基于指標(biāo)成分和近紅外光譜的不同儲(chǔ)存條件下黨參質(zhì)量比較研究

侯嘉，郭鴻儒，王明偉，楊扶德

基于指標(biāo)成分和近紅外光譜的不同儲(chǔ)存條件下黨參質(zhì)量比較研究

侯嘉1，郭鴻儒2，王明偉1，楊扶德1

1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，甘肅省中藥質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，甘肅省高校中（藏）藥化學(xué)與質(zhì)量研究省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；2.蘭州工業(yè)研究院，甘肅 蘭州 730070

考察不同儲(chǔ)存條件下黨參藥材的質(zhì)量，為流通領(lǐng)域黨參藥材商品的快速鑒別提供技術(shù)支持，并為優(yōu)質(zhì)黨參藥材原產(chǎn)地貯藏研究奠定基礎(chǔ)。將黨參藥材分別在不同條件下（密封容器、密閉干燥、密閉潮濕、充氮、真空、硫磺熏蒸）儲(chǔ)存1年，采用HPLC測(cè)定黨參炔苷含量，并結(jié)合近紅外光譜，通過相似度評(píng)價(jià)和聚類分析對(duì)其進(jìn)行比較研究。充氮、真空儲(chǔ)存的黨參藥材中黨參炔苷含量明顯高于其他儲(chǔ)存條件。對(duì)不同儲(chǔ)存條件下黨參藥材的近紅外光譜建模后，能很好地通過聚類分析快速、準(zhǔn)確地區(qū)分黨參藥材是否熏硫、發(fā)霉。密封或充氮、真空儲(chǔ)存是獲得優(yōu)質(zhì)黨參藥材的儲(chǔ)存方法，近紅外光譜結(jié)合聚類分析可快速鑒別不同儲(chǔ)存條件下黨參藥材的優(yōu)劣。

黨參；儲(chǔ)存條件；黨參炔苷；近紅外光譜；化學(xué)計(jì)量學(xué)

黨參為桔梗科植物黨參（Franch.）Nannf.、素花黨參Nannf. var.（Nannf.）L. T. Shen和川黨參Oliv.的干燥根，具有健脾益肺、養(yǎng)血生津功效[1]，除藥用外，還被廣泛用于藥膳和保健品中[2]。黨參含有大量糖分，味甜質(zhì)柔潤(rùn)，在儲(chǔ)存過程中易吸濕、發(fā)霉、走油和蟲蛀，影響流通領(lǐng)域黨參藥材的質(zhì)量[3]。目前，熏硫仍是黨參原產(chǎn)地加工貯藏方法之一[4-6]，而對(duì)黨參藥材其他儲(chǔ)存方法和條件的研究較少[7-8]。儲(chǔ)存條件對(duì)黨參藥材質(zhì)量的影響至關(guān)重要，因此，為確保黨參藥材商品在流通領(lǐng)域的質(zhì)量，需進(jìn)一步研究?jī)?yōu)質(zhì)黨參藥材原產(chǎn)地的貯藏條件，以及流通領(lǐng)域黨參藥材商品的快速鑒別方法。黨參炔苷是黨參的活性成分，具有抗菌、抗炎、降壓、保護(hù)胃黏膜等作用[9]，是黨參藥材及其制劑質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)[10-11]。近紅外光譜技術(shù)由于其快速、方便、綠色、免提取等優(yōu)點(diǎn)，能體現(xiàn)樣品中化學(xué)成分種類或含量的差異，已用于黨參藥材的質(zhì)量鑒定[12-16]。因此，本研究以不同儲(chǔ)存條件下的黨參藥材為研究對(duì)象，以黨參炔苷為指標(biāo)成分，結(jié)合近紅外光譜建立定性模型，探討不同儲(chǔ)存條件下黨參藥材質(zhì)量的差異及快速鑒別方法，為黨參藥材商品在流通領(lǐng)域的質(zhì)量控制提供依據(jù)。

1 儀器與試藥

Agilent 1200型高效液相色譜儀（配置G1329A自動(dòng)控溫自動(dòng)進(jìn)樣器、G1315B二極管陣列檢測(cè)器），美國(guó)安捷倫公司；Tango-R型近紅外光譜儀（配套大樣品杯與旋轉(zhuǎn)臺(tái)），德國(guó)布魯克公司；BX7200HP型超聲波清洗儀，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司。

黨參炔苷對(duì)照品（批號(hào)MUST-14121311，經(jīng)高效液相色譜面積歸一化法檢定，純度＞98%），中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所。甲醇為色譜純，其他試劑均為分析純，HPLC用水為杭州娃哈哈有限公司純凈水。黨參藥材樣品于2016年10月下旬在甘肅中醫(yī)藥大學(xué)和政藥用植物園采挖，生長(zhǎng)年限為2年，經(jīng)甘肅中醫(yī)藥大學(xué)杜弢教授鑒定為桔梗科植物黨參（Franch.）Nannf.的干燥根，去除泥土和雜質(zhì)后陰干，室溫避光保存。于2017年5月，將干燥的黨參藥材在7種不同條件下分別儲(chǔ)存1年，見表1。

表1 黨參藥材分組儲(chǔ)存條件及樣品信息

編號(hào)儲(chǔ)存條件儲(chǔ)存方法儲(chǔ)存溫度及濕度儲(chǔ)存時(shí)間/年儲(chǔ)存效果 RQ密封容器磨口瓶加封口膜密封常溫，濕度15%～45%1無發(fā)霉、無蟲蛀 GZ密閉干燥真空袋密閉常溫，濕度15%～45%1無發(fā)霉、無蟲蛀 FM密閉潮濕真空袋密閉常溫，濕度70%～90%1發(fā)霉 CN充氮真空袋充氮?dú)獬兀瑵穸?5%～45%1無發(fā)霉、無蟲蛀 ZK真空真空袋抽真空常溫，濕度15%～45%1無發(fā)霉、無蟲蛀 XL1硫磺熏蒸1硫磺熏蒸3次，每次30 min常溫，濕度15%～45%1無發(fā)霉、無蟲蛀 XL2硫磺熏蒸2硫磺熏蒸5 h常溫，濕度15%～45%1無發(fā)霉、無蟲蛀

注：硫磺熏蒸為每1 kg黨參藥材用0.001 5 kg硫磺，熏硫后裝入真空袋中儲(chǔ)存

2 方法與結(jié)果

2.1 色譜條件

采用Zorbax XDB-C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）和Zorbax Guard C18保護(hù)柱（20 mm×4.6 mm，5 μm），流動(dòng)相為乙腈-水（20∶80）[11]，流速1.0 mL/min，柱溫30 ℃，進(jìn)樣量10 μL，檢測(cè)波長(zhǎng)270 nm，參比波長(zhǎng)360 nm。

2.2 供試品溶液制備

稱取7種不同儲(chǔ)存條件下的黨參樣品粉末2.0 g，置100 mL錐形瓶中，精密加甲醇溶液50 mL，封口密閉，稱定質(zhì)量，超聲提取40 min，靜置至室溫，再稱定質(zhì)量，用甲醇溶液補(bǔ)足減失的質(zhì)量，搖勻，過濾，精密量取25 mL續(xù)濾液，置蒸發(fā)皿中水浴蒸干。殘?jiān)约状既芙獠⒍哭D(zhuǎn)移至5 mL容量瓶，加甲醇至刻度，搖勻，0.45 μm微孔濾膜過濾，取續(xù)濾液，即得[11]。

2.3 對(duì)照品溶液制備和線性關(guān)系考察

精密稱取適量黨參炔苷對(duì)照品，加入甲醇配制成1.42 mg/mL的溶液。精密量取黨參炔苷對(duì)照品溶液，用甲醇逐級(jí)稀釋成6個(gè)不同濃度，按“2.1”項(xiàng)下色譜條件測(cè)定，以峰面積積分為縱坐標(biāo)，對(duì)照品濃度為橫坐標(biāo)，進(jìn)行回歸分析，得回歸方程＝5125.1＋34.22，＝0.999 8，黨參炔苷在0.014 2～0.426 mg/mL范圍內(nèi)與峰面積有良好的線性關(guān)系。

2.4 方法學(xué)考察

2.4.1 精密度試驗(yàn)

