全 文 ：第 24 卷　第 3 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2004 年　7 月
Vol.24　No.3　　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH July 　2004
基金项目:浙江省自然科学基金(301028)、浙江省金华市科委项目经费的资助。
第一作者简介:方芳(1969—),女 ,高级实验师 ,主要从事植物学 、植物生理学等研究。
收稿日期:2003-11-14
基于 3种香茶菜属药用植物高效液相色谱的主成分分析
方　芳1 　李似姣1 　管　雁1 　诸葛磊2 　郭水良1
(1.浙江师范大学生物科学系 , 金华　321004)
(2.杭州胡庆余堂制药厂 , 杭州　310016)
摘　要　对香茶菜(Isodon amethystoides)、显脉香茶菜(I .nervosa)和大萼香茶菜(I .macroca-
lyx)不同产地和器官(根 、茎 、叶)共 21个样品进行高效液相色谱分析 ,以出峰时间-峰面积为指
标 ,以样品为对象进行主成分分析 ,比较不同样品间的差异程度 。结果发现 ,(1)香茶菜 、大萼香茶
菜 、显脉香茶菜在高效液相色谱上虽然有一定的差异 ,但这种差异并不明显;(2)基于 HPLC 显示
的香茶菜不同种群间差异比三个种间的差异更为明显 ,说明不同产地对香茶菜属植物样品的植化
组成有很大的影响 ,不同种在植化上的相似性使它们在一定程度上可以作为替代药材;(3)研究反
映出基于高效液相色谱的 PCA在反映不同样品植物化学组成差异程度上具有应用价值 。
关键词　香茶菜;居群;HPLC;主成分分析(PCA)
PCA on medicinal materials of three species of Isodon based on their HPLC
FANG Fang1 　LI Si-Jiao1 　GUAN Yan1 　ZHU Ge-Lei2 　GUO Shui-Liang1
(1.Depar tment of Biology , Zhejiang Normal University , Jin hua　321004)
(2.Huqingyutang T raditional Pharmaceutical Factory , Hangzhou　310016)
Abstract　The HPLC of the 21 samples of Isodon amthystoides , I.nervosa and I.macrocalyx
from dif ferent regions and parts were obtained.Based on the area and time of peak , the differences of
the 21 HPLC were compared by the method of Principle Component Analy sis (PCA).The results
showed:(1)Though there are differences among the HPLC of 8 dif ferent populations of Isodon
am thystoides , I .nervosa and I .macrocaly x , the differences aren t very obvious.(2)The in-
traspecific differences of HPLC spect ra among the populat ions of Isodon am thystoides were mo re ob-
vious than those among the three species , which indicate that dif ferent places affect the chemical com-
positions and these three species could be replaced each other as Chinese medicinal drugs to some ex-
tent.(3)It is practical to apply PCA on the basis of HPLC to show the differences of plant samples.
Keywords　Isodon Kudo;Population;HPLC;PCA
香茶菜属植物是我国民间的常用草药 ,供药用
的有 30 多种 ,富含萜类 、黄酮 、挥发油等多种成
分[ 1 ～ 3] 。由于该属萜类化合物多含有的环外α-亚
甲基环戊酮结构有较大的内应力 ,是一个抗癌活性
