近紅外光譜在中藥鑒別和質(zhì)量控制中的應(yīng)用Δ

馬曉青，蔡皓，劉曉，劉靜靜，李松林，蔡寶昌，#（1.南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，南京21006；2.南京中醫(yī)藥大學(xué)國(guó)家教育部中藥炮制規(guī)范化及標(biāo)準(zhǔn)化工程研究中心，南京 210029；3.南京中醫(yī)藥大學(xué)國(guó)家中醫(yī)藥管理局中藥炮制標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)研究室，南京 210029；.南京海昌中藥集團(tuán)有限公司，南京 210061）

近紅外光譜在中藥鑒別和質(zhì)量控制中的應(yīng)用Δ

馬曉青1，2，3＊，蔡皓1，2，3#，劉曉1，2，3，劉靜靜1，2，3，李松林4，蔡寶昌1，2，3，4#（1.南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，南京210046；2.南京中醫(yī)藥大學(xué)國(guó)家教育部中藥炮制規(guī)范化及標(biāo)準(zhǔn)化工程研究中心，南京 210029；3.南京中醫(yī)藥大學(xué)國(guó)家中醫(yī)藥管理局中藥炮制標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)研究室，南京 210029；4.南京海昌中藥集團(tuán)有限公司，南京 210061）

目的：了解近紅外光譜在中藥鑒別和質(zhì)量控制中的研究進(jìn)展。方法：根據(jù)文獻(xiàn)綜述近紅外光譜在中藥真?zhèn)舞b別、摻偽鑒別、產(chǎn)地鑒別、種類分析以及在線質(zhì)量控制中的研究現(xiàn)狀。結(jié)果：近紅外光譜是一門分析速度快、分析效率高、樣品無(wú)需預(yù)處理，便于在線分析的樣品無(wú)損失的技術(shù)，與傳統(tǒng)的方法比較，其具有高效、快速、對(duì)樣品無(wú)損等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)論：未來(lái)隨著化學(xué)計(jì)量學(xué)的不斷發(fā)展和完善，近紅外光譜在中藥分析領(lǐng)域的應(yīng)用前景將越來(lái)越廣闊，有利于促進(jìn)和推動(dòng)中藥現(xiàn)代化和國(guó)際化進(jìn)程。

近紅外光譜；中藥鑒別；定性和定量分析；質(zhì)量控制

近紅外光譜是可見(jiàn)光譜與中紅外光譜之間的一段譜區(qū)，波長(zhǎng)范圍在780～2526nm之間，是有機(jī)分子振動(dòng)的倍頻或合頻能對(duì)特定波段電磁波產(chǎn)生吸收而形成的譜帶，其圖譜信息量大，解析較難。近幾年來(lái)，通過(guò)與化學(xué)計(jì)量學(xué)的有機(jī)結(jié)合，近紅外光譜逐步發(fā)展成為一門分析速度快、分析效率高、樣品無(wú)需預(yù)處理，便于在線分析的樣品無(wú)損失的分析檢測(cè)技術(shù)[1]。作為一種綠色的分析技術(shù)，近紅外光譜技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品、化工、醫(yī)藥、煙草和化妝品等領(lǐng)域。目前，近紅外光譜在中藥定性和定量分析方面的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛[2]，不僅可以用于快速識(shí)別外形相近的中藥材的真?zhèn)危铱梢杂糜谥兴幉牡漠a(chǎn)地鑒別、種類分析和質(zhì)量控制等。

1 定性分析

中藥成分復(fù)雜，傳統(tǒng)的定性鑒定方法有性狀鑒定、顯微鑒定和理化鑒定等。2010年版《中國(guó)藥典》（一部）所收載的中藥鑒別方法主要為顯微鑒別法、色譜法和光譜法等。這些方法大多需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，分析過(guò)程繁瑣且耗時(shí)較長(zhǎng)，相比之下近紅外光譜技術(shù)則可實(shí)現(xiàn)中藥材的快速、無(wú)損壞、在線鑒定。

