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本研究系统分析52批次不同产地的苍术根多糖（AMP），采用FT-IR、HPGPC等技术构建多维指纹图谱，结合免疫活性检测及PLSR光谱效应关联分析，揭示特征红外峰（3360、2935、1605等cm?1）、分子量分布（1.53×10?–3.25×10? Da及2.15×103–3.01×103 Da）和单糖组成（Man、GalA、Glc等）是质控关键参数，其中Glc含量与免疫调节活性呈正相关，为建立多糖质控标准提供依据。
李新龙|杨培|丁杰|张传祥|张志远|陈浩|李铮|王玉洲|詹东霞|刘玉国|翟阳|刘玉红
山东中医药大学药学院，中国济南250355
摘要
白术（Atractylodis macrocephala）根茎是一种在传统中药中广泛使用的功能性药用植物，但其多糖成分在质量评估方面的研究相对有限。白术根茎中的多糖在增强免疫力方面起着关键作用，因此对质量控制至关重要。本研究分析了来自不同地区的52批白术根茎样本。通过热水提取获得多糖（AMP），并利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、高效凝胶渗透色谱（HPGPC）、多模式质谱-高效液相色谱（PMP-HPLC）和多指标气相色谱（MIHA-GC）技术构建了其指纹图谱。通过RAW 264.7细胞实验评估了其免疫调节活性，并进一步分析了光谱-效应关系。结果表明，特征红外峰（3360?cm?1, 2935?cm?1, 2830?cm?1, 1605?cm?1, 1355?cm?1, 1127?cm?1, 1032?cm?1, 935?cm?1, 779?cm?1, 616?cm?1）、分子量分布（Mw1: 1.53?×?105–3.25?×?105?Da; Mw2: 2.15?×?103–3.01?×?103?Da）以及单糖（Man, GalA, Glc, Gal, Ara）是白术根茎质量评估的关键参数。光谱-效应分析显示，在1032?cm?1处吸收较弱且Mw1较低的样本表现出更强的免疫调节活性。PMP-HPLC和MIHA-GC分析显示单糖组成为GalA且不含Fru。此外，Glc含量与免疫调节活性呈正相关，表明Glc可能是影响免疫调节的重要成分。本研究为白术根茎的质量评估和免疫学研究提供了基础。
引言
白术根茎是菊科植物Atractylodes macrocephala Koidz的干燥根茎[1]。作为一种药用和药理学上重要的草药，白术根茎已有数千年的使用历史[2]。它以其多种药用功效而闻名，包括健脾益气、利尿祛湿、止汗固表和预防流产[3], [4], [5]。这些特性使其被列入既可药用也可食用的植物名单。目前对草药质量控制的研究主要集中在小分子的检测上[6], [7]。白术根茎中的代表性成分，特别是阿特拉托丁（Atractylodin）化合物，已被列入《中华人民共和国药典》，其中阿特拉托丁II被用作质量控制标志物[8]。然而，多糖是白术根茎中的重要生物活性成分，具有多种药理活性，包括免疫刺激、抗氧化、抗衰老、降血糖和抗肿瘤作用[9], [10]，其中免疫调节作用尤为突出[11], [12]。尽管多糖具有重要意义，但针对白术根茎多糖（AMP）的研究仍然有限，尤其是在质量控制方面，缺乏系统的评估方法。因此，将多糖作为白术根茎的质量控制标志物具有重要意义。