区[ 4 ～ 6] 。体外抗菌研究结果表明 , 具有抗菌活
性[ 7 ,8] 、细胞毒和抗肿瘤活性[ 9] 、昆虫拒食活性和
治疗心血管系统疾病的活性[ 1] ;对小鼠瘤体生长 、
爱滋病 I 型病毒也有一定的抑制作用[ 10 ,11] 。香茶
菜的干燥根具有清热解毒 、散瘀消肿之功效 ,用于
胃脘疼痛 、疮疡肿毒 、经闭 、跌打损伤 、肿瘤等的治
疗[ 12 ～ 14] ,市场上已有不少以香茶菜为原料生产的
药品 。尽管在我国分布较广 ,但香茶菜在自然条件
下成片分布的很有限 ,而且传统上多以茎(或根状
茎)入药 ,当前对香茶菜的开发利用加速了植物资
源的枯竭 。随着香茶菜药材供需矛盾的日益突出 ,
扩大药源是解决问题的重要方法之一。香茶菜居
群的形态变异很大[ 15] ,且产地不同的香茶菜 ,地下
部分二萜类含量明显不同[ 16] ,在对 3 种香茶菜属
药用植物 8个不同居群进行高效液相色谱分析的
基础上 , 依据高效液相色谱 , 应用主成分分析
(Principal Component Analy sis)这一多元统计分析
方法 ,比较不同居群在植化组成上的差异 ,以明确
这一方法在药材比较上的应用前景 。
1　仪器 、样品及试剂
1.1　仪器及试剂:Waters 1525型高效液相色谱仪
(美国Waters公司),Waters 2487 双波长紫外吸收检
测器。甲醇为优级纯规格 ,蒸馏水为双蒸馏水。
1.2　样品:样品来自香茶菜(产地:金华南山 、金
华北山 、雁荡山 、丽水 、三门)、大萼香茶菜(产地:西
天目山 、金华北山)、显脉香茶菜(产地:金华南山)
三个种 ,由浙江师范大学生命与环境科学学院郭水
良研究员鉴定 。
2　实验方法
2.1　高效液相色谱仪器为美国 Waters 公司出品
的Waters 1525型双元 HPLC 泵以及 Waters 2487
双波长紫外吸收检测器。色谱条件:色谱柱:C18-
ODS(日本岛津),流动相:甲醇—水(55:45);流速:
0.6 mL/min;检测波长:238 nm;温度:室温;灵敏
度:0.04 AUFS 。
2.2　样品溶液的制备:于 2002年 11月取香茶菜 、
大萼香茶菜 、显脉香茶菜共 8个居群新鲜植物根 、
茎 、叶干燥 ,分别剪碎研磨成粉末状过 80目筛。取
干粉于电子天平上精确称取 2 g ,在无水甲醇浸提 。
在 12 ～ 14天中浸提 3 ～ 4次 ,收集所有浸提液浓缩
图 1　3 种香茶菜属植物不同器官的 HPLC 图
Fig.1　HPLC of the different organs of the three Isodon species
352 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　24 卷
后定容至 25 mL ,取上清液滤过备用 。
2.3　样品的测定及分析方法:HPLC 每次进样量
为5 μL ,每一个样品重复进样 5 ～ 7次 ,选取重复
性较好的 3次平均值 ,统计不同出峰时间段的峰面
积。以出峰时间 —峰面积为指标 ,以样品为对象进
行主成分分析 ,比较不同样品间的差异程度。
3　结果与讨论
3.1　郭跃伟等比较早地综述了香茶菜属二萜化合
物的光谱[ 4] ,由于该属植物多含有环外α-亚甲基
环戊酮结构 ,在紫外光谱上清楚地反映出 210 ～
245 nm 有强的 K 带吸收。Waters 2487 双波长紫
外吸收检测器分别在 230 与 238 nm 、238 与
254 nm 处双通道检测 ,测得 238 nm 的色谱峰峰高
和峰面积最大。通过不同流速以及流动相的比较
试验 ,我们发现室温下对于香茶菜根 、茎 、叶的无水
甲醇浸提液 ,ODS-C18柱(日本岛津)以甲醇:水=
55:45 ,且流速在 0.6 mL/min时色谱峰分离最好 。
样品每次进样量为 5μL ,从进样起 7 min样品已经
基本出尽走基线 。
3.2　由于篇幅有限 ,仅列出了产自浙江省金华地
区的香茶菜(金华南山)、显脉香茶菜(金华南山)、
大萼香茶菜(金华北山)的根 、茎 、叶的高效液相色
谱图(图 1中 ,横坐标为走样时间 ,纵坐标为 AU)。
从 8个居群香茶菜样品的高效液相色谱图中 ,选取
色谱峰重复性较好的 3次取峰面积的平均值(去最
小峰面积 1 000 ,其他参数为仪器默认的最小值),
统计不同出峰时间段的根 、茎 、叶样品的出峰情况
(表 1 ～ 3)。
三种香茶菜 8个样品的根部提取液的高效液
相色谱数据 ,一共可以分为 17个色谱出峰时间段 。
在2.105 ～ 2.22时间段 8个样品均有色谱峰出现 ,
而出峰段 2.443 ～ 2.494 、2.77 ～ 2.988 、3.1 ～
3.217也多有色谱峰出现 。
叶提取液的高效液相色谱数据 ,一共可以分为
25个色谱出峰时间段。在出峰段 2.034 ～ 2.116 、
