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中药指纹图谱的研究现状

2022-07-29
来源:求医网
摘要综述了中药薄层色谱指纹图谱、高效液相色 谱指纹图谱、气相色谱指纹图谱、高效毛细管电泳指纹图谱、紫外光谱指纹图谱、红外光谱 指纹图谱、核磁共振指纹图谱、质谱指纹图谱、X-射线衍射指纹图谱和DNA指纹图谱方面的 研究现状。

The Development of Fingerprinting Research on TCM

Nie Jing

(Hubei Institute for Drug Control Wuhan 430064)

Ti an Songjiu and Wang Guorong

(National Institute for the Control of Pharmaceutical and Biological Products)

AbstractResearch on fingerprinting of TCM, though massive a nd burdensome, may afford a positive influence on the identification and quality control of TCM. Thus, the development of fingerprintings of TCM on TLC, HPLC, GC, HPCE, UV, IR, NMR, MS spectra, X-ray diffraction and DNA molecular markers etc. were reviewed.

Key wordsTCMfingerprintingsidentification of fingerprin tings

人们在“回归自然”的热潮中,重新引起对传统药物的极大重视。中药是我国人民在数 千年治疗疾病过程中积累起来的宝贵财富。中药生产和质量的规范化和现代化是走向世界的 重要前提。中药作用的特点是多成分的整体性。在其质量控制方面,除单一成分外,有效部 位的测定已引起人们的重视和兴趣。最近,国家药品监督管理局也召集专家来研究中药注射 剂成分的指纹鉴定,以便更好地控制产品质量。

1中药指纹图谱

1.1薄层色谱(TLC)指纹图谱:TLC具有快速、经济、可靠、操作简单、适用范围广、重现 性好等优点,为国内外学者最快接受和广为使用。用固定波长对薄层展开的各斑点作薄层扫 描的扫描图谱比目测的层析图谱更为客观准确,因而具有更好的指纹鉴别意义。林明美等 [1]对柴胡 10 个品种近 40 个样品进行了薄层指纹分析。将柴胡根中的挥发油、己 烷 提取物及甲醇提取物,分别进行薄层层析及薄层扫描。结果发现,皂苷d、a、c为柴胡属植 物的特征性成分。不同品种的柴胡,凡药材来源、外形区别显著者,其指纹图谱差异也显著 ,因此可根据图谱去推断药材的品种。颜玉贞等[2]用经过优化的溶剂系统在双槽 展开箱中用硅胶薄层板作两次展开,对黄连所含原小檗碱型生物碱进行薄层色谱分离,在控 制条件下得到的商品黄连样品 TLC 中可检出包括微量生物碱在内的 9~11 个斑点,其荧光 及紫外扫描图可作为黄连药材的指纹图谱,以此确定不同黄连样品中主要生物碱的分布。苏 薇薇等[3]对 10 个不同产地的黄芩样品,将乙醇、乙酸乙酯、乙醚提取液分别进 行了聚酰胺薄膜分析,从中提取反映样品间差异的数量化特征,用聚类分析的方法对黄芩进 行 鉴别分类,结果准确。

1.2高效液相色谱 (HPLC) 指纹图谱:HPLC 由于具有分离效能 高、分析速度快等优点,近期已广为普及用于中药的定量分析。在中药的定性鉴别中亦能发 挥 很好的作用。洪筱坤等[4]对 3 种正品大黄的 9 个样品进行 HPLC 分析,将相对 保留值 α 和相对峰面积 Ar 两者结合起来,建立了大黄样品的 HPLC-相对保留值指纹图 谱 ,反映了该中药的化学组成及其含量分布状况,其特征可作为鉴别中药的依据。乔延江等 [5]测定了不同种类、不同产地的 62 个蟾酥样品的 HPLC 图谱,从 16 个色谱峰中选 取 9 个有代表性的色谱峰,应用三层反向传播 (BP) 人工神经网络方法进行特征提取,可 直接进行化学模式识别。中药指纹图谱还应用于中药复方的研究。张亮等[6]采用 RP-HPLC 法对六味地黄丸缺味药模拟方的浸出物进行指纹分析,选取 9 个色谱峰的峰面积 与 内标峰面积之比值作为样本特征变量,通过贝叶斯 (Bayers) 法和 PRIMA (Pattern Recogn ition by Independent Multicategory Analysis) 法对六味地黄丸 3 种缺味药进行准确识 别。

