薄雅萍，鄒明軒，包海鷹

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材學(xué)院·吉林長(zhǎng)春·130118）

人參Panaxc ginseng C.A.Mey.五加科人參屬植物，其根及根莖入藥，是一種名貴的傳統(tǒng)中藥材，在全球范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛，早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)代就有“人參出上黨,狀類人形者善”的記載，在西漢時(shí)期被當(dāng)做補(bǔ)藥入藥，在現(xiàn)代仍是藥食同源的中藥[1]。從中國(guó)已知最早的藥學(xué)典籍《神農(nóng)本草經(jīng)》開(kāi)始，就已經(jīng)記錄人參功效及主治，人參具有大補(bǔ)元?dú)?、補(bǔ)脾益肺、生津止渴、安神增智的功效，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)生物學(xué)和藥理學(xué)研究證明人參具有多方面的藥理活性，含有多種不同類型的有效成分，如皂苷類、糖類、揮發(fā)油等，其中人參皂苷是人參的主要活性成分[2]。有關(guān)人參的藥理作用、臨床應(yīng)用等方面的現(xiàn)代研究[3]表明人參具有增強(qiáng)機(jī)體機(jī)能、提高生活質(zhì)量[4]和認(rèn)知能力、對(duì)阿爾茨海默氏病[5]的防治作用、對(duì)心血管系統(tǒng)的影響[6]、對(duì)高血壓的調(diào)節(jié)作用[7]、醫(yī)治2型糖尿病[8]等，以及與多種疾病有相關(guān)性的抗氧化作用。

中藥人參在臨床上應(yīng)用時(shí)，采用不同的炮制產(chǎn)品。炮制，在傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論指導(dǎo)下，根據(jù)辨證施治原則，處方及制劑調(diào)劑需要，對(duì)中藥材進(jìn)行的一系列加工處理，所得加工品又稱炮制品[9]。當(dāng)前市場(chǎng)上人參炮制品種類較多，本次樣品中涉及到的有鮮參、生曬參、紅參、冷凍干燥參（簡(jiǎn)稱凍干參）以及黑參5種。人參在采挖后直接經(jīng)凈制處理獲得鮮參；鮮參經(jīng)過(guò)分選、浸泡、清洗后經(jīng)過(guò)日光反復(fù)晾曬至干燥得生曬參；鮮參經(jīng)過(guò)一次蒸制后再經(jīng)過(guò)晾曬或烘干所得人參加工品稱紅參；黑參是指鮮參經(jīng)“九蒸九曝”而制得的新型人參加工品，又稱“九蒸九曬”是中藥材加工的傳統(tǒng)炮制方法之一；冷凍干燥參是鮮參經(jīng)過(guò)預(yù)凍結(jié)再經(jīng)冷凍干燥后所得加工品[10-13]。

通過(guò)炮制方法可以改變中藥藥性，以達(dá)到臨床上的對(duì)癥治療。中藥藥性分為狹義藥性和廣義藥性兩種，狹義的藥性即寒、熱、溫、涼四性，從本質(zhì)屬性來(lái)看，主要是寒涼和溫?zé)醿煞矫嫘再|(zhì)。藥物的藥性不同，其藥理作用也不同。在《神農(nóng)本草經(jīng)》最早記載人參的性味為“味甘、微寒”,應(yīng)該是指鮮參，之后經(jīng)歷了南北朝、元、明、清的歷史變遷，人參的性味在不同時(shí)期有不同的記載，如2015年版藥典中的描述為人參“味甘，微苦，微溫?！迸c先前本草記載不同，人參的藥性也從東漢末年的“微寒”，到南北朝時(shí)期的“微寒微溫”，再到現(xiàn)在的“微溫”，后來(lái)又根據(jù)炮制特性加以區(qū)分，將紅參歸為“微溫”,而生曬參歸為“微涼”[13～15]。