2.383 ～ 2.459 、3.100 ～ 3.274均有色谱峰出现 ,而
8个香茶菜样品在出峰段1.022 ～ 1.476 、2.653 ～
2.916 、3.403 ～ 3.501 、4.543 ～ 4.744 、4.781 ～
5.387也多有色谱峰出现 。
茎提取液的色普数据 ,一共可以分为 17 个色
谱出峰时间段。在出峰段2.407 ～ 2.480 、2.768 ～
2.957均有色谱峰出现 ,而 8个样品在出峰段2.086
～ 2.146 、3.033 ～ 3.165也多有色谱峰出现 。
从数据表(表 1 ～ 3)也可以看出 ,在出峰时间
段 2.034 ～ 3.274之间香茶菜植物的根 、茎 、叶样品
都有 2 ～ 5个色谱峰出现 ,是色谱峰的密集区 ,其它
出峰时间段因样品品种不同各有不同 ,因此这个出
峰时间段的色谱峰可作为香茶菜植物的特征峰 。
比较香茶菜 、大萼香茶菜 、显脉香茶菜植物根 、茎 、
叶样品 238 nm处的高效液相色谱图(图 1)发现 ,
三者根之间 、茎之间 、叶之间的色谱峰图比较相似 。
表 1　3 种香茶菜 8 个居群的根部提取液的高效液相色谱数据
Table 1　The HPLC data of the roots of 8 populations from the three Isodon
出峰时间
样品及产地
大萼香茶菜 显脉香茶菜 香茶菜
北山 西天目 南山 丽水 南山 三门 雁荡山 北山
0.290～ 0.675 0 19 010 21 927 109 360 0 167 056 0 0
0.676～ 1.629 0 14 359 30 164 0 0 49 553 61 049 13 863
1.677～ 1.767 0 22 531 67 144 0 0 0 0 0
2.105～ 2.220 1 897 437 2 451 009 4 280 521 6 123 933 2 268 850 3 590 447 2 066 722 5 641 161
2.443～ 2.494 586 895 726 201 751 408 612 749 565 188 745 502 239 497 0
2.770～ 2.988 151 371 553 728 402 177 570 371 270 715 0 0 0
3.100～ 3.217 699 171 781 930 0 477 438 0 522 818 53 774 292 338
3.220～ 3.397 0 0 1 060 206 0 352 285 0 0 0
3.408～ 3.612 0 0 0 114 933 552 933 0 0 162 082
3.780～ 3.890 163 346 215 508 0 0 0 0 0 0
3.955～ 3.974 0 0 121 786 0 145 984 0 0 0
4.116～ 4.203 0 78 956 0 0 0 0 0 811 396
4.425～ 4.508 0 71 403 0 858 033 805 713 0 0 0
4.515～ 4.593 29 552 0 731 019 0 0 0 248 602 0
4.870～ 4.926 0 53 979 0 0 0 0 0 0
5.440～ 5.890 0 15 837 35 801 26 633 0 0 0 0
6.071～ 6.387 0 0 0 0 0 0 0 46 762
3533 期　　　　　　　　　　方芳等:基于 3种香茶菜属药用植物高效液相色谱的主成分分析
表 2　三种香茶菜 8个样品的叶提取液的高效液相色谱数据
Table 2　The HPLC data of the leaves of 8 populations from the three Isodon
出峰时间
样品及产地
大萼香茶菜 显脉香茶菜 香茶菜
北山 西天目 南山 北山 丽水 南山 三门 雁荡山
0.183～ 0.367 0 0 0 0 0 172 948 60 138 0
0.433～ 0.990 0 0 0 13 391 0 180 517 1 141 326 2 784 726
1.022～ 1.476 54 669 3 810 20 226 2 231 623 16 306 2 377 300 0 61 828
1.564～ 1.887 0 0 0 0 9 029 0 0 0
2.034～ 2.116 4 821 778 4 598 935 4 987 042 5 954 525 3 877 435 13 489 855 9 586 426 10 776 958
2.200～ 2.263 1 035 625 0 888 720 0 10 593 684 0 0 0
