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Comparison research on FTIR fingerprint of Salvia priontis based on fourier transform infrared spectroscopy combined with multistatistical analysis

红外光谱结合多元统计方法的不同产地红根草红外指纹图谱比较研究



全 文 :  Guihaia  Aug. 2016ꎬ 36(8):937-942
http: / / journal.gxzw.gxib.cn
http: / / www.guihaia-journal.com
DOI: 10.11931 / guihaia.gxzw201411034
孔德鑫ꎬ 唐辉ꎬ 王满莲ꎬ 等. 红外光谱结合多元统计方法的不同产地红根草红外指纹图谱比较研究 [J]. 广西植物ꎬ 2016ꎬ 36(8):937-942
KONG DXꎬ TANG Hꎬ WANG MLꎬ et al. Comparison research on FTIR fingerprint of Salvia priontis based on fourier transform infrared spectroscopy com ̄
bined with multistatistical analysis [J]. Guihaiaꎬ 2016ꎬ 36(8):937-942
红外光谱结合多元统计方法的不同产地
红根草红外指纹图谱比较研究
孔德鑫ꎬ 唐  辉∗ꎬ 王满莲ꎬ 邹  蓉ꎬ 史艳财
( 广西植物功能物质研究与利用重点实验室ꎬ 广西壮族自治区中 国 科 学 院 广西植物研究所ꎬ 广西 桂林 541006 )
摘  要: 红根草为唇形科鼠尾带根全草植物ꎬ是著名的广西道地药材和常用中药ꎬ对白血病细胞有很强的抑
制作用ꎬ同时具有较强的抗菌活性和抗癌作用ꎬ主治菌莉、腹泻、肠炎、肺炎、急性咽喉炎、扁桃体炎、感冒等症ꎮ
为快速鉴别和评价不同产地中药红根草主要化学成分的差异ꎬ该研究利用红外光谱对不同产地红根草进行检
测ꎬ并结合主成分分析和聚类分析及载荷因子等方法对不同产地样本进行鉴别ꎮ 结果表明:(1)在 1 800~ 600
cm ̄1范围内ꎬ不同产地红根草根系在 1 727、1 635、1 551、1 513、1 442、1 373、1 255、1 154、1 036、795、776、690
cm ̄1等处均有较强的振动吸收ꎬ表明不同产地红根草主要化学组分构成比较相似ꎮ (2)红外指纹图谱结合主
成分和聚类分析结果表明ꎬ不同产地红根草化学成分的差异与地理位置有明显对应性ꎬ产地相近的地区红根
草化学成分的较似ꎬ产地较远的区域红根草化学成分差异较大ꎬ但两种方法检测结果均有自己的特征ꎮ (3)通
过 PCA载荷因子分析ꎬ可以得出比原始图谱更多的化学成分信息ꎬ对主成分聚类贡献较大的吸收峰主要表现
在 1 670、1 630、1 616、1 579、1 473、1 411、 1 159、1 129、1 082、1 042、1 000、972、946、913、891、806 cm ̄1附近ꎬ进
一步揭示出不同产地红根草化学成分差异主要是红根草内酯和甾醇类成分ꎬ以及主要有效成分红根草邻醌和
丹参酮类成分的差异ꎮ 该研究结果为红根草的引种栽培及良种选育研究提供了参考ꎮ
关键词: 红根草ꎬ 红外指纹图谱ꎬ 主成分分析ꎬ 化学成分ꎬ 不同产地
中图分类号: O657.33    文献标识码: A    文章编号: 1000 ̄3142(2016)08 ̄0937 ̄06
Comparison research on FTIR fingerprint of
Salvia priontis based on fourier transform infrared
spectroscopy combined with multistatistical analysis
KONG De ̄Xinꎬ TANG Hui∗ꎬ WANG Man ̄Lianꎬ ZOU Rongꎬ SHI Yan ̄Cai
( Guangxi Key Laboratory of Functional Phytochemicals Research and Utilizationꎬ Guangxi Zhuang Autonomous
Region and Chinese Academy of Sciencesꎬ Guangxi Institute of Botanyꎬ Guilin 541006ꎬ China )
Abstract: Salvia prionti Hance is a famous genuine medicinal materials in Guangxi and commonly ustilized in traditional
收稿日期: 2014 ̄11 ̄24    修回日期: 2015 ̄02 ̄27
基金项目: 广西科技重大专项计划项目(桂科重 1298001 ̄1 ̄3)ꎻ 广西自然科学基金(2013GXNSFBA019172)ꎻ 广西科技成果转化与推广计划项目
(桂科转 1346004 ̄29)ꎻ 桂林市科技攻关项目(20120105 ̄10)ꎻ 桂林市科技合作与交流项目(20140122 ̄4) [Supported by Key Planning Program of
Science and Technology in Guangxi (1298001 ̄1 ̄3)ꎻ Natural Science Foundation of Guangxi (2013GXNSFBA019172)ꎻ Guangxi Planning Program of Sci ̄
entific and Technological Achievement Tranformation and Promotion (1346004 ̄29)ꎻ Key Scientific and Technological Program of Guilin City (20120105 ̄