有關(guān)采用應(yīng)用熱分析方法和紅外分光光度法分析并用分析和鑒別人參及其炮制品的研究未見(jiàn)報(bào)道。同步熱分析(Simultaneous Thermal Analysis),簡(jiǎn)稱STA，是將熱重(TG)與差示熱量掃描(DTA)或(DSC)兩者結(jié)合為一體的物理化學(xué)分析方法,在同一次測(cè)量中利用同一樣品可同步得到樣品的熱重與差熱信息[16]。STA 449F3是德國(guó)NETZSCH生產(chǎn)的一臺(tái)同步DSCTG熱分析儀,廣泛應(yīng)用于陶瓷、玻璃、金屬/合金、礦物、催化劑、含能材料、塑膠高分子、涂料、醫(yī)藥、食品等各種領(lǐng)域。熱分析是物質(zhì)在程控溫度下測(cè)量其物理性質(zhì)與溫度關(guān)系的一類技術(shù)，根據(jù)所測(cè)定的主要物理性質(zhì)，熱分析技術(shù)主要有熱重法（TG）、差示掃描量熱法（DSC）、差熱分析法（DTA）、熱機(jī)械分析法（TMA）等。近年來(lái)，熱分析技術(shù)在中藥鑒定中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如貝母類藥材[17～22]，也包括一些海洋類藥材[23]，熱重法和差示掃描量熱法較為常用并且顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如操作便捷、快速靈敏、準(zhǔn)確度較高、樣品用量少、無(wú)需溶劑、不需要做預(yù)處理等諸多特點(diǎn)。

對(duì)中藥材的樣品進(jìn)行分析時(shí)，紅外光譜被認(rèn)為是一種有效合理的分析方法,因此,借助中紅外透射的方法對(duì)中藥材進(jìn)行光譜分析[24]。中藥材的紅外光譜具有指紋性特征,通過(guò)借助紅外吸收光譜圖的差異,達(dá)到區(qū)分和鑒別中藥材的目的，通過(guò)分析中藥材的紅外光譜圖進(jìn)行鑒別的方式來(lái)驗(yàn)證相關(guān)實(shí)驗(yàn)理論，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，可以發(fā)現(xiàn)各類藥材差異較大的地方在指紋區(qū),通?？梢越柚辗宓奈恢脕?lái)快速鑒別和區(qū)分中藥材的種類。

如王平[25]應(yīng)用中紅外光譜技術(shù)對(duì)食品樣品進(jìn)行快速檢測(cè),實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污染食品的檢測(cè)；胡楊論述[26]了近年來(lái)近紅外光譜技術(shù)在中藥質(zhì)量控制中的研究進(jìn)展；李雯霞[27]運(yùn)用紅外光譜法分析地黃三種不同炮制品的圖譜信息,為地黃不同炮制品的紅外快速鑒別提供指紋圖譜信息依據(jù)。

本文主要采用應(yīng)用熱分析方法和紅外分光光度法分析和鑒別人參及其炮制品，尋找一種快速分析鑒別人參不同炮制品的新方法。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試的人參及其炮制品均為4年生園參，所有的人參及其炮制品購(gòu)買于撫松安東參業(yè)有限公司，均由包海鷹教授鑒定。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

同步熱分析儀（儀器型號(hào)STA449F3，德國(guó)耐馳）；FW-400A粉碎機(jī)(北京中興偉業(yè)儀器有限公司)；FDU-1200冷凍干燥機(jī)(EYELA東京理化)；氧化鋁坩堝、傅里葉變換紅外光譜儀L1600400，掃描范圍4000-400cm-1，分辨率4cm-1（美國(guó)Perkin Elmer公司）等。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品分組

將樣品分為冷凍干燥參組、紅參組、生曬參組、鮮參組、黑參組,每組10個(gè)。

1.3.2 樣品粉末的制備

取新鮮人參,清洗干凈,先將其放置于-80℃的冰箱冷凍，再放置冷凍干燥機(jī)內(nèi),直至水分完全揮發(fā)得冷凍干燥參→粉碎→過(guò)篩→裝入自封袋備用；

將生曬參、紅參、黑參清除表面浮土、雜質(zhì)→切成小塊→粉碎→過(guò)篩→裝入自封袋中備用；

鮮參→清洗→干燥→粉碎→過(guò)目→裝入自封袋中備用。

1.3.3 差示掃描熱量法（DSC）測(cè)定

每組分別稱取5mg樣品放入坩堝，放置時(shí)盡量將樣品平鋪在坩堝底部并壓緊，蓋蓋密封，設(shè)置儀器升溫速率為10K·min-1，初始溫度為25℃，終溫為1000℃，氮?dú)饬魉贋?0mL·min-1[18]。

1.3.4 紅外光譜儀檢測(cè)人參樣品

檢測(cè)人參凍干粉末的5批樣品,先將紅外光譜儀開(kāi)機(jī)預(yù)熱1h,預(yù)熱結(jié)束后漫反射檢測(cè),掃描波長(zhǎng)范圍為4000～12000cm-1,掃描次數(shù)32次,分辨率8cm-1。儀器檢測(cè)正常后，用布拂拭干凈西林瓶底部,分別從西林瓶底部掃描其近紅外光譜。具體掃描參數(shù)為:測(cè)量溫度26℃,濕度30%,每份樣品掃描3張，取其平均光譜，如圖8-12。

