TG-DTA分析法快速区分国产血竭、进口血竭及真伪鉴别研究

郑志全，石晋丽，姜亦南，何帅，蔺明煊，刘洁

(北京中医药大学，北京 100102)

血竭始载于《唐本草》，为传统名贵中药，有“活血圣药”的美誉，主要由棕榈科藤黄属植物麒麟竭(DaemonoropsdracoBl.)的树脂加工而成，现多产于印度尼西亚，又称为进口血竭[1]。20世纪70年代，我国著名的草药学家谢宗万先生发现百合科龙血树属剑叶龙血树[Dracaenacochinchinensis(Lour.) S.C. Chen]，并从其含脂木材中经乙醇提取得到树脂,被称为国产血竭[2]。研究表明,两者功效相似，化学成分不同，国产血竭尚不能完全代替进口血竭[3]。由于进口血竭资源稀缺，市场上常存在以价格相对低廉而外观相似的国产血竭冒充价格昂贵的进口血竭入药的现象[4]。目前，区分两者的分析方法有薄层色谱法[5]、紫外-可见分光光度法[6]、HPLC含量测定法[7-8]、液质联用分析法[9]等，这些分析方法成熟，但对样品的预处理繁琐，大量鉴别成本较高。尚缺乏一种快速、简便区分两者的分析方法。

TG-DTA热分析是在程序控制温度下，同时测量物质重量变化、热量变化与温度关系的技术[10]。任何两种物质的所有物理、化学性质是不会完全相同的，因此TG-DTA热分析曲线具有物质“指纹图”的性质，可以用来区分外观相似的中药材，进行伪品鉴别。目前，热分析技术已经广泛应用于贝母、石决明、珍珠母、珍珠、牡蛎、钟乳石、花蕊石及龙骨、乳香、阿胶、龟甲胶、鹿角胶等多种中药材的区分和鉴别研究[11-14]。本研究在优化热分析图谱的基础上，利用TG-DTA特征图谱对国产血竭、进口血竭及伪品快速区分，并进一步运用TG-DTG方法通过热重、热焓分析对样品进行定量区分。

1 研究材料

血竭对照药材(批号120906-201410)、龙血竭对照药材(批号121252-201303)购于中国食品药品检定研究院。24批次国产血竭、进口血竭样本分别购于北京、安徽、广西、河北、内蒙古及新加坡等地的药店或药市，所有样品经北京中医药大学石晋丽教授鉴定，具体来源信息见表1。样品均制成粉末，减压干燥备用。

表1 实验样品来源信息

2 实验仪器与方法

2.1 仪器

HCR-2微机差热仪(测量范围：±10 μV～±1 000 μV，北京恒久科学仪器厂)；FW200高速万能粉碎机(北京科伟永兴仪器有限公司)；ARTORIUS-BS124S型电子分析天平(精度0.01 mg，德国塞多利斯股份有限公司)。

2.2 方法

2.2.1 TG-DTA热分析法

药材粉末过100目筛，减压干燥2 h即得供试品。精密称取供试品约5.00 mg置于HCR-2差热仪炉体，通入空气气氛，空白参比为α-Al2O3坩埚，程序升温速率20.00℃/min。

2.2.2 TG-DTA数据分析

实验采集数据使用HJ Thermal Analysis(ATAT2020)软件分析，每组样品的数据采集均自动扣除基线，减少实验误差。去除基线后，通过软件的“平滑滤波”功能去除仪器电流噪音采集得到信号，最终得到的数据导入Origin 9.0软件获取TG-DTA分析图谱。对于样品的定量区分，热重分析采用平均法微分获取TG-DTG曲线，分析阶段失重情况；热焓分析利用HJ Thermal Analysis软件，分别计算每个样品DTA曲线吸热峰区、放热峰区热焓大小。

3 结果与分析

3.1 各因素对血竭热分析实验的影响

微机差热仪可以程序升温至1 000℃度以上，持久高温会减少仪器使用寿命，需要选择合适的温度范围进行分析。差热分析涉及有气体参加或释放气体的反应，样品粒度大小对实验影响较大，血竭为树脂类药材，含有一部分的挥发油，因此粉末粒度对于峰形、峰顶的影响较大。此外，升温速率也会对差热峰的形状、位置和相邻峰的分辨率产生较大的影响。本研究主要考察升温范围、样品粒度、升温速率3个重要因素对血竭TG-DTA实验的影响。

3.1.1 升温范围对血竭TG-DTA实验的影响

精密称取血竭样品(DS-1)5.00 mg于Al2O3坩埚内，按照上述操作方法测试，升温到1 100℃时结束采集。实验结果如图1所示，温度达到850℃以后，TG曲线(Weight/%)和DTA曲线(Heat Flow/μV)均趋近不变，发生的各类反应结束。因此，升温范围选择在50～850℃。

图1 升温范围对血竭TG-DTA分析实验的影响

3.1.2 不同粉末粒度对血竭TG-DTA实验的影响

取血竭样品(DS-1)粉末，分别过60目、100目、120目、160目、200目筛，按照上述操作方法测试。实验结果如图2所示，血竭药材的TG曲线及放热峰exo受粒度影响不大，粒度大小对于吸热峰endo的峰形和峰位影响较大。如图2B所示，100目大小的样品吸热峰endo和放热峰exo均峰形较好，峰位明确。因此，样品粒度选择为过100目筛。

3.1.3 不同升温速率对血竭TG-DTA实验的影响

取血竭样品(DS-1)粉末，按照上述操作方法，分别以10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min、30℃/min的升温速率开始测试。实验结果如图3所示，对于DTA曲线，升温太慢，吸热峰不容易显现(图3A、3B)，升温太快，峰形出现裂分或者峰位漂移(图3D、3E)；对于TG曲线升温越快，失重越慢。图3C(20℃/min)所示，吸热峰endo和放热峰exo峰形好、峰位明确、失重速率适合分析。因此，升温速率选择20℃/min。

