APP下载

现代仪器方法在中药分析检测中的应用进展

2022-11-27王晓玲王子明付艺萱张旭超李来明

关键词:图谱指纹中药

王晓玲,王子明,付艺萱,张旭超,李来明

(西南民族大学药学院,四川 成都 610041)

目前,随着人们对化学药局限性的认识和了解,以及当今世界“回归自然”思潮的影响下,全球日益重视天然药物的研究.中药具有历史悠久、理论独特、疗效显著、资源丰富等特点,在天然药物中占据重要地位,这为中医药的现代化发展带来重大机遇. 由于中药主要取材于天然产物及其加工品,包括植物药、动物药、矿物药及部分化学、生物制品,其中还包括民族民间习用药材等,因此每味药材以及处方所含成分极其复杂.其质量控制和安全有效性评价都缺乏高效的方法和明确的标准,这在一定程度上制约了中药的开发和利用.因此,如何充分利用现代化科学技术手段与方法,建立合理可靠的中药分析方法来保证药物的质量稳定可控和安全有效,阐明药理机制,促进中药新药的研究与开发,这是当下也将是今后中药现代化进程中所需解决的关键科学问题.

本文主要从以下几个方面进行综述:色谱及其质谱、核磁共振谱等联用技术、紫外光谱、红外光谱、电化学分析、显微技术、电泳技术以及其他新型中药分析技术在中药研究、开发与生产中的最新应用. 希望对中药分析检测感兴趣的研究者有所启发和帮助.

1 色谱在中药分析检测中的应用

色谱是一种应用广泛且经典的方法,随着现代技术及自动化和智能化的发展,现代色谱已经发展出较多分支,主要有薄层色谱法、高效液相色谱法、气相色谱法、电泳色谱及其联用技术等,其在现代中药分析中的优越性和适用性各具特色.

1.1 薄层色谱(TLC)及其联用技术

TLC 是一种广泛应用于中药材、饮片及制剂的研究和生产的检测方法,具有专属性强、操作简单、成本低、速度快等特点. TLC 主要用于某种(类)成分的定性鉴别.近年衍生的高效薄层色谱法(HPTLC),正在广泛地应用于中药成分的定性定量分析. 马来西亚MARA 大学的Ahmad Tamim Ghafari 等[1]首次使用经验证的HPTLC 评估三叶蔓荆叶水醇提取物中潜在抗炎、抗癌作用的酚类化合物的含量. 结果表明所建立的HPTLC 方法具有良好的线性、精密度和准确度.沙特吉达 KAUST 的 Raha Orfali 等[2]采用 HPTLC 对沙特药用植物西葫芦的两种提取物进行标准化.准确分离得到五种次生代谢产物,方法简便精确、灵敏且选择性高,可用于二级代谢产物的同时定量测定,分析结果可作为植物分类鉴定和评价的植物标记物.

此外,薄层色谱与其他技术联用已成为中药现代化高效定性定量的方法之一,如Chen 等[3]提出来一种HPTLC 与实时离子源直接分析(DART)相结合的方法,即HPTLC 与超高效液相色谱-质谱联用技术,明确大果飞蛾藤的化学成分,提高其质量控制水平.采用 TLC 对 2,2′-二苯基-1-苦基肼自由基(DPPH)和黄嘌呤氧化酶进行TLC 生物自显像,以快速筛选用于高效液相色谱法(HPLC)测定大果飞蛾藤中的标记物,结合TLC 自显影和TLC 生物自显影结果,筛选出8 个化合物作为HPLC 检测的标志化合物. 经DARTMS 鉴定,中药大果飞蛾藤的生物碱成分为包公藤A和包公藤C,这一研究结果作为对该药材的质量控制有一定促进作用. 又如Huck-Pezzei 等[4]介绍了一种新的分析平台,即TLC、HPLC、质谱(MS)和振动光谱等分离技术进行协同结合对圣约翰草提取物和组织进行分析和质量鉴定,TLC 成功地鉴别出来自中国某些产地样品的掺杂成分.采用该方法一方面清楚地区分开了欧洲和中国的样品,另一方面成功地用于未知成分的半制备分离,利用红外成像光谱技术对高分辨成分分布进行了研究. 最后,根据德意志阿兹内米特药典(DAC),该分析平台可用于快速和非破坏性定量和质量控制,以识别药材中的掺假.

