全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 23 期 2013 年 12 月

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蒙古黄芪主产区 2 种不同种植模式黄芪药材的质量比较
杜国军 1, 2，秦雪梅 2*，李震宇 1，何 盼 1, 2，高凡茸 1, 2，李 科 1，周 然 3*
1. 山西大学中医药现代研究中心，山西 太原 030006
2. 山西大学化学化工学院，山西 太原 030006
3. 山西中医学院，山西 太原 030024
摘 要：目的 比较传统与 2 年生栽培蒙古黄芪药材的化学成分，探讨化学成分差异性。方法 采集 HPLC-ELSD 指纹图谱信
息，测定指标成分黄芪甲苷、毛蕊异黄酮葡萄糖苷、总多糖、浸出物的量。对传统黄芪和 2 年生栽培黄芪样品进行指纹图谱相
似度分析、代谢组学多元统计分析以及质量比较。结果 传统黄芪的毛蕊异黄酮葡萄糖苷和总多糖量明显高于 2 年生栽培黄芪，
但二者的黄芪甲苷量和浸出物量没有差别；HPLC-ELSD 代谢组学分析技术可以将传统黄芪与 2 年生栽培黄芪明显区分开，引
起二者明显区别的主要差异性化学成分为毛蕊异黄酮葡萄糖苷、芒柄花苷、峰 4 和 5、黄芪皂苷 II、峰 13、黄芪皂苷 I。结论 基
于 HPLC-ELSD 代谢组学技术结合化学指标成分的测定，可用于传统黄芪与 2 年生栽培黄芪的质量评价研究。
关键词：蒙古黄芪；指纹图谱；代谢组学；多元统计分析；HPLC-ELSD
中图分类号：R282.21 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2013)23 - 3386 - 08
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2013.23.023
Comparative study on quality of Astragali Radix by two different planting
patterns in major producing areas
DU Guo-jun1, 2, QIN Xue-mei2, LI Zhen-yu1, HE Pan1, 2, GAO Fan-rong1, 2, LI Ke1, ZHOU Ran3
1. Modern Research Center for Traditional Chinese Medicine, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
3. Shanxi College of Traditional Chinese Medicine, Taiyuan 030024, China
Abstract: Objective To compare the chemical constituents in traditional planted and two-year-old cultivated Astragali Radix, and to
discuss the chemical differences. Methods The HPLC-ELSD fingerprint of Astragali Radix was collected, and the contents of
astragaloside, calycosin-7-O-β-D-glucoside, total polysccharide, and extract were also determined. The similarity analysis,
metabolomic multivariate statistical analysis, and quality comparison were performed. Results The contents of calycosin-7-O-β-D-
glucoside and total polysaccharide in traditional planted Astragali Radix were obviously higher than those in two-year-old cultivated
Astragali Radix. But the contents of astragaloside and extract showed no difference. The two kinds of Astragali Radix could be
distinguished by HPLC-ELSD metabolomic analysis. The differential metabolites were calycosin-7-O-β-D-glucoside, ononin, peaks 4,
5, 13, astragalosides I and II. Conclusion HPLC-ELSD metabolomic approach combined with the content determination of index
components could be used for the quality evaluation of traditional planted and two-year-old cultivated Astragali Radix.
Key words: Astragalus membranaceus (Fisch.) Bge. var. mongholicus (Bge.) Hsiao; fingerprint; metabolomics; multivariate statistic
analysis; HPLC-ELSD

黄芪为常用大宗中药材，具有补气、固表、利
水消肿、托毒生肌等功效[1]。史载于《神农本草经》，
列为上品[2]。《中国药典》2010 年版收载正品黄芪为
豆科植物蒙古黄芪 Astragalus membranaceus (Fisch.)
Bge. var. mongholicus (Bge.) Hsiao 或膜荚黄芪
Astragalus membranaceus (Fisch.) Bge. 的干燥根[3]。

收稿日期：2013-02-16
基金项目：国家“十二五”科技支撑计划（2011BA107B01）；山西省科技攻关项目（20100312027-6）；山西省中药材、中药饮片地方标准研究
（2011014A）
作者简介：杜国军（1988—），男，山西定襄人，硕士，主要从事中药质量控制与评价以及中药材质量标准的研究。
Tel: (0351)7011202 E-mail: guojundusxu@sina.com
*通信作者 秦雪梅 Tel: (0351)7011379 E-mail: qinxm@sxu.edu.cn
周 然 Tel: (0351)2272390 E-mail: zhour58@sohu.com
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 23 期 2013 年 12 月

