栀子药材道地性系统评价与分析△

刘方舟，杨阳，张一颖，王琳，李萌，李园白

(中国中医科学院 中医药信息研究所，北京 100700)

栀子GardeniajasminoidesEills是茜草科Rubiaceae栀子属常绿灌木，又名山栀子、黄栀子、黄枝子等[1]。栀子为常用中药，以干燥成熟果实入药，广泛分布于长江以南各省区，目前以江西、湖南两省为主要种植区域[2]。栀子有效成分包括环烯醚萜苷类、藏红花素类、三萜类及黄酮类、多糖、胆碱类化合物等[3]。

道地药材是指来自特定产地、栽培规范、加工精细、贮藏合理、品质卓越、疗效显著的中药材，是传统中医药行业评价药材质量的一项独特判别标准，其来源具有强烈的地域性[4]。药材的道地性判断、医学实践经验源于中医药学，脱离中医药学理论基础，道地药材就如同无源之水，故中药材的本草考证研究显得尤为重要，可根据本草考证结果推断药材道地产区[5]。性状特征作为道地药材的传统评价指标，可在一定程度上概括道地药材外在特征[6]，但不能确切反映道地药材的内在品质，因此，对道地药材特征化学成分以及有效成分的含量测定，成为当前道地药材质量特征评价的主要方法[7]，众多研究结果表明，道地药材与非道地药材的指标性成分含量有显著性差异[8]。

1 方法与结果

1.1 栀子道地产区本草考证

考证古近代本草著作和主流医学典籍，对栀子药材历代道地产区进行归纳研究，本草考证所涉古代地名参照《古今地方大辞典》、《中华人民共和国行政区划表》等映射得到现代地名，对现代地名进行频次统计，结合古籍原文相关描述推断栀子道地产区。

栀子本草考证共涉猎秦朝、汉朝、南北朝、唐朝、宋朝、明朝相关古籍10本，包括：《神农本草经》、《名医别录》、《本草经集注》、《千金翼方 药出州土》、《新修本草》、《本草图经》、《本草品汇精要》、《本草原始》、《本草纲目》、《本草述》以及民国书籍《药物出产辨》。摘录出江陵府、临江军、清远、翁源、南阳、西蜀州郡等15个古代产区，对应现代地名(省)7个，具体结果见表1。现代产区频次统计结果由高到低为河南省、四川省、江西省、湖北省和福建省，而近代民国时期多记载广东省为栀子产区，具体结果见表2，结合古籍文献相关文字描述推断河南省南阳市、江西省樟树市、湖北省江陵县、福建省建瓯市为栀子药材的道地产区。

表1 栀子古近代产地本草考证结果对应现代产地列表 mg·g-1

续表1

1.2 栀子性状特征

针对栀子药材性状特征制定专业检索策略，在CNKI数据库中检索相关文献，检索式如下：

(SU=栀子+山栀+大山栀+黑栀子+黄栀子+支子+山枝+枝子+黄枝+炒栀子+焦栀子+栀子炭 AND TI=性状+外观+真伪+伪品+生药+形状+大小+气味+味道+断面特征+掺伪+掺假+真假+混淆品+混用品)OR((SU=金银花 AND(SU=鉴定+鉴别 OR CLC=R282.5)AND SU=生药+形状+大小+气味+味道+断面特征))OR(SU=金银花 AND KY=性状+外观+真伪+伪品+生药+形状+大小+气味+味道+断面特征+掺伪+掺假+真假+混淆品+混用品)NOT CLC=R284 NOT CLC=R285 NOT CLC=R285.5 NOT CLC=R285.6 NOT SU=基因 NOT SU=化学 NOT SU=成分 NOT SU=分子 NOT SU=DNA NOT SU=RNA NOT SU=注射液 NOT SU=滴丸 NOT SU=片 NOT SU=胶囊 NOT SU=高效液相 NOT SU=HPLC NOT SU=饮片 NOT SU=丸

