重庆市渝东北大巴山区出产一种药材，当地习称为平术，野生分布于城口、巫溪、奉节等地，具有长期的栽种历史，以城口县产量最大[1]。《湖南中药材手册》《江西中草药》《万县中草药》等将其作为地方名称收载为白术Atractylodes macro (Thunb.) DC.的别名[2-4]，收载功效主要为补气健脾，燥湿利水，止汗，安胎，与白术一致，但通过本课题组调查，发现平术在城口等地民间应用还有行气除胀、发汗解表、明目等功效，主要用于治疗呃逆、腹痛、呕吐、感冒、夜盲等症[1]，与白术具有明显差异。另课题组还发现平术在原植物形态、药材性状和显微特征方面都与白术差异较大，却与苍术接近，且与药典中苍术项下含苍术素这一特征符合[5-6]。通过与茅苍术做DNA条码对比，特征片段相似度为85.6%，初步判定平术属苍术药材。中药材普遍存在化学多态性的现象，它们形态差异不明显，只是植物体内所含化学成分的量、组成有差异[7]。苍术药材有北苍术Atractylodes chinensis (DC.)Koidz.和茅苍术Atractylodes lancea(Thunb.)DC.两种基源，其化学生态分型已有报道[8]，判断平术的化学生态分型对临床能否科学合理使用至关重要。本实验采用GC-MS结合模式识别技术对不同产地平术和苍术样品的挥发性成分进行比较分析，判断其化学分型，并找出差异显著的化学成分，为渝东北地产平术的临床合理使用及其品质评价提供科学依据。

1 材料

1.1 仪器与试剂

Agilent7200Q-TOF GC/MS气相色谱-质谱联用仪(美国安捷伦公司)；HP-5ms毛细管色谱柱(美国安捷伦公司)；BP211D万分之一电子分析天平(德国Satorius公司)；KX-2127qt超声波清洗仪(北京科玺世纪科技有限公司)；SENCOR-201旋转蒸发仪和W201D恒温水浴锅(上海申顺生物科技有限公司)。MassHunter，Excel，SIMCA14.1，SPSS19.0等数据处理软件。石油醚(分析纯)，乙酸乙酯(分析纯)。苍术素标准品(中国食品药品检定研究院，批号：111924-201001)。

1.2 药材

实验所用样本均由作者实地采集或采购，所有样品均经重庆三峡医药高等专科学校易东阳教授鉴定。样品01、05、07为菊科植物北苍术Atractylodes chinensis (DC.)Koidz.的干燥根茎；样品02、04、08为菊科植物茅苍术Atractylodes lancea(Thunb.)DC.的干燥根茎；03、06、09、10为药材平术，形态、性状与茅苍术无明显区别，且DNA相似度85%以上，判定基源为Atractylodes lancea(Thunb.)DC.。留样存放于重庆三峡医药高等专科学校中药鉴定室。具体样品来源信息见表1。

 

表1 样本信息

  

编号产地来源01内蒙古海拉尔(栽培)2016年2月呼伦贝尔市海拉尔区坤元中药材种植专业合作社采购(苍术)02安徽皖南(栽培)2016年2月安徽池州农户家采购(苍术)03重庆城口县(栽培)2015年11月城口县厚坪乡种植地采集(平术)04湖北随州(栽培)2016年2月湖北随县乡镇集市采购(苍术)05内蒙古赤峰(栽培)2016年2月内蒙古赤峰市喀喇沁旗志远中药材种植专业合作社采购(苍术)06重庆城口县(野生)2015年11月城口县修齐镇野外采集(平术)07河南新县(栽培)2016年2月河南新县乡镇集市采购(苍术)08江苏茅山(野生)2015年11月江苏句容县茅山野外采集(苍术)09重庆巫溪县(野生)2015年11月巫溪县尖山镇野外采集(平术)10重庆奉节县(野生)2015年11月奉节县兴隆镇野外采集(平术)

2 方法

2.1 供试液溶液制备

根据苍术药材成分理化性质结合相关文献报道选用石油醚为提取溶剂，并对提取方式和提取时间进行考察，以各条件下提取物气相色谱峰越多且分离度较好为判定依据。最终确定供试液的制备方法为：将各样本粉碎成粗粉(过3号筛)，取粗粉约5 g，精密称定，置于带塞锥形瓶中，加入石油醚200 mL，超声(功率180 W，频率50 kHz)30 min，连续提取3次，过滤，合并提取液，减压蒸馏回收石油醚，得红褐色油状物。取提取物250 mg置于25 mL量瓶中，乙酸乙酯溶解后，定容，用0.45 μm滤膜过滤后供GC-MS分析用。

