維藥復(fù)方祖卡木的高分辨精細(xì)鑒別及質(zhì)量評價

王麗雙， 鄒華彬，王四順， 吳 燦， 杜愛琴

（山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，中心校區(qū)，山東濟南 250100）

維藥復(fù)方祖卡木的高分辨精細(xì)鑒別及質(zhì)量評價

王麗雙， 鄒華彬*，王四順， 吳 燦， 杜愛琴

（山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，中心校區(qū)，山東濟南 250100）

目的 采用雙指標(biāo)等級序列模式識別法，對不同廠家生產(chǎn)的知名品牌維吾爾族成藥祖卡木進行高分辨精細(xì)鑒別及質(zhì)量評價。方法 分析祖卡木原藥粉末的紅外指紋圖譜，確定相似度等級，構(gòu)建樣品的特征序列。結(jié)果 利用每個樣品的特征序列，可以對兩個廠家生產(chǎn)的維吾爾族成藥祖卡木進行準(zhǔn)確鑒別及質(zhì)量評價。結(jié)論 雙指標(biāo)等級序列模式識別法結(jié)合紅外指紋圖譜，適合于祖卡木的高分辨快速鑒別及準(zhǔn)確質(zhì)量評價。該方法為中藥，特別是中藥復(fù)方的客觀準(zhǔn)確鑒別及質(zhì)量評價提供了一種新的、有效的理論方法。

指紋圖譜；聚類；模式識別；祖卡木；鑒別；質(zhì)量評價

同類劑型的復(fù)方中成藥無法根據(jù)其外觀色澤、形狀、尺寸、顯微組織結(jié)構(gòu)等外觀指標(biāo)判別品種及質(zhì)量，因此如何正確選擇其標(biāo)準(zhǔn)樣品或?qū)φ諛悠窐O其困難。

這類體系是典型的生物復(fù)雜黑色體系，必須通過分析樣品獲得大量信息，挖掘其內(nèi)在特征信息，實現(xiàn)對復(fù)方中成藥準(zhǔn)確的“盲”鑒別及精細(xì)的質(zhì)量評價。在共有峰率及變異峰率雙指標(biāo)序列分析法［1-2］的基礎(chǔ)上，建立的雙指標(biāo)等級序列模式識別法無需經(jīng)驗知識可以實現(xiàn)兩種組成相似的復(fù)方中成藥的準(zhǔn)確鑒別及精細(xì)質(zhì)量評價［3-4］。同時，藥理學(xué)研究表明，藥物的療效與劑量之間存在著非線性關(guān)系。依據(jù)非線性科學(xué)的觀點，同類中藥微小的成分變化，可能導(dǎo)致其療效的巨大變化。不同廠家生產(chǎn)的同一品種的中藥復(fù)方，其中的成分種類及同一成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也會存在一定的差異，可能對療效產(chǎn)生顯著的影響。因此復(fù)方的高分辨精細(xì)鑒別及質(zhì)量評價研究，對中醫(yī)藥現(xiàn)代研究具有十分重要意義。

維吾爾族成藥祖卡木，是一種知名的復(fù)方藥，具有解熱、鎮(zhèn)痛、止咳、祛痰、消炎、抗病毒、抗組織胺等多種功能，在新疆為各族人民廣泛使用，具有良好的療效，目前其鑒別及質(zhì)量評價研究，主要是采用HPLC法，測定其中的幾種成分［5-8］，或采用薄層色譜法鑒別其中的幾種主要藥材［9］，缺乏精細(xì)鑒別及質(zhì)量評價研究。

祖卡木由十味天然藥材：大黃、大棗、山薄荷、睡蓮花、蜀葵子、破布木果、罌栗殼、洋甘菊、山奈、甘草組成。含有成百上千種化學(xué)成分，采用HPLC法進行全成分分離及測定十分困難，無法快速鑒別。紅外指紋圖譜技術(shù)，可以靈敏地反映中成藥的成分種類及質(zhì)量分?jǐn)?shù)信息，被廣泛應(yīng)用于中藥材鑒別研究［1-4，10-12］，可以實現(xiàn)復(fù)方藥的快速、準(zhǔn)確鑒別及質(zhì)量評價。