1.2 高效液相色谱法(HPLC)及其联用技术

由于HPLC 灵敏度高、选择性好、准确度高、分析速度快、适用性广,被广泛应用于中药分析检测领域.《中国药典》(一部)2020 版中已有 348 种药材、26 种提取物,以及1 384 种制剂使用HPLC 法作为定性定量的工具.HPLC 还有一个优点是能与许多检测器联用,比如二极管阵列检测器(DAD)、蒸发光闪射检测器(ESLD)、示差折光检测器(RI)、质谱(MS)和核磁共振谱(NMR)等,可以针对不同类型的成分提供丰富的检测信息.据大量文献资料报道,HPLC 及其联用技术主要用于中药有效成分定性与定量、指纹图谱、中药炮制以及代谢组学分析等. 其目的是确保中药材、饮片炮制及制剂生产的质量和疗效[5].

付艺萱等[6]利用HPLC-DAD 对藏药二十五味松生等丸中的毒性成分乌头碱的含量限度进行了检测,数据具有较好的重复性,为此类含乌头碱的藏药制剂的安全性检查提供了依据.王鸿丽等[7]建立高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)法,测定中药冬虫夏草中三价砷和五价砷等6 种价态砷的含量. 结果表明建立的HPLC-ICP-MS 法简便、准确、可靠,可用于测定冬虫夏草中所含不同价态砷含量,为虫草中砷限量检测改进研究提供新思路和新方法.Balkrishna 等[8]使用 HPLC-DAD 定量分析一种用于治疗COVID-19 的含钙草药(DSV)成分中选定的11种标记成分.结果表明11 个标记物线性关系良好,精密度和准确度都满足定量的要求.

目前,由于小颗粒、高性能微粒固定相的出现,超高效液相色谱仪(UHPLC 或UPLC)问世,与传统的HPLC 相比其分析速度快约3 倍、灵敏度高约3 倍以及分离度高出约1.7 倍,大大缩短了分析时间,减少了溶剂的用量,从而降低了分析成本. 如Wang 等[9]利用UPLC 和超高效超临界流体色谱(UHPSFC)研究中药红芪的分离特性,建立了一种高通量测定中药多组分的方法,该研究同时测定红芪中10 种化合物的高通量方法,在UHPSFC 和UPLC 分离条件下,色谱参数比较表明,这两种分离技术相结合可以有效分离红芪中的10 个目标化合物,从而建立一种新的综合评价红芪样品质量的标准化方法.

HPLC 的联用技术多用于中药代谢产物的分析.陈红影等[10]运用高分辨HPLC-MS/MS 技术对黄连碱生物样品中的药物原型及代谢物进行鉴定.结果在大鼠尿液、粪便等七种生物样品中发现了黄连碱的17个代谢产物,为黄连碱的药效学和药理学研究提供了一定的物质基础. 王璐等[11]运用高效液相色谱-二极管阵列-电喷雾-离子阱-飞行时间质谱联用(HPLCDAD-ESI-IT-TOF-MSn)技术,对当归乙醇提取物在大鼠体内的代谢产物进行分析.结果从大鼠含药尿液中共指认出2 个原型成分和17 个代谢产物. 该法能准确、快速地指认药材提取物中主要成分及生物样品中的代谢产物,为阐明当归的药效物质及显效形式提供了科学依据.

HPLC 还在中药指纹图谱的确定中有着举足轻重的地位,中药及其制剂均为多组分复杂体系,建立中药指纹图谱将能较为全面地反映中药及其制剂中所含化学成分的种类与数量,进而对药品质量进行整体描述和评价.《中国药典》(一部)2020 版已有27 个品种规定了指纹图谱鉴别. 近来,刘娟等[12]采用HPLC法对12 批不同来源的川芎样品进行指纹图谱研究,结果建立了川芎药材HPLC 指纹图谱,标定了17 个共有峰,指认了7 个成分,指纹图谱的相似度达0.900以上.罗兰等[13]用HPLC 建立何首乌标准饮片的特征图谱,结果构建了由7 个色谱峰组成的何首乌标准饮片HPLC 特征图谱,能更好地反映原型饮片的内在质量,可用于何首乌饮片的质量控制. Khan 等[14]用HPLC 研究生长在孟加拉国的大蓬叶乙醇茎皮提取物的指纹图谱,结果不仅测定了提取物中的多酚含量,也为大蓬叶乙醇茎皮提取物的质量控制提供了借鉴.