共检索到栀子性状特征相关文献106篇，优选有效文献86篇，对文献中药材产地、全植物形状、全植物大小、全植物色泽、全植物气味、全植物味道、用药部位、果实形状、果实大小、果实色泽、果实表面特征、果实气味、果实味道、果实断面特征、果皮/果肉/果核/种子特征等字段进行录入加工，从中提炼归纳栀子道地药材性状特征如下：

①原植物：根呈圆锥形或圆柱形，略弯曲，有分枝，长短不等，直径0.3～1.6 cm。表面灰黄色或棕黄色，有细长纵皱纹及圆点状支根痕。外皮易脱落，呈不规则形。质柔韧，不易折断。断面不平坦，黄白色，纤维性强，气微香，味苦；茎呈圆柱形，较粗，外皮多不脱落，直径0.6～2.2 cm，常二叉分枝，表面灰黑色，节间较明显，有残存叶柄痕或支根痕及膜质托叶鞘。较易折断，断面不平坦，纤维性较强，黄绿色，气清香，味苦；叶长椭圆形或长圆状披针形，长5.6～8.5 cm，网状脉，主脉明显，全缘，革质，表面黄棕色，托叶鞘状，膜质。气稍淡，味微苦。②药材：用药部位为干燥果实，外观呈椭圆形或长卵形，长1.4～2～3.5 cm，直径1～1.5 cm，表面深红色或红黄色，有5～8条纵横棱，顶端具残留花萼，有非腺毛，多碎断，另一端稍尖，有果柄痕，果皮薄而脆，内表面呈红黄色，有光泽，具2～3条突起的假隔膜，具密而细小的疣状突起。气微，味微酸而苦，折断面鲜黄色，果皮薄而脆，有光泽，内表面鲜黄色，有光泽，中间具2条假隔膜，种子多数，扁卵形，集成团，棕黄色，表面有细密小点。

1.3 栀子化学成分数据分析

针对栀子化学成分研究制定专业检索策略，在CNKI数据库中检索相关文献，检索式如下：

(TI=栀子+山栀+大山栀+黑栀子+黄栀子+支子+山枝+枝子+黄枝+炒栀子+焦栀子+栀子炭OR KY=栀子+山栀+大山栀+黑栀子+黄栀子+支子+山枝+枝子+黄枝+炒栀子+焦栀子+栀子炭)AND(SU=化学+成分+HPLC+UPLC+GC+MS+高效液相+质谱+指纹图谱+波谱解析+含量+提取物+挥发油+水提物+萃取+质谱联用+超临界萃取+薄层+比色+NMR+液质联用+质量评价+质量标准 OR CLC=R284+R284.1+R284.2+R284.3)NOT CLC=R285 NOT CLC=R285.5 NOT CLC=R285.6 NOT SU=基因 NOT SU=分子 NOT SU=DNA NOT SU=RNA NOT SU=注射液 NOT SU=滴丸 NOT SU=片 NOT SU=胶囊 NOT SU=饮片 NOT SU=丸 NOT SU=口服液 NOT SU=软膏

共检索到栀子化学成分相关文献1461篇，从中优选出101篇含量测定方法标准、成分全面、数据相对规范的有效文献，整合文献中栀子成分含量数据，共提炼出安徽、福建、广西、湖北、河南、湖南、江苏、江西、四川、浙江10个不同产地栀子的10个化学成分含量结果，涉及成分包括鸡矢藤次苷甲酯(scandoside methyl ester)、京尼平苷酸(geriposidic acid)、京尼平龙胆二糖苷(genipin-1-β-D-gentiobioside)、去乙酰车叶草甘酸甲酯(methyl deacetyl asperulosidate)、山栀苷(shanzhiside)、栀子新苷/栀子酮苷(gardoside)、栀子苷/京尼平苷(geniposide)、羟异/羟基栀子苷(gardenoside)、西红花苷-1(crocin-1)、西红花苷-2(crocin-2)，10个不同产区栀子药材的10种成分含量平均值见表3。对数据进行全面清洗及规范化处理，采用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析、主成分分析和聚类分析，对栀子化学成分含量数据进行多指标综合评价。

