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  药物分析杂志   2017, Vol. 37 Issue (10): 1920-1926.  DOI: 10.16155/j.0254-1793.2017.10.26
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质量分析

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张南平, 张萍, 余坤子, 魏锋, 马双成. 以人参和西洋参为例的中药材商品规格等级评价方法研究[J]. 药物分析杂志, 2017, 37(10): 1920-1926. DOI: 10.16155/j.0254-1793.2017.10.26.
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ZHANG Nan-ping, ZHANG Ping, YU Kun-zi, WEI Feng, MA Shuang-cheng. Study on evaluation method of commodity specification grade of Chinese medicinal materials with ginseng and American ginseng as examples[J]. Chinese Journal of Pharmaceutical Analysis, 2017, 37(10): 1920-1926. DOI: 10.16155/j.0254-1793.2017.10.26.
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基金项目

国家新兴产业重大工程包中药标准化项目“槟榔等20种中药饮片标准化建设”(No:ZYBZH-Y-GD-13)

第一作者

张南平, Tel:(010)67095995, E-mail:zhangnp@sina.com

通信作者

魏锋, Tel:(010)67095432, E-mail:weifeng@nifdc.org.cn
马双成, Tel:(010)67095272, E-mail:masc@nifdc.org.cn

文章历史

收稿日期:2017-06-09
以人参和西洋参为例的中药材商品规格等级评价方法研究
张南平 , 张萍 , 余坤子 , 魏锋 , 马双成     
中国食品药品检定研究院, 北京 100050
摘要目的:以人参与西洋参为例,研究中药材不同等级规格商品中化学成分含量等信息,为中药材商品等级评价研究提供一种新方法。方法:采用RP-HPLC法测定人参中人参皂苷类成分或文献报道的西洋参的人参皂苷类数据,用SPSS 23.0软件分析商品等级与化学指标之间的相关关系,以人参或西洋参中与商品等级存在显著相关性的化学指标进行聚类分析。色谱条件:Alltech 100A氨基柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),流动相为乙腈-0.2%磷酸(83:17),流速1.0 mL· min-1,柱温35 ℃,检测波长203 nm。结果:以获得的17个人参皂苷类色谱峰面积数据或西洋参的8个人参皂苷含量数据的研究表明,人参或西洋参栽培时间、主根长度对化学成分的含量或含量比例具有较大影响,且栽培时间、主根长度与一些化学成分之间具有显著的相关性。聚类分析也表明,人参或西洋参中与商品等级存在显著相关性的化学指标能够明显提高商品等级之间的分类结果。这些与中药材商品等级相关的指标结合对照指纹图谱方法可以建立中药材商品的等级评价标准。结论:中药材商品规格等级标准适用于多年生的“道地药材”或按GAP规范生产的中药材商品规格的等级评价。
关键词人参    西洋参    商品规格等级    等级标准    人参皂苷    标准    对照指纹图谱    相关性    
Study on evaluation method of commodity specification grade of Chinese medicinal materials with ginseng and American ginseng as examples
ZHANG Nan-ping, ZHANG Ping, YU Kun-zi, WEI Feng, MA Shuang-cheng    
National Institute for Food and Drug Control, Beijing 100050, China
Abstract: Objective: Taking ginseng and American ginseng as examples, the content of chemical components in different grades of Chinese medicinal materials was studied.A new method was provided for the evaluation of the grade of Chinese medicinal materials.Methods: The reported ginsenosides in Panax ginseng and Panax quinquefolium were determined by RP-HPLC.The correlation between the grade and the chemical variables was analyzed by cluster analysis of the chemical indexes with significant positive correlation, using SPSS 23 software.The Alltech Amino 100A column(250 mm×4.6 mm, 5 μm)was used, and the mobile phase was acetonitrile-0.2% phosphoric acid (83:17).The flow rate was 1.0 mL·min-1 and the column temperature was controlled at 35 ℃.The detection wavelength was 203 nm.Results: The peak areas of 17 ginsenosides or the contents of 8 ginsenosides showed that the growth time and length of the main root of Panax ginseng and Panax quinquefolium had a great influence on the content or proportion of chemical components, and there was a correlation between them and the chemical components.Cluster analysis also showed that there was a significant positive correlation between the chemical indexes in the ginseng or American ginseng and the commodity grade, which could obviously improve the classification results between the grades.Combined with the reference fingerprints, the above indexes could establish the grade of Chinese medicinal materials.Conclusion: The grade standard of Chinese medicinal materials was applicable in the grade evaluation of the specifications of perennial "genuine medicinal materials" or Chinese medicinal materials produced according to the GAP.
Key words: ginseng    American ginseng    commodity specification grade    grade standard    ginsenoside    standard    reference fingerprint    correlation    

