東北地區(qū)人參藥材最佳產(chǎn)地與生態(tài)環(huán)境的聚類分析研究△

周海鷗，李秀昌，陳祥濤，李春楠，孫佳明，張輝*

（1.吉林省中醫(yī)藥科學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012；2.長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥與生物工程研發(fā)中心，吉林 長(zhǎng)春 130117）

東北地區(qū)人參藥材最佳產(chǎn)地與生態(tài)環(huán)境的聚類分析研究△

周海鷗1，李秀昌2，陳祥濤2，李春楠2，孫佳明2，張輝2*

（1.吉林省中醫(yī)藥科學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012；2.長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥與生物工程研發(fā)中心，吉林 長(zhǎng)春 130117）

目的：通過(guò)測(cè)定東北地區(qū)22個(gè)不同產(chǎn)地的38個(gè)人參樣品的總皂苷含量，以分析東北地區(qū)人參藥材的最佳產(chǎn)地與生態(tài)環(huán)境。方法采用比色法測(cè)定人參總皂苷含量，并用SPSS統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)進(jìn)行聚類分析。結(jié)果：長(zhǎng)白山南部，為東北地區(qū)人參藥材的最佳產(chǎn)地；北緯40～42°，東經(jīng)125～127°區(qū)域內(nèi)，海拔500～1 000m，年平均氣溫4℃以上的森林地帶為東北地區(qū)人參藥材的最佳生態(tài)環(huán)境。結(jié)論：本方法簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確，可行，為人參藥材的質(zhì)量評(píng)價(jià)及道地藥材的科學(xué)開(kāi)發(fā)提供了依據(jù)。

人參；人參總皂苷；比色法；聚類分析

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2006BAI09B05-10）

人參為五加科（Araliaceae）植物人參 Panax ginseng C.A.Mey.的干燥根及根莖，具有大補(bǔ)元?dú)?，?fù)脈固脫，補(bǔ)脾益肺，生津，安神的功能［1］。中醫(yī)認(rèn)為本品性平，微苦而不燥，補(bǔ)益脾肺之效甚佳，尤善益氣救脫，為治元?dú)馓撁撝帯，F(xiàn)代臨床用其治療各種原因引起的休克、心力衰竭、急性腦血管病等疾病效果顯著。

在中醫(yī)藥長(zhǎng)期醫(yī)療實(shí)踐中，道地藥材一直是評(píng)價(jià)藥材品質(zhì)的獨(dú)特的綜合性標(biāo)準(zhǔn)。中藥材的道地產(chǎn)地的優(yōu)選，可以為中藥材的質(zhì)量評(píng)價(jià)及道地藥材的科學(xué)開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。據(jù)相關(guān)論著報(bào)道［2-5］，中國(guó)人參主要產(chǎn)區(qū)分布在長(zhǎng)白山地（包括張廣才嶺、老爺嶺、木棱窩集嶺、完達(dá)山）、小興安嶺的東南部，南起遼寧寬甸，北至黑龍江伊春，即北緯40～48°，東經(jīng)117～137°的區(qū)域內(nèi)森林地帶，海拔 500～1 000m；年積溫1 900～2 800℃，年平均氣溫4℃以上，1月平均氣溫－28～－24℃，7～8月平均氣溫20～24℃，年降雨量800～1 000mm（7～8月降水量400mm），無(wú)霜期為120～140d，年平均濕度70%～80%；年日照2 387h；森林覆蓋率為76.4%，植被為針葉混交林；土壤類型為暗棕壤，pH值為5.5～6.5左右，山地選擇坡度為15°以內(nèi)，坡向以東、南、北3個(gè)坡向?yàn)橐耍?］。而在上述產(chǎn)地及生態(tài)環(huán)境中生長(zhǎng)的人參藥材品質(zhì)也存在著一定的差異。

本文對(duì)采自東北地區(qū)22個(gè)不同產(chǎn)地的38個(gè)人參樣品進(jìn)行總皂苷的含量測(cè)定，同時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)聚類分析法對(duì)所有樣品的人參總皂苷含量進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，以研究東北地區(qū)人參的最佳產(chǎn)地及生態(tài)環(huán)境。

