全 文 ：Traditional Chinese Drug Research ＆ Clinical Pharmacology，2011 July，Vol．22 No．4
收稿日期：2011-04-06
作者简介：王黎，女，讲师，硕士，主要从事药物质量评价研究。Email：t_lizi@sina.com。
基金项目：国家自然科学基金资助项目（20975081）。
不同产地粉葛的指纹图谱及 PCA模式识别分析研究
王 黎 1，高苏亚 1，李 华 2（1. 西安医学院药学院，西安 710021；2. 西北大学分析科学研究所，西安
710069）
摘要：目的 建立简单可行的粉葛药材质量评价及聚类分析新方法。方法 采用色谱柱为 Kromasil5-ODS C18
柱（150 mm×4.6 mm，5 μm），流动相为甲醇+乙腈（70 ∶ 30）[B]和水[A]，（0.01至 50 min，B相由 20 %升为 55 %），
流速为 0.6 mL /min，检测波长为 268 nm的色谱条件，进行 HPLC指纹图谱及 PCA模式识别分析。结果 有效
成分葛根素在 6.25～62.50 μg/mL、大豆苷元在 0.62～6.15 μg/mL浓度范围内线性关系良好，平均加样回收率分别
达 101.29 %（RSD 1.86 %）、99.42 %（RSD 2.45 %）；同时通过 PCA模式识别分析法对不同产地的粉葛药材进行
了较好的聚类分析及质量评价。结论 HPLC指纹图谱及 PCA模式识别分析法可以为粉葛药材的质量鉴别与质
量控制提供可靠的依据。
关键词：粉葛；HPLC指纹图谱；PCA模式识别分析
中图分类号：R284.1 文献标识码：A 文章编号：1003-9783（2011）04-0448-04
Fingerprints and Principal Component Analysis for Pattern Recognition of Pueraria Thamsonii from Different
Habitats
WANG Li1，GAO Suya1，LI Hua2（1. Pharmacy Department of Xi’an Medical University，Xian 710021，China；2.
Institute of Analytical Science of Northwest University，Xi’an 710069，China）
Abstract：Objective To develop a new quality evaluation method and cluster analysis for Pueraria Thamsonii from
different habitats. Methods The HPLC fingerprints and principal component analysis（PCA）for pattern recognition of
Pueraria Thamsonii were established by series of experiments. Results The quality evaluation of Pueraria Thamsonii
samples from various producing areas was achieved by PCA. Conclusion The established HPLC fingerprints and PCA
for pattern recognition can be used for quality evaluation and quality control of Pueraria Thamsonii.
Keywords：Pueraria Thamsonii；HPLC fingerprints；Principal component analysis for pattern recognition
鉴别中药材的道地性一直是中药材研究及种植
关心的热门话题，不同产地的同种药材，通常会因
气候和地理位置的差异使药效产生差异，近年来，指
纹图谱及聚类分析在中药材的质量控制研究中有越来
越多的应用[1~3]。葛根是一种在我国分布较广的药食同
源的植物，具有解肌退热、生津、透疹、升阳止泻等
功能[4]，常用于中药配伍和制剂中，市售葛根药材主
要为粉葛（Pueraria thomsonii），其含有葛根素、大豆苷
元、大豆苷等多种有效成分[5]，目前对于粉葛药材及含
有葛根素等成分的中药制剂的质量控制方法主要是应
用高效液相色谱（HPLC）、薄层扫描（TLCS）、毛细
管电泳（CE）、光谱分析等技术测定中药材及其制剂
中的一个或多个有效成分的含量，从而评价其质量
的优劣；同时，从“整体”考察中药材质量的指纹
图谱分析技术，应用也越来越广[6~8]。本文建立了简单
可行的粉葛 HPLC指纹图谱及 PCA模式识别分析法，
对不同产地的粉葛药材质量进行了比较，为粉葛药
材的质量评价与质量控制提供了一定的科学依据。
1 仪器与试药
1.1 仪器 LC-10AT vp高效液相色谱仪（SPD-M10A
vp二极管阵列检测器，日本岛津公司）；BS210S 型
