.1 色谱条件与系统适用性试验色谱柱型号为Agilent ZORBAX SB-C18（4·6 mm×250 mm，5 μm）；以乙腈－0·1%磷酸溶液（14∶86）为流动相；检测波长为230 nm。

2.5.2 对照品溶液的制备取芍药苷对照品适量，精密称定，加甲醇制成每1 mL 含60 μg 的溶液，即得对照品溶液。

2.5.3 供试品溶液的制备取本品中粉约0·1 g，精密称定，置50 mL 量瓶中，加稀乙醇35 mL，超声处理（功率240 W，频率45 kHz）30 min，放冷，加稀乙醇至刻度，摇匀，滤过，取续滤液，即得供试品溶液。

3 结果与分析

3.1 测定结果

各项测定结果见表2。芍药苷含量含量为2·7%～4·2%，平均值为3·3%；水分含量为9·8%～11·8%，平均值为10·8%；总灰分含量为2·0%～3·4%，平均值为2·7%，浸出物含量为30·8%～65·9%，平均值为55·4%。

表2 11 批白芍样品的测定结果

3.2 主成分分析

采用SPSS 23·0 软件对11 组数据进行主成分分析，利用成分得分系数矩阵建立主成分和研究项之间的关系等式（表3），以及载荷图展示成分与分析项的隶属对应关系情况（图1），最终得到2 个主成分因子，特征值分别为2·419，1·552，方差贡献率分别为50·438%，30·467%，前2 个主成分因子累计方差贡献率为80·905%，提示主成分因子1、2 可作为产地白芍的评价指标，结果见表3。取主成分因子1、2 为指标，对11 批白芍进行评价，结果表明，浙江所产白芍质量优于安徽，其中评分最高的是浙江省磐安县大盘镇市口村所产的白芍，最低的是安徽淮北市相山区所产的白芍（表4）。

表3 成分得分系数矩阵表

表4 11 批白芍样品的主成分分析综合得分

图1 载荷图

3.3 聚类分析

采用SPSS 23·0 软件标准化处理数据，以Ward 接法结合Squared Euclidean Distance 距离计算方法对11 组饮片进行R 型聚类分析，结果见图2。当判定距离小于10 时，样本被分为2 大类，即浙江省与安徽省亳州市谯城区聚为一类，安徽省其他聚为一类，说明不同产区的白芍质量差别较大，可能是由产地的气候、降水量、温度等环境因子或采取加工方法不同造成的。

图2 11 组白芍饮片的R 型聚类分析

4 讨论

4.1 不同产地药材的差异性探讨

本研究中，根据聚类结果可将两个产地的白芍样品聚为两类，同一产地的白芍基本可聚为一类，说明不同产地白芍样品具有一定差异，而这可能是由产地的气候、降水量、温度等环境因子造成的，也可能是由于当地药材的采收加工方法不同导致的，具体原因有待进一步探讨。

二氧化硫残余量的检测结果显示，浙江样品未检测出二氧化硫，而安徽省样品存在部分二氧化硫的残留。这可能与白芍药材在产地粗加工过程中采用了二氧化硫熏蒸的方法[4，7]以达到“色白”及便于干燥的目的有关。为此，需要在生产加工及市场流通方面加强监管，严格执行法定的限量标准，进一步完善白芍质量标准，保证白芍药材的安全与有效性。此次试验收集的样品产地数量有限，结果具有一定局限性，以上问题均有待进一步完善。

4.2 优质白芍药材的产地考察

历史上，安徽亳州、浙江磐安、四川中江和山东菏泽是白芍的主产区[8]，这4 个产地的白芍质量相对较优，尤其是浙江磐安，在本试验中已得到进一步验证。对于浙江和安徽2 个主产区药材，本研究发现浙江磐安的白芍样品综合评分最高，且同一产地内的白芍质量相差不大。结合药材质量与产量等因素综合考虑，对于优质白芍药材的来源可优先选取浙江磐安，其次是安徽亳州。