10)ꎻ Guilin Program of Scientific and Technological (20140122 ̄4)]ꎮ
作者简介: 孔德鑫(1980 ̄)ꎬ男ꎬ 河南信阳人ꎬ在读博士研究生ꎬ副研究员ꎬ主要从事药用植物资源与利用研究ꎬ(E ̄mail)kdx411sw@ 163.comꎮ
∗通讯作者: 唐辉ꎬ研究员ꎬ主要从事药用植物资源评价及良种选育研究ꎬ(E ̄mail)tang.tomhui@ yahoo.com.cnꎻth@ gxib.cnꎮ
Chinese medicine. It has strong antibacterial activity and anticancer effects and mainly used to cure bacillary dysenteryꎬ
diarrheaꎬ enteritisꎬ pneumoniaꎬ acute pharyngitisꎬ tonsillitisꎬ coldsꎬ etc. With the discovery of new effective components
and expansion of medicinal rangeꎬ S. prionitis has become a promising variety in the field of traditional Chinese medi ̄
cine. In order to rapidly identify and evaluate the differences of chemical composition in S. priontis which from different
original locationsꎬ we combined with the principal component analysis(PCA) and cluster analysis as well as loading fac ̄
tor analysisꎬ and used the fourier transform infrared spectroscopy(FTIR) to determinate the samples of S. priontis from
different original locationsꎬ so that it could be effective to find out the main chemical composition information of PCA
cluster variations and rapidly authenticate the quality of different samples. The results indicated as follows: (1) The fin ̄
gerprints of bands from 1 800 to 600 cm ̄1 showed that the all samples of S. priontis had similar absorbance bands such as
1 727ꎬ1 635ꎬ1 551ꎬ 1 513ꎬ 1 442ꎬ 1 373ꎬ 1 255ꎬ 1 154ꎬ 1 036ꎬ 795ꎬ 776ꎬ 690 cm ̄1ꎬ which indicated that the chemical
compositions of S. priontis in different original locations were still relatively stable. (2) Based on the vibrational charac ̄
teristics of FTIR fingerprints in differernt samplesꎬ the classification of principal composition and cluster analysis results
showed that the relationship of chemical component of each S. priontis had significant correspondence with their geo ̄
graphical location and environment climatic conditions. In the near classꎬ the chemical components were similar to each
otherꎬ on contraryꎬ the chemical component of S. priontis among in far class had obvious differences. So these two meth ̄
ods were both able to quckly identify S. priontis in different original locationsꎬ whileꎬ the two methods had individual
characteristics. (3) According to the PCA loading factor analysisꎬ more chemical components could be out found com ̄
pared to the orgianl FTIR fingerprints among the different detected samplesꎬ and the absorption bands could also be
quickly found outꎬ which were significant contributed to the classification of principal components and cluster analysis.