1.3 气相色谱法(GC)及其联用技术

GC 是除了HPLC 以外,在中药分析检测领域应用较多的一种技术.《中国药典》(一部)2020 版中有159 个品种使用了GC 作为定性定量的检测方法.GC可单独用于中药中热稳定、易挥发组分,以及溶剂和农药残留等外源性污染的定性定量. 比如胡丹等[15]用GC 建立参苏丸的指纹图谱,结果表明该法简便、准确,重现性好,可用于评价参苏丸的质量.

GC 还常与其他检测技术联用,其中联用最多的是MS.GC-MS 因具有GC 的高分离度和MS 的高分辨率、高灵敏度,被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定,尤其适合于低分子化合物(分子量<1 000)的分析.特别是中药中易挥发性成分的定性定量方面,GC-MS技术的优势显得更为明显[16].裴建云等[17]用GC-MS联用技术定性定量分析当归不同部位挥发油成分.结果从当归根和须挥发油中分别鉴定出67 和65 个化学成分,为中药当归的加工及临床应用提供科学依据.沈廷明等[18]采用GC-MS 对畲药十二时辰花挥发油的主要化学成分进行分析研究,并采用面积归一化法测定各成分的百分比含量,为十二时辰规模化合理栽培及质量标准的制定提供参考. 王瑞芳等[19]利用GC-MS 和气相色谱-嗅闻联用技术(GC-O)对陈皮和九制陈皮中的挥发性风味物质进行鉴定.结果共鉴定出93 个挥发性成分,46 种香气活性物质.

印度的Sharma 等[20]用GC-MS 鉴定百花布叶中具有抗菌活性的成分,结果鉴定出16 个生物活性化合物.Kumarl 等[21]用GC-MS 分析雷公藤和大戟叶提取物中的植物化学物质,用于后续的体外试验研究.尼日利亚的Idu 等[22]采用GC-MS 对复方叶水提物(PALE)进行植物化学筛选,并对其中具有生物活性的化合物进行分析确定.

2 紫外和红外光谱法在中药分析检测中的应用

中药来源渠道多样,真伪难以辨认,贵重中药罕见稀有.中药市场上经常出现以次充优、以假充真的不良情况,造成中药市场混乱,严重影响其安全性和有效性.紫外光谱和红外光谱等光谱技术在中药真伪、掺伪、产地鉴定、有效成分含量测定中有较多的应用.这里主要综述近年来紫外和红外在中药分析中的应用情况.

2.1 紫外光谱法

中药成分分子或离子对紫外光的吸收所产生的紫外光谱及吸收程度,可以对中药中物质的组成、含量和结构进行分析、测定、推断. 该方法具有原理简单、操作方便、灵敏度高、准确度高、无污染、重现性好、实用性强等特点.《中国药典》(一部)2020 版已有67 个品种用到该方法作为定性定量的控制手段.

利用单一紫外光谱线法、紫外光谱组法、导数光谱法等紫外光谱方法可进行中药真伪鉴别[23]. 刘燕等[24]采用紫外光谱法进行谷精草与华南谷精草、毛谷精草混淆品的鉴别.谷精草在330 nm 和261 nm 波长处出现最大吸收峰,华南谷精草在279 nm 波长处出现最大吸收峰,毛谷精草在272 nm 和332 nm 波长处出现最大吸收峰. 紫外光谱上存在明显的区别,通过紫外光谱检测可对三者进行有效的鉴别. 左旭等[25]利用紫外指纹图谱相似度来确定某苦荞粉的阈值,通过掺假试验看出,当苦荞粉掺假物质量分数大于5%时,紫外指纹图谱能在一定程度上反映苦荞粉所含成分的差异,可以作为鉴别苦荞粉质量稳定性的方法.李江维等[26]学者发现半夏的临床用量较大,野生资源在不断减少,用水半夏替代半夏或掺杂部分水半夏制成半夏曲现象十分常见.通过研究得到半夏曲与水半夏曲的紫外谱线组图和一阶导数谱线组图存在差别,紫外光图谱中水半夏曲区别于半夏曲的特征峰位在270 nm 处,因此可利用紫外光谱法鉴别半夏曲与水半夏曲. 王元忠等[27]人采用紫外指纹图谱技术研究云南10 个不同产地三七样品,结合偏最小二乘判别分析(PLS-DA)对供试样品进行分类鉴别,结果表明三七的主要成分组成与产地相关性低,但是含量与产地存在相关性.

