全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47 卷 第 2 期 2016 年 1 月
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红花龙胆不同药用部位 UV-Vis 和 UPLC 指纹图谱研究及资源评价
沈 涛 1，张 霁 2，赵艳丽 2，左智天 2，王元忠 2*
1. 玉溪师范学院资源环境学院，云南 玉溪 653100
2. 云南省农业科学院 药用植物研究所，云南 昆明 650200
摘 要：目的 建立红花龙胆 Gentiana rhodantha 不同药用部位 UV-Vis 和 UPLC 指纹图谱，结合多变量分析研究红花龙胆
根、茎、叶和花中化学成分的整体分布与质量分数变化。方法 Shim-pack XR-ODS III 液相色谱柱（150 mm×2.0 mm，2.2 μm）。
流动相为 0.1%甲酸水溶液和乙腈，梯度洗脱，柱温 40 ℃；检测波长 242 nm，进样量 0.3 μL；体积流量为 1.00 mL/min。电
喷雾离子源（ESI）正/负离子模式，多反应监测（MRM）模式，喷雾电压 3.5 kV，脱溶剂管温度 250 ℃，鞘气和干燥气体
积流量分别为 3.0 L/min 和 15.0 L/min，碰撞气体积流量 0.15 mL/min；UV-Vis 指纹图谱测定，检测波长 200～500 nm，狭缝
1.0 nm，采样间隔 0.5 nm；采用偏最小二乘判别分析（PLS-DA），变量投影重要性准则（VIP）和系统聚类（CA）对不同产
地药材进行分类研究。结果 UPLC 和 UV-Vis 方法学考察显示，精密度、稳定性、重复性试验 RSD 均小于 2.00%；马钱苷
酸、芒果苷和当药苷加样回收率在 97.89%～102.71%，RSD 在 1.09%～2.88%；11 点平滑＋一阶导数预处理为最佳光谱预处
理方法，PLS-DA 模型 R2cal＝0.931 5，RMSEE＝0.302，R2val＝0.901，RMSEP＝0.341，根、茎、叶和花 UV-Vis 光谱呈现指
纹特性；UPLC 指纹图谱相似度分析显示植株化学成分分别在叶部和花部较接近，根部和茎部较相似。不同产地红花龙胆根
部 UPLC 指纹图相似性系数变化范围大，药材质量不稳定。马钱苷酸、芒果苷在叶片和花中量较高[（1.46±0.42）、（51.59±15.45）
mg/g]；当药苷在根中量较高 [（4.41±3.24）mg/g]。叶片总体呈现较高的化学成分量，马钱苷酸、芒果苷和当药苷量对不
同药用部位的区分均有较大贡献。聚类分析显示，不同产地红花龙胆植株化学成分呈现一定地理特征，高海拔地区的药材和
低海拔地区的药材成分整体差别较大，聚为不同类群。结论 UPLC 和 UV-Vis 指纹图谱相结合可反映红花龙胆根、茎、叶
和花中化学成分的整体分布与质量分数变化，研究结果为野生红花龙胆资源的质量评价提供方法和理论依据。
关键词：红花龙胆； UPLC 指纹图谱；UV-Vis 指纹图谱；多变量分析；资源评价
中图分类号：R286.6 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2016)02 - 0309 - 09
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2016.02.021
UV-Vis and UPLC fingerprint analysis on various medicinal parts of Gentiana
rhodantha and resource evaluation
SHEN Tao1, ZHANG Ji2, ZHAO Yan-li2, ZUO Zhi-tian2, WANG Yuan-zhong2
1. College of Resource and Environment, Yuxi Normal University, Yuxi 653100, China
2. Institute of Medicinal Plant, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming 650200, China
Abstract: Objective To develope a method for UV-Vis and UPLC fingerprint on various medicinal parts of Gentiana rhodantha. The
chemical compounds variation in roots, steams, leaves, and flowers were studied by using fingerprint data combined with multivariate
analysis. Methods Using Shim-pack XR-ODS III liquid chromatographic column (150 mm × 2.0 mm, 2.2 μm) for gradient elution,
mobile phase was water with 0.1% formic acid and acetonitrile, temperature was 40 , detection wavelength was 242 nm, injection ℃
value was 0.3 μL, and flow rate was 1.00 mL/min. Electrospray ionization (ESI) source and MRM model, the interface voltage was set
to 3.5 kV. Desolation line (DL) temperature was 250 . Nebulizing gas and drying gas were nitrogen at a flow rate of 3.0 and 15.0 ℃
L/min, respectively. Collision gas was 0.15 mL/min. UV-Vis detection wavelength range at 200 − 500 nm, slit was 1.0 nm, step was 0.5
nm. Multivariate analysis methods including partial least squares discriminant analysis (PLS-DA), variable importance (VIP), and
hierarchical cluster were used for this projection. Results The investigation of UPLC and UV-Vis showed RSD was lower than
2.00% for precision, repeatability, and stability. The recoveries of loganin acid, mangiferin, and sweroside were 97.89% − 102.71%
收稿日期：2015-08-19
基金项目：国家自然科学基金资助项目（81260608）；云南省自然科学基金资助项目（2013FD050，2013FZ150，2013FD066，2014FD068）
作者简介：沈 涛（1984—），男，硕士，讲师，研究方向为药用植物资源评价研究。Tel: 13888780300 E-mail: st_yxnu@126.com
*通信作者 王元忠，男，硕士，助理研究员，主要从事药用生物资源评价研究。Tel: (0871)65033575 E-mail: boletus@126.com
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and RSD was 1.09% − 2.88%. Pretreatment by 11 smooth + first order was the best data processing method for PLS-DA model (R2cal =
0.9315, RMSEE = 0.302, R2val = 0.901, and RMSEP = 0.341). UV-Vis spectra of roots, steams, leaves, and flowers had the significant
fingerprint characteristic. Similarity analysis showed the chemical compounds in the leaves and flowers were similar and those in the
stems and roots were similar too. Similarity index of root medicinal material has a widely range. The quality of the roots was not stable.
