中藥微量元素研究的進(jìn)展

中藥微量元素研究的進(jìn)展

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著中藥材料的測(cè)定和信息技術(shù)的發(fā)展，中醫(yī)藥質(zhì)量控制和中藥質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究日益增多。根據(jù)中醫(yī)藥的特點(diǎn)和國(guó)際認(rèn)可，制定和完善了中醫(yī)藥的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并逐步普及到世界天然藥物的研究和開(kāi)發(fā)中。這一直是中國(guó)中醫(yī)藥深入研究人員的目標(biāo)。1986年,貴陽(yáng)中醫(yī)學(xué)院朱梅年等在研究三七、黨參、大黃、當(dāng)歸、黃芪等中藥的生物地球化學(xué)特征后,提出了名貴地道藥材的微量元素圖譜鑒定法,其后該法陸續(xù)應(yīng)用于川黃連、吳茱萸、黃精、川貝母、石斛等中藥的鑒定。1991年,中國(guó)科學(xué)院上海原子核研究所秦俊法等在測(cè)定83種不同產(chǎn)地和不同品種中藥微量元素含量的基礎(chǔ)上,提出了元素特征參數(shù)鑒定法;1994年,又用關(guān)聯(lián)系數(shù)法(或稱(chēng)向量相似法)鑒定了27個(gè)不同產(chǎn)地的7種中藥;1996年,應(yīng)用元素指紋譜法、元素特征參數(shù)法和關(guān)聯(lián)系數(shù)法鑒定了12種道地中藥98個(gè)不同產(chǎn)地樣品的道地性,均取得了滿(mǎn)意的結(jié)果。1997年,廣東藥學(xué)院吳忠等應(yīng)用化學(xué)模式識(shí)別法準(zhǔn)確區(qū)分了20個(gè)黑三棱樣品和12個(gè)荊三棱樣品;應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法和均值偏移度法成功地鑒別了浙貝母和川貝母。1999年,建立了中藥質(zhì)量和中藥組方研究的新方法——計(jì)算機(jī)模式識(shí)別鑒定法,實(shí)現(xiàn)了中藥鑒定的計(jì)算機(jī)化。本世紀(jì)以來(lái),基于中藥微量元素指紋譜的數(shù)據(jù)技術(shù)得到了迅速發(fā)展,主成分分析法(包括因子分析法)、非線性映照法(包括對(duì)應(yīng)分析法)、聚類(lèi)分析法(包括系統(tǒng)聚類(lèi)法、模糊聚類(lèi)法)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別法(包括遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法)、向量相似法、灰色關(guān)聯(lián)分析法、成分?jǐn)?shù)據(jù)分析法等計(jì)算機(jī)模式識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于中藥質(zhì)量的鑒定和中藥質(zhì)量的控制中,也已應(yīng)用于中藥處方解析與優(yōu)化,以及藥源尋找和新藥設(shè)計(jì)中。1非機(jī)偽品類(lèi)植物的鑒別藥物的真?zhèn)?、產(chǎn)地、品種和生產(chǎn)方式是影響中藥質(zhì)量的重要因素。各種正品中藥均有其特定的功效,但在中藥市場(chǎng)、民間或地方中藥材收載中,常有非正品、偽品或近緣種植物混雜其中,快速、準(zhǔn)確地鑒別其真?zhèn)问潜ＷC中藥療效的關(guān)鍵。微量元素的含量和分布在植物體內(nèi)存在一定的規(guī)律,測(cè)定中藥中的微量元素含量,通過(guò)合適的數(shù)據(jù)處理技術(shù),可區(qū)分不同種、同種不同品種、不同產(chǎn)地、不同生產(chǎn)方法的樣品。1.1不同產(chǎn)地中不同化藥成分的本構(gòu)模型吳忠等用X射線熒光分析法測(cè)定了市售的20種黑三棱科植物黑三棱樣品(藥典品種)和12種莎草科植物荊三棱樣品(非正品)中的20種元素含量,采用非線性映照法進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理。從非線性映照?qǐng)D上可以看出,黑三棱樣品和荊三棱樣品分布在不同的區(qū)域內(nèi),它們之間能夠準(zhǔn)確區(qū)分開(kāi)。將32個(gè)樣品隨機(jī)抽取16個(gè)作為訓(xùn)練集,剩余16個(gè)作為檢驗(yàn)集進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理,鑒定結(jié)果其準(zhǔn)確率為100%。