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西洋参质量的化学模式识别
陕西师范大学化学 系 (西安 710 0 6 2) 刘谦光 ’ 陈战国 张茸听 宋晓凯 “
摘 要 运用 模糊动 态聚 类分析 法对来源于 美国 、 加 拿大及我 国的共 14 种 不同产地 的西洋参样
品质量进行 了模糊识别研 究 。 经与权威部 门认定的具有法定地 位的西洋参产地进行验证 、 核对 , 取
得 了较为一致 的结果 , 为西洋参的质量评价提供 了依据 。
关健词 西 洋参 化学模 式识别 模 糊动态聚类分析
S t u d i e s o n t h e Q u a l i t y o f A m e r i e a n G i n s e n g ( uP
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f y a n a l y s e
西 洋 参 为 五加 科 人 参 属 植 物 西 洋 参
尸 a n a x q u l’n q u ej 石l依 , L . 的干燥根 。 原产于美
国 、 加拿大 。 我国近年来 已引种成功 。 但其质
量受产地和生态环境影 响很大 , 为了指导西
洋参 的引种裁培及 防止 医 药市场的 以假 充
真 , 使对西洋参的综和鉴定和评价成为一个
巫待解决 的重要课题 。 我们根据西洋参与人
参有效成 分及药理活性基本相似的特点川 ,
参照人参质量 的有关评价指标 , 确定以 西洋
参中可溶性糖 、 总皂昔和微量元素 ( F e , C u ,
Z n
,
M n) 的含量作 为评价西洋参质量的化
学参数 (指标 ) , 采用模糊动态聚类分析方法
对具有代表性的不同地域 、 不 同生态环境 、 不
同土壤类型的 14 种西洋参 样品质量进行 了
模糊模式识别研究 , 并且将 所得分类结果与
文献 〔2一 5 〕报道的由我国卫生部 门认定的西洋
参产地西洋参核对 ,取得了满意的结果 。
l 样品 、 仪器与试剂
J Y 3 8 P L U S (顺序 型 ) 电感祸 合等 离子
体发射谱仪 ( 法国 ) ; 72 1 分光光度计 (上海第
三分析仪器厂 ) 。
所用试剂均为分析纯 ; 人参皂昔标准品
R e 由西安植物园王答琪先生提供 。
西洋参来源 : 吉林抚松 、 吉林左家 、 吉林
敦化 、 吉林通化 、 辽宁 、 黑龙江西洋参 (购 自吉
林 药材公司 ) ; 福建 、 加拿大 、 陕西留坝 、 陕西
汉中西洋参 购自陕西省药材公司 ; 北京怀柔 、
贵州 、 美国西洋参购自北京药材公司 ; 西安西
洋参由西安植物园提供 。 所用药材均为二级
品 , 4 年生 , 筛选 出长约 7 ~ s c m ,直径约 .1 5
一 Z c m 作测试用 。 所用药材均 由陕西师范大
学生物系黄可教授鉴定 。
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“ 吉林林 学院森林资源系
.
8 5 2
.
2 数据采集与化学参数选取
2
.
1 西洋参中可溶性糖的测定 : 按文献 e[] 配
制葡萄糖标准溶液 ,绘制标准曲线 。将测定结
果经 回 归 处 理 得 回 归 方 程 : A 一 0 . 0 0 6 2 +
0
.
0 4 2C
, r = 0
.
9 9 9 2
, 溶液浓度 在 3 一 1 7 产g /
m L 范围内与吸光度呈 良好线性关系 。
再按文献川的方法 , 处理 14 种产地西洋
参样品 , 测定各样品 2 0 倍稀释液还原糖吸光
度 、 还原糖与低聚糖吸光度 , 由回归方程确定
各自相应的浓度 。 按公式 :
还 原糖 含 量 ( % ) ~ ( 2 0 倍 稀 释 液浓 度 X ZO 只
2 5 O X I O
一 石
/样品重量 ) X I O O
低 聚搪 含量 (% ) ~ (总可 溶性 糖含量 一 还 原糖
含量 ) 只 0 . 9 5
式 中系 数 0 . 9 5 是 由于 低 聚糖 水解 时 吸收 了 1
分子水 「’ 〕 。
计算 出各样品可溶性糖 (低聚糖与还原
糖含量之和 )含量 ( % ) 。 结果见表 1 。
表 1 1 4 种不 同产地西洋参的化学参数
序号 产地 可溶性粉 总皂昔 Fe C u Zn M n
( % ) ( %) (卜g /g )
l 福建 3 . 10 8 . 70 49 . 5 5. 70 388 14 4 7
2 北京怀柔 5 . 62 6 . 37 118 8 . 7 955 40 . 9
3 美国 5 . 18 6 . 80 117 10. 0 824 37 . 0
4 吉林敦化 3 10 6 . 4 5 94 . 0 5. 70 310 14· 0
5 吉林抚松 4. 0 5 6. 23 94· 0 12· 0 871 36 . 0
6 辽宁 4 . 2 6. 25 154 5. 70 902 19 0
7 加拿大 4. 15 6. 80 162 3. 70 728 14· 0
O 黑龙江 4. 30 6. 37 138 5. 30 909 14 . 0
9 吉林通化 6. 01 7. 20 105 14 1100 58
10 西安植物园 4. 32 6. 35 105 3. 70 156 1 2 ]
11 吉林佐家 4. 18 6. 38 138 6. 90 235 16 . 0
12 陕西汉中 2. 62 6. 27 12 1 4. 50 695 18 . 0
13 陕西留坝 4 . 90 6. 36 56. 0 3. 70 733 4 3· 0
14 贵州 5 . 20 6. 30 68. 0 3 . 7 219 16 . 0
2
.