Among all the absorbtion bandsꎬ the bands arounds 1 670ꎬ 1 630ꎬ 1 616ꎬ 1 579ꎬ 1 473ꎬ 1 411ꎬ 1 159ꎬ1 129ꎬ 1 082ꎬ
1 042ꎬ 1 000ꎬ 972ꎬ 946ꎬ 913ꎬ 891ꎬ 806 cm ̄1were obviously correlated to the classfication of PCAꎬ among whichꎬ five
bands were from saprorthoquinone and tanshinoneꎬ six bands were from prioket ̄olactoneꎬ sterols components. Thereforeꎬ
the differences of FTIR fingerprints in S. priontis from different original locations were mainly due to the differences of
some chemical composition and concentration including prioketolactoneꎬ sterols componentsꎬ saprorthoquinone and tan ̄
shinone. The method of this resarch is simpleꎬ quick and undamagedꎬ and can be used to quickly identify and evaluate
the quality of S. priontis from different original locations. At the same timeꎬ the present study will provide reference for
cultivation and well ̄bred breeding work of S. Priontis.
Key words: Salvia priontisꎬ FTIR fingerprintꎬ principal component analysisꎬ chemical compositionꎬ different
original locations
    红根草(Salvia priontis)为唇形科(Labiatae)黄
埔鼠尾植物的带根全草ꎬ是民间常用草药(唐辉等ꎬ
2008)ꎮ 其植株体内含有红根草邻醌( saprorthoqui ̄
none)ꎬ丹参酮 ( tanshinone) Ⅰ、ⅡAꎬ隐含丹参酮
(cryptotanshinone)ꎬ红根草内酯(prioketolactoneꎬl)、
新红根草酮(neoprionitoneꎬ2)、二氢异丹参酮 I (di ̄
hydroisotanshinone Iꎬ3) 等多种化学成分 (张金生
等ꎬ1995ꎻ杨保津等ꎬ1988)ꎮ 其有良好抗菌解毒、清
热除湿作用ꎬ主治菌莉、腹泻、肠炎、肺炎、急性咽喉
炎、扁桃体炎、感冒等症状ꎬ是桂林三金药业集团生
产复方红根草片的主要原料ꎮ 近年来ꎬ以红根草为
原料生产的系列药物在抗肿瘤细胞和白血病细胞有
很强的抑制作用 ( Lang et alꎬ 2005ꎻ Zhou et alꎬ
2008)ꎮ 随着红根草研究的不断深入和推广ꎬ已成
为中药领域具有重要开发潜力的品种ꎮ 目前ꎬ关于
红根草研究ꎬ主要集中在化学成分 (林隆泽等ꎬ
1990ꎻ黄秀兰等ꎬ1990)、药理药效(张锋等ꎬ2003ꎻ乐
秀芳等ꎬ1992)、组织培养与快速繁殖(唐凤鸾等ꎬ
2006ꎻ付传明等ꎬ2007)等方面ꎮ 与其他药材相比ꎬ