1 儀器和試藥

Varian Cary 50型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，大孔吸附樹(shù)脂柱（內(nèi)徑1.5cm，長(zhǎng)25cm），Satorius BP211D 1/10萬(wàn)電子分析天平。

人參皂苷Re對(duì)照品（中國(guó)藥品生物制品檢定所），D101型大孔吸附樹(shù)脂，香莢蘭醛（香草醛）、冰醋酸、高氯酸、三氯甲烷、正丁醇和甲醇等其他試劑均為分析純。

2 方法與結(jié)果

2.1 供試品溶液的制備

取藥材粉末（過(guò)三號(hào)篩）約1g，精密稱定，置具塞錐形瓶中，精密加入水飽和的正丁醇50mL，稱定重量，置水浴中加熱回流提取1.5h，放冷，再稱定重量，用水飽和正丁醇補(bǔ)足減失的重量，搖勻，濾過(guò)［1］。精密量取續(xù)濾液25mL，置蒸發(fā)皿中，蒸干，殘?jiān)铀?0mL，微熱使溶解，放冷，上已處理好的D101大孔吸附樹(shù)脂柱（樹(shù)脂高度為12cm），以水50mL洗脫，棄去水液，再用70%乙醇50mL洗脫，收集洗脫液，蒸干，用甲醇溶解并轉(zhuǎn)移至5mL量瓶中，加甲醇至刻度，搖勻，即得。

2.2 對(duì)照品溶液的制備

精密稱取經(jīng)五氧化二磷干燥至恒重的人參皂苷Re對(duì)照品10.425mg，加甲醇溶解定容至5mL，制成1mL含人參皂苷Re2.085mg的溶液。

2.3 測(cè)定波長(zhǎng)的選擇

精密吸取對(duì)照品溶液20μL和樣品編號(hào)4的供試品溶液30μL，分別加入干燥的具塞試管中，水浴揮干溶劑，加入新鮮配制的5%香草醛-冰醋酸溶液0.2mL，高氯酸0.8mL，于60℃恒溫水浴中加熱15min，取出，流水冷卻2min，加冰醋酸5mL，搖勻，隨行試劑為空白，于Varian Cary 50型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)上，在400～700nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描［7］。結(jié)果供試品溶液與對(duì)照品溶液均在553nm波長(zhǎng)處有最大吸收，故確定測(cè)定波長(zhǎng)為553nm。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備及線性關(guān)系考察

精密吸取對(duì)照品溶液20，40，60，80，100μL，分別加入5支干燥具塞試管中，水浴揮干溶劑，各加入新鮮配制的5%香草醛-冰醋酸溶液0.2mL、高氯酸0.8mL，于60℃恒溫水浴中加熱15min，取出，流水冷卻2min，加冰醋酸5mL，搖勻，隨行試劑空白，按照分光光度法試驗(yàn)，在553nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸收度。以吸收度為縱坐標(biāo)，人參皂苷Re含量為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。得線性方程為Y＝37.715X－0.027，r＝0.999 1。人參皂苷 Re在 41.70～208.50μg線性關(guān)系良好。

2.5 精密度試驗(yàn)

精密吸取對(duì)照品溶液25μL，5份，按 “2.4”項(xiàng)方法操作并測(cè)定吸光度，結(jié)果吸光度的RSD＝0.23%（n＝5），儀器精密度良好。

2.6 樣品溶液穩(wěn)定性試驗(yàn)

取樣品編號(hào)4藥材粉末（過(guò)三號(hào)篩）約1g，按“2.1”項(xiàng)方法制備樣品溶液。取編號(hào)4樣品溶液，放置，分別在 0，1，2，3，4h取樣 25μL，按“2.4”項(xiàng)方法操作并測(cè)定吸光度，計(jì)算樣品含量。結(jié)果吸光度的RSD＝2.05%（n＝5），樣品溶液4h內(nèi)顯色穩(wěn)定。

