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【摘 要】 目的：建立气相离子迁移谱（GC-IMS）结合化学计量法快速鉴别连翘的产地的方法。方法：采用GC-IMS法测定15批连翘药材中挥发性成分，运用主成分分析、聚类分析不同产地连翘。结果：以α-蒎烯的量为标准，进行聚类分析与主成分分析，可将不同连翘产地区分为3大类。判别分析进一步以Fisher 判别函数的形式将陕西、山东、河南产地较准确进行区分。结论：GC-IMS结合化学计量法可快速、准确鉴别连翘产地，研究结果也可为不同产地连翘的质量评价提供科学的依据。
【关键词】 连翘;α-蒎烯;气相离子迁移谱;聚类分析;主成分分析;产地
【中图分类号】R284.1 【文献标志码】 A 【文章编号】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
连翘为木犀科植物连翘Forsythia suspensa（Thunb.） Vahl的干燥果实。秋季果实初熟尚带绿色时采收，除去杂质，蒸熟，晒干，习称“青翘”;具有清热解毒、消肿散结、疏散风热等功效。连翘含有苯乙醇苷类、木脂素类、萜类与黄酮类等多种化学成分[1-2]。研究表明连翘具有多种药理作用，如抗菌作用、抗病毒作用、抗炎作用和保肝作用等。
连翘主生于山坡灌丛、林下或草丛中，海拔250～2200 m。国内除华南地区外其他各地均有少量栽培，以山西、陕西、河南产量最多。从主产区资源和历史收购情况来看，山西省约占全国的40%，河南占30%，陕西占20%左右，其余主要分布于湖南、湖北、宁夏、甘肃、河北、山东、辽宁等省。鉴于此，本研究收集陕西、山东、山西、河南4个省份的连翘（青翘）药材15 批，以连翘中α-蒎烯作为指标成分，采用GC-IMS（The Gas Chromatograph-Ion Mobility Spectrometer）法测定，比较研究聚类分析法、主成分分析法在连翘产地鉴别上的应用。
1 仪器与试药
1.1 仪器 海能GC-IMS 分析仪，软件为Laboratory Analytical Viewer和GC×IMS Library Search，Sartorius CP225D 型分析天平（十万分之一）。
1.2 试药 甲醇为色谱纯，水为六效蒸馏水。以α-蒎烯（批号HP299943）购于辰光生物科技有限公司。15 批連翘药材分别收集于陕西、河南、山西、山东4 省区，经河北省药检所孙宝惠教授鉴定为：木犀科植物连翘Forsythia suspensa（Thunb.） Vahl的干燥果实，结果见表1。
2 方法与结果
2.1 色谱条件 载气：高纯度氮气，色谱柱温度：75 ℃;迁移温度：45℃;色谱柱为FS-SE-54-CB-1（15 m×0.53 mm），进样体积200 μL，顶空进样：孵育温度75 ℃，孵育时间20 min，进样针温度85 ℃，孵化转速500 rpm，分析时间：40 min，条件见表2。
2.2 对照品溶液的制备 精密称取α-蒎烯标准品，先用甲醇稀释100倍后，再取1 mL，用水稀释到1 ppm， 作为对照品溶液。
2.3 供试品的制备 取连翘药材，粉碎，过3号筛，即得。
3 方法学研究
3.1 α-蒎烯重复性研究 取α-蒎烯对照品溶液，连续进样六针，谱图如图1所示。 3.2 线性关系考察 精密移取α-蒎烯对照品溶液适量，加水稀释成100ppb、200ppb、300ppb、400ppb、500ppb的溶液，分别进样，以峰面积为纵坐标（Y），浓度为横坐标（X），绘制标准曲线，方程如下：y=2612x+95.381（R2=0.98）。如图4所示。
3.3 样品测定
3.3.1 重复性测定 取16批不同产地的连翘药材，分别按“2.3”项下制备供试品，并按“2.1”项色谱条件下进行测定，色谱图如图5、图6所示。