蘇薇薇等利用模糊數(shù)學(xué)方法處理10種黃芩中20種元素含量數(shù)據(jù),取模糊等價(jià)相似系數(shù)λ=0.72進(jìn)行分類(lèi),結(jié)果將不同產(chǎn)地的正品黃芩(編號(hào)為1、2、6、8、9)歸為一類(lèi);來(lái)源于內(nèi)蒙古赤峰、吉林省吉林的黏毛黃芩和甘肅平?jīng)霎a(chǎn)甘肅黃芩(編號(hào)為3、10、7)歸為一類(lèi);云南麗江產(chǎn)麗江黃芩(編號(hào)為5)、四川西昌產(chǎn)滇黃芩(編號(hào)為4)各自歸為一類(lèi)。這表明測(cè)量20種微量元素、通過(guò)模糊數(shù)學(xué)分析可將正品黃芩與非正品黃芩準(zhǔn)確分開(kāi)。這與謝春英等利用薄層色譜、紙色譜、紫外光譜和氣相色譜數(shù)據(jù)得到的分類(lèi)結(jié)果一致:當(dāng)取λ=0.73時(shí),23個(gè)黃芩樣品分成4類(lèi),即G1類(lèi)為正品黃芩,G2類(lèi)為黏毛黃芩,G3類(lèi)為滇黃芩和麗江黃芩,G4類(lèi)為甘肅黃芩;當(dāng)取λ=0.78時(shí),23個(gè)樣品分為正品和非正品兩部分。上兩項(xiàng)研究還表明,甘肅黃芩和黏毛黃芩與正品黃芩相似性較大,可作為正品黃芩代用品供藥用,而滇黃芩和麗江黃芩的相似性小,不能替代正品黃芩。吳忠等采用模糊聚類(lèi)分析法處理20個(gè)砂仁及其混偽品中20種微量元素,聚類(lèi)譜系圖表明,正品砂仁(陽(yáng)春砂、綠殼砂、海南砂)可與其混偽品相區(qū)別,而且還能反映樣品間的親疏遠(yuǎn)近關(guān)系:非正品砂仁與正品砂仁的相似性大于山姜屬偽品與正品砂仁的相似性。楊在君等利用原子吸收光譜法測(cè)定9個(gè)不同產(chǎn)地10種中藥丹參及其11種近緣種植物中10種微量元素含量,以微量元素含量為參數(shù)進(jìn)行聚類(lèi)分析,可將丹參和鼠尾草屬其他植物區(qū)分開(kāi)來(lái):除浙江栽培丹參和白花丹參外,來(lái)自不同產(chǎn)地的9個(gè)丹參樣品聚為一組;除貴州鼠尾草外,其它鼠尾草樣品聚在一起,總符合率達(dá)90%。1.2不同產(chǎn)地中融入的基因秦俊法等用X射線熒光分析法測(cè)定12種道地中藥中8種元素含量,關(guān)聯(lián)系數(shù)法檢驗(yàn)表明,大活與白芷不同;湖北恩施大黃不同于其它產(chǎn)地大黃;北京歐當(dāng)歸不同于當(dāng)歸;四川灌縣川芎有別于其它樣品;湖北半夏有別于其它半夏;安徽鳳丹皮與其它丹皮樣品有異;河北祁艾可與其它艾葉區(qū)分……。例如,白芷樣品(編號(hào)為1-6)間的關(guān)聯(lián)系數(shù)均>0.96,而大活(編號(hào)為7)與白芷間的關(guān)聯(lián)系數(shù)均<0.90(表1)。懷牛膝(河南武陡)與各地引種懷牛膝樣品的關(guān)聯(lián)系數(shù)均>0.99,而懷牛膝與土牛膝(廣西南寧)的關(guān)聯(lián)系數(shù)均<0.62,懷牛膝與野牛膝及土牛膝與野牛膝亦有顯著差異(表2)。沈文英等用等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定15種不同產(chǎn)地黃芪樣品中23種元素含量,應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析法進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計(jì)算,結(jié)果與膜莢黃芪(道地品)關(guān)聯(lián)度最大的是內(nèi)蒙古康保黃芪;其次是北京懷仁堂和廈門(mén)中藥鋪黃芪;張家口、張北和汕頭的北芪是同一類(lèi);親疏關(guān)系最遠(yuǎn)的是汕頭樣品(表3)。表3(續(xù))蘇薇薇等測(cè)量了28個(gè)肉蓯蓉樣品中的17種元素含量,聚類(lèi)分析法可將不同產(chǎn)地樣品分為三類(lèi):內(nèi)蒙古樣品(編號(hào)為1、2、3、19、20)聚在一起,甘肅樣品(編號(hào)為4、5、6)與其最接近;北疆樣品(編號(hào)為7、10、13、14、17、18、21-24)聚為一類(lèi);南疆樣品(編號(hào)為8、9、11、12、15、16、25-28)聚為一類(lèi)。肉蓯蓉的道地產(chǎn)地在內(nèi)蒙古。張亮為評(píng)價(jià)不同產(chǎn)地黃精的質(zhì)量,以其所含15種微量元素為參數(shù)進(jìn)行主成分分析,結(jié)果前4個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)87.8%。根據(jù)主成分綜合得分得到了不同產(chǎn)地黃精質(zhì)量?jī)?yōu)劣的綜合評(píng)價(jià):河南王屋山、云南、湖南產(chǎn)的黃精藥材具有較好的質(zhì)量。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況基本相符。