2.7 樣品溶液顯色后溶液穩(wěn)定性試驗(yàn)

取樣品編號(hào)4藥材粉末（過(guò)三號(hào)篩）約1g，按“2.1”項(xiàng)方法制備樣品溶液。取編號(hào)4樣品溶液25μL，按 “2.4”項(xiàng)方法操作，放置，分別在0，1，2，3h后測(cè)定吸光度，計(jì)算樣品含量。結(jié)果吸光度的RSD＝1.78%（n＝4），樣品溶液顯色3h內(nèi)穩(wěn)定。

2.8 重現(xiàn)性試驗(yàn)

取樣品編號(hào)4藥材粉末（過(guò)三號(hào)篩）6份，每份約1g，按 “2.1”、 “2.4”項(xiàng)方法制備并測(cè)定吸光度，計(jì)算樣品含量，結(jié)果RSD＝1.24%（n＝6），樣品重現(xiàn)性良好。

2.9 加樣回收率試驗(yàn)

精密稱取已知含量的樣品編號(hào)4人參粉末（過(guò)三號(hào)篩）1g，5份，加入人參皂苷Re對(duì)照品適量，按“2.1”、“2.4”項(xiàng)方法制備并測(cè)定吸光度，計(jì)算樣品含量及回收率，結(jié)果見(jiàn)表1。

2.10 樣品含量測(cè)定

取藥材粉末（過(guò)三號(hào)篩）約 1g，按 “2.1”、“2.4”項(xiàng)方法制備并測(cè)定吸光度，計(jì)算樣品含量，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 樣品中人參總皂苷的含量測(cè)定

2.11 人參總皂苷聚類分析

應(yīng)用 SPSS（Statistical Package for the Social Science）統(tǒng)計(jì)分析軟件中的系統(tǒng)聚類法（Hirearchical Cluster），以38個(gè)不同產(chǎn)地的人參樣品的總皂苷含量數(shù)據(jù)為特征變量進(jìn)行聚類分析。結(jié)果表明長(zhǎng)白山脈南部、中部、北部各自聚為一大類，長(zhǎng)白山北部和南部山脈附近聚為一類，聚類分析樹(shù)形圖見(jiàn)圖1。

圖1 不同產(chǎn)地人參樣品系統(tǒng)聚類分析圖

續(xù)表2

3 討論

采用大孔吸附樹(shù)脂分離純化人參有效部位——人參總皂苷［8］，然后用比色法測(cè)定人參總皂苷，可以消除雜質(zhì)干擾。該方法精密度高，重現(xiàn)性、穩(wěn)定性均較好，平均回收率為100.96%，可以用于人參藥材質(zhì)量控制。

該項(xiàng)目研究過(guò)程中，2010年版 《中國(guó)藥典》尚未出版，2005年版 《中國(guó)藥典》未收載人參總皂苷的含量測(cè)定方法，故采用 《衛(wèi)生部藥品標(biāo)準(zhǔn)》——中藥成方制劑（第18冊(cè)）中人參總皂苷的含量測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。

中藥的質(zhì)量評(píng)價(jià)一直是中藥基礎(chǔ)研究與應(yīng)用的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，只有對(duì)中藥材進(jìn)行科學(xué)的質(zhì)量控制，才能更好地保證中藥飲片及其相關(guān)制劑的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)中藥的安全、有效、穩(wěn)定、可控，為中藥走向世界奠定良好的基礎(chǔ)。

在人參有效物質(zhì)基礎(chǔ)明確的前提下，我們科學(xué)地以人參總皂苷的含量為考察指標(biāo)，對(duì)38個(gè)產(chǎn)地的人參樣品進(jìn)行了化學(xué)模式識(shí)別研究，系統(tǒng)聚類分析了人參藥材的產(chǎn)地，明確了人參道地藥材的最佳產(chǎn)地，所得結(jié)論更為客觀、科學(xué)、合理。