圖8 凍干參紅外光譜圖Fig.8 Infrared spectrum of freeze-dried Radix Ginseng

1.3.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用origin pro2019b64bit軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到熱重（TG）和（DSC）曲線并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析[19～21]。

2 結(jié)果與分析與討論

2.1 差示掃描量熱及熱重曲線分析

通過(guò)對(duì)熱同步分析儀所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，用origin pro2019b64bit軟件作圖，得到熱重（TG）和（DSC）曲線，如圖1-7，通過(guò)對(duì)5種樣品粉末的熱分析曲線進(jìn)行分析研究，通過(guò)觀察樣品的熱重曲線(TG)，分析樣品失重過(guò)程并記錄各個(gè)失重階段的失重質(zhì)量百分比及溫度區(qū)間，詳見(jiàn)表1。

從圖1-5及表1可看出紅參和黑參失重過(guò)程分為4個(gè)階段，其他三者失重分三個(gè)階段，5種樣品的第一階段失重率都在6.5%左右，其中凍干參在5種樣品中失重率最低為6%，推斷第一失重階段為樣品粉末中吸附水和結(jié)晶水的失重，由此可得5種樣品中凍干參的含水量最低，保存不宜霉變；由表可看出第二階段失重終止溫度均在270℃左右，失重率大致分為三部分，其中鮮參和凍干參失重率分別為20.18%和20.15%，高于其他三者，黑參失重率為17.5%，而生曬參和紅參失重率為14.47%和14.26%，相對(duì)較低，由此也可以推斷該階段的有效成分在不同炮制方式中均有微量損失，而冷凍干燥技術(shù)可以幾乎無(wú)損失地保留該有效成分；除紅參和黑參以外，鮮參、生曬參和凍干參的3、4階段失重率均在30%以上，在到達(dá)失重終止溫度625℃時(shí)，3、4階段的失重率之和均在70%左右，為人參中主要有效成分的失重階段，如人參皂苷、人參多糖等；而黑參和紅參第3階段的失重率和其余三者一樣，在30%以上，不同之處在于這兩者在360℃到625℃的失重溫度范圍內(nèi)，分為兩段，兩者第4階段失重率相近，該階段失重物質(zhì)含量幾乎相同，而第5階段黑參的失重率稍高于紅參，可推斷出黑參和紅參中有不同于其他炮制品的化學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)，且黑參中有效物質(zhì)略高于其他樣品。

表1 鮮參、生曬參、紅參、凍干參、黑參的熱重分析特征參數(shù)Table 1 Thermogravimetric analysis characteristic parameters of fresh Radix Ginseng,sun dried Radix Ginseng,red Radix Ginseng,freeze-dried Radix Ginseng and black Radix Ginseng

通過(guò)圖1-5分析5種樣品粉末的DSC曲線可得到樣品的差熱分析特征參數(shù)，如表2，可以看出鮮參、生曬參、紅參、凍干參均有2個(gè)放熱峰，溫度區(qū)間在50～120℃、350～450℃左右，而黑參明顯不同于其他4種供試品，其在453～600℃范圍的吸熱谷中有一個(gè)窄而小的放熱峰，溫度在537℃左右；除黑參外其余4種樣品均有兩個(gè)吸熱谷，谷底溫度大致在320～330℃、520～530℃之間，由于黑參的第二個(gè)谷有一個(gè)放熱峰，所以有三個(gè)吸熱谷谷底溫度，明顯不同于其他樣品。

表2 鮮參、生曬參、紅參、凍干參、黑參的差熱分析特征參數(shù)Table 2 differential thermal analysis characteristic parameters of fresh Radix Ginseng,sun dried Radix Ginseng,red Radix Ginseng,freeze-dried Radix Ginseng and black Radix Ginseng