曹紅翠等根據(jù)12個(gè)不同產(chǎn)地甘草樣品中9種元素含量的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)作主成分分析,以累計(jì)貢獻(xiàn)率占83.3%的3個(gè)主成分進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)分析。結(jié)果表明,甘肅酒泉的甘草質(zhì)量最好,金塔次之,寧夏惠安堡的甘草質(zhì)量最差。在離差平方和水平上,系統(tǒng)聚類(lèi)分析將12個(gè)樣品分為三類(lèi):甘肅酒泉、金塔、新疆博樂(lè)甘草品質(zhì)最好,劃為一類(lèi);甘肅寧縣、合水甘草劃為一類(lèi);其它7個(gè)樣品劃為另一類(lèi)。金建華用主成分分析法對(duì)5個(gè)不同地區(qū)所產(chǎn)蔓荊子中13種微量元素進(jìn)行多元素分析,發(fā)現(xiàn)用3個(gè)主成分模型可包含原始數(shù)據(jù)88.8%的信息。綜合得分表明,江西星子所產(chǎn)蔓荊子品質(zhì)最好,其次是江西都昌和江西新建所產(chǎn)蔓荊子,而福建莆田和山東牟平蔓荊子質(zhì)量較差。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可為推廣優(yōu)良品種植和開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)。思小燕對(duì)11個(gè)產(chǎn)地枸杞子質(zhì)量進(jìn)行主成分分析,結(jié)果表明,寧夏賀南山東麓、寧夏某枸杞研究所和寧夏丙地所出枸杞子質(zhì)量最好,新疆、青海、河北出產(chǎn)的次之,寧夏甲、乙、戊地的枸杞子質(zhì)量較差。采用Zn、Cu、Fe、Mn對(duì)這些產(chǎn)品所作的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況基本相符。1.3幾種常見(jiàn)紅景天的成分有吳忠等運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論對(duì)浙貝母、川貝母中10種微量元素進(jìn)行了關(guān)聯(lián)度分析,發(fā)現(xiàn)兩者的關(guān)聯(lián)序完全不同。進(jìn)一步采用元素含量均值偏移度法進(jìn)行鑒定,結(jié)果7種浙貝母的偏移度均大于零,而8種川貝母的偏移度均小于零(表4)。表4浙貝母和川貝母的元素偏移度鑒定李玉峰等用等離子體光譜儀和等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定了6種主要貝母藥材中的B、Be、Cd、Cr、Cu、Mn、Mo、V、Pb、Zn10種微量元素,以其含量為指標(biāo)進(jìn)行因子分析和聚類(lèi)分析。譜系聚類(lèi)圖表明,微量元素可以作為鑒別貝母品種和道地性的一種手段。道地川貝母與康定貝母的親緣關(guān)系最近,而與浙貝母最遠(yuǎn)?？刀ㄘ惸甘堑赖卮ㄘ惸傅淖兎N,又來(lái)源于較近產(chǎn)地,而浙貝母不論其臨床藥理還是產(chǎn)地,都與川貝母有較大區(qū)別。6種貝母藥材中,除川貝母與康定貝母聚為一類(lèi)、浙貝母單獨(dú)歸為另一類(lèi)外,梭砂貝母、伊貝母和平貝母亦聚為一類(lèi)。陳發(fā)榮等對(duì)福建建甌吉陽(yáng)澤瀉基地的大葉、小葉澤瀉共89個(gè)樣品進(jìn)行17種元素測(cè)定和判別分析,其中不同生長(zhǎng)時(shí)期采集的小葉樣品44個(gè),大葉樣品45個(gè)。當(dāng)采用單一元素Zn判別時(shí),誤判9個(gè),總符合率為89.9%;采用Zn、Cd、Cr、Cu、V、Ni、As7元素判別時(shí),誤判3個(gè),總符合率96.6%;采用17種元素(除上述元素外,還有Al、Ba、Ca、Co、Fe、Mg、Mn、Pb、Se、Sr)判別時(shí),誤判2個(gè),總符合率為97.8%。所以元素種類(lèi)越多,建立的判別函數(shù)就能越準(zhǔn)確地進(jìn)行分類(lèi)判別。此法有可能為中藥材標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜的建立及其規(guī)范化種植提供新的途徑。卿彬菊用主成分分析法研究了新疆所產(chǎn)6個(gè)不同品種紅景天中微量元素的協(xié)同作用,并對(duì)不同品種中藥的療效進(jìn)行預(yù)測(cè)性排序。結(jié)果表明,8種微量元素所含信息可用3個(gè)主成分進(jìn)行表達(dá)。第1主成分主要由Ca、Mg、Zn、Cu組成,共同發(fā)揮治療心腦血管疾病的作用;第2主成分主要由K、Cu、Mg組成,共同起到抗炎抗癌作用;第3主成分主要由Zn、Cu、Mn、Fe組成,共同起益氣補(bǔ)血作用。