考虑到边界效应影响，数值计算模型边界取3倍以上洞直径，上部边界取至地表[11]，如图3所示，模型几何尺寸长、宽、高分别为80 m、80 m和50 m。围岩和支护采用实体单元模拟，锁脚锚管采用锚杆单元(Cable)模拟，在地铁区间和高铁盾构隧道交叉部位增加了网格密度以提高计算精度。

2.2 对照品溶液制备

精密称取苍术素对照品100 mg于10 mL量瓶中，乙酸乙酯溶解并定容，再用0.45 μm滤膜过滤后供GC-MS分析用。

2.3 色谱条件

2.5.3 稳定性试验 取08号样本供试液，分别于0、2、4、8、12、24 h进样0.5 μL，进行GC-MS分析，考察其10个特征峰的保留时间和峰面积的RSD平均值分别为1.94%和2.17%，表明在24 h内测定供试液稳定性良好。

2.4 质谱条件

取苍术素标准品(00号)和10个样本药材按2.1、2.2项下方法制备，再按2.3、2.4项条件检测得的总离子流图(图1)，直观显示各样本色谱质谱总离子流谱图中主要化合物差异。根据各保留时间对应化合物的质谱二级碎片离子峰信息，结合标准品苍术素峰比对，参考MSSS谱图库、Scifinder数据库和相关文献[10-11]对该类植物中的主要化合物进行检索，推测出17个典型化合物归属，具体见表2。

2.5 方法学考察

2.5.1 精密度试验 取08号样本的供试液，每次0.5 μL，连续进样6次，进行GC-MS分析，考察其17个特征峰的各峰保留时间和峰面积的RSD平均值分别为1.48%和1.65%，精密度良好。

6. 论文标题：电热消解-电感耦合等离子体质谱法测定准东煤中15种元素；文献来源：冶金分析，2017，37(6)：26-32；作者：张更宇，施云芬，董湘军，魏群，曲涤非；机构：吉林市环境监测站，东北电力大学化学工程学院，中国石油吉林石化分公司污水处理厂。

Agilent HP-5ms毛细管色谱柱(30 m×250 μm×0.25 μm)；载气为氮气(99.999%)，流速1.5 mL/min；进样口温度250 ℃；自动进样，进样体积0.5 μL；分流比为100∶1；柱升温程序：85 ℃开始，保留5 min后以3 ℃/min升温至185 ℃，保持10 min，再以5 ℃/min升温至250 ℃，持续5 min。

力学演示实验的操作过程中，教师要引导学生有目的地思考、观察，全面观察总结现象的特征及发生、发展的条件以及条件与结果之间的依赖关系等，可以让学生进行操作、读数、记录等，其余的学生进行监督和指正，这样的课堂演示实验既活跃了课堂气氛，又激发了学生的积极主动性。演示的过程中，教师更要积极地创造条件，克服思维定式，扩大学生观察的范围或空间，使学生脑海中形成全面整体的物理图景。

2.6 图谱处理方法

将2.3，2.4项下条件所测定的各样本GC-MS总离子流峰信号谱用MassHunter软件处理分析，再以10个样本为横坐标，每个保留时间的色谱峰的峰面积为纵坐标，构成10×17数据矩阵，供模式识别分析[9]。

从图2可知，前4个主成分的累积贡献率已达到93%以上，即表示前4个主成分变量能够解释原变量信息的93%以上。以提取的4个主成分分别进行得分散点图的绘制，并对各图中的分布情况进行比较分析。结果显示，以主成分1和主成分2为基础获得的得分散点图(图3)对各样本分区显著。

3 结果

3.1 GC-MS检测总离子流图谱与特征化合物归属

EI离子源，源温度230 ℃，电子能量为70 eV，连接器温度260 ℃，溶剂延迟6 min，扫描范围35～350 amu，电子倍增器电压为2.4 kV。

2.5.2 重复性试验 取08号样本6份，按供试液制备方法制备，分别进样0.5 μL，进行GC-MS分析，考察其10个特征峰的保留时间和峰面积的RSD平均值分别为1.84%和2.07%，重复性良好。