3.3.2 数据处理
3.3.2.1 全色谱峰主成分分析 选取所有峰对所有样品进行PCA主成分分析，结果如图7所示。
结果显示，河南产地的连翘可以聚在一起，同时山东的样品也和河南的样品聚在了一起，下面选取特征峰对所有样品进行PCA分析。
3.3.2.2 特征峰主成分分析 选取特征峰对所有样品进行PCA主成分分析，结果如图8所示。
结果显示，河南的样品、山东的样品以及陕西的样品均可以聚类，但是山西的连翘样品非常分散，下面去除山西样品进行分析。
3.3.2.3 河南、山东、陕西全色谱峰主成分分析 选取所有峰对河南、山东以及陕西的连翘样品进行PCA主成分分析，结果如图9所示。
3个产地的样品都比较分散，下面选取特征峰对河南，山东以及陕西的连翘样品进行PCA分析。
3.3.2.4 河南、山东、陕西特征峰主成分分析 选取特征峰对河南、山东以及陕西的连翘样品进行PCA主成分分析，结果如图10所示。
结果显示，河南省、山东省以及陕西省的连翘样品均可以很好地聚类。
4 讨论
采用GC-IMS分析仪，样品无需进行前处理，只需将样品粉碎后，以顶空进样方式便可快速进行分析测定。线性关系考察时因范围相对较窄，需逐步进行稀释和测定。
本实验采用GC-IMS对不同产地连翘进行测定和研究，该PCA模型样品量较少，需增加样品量对方法进行验证。GC-IMS用于药材含量测定的文献很少，下一步需对定量方法进行研究，以期找出适合药材含量测定的方法。
参考文献
[1]国家药典委员会.中华人民共和国药典[M].北京：中国医药科技出版社，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]刘宪云，季仁东，樊新岩，等.离子迁移谱在环境污染物检测中的应用 [J].原子与分子物理学报，2007，24（1）：163-167.
[5]程沙沙，陈创，王卫国，等.一种基于离子迁移谱的气相色谱检测器及其应用[J].色谱，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]杨俊超，杨杰，曹树亚，等.气相色谱-离子迁移潜联用技术的影响因素研究[J]现代科学仪器，2018，No.1，55-59.
[9]李淑静，赵婷，葛含光，等. 气相色谱-离子迁移谱应用于橄榄油的掺假鉴别[J]食品研究与开发，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 结合化学计量学方法研究茶叶挥发性成分[D].昆明：昆明理工学，2014.
[14]陈通，陆道礼，陈斌. GC-IMS 技术结合化学计量学方法在食用植物油分类中的应用[J].分析测试学报，2017，36（10）：1235-1239.
（收稿日期：2020-11-16 编辑：程鹏飞）
【关键词】 连翘;α-蒎烯;气相离子迁移谱;聚类分析;主成分分析;产地
【中图分类号】R284.1 【文献标志码】 A 【文章编号】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
连翘为木犀科植物连翘Forsythia suspensa（Thunb.） Vahl的干燥果实。秋季果实初熟尚带绿色时采收，除去杂质，蒸熟，晒干，习称“青翘”;具有清热解毒、消肿散结、疏散风热等功效。连翘含有苯乙醇苷类、木脂素类、萜类与黄酮类等多种化学成分[1-2]。研究表明连翘具有多种药理作用，如抗菌作用、抗病毒作用、抗炎作用和保肝作用等。
