利用熱重/差熱分析法鑒別王不留行和蕓薹子

李建濤，張倩，李允興，劉瀠霜，豐育功

(1.青島大學(xué)附屬醫(yī)院 神經(jīng)外科，山東 青島 266021； 2.威海市立醫(yī)院 神經(jīng)外科，山東 威海 264200；3.山東大學(xué)威海校區(qū) 海洋學(xué)院，山東 威海 264209)

熱分析法在藥學(xué)研究領(lǐng)域占據(jù)著日益重要的地位，其中，在藥物的質(zhì)量控制、結(jié)構(gòu)分析和劑型開發(fā)等方面均有較成熟的應(yīng)用[1]。不同物質(zhì)的熱分析圖譜有其獨有的特征峰形，相同物質(zhì)則應(yīng)有相同的圖譜，熱分析法研究物質(zhì)隨著溫度改變而產(chǎn)生的變化，據(jù)此對中藥材與其混淆品進行鑒別和區(qū)分[2-5]，其中以熱重法(TG)、差熱分析法(DTA)和差示掃描量熱法(DSC)最為常用。2015年的《中華人民共和國藥典》將熱分析法收錄其中，主要用來鑒別中藥材及其制劑配伍[6]。此外，該方法因其測試迅速、圖譜易分辨、操作簡便不需要預(yù)處理等多種優(yōu)點，成為國內(nèi)外研究新藥和控制藥物質(zhì)量等方面的常規(guī)研究方法[7]。

王不留行是石竹科植物麥藍菜的干燥成熟果實，市場上發(fā)現(xiàn)有使用十字花科植物油菜的干燥成熟種子蕓薹子假充王不留行出售。王不留行具有活血通經(jīng)、下乳消腫、利尿通淋等功效，而蕓薹子則具有活血化瘀、消腫散結(jié)、潤腸通便的功效，二者的性味、歸經(jīng)亦大不相同。目前二者的鑒別除了常用的經(jīng)驗(性狀)鑒別和理化鑒別之外，也采用了薄層色譜[8]、凝膠電泳[9]、內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)2(ITS2)序列分子鑒定[10]等鑒別方法。然而這些鑒別方法或不夠精準科學(xué)，或操作繁雜、使用試劑和儀器昂貴，并不是最佳鑒別方法。相比之下，采用熱分析法不需要預(yù)處理、操作簡單，本試驗主要采用熱分析法鑒別王不留行和蕓薹子，探討其可行性。

1 材料與方法

1.1 材料

Diamond TG/DTA 6300綜合熱分析儀(日本精工電子納米科技有限公司)。

王不留行購于河北，蕓薹子購于廣西，由山東大學(xué)威海校區(qū)海洋學(xué)院張崇禧教授鑒定。樣品均經(jīng)過切片干燥用瑪瑙研缽研細并過200目篩(孔徑0.074 mm)。

1.2 處理設(shè)計

取過篩后的樣品3 mg放入α-Al2O3的坩堝中，氮氣氣氛(氣流速度為100 mL·min-1)，溫度30～600 ℃，升溫速率為10 ℃·min-1，參比物為α-Al2O3，進行TG和DTA分析，每個樣品重復(fù)3次，掃描樣品重現(xiàn)性較好。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱重

圖1為氮氣氣氛中王不留行和蕓薹子的TG分析曲線。通過TG曲線可以直觀地對二者進行分辨：王不留行的TG曲線在275～350 ℃發(fā)生躍遷，躍遷的溫度區(qū)間較小，曲線斜率較大，TG下降較快；而蕓薹子的TG曲線在175～450 ℃發(fā)生躍遷，曲線斜率較小，TG下降緩慢。對TG曲線求微分后，得到微分熱重(DTG)曲線，對其進行分析后發(fā)現(xiàn)，王不留行和蕓薹子除了第1個失重峰峰形較為相似之外，其他失重峰的位置和峰面積均有較大的差異。王不留行的DTG曲線共有2個失重峰，第2個失重峰面積較大，峰值溫度為317.07 ℃，峰面積為41.26%；蕓薹子的DTG曲線在350～475 ℃有一個較明顯的失重峰，峰值溫度為412.61 ℃，峰面積為28.42%，在199.62 ℃和329.35 ℃分別有2個小面積的失重峰(表1)。因此，王不留行和蕓薹子的TG和DTG曲線存在較大差異，能夠快速進行鑒別區(qū)分。

圖1 王不留行和蕓薹子的熱重(TG)曲線和微分熱重(DTG)曲線

表1 王不留行和蕓薹子的微分熱重(DTG)數(shù)據(jù)