中药材作为一类特殊的商品,也具有商品的一般特征,对中药材商品的性状质量与规格就有必然的要求。中药材性状质量的评价对于稍懂中药材商品的人来说,在大多数情况下也是一致的。近年来,随着电子商务的普及,统一中药材商品规格标准的要求显得越来越迫切,有关部门为此编制了“中药材电子交易规格等级标准”,并开始试行[1-2]。传统的“辨状论质”在中药材商品等级评价方面显示出较大的优势,并具有一定科学性,一些研究也证实中药材商品规格与疗效或质量之间存在一定的联系[3-5]。中药材商品等级质量评价的一些研究表明,中药材指纹图谱的相似度不能很好地鉴别中药材商品的等级[6-8],也有报道中药材商品等级之间的质量存在差异,但未能提出商品等级评价的方法或标准[9-12]。中药材商品规格等级评价标准研究越来越得到重视,但至今未见成功报道。本文以中药材人参和西洋参为例对此进行探索性的研究,并提出中药材商品等级评价的方法,希望对中药材商品等级评价起到抛砖引玉的作用。

人参是多年生药材,人参的总皂苷含量随栽培时间延长而增加,4年达到最大值,5年以后的人参总皂苷含量基本稳定,变化不大。文献报道人参的总皂苷含量与质量不存在相关性,因此人参的总皂苷含量或指纹图谱不适合于评价人参的质量[13-14],这与中医药学认为人参质量与生长(或栽培)时间,以及个体大小有关的理念不符。中医药学或中药材商品市场上普遍认为栽培(或生长)时间长的人参商品等级高,价格也高,相同生长时间的人参个体大的商品等级高。中药材的生长时间、商品规格等级与化学指标之间是否存在相关性的、可评价商品等级的指标是本文研究的内容。

1 样品与方法 1.1 样品

为保证研究的可追溯性与规范性,从吉林靖宇、抚松、通化、延边、辽宁桓仁等地的人参种植场采集2~6年生样品23份。按生晒参规格标准,去净艼与须根(直径小于3 mm),把主根作为分析用样品。样品来源见文献表2(序号38~60)[13]

1.2 方法

采用日本岛津公司Shimadzu高效液相色谱仪(包括Shimadzu LC-10AT泵、SPD-10A UV检测器、CTO-10A柱温箱、SIL-10Advp自动进样仪),Alltech 100A氨基柱(250 mm×4.6 mm,5 µm),以乙腈-0.2%磷酸(83:17)为流动相,流速1.0 mL·min-1,柱温35 ℃,检测波长203 nm。按研究建立的人参皂苷类成分的HPLC色谱方法对人参样品进行分析测定,详细方法见文献[13]

2 结果 2.1 样品测定

23份人参样品按建立的方法进行分析测定,每份人参样品得到17个符合要求的色谱峰,其中去掉了1号峰与只有须根才有的14号峰,人参各样品的峰面积值见表 1

表 1 人参样品峰面积值 Table 1 Peak areas of the ginseng samples
2.2 人参样品聚类分析

因中药材的质量与含量多少有关,因此把23份人参样品以皂苷类成分的峰面积值进行欧氏距离聚类分析,结果见图 1图 1显示,23份人参样品分成4大类,其中3大类与栽培时间之间有一定的关联性,但差别比较模糊。

图 1 样品聚类结果 Figure 1 The hierarchical clustering results of samples
2.3 人参评价指标的提取

以23份人参样品皂苷类成分的峰面积值与栽培时间进行指标P相关性分析,人参栽培时间与8号峰呈显著性正相关,与2号峰、7号峰、9号峰(人参皂苷Re峰)、11号峰(人参皂苷Rd峰)呈显著性负相关。