The contents of loganic acid and mangiferin were the highest in the leaves and flowers [(1.46 ± 0.42) and (51.59 ± 15.45) mg/g]. The
content of sweroside was the hightest in the roots [(4.41 ± 3.24) mg/g]. The total content of compounds of the leaves was higher than
other medicinal part, the three compounds, loganic acid, mangiferin, and sweroside were very used for the discrimination of different
parts of G. rhodantha. Cluster anslysis showed there were geography characteristics of the constituents. Sample collected from high
altitude was higher than samples collected from lower altitude. And they were classified in different groups. Conclusion UPLC and
UV-Vis fingerprint could describe the variation of chemical compounds in the roots, steams, leaves, and flowers. All the results could
provide the evaluation method and basic theory of G. rhodantha resource.
Key words: Gentiana rhodantha Franch. ex Hemsl.; UPLC fingerprint; UV-Vis fingerprint; multivariate analysis; resource evaluation
指纹图谱可对已知和未知成分进行分析，反
映药材化学成分整体信息，被广泛应用于中药的
质量评价研究[1-3]。由于中药化学成分复杂多样[4]，
单一指纹图谱难以全面反映药材的化学组成和量
特征，近年已有学者将多种指纹图谱数据进行整
合，借助多变量分析解读图谱信息，对食品和药
品进行更全面的评价[5-7]。Sârbu 等[8]同时建立猕
猴桃和柚子多个亚种的高效液相色谱 -质谱
（HPLC-MS）指纹图谱与紫外-可见（UV-Vis）光
谱指纹图谱，借助主成分分析（PCA）、线性判别
（LDA）等多变量分析方法对猕猴桃和柚子进行种
类鉴别。Medvedovici 等[9]采用模糊聚类（FHC）
评价 UV-Vis、电喷雾电离质谱（ESI-MS）、反相
液相色谱（RPLC）及其联用数据对银杏叶片不同
提取物的区分能力，并确定最佳数据联用模式。
Lu 等[10]将偏最小二乘判别分析（PLS-DA）与超
高效液相色谱-质谱（UPLC-MS）指纹图谱和流动
注射质谱（FIMS）指纹图谱相结合，对中国传统
中药枸杞的产地进行区分。以上报道表明，传统
中药评价模式正从单一指纹图谱向多种指纹图谱
技术联用评价的方式转变[11]。
红花龙胆 Gentiana rhodantha Franch. ex
Hemsl. 别 名 小 龙 胆 草 、 星 秀 草 ， 为 龙 胆 科
（Gentianaceae）龙胆属 Gentiana L.多年生草本植
物，主要分布于云南、四川、贵州等地[12-13]，以
根及全草入药，味苦，性寒，具清热利湿、解毒
等功效，常被用于治疗急性黄疸型肝炎、痢疾、
风热感冒、胃痛等疾病[13]。其质量评价多以芒果
苷量为评价指标[14]。植物化学研究显示，除芒果
苷外，龙胆类药材富含环烯醚萜、多酚等化合物，
如马钱甘酸，当药苷为该类药材中重要保肝、护
肝活性成分[15-17]，红花龙胆以上成分的测定与评
价研究鲜有报道[18]。作为一个复杂化学成分混合
体系，以单一成分评价药材质量仍显不足[1]，本
研究采用 UPLC和 UV-Vis法建立红花龙胆不同药
用部位 UPLC 和 UV-Vis 指纹图谱，结合多变量分
析研究红花龙胆根、茎、叶和花中化学成分的整
体分布与含量变化，研究结果以期为红花龙胆资
源的质量评价提供方法和理论依据。
1 材料与仪器
1.1 材料
11批药材于2013年10～11月分别采集自昆明嵩
明（YKM）、丽江永胜（YLJ）、大理剑川（YJC）、
文山小街（YWS）、云南蒙自（YMZ）、贵州安顺
（GAS）、贵州遵义（GZY）、贵州凯里（GKL）、
贵州兴义（GXY）、广西上林（XGL）、贵州安龙
