中獸藥和紅外光譜的天然整體觀

樊克鋒 ，胡立磊 ，郭永剛 ，湯法銀 ，王長林

（1.河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河南 鄭州 450011；2.河南醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校，河南 鄭州 451191）

1 中獸藥化學(xué)成分整體多樣性特點

1.1 中獸藥化學(xué)成分的種類

中獸藥化學(xué)成分的種類復(fù)雜多樣（如表-1），其中有大分子小分子、水溶的脂溶的、揮發(fā)的不揮發(fā)的、有機(jī)的無機(jī)的、有活性的無活性的、有初級代謝物次級代謝物等，這些化學(xué)成分都是天然形成的，并且是整體存在的。

表-1中獸藥化學(xué)成分的種類

1.2 中獸藥化學(xué)成分的整體辯證觀

中獸醫(yī)基礎(chǔ)辯證學(xué)說指出物質(zhì)是天然存在的，既有整體觀又有辯證性，即相互依存、相互轉(zhuǎn)化，又不可分割。中獸藥化學(xué)成分的存在符合中獸醫(yī)整體辯證觀，它們也是天然形成、整體存在、相互轉(zhuǎn)化、相互依存、渾然一體、不可分割的。

1.2.1 一味中獸藥(復(fù)方)有多種（類）成分。除個別礦物藥外幾乎沒有一味是含單一成分，都是多種類的化學(xué)成分共存，表現(xiàn)不同的化學(xué)性質(zhì)，具有不同的藥學(xué)作用和“一藥多性”的特點，如三七具有活血止血雙向作用，大黃及其炮制品具有致瀉和止瀉作用。那么一個復(fù)方里就有更多化學(xué)成分，君臣佐使配伍上往往具有更好的協(xié)同作用。

1.2.2 一種（類）成分在多種中獸藥存在。做為天然生成中獸藥化學(xué)成分，具有相同生物合成途徑的或親緣關(guān)系相近的中獸藥，其主要化學(xué)成分往往相同或相近，也具有相同或相近功效，所以臨床用藥有同病異治之理。如含有蒽醌類化合物的中獸藥都具有瀉下作用，含油脂的種子類中獸藥多具有潤腸通便之效。

1.2.3 活性非活性成分生物代謝是相關(guān)的。任何一種生物其所含化學(xué)成分的生物合成途徑都是規(guī)律的。具有顯著活性的化學(xué)成分往往是次級代謝產(chǎn)物如生物堿、黃酮及各種糖苷等，但其物質(zhì)基礎(chǔ)都是初級非活性的營養(yǎng)代謝產(chǎn)物如蛋白、多糖及脂肪等。所以，活性與非活性成分生物代謝是相關(guān)的，初級代謝的非活性成分不僅是生物生命物質(zhì)基礎(chǔ)，也是具有活性的次級代謝產(chǎn)物的物質(zhì)基礎(chǔ)，可以說非活性物質(zhì)具有活性佐性或具潛在活性。它們之間的相關(guān)性往往受自然生態(tài)環(huán)境、采收時限、產(chǎn)地加工、炮制技術(shù)等因素影響。

1.2.4 有效成分和無效成分界限是相對的。既然活性與非活性成分生物代謝是相關(guān)的，那么藥學(xué)上所謂的有效成分和無效成分就沒有嚴(yán)格界限，只是相對而言，且一般在物質(zhì)量上來說，所謂的無效成分往往是多于有效成分，所以在實際的制劑或分析過程中除去無效成分同時有效成分也會同時降低。隨著現(xiàn)代藥學(xué)研究表明，越來越多的傳統(tǒng)意義上的所謂無效成分是具有一定特殊活性的，如多糖具有提高機(jī)體免疫的作用；鞣質(zhì)具有抗衰老作用等。

