UV-化學(xué)模式識別不同產(chǎn)地的丹參*

鞏麗麗，容蓉

(山東中醫(yī)藥大學(xué)，濟(jì)南 250355)

UV-化學(xué)模式識別不同產(chǎn)地的丹參*

鞏麗麗，容蓉

(山東中醫(yī)藥大學(xué)，濟(jì)南 250355)

建立由UV-化學(xué)模式識別法評價丹參質(zhì)量的方法。分別用正己烷、乙酸乙酯、水、乙醇提取不同產(chǎn)地的丹參，并測繪其紫外光譜。取紫外光譜各波長的吸光度為特征數(shù)據(jù)，進(jìn)行主成分分析、聚類分析，對不同產(chǎn)地丹參質(zhì)量的差異進(jìn)行了評價。不同溶劑提取液的光譜聚類結(jié)果有所差異，可將不同產(chǎn)地丹參聚為3類。UV-化學(xué)模式識別技術(shù)可以從整體上反應(yīng)丹參所含成分的差異，可為丹參質(zhì)量控制與評價提供依據(jù)。

丹參；紫外光譜；主成分分析；聚類分析

丹參為唇形科植物丹參(Salvia Miltiorrhiza Bge)的干燥根及根莖，味苦，性微寒，有活血化瘀、清心除煩、涼血消腫的功效，一般依據(jù)產(chǎn)地、外觀、顏色或針對丹參的指標(biāo)成分(丹參酮ⅡA等)進(jìn)行薄層色譜定性鑒別或采用高效液相色譜法進(jìn)行定量分析［1］。上述質(zhì)量評價方法可以展現(xiàn)丹參某個方面的具體特點，但不能全面地反映丹參的內(nèi)在品質(zhì)。

目前，利用指紋圖譜進(jìn)行鑒別已成為中藥或天然藥物質(zhì)量控制的有效手段之一，即根據(jù)藥材光譜或色譜指紋圖譜的模糊屬性，對藥材進(jìn)行宏觀的、規(guī)律性的特征分析［2-4］。筆者通過實驗繪制不同產(chǎn)地的丹參藥材的UV指紋圖譜，對其光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行化學(xué)模式識別，對不同產(chǎn)地的丹參藥材按照質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行分類，為制訂科學(xué)、全面的丹參藥材的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供了實驗基礎(chǔ)。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

紫外分光光度儀：U-2800型，日本島津公司；

醫(yī)用超聲波清洗器：KQ-250E型，昆山市超聲儀器有限公司；

無水乙醇、乙酸乙酯、正己烷：分析純；

實驗用水為超純水；

丹參樣品：分別采自山東臨朐、莒縣庫山、淄博等地，編號見表1。

表1 不同產(chǎn)地丹參樣品編號

1.2 供試液的制備［5］

取1#～9#丹參樣品，粉碎并過180 μm(80目)篩，精密稱定1.0 g共4份，置于100 mL磨口具塞錐形瓶中，分別加正己烷、乙酸乙酯、水、乙醇各50 mL，室溫超聲提取15 min，過濾，棄去初濾液，取續(xù)濾液作為供試液，得丹參供試液1#～9#。

