UV-化学模式识别不同产地的丹参*

巩丽丽，容蓉

(山东中医药大学，济南 250355)

UV-化学模式识别不同产地的丹参*

巩丽丽，容蓉

(山东中医药大学，济南 250355)

建立由UV-化学模式识别法评价丹参质量的方法。分别用正己烷、乙酸乙酯、水、乙醇提取不同产地的丹参，并测绘其紫外光谱。取紫外光谱各波长的吸光度为特征数据，进行主成分分析、聚类分析，对不同产地丹参质量的差异进行了评价。不同溶剂提取液的光谱聚类结果有所差异，可将不同产地丹参聚为3类。UV-化学模式识别技术可以从整体上反应丹参所含成分的差异，可为丹参质量控制与评价提供依据。

丹参；紫外光谱；主成分分析；聚类分析

丹参为唇形科植物丹参(Salvia Miltiorrhiza Bge)的干燥根及根茎，味苦，性微寒，有活血化瘀、清心除烦、凉血消肿的功效，一般依据产地、外观、颜色或针对丹参的指标成分(丹参酮ⅡA等)进行薄层色谱定性鉴别或采用高效液相色谱法进行定量分析［1］。上述质量评价方法可以展现丹参某个方面的具体特点，但不能全面地反映丹参的内在品质。

目前，利用指纹图谱进行鉴别已成为中药或天然药物质量控制的有效手段之一，即根据药材光谱或色谱指纹图谱的模糊属性，对药材进行宏观的、规律性的特征分析［2-4］。笔者通过实验绘制不同产地的丹参药材的UV指纹图谱，对其光谱数据进行化学模式识别，对不同产地的丹参药材按照质量指标进行分类，为制订科学、全面的丹参药材的质量标准提供了实验基础。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

紫外分光光度仪：U-2800型，日本岛津公司；

医用超声波清洗器：KQ-250E型，昆山市超声仪器有限公司；

无水乙醇、乙酸乙酯、正己烷：分析纯；

实验用水为超纯水；

丹参样品：分别采自山东临朐、莒县库山、淄博等地，编号见表1。

表1 不同产地丹参样品编号

1.2 供试液的制备［5］

取1#～9#丹参样品，粉碎并过180 μm(80目)筛，精密称定1.0 g共4份，置于100 mL磨口具塞锥形瓶中，分别加正己烷、乙酸乙酯、水、乙醇各50 mL，室温超声提取15 min，过滤，弃去初滤液，取续滤液作为供试液，得丹参供试液1#～9#。

1.3 紫外光谱图

取1.2中1#～9#不同溶剂的丹参样品供试液在紫外分光光度仪上测绘200～300 nm的紫外光谱。图1为两产地丹参4种溶剂提取液的紫外光谱图。

图1 丹参4种溶剂提取液的紫外光谱图

2 结果与讨论

2.1 紫外光谱特征数据的选取

将1#～9#不同溶剂的丹参提取液的紫外光谱分别以5 nm为间隔，提取205～300 nm区间相应波长吸光度作为特征值，结果见表2。

表2 不同丹参样品水提取液的紫外光谱吸光度

2.2 主成分分析［6-7］

主成分分析法是把样品原有的各个特征利用线性变换得到一批新的特征，每个特征都是原有特征的函数，但新特征总数少于原有特征数，是一种有效的特征压缩方法，新特征既保留了原有特征的主要信息，又减少了特征个数。通过对特征的选择，在一定程度上还能消除噪音。以对丹参水提取液的紫外光谱数据的处理过程为例，将2.1中1#～9#丹参水提取液提取的特征值数据进行主成分分析，求出指标的相关矩阵R及R的特征根，结果见表3。

