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        近紅外光譜技術在中藥鑒定中的應用與優(yōu)勢

        2021-11-28 01:23:11李則宇
        魅力中國 2021年51期
        關鍵詞:中藥評價分析

        李則宇

        (河南醫(yī)藥健康技師學院,河南 開封 475000)

        在我國傳統(tǒng)文化構(gòu)成中,中醫(yī)藥是一個重要的文化資源,為了全面地彰顯出中醫(yī)藥對人類發(fā)展具有的重要作用,我國已經(jīng)全面實施“中醫(yī)藥現(xiàn)代化建設戰(zhàn)略”。目前,由于中藥研究與開發(fā)逐漸獲得廣泛重視,關于中藥相關組分鑒定、測定等已經(jīng)成為藥物質(zhì)量控制、標準評價的一個重要內(nèi)容。根據(jù)傳統(tǒng)的中藥鑒定技術來說,其類型豐富多樣,一般包括:顯微鑒定、理化檢測、現(xiàn)代技術檢測、經(jīng)驗檢測等。對于顯微鑒定、理化檢測等技術而言,其操作流程過于繁瑣,從某種角度來看,它受到操作者的操作技能、嫻熟程度等因素的;對于經(jīng)驗檢測技術來說,它對于操作者的實踐經(jīng)驗有著嚴格的要求,同時檢測結(jié)果與操作者的主觀思想有很大的相關性,與中藥現(xiàn)代化管理理念相違背。對于現(xiàn)代儀器分析法來說,其多見于生物DNA檢測、質(zhì)譜法、色譜法等,這些鑒別分析法的應用能夠間接性地促進中藥質(zhì)量研究行業(yè)的全面發(fā)展。不過以上分析法的操作過于比較復雜,必須要對藥材進行分離、提純,整個過程耗費大量的時間及試劑,所以在大面積應用方面存在一定的局限性,而且無法達到快速鑒別與檢測等目的。對此,若要創(chuàng)建一套完善、成熟、高效的中藥質(zhì)量科學評價制度,必須要通過先進的檢測儀器、科學的分析方法的互相結(jié)合,所以目前迫切需要創(chuàng)建一個高效、精準的中藥質(zhì)量檢測技術。當前,NIRS 技術在中藥材鑒定、分析等方面能夠達到快速、便捷、精準等目的,它不會耗費大量的時間與試劑,也不會破壞樣品質(zhì)量,甚至不會造成環(huán)境污染,所以逐漸成為一個備受關注的新型分析技術。

        一、近紅外光譜技術在中藥鑒定中的優(yōu)勢

        (一)近紅外光譜技術在中藥鑒定中的應用原理

        根據(jù)美國ASTM 設置的檢測標準,在中藥鑒定范圍內(nèi),近紅外光譜的波長范圍在780-252nm 之間,其吸收主體主要包括CH、OH、NH 基團的倍頻、合頻等。因為其吸收譜帶強度小,對此若要獲取相對完整、清晰的圖譜一般需要耗用大量的樣品,同時數(shù)據(jù)無法精簡處理,再加上技術水平、實驗環(huán)境等存在局限性,則不能把近紅外光譜區(qū)域中的相關信息進行逐一提取。目前,由于計算機軟件技術的飛躍發(fā)展,能夠為解決這一難題帶來幫助與支持函,對此,NIRS 技術已經(jīng)成為一種操作便捷、快速且不會破壞樣品的一種分析方法,它逐漸在農(nóng)業(yè)、化工、醫(yī)藥、紡織等領域內(nèi)得到全面應用。

        由于近紅外光譜區(qū)的吸收強度小、譜帶繁瑣、交叉明顯,不能通過傳統(tǒng)定性或定量技術進行分析,一定要運用化學計量學中的多元統(tǒng)計、聚類分析等方法給予定標檢測,方可其將包含的定性、定量信息提煉出來。近紅外光譜包括大量的不同類型的有機化合物,由于其包含不同的基團,同時存在不同的能級,對此在不同的化學環(huán)境下,在吸收近紅外光期間,其波長是完全不一樣的,所以,通過近紅外光譜能夠獲取相關信息,它屬于一個比較理想的載體。當出現(xiàn)近紅外光照射的過程中,如果頻率一樣的光線與基團,一般會出現(xiàn)共振反應,光的能量利用分值偶極矩的變化能夠隨機傳輸給分子;如果近紅外光的頻率、樣品振動頻率不一樣,那么這一頻率的光是無法被吸收的。所以,如果選擇頻率持續(xù)性變化的近紅外光照射某一物品的話,因為試樣對不同頻率的近紅外光的吸收情況是不一樣的,那么被吸收的近紅外光線在某一波長區(qū)域內(nèi)會變?nèi)?,但是在其他波長區(qū)域內(nèi)會變強,穿透進來的紅外光線通常攜帶一些有機物組分的結(jié)構(gòu)等相關信息,利用現(xiàn)代檢測儀器分析其光密度,由此能夠鑒定其組分的類型與含量。利用鑒定穿透光線攜帶的信息給予檢測分析,就是所謂的近紅外透射技術;利用檢測反射光線攜帶的信息給予檢測分析,就是所謂的近紅外反射技術。

