張 偉，吳 瑞，常相偉，趙宏蘇，張玖捌，金傳山,3，吳德玲,3*，陸兔林*

1安徽中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，合肥 230012；2南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，南京 210023；3中藥飲片制造新技術(shù)安徽省重點實驗室，合肥 230012

菊花為菊科植物菊ChrysanthemummorifoliumRamat.的干燥頭狀花序，主要含有黃酮類、揮發(fā)油、有機酸和微量元素等活性部位[1]，具有散風(fēng)清熱、平肝明目及清熱解毒的功效?！吨袊幍洹?020版按產(chǎn)地和加工方法的不同，收載的菊花品種有“亳菊”、“滁菊”、“貢菊”、“杭菊”和“懷菊”[2]。作為一種藥食同源的中藥材，菊花具有品種繁多、成分組成復(fù)雜的特點，而不同品種的菊花因其生長環(huán)境、栽培加工方法等不同，化學(xué)成分含量存在很大的差異，且質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)致其臨床療效也有所不同[3-5]。目前，《中國藥典》2020版以綠原酸、木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷及3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸3種化學(xué)成分含量為評價指標，難以全面地評價菊花藥材的質(zhì)量[6]。

中藥特征圖譜可以表征中藥內(nèi)在質(zhì)量的整體變化，越來越多的中藥通過建立特征指紋圖譜進行質(zhì)量控制[7-11]，其中HPLC特征指紋圖譜技術(shù)也常用于菊花的品種鑒別和質(zhì)量控制研究中[12-17]。中藥質(zhì)量標志物(Q-Marker)由專屬的、與臨床療效相關(guān)的、可被監(jiān)測的化學(xué)成分組成，與中藥功能屬性等相關(guān)，能反映中藥安全性和有效性，可被用于構(gòu)建現(xiàn)代中藥整體、系統(tǒng)、量化的質(zhì)量評價體系[18]。在Q-Marker的基礎(chǔ)上，通過整合指紋圖譜和化學(xué)計量學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)體現(xiàn)藥材或者復(fù)方中共性特征的成分，建立符合中藥特點的多維質(zhì)量評價體系，可能對中藥的科學(xué)監(jiān)管將提供更好的解決方案。

本研究在菊花前期研究的基礎(chǔ)上，通過建立不同品種菊花的HPLC特征圖譜，結(jié)合化學(xué)計量學(xué)方法篩選出菊花的共有的物質(zhì)基礎(chǔ)作為菊花的特征標志物，同時篩選出不同品種菊花之間顯著性差異的特征標志物[19]，從而為菊花的整體質(zhì)量評價、品種鑒別及單品種特征性評價提供科學(xué)依據(jù)。

1 實驗材料

1.1 儀器

Agilent XDB-C18色譜柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)；島津LC-2030C 3D高效液相色譜儀；SPD-20AV檢測器(日本島津公司)；KQ-400KDE超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；800C玖藍多功能粉碎機(永康市玖藍五金制品有限公司)；SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)；電子分析天平(AB135-S，METTLER TOLEDO)；BS-300+電子天平(上海友聲衡器有限公司)。

1.2 試藥

綠原酸(批號：MUST-21030304)、隱綠原酸(批號：MUST-21042003)、新綠原酸(批號：MUST-21030108)、3,5-O-二咖啡?；鼘幩?批號：MUST-21011110)、異綠原酸B(批號：MUST-21030602)、異綠原酸C(批號：MUST-21030603)購于成都曼思特生物科技有限公司；咖啡酸(批號：DST191030-013，成都德思特生物技術(shù)有限公司)；芹菜素(批號：PS010177)、芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷(批號：PS011186)、木犀草素(批號：PS010346)、木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷(批號：PS000708)、金合歡素(批號：PS011043)、香葉木素(批號：PS010395)、香葉木素-7-O-β-D-葡萄糖苷(批號：PS011578)均購于成都普思生物科技股份有限公司，純度均大于98.0%。甲醇、乙腈(瑞典OCEANPAK歐普森公司，色譜純)；冰醋酸(上海阿拉丁生化科技股份有限公司，分析純)；超純水。

