氣相離子遷移譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量法快速鑒別不同產(chǎn)地連翹

李軍山 高晗 張浩

【摘 要】 目的：建立氣相離子遷移譜（GC-IMS）結(jié)合化學(xué)計(jì)量法快速鑒別連翹的產(chǎn)地的方法。方法：采用GC-IMS法測(cè)定15批連翹藥材中揮發(fā)性成分，運(yùn)用主成分分析、聚類分析不同產(chǎn)地連翹。結(jié)果：以α-蒎烯的量為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行聚類分析與主成分分析，可將不同連翹產(chǎn)地區(qū)分為3大類。判別分析進(jìn)一步以Fisher 判別函數(shù)的形式將陜西、山東、河南產(chǎn)地較準(zhǔn)確進(jìn)行區(qū)分。結(jié)論：GC-IMS結(jié)合化學(xué)計(jì)量法可快速、準(zhǔn)確鑒別連翹產(chǎn)地，研究結(jié)果也可為不同產(chǎn)地連翹的質(zhì)量評(píng)價(jià)提供科學(xué)的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 連翹;α-蒎烯;氣相離子遷移譜;聚類分析;主成分分析;產(chǎn)地

【中圖分類號(hào)】R284.1 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】 A ? ?【文章編號(hào)】1007-8517（2021）12-0047-04

Abstract：Objective To establish a method for rapid identification of forsythia by gas phase ion migration spectrum （GC-IMS） combined with stoichiometry. Methods GC-IMS method was used to determine the volatile components in 15 batches of forsythia，and principal component analysis and cluster analysis were used to analyze the volatile components in forsythia from different areas. Results By using the amount of alpha-pinene as the standard，cluster analysis and principal component analysis were applied.The samples can be divided into three categories. Discriminant analysis further distinguished the producing areas of Inner Shanxi，Shandong and Henan accurately by using Fisher discriminant function.Conclusion GC-IMS combined with stoichiometry can quickly and accurately identify the producing areas of forsythia，and the research results can also provide scientific basis for the quality evaluation of different producing areas of forsythia.

Keywords：Forsythia; Alpha Pinene; GC-IMS; Cluster Analysis; Principal Component Analysis; Origin

連翹為木犀科植物連翹Forsythia suspensa（Thunb.） Vahl的干燥果實(shí)。秋季果實(shí)初熟尚帶綠色時(shí)采收，除去雜質(zhì)，蒸熟，曬干，習(xí)稱“青翹”;具有清熱解毒、消腫散結(jié)、疏散風(fēng)熱等功效。連翹含有苯乙醇苷類、木脂素類、萜類與黃酮類等多種化學(xué)成分[1-2]。研究表明連翹具有多種藥理作用，如抗菌作用、抗病毒作用、抗炎作用和保肝作用等。

連翹主生于山坡灌叢、林下或草叢中，海拔250～2200 m。國(guó)內(nèi)除華南地區(qū)外其他各地均有少量栽培，以山西、陜西、河南產(chǎn)量最多。從主產(chǎn)區(qū)資源和歷史收購(gòu)情況來看，山西省約占全國(guó)的40%，河南占30%，陜西占20%左右，其余主要分布于湖南、湖北、寧夏、甘肅、河北、山東、遼寧等省。鑒于此，本研究收集陜西、山東、山西、河南4個(gè)省份的連翹（青翹）藥材15 批，以連翹中α-蒎烯作為指標(biāo)成分，采用GC-IMS（The Gas Chromatograph-Ion Mobility Spectrometer）法測(cè)定，比較研究聚類分析法、主成分分析法在連翹產(chǎn)地鑒別上的應(yīng)用。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 海能GC-IMS 分析儀，軟件為L(zhǎng)aboratory Analytical Viewer和GC×IMS Library Search，Sartorius CP225D 型分析天平（十萬分之一）。

1.2 試藥 甲醇為色譜純，水為六效蒸餾水。以α-蒎烯（批號(hào)HP299943）購(gòu)于辰光生物科技有限公司。15 批連翹藥材分別收集于陜西、河南、山西、山東4 省區(qū)，經(jīng)河北省藥檢所孫寶惠教授鑒定為：木犀科植物連翹Forsythia suspensa（Thunb.） Vahl的干燥果實(shí)，結(jié)果見表1。

2 方法與結(jié)果

2.1 色譜條件 載氣：高純度氮?dú)猓V柱溫度：75 ℃;遷移溫度：45℃;色譜柱為FS-SE-54-CB-1（15 m×0.53 mm），進(jìn)樣體積200 μL，頂空進(jìn)樣：孵育溫度75 ℃，孵育時(shí)間20 min，進(jìn)樣針溫度85 ℃，孵化轉(zhuǎn)速500 rpm，分析時(shí)間：40 min，條件見表2。

2.2 對(duì)照品溶液的制備 精密稱取α-蒎烯標(biāo)準(zhǔn)品，先用甲醇稀釋100倍后，再取1 mL，用水稀釋到1 ppm， 作為對(duì)照品溶液。

2.3 供試品的制備 取連翹藥材，粉碎，過3號(hào)篩，即得。

3 方法學(xué)研究

3.1 α-蒎烯重復(fù)性研究 取α-蒎烯對(duì)照品溶液，連續(xù)進(jìn)樣六針，譜圖如圖1所示。

3.2 線性關(guān)系考察 精密移取α-蒎烯對(duì)照品溶液適量，加水稀釋成100ppb、200ppb、300ppb、400ppb、500ppb的溶液，分別進(jìn)樣，以峰面積為縱坐標(biāo)（Y），濃度為橫坐標(biāo)（X），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，方程如下：y=2612x+95.381（R2=0.98）。如圖4所示。