红根草的研究尚处于基础阶段ꎬ鲜见有对不同分布
区域ꎬ不同生长环境条件下红根草化学成分的差异
进行比较研究ꎮ
当前ꎬ以红根草为原料相关企业仍以野生资源
为主ꎬ生产中药材来源混杂ꎬ质量参差不齐ꎮ 这些因
素严重影响红根草的临床应用和推广ꎬ要使红根草
资源得到有效保护及可持续利用ꎬ急需开展野生资
源调查及药材质量评价研究ꎮ 傅里叶红外光谱
(FTIRꎬFourier Transform Infrared Spectroscopy)技术
是利用分子振动跃迁吸收原理ꎬ在“指纹区”丰富的
官能团吸收特征ꎬ能反映不同药材主要化学成分信
839 广  西  植  物                                  36卷
息ꎬ利用这些信息与化学计量学方法相结合ꎬ进行中
药材的产地鉴别和质量分析具有更高的效率(袁玉
峰等ꎬ2011ꎻ张磊等ꎬ2010)ꎮ 本研究针对红根草存
在的问题ꎬ在对不同产地红根草进行红外光谱鉴定
的基础上ꎬ采用化学计量学的方法ꎬ主要包括主成分
分析和聚类分析等ꎬ尝试对不同产地红根草样本进
行快速鉴别ꎬ分析 PCA 模型中的载荷因子ꎬ找出造
成不同来源红根草质量差异的化学成分ꎬ为红根草
药材质量快速评价和优良种质筛选提供简便以及操
作性强的新手段ꎮ
1  材料与方法
1.1 材料收集方法
红根草样品均为野生ꎬ分别选择江西省宜春市
奉新县(产地 A)和靖安县(产地 B)ꎬ抚州市南丰县
(产地 C)和新余市(产地 D)ꎬ广西壮族自治区贺州
市钟山县(产地 E)ꎬ桂林市临桂县(产地 F)等 6 个
具有地域代表性的红根草全株ꎮ 样品均经广西植物
研究所韦发南研究员鉴定为红根草植物ꎮ 每个聚群
相隔 2 m随机选 15个不同点ꎬ每个点随机采集 5株
生长较一致的红根草全株ꎬ洗净泥沙ꎬ带回实验室ꎬ
55 ℃干燥 48 h至恒重ꎬ将每个产地的样品制成干燥
细粉 15 份ꎬ粉碎后分别过 200 目筛ꎬ储存于干燥器
里备用ꎮ
1.2 检测方法
样品采集:光谱扫描范围为 4 000~400 cm ̄1ꎬ分
辨率为 4 cm ̄1ꎮ 每个片累积扫描次数 32 次ꎬ扫描时
扣除 H2O 和 CO2的干扰ꎮ 样品采集前处理:每个样
品精确称取 1.0 mgꎬ每个聚群共称量 15 份样品ꎬ分
别与 200 mg 溴化钾(碎晶)混合研磨充分均匀ꎬ制
成透明样品锭片ꎮ 为增加聚类分析的清晰度ꎬ取每
个产地 15个样品任意 3锭片平均值为一个数据点ꎬ
最后每个产地综合以 5 个数据进行分析ꎬ6 个产地
共以 30个数据进行聚类分析ꎮ
1.3 仪器及数据处理
傅里叶变换红外光谱仪ꎬ Nicolet 6700 (美国
Thermo Nicolet 公司)ꎬ电子天平 XSI05DU(梅特勒 ̄
托利多仪器公司)ꎮ 空气相对湿度 35%左右ꎬ温度
25 ℃ 左右ꎮ 利用 OMNIC 8.0软件采集并获得原始
光谱数据ꎬ进行基线校正ꎬ五点移动平均平滑后ꎬ导
入 SPSS 18.0 和 Unscrambler 10.0 进行聚类分析和
主成分分析ꎮ
2  结果与分析
2.1 不同产地红根草化学成分的 FTIR表征比较分析
从图 1 可以看出ꎬ不同产地红根草根系在
1 727、1 635、 1 551、 1 513、 1 442、 1 373、 1 255、
1 154、1 036、795、776、690 cm ̄1等处均有较强的振动
吸收ꎮ 1 727 cm ̄1左右为 C = O 的振动吸收ꎬ1 635
cm ̄1附红根草邻醌 C = C 特征吸收(吴立军ꎬ2006ꎻ
吴瑾光ꎬ1994)ꎮ 1 551、1 516 cm ̄1为醌类化合物 C=
C骨架振动ꎬ1 442 cm ̄1附近为可能是 C ̄H弯曲振动