1.3 樣品

50批菊花樣品分別采收于安徽亳州、安徽滁州、安徽黃山、浙江桐鄉(xiāng)、河南焦作，經(jīng)安徽中醫(yī)藥大學(xué)俞年軍教授鑒定為菊科植物亳菊Chrysanthemummorifolium(Ramat).Tzvel.‘Boju’ cv.nov.(BJ)、滁菊Chrysanthemummorifolium(Ramat).Tzvel.‘Chuju’ cv.nov.(CJ)、貢菊Chrysanthemummorifolium(Ramat).Tzvel.‘Gongju’ cv.nov.(GJ)、杭菊Chrysanthemummorifolium(Ramat).Tzvel.‘Hangju’ cv.nov.(HAJ)、懷菊Chrysanthemummorifolium(Ramat).Tzvel.‘Huaiju’ cv.nov.(HUJ)的干燥頭狀花序。樣品粉碎，過一號篩，備用。來源信息見表1。

表1 50批菊花樣品來源

2 方法與結(jié)果

2.1 色譜條件

色譜柱：Agilent XDB-C18色譜柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)；流動相：乙腈(A)-0.2%醋酸水溶液(B)，梯度洗脫(0～8 min，5%→10%A；8～15 min，10%→14%A；15～18 min，14%→17%A；18～22 min，17%→17.5%A；22～35 min，17.5%→18%A；35～40 min，18%A；40～50 min，18%→19%A；50～65 min，19%→30%A；65～80 min，30%→52%A)；流速：1.0 mL/min；檢測波長：348 nm；柱溫：30 ℃；進樣量：10 μL。

2.2 供試品溶液的制備

取菊花樣品粉末(過一號篩)約0.25 g，精密稱定，置具塞錐形瓶中，精密加入70%甲醇25 mL，密塞，稱定重量，超聲處理(功率300 W，頻率45 Hz)40 min，放冷，再稱定重量，用70%甲醇補足失重，搖勻，0.22 μm微孔濾膜濾過，取續(xù)濾液，即得。

2.3 混合對照品溶液的制備

取綠原酸、木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷、3,5-O-二咖啡?；鼘幩?、新綠原酸、隱綠原酸、咖啡酸、異綠原酸B、異綠原酸C、芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷、香葉木素-7-O-β-D-葡萄糖苷、香葉木素、芹菜素、木犀草素與金合歡素對照品適量，置棕色量瓶中，加70%甲醇制成每1 mL含綠原酸31.2 μg、木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷23.6 μg、3,5-O-二咖啡?；鼘幩?6.3 μg、新綠原酸20.9 μg、隱綠原酸22.1 μg、咖啡酸41.5 μg、異綠原酸B 22.7 μg、異綠原酸C 37.8 μg、芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷59.2 μg、香葉木素-7-O-β-D-葡萄糖苷46.7 μg、香葉木素69.3 μg、芹菜素58.4 μg、木犀草素52.1 μg與金合歡素54.7 μg的混合溶液，即得?；旌蠈φ掌飞V圖見圖1。

圖1 混合對照品色譜圖

2.4 方法學(xué)考察

2.4.1 精密度試驗

精密稱取懷菊樣品(S41)0.25 g，按“2.2”項下方法制備供試品溶液，“2.1”項下色譜條件測定，連續(xù)進樣6次，記錄特征圖譜，計算各共有峰的相對保留時間和相對峰面積。結(jié)果各共有峰相對保留時間RSD值(n= 6)為0.04%～0.18%，相對峰面積RSD值(n= 6)為0.01%～1.29%，表明儀器的精密度良好。

2.4.2 重復(fù)性試驗

精密稱取同一批次懷菊樣品(S41)0.25 g，6份，按“2.2”項下方法制備供試品溶液，“2.1”項下色譜條件測定，記錄特征圖譜，計算各共有峰的相對保留時間和相對峰面積。結(jié)果各共有峰相對保留時間RSD值(n= 6)為0.06%～0.25%，各共有峰(除18號峰的RSD為5.36%)相對峰面積RSD值(n= 6)為1.24%～4.52%，表明該方法的重復(fù)性良好。

