近紅外光譜在中藥鑒別和質量控制中的應用Δ

馬曉青，蔡皓，劉曉，劉靜靜，李松林，蔡寶昌，#（1.南京中醫藥大學藥學院，南京21006；2.南京中醫藥大學國家教育部中藥炮制規范化及標準化工程研究中心，南京 210029；3.南京中醫藥大學國家中醫藥管理局中藥炮制標準重點研究室，南京 210029；.南京海昌中藥集團有限公司，南京 210061）

近紅外光譜在中藥鑒別和質量控制中的應用Δ

馬曉青1，2，3＊，蔡皓1，2，3#，劉曉1，2，3，劉靜靜1，2，3，李松林4，蔡寶昌1，2，3，4#（1.南京中醫藥大學藥學院，南京210046；2.南京中醫藥大學國家教育部中藥炮制規范化及標準化工程研究中心，南京 210029；3.南京中醫藥大學國家中醫藥管理局中藥炮制標準重點研究室，南京 210029；4.南京海昌中藥集團有限公司，南京 210061）

目的：了解近紅外光譜在中藥鑒別和質量控制中的研究進展。方法：根據文獻綜述近紅外光譜在中藥真偽鑒別、摻偽鑒別、產地鑒別、種類分析以及在線質量控制中的研究現狀。結果：近紅外光譜是一門分析速度快、分析效率高、樣品無需預處理，便于在線分析的樣品無損失的技術，與傳統的方法比較，其具有高效、快速、對樣品無損等優點。結論：未來隨著化學計量學的不斷發展和完善，近紅外光譜在中藥分析領域的應用前景將越來越廣闊，有利于促進和推動中藥現代化和國際化進程。

近紅外光譜；中藥鑒別；定性和定量分析；質量控制

近紅外光譜是可見光譜與中紅外光譜之間的一段譜區，波長范圍在780～2526nm之間，是有機分子振動的倍頻或合頻能對特定波段電磁波產生吸收而形成的譜帶，其圖譜信息量大，解析較難。近幾年來，通過與化學計量學的有機結合，近紅外光譜逐步發展成為一門分析速度快、分析效率高、樣品無需預處理，便于在線分析的樣品無損失的分析檢測技術[1]。作為一種綠色的分析技術，近紅外光譜技術已被廣泛應用于農業、食品、化工、醫藥、煙草和化妝品等領域。目前，近紅外光譜在中藥定性和定量分析方面的應用也越來越廣泛[2]，不僅可以用于快速識別外形相近的中藥材的真偽，而且可以用于中藥材的產地鑒別、種類分析和質量控制等。

1 定性分析

中藥成分復雜，傳統的定性鑒定方法有性狀鑒定、顯微鑒定和理化鑒定等。2010年版《中國藥典》（一部）所收載的中藥鑒別方法主要為顯微鑒別法、色譜法和光譜法等。這些方法大多需要對樣品進行預處理，分析過程繁瑣且耗時較長，相比之下近紅外光譜技術則可實現中藥材的快速、無損壞、在線鑒定。

1.1 中藥真偽鑒別

藥材的鑒別是藥物質量標準的核心部分，假藥或劣藥問題是目前世界各國特別是發展中國家共同面臨的嚴峻問題之一。近紅外光譜法作為一種快速掃描技術，有助于假藥、劣藥的識別與鑒定，目前正成為國內、外藥物分析中的一支奇葩[3]。王良金等[4]應用近紅外圖譜直觀法分析鑒別假藥，與已知真品藥物的近紅外光譜進行對比，驗證了復方甘草片、六味地黃丸等13個中成藥品種，證明了應用近紅外譜圖直觀對比法篩查市場上常見的假藥是切實可行的。劉荔荔等[5]用近紅外漫反射峰位鑒別法成功地對天麻進行了真偽鑒別。湯彥豐等[6]應用近紅外光譜和人工神經網絡相結合的方法對大黃進行了鑒別，正確率高達96%。張孝芳等[7]應用近紅外光譜結合支持向量機的方法準確地對大黃進行了真偽鑒別，并與神經網絡鑒別的結果相比較，顯示支持向量機泛化能力強，靈活性大。Kudo M等[8]應用最大距離法成功地從其他植物中快速鑒別出洋地黃紅紫，可用于未知樣品的鑒別。王剛力等[9]用近紅外光譜技術準確地鑒別了紅參及其偽品，顯示了將近紅外光譜技術應用于中藥鑒別分析的良好前景。鐘健理等[10]采用近紅外光譜技術對黃芩及其染色品進行了研究，結果表明這種便捷的技術可以快速準確地鑒別真偽并有利于在藥品檢測車上的推廣使用。