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黄芪为多年生草本植物，传统上一直是野生
或者仿野生栽培（采籽撒播于山野中任其生长）
方式，至少生长 4 年以上，通常 6～8 年采收。建
国后由于黄芪用量的急剧增长，这种采刨困难的
多年生传统黄芪不能满足需求，在 20 世纪 70～
80 年代，甘肃、内蒙、山西等地探索的育苗移栽
2 年生蒙古黄芪栽培技术获得成功，得到大面积
推广，形成了以甘肃陇西栽培 2 年生蒙古黄芪的
主产区，总体商品格局以甘肃产栽培蒙古黄芪量
最大，山西、内蒙古、陕西另保留有少量的传统
蒙古黄芪。虽然在产量上满足了国内市场的供应，
但在海外市场，传统蒙古黄芪却一直受到青睐。
目前，主产于山西恒山山脉的浑源、应县、代县
等地的野生或半野生传统蒙古黄芪，称为“正北
芪”或“恒山黄芪”，其主根粗长，俗称“鞭杆芪”，
具有粉性足、豆腥味浓等特点。
近年来国内外学者以黄酮类或皂苷类成分为
指标的测定对不同来源的黄芪进行了大量的比较
研究[4-15]，结果表明，2 种种植模式蒙古黄芪从量
上都达到《中国药典》2010 年版规定的要求，且 2
年生栽培黄芪甲苷量甚至超过传统黄芪。许多学
者，如陈士林等[16]、胡世林等[17]均指出应系统评
价 2 类黄芪的质量差异。为了系统阐明传统和 2
年生栽培蒙古黄芪的化学差异，本课题组以 21 份
山西传统黄芪样本和 8份甘肃等地 2年生栽培黄芪
样本为对象，进行了指纹图谱[18]、代谢组学[19]和
定量测定比较。测定《中国药典》2010 年版中规定
的指标成分，并通过 HPLC-ELSD 指纹图谱结合代
谢组学分析中的多元统计方法[19]对传统黄芪与 2 年
生栽培黄芪进行系统的化学比较。
1 材料与试剂
1.1 仪器
戴安 UltiMate 3000 高效液相色谱仪、Alltech
ELSD 2000ES 检测器、Chromeleon 色谱工作站（美
国戴安公司）；Waters 1525 高压泵、Waters 2487 紫
外检测器、Breeze 色谱工作站（美国 Waters 公司）；
大连依利特 P230 高压恒流泵、Chromachem ELSD
检测器、EC2000 色谱工作站（大连伊利特公司）；
超声波清洗器 KQ—300 型（江苏昆山市超声仪器有
限公司）；UV—7501 紫外/可见分光光度计（无锡
科达仪器厂）；旋转蒸发仪 RE—52A（上海亚荣生
化仪器厂）；Sartorius BSA124S 分析天平（德国
Sartorius 公司）。
1.2 试药
黄芪甲苷对照品（中国药品生物制品检定所，
批号 110781-200613）；黄芪皂苷 I、黄芪皂苷 II、
黄芪皂苷 III、环黄芪醇对照品（中药固体制剂制造
技术国家工程研究中心，批号依次为 1443-091113、
1443-091109、1443-091115、1445-091105），质量分
数均大于 98%。毛蕊异黄酮葡萄糖苷、毛蕊异黄酮、
芒柄花素、芒柄花苷对照品（上海永恒生物科技有
限公司）质量分数均大于 98%。
乙腈为色谱纯（美国 Fisher 公司）；水为纯净水
（娃哈哈有限公司）；其他试剂均为分析纯；黄芪药材
经山西大学秦雪梅教授鉴定为蒙古黄芪 Astragalus
membranaceus (Fisch.) Bge. var. mongholicus (Bge.)
Hsiao 的干燥根。标本保存在山西大学中医药现代研
究中心。黄芪药材详细情况见表 1。
表 1 不同产地蒙古黄芪药材表
Table 1 Samples of Astragali Radix from different habitats
编 号 产 地 生长方式 生长年限 编 号 产 地 生长方式 生长年限
DH-01 浑源黄涯村 仿野生 6 年 DH-16 阳高罗文皂 野生 未知
DH-02 浑源王家沟 仿野生 7 年 DH-17 内蒙古商都 野生 未知
DH-03 浑源麻地沟 仿野生 7 年 DH-18 内蒙古兴和 野生 未知
DH-04 应县梨树坪 野生 未知 DH-19 五寨芦芽山 仿野生 4～5 年
DH-05 应县白马寺 野生 未知 DH-20 五寨丘陵 仿野生 4 年
DH-06 应县三条岭 野生 未知 DH-21 山西五寨 仿野生 5 年
DH-07 应县双钱树 野生 未知 EH-01 山西五寨 栽培 2 年
DH-08 代县分水岭 野生 未知 EH-02 山西浑源 栽培 2 年
DH-09 代县滩上乡 野生 未知 EH-03 内蒙固阳 栽培 2 年
DH-10 浑源东十字 仿野生 7 年 EH-04 甘肃渭源 栽培 2 年
DH-11 浑源后兑沟 野生 未知 EH-05 甘肃陇西 栽培 2 年
DH-12 浑源麻黄沟 野生 未知 EH-06 甘肃岷县 栽培 2 年
DH-13 浑源土岺村 野生 未知 EH-07 内蒙赤峰 栽培 2 年
DH-14 浑源东石字 野生 未知 EH-08 甘肃陇西 栽培 2 年
DH-15 天镇新平堡 野生 未知
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2 方法
2.1 黄芪甲苷的测定
黄芪样品处理及测定方法参考本实验室改进方
法[18]测定。
2.1.1 色谱条件与系统适用性试验 以十八烷基硅
烷键合硅胶为填充剂；以乙腈-水（34∶66）为流动
相；蒸发光散射检测器检测。理论塔板数按黄芪甲
苷峰计算应不低于 4 000。
2.1.2 对照品溶液的制备 取黄芪甲苷对照品适
量，精密称定，加甲醇制成含 0.5 mg/mL 黄芪甲苷
的对照品溶液，即得。
2.1.3 供试品溶液的制备 取本品中粉约 4 g，精
密称定，置锥形瓶中，加甲醇 150 mL，氨水 15 mL，
密塞，超声处理 60 min，抽滤，滤渣用甲醇洗涤 3
