Study on Quality Evaluation of Different Origins of Rhei Radix et Rhizoma Based on Multivariate Statistical Analysis of Fingerprints and Multi-Component Quantitative Analysis
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摘要:
目的 建立3种基原大黄(掌叶大黄、药用大黄、唐古特大黄)指纹图谱和多成分含量测定方法。 方法 采用UPLC法同时测定51批大黄指纹图谱及14个化学成分含量，并通过指纹图谱相似度分析、聚类分析、主成分分析(PCA)和偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)对不同基原大黄药材进行全面质量评价。 结果 建立了3种基原大黄的指纹图谱，确定了18个共有峰，并指认了14个化学成分；相似度评价结果显示，3种基原大黄相似度存在一定差异，但部分药用大黄与掌叶大黄相似度较高，聚类分析与相似度评价结果一致。通过PCA提取了4个主成分，累积方差贡献率达85.823%；PLS-DA可用于大黄的基原识别，并筛选出6个差异性成分。 结论 建立的方法简便、可靠，为不同基原大黄药材的质量控制和鉴别提供可靠的分析方法。 Abstract: OBJECTIVE To establish the UPLC fingerprints of 3 origins of Rhei Radix et Rhizoma and determine multi-component content.METHODS The fingerprints of 51 batches of Rhei Radix et Rhizoma were established and 14 chemical contents were determined based on UPLC method. The similarity evaluation, cluster analysis, principal component analysis and orthogonal partial least squares discrimination analysis were performed to evaluate the quality of different origins of Rhei Radix et Rhizoma comprehensively.RESULTS The fingerprints of three origins of Rhei Radix et Rhizoma were established. 18 common peaks and 14 chemical components were identified. The result of the similarity evaluation showed that there were some differences among three origins of Rhei Radix et Rhizoma, however, Rheum officinale Baill. and Rheum palmatum L. were similar in a way. The result of the cluster analysis was consistent with the similarity evaluation. The principal component analysis showed that 4 principal components were extracted, and the cumulative variance contribution were up to 85.823%. Partial least squares discriminant analysis was used to identify different origins of Rhei Radix et Rhizoma, which screened 6 varied components.CONCLUSION The method established in this experiment is simple and reliable, and provides reliable analytical methods for the quality control and origins identification of Rhei Radix et Rhizoma. -
图 1 混合对照品及3种基原大黄对照图谱
注：A.混合对照品；B.掌叶大黄；C.药用大黄；D.唐古特大黄; 1.没食子酸；2.芦荟大黄素苷；4.大黄酸苷；6.番泻苷B；7.番泻苷A；10.大黄酚-1-O-葡萄糖苷；11.大黄酚-8-O-葡萄糖苷；12.大黄素-8-O-β-D-葡萄糖苷；14.芦荟大黄素；15.大黄酸；16.大黄素；17.大黄酚；18.大黄素甲醚; 19.儿茶素
图 5 PLS-DA模型置换验证图(A)及14个化学成分的VIP值(B)
注：1.没食子酸；2.儿茶素；3.芦荟大黄素苷；4.大黄酸苷；5.番泻苷B；6.番泻苷A；7.大黄酚-1-O-葡萄糖苷；8.大黄酚-8-O-葡萄糖苷；9.大黄素-8-O-β-D-葡萄糖苷；10.芦荟大黄素；11.大黄酸；12.大黄素；13.大黄酚；14.大黄素甲醚
表 1 大黄药材信息