本研究通過對不同廠家的祖卡木原藥粉末的紅外指紋圖譜進行雙指標(biāo)等級序列模式識別分析，考察雙指標(biāo)等級序列模式識別法的精細(xì)鑒別及質(zhì)量評價能力，建立知名品牌維吾爾族成藥祖卡木的鑒別及質(zhì)量評價方法。

1 雙指標(biāo)等級序列模式識別分析法簡介

生物復(fù)雜系統(tǒng)的模式識別，最關(guān)鍵的是如何科學(xué)準(zhǔn)確地建立良好的分類特征。雙指標(biāo)等級序列模式識別法的核心思想是通過分析一組樣品中每個樣品的最相似樣品組-特征序列，同類樣品的特征序列應(yīng)該由同類樣品或主要由同類樣品組成，特征序列中樣品同時也構(gòu)成自然的分類標(biāo)記，從而通過特征序列的不同達(dá)到聚類及分類的目的。該法無需關(guān)于樣品的任何先驗知識，具有對生物復(fù)雜體系的精確鑒別能力。

雙指標(biāo)等級序列模式識別理論方法的基本步驟，第一，根據(jù)文獻［1-2］構(gòu)建每個樣品的雙指標(biāo)序列。

第二，根據(jù)文獻［3-4］，采用數(shù)理統(tǒng)計方法，定義可變相似等級，

P：在序列中，某樣品相對于該序列參考樣品的共有峰率。：序列中，所有樣品相對于該序列參考樣品的共有峰率的平均值。S：序列中所有樣品的共有峰率的標(biāo)準(zhǔn)偏差。優(yōu)相似等級：x≥1.3；優(yōu)良相似等級：x≥0.5；中相似等級：x≥－0.3；合格相似等級：x≥－1.4；不合格樣品：x＜ －1.4。根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)可以在不同的質(zhì)量等級對樣品進行聚類分類，并確定每個樣品的最相似樣品組。

第三，進行優(yōu)良相似等級序列二次聚類分析，確定祖卡木原藥粉末紅外指紋圖譜第一次雙指標(biāo)序列分析中的優(yōu)良相似等級特征序列，該序列包括參考樣品自身。將該序列中的樣品看作為新的指紋圖譜峰，如樣品S1作為指紋峰1，Sn作為指紋峰n，進行第二次雙指標(biāo)序列分析，并確定每個樣品新的特征序列，并據(jù)此進行二次聚類分類。

采用該方法，對16個祖卡木原藥粉末紅外指紋圖譜進行了模式識別分析。

2 實驗部分

2.1 儀器

德國Bruker Vector22 FT-IR傅立葉變換紅外光譜儀，光譜范圍：4 000 cm－1～ 400 cm－1，分辨率 4 cm－1。高速粉碎機，分析天平（精確度0.001 g）。

2.2 樣品

不同生產(chǎn)廠家及不同批次的祖卡木樣品，見表1。

表1 祖卡木樣品及其來源

2.3 供試品制備及測定

將維族成藥樣品用高速粉碎機粉碎成粉末，在60℃ 烘干2 h，低于0℃ 下保存。每個樣品平行測量6次，得6個指紋圖譜，取其中每組共有峰的平均波數(shù)構(gòu)成各個樣品的組合指紋圖譜。儀器靈敏度為3。

2.4 重復(fù)性及穩(wěn)定性試驗

祖卡木原藥粉末在低于0℃ 下保存。對S12原藥粉末，每周測定1次，連續(xù)測定4周，得4個指紋圖譜，任選其中3個指紋圖譜構(gòu)成4個組合指紋圖譜，它們之間的共有峰率大于72.73%。說明分析方法具有良好的穩(wěn)定性。對S6原藥粉末連續(xù)測定6次，任選其中5個指紋圖譜構(gòu)成組合指紋圖譜，得6個組合指紋圖譜，它們之間的共有峰率皆為100%，說明該方法具有優(yōu)良的重復(fù)性。

3 紅外指紋圖譜及雙指標(biāo)等級序列聚類分析

3.1 祖卡木原藥粉末紅外指紋圖譜 見圖1。

圖1 祖卡木樣品原藥粉末紅外指紋圖譜疊加圖

從圖1可見，祖卡木樣品原藥粉末紅外指紋圖譜不易直觀區(qū)分。

根據(jù)共有峰及變異峰的理論判別法—W檢驗判別法［12］，來確定不同樣品紅外指紋圖譜中的共有峰及變異峰。采用前述確定的方法，對樣品的紅外指紋圖譜峰進行雙指標(biāo)等級序列二次聚類/分類分析，并進行結(jié)果檢驗構(gòu)成最佳分類，結(jié)果表明，當(dāng)x=0.5，即在相似尺度P≥+0.5 S 的條件下，可得到最佳模式識別結(jié)果。這一相似尺度與文獻［3-4］報道的結(jié)果一致，說明該理論方法的正確性。16個樣品的模式識別結(jié)果見表2。