1.1 中藥真?zhèn)舞b別

藥材的鑒別是藥物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的核心部分，假藥或劣藥問(wèn)題是目前世界各國(guó)特別是發(fā)展中國(guó)家共同面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題之一。近紅外光譜法作為一種快速掃描技術(shù)，有助于假藥、劣藥的識(shí)別與鑒定，目前正成為國(guó)內(nèi)、外藥物分析中的一支奇葩[3]。王良金等[4]應(yīng)用近紅外圖譜直觀法分析鑒別假藥，與已知真品藥物的近紅外光譜進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了復(fù)方甘草片、六味地黃丸等13個(gè)中成藥品種，證明了應(yīng)用近紅外譜圖直觀對(duì)比法篩查市場(chǎng)上常見(jiàn)的假藥是切實(shí)可行的。劉荔荔等[5]用近紅外漫反射峰位鑒別法成功地對(duì)天麻進(jìn)行了真?zhèn)舞b別。湯彥豐等[6]應(yīng)用近紅外光譜和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法對(duì)大黃進(jìn)行了鑒別，正確率高達(dá)96%。張孝芳等[7]應(yīng)用近紅外光譜結(jié)合支持向量機(jī)的方法準(zhǔn)確地對(duì)大黃進(jìn)行了真?zhèn)舞b別，并與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鑒別的結(jié)果相比較，顯示支持向量機(jī)泛化能力強(qiáng)，靈活性大。Kudo M等[8]應(yīng)用最大距離法成功地從其他植物中快速鑒別出洋地黃紅紫，可用于未知樣品的鑒別。王剛力等[9]用近紅外光譜技術(shù)準(zhǔn)確地鑒別了紅參及其偽品，顯示了將近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用于中藥鑒別分析的良好前景。鐘健理等[10]采用近紅外光譜技術(shù)對(duì)黃芩及其染色品進(jìn)行了研究，結(jié)果表明這種便捷的技術(shù)可以快速準(zhǔn)確地鑒別真?zhèn)尾⒂欣谠谒幤窓z測(cè)車上的推廣使用。

1.2 中藥摻偽鑒別

市場(chǎng)上的中藥材摻偽現(xiàn)象比較常見(jiàn)，而應(yīng)用一般的理化分析方法難以鑒別，并且摻偽藥材的紅外吸收光譜區(qū)域的吸收峰基本一致，無(wú)法用近紅外特征峰位吸收法[4]進(jìn)行定性鑒別，胡鋼亮等[11]結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)建立了一種近紅外快速檢測(cè)川貝母中浙貝母摻入量的新方法，該方法可以用于外觀相似、化學(xué)成分相近的中藥材品種的質(zhì)量控制。針對(duì)西洋參中摻入人參的問(wèn)題，劉荔荔等[12]利用近紅外漫反射光譜技術(shù)，成功地建立了西洋參中摻入人參的含量測(cè)定方法。天然牛黃資源稀少，價(jià)格昂貴，市場(chǎng)上有人用人工牛黃加工冒充天然牛黃粉，或在天然牛黃粉中摻入不等量的人工牛黃粉，針對(duì)這種情況，馬群等[13]應(yīng)用近紅外漫反射技術(shù)結(jié)合支持向量機(jī)測(cè)定天然牛黃粉中人工牛黃的含量，建立了天然牛黃中人工牛黃含量的模型，結(jié)果可靠，可用于天然牛黃的質(zhì)量控制。丁念亞等[14]用近紅外光譜技術(shù)對(duì)白芷中混有淀粉的模擬偽劣樣品能夠進(jìn)行有效的鑒定。此外，二維近紅外光譜也可以用于易混中藥的鑒別，如劉浩等[15]利用熱微擾的方法，對(duì)變溫過(guò)程中香加皮和五加皮的二維近紅外光譜進(jìn)行圖譜比較，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速的區(qū)分與鑒定。

針對(duì)目前中藥材市場(chǎng)假藥的識(shí)別難度越來(lái)越大、要求越來(lái)越高等特點(diǎn)，應(yīng)用近紅外光譜結(jié)合不同的分析模式，逐步建立常見(jiàn)藥材圖譜庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)大批量藥材的快速、無(wú)損鑒別，并有利于在藥品檢測(cè)車上推廣使用，實(shí)現(xiàn)在線即時(shí)檢測(cè)，從而避免了傳統(tǒng)的色譜等較為復(fù)雜的分析手段，使分析過(guò)程更加高效、快捷。