电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）；KQ
5200DB 型数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限
公司）；Avanti J-25型离心机（美国 Beckman公司）。
1.2 试剂及实验药材 葛根素对照品、大豆苷元对照
品购于陕西省药品检验所，粉葛对照药材（批号：
1175-200001）由中国药品生物制品检定所提供，粉
葛药材样品购于各地，见表 1。甲醇（江苏汉邦科技
有限公司）、乙腈（天津市科密欧化学试剂开发中心）
448· ·
中药新药与临床药理 2011年 7月第 22卷第 4期
编 号
0（对照药材）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
来 源
中国药品生物制品检定所
西安宝芝堂医药超市
兰州惠仁堂药业公司药店
西安怡康医药超市
江苏省药材公司
广州光明参茸行
西安中药集团公司藻露堂药店
郑州同仁大药房
西安广济大药房
安徽蚌埠人民医院药房
西安老百姓大药房
产 地
未知
四川Ⅰ
四川Ⅱ
秦岭
安徽
广东
浙江
河南
陕西
江苏
江西
m
AU
150
100
50
0
0 10 20 30 40 50
t /min
图 1 葛根素和大豆苷元混合对照品色谱图
Figure 1 The chromatogram of reference solution of puerarin and
daidzein
m
AU
150
100
50
0
0 10 20 30 40 50
t /min
图 2 粉葛药材色谱图
Figure 2 The chromatogram of Pueraria thomsonii
为色谱纯，水为重蒸水。
2 方法与结果
2.1 色谱条件 色谱柱：Kromasil5-ODS C18柱（150
mm×4.6 mm，5 μm，江苏汉邦科技有限公司）；流动
相：甲醇+乙腈（70 ∶ 30）[B]和水[A]，采用梯度洗脱方
式，0.01至 50 min，B相由 20 %升为 55 %；流速：
0.6 mL/min；检测波长：268 nm；柱温：35 ℃；进样
量：20 μL。按此条件进样，测得葛根素和大豆苷元
混合对照品及粉葛药材的色谱图，见图 1、图 2；根
据不同产地粉葛药材样品指纹图谱的测定，可知粉
葛指纹图谱中的典型色谱峰有 12个，其中 3号峰为
葛根素，11号峰为大豆苷元。
2.2 溶液的制备
2.2.1 对照品溶液的制备 准确称取葛根素、大豆苷
元对照品适量于 50 mL 量瓶中，用甲醇稀释成每
1 mL含 250.0 μg和 61.5 μg的溶液，经 0.2 μm微孔
滤膜过滤，备用。
2.2.2 对照药材及不同产地的粉葛药材样品溶液的制
备 分别准确称取 0.4 g粉葛对照药材、不同产地的
粉葛样品药材粉末于 50 mL量瓶中，加入 30 %甲醇
水溶液 50 mL，称重，在 40 ℃、70 Hz 超声提取
30 min，放冷再称重，补足失去的溶剂量，摇匀，在
3500 r/min下离心 5 min，取上清液经 0.2 μm微孔滤
膜过滤，备用。
2.3 线性试验 精密量取“2.2.1”项下对照品溶液适
量于 6个 25mL量瓶中，分别稀释成系列浓度的标准
溶液，其中分别含有 6.25，12.50，25.00，37.50，
50.00， 62.50 μg/mL 葛根素和 0.62， 1.23， 2.46，
3.69，4.92，6.15 μg/mL大豆苷元，按“2.1”项下色
谱条件操作，记录色谱图，分别以葛根素和大豆苷
元的峰面积（A）对其浓度（C）进行回归计算，得方程
A =86467C +87475， r =0.9995（葛根素） 及 A =
152456C +2380.5，r=0.9998（大豆苷元），葛根素在
6.25～62.50 μg/mL、大豆苷元在 0.62～6.15 μg/mL 浓
度范围内线性关系良好。
2.4 精密度试验 取“2.2.2”项下对照药材溶液，按
“2.1”项下色谱条件操作，连续进样 6次，记录指纹
图谱中葛根素、大豆苷元的峰面积，计算其 RSD分
别为 1.12 %、1.85 %，结果表明本方法具有良好的
精密度，符合指纹图谱研究的要求。
2.5 重复性试验 取粉葛对照药材适量 6份，分别按
“2.2.2”项下方法制备供试品溶液，按“2.1”项下色
谱条件操作，记录供试品溶液指纹图谱中葛根素、
大豆苷元的峰面积，计算其 RSD 分别为 1.95 %、
2.64 %，结果表明本方法重复性较好，基本符合指纹
图谱研究的要求。
2.6 稳定性试验 取“2.2.2”项下对照药材溶液，按
“2.1”项下色谱条件操作，分别于 0，2，4，6，8，
表 1 粉葛药材样品
Table 1 Samples of Pueraria Thamsonii
449· ·
Traditional Chinese Drug Research ＆ Clinical Pharmacology，2011 July，Vol．22 No．4
表 4 不同产地粉葛药材指纹图谱相对峰面积比较