圖1 鮮參的熱分析曲線Fig.1 Thermal analysis curve of fresh Radix Ginseng

圖2 生曬參的熱分析曲線Fig.2 Thermal analysis curve of sun dried Radix Ginseng

圖3 紅參的熱分析曲線Fig.3 Thermal analysis curve of red Radix Ginseng

圖4 凍干參的熱分析曲線Fig.4 Thermal analysis curve of freeze-dried Radix Ginseng

圖5 黑參的熱分析曲線Fig.5 Thermal analysis curve of black Radix Ginseng

將5種樣品的熱分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比處理，得到5種樣品粉末的TG和DSC對(duì)比曲線圖，如圖6、7，由圖6可知DSC曲線在失重曲線階段具有相應(yīng)的吸收峰，5種樣品的第一個(gè)放熱峰都在90℃左右，在第1個(gè)放熱峰之前，5種樣品都有一個(gè)緩慢的吸熱過(guò)程，該過(guò)程為樣品粉末中的水分的蒸發(fā)階段；5種樣品在100℃左右都有一個(gè)小的放熱峰，說(shuō)明5種樣品粉末中都含有同一種物質(zhì)在100℃左右分解放熱，由峰值可以看出該物質(zhì)在生曬參中含量較少；第2個(gè)放熱峰溫度除黑參外均為378℃左右，而黑參溫度稍高為393℃，結(jié)合表1可知該放熱峰在失重的第3階段，也是5種樣品共同的主要物質(zhì)的失重階段，由圖6可以看出紅參和黑參放熱較多，凍干參放熱最少，由于第1個(gè)放熱峰是水分蒸發(fā)，則可推測(cè)出在此階段紅參和黑參的熱量相對(duì)高，凍干參中最低，生曬參稍高于鮮參。

圖6 鮮參、生曬參、紅參、凍干參、黑參DSC曲線Fig.6DSCcurves of fresh Radix Ginseng,sundried Radix Ginseng,red Radix Ginseng,freeze-dried Radix Ginsengandblack Radix Ginseng

在270～350℃和450～600℃之間有兩個(gè)明顯的吸熱峰，對(duì)應(yīng)紅參、黑參TG曲線的4、5兩個(gè)階段及鮮參、生曬參、凍干參TG曲線的3、4階段，這兩個(gè)階段是樣品中主要物質(zhì)分解階段，圖7中的峰值可看出在330℃左右分解的物質(zhì)，在凍干參中含量最低，黑參中含量最高，紅參僅次于黑參，生曬參保留了和鮮參相近的含量，從第2個(gè)吸熱峰可以看出黑參與其他4種的走勢(shì)都不相同，有一個(gè)極小的放熱峰，說(shuō)明黑參中含有獨(dú)特的物質(zhì)，該物質(zhì)在其他4種樣品中不存在，明顯與其他樣品區(qū)分；其余4種樣品的峰形和峰值也明顯不同，鮮參寬而緩，且峰值最??；紅參最窄，峰值最大；生曬參和凍干參相近，居兩者之間，峰值出現(xiàn)的時(shí)間也有不同，紅參最先出現(xiàn)峰值，其次為生曬參然后是凍干參，鮮參最晚出現(xiàn)峰值。

圖7 鮮參、生曬參、紅參、凍干參、黑參熱重曲線Fig.7 TGcurve of fresh Radix Ginseng,sun dried Radix Ginseng,red Radix Ginseng,freeze-dried Radix Ginseng and black Radix Ginseng

由此可見(jiàn)人參不同炮制品的TG曲線和DSC曲線具有一定的差異，兩者結(jié)合能夠快速分析區(qū)別不同炮制方法得到的產(chǎn)品，故可應(yīng)用于分析鑒別人參不同炮制品。

2.2 紅外分光光譜分析

紅外光譜分析,通常將中紅外區(qū)分為2個(gè)部分,即特征頻率區(qū)(4000～1800/cm)、指紋區(qū)(1800～400/cm)。在各區(qū)域中不同基團(tuán)的不同振動(dòng)頻率,但主要基團(tuán)的振動(dòng)吸收頻率體現(xiàn)在特征頻率區(qū)，指紋區(qū)內(nèi)吸收峰較多且復(fù)雜，并且沒(méi)有明顯的特征，但對(duì)分子結(jié)構(gòu)十分敏感。

通過(guò)圖1-13可看出，黑參和鮮參在特征區(qū)沒(méi)有明顯的吸收峰，而紅參、生曬參、凍干參這三種樣品在波數(shù)為2800～3800/cm時(shí)有兩個(gè)比較明顯的吸收峰，強(qiáng)度由大到小順序依次為紅參、生曬參、凍干參；

在指紋區(qū),特征峰種類多、數(shù)量大、分布密集，5種樣品在波數(shù)為1000/cm處均有明顯的吸收峰，且吸收峰的強(qiáng)度由大到小依次為紅參、生曬參、凍干參、鮮參、黑參，在1300～1800/cm處，除黑參外其余樣品均有吸收峰。