2 西洋参中总皂昔含量测定 : 按文献 s[] 配
制人参 皂昔 R e 标准溶液和绘制标 准曲线 ,
其 回 归方 程 为 : A 一 0 . 0 1 6 7 + 18 70 OC , r 一
0
.
9 9 9 9 (浓度 C 的单位为 m o l / L ) 。
参照 文献川 的方法制备 西洋 参样 品试
液 ,并采用薄层层析 一光度法测定西洋参 中总
皂昔的含量 。 总皂昔含量计算公式如下 s[] :
样 品总皂普 ( % ) -
望些堕竺塑翌哩兰.望里竺 样品提取液 ( m L ) x : 。一 3 、 1 。 。。
取样 t ( m g ) x l o 一 3一 X样品 t (m g ) 丫 1 0 一 810 0 式 中 1 0 0 0 为人参皂普 的分 子量闭 , 测定结果见表 1 。2 . 3 西 洋 参 中微 量 元 素 的 测 定 : 参 照 文献〔’ 0] 的方法对西洋参样品进行预处理 , 上机( IC P一 A E S ) 测定微量元素 F e , C u , Z n , M n含量 印g / g ) 。 操作条件为 : 功率 1 0 0 o w , 反射功率 S W , 工作条件 : 氢气 ( A r ) , 冷却气1 2 L / m i n ; 雾化气 0 . 4 L /m i n , 焦距 l m , 全息光栅 2 4 0 0 条 /毫米 ,发生器 4 0 . 6 8 M H z 。同时作一空白试验 ,测定结果见表 1 。
3 模糊相似矩阵 R 的构成
由于表 1 中各化学参数 (或称西洋参质
量指标 )的数据不是同一量纲 ,应先对这些原
始数据进行标准化 ,再参照文献的有关公式 ,
将数据压缩到 [ O , 1〕闭区 间内 ,按模糊动态聚
类分析方法的要求构造 出模糊关系 (或称模
糊相似 )矩阵 , 得到各样品间的相似程度 ir , j
i(
,
j一 1 , 2 , .3 · · … , 14 , 为西洋参样品个数 ) 。
该模糊关系矩阵如图 1 所示 。
由于该距阵是对称的 , 所以距阵中只列
0月I内h月任ōbQ口亡é左.八乙一了ù匀ù匀盆任4Cn月`q遨性孟生b任左J认..…0八目éeJQó900门左LA且ùbùQ`2523511.…o0n口né八é勺`8CJùl一了Qn介5八伪几J乙jqn`.…0CUn07Qé乙八,乙n己亡J匕CU63441235.…00八J工乃019SAQ`山53-034156.…00亡J八oj乙8月I己ō勺5302311.…00Qó,妇1月I5313:呻0ó了一乃0<5321.…0吁` 0 . 5 6U。 1 1 0 . 4 6U。 4 1 0 5 70 . 4 30 . 4 0
0 3 0
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1 5
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0
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图 1 模糊相似矩阵 R
《中 草药 》 1 9 9 9 年第 30 卷第 1 1 期 · 8 5 3 .
