基于主成分分析與聚類分析的不同產地白芍質量評價研究※

●方達鋒 馬恩耀 馮 沖 陳玉娥 楊詩慧 歐曉華 馬學森 周勁松※※

（1.廣州采芝林藥業有限公司 廣東 廣州 510360；2.廣東漢潮中藥科技有限公司 廣東 廣州 510360）

白芍為毛茛科植物芍藥（Paeonia lactifloraPall·）的干燥根，其性微寒，味苦、酸，具有養血柔肝、斂陰止汗、平抑肝陽之功效；臨床多用于治療血虛萎黃、月經不調、自汗、盜汗、脅痛、腹痛、四肢攣痛、頭痛眩暈等癥[1]。現代研究表明，白芍含有鞣酸、單萜及其苷類等化學成分，沒食子酸、芍藥苷、芍藥內酯苷、苯甲酰芍藥苷等是主要活性成分[2-3]，主要具有抗炎、鎮痛、調節免疫、抗腫瘤、保肝、補血等作用[4]。同時，白芍作為常用40 種大宗藥材之一，臨床應用廣泛，其主產于安徽、浙江、四川、山東等地[5]，受不同產地土壤、氣候及生態環境等影響，藥材品質存在一定的差異[6]。

目前浙江、安徽兩地白芍的質量評價體系不成熟，多數僅以白芍主要藥效成分作為評價指標，由于權重系數的不確定性，使得該法具有一定的局限性，難以全面、客觀地反映不同產地白芍藥材的質量，且目前尚無不同產地白芍質量的優劣比較。主成分分析法（Principal component analysis，PCA）常被應用于綜合評價，是藥材質量評價的主要手段之一，該法主要利用降維思想，通過研究指標體系的內在結構關系，在不損失或盡量少損失原有指標信息的情況下把多指標轉化成少數幾個互相獨立而且包含原有指標大部分信息（70%～85%）的綜合指標，以避免在綜合評價時主觀加權的弊端。因此，本試驗參照《中國藥典》（2020年版）白芍的相關檢測項，應用主成分分析與聚類分析結合法（Principal component analysis-cluster analysis，PCA-CA）對浙江、安徽兩地的白芍藥材的質量進行系統評價與比較，為優質白芍藥材的產地篩選提供參考。

1 儀器與材料

1.1 儀器

手提式高速中藥粉碎機（溫嶺銘大藥材機械設備有限公司，DMF-4B），電子天平（梅特勒，XSR204/C036973714），數控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司，KQ-300DA），電熱恒溫水浴鍋（上海博訊實業有限公司醫療設備廠，HHS-21-6/180482），數顯鼓風恒溫干燥箱（上海博迅實業有限公司醫療設備廠，GZX-9070MBE/180078），高效液相色譜儀（美國戴安公司，UltiMate 3000），百萬分－微量分析天平（梅特勒-托利多，XBR36），箱式電阻爐（上海博訊實業有限公司醫療設備廠，SX2-4-10Z）。

1.2 試劑

芍藥苷對照品 （中國食品藥品鑒定研究院，批號110736-202044，標準品濃度94·60%）；磷酸（色譜純，天津市科密歐化學試劑有限公司）；乙腈（色譜純，德國CNW 科技公司）；水（超純水），其他試劑均為分析純。

1.3 樣品

白芍藥材收集自不同產地，產地信息見表 1，經鑒定為毛茛科植物芍藥（Paeonia lactifloraPall·）的干燥根。

表1 白芍樣品產地信息

2 方法

2.1 水分測定

參照《中國藥典》（2020年版）四部通則0832第二法測定。

2.2 總灰分測定

參照《中國藥典》（2020年版）四部通則2302測定。

2.3 二氧化硫殘留量測定

參照《中國藥典》（2020年版）四部通則2331第一法測定。

2.4 浸出物測定

參照《中國藥典》（2020年版）四部通則2201下的熱浸法測定。

2.5 芍藥苷含量測定

2.5.1 色譜條件與系統適用性試驗色譜柱型號為Agilent ZORBAX SB-C18（4·6 mm×250 mm，5 μm）；以乙腈－0·1%磷酸溶液（14∶86）為流動相；檢測波長為230 nm。