從整體的紅外光譜圖可以看出，5種炮制品的紅外光譜曲線均大致相似，但在指紋區(qū)吸收峰強(qiáng)度明顯不同，尤其黑參和鮮參在特征區(qū)和指紋區(qū)出現(xiàn)相似的特征。綜上所述，人參在經(jīng)過(guò)炮制后，其中的物質(zhì)變化在紅外分光光譜中可快速區(qū)分，故紅外分光光度法也可作為快速區(qū)分人參不同炮制品的輔助方法。

圖9 黑參紅外光譜圖Fig.9 Infrared spectrum of black Radix Ginseng

圖10 紅參紅外光譜圖Fig.10 Infrared spectrum of red Radix Ginseng

圖11 生曬參紅外光譜圖Fig.11 Infrared spectrum of sun dried Radix Ginseng

圖12 鮮參紅外光譜圖Fig.12 Infrared spectrum of fresh Radix Ginseng

圖13 紅外光譜對(duì)比圖Fig.13 Comparison of infrared spectra

3 結(jié)論

基于中醫(yī)藥理論對(duì)人參進(jìn)行炮制后，其炮制品在藥性和功效上都產(chǎn)生不同程度的變化。人參及其炮制品存在混淆誤用的現(xiàn)象，影響到臨床用藥的有效性。用傳統(tǒng)中藥鑒定方法雖然能將其區(qū)分，但是體現(xiàn)不出藥性、能量及化學(xué)成分整體性的變化。本文采用了更為便捷的新方法進(jìn)行分析，差熱分析是通過(guò)對(duì)供試品與熱惰性參比物同時(shí)加熱，樣品發(fā)生物理化學(xué)變化使供試樣品與參比物之間產(chǎn)生溫度差，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后得到得到的TG、DSC曲線具有“指紋圖譜”性質(zhì)。

熱重曲線用來(lái)表示供試樣品中某些物質(zhì)改變后的狀態(tài)，失重過(guò)程直觀、形象。本研究中可看出鮮參、生曬參、凍干參的熱重曲線相似，紅參和黑參與前三者差別較大，前三者有4個(gè)失重過(guò)程，而黑參和紅參只有兩個(gè)失重過(guò)程，故可首先區(qū)分紅參、黑參與其他樣品；5種樣品的失重曲線中均有共同的失重率較大的部分，故以推測(cè)該階段可能為共同有效成分如人參皂苷、人參多糖等的失重階段。從差示掃描量熱譜圖可明顯看出，紅參只有兩個(gè)吸熱谷，黑參有獨(dú)特的放熱峰和峰形，每種樣品的吸熱谷性狀和峰值都有明顯或細(xì)微的差別。通過(guò)熱重分析、差示掃描量熱法均可用來(lái)判定不同炮制方法得到的樣品在物質(zhì)基礎(chǔ)上有差異，可以通過(guò)分析樣品得到的TG、DSC曲線可明顯區(qū)分5種樣品。也可根據(jù)本研究結(jié)果為更準(zhǔn)確確定人參及其不同炮制品的四氣、五味、歸經(jīng)等藥性提供科學(xué)依據(jù)。

利用紅外光譜對(duì)中藥材進(jìn)行檢測(cè)時(shí),光譜掃描范圍一般確定在400～4000cm-1，其中400～1800cm-1的區(qū)域被稱為指紋區(qū),該區(qū)域內(nèi)吸收峰較多且復(fù)雜，對(duì)分子結(jié)構(gòu)十分敏感。

物質(zhì)在熱的作用下會(huì)發(fā)生相應(yīng)的物理和化學(xué)變化，由于不同的物質(zhì)理化性質(zhì)不同，因此對(duì)不同藥材進(jìn)行熱分析處理，能夠從整體上反映出藥材在熱的作用下的質(zhì)量和能量的變化情況。紅外光譜技術(shù)是當(dāng)前藥材質(zhì)量檢測(cè)和分類鑒別的一種有效方式，但是這種方式的選擇和應(yīng)用，應(yīng)該從制樣、分辨率、掃描次數(shù)以及譜區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)條件的選擇。采用紅外光譜分析也可能夠區(qū)分人參不同炮制品。

總之，熱分析方法結(jié)合紅外分光光度法可以區(qū)分人參不同炮制品，且分析方法具有操作簡(jiǎn)便、分析快速、樣品用量少、不使用溶劑、圖譜易懂等優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的發(fā)展前景，值得推廣使用。