连翘主生于山坡灌丛、林下或草丛中，海拔250～2200 m。国内除华南地区外其他各地均有少量栽培，以山西、陕西、河南产量最多。从主产区资源和历史收购情况来看，山西省约占全国的40%，河南占30%，陕西占20%左右，其余主要分布于湖南、湖北、宁夏、甘肃、河北、山东、辽宁等省。鉴于此，本研究收集陕西、山东、山西、河南4个省份的连翘（青翘）药材15 批，以连翘中α-蒎烯作为指标成分，采用GC-IMS（The Gas Chromatograph-Ion Mobility Spectrometer）法测定，比较研究聚类分析法、主成分分析法在连翘产地鉴别上的应用。
1 仪器与试药
1.1 仪器 海能GC-IMS 分析仪，软件为Laboratory Analytical Viewer和GC×IMS Library Search，Sartorius CP225D 型分析天平（十万分之一）。
1.2 试药 甲醇为色谱纯，水为六效蒸馏水。以α-蒎烯（批号HP299943）购于辰光生物科技有限公司。15 批連翘药材分别收集于陕西、河南、山西、山东4 省区，经河北省药检所孙宝惠教授鉴定为：木犀科植物连翘Forsythia suspensa（Thunb.） Vahl的干燥果实，结果见表1。
2 方法与结果
2.1 色谱条件 载气：高纯度氮气，色谱柱温度：75 ℃;迁移温度：45℃;色谱柱为FS-SE-54-CB-1（15 m×0.53 mm），进样体积200 μL，顶空进样：孵育温度75 ℃，孵育时间20 min，进样针温度85 ℃，孵化转速500 rpm，分析时间：40 min，条件见表2。
2.2 对照品溶液的制备 精密称取α-蒎烯标准品，先用甲醇稀释100倍后，再取1 mL，用水稀释到1 ppm， 作为对照品溶液。
2.3 供试品的制备 取连翘药材，粉碎，过3号筛，即得。
3 方法学研究
3.1 α-蒎烯重复性研究 取α-蒎烯对照品溶液，连续进样六针，谱图如图1所示。 3.2 线性关系考察 精密移取α-蒎烯对照品溶液适量，加水稀释成100ppb、200ppb、300ppb、400ppb、500ppb的溶液，分别进样，以峰面积为纵坐标（Y），浓度为横坐标（X），绘制标准曲线，方程如下：y=2612x+95.381（R2=0.98）。如图4所示。
3.3 样品测定
3.3.1 重复性测定 取16批不同产地的连翘药材，分别按“2.3”项下制备供试品，并按“2.1”项色谱条件下进行测定，色谱图如图5、图6所示。
3.3.2 数据处理
3.3.2.1 全色谱峰主成分分析 选取所有峰对所有样品进行PCA主成分分析，结果如图7所示。
结果显示，河南产地的连翘可以聚在一起，同时山东的样品也和河南的样品聚在了一起，下面选取特征峰对所有样品进行PCA分析。
3.3.2.2 特征峰主成分分析 选取特征峰对所有样品进行PCA主成分分析，结果如图8所示。
结果显示，河南的样品、山东的样品以及陕西的样品均可以聚类，但是山西的连翘样品非常分散，下面去除山西样品进行分析。
3.3.2.3 河南、山东、陕西全色谱峰主成分分析 选取所有峰对河南、山东以及陕西的连翘样品进行PCA主成分分析，结果如图9所示。
3个产地的样品都比较分散，下面选取特征峰对河南，山东以及陕西的连翘样品进行PCA分析。
3.3.2.4 河南、山东、陕西特征峰主成分分析 选取特征峰对河南、山东以及陕西的连翘样品进行PCA主成分分析，结果如图10所示。
结果显示，河南省、山东省以及陕西省的连翘样品均可以很好地聚类。
4 讨论
采用GC-IMS分析仪，样品无需进行前处理，只需将样品粉碎后，以顶空进样方式便可快速进行分析测定。线性关系考察时因范围相对较窄，需逐步进行稀释和测定。
本实验采用GC-IMS对不同产地连翘进行测定和研究，该PCA模型样品量较少，需增加样品量对方法进行验证。GC-IMS用于药材含量测定的文献很少，下一步需对定量方法进行研究，以期找出适合药材含量测定的方法。
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（收稿日期：2020-11-16 编辑：程鹏飞）