1.2 中藥摻偽鑒別

市場上的中藥材摻偽現象比較常見，而應用一般的理化分析方法難以鑒別，并且摻偽藥材的紅外吸收光譜區域的吸收峰基本一致，無法用近紅外特征峰位吸收法[4]進行定性鑒別，胡鋼亮等[11]結合化學計量學建立了一種近紅外快速檢測川貝母中浙貝母摻入量的新方法，該方法可以用于外觀相似、化學成分相近的中藥材品種的質量控制。針對西洋參中摻入人參的問題，劉荔荔等[12]利用近紅外漫反射光譜技術，成功地建立了西洋參中摻入人參的含量測定方法。天然牛黃資源稀少，價格昂貴，市場上有人用人工牛黃加工冒充天然牛黃粉，或在天然牛黃粉中摻入不等量的人工牛黃粉，針對這種情況，馬群等[13]應用近紅外漫反射技術結合支持向量機測定天然牛黃粉中人工牛黃的含量，建立了天然牛黃中人工牛黃含量的模型，結果可靠，可用于天然牛黃的質量控制。丁念亞等[14]用近紅外光譜技術對白芷中混有淀粉的模擬偽劣樣品能夠進行有效的鑒定。此外，二維近紅外光譜也可以用于易混中藥的鑒別，如劉浩等[15]利用熱微擾的方法，對變溫過程中香加皮和五加皮的二維近紅外光譜進行圖譜比較，可以實現準確、快速的區分與鑒定。

針對目前中藥材市場假藥的識別難度越來越大、要求越來越高等特點，應用近紅外光譜結合不同的分析模式，逐步建立常見藥材圖譜庫，可以實現大批量藥材的快速、無損鑒別，并有利于在藥品檢測車上推廣使用，實現在線即時檢測，從而避免了傳統的色譜等較為復雜的分析手段，使分析過程更加高效、快捷。

1.3 同種中藥產地鑒別

我國的中藥產地眾多，同一物種在不同的生長環境下質量也會有一定的差異，應用傳統的形態和理化鑒別法，鑒別難度較大。而近紅外光譜可以反映不同產地的同種藥材在化學成分上的細微變化，在產地鑒別上有越來越廣泛的應用。賴燕華等[16]利用小波變換近紅外光譜結合最小二乘支持向量機的方法建立了延胡索樣品的產地識別模型，可以作為一種參考方法推廣應用于其他中藥材的產地鑒別。鄧波等[17]用近紅外漫反射光譜和主成分分析相結合，比較了川貝、浙貝等48個品種的二維和三維投影圖差異，不僅能夠準確區分不同產地的貝母，而且也與中醫臨床用藥習慣相符合，可作為藥材質量的檢測手段。吳擁軍等[18]利用非新型映射和系統聚類分析兩種方法對不同產地的8種白芷類中藥進行鑒定研究，獲得相同的結果，方法可靠。劉沭華等[19]應用近紅外光譜自動鑒別和選取特征譜段的方法，以白芷和丹參為例，為中藥材自動鑒別系統提供了技術原型。王平等[20]用基線校正和方差處理方法對黃芪和人參進行了地域性鑒別。二維近紅外光譜能夠增強光譜分辨率，Lu J等[2]利用二維近紅外光譜法成功地鑒別了4個地理區域的枸杞屬藥材，該方法可以推廣應用于其他中藥材的產地鑒別。

