近红外分析技术在中药鉴定及含量测定方面的研究进展
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摘要：近红外光谱分析技术可鉴定药材产地、真伪，可以测定有效成分含量，与传统的中药鉴定方法相比，具有快速、操作简单、准确、无损的优点，是一种新型的鉴定方法。本文综述了近红外光谱分析技术在中药鉴定、定量分析和在线质量控制方面的研究进展。
中图分类号：TH744.1 R284.1文献标识码：A文章编号：1672-979X(2009)01-0072-03
Application of Near Infrared Analytical Technique in Identification and Assessment and Content Determination of Traditional Chinese Medicine
ZHOU Yun1，2,ZANG Heng-chang1*
(1. School of Pharmaceutical Sciences, Shandong University, Jinan 250012, China; 2. Shandong Drug and Food Vocational College, Zibo 255011, China)
Abstract：Near infrared (NIR) spectroanalysis can be applied in the identification of the habitat of Chinese crude drug, true or false, and the content determination. Compared with the traditional identification and assessment methods, NIR has many advantages such as rapid identification, convenient and accurate operation without any chemical pollution. This article introduces the applications of NIR spectroanalysis in the identification and assessment, content determination and on-line quality control of traditional Chinese medicine.
Key words：Near infrared (NIR) spectroanalysis; traditional Chinese medicine; identification and assessment; content determination
我国常用的中药材有800余种。由于各地用药品种和习惯不尽相同，以及历代本草中遗留的问题等，存在中药材同物异名、同名异物、一药多源等现象。因此，快速鉴定中药真伪优劣并对之进行准确的定量分析是中药工作的重点。目前，中药鉴定有来源（原植物、动物、矿物）鉴定、性状鉴定、显微鉴定和理化鉴定等。中国药典2005年版所载的中药鉴别方法主要有显微鉴别、薄层色谱鉴别、色谱法和光谱法等。这些方法一般需要对药材进行破坏性的预处理，使用各类相关仪器及化学试剂，有的甚至凭借检测者的经验进行判断，误差较大。由于中药化学成分复杂，鉴定时为避免各成分间相互干扰，还需对药材的化学成分进行提取、分离、精制，耗时长，药材损耗量大。因此，寻找快速准确无损的鉴定方法对中药的生产、销售、贮存等有非常重要的意义。
近红外光谱分析技术（NIRS）是拟合常规技术得到的化学值和物质在近红外光谱区域的信息，结合偏最小二乘法、主成分分析法等化学计量学算法，建立数学模型，用以预测未知样品的相关指标。随着这项技术的不断发展和计算机技术的进步，NIRS已广泛应用于石油化工业、农业、食品业、制药业、临床医学等领域。从20世纪90年代中期开始，国内许多科研院所研发了适合国内需要的近红外光谱成套分析技术[1,2]。
NIRS具有分析速度快，可同时分析多种成分，无污染，样品不需特别预处理，不使用有毒、有害试剂，不对样品造成损伤，可实时分析和远距离测定，操作简单，分析成本低[3]等优点。用NIRS定性和定量分析中药，方法简捷，鉴定结果准确。近年NIRS在中药领域的研究应用越来越多，现对其作一综述。
1产地、品质判别分析和归属判断
1.1产地、品质判别
中药材即便是同一物种，也会因生长环境、气候、土地等的不同在质量上有很大的差异。道地中药材不仅优质、高产而且具有更好的疗效。现行药典中使用的鉴别方法未涉及到产地鉴别，而产地决定药材的质量和价格。所以正确判断药材产地对规范药材市场、保证患者准确用药极为重要。