各主成分得分及綜合評(píng)價(jià)得分如表5所示。可以看出,小葉紅景天治療心腦血管疾病的療效最好,線葉紅景天抗炎抗癌療效最好,高山紅景天益氣補(bǔ)血效果最佳。就綜合效果而言,線葉紅景天品質(zhì)最好,其次是高山紅景天和狹葉紅景天。1.4抱莖東南角及其他不同實(shí)行品種、不同采收期對(duì)甘草微量元素的影響中藥的生產(chǎn)方式是指種植方式、采樣時(shí)機(jī)、采樣部位或加工方法。用不同生產(chǎn)方式產(chǎn)生的藥材,其質(zhì)量可有明顯差異。周應(yīng)群等采用等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定不同產(chǎn)地、不同生產(chǎn)方式的24個(gè)甘草樣品中的16種無(wú)機(jī)元素,運(yùn)用主成分分析法得出K、Ca、Mg、Na、P、Fe、S、Sr、B、Mn、Cr、Ni12種元素是甘草藥材的特征元素。以此12種元素作聚類(lèi)分析,可以把24個(gè)樣品分為兩個(gè)大類(lèi)(圖1),其中編號(hào)為1-12的樣品為野生類(lèi)型甘草,編號(hào)為13-24的樣品為栽培類(lèi)型甘草,聚類(lèi)的結(jié)果與藥材的生產(chǎn)方式完全一致。這表明,可以依這些特征元素進(jìn)行甘草不同生產(chǎn)方式樣品的分類(lèi)。李西群等運(yùn)用主成分分析法對(duì)青海3個(gè)產(chǎn)地抱莖獐牙菜中Cu、Zn、Fe、Mn、Co、Ni6種微量元素進(jìn)行了定性定量分析。前3個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)93.1%,按F=0.4335F1+0.3470F2+0.1502F3計(jì)算綜合得分并排序,3個(gè)產(chǎn)地的采種后樣品(10月采)排名均比花果期樣品(9月采)靠前,說(shuō)明采種后的抱莖獐牙菜藥效好于花果期。青海種植抱莖獐牙菜最好的地方是二十里鋪,其次是平安,最后是上新莊。李少旦等對(duì)不同部位刺五加藥材以Fe、Zn、Sr、Mn、Na、Ca、Mg為參數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),結(jié)果刺五加葉的綜合得分均為正,表明其綜合質(zhì)量居平均水平之上,其中9月份采集的刺五加葉綜合得分排名第一,說(shuō)明其綜合質(zhì)量最好(表6),與文獻(xiàn)結(jié)論一致。汪根存等對(duì)黨參不同炮制品中10種微量元素進(jìn)行主成分分析,3個(gè)主成分代表了黨參不同炮制品中微量元素85.8%的信息量。主成分綜合得分說(shuō)明,在黨參6種不同炮制品中,土炒黨參微量元素含量最佳,其次為生黨參,微量元素含量最差的是蜜制黨參(表7)。2中藥微量元素測(cè)定法同種中藥可有不同的來(lái)源,一藥之中,有氣味兼有者,有氣同而味殊或味同而氣異者。同類(lèi)中藥可有不同的功能,有升、降、浮、沉之相互作用,有厚、薄、陰、陽(yáng)之不同。測(cè)量中藥中的微量元素,通過(guò)合適的數(shù)據(jù)處理技術(shù),可對(duì)中藥來(lái)源的歸屬或功能級(jí)別的劃分進(jìn)行分類(lèi)。無(wú)機(jī)藥成分與有機(jī)藥成分相結(jié)合,更能全面反映中藥質(zhì)量的綜合性差異。2.1不同產(chǎn)地牡丹花主要營(yíng)養(yǎng)成分含量檢測(cè)蘇薇薇等對(duì)78個(gè)商品苦丁茶樣品以20種元素為分類(lèi)特征參數(shù)進(jìn)行非線性映照處理,結(jié)果26個(gè)大葉冬青葉樣品、47個(gè)枸杞葉樣品、5個(gè)女貞葉樣品分布在映照?qǐng)D的不同區(qū)域內(nèi),它們之間能夠準(zhǔn)確分開(kāi),所得結(jié)果與生藥學(xué)鑒定完全一致,使中藥鑒定朝儀器化和計(jì)算機(jī)化方向邁進(jìn)了一大步。林海丹等對(duì)9種化橘紅樣品中的24種元素進(jìn)行聚類(lèi)分析,結(jié)果9個(gè)樣品被分為4類(lèi):第1類(lèi)為1、2、5、6、7號(hào)樣品,其中1、2、5號(hào)為廣東化州產(chǎn)正毛化橘紅胎樣品,6、7號(hào)為藥材市場(chǎng)上的化橘紅胎樣品;第2類(lèi)為3號(hào)樣品,系化州產(chǎn)正毛化橘紅皮;第3類(lèi)為4號(hào)樣品,系化州產(chǎn)副毛化橘紅皮;第4類(lèi)為8、9號(hào)樣品,系廣西產(chǎn)無(wú)毛化橘紅胎。商品化橘紅分為毛橘紅和光橘紅,廣東化州產(chǎn)毛橘紅為道地藥材化橘紅。由于化橘紅產(chǎn)量不高,價(jià)格昂貴,市場(chǎng)上出現(xiàn)的化橘紅商品存在很多偽品或摻有大量的柚皮。聚類(lèi)分析結(jié)果可將正毛化橘紅胎與無(wú)毛化橘紅胎、正毛化橘紅皮與副毛化橘紅皮,以及化橘紅皮與化橘紅胎區(qū)分開(kāi)來(lái)。