1.4 同屬中藥種類分析

同屬藥材的化學成分相近，但種類繁多，不同種樣本中主要化合物的種類及含量存在差異，因而其近紅外光譜也不盡相同。

朱斌等[21]結合聚類分析方法對20種金絲桃屬植物進行了近紅外光譜鑒別，可以作為形態分類的一種手段。劉國林等[22]對不同產地的42種中藥蛇床子的類別進行了分析，二維平面分布圖顯示不同種的蛇床子在近紅外光譜上存在重大差異，為中藥的類別分析提供了可能。劉荔荔等[23]應用近紅外漫反射光譜結合判別分析對蓼科酸模屬的5種藥用植物進行了鑒別研究，結果與形態分析基本一致。Lau CC等[24]應用近紅外光譜區分葛根屬的不同品種，建立了一套快速的分析檢測技術。Chan CO等[25]應用近紅外光譜成功辨別了不同種的黃柏屬植物，并與液相分析的結果有很好的相關性，這種方法比液相分析更加快速，樣品無損失。

我國中藥品種多，產地分布廣泛，不同種和不同產地的藥材化學成分存在差異，進而可以反映到近紅外圖譜上，與傳統的形態分類相比，近紅外光譜方法更具科學性，更加準確、快速，有利于實現中藥材的規范化管理。

2 在線質量控制

近紅外光譜在線質量檢測技術的最大優勢在于分析速度快。近幾年來，近紅外光譜廣泛應用于中藥的過程監控和質量控制，不僅可以對原藥材、飲片、成藥、顆粒劑以及注射劑等進行在線的質量控制，而且對于藥材的提取過程也可以進行全程質量監控。

2.1 原料藥、固體樣品分析

于曉輝等[26]應用近紅外光譜和人工神經網絡相結合的方法預測了大黃樣品中4種有效成分的含量，可以作為中藥材復雜體系中化學組分定量測定的方法。王東等[27]用近紅外光譜和化學計量學方法，建立了直接測定黃芩藥材中黃芩苷含量的新方法。雷敬衛等[28]應用近紅外結合聚類分析的方法對不同種類的熟地黃飲片進行了聚類鑒別，較之高效液相色譜（HPLC）法指紋圖譜，結果準確，分析更加簡便，可以用于熟地黃質量穩定性的考察。聶黎行等[29]以同仁堂烏雞白鳳丸為研究對象，探討了近紅外光譜技術在其原料、半成品和制劑等方面的應用，可以保證其質量。白雁等[30]采用近紅外光譜法對不同廠家生產的銀黃顆粒中黃芩苷的含量進行了快速測定，可以實現大批量藥材的快速分析。

2.2 液體樣品分析

近紅外光譜不僅可以分析固體樣品，而且可以直接分析液體樣品，分析范圍廣泛。胡鋼亮等[31]應用近紅外光譜對銀杏葉提取液中總黃酮和總內酯的含量進行快速測定，可以應用于大批量樣品的檢測。王靜等[32]應用近紅外光譜技術快速分析紅參乙醇回流提取過程，可以進一步發展為中藥提取過程的在線檢測方法。陳雪英等[33]應用近紅外光譜法實現了紅花逆流提取過程中有效成分的含量測定。劉雪松等[34]應用近紅外光譜與人工神經網絡相結合，提出一種基于自組織映射神經網絡的近紅外光譜神經元模型，可實現對注射劑的質量控制。

近紅外光譜還可以檢測原料的濕度和顆粒大小、含量均一性、結晶度和硬度等，在保證中藥材質量的一致性，提高中藥制劑的均一性方面有望得到廣泛應用[35]。在進行定量分析時不需要對樣品進行預處理，但其干擾因素很多，需要借助于不同的分析模式，建立定量模型。隨著化學計量學的不斷發展和完善，近紅外光譜在定量分析方面將會有很大的應用前景。