次，每次 30 mL，合并滤液，蒸干，残渣加水 10 mL
使溶解，放冷，通过 D-101 大孔吸附树脂柱（内
径 1.5 cm，长 12 cm），以水 50 mL 洗脱，弃去水
液，再用 30%乙醇 80 mL 洗脱，弃去洗脱液，继
用 95%乙醇 120 mL 洗脱，收集洗脱液，蒸干，残
渣用甲醇溶解并转移至 5 mL 量瓶中，加甲醇至刻
度，摇匀，取上清液过 0.45 μm 微孔滤膜，取续滤
液，即得。
2.1.4 测定方法 分别精密吸取对照品溶液 10、20
μL，供试品溶液 10～20 μL，注入液相色谱仪，测
定，用外标两点法对数方程计算，即得。
2.2 毛蕊异黄酮葡萄糖苷的测定
按《中国药典》2010 年版一部黄芪项下规定的
毛蕊异黄酮葡萄糖苷的测定方法测定[3]。
2.2.1 色谱条件与系统适用性试验 以十八烷基
硅烷键合硅胶为填充剂；以乙腈为流动相（A），
以 0.2%甲酸溶液为流动相（B）梯度洗脱，0～20
min，20%～40% A；20～30 min，40% A；检测波
长为 260 nm。理论塔板数按毛蕊异黄酮葡萄糖苷
峰计算应不低于 3 000。
2.2.2 对照品溶液的制备 取毛蕊异黄酮葡萄糖苷
对照品适量，精密称定，加甲醇制成 50 μg/mL 毛蕊
异黄酮葡萄糖苷的对照品溶液，即得。
2.2.3 供试品溶液的制备 取本品粉末（过四号筛）
约 1 g，精密称定，置圆底烧瓶中，精密加入甲醇
50 mL，称定质量，加热回流 4 h，放冷，再称定质
量，用甲醇补足减失的质量，摇匀，滤过，精密量
取续滤液 25 mL，回收溶剂至干，残渣加甲醇溶解，
转移至 5 mL 量瓶中，加甲醇至刻度，摇匀，即得。
2.2.4 测定方法 分别精密吸取对照品溶液与供试
品溶液各 10 μL，注人液相色谱仪，测定，即得。
2.3 总多糖的测定
2.3.1 对照品溶液的制备 取无水葡萄糖对照品适
量，精密称定，加水制成含无水葡萄糖 0.4 mg/mL
的溶液，即得。
2.3.2 标准曲线的制备 精密量取对照品溶液 3、
4、5、6、7、8 mL 分别置 50 mL 量瓶中，加水至
刻度，摇匀。精密量取上述各溶液 2 mL，置具塞试
管中，分别加 5%苯酚溶液 1 mL，涡旋，使混匀，
迅速加入硫酸 5 mL，涡旋，使混匀，于沸水浴中保
持 15 min，取出，置冰水浴中迅速冷却至室温，取
出，以相应试剂为空白，按照紫外-可见分光光度法
（《中国药典》2010 年版一部附录 VA），在 488 nm
波长处测定吸光度（A）值，以 A 值为纵坐标，质
量浓度为横坐标，绘制标准曲线。
2.3.3 供试品溶液的制备及测定方法 取黄芪粗粉
约 1 g，精密称定，置圆底烧瓶中，加水 100 mL，
加热回流 1 h，静置，取上清液，如上重复提取 1
次，离心，2 次滤液合并，浓缩至适量，转移至 100
mL 量瓶中，加水至刻度，摇匀，精密量取 5 mL，
加乙醇 26 mL，涡旋，使混匀，离心，取沉淀加水
溶解，置 50 mL 量瓶中，并稀释至刻度，摇匀，即
得供试品溶液。精密量取 2 mL，按照标准曲线的制
备项下方法，自“加 5%苯酚溶液 1 mL”起，依法
测定 A 值，从标准曲线上读出供试品溶液中无水葡
萄糖的质量，计算，即得。
2.3.4 精密度试验 取 DH-05 号供试品溶液测定 A
值，连续测定 6 次，其 RSD 为 0.02%，表明仪器精
密度良好。
2.3.5 稳定性试验 取 DH-05 号供试品溶液，分别
在制备后 0、2、4、8、12、24 h 时测定其 A 值，
RSD 值为 2.28%，结果表明供试品溶液在 24 h 内基
本稳定。
2.3.6 重复性试验 精密称取 DH-05 号黄芪样品 6
份，按供试品方法进行备样，测得多糖的平均质量
分数为 10.68%，RSD 值为 2.94%，符合方法学考察
要求。
2.3.7 加样回收率试验，精密称取已测定黄芪总多
糖量的黄芪样品，精密加入葡萄糖对照品 0.061 9、
0.060 5、0.060 0 g，按供试品制备方法制成供试液，
测定总多糖质量分数，计算得总多糖加样回收率
RSD 值均小于 3.00%。
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2.4 传统黄芪与 2 年生黄芪浸出物量比较
黄芪样品浸出物测定方法按照《中国药典》2010
年版一部黄芪项下浸出物测定法测定[2]。
2.5 统计学分析
有效成分测定数据均采用 ±x s 表示，用
SPSS16.0 进行数据统计分析。传统黄芪与 2 年生黄
芪间显著性差异比较采用独立样本 t 检验，P＜0.05
表示有显著性差异。
2.6 HPLC-ELSD 指纹图谱与代谢轮廓分析
2.6.1 色谱条件 以十八烷基硅烷键合硅胶为填充
剂；色谱柱 VenusilMP C18（250 mm×4.6 mm，5
μm）；流动相乙腈（A）-水（B）溶液梯度洗脱，
洗脱程序为 0～8 min，20% A；8～15 min，20%～
30% A；15～30 min，30%～43% A；30～40 min，
43%～60% A；40～50 min，60%～100% A；50～60
min，100% A；60～65 min，100%～20% A；体积
流量 1.0 mL/min；柱温 25 ℃；ELSD 检测器漂移管
温度 105 ℃，气体体积流量 2.5 L/min。
2.6.2 对照品溶液的制备 精密称取黄芪皂苷 I、
黄芪皂苷 II、黄芪皂苷 III、黄芪甲苷、环黄芪醇、
毛蕊异黄酮葡萄糖苷、毛蕊异黄酮、芒柄花苷、芒
柄花素对照品适量，甲醇溶解并定容，摇匀，配制
质量浓度分别为 0.11、0.13、0.13、0.14、0.16、0.12、
0.37、0.21、0.04 mg/mL 的混合对照品溶液，备用。
