主成分分析在中药质量分析及质量评价中的应用进展

主成分分析在中药质量分析及质量评价中的应用进展

姜明慧

内蒙古赤峰市产品质量检验检测中心（内蒙古 赤峰） 024000

【摘要】目前，主成分分析法在中药质量分析、质量评价中得到了广泛应用，本文针对主成分分析的应用进展进行综述。

【关键词】主成分分析；中药；质量分析；质量评价

中药是祖国传统医学中的重要组成部分，是中医进行疾病防治以及养生保健时的主要物质基础[1]。中药材的品质、真伪决定了中药的有效性、安全性以及可控制性。如何对中药进行质量分析并且进行科学的评价是目前研究的重点。主成分分析法（PCA）是一种多元统计分析法，该方法中将主成分的贡献率作为判断指标的权重值，有效的排除了人为因素，解决了中药质量分析中定性问题，并可实现定量化[1]。近年来，此方法在中药质量分析、评价中均得到了广泛应用，本文对其应用进展进行综述。

1、在指纹图谱研究中的应用

指纹图谱在中药质量分析及评价中得到了越来越广泛的应用，是评价中药质量优劣、真伪以及区分物种来源、确保中药成分一致性和稳定性的有力手段[1]。但是，中药的化学成分极其复杂，通过仪器分析不易找出图谱间的相关性，借助主成分分析法对样本进行统计分析即可找出图谱间特定的、有规律的微小差异。指纹图谱中通常包括多个色谱峰，通过主成分分析法可对共有峰进行分析并得出若干个主成分，并根据主成分累计方差结果提取出贡献率超过（含）85%的几个成分，它们代表着某个中药的大部分质量信息内容。有学者对壮瑶药三妹木的12个共有峰峰面积进行了主成分分析，并得到特征值较高的2个主成分用以反映三妹木药材的品质[2]，以此为标准对样本进行了评价，并筛选出综合得分大于0的样本5批。

2、在多指标成分质量分析中的应用

中药药材的来源、产地不同对其品质可造成较大影响，尤其是药材中的有效成分含量差异较大。如何选择有效的指标成分进行定量分析并根据定量结果评价中药材品质的优劣是目前中药质量评价中的重点问题，也是难点问题。比如，烈香杜鹃的花、叶、嫩枝和叶均可作为中药材，但是各个部位中黄酮类成分含量差异较大，也造成了烈香杜娟药材品质差异较大。有学者建立HPLC法对13批次烈香杜娟中的6种黄酮含量进行测定，并利用主成分分析法对不同产地的烈香杜娟质量进行了评价，结果显示烈香杜鹃的叶中黄酮含量最高，茎中黄酮含量略低于叶。

3、在氨基酸研究中的应用

氨基酸是人体不可或缺的一种营养成分，它即能治病，又可滋补身体，很多中药材中都富含氨基酸。因此对不同中药材中的氨基酸含量进行检测也是评价中药质量的重要方法[2]。而且中药中氨基酸含量也是鉴别其真伪、药性、种属关系、地道与否的重要标准。中药中富含的氨基酸种类繁多，并且不同种属和不同植物科间的差异明显，因此可结合主成分分析法对氨基酸含量进行分析，进而对中药质量进行评价。有学者建立了柱前衍生HPLC法，并利用此方法对不同来源的天花粉中含有的15种游离氨基酸进行了含量检测，并对其中11种氨基酸含量结果进行了主成分分析，该研究用于评价毫州和安国两个产地的天花粉的质量，结果表明两个产地的天花粉质量存在差异，安国产天花粉中氨基酸综合主成分评分比毫州产天花粉高[2]。

4、在微量元素分析中的应用

中药材中还富量多种微量元素，微量元素也是人体的重要组成成分，关系着人类的身体健康。中药材中微量元素的含量影响了其药效以及疾病的防治作用，因此在中药质量控制以及相关研究中发挥了重要作用。但是，中药中微量元素种类繁多且数据也十分离散，通过肉眼寻找数据间的差异性和关联性十分困难。利用统计分析法则可以对不同产地中药中的微量元素含量进行科学、合理的质量评价。有学者利用AA法、UV法对11种傣药中的黄酮类化合物以及12个元素含量进行了测定，并利用主成分分析，结果显示，锌、镍、镉和钴、钙、黄酮对上述11种傣药药效都有较大影响[3]。

5、在鉴别药材真伪中的应用

不同的中药材或是同一种中药材的来源、产地都有所不同，但是一些中药材的植物形态则十分相似。近几年，受到利益的趋使，部分商家存在将正品中掺杂伪品的行为，这对中医药的信誉造成了严重影响。目前，鉴别中药材真伪的常用方法即是通过仪器进行分析，通过仪器对特定成分的含量进行检测，如果配合应用主成分分析法进行综合分析，则可更加有效的鉴别中药材的特征及真伪，能够为中药材的质量控制提供可靠的理论依据。有学者利用气相色谱法对不同基源石菖蒲中挥发油含量进行了研究，并将峰面积作为特征自变量，进行标度化后再辅以主成分分析，结果显示，石菖蒲真品和伪品间的发挥油成分具有明显差异，证实了利用主成分分析法可为中药材的真伪鉴别提供可靠依据。

6、在分析挥发油含量中的应用

植物中药材中存在具有挥发性的、不溶于水的油状物质，即挥发油，也称作精油或芳香油。目前，对挥发油的研究方法主要包括两种技术，即GC或是GC-MS，而主成分分析法在挥发油的指纹图谱、成分分析中均可发挥较好的应用效果

[3]。有学者对5种不同产地的香椿子中挥发油成分进行了分析，并以17个共有峰峰面积作为变量开展了主成分分析，提取出排名前3位的主成分，可以利用其来鉴别不同产地的香椿子挥发油间的差别[3]。

7、小结

综上可见，主成分分析法在中药的指纹图谱研究等方面的应用均获得了理想的应用效果，在对中药进行质量分析、评价中应用主成分分析法可有效的将中药的特征纳入到质量分析依据之中，进而使得中药分类、评价更为全面和准确，可有效保障中药的质量。但是在实际应用中，主成分分析法也存在一些不足之处，比如它对数据简化、降维处理的过程中，有可能丢失部分信息，而且不能完全代替定量分析，而且需要尽量增加样本量方能得到更为准确的结论，这也增加了工作量。

参考文献

[1]魏锋，马双成.中药材饮片质量安全概况及监管思考[J]. 中国食品药品监管, 2019，(3):22-29.

[2]尹晓娟，曹海，唐芳.近10年中药质量控制与评价模式的最新进展[J]. 甘肃科技，2021，37（5）：123-126，26.

[3]许有诚,赵庄,卢日刚,李丹凤.主成分分析在中药质量分析及质量评价中的应用进展[J].大众科技,2021,23(8):37-41.