1.3 同種中藥產(chǎn)地鑒別

我國(guó)的中藥產(chǎn)地眾多，同一物種在不同的生長(zhǎng)環(huán)境下質(zhì)量也會(huì)有一定的差異，應(yīng)用傳統(tǒng)的形態(tài)和理化鑒別法，鑒別難度較大。而近紅外光譜可以反映不同產(chǎn)地的同種藥材在化學(xué)成分上的細(xì)微變化，在產(chǎn)地鑒別上有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。賴燕華等[16]利用小波變換近紅外光譜結(jié)合最小二乘支持向量機(jī)的方法建立了延胡索樣品的產(chǎn)地識(shí)別模型，可以作為一種參考方法推廣應(yīng)用于其他中藥材的產(chǎn)地鑒別。鄧波等[17]用近紅外漫反射光譜和主成分分析相結(jié)合，比較了川貝、浙貝等48個(gè)品種的二維和三維投影圖差異，不僅能夠準(zhǔn)確區(qū)分不同產(chǎn)地的貝母，而且也與中醫(yī)臨床用藥習(xí)慣相符合，可作為藥材質(zhì)量的檢測(cè)手段。吳擁軍等[18]利用非新型映射和系統(tǒng)聚類分析兩種方法對(duì)不同產(chǎn)地的8種白芷類中藥進(jìn)行鑒定研究，獲得相同的結(jié)果，方法可靠。劉沭華等[19]應(yīng)用近紅外光譜自動(dòng)鑒別和選取特征譜段的方法，以白芷和丹參為例，為中藥材自動(dòng)鑒別系統(tǒng)提供了技術(shù)原型。王平等[20]用基線校正和方差處理方法對(duì)黃芪和人參進(jìn)行了地域性鑒別。二維近紅外光譜能夠增強(qiáng)光譜分辨率，Lu J等[2]利用二維近紅外光譜法成功地鑒別了4個(gè)地理區(qū)域的枸杞屬藥材，該方法可以推廣應(yīng)用于其他中藥材的產(chǎn)地鑒別。

1.4 同屬中藥種類分析

同屬藥材的化學(xué)成分相近，但種類繁多，不同種樣本中主要化合物的種類及含量存在差異，因而其近紅外光譜也不盡相同。

朱斌等[21]結(jié)合聚類分析方法對(duì)20種金絲桃屬植物進(jìn)行了近紅外光譜鑒別，可以作為形態(tài)分類的一種手段。劉國(guó)林等[22]對(duì)不同產(chǎn)地的42種中藥蛇床子的類別進(jìn)行了分析，二維平面分布圖顯示不同種的蛇床子在近紅外光譜上存在重大差異，為中藥的類別分析提供了可能。劉荔荔等[23]應(yīng)用近紅外漫反射光譜結(jié)合判別分析對(duì)蓼科酸模屬的5種藥用植物進(jìn)行了鑒別研究，結(jié)果與形態(tài)分析基本一致。Lau CC等[24]應(yīng)用近紅外光譜區(qū)分葛根屬的不同品種，建立了一套快速的分析檢測(cè)技術(shù)。Chan CO等[25]應(yīng)用近紅外光譜成功辨別了不同種的黃柏屬植物，并與液相分析的結(jié)果有很好的相關(guān)性，這種方法比液相分析更加快速，樣品無(wú)損失。

我國(guó)中藥品種多，產(chǎn)地分布廣泛，不同種和不同產(chǎn)地的藥材化學(xué)成分存在差異，進(jìn)而可以反映到近紅外圖譜上，與傳統(tǒng)的形態(tài)分類相比，近紅外光譜方法更具科學(xué)性，更加準(zhǔn)確、快速，有利于實(shí)現(xiàn)中藥材的規(guī)范化管理。

2 在線質(zhì)量控制

近紅外光譜在線質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于分析速度快。近幾年來(lái)，近紅外光譜廣泛應(yīng)用于中藥的過(guò)程監(jiān)控和質(zhì)量控制，不僅可以對(duì)原藥材、飲片、成藥、顆粒劑以及注射劑等進(jìn)行在線的質(zhì)量控制，而且對(duì)于藥材的提取過(guò)程也可以進(jìn)行全程質(zhì)量監(jiān)控。

2.1 原料藥、固體樣品分析

于曉輝等[26]應(yīng)用近紅外光譜和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法預(yù)測(cè)了大黃樣品中4種有效成分的含量，可以作為中藥材復(fù)雜體系中化學(xué)組分定量測(cè)定的方法。王東等[27]用近紅外光譜和化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，建立了直接測(cè)定黃芩藥材中黃芩苷含量的新方法。雷敬衛(wèi)等[28]應(yīng)用近紅外結(jié)合聚類分析的方法對(duì)不同種類的熟地黃飲片進(jìn)行了聚類鑒別，較之高效液相色譜（HPLC）法指紋圖譜，結(jié)果準(zhǔn)確，分析更加簡(jiǎn)便，可以用于熟地黃質(zhì)量穩(wěn)定性的考察。聶黎行等[29]以同仁堂烏雞白鳳丸為研究對(duì)象，探討了近紅外光譜技術(shù)在其原料、半成品和制劑等方面的應(yīng)用，可以保證其質(zhì)量。白雁等[30]采用近紅外光譜法對(duì)不同廠家生產(chǎn)的銀黃顆粒中黃芩苷的含量進(jìn)行了快速測(cè)定，可以實(shí)現(xiàn)大批量藥材的快速分析。