（GAL）。所有样品均为野生并由云南省农业科学院
药用植物研究所金航研究员鉴定为红花龙胆Gentiana
rhodantha Franch. ex Hemsl.；每批药材由 20 株红花龙
胆构成，并依照不同药用部位分为根（G）、茎（J）、
叶（Y）和花（H）4 个混合样品。所有样品于 50 ℃
条件下烘干至恒定质量，粉碎过 60 目筛，充分混匀
放入自封袋避光保存，样品信息详见表 1。
1.2 仪器和试剂
TU-1901 紫外可见分光光度计（北京普析通用仪
器有限责任公司）；LCMS-8030 超高效液相色质谱联
用仪（日本岛津公司），包括：LC/MS/MS-8030 主机，
LC-30AD 高精度溶液输送单元，SIL-30AC 自动进样
器，CTO-30AC 色谱柱恒温箱，SPD-20A UFLC 紫外
检测器，CBM-20A 网络化系统控制器；SY3200-T 型
超声波清洗仪（上海声源超声波仪器设备有限公司）；
万分之一电子分析天平（美国奥豪斯）；FW-100 型高
速万能粉碎机（天津泰斯特仪器有限公司）；优普
UPT-I-10L 超纯水机（四川卓越水处理设备有限公司）。
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表 1 红花龙胆样品来源信息
Table 1 Source information of G. rhodantha samples
样品 产地 部位 样品 产地 部位 样品 产地 部位 样品 产地 部位
J01 昆明嵩明 茎 Y03 大理剑川 叶 H06 贵州安顺 花 G09 贵州兴义 根
G01 昆明嵩明 根 J04 文山小街 茎 Y06 贵州安顺 叶 H09 贵州兴义 花
H01 昆明嵩明 花 G04 文山小街 根 J07 贵州遵义 茎 Y09 贵州兴义 叶
Y01 昆明嵩明 叶 H04 文山小街 花 G07 贵州遵义 根 J10 广西上林 茎
J02 丽江永胜 茎 Y04 文山小街 叶 H07 贵州遵义 花 G10 广西上林 根
G02 丽江永胜 根 J05 云南蒙自 茎 Y07 贵州遵义 叶 H10 广西上林 花
H02 丽江永胜 花 G05 云南蒙自 根 J08 贵州凯里 茎 Y10 广西上林 叶
Y02 丽江永胜 叶 H05 云南蒙自 花 G08 贵州凯里 根 J11 贵州安龙 茎
J03 大理剑川 茎 Y05 云南蒙自 叶 H08 贵州凯里 花 G11 贵州安龙 根
G03 大理剑川 根 J06 贵州安顺 茎 Y08 贵州凯里 叶 H11 贵州安龙 花
H03 大理剑川 花 G06 贵州安顺 根 J09 贵州兴义 茎 Y11 贵州安龙 叶
马钱苷酸购自中国食品药品检定研究院（批号
111865-201403），芒果苷（批号 B10640）和当药苷
（批号：B11118）购自上海士锋科技有限公司；乙
腈和甲酸均为色谱纯购自美国 Fisher，水为自制超
纯水；甲醇和其余试剂均为分析纯，购自四川西陇
化工有限公司。
2 方法与结果
2.1 样品测试条件
2.1.1 UPLC-UV 色谱条件 色谱柱为岛津
Shim-pack XR-ODS III 液相色谱柱（150 mm×2.0
mm，2.2 μm）。流动相为 0.1%甲酸水溶液（A）和
乙腈（B），梯度洗脱，0～2.50 min，12%B；2.51～
7.30 min，12%～15% B；7.31～12.00 min，15%～
32% B；12.01～16.00 min，32%～78% B。体积流
量 0.25 mL/min；柱温 40 ℃；检测波长 242 nm，进
样量 0.3 μL。
2.1.2 质谱条件 电喷雾离子源（ESI）正/负离子
模式；多反应监测（MRM）模式，喷雾电压 3.5 kV，
脱溶剂管温度 250 ℃，鞘气和干燥气体积流量分别
为 3.0 L/min 和 15.0 L/min，碰撞气体积流量 0.15
mL/min。马钱苷酸、芒果苷和当药苷的监测离子对
及锥孔电压、碰撞能、离子源模式等参数[18]见表 2。
表 2 待测化学成分质谱分析条件
Table 2 MS parameters for analysis of compounds to be measured
待测成分 时间/min 母离子 (m/z) 子离子 (m/z) 碰撞能/eV
马钱苷酸 2.541 421.15 [M＋HCOO]− 375.25，213.20 10，25
芒果苷 5.736 421.10 [M－H]− 301.00，331.05 20，25
当药苷 6.632 359.15 [M＋H]+ 197.20，127.15 −10，−30
2.1.3 UV-Vis 光谱测定条件 将不同极性部位红
花龙胆供试品溶液置于紫外-可见分光光度计中，分
别以 70%甲醇溶液作为参比液进行 UV-Vis 指纹图
谱测定，检测波长 200～500 nm，狭缝 1.0 nm，采
样间隔 0.5 nm。
2.2 对照品溶液的制备
精密称取 5.0 mg 马钱苷酸、30.0 mg 芒果苷、1.0
