氣相離子遷移譜結合化學計量法快速鑒別不同產地連翹

李軍山 高晗 張浩

【摘 要】 目的：建立氣相離子遷移譜（GC-IMS）結合化學計量法快速鑒別連翹的產地的方法。方法：采用GC-IMS法測定15批連翹藥材中揮發性成分，運用主成分分析、聚類分析不同產地連翹。結果：以α-蒎烯的量為標準，進行聚類分析與主成分分析，可將不同連翹產地區分為3大類。判別分析進一步以Fisher 判別函數的形式將陜西、山東、河南產地較準確進行區分。結論：GC-IMS結合化學計量法可快速、準確鑒別連翹產地，研究結果也可為不同產地連翹的質量評價提供科學的依據。

【關鍵詞】 連翹;α-蒎烯;氣相離子遷移譜;聚類分析;主成分分析;產地

【中圖分類號】R284.1 ? 【文獻標志碼】 A ? ?【文章編號】1007-8517（2021）12-0047-04

Abstract：Objective To establish a method for rapid identification of forsythia by gas phase ion migration spectrum （GC-IMS） combined with stoichiometry. Methods GC-IMS method was used to determine the volatile components in 15 batches of forsythia，and principal component analysis and cluster analysis were used to analyze the volatile components in forsythia from different areas. Results By using the amount of alpha-pinene as the standard，cluster analysis and principal component analysis were applied.The samples can be divided into three categories. Discriminant analysis further distinguished the producing areas of Inner Shanxi，Shandong and Henan accurately by using Fisher discriminant function.Conclusion GC-IMS combined with stoichiometry can quickly and accurately identify the producing areas of forsythia，and the research results can also provide scientific basis for the quality evaluation of different producing areas of forsythia.

Keywords：Forsythia; Alpha Pinene; GC-IMS; Cluster Analysis; Principal Component Analysis; Origin

連翹為木犀科植物連翹Forsythia suspensa（Thunb.） Vahl的干燥果實。秋季果實初熟尚帶綠色時采收，除去雜質，蒸熟，曬干，習稱“青翹”;具有清熱解毒、消腫散結、疏散風熱等功效。連翹含有苯乙醇苷類、木脂素類、萜類與黃酮類等多種化學成分[1-2]。研究表明連翹具有多種藥理作用，如抗菌作用、抗病毒作用、抗炎作用和保肝作用等。

連翹主生于山坡灌叢、林下或草叢中，海拔250～2200 m。國內除華南地區外其他各地均有少量栽培，以山西、陜西、河南產量最多。從主產區資源和歷史收購情況來看，山西省約占全國的40%，河南占30%，陜西占20%左右，其余主要分布于湖南、湖北、寧夏、甘肅、河北、山東、遼寧等省。鑒于此，本研究收集陜西、山東、山西、河南4個省份的連翹（青翹）藥材15 批，以連翹中α-蒎烯作為指標成分，采用GC-IMS（The Gas Chromatograph-Ion Mobility Spectrometer）法測定，比較研究聚類分析法、主成分分析法在連翹產地鑒別上的應用。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 海能GC-IMS 分析儀，軟件為Laboratory Analytical Viewer和GC×IMS Library Search，Sartorius CP225D 型分析天平（十萬分之一）。

1.2 試藥 甲醇為色譜純，水為六效蒸餾水。以α-蒎烯（批號HP299943）購于辰光生物科技有限公司。15 批連翹藥材分別收集于陜西、河南、山西、山東4 省區，經河北省藥檢所孫寶惠教授鑒定為：木犀科植物連翹Forsythia suspensa（Thunb.） Vahl的干燥果實，結果見表1。

2 方法與結果

2.1 色譜條件 載氣：高純度氮氣，色譜柱溫度：75 ℃;遷移溫度：45℃;色譜柱為FS-SE-54-CB-1（15 m×0.53 mm），進樣體積200 μL，頂空進樣：孵育溫度75 ℃，孵育時間20 min，進樣針溫度85 ℃，孵化轉速500 rpm，分析時間：40 min，條件見表2。

2.2 對照品溶液的制備 精密稱取α-蒎烯標準品，先用甲醇稀釋100倍后，再取1 mL，用水稀釋到1 ppm， 作為對照品溶液。

2.3 供試品的制備 取連翹藥材，粉碎，過3號篩，即得。

3 方法學研究

3.1 α-蒎烯重復性研究 取α-蒎烯對照品溶液，連續進樣六針，譜圖如圖1所示。

3.2 線性關系考察 精密移取α-蒎烯對照品溶液適量，加水稀釋成100ppb、200ppb、300ppb、400ppb、500ppb的溶液，分別進樣，以峰面積為縱坐標（Y），濃度為橫坐標（X），繪制標準曲線，方程如下：y=2612x+95.381（R2=0.98）。如圖4所示。