  

图1 各样本的总离子流图

 

表2 样本中化合物鉴定归属

  

峰号保留时间/min化合物CAS号相似匹配度相对分子质量分子式来源样本质谱峰比例/%13．569(1R，4S，4aS，10aR) 1，4，4a，5，6，9，10，10a 八氢 11，11 二甲基 1，4 环辛甲醇[d]哒嗪109746 19 275%204C13H20N205(3．9)23．594 (2＇，4＇，4＇ 三甲基 环辛并[4．1．0]庚 2＇ 烯 3＇ 基) 3 丁烯 2 酮676133 01 078%204C14H20O01(9．39)、02(2．74)、03(1．93)、04(1．49)、05(5．79)、06(2．52)、08(13．87)、09(2．28)、10(2．98)33．64榄香烯33880 83 095%204C15H2401(7．65)、02(3．42)、03(1．61)、04(1．59)、05(6．55)、06(2．19)、08(16．62)、09(1．97)、10(2．41)43．86 榄香烯515 13 990%204C15H2402(2．99)、03(1．91)、04(1．47)、06(2．32)、08(14．99)、09(2．2)、10(2．83)53．906γ 芹子烯515 17 395%204C15H2401(7．78)、02(5．08)、03(2．52)、04(2．68)、06(2．81)、07(2．04)、08(18．56)、09(3．27)、10(3．99)64．37 芹子烯17066 67 091%204C15H2401(6．82)、05(8．37)74．55α 芹子烯473 13 290%204C15H2401(44．64)、02(3．31)、03(1．53)、04(3．8)、05(73．68)、06(2．46)85．07香橙烯489 39 493%204C15H2401(10．47)、02(11．47)、03(3．78)、04(8．4)、06(3．72)、07(2．09)、08(15．81)、09(4．53)、10(4．43)95．15大香叶烯B15423 57 191%204C15H2404(2．04)、07(3．58)105．362 亚甲基 4，8，8 三甲基 4 乙烯基 双环[5．2．0]壬烷13902 46 085%204C15H2401(8．92)、02(9．22)、03(2．88)、04(4．46)、05(5．11)、06(3．29)、07(2．18)、08(18．1)、09(4．36)、10(5．37)

 

(续表)

  

峰号保留时间/min化合物CAS号相似匹配度相对分子质量分子式来源样本质谱峰比例/%116．263白菖烯17334 55 391%204C15H2407(8)126．38雅槛蓝烯10219 75 793%204C15H2402(6．53)、03(13．89)、05(7．52)、06(14．98)、07(100)、08(36．39)、09(14．33)、10(14．96)136．565茅术醇23811 08 795%222C15H26O01(32．02)、02(16．4)、03(100)、05(19．42)、06(100)、07(64．92)、08(69．74)、09(100)、10(100)146．665反式 2，9 反式 9，10 顺式 1，10三环[8．6．0．0(2，9)]十六碳 3，15 二烯31658 33 082%216C16H2401(44．34)、02(100)、03(19．18)、04(100)、05(26．29)、06(32．72)、07(9．01)、08(100)、09(37．94)、10(50．3)156．752 亚甲基 5 (1 甲基乙烯基) 8 甲基 双环[5．3．0]癸烷581814 05 390%204C15H2407(2．97)167．771，2，3b，6，7，8 六氢 6，6 二甲基 环戊[1，3]环丙[1，2]环庚烯 3(3aH) 酮91531 58 788%190C13H18O04(6．6)178．195苍术素55290 63 696%182C13H10O00(100)、01(100)、03(1．97)、05(100)、06(1．73)、07(8．36)、08(70．7)、09(3．77)、10(5．69)

3.2 主成分分析

将2.6项下所获得的10×17数据矩阵导入SIMCA14.1软件，首先提取主成分，各主成分的贡献率(Q2)和累积贡献率(R2X)[12]。见图2。

产业风险评价体系的建立与完善能有效加强我国商业银行的风险管理工作，对有效识别并规避信贷业务风险，合理分配信贷资源，减少银行信贷业务的风险损失，提高银行风险管理水平有着重要的作用。

  