2.6.3 供试品溶液的制备 取黄芪粉末约 2 g，精密
称定，置索氏提取器中，加甲醇 70 mL，加热回流
3 h，提取液过滤，回收溶剂并浓缩至干，用甲醇超
声充分溶解并转移至 5 mL 量瓶中，加甲醇至刻度，
摇匀，静置，取上清液，滤过，即得。
2.6.4 稳定性试验 取 DH-07 号供试品溶液，分别
在制备后 0、2、4、8、12、24 h 时检测指纹图谱。
结果表明，各主要色谱峰相对保留时间和单峰面积
占总峰面积 5%以上峰的面积比值均无明显变化，
其 RSD 均在 5.0%以内，供试品溶液在 24 h 内基本
稳定。
2.6.5 精密度试验 取 DH-07 号供试品溶液，按供
试品溶液制备方法制备供试品，连续进样 6 次，检
测指纹图谱。结果表明，各主要色谱峰相对保留时
间和单峰面积占总峰面积 5%以上峰的面积比值均
无明显变化，其 RSD 均在 5.0%以内，符合指纹图
谱要求。
2.6.6 重复性试验 取同一样品 6 份，精密称定，
按供试品溶液制备方法制备供试品，分别进样，检
测指纹图谱。结果表明，各主要色谱峰相对保留时
间和单峰面积占总峰面积 5%以上峰的面积比值均
无明显变化，其 RSD 值均在 5.0%以内，符合指纹
图谱要求。
2.6.7 样品的测定 分别精密吸取参照物溶液和供
试品溶液各 20 μL，注入液相色谱仪，测定，记录
色谱图，即得。
2.6.8 HPLC-ELSD 色谱图处理和代谢分析 采用
国家药典委员会《中药色谱指纹图谱相似度评价系
统软件》2008 版（V1.1），以生成的特征指纹图谱
共有模式为对照计算各批次样品的相似度。将实验
所得的样品色谱峰的信息，包括保留时间、色谱峰
序号、色谱峰面积等参数输入 Microsoft Office Excel
表格。对各黄芪样品峰面积数据进行归一化，归一
化后数据矩阵为 29×22，采用 SPSS16.0 软件聚类
分析中离差平方和法，利用欧氏距离作为样品的测
度，对这 29 批样品进行分类。并且采用 SIMCA-P
11.0 软件（Umetrics，Umeå，Sweden）进行主成分
分析法（PCA）和正交偏最小二乘法-判别分析
（OPLS-DA）分析，通过载荷图（loading 图）中的
VIP 值（每个主成分变量对分开各组的贡献大小）
来寻找差异性标志物。
3 结果与分析
3.1 黄芪有效成分黄芪甲苷、毛蕊异黄酮葡萄糖
苷、总多糖、浸出物的测定结果比较
每份样品平行备样 3 次，4 种成分的测定结果
以其平均值表示，结果见表 2。再分别对传统黄芪
样品和 2 年生黄芪进行分析，传统黄芪甲苷质量分
数为(0.111±0.021)%，2 年生黄芪甲苷质量分数为
(0.096±0.024)%；传统黄芪毛蕊异黄酮葡萄糖苷质
量分数为(0.114±0.030)%，2 年生黄芪毛蕊异黄酮
葡萄糖苷质量分数为(0.062±0.014)%；传统黄芪多
糖质量分数为(11.43±2.79)%，2 年生黄芪多糖质
量分数为(8.77±1.47)%；传统黄芪浸出物质量分数
为(32.56±1.37)%，2 年生黄芪浸出物质量分数为
(31.73±4.50)%。分别对 2 类样品 4 种成分进行 t
检验，结果表明，与 2 年生速生黄芪相比，传统黄
芪的毛蕊异黄酮葡萄糖苷和总多糖量均具有显著
性差异。
3.2 HPLC-ELSD 指纹图谱共有峰指认与相似度
评价
取传统黄芪 DH-07 样品和 2 年生栽培黄芪
EH-06 样品，按照“2.6”项方法，绘制 HPLC-ELSD
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表 2 有效成分的测定结果
Table 2 Determination of active components
样品编号 黄芪甲苷 / % 毛蕊异黄酮苷 / % 总多糖 / % 浸出物 / %
DH-01 0.101 0.112 13.10 30.20
DH-02 0.107 0.122 10.58 34.25
DH-03 0.103 0.148 10.06 34.83
DH-04 0.118 0.123 17.16 32.68
DH-05 0.121 0.124 10.70 32.14
DH-06 0.151 0.123 12.82 32.21
DH-07 0.120 0.130 18.91 32.80
DH-08 0.106 0.102 10.14 31.30
DH-09 0.116 0.119 8.95 32.77
DH-10 0.118 0.129 12.37 33.05
DH-11 0.107 0.172 13.36 33.23
DH-12 0.124 0.122 9.23 33.69
DH-13 0.111 0.110 11.62 31.96
DH-14 0.116 0.121 10.21 33.14
DH-15 0.078 0.088 7.41 32.67
DH-16 0.106 0.137 9.99 32.29
DH-17 0.063 0.081 13.30 28.64
DH-18 0.118 0.103 10.11 31.59
DH-19 0.069 0.130 12.24 33.53
DH-20 0.150 0.051 10.19 32.87
DH-21 0.122 0.037 7.62 33.88
EH-01 0.061 0.063 7.27 37.36
EH-02 0.116 0.031 9.39 32.04
EH-03 0.085 0.073 8.41 25.27
EH-04 0.115 0.070 7.21 28.53
EH-05 0.070 0.056 7.23 30.30
EH-06 0.104 0.058 11.06 29.34
EH-07 0.089 0.077 10.19 32.17
EH-08 0.128 0.066 9.38 38.83