1.3 紫外光譜圖

取1.2中1#～9#不同溶劑的丹參樣品供試液在紫外分光光度儀上測繪200～300 nm的紫外光譜。圖1為兩產(chǎn)地丹參4種溶劑提取液的紫外光譜圖。

圖1 丹參4種溶劑提取液的紫外光譜圖

2 結(jié)果與討論

2.1 紫外光譜特征數(shù)據(jù)的選取

將1#～9#不同溶劑的丹參提取液的紫外光譜分別以5 nm為間隔，提取205～300 nm區(qū)間相應(yīng)波長吸光度作為特征值，結(jié)果見表2。

表2 不同丹參樣品水提取液的紫外光譜吸光度

2.2 主成分分析［6-7］

主成分分析法是把樣品原有的各個特征利用線性變換得到一批新的特征，每個特征都是原有特征的函數(shù)，但新特征總數(shù)少于原有特征數(shù)，是一種有效的特征壓縮方法，新特征既保留了原有特征的主要信息，又減少了特征個數(shù)。通過對特征的選擇，在一定程度上還能消除噪音。以對丹參水提取液的紫外光譜數(shù)據(jù)的處理過程為例，將2.1中1#～9#丹參水提取液提取的特征值數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，求出指標(biāo)的相關(guān)矩陣R及R的特征根，結(jié)果見表3。

表3 相關(guān)矩陣R的特征根及累積貢獻(xiàn)率

由表3可看出，前3個主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)97.7%，故取3個主成分作為指標(biāo)，按下式計算主成分，結(jié)果見表4。

式中：Z——主成分；

b——系數(shù)；

X——原指標(biāo)。

表4 不同產(chǎn)地丹參水提取液紫外光譜特征峰的主成分

不同產(chǎn)地丹參乙醇提取液、乙酸乙酯提取液、正己烷提取液紫外光譜數(shù)據(jù)的主成分分析過程同水提取液。

2.3 系統(tǒng)聚類分析［6-8］

聚類分析是在事物的分類面貌尚不清楚，甚至連總共分幾類也不確定的情況下，將一些觀察對象依據(jù)某些特征加以歸類是研究“物以類聚”的一種數(shù)理統(tǒng)計方法。運用聚類分析，根據(jù)中藥材在成分變化上的某些特征或測定值，對某一中藥材進(jìn)行分類，可以有助于增強(qiáng)對中藥復(fù)雜體系的認(rèn)識。

2.3.1 原理與方法

對n個含m個指標(biāo)的樣本，可定義為m維空間的點。在m維空間中的任意兩點，其相似性可用“距離”度量，定義為“dij”，若將任一樣本看作一類，其類間相似性可用歐氏距離DE表示。

式中：l——樣本指標(biāo)數(shù)，l=1，2，3，…m；

i，j——樣本序號；

xi，xj——樣本各指標(biāo)。

系統(tǒng)聚類法即對n個樣本，計算兩兩間距離dij(i=1，2，3，…n；j=1，2，3，…n)得到距離矩陣，從中找出距離最小的兩類合并成一個新類，計算新類與其它各類間距離得到一個新的距離陣，再找出距離最小的兩類合并成一個新類，重復(fù)以上過程至所有樣本合并成一類為止。

2.3.2 聚類分析結(jié)果

用主成分分析可以消除指標(biāo)間的相關(guān)性，并減少用于聚類的指標(biāo)數(shù)，用較少的綜合指標(biāo)代替原來較多的指標(biāo)。將丹參4種溶劑提取液紫外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合聚類分析，結(jié)果見表5及圖2。

表5 丹參4種溶劑提取液紫外光譜數(shù)據(jù)綜合聚類步驟

圖2 丹參4種溶劑提取液紫外光譜數(shù)據(jù)綜合譜系聚類示意圖

由實驗結(jié)果可知，不同產(chǎn)地的丹參聚為3類：產(chǎn)自淄博、章丘、莒縣金墩、蒙陰、曲阜、泰安的丹參聚為一類，產(chǎn)自山東臨朐、莒縣庫山的丹參聚為一類，產(chǎn)自陜西的丹參聚為一類。

3 結(jié)論

紫外光譜作為中藥指紋圖譜的形式之一，具有整體性強(qiáng)的優(yōu)點，可全面反映提取液中各種成分的含量高低，具有方法簡便、操作快速的優(yōu)點［5］，同時也存在峰數(shù)較少、特征性較差的不足。對丹參的不同溶劑提取液進(jìn)行分析，并結(jié)合模式識別技術(shù)進(jìn)行綜合評判，可以克服以上不足，發(fā)揮其優(yōu)勢，從整體上反應(yīng)丹參所含成分的差異。