图2 主成分累积贡献率图

“我听星罗师兄他们说，以前万花七试都是同一天进行的，今天为什么没有第七式‘机关之试’呢？东方谷主他们是将‘机关之试’留在了晚上，要我们星夜去赶考吗？”原来李离的担心在这里。

从图3可以看出，样本在得分图中分区成了两类，01(内蒙古海拉尔产)、05(内蒙古赤峰产)、07(河南新县产)苍术样本聚集为1类，在主成分1上具有典型相似性，但它们在主成分2上有明显差异；01(内蒙古海拉尔产)、02(安徽皖南产)、04(湖北随州产)、08(江苏茅山产)苍术和03(城口产家种)、06(城口产野生)、09(巫溪产)、10(奉节产)平术样本聚集为1类，在主成分2上具有典型相似性，特别是4个平术样本和安徽皖南产苍术几乎在主成分2上无差异，但它们在主成分1上差异明显。为了解各样本间差异的具体化学成分，需结合主成分1对主成分2的载荷分析图(图4)分析。图4显示影响01、05、07样本的主要变量为保留时间5.15、6.263、6.38、6.75、8.195、4.55、3.569、4.37 min时的化合物总离子流峰面积；影响01、02、03、04、06、08、09、10样本的主要变量为保留时间3.64、3.59、3.86、3.906、5.07、5.36、6.665、6.565、7.77 min时的化合物总离子流峰面积。结合表2对各保留时间点的化合物归属判定：影响01、05、07这类样本的挥发油特征化学成分为大香叶烯B、白菖烯、雅槛蓝烯、2-亚甲基-5-(1-甲基乙烯基)-8-甲基-双环[5.3.0]癸烷、苍术素、α-芹子烯、(1R,4S,4aS,10aR)-1,4,4a,5,6,9,10,10a-八氢-11,11-二甲基-1,4-环辛甲醇[d]哒嗪、-芹子烯；影响01、02、03、04、06、08、09、10这类样本的特征化学成分为榄香烯、4-(2'，4'，4'-三甲基-环辛并[4.1.0]庚-2'-烯-3'-基)-3-丁烯-2-酮、-榄香烯、芹子烯、香橙烯、2-亚甲基-4,8,8-三甲基-4-乙烯基-双环[5.2.0]壬烷、反式-2,9-反式-9,10-顺式-1,10三环[8.6.0.0(2,9)]十六碳-3,15-二烯、茅术醇、1,2,3b,6,7,8-六氢-6,6-二甲基-环戊[1,3]环丙[1,2]环庚烯-3(3αH)-酮。

  

图3 主成分1对主成分2的PCA得分散点图

  

图4 成分1对主成分2的PCA载荷散点图

3.3 聚类分析(HCA)

将2.6项下所获得的10×17数据矩阵导入SPSS19.0软件，对其做聚类分析[13]，得树状分类图(图5)。

  

图5 样本聚类树状图

从上图看出总体将样本分成2种型，样本02、03、04、06、08、09、10为Ⅰ型，内蒙古海拉尔产苍术(01)、内蒙古赤峰产苍术(05)和河南新县产苍术(07)为Ⅱ型，与主成分分析和形态鉴别结果(01、05、07为北苍术，02、03、04、06、08、09、10为茅苍术)基本一致，初步判定平术化学分型属茅苍术型。

进一步分析发现Ⅰ型里面包括(06、08、10)，(03、09)和(02、04)3个亚型；Ⅱ型里包括(01、05)和(07)2个亚型；每个亚型里的样本化学成分更相似，其结果与参考文献吻合[8]。

4 讨论

本实验基于GC-MS结合模式识别技术探讨了渝东北地产平术化学分型，发现平术化学生态分型属茅苍术型。为渝东北地产平术的临床合理使用及其药材的品质评价提供了科学依据。苍术样本来源产地多，而本次实验目的在于判断平术的化学生态分型，因此对苍术样本来源收集不够全面，本研究将苍术样本归为两大化学生态型，5个亚型是针对本次所采集产地的样本，不代表苍术只有这些化学生态分型。一直以来药典收载苍术以单一指标苍术素为质量控制标准。通过本次研究发现北苍术和茅苍术仅在挥发油类化学成分就有17个差异显著的化合物，继续将苍术素作为评价苍术药材品质唯一指标是否科学有待深入研究。

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