        (二)優(yōu)勢

        通過對近紅外光譜技術在中藥鑒定中的應用原理能夠發(fā)現(xiàn):其具備的優(yōu)勢比較明顯,具體包括:1.鑒定中藥專屬性。通過收集不同產(chǎn)地、不同采收期、不同炮制方法的樣品,明確其對應的專屬性來源,然后對其給予鑒別,能夠?qū)⒁呀?jīng)混淆的品種篩選出來。2.鑒別中藥真?zhèn)危ζ鋬?nèi)在質(zhì)量進行科學評價?,F(xiàn)今常見的中藥鑒定法如果想要在鑒定藥材質(zhì)量的基礎上對其真?zhèn)芜M行鑒別,一般是非常困難的。比如,顯微鑒定法雖然能夠迅速鑒定其真?zhèn)?,但是無法精準、客觀地評價其質(zhì)量;色譜指紋圖譜分析法雖然能夠?qū)χ兴庂|(zhì)量給予客觀、精準測定,但是卻無法精準地鑒別其品種及產(chǎn)地。如果將有機技術與近紅外光譜技術相結(jié)合,則是一個不錯的鑒定方法,它不但能夠鑒別中藥真?zhèn)?,定量分析其主成分,而且也能夠?chuàng)建一種標準,對整個鑒定流程進行簡化處理,由此能夠大大簡化其中的繁瑣步驟,并進一步降低其分析成本,縮短檢測周期。3.鑒別道地藥材并給予質(zhì)量評價。一般來說,道地藥材的產(chǎn)地、性能、化學特征等存在一定的獨特性,通過近紅外光譜技術能夠精準鑒別,并且也能夠構(gòu)建對應的模型評價體系,對其質(zhì)量進行綜合性評價。

        二、近紅外光譜技術在中藥鑒定中的應用概述

        (一)鑒定中藥品種

        鑒定中藥品種一般是指對其來源及真?zhèn)芜M行鑒別。關于品種分類來說,通過近紅外光譜技術的整個操作過程相對精簡,無需提供大量的樣品。例如,在對白芷類中藥材進行鑒定期間,選擇近紅外光譜技術能夠發(fā)現(xiàn)八個品種,接下來其獲得的數(shù)據(jù)則需要利用系統(tǒng)聚類分析技術、非線性映射模式等展開識別分析。另外,在鑒定卷柏等品種的過程中,通過近紅外光譜技術能夠?qū)?0 種不同品種的卷柏屬藥植物識別出來,并探討它們之間的相關性。當鑒別葛根、當歸、白術、白芍、魔芋等中藥材的過程中,第一步需要對鑒定樣品進行近紅外漫反射光譜分析,接下來在相關系數(shù)表征波長不一的環(huán)境下,利用漸進窗口式相關系數(shù)確定樣品光譜的相似性,然后篩選出特征波長范圍不一的,并通過主成分分析法繪制樣品的二維空間結(jié)構(gòu)圖,由此能夠第一時間識別類型不同的樣品,并對其真?zhèn)谓o予識別。總之,根據(jù)以上資料的整理能夠發(fā)現(xiàn):中藥來源鑒別等一般是能夠通過近紅外光譜給予檢測,但是其結(jié)果相對穩(wěn)定,能夠為確定中藥品種真?zhèn)螏碇С峙c借鑒。

        在鑒別中藥品種真?zhèn)螘r,校對模型創(chuàng)建是非常關鍵的,而且還必須要運用一個科學、完善的數(shù)據(jù)整理方法。例如:在98 個大黃樣品的鑒別中通過近紅外光譜技術進行操作,隨機篩選出46 個樣品,創(chuàng)建校正模型,接下來以小波包嫡法、主成分分析法對光譜特征進行提煉與篩選,確定Fisher 分類器并創(chuàng)建一個識別真?zhèn)蔚哪P?,最后能夠發(fā)現(xiàn),這兩個技術的鑒別結(jié)果有明顯的差距,前者的識別率是2.9%,后者的識別率是10.6%。這能夠說明,如果數(shù)據(jù)處理方法不一樣,那么最后的結(jié)果也存在明顯的區(qū)別。