mg 当药苷对照品，分别溶于 10 mL 容量瓶中并加入
适量色谱纯甲醇定容，摇匀，得马钱苷酸，芒果苷和
当药苷对照品储备溶液，避光 4 ℃保存备用。
2.3 供试品溶液的制备
称取样品粉末 0.250 0 g 放入具塞试管中，倒入
10.00 mL 70%甲醇溶液超声提取 30 min，待溶液冷
却至室温，称定质量，用甲醇补足损失质量，摇匀
过 0.22 μm 微孔滤膜滤过，取滤液得 UPLC 供试品
溶液。取 UPLC 供试品溶液 1 mL 稀释 14 倍即得
UV-Vis 紫外吸收光谱测定用供试品溶液。
2.4 线性关系、检出限及定量限
以峰面积为纵坐标（Y），对照品溶液质量浓度为横
坐标（X）绘制标准工作曲线，得回归方程。结果见表3。
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表 3 回归方程与线性范围
Table 3 Regression equation and linear ranges
成分 回归方程 R2 线性范围/(μg·mL−1) 检测限/(μg·mL−1) 定量限/(μg·mL−1)
马钱苷酸 Y＝7 159.00 X－10 444.31 0.999 6 5～500 1.950 3.02
芒果苷 Y＝21 938.20 X－334 055.00 0.999 9 20～3 000 0.470 1.57
当药苷 Y＝7 317.47 X－2 830.44 0.999 8 5～100 0.844 1.91
2.5 UPLC 方法学考察
2.5.1 精密度试验 取同一份供试品（Y11）溶液，
在“2.1.1”项色谱条件下连续进样 6 次，测得马钱
苷酸、芒果苷和当药苷相对峰面积的 RSD 分别为
1.25%、1.07 %、1.87%，结果表明方法精密度良好。
2.5.2 重复性试验 取样品（Y11）6 份，依照“2.3”
项方法制备 UPLC 供试品溶液，在“2.1.1”项色谱
条件下测定马钱苷酸、芒果苷和当药苷相对峰面积，
计算 RSD 分别为 1.75%、1.23%、1.98%，表明方法
重复性良好。
2.5.3 稳定性试验 取样品（Y11）6 份，依照“2.3”
项方法制备 UPLC 样品溶液，在 0、2、4、6、8、
12 h 内测定，计算马钱苷酸、芒果苷和当药苷相对
峰面积 RSD 均小于 2.00%，表明供试品溶液在 12 h
内稳定。
2.5.4 加样回收率试验 称取已测定的样品 0.250 0
g 共 6 份。分别添加一定浓度的马钱苷酸、芒果苷
和当药苷对照品，依照“2.3”项方法制备样品溶液，
在“2.1.1”项色谱条件下测定各化学成分的量，马
钱苷酸芒果苷和当药苷加样回收率在 97.89%～
102.71%，RSD 在 1.09%～2.88%。
2.6 UV-Vis 方法学考察
2.6.1 精密度试验 取同一份UV-Vis供试品（Y11）
溶液，在“2.1.3”项 UV-Vis 光谱测定条件下连续
进样 6 次，以吸收波长计算，供试品溶液吸光度值
的 RSD 为 1.19%～1.37%。
2.6.2 稳定性试验 选取同一份样品（Y11），依照
“2.3”方法制备 UV-Vis 供试品溶液，溶液分别放置
2、4、6、8、12 h 后，在“2.1.3”项条件下进行 UV-Vis
光谱测定，以吸收波长计算供试品溶液吸光度值的
RSD 为 1.15%～1.34%，供试品溶液在 12 h 内稳定。
2.6.3 重复性试验 选取同一份样品（Y11），依照
“2.3”方法制备 UV-Vis 供试品溶液，在“2.1.3”项
条件下进行 UV-Vis 光谱测定，以吸收波长计算供
试品溶液吸光度值的 RSD 为 0.77%～1.62%，结果
表明该方法重复性良好。
2.7 数据分析
采用《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》分
析红花龙胆不同药用部位 UPLC 指纹图谱数据，确
定共有峰，生成对照指纹图谱并进行相似度（SA）
计算。PLS-DA 和变量投影重要性准则（VIP）确定
最佳光谱数据前处理方法及引起红花龙胆不同药用
部位成分差异的重要光谱和色谱信息。以红花龙胆
根、茎、叶和花 UV-Vis 光谱和 UPLC 色谱数据为
变量，采用组间连接法和欧氏距离平方，对不同产
地红花龙胆全株药材进行系统聚类（CA），研究药
材间化学成分的整体差异。
2.8 结果与分析
2.8.1 红花龙胆根、茎、叶、花 UV-Vis 光谱指纹
图谱的建立与分析 将 44 份供试品溶液分别进样
分析，记录 200～500 nm 601 个检测波长对应的紫
外-可见吸收光谱数据；对以上光谱数据进行 3 种预
处理：（1）11 点平滑、（2）11 点平滑＋标准化（3）
11 点平滑＋一阶导数，建立不同光谱预处理后的红
花龙胆药材根、茎、叶和花 UV-Vis 光谱指纹图谱
（图 1）。
对 3 种光谱数据预处理方法进行比较，结果显