王澤等根據(jù)肉蓯蓉的產(chǎn)地和品質(zhì),將肉蓯蓉分為三類(lèi):內(nèi)蒙古產(chǎn)肉蓯蓉為第Ⅰ類(lèi);新疆北部產(chǎn)肉蓯蓉為第Ⅱ類(lèi);新疆南部產(chǎn)肉蓯蓉為第Ⅲ類(lèi)。從25個(gè)肉蓯蓉樣品、17種元素中,根據(jù)元素藥用功效和遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別特征,選擇Ca、Fe、K、Mg、Mn、Zn6種元素為識(shí)別肉蓯蓉的特征參數(shù),隨機(jī)抽取20個(gè)樣本對(duì)遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類(lèi)訓(xùn)練,然后以剩余5個(gè)樣本作為檢驗(yàn)樣本,結(jié)果識(shí)別成功率為100%(表8),訓(xùn)練速度也明顯優(yōu)于一般人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。王慧琴等用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定6個(gè)不同產(chǎn)地紅花中的18種元素含量。因子分析表明,前兩個(gè)因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)91.5%,其中因子1占71.1%,Fe、Ni、V、Cr、Co、Sr、Se、As、Zn、Cd、Ca與其呈高度正相關(guān),Cu、P、Mo呈高度負(fù)相關(guān),它們是紅花的特征元素。聚類(lèi)分析將不同產(chǎn)地紅花分成3類(lèi):第Ⅰ類(lèi)為新疆、內(nèi)蒙古、四川、山東所產(chǎn)紅花;第Ⅱ類(lèi)為河南產(chǎn)紅花;第Ⅲ類(lèi)為云南產(chǎn)紅花。利用測(cè)量微量元素含量確定藥材來(lái)源歸屬不失為一種理想方法。陳軍輝等測(cè)定了12種不同產(chǎn)地西洋參中15種元素含量、7種人參皂苷含量和1種多糖含量。用主成分分析法對(duì)上述23個(gè)參數(shù)進(jìn)行分類(lèi)研究發(fā)現(xiàn),人參皂苷Rb1、Rb2、Rc、Rd、Rg2、Re與第1主成分有明顯正負(fù)荷,Rg1有較強(qiáng)的逆負(fù)荷;Mn、Cu、As、Ni在第2主成分中有明顯的正負(fù)荷,多糖、Mo呈逆負(fù)荷;第3主成分中Mg、Al、Ca、V、Fe含量較高而Cr含量較低;Sr、Mo與第4主成分呈正相關(guān)。以第1主成分(方差貢獻(xiàn)率為32.1%)為橫坐標(biāo)、第2主成分(方差貢獻(xiàn)率為22.1%)為縱坐標(biāo)作圖,12個(gè)樣本大致可分4類(lèi):第Ⅰ類(lèi)為10、11、12號(hào)樣品,其特征為人參皂苷含量偏低;第Ⅱ類(lèi)為3、4、9號(hào)樣品,其特征為人參皂苷含量高;第Ⅲ類(lèi)為6、7、8號(hào)樣品,Mn、Cu、As、Ni含量低,多糖和Mo含量高;第Ⅳ類(lèi)為1、2、5號(hào)樣品,各參數(shù)含量適中。該研究表明,各人參皂苷含量是決定西洋參分類(lèi)的第一關(guān)鍵因素,微量元素Mn、Cu、As、Ni、Mo以及多糖含量是第二關(guān)鍵因素。分別以微量元素含量,人參皂苷含量以及多糖含量為參數(shù)進(jìn)行聚類(lèi)分析,能從不同角度對(duì)不同西洋參樣品進(jìn)行分類(lèi),但聚類(lèi)分析結(jié)果并不一致,所反映出來(lái)的樣品差異性也不同(圖2)?？筛鶕?jù)這種分類(lèi)方法進(jìn)行西洋參的歸屬及道地性鑒定,但以一類(lèi)有效成分為參數(shù)分類(lèi),只能反映樣品中某一藥理活性物質(zhì)含量的差異,將西洋參中的微量元素、皂苷類(lèi)、多糖類(lèi)等多種活性成分結(jié)合起來(lái),采用計(jì)算機(jī)模式識(shí)別方法進(jìn)行聚類(lèi)分析,對(duì)西洋參藥材或其它中藥材進(jìn)行分類(lèi)或道地性鑒定才更為科學(xué)合理,更能反映出藥材中各種有效成分含量的綜合性差異。西洋參多變量綜合聚類(lèi)分析結(jié)果(圖3)與主成分分析結(jié)果基本一致(表9),這種分類(lèi)法彌補(bǔ)了以前只依有機(jī)成分或只依微量元素為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)的缺陷,也大大縮減了以往全憑主觀判斷所造成的誤差。2.2對(duì)中草藥成分的分析李吉鋒等用對(duì)應(yīng)分析法對(duì)11種中藥中的Cu、Zn、Fe、Mn進(jìn)行R型(研究變量間關(guān)系)和Q型(研究樣品間關(guān)系)因子分析。