2.4 人参样品再聚类分析

把与人参栽培时间呈显著性相关的指标对样品进行欧氏距离聚类分析,结果见图 2

图 2 样品聚类 Figure 2 The hierarchical clustering results of samples

图 2显示,样品被聚成2大类,5小类,2年生样品单独聚成一类,3年生样品基本聚成一类,4份5年生与2份6年生人参被聚成一类。聚类结果比以全部色谱峰的聚类结果对显示人参栽培时间上的差异有一些提高。把正负相关系数值最大的2个指标成分峰(8号峰与人参皂苷Re峰)的峰面积比值作图,结果见图 3

图 3 人参样品8号峰与人参皂苷Re峰的峰面积比值图 Figure 3 Peak area ratio of peak No. 8 to ginsenoside Re in Ginseng samples

由于人参样品收集范围包括吉林与辽宁,产地范围较广,取人参8号峰与人参皂苷Re峰的峰面积年平均值更能说明栽培时间与8号峰与人参皂苷Re峰的峰面积比值的关系,见图 4

图 4显示,人参8号峰与人参皂苷Re峰的峰面积比值从2年生到6年生呈上升趋势,说明8号峰与人参皂苷Re峰的峰面积比值与栽培时间呈正相关,表明8号峰与人参皂苷Re峰的峰面积比值可用于判别人参的生长(或栽培)时间。人参生长时间越长个体越大或直径越粗、规格等级越高,故8号峰与人参皂苷Re峰的峰面积比值可用于判断人参的栽培时间或商品等级。

图 4 人参样品8号峰与人参皂苷Re峰的峰面积年平均值比值图 Figure 4 Average peak area ratio of peak No. 8 to ginsenoside Re in Ginseng samples of different growth year
2.5 方法学验证

西洋参与人参同属五加科人参属植物,也需要栽培4年或4年以上的时间才能采收。研究表明西洋参的人参皂苷总量在栽培的1~3年中逐渐上升,4年及以后基本持平,这与人参情况相似[15]。西洋参与人参一样,商品规格也按个体质量(g)划分等级,相同规格[相同质量(g)]的商品还按主根长度分成长支、中支、短支3个次一等级。同规格(相同质量(g))商品中主根短的价格高。文献也认为不同长度西洋参中人参皂苷含量差异具有统计学意义,但不宜以人参皂苷含量作为等级划分依据[11]。以文献报道[10-11]的西洋参商品中人参皂苷类成分的含量测定数据来验证本文方法是否可行,本文假定这些样品栽培和采收时间合理,以文献中东北产西洋参商品规格为主根重8 g的全部样品18份,计算主根长度与成分之间的相关系数。

结果表明相同商品规格(8 g)的西洋参主根长度与人参皂苷Rc、Rb2的含量呈正相关,或与主根直径呈负相关。相同商品规格的西洋参主根越长人参皂苷Rc、Rb2含量越高,即主根越粗含量越低,这与人参或西洋参直径最细的须根含量明显高于主根相一致。以人参皂苷Rc、Rb2进行欧氏距离聚类分析,结果见图 5

图 5 样品聚类 Figure 5 The hierarchical clustering results of American ginseng samples

图 5显示,18份西洋参样品被明显分成2大类,短支与2份中支聚成一大类,长支与部分中支聚成一大类,只有15号长支样品被聚到短支大类中;5、6号短支样品单独一类,可能是短支长度范围更广,为1~5 cm,这2份样品的人参皂苷Rc、Rb2含量比其他短支更低,说明直径更粗。

把人参皂苷Rc、Rb2含量作图,为了显示差异把人参皂苷Rc含量减去0.1%,结果见图 6

图 6 西洋参Rc-0.1%、Rb2含量与长度关系 Figure 6 Correlation between contents of Rc and Rb2 with length of American Ginseng samples

