使用KQ5200DE对主成分聚类和PLS回归分析的穿心莲质

穿心莲药材 Andrographis Herba 为爵床科植 物穿心莲 Andrographis paniculata (Burm. f.) Nees 的干燥地上部分，主要含有穿心莲内酯、新穿心莲 内酯、去氧穿心莲内酯、14-去氧-11,12-二去氢穿 心莲内酯（又称脱水穿心莲内酯素）、穿心莲苷（又 称穿心莲内酯苷）及新穿心莲内酯苷元等二萜内酯 类成分，具有抗菌、消炎、抗病毒、抗肿瘤等药理 活性，主要分布于广西、广东、福建、湖南、 四川等地，由于各地的生态环境条件及药材栽培管 理、采收加工方式的不同导致市场上穿心莲药材质 量的差异较大。研究表明，不同来源的穿心莲 药材中穿心莲内酯类成分含量变化较大，《中国 药典》2015 年以穿心莲内酯和脱水穿心莲内 酯的总量不低于 0.8% 作为穿心莲药材质量考察 指标；但仅用二者含量控制和评价穿心莲药材及其 制剂的质量，难以全面反映其药材质量等级及优 劣。目前穿心莲药材尚没有统一的等级标准，难于 区分其质量优劣等级。因此，开展穿心莲药材等级 标准研究，对穿心莲规范化生产和标准化具有十分 重要的意义。但如何评级穿心莲药材的等级，迄今 为止，文献并无具体方法的研究报道。传统意义上 对穿心莲药材鉴别是以外观质量为依据的“辨状论 质”，而现代评价则多以药效成分穿心莲内酯和脱 水穿心莲内酯含量为主，如果仅以其中一种方法判 断其质量优劣则有失偏颇，只有全面地结合其外观 质量性状和内在品质等多个方面的影响因素进行 综合评价，才能有效地判定其质量等级。本研究以 不同产地的穿心莲药材为研究对象，将传统的外观 质量性状和内在活性成分等指标相结合，采用统计 学、化学计量学等方法，开展了穿心莲药材的质量 等级评价研究，建立了穿心莲药材的质量等级快速 评价模型，为穿心莲药材等级评价及等级质量标准 的制定提供了新思路，为其他中药材的等级标准制 定提供参考。

穿心莲药材采自广东（S1～S25）、广西（S26～ S30、S36）、福建（S31～S35）共 36 批，经广东药 科大学中药学院曾令杰教授鉴定为穿心莲 Andrographis paniculata (Burm. f.) Nees。

对照品穿心莲内酯（批号 L23S6Y3682）、新穿心 莲内酯（批号 Y27J8S40807）、去氧穿心莲内酯（批 号 Y26D6S7349）购自上海源叶生物科技有限公司； 脱水穿心莲内酯（批号 J1020AS）购自大连美伦生物 技术有限公司，质量分数均大于 98%。乙腈为色谱纯， 其他试剂均为分析纯。岛津 LC-20AT HPLC 色谱仪， Agilent 5 TC-C18（2）色谱柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），KQ5200DE 数控超声波清洗仪（昆山舒美仪器有限公司），BP211D 电子天平（德国赛多利斯公司）。

根据传统的经验鉴别方法，选取穿心莲药材的 叶含量（叶质量占药材总质量的百分比）、分枝数、 株高、茎直径（上、中、下 3 个部位）、茎颜色、 叶颜色、质地等作为穿心莲外观性状指标进行量化 测定。随机抽取穿心莲样品每批次 20 株，分离出 其叶、茎及杂质，分别称定质量，计算其叶质量占 总质量的百分比，作为叶含量；测量其植株的高度， 即完整植株茎基部（茎的最下部 1 cm 处）到顶部 （茎的最上部 1 cm 处）的距离，作为株高，精确至 0.01 cm；采用游标卡尺测量植株茎基部直径（茎的 最下部 1 cm 处）、中部直径（株高的 1/2 处）、上部 直径（茎的最上部 1 cm 处），精确至 0.01 mm；记 录完整植株的一级分枝的数目作为分枝数；描述并 记录其茎的颜色、叶的颜色、质地等性状。 对上述性状进行数量分类学的性状编码处理： 数值性状（株高、茎基部直径、茎中部直径、茎上部直径、分枝数、叶含量）无需编码，直接取其测 量值的平均值；二元性状（质地脆与否）按“0”（否）、 “1”（是）编码；有序多态性状，按“0、1、2、3…” 编码（茎、叶颜色黄色赋值“0”，黄绿“1”，灰绿 “2”，绿“3”，墨绿“4”）。