指纹图谱，见图 1。随机选取不同黄芪样品，建
立指纹图谱，见图 2。共生成 22 个共有指纹峰，
峰 1～22 保留时间分别为 9.95、19.18、20.23、
20.79、21.70、23.60、26.81、28.94、29.60、32.80、
33.55、34.72、35.29、38.68、39.75、41.58、45.09、
46.33、47.56、50.98、52.79、54.10 min。采用对
照品对照的方法指认其中 9 个色谱峰，峰 1 为毛
蕊异黄酮葡萄糖苷，峰 2 为芒柄花苷，峰 6 为毛
蕊异黄酮，峰 8 为黄芪甲苷，峰 9 为黄芪皂苷 III，
峰 10 为黄芪皂苷Ⅱ，峰 11 为芒柄花素，峰 14 为
黄芪皂苷 I，峰 16 为环黄芪醇。由图 2 可知，黄
酮类成分基本位于色谱图的前半段，而皂苷类成
分大多位于色谱图的后半部分。
使用中国药典委员会的《中药色谱指纹图谱相似
度评价软件》2008 版（V1.1），通过色谱峰多点校正
的方法，对 DH-01～DH-21 号传统黄芪样品的色谱峰
进行匹配并自动生成对照指纹图谱 R（图 2）。计算各
样品之间的相似度，结果见表 3。
由表 3 可知，传统黄芪相似度除 DH-21 为 0.908
外，其余相似度均在 0.924 以上，而除 EH-01、EH-03
外，其余 2 年生黄芪相似度均在 0.92 以下，说明通
过相似度评价软件能初步将传统黄芪与 2 年生黄芪
指纹图谱部分分开，但仅仅通过相似度评价并不能
明显对传统黄芪与 2 年生黄芪进行区别。
3.3 HPLC-ELSD 指纹图谱聚类分析
聚类结果清晰地分为 2 大类，第一类为传统黄
芪组（I），第二组为 2 年生黄芪组（II），见图 3。
而样本 DH-21、EH-01、EH-03 未聚入相应的类别，
与相似度结果一致。其中，第一大类传统黄芪组又
分为 4 个小类，DH-04～DH-09 号为产自山西省
恒山相邻的应县和代县的黄芪野生样品聚为一
个小组，DH-01、DH-02、DH-11 聚为一个小组，
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 23 期 2013 年 12 月