1.2.5 (復(fù)方)大多數(shù)成分研究還是未知的。盡管近些年中獸藥化學(xué)成分基礎(chǔ)研究取得了很大的成果，但未研究領(lǐng)域還占絕大部分，尤其復(fù)方及復(fù)方合制過程中產(chǎn)生的新物質(zhì)。因此中獸藥化學(xué)成分種類研究和成分間相互作用研究還存在巨大的灰色區(qū)，并且這個灰色區(qū)因多種因素影響是可變的。

1.2.6 影響中獸藥化學(xué)成分整體多樣性的因素。影響中獸藥化學(xué)成分整體多樣性的因素比較多，并且大多是難以控制的。如：生態(tài)環(huán)境、生物物種、種植栽培、產(chǎn)地加工、炮制技術(shù)、制劑工藝、復(fù)方組合及臨床應(yīng)用等等，涉及到生態(tài)環(huán)境、資源種資、GAP種植、GMP生產(chǎn)及醫(yī)療保健這多產(chǎn)業(yè)。諸多因素是客觀存在且相互影響，都對中獸藥化學(xué)成分產(chǎn)生很大影響，所以導(dǎo)致中獸藥化學(xué)成分不僅具有整體多樣性特點，同時也具有個體差異性特點。所以事實上，用一個或幾個指標(biāo)成分來表征中獸藥化學(xué)成分的整體多樣性是不客觀的，也是“不靠譜”的！何況，中獸藥化學(xué)成分研究還存在很大“灰色區(qū)域”，并且這個“灰色區(qū)域”受以上諸多因素影響而變化！總之，中獸藥化學(xué)成分的整體性、多樣性、相關(guān)性、相對性、差異性及灰色性等特點的存在，表明在中獸醫(yī)理論和臨床應(yīng)用指導(dǎo)下的中獸藥其多樣性化學(xué)成分也具有整體辯證觀。

1.3 中獸藥化學(xué)成分整體多樣性意義

中獸藥化學(xué)成分整體多樣性的物質(zhì)基礎(chǔ)，體現(xiàn)和滿足了中獸醫(yī)治病防病的根本原則和臨床需要整體辨證施治。用現(xiàn)代藥學(xué)理論解釋，中獸藥治病防病的原理就是：多成分、多作用、多途徑、多靶點。這和經(jīng)典中獸醫(yī)藥理論“整體辨證施治”是相通的。盡管中獸藥是一個復(fù)雜的混合物體系，但具有其自身高度整體辨證的統(tǒng)一性，既有單味藥的四氣五味、升降沉浮、性味歸經(jīng)等整體辯證統(tǒng)一，又有中獸藥方劑的君臣佐使、相須相使等整體辯證統(tǒng)一。例如單味藥麻黃，味辛微苦性溫，歸肺膀胱經(jīng)，發(fā)汗解表，宣肺平喘，利水消腫。原因在于含有多種化學(xué)成分。如揮發(fā)油（松油醇）-味辛性溫-刺激發(fā)汗降低體溫-發(fā)汗解表；麻黃堿-味苦-松弛支氣管平滑肌-宣肺平喘-歸肺經(jīng)；偽麻黃堿-味苦-收縮血管興奮泌尿-利尿消腫-歸膀胱經(jīng)。復(fù)方黃連解毒湯，本方以瀉火解毒為主，用于火毒充斥三焦。方中：黃連瀉中焦之火，為君藥；黃芩瀉上焦之火，為臣藥；黃柏瀉下焦之火；為佐藥；梔子瀉三焦之火，為使藥。導(dǎo)熱下行，引內(nèi)熱從小便外出。

1.4 客觀表征中獸藥化學(xué)成分整體多樣性的必要性

盡管現(xiàn)代儀器分析方法和手段很多，如紫外、紅外、核磁、質(zhì)譜、液相、氣相等等，但一個老問題一直存在：即如何客觀的表征中獸藥化學(xué)成分“整體多樣性和個體差異性”之特點?換句話說，就是用什么樣物理器械（分析技術(shù)）、計算機(jī)軟件、數(shù)學(xué)理論和化學(xué)語言，來客觀表征中獸藥化學(xué)成分的整體多樣性和個體差異性？結(jié)合中獸醫(yī)臨床整體辯證的用藥特點，所以表征和評價中獸藥根本原則應(yīng)該是在中獸醫(yī)藥理論和臨床應(yīng)用特點的指導(dǎo)下，從整體宏觀層次上辯證地看待、評價和審視，建立一種宏觀整體鑒別、分析中獸藥，控制中獸藥質(zhì)量的方法，做好中獸藥質(zhì)量控制管理工作，推動中獸藥現(xiàn)代化建設(shè)。