紫外光谱法在定量分析方面具有灵敏度高,以及准确性与重现性好的特点.在中药有效成分含量测定方面被广泛应用.如桔梗的活性组分之一桔梗多糖具有抗氧化和抗癌活性. 刘春娟等[28]采用苯酚-硫酸染色-UV 检测法测定了重庆不同产区桔梗药材中的多糖含量,发现桔梗多糖含量在13.06% ~58.70%之间;通过主成分分析法判定质量最优的桔梗含糖量也最高;且桔梗总多糖与总黄酮和总皂苷的含量之间呈显著相关性.

2.2 红外光谱法

红外光谱利用化合物中分子官能团的红外吸收频率来分析样品. 该分析方法对采样方法要求灵活,具有快捷、简单以及低廉的测试成本等优点,特别适合于中药材的无损快速鉴别和定量分析.王璐[29]用红外光谱来进行中药饮片金银花掺伪鉴别.在红外吸收光谱 3 600 ~ 2 800 cm-1、1 100 ~ 800 cm-1、700 ~ 500 cm-1处3 个区间的峰型和个数比较,金银花正品吸收峰个数为2 个、1 个、2 个,金银花伪品吸收峰个数为4 个、7 个、3 个,因伪品中含有蔗糖的O-H 伸缩振动峰相对应,并存在蔗糖环骨架振动吸收峰型,还有硫酸根OS-O 的伸缩振动吸收.陈前锋等[30]人用不同产地中药党参样品的红外指纹图谱为依据,利用共有峰率和变异峰率两个指标,计算并建立所测样品的共有峰率和变异峰率双指标序列,同时结合二阶导数谱进一步放大分析,来快速鉴别不同产地中药党参样品. 为党参药材的质量控制提供理论依据. 王磊等[31]学者利用近红外高光谱图像对甘肃、青海、新疆、宁夏和内蒙5个产地的宁夏枸杞进行产地鉴别.使用近红外高光谱图像,基于 ZCA 白化、PLSDR 和 softmax 分类的模型表现最好,可以有效的鉴别宁夏枸杞产地. 在定量分析方面,王小亮等[32]基于近红外光谱分析技术结合PLS 建立了快速测定灯盏花素注射液含量的方法.可对全国范围内不同生产企业的灯盏花素注射液进行定性和定量.为近红外光谱分析技术在中药注射液定量分析方面的应用提供了参考. 不过,《中国药典》(一部)2020 版目前只有石榴皮用到红外光谱法法作为定性手段,这方面的工作还有待加强.

3 电化学法在中药分析检测中的应用

随着科技的进步,越来越多的电化学分析技术被应用到中药分析领域,并得到了大家的认可. 这类方法是根据溶液中物质的电化学性质及其变化规律,对所测组分进行定性和定量的一种方法.在中药定性鉴别、主要成分含量测定、以及微量元素检测等方面扮演着重要角色.目前主要应用于中药方面的有蛋白质等电点法、色谱电化学法以及光谱电化学法.