近年，NIRS结合模式识别技术用于鉴别不同产地的药材得到越来越多的应用。王钢力等[4]采用漫反射法、透射法和TQ定量分析软件，对102批冬虫夏草样品的青海和产地进行判别分析，判断准确率可达95 %以上。而常规使用HPLC分析药材的核苷类成分，这类成分在冬虫夏草药材中的分布有普遍性，分析结果难以显示药材的地域性差别。史春香等[5]将不同产地黄芪粉末采集光谱，建立图谱库，同时结合模式识别的SIMA法进行模式识别方法学研究，取得了满意的分类结果，为中药材的道地性质量鉴别研究提供了新的研究思路，避免个人主观因素对中药材质量定性判别的影响。刘木清等[6]使用聚类算法鉴别药材的油状提取物成分，结果显示8个样品的聚类性质与其实际特性相符良好，聚类分析结果合理。NIRS还用于阿胶、大黄的真伪鉴别[7,8]，白芷、甘草、血竭、芦丁、蝼蛄、板蓝根、蛇床子、褚实子、伞形科阿魏亚族、前胡族和白芷等中药的正品、伪品以及不同产地和类别的鉴定分析[2]，对独活属药用植物的分类[9]也是可行的。
1.2归属判断
粉末状的中药散剂由于外观相似，难以辨认，使用NIRS有望解决这一问题。王晶娟等[10，11]以小儿抽风散、牵正散不同缺味复方的近红外图谱作为聚类分析的对象，实验结果表明，可以鉴定小儿抽风散及牵正散的不同缺味复方。丁念亚等[12]应用NIRS对白芷、葛根、当归、白术等几种外观相似的中药粉末状成功地进行了分类。刘雪松等[13]采用自组织映射神经网络模式识别方法，使用傅立叶近红外光谱仪实现了不同厂家的参麦注射剂的快速鉴别。这些研究已扩展应用到中药的打假工作中。近年，将NIRS用于假药识别前景广阔[14]。
尽管在中药产地鉴定方面的研究取得了一定的进展，但距离实现大规模快速准确鉴定中药材尚有一段差距。致力于广泛建立地道药材的近红外光谱特征数据库，将对弘扬我国传统医药文化产生深远的影响。
2药材及中成药含量测定
用NIRS直接测定药材，通过适当校正样本建立起数学模型，应用优化后的数学模型和未知样品的近红外光谱，即可快速确定多组分未知样品的含量，适用于中药的定量分析。郭晔等[15]采集蛇床子的CO2超临界流体萃取物的短波近红外漫反射光谱，结合偏最小二乘法快速测定蛇床子素和欧前胡素双组分中药的有效成分。王天志等[16]使用偏最小二乘法建立校正模型，测定不同来源的黄柏中小檗碱含量，快速简便。王东等[17]利用NIRS直接测定黄芩药材中黄芩苷的含量，与真实值之间的相关系数为0.983 3，回收率符合要求。模型建好后，测定含量过程只需几秒钟，准确度高，可用于大批黄芩药材及其在线生产过程中的含量测定。乔延江等[18]用近红外漫反射光谱法结合支持向量机可以测定天然牛黄粉中人工牛黄的掺入量，结果可靠，克服了传统鉴别方法样品预处理繁琐、分析速度慢的缺点，可用于天然牛黄粉的质量控制。这种方法还用于银杏、三七药材中有效成分含量的测定[2]，熟地黄中还原糖[19]、人参总糖[20]的定量分析，具有可行性强、精度高等优点。
NIRS用于药材含量测定，建立和优化数学模型非常关键。在药材的含量测定方面，建立比较数学模型的报道很少。应继续探讨不同算法下不同数学模型的比较，以优化中药成分的NIRS定量分析，使之日趋完善。
3在线质量控制
中成药剂型多样，组成复杂，检测指标较难建立，质量控制有一定困难。NIRS能提高中药生产过程的可控性，中药制剂的均一性和中药材质量的一致性。近红外光谱仪体积小、分析速度快，受温度、压力和振动等外部因素干扰小，可以安装在中药生产流水线上，在线分析各个加工环节的质量参数，非常适于固体或液体制剂的在线控制和研究。
倪力军等[21]通过研究丹参水提取过程中在线检测的近红外光谱信息，实现了NIRS对中药提取过程的在线检测与质量控制，测定结果可满足药品生产质量控制的要求。朱向荣等[22]建立了中药清开灵注射液中间体总氮和栀子苷含量测定的新方法，测定快速可靠，可用于中药注射液中间体的在线质量控制。王宁等[23]使用声光可调-近红外光谱仪结合偏最小二乘法快速定量分析复方丹参片中丹参酮ⅡA和丹酚酸B，为现场检测提供了依据。此外，NIRS也逐渐应用于对药材提取过程的实时监控[24-26]，中药含水量测定[27，28]等实际生产过程。这些研究表明，NIRS能够实现中药成分的在线定量分析，为生产提供了更为便捷准确的在线控制技术。
如何进一步拓宽NIRS在中成药生产过程中的应用，使得中药生产得到更为高效的监控和更为准确的信息反馈，提升我国中药及其制剂质量控制水平和海外的市场竞争力是以后工作的重点。
4结语
综上所述，NIRS用于中药材的鉴定，可以更好的保护药材资源，规范药材市场；用于含量测定，准确性高，分析速度快；用于粉碎、提取等生产过程在线控制，可提高生产效率和降低成本。在目前已完成的研究工作的基础上，还有许多问题要进行大量的研究，比如确定药材样品制备的标准化条件，样品数量的选择，化学计量学方法和相应软件的选择与开发，控制分析过程的影响因素等，走出一条向细节深化，向宏观拓展的道路，充分发掘NIRS在中药定性定量方面的应用潜力。相信随着NIRS的不断发展和成熟，它将对中药产业的现代化和中药走出国门产生巨大的推动作用。
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