Table 4 The comparision of relative area of fingerprints of Pueraria thomsonii samples from different habitats
峰号
2
3
4
5
6
7
8
9
11
样 1
0.053
1.000
0.054
0.301
0.105
0.051
0.065
0.046
0.139
样 2
0.029
1.000
—
0.263
0.135
—
0.059
0.042
0.212
样 3
0.043
1.000
0.077
0.230
0.084
0.051
0.036
0.030
0.160
样 4
0.050
1.000
0.101
0.255
0.082
0.082
0.040
0.040
0.165
样 5
0.021
1.000
0.070
0.208
0.098
0.076
0.062
0.037
0.321
样 6
0.039
1.000
0.104
0.246
0.072
0.084
0.048
0.031
0.182
样 7
0.045
1.000
0.038
0.252
0.096
0.039
0.044
0.032
0.168
样 8
0.053
1.000
0.078
0.261
0.085
0.060
0.038
0.036
0.129
样 9
0.032
1.000
--
0.266
0.136
--
0.057
0.043
0.213
样 10
0.048
1.000
0.038
0.291
0.110
0.037
0.047
0.038
0.155
对照药材
0.051
1.000
0.084
0.264
0.090
0.076
0.050
0.036
0.140
典型共有峰相对峰面积
12 h进样，测定指纹图谱中葛根素、大豆苷元的峰
面积，计算其 RSD分别为 1.66 %、1.01 %，结果表
明本方法符合指纹图谱研究的要求，葛根素、大豆
苷元在溶剂中 12 h内稳定。
2.7 加样回收率试验 取“2.2.2”项下对照药材溶液
适量于 6个 10 mL量瓶中，分别以样品有效成分含量
的 80 %、100 %、120 %加入“2.2.1”项下的对照品
溶液，用 30 %甲醇水溶液稀释至刻度，摇匀，经 0.2
μm微孔滤膜过滤，分别按“2.1”项下色谱条件操作，
以药材中有效成分葛根素、大豆苷元为指标计算加样
回收率，结果见表 2、表 3；结果表明本方法测定粉
葛药材的回收率较好，符合指纹图谱研究的要求。
2.8 粉葛药材的 HPLC指纹图谱分析 取 10批不同
产地的粉葛药材样品、对照药材适量，分别按
“2.2.2”项下方法制备供试品溶液，按“2.1”项下色
谱条件操作，记录供各个试品溶液的指纹图谱。从
图 2 可知，粉葛药材指纹图谱中有 12 个典型共有
峰，其中 2、3、4、5、6、7、8、9、11号峰出峰较
为稳定、峰面积较大，因此，将 10批不同产地的粉
葛样品及对照药材选择 2、4、5、6、7、8、9、11
号等八个峰的峰面积、保留时间分别与 3号峰（葛根
素峰）进行对比分析，见表 4、表 5。结果显示，10
批不同产地的粉葛样品及对照药材的质量基本稳定。
2.9 PCA模式识别分析 主成分分析（PCA，Princi－
pal Components Analysis）是一种应用化学计量学理论
进行无监督方式（聚类分析）的化学模式识别分析的
方法，通过信息处理找出合适的方法实现样本分类，
用多元分析的方法来建立样本与样本之间的相似关
系或亲疏关系 [9]。本文将指纹图谱数据用 Shimadzu
Class-VP version 6.10 软件导出并存储为 CSV 格式，
编号
1
2
3
4
5
6
样品量/μg
18.52
18.51
18.50
18.49
18.51
18.51
加入量/μg
14.48
14.48
18.35
18.35
22.22
22.22
测得量/μg
33.43
33.28
37.31
37.29
40.38
40.61
回收率/%
102.96
101.99
102.53
102.43
98.41
99.45
平均值/%
101.29
RSD/%
1.86
编号
1
2
3
4
5
6
样品量/μg
1.79
1.81
1.80
1.80
1.80
1.81
加入量/μg
1.47
1.47
1.84
1.84
2.21
2.21
测得量/μg
3.28
3.25
3.65
3.69
3.94
3.97
回收率/%
101.54
97.64
100.53
102.57
96.69
97.55
平均值/%
99.42
RSD/%
2.45
表 3 大豆苷元加样回收率试验
Table 3 Results of sample-added recovery test for daidzein
表 2 葛根素加样回收率试验
Table 2 Results of sample-added recovery test for puerarin
表 5 不同产地粉葛药材指纹图谱相对保留时间比较
Table 5 The comparision of relative retention time of fingerprints of Pueraria thomsonii samples from different habitats
峰号
2