图 6可以看出,西洋参的人参皂苷Rc含量随主根的长度增加而增加或随西洋参主根的直径增加而减少,人参皂苷Rc比人参皂苷Rb2更明显。

3 结论与讨论 3.1 商品等级评价方法

尽管中药材化学成分总量或一般的指纹图谱比较研究不足以建立中药材商品的等级评价方法,多元统计分析方法对于研究中药材指纹图谱众多成分的色谱峰中哪些与商品等级存在关系具有明显的优势。利用多元统计分析方法确认与中药材商品等级相关的化学成分指标,通过与中药材指纹图谱中全部色谱峰数据的聚类结果比对,如果确认的指标能够提高对商品等级的分类水平,则这些指标可用于评价中药材的商品等级。人参和西洋参的研究表明栽培时间是影响商品规格的主要因素,相同栽培时间的不同规格的商品个体的大小不同也会影响具体化学指标含量或比值的改变,这些确认的化学指标可用于评价中药材的商品等级。

以中药材对照指纹图谱结合确认的与商品等级相关的化学指标的含量(或含量比值),以及其他成分的相对含量的评价方法,以及以此制订的评价标准可对中药材商品的等级进行评价。本文采用中药材“对照指纹图谱”方法是为了克服“中药指纹图谱相似度计算软件”对一些仪器型号的量值必须自行校正的缺陷,保证评价标准的科学性与适用性。如果有必要测定指纹图谱中其他成分的含量,把待测的与对照品相同的成分与其他待测成分的相对吸收系数比值代入计算,即可把其他成分的相对含量转换为实际含量。中药材“对照指纹图谱”方法引入了法定对照品作外标,为色谱峰保留时间的确认,含量或相对含量的测定值在实验室之间的正确传递打下了科学的理论基础[16]

3.2 样品收集的重要性

中药材商品等级评价标准制订的前提是必须开展不同生长时间、采收季节、商品规格以及产地因素对化学成分的影响进行研究,因此样品背景清晰是研究的关键。实验样品取样是否规范,以及样品数量是否充足都会对分析结果产生影响,当实验样品较少时,多元统计分析方法使用的合理性将减少,研究结论也会存在偏差,特别是当样品数量增加时某些特性将不再成立。所以,必须保证样品数量多于研究指标数,即必须多于研究的中药材色谱指纹图谱中的色谱峰数目。此外,必须保证研究所用样品的采集时间、产地加工等一系列操作的规范。除了应收集大量有代表性的同产地的药材或“道地药材”外,还必须考察其他产地的样品作为对照,以研究中药材化学成分的动态变化规律,以及各因素对商品等级的影响,这对制定中药材商品等级评价标准具重要意义。

3.3 商品等级评价标准适用范围

中药材商品的等级评价标准是基于中药材商品的原动(植)物品种相同,且必须符合中国药典标准。“道地药材”是经过长期临床验证的普遍认为质量优良的药材商品,强调的是中药材产地或生产的规范。中药材市场一般在商品名称前冠以产地,如杭白芍与亳白芍、云茯苓与安徽茯苓等。所以,必须强调中药材商品等级评价标准研究的目的是建立能够评价“道地产地”或按GAP生产的中药材商品的等级评价标准,是企业标准或“道地药材”地方标准。但是不是所有的中药材商品都有商品规格等级,只有中药材商品规格存在等级才有等级评价标准。

人们希望中药材质量标准能够反映功效与物质基础之间的关系,即中药材质量标准能够用于评价真正的质量,但人们往往忽略了中国药典(一部)是中药商品的市场准入门槛,是允许药用的最低标准。文献报道中药材商品规格等级与质量的研究大多未发现两者之间存在相关性的原因可能与试图建立全国性的中药材商品等级评价标准有一定的关系。必须建立中药材商品等级评价标准是在符合中国药典标准之后的评价或判别商品等级标准的理念,两者之间既有联系又存在区别。本文提出的中药材商品等级评价方法适用于“道地药材”或按GAP生产的多年生中药材。如果这些中药材都具有合适的生长时间、采收季节,以及产地加工方法,中药材商品等级评价标准将会对这些优质中药材或“道地药材”商品提供标准上的保护,杜绝假冒伪劣商品对优质药材的冲击,减少劣币驱逐良币现象的发生,达到中药材商品优质优价的目的。

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