基原 编号 产地 基原 编号 产地 药用大黄 Y1 四川省北川县 唐古特大黄 T8 四川省北川县 药用大黄 Y2 四川省北川县 唐古特大黄 T9 四川省金川县 药用大黄 Y3 四川省北川县 掌叶大黄 Z1 甘肃省礼县 药用大黄 Y4 四川省千佛镇 掌叶大黄 Z2 甘肃省礼县 药用大黄 Y5 四川省沸水镇 掌叶大黄 Z3 甘肃省礼县 药用大黄 Y6 四川省平武县 掌叶大黄 Z4 甘肃省武都区 药用大黄 Y7 四川省平武县 掌叶大黄 Z5 甘肃省武都区 药用大黄 Y8 四川省平武县 掌叶大黄 Z6 甘肃省宕昌县 药用大黄 Y9 湖北省利川市 掌叶大黄 Z7 甘肃省礼县 药用大黄 Y10 湖北省利川市 掌叶大黄 Z8 甘肃省礼县 药用大黄 Y11 湖北省利川市 掌叶大黄 Z9 甘肃省礼县 药用大黄 Y12 湖北省利川市 掌叶大黄 Z10 甘肃省礼县 药用大黄 Y13 湖北省利川市 掌叶大黄 Z11 甘肃省礼县 药用大黄 Y14 湖北省利川市 掌叶大黄 Z12 甘肃省礼县 药用大黄 Y15 湖北省利川市 掌叶大黄 Z13 甘肃省礼县 药用大黄 Y16 湖北省利川市 掌叶大黄 Z14 甘肃省礼县 药用大黄 Y17 重庆市巫山县 掌叶大黄 Z15 甘肃省宕昌县 药用大黄 Y18 重庆市巫山县 掌叶大黄 Z16 甘肃省宕昌县 药用大黄 Y19 重庆市巫山县 掌叶大黄 Z17 甘肃省宕昌县 唐古特大黄 T1 青海省西宁市 掌叶大黄 Z18 甘肃省武都区 唐古特大黄 T2 青海省西宁市 掌叶大黄 Z19 甘肃省武都区 唐古特大黄 T3 青海省西宁市 掌叶大黄 Z20 四川省北川县 唐古特大黄 T4 青海省西宁市 掌叶大黄 Z21 四川省北川县 唐古特大黄 T5 青海省城关镇 掌叶大黄 Z22 四川省北川县 唐古特大黄 T6 青海省西宁市 掌叶大黄 Z23 四川省北川县 唐古特大黄 T7 四川省北川县 
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表 2 相似度分析结果
编号 相似度 编号 相似度 与掌叶大黄对照图谱相似度 Z1 0.959 Y1 0.800 0.690 Z2 0.835 Y2 0.967 0.797 Z3 0.973 Y3 0.982 0.755 Z4 0.923 Y4 0.875 0.752 Z5 0.914 Y5 0.893 0.751 Z6 0.883 Y6 0.941 0.902 Z7 0.919 Y7 0.947 0.868 Z8 0.960 Y8 0.977 0.890 Z9 0.965 Y9 0.961 0.766 Z10 0.938 Y10 0.948 0.788 Z11 0.963 Y11 0.952 0.801 Z12 0.977 Y12 0.940 0.815 Z13 0.975 Y13 0.944 0.800 Z14 0.971 Y14 0.931 0.889 Z15 0.957 Y15 0.902 0.879 Z16 0.975 Y16 0.832 0.620 Z17 0.937 Y17 0.766 0.492 Z18 0.982 Y18 0.780 0.511 Z19 0.975 Y19 0.911 0.671 Z20 0.922 T1 0.958 0.649 Z21 0.921 T2 0.982 0.640 Z22 0.913 T3 0.973 0.656 Z23 0.819 T4 0.956 0.592 T5 0.972 0.628 T6 0.994 0.634 T7 0.975 0.614 T8 0.970 0.694 T9 0.942 0.700
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表 3 14个化学成分的回归方程、线性范围及LOD、LOQ
对照品 回归方程 r 线性范围/ (μg·mL-1) LOD/ (ng·mL-1) LOQ/ (ng·mL-1) 没食子酸 Y=9 465.2X-8.547 0.999 1 2.76~27.50 6.93 23.11 儿茶素 Y=857.11X+2.196 0.999 5 17.80~892.34 38.12 127.06 芦荟大黄素苷 Y=5 632.4X+30.053 0.999 1 2.20~200.24 11.71 39.05 大黄酸苷 Y=3 346.7X+29.436 0.999 0 1.50~300.08 11.65 38.85 番泻苷B Y=4 874.9X-16.779 0.999 4 3.44~345.10 33.88 112.93 番泻苷A Y=302.08X+14.654 0.999 0 2.35~470.43 5.13 17.11 大黄酚-1-O-葡萄糖苷 Y=18 958X-19.482 0.999 6 0.98~98.10 3.57 11.91 大黄酚-8-O-葡萄糖苷 Y=5 662.5X+32.221 0.999 2 3.73~186.52 8.56 28.52 大黄素-8-O-β-D-葡萄糖苷 Y=7 056.5X+18.196 0.999 0 4.28~107.24 9.71 32.35 芦荟大黄素 Y=8 510.9X+11.941 0.999 1 3.53~353.01 17.96 59.88 大黄酸 Y=13 424X+7.1226 0.999 4 1.14~113.90 7.74 25.79 大黄素 Y=16 338X-34.613 0.999 8 2.52~252.02 2.97 9.91 大黄酚 Y=10 436X+26.783 0.999 1 3.68~368.00 5.99 19.96 大黄素甲醚 Y=2 285.1X+7.729 0.999 3 3.46~346.13 8.30 27.65
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表 4 含量测定结果(mg·g-1)