3 結語

我國中藥品種眾多，成分復雜，天然藥材資源十分豐富，傳統的方法鑒別難度較大，并且需要對藥材進行破壞性的預處理，為避免其成分間的相互干擾，還需對其化學成分進行提取、分離等，耗時較長，藥材損耗量大。因此，迫切需要借助先進的儀器和科學的分析技術相互印證、相互補充，建立一種快速、準確、高效的新型檢測技術。近紅外光譜分析技術能夠以無損的方式從樣本中直接獲取分析信息，并借助于化學計量學的方法進行系統研究，建立常用藥用植物的模型和信息庫，對于藥材的定性鑒別、質量控制具有十分重要的科學意義和實用價值。加上便攜式近紅外光譜儀[36]的研制，近紅外光譜在快速、高效、無損分析方面將有很大的優勢。近年來，該技術在中藥的真偽鑒別、在線質量控制、快速測定等方面得到廣泛應用，隨著化學計量學和相應軟件的不斷開發，可以預計近紅外光譜在中藥分析領域會有更廣闊的應用前景，將會對中藥的規范化和現代化進程起到巨大的推動作用。

[1] 徐廣通，袁洪福，陸婉珍.現代近紅外光譜技術及應用進展[J].光譜學與光譜分析，2000，20（2）：134.

[2] Lu J，Xiang B，Liu H，et al.Application of two-dimensional near-infrared correlation spectroscopy to the discrimination of Chinese herbal medicine of different geographic regions[J].Spectrochim Acta A Mol Biomol，2008，69（2）：580.

[3] 胡昌勤，馮艷春.近紅外光譜假藥識別系統的設想及可行性探討[J].中國藥事，2004，18（4）：250.

[4] 王良金，李松賓，胡昌勤.近紅外圖譜直觀分析法鑒別假藥[J].中國藥事，2008，22（8）：668.

[5] 劉荔荔，賈 暖，吳玉田.中藥材的近紅外漫發射光譜峰位鑒別法[J].光譜儀器與分析，2000，2：23.

[6] 湯彥豐，張卓勇，范國強.中草藥大黃的近紅外光譜和人工神經網絡鑒別研究[J].光譜學與光譜分析，2004，24（11）：1348.

[7] 張孝芳，張卓勇，范國強.支持向量機與近紅外光譜法鑒定大黃[J].藥物分析雜志，2006，26（7）：914.

[8] Kodo M，Watt RA，Moffat AC.Rapid identification of Digitalis purpurea using near-infrared reflectance spectroscopy[J].J Pharm Pharmacol，2000，52（10）：1271.

[9] 王剛力，聶黎行，梁錫猛，等.應用近紅外光譜技術鑒別紅參藥材[J].中草藥，2008，29（3）：438.

[10] 鐘建理，饒偉文，黃海燕，等.染色黃芩片的近紅外光譜法鑒別初探[J].中國藥師，2009，12（5）：672.

[11] 胡鋼亮，陳瑞珍，呂秀陽.近紅外漫反射光譜快速檢測川貝母中浙貝母的摻入量[J].藥物分析雜志，2005，25（2）：150.

[12] 劉荔荔，邢旺興，吳玉田，等.近紅外漫反射光譜法測定西洋參中人參的摻入量[J].中國中藥雜志，2003，28（2）：178.

[13] 馬 群，郝貴奇，張孝芳，等.近紅外光譜法結合支持向量機測定天然牛黃粉中人工牛黃的摻入量[J].光譜學與光譜分析，2006，26（10）：1842.

[14] 丁念亞，黎 薇，朱仲良.近紅外漫反射光譜在中藥分類及真偽鑒別中的應用[J].計算機與應用化學，2008，25（4）：499.

[15] 劉 浩，相秉仁，徐建平，等.香加皮和五加皮的二維相關近紅外光譜快速無損鑒別[J].中國藥科大學學報，2006，37（2）：181.

[16] 賴燕華，倪永年.第十屆全國計算（機）化學學術會議論文摘要集[C].2009.

[17] 鄧 波，周玉榮，龐小峰.FT-NIR與主成分分析在中藥貝母鑒別和聚類中的應用研究[J].光譜實驗室，2006，23（5）：1103.

[18] 吳擁軍，李 偉，衰昌齊，等.近紅外光譜技術用于白芷類中藥的鑒定研究[J].中藥材，2001，24（1）：26.