1.3气相色谱 (GC) 指纹图谱:GC 具有高效、高选择性、高灵敏度、用量少和分析速度 快等优点。凌大奎等[7]用规范化的色谱分离条件测定了 6 种常用中药砂仁、当归 、苍术、柴胡、藁木和香附的挥发油成分的 GC 保留指数 (GCRI),从中选择若干代表性成 分 GCRI 值组成各自的 GCRIs 谱,并利用 GC-MS 和 GC-傅立叶变换红外光谱 (FTIR) 对 各主要成分作出了定性鉴别。实验测得的 GCRI 值重现性好,3 个实验室所测 kovats 保留 指数的 RSD<1.0%。kovats 保留指数被认为是鉴定化学成分的气相最佳 保 留参数。研究表明,GCRIs 可作为中药鉴别的依据,而各成分含量可以用以评价其质量之优 劣。叶崇义等[8]采用程度升温毛细管 GC 法,分析挥发油成分,建立了术类药材 GCRIs 指纹谱。潘陵等[9]通过对一组术类药材的色谱指数--组分百分比浓度 数 据的分析,得到了不同的动态聚类图,由此确定出计算相似系数的标准公式及阈值,并应用 此公式及阈值讨论了另两种术类药材的种源归属,对中药材鉴定和分类具有一定的指导意义 。房杏春等[10]应用裂解-高分辨气相色谱,获得中药山药药材的 56 张色谱图, 并从中选取 15 个特征峰作为分类指标,应用主成分分析法进行分类识别,有效地区分了山 药样品中药典规定正品和非正品,结果与生药方法一致。GC-MS 联用,不仅具有 GC 的高 分离效能,而且兼备了 MS 鉴定的高灵敏性和准确性,是研究物质分子的有效手段。苏薇薇 [11]对 45 个细辛样品进行了 GC-MS 分析,并从样品挥发油组分总离子流图中获 取不同种细辛样品化学本质差异的数量化分类特征,经过 PRIMA 法处理,实现了计算机对 3 种细辛的鉴别分类,结果与实际相符。张亮等[12]在样品气相色谱分离较完全的 条件下,依据一定原则,分别将雷公藤和昆明山海棠样品的成分质谱叠加,形成总质谱图。 用总质谱表征每一样品,用模式识别的方法对雷公藤去皮根和根皮进行了分类,并对同属植 物昆明山海棠作了定性预报。

对于中药复方制剂,冯毅凡等[13]对华佗再造丸及其主要药味的石油醚提取液进行 了气相色谱分析,获取了其气相色谱指纹特征,以此作为华佗再造丸及其原料药真伪鉴别的 依据。在此基础上,进一步采用特征指标均值偏移度法对华佗再造丸的质量进行了评价。

1.4高效毛细管电泳 (HPCE) 指纹图谱:HPCE 技术在药材鉴定中的应用是近年发展起来 的方法。胡平等[14]提取菟丝子种子植物蛋白用 HPCE 法进行生药鉴定。根据其电 泳图谱,可有效地鉴别菟丝子的来源。张朝晖等[15]对 12 种海马、海龙类药材采 用 HPCE 图谱鉴别研究表明,其种间区别明显。作者认为 HPCE 具分析速度快、分辨力强、 重现性好等特点,为动物类药材的鉴定提供了新的分析手段。

1.5紫外光谱 (UV) 指纹图谱:由于不同中药所含成分的不饱和程度有差异,因而导致其 紫外吸收曲线的形态、峰位、峰强度亦有差异以此达到鉴别的目的。导数光谱可消除样品中 一些无关吸收,排除原图谱中的某些干扰,从而达到较好的鉴别效果。张亮等[16] 不经分离直接测定 32 种石斛药材粉末氯仿浸出液的 UV 光谱。运用主成分分析法 (PCA) 进行综合分析,获得满意结果。作者认为 UV 光谱仅反映了部分具有紫外吸收化学成分的行 为,全面评价还需结合 IR、色谱/MS 等各种技术。王秀坤等[17]采用反映总化学 成分的苦参药材甲醇提取液紫外光谱数据,分别运用主成分分析法和非线性映射,以及自适 应共振理论网络 (ART2) 模型,对 40 份苦参药材质量进行了化学模式识别研究,并同时结 合红外光谱数据运用自适应共振理论网络 (ART1) 模型进行了主成分分析。

1.6红外光谱 (IR) 指纹图谱:IR 是对整个化合物分子的鉴别,比单纯的官能团的化学 定性鉴别专一性更强。中药材的红外光谱是混合物中各组分红外光谱的叠加。中药中各种化 学成分只要在质和量的方面相对稳定,并且样品处理方法按统一要求进行,则其红外光谱也 应该是相对稳定的。利用上述原理,不用将混合物的红外光谱各主要吸收峰归属,只要在 4 000~400 cm-1 范围内比较光谱的差异即可。这种差异可以表现在 3 个方面 :一是在某一波数处鉴别的双方只有一方有明显的差异;二是在某一波数内,鉴别双方的光 谱中,吸收峰的形状与强度都有明显的差异;三是“指纹区”面貌不同。据此原理,田进国 等[18]分别用石油醚、乙醚、水提取灵芝、苦地丁、罂粟壳等 30 种药材对照品, 并分别测定其提取物的红外光谱。这 30 种药材对照品均具有独特的红外光谱特征,根据其 光谱特征可以准确地加以鉴别。姜大成等[19]将 16 组 54 种动物药材,每种样品 制备 5 张红外光谱图,即粉末、50% 乙醇、丙酮、氯仿、石油醚 5 种不同处理条件。结果 表明,绝大多数动物药材红外光谱鉴别特征明显,稳定性、重现性较好,可作为药材鉴别依 据。张亮等[20]应用误差反向传播学习算法 (BP 算法) 对中药材雷公藤和昆 明山海棠浸出物的红外光谱进行分类鉴别。分类结果与 SIMCA (Soft Independent Modelli ng of Class Analogy) 法基本一致。作者认为由于浸出物的红外光谱是所有成分的红外光 谱叠加而成,是药材整体的本质的反映,理论上讲以它进行分类识别研究比色谱方法更有意 义。

1.7核磁共振 (NMR) 指纹图谱: