赵立子， 金 钺， 韩晓敏，2， 褚庆龙， 魏建和*

（1.中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所，北京100193；2.燕山大学，河北秦皇岛066004）

北京、河北地区荆芥挥发油的GC特征图谱

赵立子1， 金 钺1， 韩晓敏1，2， 褚庆龙1， 魏建和1*

（1.中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所，北京100193；2.燕山大学，河北秦皇岛066004）

目的建立北京、河北地区不同品种荆芥挥发油的GC特征图谱。方法GC-FID法测定挥发油的乙酸乙酯萃取液，并对其进行相似度评价、聚类和主成分分析。结果40批荆芥样品的GC特征图谱中有10个共有峰，通过欧式距离可归为4类，即中荆1号、中荆2号、安国荆芥和玉田荆芥。结论该图谱能可靠地鉴定荆芥的品种，可用于其质量控制。

荆芥；品种；挥发油；GC；特征图谱

荆芥为唇形科植物荆芥Schizonepeta tenuifolia（Benth.）Briq.的干燥地上部分，为中国八大祁药之一，是中医临床常用解表药物［1］，具有解热、镇痛、抗炎、抗病原微生物、止血和抗氧化等作用［2-3］，常用于治疗感冒发热、头痛、咽喉肿痛等。荆芥的化学成分种类较多，主要是挥发油类、苷类、单萜类、酚酸类和黄酮类等，其中最主要的是挥发油类。文献 ［4］报道，荆芥挥发油中含有29种成分，主要是（+）-胡薄荷酮 （占29% ～ 32%）和薄荷酮 （占14%～15%）等单萜类化合物，也是其发挥药理作用的主要成分。荆芥原为野生，现临床上所应用的多为人工栽培，市场上主要流通的是河北安国、玉田等地的生产种质。由于长期自种自繁和不科学引种，导致群体混杂、种质退化，影响了荆芥药材的产量和品质。魏建和［5］通过选择不同特点优良单株自交纯化开始系统选育，4年后最终获得新品种 “中荆1号”和 “中荆2号”，具有有效成分含有量高、外观性状好和抗病性强等优点，在示范种植时深受药农喜爱，种植面积逐年增加，前景广阔。

中药特征图谱是中药整体性的化学表征，能反映其全面的化学信息，为近年来中药质量控制方法的一个研究热点［6］。张丽等［7］对河北安国荆芥进行指纹图谱分析，建立了荆芥穗挥发油HSGC指纹图谱；钱雯等［8］利用HPLC法，对江苏、山西、安徽等不同产地的荆芥建立了指纹图谱。然而，这些研究或未针对不同品种进行鉴定，或实验样本并非市场大量流通品种，并且未对近期出现的新品种进行收录。本实验选取了新品种荆芥和市面上流通的主要生产种质，采用气相色谱方法 （GC），对来源于北京、河北地区40批次不同品种的荆芥样品进行测定，建立了其GC特征图谱。同时，应用SPSS 20.0统计软件，对数据结果进行了系统聚类和主成分分析，取得了比较理想的分析结果，为荆芥药材的品种鉴定和质量控制提供了参考。

1 仪器与材料

Agi1ent7890A气相色谱仪，包括自动进样器（G4513A）、FID检测器、化学工作站（美国Agi-1ent公司）；Sartorius BP211D分析天平（十万分之一，北京赛多利斯仪器系统有限公司）。

薄荷酮、胡薄荷酮对照品 （中国药品生物制品检定所，批号分别为111705-201105、111706-201205，纯度＞99.8%）。乙酸乙酯为色谱纯 （德国Merck公司）；蒸馏水、双蒸水 （自制），所有试剂均经0.22μm微孔滤膜过滤。40批荆芥药材见表1，均于6月播种，在10月花序下部2/3结籽时采收，除去杂质后阴干、粉碎，过2号筛。

表1 40批荆芥样品Tab.1 Forty samples of S.tenuifolia（Benth.）Briq.

2 方法与结果

2.1 色谱条件 Agi1ent HP-5石英毛细管柱（30 m×0.32 mm，0.25μm）；进样口温度230℃；检测器温度300℃，升温程序为初始温度65℃，以3℃/min速率升至90℃，再以2℃/min速率升至115℃，最后以40℃/min速率升至280℃，保持5 min；恒流模式；体积流量为1.5 mL/min；载气为氮气；不分流进样，进样量1μL。

2.2 对照品溶液的制备 取胡薄荷酮237.63 mg，置于25mL量瓶中，加乙酸乙酯至刻度，摇匀后静置，即得质量浓度为9.505 2 mg/m L的胡薄荷酮标准溶液。然后，精密称取薄荷酮93.87 mg，置于25 mL量瓶中，加乙酸乙酯至刻度，摇匀后静置，即得质量浓度为3.754 8 mg/mL的薄荷酮标准溶液。

精密吸取上述两种标准溶液适量，配制成质量浓度分别为95.05和187.74 mg/L的对照品溶液。

2.3 供试品溶液的制备 按照 《中国药典》2010年版一部中荆芥挥发油的含有量测定方法 （甲法，附录XD），对药材进行处理。精密称取荆芥样品粉末适量，置于圆底烧瓶中，加入蒸馏水，连接挥发油提取器，自提取器上端加蒸馏水至溢流入烧瓶为止，并研究了水蒸气蒸馏法提取荆芥挥发油的不同因素对其得率的影响，以药材料液比、浸泡时间、提取时间等因素为考察指标，设计了L9（33）的正交试验。结果表明，提取时间对荆芥挥发油得率的影响最大，其次是料液比，而浸泡时间影响最小。综合费效比，决定提取方法为料液比10∶1、浸泡时间2 h、提取时间3 h，停止加热后冷却，取挥发油层，再经无水硫酸钠干燥后即得淡黄色透明油状物。

2.4 方法学考察

2.4.1 精密度 精密称取供试品 （S21）适量，按照 “2.3”项下方法制备供试品溶液，在 “2.1”项色谱条件下连续进样6次，记录色谱图，计算各色谱峰的相对保留时间和相对峰面积。结果显示，各色谱峰相对保留时间RSD均小于1%，相对峰面积RSD均小于3%，说明仪器精密度良好，符合特征图谱研究要求［9］。

2.4.2 重复性 精密称定同一供试品 （S10）6份，每份30 g，按照 “2.3”项下方法制备供试品溶液，在 “2.1”项色谱条件下检测，分别对各色谱峰的相对保留时间及峰面积进行考察。结果发现，各色谱峰相对保留时间RSD均小于1%，相对峰面积RSD均小于3%，说明该方法重复性良好，符合特征图谱研究要求。

2.4.3 稳定性 将同一供试品溶液 （S29）在“2.1”项色谱条件下分别于0、2、4、8、12、24 h进样分析，计算各色谱峰相对保留时间和相对峰面积。结果，各色谱峰相对保留时间RSD均小于1%，相对峰面积的RSD均小于3%，说明24 h内供试品溶液的稳定性良好，符合特征图谱研究要求。

2.5 样品测定 将40批荆芥药材样品按照“2.3”项下方法制备供试品溶液，在 “2.1”项色谱条件下依次进样进行检测，记录色谱图及峰面积。通过比较各样品的GC色谱图后发现，各批次荆芥样品的出峰时间基本一致，其中峰面积较大的共有特征峰有10个，见图1。在相同色谱条件下，将标准品溶液进样分析，并与样品特征图谱中相应的色谱峰进行比较，结果确定样品共有特征峰中的峰5为薄荷酮，峰8为胡薄荷酮。

图1 40批荆芥共有模式图图谱Fig.1 Standard fingerprint chromatogram of 40 batches of sam ples

2.6 特征图谱的建立及模式识别分析

2.6.1 特征图谱的建立及相似度评价 将40批样品色谱图导入 《中药色谱指纹图谱相似度评价系统2004A版》，选取 “时间窗宽度”为0.10 min，对照图谱的生成方法为 “中位数”，经多点校正和自动匹配后，得到对照图谱。然后，将该图谱与40批样品色谱图导入 《中药色谱指纹图谱相似度评价系统2004B版》，得到样品与对照图谱的匹配图，并计算出两者的相似度。由图可知，相同品种荆芥具有较高的相似度，而不同品种荆芥的相似度有差异，结果见表2和图2。

表2 40批荆芥样品相似度Tab.2 Sim ilarities of 40 batches of S.tenuifolia（Benth.）Briq.

2.6.2 聚类分析 将40批荆芥样品中的10个主要色谱峰的单位质量药材峰面积进行量化，结果得到40×38阶的数据矩阵。所有数据经标准化处理后，应用 SPSS软件 （20.0版）进行聚类分析（HCA），选择系统聚类方法，采用Between-group 1inkage法，以欧式距离（Euc1ideandistance）为测量距离作出树状图，见图3。

图2 40批样品GC特征图谱Fig.2 GC fingerprint chrom atogram of 40 batches of sam p les

图3 40批样品聚类分析图Fig.3 Dendrogram of hierarchical cluster analysis of 40 batches of sam p les

由图可知，40批样品聚为4组，不同品种的荆芥各聚为一组，分别为中荆1号、中荆2号、安国荆芥和玉田荆芥。而且，它们之间距离较远，独立性较高，说明聚类分析对相同品种的荆芥有很高的识别能力。其中，市场上主要流通的的安国产和玉田产荆芥关系较近，而新品种 “中荆1号”和“中荆2号”与这两个品种关系稍远，并且 “中荆2号”欧式距离大于 “中荆1号”。

