中红外光谱结合模式识别快速鉴别生/制首乌

林 艳，夏伯候，李 春，林丽美，李亚梅*

1. 湖南中医药大学药学院湘产大宗药材品质评价湖南省重点实验室，湖南 长沙 410208 2. 中国中医科学院中药研究所，北京 100700

引 言

何首乌有生首乌和制首乌之分。生首乌的制法为何首乌除去杂质，洗净，稍浸，润透，切厚片或块，干燥。制首乌的制法为何首乌片或块, 照炖法(通则0213)用黑豆拌匀，置非铁质的适宜容器内，炖至汁液吸尽； 或照蒸法(通则0213)，清蒸或用黑豆拌匀后蒸，蒸至内外均呈棕色，或晒至半干，切片，干燥。生首乌能解毒消痈、截疟、润肠，制首乌能补肝肾、乌须发、化浊降脂，其功效和肝毒性都有所不同[1-4]。生/制首乌都含有二苯乙烯苷类、蒽醌类、磷脂类，但其在种类和含量方面都存在一定的不同[5-6]。生首乌与制首乌在外观性状上有差异较易识别，但其磨成粉末后两者不易区分，且功效、毒性不同不可混用。生/制首乌鉴别依赖于感官体验，或更复杂的化学检测方法，前者较为主观，后者操作复杂，因此，寻找一种快速简单的判别方法来区分生/制首乌十分必要。

红外光谱是一种可以检测物质中特殊分子不同吸收频率的化学分析工具，不同的分子结构可以产生不同的吸收谱带。光谱技术在中药化学成分分析方面有着快速、简单、灵敏等优势。中红外光谱是波数为4 000～400 cm-1的电磁波，由分子基频振动组成的光谱，其吸收带多而窄，吸收强度大，有显著的吸收特性，能提供更多的频率和强度信息，且大多数典型官能团的特征振动峰大多分布于中红外区。物质在中红外区的吸收峰可表征分子结构特征性, 不同化合物的吸收峰有足够清晰独立的特征吸收峰或谱带，其组份含量和其对应的吸光度成正比关系[7]。相比显微、薄层色谱等鉴别方法，中红外光谱法具有检测速度快速，对样品无损的优势，已在中药鉴别中得到广泛应用。红外分析技术结合化学计量分析已成为中药材样品检测分析的一种简便方法[8-10]。利用中红外光谱技术结合化学计量分析对薄荷的产地进行识别，识别结果最高可达90%[11]。利用中红外光谱和化学计量学相结合可以鉴别核桃的产地及品种[12]。本文将采用中红外光谱对不同来源生/制首乌进行分析，再结合模式识别方法找出生/制首乌差异性化学成分类型，为生/制首乌鉴别提供一种快速检测方法，为生/制首乌的质量控制提供依据。

1 实验部分

1.1 仪器与材料

Niclet-iS5红外光谱仪(Thermo Scientcific公司)，灵巧型粉碎机DJ-10A(上海隆拓仪器设备有限公司)，101型电热鼓风干燥箱(北京市永光明医疗仪器厂)。38批饮片购自各省大药房和市场，所有实验样品均经湖南中医药大学龚力民副教授鉴定为蓼科植物何首乌PolygonuiMultifloriRadix的干燥块根，样品信息见表1。

表1 不同来源何首乌Table 1 The sources of Polygonum multiflorum

1.2 样品处理及检测

取样品粉末在40 ℃下充分烘干，过200目筛，得极细粉。取不同批次何首乌各0.1 g，混合均匀得到质控样本。取烘干后的样品粉末置于中红外光谱ATR附件上，调节压力塔，设置分辨率4 cm-1，扫描次数32次，空白背景光谱扫描64次，扣除大气背景干扰。采用ominc8.0对不同来源生/制首乌的中红外光谱进行自动平滑。

1.3 方法

取质控样本进行方法学考察，考察指标为仪器精密度、操作重复性、样本稳定性、中间精密度。按1.2节对样本进行处理和检测，取红外图谱中吸收强度最大的6个特征峰作为评价峰，以对应波数计算的相对标准偏差作为评判依据。

1.3.1 精密度

质控样本连续扫描6次，RSD均小于0.31%，表明仪器精密度良好。

1.3.2 重复性

质控样本平行扫描6次，RSD均小于0.25%，表明样品测定方法重复性良好。

1.3.3 稳定性

质控样本分别在0，1，2，4和6 h进行红外测定，RSD均小于0.18%，表明样品在6 h内的稳定性良好。

1.3.4 中间精密度

质控样本在不同时间由不同操作人员操作，RSD均小于0.15%，表明仪器精密度良好。

2 结果与讨论

图1 生/制首乌中红外指纹图谱(a): 生首乌； (b): 制首乌Fig.1 Mid-IR fingerprint overlay of crude/processed Polygonui Multifloriradix(a): Crudeprocessed Polygonui Multiflori radix;(b): Crude and processed Polygonui Multiflori radix

图2 化学模式识别图(a): OPLS-DA 三维得分图(1: 制品； 2: 生品)；(b): OPLS-DA VIP标志物差异图Fig.2 Pattern recognition of OPLS-DA images of crude/processed Polygonui Multiflori Radix(a): The OPLS-DA scores of the control group and the model group (1: crude, 2: processed); (b): The VIP values of differential markers of processed

表2 生/制首乌主要的特征峰Table 2 The main characteristic peaks of crude/processed Polygonui Multiflori radix

3 结 论

中红外光谱法的前处理简便快速，无需采用化学试剂进行处理，且能整体评估生/制首乌的质量。红外光谱特征指纹图谱结合模式识别可鉴别生/制首乌，其主要的差别性成分为二苯乙烯苷类、蒽醌类和磷脂类，与相关文献报道的结果基本一致[5-6]。本研究采用simca软件建立的模式识别模型具有一定合理性，较强的区分和识别能力，可作为一种快速鉴别生/制首乌的方法。