3.2 TG-DTA特征图谱快速区分国产血竭、进口血竭及其伪品

本研究的26份药材样本，均按照血竭TG-DTA实验优化的条件进行测试。国产血竭(DR-0)的TG-DTA特征图谱(图4A)，TG曲线变化所体现的主要失重阶段范围在200～650℃，DTA曲线出现3个特征峰：吸热峰(T1=449℃)和明显的放热双峰(T2=540℃、T2=616℃)；而进口血竭(DS-0)的TG-DTA特征图谱(图4D)，TG曲线主要变化范围在200～600℃，失重阶段与DR-0类似，DTA曲线出现三个特征峰：吸热峰(T1=400℃)和不明显的放热双峰(T2=508℃、T2=541℃)；通过TG-DTA曲线分析，利用峰位和峰形的不同可以快速区分国产血竭和进口血竭。

对于国产血竭样品分析，DR-2的TG-DTA图谱(图4B)，DTA曲线中出现了与对照药材DR-0的共有的吸热峰T1=450℃、明显的吸热双峰(T2=540℃、T2=616℃)，390℃处出现的吸热峰可能为样品中的其他杂质；DR-5的热分析图谱(图4C)，TG曲线与对照品不同，DTA出现多个吸热峰(325℃、438℃、462℃、801℃)，物质组成明显不同，鉴定为伪品。国产血竭的TG-DTA图谱中，吸热峰T1=450℃、明显的放热双峰(T2=540℃、T2=616℃)可以作为真伪鉴别的特征峰。

图4 TG-DTA图谱快速鉴别国产血竭、进口血竭真伪品注：A：国产血竭对照药材DR-0；B：国产血竭样本DR-2；C：国产血竭伪品DR-5；D：进口血竭对照药材DS-0；E：进口血竭样本DS-6；F：进口血竭伪品DS-7

图5 TG-DTG分析法对国产血竭、进口血竭定量区分研究注：A～B：样品DR-0；C～D：样品DS-0

进口血竭的TG-DTA图谱，对照药材DS-0与样品DS-6的DTA曲线在相同位置出现峰位一致、峰形相似的吸热峰和放热峰(图4D、4E)，样品DS-7没有对照药材TG-DTA图谱的相应特征，鉴别为伪品。上述分析发现，吸热峰T1=400℃、明显的放热双峰(T2=508℃、T2=541℃)可以作为进口真伪鉴别的特征峰。26批样品TG-DTA分析结果总结见表2。

3.3 TG-DTG分析方法对国产血竭、进口血竭的定量区分研究

对国产血竭、进口血竭对照药材的TG曲线采用平均法进行微分运算，获得TG-DTG曲线图谱。以国产血竭对照药材(DR-0)为例，如图5A所示，DTG曲线所反应的是物质重量变化的快慢情况，通过DTG曲线将热重分为4个阶段，求取各阶段热重数据(△W1=3.72%；△W2=30.41%；△W3=42.48%；△W4=3.11%；)。其中第一阶段为水分和低沸点小分子烯类气体失去阶段，第四阶段热重开始趋近于不变，而第二阶段和第三阶段为挥发油失去和物质发生氧化反应、分解反应的主要阶段，△W2+△W3数据具有重要分析意义，本实验中以该值作为区分国产血竭、进口血竭的依据之一。此外当DTG曲线达到峰值时，意味着反应速度达到最快，对每种物质而言，最大反应速率温度TV-max基本恒定，具有明显的鉴别特点，国产血竭TV-max值为535℃。利用软件HJ Thermal Analysis(ATAT2020)计算切线与基线围成的面积△H，即为热焓值(图5B、图5D)。对比分析国产血竭、进口血竭的TG-DTG图谱，△H、△W2+△W3和TV-max可以作为区分特征。26个批次样本的TG-DTG分析数据总结于表2，可以明显区分国产血竭、进口血竭药材。

表2 利用热重-差热分析法区分国产血竭、进口血竭及真伪鉴别结果

注：“-”表示伪品TG-DTA谱图无特征峰区，无相应的特征峰区热焓△H

4 结论与讨论

国产血竭、进口血竭均属于树脂类中药材，外观相似而化学成分复杂，利用常规方法区分两者、鉴别其真伪比较复杂。针对如何快速、简单、准确的区分鉴别这一热点问题，本研究从“树脂受热变软”经验鉴别中着手寻找答案，该药材热特征明显，可采用基于不同物质不同理化性质理论的TG-DTA热分析“指纹图谱”开展研究。

通过TG-DTA图谱分析，发现国产血竭的DTA曲线鉴别特征峰为T1=(449±5)℃、T2=(540±5)℃、T3=(612±5)℃，进口血竭的DTA曲线鉴别特征峰为T1=(400±5)℃、T2=(508±5)℃、T3=(541±5)℃，伪品药材均不存在上述特征；TG-DTG定量分析表明，国产血竭的TV-max应为(535±5)℃，△W2+△W3<80%，而进口血竭的TV-max应为(298±5)℃和(477±5)℃，△W2+△W3>80%，进口血竭的△H-exo值大于国产血竭，据此能够快速、准确区分国产血竭、进口血竭。

研究结果表明，TG-DTA热分析技术可以很好地区分外观相似而成分不同的中药材，从实际应用的角度来看，该方法具有操作简便、几乎无需样品处理、图谱易于分析的优势，适合于大批量药材的快速鉴别，值得进一步研究和推广。

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