利用SPSS軟件分析不同產(chǎn)地人參樣品的總皂苷含量差異可見(jiàn)，在長(zhǎng)白山南部，即南起遼寧寬甸，北至吉林靖宇，包括遼寧寬甸、恒仁、新賓，吉林集安、通化、撫松、靖宇等地的人參總皂苷含量明顯高于中北部，應(yīng)該作為東北地區(qū)人參藥材的最佳產(chǎn)地，見(jiàn)圖2。

圖2 東北地區(qū)人參藥材聚類分析產(chǎn)地總皂苷含量差異分布圖

依據(jù)肖培根繪制的東北野生人參分布圖，該地區(qū)的最佳生態(tài)環(huán)境約為：北緯40～42°，東經(jīng)125～127°的區(qū)域內(nèi)森林地帶（見(jiàn)圖3），海拔 500～1 000m；≥10℃年積溫2 500℃，年平均氣溫4℃以上，1月平均氣溫 －18℃，7～8月平均氣溫20～21℃，年降雨量800～1 000mm（7～8月降水量400mm），無(wú)霜期為100d，土壤類型為暗棕壤，pH值為5.5左右［6］，余基本與論著報(bào)道相同。

圖3 東北野生人參分布圖

人參質(zhì)量的優(yōu)劣主要受產(chǎn)地及生態(tài)環(huán)境的影響，但相同產(chǎn)地的人參質(zhì)量也存在較大差異，這與人參的采收季節(jié)、采集年限、加工方法、保存方法等影響因素密切相關(guān)，至于人參總皂苷含量與這些條件之間的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究確定，若今后能夠結(jié)合其主要藥理活性指標(biāo)，則其質(zhì)量模式識(shí)別研究將更加科學(xué)而全面。

［1］國(guó)家藥典委員會(huì).中國(guó)藥典（一部）［S］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：7-8.

［2］宋炳海.中國(guó)氣候［M］.北京：科學(xué)出版社，1962.

［3］楊美華.長(zhǎng)白山地理系統(tǒng)論文集［M］.1981.

［4］竺可楨.中國(guó)自然地理（氣候）［M］.北京：科學(xué)出版社，1984.

［5］盛承禹.中國(guó)氣候總論［M］.北京：北京出版社，1986.

［6］王鐵生.中國(guó)人參［M］.沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2001：12.

［7］衛(wèi)生部.藥品標(biāo)準(zhǔn)·中藥成方制劑（第18冊(cè)）［S］.1998：167-168.

［8］蔡雄，劉中秋，王培訓(xùn)，等.大孔吸附樹(shù)脂富集純化人參皂苷工藝［J］.中成藥，2001，23（9）：631-634.

Research on Optimal Producing Areas and Ecological Environment of Panax Ginseng by Cluster Analysis

Zhou Haiou1，Li Xiuchang2，Chen Xiangtao2，Li Chunnan2，Sun Jiaming2，Zhang Hui2
（1.Jilin Academy of Sciences of Traditional Chinesemedicine，Changchun Jilin 130012，China；2.Development Center of Traditional Chinese Medicine and Bioengineering，Changchun University of Chinese Medicine，Changchun Jilin 130117，China）

Objective：To investigate the optimal producing areas and ecological environment of panax ginseng by determining the contents of total ginsenosides of thirty-eight samples collected from twenty-two different regions in northeastof China.M ethods：Colorimetry was used to determine the contents of total ginsenosides and SPSS software system was used to perform data and cluster analyses.ResultsThe south of Changbai Mountains is the optimal producing areas.The forest area in northeast of China is the best ecological environment，which have characteristics：latitude 40～42℃，longitude 125～127℃ area，elevation 500～1 000m，annual average temperature of 4℃ above，etc.ConclusionThe method is simple，accurate，feasible and can provide a basis for the quality evaluation of panax ginseng and the scientific developing of Geo-authentic crude drug.

Panax ginseng；Ginsenosides；Colorimetry；Cluster analysis

*張輝，Tel：（0431）86172080，E-mail：zhanghui＿8080＠163.com

2010-01-14）