2 紅外光譜特征信息的整體全息性特點

紅外光譜作為經(jīng)典的分子結(jié)構(gòu)分析手段之一，至今仍然在官能團(tuán)結(jié)構(gòu)解析、未知物結(jié)構(gòu)鑒定等應(yīng)用中具有獨特且不可取代的地位。隨著高通量高分辨傅里葉變換紅外光譜儀問世及、計算機(jī)輔助解析技術(shù)發(fā)展及紅外光譜與化學(xué)計量學(xué)等學(xué)科結(jié)合。使得紅外光譜儀器不僅便攜化、智能化，更使得紅外光譜法從傳統(tǒng)的對于單一物質(zhì)分析擴(kuò)展到對復(fù)雜混合物體系（生物組織、中獸藥、食品等）分析。

2.1 中獸藥復(fù)雜混合物紅外光譜特點——宏觀指紋特征

中獸藥復(fù)雜混合物紅外光譜的產(chǎn)生與純化合物有所不同。混合物是多種分子的集合，每種分子結(jié)構(gòu)中都有一些特定的基團(tuán)（官能團(tuán)），從而混合物可以看作是眾多分子基團(tuán)的集合。不同的分子基團(tuán)具有不同紅外吸收，某種分子的紅外光譜可以看作其所有基團(tuán)的吸收峰集合。所以，復(fù)雜中獸藥混合物的紅外光譜本質(zhì)就是所含各種分子的光譜疊加譜，也可以看作是所有基團(tuán)的吸收峰的疊加，因此，特定成分的特征吸收同樣可以在其中表象出來。特定成分的特征吸收峰表現(xiàn)程度與其含量有直接關(guān)系。一般來說，某特定成分在混合物中所占比例越大，其特征峰在混合物紅外光譜上的表現(xiàn)的相對強(qiáng)度越大、特征越多，同理，混合物整體紅外光譜與該成分純化合物光譜就會越相似。中獸藥復(fù)雜混合物紅外光譜與其各成分組成密切相關(guān)。組成一定時，其混合物整體紅外光譜也是一定；成分組成變化時，其混合物整體紅外光譜也隨之發(fā)生相應(yīng)變化。

總之，中獸藥復(fù)雜混合物紅外光譜所具有的特性不同于純化合物紅外光譜。純化合物紅外光譜給出其結(jié)構(gòu)中所含官能團(tuán)的信息，而混合物紅外光譜給出的是不同組分中同一官能團(tuán)整體的物質(zhì)群組信息，由這個物質(zhì)群組信息可以得知各組分中所含有的主要官能團(tuán)，同時也得知混合物中組分的分類歸屬。純化合物紅外光譜特征差異顯著，可以直接觀察分析，而混合物紅外光譜特征差異微弱，需要借助分辨增強(qiáng)技術(shù)（如二階導(dǎo)數(shù)譜及二維相關(guān)譜等）來分析。所以。為了區(qū)分混合物與純化合物紅外光譜的性質(zhì)差異，將混合物紅外光譜的指紋特征稱為“宏觀指紋特征”。

2.2 紅外光譜表征中獸藥復(fù)雜混合物體系的方法學(xué)

