劉方舟，李園白，王 靜，杜 昱，楊 陽

（中國中醫(yī)科學院中醫(yī)藥信息研究所 北京 100700）

當歸藥材來源于傘形科當歸屬植物Angelica sinensis(Oliv.)Diels的干燥根[1]，又名干歸、馬尾當歸、秦哪、馬尾歸、云歸、岷歸等，是我國臨床最常用中藥之一。當歸廣泛分布于甘肅、四川、湖北、陜西等地[2]。當歸主要含有揮發(fā)油、有機酸、多糖、腦苷類、核苷類、氨基酸等多種類型的化合物[3]。

道地藥材是指來自特定產區(qū)、特定生態(tài)環(huán)境、栽培規(guī)范、加工精細、貯藏合理、品質卓越、療效顯著的中藥材，是傳統(tǒng)中醫(yī)藥行業(yè)評價藥材質量的一項獨特判別標準，其來源具有強烈的地域性[4]。藥材的道地性判斷、醫(yī)學實踐經驗源于中醫(yī)藥學，脫離中醫(yī)藥學理論基礎，道地藥材就如同無源之水，故中藥材的本草考證研究顯得尤為重要，可根據本草考證結果推斷藥材道地產區(qū)[5]。性狀特征作為道地藥材的傳統(tǒng)評價指標，可在一定程度上概括道地藥材外在特征[6]，但不能確切反映道地藥材的內在品質，因此，對道地藥材特征化學成分以及有效成分的含量測定，成為當前道地藥材質量特征評價的主要方法[7]，眾多研究結果表明，道地藥材與非道地藥材的指標性成分含量有顯著性差異[8]。

1 方法與結果

1.1 當歸道地產區(qū)本草考證

考證古近代主流醫(yī)學典籍和本草著作，歸納研究當歸藥材歷代道地產區(qū)，考證涉及的古代地名，參照《古今地方大辭典》、《中華人民共和國行政區(qū)劃表》映射得出現(xiàn)代地名，再對現(xiàn)代地名（?。┻M行頻次統(tǒng)計，結合古籍原文中相關描述推斷當歸藥材的道地產區(qū)。

當歸本草考證共涉獵秦朝、東漢、南北朝、唐朝、宋朝、明朝、清朝相關古籍14本，包括：《神農本草經》、《名醫(yī)別錄》、《吳普本草》、《本草經集注》、《千金翼方藥出州土》、《新修本草》、《本草圖經》、《本草品匯精要》、《本草原始》、《本草綱目》、《本草備要》、《本草求真》、《本草從新》、《本草述》以及民國書籍《藥物出產辨》。摘錄出隴西、宕州、秦州、松州、川蜀、汶州等19個古代產區(qū)和7個近代產區(qū)，對應現(xiàn)代地名（?。?個及西南地區(qū)、河套地區(qū)，具體結果（表1）?，F(xiàn)代產區(qū)頻次統(tǒng)計結果由高到低為甘肅省、四川省、陜西省、安徽省、江蘇省、河北省、西南地區(qū)、河南省、河套地區(qū)和山西省，具體結果（表2），結合古籍文獻相關文字描述推斷甘肅省、四川省為現(xiàn)今當歸藥材的道地產區(qū)。

1.2 當歸性狀特征

針對當歸藥材性狀特征制定專業(yè)檢索策略，在CNKI數(shù)據庫中檢索相關文獻，檢索式如下：

(SU=當歸+干歸+馬尾當歸+秦哪+馬尾歸+云歸+西當歸+岷當歸AND TI=性狀+外觀+真?zhèn)?偽品+生藥+形狀+大小+氣味+味道+斷面特征+摻偽+摻假+真假+混淆品+混用品)OR((SU=當歸+干歸+馬尾當歸+秦哪+馬尾歸+云歸+西當歸+岷當歸AND(SU=鑒定+鑒別OR CLC=R282.5)AND SU=生藥+形狀+大小+氣味+味道+斷面特征))OR(SU=當歸+干歸+馬尾當歸+秦哪+馬尾歸+云歸+西當歸+岷當歸AND KY=外觀+性狀+真?zhèn)?偽品+生藥+形狀+大小+味道+斷面特征+氣味+混淆品+混用品+摻偽+摻假)NOT CLC=R285.6 NOT CLC=R285.5 NOT CLC=R285 NOT CLC=R284 NOT SU=基因NOT SU=化學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=膠囊 NOT SU=丸NOT SU=高效液相NOT SU=HPLC