出对角线 以上部分 。
4 最大树的构成
模糊 聚类分析的实用价值很大 , 但是用
矩阵方法有一个缺点 , 就是从实际得出一矩
阵的时候 ,往往是 只满足 自反性和 对称性 ,而
不满 足传递 , 因此 只 能构 造 出模糊 相容矩
阵 , 而无法构造 出模糊等价矩阵 ,也就是实现
不了对西洋参的分类 。 然而 由模糊相容矩阵
构造 出新的模糊等 价矩 阵的工作 (称 为 “ 改
造 ” )过程是 比较麻烦的 , 往往工作量很大 , 需
要多次 自合成 。 为此 , 本文按文献 〕 ` 〕中模糊
聚类最大树法 , 直接 由模糊相似矩阵进行 聚
类 。 图 2 为经过模糊聚类最大树法处理 , 最后
得到的最大树 :
二0
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53
声{气 2 :
斌 矛
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X 一3 X 一
图 2 模糊聚类处理获得的最大树
从图 2 可 以看出 , 1 , 2 , 3 , 5 , 6 , 7 , 1 0 号样
品 聚为一类 ,包括美 国 、 加拿大西洋参质量最
佳 。 s , 9 , 1 2 , 1 2 , 1 3 号样品 聚为一类 , 包括陕
西留坝 、 陕西汉中 、 吉林通化 等产地西洋参 ,
质量优 良 。 4 , 14 号样品各成一类 , 这两类西
洋参质量欠佳 。
5 小结
5
.
1 本文运用模糊模式识别中的模糊动态
聚类分析方法对来源于 14 种不同产地西洋
参样品进行分类 , 结果令人满意 。 北京怀柔 、
吉林省产 区 、 陕西秦巴 山区栽培的西洋参是
由国家卫生部认定的 、 获得新药证书的药材 ,
其 内在质量及疗效是可信的 。 因此 , 原产于美
国 、 加拿大西洋参与北京怀柔 、 吉林抚松 、 西
安植物 园等划人质量最佳西洋参 ; 陕西留坝 、
陕西汉中 、 吉林通化 、 黑龙江等产地西洋参划
入质量优 良西洋参 ; 吉林敦化 、 贵州产西洋参
划入质量欠佳西洋参是符合客观实际的 。 以
上研究结果表明 , 对西洋参质量的化学模式
识别是成功的 , 所选取的化学参数是合理的 。
5
.
2 从 目前有关质量评价的报道来看 , 都是
将单纯测定西洋参样品中的某一种或某几种
生 物活性成分的含量高低作为评价西洋参质
量的指标 ,缺乏一定的科学性和全面性 。通过
选取西洋参的 多种 主要化学参数 ,利用模糊
聚类分析法 , 对西洋参的质量进行总合评价 ,
无疑体现评价结果的科学性和整体性 。
5
.
3 本文采用 由模糊相似 (关系 )矩阵直接
进行模糊聚类最大树法的聚类分析 , 免去了
繁琐 、 费时的计算步骤 , 具有一定的新颖性 。
因此 , 这种方法在其它贵重药材质量评价工
作中具有较大的实用价值 , 可以推广应用 。
参 考 文 献
1 胡 世林 . 中西 医结合杂志 . 1 9 90 , 1 0 ( l ) : 1 4
2 周 富荣 , 等 . 中国中药杂志 , 19 8 9 , 14 ( 1 0 ) : 15
3 傅世贤 ,等 . 中药材 , 19 9 2 , 15 ( 1 2 ) ; 3
4 徐景达 . 中西医 结合杂志 , 19 90 , ( 10 ) : 1
5 张 聪 , 等 . 上 海 中医 药杂志 , 1 9 9 1 , ( 10 ) : 4
6 袁晓华主编 . 植物生理生化实验 , 北京 : 高等教 育出版
社 , 19 8 3 : 2 10
7 华东 师范大学生物 系 . 植物生理实验室 . 北京 : 人 民
教育出版社 , 1 98 0 : 15 5
8 郭顺 星 , 等 . 中国药学杂志 , 19 9 1 , 2 6 ( 6 ) : 3 35
9 章观德 ,等 . 药学学报 , 19 8 3 , 1 8 ( 8 ) : 6 0 7
10 李玉珍 ,等 . 原子吸收分析应用手册 . 北京 : 科学技术
出版社 , 1 99 0 : 2 2 5 , 30 4
1 张 跃主编 . 模糊数学方法及其应用 . 北京 : 煤 炭工
业 出版社 , 1 9 9 2 : 8 6
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1 4 收稿 )
《中国民间疗法 》杂志 2 0 0 0 年征订启事
《 中国民间疗 法 》是由国家中医药管理局主管 ,中国中医药出版社与中国民间 中医 医药研究开发协会联合
主办的中央级期刊 , 国内外公开发行 。 辟 有老中医经验 、 独特疗法 、 秘方验法 、 专科临床 、 专病报道 、 民族医药 、
针灸 经络 、 推拿按摩 、 中西 医结合 、 养生保健 、 内病外治 、古方今用 、 家庭医生等栏 目 。 月刊 , 正文 48 页 , 每册定
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