红外宏指纹鉴定法

转载：红外光谱在中药指纹图谱研究中的应用红外光谱在中药指纹图谱中的应用一直不被人们所重视，原因有很多，但我觉得主要是由于传统观念认为红外光谱的专属性差而不足以起到鉴别真伪的作用。在这里我想谈一下现阶段的理论突破，希望能引起足够的重视。中草药的发展历史是以中国药剂学独特的、内在的整体理论为基础的，它倡导的是药物的总体治疗效果。因此，研究药物的单一成分不足以判断药物的功效。像质谱和HPLC等现代分析手段已经大大促进了中药鉴定和区分药物有效成分的能力。然而这些技术的应用往往只着眼于特定化学成分的研究，因此违背了将存在相互作用的多种成分混合在一起来分析的整体观念。20世纪80年代后期曾出现过红外光谱法鉴别中药的某些报道，但由于光谱总体解析知识的贫乏、思路上的保守和缺乏交叉学科的相互渗透，其进展并不显著。。20世纪90年代后期以来，出现了将红外光谱法与计算机辅助解析技术有机的结合应用于中药鉴定的若干报道。二维相关红外分析通过交叉计算获得高分辨的“指纹图谱”作为中药宏观质量判别的依据。虽然各种中草药常常都是由数以百计的成分所组成，但由于各自所含化合物的组成不同，各种化合物的比例也有差异，其红外指纹图谱就不可能相同。将红外光谱技术应用于中药的全面质量控制是一种思路上的创新。

红外光谱在中药指纹图谱中的应用一直不被人们所重视，原因有很多，但我觉得主要是由于传统观念认为红外光谱的专属性差而不足以起到鉴别真伪的作用。在这里我想谈一下现阶段的理论突破，希望能引起足够的重视。中草药的发展历史是以中国药剂学独特的、内在的整体理论为基础的，它倡导的是药物的总体治疗效果。因此，研究药物的单一成分不足以判断药物的功效。像质谱和HPLC等现代分析手段已经大大促进了中药鉴定和区分药物有效成分的能力。然而这些技术的应用往往只着眼于特定化学成分的研究，因此违背了将存在相互作用的多种成分混合在一起来分析的整体观念。20世纪80年代后期曾出现过红外光谱法鉴别中药的某些报道，但由于光谱总体解析知识的贫乏、思路上的保守和缺乏交叉学科的相互渗透，其进展并不显著。。20世纪90年代后期以来，出现了将红外光谱法与计算机辅助解析技术有机的结合应用于中药鉴定的若干报道。二维相关红外分析通过交叉计算获得高分辨的“指纹图谱”作为中药宏观质量判别的依据。虽然各种中草药常常都是由数以百计的成分所组成，但由于各自所含化合物的组成不同，各种化合物的比例也有差异，其红外指纹图谱就不可能相同。将红外光谱技术应用于中药的全面质量控制是一种思路上的创新。今后我将就红外光谱在中药（包括药材和制剂）指纹图谱研究中的应用作更多的论述，希望大家能踊跃交流。红外指纹图谱反映的是中药整体质量信息，体现了中药作用的整体性和模糊性。由清华大学化学系分析中心孙素琴副教授等所承担的国家中医药管理局中医药科技重大项目"中药材光谱法快速检测系统的研究"，于2月9日在北京通过了由国家中医药管理局组织的专家组验收。　　该课题组首次将经典的红外光谱法进行了深层次拓展，创建了中药红外宏观指纹方法，并对野生与栽培、不同产地、不同生境、不同药用部位及不同等级的白芷和丹参药材的735个样品直接进行了分析测试。实验结果表明，在相对保证药材的真实性、道地性和代表性的前提下，凭借红外光谱法的可重复性和可靠性等特点，采用对各种中药材不经分离提取而直接进行检定，并以强有力的计算机辅助解析技术和模式别系统，对来自不同产区的栽培白芷样品的近红外谱图和中红外谱图进行模式识别系统分析研究，达到了分类识别的目的，且识别率达到了90％。同时对来自六省的栽培丹参样品和3省的野生样品进行模式识别系统研究，同样达到了分类识别的目的，对野生与栽培的丹参样品识别率也达到了90％。此外，该课题组还对280种中药材、400多种中药配方颗粒以及20种中药注射剂进行了较为深入的系统研究和分析，大量的实验数据证明，每一味中药，正如每个人都有指纹而且指纹各不相同一样，即具有一定的相似性，又显示出自身的特性。