取黨參樣品（CN），按“2.2”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，按“2.1”項(xiàng)下色譜條件連續(xù)進(jìn)樣5次，測(cè)定黨參炔苷含量，計(jì)算日內(nèi)精密度；再以同樣方法連續(xù)3 d進(jìn)樣，計(jì)算日間精密度。結(jié)果黨參炔苷的日內(nèi)精密度RSD＝1.0%，日間精密度RSD＝1.7%，表明儀器精密度良好。

2.4.2 穩(wěn)定性試驗(yàn)

取上述供試品溶液，分別于室溫放置0、4、8、16、24 h，按“2.1”項(xiàng)下色譜條件測(cè)定黨參炔苷含量，結(jié)果黨參炔苷含量RSD＝1.8%，表明供試品溶液在24 h內(nèi)穩(wěn)定性良好。

2.4.3 重復(fù)性試驗(yàn)

取黨參樣品（CN）5份，按“2.2”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，按“2.1”項(xiàng)下色譜條件測(cè)定黨參炔苷含量，結(jié)果黨參炔苷含量RSD＝1.8%，表明該方法重復(fù)性良好。

2.4.4 加樣回收率試驗(yàn)

取已知含量的黨參樣品（CN）粉末6份，每份約1.0 g，精密加入黨參炔苷對(duì)照品溶液1.0 mL，按“2.2”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，按“2.1”項(xiàng)下色譜條件測(cè)定黨參炔苷含量，計(jì)算回收率，結(jié)果黨參炔苷的平均回收率為98.6%，RSD＝2.8%。

2.5 樣品含量測(cè)定

取不同儲(chǔ)存條件下的黨參樣品，按“2.2”項(xiàng)下方法制備供試品溶液，按“2.1”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)樣測(cè)定，色譜圖見圖1。采用SPSS18.0軟件計(jì)算不同儲(chǔ)存方式下黨參樣品中黨參炔苷含量，結(jié)果見表2。不同儲(chǔ)存條件下黨參樣品中黨參炔苷含量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（＜0.05），且充氮、真空儲(chǔ)存的黨參樣品中黨參炔苷含量明顯高于其他儲(chǔ)存條件。

注：A.對(duì)照品；B.供試品（CN）；1.黨參炔苷

表2 不同儲(chǔ)存條件下黨參樣品中黨參炔苷含量測(cè)定結(jié)果（±s，n＝3，mg/g）

注：不同字母表示組間＜0.05

2.6 近紅外光譜測(cè)定

由于黨參化學(xué)成分復(fù)雜，僅以一種有效成分作為評(píng)價(jià)指標(biāo)不能全面反映其內(nèi)在質(zhì)量，故建立不同儲(chǔ)存條件下黨參樣品的近紅外光譜，采用OPUS/Qucik compare進(jìn)行光譜間相似度計(jì)算，找出與儲(chǔ)存條件相關(guān)的光譜特征，再通過OPUS/INDENT定性分析，選取合適的光譜預(yù)處理方法和波譜范圍進(jìn)行聚類分析。

2.6.1 光譜條件

光譜范圍11 550～3950 cm-1，掃描次數(shù)32次，分辨率8 cm-1；軟件為OPUS7.5。每個(gè)樣品平行測(cè)定6次，取平均值作為該樣品的原始光譜。見圖2。

圖2 不同儲(chǔ)存條件下黨參樣品近紅外平均光譜

2.6.2 光譜預(yù)處理和相似度計(jì)算

選取波數(shù)4000～9000 cm-1區(qū)域，采用二階導(dǎo)數(shù)法，平滑點(diǎn)數(shù)為9，對(duì)黨參樣品近紅外光譜進(jìn)行相似度計(jì)算，結(jié)果見表3。可以看出，不同儲(chǔ)存條件下的黨參樣品總體上相似程度較高，尤其是密封容器、真空、充氮儲(chǔ)存的黨參樣品之間具有較高的相似度（0.983 5～0.987 5），而硫磺熏蒸、密閉潮濕儲(chǔ)存的黨參樣品相似度較低，分別為0.944 9～0.961 1、0.920 9～0.933 7，表明熏硫或發(fā)霉的黨參藥材差異較大。通過計(jì)算近紅外光譜相似度，可以對(duì)黨參藥材進(jìn)行快速鑒別。

