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(shí)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(shí)別法評價(jià)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(jià)。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(shí)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(jià)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(jià)方法可以展現(xiàn)丹參某個(gè)方面的具體特點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(hào)見表1。

表1 不同產(chǎn)地丹參樣品編號(hào)

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(gè)特征利用線性變換得到一批新的特征，每個(gè)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(gè)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(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)97.7%，故取3個(gè)主成分作為指標(biāo)，按下式計(jì)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(jì)方法。運(yùn)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(shí)。

2.3.1 原理與方法

對n個(gè)含m個(gè)指標(biāo)的樣本，可定義為m維空間的點(diǎn)。在m維空間中的任意兩點(diǎn)，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(hào)；

xi，xj——樣本各指標(biāo)。

系統(tǒng)聚類法即對n個(gè)樣本，計(jì)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(gè)新類，計(jì)算新類與其它各類間距離得到一個(gè)新的距離陣，再找出距離最小的兩類合并成一個(gè)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)，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(diǎn)［5］，同時(shí)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(shí)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(yàn)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(shí)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(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

［1］ 中華人民共和國國家藥典委員會(huì).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(jì)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(shí)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(shí)別研究［J］.化學(xué)分析計(jì)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(shí)別研究［C］. 2006第六屆中國藥學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)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(jiǎng)勵(lì)基金(02BS085)

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

2013-11-30