借助与计算机和模式识别技术，可以将中药的特性描绘出来，使每味中药都拥有如人的指纹一样的标准图谱。 根据这些标准谱图，可鉴别药材的道地性、生长环境；并可针对不同生产批次和不同生产厂家的同一产品在物质组成上的差异性评价其真伪优劣，从而非常直观地进行鉴定、鉴别与质量控制。　　专家们一致认为：该课题组经过攻关所建立的无需对中药进行提取分离等繁杂的化学处理而直接进行红外光谱分析检测的方法是目前中药材及其制剂最直接、快速、准确的鉴定鉴别和质量控制方法。该方法强调中药的整体性，不丧失其原本性、配伍性，符合中药中医辩证施治原则，以综合的、宏观的、非线性的分析理念和质量控制模式来评价中药的真伪优劣，以一定的量化指标（辅料的添加量或中药的特征峰峰强比）评价中药产品的稳定性和一致性，基本解决了质量标准化的问题。在现代中药宏观质量（整体）控制技术上取得了重大突破，为中药内在质量的宏观可控建立了一个适用性很强的监控方法。 浙江大学的程翼宇教授也做了相关的研究

近几年，“指纹图谱”被作为中药现代化的一个代表，炒作得热闹非常。内行人都知道，色谱、光谱、波谱这三种方法均可用于获取中药指纹图谱。但不知为何，现在大家所说的“中药指纹图谱”似乎就成了色谱一种方法。有专家说，“光谱中的紫外和红外光谱所提供的信息较少，不能充分反映供试品的成分变化”，也许这就是红外光谱至今未被药典采用的原因？那么，红外光谱到底能不能作为中药的检测标准呢？ 1、让我们先来看看红外光谱技术与色谱技术有何不同。 以药材为例，采用清华大学孙素琴教授所创立的“红外宏观指纹谱图鉴定法”测定中药的红外光谱，不需要提取分离，只需将药材研磨成粉末，经典压片法压片，即可直接测试，将所得红外光谱或其导数谱等宏观指纹谱与公认的、药效稳定的药材、成药相应的标准图谱作对照，反映的是药材的整体信息。采用色谱方法测定中药指纹图谱，一般需要通过不同的分离手段与色谱条件将成分分类，测定主成分的色谱指纹谱，采用对照品或化合物进行对照鉴定，最后通过若干张图反映药材相对完整的信息。 可见，红外指纹图谱法最大的优势是“直接、快速、无损”。这一点，国家中医药管理局在资助“中药材光谱法快速检测系统”项目之时就体会到了。350余种配方颗粒，仅在两个星期内全部完成了红外光谱实验的测定。这让他们感到非常吃惊，从来还没见过这么快拿出结果的分析方法。 指纹图谱必须重复性好，谁做都应该是一样的。孙素琴等在起草制定《中药红外光谱分析方法通则》国家标准方法时，按照规程，需要4家实验室交叉验证，每家200个样品，每个样品重复3～5遍。验证结果显示，4家实验室的谱图对照，误差非常小，重现性非常好。 2、可能就是因为方法、观念的不同，缺乏相互间的交流和沟通，专家对红外指纹图谱法在学术上、认识上也有一些争议。有专家认为，红外光谱不能定量，且谱图是叠加谱，没有用。还有人认为，红外光谱法直接测定中药，反映的是混合物的信息，测出的成分不是有效成分。只有分离提取、获取指标成分的信息才能说得清楚。但也有专家说，这种方法更符合中医药的整体、宏观理论。 孙素琴说，单纯用指标成分作为中药的检测标准，这是西药的方法。我们主张用红外光谱做宏观质控，用指标成分佐证进行双控，以此作为中药的标准。我们需要接受各个学科的先进技术、理念，制定一个独特的、能真正体现中药理论的标准。现在有些药连定性问题都没解决好，我们制定标准，达到的首要目的应该是净化市场。 红外指纹图谱可直接解决中药宏观质量控制中的一个首要问题——中药的真伪鉴定。因为红外指纹图谱说不的，就一定有问题。她说，我们从红外很容易就能分辨的东西，为什么一定要采用更精密的方法，这不等于用万分之一的天平称萝卜白菜吗？现在中药质控的方法粗的(指用人工)太粗、细的(指用色谱)太细，中间缺少一个过渡的方法。红外是分子光谱仪器，更科学、更容易被国际上认可。