编号 没食子酸 儿茶素 芦荟大黄素苷 大黄酸苷 番泻苷B 番泻苷A 大黄酚- 1-O-葡萄糖苷 大黄酚- 8-O-葡萄糖苷 大黄素- 8-O-β-D- 葡萄糖苷 芦荟大黄素 大黄酸 大黄素 大黄酚 大黄素甲醚 T1 0.646 14.884 7.994 4.519 3.536 16.692 2.390 1.128 1.938 3.446 3.728 1.087 2.514 4.501 T2 0.546 12.084 7.090 3.523 2.860 12.382 1.817 0.755 1.926 1.902 2.553 0.597 1.454 2.220 T3 0.813 22.437 8.118 5.169 3.980 11.489 3.347 5.717 2.808 0.503 0.694 0.277 0.847 0.932 T4 1.125 18.912 4.565 1.503 1.458 5.293 1.840 1.991 1.378 0.674 1.31 0.305 0.824 0.923 T5 0.738 16.587 9.218 3.814 3.066 10.161 2.709 3.508 2.121 0.454 0.795 0.241 0.696 0.381 T6 0.619 15.706 8.794 3.423 2.779 13.753 2.496 1.016 2.093 2.047 2.250 0.683 1.561 2.593 T7 0.219 11.442 7.182 2.524 2.161 10.125 2.391 1.361 1.953 0.545 0.799 0.372 0.85 1.636 T8 0.251 7.533 7.061 4.298 3.368 14.412 2.321 1.918 2.432 1.315 2.635 0.732 1.928 2.468 T9 0.752 12.124 6.806 5.334 4.134 18.133 2.251 3.166 3.549 3.070 4.765 1.474 4.364 4.357 Y1 0.341 - 2.342 2.648 2.278 4.853 0.591 0.752 0.538 1.618 0.719 0.572 2.116 1.98 Y2 0.861 0.455 4.916 2.279 2.021 2.727 1.217 6.653 0.694 1.820 0.512 0.547 4.409 4.075 Y3 0.580 - 6.513 2.374 2.050 3.136 1.357 7.440 1.165 1.200 0.344 0.374 3.153 3.345 Y4 1.452 - 6.537 1.989 1.796 3.755 1.042 2.565 0.706 1.940 0.406 0.379 1.789 2.207 Y5 0.557 2.221 10.892 4.426 3.500 3.657 2.225 8.185 1.661 0.766 0.148 0.246 1.325 0.658 Y6 0.713 0.537 6.044 2.522 1.562 3.373 3.198 5.413 1.433 0.949 0.356 0.470 2.581 0.567 Y7 1.010 6.395 12.302 4.950 3.862 5.729 1.524 7.229 1.644 1.442 0.300 0.472 3.463 2.963 Y8 0.869 2.034 10.246 6.253 4.723 5.455 1.660 8.350 1.701 1.688 0.429 0.492 4.153 4.677 Y9 0.772 2.082 4.249 2.706 2.267 1.549 0.838 5.173 0.475 0.875 0.186 0.302 3.094 3.358 Y10 0.775 2.683 9.198 2.132 1.916 2.878 1.267 6.585 0.577 0.675 0.089 0.283 2.694 2.621 Y11 1.511 5.839 11.712 7.721 5.719 1.823 2.908 19.251 1.363 1.336 0.108 0.393 6.611 5.211 Y12 1.877 6.860 14.403 3.032 2.513 2.838 2.585 15.932 1.405 0.808 0.094 0.359 4.162 3.554 Y13 1.212 5.187 12.683 4.223 3.316 1.457 1.982 13.278 1.032 0.688 0.057 0.312 3.610 3.027 Y14 1.870 8.406 12.154 9.444 6.910 1.770 2.642 17.025 1.448 0.560 0.063 0.265 3.281 2.353 Y15 2.164 1.864 3.547 3.664 2.970 1.246 0.943 9.174 0.621 3.024 0.512 0.807 11.473 8.835 Y16 1.902 5.557 14.321 10.001 7.332 1.381 2.549 16.526 1.445 0.66 0.049 0.256 2.566 1.746 Y17 1.204 - 3.794 - 0.768 3.579 0.806 7.771 0.392 4.969 1.358 0.938 12.561 10.434 Y18 1.478 - 3.927 - 0.716 3.380 0.913 8.624 0.429 4.868 1.635 0.883 12.624 8.927 Y19 1.716 0.818 10.585 2.722 2.323 8.734 1.596 11.542 1.342 5.902 1.483 1.137 10.82 9.320 Z1 1.777 4.941 5.226 10.501 7.636 0.835 2.446 13.187 3.496 1.402 1.014 1.185 5.160 4.459 Z2 3.166 5.704 2.665 9.738 7.115 0.260 1.971 13.014 3.145 1.516 1.115 2.166 8.870 6.202 Z3 1.087 7.414 2.962 10.716 7.815 2.343 1.550 5.464 3.434 1.226 1.100 0.897 3.046 3.449 Z4 1.651 3.919 1.669 6.018 4.560 0.113 1.082 6.074 2.530 0.599 