·3391·

S1-传统黄芪 DH-07 样品 S2-2 年生栽培黄芪 EH-06 样品
S3-混合对照品 1-毛蕊异黄酮葡萄糖苷 2-芒柄花苷 3-毛蕊异
黄酮 4-黄芪甲苷 5-黄芪皂苷 III 6-黄芪皂苷 II
7-芒柄花素 8-黄芪皂苷 I 9-环黄芪醇
S1-DH-07 sample of traditional planted Astragali Radix S2-EH-06
sample of two-year-old cultivated Astragali Radix S3-mixture of
reference substances 1-calycosin-7-O-β-D-glucoside 2-ononin
3-calycosin 4-astragaloside IV 5-astragaloside III 6-astragaloside
II 7-formononetin 8-astragaloside I 9-cycloastragenol
图 1 HPLC-ELSD 图谱
Fig. 1 HPLC-ELSD chromatograms

图 2 随机选取不同黄芪样品指纹图谱
Fig. 2 Fingerprints of Astragali Radix from different habitats
DH-03、DH-10 为一个小组，DH-12 和 DH-13、DH-14
聚为一个小组，此 8 个样品均为产自山西浑源县的
传统黄芪样品，DH-15、DH-16、DH-18 3 个样品分
别来自山西天镇、山西阳高、内蒙古兴和县野生黄
表 3 指纹图谱相似度分析结果
Table 3 Results of fingerprint similarity analysis
编号 相似度 编号 相似度 编号 相似度 编号 相似度
DH-01 0.983 DH-09 0.981 DH-17 0.927 EH-04 0.907
DH-02 0.957 DH-10 0.984 DH-18 0.993 EH-05 0.919
DH-03 0.975 DH-11 0.987 DH-19 0.957 EH-06 0.913
DH-04 0.967 DH-12 0.960 DH-20 0.928 EH-07 0.910
DH-05 0.959 DH-13 0.928 DH-21 0.908 EH-08 0.874
DH-06 0.962 DH-14 0.924 EH-01 0.948
DH-07 0.983 DH-15 0.952 EH-02 0.879
DH-08 0.952 DH-16 0.975 EH-03 0.935