2.2 液體樣品分析

近紅外光譜不僅可以分析固體樣品，而且可以直接分析液體樣品，分析范圍廣泛。胡鋼亮等[31]應(yīng)用近紅外光譜對(duì)銀杏葉提取液中總黃酮和總內(nèi)酯的含量進(jìn)行快速測(cè)定，可以應(yīng)用于大批量樣品的檢測(cè)。王靜等[32]應(yīng)用近紅外光譜技術(shù)快速分析紅參乙醇回流提取過(guò)程，可以進(jìn)一步發(fā)展為中藥提取過(guò)程的在線檢測(cè)方法。陳雪英等[33]應(yīng)用近紅外光譜法實(shí)現(xiàn)了紅花逆流提取過(guò)程中有效成分的含量測(cè)定。劉雪松等[34]應(yīng)用近紅外光譜與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，提出一種基于自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的近紅外光譜神經(jīng)元模型，可實(shí)現(xiàn)對(duì)注射劑的質(zhì)量控制。

近紅外光譜還可以檢測(cè)原料的濕度和顆粒大小、含量均一性、結(jié)晶度和硬度等，在保證中藥材質(zhì)量的一致性，提高中藥制劑的均一性方面有望得到廣泛應(yīng)用[35]。在進(jìn)行定量分析時(shí)不需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，但其干擾因素很多，需要借助于不同的分析模式，建立定量模型。隨著化學(xué)計(jì)量學(xué)的不斷發(fā)展和完善，近紅外光譜在定量分析方面將會(huì)有很大的應(yīng)用前景。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)中藥品種眾多，成分復(fù)雜，天然藥材資源十分豐富，傳統(tǒng)的方法鑒別難度較大，并且需要對(duì)藥材進(jìn)行破壞性的預(yù)處理，為避免其成分間的相互干擾，還需對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行提取、分離等，耗時(shí)較長(zhǎng)，藥材損耗量大。因此，迫切需要借助先進(jìn)的儀器和科學(xué)的分析技術(shù)相互印證、相互補(bǔ)充，建立一種快速、準(zhǔn)確、高效的新型檢測(cè)技術(shù)。近紅外光譜分析技術(shù)能夠以無(wú)損的方式從樣本中直接獲取分析信息，并借助于化學(xué)計(jì)量學(xué)的方法進(jìn)行系統(tǒng)研究，建立常用藥用植物的模型和信息庫(kù)，對(duì)于藥材的定性鑒別、質(zhì)量控制具有十分重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。加上便攜式近紅外光譜儀[36]的研制，近紅外光譜在快速、高效、無(wú)損分析方面將有很大的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，該技術(shù)在中藥的真?zhèn)舞b別、在線質(zhì)量控制、快速測(cè)定等方面得到廣泛應(yīng)用，隨著化學(xué)計(jì)量學(xué)和相應(yīng)軟件的不斷開(kāi)發(fā)，可以預(yù)計(jì)近紅外光譜在中藥分析領(lǐng)域會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景，將會(huì)對(duì)中藥的規(guī)范化和現(xiàn)代化進(jìn)程起到巨大的推動(dòng)作用。

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R284.1；R927

A

1001-0408（2012）07-0661-03

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2012.07.32

Δ國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81173546；30940093）；江蘇省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（BK2009495）

＊碩士研究生。研究方向：中藥炮制和中藥質(zhì)量控制。電話：025-86798281。E-mail：qinger725210@163.com

#通訊作者1：副研究員，碩士研究生導(dǎo)師。研究方向：中藥分析和中藥質(zhì)量控制。電話：025-86798281。E-mail：haocai_98@126.com

#通訊作者2：教授，博士研究生導(dǎo)師。研究方向：中藥炮制機(jī)制和中藥質(zhì)量控制。電話：025-86798281。E-mail：bccai@126.com

2011-01-17

2011-04-11）