2.383～ 2.459 13 579 344 24 863 000 35 126 273 1 620 801 4 987 295 5 386 289 2 357 043 2 481 490
2.653～ 2.916 1 212 266 0 0 1 001 302 1 963 816 2 672 158 1 249 243 0
2.917～ 2.970 0 0 0 228 303 0 0 0 0
3.100～ 3.274 990 313 2 230 017 837 503 642 388 1 357 352 1 316 071 622 726 89 041
3.403～ 3.501 4 487 683 783 274 1 507 366 1 416 257 2 120 053 2 628 283 0 110 555
3.587～ 3.609 0 0 0 0 0 0 1 288 484 0
3.615～ 3.699 602 372 740 467 0 0 0 0 0 0
3.864～ 4.008 1 220 567 0 0 625 956 1 594 231 0 0 55 215
4.109～ 4.198 5 594 357 0 0 0 0 951 315 378 641 0
4.215～ 4.267 0 0 0 0 0 0 0 173 428
4.307～ 4.371 0 1 365 991 0 2 851 043 4 797 712 0 0 0
4.543～ 4.744 4 012 796 2 095 616 2 000 730 0 0 4 361 903 3 259 984 5 441
4.781～ 5.387 495 182 398 960 176 070 0 0 1 624 686 887 873 1 142 617
5.389～ 5.600 0 0 0 33 742 273 304 0 68 219 160 701
5.622～ 5.963 1 038 839 497 943 0 0 0 0 8 187 110 349
5.979～ 6.073 0 0 0 643 822 2 039 676 0 0 0
6.453～ 6.574 0 0 0 0 431 269 0 0 0
6.691～ 6.899 0 0 0 274 975 446 965 0 0 0
6.910～ 7.631 0 0 0 127 513 211 379 0 0 0
图 2　基于根提取液高效液相色谱数据的三种香茶菜
主成分分析三维排序图
Fig.2　Three-dimensional plots of HPLC of the eight
samples roots based on PCA
根 、茎的色谱峰数量较少 ,而叶的最多且色谱曲线
最复杂。由此反映出 ,三种香茶菜的根 、茎中的成
分比叶中少。传统上 ,香茶菜多数以茎(或根状茎)
图 3　基于叶提取液高效液相色谱数据的三种香茶菜
主成分分析三维排序图
F ig.3　Three-dimensional plots of HPLC of the eight
samples leav es based on PCA
入药 ,本次实验表明 ,叶也是一种潜在的有价值的
中药材资源 。
3.3　以三种香茶菜 8个居群根 、茎 、叶样品的高效
354 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　24 卷
图 4　基于茎提取液高效液相色谱数据的三种香茶菜
主成分分析三维排序图
Fig.4　Three-dimensional plots of HPLC of the eight
samples stems based on PCA
液相色谱的出峰时间 —峰面积为指标;样品为对象
进行主成分分析 ,比较不同样品间的差异程度 。
主成分分析图中(图 2 ～ 4)样品序号如下:(1)
大萼香茶菜(金华北山), (2)香茶菜(金华北山),
(3)香茶菜(丽水),(4)显脉香茶菜(金华南山),(5)
香茶菜(金华南山),(6)香茶菜(三门),(7)大萼香
茶菜(西天目山),(8)、香茶菜(雁荡山)
20世纪 60年代末发展起来的高效液相色谱
法 ,是目前在分离和分析物质方面应用最广泛的手
段之一 ,具有灵敏度高 ,适用性广 ,不破坏样品等特
点 ,使得 HPLC在药物分析中的应用越来越广。常
规的 HPLC 法测定中草药成分含量时 ,必须有对照
品作为参比才能进行 ,这是它的一个致命弱点 ,为
此色谱工作者作了大量的研究 ,但进展甚微[ 18 ,19] 。
表 3　三种香茶菜 8个样品的茎提取液的高效液相色谱数据
Table 3　The HPLC data o f the stems of 8 populations from the three Isodon
出峰时间
样品及产地
大萼香茶菜 显脉香茶菜 香茶菜
北山 西天目 南山 北山 丽水 南山 三门 雁荡山