3.3 樣品測(cè)定

3.3.1 重復(fù)性測(cè)定 取16批不同產(chǎn)地的連翹藥材，分別按“2.3”項(xiàng)下制備供試品，并按“2.1”項(xiàng)色譜條件下進(jìn)行測(cè)定，色譜圖如圖5、圖6所示。

3.3.2 數(shù)據(jù)處理

3.3.2.1 全色譜峰主成分分析 選取所有峰對(duì)所有樣品進(jìn)行PCA主成分分析，結(jié)果如圖7所示。

結(jié)果顯示，河南產(chǎn)地的連翹可以聚在一起，同時(shí)山東的樣品也和河南的樣品聚在了一起，下面選取特征峰對(duì)所有樣品進(jìn)行PCA分析。

3.3.2.2 特征峰主成分分析 選取特征峰對(duì)所有樣品進(jìn)行PCA主成分分析，結(jié)果如圖8所示。

結(jié)果顯示，河南的樣品、山東的樣品以及陜西的樣品均可以聚類，但是山西的連翹樣品非常分散，下面去除山西樣品進(jìn)行分析。

3.3.2.3 河南、山東、陜西全色譜峰主成分分析 選取所有峰對(duì)河南、山東以及陜西的連翹樣品進(jìn)行PCA主成分分析，結(jié)果如圖9所示。

3個(gè)產(chǎn)地的樣品都比較分散，下面選取特征峰對(duì)河南，山東以及陜西的連翹樣品進(jìn)行PCA分析。

3.3.2.4 河南、山東、陜西特征峰主成分分析 選取特征峰對(duì)河南、山東以及陜西的連翹樣品進(jìn)行PCA主成分分析，結(jié)果如圖10所示。

結(jié)果顯示，河南省、山東省以及陜西省的連翹樣品均可以很好地聚類。

4 討論

采用GC-IMS分析儀，樣品無需進(jìn)行前處理，只需將樣品粉碎后，以頂空進(jìn)樣方式便可快速進(jìn)行分析測(cè)定。線性關(guān)系考察時(shí)因范圍相對(duì)較窄，需逐步進(jìn)行稀釋和測(cè)定。

本實(shí)驗(yàn)采用GC-IMS對(duì)不同產(chǎn)地連翹進(jìn)行測(cè)定和研究，該P(yáng)CA模型樣品量較少，需增加樣品量對(duì)方法進(jìn)行驗(yàn)證。GC-IMS用于藥材含量測(cè)定的文獻(xiàn)很少，下一步需對(duì)定量方法進(jìn)行研究，以期找出適合藥材含量測(cè)定的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典[M].北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2015：170-171.

[2]KARPAS Z. Ion mobility spectrometry： a personalretrospective [J]. International journal for ion mobility spectrometry，2012，15（1）：1-8.

[3]BORSDORF H，MAYER T，EICEMAN G A，et al. Recent developments in ion mobility spectrometry[J].Applied Spectroscopy Reviews，2011，46（2）：472-521.

[4]劉憲云，季仁東，樊新巖，等.離子遷移譜在環(huán)境污染物檢測(cè)中的應(yīng)用 [J].原子與分子物理學(xué)報(bào)，2007，24（1）：163-167.

[5]程沙沙，陳創(chuàng)，王衛(wèi)國(guó)，等.一種基于離子遷移譜的氣相色譜檢測(cè)器及其應(yīng)用[J].色譜，2011，9（9）：901-907.

[6]KWAN C，ERICKSON R P，SMITHP A，et a1.Chemical warfare agent detection using GC-IMS：a comparative study [C].IEEE sensor journal，2010，10（3）：45l -460.

[7]MAKINEN M A，ANTTALAINEN O A ，SILLANPA M E T.Ion Mobility Spectrometry and Its Applications in Detection of Chemical Warfare Agents[J].Analytical chemistry，2010，82 （23）：9594- 9600.

[8]楊俊超，楊杰，曹樹亞，等.氣相色譜-離子遷移潛聯(lián)用技術(shù)的影響因素研究[J]現(xiàn)代科學(xué)儀器，2018，No.1，55-59.

[9]李淑靜，趙婷，葛含光，等. 氣相色譜-離子遷移譜應(yīng)用于橄欖油的摻假鑒別[J]食品研究與開發(fā)，2018，39（15）：109-116.

[10]GARRIDODELGADO R，DOBAOPRIETO M M，ARCE L，et al. Determination of volatile compounds by GC-IMS to assign the quality of virgin olive oil [J]. Food Chem，2015（187）：572-579.

[11]GARRIDO-DELGADO M，DOBAO-PRIETO M，ARCE L，et al. Ion Mobility Spectrometry versus Classical Physico-chemical Analysis for Assessing the Shelf Life of Extra Virgin Olive Oil According to Container Type and Storage Conditions and Miguel Valcaarce[J].Agricultural and food chemistry，2015，63（8）： 2179-2188

[12]GARRIDO-DELGADO R，ARCE L，VALC RCEL M. Multi-capillary column-ion mobility spectrometry： a potential screening system to differentiate virgin olive oils[J]. Anal Bioanal Chem，2012，402（1）：489-498

[13]呂世懂.GC-MS 結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法研究茶葉揮發(fā)性成分[D].昆明：昆明理工學(xué)，2014.

[14]陳通，陸道禮，陳斌. GC-IMS 技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法在食用植物油分類中的應(yīng)用[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2017，36（10）：1235-1239.

（收稿日期：2020-11-16 編輯：程鵬飛）