示所有样品 UV-Vis 光谱在 270～400 nm 出现多个
强吸收峰，且各药用部位吸收光谱峰形、峰高具有
差异，呈现一定指纹特性；同一植株叶片和花的供
试品溶液在 270～400 nm 内各检测波长对应吸光度
值高于根、茎样品溶液的吸光度值。光谱数据经 11
点平滑和 11 点平滑＋标准化预处理后（图 1-A、C），
在 318 nm 和 357 nm 处有 2 个特征吸收峰；经 11
点平滑＋一阶导数预处理后（图 1-E），在 283、310、
313、351、354、362 nm 处共有 6 个特征吸收峰，
图谱光谱信息更丰富。
进一步筛选最佳光谱预处理方法，以预处理后
的光谱数据为变量，进行 PLS-DA 分析，通过校正
决定系数（R2cal）、均方差（RMSEE）、外部验证系
数（R2val）和均方差（RMSEP）对模型分类与预测
能力进行评价（图 1-B、D、F）。结果显示用 11 点平
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A、B-11 点平滑预处理 C、D-11 点平滑＋标准化预处理 E、F-11 点平滑＋一阶导数预处理
A and B-11 point smooth pretreatment C and D-11 point smooth + normalised pretreatment E and F-11 point smooth + first order pretreatment
图 1 红花龙胆根、茎、叶和花紫外-可见光谱指纹图谱 (A、C、E) 与 PLS-DA 模型得分图 (B、D、F)
Fig. 1 UV-Vis spectra fingerprint (A, C, and E) and PLS-DA model score chart (B, D, and F) of roots, stems, leaves, and flowers of G.
rhodantha
滑处理后的光谱数据所建立的模型不能有效区分供
试样品根、茎、叶和花（R2cal＝0.859，RMSEE＝
0.346，R2val＝0.880，RMSEP＝0.814）；经过 11 点
平滑＋标准化处理后，样品中花可被正确区分，但根、
茎、叶区分效果不佳（R2cal＝0.899 3，RMSEE＝0.357，
R2val＝0.786 2，RMSEP＝1.127）；经过 11 点平滑＋
一阶导数处理后，红花龙胆不同部位 UV-Vis 光谱
指纹特征加强，所有药材花、叶部位可被完全区
分，茎与根光谱特征较接近，有少量样品仍有混
淆（R2cal＝0.931 5，RMSEE＝0.302，R2val＝0.901，
RMSEP＝0.341）。经 11 点平滑＋一阶导数预处理后
的光谱数据所建 PLS-DA 模型 R2cal、R2val 数值最高，
RMSEE 与 RMSEP 数值较低，在 3 种光谱预处理中
效果最佳。基于 PLS-DA 结果，对 11 点平滑＋一阶
导数处理后的根、茎、叶、花各波长对应吸光度的
VIP 值大小进行排序。结果显示共有 207 个波长其
对应吸光度 VIP 值＞1（最大值为 2.21，最小值为
1.00），以上光谱数据对红花龙胆不同部位的区分具
有较大贡献。其中有 50.24%的波长（104 个）集中
分布于 300～400 nm 内；VIP 值排名前 20 的波长主
要介于 337.5～340.5 nm（共 7 个）和 362.0～368.5
nm（共 13 个）。
2.8.2 红花龙胆根、茎、叶、花 UPLC 指纹图谱的
建立与分析 11批药材不同部位的UPLC色谱数据
以 AIA 格式分别导入《中药色谱指纹图谱相似度评
价系统 A 版》，以 Y01 色谱图为参照谱，通过多点
矫正、自动匹配建立有 12 个共有峰的红花龙胆根、
茎、叶、花 UPLC 指纹图谱（图 2）。通过与混合对
根
茎
叶
花
根
茎
叶
花
根
茎
叶
花
根 叶
茎 花
根 叶
茎 花
根 叶
茎 花
250 300 350 400 450 500
λ/nm
250 300 350 400 450 500
λ/nm
250 300 350 400 450 500
λ/nm
20
10
0
−10
−20
t[2
]
−60 −40 −20 0 20 40 60
t[1]
20
10
0
−10
−20
t[2
]
−60 −40 −20 0 20 40 60
t[1]
20
10
0
−10
−20
t[2
]
−60 −40 −20 0 20 40 60
t[1]
A B
C D
E F
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1-马钱苷酸 5-芒果苷 6-当药苷
1-loganic acid 5-mangiferin 6-sweroside
图 2 红花龙胆根、茎、叶和花 UPLC 色谱指纹图谱
Fig. 2 UPLC fingerprints of roots, stems, leaves, and