图 3 HPLC-ELSD 指纹图谱聚类分析
Fig. 3 HPLC-ELSD fingerprint hierarchical
clustering analysis
芪样品，此 3 个地点从地理位置来看比较接近，故
聚为一个小组。第二大类中，EH-02、EH-04、EH-05、
EH-06、EH-08 5 个样品中除 EH-02 外，其余均为产
自甘肃的 2 年生栽培黄芪。EH-07 为内蒙古赤峰 2
年生栽培黄芪。EH-01 与 EH-03 分别为产自山西五
寨县和内蒙古固阳县的 2 年生栽培黄芪，但此 2 个
产地为异常值聚入传统黄芪组，对其性状特征进行
进一步研究发现，此两个产地黄芪与仿野生黄芪性
状较为相同，而与 2 年生栽培黄芪性状则有所不同，
这可能是其聚类分析结果异常的原因。DH-21 虽属
山西五寨县传统黄芪，但因其性状完全不同于其他
传统黄芪。结合表 3 与图 3 结果可知，相似度分析
与聚类分析结果一致。
3.4 HPLC-ELSD 指纹图谱主成分分析
对传统黄芪和 2 年生黄芪进行 PCA 分析，以
色谱图中 22 个色谱峰的峰面积构成的数据矩阵

DH-05
DH-06
DH-07
DH-09
DH-04
DH-08
DH-13
DH-14
DH-12
DH-03
DH-10
DH-1
DH-11
DH-02
DH-03
DH-15
DH-18
DH-16
DH-20
DH-17
EH-01
DH-19
EH-06
EH-08
EH-02
EH-04
EH-05
DH-21
EH-07
I
II

0 10 20 30 40 50 60
S3
S2
S1
t / min
1
2
3
4 5 67
8
9

0 10 20 30 40 50 60
2
3
4
56 7 89
10
11
12
13
14
15
16 17 18
19
2021
22
R
黄酮类 皂苷类
1
0 5 10 15 20 25
t / min
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 23 期 2013 年 12 月

·3392·
（29×22）进行多元统计分析，统计分析结果见图 4。
由图 4-A 中 PCA 散点图可见，传统黄芪与 2 年生黄
芪沿 PC1 轴明显分开，第一主成分贡献率为 32.3%，
第二主成分贡献率为 13.5%，说明二者化学组成差异
较大。传统黄芪样本较为集中，原因在于产地较为集
中，均为山西恒山及其周边地区。2 年生黄芪样本较
为分散，原因在于样本产地较多，分别为甘肃、山西、
内蒙等。图中样品 EH-01 虽然是产自山西五寨县 2 年
生栽培黄芪，却处于传统黄芪组，为异常值。但在聚
类分析中处于传统黄芪组的样品 EH-03，却被主成分
分析正确分开。样品 EH-07 处于 PCA 分析置信区间
外，可能由于其产地为内蒙古赤峰，从地理位置来看
处于内蒙古东部，属于我国东北部，因此与其他样品
所处地理环境不同所造成的，且从定量测定结果来
看，其毛蕊异黄酮葡萄糖苷量为 2 年生栽培黄芪中最
高。产自山西五寨传统黄芪 DH-21 处于栽培黄芪组的
最边缘，原因可能是其外观性状完全不同于其他传统
黄芪导致化学成分的差异所造成的；同时结合测定结
果可知其各项指标均与2年生栽培黄芪样品测定结果
接近。结合图 3 与图 4-A 结果可知，指纹图谱聚类分
析结果与主成分分析结果一致。
根据 OPLS-DA 载荷图（图 4-B）与 S-plot 图（图