檢索到當歸藥材性狀特征相關文獻共計75篇，從中優(yōu)選有效文獻59篇，針對文獻中藥材產地、全植物大小、全植物形狀、全植物色澤、全植物味道、全植物氣味、用藥部位、根部大小、根部形狀、根部色澤、根部質地、根部表面特征、根部味道、根部氣味及根部斷面特征等字段進行錄入，從中提取歸納當歸道地藥材的性狀特征如下：

①原植物：多年生草本植物，根圓錐形。莖直立，高60-130 cm，上部分枝?；~有長柄，三出全裂或羽狀3小葉，中間小葉菱狀倒卵形，有短柄，側小葉寬卵形，有柄或無，邊緣有不整齊粗鋸齒。莖生葉有柄，三出至二回三出。莖上部為深裂或僅有狹長圓筒狀葉鞘。復傘形花序頂生或側生。果實長圓形或近長圓形，分果背棱有極狹翅?；ㄆ?月-9月，果期9月-10月。野生于海拔1200-2300 m間的山谷疏林下及山坡灌叢中。②藥材：用藥部位為干燥根，主根粗短略呈圓柱形或圓錐形，下部有支根3-5條或更多，表面黃棕色至棕褐色，有明顯縱皺紋及橫長皮孔。質較柔韌，香氣濃厚特異，味甘、辛、微苦，折斷面黃白色或淡黃棕色，呈放射狀紋理，習稱“菊花心”，皮部厚，有棕色油點，形成層呈黃棕色環(huán)狀，木質部及韌皮部有多數(shù)細小裂隙和黃棕色分泌腔，中心有時有白色髓心。

1.3 當歸化學成分數(shù)據分析

針對當歸化學成分研究制定專業(yè)檢索策略，在CNKI數(shù)據庫中檢索相關文獻，檢索式如下：

(TI=當歸+干歸+馬尾當歸+秦哪+馬尾歸+云歸+西當歸+岷當歸OR KY=當歸+干歸+馬尾當歸+秦哪+馬尾歸+云歸+西當歸+岷當歸)AND(SU=化學+成分+質量評價+質量標準+高效液相+質譜+指紋圖譜+波譜解析+HPLC+UPLC+GC+MS++NMR+含量+提取物+揮發(fā)油+水提物+萃取+超臨界萃取+薄層+比色+液質聯(lián)用+質譜聯(lián)用OR CLC=R284.3+R284.2+R284.1+R284)NOT CLC=R285.5 NOT CLC=R285 NOT CLC=R285.6 NOT SU=DNA NOT SU=RNA NOT SU=分子NOT SU=基因NOT SU=遺傳NOT SU=注射液NOT SU=口服液NOT SU=滴丸 NOT SU=丸 NOT SU=片 NOT SU=膠囊NOT SU=膏

檢索到當歸藥材化學成分相關文獻共計1949篇，優(yōu)選含量測定成分全面、方法標準、數(shù)據相對規(guī)范的100篇為有效文獻，提取并整合成分含量數(shù)據，共提煉出甘肅、四川、湖北、云南、陜西、河北6個不同產地當歸的10個化學成分含量結果，涉及成分包括正丁基 苯 酞（3-butylphthalide）、正 丁 烯 基 苯 酞（nbutylidenephthalide）、藁本內酯（ligustilide）、阿魏酸（ferulic acid）、精氨酸（L-arginine）、苯丙氨酸（L-phenylalanine）、賴氨酸（L-lysine）、揮發(fā)油、總多糖、總核苷，6個不同產區(qū)當歸藥材的10種成分含量平均值（表3）。對數(shù)據進行全面清洗及規(guī)范化處理，采用SPSS22.0軟件進行單因素方差分析、主成分分析和聚類分析，對當歸化學成分含量數(shù)據進行多指標綜合評價。