紅外光譜技術(shù)檢測分析復(fù)雜混合體系的中獸藥，其光譜特征具有化學(xué)信息整體綜合性特點與優(yōu)勢，其指紋性如同單一組分一樣，光譜中的峰位、峰形、峰強(qiáng)度代表著體系中所含相應(yīng)各種基團(tuán)的譜峰，它反映的是一個混合體系中各種成分的疊加譜，不同混合體系其相應(yīng)的化學(xué)組成不同，會引起分子光譜整體譜圖的變化，因此便構(gòu)成譜圖的整體宏觀“指紋”性。憑借這些整體宏觀“指紋”特征，可以直接地或者借助數(shù)學(xué)處理進(jìn)行中獸藥的鑒定與質(zhì)量評價。針對紅外光譜分析中獸藥復(fù)雜混合體系，清華大學(xué)孫素琴教授根據(jù)混合物紅外光譜整體宏觀特征建立了一系列針對性方法，即“多級紅外光譜宏觀指紋分析法”[1-2]，具體概括為“三大方法九大措施”。如表-2。

表-2復(fù)雜混合物體系多級紅外光譜宏觀指紋分析法

二階導(dǎo)數(shù)光譜 特定成分解析 相似度聚類分析二維相關(guān)光譜 相對含量比較 多組分定量分析

利用紅外分析中獸藥的原則：從整體分析到特征分析，先定性分析再量化分析。具體方法：首先，不分離，即分析：即樣品無損、無化學(xué)處理，既不破壞單味中獸藥化學(xué)成分的整體性。次之，邊分離，邊分析：依光譜特征或分析需要進(jìn)行特定波段（特征峰）及特定化學(xué)部位分析。再者，邊結(jié)合，邊分析：第一，結(jié)合《藥典》，把藥典文字表述數(shù)字化圖譜化（即“靠譜”）；第二、結(jié)合文獻(xiàn)資料，把中獸藥生物學(xué)特征、化學(xué)性質(zhì)及藥學(xué)特點等進(jìn)行紅外相關(guān)分析；第三，結(jié)合其他如色譜等方法進(jìn)行紅外相關(guān)分析。

2.3 紅外光譜對中獸藥進(jìn)行整體質(zhì)量評價的特點

中獸藥現(xiàn)代化發(fā)展之基礎(chǔ)和關(guān)鍵是中獸藥化學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)表征和中獸藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究。中獸醫(yī)臨床整體辯證施治原則需要中獸藥化學(xué)成分的整體多樣性；紅外光譜特征的信息整體性表征中獸藥化學(xué)成分的整體多樣性。因此紅外光譜對中獸藥進(jìn)行整體質(zhì)量評價具有以下特點：

2.3.1 無損 樣品的無損處理，既不破壞單味中獸藥的整體性（四氣五味、升降沉浮、性味歸經(jīng)等的整體統(tǒng)一），又不破壞方劑配伍性（君臣佐使、相須相使等的整體統(tǒng)一），符合中獸藥整體辯證觀理論，也符合分析化學(xué)向綜合分析和整體分析發(fā)展的必然的趨勢。

2.3.2 無化學(xué)處理 一方面，實驗樣品無化學(xué)處理的過程，大大減少了檢測結(jié)果誤差產(chǎn)生的因素，另一方面，實驗樣品無化學(xué)處理的結(jié)果是無污染、無腐蝕，符合當(dāng)今倡導(dǎo)的回歸自然環(huán)保的大潮。

2.3.3 快速、有效 在中獸藥現(xiàn)代化的進(jìn)程中，中獸藥質(zhì)量和中獸藥生產(chǎn)工藝過程的在線質(zhì)量控制是兩個最重要的因素。利用紅外光譜技術(shù)快速、有效、易行可控、產(chǎn)業(yè)化程度高的檢測能力，為生產(chǎn)過程的在線、現(xiàn)時檢測和藥檢部門建立快速質(zhì)檢反應(yīng)機(jī)制提供新的技術(shù)手段。符合靜態(tài)分析化學(xué)向動態(tài)過程分析發(fā)展的趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]孫素琴,周群,陳建波.中藥紅外光譜分析與鑒定[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[2]孫素琴,周群,陳建波.紅外光譜分析技術(shù)[M].北京：中國質(zhì)檢出版社，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.