红外在中药质控方面不是万能的，但离开它是万万不能的。因此，如果将红外光谱与色谱这两种方法的各自优势结合起来，互为补充，应该是中药质量控制的最佳选择。 孙素琴呼吁，以红外宏观指纹为主要手段，尽快建立起较完整的系统，先行鉴定起来，再由色谱法所获得的有效、指标成分的信息作补充或修正，两者互相佐证，从而真正建立起不违背中医药原则的中国特色的检测方法与系统。 孙教授还说，红外指纹图谱其实也并不难掌握，解谱有一定的规律性，只要掌握了规律，非常容易，大部分技术人员都会分析。 3、业内采用过红外指纹图谱的企业对此有何评价？ 首创大地有限公司质检部主任付静告诉记者，他们希望有一种方法能对生产工艺过程实行在线控制。因为其他方法都很麻烦，需要时间长，影响生产进度，有的问题还发现不了。用这种方法可以对关键工序、关键点进行控制，目前他们已用于生产一年多了，解决了许多问题。从原料、半成品到成品，400余种配方颗粒全部应用；还将其作为企业质量管理的一种内控方法，进行药品定性的在线鉴别，解决了很多问题。比如有的药材按药典和经验鉴别为同一种药，但其红外图谱与地道药材却相差很大，药典上也没有规定相应的鉴别项目；有的药材是沉积货，肉眼根本看不出来，红外光谱却一目了然。 付主任说，这种方法在产品定性方面有积极作用，比如白芍过去测含量只是测一个芍药苷，现在可以监测它的所有成分。不太放心时我们再多做个红外图谱看看，心里就塌实多了，对产品的质量和稳定性，信心更强了。她认为这种方法快速，操作简单、但需要有一个熟练的过程。红外光谱不能包罗万象，但可以与其他鉴别方法互为补充。 同仁堂中药所的一位科研人员这样评价，用这个方法，药材入库检测含量快捷；生产过程可随时进行在线控制；成药鉴别有优势，不需打开包装，固体的都可检测。鉴别不同品种、不同产地、不同采收季节的药材意义更大。比如六味地黄丸，其他方法只能提供部分信息，不能区分人为加入的化学成分，红外光谱法缺味都能看得出。红外方法操作容易，操作误差小；图谱可识别，解析图谱研究人员容易掌握。随着仪器的发展、完善，红外方法可以用于中药的质量标准。他说，今年他们已经就为“近红外技术在中药质量方面的应用”研究立了项。 但由于药典缺乏规定没有收入，更多的企业是在期待。他们说，只要能上药典，我们就用。 4、孙素琴教授带领的课题组从1998年起钻研中药红外指纹图谱，两次立题，7年来陆续得到国家中医药管理局和科技部110万元的经费资助，发表相关论文60多篇，出版一本专著。她说，我们人手不多，工作量极大，既要搞技术，又要申报项目，真的很困难。现在，方法刚刚建立，也已初步建起了中药红外指纹图谱数据库，但还需要做更大量、更仔细的实验研究，我们迫切需要国家支持建立更完整的数据标准库。 据记者了解，2000年国家药典委员开始组织全国各方面的专家开展中药注射剂指纹图谱研究工作；随后，国家药品监督管理局也制定了中药注射剂2004年底必须实行指纹图谱标准管理的法规，计划2004年内完成74个中药注射剂指纹图谱的研究工作。而近期药典会召开的一次注射剂指纹图谱论证会上，中药注射剂指纹图谱(色谱法)的研究进展并不令人满意，只有5个系列的19个品种进行了情况汇报。在处方统一、工艺统一、药材地区限制、质量标准统一的基础上，其指纹图谱只能做到0.8的相似度。专家提出，注射剂指纹图谱是很重要的指标，但不是惟一控制质量的标准，应与其他活性成分的含量测定相结合。此外，成本高，不易普及。 由此可见，色谱指纹法目前离中药材的分析鉴定也还有漫长的路要走。而寻找快速鉴别中药的标准方法以及实现中药质量的可控性，建立具有我国独立知识产权的中药质量检验标准体系，是实现中医药标准化、现代化、进入国际市场必须解决的关键性问题，解决这一难题，我们是不是也该学学肖培根院士对待中药红外指纹图谱的态度，百花齐放，百家争鸣。如果能用简单的方法解决这个难题，应该也是中药现代化的一大进步。