吸收及 C ̄O伸缩振动吸收峰(翁诗甫ꎬ2005)ꎮ 这些
振动特征与红根草化学成分存在红根草邻、醌丹参
酮Ⅰ、ⅡAꎬ隐含丹参酮ꎬ新红根草酮、二氢异丹参酮
I 等多种醌类物质较吻合ꎮ 1 373 cm ̄1主要是 CH3对
称吸收振动ꎬ1 300 ~ 950 cm ̄1是各类 C ̄O 伸缩振动
吸收ꎮ 776 cm ̄1等为红根草根系中含有甾醇、多糖和
苷类等化合物的振动吸收(翁诗甫ꎬ2005)ꎮ 说明红
根草化学成分中也有较多的甾醇及多糖和红根草内
酯类物质ꎮ 通过比较平均光谱ꎬ发现不同产地红根
草样品化学成分丰富且多样ꎮ 因此ꎬ特在 1 800 ~
600 cm ̄1间ꎬ每隔 4个波数ꎬ选取一个吸光度值ꎬ用主
成分分析法和聚类分析法对不同样品的光谱特征进
行聚类分析ꎮ
图 1  不同产地红根草根系红外光谱图
Fig. 1  Spectra of S. priontis root from different original locations
2.2 不同产地红根草根系红外光谱特征的 PCA 模
型构建与分析
利用 Unscreamber10.0 对不同产地红根草根系
1 800~ 650 cm ̄1范围内的指纹特征光谱建立主成分
分析模型进行分析ꎮ 图 2为不同产地红根草根系的
9398期        孔德鑫等: 红外光谱结合多元统计方法的不同产地红根草红外指纹图谱比较研究
主成分得分散点图ꎬ其中除了 A 产地样品能够在二
维散点图上独立分布外ꎬ其他各产地测试样品混淆
在一起ꎬ很难区分ꎮ 在对原始变量数据进一步利用
一介导数处理、SNV 标准归一化处理后ꎬ各产地测
试样品均能得到区分ꎬ分别单独聚在一个特定区域
(图 3)ꎮ 主成分 PC1、PC2、PC3 得分的散点图上ꎮ
第一主成分的方差贡献率为 59%ꎬ第二主成分的方
差贡献率为 20%ꎬ前三主成分的累积贡献率为
85%ꎬ只有 15%的化学成分信息丢失ꎬ所以ꎬ前三个
PCA成分基本可以反映不同产地化学成分信息ꎮ
在二维散点图上ꎬ可以看出不同产地红根草化学成
分的产地差异性ꎮ 整体上看ꎬ广西壮族自治区和江
西省各产地样品明显聚为两类ꎬ广西钟山县(E)和
广西临桂县(F)ꎬ产地相距最近ꎬ在二维图上的距离
也最近ꎬ两产地测试样品分别聚集在第三象限ꎬ各产
地单独聚为一类ꎻ江西省各产地相距较远ꎬ虽然各产
地测试样品均能单独聚为一类ꎬ但由于各产地实际
距离较远ꎬ他们的散点图上分布也较散ꎮ 特别是ꎬ江
西省吉安市(A)和抚州市(C)相距较远ꎮ
图 2  不同产地红根草样品第一、二主成分
(PC1ꎬPC2)ꎬ二维得分散点图 
Fig. 2  Two dimension scattered scores plot of PC1 and
PC2 of S. priontis samples from different original locations
2.3 不同产地红根草根系 FTIR特征的聚类分析
本研究基于欧式距离ꎬ运用 SPSS16.0 对不同产
地测试样品的红外光谱平均图谱进行分析ꎬ得到表
征 6 个不同地区红根草化学成分的树状图(图 4)ꎬ
当欧式距离系数 d≤5 时ꎬ可划分为 6 个表征群ꎬ6
个产地分别单独聚为一类ꎬ当欧式距离系数在 6 
Symbol | @ @ d≤11 时ꎬ可分为 3 个表征群ꎬ广西钟
山和广西临桂县由于它们海拔和环境条件相似ꎬ化
图 3  不同产地红根草样品的一阶导数后主成分
PC1与 PC2的二维得分散点图
Fig. 3  Two dimension scattered scores plot of PC1 and PC2
of S. priontis samples from different original locations
after first derivative and SNV processing
学成分的特征光谱较相似ꎬ居群间的距离系数最小ꎬ
首先聚在一起ꎬ结果与 PCA模型中样品投影规律一
致ꎮ 同时在聚类图中更加清晰地区分江西省各产地
样品化学成分差异信息ꎬ江西省宜春市和抚州市采
集的样品均在山南坡ꎬ阳光充足ꎬ化学成分较相似ꎬ
首先聚为一类ꎬ然后再与距离较近的新余市样品聚
在一起ꎬ最后与较远距离的吉安市样品聚在一起ꎮ
由于吉安市居群主要生长在松树林下ꎬ环境条件相
对阴生ꎬ故与其他产地化学成分差异较大ꎮ
2.4 不同产地样品的 PCA 鉴别模型中的载荷因子
特征分析
由图 5可知ꎬ通过 PCA载荷因子图可以得出比
原始图谱更多的化学成分信息ꎮ 在图 1中一些宽吸
收峰掩盖的化学成分信息ꎬ在图 5 中可以明显看出
其振动强弱ꎮ 如图 1原始图谱中 1 700 ~ 1 551 cm ̄1
仅体现出 1 635 cm ̄1附近的宽吸收峰ꎬ而在图 5
1 670、1 642、1 616、1 579、1 551 cm ̄1等处的附近均
有明显吸收峰ꎬ体现了红根草根系中红根草邻、醌丹
参酮Ⅰ、ⅡAꎬ隐含丹参酮ꎬ新红根草酮、二氢异丹参
酮 I等醌类成分 C =OꎬC = C 等官能团的特征吸收ꎮ
在 1 200-900 cm ̄1附近代表多糖ꎬ甾醇等物质 C ̄O
伸缩振动ꎬ以及脂肪醚、酯类、酸酐类 C ̄O ̄C 基团特
征吸收在原始图谱中化学成分重叠严重ꎬ在图 1 中
仅表现在 1 036 cm ̄1附近的吸收峰ꎬ而在载荷图中
(图 5)却能在 1 159、1 129、1 092、1 041、1 025、
1 008、1 000、 974、 904 cm ̄1等处显示差异ꎮ 通过
049 广  西  植  物                                  36卷
图 4  不同产地红根草样品红外指纹图谱聚类分析
1 ̄5ꎬ5 ̄10ꎬ11 ̄15ꎬ16 ̄20ꎬ21 ̄25ꎬ25 ̄30分别代表产地 AꎬBꎬCꎬDꎬEꎬFꎮ
Fig. 4  Spectra cluster of S. priontis samples from different
original locations  1 ̄5ꎬ 5 ̄10ꎬ 11 ̄15ꎬ 16 ̄20ꎬ 21 ̄25ꎬ 25 ̄30
represent origin AꎬBꎬCꎬDꎬE and Fꎬ respectively.
PC1ꎬPC2(图 5:AꎬB)的载荷因子分析ꎬ发现对光谱
聚类起主要作用的吸收峰位主要分布在 1 200~800
cm ̄1间ꎬ分别为 1 159、1 129、1 082、1 042、1 000、
972、946、913、891、806 cm ̄1ꎮ 这说明在红根草根系
中 C ̄O ̄C、C ̄O 和 C ̄C 伸缩振动对不同产地样品的
主成分聚类有较大贡献率ꎬ这些差异在化学成分上
应表现为红根草根系中红根草内酯、甾醇等成分受
到不同产地环境条件影响的结果ꎮ 通过对 PC3ꎬ
PC4(图 5:CꎬD)的载荷因子分析ꎬ发现1 670 ~ 1 400
cm ̄1附近的吸收明显增加ꎬ其载荷绝对值明显增大ꎬ
其中 1 670cm ̄1代表红根草中红根草邻醌、丹参酮类
及隐丹参酮等醌类成分 C = O 的特征吸收峰ꎮ
1 630、1 616、1 579、1 473、1 411 cm ̄1附近是红根草
邻醌等醌类成分芳环 C=C骨架振动吸收ꎮ 因此ꎬ红
根草不同产地化学成分差异主要体现在红根草内酯、
甾醇及脂溶性成分如红根草邻醌及丹参酮类成分上ꎮ
3  讨论与结论
各样品的红外吸收振动特征能反映红根草化学
成分存在红根草邻、醌丹参酮Ⅰ、ⅡAꎬ隐含丹参酮ꎬ
新红根草酮、二氢异丹参酮 I 等多种醌类物质特征
吸收ꎮ 但各测试样品一维原始吸收图谱较相似ꎬ有
些信号较弱的官能团被遮掩ꎬ而这些被遮掩的成分
往往是其药效作用的主要成分ꎮ 因此ꎬ为了更加清
楚分析不同产地红根草化学成分受环境条件影响的
差异性ꎬ本研究利用主成分和聚类分析等化学计量
学方法ꎬ对各测试样品化学成分的红外图谱进行处
理和分析ꎮ
主成分分析是一种通过降维的无监督的模式识
别方法ꎬ运算简单效率高(黄庶识等ꎬ2011)ꎮ 近年
来ꎬ利用红外光谱结合主成分分析、聚类分析进行中
药材快速鉴别的方法在药用植物资源评价中应用也
越来越多ꎮ 袁玉峰等(2011)利用傅里叶变换红外
光谱仪建立主成分分析鉴别模型成功快速鉴定了 6
个不同产地黄柏ꎬ唐辉等(2012)利用 FTIR 技术结
合 PCA模型和 SIMCA方法对不同产地地枫皮药材
进行检测ꎬ并且利用在 PCA 分析基础上ꎬ运用载荷
因子对不同产地的地枫皮药材化学成分进行分析ꎮ
不同产地样品中芳香类物质差异主要体现在槲皮素
含量的不同ꎮ 李超等(2014)利用红外光谱方法对 4
个省份ꎬ46份中药通关藤进行测定ꎬ运用主成分分
析、聚类分析等化学计量学方法从不同的角度对中
药通关藤进行了鉴别和分析ꎮ 因此ꎬ红外光谱结合
现代化学计量学在中药材产地鉴别ꎬ质量评价等研
究中具有重要的应用价值ꎮ
在本研究中ꎬ利用主成分分析和聚类分析方法
同样可以对不同产地红根草进行快速鉴定ꎬ广西壮
族自治区和江西省各产地的红根草样品由于受不同
环境条件影响明显聚为两类ꎬ广西钟山县(E)和广
西临桂县(F)ꎬ产地相距最近ꎬ在二维图上的距离也
最近ꎬ江西省各产地相距较远ꎬ虽然各产地测试样品
均能单独聚为一类ꎬ但由于各产地实际距离较远ꎬ他
们的散点图上分布也较散ꎮ 特别是江西省吉安市
(A)和抚州市(C)相距较远ꎬ在主成分和聚类分析
的图谱中均得到明显区分ꎮ 此结果与张磊(2010)
研究不同产地黄芪的结果比较一致ꎮ
载荷因子( loading)是主成分分析中重要变量
贡献的集合ꎬ其载荷因子的振动特征与分析材料中
化学成分对主成分的贡献密切相关ꎬ因此分析载荷
因子特征可以更有效地揭示样品原始光谱中更多的
化学成分信息ꎮ 袁玉峰等(2011)在主成分基础上ꎬ
通过载荷因子分析ꎬ指出不同产地黄柏差异主要体
现在蛋白质、 糖类、 脂类、 生物碱类、 黄柏甾醇类、
黄柏内酯、黄柏酮、黄柏酮酸八种物质成分上体现ꎮ
王燕等(2012)通过主成分载荷因子分析表明ꎬ 不同
1498期        孔德鑫等: 红外光谱结合多元统计方法的不同产地红根草红外指纹图谱比较研究
图 5  不同产地红根草主成分鉴别模型的载荷因子
Fig. 5  Loading factors of principal component analysis identification model of S. priontis
samples from different original locations
产地淡菜醇提物的差别主要体现在不饱和脂肪酸和
磷脂的含量上ꎮ 本研究通过主成分载荷因子分析表
明ꎬ受不同环境条件影响ꎬ不同产地红根草化学成分
差异主要表现为红根草内酯、甾醇及脂溶性成分如
红根草邻醌及丹参酮类成分ꎮ 因此ꎬ本文运用红外
光谱和主成分分析模型、聚类分析及主成分分析的
载荷因子ꎬ可以快速对不同产地红根草药材进行鉴
定和评价ꎬ同时指出了不同产地红根草指纹图谱差
异的主要化学成分ꎬ研究结果可对不同产地红根草
药材质量评价提供参考ꎬ对红根草的引种栽培及良
种选育研究工作有一定指导意义ꎮ
参考文献:
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