紅外光譜“指紋”：中藥快速識(shí)別的“武器——訪清華大學(xué)分析中心副主任孫素琴

紅外光譜“指紋”：中藥快速識(shí)別的“武器

——訪清華大學(xué)分析中心副主任孫素琴

2003年12月31日

將中藥材地黃的樣品研磨成粉末，取1～2毫克，加入溴化鉀，在研缽中研磨、混勻，然后轉(zhuǎn)移到模具中，在低真空環(huán)境中壓成透明的薄片，放入紅外分光光譜儀，并啟動(dòng)電腦上的相關(guān)程序，一條上下起伏的曲線便呈現(xiàn)在屏幕上。通過與標(biāo)準(zhǔn)圖的對(duì)比，孫素琴教授告訴記者：受檢的地黃還不“熟”，屬于早期采收的產(chǎn)品。

整個(gè)檢測過程用了不到5分鐘。這是記者近日在清華大學(xué)分析中心見到的一幕?！斑@種檢測方法特點(diǎn)是快捷、簡單、易于操作，且準(zhǔn)確率高，我們叫它‘傻瓜檢測法’。”孫教授不無自豪地說。

走出實(shí)驗(yàn)室，記者就利用紅外光譜“指紋”快速識(shí)別中藥的有關(guān)問題采訪了孫教授。

記者：作為國家中醫(yī)藥管理局重大科技項(xiàng)目“中藥材光譜法快速檢測系統(tǒng)”的第一承擔(dān)人，您能談?wù)劶t外光譜“指紋”在識(shí)別中藥方面有哪些優(yōu)點(diǎn)嗎？

孫素琴：利用紅外光譜“指紋”特性作為藥物鑒定依據(jù)的紅外光譜法已成為各國藥典普遍采用的分析方法。但是，中藥材、中藥飲片和中成藥是遠(yuǎn)比西藥復(fù)雜得多的混合物體系，圖譜的解析困難，因此，常規(guī)的紅外光譜法在較長時(shí)期內(nèi)未能在中藥質(zhì)量控制和管理中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。在國家中醫(yī)藥管理局的支持下，我們將紅外光譜法與計(jì)算機(jī)輔助解析技術(shù)(二維相關(guān)紅外光譜法、化學(xué)計(jì)量學(xué)、模式識(shí)別和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等)應(yīng)用于中藥的鑒定，通過多年的研究，目前這項(xiàng)技術(shù)已通過國家中醫(yī)藥管理局專家組的驗(yàn)收。

采用這種方法無需對(duì)中藥進(jìn)行提取、分離等繁雜的化學(xué)處理，而是直接進(jìn)行紅外光譜檢測，因而，強(qiáng)調(diào)中藥的整體性，不喪失其原本性和配伍性，符合中藥中醫(yī)辨證施治的原則，以綜合、宏觀、非線性的分析理念和質(zhì)量控制模式來評(píng)價(jià)中藥的真?zhèn)蝺?yōu)劣，以一定的量化指標(biāo)評(píng)價(jià)中藥的穩(wěn)定性和一致性，基本解決了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的問題。它不僅能快速、準(zhǔn)確地區(qū)分中藥材及其制劑的真?zhèn)危谙鄬?duì)保證藥材真實(shí)性、道地性和代表性的前提下，還可區(qū)分中藥材是栽培或野生，是個(gè)體或商品，及其不同的生長環(huán)境、采收期、部位和等級(jí)。應(yīng)該說，這是中藥研究方法學(xué)的一個(gè)重大突破。

記者：紅外光譜“指紋”識(shí)別中藥在理論與應(yīng)用方面，目前的進(jìn)展如何？

孫素琴：近年來，我們測試了280種對(duì)照藥材、20種偽品藥材、4種不同產(chǎn)地的藥材、400多種中藥配方顆粒（其中包括同一廠家不同批次的配方顆粒）和20多種不同廠家生產(chǎn)的中藥注射劑，共計(jì)2000多張紅外光譜、二級(jí)導(dǎo)數(shù)譜和幾百張二維相關(guān)紅外譜，結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對(duì)譜圖進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)表明，差異較大的不同種中藥僅用一般的紅外譜圖就可以簡單做出判定，差異較小的不同種中藥材（包括不同產(chǎn)地的中藥材）采用紅外譜圖和二級(jí)導(dǎo)數(shù)譜圖相結(jié)合作為判定的依據(jù)較為合適，紅外譜圖和二級(jí)導(dǎo)數(shù)差異較小時(shí)則可憑借二維相關(guān)紅外光譜判定。這三級(jí)鑒定可以相互補(bǔ)充和相互佐證。

研究表明，紅外光譜“指紋”有幾種用途：中藥材及其制劑的真?zhèn)舞b定；野生和栽培藥材的聚類分析和識(shí)別；藥材品種的分類與鑒定；判定輔料的用量；制藥工藝的穩(wěn)定性檢查等。我們知道，因中藥材成分復(fù)雜，且生長環(huán)境（如地質(zhì)、氣候條件和地形等）、栽培期不同，其功效也有明顯區(qū)別，如：野生和栽培丹參從外觀形態(tài)不易辨認(rèn)，但對(duì)比兩者的中紅外和遠(yuǎn)紅外譜，則能很好地將兩者區(qū)分開來；另外，通過比較產(chǎn)品的二維相關(guān)紅外光譜圖，還可推斷產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中是否發(fā)生氧化，從而監(jiān)控生產(chǎn)過程和生產(chǎn)工藝。

記者：紅外光譜“指紋”在系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化方面，還有哪些急需開展的工作？

孫素琴：一是盡快建立具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“中藥紅外光譜數(shù)據(jù)庫”。大量采集不同的中藥材，包括同科同屬不同種、真?zhèn)嗡幉?，在相?duì)標(biāo)準(zhǔn)的測定條件下，獲得各種中藥材的標(biāo)準(zhǔn)譜圖，根據(jù)譜圖的特征性建立數(shù)據(jù)庫。這是中藥國際化和標(biāo)準(zhǔn)化最關(guān)鍵的一步。

二是建立完整的紅外光譜——模式識(shí)別系統(tǒng)。根據(jù)獲得的標(biāo)準(zhǔn)譜圖，建立可識(shí)別的模型系統(tǒng)。該系統(tǒng)能將復(fù)雜的混合物體系簡單化，既突出中藥的整體性，又強(qiáng)調(diào)檢測儀器的價(jià)廉易得、便于操作，同時(shí)具有數(shù)據(jù)可靠、速度快的特點(diǎn)。這是通用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)普遍推廣的必要條件。

三是盡快確定中藥制劑的紅外對(duì)照參考譜圖。以此與相應(yīng)的產(chǎn)品做比較，可以很快確定產(chǎn)品的真?zhèn)蝺?yōu)劣及批次。這是保證中藥制劑相對(duì)可控性的關(guān)鍵。

四是建議國家藥典納入紅外指紋圖譜。采用紅外光譜“指紋”觀測中藥材及其制劑的整體效應(yīng)，以每種中藥的紅外“指紋”鎖定“全貌”，進(jìn)行中藥的宏觀質(zhì)量控制并結(jié)合色譜技術(shù)，測定中藥的指標(biāo)成分或有效成分，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)中藥微觀質(zhì)量的控制。