3.3 樣品測定

3.3.1 重復性測定 取16批不同產地的連翹藥材，分別按“2.3”項下制備供試品，并按“2.1”項色譜條件下進行測定，色譜圖如圖5、圖6所示。

3.3.2 數據處理

3.3.2.1 全色譜峰主成分分析 選取所有峰對所有樣品進行PCA主成分分析，結果如圖7所示。

結果顯示，河南產地的連翹可以聚在一起，同時山東的樣品也和河南的樣品聚在了一起，下面選取特征峰對所有樣品進行PCA分析。

3.3.2.2 特征峰主成分分析 選取特征峰對所有樣品進行PCA主成分分析，結果如圖8所示。

結果顯示，河南的樣品、山東的樣品以及陜西的樣品均可以聚類，但是山西的連翹樣品非常分散，下面去除山西樣品進行分析。

3.3.2.3 河南、山東、陜西全色譜峰主成分分析 選取所有峰對河南、山東以及陜西的連翹樣品進行PCA主成分分析，結果如圖9所示。

3個產地的樣品都比較分散，下面選取特征峰對河南，山東以及陜西的連翹樣品進行PCA分析。

3.3.2.4 河南、山東、陜西特征峰主成分分析 選取特征峰對河南、山東以及陜西的連翹樣品進行PCA主成分分析，結果如圖10所示。

結果顯示，河南省、山東省以及陜西省的連翹樣品均可以很好地聚類。

4 討論

采用GC-IMS分析儀，樣品無需進行前處理，只需將樣品粉碎后，以頂空進樣方式便可快速進行分析測定。線性關系考察時因范圍相對較窄，需逐步進行稀釋和測定。

本實驗采用GC-IMS對不同產地連翹進行測定和研究，該PCA模型樣品量較少，需增加樣品量對方法進行驗證。GC-IMS用于藥材含量測定的文獻很少，下一步需對定量方法進行研究，以期找出適合藥材含量測定的方法。

參考文獻

[1]國家藥典委員會.中華人民共和國藥典[M].北京：中國醫藥科技出版社，2015：170-171.

[2]KARPAS Z. Ion mobility spectrometry： a personalretrospective [J]. International journal for ion mobility spectrometry，2012，15（1）：1-8.

[3]BORSDORF H，MAYER T，EICEMAN G A，et al. Recent developments in ion mobility spectrometry[J].Applied Spectroscopy Reviews，2011，46（2）：472-521.

[4]劉憲云，季仁東，樊新巖，等.離子遷移譜在環境污染物檢測中的應用 [J].原子與分子物理學報，2007，24（1）：163-167.

[5]程沙沙，陳創，王衛國，等.一種基于離子遷移譜的氣相色譜檢測器及其應用[J].色譜，2011，9（9）：901-907.

[6]KWAN C，ERICKSON R P，SMITHP A，et a1.Chemical warfare agent detection using GC-IMS：a comparative study [C].IEEE sensor journal，2010，10（3）：45l -460.

[7]MAKINEN M A，ANTTALAINEN O A ，SILLANPA M E T.Ion Mobility Spectrometry and Its Applications in Detection of Chemical Warfare Agents[J].Analytical chemistry，2010，82 （23）：9594- 9600.

[8]楊俊超，楊杰，曹樹亞，等.氣相色譜-離子遷移潛聯用技術的影響因素研究[J]現代科學儀器，2018，No.1，55-59.

[9]李淑靜，趙婷，葛含光，等. 氣相色譜-離子遷移譜應用于橄欖油的摻假鑒別[J]食品研究與開發，2018，39（15）：109-116.

[10]GARRIDODELGADO R，DOBAOPRIETO M M，ARCE L，et al. Determination of volatile compounds by GC-IMS to assign the quality of virgin olive oil [J]. Food Chem，2015（187）：572-579.

[11]GARRIDO-DELGADO M，DOBAO-PRIETO M，ARCE L，et al. Ion Mobility Spectrometry versus Classical Physico-chemical Analysis for Assessing the Shelf Life of Extra Virgin Olive Oil According to Container Type and Storage Conditions and Miguel Valcaarce[J].Agricultural and food chemistry，2015，63（8）： 2179-2188

[12]GARRIDO-DELGADO R，ARCE L，VALC RCEL M. Multi-capillary column-ion mobility spectrometry： a potential screening system to differentiate virgin olive oils[J]. Anal Bioanal Chem，2012，402（1）：489-498

[13]呂世懂.GC-MS 結合化學計量學方法研究茶葉揮發性成分[D].昆明：昆明理工學，2014.

[14]陳通，陸道禮，陳斌. GC-IMS 技術結合化學計量學方法在食用植物油分類中的應用[J].分析測試學報，2017，36（10）：1235-1239.

（收稿日期：2020-11-16 編輯：程鵬飛）