王元媛等[33]对不同产地的多花黄精进行电化学指纹图谱研究.通过严格控制Belousov-Zhabotinski(BZ)振荡反应条件,得到具有明显指纹特征的图谱,从而对来自不同产地的多花黄精进行了鉴别.与其他传统鉴别方法相比,电化学指纹图谱不需要对药材进行前处理,操作简便,快速准确,得到了显著效果,并且提高了鉴别效率. Li 等[34]同样利用电化学指纹图谱进行了五种石蒜鳞茎,包括中国石蒜、石蒜、金黄色石蒜、换锦花、稻草石蒜的鉴别.值得一提的是,Li 等人对电指纹图谱进行了改进,他们将石墨烯嵌入植物组织,从而使得其对电化学信号表现出极高的灵敏度,从而达到研究目的. 但此种方法也存在缺陷. 由于受到外界因素和药材本身的影响,在伏安扫描时会产生偏差,所以此种方法有待于进一步改进. 电化学指纹图谱不单单可以实现重要的分类,同时对于同一品种中药中的有效成分也可以进行鉴别. Ge 等[35]采用超声辅助乙醇回流法提取到木香总黄酮后,对其进行电化学指纹图谱研究,通过定位二维密度图的热区实现了识别,效果令人满意.

中药不同的成分有不同的特定电化学活性基团.因此,针对特定的活性基团,可以对其含量测定进行电化学分析研究. 聂纯等[36]对盾叶薯蓣中的皂苷组分进行测定时采用了库仑滴定法,实验结果令人满意.此法不需要配制标准品溶液或者使用基准物质,大大缩减了时间成本,并且测量结果更加准确迅速.张慧芳等[37]通过金属镉离子与远志皂苷元形成络合物,建立了远志总皂苷元单扫描极谱法,实验结果达到预期.该方法灵敏,经济成本低,重现性好,值得深入研究.Wu 等[38]利用循环伏安法对水飞蓟宾含量进行测定,成果显著. 相较于其他文献中的测定方法更为准确快速,目前已经应用于其含量测定.

另外,电化学分析法在测定微量元素方面具有高选择性,灵敏度高的优点.刘雄等[39]采用差分脉冲阳极溶出伏安法测定白茅根、益母草、夏枯草、地丁、公英、金银花、鱼腥草、芦根八种药材中铜、铅、镉三种微量元素,回收率良好,准确快速. Li 等[40]采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES),建立了高血压中药药膳中包括锰、钴、铁、硒、镁在内的十五种微量元素的元素分析方法,具有较高精密度和回收率,为防治心血管疾病提供了有意义的依据. Shao 等[41]根据指纹图谱探讨了海洋中药海螵蛸体内所含有的无机元素,为一些海洋中药的真伪鉴别提供了参考.

4 显微技术在中药分析检测中的应用

中药显微鉴别是利用显微镜对药材切片、粉末、表面或者磨片制片,直接观察. 该种方法可以根据组织、细胞或内含物等特征进行相应药材鉴别. 作为重要四大鉴别手段之一,具有简便、快速、准确,应用广泛等优点.

目前显微技术发展迅速,新兴技术有偏光显微镜、扫描电镜以及显微摄影与图像分析. 偏光显微镜近年来得到广泛应用,它通过显微镜目镜下方的一个可拆卸偏振片与正常显微镜区分开来,因为不同性质的植物细胞壁的偏光现象不同从而达到鉴别的目的.Chen 等[42]利用普通光学显微镜、偏光显微镜以及扫描电子显微镜对三种典型雪莲易混淆药材进行了鉴别,方法高效可靠,并且已经成功应用于三种雪莲药材的鉴定当中.Xu 等[43]利用普通显微镜和偏光显微镜对五种ttcm 进行鉴别,为石厥明、瓦楞子、葛桥、木里和珍珠母的鉴别提供了有力的证据. 与此同时,在中药鉴别方面,其他显微技术的应用也十分广泛.Huang 等[44]利用荧光显微技术对极易混淆的药用树皮横切面标本进行了鉴别,在荧光显微镜下,各组织的荧光颜色不同,以颜色的不同和荧光强度来进行区分鉴别,实验结果令人满意. Yu 等[45]首次将显微技术应用于不同产地、不同栽培模式下麦冬鉴别,其进行了三个质量等级的鉴定,极大扩展了显微技术的应用范围,同时为中药材质量等级的评价提供了一种新的途径.Kang 等[46]利用桌面扫描电子显微镜和立体显微镜相结合,对冬虫夏草进行观察,与其相同属进行了区分,实验结果令人满意,为虫草掺假行为提供了鉴别依据.

5 电泳技术在中药分析检测中的应用

电泳技术是在电场的作用下,利用粒子带电性质、大小、形状等差异,使带电粒子产生不同的迁移速度,从而应用于中药的分离、鉴定或提纯.由于其具有分离效率高、所需溶剂少、样本量小、运行成本低等特点,并且其可再生、多功能的分离模式,使其成为现代中药分析中一种强大工具.电泳技术中应用最为广泛的为毛细管电泳技术(CE),如Zhang 等[47]建立了基于组织蛋白酶B 微反应器的毛细管电泳方法来发现中药中的抑制剂,采用固定化酶微反应器(IMER)与毛细管电泳相结合快速筛选组织蛋白酶B 抑制剂,该方法对17 个中药标准化合物进行抑菌活性测定,其中山奈酚、吴茱萸次碱、吴茱萸二胺、茶碱、石蒜碱等5 种天然产物对组织蛋白酶B 有潜在的抑制作用.Yang 等[48]首次报道了一种毛细管电泳-化学发光法(CE-CL)同时从中药枸杞、双黄连口服液、蒲公英颗粒中中测定绿原酸、阿魏酸、香草酸和咖啡酸四种酚酸,结果表明,该方法对四种酚酸都呈良好的线性关系,回收率高,具有较高的灵敏度和可靠性,该方法可以成功的用于真实中药样品分析之中.

此外,随着电泳技术的更新,电泳新技术在中药质量控制中也占据重要地位,尤其是在中药DNA 分子鉴定中的应用发展十分迅速. 如Zheng 等[49]应用第三代测序和变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)两项新技术来对中药当归补血方进行鉴定和质量评价,建立了当归补血方的质量综合体系,为加强中药整体质量控制提供了新的见解.Perera 等[50]建立了一种十二烷基聚丙烯酰胺钠凝胶电泳(SDS-PAGE)方法检测了13 种植物甲醇提取物中的蛋白质交联产物,其中包括了9 种抗糖尿病植物和3 种香料,结果成功检测到了溶菌酶的二聚体、三聚体和四具体等高分子量蛋白产物.Zhang 等[51]开发了一种新的电泳方法,在单一的电泳系统中同时筛选多种生物活性化合物,最终,将所建立的方法应用于枸杞提取物中筛选潜在的α-葡萄糖苷酶抑制剂,发现枸杞样品中芦丁、杉杉素、槲皮素和绿原酸的峰面积在酶促反应前后发生了变化,证实了这4 种化合物具有潜在的抑制活性.该研究为从植物提取物或混合物中快速发现具有生物活性的化合物提供了一种有前景的方法.

6 X 射线法、核磁共振法、质谱法、拉曼光谱法在中药分析检测中的应用

6.1 X 射线衍射法

X 射线衍射法是一种研究物质的物相和晶体结构的分析方法.其原理是当X 射线通过晶体时产生衍射效应,在空间形成一幅由不同晶面产生的衍射线构成的图谱,图谱可反映物质的组成、晶体类型等特有信息[52].不同中药材所含有效成分不同,故衍射图谱也各有特征,因此能够达到鉴别鉴定的目的. X 衍射技术分为单晶 X 射线衍射和粉末 X 射线衍射(XRD),目前XRD 已广泛的应用于中药的鉴别.

杨德忠[53]等对中药巴戟天的不同部位进行XRD分析,结果发现巴戟天肉和木芯的X 射线衍射图谱的几何拓扑特征有一定的相似性,这说明了二者归属的一致,但因所在部位的不同,故又呈现出较大的差异性.XRD 技术可以利用这种差异,对巴戟天不同部位的化学成分进行鉴别. 乔艺涵等[54]采用X 射线衍射技术对21 批不同产地珍珠层粉进行分析,结果有18批样品的衍射图谱几何拓扑特征基本一致. 用这21批珍珠层粉的衍射图谱建立了指纹图谱,经过寻峰处理得到共有峰,用数学方法计算相似度.结果表明,不同样品X 射线衍射图谱具有较高的相似度,而劣质珍珠层粉的X 射线衍射图谱与正品存在显著差别.杨丹等[55]用XRD 技术建立朱砂药材及饮片的指纹图谱,并比较朱砂炮制前后指纹图谱的变化.结果显示不同产地和批次的朱砂药材及饮片的X 射线衍射图谱峰均无明显差异,且指纹图谱相似度较好. 该研究为朱砂药材及饮片的分析和质量评价提供了一定的科学依据.路大勇[56]等人采用粉末X 射线衍射技术,运用有机分子晶体的XRD 谱模拟法,鉴别藏草和廉价虫草中XRD 峰的成分来源. 其研究方法能够作为冬虫夏草真伪鉴别的一种快速、准确、有效的工具,在有机分子晶体含量较高的中药材鉴定和质量标准研究上具有广阔的应用前景.