指纹图谱技术以可视化数据的形式表征草药的化学信息，为定性和定量研究提供了有力手段。它已被证明在评估和确保复杂样品的质量方面非常有效[13]。常用的技术包括高效凝胶渗透色谱（HPGPC）、高效液相色谱（HPLC）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、气相色谱（GC）、核磁共振（NMR）和质谱（MS）[14], [15]。化学计量学方法是分析多变量数据集的强大工具，能够实现模式识别、分类和预测建模。这些方法包括无监督策略（无需先验标签即可揭示数据结构）和有监督策略（利用标记数据进行更准确的预测和分类）。这些方法在基于光谱和生物活性数据的多糖质量控制中发挥着关键作用[16]。然而，大多数现有研究集中在提取优化、基本结构表征或单个样品的评估上，而针对多糖特性的综合质量评估策略仍较为缺乏。特别是结合多批样品、多层次多糖指纹图谱分析和批次间系统比较的综合研究较为罕见，导致一些可作为可靠质量指标的关键多糖相关特征尚未得到充分定义。
多糖的化学结构对其理化性质和生物功能起着重要作用。全面研究AMP的结构特征不仅加深了对它们生物活性和应用潜力的理解，也为其在药材质量控制中的应用奠定了基础。现有文献表明，AMP的结构存在差异，表现为分子量的不同以及单糖组成和比例的显著变化[17]。红外光谱、分子量分析和单糖组成分析对于多糖的质量控制至关重要，可确保其结构完整性和一致性[18]。AMP的具体结构特征如何影响免疫调节活性仍有待探索。因此，建立结合结构表征和多批分析的传统中药多糖质量评估策略对于提高质量一致性、安全性和有效性至关重要[19]。
本研究系统分析了来自四个不同地理区域（浙江、河北、安徽和湖北）的52批白术根茎样本，每个区域收集13批以确保代表性。采用经典的水提取和酒精沉淀方法提取多糖[20]。该方法有效去除了小分子杂质，同时保持了多糖的结构完整性，为后续的结构表征和生物活性分析提供了可靠的基础。为不同批次的AMP建立了红外和分子量指纹图谱，以及基于HPLC和GC的单糖组成指纹图谱。此外，还使用现代分析技术进行了相似性分析和化学计量学分析。这项综合分析为白术根茎的质量控制和标准化提供了科学基础和参考数据。此外，通过测定RAW264.7细胞的存活能力评估了AMP的体外免疫调节活性，并利用偏最小二乘回归（PLSR）分析了其光谱-效应关系。这揭示了与AMP免疫调节效应密切相关的特征峰，为进一步的研究机制和质量评估提供了理论依据。
材料与试剂
共收集了来自中国四个地区的52批白术根茎样本：浙江（S1-S13）、河北（S14-S26）、安徽（S27-S39）和湖北（S40-S52），详细批次信息和收获时间见表S1。所有样本均为市售的煎剂片，由制造商按照标准化程序处理，包括清洗、切片和干燥。收到样本后，将其存放在室温干燥环境中。
AMP的FT-IR指纹图谱和化学计量学分析
FT-IR技术通过识别特征官能团来分析多糖分子的结构和功能特性。本研究通过建立FT-IR指纹图谱来实现AMP质量的标准化和一致性控制。使用OMNIC软件处理了52批AMP样本的FT-IR光谱，信号优化后生成了4000–400?cm?1范围内的指纹图谱（图1A）。
讨论与结论
指纹图谱分析是中药质量控制中的关键分析技术，能够全面反映草药的特性，用于真伪验证和质量评估。通过捕捉样本的独特化学组成，确保研究和应用的一致性和标准化。然而，多糖的质量控制标准仍然不足。作为具有多种生物活性的主要成分，白术
CRediT作者贡献声明
李新龙：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学，数据管理。
杨培：监督，方法学。
丁杰：监督，概念构思。
张传祥：监督，软件应用。
张志远：监督。
陈浩：数据管理。
李铮：数据管理。
王玉洲：监督。
詹东霞：监督。
刘玉国：资金获取。
翟阳：监督，资金获取。
刘玉红：监督，方法学，资金获取，正式分析。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本工作得到了山东省中医药科学技术项目（Q-2022114）、国家中医药管理局与山东省卫生健康委员会科学技术部合作项目（GZY-KJS-SD-2024-044）、山东中医药大学科学研究基金（KYZK2024M10）以及山东研究生质量提升与创新项目的支持。