表3 不同儲(chǔ)存條件下黨參樣品近紅外光譜相似度（r）

編號(hào)XL2XL1FMGZRQZK XL21 XL10.979 71 FM0.922 40.926 31 GZ0.951 90.961 10.933 71 RQ0.947 00.954 30.920 90.983 51 ZK0.944 90.952 40.933 10.987 50.985 81 CN0.948 00.955 70.926 70.985 40.985 60.985 1

2.6.3 聚類分析

選用“一階導(dǎo)數(shù)＋矢量歸一化”預(yù)處理方法，在波數(shù)3946.4～6203.2 cm-1區(qū)域，對(duì)不同儲(chǔ)存條件下的黨參樣品（＝3）進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖3。可以看出，優(yōu)質(zhì)黨參被聚為一類，劣質(zhì)黨參被分為熏硫和發(fā)霉兩大類。聚類分析結(jié)果與相似度計(jì)算結(jié)果一致。

圖3 不同儲(chǔ)存條件下黨參樣品聚類分析樹狀圖

3 討論

本研究結(jié)果表明，黨參的儲(chǔ)存條件對(duì)其主要有效成分黨參炔苷含量有顯著影響：充氮、真空儲(chǔ)存的黨參藥材中黨參炔苷含量顯著高于密閉干燥、密封潮濕、硫磺熏蒸等，表明充氮和真空是較好的黨參藥材儲(chǔ)存方法，與文獻(xiàn)報(bào)道一致[7]。但硫磺熏蒸1與密閉干燥的黨參樣品中黨參炔苷含量未見明顯差異，故進(jìn)一步通過近紅外光譜測(cè)定鑒別不同儲(chǔ)存條件下黨參藥材的質(zhì)量。結(jié)果表明，密封容器與真空、充氮儲(chǔ)存的黨參藥材相似度較高，這3種儲(chǔ)存條件均能使黨參藥材處于低氧狀態(tài)，有效防止蟲害和霉變。氣調(diào)養(yǎng)護(hù)技術(shù)是通過對(duì)空氣中氧濃度進(jìn)行有效控制，人為造成低氧狀態(tài)，從而保證被儲(chǔ)存的中藥品質(zhì)穩(wěn)定[3]。建議在黨參藥材主產(chǎn)地甘肅定西地區(qū)，大力發(fā)展氣調(diào)養(yǎng)護(hù)技術(shù)，作為黨參藥材高效、安全的貯藏方法[17-18]，以逐步代替熏硫貯藏。

本研究在課題組前期工作[6]基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了熏硫程度對(duì)黨參藥材質(zhì)量的影響，結(jié)果表明，熏硫時(shí)間和次數(shù)對(duì)黨參藥材中黨參炔苷含量有顯著影響，硫磺熏蒸1樣品中黨參炔苷含量為（0.41±0.03）mg/g，而硫磺熏蒸2樣品中黨參炔苷未檢出。通過少量多次熏硫，每次控制在30 min內(nèi)[6]，可達(dá)到既有效防止霉變和蟲蛀又保證藥材質(zhì)量的目的。

本研究建立了較優(yōu)的不同儲(chǔ)存條件下黨參藥材近紅外光譜定性模型，能夠通過聚類分析快速、準(zhǔn)確地區(qū)分黨參藥材是否熏硫或發(fā)霉，可為快速鑒定不同儲(chǔ)存條件下黨參藥材質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

[1] 國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典：一部[M].北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社,2015：281-282.

[2] 侯嘉,郭鴻儒,趙磊.黨參食用價(jià)值的開發(fā)及前景展望[J].中獸醫(yī)醫(yī)藥雜志,2019,38(3)：20-23.

[3] 張西玲.中藥養(yǎng)護(hù)學(xué)[M].北京：中國(guó)中醫(yī)藥出版社,2006：146.

[4] 安太勇.不同基源黨參及黨參硫熏前后的化學(xué)成分對(duì)比研究[D].成都：成都中醫(yī)藥大學(xué),2018.

[5] 楊軍宣,郭振宇,張毅,等.不同劑量硫磺熏蒸對(duì)黨參化學(xué)成分的影響[J].中國(guó)現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué),2018,35(2)：235-238.

[6] 吳發(fā)明,姚秋陽(yáng),楊扶德,等.熏硫?qū)h參儲(chǔ)藏過程中“時(shí)間-質(zhì)量”關(guān)系的影響[J].中國(guó)藥學(xué)雜志,2018,53(1)：10-15.