图 4 PCA 散点 (A)、OPLS-DA 载荷 (B)、S-plot (C)、模型有效性交叉验证 (D) 图
Fig. 4 S-Plot of PCA (A), loading of OPLS-DA (B), S-plot (C), and cross-validation (D)
4-C）可知，引起传统黄芪与 2 年生黄芪差异性的主
要成分为毛蕊异黄酮葡萄糖苷（峰 1）、芒柄花苷（峰
2）、峰 4、5、黄芪皂苷 II（峰 10）、峰 13、黄芪皂
苷 I（峰 14）。模型有效性交叉验证图（图 4-D）参
数为 R2＝0.89 和 Q2＝0.84，说明 OPLS-DA 模型都
有效可用。
与 2 年生黄芪相比，传统黄芪中毛蕊异黄酮葡
萄糖苷、芒柄花苷、峰 4、5、13 量较高，而黄芪皂
苷 II、黄芪皂苷 I 量较低。主成分分析结果与毛蕊
异黄酮葡萄糖苷测定结果一致。此外，本课题组采
用单变量分析中的 t 检验对 7 个主要差异性成分相
对峰面积进行了检验，结果显示 7 个差异性成分均
具有显著性差异。
4 讨论
4.1 黄芪有效成分的测定
本研究中分别测定了黄芪药材中黄芪甲苷、毛
蕊异黄酮葡萄糖苷、总多糖、浸出物 4 项指标的量。
结果显示传统黄芪与 2 年生黄芪中黄芪甲苷量和浸
出物量均无显著性差异，而传统黄芪中毛蕊异黄酮
葡萄糖苷量与总多糖量明显高于 2 年生黄芪，这与
文献报道结果一致[5]。
4.2 黄芪 HPLC-ELSD 指纹图谱的研究
本研究中的 HPLC-ELSD 检测器可以同时对皂
苷类和黄酮类成分的整体指纹轮廓进行检测。传统
的指纹图谱研究仅局限于相似度分析与聚类分析，
而本研究在传统与 2 年生栽培黄芪药材的 HPLC-



5
4
3
2
1
0
−1
−2
−3
−4
−5
−6
−7

O
SC
:9
.9
53

O
SC
:1
9.
18
3
O
SC
:2
0.
23

O
SC
:2
0.
79
6
O
SC
:2
1.
70
2
O
SC
:2
3.
60
4
O
SC
:2
6.
81
3
O
SC
:2
8.
93
9
O
SC
:2
9.
60
2
O
SC
:3
2.
80
1
O
SC
:3
3.
55

O
SC
:3
4.
72
4
O
SC
:3
5.
29
5
O
SC
:3
8.
68
1
O
SC
:3
9.
75
3
O
SC
:4
1.
57
8
O
SC
:4
5.
09
3
O
SC
:4
6.
33
3
O
SC
:4
7.
56
3
O
SC
:5
0.
98
2
O
SC
:5
2.
78
1
O
SC
:5
4.
10
2
−7 −6 −5 −4 −3 −2 −1 0 1 2 3 4 5 6 7
PC1 (32.3%)
0.4
0.3
0.2
0.1
0
−1
−2
−3
−4
−5
−6
−7
PC
2
(1
3.
5%
)
0.8
0.6
0.4
0.2
0
−0.2
−0.4
−0.6
−0.8
−1.0
2 年生栽培黄芪
传统黄芪
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
−0.1
−0.2
−0.3
−0.6 −0.4 −0.2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
R1
Q2
A B
C
D
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 23 期 2013 年 12 月

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ELSD 指纹图谱的对比研究中，又引入了代谢组学
技术中多元统计分析对传统与 2 年生蒙古黄芪药材
的 HPLC-ELSD 指纹图谱进行评价，旨在寻找差异
性成分。
相似度评价结果显示，传统黄芪与 2 年生栽培黄
芪相似度较高，均在 0.90 以上，但传统黄芪之间的
相似度更高，在 0.92 以上。聚类分析结果显示，除
少数样本外，2 种黄芪可初步区分，结果与相似度分
析一致。本研究采用代谢组学分析中的多元统计分析
方法对两种黄芪进行了进一步的分析。首先通过无监
督模式识别方法主成分分析法（PCA）把两种黄芪区
分开，表明有较大差异。然后通过正交偏最小二乘判
别分析方法（OPLS-DA、S-plot）找到造成两种黄芪
的 7 个差异化合物，对于通过 OPLS-DA、S-plot 找
出的差异性化合物，采用单变量分析 t 检验进行进一
步验证，结果显示 2 种黄芪中差异性成分均具有显著
性差异，也从另一方面证明 OPLS-DA、S-plot 的有
效性。最后通过模型有效性交叉验证图验证 PCA、
OPLS-DA、S-plot 模型有效可用。
虽然聚类分析结果显示EH-01与EH-03号栽培
黄芪样品聚为传统黄芪组，但是 PCA 结果却能够将
EH-03 号栽培黄芪样品与恒山黄芪组明显分开，但
EH-01 依然未分开，可见 PCA 分析对于指纹图谱的
差异分析具有一定优势，值得推广普及。
本研究显示，相似度分析关注的是样本之间的相
似性，无法确定其差异性，而代谢组学中的多元统计
分析不仅能明确样本之间的分组聚类情况，而且能确
定引起差异的具体化学成分。并且本研究在对指纹图
谱的数据分析中采用多种方法的相互印证，如相似度
与聚类分析的印证；PCA 与聚类分析的印证。因此，
在中药质量评价中，代谢组学[19]分析与相似度分析具
有很大的互补性，并且提高了分析结果的可靠性。
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