表3 不同产地栀子化学成分平均值 mg·g-1

1.3.1 数据清洗与标准化处理 不同来源数据规范单位为mg·g-1，将产地统一规范到“省”级行政单位，用SPSS处理极端值与错误值，用Analyze-DescriptiveStatistics-Descriptives-Savestandardizedvalvesasvariables方法对不同量纲数据进行标准化处理，标准化描述性分析结果见表4。

文献中栀子苷的中英文对照存在混淆，栀子苷、京尼平苷、羟基栀子苷、羟异栀子苷等名称存在普遍混用情况，栀子酮苷和栀子新苷对应同一英文名称gardoside，甚至同一物质在一篇文章中出现两个完全不同的名称。针对这种情况，本研究通过分析文章中化合物英文名称，到Molbase查询得到化合物CAS号，相同CAS号代表同一物质，据此对数据进行标准化整合。栀子中各化合物中英文名称及CAS号对照情况见表5。

表4 SPSS数据标准化处理描述性统计资料

表5 栀子中各化合物中英文名称及CAS号对照表

1.3.2 单因素方差分析 本研究对10个不同产区栀子药材的10种化学成分含量数据进行多指标两两比较，经清洗及规范化处理后数据，采用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析。分析结果见表6。

结果显示，对于鸡矢藤次苷甲酯、京尼平苷酸、京尼平龙胆二糖苷3个指标，河南、四川、江西产区栀子样品指标值大都显著高于其他产区，指标正值结果与其他产区有显著性差异(P<0.05)；对于去乙酰车叶草甘酸甲酯，各产区指标值间无显著性差异(P>0.05)，观察指标数值趋势，湖北、河南、福建及江西产区指标值较高，与其他产区样品有一定差异；对于山栀苷、栀子新苷/栀子酮苷、羟异/羟基栀子苷3个指标，江西、安徽、四川产区样品指标值大都显著高于其他产区，指标正值结果与其他产区有显著性差异(P<0.05)；对于栀子苷/京尼平苷，江西、河南、湖北产区栀子样品指标值大都显著高于其他产区，指标正值结果与其他产区有显著性差异(P<0.05)；对于西红花苷-1、西红花苷-2这两个指标，则主要是浙江、江西产区指标正值与其他产区有显著性差异(P<0.05)。

综上，江西产区栀子样品差异最大，除去乙酰车叶草甘酸甲酯成分外，其余各指标值均明显高于其它产区，具显著性差异(P<0.05)；河南、四川产区样品差异也较大，多项指标与其它产区比较具显著性差异；另外，浙江产区对于指标西红花苷-1、西红花苷-2与其它产区比较，有显著性差异，此2成分属藏红花素类化合物，据此推断，浙江产区栀子药材可能含有较高含量的藏红花素类化合物。

表6 不同产地栀子多指标两两比较

续表6

续表6

注：*P<0.05。

图1 各产区京尼平苷酸平均值

图2 各产区栀子苷/京尼平苷平均值

1.3.3 主成分分析 采用SPSS 22.0软件对栀子药材中鸡矢藤次苷甲酯、京尼平苷酸、京尼平龙胆二糖苷、去乙酰车叶草甘酸甲酯、山栀苷、栀子新苷/栀子酮苷、栀子苷/京尼平苷、羟异/羟基栀子苷、西红花苷-1、西红花苷-2这10个检测指标进行主成分分析[9]，以特征根>1，为提取标准，得到4个主成分，累积贡献率64.181%，详见表7及表8。

图4 各产区西红花苷-1平均值

表7 主成分初始特征值及贡献率

表8 主成分荷载矩阵

图5 主成分荷载图

根据主成分荷载值，得到各主成分线性模型组合表达式：

F1=-0.172×1-0.034×2+0.019×3-0.036×4+0.387×5+0.396×6+0.164×7+0.181×8+0.201×9+0.199×10

(1)

F2=0.408×1+0.59×2+0.005×3+0.017×4+0.078×5-0.067×6-0.028×7-0.053×8-0.048×9+0.355×10

(2)

F3=0.378×1-0.026×2+0.511×3-0.055×4-0.211×5-0.021×6+0.105×7+0.316×8+0.073×9-0.389×10

(3)