0.707 0.923 3.106 2.581 Z5 1.104 8.554 2.412 8.162 6.021 0.244 0.938 5.539 2.776 0.250 0.286 0.383 0.835 0.811 Z6 1.852 2.841 1.607 5.351 4.108 0.184 0.966 7.738 3.345 0.834 0.670 1.324 4.039 3.917 Z7 0.750 1.247 2.856 6.780 5.078 0.945 1.451 6.611 2.630 1.221 1.220 0.977 4.395 3.757 Z8 1.124 3.404 2.538 12.128 8.734 0.346 1.295 7.626 3.605 0.371 0.264 0.598 1.211 0.826 Z9 0.722 3.542 4.853 10.385 7.544 3.328 1.730 6.293 2.683 0.738 0.621 0.557 2.051 1.753 Z10 1.004 12.754 4.802 17.285 12.315 1.435 1.829 7.964 4.853 0.291 0.154 0.467 0.852 0.944 Z11 1.259 6.627 2.999 15.334 10.974 0.938 1.524 7.698 2.725 0.723 0.619 0.776 2.133 2.738 Z12 0.898 8.375 4.523 11.661 8.438 1.239 1.704 9.112 3.285 0.279 0.200 0.392 1.154 1.001 Z13 1.543 10.757 4.475 18.470 13.097 0.551 1.919 11.476 4.423 0.639 0.320 0.642 2.541 1.958 Z14 1.067 5.727 5.454 14.928 10.685 0.639 1.860 9.336 3.457 1.230 0.632 0.771 3.734 4.286 Z15 1.107 6.449 3.097 12.348 8.912 0.730 1.361 6.938 3.189 0.475 0.558 0.441 1.304 1.157 Z16 1.012 8.880 4.885 14.844 10.610 0.973 1.767 10.456 3.107 0.394 0.184 0.360 1.199 0.937 Z17 1.239 7.901 5.413 21.697 15.327 0.563 2.066 9.422 6.318 0.467 0.251 0.572 1.107 1.149 Z18 1.466 8.046 7.603 17.667 12.571 1.166 2.635 16.156 4.766 0.631 0.421 0.702 2.335 2.028 Z19 1.445 6.977 4.959 12.807 9.228 0.725 1.675 10.802 3.565 0.341 0.193 0.406 1.237 1.305 Z20 0.665 16.56 11.495 15.548 11.114 6.456 2.518 19.994 3.142 1.272 0.508 0.425 2.593 2.199 Z21 0.450 14.159 9.021 7.303 5.438 6.970 2.256 10.301 2.996 0.236 0.114 0.199 0.631 0.731 Z22 0.201 8.850 8.612 5.091 3.932 6.384 1.947 8.770 3.597 0.336 0.099 0.218 0.602 0.484 Z23 0.203 15.099 6.723 4.736 3.682 2.745 3.209 36.792 3.065 0.324 0.083 0.212 1.740 0.965 注：-为未检测到的成分。
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表 5 主成分特征值和方差贡献率
主成分 初始特征值 提取平方和载入 合计 方差贡献率/% 累积贡献率/% 合计 方差贡献率/% 累积贡献率/% 1 4.696 33.546 33.546 4.696 33.546 33.546 2 3.194 22.816 56.362 3.194 22.816 56.362 3 2.241 16.008 72.370 2.241 16.008 72.370 4 1.883 13.454 85.823 1.883 13.454 85.823
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表 6 主成分载荷矩阵
成分 1 2 3 4 芦荟大黄素 0.873 -0.002 0.238 0.192 大黄素甲醚 0.864 0.322 0.112 0.269 大黄酚 0.820 0.406 0.016 0.328 大黄酸苷 -0.686 0.552 0.363 0.041 番泻苷B -0.677 0.558 0.367 0.043 大黄素-8-O-β-D- -0.674 0.318 0.587 -0.038 葡萄糖苷 儿茶素 -0.507 -0.480 0.441 0.244 番泻苷A 0.226 -0.824 0.473 0.096 没食子酸 0.232 0.719 0.060 0.323 大黄酸 0.461 -0.404 0.740 -0.051 大黄素 0.509 0.400 0.655 0.001 芦荟大黄素苷 -0.109 -0.427 -0.273 0.720 大黄酚-8-O-葡萄糖苷 -0.284 0.358 -0.222 0.719 大黄酚-1-O-葡萄糖苷 -0.454 -0.387 0.196 0.671
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