西洋参药材的质量特征与商品规格的相关性分析

张丹+郑开颜+吴兰芳+赵润怀+侯芳洁+王乾+由会玲+杜丽红+黄璐琦+郑玉光

[摘要]利用高效液相色谱法（HPLC）结合系统聚类分析（HCA）和主成分分析（PCA）等现代化学计量法，分析了西洋参药材传统商品规格特征与7种人参皂苷类成分（人参皂苷Rg₁，Re，Rb₁，Rc，Rb₂，Rb₃，Rd）定量指标之间的关联，探索西洋参传统商品规格特征与现代化学定量指标之间的关联性，为综合评价西洋参药材的质量等级的制定提供理论基础。采用HPLC指纹图谱法对40批西洋参药材进行分析，共标定19个峰，所有样品的相似度均在0.900以上。在此基础上，以加工方法、商品规格、7种成分质量分数、人参皂苷Rg₁，Re，Rb₁质量分数之和作为原变量进行聚类分析及主成分分析，结果表明所收集的西洋参药材质量与产地信息相关性较大，而与传统商品规格特征差别较小，说明西洋参药材传统商品规格的划分具有一定的局限性。研究结果揭示了西洋参药材商品规格与传统定性指标、与化学成分定量指標之间的内在关系，对西洋参药材质量进行客观综合定量评价提供了新思路。

[关键词]西洋参；HPLC；指纹图谱；商品规格；质量评价

西洋参为五加科植物西洋参Panax quinquefoli-us L的干燥根。原产于美国威斯康辛州和加拿大蒙特利尔、魁北克省。在我国已有300多年应用历史，我国于20世纪70年代开始引种，目前已形成吉林、辽宁和山东3个主产区。国产西洋参由参商收购鲜参就地烘干运回销地后，进行剪枝分等。按照行规，单支重<5g、病疤参均属于等外参。现行西洋参等级规格基本上按长度指标分成长、中、短支。参商在分等时兼顾长度和直径，灵活掌握等级划分。笔者通过市场调研发现，目前西洋参药材商品规格的划分主要是依据市场销售情况、消费者的购买习惯及西洋参加工后的形态特征，根据长度结合单支质量，兼顾产地等进行划分，见表1，与周海燕等调查结果相一致。

近年来，针对西洋参化学成分、质量标准等方面的研究报道较多，但很少对其不同商品规格间质量差异进行研究。为了进一步研究并揭示不同商品规格的西洋参药材的品质差异，本文采用HPLC结合化学计量学的方法，包括聚类分析及主成分分析，建立了一种简单、可靠的指纹图谱方法，用于表征西洋参人参皂苷类成分及评价不同商品规格的西洋参药材的品质。根据加工方法、商品规格、7种成分的质量分数、人参皂苷Rg₁，Re，Rb₁质量分数之和作为原变量进行了相关统计学分析。本研究以药材市场西洋参商品规格的划分为依据，对西洋参药材的化学特征与内在质量的相关性进行了分析，为从外观性状角度制定和规范西洋参药材商品规格标准提供一定的参考。

1材料

Shimadzu LC-20 AT高效液相色谱仪，Shimadzuinertsil ODS-2高效液相色谱柱C₁₈（4.6mmx250mm，5μm），Mettler-Toledo XS205 DU型电子分析天平。

人参皂苷Rg₁，（批号14052305），Re（批号14042905），Rb₁（批号14102302），Rc（批号14102805），Rb₂（批号14102804），Rb₃（批号14050407），Rd（批号14122605）对照品购自成都普瑞法科技开发有限公司，纯度>99.0%；乙腈（色谱纯，美国Fisher公司），水为超纯水，其余试剂均为分析纯。

不同商品规格西洋参样品共40批，购买于河北省安国市药材交易市场，经河北中医学院生药学教研室郑玉光教授鉴定为西洋参P.quinquefolius的干燥根，药材凭证标本保存于河北中医学院生药学教研室。样品详细信息见表1。

所采集西洋参样品的商品规格及加工方法均依据市场的交易情况及《西洋参加工产品分等质量标准》。进行划分。各产地单独进行分类，其中长度为一级标准，单支重为二级标准，加工方法为三级标准。而本次收集吉林产部分西洋参样品出现发青现象，推测为干燥过程中加工不当所致的青支，按照《西洋参加工产品分等质量标准》中的规定属于等外品，本实验将其纳入样品收集范围之内，旨在从化学成分角度阐释传统划分标准的科学性。

2方法与结果

2.1色谱条件

色谱柱Shimadzu Inertsil ODS-2 C₁₈（4.6mmx250mm，5 Ixm）；流动相乙腈（A）水溶液（B），梯度洗脱（0～25min，22%～26%A；25～30min，26%～35%A；30～60min，35%A）；流速 mL·min^-1；检测波长203nm；柱温25℃；进样量10μL；理论塔板数按人参皂苷Rb₁计算应不低于5000。对照品及样品（S1）HPLC图见图1。