F4=0.029×1+0.049×2+0.026×3+0.744×4+0.105×5-0.083×6+0.42×7-0.326×8+0.003×9-0.159×10

(4)

利用4个主成分方差贡献率线性加权求和得到栀子药材各产区质量的综合得分评价函数：

F=(22.63×F1+15.383×F2+14.735×F3+11.433×F4)/64.181

(5)

综合评价指数F数值越高，表示药材质量越好。江西产区栀子整体评分最高，质量最好，河南和四川产区栀子评分较好，水平尚佳，其余产区栀子评分较低，水平一般。

1.3.4 聚类分析 采用SPSS 22.0软件对栀子药材中鸡矢藤次苷甲酯、京尼平苷酸、京尼平龙胆二糖苷、去乙酰车叶草甘酸甲酯、山栀苷、栀子新苷/栀子酮苷、栀子苷/京尼平苷、羟异/羟基栀子苷、西红花苷-1、西红花苷-2这10个检测指标的平均值进行聚类分析。选择Ward’s method作为聚类方法，样品间距离的计算采用欧式距离平方(Squareded Euclidean distance)法，聚类结果见图6。

图6 各产区指标平均值聚类分析图

结果如图6所示，当阈值介于5～10时，10个产区栀子样品可划分为3大类，说明不同产区栀子药材质量存在差异。第一大类包括江西、河南、湖北、福建4个产区，综合参考表3中各产区指标含量的平均值来看，该大类各指标值均较高；第二大类包括湖南、浙江、广西、西川、安徽，各指标值大都处于中等水平；第三大类为江苏，该产区各指标值普遍较低。

2 讨论

道地性是评价中药品质优劣的传统理论和方法，是中医药学经验的科学总结，也是中医理论在长久实践过程中提炼出来的对中药质量控制的客观评价标准[10]。道地药材存在其化学成分物质基础特性[11]，具体表现为活性成分的含量差异。采用系统、科学的理论体系和方法来揭示药材道地性的科学内涵、探索道地性物质基础的形成机理是道地药材研究的关键[12]。

中药材化学组成复杂、成分众多，药效的发挥往往不取决于单一成分，而是多成分间协作的结果[13]，因此，在研究中需要收集大量数据与信息[14]。针对某药材品种仅采纳单一文献研究得到的一种或几种成分含量测定指标进行分析的质量评价方法具有较大的局限性，缺乏系统性与全面性。理论上综合分析的成分越多，越接近药材化学成分的整体组成，评价结果就越全面、准确。为了将隐没在大规模实验数据中重要信息集中提炼出来，避免对栀子药材道地性质量研究的片面性，本研究整合以往研究成果，从1461篇栀子化学相关文献中优选出101篇含量测定方法标准、成分全面、数据相对规范的有效文献，整合有效文献中栀子成分含量数据[15]，并对数据进行全面清洗及规范化处理，采用单因素方差分析、主成分分析和聚类分析方法对栀子化学成分含量数据进行多指标综合评价，综合评价结果显示江西为栀子最优产区，河南、湖北、福建、四川次之，其余产区栀子质量不佳。该结果与本草考证所得栀子道地产区颇为一致，为栀子药材道地性评价提供有利支撑。

关于异源数据标准化处理与整合问题，笔者整理数据时发现文献中栀子苷的中英文对照存在混淆，栀子苷、京尼平苷、羟基栀子苷、羟异栀子苷等名称存在普遍混用情况，这种对结构相似化合物、或不同英文名称却译为相同中文名称的状况，使得栀子苷等化合物在现代中药学研究[16]、分析检测方法、成分含量分析等方面出现混淆，对研究者造成相当程度上的误导，尤其针对研究较广泛的中药成分，此种混乱将给研究者带来更大的困扰[17]。针对这种情况，本研究通过分析文章中化合物对应的英文名称，并到Molbase查询得到化合物CAS号，一种成分具有唯一的CAS号，据此原则整理得到栀子中各化合物中英文名称及CAS号对照表，根据对照表对各产区栀子成分含量数据进行标准化整合，确保了本研究结果的准确性与科学严谨性。