[7] 史彥斌,王玉萍,李琰,等.不同養(yǎng)護(hù)方法對(duì)黨參養(yǎng)護(hù)效果的研究[J].中藥材,2014,37(5)：781-784.

[8] 晉小軍.黨參保質(zhì)儲(chǔ)藏包裝材料和充氣包裝技術(shù)研究[J].中藥材, 1999,22(12)：629-633.

[9] 宋丹,王崢濤,李隆云,等.黨參炔苷對(duì)胃潰瘍模型大鼠胃粘膜損傷保護(hù)作用的研究[J].中國(guó)中醫(yī)急癥,2008,17(7)：963-964.

[10] 賀慶,朱恩圓,王崢濤,等.黨參中黨參炔苷HPLC分析[J].中國(guó)藥學(xué)雜志,2005,40(1)：56.

[11] 李成義,魏學(xué)明,王明偉,等.硫熏對(duì)黨參中黨參炔苷含量的影響[J].中國(guó)現(xiàn)代中藥,2010,12(12)：11-13.

[12] 水彥芳,李波霞,魏玉輝,等.基于近紅外光譜和化學(xué)計(jì)量學(xué)的黨參定性模型的建立[J].光譜實(shí)驗(yàn)室,2013,30(3)：1216-1220.

[13] 黃冬蘭,陳小康,徐永群,等.紋黨參與白條黨參紅外光譜的SIMCA聚類鑒別方法研究[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào),2009,28(12)：96-99.

[14] 陳前鋒,侯鵬,劉巧,等.紅外光譜法快速鑒別不同產(chǎn)地中藥黨參的研究[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2016,38(6)：188-194.

[15] 楊波,張娟娟,孫勝杰,等.不同產(chǎn)地黨參藥材及其水提物的紅外光譜特征分析[J].藥物分析雜志,2017,37(3)：78-83.

[16] 趙玉英,張娟娟,王穎莉.硫磺熏蒸前后黨參紅外光譜特征變化規(guī)律[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2015,21(10)：63-66.

[17] 祁稼民.氣調(diào)貯存技術(shù)在白條黨參高效貯藏中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2017(15)：254.

[18] 何媛麗.氣調(diào)劑和臭氧處理對(duì)貯藏后黨參品質(zhì)的影響研究[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2016.

Comparative Study on Quality of Codonipsis Radix under Different Storage Conditions Based on Index Components and Near Infrared Spectroscopy

HOU Jia1, GUO Hongru2, WANG Mingwei1, YANG Fude1

To study the quality of Codonipsis Radix under different storage conditions; To provide technical support for the rapid identification of Codonipsis Radix products in circulation area; To lay the foundation for the study on storage of original producing areas of high-quality Codonipsis Radix.Codonipsis Radix was stored under different conditions (air-tight container, well-closed and dry, well-closed and humid, nitrogen filling, vacuum-packing and sulfur fumigation) for a year. The lobetyolin content was determined by HPLC. Near-infrared spectra similarity and cluster analysis were used to compare the samples.The lobetyolin content of Codonipsis Radix after nitrogen filling storage and vacuum-packing storage was significantly higher than that under other storage conditions. By modeling near-infrared spectroscopy of Codonipsis Radix, the cluster analysis could distinguish sulfur fumigated from non-sulfur fumigated, or moldy from non-moldy Codonipsis Radix samples quickly and accurately.Air-tight container storage or nitrogen filling and vacuum storage are currently the better storage methods to keep high-quality Codonipsis Radix. Near infrared spectroscopy and cluster analysis can applied to develop a fast method for evaluation of the quality of Codonipsis Radix in different storage conditions.

Codonipsis Radix; storage conditions; lobetyolin; near infrared spectroscopy; chemometrics

R284.1

A

1005-5304(2020)10-0069-04

10.19879/j.cnki.1005-5304.202001327

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFC1706305）；國(guó)家自然科學(xué)基金（81360622）；甘肅省省屬普通本科高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（2015年）；蘭州市2014年人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)專項(xiàng)（2014-2-15）；甘肅省高等學(xué)校科研項(xiàng)目（2014B-055、2015B-072）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金（CARS-21）

楊扶德，E-mail：gszyyfd@163.com

（2020-01-27）

（2020-02-19；編輯：陳靜）