通過綜合分析不同產(chǎn)地不同提取液丹參的紫外光譜，發(fā)現(xiàn)淄博、莒縣金墩、蒙陰、曲阜等產(chǎn)地的丹參紫外光譜吸收較高，這與筆者之前用HPLC法測定其隱丹參酮、丹參酮ⅡA的含量較高有一定的一致性［9-10］，但是否意味著這些產(chǎn)地的丹參質(zhì)量較好，有待于進(jìn)一步驗證。陜西產(chǎn)丹參的紫外吸收光譜圖與山東各地的丹參差別較大。

采用紫外-化學(xué)模式識別較客觀地反映了產(chǎn)地不同對藥材品質(zhì)的影響，可為丹參藥材質(zhì)量控制與評價提供科學(xué)依據(jù)。

［1］ 中華人民共和國國家藥典委員會.中國藥典［M］.一部.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010: 70-71.

［2］ 王福剛，高允生，齊永秀，等.白花丹參藥材HPLC指紋圖譜研究［J］.中成藥，2010，32(9): 1 464-1 467.

［3］ 李瑞芳，程秀民，畢愛蓮.山東不同產(chǎn)地丹參脂溶性成分的高效液相色譜指紋圖譜研究［J］.中國藥業(yè)，2010，19(14)：21-22.

［4］ 李婧，劉漢清，孫小芬.丹參注射液多成分定量測定和指紋圖譜研究［J］.中成藥，2011，34(4): 553-556.

［5］ 袁久榮.中藥鑒別紫外譜線組法及應(yīng)用［M］.北京：人民衛(wèi)生出版社，1999: 170-303.

［6］ 金丕煥.醫(yī)用統(tǒng)計方法［M］.上海：上海醫(yī)科大學(xué)出版社，1993: 259，273，290.

［7］ 羅光明，曾金祥，朱繼孝.車前子綜合化學(xué)模式識別研究［J］.中國中藥雜志，2012，37(8): 1 148-1 151.

［8］ 李磊.瀉心湯半仿生提取法的研究［D］.山東中醫(yī)藥大學(xué)碩士論文，2009: 59-62.

［9］ 容蓉，呂青濤，巢劍非，等.山東不同產(chǎn)地丹參的HPLC指紋圖譜-化學(xué)模式識別研究［J］.化學(xué)分析計量，2008，17(1): 24-28.

［10］ 容蓉，呂青濤，巢劍非，等.山東不同產(chǎn)地丹參的HPLC化學(xué)模式識別研究［C］. 2006第六屆中國藥學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集，2006: 3 502-3 507.

Recognition of the Radix Salvia Mittiorrhiza of Different Origin by UV-Chemical Pattern

Gong Lili, Rong Rong
(Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan 250355, China)

UV chromatograms-chemical pattern recognition method for the identif i cation and evaluation of salvia mittiorrhiza was established. The chemical constituents in hexane，ethyl acetate，water and methanol extract of 9 samples of salvia mittiorrhiza were determined by UV. The fi ngerprints were obtained and were handled principal component analysis，hierarchical clustering analysis and stepwise discriminant analysis. The UV chromatograms-chemical pattern recognition method for the identif i cation and evaluation of Salvia Mittiorrhiza of different origin was established. All samples were divided into three classes and each with a recognition function. Differences in ingredients of Salvia Mittiorrhiza can be ref l ected by UV chromatograms-chemical pattern recognition method which can provide the basis for quality control and evaluation of Salvia Miltiorrhiza.

salvia mittiorrhiza; UV; chemical pattern recognition; hierarchical clustering analysis

O651

A

1008-6145(2014)02-0088-03

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.02.026

*山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家獎勵基金(02BS085)

聯(lián)系人：容蓉；E-mail: r.rong@sdutcm.edu.cn

2013-11-30