穿心莲醇溶性浸出物参照《中国药典》2015 年版 四部通则项下的热浸法，用乙醇作溶剂测定。 研究表明穿心莲地上部分的主要药效成分为二 萜内酯类化合物，其中以穿心莲内酯、新穿心莲内酯、 去氧穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯为其主要有效成 分。故本实验以这 4 种二萜内酯为指标采用 HPLC 测 定其含量。色谱条件：流动相为乙腈-水（33∶67） 等度洗脱 40 min，体积流量为 1 mL/min，柱温为室温， 检测波长为 223 nm。参照《中国药典》2015 年版穿心莲项下的规定制备供试品溶液和对照品溶液，按上 述条件进行方法学考察（线性关系、精密度试验、重 复性试验、稳定性试验、加样回收率试验），计算相 关系数 r、平均加样回收率和 RSD，结果表明此方法 的线性关系（r＞0.999）、回收率、重复性、稳定性和 仪器精密度（RSD 均小于 3%）均较好。按照上述条 件测定穿心莲样品中 4 种内酯的含量。 2.3 数据分析 利用 SPSS 23.0 软件做统计描述和相关性分析； 用 SIMCA-P 14.0 软件进行主成分分析（PCA）、系统 聚类分析（HCA）、偏最小二乘判别分析（PLS-DA） 和偏最小二乘回归分析（PLS）等数据处理分析。不 同批次的穿心莲样品的质地均一致，因此，“质地” 这个指标不作为分级参考指标。各批次穿心莲药材的 性状指标和内在质量指标的结果见表 1。

2.3.1 穿心莲外观性状指标和内在质量指标的相关性分析

利用 SPSS 23.0 软件对包括外观性状和 内在指标在内的 14 个指标进行统计描述和相关性 分析。 可知分枝数、茎中部 直径的 RSD 为 9.44%、10.82%较小，说明各批次间 差异较小。可知茎中部直径除与茎上部直径 相关外，与其他指标无明显相关，故茎中部直径不 适合作为划分穿心莲等级的指标；分枝数虽然 RSD小，但与其他外观性状（如茎基部直径）和内在指 标（穿心莲内酯含量、新穿心莲内酯含量）相关性 较高，因此，保留其作为评价指标。其他指标之间 均存在着较为明显的相关性，根据传统鉴别经验及现代研究，其他指标均可作为评价穿心莲质量等级的重要指标，应保留。

本研究探讨了穿心莲药材性状指标与内在化 学品质的相关性，通过主成分聚类分析初步将穿心 莲药材分为 3 个等级，通过 PLS 建立了穿心莲药材等 级分类的预测模型：药材等级 Y＝3.761－0.020×叶 含量－0.388×穿心莲内酯含量－1.117×新穿心莲内 酯含量－0.274×去氧穿心莲内酯含量－0.287×脱水穿心莲内酯含量－0.302×4 个内酯总量－0.104×醇 溶性浸出物含量－0.015×茎颜色－0.008 4×叶颜 色－0.003×茎基部直径＋0.020×分枝数＋0.137× 茎上部直径＋0.011×株高，若 Y 在 0.7～1.3，则预测 穿心莲药材为一等品，若 Y 在 1.7～2.3，则预测为二 等品，若 Y 在 2.7～3.3 则预测为合格品。本研究表明 穿心莲药材等级与新穿心莲内酯含量、醇溶性浸出物 含量、4 个内酯总量、叶含量、穿心莲内酯含量显著 相关，与株高和分枝数相关，其中新穿心莲内酯含量、 醇溶性浸出物含量、4 个内酯总量、叶含量、穿心莲 内酯含量这 5 个指标含量越高；分枝数较少、株高较 小穿心莲药材的等级越优。