2.6.3 主成分分析 运用SPSS软件，对40批荆芥样品进行主成分分析 （PCA），将原始数据矩阵经标准化处理后进行运算。结果，由碎石图 （图4）可知，特征值在1以上的主成分有2个，以此为提取标准，可得到2个主成分，累计贡献率达到81.83%，说明只需保留这2个主成分就能了解原始数据的大部分信息内容。另外，根据主成分因子得分，可得到样品散点图 （图5），从中可以看出，40批荆芥样品被分为4个区域，与聚类分析结果基本一致。

图4 主成分碎石图Fig.4 Scree plot of principal constituents

图5 40批荆芥药材主成分分析（PCA）得分图Fig.5 Scores plot of PCA of 40 S.tenuifolia（Benth.）Briq.samples

图5显示，样品S8、S9及S20与各自类群有所偏离，其中，S8和S9属于 “中荆1号”种质，而S20属于 “中荆2号”种质。以上3个样品均来源于北京周边地区，与河北传统产区样品相比，其产地、种植环境和种植方式均有所不同。北京地区的种植为山地林果间作模式，播种期与收获期均晚于河北地区15～20 d，种植方式也有差异。中药材内在品质是由品种的遗传特性、特定的生态环境、成熟的栽培与加工技术等因素共同作用的结果。文献研究表明［10-12］，产地、遗传因子、生态因子和栽培措施等因素会对中药材的有效成分产生影响，从而造成不同来源中药材之间的差异。因此，笔者认为上述因素可能是样品产生偏差的原因，具体有待进一步研究。

3 讨论

本实验对北京、河北地区不同品种荆芥挥发油进行了气相色谱 （GC）实验，并首次对 “中荆1号”、“中荆2号”等新品种进行了特征图谱研究。通过与市场上主要流通的安国、玉田产等种质进行比较分析，建立了4个品种荆芥药材的GC特征图谱。结果发现，该图谱可有效地将中荆1号、中荆2号、安国荆芥、玉田荆芥这4个品种进行归类区分，有利于荆芥的质量控制和新品种的应用推广。

实验表明，不同品种荆芥的样品色谱图虽然都出现了相应的色谱峰，但是不同产地荆芥挥发油的相对峰面积仍然存在一定差异，说明产地、环境生态等因素使其挥发油的质量有所不同，与戴静波等［13］研究报道相符合。

另外，本实验在化学计量学方面进行了相似度评价、聚类和主成分分析，与先前研究方法［13-14］相比，先采用聚类分析法对不同品种的荆芥药材做出初步分组，再使用主成分分析法对其结果的准确性作进一步验证。结果可知，这两种方法之间不存在冲突，而且可以互相验证，使分析结果更加准确可靠［15-17］，表明聚类和主成分分析均可显示不同品种荆芥在主要成分含有量上有一定差别，并由此将其区分开，而且两者分析结果基本一致。本实验通过多种化学计量学手段，较为客观和成功地区分开不同品种的荆芥样品，为控制其质量提供了科学依据，也对建立品质优良的荆芥药材和选定具有代表性的荆芥品种提供了一定参考。

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GC fingerprint of volatile oil in Jingjie cultivated in Beijing City and Hebei Province

ZHAO Li-zi1， JIN Yue1， HAN Xiao-min1，2， CHU Qing-1ong1， WEIJian-he1*

（1.InstituteofMedicinal Plant Development，Chinese Academy of Medical Sciences&Peking Union Medical College，Beijing 100193，China；2.Yanshan University，Qinhuangdao 066004，China）

AIMTo estab1ish the GC fingerprint of vo1ati1e oi1 in different varieties of Jingjie（Schizonepeta tenuifolia［Benth.］Briq.）cu1tivated in Beijing City and Hebei Province.METHODSVo1ati1e oi1ethy1acetate extractwas determined by GC-FID.The simi1arity eva1uation，c1uster ana1ysis and principa1 constituent ana1ysis were thenmade.RESULTSTen common chromatographic peakswere obtained from 40 samp1es，which cou1d be grouped into four categories，inc1uding Zhongjing 1，Zhongjing 2，Anguo Jingjie and Yutian Jingjie.CONCLUSIONThis fingerprint can re1iab1y distinguish different varieties of Jingjie and provide the qua1ity contro1of this p1ant.

Jingjie（Schizonepeta tenuifolia［Benth.］Briq.）；variety；vo1ati1e oi1；GC；fingerprint

R284.1

A

1001-1528（2015）08-1762-05

10.3969/j.issn.1001-1528.2015.08.028

2015-01-27

国家中医药管理局中医药行业科研专项 （201107011）

赵立子 （1985—），男，博士，从事药用植物基因资源及分子育种研究。Te1：（010）57833363，15901013383，E-mai1：zhao1izi@imp1ad.ac.cn

*通信作者：魏建和 （1970—），男，博士，研究员，博士生导师，从事药用植物基因资源及分子育种研究。Te1：（010）62899703，E-mai1：wjianh@263.net