2.4.3 穩(wěn)定性試驗

取同一供試品溶液，分別于制備完成后0、2、4、8、12、24 h以“2.1”項下色譜條件測定，記錄特征圖譜，計算各共有峰的相對保留時間和相對峰面積。結(jié)果各共有峰相對保留時間RSD值(n= 6)為0.02%～0.25%，相對峰面積RSD值(n= 6)為0.10%～1.19%，表明供試品溶液在24 h內(nèi)穩(wěn)定性良好。

2.5 不同品種菊花特征圖譜的建立及分析

2.5.1 五種菊花特征圖譜的建立

分別精密稱取50批不同品種菊花樣品0.25 g，按“2.2”項下方法制備供試品溶液，“2.1”項下色譜條件測定，記錄色譜圖。將10批亳菊藥材的HPLC色譜圖以AIA文件格式依次導(dǎo)入“中藥色譜指紋圖譜相似度評價系統(tǒng)(2012.130723版本)”軟件，以S3為參照圖譜，多點校正法進行匹配，以中位數(shù)法生成亳菊對照圖譜(R)。滁菊、貢菊、杭菊、懷菊的對照圖譜建立同亳菊。將50批菊花藥材的HPLC色譜圖依次導(dǎo)入“中藥色譜指紋圖譜相似度評價系統(tǒng)(2012.130723版本)”軟件，生成菊花對照圖譜(R)。樣品疊加圖譜見圖2，對照圖譜見圖3。

圖2 50批菊花樣品HPLC疊加色譜圖

圖3 不同品種菊花對照圖譜及菊花總樣品對照圖譜

2.5.2 特征峰的確認

通過分析確定10批亳菊、滁菊、貢菊、杭菊、懷菊的共有峰分別為21、20、25、22、22個；50批菊花樣品共有峰有17個。經(jīng)與混合對照品色譜峰比對，亳菊確認其中14個主要特征峰；滁菊確認其中14個主要特征峰；貢菊確認其中12個主要特征峰；杭菊確認其中13個主要特征峰；懷菊確認其中13個主要特征峰；50批菊花樣品確認其中12個共有峰，分別為新綠原酸(1號峰)、綠原酸(3號峰)、隱綠原酸(4號峰)、木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷(12號峰)、異綠原酸B(13號峰)、3,5-O-二咖啡?；鼘幩?15號峰)、芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷(18號峰)、異綠原酸C(19號峰)、香葉木素-7-O-β-D-葡萄糖苷(21號峰)、香葉木素(26號峰)、芹菜素(28號峰)、木犀草素(29號峰)。在50批菊花藥材特征圖譜中，3號峰的分離度大、對稱性良好、峰面積較大且為所有樣品共有，因此選取3號峰(綠原酸)作為參照峰S，計算各共有峰的相對保留時間和相對峰面積。

2.5.3 似度評價

將亳菊、滁菊、貢菊、杭菊、懷菊藥材的圖譜數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入“中藥色譜指紋圖譜相似度評價系統(tǒng)(2012.130723版本)”軟件，生成相對應(yīng)的對照圖譜，計算各色譜圖組內(nèi)的相似度，結(jié)果顯示，亳菊之間的相似度為0.992～1.000；滁菊之間的相似度為0.996～1.000；貢菊之間的相似度為0.995～1.000；杭菊之間的相似度為0.971～0.989；懷菊之間的相似度為0.999～1.000，說明同一品種菊花之間差異不大。再將50批菊花藥材的圖譜數(shù)據(jù)依次導(dǎo)入該軟件，進行組間相似度分析，結(jié)果見表2，結(jié)果顯示種間相似度在0.391～0.690范圍內(nèi)，說明不同品種菊花之間的差異較大。50批菊花藥材的17個共有峰相對保留時間的RSD值均小于0.80%，但相對峰面積差異較大，RSD值為1.39%～58.87%。

表2 50批菊花樣品的相似度分析

2.5.4 聚類分析(CA)

將50批菊花樣品中17個共有峰的峰面積導(dǎo)入SPSS 26.0軟件，利用“描述統(tǒng)計”方法標準化后，采用組間聯(lián)接法，以平方歐式距離為測度進行系統(tǒng)聚類分析，結(jié)果見圖4。50批菊花樣品可被準確地分為5類，即五個品種的菊花各自聚為一類。

圖4 50批菊花樣品聚類分析圖

2.5.5 主成分分析(PCA)