3
4
5
6
7
8
9
11
样 1
0.517
1.000
1.145
1.377
1.519
1.582
1.831
1.942
3.076
样 2
0.511
1.000
—
1.370
1.524
—
1.835
1.936
3.082
样 3
0.521
1.000
1.145
1.362
1.510
1.572
1.813
1.911
3.015
样 4
0.521
1.000
1.146
1.360
1.509
1.572
1.813
1.907
3.012
样 5
0.519
1.000
1.146
1.363
1.515
1.577
1.820
1.917
3.042
样 6
0.511
1.000
1.144
1.366
1.524
1.583
1.833
1.930
3.076
样 7
0.520
1.000
1.145
1.359
1.510
1.572
1.811
1.907
3.012
样 8
0.521
1.000
1.145
1.371
1.513
1.575
1.822
1.932
3.042
样 9
0.521
1.000
—
1.360
1.510
—
1.814
1.909
3.015
样 10
0.520
1.000
1.146
1.359
1.512
1.574
1.813
1.909
3.015
对照药材
0.518
1.000
1.144
1.367
1.515
1.575
1.822
1.924
3.048
典型共有峰相对保留时间
450· ·
中药新药与临床药理 2011年 7月第 22卷第 4期
再组合成为一个矩阵，每行对应的是不同的样品，
每列对应的是色谱图中出现峰的峰强度，以便于样
品间进行对比。经过去噪、峰对齐及标准化后，应
用 MATLAB 数据处理软件进行 PCA模式识别分析，
结果见图 3，图中圆圈 1～6号为粉葛对照药材，7、8
号～25、26号（每个产地样品试验 2次）分别对应表 1
中 1号～10号不同产地的粉葛药材。
3 讨论
3.1 色谱条件的优化 采用甲醇－水体系作为流动相，
粉葛药材中的各个组分不能达到基线分离、基线也
不稳定；采用甲醇－磷酸盐缓冲液体系和甲醇－冰醋
酸缓冲液体系进行色谱分离，虽然大部分组分可以
分开，但基线干扰十分严重，不适合作为色谱条件；
加入一定量的乙腈可以改善基线漂移情况，但等度
洗脱的色谱分离效果和出峰时间都很不理想，经实
验验证，选择甲醇+乙腈（70 ∶ 30）[B]－水[A]作为流动
相，以 0.01至 50 min B相由 20 %升至 55 %的方式
进行梯度洗脱，效果很好。
采用 SPD-M10A 二极管阵列检测器在 190～370
nm 扫描色谱图及三维谱图，并分别在 250nm、260
nm、268 nm、275 nm、290 nm、310 nm检测波长下
考察粉葛药材的色谱分离、峰个数及各组分峰情况，
经实验验证，随着波长的增加，粉葛药材主要成分
的峰高都逐渐降低直至消失，在 270～370 nm的色谱
图中，葛根素的峰高、峰面积明显开始减小，而 260
nm以下的色谱图基线噪音较大、测定不稳定、峰个
数杂乱，均不适合用于指纹图谱分析，综合考虑，
确定基线稳定、出峰完全、各组分峰基本分离且分
析灵敏度较高的 268 nm作为检测波长。
3.2 粉葛药材的质量评价 从粉葛药材的 HPLC指纹
图谱分析结果可以看出，10批不同产地的粉葛样品
及对照药材的质量基本稳定，但 2号样品（四川 II）、
9号样品（江苏）的指纹图谱上第 4、第 7号色谱峰基
本消失，且这 2批样品的有效成分含量也较低，说
明应用指纹图谱可以对不同产地的粉葛药材进行可
行的质量评估。
从 PCA分析结果可以看出，不同产地的粉葛药
材样品与对照药材间的距离不同，说明中药材的质
量存在地域差别，21、22号（8号样品，陕西），11、
12号（3号样品，秦岭） 与 1～6号（粉葛对照药材）
的距离最近，说明这两个产地的粉葛药材样品与对
照药材间的差异最小，质量最好；9、10号（2号样
品，四川 II），15、16号（5号样品，广东），23、24
号（9号样品，江苏）离粉葛对照药材的距离最远，与
粉葛对照药材的差异较大。PCA分析结果和有效成
分分析、相似度分析的结果基本一致，同时系统的
反映了不同因素的影响，所得结论更为客观合理，
结果令人满意，说明 PCA模式识别分析可以为不同
产地的药材质量评价提供一定的依据。
本文通过方法学考察建立了简单可行的粉葛
HPLC指纹图谱及聚类分析法，采用 PCA 模式识别
分析对不同产地的粉葛药材进行了质量评价，为粉
葛药材的质量鉴别与质量控制提供了可靠的依据，
今后还需要进一步探索指纹图谱在药材种植及现代
化质量规范评估中的应用推广。
参考文献：
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[9] 陈念贻. 模式识别优化技术及其应用[M]. 中国石油化工出版社，
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（编辑：修春）
图 3 粉葛药材 PCA模式识别分析
Figure 3 PCA results of Pueraria thomsonii
451· ·