R型分析表明,F1和F2的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)89.0%,全部變量分為兩類(lèi),即(Cu、Zn)類(lèi)和(Fe、Mn)類(lèi);Q型分析顯示,11種樣本亦分成兩類(lèi),一類(lèi)是抗缺氧類(lèi)中藥,另一類(lèi)是蕓香科理氣類(lèi)中藥,前者Cu、Zn含量較高,后者M(jìn)n、Fe含量較大。趙麗霞等對(duì)17種常用抗運(yùn)動(dòng)性疲勞補(bǔ)虛類(lèi)中藥進(jìn)行相關(guān)性研究,發(fā)現(xiàn)17種中藥可按Zn、Cu、Fe、Mn分為三類(lèi):一類(lèi)與Mn具有相關(guān)性,主要為補(bǔ)陽(yáng)藥(麥冬除外);二類(lèi)與Cu、Fe具有相關(guān)性,包括補(bǔ)氣藥、補(bǔ)血藥和補(bǔ)陽(yáng)藥;三類(lèi)與Zn具相關(guān)性,主要為補(bǔ)陰藥(圖4)。這表明,應(yīng)用對(duì)應(yīng)分析法可將中藥藥理機(jī)制與中藥成分聯(lián)系起來(lái),為今后抗運(yùn)動(dòng)性疲勞中藥及其它類(lèi)中藥的應(yīng)用與研究奠定了基礎(chǔ)。高錦紅等用因子分析法和聚類(lèi)分析法研究了7種清熱解毒類(lèi)中藥中的7種元素。兩種方法得出了一致的結(jié)果,即7種中藥可分為兩類(lèi):一類(lèi)是編號(hào)為3、4、5、6號(hào)樣品,另一類(lèi)是編號(hào)為1、2、7號(hào)樣品(表10)。第一類(lèi)樣品質(zhì)量較好,第二類(lèi)樣品質(zhì)量較差。這種質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與臨床實(shí)際應(yīng)用基本相符。晁顯玉等對(duì)另10種清熱解毒類(lèi)中藥中11種元素進(jìn)行主成分分析和聚類(lèi)分析。前4個(gè)主因子含有這類(lèi)中藥中83.9%的微量元素信息,其中第1主因子與Mg、Ca、Cu、Zn、Mn的相關(guān)性較高;第2主因子與K、Na、Mg、Cr、Ni相關(guān);第3、4主因子分別與Mo、Fe的相關(guān)性最高。聚類(lèi)分析將10種中藥分成4類(lèi):第Ⅰ類(lèi)為黃連;第Ⅱ類(lèi)為黃芩;第Ⅲ類(lèi)為山豆根、紫草、丹皮;第Ⅳ類(lèi)為虎仗、板藍(lán)根、黃柏、梔子、連翹。這種綜合評(píng)價(jià)結(jié)果有利于清熱解毒類(lèi)藥材的開(kāi)發(fā)和利用。王薇等對(duì)8種心血管類(lèi)中藥8種微量元素用因子分析法和聚類(lèi)分析法進(jìn)行了多因素分析。因子分析將其有效成分分為調(diào)酶助血(富含Ni、Ca、Fe)、調(diào)血護(hù)心(富含Mg、Sr)和活血化瘀(富含Cu、Zn、Mn)三大因子,證實(shí)微量元素是決定中藥藥效的因素之一。按最小距離歸類(lèi)的聚類(lèi)分析,當(dāng)距離<3.5時(shí),8種中藥分成三組:第Ⅰ組為澤瀉、三七;第Ⅱ組為山楂、葛根;第Ⅲ組為決明子、丹參、紅花、川芎。3合理組方功能中藥方劑組方講究君、臣、佐、使,但何者為君,何者為臣,如何組方功能最佳,加減化裁影響如何,均值得從理論和實(shí)踐上認(rèn)真研究。初步探索結(jié)果表明,方劑藥的組成、結(jié)構(gòu)及作用與方劑中微量元素配比密切相關(guān)。3.1、干法還是“使”四逆湯方由炙甘草62.500g、干姜46.875g、生附子一枚(去皮,剖八片)組成,功能回陽(yáng)救逆。四逆湯中何藥為君,中醫(yī)理論有兩種意見(jiàn):一是認(rèn)為附子為君,干姜為臣,甘草為使(《金鏡內(nèi)臺(tái)方議》);二是認(rèn)為甘草為君,干姜為臣,附子為使(《傷寒明理論》)。張明昶等測(cè)定了四逆湯中與虛證密切相關(guān)的6種微量元素(Zn、Cu、Mn、Fe、Co、Cr)含量,利用因子分析法探討了微量元素與四逆湯組方原則及功能主治間的關(guān)系。結(jié)果表明,四逆湯具有兩個(gè)較為重要的組成單元,即君藥和臣藥。按質(zhì)量大小排列順序,應(yīng)以甘草為君藥,干姜、生附子為臣藥。在因子分析中,前兩個(gè)主因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率即達(dá)100%,因子1主要決定于較高含量的Cu、Co、Fe、Cr元素,按配伍量中元素質(zhì)量高低排列,炙甘草中4元素質(zhì)量均列第一,單獨(dú)劃為一組,是為君藥;因子2主要決定于Mn、Zn元素(表11),除去炙甘草后,余下干姜、生附子劃為一組,是為臣藥。3.2方差分析對(duì)處方組成的影響左歸飲由熟地黃、山茱萸、枸杞子、茯苓、山藥、炙甘草6味中藥組成,是中醫(yī)治療虛證的經(jīng)典方劑。根據(jù)中醫(yī)理論,左歸飲方中具有3個(gè)較為重要的結(jié)構(gòu)組成:重用熟地黃為君;以山茱萸、枸杞子合君藥為臣;佐以茯苓、山藥、炙甘草。