flowers of G. rhodantha
照品色谱峰进行对照，结合质谱信息确定 1、5、6
号峰分别为马钱苷酸、芒果苷和当药苷。指纹图谱
相似度评价结果显示（表 4），11 批红花龙胆药材叶
部和花部 UPLC 指纹图谱相似性系数均大于 0.980，
各批次样品相似度高，质量稳定。茎部 UPLC 指纹
图谱相似性系数最大值为 0.993，最小值为 0.845，
大部分样品相似性系数介于 0.950～0.990，不同批
次样品间具有一定差异。红花龙胆根部 UPLC 指纹
图谱相似性系数介于 0.788～0.962，不同批次间相似性
系数变化范围大，药材质量不稳定。以2.97～20.80 min，
213 个指纹图谱色谱峰峰面积为变量进行 PLS-DA 判
别分析并建立模型（R2cal＝0.949，RMSEE＝0.197，
R2val＝0.987，RMSEP＝0.292），见图 3，44 份供试
表 4 11 批红花龙胆药材根、茎、叶和花 UPLC 指纹图谱相似度评价
Table 4 Similarity evaluation for UPLC fingerprint of roots, stems, leaves, and flowers of 11 batches of G. rhodantha medicinal materials
样品 相似度 样品 相似度 样品 相似度 样品 相似度
G01 0.911 J01 0.969 Y01 0.985 H01 0.982
G02 0.788 J02 0.950 Y02 0.985 H02 0.987
G03 0.946 J03 0.982 Y03 0.987 H03 0.986
G04 0.790 J04 0.964 Y04 0.994 H04 0.989
G05 0.892 J05 0.979 Y05 0.985 H05 0.989
G06 0.961 J06 0.993 Y06 0.989 H06 0.989
G07 0.962 J07 0.845 Y07 0.993 H07 0.985
G08 0.874 J08 0.991 Y08 0.989 H08 0.983
G09 0.952 J09 0.977 Y09 0.992 H09 0.987
G10 0.907 J10 0.989 Y10 0.994 H10 0.991
G11 0.953 J11 0.979 Y11 0.991 H11 0.978
图 3 基于不同部位色谱指纹图谱数据的 PLS-DA 模型得分图
Fig. 3 PLS-DA model score chart based on fingerprint data
of different medicinal parts
样品依照根、茎、叶、花被正确区分，叶部和花
部化学成分构成较接近，根部和茎部化学成分构
成与其他部位差别较大。依照 PLS-DA 结果，对
各变量 VIP 值大小进行排序，结果显示包括 12
个共有峰在内的 70 个色谱峰峰面积 VIP 值＞1，
以上变量对药材根、茎、叶、花的区分具有重要
意义。其中保留时间在 3.00～5.00 min 的色谱峰
共 7 个（占 10%），在 5.10～10.00 min 的色谱峰
共 17 个（占 24.29%），在 10.01～15.00 min 内的
色谱峰共 18 个（占 25.71%），在 15.01～20.44 min
内的色谱峰共 28 个（占 40%）。3 种已知化学成
分 VIP 值由大到小为芒果苷（1.856）＞马钱苷酸
（1.502）＞当药苷（1.341），芒果苷区分不同药用
部位的贡献最大。
2.8.3 药材 酮类与环烯醚萜类成分量比较 11
批药材 3 种化学成分测定结果显示（表 5），马钱苷
酸量最大值为（2.27±0.09）mg/g（Y09），最小值
为（0.25±0.01）mg/g（J07），叶部马钱苷酸平均量
最高（1.46±0.42）mg/g，茎部马钱苷酸量最低
（0.75±0.26）mg/g，花和根中马钱苷酸量较接近
（0.87±0.48）mg/g 和（0.85±0.44）mg/g。芒果苷
量最大值为（66.05±2.31）mg/g（Y11），最小值为
1
2
3
4
5
6
7
8 9
10
11 12
0.00 2.97 5.94 8.91 11.88 14.85 17.83 20.80
t/min
根 叶
茎 花 10
5
0
−5
−10
−12 −8 −4 0 4 8 12
t[1]
t[2
]
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47 卷 第 2 期 2016 年 1 月
• 315 •
表 5 红花龙胆药材根、茎、叶和花中 3 种化学成分的定量测定 ( x ±s, n = 6)