規(guī)范到“省”級行政單位，SPSS軟件處理錯誤值與極端值，用Analyze-Descriptive Statistics法標準化處理不同量綱數(shù)據，得到標準化描述性分析結果（表4）。

續(xù)表

表2 當歸本草考證得出古近代產地對應現(xiàn)代產地頻次統(tǒng)計結果

表3 不同產地當歸化學成分平均值（mg?g-1）

本研究通過分析文章中化合物中英文名稱，到Molbase查詢得到化合物CAS號，依據CAS規(guī)范化合物名稱，相同CAS號代表同一物質，例如，“Z-3-丁烯基苯酞”與“正丁烯基苯酞”、“丁烯基酞內酯”與“丁烯基苯酞”為同一物質，有一個CAS；天然氨基酸均具旋光性，以左旋（-L型）形式存在，L-型氨基酸才具有生化活性，故氨基酸類化合物均默認左旋型異構體對應的CAS號，據此對數(shù)據進行標準化整合。

1.3.2 單因素方差分析

本研究對來源于6個不同產地當歸中10種化學成分的含量數(shù)據進行多指標兩兩比較，采用SPSS22.0軟件對規(guī)范化清洗處理后的數(shù)據進行單因素方差分析，分析結果（表5）。

結果顯示，甘肅產區(qū)樣品各項指標值大都顯著高于其它產區(qū)，指標正值結果與其他產區(qū)比較，有顯著性差異（P＜0.05）；云南產區(qū)樣品中氨基酸含量顯著高于其他產區(qū)（P＜0.05）；觀察指標數(shù)值趨勢，甘肅、四川產區(qū)除氨基酸外，其余指標值均較高，與其他產區(qū)比較，有一定差異；云南、湖北產區(qū)樣品中氨基含量值較高，與其他產區(qū)比較，有一定差異，云南產區(qū)阿魏酸含量特別高；陜西產區(qū)揮發(fā)油成分含量較高，其余指標值均低，河北產區(qū)各指標值均低。

1.3.3 主成分分析

采用SPSS22.0軟件對當歸藥材中正丁基苯酞、正丁烯基苯酞、藁本內酯、阿魏酸、揮發(fā)油、總多糖、總核苷、精氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸10個檢測指標進行主成分分析[9]，以特征根＞0.5，為提取標準，得到3個主成分，累積貢獻率90.641%，說明以此三個主成分進行分析的結果基本可以客觀的反應當歸藥材內在質量（表6），主成分荷載矩陣（表7），主成分荷載圖（圖5）。

根據主成分荷載值，得到3個主成分線性模型組合表達式F1、F2、F3，利用3個主成分方差貢獻率線性加權求和得到當歸藥材各產區(qū)質量的綜合得分評價函數(shù)：F=（43.609 × F1+31.137 × F2+15.895 × F3）/90.641。根據綜合評價指數(shù)F數(shù)值的高低，確定當歸藥材整體評分高低。甘肅產區(qū)當歸整體評分最高，推測其質量最好，西川、云南、湖北產區(qū)當歸評分較好，水平尚佳，河北、陜西產區(qū)當歸評分較低，水平一般。

表4 SPSS數(shù)據標準化處理描述性統(tǒng)計結果

1.3.4 聚類分析

采用SPSS22.0軟件對當歸藥材中正丁基苯酞、正丁烯基苯酞、藁本內酯、阿魏酸、揮發(fā)油、總多糖、總核苷、精氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸10個檢測指標的平均值進行聚類分析。選擇Ward’s method作為聚類方法，樣品間距離計算采用Squareded Euclidean distance法，聚類結果（圖6）。

當閾值為1.65時，6個產區(qū)當歸樣品可劃分為3類，這說明不同產區(qū)當歸藥材的質量存在差異（圖6）。第一類包括甘肅、四川2個產區(qū)，綜合參考表3中各產區(qū)指標含量平均值結果，該類各指標值均處于較高水平；第二類包括云南、湖北2個產區(qū)（表3），該類3種氨基酸含量值均處較高水平，其余指標值大都處于中等水平；第三類為陜西、河北2個產區(qū)，該類各指標值普遍較低。