張明昶等對(duì)這6味中藥中的6種微量元素進(jìn)行因子分析,按藥物與微量元素相關(guān)性進(jìn)行分組后,發(fā)現(xiàn)各組藥物的組成與按中醫(yī)觀點(diǎn)劃分的君、臣、佐的組成是一致的,即按因子重要性順序(方差貢獻(xiàn)率大小)排列,熟地黃的作用非常突出;其次是茯苓、山藥、炙甘草;然后是小茱萸、枸杞子。但后兩組藥物的作用大小與中醫(yī)方解不一致。對(duì)于一個(gè)經(jīng)典藥方,臨床應(yīng)用時(shí)時(shí)常會(huì)根據(jù)病人病情對(duì)方劑組成作加減化裁調(diào)整。藥方加減藥物后對(duì)方劑組成結(jié)構(gòu)及作用有何影響,張明昶等應(yīng)用因子分析法對(duì)左歸飲中只加入地骨皮或同時(shí)加入地骨皮和女貞子的情形作了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):①藥物加減化裁影響方劑的組成、結(jié)構(gòu)及作用。無(wú)論是原方中只加入地骨皮,還是同時(shí)加入地骨皮、女貞子,都明確指示左歸飲加味方具有3個(gè)較為重要的組成結(jié)構(gòu)(君、臣、佐)。按因子重要性排序,熟地黃作用突出,其次是地骨皮、山茱萸、枸杞子、女貞子,然后是茯苓、山藥、炙甘草。后兩組藥物的排序與原方因子分析的排序不同,但與中醫(yī)方解吻合,亦即地骨皮、女貞子配伍后增強(qiáng)了山茱萸、枸杞子的作用而同為臣藥。②方劑組成結(jié)構(gòu)及作用的改變與方劑中微量元素含量配比的改變密切相關(guān)。原方中君藥熟地黃所起的突出作用,以及這種作用與6種元素的相關(guān)性,基本上沒(méi)有因加入地骨皮或同時(shí)加入地骨皮、女貞子而發(fā)生改變;原方中山茱萸、枸杞子的作用主要與藥物中所含Cr、Mn密切相關(guān)。加入地骨皮后,與該組藥物藥效相關(guān)的元素是高含量的Cr、Co、Mn,而同時(shí)加入地骨皮、女貞子后,與該組藥物相關(guān)性較大的微量元素是Mn、Co,此時(shí)Cr的作用不再突出;茯苓、山藥、炙甘草的共同特點(diǎn)是Cu、Zn含量較低,左歸飲原方、只加入地骨皮方或同時(shí)加入地骨友、女貞子方,此組藥物組成不變,與微量元素的相關(guān)性沒(méi)變,后兩方中該組藥的作用也沒(méi)發(fā)生改變(表12)。4為中藥復(fù)方藥物應(yīng)用提供理論指導(dǎo)中藥具有多效性和整體平衡調(diào)節(jié)性,運(yùn)用模糊分類(lèi)方法研究藥物微量元素和藥物療效的相關(guān)性,可從整體效應(yīng)上對(duì)同類(lèi)中藥的功能相似程度進(jìn)行明確的評(píng)價(jià),并為中藥復(fù)方配制、新藥開(kāi)發(fā)和臨床應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。4.1對(duì)具體中藥的療效分析董順福等選擇11種常用中藥用原子吸收光譜法測(cè)定K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、Cr8種元素含量,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后用最大樹(shù)法進(jìn)行聚類(lèi)分析。結(jié)果顯示,當(dāng)相關(guān)系數(shù)r=0.50時(shí),有7種藥物聚類(lèi)相似;r=0.65時(shí)有3種藥物聚類(lèi)相似;r=0.75時(shí)有兩種藥物聚類(lèi)相似(表13)。相關(guān)系數(shù)較大的藥物,其療效相似性較大。董順福等以10種元素含量及w(Zn)/w(Cu)、w(Ca)/w(Mg)比值為參數(shù),用模糊聚類(lèi)分析法研究了11種治療心腦血管病中藥的藥效相似性,結(jié)果如表14所示。董順福等還以8種元素和總黃酮為參數(shù)運(yùn)用模糊聚類(lèi)法研究了另10種治療心腦血管病中藥的療效相似性,結(jié)果表明,澤蘭、燈盞花、回心草的功能極為相似(表15)。韓麗琴等以10種元素含量及w(Zn)/w(Cu)、w(Ca)/w(Mg)比值為參數(shù)運(yùn)用模糊分類(lèi)法研究15種治療呼吸系統(tǒng)疾病中藥的藥效相似性,當(dāng)相關(guān)系數(shù)r=0.55時(shí),有9種中藥聚類(lèi)相似;r=0.65時(shí)有8種中藥聚類(lèi)相似;r=0.85時(shí)有4種中藥聚類(lèi)相似,即魚(yú)醒草、紫草、金銀花,柴胡;當(dāng)r=0.94時(shí),藥效相似的藥物有紫草和柴胡?？梢?jiàn),紫草、柴胡、魚(yú)醒草、金銀花這4種中藥在治療疾病中的功能也大致相同。趙旭升運(yùn)用因子分析法和聚類(lèi)分析法對(duì)7種安神藥中7種元素,馬彥芳采用因子分析法對(duì)7種補(bǔ)腎藥中9種元素進(jìn)行了質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)。