Table 5 Determination of three constituents in roots, stems, leaves, and flowers of G. rhodantha medicinal materials ( x ±s, n = 6)
马钱苷酸质量分数/(mg·g−1) 批次 根 茎 叶 花
1 0.69±0.03 0.85±0.03 0.87±0.03 0.84±0.03
2 0.51±0.02 1.19±0.04 1.29±0.05 0.65±0.02
3 0.77±0.03 0.71±0.02 1.79±0.07 0.83±0.03
4 1.72±0.06 0.63±0.02 1.61±0.06 0.47±0.02
5 0.60±0.02 0.61±0.02 1.75±0.06 2.14±0.08
6 0.80±0.03 0.67±0.02 1.72±0.06 2.13±0.05
7 0.73±0.03 0.25±0.01 1.25±0.05 0.57±0.02
8 0.57±0.02 1.12±0.04 1.36±0.05 1.02±0.04
9 1.72±0.06 0.65±0.02 2.27±0.09 0.58±0.02
10 0.71±0.03 0.86±0.03 0.86±0.03 0.73±0.03
11 0.52±0.02 0.66±0.02 1.27±0.05 0.88±0.03
平均值 0.85±0.44 0.75±0.26 1.46±0.42 0.87±0.48
芒果苷质量分数/(mg·g−1) 批次 根 茎 叶 花
1 15.14±0.82 14.27 ±0.59 29.48±1.03 39.85±1.31
2 9.68±0.52 19.25±0.79 49.51±2.08 37.98±1.25
3 14.42±0.78 37.31±1.23 58.42±1.73 49.80±2.04
4 21.21±1.14 23.58±0.97 59.34±2.04 28.63±0.94
5 19.50±1.05 19.71±0.81 64.03±2.24 55.29±1.82
6 21.69±1.17 40.75±1.67 57.06±2.00 51.76±1.33
7 31.45±1.69 5.93±0.24 54.16±1.90 37.10±1.22
8 15.88±0.86 19.12±0.78 51.21±1.79 37.16±1.23
9 21.21±1.14 17.58±0.72 62.31±2.18 40.83±1.35
10 43.85±2.36 27.47±1.13 15.95±0.56 36.76±1.21
11 18.14±0.98 25.75±1.06 66.05±2.31 51.79±1.71
平均值 21.11±9.35 22.78±9.92 51.59±15.45 41.52±8.21
当药苷质量分数/(mg·g−1) 批次 根 茎 叶 花
1 3.12±0.17 1.37±0.06 2.09±0.07 1.46±0.05
2 3.33±0.18 1.40±0.06 2.82±0.10 1.79±0.06
3 2.26±0.12 4.19±0.17 2.18±0.08 1.29±0.04
4 3.72±0.20 1.87±0.08 3.17±0.11 2.01±0.07
5 4.88±0.26 1.93±0.08 3.59±0.13 2.04±0.07
6 3.07±0.17 4.04±0.17 5.55±0.19 2.01±0.06
7 13.59±0.73 0.61±0.03 2.40±0.08 3.76±0.13
8 3.96±0.21 4.01±0.16 3.02±0.11 2.01±0.07
9 3.72±0.20 0.99±0.04 3.22±0.11 1.84±0.06
10 1.43±0.08 3.58±0.15 1.21±0.04 2.22±0.07
11 5.40±0.29 1.98±0.08 4.52±0.16 2.68±0.09
平均值 4.41±3.24 2.36±1.33 3.07±1.20 2.11±0.70
（5.93±0.24）mg/g（J07），其平均量在叶片和花中
量最高，分别为（51.59±15.45）mg/g 和（41.52±
8.21）mg/g，根和茎中量较低，分别为（21.11±9.35）
mg/g 和（22.78±9.92）mg/g。当药苷质量分数最大
值和最小值均出现在同一批药材的不同部位，G07
量最高（13.59±0.73）mg/g，J07 量最低（0.61±0.03）
mg/g，最大值和最小值相差 22.28 倍；11 批药材当
药苷平均量由大到小为根 [（4.41±3.24）mg/g]、
叶[（3.07±1.20）mg/g]、茎 [（2.36±1.33）mg/g]、
花[（2.11±0.70）mg/g]。
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47 卷 第 2 期 2016 年 1 月
• 316 •