[19] 劉沭華，張學工，孫素琴.中藥材產地的近紅外光譜自動鑒別和特征譜段選擇[J].科學通報，2005，50（4）：393.

[20] 王 平，陳澤琴，蔡鐸昌.不同產地中藥材的近紅外光譜初步研究[J].西華師范大學學報，2004，25（1）：92.

[21] 朱 斌，鄭清明，劉荔荔，等.20種金絲桃屬植物的近紅外漫反射光譜法鑒別[J].第二軍醫大學學報，2003，24（4）：455.

[22] 劉國林，蔡金娜，相秉仁，等.近紅外光譜技術在中藥蛇床子分類中的應用[J].計算機與應用化學，2000，17（2）：109.

[23] 劉荔荔，張漢明，吳玉田，等.近紅外漫反射光譜法在羊蹄類生藥分類中的應用[J].中草藥，2001，32（11）：1024.

[24] Lau CC，Chan CO，Chau FT，et al.Rapid analysis of Radix puerariae by near-infrared spectroscopy[J].J Chromatogr A，2009，1216（11）：2130.

[25] Chan CO，Chu CC，Mok DK，et al.Analysis of ber-berine and total alkaloid content in Cortex phellodendri by near infrared spectroscopy（NIRS）compared with high-performance liquid chromatography coupled with ultra-visible spectrometric detection[J].Anal Chimi Acta，2007，592（2）：121.

[26] 于曉輝，張卓勇，范國強.徑向基函數神經網絡和近紅外光譜用于大黃中有效成分的定量預測[J].光譜學與光譜分析，2007，27（3）：481.

[27] 王 東，王 玲.近紅外光譜法測定黃芩藥材中黃芩苷的含量[J].中醫研究，2007，20（2）：20.

[28] 雷敬衛，白 雁，樊克鋒.NIR和HPLC指紋譜圖在熟地黃飲片質量穩定性考察中的對比研究[J].中國中藥雜志，2008，33（18）：2052.

[29] 聶黎行，王鋼力，林瑞超，等.近紅外光譜法在中藥生產過程分析中的應用[J].光學學報，2009，29（2）：541.

[30] 白 雁，張 威，王 星.近紅外光譜法測定不同廠家銀黃顆粒中黃芩苷含量[J].中國中藥雜志，2010，35（2）：166.

[31] 胡鋼亮，呂秀陽，徐鑄德，等.近紅外光譜法同時測定銀杏提取液中總黃酮和總內酯含量[J].分析化學，2004，32（8）：1061.

[32] 王 靜，莫必琪，瞿海斌，等.近紅外光譜法預測紅參醇提過程中總皂苷的變化研究[J].中草藥，2007，38（9）：1323.

[33] 陳雪英，李頁瑞，劉雪松，等.近紅外光譜快速測定紅花逆流提取過程中羥基紅花黃色素A的含量[J].分析化學，2009，37（10）：1451.

[34] 劉雪松，施朝晟，瞿海斌，等.基于自組織映射神經網絡的中藥注射劑質量快速鑒別方法[J].分析化學，2007，35（10）：1483.

[35] 胡鋼亮，呂秀陽，劉丹青，等.近紅外光譜在線檢測技術在中藥領域中的應用展望[J].中國中藥雜志，2003，28（12）：1117.

[36] 安 紅，史新元，溫建省.便攜式近紅外漫反射中藥質量監控儀的研制[J].光學技術，2007，33（Suppl）：343.

R284.1；R927

A

1001-0408（2012）07-0661-03

DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2012.07.32

Δ國家自然科學基金資助項目（81173546；30940093）；江蘇省自然科學基金資助項目（BK2009495）

＊碩士研究生。研究方向：中藥炮制和中藥質量控制。電話：025-86798281。E-mail：qinger725210@163.com

#通訊作者1：副研究員，碩士研究生導師。研究方向：中藥分析和中藥質量控制。電話：025-86798281。E-mail：haocai_98@126.com

#通訊作者2：教授，博士研究生導師。研究方向：中藥炮制機制和中藥質量控制。電話：025-86798281。E-mail：bccai@126.com

2011-01-17

2011-04-11）