        (二)識別產(chǎn)地

        很多中藥材的產(chǎn)地來源比較多的,這必然會對其質(zhì)量帶來極大影響。道地藥材一般是指在特定區(qū)域生產(chǎn)獲得的優(yōu)質(zhì)中藥材,這屬于大部分學者對中藥質(zhì)量評價的一個關鍵依據(jù)。并且,道地藥材在作用療效、存儲條件、產(chǎn)量規(guī)模等方面具備的一些綜合性能與其他非地道藥材相比存在明顯的優(yōu)勢,不過對于其具備的綜合性能而言,主要是因為其組成及關系復雜引起的,所以,不能創(chuàng)建具體的評價指標系統(tǒng)。那么在對其產(chǎn)地進行鑒定期間,也是對其質(zhì)量進行檢測的一個重要過程。目前,近紅外光譜技術在這方面的應用愈發(fā)廣泛。例如,通過一項長期的調(diào)查及研究發(fā)現(xiàn),通過近紅外光譜能夠?qū)?67 個白芷樣品進鑒別,最后發(fā)現(xiàn)包括四個不一樣的產(chǎn)地來源,而且其交叉驗證精準率能夠超過97.6%。并且,通過近紅外漫反射光譜去對產(chǎn)地來源不一的黃柏進行鑒定,接下來借助于有機結(jié)合馬氏距離、主成分分析法等創(chuàng)建校正模型,最后發(fā)現(xiàn),其有5 個不同的產(chǎn)地來源。再如,在對貴州、廣西、云南等不同地區(qū)的80 份重樓樣品進行鑒別時,通過創(chuàng)建鑒別模型,能夠?qū)ζ洳煌漠a(chǎn)地進行區(qū)分。這能夠說明,選擇近紅外光譜技術能夠更客觀、全面地分析中藥地道藥材,這對于保護地道產(chǎn)區(qū)及藥材等都能夠提供相應的參考依據(jù)。

        (三)加工炮制鑒別

        在對中藥進行炮制處理之后,其化學組分一般會有明顯的變化,利用近紅外光譜技術能夠給予驗證與說明。例如,蒸制生地黃之后,其還原糖含量會出現(xiàn)變化,但是由于蒸制的時間有差異,那么其含量變化也是完全不一樣的。利用近紅外漫反射光譜技術對其含量進行檢測,能夠確定地黃樣品的蒸制時間與還原糖含量的變化關系,接下來按照標準算法聚類鑒別光譜對其進行分析,由此能夠精準地識別不同蒸制時間下的樣品。

        (四)質(zhì)量評價

        由于中藥的有效組分比較繁瑣、復雜,在對其進行檢測與評價的過程中,一般通過近紅外光譜技術能夠獲得一個相對理想且精準的結(jié)果。例如,若要對連翹中的連翹酯含量進行檢測,通過高效液相色譜法進行分析,一般需要在PLS 法的作用下創(chuàng)建一個近紅外光譜與樣品中連翹酯含量的多元校正模型,接下來對其樣品進行監(jiān)測分析,最后發(fā)現(xiàn):HPLC檢測值與預測值之間的相關系數(shù)、預測均方差等各是0.987、.0.18,所以,如果需要對大量連翹藥材中的連翹酯進行檢測,那么僅需通過近紅外光譜技術即可迅速、精準地獲得相應的結(jié)果。由此來看,近紅外光譜技術是能夠定量檢測中藥組分,并且整個操作相對便捷,結(jié)果精準等,能夠用來分析大量的中藥材的質(zhì)量。

        三、結(jié)束語

        總而言之,在中藥鑒定、質(zhì)量評價等方面通過近紅外光譜技術進行分析能夠獲得比較確切的結(jié)果,它對于保護樣品也能夠發(fā)揮積極作用。在與傳統(tǒng)分析技術進行對比中,能夠更直觀地彰顯出其優(yōu)勢,即:無損、精準、快速、綠色等。不過值得一提的是,任何檢測技術的應用在中藥領域內(nèi)都并非十全十美的,該技術也存在一定的局限性,例如,現(xiàn)今近紅外光譜技術的應用多見于常量分析,其檢測極限通常是0.1%,無法對其進行痕量分析;而且對于其精準性來說,主要是與傳統(tǒng)檢測技術相對比的情況下才能夠彰顯出其優(yōu)勢。由此來看,在運用近紅外光譜技術的過程中,必須要利用創(chuàng)建校正集模型來對樣品實施定性、定量分析,在保障模型的穩(wěn)定性、專業(yè)性的情況下,方可逐步擴大近紅外光譜技術的應用范圍。

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