2.5.2 對照品溶液的制備取芍藥苷對照品適量，精密稱定，加甲醇制成每1 mL 含60 μg 的溶液，即得對照品溶液。

2.5.3 供試品溶液的制備取本品中粉約0·1 g，精密稱定，置50 mL 量瓶中，加稀乙醇35 mL，超聲處理（功率240 W，頻率45 kHz）30 min，放冷，加稀乙醇至刻度，搖勻，濾過，取續濾液，即得供試品溶液。

3 結果與分析

3.1 測定結果

各項測定結果見表2。芍藥苷含量含量為2·7%～4·2%，平均值為3·3%；水分含量為9·8%～11·8%，平均值為10·8%；總灰分含量為2·0%～3·4%，平均值為2·7%，浸出物含量為30·8%～65·9%，平均值為55·4%。

表2 11 批白芍樣品的測定結果

3.2 主成分分析

采用SPSS 23·0 軟件對11 組數據進行主成分分析，利用成分得分系數矩陣建立主成分和研究項之間的關系等式（表3），以及載荷圖展示成分與分析項的隸屬對應關系情況（圖1），最終得到2 個主成分因子，特征值分別為2·419，1·552，方差貢獻率分別為50·438%，30·467%，前2 個主成分因子累計方差貢獻率為80·905%，提示主成分因子1、2 可作為產地白芍的評價指標，結果見表3。取主成分因子1、2 為指標，對11 批白芍進行評價，結果表明，浙江所產白芍質量優于安徽，其中評分最高的是浙江省磐安縣大盤鎮市口村所產的白芍，最低的是安徽淮北市相山區所產的白芍（表4）。

表3 成分得分系數矩陣表

表4 11 批白芍樣品的主成分分析綜合得分

圖1 載荷圖

3.3 聚類分析

采用SPSS 23·0 軟件標準化處理數據，以Ward 接法結合Squared Euclidean Distance 距離計算方法對11 組飲片進行R 型聚類分析，結果見圖2。當判定距離小于10 時，樣本被分為2 大類，即浙江省與安徽省亳州市譙城區聚為一類，安徽省其他聚為一類，說明不同產區的白芍質量差別較大，可能是由產地的氣候、降水量、溫度等環境因子或采取加工方法不同造成的。

圖2 11 組白芍飲片的R 型聚類分析

4 討論

4.1 不同產地藥材的差異性探討

本研究中，根據聚類結果可將兩個產地的白芍樣品聚為兩類，同一產地的白芍基本可聚為一類，說明不同產地白芍樣品具有一定差異，而這可能是由產地的氣候、降水量、溫度等環境因子造成的，也可能是由于當地藥材的采收加工方法不同導致的，具體原因有待進一步探討。

二氧化硫殘余量的檢測結果顯示，浙江樣品未檢測出二氧化硫，而安徽省樣品存在部分二氧化硫的殘留。這可能與白芍藥材在產地粗加工過程中采用了二氧化硫熏蒸的方法[4，7]以達到“色白”及便于干燥的目的有關。為此，需要在生產加工及市場流通方面加強監管，嚴格執行法定的限量標準，進一步完善白芍質量標準，保證白芍藥材的安全與有效性。此次試驗收集的樣品產地數量有限，結果具有一定局限性，以上問題均有待進一步完善。

4.2 優質白芍藥材的產地考察

歷史上，安徽亳州、浙江磐安、四川中江和山東菏澤是白芍的主產區[8]，這4 個產地的白芍質量相對較優，尤其是浙江磐安，在本試驗中已得到進一步驗證。對于浙江和安徽2 個主產區藥材，本研究發現浙江磐安的白芍樣品綜合評分最高，且同一產地內的白芍質量相差不大。結合藥材質量與產量等因素綜合考慮，對于優質白芍藥材的來源可優先選取浙江磐安，其次是安徽亳州。