2.2对照品溶液的制备

精密称定适量人参皂苷对照品，用甲醇溶解配制人参皂苷Rg₁，Re，Rb₁，Rc，Rb₂，Rb₃，Rd的对照品混合溶液，质量浓度分别为0.238，0.524，1.450，0.172，0.106，0.102，0.200 g·L^-1。

2.3供试品溶液的制备

随机抽取每1批西洋参样品，粉碎并过3号筛，取样品粉末约1g，精密称定，置具塞锥形瓶中，精密加入水饱和的正丁醇50mL，称定质量，置水浴中加热回流提取1.5h，放冷，再称定质量，用水饱和正丁醇补足失重，摇匀，滤过。精密量取续滤液25mL，置蒸发皿中，蒸干，残渣加甲醇适量使溶解，转移至10mL量瓶中，加甲醇至刻度，摇匀，滤过，取续滤液，即得。

3结果

3.1西洋参7种成分含量测定

3.1.1线性关系考察

精密吸取混合对照品溶液0.5，1，2，4，8，16，20，30，50，80 μL分别注入HPLC中，按照2.1项下的色谱条件进样分析，测定峰面积。结果以峰面积为纵坐标，以各单体皂苷的量为纵坐标，绘制标准曲线，得回归方程和线性范围，见表2，各成分在各自浓度范围内线性关系良好。

3.1.2精密度试验分别精密吸取混合对照品溶液10μL，在2.1项色谱条件下重复进样6次，以峰面积为指标计算7种成分的RSD（n=6），考察精密度。人参皂苷Rg₁，Re，Rb₁，Rc，Rb₂，Rb₃，Rd的RSD分另0为1.3%，1.7%，2.1%，1.9%，2.4%，1.6%，1.1%，仪器精密度良好。

3.1.3稳定性试验精密吸取同一西洋参（S1）供试品溶液，分别在供试品溶液制备后第0，2，6，12，18，24 h进样，以3号峰为参照峰，各特征峰保留时间的RSD<3.0%，相对峰面积的RSD<3.0%，表明供试品溶液在制备后24h内稳定。

3.1.4重复性试验取同一批西洋参（S1）粉末约1g，平行6份，精密称定，按2.3项下方法处理，得供试品溶液，分别进样，记录特征图谱，以3号峰为参照峰，各特征峰保留时间的RSD<3.0%，相对峰面积的RSD<3.0%，表明该方法的重复性良好。

3.1.5加样回收率试验取已知含量（S1）的西洋参药材样品约1g，平行6份，精密称定，分别加入对照品溶液适量，按2.3项下方法制备供试品溶液，2.1项下色谱条件进样分析，计算7种成分的加样回收率。人参皂苷Rg₁，Re，Rb₁，Rc，Rb2，Rb₃，Rd的平均回收率为97.24%，99.67%，101.4%，103.8%，95.98%，98.78%，97.89%；RSD分别为2.3%，1.9%，1.2%，1.5%，2.4%，1.9%，2.1%。

3.1.6样品的含量测定

按照2.3项下方法制备40批供试品溶液，按2.1项下色谱条件分别测定40批西洋参样品中人参皂苷Rg₁，Re，Rb₁，Rc，Rb₂，Rb₃，Rd的含量，见表3。其中美国产野生西洋参人参皂苷含量最高，笔者收集的吉林产部分西洋参不符合药典标准，与收集的样品发青有关，故加工不当对药材质量具有一定的影响。

3.2西洋参药材指纹图谱研究

从西洋参药材HPLC图可见，西洋参所含成分复杂，受对照品等因素限制，前文中对人参皂苷Rg₁，Re，Rb₁，Rc，Rb₂，Rb₃，Rd等7种成分进行了含量测定。但是仅用几种特征成分来控制药材质量较片面，而西洋参药材含有数十种人参皂苷类成分，其他未定量成分同样对药材质量产生不同程度的影响。故本研究采用指纹图谱进一步对不同商品规格的西洋参质量进行表征和研究。

3.2.1精密度试验精密吸取同一西洋参（S1）供试品溶液，连续进样6次，以3号峰为参照峰，各特征峰保留时间的RSD<5.0%，相对峰面积的RSD<3.0%。

3.2.2稳定性试验精密吸取同一西洋参（S1）供试品溶液，分别在供试品溶液制备后第0，2，6，12，18，24h进样，以3号峰为参照峰，各特征峰保留时间的RSD<3.0%，相对峰面积的RSD<3.0%，表明供试品溶液在制备后24h内稳定。

3.2.3重复性试验取同一批西洋参（S1）粉末约1g，平行6份，精密称定，按2.3项下方法处理，得供试品溶液，分别进样，记录特征图谱，以3号峰为参照峰，各特征峰保留时间的RSD<3.0%，相对峰面积的RSD<3.0%，表明该方法的重复性良好。

3.2.4指纹图谱相似度分析40批西洋参样品的色谱图见图2，采用“中药色谱指纹图谱相似度评价系统2004A版”软件对西洋参指纹图谱进行数据处理，确定共有峰19个，生成对照指纹图谱见图3。对6个不同产地、不同商品规格西洋参药材指纹图谱与对照图谱比对，发现不同产地、不同商品规格的西洋参药材的相似度结果在0.900以上，说明各样品间不具有显著差异。