以主成分的特征值和累積貢獻率為依據(jù)，17個共有峰峰面積為變量，采用SPSS 26.0軟件對50批菊花藥材進行PCA分析，相關(guān)系數(shù)的特征值和方差貢獻率見表3。將特征值>1為提取標準，可提取出5個主成分，其累積方差貢獻率達98.955%，可以代表菊花藥材特征圖譜共有峰的大部分信息。為進一步分析50批菊花樣品之間的差異，用SIMCA-P 14.1軟件繪制50批菊花樣品的主成分得分圖，見圖5。5個不同品種的菊花藥材明顯地分布于各自的特定區(qū)域，其中亳菊、滁菊、懷菊與貢菊、杭菊又明顯分布于左右兩個區(qū)域。位于長江以南的杭菊、貢菊以茶菊為主，兼顧藥用；位于長江以北的亳菊、滁菊和位于河南的懷菊則以藥用為主，兼顧茶用[1]。根據(jù)主成分得分圖可以看出不同品種菊花之間有一定的相似性，相同品種菊花之間也存在差異性。懷菊樣品間離散度較大；貢菊與杭菊偏于茶飲、同位于長江以南而處于圖中右區(qū)域；亳菊、滁菊、懷菊因偏于藥用而同處于左區(qū)域，但由于產(chǎn)地不同，所以懷菊與亳菊、滁菊雖聚為一類但內(nèi)部差異較明顯，說明菊花的品質(zhì)與產(chǎn)地、品種等因素密切相關(guān)。

表3 特征值和方差貢獻率

圖5 50批菊花樣品主成分分析得分圖

2.5.6 正交偏最小二乘-判別分析(OPLS-DA)

在主成分分析提取得到的5個主成分的基礎(chǔ)上，建立監(jiān)督模式偏最小二乘判別分析模型，進一步尋找不同品種菊花的差異標志物。在建立的偏最小二乘判別分析模型中，R2X和R2Y分別為0.993和0.991，Q2為0.989，表明建立的模型預(yù)測能力較好。為防止模型出現(xiàn)過擬合，利用200次置換檢驗對模型進行內(nèi)部驗證，檢驗參數(shù)R2=(0.0，0.010 6)，Q2=(0.0，-0.384)，結(jié)果見圖6。最右邊的R2和Q2值大于0.9，高于左邊的R2和Q2值，Q2回歸線的截距為負值，表明模型中不存在過擬合現(xiàn)象，結(jié)果可靠。偏最小二乘判別分析得分圖見圖7。50批樣品被分成5組，5組之間以左右劃分又被分為兩大類，Ⅰ類包括貢菊、杭菊，Ⅱ類包括亳菊、滁菊、懷菊。該結(jié)果與聚類分析及主成分分析結(jié)果一致，說明不同品種的菊花化學(xué)成分存在差異。變量重要性投影值(VIP)圖見圖8，篩選出貢獻率較大的7個變量(VIP>1)，依次為24、28(芹菜素)、18(芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷)、12(木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷)、19(異綠原酸C)、11、20號峰，說明不同品種菊花的化學(xué)成分差異可能是由上述成分引起的，這七個成分可作為不同品種菊花之間差異性的主要特征標志物。13(異綠原酸B)、25、15(3,5-O-二咖啡?；鼘幩?、27、26(香葉木素)、4(隱綠原酸)、3(綠原酸)、1(新綠原酸)、29(木犀草素)、21(香葉木素-7-O-β-D-葡萄糖苷)號峰的VIP<1，且為5個不同品種菊花所共有，這些成分在判斷是否為菊花中起到重要作用，可作為菊花的特征標志物(見表4)。

表4 菊花特征標志物

圖6 50批菊花PLS-DA模型置換檢驗圖

圖7 50批菊花樣品PLS-DA得分分布圖

圖8 50批菊花樣品的PLS-DA載荷圖

3 討論與結(jié)論

3.1 提取方法的選擇

本實驗分別考察了不同溶劑(70%甲醇、50%甲醇、80%甲醇)、提取方式(超聲提取和加熱回流提取)和提取時間(30、35、40 min)對色譜圖的影響，確定采用體積分數(shù)為70%甲醇超聲提取40 min作為提取方法。