2.2 差熱

采用熱分析技術(shù)對王不留行和蕓薹子進行掃描，得到DTA圖譜(圖2)。曲線的縱坐標(biāo)代表樣品與參比物之間顯示出的溫度差，曲線中峰形向下為吸熱反應(yīng)，峰形向上為放熱反應(yīng)。王不留行的DTA曲線總體下降趨勢更陡，且在300～350 ℃有一個明顯的小面積放熱峰；而蕓薹子的DTA曲線總體下降趨勢較為緩和，無明顯的峰形。對DTA曲線進行微分計算，得到DDTA曲線，可以較為明確地看出王不留行和蕓薹子曲線的大部分較為相似，王不留行在300～350 ℃具有明顯的放熱峰，峰值溫度為332.44 ℃，峰面積為143.11 μV，這個峰值與峰面積為王不留行特有的，而蕓薹子在此處無明顯峰形(表2)。因此，這2條曲線之間具有較明顯的差別，可用來對王不留行和蕓薹子進行鑒別區(qū)分。

圖2 王不留行和蕓薹子的差熱分析(DTA)曲線和微分差熱分析(DDTA)曲線

表2 王不留行和蕓薹子的微分差熱分析(DDTA)數(shù)據(jù)

3 討論

隨著科技的飛速發(fā)展，各學(xué)科理論體系也日臻完善，現(xiàn)代中藥材的鑒別也已從依靠外觀、氣味、色澤、性狀等傳統(tǒng)主觀鑒別方法，逐步過度到依靠更科學(xué)、更簡捷的客觀鑒別方法，這使得許多易混淆中藥材得到了更加科學(xué)地區(qū)分，鑒別的效率也大大提高。與主觀性較強的經(jīng)驗鑒別法和色譜鑒別法、紅外光譜鑒別法、X-射線衍射法[11]等所不同的，熱分析法是一種更為先進的，且具有創(chuàng)新性的鑒別研究方法，其具有樣品耗量極微、操作簡單便捷和圖譜直觀易懂[12]等多個優(yōu)點，在中藥材鑒別領(lǐng)域應(yīng)用的越來越廣，成為現(xiàn)今中藥材鑒別中研究熱點之一。

熱分析法的鑒定溫度范圍較廣，上限可達到1 500 ℃，由于持續(xù)的高溫會加速儀器損耗，而且大部分中藥材在加熱至600 ℃以上時，基本接近于完全碳化，DTA曲線和TG曲線均趨于平緩。因此，選取30～600 ℃作為合理的溫度范圍進行分析，能夠提高科研效率，減少科研資源的損耗。而用同一方法對易混淆中藥材之間進行鑒別分析時，將其粉碎成統(tǒng)一的粒度，可以使被分析的中藥材受熱面積一致，減少因受熱面積不同導(dǎo)致熱分析的時間和程度存在差異，避免不必要的誤差。

TG曲線表現(xiàn)出的是物質(zhì)的失重過程，王不留行和蕓薹子的TG和DTG曲線均存在明顯差異。王不留行的TG曲線斜率較大，溫度下降區(qū)間較小，說明王不留行的TG變化較大，在較短的時間內(nèi)失重速率大；蕓薹子的TG曲線在175～450 ℃發(fā)生躍遷，曲線斜率較小，說明蕓薹子的TG變化較小，比王不留行的失重速率小，失重發(fā)生的時間長。在DTG曲線中，峰面積較大，峰值拐點溫度較低，與TG曲線相對應(yīng)的失重速率大的物質(zhì)為王不留行；而在DTG曲線中，峰面積較小，峰值拐點溫度較高，且有2個小面積肩峰，與TG曲線相對應(yīng)的失重速率小的物質(zhì)為蕓薹子。根據(jù)其熱穩(wěn)定性的差異，可以清楚地對王不留行和蕓薹子進行區(qū)分，所以TG曲線的不同可以作為兩者鑒別的特征。

DTA曲線是記錄物質(zhì)和參比物加熱后，由于熱效應(yīng)的不同導(dǎo)致兩者之間產(chǎn)生的溫度差和加熱溫度之間的關(guān)系。在熱的作用下，因為王不留行和蕓薹子內(nèi)部包含不同的化學(xué)成分，在加熱后發(fā)生了不同的物理變化或者化學(xué)變化，展現(xiàn)出不同的DTA峰形。其中，王不留行的DTA曲線在350～400 ℃有1個小面積的放熱峰，而蕓薹子無此峰。而在微分后的DDTA曲線，可以明顯地看出王不留行在300～350 ℃有明顯的放熱峰，峰值溫度為332.44 ℃，峰面積為143.11 μV，而蕓薹子無此峰。因此，王不留行及其混淆品蕓薹子DTA的圖譜可以反映出兩者在熱作用下的能量變化情況，能夠作為區(qū)別兩者的依據(jù)之一。

對王不留行和蕓薹子的中藥材進行熱重-差熱分析，并對其熱分析曲線進行分析和微分比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，王不留行及其混淆品蕓薹子的TG和DTA曲線具有明顯的差異，兩者在熱作用下有不同的試驗數(shù)據(jù)，為中藥材及其混淆品的鑒別提供了更為簡便快速且準確性較高的試驗依據(jù)。以此可證明，將熱重/差熱分析法應(yīng)用于中藥材及其易混淆品的檢測和鑒別領(lǐng)域，是行之有效的；而且熱分析法在中藥材鑒別方面的應(yīng)用，也將為患者的用藥安全提供有力保障。