表2 十六個祖卡木樣品的最相似樣品組

3.2 雙指標(biāo)等級序列聚類分析結(jié)果分析

根據(jù)16個樣品的最相似樣品組，可見新疆華康藥業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的五個祖卡木樣品S1～S5，除了S3，其余四個樣品的最相似樣品組皆由該廠生產(chǎn)的樣品S1，S2，S4，S5組成。而S3的最相似樣品組主要由新疆維吾爾藥業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的樣品構(gòu)成。新疆維吾爾藥業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的11個樣品S6～S16，它們的最相似樣品組主要由該廠生產(chǎn)的樣品S6～S16構(gòu)成，只有S14，S15的最相似樣品組包含新疆華康藥業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的S3。這說明同一廠家生產(chǎn)的維藥祖卡木樣品具有很高的品質(zhì)相似性。根據(jù)樣品的最相似樣品組，兩個廠家的樣品可以被準(zhǔn)確分開，16個樣品中，只有S3被錯誤識別，樣品的正確識別率為94%。

兩個廠家產(chǎn)品原藥粉末的紅外指紋圖譜之間具有很高的共有峰率，90%的樣品之間的共有峰率高于70%，有些樣品之間可高達(dá)98%，說明兩個廠家的祖卡木復(fù)方成藥具有高度的相似性。采用本文的方法可以將它們精細(xì)分類，說明雙指標(biāo)等級序列模式識別法，確實具有優(yōu)良的精細(xì)分辨能力，可以有效應(yīng)用于十分相似的生物復(fù)雜樣品的高分辨無監(jiān)督分類。

A組樣品為新疆華康藥業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的兩個批次產(chǎn)品，S1～S4為2009年4月份生產(chǎn)的，S5為2009年2月份生產(chǎn)的，S1，S2，S4，S5的相似樣品組相同，而與S3顯著不同，說明該廠生產(chǎn)的產(chǎn)品穩(wěn)定性有一定的波動。

B組樣品為新疆維吾爾藥業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的6個批次的產(chǎn)品，S6～S8；S9；S10；S11～S12；S13～S14；S15～S16?？梢钥闯觯蔚臉悠返淖钕嗨茦悠方M具有一定的差異，不同批次之間樣品的最相似樣品組也具有明顯的不同，說明該廠生產(chǎn)的祖卡木產(chǎn)品的質(zhì)量具有一定的波動性。

4 結(jié)論

利用雙指標(biāo)等級序列分析法，在不需任何參考樣品或經(jīng)驗知識的情況下，可以對新疆兩個不同廠家生產(chǎn)的維藥祖卡木進行高分辨精確的識別。證明該理論方法對復(fù)方草藥，具有很高的分辨能力，同時可以對其進行細(xì)致的質(zhì)量評價。紅外指紋圖譜技術(shù)結(jié)合雙指標(biāo)等級序列模式識別法，適用于維吾爾成藥祖卡木的快速精細(xì)鑒別及質(zhì)量評價。另一方面，在本實驗中劃分每個樣品特征序列的相似性尺度為P≥+0.5 S，可得到最佳模式識別結(jié)果，這與文獻［3-4］報道的結(jié)果一致，說明該相似尺度對于生物復(fù)雜體系具有普遍的適應(yīng)性，反映了生物物質(zhì)的本質(zhì)特性。該方法為中藥，特別是中藥復(fù)方的客觀準(zhǔn)確鑒別及質(zhì)量評價提供了一種新的、有效的理論方法。

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A

1001-1528（2011）07-1198-04

2010-10-14

山東省科技攻關(guān)計劃項目（2009RKA063）

王麗雙（1982—），女，碩士生，從事中藥鑒別及質(zhì)量控制。

*通信作者：鄒華彬（1961—），男，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：中藥鑒別及質(zhì)量控制。E-mail：huabinzou@126.com.