由上可知,粉末X 射线衍射是一种广泛使用的定性分析方法,但由于未能很好解决内标物和定量峰选择等相关的技术问题,粉末XRD 很少用于定量分析.不过近年来也有用于定量分析的研究,如Zhang[57]引入质量吸收系数这一概念,采用全谱拟合定量计算的方法,解决了上述存在的技术问题,研究结果表明该方法的准确度、精密度和特异性较好,适用于消咳宁片剂中石膏的测定,该方法的建立也为中成药中结晶成分的定量测定提供了一定的参考.

6.2 核磁共振法

核磁共振是根据处在某个静磁场中的物质原子核系统,当受到相应频率的电磁波作用时,在它们的磁能级间产生共振跃迁的原理而采取的一种新技术.核磁共振作为一种重要的分析手段,目前在中药分析里具有广阔的应用前景,主要应用于中药结构及组成的定性分析,同时还可用于定量分析. 中药品种多种多样,即使是同一归属,也存在多种分支.不同种类的中药其化学成分大相径庭,故可以用核磁共振技术来区别和鉴定中药的品种和有效成分的化学结构.如李涛等[58]采用高分辨核磁共振指纹图谱技术,结合化学识别模式建立了有效鉴别四裂红景天和大花红景天的方法,为红景天属药用植物的品种鉴别和品质评价奠定了基础;Li,AP 等[59]以蔗糖/葡萄糖比值作为区分野生和栽培黄芪的简单指标,利用核磁共振的非靶向表型分析方法结合多元统计分析,区分了不同栽培类型或生长年限的黄芪.

尹田鹏等[60]从中药剑川乌头的的根中分离得到两个C19-二萜生物碱,采用1D 和2D 核磁共振技术对其结构进行鉴定,完善归属了这两个化合物的的1H 和13C 的NMR 信号,为结构的鉴定提供了一定的依据;方伟等[61]运用多种色谱分离技术,结合核磁共振技术鉴定了从藏柴胡中提取出来的12 种三萜皂苷成分,结果表明均属于齐墩果烷型的三萜皂苷类化合物;李佩[62]等人采用HPLC-NMR 技术对山黄连的有效成分进行分离和鉴定,用传统的柱层析法进行分离,半制备反向HPLC 法进行纯化,用核磁和质谱进行结构的鉴定,最终分离鉴定出13 种化合物.

核磁共振技术广泛应用于中药成分结构的鉴定,随着技术的发展,仪器各项性能得到优化改善,为定量的分析奠定了基础,目前通常用氢核磁共振定量法测定含量.通过建立含量测定条件,选择合适的内标物和定量峰,方法学验证准确后进行含量的测定. 如李雪娇等[63]将徐长卿中的活性成分丹皮酚进行提取,用氘代甲醇作溶剂,H-6(δ7.78)用作定量分析特征信号,均苯三甲酸作为内标物,建立核磁共振氢谱分析的方法.该定量核磁共振氢谱法快速、准确,因此可以作为代替HPLC 定量检测徐长卿中有效成分的分析方法.