表3 相关矩阵R的特征根及累积贡献率

由表3可看出，前3个主成分的累积贡献率达97.7%，故取3个主成分作为指标，按下式计算主成分，结果见表4。

式中：Z——主成分；

b——系数；

X——原指标。

表4 不同产地丹参水提取液紫外光谱特征峰的主成分

不同产地丹参乙醇提取液、乙酸乙酯提取液、正己烷提取液紫外光谱数据的主成分分析过程同水提取液。

2.3 系统聚类分析［6-8］

聚类分析是在事物的分类面貌尚不清楚，甚至连总共分几类也不确定的情况下，将一些观察对象依据某些特征加以归类是研究“物以类聚”的一种数理统计方法。运用聚类分析，根据中药材在成分变化上的某些特征或测定值，对某一中药材进行分类，可以有助于增强对中药复杂体系的认识。

2.3.1 原理与方法

对n个含m个指标的样本，可定义为m维空间的点。在m维空间中的任意两点，其相似性可用“距离”度量，定义为“dij”，若将任一样本看作一类，其类间相似性可用欧氏距离DE表示。

式中：l——样本指标数，l=1，2，3，…m；

i，j——样本序号；

xi，xj——样本各指标。

系统聚类法即对n个样本，计算两两间距离dij(i=1，2，3，…n；j=1，2，3，…n)得到距离矩阵，从中找出距离最小的两类合并成一个新类，计算新类与其它各类间距离得到一个新的距离阵，再找出距离最小的两类合并成一个新类，重复以上过程至所有样本合并成一类为止。

2.3.2 聚类分析结果

用主成分分析可以消除指标间的相关性，并减少用于聚类的指标数，用较少的综合指标代替原来较多的指标。将丹参4种溶剂提取液紫外光谱数据进行综合聚类分析，结果见表5及图2。

表5 丹参4种溶剂提取液紫外光谱数据综合聚类步骤

图2 丹参4种溶剂提取液紫外光谱数据综合谱系聚类示意图

由实验结果可知，不同产地的丹参聚为3类：产自淄博、章丘、莒县金墩、蒙阴、曲阜、泰安的丹参聚为一类，产自山东临朐、莒县库山的丹参聚为一类，产自陕西的丹参聚为一类。

3 结论

紫外光谱作为中药指纹图谱的形式之一，具有整体性强的优点，可全面反映提取液中各种成分的含量高低，具有方法简便、操作快速的优点［5］，同时也存在峰数较少、特征性较差的不足。对丹参的不同溶剂提取液进行分析，并结合模式识别技术进行综合评判，可以克服以上不足，发挥其优势，从整体上反应丹参所含成分的差异。

通过综合分析不同产地不同提取液丹参的紫外光谱，发现淄博、莒县金墩、蒙阴、曲阜等产地的丹参紫外光谱吸收较高，这与笔者之前用HPLC法测定其隐丹参酮、丹参酮ⅡA的含量较高有一定的一致性［9-10］，但是否意味着这些产地的丹参质量较好，有待于进一步验证。陕西产丹参的紫外吸收光谱图与山东各地的丹参差别较大。

采用紫外-化学模式识别较客观地反映了产地不同对药材品质的影响，可为丹参药材质量控制与评价提供科学依据。

［1］ 中华人民共和国国家药典委员会.中国药典［M］.一部.北京：化学工业出版社，2010: 70-71.

［2］ 王福刚，高允生，齐永秀，等.白花丹参药材HPLC指纹图谱研究［J］.中成药，2010，32(9): 1 464-1 467.

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［4］ 李婧，刘汉清，孙小芬.丹参注射液多成分定量测定和指纹图谱研究［J］.中成药，2011，34(4): 553-556.

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［9］ 容蓉，吕青涛，巢剑非，等.山东不同产地丹参的HPLC指纹图谱-化学模式识别研究［J］.化学分析计量，2008，17(1): 24-28.

［10］ 容蓉，吕青涛，巢剑非，等.山东不同产地丹参的HPLC化学模式识别研究［C］. 2006第六届中国药学会学术年会论文集，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

*山东省优秀中青年科学家奖励基金(02BS085)

联系人：容蓉；E-mail: r.rong@sdutcm.edu.cn

2013-11-30