3.3结合化学计量法的不同商品规格西洋参药材质量对比分析

为了验证已建立的西洋参的质量评价方法，同时进一步说明不同商品规格的西洋参药材的内在品质差异，本研究运用多种统计学方法对数据进行分析，确保结果可靠准确。

3.3.1系统聚类分析运用SPSS22.0软件对本实验40批西洋参样品的指纹图谱进行聚类分析。其中将加工方法、规格、7种成分的质量分数、人参皂苷Rg₁，Re，Rb₁质量分数之和作为原变量，所有数据经过标准化处理，聚类方法采用组间连接法及平方欧式距离法，结果见图4。

由系統分类树状图可以看出，在距离<5时，40批西洋参样品被分为5类，其中S9，S22，S38，S39与其他样品差异性较大，各自成为一类，与含量测定结果较一致，见表3。第一类群与相似度分析结果具有较好的一致性。对第一类群进行分析可见，西洋参药材按照产地划分各自聚为一类，说明西洋参药材品质与市场划分的药材商品规格（如长度、单支重、加工方法）并没有相关性，而与产地信息相关性较大，为其主要影响因素。由聚类分析结果推测，因受产区土壤、气候等综合因素的影响，使得西洋参中人参皂苷类成分的某几种成分产生一定的地域差异性。

3.3.2主成分分析在聚类分析的基础上，对原变量进行主成分分析。提取3个主成分Z1，Z2，Z3，累计贡献率为85.004%，其中z1贡献57.182%，Z2贡献14.201%，z3贡献13.622%，以3个主成分建立坐标系得到的PCA三维投影图见图5。其主成分得分分布图的结果与聚类分析结果相一致，即西洋参药材的品质与商品规格间并没有显著性差异，而样品S9，S22，S38和S39单独成类，与其他样品差异性较大并与含量测定结果相一致。

4讨论

《西洋参加工产品分等质量标准》将西洋参分为3个等级：优等品、一等品、合格品，在此基础上，按直径、长度、平均单支重划分出长支、短支、泡参、条参、参段、参须6大类19种规格。随着西洋参栽培技术发展、单产和质量提高、分析检测手段更新，原有的商品分级以及质量要求均不符合市场要求，2005年10月14日国家质量监督检验检疫总局国家标准化管理委员会废止了该标准。但是目前市场上西洋参产品的依然按照该标准中的规格进行分类，本实验研究的目的之一是结合定量化学指标验证这一分类的科学性。

本研究运用HPLC同时测定40批西洋参药材中7种人参皂苷类成分，并建立了西洋参药材的HPLC指纹图谱。相似度分析发现各批次药材之间质量差异较小，但收集的吉林产部分西洋参药材由于加工不当导致其品质下降，不符合药典标准。在此基础上研究了不同产地、不同商品规格、不同加工方法的40批西洋参药材的HPLC指纹图谱，并对西洋参药材指纹图谱的进行聚类分析和主成分分析，聚类分析结果表明西洋参药材的品质与传统规格划分并无相关性，而与产地信息特征相关性较强；主成分分析结果表明市售西洋参药材的品质较为稳定，与传统划分的商品规格间并无显著性差异。而样品S9，S22，S38和S39与其他样品具有较大的差异性，主要原因为：S38为美国野生品，质量最优；S39为各产区的混参须，故与其他样品相比具有较大差异；S9人参皂苷Rd的含量与其他样品有显著差异；$22人参皂苷Rg₁含量较其他样品低。但上述差异不足以证明西洋参的商品质量与规格具有相关性。根据本实验结果推测，传统的划分方式与参商营销模式以及消费者的购买心理相符，而与药材品质关联性不大。

目前市场销售的西洋参药材的商品规格的划分方式使不同大小的西洋参药材具有较好的区分度，但上述划分标准与药材品质间并无明显关联，因此亟需制定规范的西洋参药材商品规格及等级划分标准以约束及规范市场流通，确保西洋参药材质量。而本研究结果表明，西洋参药材的质量特征与产地具有较好的相关性，因此可以依据产地做为西洋参药材规格划分的依据，在此基础上再进行相关等级的制定。

本研究对40批西洋参药材化学成分进行对比研究，发现采用药典定量标准（即对人参皂苷Rg₁，Re，Rb₁進行定量）可以满足西洋参药材商品质量优劣判断，该结果为从西洋参药材内在化学成分角度制定西洋参药材商品规格标准提供了参考。“化学计量法结合指纹图谱分析”评价方法可在一定程度上表征不同产地药材在化学成分方法的差别，基于二者的综合信息，可以为西洋参的产地选择，加工方法及质量快速评价提供参考。在此基础上，若能将药效与物质基础结合起来，深入开展谱效学研究，则更有利于阐明中药作用机制，完善西洋参药材的商品规格的划分。