6.3 质谱法

质谱主要用于各种有机化合物的结构分析,它提供了有机化合物最直观的特征信息,即分子量及官能团碎片结构信息. 质谱分析虽然起步较晚,但因与分离型仪器联用的成功,使之成为复杂混合物成分分析的最有效工具. 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)可用于中药中无机(尤其是有毒重金属)元素的测定,目前《中国药典》(一部)2020 版中有32 个品种用到该方法作为检查手段. 中药组分多种多样,含量也千差万别,用其它方法分析耗时耗力,有时根本不可能进行,而用色谱-质谱联用法则可以在较短时间内对这些复杂成分进行定性和定量的分析. 如李欣等[64]用超高效液相色谱-线性离子阱-静电场轨道阱高分辨质谱技术分析鉴定中药瓜蒌的化学成分.通过建立瓜蒌化学成分数据库和一级质谱获得的离子数量以及色谱峰分离情况为指标,初步鉴定出可能含有的化合物,在此基础上进行靶向二级质谱分析检测,最终鉴定了91 个化学成分,为瓜蒌药效基础物质及质量标准的研究提供一定的依据. 梁军等[65]用超高效液相色谱-高分辨质谱建立了定量测定类叶牡丹三萜皂苷的方法,并且定量检测出9 个三萜皂苷化合物,为类叶牡丹的质量评价及加工提供了科学依据. 罗益远等[66]用超高效液相色谱-串联质谱法同时测定首乌藤中13 种成分.为解决多元成分含量不一,难以直观评价的问题,用Topsis 分析方法进行综合分析评价,根据结果优化实验条件后,成功测定出13 种成分的含量.

6.4 拉曼光谱法

拉曼光谱分析法是利用激光来照射被检物质时发生散射现象而产生与入射光频率不同的散射光谱所进行的分析方法.拉曼光谱可以表征出物质分子结构上的构成及变化规律,因此可应用于中药的分析研究,比如药材的成分分析、类别鉴别和质量监控[67].如史芳芳等[68]用拉曼光谱仪采集5 组麦冬样品不同部位的拉曼光谱图,结果显示不同部位的拉曼光谱大体上相似,由于麦冬中间肥大,两端尖的结构特征致使相对峰强存在略微差异.根据拉曼光谱法成功分析出麦冬中含有的多糖类、烯类、蛋白质类、酯类、氨基酸类、酰胺类和皂苷类化合物. 明晶等[69]采集了20批朱砂、轻粉、雄黄、信石、密陀僧、铅丹和硫黄等7 种毒性矿物药样品的拉曼光谱图.分析各类药材拉曼光谱发现,不同种药材特征峰对比鲜明,而同种药材谱图一致性较好. 彭艳等[70]建立了拉曼光谱内标法快速测定煅石膏中无水硫酸钙的含量的方法,以硝酸钠为定量分析内标,6 批次煅石膏中无水硫酸钙含量测定结果与EDTA-2Na 滴定法测定结果经t 检验无明显统计学差异,说明建立的内标法准确度高,可用于矿物药煅石膏的质量评价.又如青蒿素的光谱特征将为中药复方中青蒿素的鉴定和分析提供标准的拉曼光谱.Li 等[71]证实了激光拉曼光谱为一种青蒿素定性分析的无损技术,该研究为激光拉曼光谱法定量测定青蒿素含量提供了一种基础的分析方法,在中药复方中具有较高的实用价值.

另外,原子吸收分光光度法也较多地应用于中药中重金属及有害元素的分析检测,目前《中国药典》(一部)2020 版中已有28 个药材、8 个制剂品种用到该方法作为控制手段,随着将来药材种植和制剂生产的水平提高,将会有更多应用.

7 结语

随着现代分析检验技术的飞速发展,中药的分析检测方法已从简单的分离分析方法发展到具有高分辨率、高精密度、高准确度、高稳定性的多种分析方法.特别是自动化联用技术的应用,让中药的分析效率显著提高.现代中药分析检测方法不仅能够在中药鉴定、鉴别中发挥重要作用,而且在体内代谢分析、药理毒理机制、定量分析等方面更是表现出很大优势,为保证临床治疗的安全高效提供科学依据.但该领域仍然还存在许多问题,比如配伍协同分析方法还需要进一步研究;复杂成分的分析还需要较多的采用联用方法,成本较高;还应多采用多源数据融合技术对产品质量进行全面表征;在中医药理论指导下的分析技术还有待开发等. 总之,现代分析检测技术在中药研发与生产中的高效应用,将极大地推动中药现代化和国际化.

猜你喜欢

图谱指纹中药
基于图对比注意力网络的知识图谱补全
是药三分毒,滥用中药有风险
为什么每个人的指纹都不一样
中医,不仅仅有中药
图表
“中药零食”怎么吃
唯一的指纹
给中药配上图,萌翻了
主动对接你思维的知识图谱
可疑的指纹