從主因子綜合得分可見(jiàn),安神藥中合歡花表現(xiàn)出最大的解郁安神功效,仙茅則為補(bǔ)腎中藥處方中的首選藥物(表16)。上述中藥質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與中醫(yī)實(shí)際臨床用藥組方相吻合。4.2步長(zhǎng)腦心通膠囊和心寶丸聚成一類(lèi)的篩選董順福等對(duì)13種治療心血管病中成藥中10種微量元素作模糊聚類(lèi)分析,結(jié)果顯示,相關(guān)系數(shù)r=0.55時(shí)有7種藥物聚類(lèi)相似;r=0.65時(shí)有5種藥物聚類(lèi)相似,它們是:血栓心脈寧(編號(hào)為2)、山海丹(編號(hào)為3)、步長(zhǎng)腦心通(編號(hào)為4)、利腦心(編號(hào)為6)和心寶丸(編號(hào)為10),亦即中成藥(2,3,4,6,10)聚成一類(lèi);r=0.75時(shí)有4種,即中成藥(3,4,6,10)聚成一類(lèi);r=0.80時(shí)有3種,即中成藥(4,6,10)聚成一類(lèi);r=0.95時(shí)有2種,即中成藥(4,10)聚成一類(lèi)。這表明,步長(zhǎng)腦心通膠囊和心寶丸的作用是十分類(lèi)似的。韓麗琴等對(duì)10種治療腦血管病中成藥中10種元素含量和w(Zn)/w(Cu)、w(Ca)/w(Mg)比值作模糊聚類(lèi)分析,發(fā)現(xiàn)通塞脈片和脈通膠囊的相關(guān)系數(shù)高達(dá)r=0.95。相關(guān)系數(shù)在r=0.65以上者有5種藥物。董順福等對(duì)21種治療心腦血管病中成藥中10種元素進(jìn)行模糊分類(lèi)的結(jié)果,有兩種藥物的相關(guān)系數(shù)高于r=0.87,它們是步長(zhǎng)腦心通和心寶丸,與前述結(jié)果一致。相關(guān)系數(shù)r=0.65時(shí)有6種藥物聚類(lèi)相似(表17)。5采用有機(jī)成分指紋圖譜鑒定中藥質(zhì)量中成藥質(zhì)量直接影響其安全性和有效性。許多中成藥產(chǎn)品雖然有規(guī)定的組方和制備工藝,但不同廠家或批次生產(chǎn)的同一中藥產(chǎn)品,在臨床療效上存在較大的差異,建立簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的中成藥質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)實(shí)屬當(dāng)務(wù)之急。利用有機(jī)成分指紋圖譜鑒定中成藥質(zhì)量已有許多報(bào)道,但大部分屬于半定量研究。近年來(lái)的研究證明,通過(guò)測(cè)定微量元素含量,運(yùn)用計(jì)算機(jī)模式識(shí)別技術(shù)建立中藥固體制劑質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)實(shí)可行的。5.1不同廠家產(chǎn)品的關(guān)聯(lián)度周蓮等在灰色關(guān)聯(lián)分析的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了一個(gè)評(píng)價(jià)中藥質(zhì)量的模式識(shí)別模型。該模型首先應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論制高點(diǎn)原理確定參考序列指標(biāo),然后計(jì)算評(píng)價(jià)系列相對(duì)于參考序列的關(guān)聯(lián)度。在確定參考序列時(shí),對(duì)于數(shù)值越大越優(yōu)的指標(biāo),選其中對(duì)應(yīng)指標(biāo)的最大值,而對(duì)于數(shù)值越小越優(yōu)的指標(biāo),選其中對(duì)應(yīng)指標(biāo)的最小值。因此,參考序列即是質(zhì)量最優(yōu)序列。對(duì)不同廠家生產(chǎn)的9種牛黃解毒片按Cr、Mn、Fe、Zn、Cu計(jì)算相對(duì)于參考序列的關(guān)聯(lián)度,得到了不同廠家對(duì)牛黃解毒片質(zhì)量?jī)?yōu)劣的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果(表18)。從表18可見(jiàn),關(guān)聯(lián)度最大的是貴州百靈企業(yè)集團(tuán)制藥有限公司的產(chǎn)品,關(guān)聯(lián)度R=0.8161;關(guān)聯(lián)度最小的是雷氏牛黃解毒片(R=0.4645)。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況基本相同。曹