2.8.4 不同产地药材的聚类分析 基于 PLS-DA 和
VIP 分析结果，以区分根、茎、叶、花具有重要意
义的207个波长对应吸光度值和70个色谱峰峰面积
为变量，对来自不同产地的 11 批药材进行系统聚类
分析（图 4）。综合样品不同药用部位光谱和色谱信
息，在距离 20 处，所有药材被分为 5 类。来自云南
文山、蒙自，贵州兴义、安龙、凯里，和广西桂林
的红花龙胆聚为第 1 类；来自贵州安顺和遵义的药
材分别聚为第 2 和第 3 类；来自云南丽江和大理的
药材聚为第 4 类，云南昆明采集的红花龙胆单独聚
为第 5 类。
图 4 红花龙胆产地聚类分析
Fig. 4 Cluster analysis of G. rhodantha medicinal materials
from different geographical origins
3 讨论
光谱分析是获得物质化学指纹图谱的途径
之一 [1]，UV-Vis、近红外（NIR）等光谱分析方
法具备灵敏、可靠、简便快速等优点，在食品、
药物的产地和部位鉴别研究中发挥重要作用[19-20]。
杨天伟等[21]研究食用牛肝菌菌柄、菌盖紫外指纹
图谱，发现不同部位化学成份的积累有差异，菌
柄和菌盖紫外光谱信息可用于区别食用菌部位
和产地。李建蕊等[22]研究三七药材不同部位和组
织的红外光谱信息，结果显示三七剪口、主根、
表皮、形成层等部位和组织的红外光谱具指纹特
征，通过红外光谱信息可对以上部位和组织进行
准确、快速的鉴别。本研究显示红花龙胆根、茎、
叶和花 UV-Vis 光谱特征具有差异，且在紫外区
差异最大。平滑、归一化、求导是光谱数据预处
理常用方法[7]。数据处理可提高光谱的信噪比，
去除高频噪音对信号的干扰，增强光谱指纹图谱
的特征性[8]。结合 PLS-DA 分析比较 3 种预处理
方式，经 11 点平滑＋一阶导数预处理后的光谱
数据能较好体现红花龙胆不同药用部位指纹特
征，可用于药材根、茎、叶和花的区分。VIP 分
析表明 300～368.5 nm 内的光谱信息对红花龙胆
药用部位的区分具重要意义，结合植物化学报道和
紫外谱图相关结构信息[16, 23]，推测在红花龙胆中具
有较大共轭体系的化合物，如芒果苷、1-O-β-D-吡
喃葡萄糖-3,7,8-三羟基 酮等物质可能对不同部位
的区分贡献较大。紫外吸收光谱为宽带吸收，可反
映一定化学成分的存在与否和总体量高低，化学物
质若分子结构不同，其紫外吸收光谱也会有一定差
别[23]。红花龙胆紫外区光谱显示叶片光谱的锋形和
锋高与其余部位差别较大，暗示叶片化学成分在种
类和量上可能与其他部位有所不同。
UPLC 分析显示红花龙胆甲醇提取溶液在
210～320 nm 内均有吸收，其中 230～270 nm 主
要为马钱苷酸、獐牙菜苦苷等环稀醚萜和裂环稀
醚萜的吸收区，220～320 nm 为芒果苷的吸收区，
242 nm 各化合物均有出锋且分离度较好，综合以
上信息选取 242 nm为样品 UPLC 指纹图谱检测波
长。指纹图谱相似度分析显示植株化学成分分别
在叶部和花部较接近，根部和茎部较相似。不同
产地红花龙胆根部 UPLC 指纹图谱相似性系数变
化范围大，药材质量不稳定。定量分析表明马钱
苷酸、芒果苷在叶片和花中量最高；当药苷在根
中量最高。叶片总体呈现较高的化学成分量，可
作为药材的主要药用部位。UPLC 指纹图谱结合
PLS-DA 和 VIP 分析表明，UPLC 指纹图谱数据可
对根、茎、叶、花进行正确区分。马钱苷酸、芒
果苷和当药苷对药用部位的区分均有较大贡献。
结合定量分析结果显示，马钱苷酸量差异可协助
叶部和茎部的区分，当药苷量差异可协助地上和
地下部位的区分。叶片和花中芒果苷量较接近，
与 PLS-DA 分析结果类似；且芒果苷在 300～360
nm 内亦有强吸收。以上结论可用于支持 UPLC 指
纹图谱和 UV-Vis 吸收光谱的研究结果。
色谱与光谱数据联用结合化学计量学可对食用
和药用资源进行有效评价[8-9, 24]。对红花龙胆根、茎、
叶、花 UPLC 与 UV-Vis 数据进行聚类分析，发现不
同产地红花龙胆植株化学成分呈现一定地理特征，
高海拔地区的药材（大理、丽江、昆明）和低海拔
地区的药材（云南蒙自、文山、广西上林和贵州兴
义等地）成分整体差别较大，聚为不同类群。龙胆
科药用植物化学成分种类构成及量可随地理环境的
变化发生变化[25-26]，且地上和地下部分化学成分的
变动有多种方式[27]，不同产地红花龙胆药材间化学
成分的差异可能是多种因素共同作用的结果。
YWS YMZ GXY GAL GKI XGL GAS GZY YLJ YJC YKM
I II III IV V
25
20
15
10
5
0
遗
传
距
离
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• 317 •
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