3.2 色譜條件的優(yōu)化

本實驗分別考察[20]了不同的色譜柱(Agilent XDB-C18色譜柱、Phenomenex Luna C18)、檢測波長(220、254、330、348 nm)及流動相體系(乙腈-0.1%磷酸水、乙腈-0.1%甲酸水、乙腈-0.2 %醋酸水)，并以色譜峰峰形、出峰個數(shù)及分離度等為評價指標，最終選用Agilent XDB-C18色譜柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)，檢測波長為348 nm，以乙腈-0.2%醋酸水溶液作為流動相體系。

3.3 結(jié)果分析

實驗所建立的5個不同品種菊花對照圖譜及菊花對照圖譜中標定的共有峰和指認的特征峰有所不同，在建立的亳菊、滁菊、貢菊、杭菊、懷菊對照圖譜中分別標定21、20、25、22、22個共有峰，并通過與對照品比對指認出14、14、12、13、13個主要特征峰；在50批菊花樣品共同生成的菊花對照圖譜中標定17個共有峰，指認出新綠原酸、綠原酸、隱綠原酸、木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷、異綠原酸B、3,5-O-二咖啡酰基奎寧酸、芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷、異綠原酸C、香葉木素-7-O-β-D-葡萄糖苷、香葉木素、芹菜素、木犀草素12個成分，由于貢菊、杭菊和懷菊中未指認出咖啡酸，貢菊中未指認出金合歡素，因此咖啡酸和金合歡素未作為菊花對照圖譜的共有峰。通過對比峰面積，顯示木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷、芹菜素、芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷和異綠原酸C所對應(yīng)的峰面積在5個菊花對照圖譜之間存在顯著性差異：在貢菊和杭菊對照圖譜中木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷、異綠原酸C的峰面積較大，而在其他3種菊花對照圖譜中其峰面積均較?。辉谫窬?、滁菊與懷菊對照圖譜中芹菜素的峰面積較大，而在貢菊和杭菊對照圖譜中顯示其峰面積很??；在杭菊對照圖譜中芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷的峰面積較大，而在其他4種菊花對照圖譜中其峰面積較小。所以通過對比5個品種菊花特征峰之間的差異可以初步地反映出不同品種菊花之間的差異性，表明不同品種菊花中化學(xué)成分的種類和含量有一定差異。

相似度評價結(jié)果顯示種內(nèi)相似度較高，說明來自不同批次的同一品種菊花之間差異較小；而種間相似度低為0.391～0.690，表明不同品種菊花所含的化學(xué)成分差異較明顯。CA、PCA及OPLS-DA均可將5個不同品種的菊花較為準確地分成5類。5個品種的菊花雖各不相同但也有相似之處，PCA及OPLS-DA將5個特定區(qū)域分為左右兩大類，其中亳菊、滁菊和懷菊被分為一類(偏藥用)，貢菊和杭菊被分為一類(偏茶用)，化學(xué)計量學(xué)分析表明木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷、異綠原酸C、芹菜素為兩大類別的主要差別性成分，這3個成分可以作為區(qū)分兩類菊花差異的特征標志物。OPLS-DA篩選出7個主要標記性成分，通過與混合對照品比對指認出芹菜素、芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷、木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷和異綠原酸C 4個成分，可作為區(qū)分不同品種菊花差異的特征標志物，與特征峰峰面積對比結(jié)果相互佐證，其中24、11、20號色譜峰未指認，這三個色譜峰在菊花質(zhì)量評價中的作用還有待進一步研究；VIP值小于1的異綠原酸B、3,5-O-二咖啡?；鼘幩?、香葉木素、隱綠原酸、綠原酸、新綠原酸、木犀草素、香葉木素-7-O-β-D-葡萄糖苷等10個成分可以作為菊花整體的特征標志物。

綜上，本實驗通過建立并分析5種菊花的HPLC特征圖譜，比較特征峰及其對應(yīng)峰面積，并進行相似度評價，初步顯示出不同品種菊花之間的差異性；通過化學(xué)計量學(xué)方法分析篩選出不同品種菊花之間相同的物質(zhì)作為代表菊花功效的特征標志物和體現(xiàn)不同菊花差異的特征標志物，為菊花的品種鑒別及質(zhì)量評價提供科學(xué)依據(jù)。