2 討論

道地藥材是傳統(tǒng)中醫(yī)藥文化的瑰寶，道地性評價是判斷中藥品質優(yōu)劣的傳統(tǒng)方法，是中醫(yī)理論在實踐中精煉出來針對中藥質量控制的一套客觀評價標準[10]。道地藥材存在其化學物質基礎特征性[11]，體現(xiàn)在活性成分含量上的差異。采用科學、系統(tǒng)的理論體系與研究方法對道地藥材進行多維度評價，揭示其科學內涵、探索其物質基礎及形成機理，即為藥材道地性研究關鍵所在[12]。

中藥化學成分組成復雜，傳統(tǒng)中藥是以復方或飲片入藥，藥效的發(fā)揮并不取決于單一化合物，而是多種化合物協(xié)作的結果[13]，因此在研究中需要盡量收集大量且全面的數(shù)據信息[14]。若僅采納單一文獻研究得到的一種或幾種成分含量測定指標，作為針對某藥材品種質量評價的標準，這種模式是比較局限的，缺乏評價的系統(tǒng)性與全面性。在理論上，綜合分析藥材所含成分的種類越多、數(shù)據量越大，越接近藥材化學成分的真實整體組成，據此得到的評價結果應該越全面、準確。為了避免對當歸藥材道地性質量評價研究的片面性，本研究整合以往研究成果，將隱沒在大規(guī)模實驗數(shù)據中重要信息提煉出來，從1949篇當歸化學相關文獻中優(yōu)選出100篇成分全面、含量測定方法標準、數(shù)據較為規(guī)范的作為有效文獻，對其中化合物含量測定數(shù)據進行整合，并對數(shù)據進行全面清洗及規(guī)范化處理，采用主成分分析、聚類分析結合單因素方差分析的方法對當歸化學成分含量數(shù)據進行多指標綜合評價[15]?；瘜W成分綜合評價結果顯示甘肅為當歸藥材最優(yōu)產區(qū)，四川、云南、湖北次之，河北、陜西產區(qū)當歸質量不佳，而本草考證部分則從14本相關古籍中摘錄出隴西、宕州、川蜀等26個古近代產區(qū)，其對應當歸藥材現(xiàn)代產區(qū)的頻次統(tǒng)計結果最高為甘肅省，四川次之，該結果與當歸本

草考證研究所得道地產區(qū)有一致性，為當歸藥材的道地性評價提供了有利的支撐。

表5 不同產地當歸藥材中化學成分多指標兩兩比較結果

圖1 各產區(qū)當3歸中藁本內酯平均值

圖2 各產區(qū)當歸中阿魏酸平均值

圖3 各產區(qū)當歸中苯丙氨酸平均值

圖4 各產區(qū)當歸中總揮發(fā)油平均值

圖5 主成分荷載圖

圖6 各產區(qū)指標平均值聚類分析圖

表6 主成分初始特征值及貢獻率

表7 主成分荷載矩陣

關于藥材道地性研究，前人或從本草考證角度切入，或從綜述進行切入，本研究以數(shù)據挖掘作為切入點，通過對丹參藥材的道地性古今文獻、化學成分文獻進行梳理，運用統(tǒng)計學定量分析，利用數(shù)據挖掘技術從文獻中挖掘文獻背后之規(guī)律，得出更為可靠的結論。

關于異源數(shù)據標準化處理與整合問題，筆者整理數(shù)據時發(fā)現(xiàn)文獻中存在同一化合物對應多個中文名稱的現(xiàn)象，如：Z-3-丁烯基苯酞、正丁烯基苯酞、丁烯基苯酞與丁烯基酞內酯為同一物質，CAS均為551-08-6；天然氨基酸均具旋光性，以左旋（-L型）形式存在，L-型氨基酸才具有生化活性，故氨基酸類化合物均默認左旋型異構體對應的CAS號。針對此種情況，本研究通過分析文章中化合物對應的英文名稱，并到Molbase查詢得到化合物CAS號，一種成分具有唯一的CAS號，據此原則整理得到當歸中各化合物中英文名稱及CAS號對照表，根據對照表對各產區(qū)當歸成分含量數(shù)據進行標準化整合，確保了本研究結果的準確性與科學嚴謹性。