0.247～ 0.539 39 466 0 0 0 0 0 038 997 26 392
1.015～ 1.308 0 40 071 0 0 0 36 173 21 094 0
1.324～ 1.778 0 0 18 584 0 50 857 15 937 0 0
2.086～ 2.148 3 916 153 10 847 646 1 274 291 0 2 967 367 2 134 221 5 663 715 2 270 897
2.238～ 2.299 0 0 0 2 897 314 0 0 0 0
2.407～ 2.480 2 015 928 3 990 083 458 535 1 024 604 1 611 159 1 270 244 1 377 763 547 484
2.768～ 2.957 921 336 2 119 144 262 180 682 407 1 072 228 728 846 898 448 169 356
3.033～ 3.213 703 033 2 451 889 0 660 789 0 320 701 745 878 359 796
3.226～ 3.383 0 0 0 0 1 826 273 0 0 0
3.574～ 3.644 0 0 0 466 109 0 0 440 865 0
3.717～ 3.765 0 0 21 107 0 338 891 0 0 0
3.792～ 3.932 160 246 1 648 399 0 0 0 0 0 0
4.005～ 4.163 0 0 0 753 319 182 381 0 0 0
4.362～ 4.600 0 0 0 0 514 718 620 151 603 484 173 989
4.804～ 4.977 166 935 706 224 51 478 0 81 881 0 0 0
5.206～ 5.955 0 0 0 21 470 0 0 5 847 18 416
6.058～ 6.921 0 0 0 76 689 0 0 0 0
由于中草药所含物质极其复杂 ,某一有效成分也存
在着众多结构相近 、功能相似的同分异构体 ,如果
已知这些有效成分的最大吸收波长 ,在此波长下对
中草药样品进行 HPLC图谱扫描比对 ,就能在一定
程度上获得样品之间成分上的差异性或相似性。
从图 2 ～ 4可以发现 ,就根 、茎 、叶同一种器官而言 ,
香茶菜 、大萼香茶菜 、显脉香茶菜在高效液相色谱
上虽然有一定的差异 ,但这种差异在并不明显 ,相
反在香茶菜种内这种差异更为明显 。1号和 7号样
品为采集自金华北山和杭州西天目山的大萼香茶
菜 ,它们两者在主成分分析图上的位置距离较为接
近 ,显示出两者之间成分上还是有一定的相似性;
2 、3 、5 、6 、8号样品分别为采集自 5个不同产地(居
群)的香茶菜 ,它们在主成分分析图上相去甚远 ,说
明香茶菜植物样品因产地的不同在植化上存在着
较大的差异 ,也就是说即使是同一品种的香茶菜 ,
其质量和成分亦因生长地域 、环境的不同而有明显
差异 ,而不同种在植化上的相似性又使它们在一定
3553 期　　　　　　　　　　方芳等:基于 3种香茶菜属药用植物高效液相色谱的主成分分析
程度上可以替代 。事实上 ,制药企业在收购中药材
原料时中 ,也并不局限于香茶菜这一种植物 ,往往
有两个或两个以上的植物来源 。
由于当前的 HPLC 鉴别均以成分的分离和含
量的测定为主 ,如果没有应用多元统计软件对样品
的相似度进行计算 ,再以直观的二维或三维排序图
予以表达 ,是无法实现直接用 HPLC 图谱来比对样
品之间的差异性。主成分分析法(PCA)是通过适
当的数学变换 ,并寻求主因子来研究样本的一种方
法 ,作为一类成熟的生态学多元统计分析方法 ,
PCA在生态学上得到了广泛地应用 ,这类方法的目
的在于将对象间的相似关系应用二维 、三维图加以
表达。山形悦子等对 89份沉香进行 GLC 分析 ,对
色谱结果进行主成分分析 ,与 TLC ,GLCMS 鉴定
结果是一致的[ 20] 。
在我国 ,中药的应用已有上千年的历史 ,其在
疾病的预防与治疗 、肌体的康复与保健等方面为人
类做出了不可替代的巨大贡献 ,中药材的质量是中
药走向世界的基础 ,由于近缘种及种下变异的存
在 ,常使植物中药材的成分不稳定 ,因此 ,中药的鉴
别历来受到重视 。随着现代自然科学技术的发展 ,
许多新学科理论和实验技术不断渗透到中药鉴定
领域 ,推动了药用植物研究的发展。中药指纹图谱
的应用 ,可促使中药材加工企业真正重视中药材原
料的质量问题。基于高效液相色谱的主成分分析
能较直观地反映出样品间的差异程度 ,在药材比较
上具有应用价值 。
参　考　文　献
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